(57)【要約】【課題】ＰＳＡ酸素濃縮装置の運転開始時及び長時間停止後でも安定した原料を確保でき、また低濃度酸素がオゾン発生器に供給された場合でも、安定したオゾン水濃度を保つことのできるオゾン水製造装置を提供すること。【解決手段】制御装置４は酸素濃縮装置１の運転初期に生成する低濃度酸素を第１電磁弁８ａから外部に放出して、濃度９０％以上の酸素を酸素タンク２に供給する。また、制御装置４は酸素センサ６及び圧力センサ７の検出値より、酸素タンク２内の酸素濃度及び圧力を規定値以上に維持するように、酸素濃縮装置１を制御する。さらに、制御装置４はオゾン発生装置３に供給される酸素タンク２内の酸素濃度に応じて、オゾン発生装置３内のオゾン発生器１２に印加する駆動電圧及び運転周波数を調節して安定した濃度のオゾンガスを生成するように制御する。【選択図】  図１
2004223316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気より窒素を選択的に吸着し、酸素を分離する酸素濃縮装置と、
当該酸素濃縮装置で生成した濃縮酸素を蓄える酸素タンクと、
前記酸素濃縮装置と前記酸素タンクとの間に設けられた電磁弁と、
当該酸素タンクから供給される酸素を用いてオゾンガスを生成するオゾン発生器と、
当該オゾン発生器から供給されるオゾンガスを原水に溶解し、オゾン水を生成するオゾン溶解器と、
前記酸素濃縮装置の運転初期に生成される低濃度酸素を外部に放出するように前記電磁弁を制御する電磁弁制御手段と
を備えたことを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項２】
前記酸素タンク内の酸素濃度を検出する酸素センサを有し、当該酸素センサが検出した酸素濃度に基づいて、所定濃度のオゾンガスが生成されるように前記オゾン発生器の運転周波数及び駆動電圧を制御する電圧制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオゾン水製造装置。
【請求項３】
前記酸素タンク内の圧力を検出する圧力センサと、
当該圧力センサが検出した圧力が所定の閾値未満に低下した場合に、酸素タンク内の圧力が所定の圧力になるように前記酸素濃縮装置を運転する運転制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン水製造装置。
【請求項４】
前記電磁弁制御手段は、前記酸素濃縮装置の運転停止時間に対応して、酸素濃縮装置の運転初期における酸素濃度が所定値に到達するまでの時間中、前記電磁弁から酸素を外部に放出することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のオゾン水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾン水製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、酸素を原料として高濃度のオゾンガスを生成し、原水に溶解させてオゾン水を製造するオゾン水製造装置が知られている。原料となる酸素は、酸素濃縮装置等を使用することにより供給され、安定した濃度のオゾンガスを生成し、オゾン水を製造することができる。この酸素濃縮装置には、ＰＳＡ（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｗｉｎｇ  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）酸素濃縮装置が一般的に広く利用され、空気から窒素を吸着剤によって選択的に吸着して取り除き、濃度９０％以上の酸素を生成することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなＰＳＡ酸素濃縮装置によって分離・濃縮された酸素を原料としてオゾン発生器により、オゾンガスが生成される。このオゾンガスの生成方法には無声放電法、電解法、光化学法、高周波電解法、放射線照射法等があるが、工業的に最も広く利用されているのが無声放電法であり、放電電極と誘導電極との間に放電を発生させて酸素をオゾン化する。この生成されたオゾンガスは原水に溶解されてオゾン水となり利用される。また、オゾンガスを溶解する原水の供給量は変化することがあるので、略一定濃度のオゾン水を製造するために、高周波高電圧発生器をオゾン発生器に備えたオゾン水製造装置等も開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平１−４１０８３号公報
【特許文献２】
