JPS5910927B2 - オゾン発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は無声放電式オヅサイザにおいて、オゾン発生
機に供給される原料気体の除湿状況を露点検出器により
監視し、気体露点がオゾン発生量に直接関係しているこ
とを利用してオゾン発生機に投入される放電電力と気体
流量もしくは気体流量を露点の変化に応じて制御するよ
うにしたオゾン発生装置に関するものである。

従来から実施されている無声放電式オゾナイザの概略構
成を第１図に示す。

同図において、１は原料気体を除湿乾燥させる気体乾燥
機、２は無声放電を生じさせるための電力供給源で、商
用周波数の交流高電圧電源または高周波交流電源から構
成される。

３はオゾン発生機本体で、気体乾燥機１から供給される
乾燥空気を放電空隙と誘電体を介して設けられた電極間
の放電空隙に流通し、電力供給源２からの交流高電圧を
上記電極間に印加することにより原料気体の一部をオゾ
ン化するものである。

また、４は気体乾燥機１とオゾン発生機本体３間を連通
ずる原料気体供給配管、５はオゾン発生機本体３への電
力供給路、６はオゾン発生機本体３に設けそオゾン化気
体の出口、７は配管８を介してオゾン発生機本体３に連
結したオゾン発生機本体３の無声放電発生用の電極部を
冷却する冷却装置、９は配管４′を介して気体乾燥機１
に接続された原料気体供給用のブロワー（またはコンプ
レツザ）である。

上記構成の無声放電式オゾナイザは、原理的には放電空
隙とガラス等の誘電体を介して電極を対向させ、かつ放
電空隙間に酸素ガスまたは空気を流通させるとともに、
相対向する電極間に電力供給源１から交流高電圧を印加
することにより放電空隙間に無声放電を生じさせ、酸素
ガスまたは空気中の酸素の一部をオゾン化するようにな
っている。

また、一般に無声放電におけるオゾン発生に関与する要
因には次に挙げる諸冗がある。

すなわち、両電極間に投入される放電電力の大きさ、電
極部の機構（例えば放電空隙長、誘電体の材質等）、電
極部の温度、気体温度、気体圧力、気体露点等がある。

そこで、上記従来の実施例においては、上述した諸元を
適宜に選択することでオゾン収率（放電電力当りの発生
オゾン量）を最適値になるようにしている。

上記諸元のうち、放電電力は印加電圧または電源周波数
を調整することで可能であり、電極部の機構は電極の形
状、材質、冷却方式等を選定することで決め得る。

また、電極部の温度および気体温度も所望値に設定し得
るほか、気体圧力においても放電空隙長等との関連性か
ら容易に選定し得る。

次に気体露点については、オゾン発生機構に与える影響
についや十分に理論的な解明がなされていないが、経験
的には、他の条件を一定とした場合−４０８Ｃ〜−６０
０Ｃの露点付近でオゾン収率に及ぼす影響は比較的緩慢
であり、そして露点が−４０℃以下になると急激にオゾ
ン収率が悪化することが実験的に知られている。

したがって、従来から気体乾燥機には露点−４０℃〜−
６０℃で所定の気体流量を供給できる能力が要求されて
いる。

また、実用化されている気体乾燥機にはシリカゲル、活
性アルミナ等の吸着剤が利用されており、この吸着剤の
劣化に伴い吸着剤を定期的に交換するとか、オイルフィ
ルタを取替えるなどの必要がある。

そこでこのための露点監視器として、小量のシリカゲル
等を充填した筒などを気体乾燥機の除湿気体の出口附近
に設け、気体の湿気に応じて変化するシリカゲルの色変
化を目視により監視していた。

しかし、このような従来の方式では他の諸元を一定にし
てオゾナイザを運転した場合、長期間の運転に伴い気体
乾燥機の除湿性能が劣化しても、これが極端に劣化した
時点での吸着剤等の交換時期を監視できるに止どまり、
常時運転中のオゾン発生特性には何んら寄与するところ
がない。

このため、従来のオゾン発生機では、露点の悪化に伴う
発生オゾン量の低下がオゾン発生機の次段のオゾン処理
工程に大きな影響を与えてしまう欠点があった。

そこでこの発明は原料気体の除湿状態を露点検出器によ
り監視し、この露点の変化に応じてオゾン発生機本体に
投入される放電電力と気体流量もしくは気体流量のみを
制御することにより、従来の欠点を改善し常に所定のオ
ゾン量を確保できるようしたオゾン発生装置を提供する
にある。

