(57)【要約】【課題】  低濃度のオゾンガスを含有する原料ガスから前記オゾンガスを吸着塔における吸着剤に効率的に吸着させることが可能な吸着方法及び該方法の実施に用いて好適な吸着装置の提供。【解決手段】  数％程度の一定低濃度のオゾンガスを含有する原料ガスから前記オゾンガスを吸着塔２の吸着剤に吸着させる吸着方法であって、吸着塔２の原料ガス流入量を吸着操作の初期から終期に至る間において連続的あるいは段階的に流量制御することによりオゾンガス吸着を行わせる。また、吸着塔２内の吸着圧力を吸着操作の初期から終期に至る間において吸着運転に適正な一定値に保持させるように吸着塔２のガス流出量を流量制御する。【選択図】    図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素流量が多くなるほどオゾン発生濃度が低下し、酸素流量が少くなるほどオゾン発生濃度が増加する特性をもつオゾナイザー（３）を使用し、そのオゾナイザー（３）が放出するオゾンガス含有酸素を原料ガスとし、その原料ガスからオゾンガスを吸着塔（２）の吸着剤に吸着させる吸着方法であって、前記吸着塔（２）への単位時間当りの原料ガス流入量を吸着操作の初期においては大きくなるように、終期においては小さくなるように連続的あるいは段階的に流量制御することを特徴とする低濃度オゾンガスの吸着方法。
【請求項２】
単位時間当たりの原料ガス流入量をパラメータとして吸着操作をする場合において、前記原料ガス流入量を連続的あるいは段階的に流量制御する際の流量転換点を、吸着塔出口のオゾンガスの基準濃度値が、前記オゾナイザーの特性によって決まる原料ガスのオゾン濃度と該オゾン濃度の１／２値の範囲内となるように、原料ガス流量を制御することを特徴とする請求項１記載の低濃度オゾンガスの吸着方法。
【請求項３】
単位時間当たりの原料ガス流入量をパラメータとして吸着操作をする場合において、前記原料ガス流入量を連続的あるいは段階的に流量制御する際の流量転換点を、吸着塔出口のオゾンガスの基準濃度値が、オゾナイザーの特性によって決まる原料ガスのオゾン濃度と該オゾン濃度の１／２値の範囲内となるように、吸着塔への原料ガス流入開始時刻を起点として、流入時間により流量制御することを特徴とする請求項１記載の低濃度オゾンガスの吸着方法。
【請求項４】
数％程度の一定低濃度のオゾンガスを含有する原料ガスから前記オゾンガスを吸着塔（２）の吸着剤に吸着させる吸着方法であって、吸着塔（２）内の吸着圧力を吸着操作の初期から終期に至る間において吸着運転に適正な一定値に保持させるように吸着塔（２）のガス流出量を流量制御することを特徴とする低濃度オゾンガスの吸着方法。
【請求項５】
酸素流量が多くなるほどオゾン発生濃度が低下し、酸素流量が少くなるほどオゾン発生濃度が増加する特性をもつオゾナイザー（３）と、そのオゾナイザー（３）が放出するオゾンガス含有酸素を原料ガスとして給送するガス給送ライン（１）に入口が接続されて内部にオゾンガスを吸着するための吸着剤が収蔵される吸着塔（２）と、吸着塔（２）の原料ガス流入量を増減調節するために前記ガス給送ライン（１）に設けられる流量制御器（６）と、吸着塔（２）の出口に接続したガス排出ライン（４）に介設されて吸着塔（２）の出口オゾン濃度を計測するオゾン濃度計測手段（１０）と、オゾン濃度計測手段（１０）が計測した吸着塔（２）の出口オゾン濃度に基づき前記流量制御器（６）の制御流量を連続的あるいは数段階的に制御する制御手段（１１）を含み、前記制御手段（１１）は、前記流量制御する際の流量転換点を、吸着塔出口のオゾンガス濃度が予め原料ガス流出量から求められる原料ガスのオゾン濃度と該オゾン濃度の１／２値の範囲内となるように、吸着塔（２）への原料ガス流入量を連続的あるいは段階的に流量制御させる演算・制御手段を備えることを特徴とする低濃度オゾンガスの吸着装置。