特開平９−２６２４４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のオゾン水製造装置では、ＰＳＡ酸素濃縮装置の運転開始時及び長時間停止後など原料となる酸素の濃度及び圧力が低下することがあり、オゾン発生器に充分な濃縮酸素を送ることができないため、オゾン水濃度が安定しないという問題があった。また、原料となる酸素濃度の値に関わらず、オゾン発生器の運転周波数及び駆動電圧は固定又は原水の供給量等で制御されていたので、オゾンガス濃度が安定しないという問題もあった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、ＰＳＡ酸素濃縮装置の運転開始時及び長時間停止後でも安定した原料を確保でき、また低濃度酸素がオゾン発生器に供給された場合でも、安定したオゾン水濃度を保つことのできるオゾン水製造装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のオゾン水製造装置は、空気より窒素を選択的に吸着し、酸素を分離する酸素濃縮装置と、当該酸素濃縮装置で生成した濃縮酸素を蓄える酸素タンクと、前記酸素濃縮装置と前記酸素タンクとの間に設けられた電磁弁と、当該酸素タンクから供給される酸素を用いてオゾンガスを生成するオゾン発生器と、当該オゾン発生器から供給されるオゾンガスを原水に溶解し、オゾン水を生成するオゾン溶解器と、前記酸素濃縮装置の運転初期に生成される低濃度酸素を外部に放出するように前記電磁弁を制御する電磁弁制御手段とを備えたことを特徴とする構成となっている。
【０００８】
この構成のオゾン水製造装置では、酸素濃縮装置で生成された濃縮酸素が酸素タンクに蓄えられ、オゾン発生器に供給される。この濃縮酸素はオゾン発生器においてオゾンガスに変換され、オゾン溶解器で原水に溶解されることにより、オゾン水として供給される。また、電磁弁制御手段は酸素濃縮装置と酸素タンクとの間に設けられた電磁弁を、酸素濃縮装置の運転初期に生成される低濃度酸素を外部に放出するように制御する。従って、酸素タンク内には濃度の低い酸素は供給しないようにすることができる。
【０００９】
請求項２に記載のオゾン水製造装置は、請求項１に記載のオゾン水製造装置の構成に加え、前記酸素タンク内の酸素濃度を検出する酸素センサを有し、当該酸素センサが検出した酸素濃度に基づいて、所定濃度のオゾンガスが生成されるように前記オゾン発生器の運転周波数及び駆動電圧を制御する電圧制御手段を備えたことを特徴とする構成となっている。
【００１０】
この構成のオゾン水製造装置では、請求項１に記載の発明の作用に加え、酸素タンクに設けられた酸素センサはタンク内の酸素濃度を検出し、その値に応じて所定濃度のオゾンガスが生成されるように電圧制御手段がオゾン発生器の運転周波数及び駆動電圧を制御する。従って、濃度の低い酸素が酸素タンクより供給された場合でも、オゾン発生器はその酸素濃度に応じて、オゾンガス発生量が多くなる方向に電圧制御手段によって制御されるので、常時安定した濃度のオゾンガスを生成することができる。
【００１１】
請求項３に記載のオゾン水製造装置は、請求項１又は２に記載のオゾン水製造装置の構成に加え、前記酸素タンク内の圧力を検出する圧力センサと、当該圧力センサが検出した圧力が所定の閾値未満に低下した場合に、酸素タンク内の圧力が所定の圧力になるように前記酸素濃縮装置を運転する運転制御手段とを備えたことを特徴とする構成となっている。
【００１２】
この構成のオゾン水製造装置では、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、酸素タンク内の圧力がある所定値未満に低下した場合、酸素濃縮装置を制御する運転制御手段はオゾン発生器の停止時でも、酸素濃縮装置を運転することができる。従って、酸素タンク内は、常時所定レベル以上の圧力を安定して維持することができる。
【００１３】
請求項４に記載のオゾン水製造装置は、請求項１乃至３の何れかに記載のオゾン水製造装置の構成に加え、前記電磁弁制御手段は、前記酸素濃縮装置の運転停止時間に対応して、酸素濃縮装置の運転初期における酸素濃度が所定値に到達するまでの時間中、前記電磁弁から酸素を外部に放出することを特徴とする構成となっている。
【００１４】
この構成のオゾン水製造装置では、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の作用に加え、酸素濃縮装置の停止時間によって生成酸素の所定濃度までの到達時間も変化するので、電磁弁制御手段が酸素濃縮装置の運転停止時間に基づいて所定濃度までの到達時間を算出し、電磁弁から所定濃度以下の酸素を外部に放出するので、酸素タンク内の酸素濃度を高く維持することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１はオゾン水製造装置９の構成を示すブロック図である。図１に示すように、空気中より酸素を分離・濃縮するＰＳＡ方式を用いた酸素濃縮装置１に、大気開放を含む三方弁からなる第１電磁弁８ａが酸素供給管１０ａにより接続され、第１電磁弁８ａには酸素タンク２が酸素供給管１０ｂにより接続されている。また、酸素タンク２には大気開放を含む三方弁からなる第２電磁弁８ｂが酸素供給管１０ｃにより接続され、第２電磁弁８ｂにはオゾン発生装置３が酸素供給管１０ｄにより接続されている。さらにオゾン発生装置３にはオゾン溶解装置５がオゾン供給管１１により接続されている。また、酸素タンク２にはタンク内の酸素濃度と圧力とを検出する酸素センサ６と圧力センサ７とが配設され、酸素センサ６及び圧力センサ７は各々制御装置４に接続されている。さらに制御装置４は、酸素濃縮装置１、第１及び第２電磁弁８ａ、８ｂ及びオゾン発生装置３にそれぞれ接続され、それらの各装置を制御するようになっている。
