JP3769741B2

JP3769741B2 - オゾン濃縮貯蔵装置とその制御方法

Info

Publication number: JP3769741B2
Application number: JP29527295A
Authority: JP
Inventors: 昌己清水; 智夫水野
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2015-11-14
Also published as: JPH09142807A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾン濃縮貯蔵装置に係わり、更に詳しくは、オゾン濃縮貯蔵装置とその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パルプの漂白、水処理における殺菌や脱臭、下水処理における有機物の分解等に、従来の塩素等に代えて安全性の高いオゾンの利用が進められている。図３（Ａ）は、従来の間欠オゾン供給装置の一例を示す構成図であり、オゾン発生機１により酸素供給源２から供給された酸素によりオゾンを発生させ、余剰酸素を循環ブロア３でオゾン発生機１へ再循環させて、脱吸着塔４にオゾンを吸着させ、次いで、切換弁８を切り換えて、加熱源６により脱吸着塔４からオゾンを脱着させて水流エゼクタ７等に供給し水処理等を行うようになっている。なお、この図において、５は冷却源、６は加熱源、であり、吸着時には冷却源５により脱吸着塔４を冷却し、脱着時には加熱源６により加熱するようになっている。また、脱吸着塔４には吸着剤として一般にシリカゲルが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のオゾン供給装置では、図３（Ｂ）に模式的に示すように、脱着の初期には高濃度のオゾンが脱着されるが、時間の経過と共に漸次減少するため、安定した処理ができない問題点があり、この問題を解決するために、特公昭６３−５６１６３号，特公平２−２８４号等の間欠オゾン供給装置が提案されている。
【０００４】
特公昭６３−５６１６３号の間欠オゾン供給装置は、図４（Ａ）に示すように、脱着管路に脱着量を制御する流量調節弁９ａを設けたものであり、特公平２−２８４号の間欠オゾン供給装置は、図４（Ｂ）に示すように、脱着管路に、主管路の切換弁８ａと並列に、流路抵抗９ｂと切換弁８ｂを備えたバイパス回路を設け、初期の脱着動作時にバイパス回路を開き、次に時間遅れを持たせて主回路を開くものである。
【０００５】
しかし、これらのオゾン供給装置では、脱着管路を流れる流量の調節によりオゾン濃度を調節するため、流量変化でオゾン濃度を調節するものであった。すなわち、上水処理やパルプ漂白等のオゾンの利用分野では、オゾンガスの濃度と流量の両方を一定にしたり、一方（流量）を一定にし、他方（オゾン濃度）を変化させて運転することが要望される。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、オゾンガスの濃度と流量の両方を制御できるオゾン濃縮貯蔵装置とその制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、酸素からオゾンを発生させるオゾン発生器と、発生したオゾンを吸着剤に吸着させるオゾン吸着器と、オゾン吸着器にキャリアガスを供給して脱着したオゾンを排出するオゾン排出ラインと、を備えたオゾン濃縮貯蔵装置において、反応器で必要とするオゾン量をオゾン吸着器で脱着させる脱着量制御装置と、脱着したオゾンをキャリアガスと共に貯蔵するオゾンタンクと、オゾンタンクに希釈ガスを供給する希釈ガスラインと、希釈ガスラインの流量を制御してオゾンタンク内のオゾン濃度を制御する希釈制御装置と、を備えた、ことを特徴とするオゾン濃縮貯蔵装置が提供される。
【０００８】
