JP5154707B1 - オゾン水用温度計及びオゾン水生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】オゾン水用温度計30は、オゾン水に接触可能に設けられた金属棒31と、オゾン水と接触しないように金属棒31に設けられ、当該金属棒31の温度に対応した出力電圧を検出する温度センサ32と、オゾン水の温度と、出力電圧との関係が予め対応付けられており、オゾン水の温度と出力電圧との対応関係から、温度センサ32によって検出した出力電圧に対応するオゾン水の温度を算出する制御部33と、を備えている。
【選択図】図1
Description
オゾン水は、高温になるほど濃度が低下するため、常時、生成したオゾン水の温度を測定し、設定温度を維持する必要がある。
具体的には、直接電解式のオゾン水生成装置の場合には、オゾン水の測定温度に応じて、陽極電極と陰極電極との間に印加する直流電圧の制御を行わなければならない。例えば、高温のときは、印加電圧を高くする必要がある。
また、放電により生成したオゾンガスを水に溶解させるガス溶解式のオゾン水生成装置の場合には、測定温度に応じて、放電管に供給する酸素ガスの供給量を制御したり、放電時の周波数や印加電圧を制御(周波数制御、パルス制御(PWM))する必要がある。
この電極法は、流動しているオゾン水流中に、第一電極と第二電極とを浸し、第一電極を金属銀又は塩化銀によって被覆された金属銀によって構成し、第二電極を、表面にオゾン酸化膜を形成したニッケル・クロム合金によって構成し、第一電極と第二電極との間に発生するオゾン水濃度変化に追従する電圧変化を検知している(例えば、特許文献1参照)。このような電極法のうち、裸電極式は特に構造がシンプルで応答が速いという優れた特徴を持つ。
従来、オゾン水の温度を測定する水温計は、白金測温抵抗体(Pt100)からなる水温計に、オゾン耐性のあるテフロン(登録商標)膜を被覆したものを使用していた。しかしながら、このような水温計は非常に高価であるという問題があった。
前記オゾン水と接触しないように前記金属棒に設けられ、当該金属棒の温度に対応した出力電圧を出力する温度センサと、
前記オゾン水の温度と、前記出力電圧との関係が予め対応付けられており、前記オゾン水の温度と前記出力電圧との対応関係から、前記温度センサによって出力した出力電圧に対応する前記オゾン水の温度を算出する制御部と、を備え、
前記金属棒の表面のうち前記オゾン水に接触しない部分に、前記温度センサが設けられていることを特徴とするオゾン水用温度計が提供される。
本発明のオゾン水生成装置によれば、オゾン水用温度計によって測定した温度に応じて、直接電解式の場合には印加電圧の制御、放電によるガス溶解式の場合には、酸素ガスの供給量、周波数及び印加電圧の制御を行うことによって、高濃度のオゾン水を生成することができる。また、オゾン濃度の検出精度を上げることができる。
[第1の実施形態]
図1は、オゾン水用温度計の使用状態を示した側断面図である。
図1に示すように、本発明に係るオゾン水用温度計30は、オゾン水が流れる配管40に設置されて、当該オゾン水の温度を検出するものである。なお、配管40以外にオゾン水が貯留されたタンクに設置しても良い。
オゾン水用温度計30は、オゾン水に接触可能に設けられた金属棒31と、オゾン水と接触しないように金属棒31に設けられ、当該金属棒31の温度に対応した出力電圧を出力する温度センサIC32と、オゾン水の温度と、出力電圧との関係が予め対応づけられており、オゾン水の温度と出力電圧の対応関係から、温度センサIC32によって出力した出力電圧に対応するオゾン水の温度を算出する制御部33と、を備えている。
金属棒31としては、例えば、ステンレス製またはチタン製の耐オゾン性のある材料からなるものが挙げられる。これらの中でも、安価である点でステンレス製が好ましい。
金属棒31は、内部に空洞31aを有する中空状をなし、空洞31a内に温度センサIC32が設けられている。
温度センサIC32は、ICチップ状をなし、金属棒31の温度にリニアに比例した出力電圧が得られるアナログ型の温度センサである。
温度センサIC32には、3本の端子321,322,323が接続されており、これら3本の端子321,322,323は、それぞれ供給電圧用、グランド電圧用、出力電圧用となっている。
供給電圧用及びグランド電圧用端子321,322から電圧が供給されることによって、金属棒31の温度に対応した出力電圧が出力電圧用端子323に出力されるようになっている。出力された出力電圧は、制御部33に出力されて、制御部33によって出力電圧に対応するオゾン水の温度が算出される。