【請求項６】
酸素流量が多くなるほどオゾン発生濃度が低下し、酸素流量が少なくなるほどオゾン発生濃度が増加する特性をもつオゾナイザー（３）と、そのオゾナイザー（３）が放出するオゾンガス含有酸素を原料ガスとして給送するガス給送ライン（１）に入口が接続されて内部にオゾンガスを吸着するための吸着剤が収蔵される吸着塔（２）と、吸着塔（２）の原料ガス流入量を増減調節するために前記ガス給送ライン（１）に設けられる流量制御器（６）と、吸着塔（２）の出口に接続したガス排出ライン（４）に介設されて吸着塔（２）の出口流量を計測する流量計測手段（１４）と、流量計測手段（１４）が計測した吸着塔（２）の出口流量に基づき前記流量制御器（６）の制御流量を連続的あるいは数段階的に制御する制御手段（１１）を含み、前記制御手段（１１）は、前記流量制御する際の流量転換点を、吸着塔出口の流量が原料ガス流量値と「原料ガス流量−原料ガス流量×オゾン濃度値×１／２」の式で示される値の範囲内となるように、原料ガス流入量を連続的あるいは段階的に流量制御させる演算・制御手段を備えることを特徴とする低濃度オゾンガスの吸着装置。
【請求項７】
数％程度の一定低濃度のオゾンガスを含有する原料ガスを給送するガス給送ライン（１）に入口が接続されて内部にオゾンガスを吸着するための吸着剤が収蔵される吸着塔（２）と、吸着塔（２）のガス流出量を増減調節するために該吸着塔（２）の出口に接続したガス排出ライン（４）に設けられる圧力制御弁（９）と、前記吸着塔（２）に関連させ設けられて該吸着塔（２）内の吸着圧力を計測する吸着圧力計測手段（１２）と、吸着圧力計測手段（１２）が計測した吸着塔（２）内の吸着圧力に基づき前記圧力制御弁（９）の弁開度を制御する制御手段（１３）を含み、前記制御手段（１３）は、吸着塔（２）内の吸着圧力を吸着操作の初期から終期に至る間において吸着運転に適正な一定値に保持させるように吸着塔（２）のガス流出量を流量制御させる制御手段を備えることを特徴とする低濃度オゾンガスの吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低濃度オゾンガスを吸着剤に対して効率的に吸着させる吸着方法及び該方法の実施に用いて好適な吸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素ガスを原料としてオゾンを発生させ、得られたオゾン含有酸素ガスを原料ガスとしてオゾンは吸着器で吸着することにより酸素とオゾンを分離してそれぞれ需要先に供給可能とすることが従来から行われていて、この種の典型的な先行技術としては特許文献１が挙げられる。
この先行技術に例示されるように、従来の関連発明の殆どは需要量の変動に対応してオゾン供給量が過不足しないように吸着器での吸着、脱着、排気をコントロールすることにより、吸着能力の調節を行わせようとするものであった。
【特許文献１】特開昭５３−２８５７０号公報（特に、特許請求の範囲の欄参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
酸素ガスを原料としてオゾンを発生させる場合、放電式或いは紫外線式のオゾナイザーと称されるオゾン発生器が従来から多用されているが、これでは数百ppm〜数％程度の低濃度のオゾンガスを含有するオゾン含有酸素ガスが得られるのであって、吸着器に対してオゾンを満量吸着させようとすると低濃度である理由もあって吸着操作時間が非常に長くなり、場合によっては十数時間もかかることがあり非能率的であった。
【０００４】
このようなことから、効率的な吸着を可能とする技術の開発が斯界において希求されていたが、従来は特許文献１に見受けられるように吸着量、吸着能力の制御に対応するものが殆どであって、吸着時間の短縮を果たし得る技術に関するものは今もって提供されていない。
