(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排オゾンを加熱する加熱手段と、加熱された上記排オゾンを酸素に分解する触媒と、上記排オゾンの温度を検出する第１の検出手段と、上記触媒の温度を検出する第２の検出手段と、上記第１の検出手段と上記第２の検出手段の検出信号を切り替える切替手段と、上記加熱手段への供給電力を制御する、半導体素子で構成された電力制御手段と、上記触媒が設定温度に達した時に上記第１の検出手段の検出信号から上記第２の検出手段の検出信号に上記切替手段を切り替えさせ、上記第１の検出手段又は上記第２の検出手段により検出された温度に基づいて上記電力制御手段を制御する制御手段とを備えた排オゾン処理装置。
【請求項２】
排オゾン流入前から加熱手段により大気を加熱することを特徴とする請求項１記載の排オゾン処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オゾン分解溶媒を用いて排オゾンを分解する排オゾン処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オゾンは強力な酸化力を持ち且つ無公害なため、水処理分野等で広く使用されている。供給オゾンの大半は、原水との接触反応により消費されるが、消費しきれない余剰オゾン（以下、排オゾンと称す）は、人体に有害であることから、排オゾン処理装置により酸素に分解し、オゾン濃度を０．０１ｐｐｍ以下に下げて、大気中に放出している。
【０００３】
図６は従来の排オゾン処理装置を示す構成図であり、図において、１は排オゾン処理装置の被処理ガスであるオゾン化ガス（排オゾン）、２は排オゾン処理装置により処理された酸素ガスである。３はオゾン化ガス１を酸素ガス２に分解する触媒、４はオゾン分解能力を促進するためオゾン化ガス１を加熱するヒータ、５はオゾン化ガス１の温度を監視する温度センサである。６は排オゾン処理装置を構成する容器（以下、オゾン分解塔と称す）であり、このオゾン分解塔６に上記触媒３、ヒータ４及び温度センサ５が収納されている。７はヒータ４へ給電する商用電源、８はヒータ４の電源回路を入切する電磁接触器の接点である。９は温度センサ５により得られた検出温度に基づき、上記電磁接触器の接点８を入切する制御を行う制御器である。１０はオゾン化ガス１が入るオゾン分解塔６の入口、１１は処理後の酸素ガス２が排出されるオゾン分解塔６の出口である。
【０００４】
次に動作について説明する。
オゾン化ガス１は、オゾン分解塔６の入口１０よりオゾン分解塔６へ入り、ヒータ４で加熱され、オゾン分解塔６内に収納されている触媒３により酸素ガス２に分解され、オゾン分解塔６の出口１１より酸素ガス２がオゾン分解塔６から排出される。
加熱されたオゾン化ガス１によって触媒３が加熱され、触媒３のオゾン分解性能が向上する。
オゾン化ガス１の温度は、制御器９で温度センサ５により検出された検出温度と予め設定された設定温度とを比較し、電磁接触器の接点８を入切することにより調節される。
【０００５】
尚、特開平４−３７１２１５号公報に上記した従来の技術に類似した技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の排オゾン処理装置は以上のように構成されているので、被処理ガスの温度調節のために電磁接触器の接点を入切するため、ヒータの容量が大容量の場合、電磁接触器の接点開放時のアークにより接点が磨耗するなどの課題があった。
また、ヒータの入切によるストレスのため、ヒータの断線等が生じるなどの課題があった。