この構成によれば、脱着量制御装置により必要とするオゾン量を脱着させ、キャリアガスと共にオゾンを高濃度でオゾンタンクに貯蔵し、このオゾンタンクに希釈ガスを供給して必要な濃度に希釈することにより、必要な濃度と流量のオゾンガスを反応器に供給することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、更に、反応器にオゾンガスを供給するオゾン供給ラインの流量を制御する流量調節弁を備える。この流量調節弁を備えることにより、オゾン吸着器で脱着されたオゾン量や希釈ガスの流量に変動があっても、常に安定して所望の流量を反応器に供給することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、酸素からオゾンを発生させるオゾン発生器と、発生したオゾンを吸着剤に吸着させるオゾン吸着器と、オゾン吸着器にキャリアガスを供給して脱着したオゾンをキャリアガスと共に排出するオゾン排出ラインと、を備えたオゾン濃縮貯蔵装置の制御方法において、反応器で必要とするオゾン量をオゾン吸着器で脱着させ、脱着したオゾンをキャリアガスと共にオゾンタンクに貯蔵し、オゾンタンクに希釈ガスを供給して所望のオゾン濃度に制御する、ことを特徴とするオゾン濃縮貯蔵装置の制御方法が提供される。
【００１１】
この方法によれば、反応器で必要とするオゾン量をオゾン吸着器で脱着させるので、余分なオゾン量の脱着がなく、吸着したオゾンを有効に利用することができる。また、脱着したオゾンをキャリアガスと共にオゾンタンクに貯蔵し、このオゾンタンクに希釈ガスを供給して必要な濃度に希釈するので、オゾンタンク内に所望のオゾン濃度のオゾンガスを貯蔵し、所望の流量で外部の反応器に供給することができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記脱着量制御装置は、所望のオゾン濃度と流量から必要とするオゾン量を算出し、該オゾン量を脱着するようにオゾン吸着器の温度と圧力を制御する。この方法により、必要とするオゾン量だけを正確に脱着させることができ、安定した濃度と流量のオゾンガスを供給することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図１は、本発明によるオゾン濃縮貯蔵装置の構成図である。この図において、本発明によるオゾン濃縮貯蔵装置は、酸素からオゾンを発生させるオゾン発生器１０と、発生したオゾンを吸着剤に吸着させるオゾン吸着器１２と、オゾン吸着器１２にキャリアガスを供給して脱着したオゾンをキャリアガスと共に排出するオゾン排出ライン１４と、を備えている。また、オゾン発生器１０の出口とオゾン吸着器１２の入口を結ぶ吸着ライン１１ａには、ポンプ１３と切換弁１５ａが設けられ、オゾン吸着器１２の出口とオゾン発生器１１の入口を結ぶ再循環ライン１１ｂには切換弁１５ｂが設けられている。
【００１４】
オゾン排出ライン１４は、オゾン吸着器１２にキャリアガスを供給するキャリアガスライン１４ａと、オゾン吸着器１２から後述するオゾンタンク２０にオゾンガスを供給するオゾンガスライン１４ｂとからなる。キャリアガスライン１４ａには、切換弁１６ａ、流量調節弁１７ａ、及び流量制御器１８ａが設けられ、流量制御器１８ａによりキャリアガスライン１３ａの流量を検出し流量調節弁１７ａを制御するようになっている。
【００１５】
オゾンガスライン１４ｂには、切換弁１６ｂ、オゾン吸着器１２の温度を調節する温度調節器１７ｂ、オゾン吸着器１２の温度を検出して温度調節器１７ｂを制御する温度制御器１８ｂ、オゾン吸着器１２の圧力を調節する圧力調節器１７ｃ、オゾン吸着器１２の圧力を検出し圧力調節器１７ｃを制御する圧力制御器１８ｃ、及びオゾン吸着器１２を出たオゾンガスの濃度を検出する濃度検出器１８ｄ、が設けられている。
【００１６】