【０００５】
かかる実状に鑑みて、低濃度のオゾンガスを含有する原料ガスから前記オゾンガスを吸着塔における吸着剤に効率的に吸着させることが可能な吸着方法及び該方法の実施に用いて好適な吸着装置を提供するべく、ここに本発明は案出されるに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
しかして本発明は上記の目的を達成するべく、先ず請求項１に記載された発明においては、酸素流量が多くなるほどオゾン発生濃度が低下し、酸素流量が少なくなるほどオゾン発生濃度が増加する特性をもつオゾナイザーを使用し、そのオゾナイザーが放出するオゾンガス含有酸素を原料ガスとし、その原料ガスから前記オゾンガスを吸着塔（２）の吸着剤に吸着させる吸着方法であって、吸着塔（２）への単位時間当たりの原料ガス流入量を吸着操作の初期においては大きくなるように、終期においては小さくなるように、連続的あるいは段階的に流量制御することを特徴とする低濃度オゾンガスの吸着方法である。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載された低濃度オゾンガスの吸着方法に関して、単位時間当たりの原料ガス流入量をパラメータとして吸着操作をする場合において、前記原料ガス流入量を連続的あるいは段階的に流量制御する際の流量転換点を、吸着塔出口のオゾンガスの基準濃度値が、オゾナイザーの特性によって決まる原料ガスのオゾン濃度と該オゾン濃度の１／２値の範囲内となるように、原料ガス流量を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載された低濃度オゾンガスの吸着方法に関して、単位時間当たりの原料ガス流量をパラメータとして吸着操作をする場合において、前記原料ガス流入量を連続的あるいは段階的に流量制御する際の流量転換点を、吸着塔出口のオゾンガスの基準濃度値が、オゾナイザーの特性によって決まる原料ガスのオゾン濃度と該オゾン濃度の１／２値の範囲内となるように、吸着塔への原料ガス流入開始時刻を起点として、流入時間により流量制御することを特徴とすることを特徴とする。
【０００９】
更に又、請求項４に記載の発明は、数％程度の一定低濃度のオゾンガスを含有する原料ガスから前記オゾンガスを吸着塔２の吸着剤に吸着させる吸着方法であって、吸着塔２内の吸着圧力を吸着操作の初期から終期に至る間において吸着運転に適正な一定値に保持させるように吸着塔２のガス流出量を流量制御することを特徴とする低濃度オゾンガスの吸着方法である。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、低濃度オゾンガスの吸着装置に関するものであって、酸素流量が多くなるほどオゾン発生濃度が低下し、酸素流量が少なくなるほどオゾン発生濃度が増加する特性をもつオゾナイザー（３）と、そのオゾナイザー（３）が放出するオゾンガス含有酸素を原料ガスとして給送するガス給送ライン１に入口が接続されて内部にオゾンガスを吸着するための吸着剤が収蔵される吸着塔２と、吸着塔２への原料ガス流入量を増減調節するために前記ガス給送ライン１に設けられる流量制御器６と、吸着塔２の出口に接続したガス排出ライン４に介設されて吸着塔２の出口オゾン濃度を計測するオゾン濃度計測手段１０と、オゾン濃度計測手段１０が計測した吸着塔２の出口オゾン濃度に基づき前記流量制御器６の制御流量を連続的あるいは段階的に制御する制御手段１１を含み、前記制御手段１１は、前記流量制御する際の流量転換点を、吸着塔出口のオゾンガスの基準濃度値が、予め原料ガス流出量から求められる原料ガスのオゾン濃度と該オゾン濃度の１／２値の範囲