さらに、触媒の加熱に時間がかかるため、オゾン処理装置の立ち上がり時に時間を要するなどの課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電磁接触器の接点の磨耗やヒータの断線等が生じるのを防止し、また装置の立ち上がり時間を削減した排オゾン処理装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る排オゾン処理装置は、排オゾンを加熱する加熱手段と、加熱された上記排オゾンを酸素に分解する触媒と、上記排オゾンの温度を検出する第１の検出手段と、上記触媒の温度を検出する第２の検出手段と、上記第１の検出手段と上記第２の検出手段の検出信号を切り替える切替手段と、上記加熱手段への供給電力を制御する、半導体素子で構成された電力制御手段と、上記触媒が設定温度に達した時に上記第１の検出手段の検出信号から上記第２の検出手段の検出信号に上記切替手段を切り替えさせ、上記第１の検出手段又は上記第２の検出手段により検出された温度に基づいて上記電力制御手段を制御する制御手段とを備えたものである。
【００１０】
請求項２記載の発明に係る排オゾン処理装置は、排オゾン流入前から加熱手段により大気を加熱するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態及び参考例を説明する。
参考例．
図１はこの発明の参考例による排オゾン処理装置を示す構成図であり、図において、１は排オゾン処理装置の被処理ガスであるオゾン化ガス（排オゾン）、２は排オゾン処理装置により処理された酸素ガス（酸素）である。３はオゾン化ガス１を酸素ガス２に分解する触媒、４はオゾン分解能力を促進するため、オゾン化ガス１を加熱するヒータ（加熱手段）、５はオゾン化ガス１の温度を監視する温度センサ（検出手段）である。６は排オゾン処理装置を構成する容器（以下、オゾン分解塔と称す）であり、このオゾン分解塔６に上記触媒３、ヒータ４及び温度センサ５が収納されている。７はヒータ４へ給電する商用電源である。
【００１２】
１２はヒータ４への電源電圧を可変するサイリスタレギュレータ（電力制御手段）であり、このサイリスタレギュレータ１２は半導体素子であるサイリスタにより構成されている。１３は温度センサ５により得られた検出温度に基づき、サイリスタレギュレータ１２の位相制御を行う制御器（制御手段）である。
１０はオゾン化ガス１が入るオゾン分解塔６の入口、１１は処理後の酸素ガス２が排出されるオゾン分解塔６の出口である。
【００１３】
次に動作について説明する。
先ず、排オゾン処理装置のオゾン処理動作を説明する。オゾン化ガス１は、オゾン分解塔６の入口１０よりオゾン分解塔６へ入り、ヒータ４で加熱され、オゾン分解塔６内に収納されている触媒３により酸素ガス２に分解され、オゾン分解塔６の出口１１より酸素ガス２がオゾン分解塔６から排出される。ここで、オゾン化ガス１が加熱されるのは、加熱されたオゾン化ガス１によって触媒３が加熱され、触媒３のオゾン分解性能を向上させるためである。従って、最適な触媒３のオゾン分解性能を得るため、オゾン化ガス１の温度を設定温度に保つ必要があり、この排オゾン処理装置では制御器１３によってサイリスタレギュレータ１２を制御することにより行っている。
【００１４】
次に、オゾン化ガス１の温度を調節するシーケンス動作を説明する。図２はこの発明の参考例による排オゾン処理装置の動作シーケンスを示すタイムチャートであり、図において、（ａ）は加熱前のオゾン化ガス温度、（ｂ）はヒータへの印加電圧、（ｃ）はヒータの消費電力、（ｄ）は加熱後のオゾン化ガス温度を示す。
【００１５】
上述したように、最適な触媒３のオゾン分解性能を得るためにオゾン化ガス１の温度を設定温度に保つ必要がある。しかし、種々の原因（例えば、冬場に気温が下がること）により、オゾン分解塔６の入口１０から入る加熱前のオゾン化ガス１の温度が上下した場合、ヒータ４による加熱が一定であると、加熱後のオゾン化ガス１の温度も上下することになり、オゾン化ガス１の温度を設定温度に保てなくなる。そこで、加熱前のオゾン化ガス１の温度が上昇するに伴って加熱後のオゾン化ガス１の温度が上昇したことを温度センサ５が検出した場合は、ヒータ４への印加電圧が小さくなるように、制御器１３によってサイリスタレギュレータ１２を位相制御する。ヒータ４への印加電圧が小さくなるに比例して該ヒータ４の消費電力も減少する。これとは逆に、加熱前のオゾン化ガス１の温度が下降するに伴って加熱後のオゾン化ガス１の温度が下降したことを温度センサ５が検出した場合は、ヒータ４への印加電圧が大きくなるように制御器１３によってサイリスタレギュレータ１２を位相制御する。ヒータ４への印加電圧が大きくなるに比例して該ヒータ４の消費電力も増加する。このような動作により、常に加熱後のオゾン化ガス１の温度は設定温度に保たれる。