制御部33と出力電圧用端子323とは、電気的に接続されている。
ここで使用するオゾン水生成装置100は、直接電解式のオゾン水生成装置の場合である。
図2は、オゾン水生成装置の概略を模式的に示した縦断面図である。
オゾン水生成装置100は、原料水が供給されるケーシング1内に触媒電極2を配置して構成したものである。そして、触媒電極2に直流電圧を印加することによって陽極電極22側にオゾン気泡を発生させて、そのオゾン気泡を水に溶解させることによりオゾン水を生成する装置である。
2つの供給流路11a,11bの間のケーシング1の内壁面には、後述する陽イオン交換膜21の下端部が挿入される挿入孔14が形成され、2つの排出流路12a,12bの間のケーシング1の内壁面にも、陽イオン交換膜21の上端部が挿入される挿入孔13が形成されている。
ケーシング1内には、供給流路11a,11bから原料水が供給され、供給流路11a,11bから排出流路12a,12bへと水流が発生している。
また、特に本発明では、図2に示すように、陽極電極22側の供給流路11aと排出流路12aとを配管40で接続してループ状にして循環させることが好ましい。このようにループ状にすることで、配管洗浄を行うことができる。図示しないが、陰極電極23側も供給流路11bと排出流路12bとを配管で接続してループ状にして循環させ、原料水を再利用しても良い。
なお、上述のように陽極電極22側の供給流路11aと排出流路12aとを配管で接続してループ状にした場合は、排出流路12aの下流側直ぐの位置に限らず、原料水供給部60の上流側直ぐの位置に設けても良く、ループ状の配管40のいずれに設けても良く、また、複数個所に設けても良い。
また、オゾン水用温度計30の配管40への取り付けは、図2には図示しないが、上述した図1と同様にして取り付けられている。また、ここでは、オゾン水用温度計30を構成する制御部33は、オゾン水生成装置100の制御部70で兼用されているものとするが、個別に設けても構わない。
制御部70は、オゾン水用温度計30から出力された出力電圧から、オゾン水の温度を算出し、このオゾン水温度に基づいて、予め設定されたオゾン水温度と一致するように、電源装置80に陽極電極22及び陰極電極23間に印加する電力量を制御している。
電位差計は、オゾン水生成装置100の制御部70に電気的に接続されており、電位差計で測定された出力値が制御部70に出力されるようになっている。
また、検出電極及び比較電極は、陽極電極22の排出流路12aを流れるオゾン水に接触するように設けられている。そして、検出電極及び比較電極がオゾン水に接触することで、検出電極のオゾン濃度変化による検出電極と比較電極との電位差を検出して濃度を測定する。このとき、制御部70は、オゾン水用温度計30で測定されたオゾン水の温度に応じて、検出した電位差の出力値を補正して濃度を算出する。
検出電極としては、例えば白金や金等からなる電極を使用し、比較電極としては銀や塩化銀を使用することが好ましい。
陽イオン交換膜21は、上端部が挿入孔13に嵌め込まれ、下端部が挿入孔14に嵌め込まれて固定されている。さらに、ケーシング1の内壁面のうち陽極電極22側を向く面には凹部が形成されて、この凹部内に陽極電極22を保持する保持板15が取り付けられて、陽極電極22が保持板15に保持されている。同様に、ケーシング1の内壁面のうち陰極電極23側を向く面にも凹部が形成されて、この凹部内に陰極電極23を保持する保持板16が取り付けられ、陰極電極23が保持板16に保持されている。
このように、ケーシング1内に陽イオン交換膜21と、陽極電極22及び陰極電極23とを配置することにより、陽イオン交換膜21によって陽極電極22側と陰極電極23側が分離され、陽イオン交換膜21の外周をケーシング1に固定でき、原料水、オゾン水並びに陰極水などが外部に漏れないように密閉されている。また、保持板15,16によって陽極電極22及び陰極電極23が陽イオン交換膜21側に適度に圧接されている。そして、供給流路11a,11bから供給された原料水がそれぞれ陽極電極22と陰極電極23に連続的に接触するようになっている。
また、陽極電極22と陰極電極23との間には、電源装置80の出力端24が電気的に連結され、直流電圧が印加されるように構成されている。すなわち、陽極電極22及び陰極電極23は、各電極22,23に導線を介して電源装置80に連結されている。印加する直流電圧は、例えば6〜15ボルトが好ましい。