以下この説明の一実施例を第２図について説明する。

この発明にかかるオゾン発生装置は第１図の場合と同様
、気体乾燥機１、電力供給源２、電力供給源２に電路５
を介して接続され、かつオゾン出口６を有するオゾン発
生機本体３、オゾン発生機本体３に配管８を介して接続
された冷却装置１および気体乾燥機１への原料気体供給
用ブロワー（またはコンブレツサ）９を備えていると共
に、気体乾燥機１とオゾン発生機本体３とを接続する原
料気体供給管４には気体の除湿状態を検出する露点検出
器１０が設けられており、この露点検出器１０により検
出された露点は変換回路１１によって電気信号に変換さ
れ、さらに変換回路１１からの電気信号は信号線１２を
通してオゾン発生装置の運転制御装置１３に導入される
ようになっている。

また、上記制御装置１３と気体乾燥機１、電力供給源２
、冷却装置７およびブロワー９間は各別の信号線１４に
より接続され、これにより電力供給源２に対しては電力
供給の制御、停止を、気体乾燥機１、冷却装置７および
ブロワー９に対してはその運転停止制御を行わせるよう
になっている。

第３図は露点をパラメータとして発生オゾン濃度と単位
気体流量当りの放電電力Ｗ／ＱＮとの関係を示す特性図
である。

ここでＷは放電電力、ＱＮは原料供給気体の大気圧換算
流量を示す。

また、第４図はＷ／ＱＮ＝２０Ｗ．ｍｉｎ／ＮＺ付近で
のオゾツ収率と露点との関係を示す特性図である。

第３図において、例えば破線で示したオゾン濃度〔０３
〕Ａを得るためには、露点−６０℃で（Ｗ／ ＱＮ ）
ａｏ、−４０℃で（ Ｗ／ ＱＮ ） ４０ 、−３
０℃で（Ｗ／ＱＮ）３０となり、（ Ｗ／ ＱＮ ）
６ｏ ＜ （Ｗ／ＱＮ ）４０ ＜ （ Ｗ／ ＱＮ
） ３０となる。

ここでＷ／ＱＮは単位流量当りの放電電力であるから、
ＱＮが一定のときは（Ｗ） ａｏ ＜ （Ｗ） ４０
＜ （Ｗ） ３０となり、一定オゾン濃度を得るために
は露点が負で大きい程、すなわち原料気体が乾燥してい
る程オゾン収率がよいことを示している。

このことは第３図を書き換えた第４図の特性から明らか
である。

したがって、露点の変化に対して発生オゾン濃度、すな
わちオゾン量を一定に保つためには、気体流量ＱＮ＝一
定とした条件下で放電電力Ｗを変化すれば良いことにな
る。

また、放電電力Ｗは、なる式で示される。

ここでＫ１，Ｋ２はオゾン発生機の電機構造、気体圧力
等から定まる定数、ｆは電源周波数、Ｅｍは放電電圧ピ
ーク値を示す。

上記（１）において、放電電力Ｗを変化させるには、周
波数ｆまたは放電電圧を変化することにより可能である
。

例えば第２図の回路において、露点が低下した場合は、
この露点変化を露点検出器１０により検出し、変換回路
１１により電気信号に変換した後、この電気信号を制御
装置１３において適正露点時の電気信号と比較し、両電
気信号の差分に応じ電力供給源２の周波数ｆまたは放電
電圧を増大してオゾン発生機本体３の電極に加えられる
放電電力Ｗを大きくすれば、当初のオゾン濃度となる新
たなＷ／ＱＮを得ることができ、オゾン濃度ひいてはオ
ゾン発生量を一定値に保つことが可能である。

この場合、周波数ｆまたは放電電圧を制御する制御装置
１１からの電気信号は時間に対し連続する量でもよく、
また周期的に発信される放電電力「増加」、「減少」等
の信号でも効果のあることは明らかである。

また、一方この発明は、上記放電電力の可変制御方式に
限らず、Ｗ／ＱＮの関係から気体流量を変化させること
でもオゾン発生量を制御することができる。

例えば、気体乾燥機１での吸着剤等の劣化による気体露
点の低下を露点検出器１０により検出し、これを変換回
路１１により電気信号に変換して制御装置１３に導入し
ブロワー９を制御すれば良い。