尚、以上は加熱後のオゾン化ガス１の温度を温度センサ５により検出しているが、加熱前のオゾン化ガス１の温度を温度センサ５により検出しても、同様に加熱後のオゾン化ガス１の温度を設定温度に保つことができる。
【００１６】
以上のように、この参考例によれば、サイリスタレギュレータ１２によりヒータ４への印加電圧を可変しているので、加熱前のオゾン化ガス１の温度変化に対し、ヒータ４に過度の負担（ストレス）をかけることなく設定温度を安定して保つことができる。
また、従来の電磁接触器を使用する場合は商用電源７の電圧変動に比例してヒータ４の消費電力が増減するが、サイリスタレギュレータ１２ではそのようなヒータ４の消費電力の増減を抑えることができるので、商用電源７の電圧変動に対しても、設定温度を安定して保つことができる。
さらに、サイリスタレギュレータ１２が半導体素子で構成されているので、電磁接触器等を使用した場合に発生するアークによる接点の磨耗を防止することができる。
【００１７】
実施の形態１．
上記参考例では、温度センサ５によりオゾン化ガス１の温度を検出し、その検出温度に基づいてヒータ４の印加電圧を制御し、加熱後のオゾン化ガス１の温度を設定温度に保つ場合について述べたが、触媒３は加熱されると自己発熱するため、加熱後のオゾン化ガス１を設定温度に保つだけでなく、触媒３の温度を設定温度に保つ必要がある。従って、この実施の形態２による排オゾン処理装置は、触媒３の温度を設定温度に保つことができるように構成したものである。
図３はこの発明の実施の形態１による排オゾン処理装置を示す構成図であり、図において、５ａは温度センサ（第１の検出手段）５とは別に設けられた、触媒３の温度を検出する温度センサ（第２の検出手段）、１４は温度センサ５と温度センサ５ａの検出信号を切り替えるための切替スイッチ（切替手段）である。１５は切替スイッチ１４を切り替えさせ、また温度センサ５又は温度センサ５ａにより得られた検出温度に基づき、サイリスタレギュレータ１２の位相制御を行う制御器（制御手段）である。尚、図１と同一又は相当する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００１８】
次に動作について説明する。
排オゾン処理装置のオゾン処理動作については上記参考例と同様であるのでその説明を省略し、触媒３の温度を調節するシーケンス動作を説明する。図４はこの発明の実施の形態１による排オゾン処理装置の動作シーケンスを示すタイムチャートであり、図において、（ａ）は触媒の温度、（ｂ）は温度検出点、（ｃ）はヒータの消費電力、（ｄ）は加熱前のオゾン化ガス温度、（ｅ）は加熱後のオゾン化ガス温度を示す。
【００１９】
オゾン分解塔６の入口１０から入ったオゾン化ガス１がヒータ４により加熱され、この加熱されたオゾン化ガス１によって触媒３が加熱され、徐々に温度が上昇する。この間、切替スイッチ１４は温度センサ５側に切り替えられており、上記参考例と同様に、加熱後のオゾン化ガス１の温度を検出しているので、加熱前のオゾン化ガス１の温度が上下しても、オゾン化ガス１の温度を設定温度に保つことができる。そして、触媒３の温度が触媒３の設定温度まで上昇した時点（ｔ1 ）で、温度センサ５ａにより触媒３の温度を検出するように、制御器１５は温度センサ５ａ側に切替スイッチ１４を切り替えさせる。触媒３が加熱されたことにより自己発熱して触媒３の温度が上昇した場合、ヒータ４への印加電圧が小さくなるように制御器１５によってサイリスタレギュレータ１２を制御する。このような触媒３が加温されたことによる自己発熱分も含めた温度制御を行うことにより、触媒３の温度を設定温度に保つと共に、ヒータ４への消費電力も低減する。
【００２０】