内となるように、吸着塔２への原料ガス流入量を連続的あるいは段階的に流量制御させる演算・制御手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、低濃度オゾンガスの吸着装置に関するものであって、酸素流量が多くなるほどオゾン発生濃度が低下し、酸素流量が少なくなるほどオゾン発生濃度が増加する特性をもつオゾナイザー（３）と、そのオゾナイザー（３）が放出するオゾンガス含有酸素を原料ガスとして給送するガス給送ライン（１）に入口が接続されて内部にオゾンガスを吸着するための吸着剤が収蔵される吸着塔（２）と、吸着塔（２）の原料ガス流入量を増減調節するために前記ガス給送ライン（１）に設けられる流量制御器（６）と、吸着塔（２）の出口に接続したガス排出ライン（４）に介設されて吸着塔（２）の出口流量を計測する流量計測手段（１４）と、流量計測手段（１４）が計測した吸着塔（２）の出口流量に基づき前記流量制御器（６）の制御流量を連続的あるいは数段階的に制御する制御手段（１１）を含み、前記制御手段（１１）は、前記流量制御する際の流量転換点を、吸着塔出口の流量が、原料ガス流量値と「原料ガス流量−原料ガス流量×オゾン濃度値×１／２」の式で示される値の範囲内として、原料ガス流入量を連続的あるいは段階的に流量制御させる演算・制御手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
更に又、請求項７に記載の発明は、低濃度オゾンガスの吸着装置に関するものであって、数％程度の一定低濃度のオゾンガスを含有する原料ガスを給送するガス給送ライン１に入口が接続されて内部にオゾンガスを吸着するための吸着剤が収蔵される吸着塔２と、吸着塔２のガス流出量を増減調節するために該吸着塔２の出口に接続したガス排出ライン４に設けられる圧力制御弁９と、前記吸着塔２に関連させ設けられて該吸着塔２内の吸着圧力を計測する吸着圧力計測手段１２と、吸着圧力計測手段１２が計測した吸着塔２内の吸着圧力に基づき前記圧力制御弁９の弁開度を制御する制御手段１３を含み、前記制御手段１３は、吸着塔２内の吸着圧力を吸着操作の初期から終期に至る間において吸着運転に適正な一定値に保持させるように吸着塔２のガス流出量を流量制御させる制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような本発明によれば、吸着塔２の原料ガス流入量を吸着操作の初期から終期に至る間において高流量から低流量に向けて連続的あるいは段階的に流量制御することにより、後述の［発明を実施するための最良の形態］の欄で詳細説明するように、吸着量が大きく取れる一定低流量での吸着操作の場合と比較して、吸着量は同じであるにもかかわらず満量吸着に至る吸着時間を短くできて、例えば１／３〜１／２にも短縮できる。
【００１４】
また本発明は、単位時間当たりの原料ガス流入量をパラメータとした原料ガスオゾン濃度と該オゾン濃度の１／２値の範囲内に存する各基準濃度値を流量転換点として、吸着塔２への原料ガス流入量を連続的あるいは段階的に流量制御することで、間延びを生じなくて手早くかつスムースな状態での効率的な吸着時間の短縮が可能である。
【００１５】
加えて本発明は、原料ガス流入量をパラメータとして、原料ガス流量値と「原料ガス流量−原料ガス流量×オゾン濃度値×１／２」の式で示される値の範囲内に存する基準濃度値を流量転換点として、吸着塔２の原料ガス流入量を連続的あるいは段階的に流量制御することで、効率的な吸着時間の短縮が可能である。
【００１６】
更に又本発明によれば、吸着塔２内の吸着圧力を吸着操作の初期から終期に至る間において吸着運転に適正な一定値に保持させるように制御することにより、供給オゾンの分圧を出来る限り高めて吸着時間の短縮を図り得る。