上述した構成により、吸着工程において、切換弁１６ａ，１６ｂを閉じ、切換弁１５ａ，１５ｂを開いて、酸素供給源（図示せず）から供給された酸素によりオゾン発生器１０でオゾンを発生させ、余剰酸素をオゾン発生器１０へ再循環させながら、オゾン吸着器１２内の吸着剤にオゾンを吸着させることができる。
【００１７】
図１のオゾン濃縮貯蔵装置は更に、オゾンを消費する外部の反応器で必要とするオゾン量をオゾン吸着器１２で脱着させる脱着量制御装置１９と、脱着したオゾンをキャリアガスと共に貯蔵するオゾンタンク２０と、オゾンタンク２０に希釈ガスを供給する希釈ガスライン２２と、希釈ガスライン２２の流量を制御してオゾンタンク内のオゾン濃度を制御する希釈制御装置２４と、を備えている。
【００１８】
希釈ガスライン２２には、切換弁１６ｃ、流量調節弁１７ｅ、及び流量制御器１８ｅが設けられ、流量制御器１８ｅにより希釈ガスライン２２の流量を検出し流量調節弁１７ｅを制御するようになっている。更に、オゾンタンク２０から反応器にオゾンガスを供給するオゾン供給ライン２３に流量を制御する流量調節弁１７ｆと、流量制御器１８ｆが設けられている。また、オゾンタンク２０内のオゾン濃度を検出する濃度検出器１８ｇが設けられている。
【００１９】
脱着量制御装置１９は、反応器が要求する所望のオゾン濃度と流量から必要とするオゾン量を算出し、このオゾン量を脱着するように温度制御器１８ｂによりオゾン吸着器１２の温度を調節し、圧力制御器１８ｃにより圧力を制御するようになっている。また、この脱着量制御装置１９は、発生したオゾンをオゾン吸着器１２から排出してオゾンタンク２０に導入するために必要なキャリアガスの流量を算出し、流量制御器１８ａによりこれを調節する。このキャリアガスの流量は後述する希釈ガスによる濃度調節のためにできるだけ少なく設定するのがよい。この構成により、脱着量制御装置１９により、反応器２０が要求する必要なオゾン量を脱着させることができる。なお、脱着したオゾンガスの濃度は、濃度検出器１８ｄにより検出され、希釈制御装置２４による制御に用いられる。
【００２０】
次に上述したオゾン濃縮貯蔵装置の制御方法を説明する。
まず、脱着量制御装置１９により、反応器で必要なオゾン濃度と流量から必要とするオゾン量を算出し、このオゾン量を脱着するように温度制御器１８ｂと圧力制御器１８ｃによりオゾン吸着器１２の温度と圧力を制御する。オゾン吸着器１２にはシリカゲル（好ましくは高純度シリカゲル）が充填されており、オゾン吸着器１２の圧力を上げ、温度を下げることによりオゾンを吸着させ、逆に圧力を下げ、温度を上げることによりオゾンを脱着させることができる。また、この圧力と温度の調節によりオゾンの脱着量を制御することができる。
【００２１】
次いで、流量制御器１８ａによりキャリアガスライン１４ａから少量のキャリアガス（この図では窒素ガス）を供給して、脱着したオゾンをキャリアガスと共にオゾンタンクに貯蔵する。同時に、濃度検出器１８ｇによりオゾンタンク２０内のオゾン濃度を検出し、かつオゾンタンク２０に希釈ガス（この図では窒素ガス）を供給して所望のオゾン濃度に制御する。
【００２２】
希釈ガスの流量は、定常状態では、反応器で必要な流量から、オゾンの脱着量とキャリアガスを引いた量であるが、負荷に変動がある場合には、濃度検出器１８ｇによりオゾンタンク２０内のオゾン濃度を検出し、これを所望の濃度になるように希釈ガスの流量を増減させて制御するのがよい。また、上述した制御により、反応器に供給されるオゾンガスの流量は、オゾンの脱着量とキャリアガス及び希釈ガスの総和として一義的に決まるが、負荷に変動がある場合には、オゾンの濃度を制御するのがよい。
【００２３】
【実施例】
図２は、吸着剤としてシリカゲルを用いた場合の吸着・脱着試験結果の一例である。図２（Ａ）は、吸着工程におけるオゾン吸着器の出口におけるオゾン濃度の時間変化を示しており、この図から、温度が低いほど、オゾン吸着器の出口でオゾンが検出されるまでの時間が長く、大量にオゾンを吸着することができることがわかる。例えば、吸着容量は、２５℃では約６〜７ｋｇ／ｍ³であるが、−１０℃では１２ｋｇ／ｍ³以上となり、低温ほど大量のオゾンを吸着できることがわかる。