以上のように、この実施の形態１によれば、触媒３が設定温度に達した時点で制御器１５が切替スイッチ１４を温度センサ５ａ側に切り替えて、触媒３の温度を検出するように構成したので、触媒３の自己発熱により触媒３が設定温度より過熱することを抑制することができると共に、ヒータ４への供給電力も抑制することができる。
【００２１】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による排オゾン処理装置の動作シーケンスを示すタイムチャートであり、（Ａ）は触媒３の加熱に時間を要する動作シーケンスを示すタイムチャート、（Ｂ）は触媒３の加熱に時間を要しない動作シーケンスを示すタイムチャートである。また図５（Ａ）および（Ｂ）において、（ａ）は排オゾン処理装置の運転状態、（ｂ）はヒータへの印加電圧、（ｃ）は触媒の温度を示す。
【００２２】
上記参考例及び実施の形態１では、図５（Ａ）に示すように、ヒータ４の加熱開始直後は、オゾン化ガス１が設定温度に加温されておらず、触媒３の加熱に所定時間（Ｔ）を要するため、この時間（Ｔ）中は十分にオゾン分解ができないという問題があった。
そこで、この実施の形態２では、図５（Ｂ）に示すように、排オゾン処理装置の運転の待機中は、ヒータ４により空気（大気流）を加熱し、この加熱された空気により触媒３を加熱する。
このように構成することで、排オゾン処理装置の運転開始直後から十分にオゾン分解ができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、排オゾンを加熱する加熱手段と、加熱された上記排オゾンを酸素に分解する触媒と、上記排オゾンの温度を検出する第１の検出手段と、上記触媒の温度を検出する第２の検出手段と、上記第１の検出手段と上記第２の検出手段の検出信号を切り替える切替手段と、上記加熱手段への供給電力を制御する、半導体素子で構成された電力制御手段と、上記触媒が設定温度に達した時に上記第１の検出手段の検出信号から上記第２の検出手段の検出信号に上記切替手段を切り替えさせ、上記第１の検出手段又は上記第２の検出手段により検出された温度に基づいて上記電力制御手段を制御する制御手段とを備えるように構成したので、触媒の自己発熱により触媒が設定温度より過熱することを抑制することができると共に、加熱手段への供給電力も抑制することができる効果がある。
また、加熱前の排オゾンの温度変化に対して、加熱手段に過度の負担（ストレス）をかけることなく、排オゾンを設定温度に安定して保つことができる効果がある。
また、従来の電磁接触器を使用する場合には電源の電圧変動に比例して加熱手段の消費電力が増減するが、電力制御手段を使用しているので、そのような加熱手段の消費電力の増減を抑えることができ、電源の電圧変動に対しても、設定温度を安定して保つことができる効果がある。
さらに、電力制御手段が半導体素子で構成されているので、電磁接触器等を使用する場合に発生するアークによる接点の磨耗を防止することができる効果がある。
【００２５】
請求項２記載の発明によれば、排オゾン流入前から加熱手段により大気を加熱するように構成したので、排オゾン流入直後から十分にオゾン分解ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の参考例による排オゾン処理装置を示す構成図である。
【図２】この発明の参考例による排オゾン処理装置の動作シーケンスを示すタイムチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１による排オゾン処理装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１による排オゾン処理装置の動作シーケンスを示すタイムチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２による排オゾン処理装置の動作シーケンスを示すタイムチャートである。
【図６】従来の排オゾン処理装置を示す構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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