【００１７】
また本発明は、吸着塔２への原料ガス流入量を吸着操作初期は大きくし、時間の経過に伴って順次小さくして行く簡単な手段で吸着時間の短縮が可能であって、取扱い操作が簡便となる利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明に係る最適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第1の実施形態に係る吸着装置の概略構成図である。
図示の吸着装置は、数％程度の低濃度のオゾンガスを含有し残りが例えば酸素である原料ガスを給送するためのガス給送ライン１の給送端に接続して設けられていて、流量制御器６、吸着塔２、ガス排出ライン４、オゾン濃度計測手段１０、前記流量制御器６の制御流量を連続的あるいは段階的に制御する制御手段１１の各部材を主たる構成要素として備える。
【００１９】
ガス給送ライン１としては、公知の各種ガス給送システムが適用可能であるが、この例では、酸素ボンベＢ、減圧弁５、放電式オゾナイザー３、開閉弁８、圧力計１４からなり酸素を主たるガスとした原料ガスを供給するための給送システムであって、放電式オゾナイザー３で発生した典型的には５％のオゾンを含んで残りが酸素であるガスを大気圧よりも少し高い圧力の下で吸着塔２内に送り込み可能に設けられる。
【００２０】
前記吸着装置における吸着塔２は、入口を頂部に、出口を底部に備える密封筒体を成す塔内にオゾンガスを吸着するための吸着剤例えばシリカゲルが収蔵されると共に、塔周囲の壁材が低温冷却装置７の冷却部材により囲繞された公知の構造を有する装置であって、入口は原料ガス流入量を流通・遮断するための開閉弁８を通してガス給送ライン１の給送端に接続され、出口はガス排出ライン４の流入端に接続される。
【００２１】
前記流量制御器６は、例えばマスフローコントローラが用いられて、放電式オゾナイザー３に対して下手側かつ吸着塔２に対して上手側となるガス給送ライン１の途中に配設して吸着塔２に流入する原料ガスを流量制御するように設けられる。
【００２２】
オゾン濃度計測手段１０は、ガス排出ライン４中の開閉弁１６に対して下手側となる位置に設けられて、吸着塔２出口からガス排出ライン４に排出されるガス中のオゾン濃度を測定する計測装置として機能する。そして、このオゾン濃度計測手段１０の計測信号出力端と前記流量制御器６の制御信号入力端とを結ぶ信号回路中に前記制御手段１１が設けられる。
【００２３】
前記制御手段１１は、後述の吸着運転態様の説明の中で詳述されるが、図６で示される前記流量制御器６における連続的あるいは段階的な制御流量に対応する単位時間あたりの原料ガス流入量をパラメータとしたときの各原料ガス流量に対応するオゾン濃度と該オゾン濃度の１／２値の範囲内に存する各基準濃度値Ｄ1〜Ｄ5をそれぞれ設定して記憶する演算・記憶回路と、これ等の各基準濃度値Ｄ1〜Ｄ5を流量転換点として、吸着塔２への原料ガス流入量を連続的あるいは段階的に流量制御させる制御出力回路から成る演算・制御系統を備えている。
【００２４】
なお、図１中において開閉弁１５を備えるラインは、吸着塔２入口のオゾン濃度を測定する際に利用される計測ラインであって、吸着塔２入口のオゾン濃度を測定する場合、必要に応じてオゾン濃度計測手段１０を測定器として兼用し得るようになっている。
【００２５】
上述の構成を備える吸着装置の吸着運転の態様について、図１に加え図２乃至図７を併せ参照して以下に説明する。ここにおいて、図２は吸着塔の吸着破過曲線図、図３は吸着塔２のオゾン濃度一定の場合の吸着破過曲線図、図４はラングミュア吸着理論図、図５は放電式オゾナイザー３の流量依存性を示す吐出オゾン濃度線図、図６は吸着塔２のガス流入量をパラメータとする出口オゾン濃度−吸着操作時間関係線図、図７は吸着塔２のガス流入量変化による出口オゾン濃度−吸着操作時間関係線図をそれぞれ表している。