【００２４】
図２（Ｂ）は、脱着工程におけるオゾン濃度の時間変化を示しており、この図から、キャリアガスの流量が少ないほど高濃度のオゾンを長時間持続できることがわかる。
【００２５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。例えば、上述した実施形態では、オゾン吸着器は１台であり、オゾンの吸着／脱着が間欠的に行われるが、本発明はこれに限定されず、２台以上のオゾン吸着器を用いて、実質的に連続運転してもよい。また、キャリアガスと希釈ガスに、窒素ガスを用いているが、酸素、乾燥空気、等を用いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
上述した本発明のオゾン濃縮貯蔵装置とその制御方法により、脱着量制御装置により必要とするオゾン量を脱着させ、キャリアガスと共にオゾンを高濃度でオゾンタンクに貯蔵し、このオゾンタンクに希釈ガスを供給して必要な濃度に希釈することにより、必要な濃度と流量のオゾンガスを外部の反応器に供給することができる。また、流量調節弁を備えることにより、オゾン吸着器で脱着されるオゾン量や希釈ガスの流量に変動がある場合でも、常に安定して所望の流量を反応器に供給することができる。更に、反応器で必要とするオゾン量だけをオゾン吸着器で脱着させるので、余分なオゾン量の脱着がなく、吸着したオゾンを有効に利用することができ、安定した濃度と流量のオゾンガスを供給することができる。
【００２７】
従って、本発明のオゾン濃縮貯蔵装置とその制御方法は、オゾンガスの濃度と流量の両方を制御できる優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオゾン濃縮貯蔵装置の構成図である。
【図２】吸着剤としてシリカゲルを用いた場合の吸着・脱着試験結果の一例である。
【図３】従来のオゾン濃縮貯蔵装置の構成図とその特性図である。
【図４】従来のオゾン濃縮貯蔵装置の別の構成図である。
【符号の説明】
１０オゾン発生器
１２オゾン吸着器
１４オゾン排出ライン
１９脱着量制御装置
２０オゾンタンク
２２希釈ガスライン
２４希釈制御装置

Claims

酸素からオゾンを発生させるオゾン発生器と、発生したオゾンを吸着剤に吸着させるオゾン吸着器と、オゾン吸着器にキャリアガスを供給して脱着したオゾンを排出するオゾン排出ラインと、を備えたオゾン濃縮貯蔵装置において、
反応器で必要とするオゾン量をオゾン吸着器で脱着させる脱着量制御装置と、脱着したオゾンをキャリアガスと共に貯蔵するオゾンタンクと、オゾンタンクに希釈ガスを供給する希釈ガスラインと、希釈ガスラインの流量を制御してオゾンタンク内のオゾン濃度を制御する希釈制御装置と、を備えた、ことを特徴とするオゾン濃縮貯蔵装置。
更に、反応器にオゾンガスを供給するオゾン供給ラインの流量を制御する流量調節弁を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のオゾン濃縮貯蔵装置。
酸素からオゾンを発生させるオゾン発生器と、発生したオゾンを吸着剤に吸着させるオゾン吸着器と、オゾン吸着器にキャリアガスを供給して脱着したオゾンをキャリアガスと共に排出するオゾン排出ラインと、を備えたオゾン濃縮貯蔵装置の制御方法において、
反応器で必要とするオゾン量をオゾン吸着器で脱着させ、脱着したオゾンをキャリアガスと共にオゾンタンクに貯蔵し、オゾンタンクに希釈ガスを供給して所望のオゾン濃度に制御する、ことを特徴とするオゾン濃縮貯蔵装置の制御方法。
所望のオゾン濃度と流量から必要とするオゾン量を算出し、該オゾン量を脱着するようにオゾン吸着器の温度と圧力を制御する、ことを特徴とする請求項３に記載のオゾン濃縮貯蔵装置の制御方法。