ダイヤモンド成膜は、例えば、プラズマCVD法や熱フェラメントCVD法によって成膜することができる。
ダイヤモンド成膜は、上述と同様にプラズマCVD法や熱フェラメントCVD法によって成膜することができる。
また、陰極電極23も陽極電極22と同様にグレーチング状とすることが好ましく、特に、陰極電極部23は陽極電極22よりも目の粗さが粗くなるように形成されていることが好ましい。
以上の陽イオン交換膜21、陽極電極22及び陰極電極23は平板状に形成されて触媒電極2とされている。触媒電極2はケーシング1内の保持板15,16で圧接保持されている。
まず、陽極電極22及び陰極電極23側の供給流路11a,11bから原料水(水道水等)をケーシング1内に供給する。そして、これら原料水を、陽極電極22及び陰極電極23の各面に連続接触させる。
同時に、電源装置80を駆動させることによって陽極電極22及び陰極電極23間に所定の電圧を印加する。この通電により原料水が電気分解されて、原料水中の水素が陽極電極22側から陽イオン交換膜21中を通過して陰極電極23側へと加速して移動する。その結果、陽極電極22側にはオゾン気泡が発生し、陰極電極23側には水素気泡が発生する。
このようにしてオゾン水が生成されると、オゾン水は排出流路12aへと排出されて、配管40内に循環されたり、オゾン水貯留タンク(図示しない)等に貯留される。
一方、陰極電極23側においては、水素気泡が発生し、排出流路12bから陰極水として排出される。
また、制御部70は、オゾン水の測定温度が、予め設定された温度となるように、電源装置80の出力調整を行うことによって、陽極32及び陰極33間の印加電圧が制御される。このようにして、生成されたオゾン水の温度が設定温度に維持され、濃度低下を防止し、高濃度のオゾン水とすることができる。
また、金属棒31のオゾン水と接触する部分の内部が空洞31aであり、この空洞31a内に温度センサIC32が設けられているので、温度センサIC32にオゾン水の熱が伝達され易く、また、外気の温度に影響されることなく、測定することができ、オゾン水温度の検出精度を上げることができる。
さらに、温度センサIC32の周囲がシリコンシーラント34で被覆されているので、大気中の周囲温度の影響を取り除くことができる。
また、このようなオゾン水用温度計30を備えたオゾン水生成装置100によれば、オゾン水用温度計30によってオゾン水の温度を測定することで、測定温度と、予め設定された温度とが一致するように、陽極電極22及び陰極電極23間の印加電圧を制御することによって、設定温度を維持して、高濃度のオゾン水を生成することができる。
さらに、この測定温度に応じて、濃度検出センサ50における出力値を補正することができるので、オゾン濃度の検出精度を上げることができる。
図3は、オゾン水用温度計の使用状態を示した側断面図である。
第2の実施形態のオゾン水用温度計30Aは、第1の実施形態のオゾン水用温度計30と異なり、温度センサIC32Aの設ける位置が金属棒31Aの表面のうち、オゾン水に接触しない部分となっている。
つまり、図3に示すように、金属棒31Aの上端部が配管40の外側に突出して設けられており、当該上端部に温度センサIC32Aが接着剤等により固定されている。また、温度センサIC32Aの周囲は、シリコンシーラント34Aで被覆されている。温度センサIC32Aの出力電圧用端子323Aには、制御部33Aが電気的に接続されている。
金属棒31A、温度センサIC32A及び制御部33Aは、第1の実施形態と同様のものを使用することができる。
また、上記オゾン水用温度計30A及び濃度検出センサ50を、図2に示す第1の実施形態と同様に直接電解式のオゾン水生成装置100に備えても良い。
また、第1の実施形態と同様に、安価に製造でき、小型で所望の箇所に容易に設置することができる。
さらに、このようなオゾン水用温度計30Aを備えたオゾン水生成装置100によれば、オゾン水の温度を測定することで、測定温度と、予め設定された温度とが一致するように、陽極電極22及び陰極電極23間の印加電圧を制御することによって、設定温度を維持して、高濃度のオゾン水を生成することができる。
さらに、この測定温度に応じて、濃度検出センサ50における出力値を補正することができるので、オゾン濃度の検出精度を上げることができる。
図4は、オゾン水生成装置の概略を示したブロック図である。