すなわち、気体露点の変化（低下）に応じブロワーの回
転数などを制御してブロワー９から気体乾燥機１に供給
される原料気体流量を低減させれば、放電電力Ｗを一定
にしておいてもＶＶ’／ＱＮが増大し、発生オゾン濃度
を一定に保つことができる。

この場合、オゾン発生量一（オゾン発生濃度）×（気体
流量）故、オゾン発生量は低下する。

しかし、−ヒ述した放電電力Ｗの増加手段を併用すれば
所要のオゾン発生量が容易に確保できる。

しかるに、気体流量ＱＮを一定にして放電電力Ｗのみを
制御した場合は、気体乾燥機１は気体の除湿能力を低下
したまま運転を継続することになり、それ故除湿能力の
低下は加速されていることになる。

そして、第４図から明らかなように露点が−４０℃付近
を境にオゾン収率の低下が激しく、一定のオゾン発生量
を確保するための放電電力Ｗの増加量が急増し、単位放
電面積当りの放電電力の増加が気体湿度の上昇等を招来
させるとか、放電状態への影響から気体露点以外の原因
でオゾン収率の低下につながり、露点補償が可能であっ
てもその補償範囲は狭いものとなる。

しかし、この発明のように気体流量ＱＮおよび放電電力
の両方を可変制御する方式、すなわち放電電力の増加と
同時に気体乾燥機１の除湿処理流量を除湿処理能力の低
下に応じ低減することで、気体露点は一定に保持される
か、多少悪化した程度となり、オゾン収率の低下が抑え
られ、かつ放電電力の増加分は少くて済むことになる。

なお、気体乾燥機１の処理流量の調整方法としては、制
御装置１３からの電気信号によりブロワー（またはコン
ブレツサ）９の回転数制御のみに限らず、例えば吐出流
量が一定とするブロワーにおいて電動バルブ操作で不必
要流量のみを大気パージさせるなどの方法を用いても良
い。

また、多少のオゾン発生量の変動は無視できるものとし
た場合、上述する如く放電電力の制御を行わずに、単に
気体流量のみ制御しても第４図に示すように気体露点の
回復に伴うオゾン処率の向上がオゾン発生量の増加に寄
与し、かつ気体乾燥機１の長寿命化と所定オゾン発生量
の確保に効果がある。

以上のようにこの発明のオゾン発生装置によれば、気体
露点とオゾン発生量とを関連づけて気体流量調整および
放電電力調整を可能にしたので、常に所定オゾン量を確
保できると共に、オゾン化気体を利用する次段のオゾン
処理工程の処理品質を常に安定に保つことができ、また
、気体乾燥機の長寿命化も可能となるなどの効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来におけるオゾン発生装置の一例を示すブロ
ック図、第２図はこの発明にかかるオゾン発生装置の一
例を示すブロック図、第３図はこの発明におけるオゾン
濃度と単位気体流量当りの放電電力Ｗ／ＱＮとの関係を
示す特性図、第４図は同じくこの発明におけるオゾン収
率と気体露点との関係を示す特性図である。 １・・・・・・気体乾燥機、２・・・・・・電力供給源
、３・・・・・・オゾン発生機本体、７・・・・・・冷
却装置、９・・・・・・ブロワー（またはコンプレツサ
）、１０・・・・・・露点検出器、１１・・・・・・露
点一電気信号変換回路、１３・・・・・・運転制御装置
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原料気体を除湿乾燥する気体乾燥機と、この気体乾
   燥機で処理された原料気体をオゾン化するオゾン発生機
   本体と、このオジン発生機本体に放電電力を供給する放
   電電力供給源と、原料気体圧送用手段とを備えた無声放
   電式オゾナイザにおいて、上記気体乾燥機から上記オゾ
   ン発生機本体に供給される原料気体の除湿乾燥度を検出
   する露点検出器を有し、この露点検出器により検出され
   る露点の変化に関連させて上記気体乾燥機からの処理気
   体流量もしくはこの処理気体流量と上記オゾン発生機本
   体の放電電力を制御することによりオゾン発生訃を制御
   するようにしたことを特徴とするオゾン発生装置。