【００２６】
吸着塔２における一般的な吸着操作では、吸着塔出口オゾン濃度を縦軸、吸着時間を横軸とした吸着量曲線は、図２に示されるような破過曲線を呈することが知られており、吸着塔出口オゾン濃度が原料ガスオゾン濃度と等しくなった時点で、満量吸着した、即ち、飽和吸着した、または吸着破過したと言い、このことから原料ガスオゾン濃度と出口オゾン濃度を比較する過程で吸着塔での吸着操作の飽和状態を的確に知ることが可能である。
【００２７】
吸着操作時の原料ガスオゾン濃度を低域の一定値とした場合において、単位時間当たりの原料ガス流入量（ＳＬＭ；Ｓtandard Ｌiter per Ｍinute）をパラメータとした吸着破過曲線は、図３に示される通りであって、オゾン濃度が一定であれば流量が小さいほど破過状態は遅くなり、満量吸着に時間が掛かることも判っている。
【００２８】
ラングミュア吸着理論によれば、吸着操作温度をパラメータとして吸着量を縦軸、供給オゾン濃度（又は圧力）を横軸とする吸着量曲線が図４に示されるが、供給オゾン濃度又はオゾン分圧を高くすると吸着量は増加することが知られる。また、温度が低くなる程吸着量は増加することも判っている。更に、下記のラングミュア式に表される通り、供給オゾン分圧Ｐと飽和吸着量ｑmが比例関係にあることも明らかである。
【００２９】
ｑ＝（ｋ・ｑm・Ｐ）／（１＋ｋ・Ｐ）＝（１／ｑm）＋（１／ｑm・ｋ）×（１／Ｐ）
∴    （１／ｑm）∝（１／Ｐ）
注    ｑ：吸着量、  Ｐ：供給オゾン分圧、  ｑm：一層吸着した時の全吸着サイトに対する飽和吸着量（定数）、  ｋ：平衡定数
【００３０】
ここで、オゾンを発生する装置として多用される放電式オゾナイザー３は、運転特性からして図５に示されるように、その酸素流量とオゾン発生濃度との関係は、酸素流量が多くなるほどオゾン発生濃度が低下し、酸素流量が少なくなるほどオゾン発生濃度が増加する特性をもつ。吸着操作においては吸着量が大きくかつ吸着時間が短いことが望ましいにも関わらず、放電式オゾナイザー３を用いて吸着操作する場合には、単位時間当たりの原料ガス流入量（ＳＬＭ）をパラメータとしたときの出口オゾン濃度−吸着操作時間の関係は図６において各吸着破過曲線イ〜ホに示される通り、原料ガス流入量を大きくするとオゾン濃度が低くなるので吸着量が少なくなってしまうことから、現実的には、５％Ｏ３／残りＯ２の原料ガスの場合で１ＳＬＭ又は２ＳＬＭの流量下で吸着操作を行っているのが実態である。
【００３１】
以上述べる諸検討結果に鑑みて、本発明では、吸着塔２の吸着初期時点から始まって吸着が進行する過程において単位時間当たりの原料ガス流入量（ＳＬＭ）を変化させる操作手段を採用したものであって、即ち、図１に併せて図６及び図７を特に参照して、吸着塔２に送り込ませる原料ガス流入量を一定量（例えば２ＳＬＭ）に固定するのではなくて、吸着初期時点から始まって吸着飽和に至る終期時点の間において最多量（例えば４ＳＬＭ）から最少量（例えば０．２ＳＬＭ）までの範囲内で数段階、例えば５段階に分けて、吸着初期時点は最多量（４ＳＬＭ）で吸着操作し、順次段階的に２ＳＬＭ，１ＳＬＭ，０．５ＳＬＭ，０．２ＳＬＭと流量制御しながら吸着操作させるようにするものである。
【００３２】
このように段階的に流量制御させて吸着操作することによって、一定量（２ＳＬＭ）で吸着させた場合と比較して、満量に至る吸着量は同じにもかかわらず吸着時間を大幅に短縮可能となることが明らかになった。なお、流量制御する際の流量転換のタイミングは、実際の吸着運転の下での吸着破過曲線が急勾配かつ滑らかな飽和曲線になるように監視下で行わせることで一応実現できるが、具体的には下記のように制御することによって確実にしかも円滑に実行可能である。