第3の実施形態は、第1の実施形態のオゾン水用温度計30を備えたガス溶解式のオゾン水生成装置100Bの場合である。
ガス溶解式のオゾン水生成装置100Bは、周知のガス溶解式の装置を使用することができ、図4に示すように、酸素供給部91B、バルブ調整機器92B、オゾンガス発生器93B、電源装置80B、原料水供給部60B、混合器94B、気液分離器95B、オゾン水用温度計30、濃度検出センサ50及び制御部70B等を備えている。
バルブ調整機器92Bは、オゾンガス発生器93Bに接続されており、開閉動作によって酸素供給部60Bからオゾンガス発生器93Bへ酸素を供給したり、酸素の供給量を調整するようになっている。バルブ調整機器92Bとしては、例えば、電磁弁や電動式ボールバルブ等が挙げられる。
バルブ調整機器92Bは、制御部70Bに電気的に接続され、制御部70Bによって、開閉動作やオゾンガス発生器93Bへの酸素供給量が制御されている。具体的には、図示しない流量計及び圧力計がバルブ調整機器92Bに設けられており、これら流量計及び圧力計に基づいて、制御部70Bはバルブ調整機器92Bの開閉動作及び酸素供給量を制御している。
また、オゾンガス発生器93Bは、混合器94Bに接続されており、混合器94Bにオゾンガスを送り込むようになっている。
また、原料水供給部60Bは、混合器94Bに接続されており、混合器94Bに原料水を送り込むようになっている。
混合器94Bとしては、例えば、エジェクタにより高速の水流中にオゾンガスを吹き込んで溶解させる方式のものや、細孔のあいたバブラーを用いるバブリング方式のものを使用することができる。
また、混合器94Bは、気液分離器95Bに接続されており、気液分離器95Bに混合器94Bで混合した混合水を送り込むようになっている。
気液分離器95Bのうち、廃ガスが排出される側には、廃ガス分解器(図示しない)が接続され、オゾン水が排水される側には、オゾン水用温度計30及び濃度検出センサ40が接続されている。
濃度検出センサ50も、上記第1の実施形態の濃度検出センサ50であって、気液分離器95Bから排水されたオゾン水の濃度を検出する。
なお、気液分離器95Bからオゾン水が排水される配管は、例えば、原料水供給部60Bにループ状に接続して、オゾン水を循環させるように構成しても良い。この場合、オゾン水によって配管洗浄を行うことができる。また、ループ状にする場合には、オゾン水用温度計30及び濃度検出センサ50は、気液分離器95Bの下流側直ぐの位置に限らず、原料水供給部60Bの上流側直ぐの位置に設けても良く、ループ状の配管のいずれに設けても良く、また、複数個所に設けても良い。
ここで、オゾン水用温度計30の配管への取り付けは、上述した図1と同様にして取り付けられている。また、ここでは、オゾン水用温度計30を構成する制御部33は、オゾン水生成装置100Bの制御部70Bで兼用されているものとするが、個別に設けても構わない。
すなわち、制御部70Bは、オゾン水用温度計30から出力された出力電圧から、オゾン水の温度を算出し、このオゾン水温度に基づいて、予め設定されたオゾン水温度と一致するように、バルブ調整機器92Bへの酸素供給量を制御したり、電源装置80Bの周波数及び印加電圧を制御している。
さらに、この測定温度に応じて、濃度検出センサ50における出力値を補正することができるので、オゾン濃度の検出精度を上げることができる。
31,31A 金属棒
31a 空洞
32,32A 温度センサIC
33,33A 制御部
34,34A シリコンシーラント
100,100B オゾン水生成装置
Claims (3)
- オゾン水に接触可能に設けられた金属棒と、
前記オゾン水と接触しないように前記金属棒に設けられ、当該金属棒の温度に対応した出力電圧を出力する温度センサと、
前記オゾン水の温度と、前記出力電圧との関係が予め対応付けられており、前記オゾン水の温度と前記出力電圧との対応関係から、前記温度センサによって出力した出力電圧に対応する前記オゾン水の温度を算出する制御部と、を備え、
前記金属棒の表面のうち前記オゾン水に接触しない部分に、前記温度センサが設けられていることを特徴とするオゾン水用温度計。 - 前記温度センサの周囲が、シリコンシーラントで被覆されていることを特徴とする請求項1に記載のオゾン水用温度計。
- 請求項1又は2に記載のオゾン水用温度計を備えたことを特徴とするオゾン水生成装置。
Priority Applications (1)
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