【００３３】
即ち、放電式オゾナイザー３の特性から決まる各段階における単位時間当たりの原料ガス流入量（４ＳＬＭ，２ＳＬＭ，１ＳＬＭ，０．５ＳＬＭ，０．２ＳＬＭ）をパラメータとしたときの原料ガスオゾン濃度と、該オゾン濃度の１／２値の範囲内に存する各基準濃度値Ｄ1〜Ｄ5（図６参照）をそれぞれ設定し、これ等の各基準濃度値Ｄ1〜Ｄ5を流量転換点とするように吸着塔２の原料ガス流入量を段階的に流量制御するようにしたものである。
【００３４】
上述する如き段階的な流量制御の下で吸着運転を行わせるには以下のようにすることで実現可能である。図１を参照して、吸着塔２の吸着操作中を通じてオゾン濃度計測手段１０により吸着塔２の出口オゾン濃度を計測し、その計測信号を制御手段１１にインプットする。制御手段１１では、予め演算・記憶してなる原料ガス流入量と該原料ガス流入量に対応する基準濃度値の情報値と入力された計測信号とを比較の結果、流量制御器６に対して流量制御出力を発信する。この流量制御出力を受けた流量制御器６は、各基準濃度値Ｄ1〜Ｄ5を流量転換点とするように吸着塔２への原料ガス流入量を段階的に流量制御させることとなり、かくして、図７に示されるように、吸着破過曲線Ａに沿った流量変更による吸着運転が行われるものであって、この吸着破過曲線Ａは、０．２ＳＬＭ一定時の吸着破過曲線Ｃに略類似してしかも横軸の左方向に大きく移動した状態であって、これは効率良くかつ吸着完了時間が大幅（１／２程度）に短縮されて吸着運転が行われている結果を明示している。
【００３５】
上述のように出口オゾン濃度による制御に代えて、原料ガス流入量と原料ガス流入時間との関係を利用する吸着運転を行わせることも可能である。つまり、図８に示すように流量調整とタイマーを組合せた制御器を配置し、吸着破過曲線Ａを予め実測あるいは演算により求め、吸着時間に対応する原料ガスの流量と流量転換のタイミングのデータを図示しない記憶装置に記憶させておき、この記憶装置のデータに基づき流量制御することで、オゾン濃度を計測することなく吸着操作を制御できる。この場合、高価なオゾン濃度計を使用しなくて良いことから、設備コストを抑えることができる。
【００３６】
また、前述では段階的な流量制御を示したが、流量転換点をより細かく設定することで実質的連続に近い流量制御による吸着運転を行うことも可能である。
【００３７】
更にオゾン濃度を計測しないで流量制御する方法として、単位時間当たりの原料ガス流入量値と出口ガス流量値の差を用いることが挙げられる。つまり、図９に示すように、吸着塔出口側に流量指示計を配置し、原料ガス流量値と「原料量ガス流量−原料ガス流量×オゾン濃度値×１／２」の式で示される値の範囲内に流量転換点として基準流量値を設定し、出口側流量値が基準流量値を越えた際に、吸着塔２への原料ガス流入量を段階的に流量制御するものである。この場合も、流量転換点をより細かく設定することで実質的連続に近い流量制御が可能である。
【００３８】
続いて、図１０は本発明の第４の実施形態に係る吸着装置の概略構成図である。また、図１１は吸着塔の圧力依存性を示す出口オゾン濃度−吸着操作時間関係線図であり、図１２は吸着塔の吸着圧力変化によるオゾン吸着量−吸着操作時間関係線図である。図１０に図示する第４の実施形態に係る吸着装置において、図１図示の前記吸着装置に類似し対応する部材には同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３９】
上記の第４の実施形態に係る吸着装置において特徴づけられる構成は、ガス排出ライン４に設けられる圧力制御弁９と、吸着塔２内の吸着圧力を計測する吸着圧力計測手段１２と、前記圧力制御弁９の弁開度を制御する制御手段１３から形成される吸着塔ガス流出量制御系統を備えてなる点である。
【００４０】
前記圧力制御弁９は、吸着塔２からの単位時間当たりのガス流出量を増減調節するために該吸着塔２の出口に接続したガス排出ライン４に設けられる。吸着圧力計測手段１２は、吸着塔２内の吸着圧力を計測するためとして該吸着塔２に関連させて設けられる。前記制御手段１３は、吸着圧力計測手段１２が計測した吸着塔２内の吸着圧力に基づき前記圧力制御弁９の弁開度を制御する制御回路を備えて、吸着塔２内の吸着圧力を吸着操作の初期から終期に至る間において吸着運転に適正な一定値に保持させるように吸着塔２からのガス流出量を流量制御させる機能を有している。
【００４１】
図１１を参照して、吸着塔２においては吸着圧力を高めた場合、吸着飽和に至る時間は長くなるが吸着操作の初期は吸着量は増加する。しかしながら、放電式オゾナイザー３の吸着圧力は機構上の耐圧の問題から０．０５Mpa（１１００Torr）までしか上げることができない。そこで、耐圧面での許容範囲内におけるできるだけ高い圧力、例えば大気圧近辺の圧力を維持しながら吸着操作を行わせることにするのである。
【００４２】
図１１に示すように、吸着操作の初期は原料ガス中の全量のオゾンが効率よく吸着されることから、図１０を参照して、吸着塔２へのガス流入量を低くするべく圧力制御弁９の弁開度を絞らせて吸着圧力を吸着運転に適正な一定値に保持させるのである。例えば、５％オゾンで２ＳＬＭ、１０００Torrでの初期吸着の場合、吸着塔出口流量は１．９５ＳＬＭとなるが、未吸着オゾンが吸着塔から流出し始めると出口流量が２ＳＬＭに近づき吸着圧力が下がろうとする為、１０００Torrを維持させるべく吸着圧力計測手段１２の計測信号を受ける制御手段１３の指令に基づき圧力制御弁９の弁開度を開かせるように調節する。このようにして、図１２に比較示される如く、同じ吸着量を求めるとすると吸着圧力を上げることで吸着時間の短縮が図れるのである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第1の実施形態に係る吸着装置の概略構成図。
【図２】吸着塔の吸着破過曲線図。
【図３】吸着塔のオゾン濃度一定の場合の吸着破過曲線図。
【図４】ラングミュア吸着理論図。
【図５】放電式オゾナイザーの流量依存性を示す吐出オゾン濃度線図。
【図６】吸着塔のガス流入量をパラメータとする出口オゾン濃度−吸着操作時間関係線図。
【図７】吸着塔のガス流入量変化による出口オゾン濃度−吸着操作時間関係線図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る吸着装置の概略構成図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る吸着装置の概略構成図。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る吸着装置の概略構成図。
【図１１】吸着塔の圧力依存性を示す出口オゾン濃度−吸着操作時間関係線図。
【図１２】吸着塔の吸着圧力変化によるオゾン吸着量−吸着操作時間関係線図。
【符号の説明】
【００４４】
１…ガス給送ライン
２…吸着塔
３…放電式オゾナイザー
４…ガス排出ライン
５…減圧弁
６…流量制御器
７…低温冷却装置
８…開閉弁
９…圧力制御弁
１０…オゾン濃度計測手段
１１…制御手段
１２…吸着圧力計測手段
１３…制御手段
１４…圧力計
１５…開閉弁
１６…開閉弁
Ｂ…酸素ボンベ
Ｄ1〜Ｄ3…基準濃度値
イ〜ホ…吸着破過曲線
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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