【００１６】
まず、制御装置４の構成について図１を用いて説明する。制御装置４は中央演算処理装置としてのＣＰＵ４ａを中心に相互に接続されたＲＯＭ４ｂ、ＲＡＭ４ｃ及びタイマ４ｄを備えている。ＲＡＭ４ｃは実行中のプログラムを一時的に記憶したり、各種データ等を記憶する読み出し・書き込み可能なメモリであり、ＲＯＭ４ｂは内蔵されている各種プログラム等を記憶する読み出し専用のメモリである。
【００１７】
次に、ＲＯＭ４ｂの各記憶エリアについて図７を参照して説明する。図７は制御装置４内のＣＰＵ４ａに接続されたＲＯＭ４ｂの記憶エリアを示した模式図である。ＲＯＭ４ｂには図１に示すＣＰＵ４ａが実行するプログラムを記憶したプログラム記憶エリア４ｂ１と、酸素タンク２の酸素濃度とそれに対応した所定濃度のオゾンガスを生成するためのＰＷＭ制御信号のＤｕｔｙ比との関係を示したＤｕｔｙ比テーブルを記憶するＤｕｔｙ比テーブル記憶エリア４ｂ２と、酸素濃縮装置１の停止時間とそれに対応した酸素濃縮装置１の運転初期における酸素濃度９０％までの到達時間との関係を示した酸素濃度９０％到達時間テーブルを記憶する酸素濃度９０％到達時間テーブル記憶エリア４ｂ３が設けられている。Ｄｕｔｙ比テーブルには、酸素タンク２の酸素濃度の値が所定値毎に区切られ、それらの各酸素濃度に対応して所定濃度のオゾンガスを生成するための後述するＰＷＭ制御信号のＤｕｔｙ比が設定されている。
【００１８】
次に、オゾンガスを生成するオゾン発生装置３の構成と電気回路について図１及び図２を用いて説明する。図２はオゾン発生装置３内部のオゾン発生器１２とその制御系を示す概略ブロック図を示している。このオゾン発生装置３は、濃縮酸素を原料にして無声放電法によりオゾンガスを生成する。この無声放電法は、一対の電極間にガラス或いはセラミックなどの誘電体をはさみ、原料ガス（酸素含有気体）を電極間に流しながら交流高電圧を印加し、オゾンガスを発生させる方法である。図１に示すように、オゾン発生装置３は制御装置４に接続され、酸素タンク２から供給される酸素の濃度に応じて濃度の安定したオゾンガスを生成するように制御される。
【００１９】
また、オゾン発生装置３はＰＷＭ（パルス幅変調）制御を用いた電気回路で構成され、オゾン発生器１２から生成されるオゾン発生量を調節することができる。図２に示すように、交流電源１３には整流用シリコンブダイオードブリッジ１４が接続され、そのプラス側にはアースに接続された電界コンデンサ１５と、トランス１６が接続され、平滑化された電圧がトランス１６に印加される。また、そのトランス１６にはスイッチング用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１８のソース側が接続され、そのドレイン側はアースに接続され、ゲート側にはマイコン１７の出力が接続されている。またマイコン１７には制御装置４が接続され、制御信号がマイコン１７に送られるようになっている。よって制御装置４の制御によりマイコン１７から出力されるＰＷＭ制御信号がスイッチング用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１８のスイッチング作用によってトランス１６に電流が流れ、トランス１６に接続されたオゾン発生器１２に交流電圧が印加される構造になっている。
【００２０】
次に、オゾン発生器１２のＰＷＭ制御について図２及び図３を用いて説明する。図３はマイコン１７から出力されるＰＷＭ制御信号とオゾン発生器１２に印加される交流波形を示している。制御装置４はマイコン１７から出力されるＰＷＭ制御信号のＤｕｔｙ比を制御し、オゾン発生器１２に印加する駆動電圧及び運転周波数を変化させ、酸素からオゾンガスへの変換効率を制御する。例えば図３（１）のＤｕｔｙ比が３０％の場合、図３（２）のオゾン発生器１２に印加される交流波形の振幅は小さくなり、逆に図３（３）のＤｕｔｙ比が５０％の場合は図３（４）の交流波形の振幅は大きく変化する。このように、Ｄｕｔｙ比の割合によって、オゾン発生器１２に印加される電圧が変化し、オゾンガス発生量を制御することができる。
【００２１】
次に、酸素濃縮装置１について図１及び図４を用いて説明する。図４はＰＳＡ方式を用いた酸素濃縮装置１の停止時間と運転を開始してから酸素濃度９０％に到達する時間との関係を示すグラフである。この酸素濃縮装置１は、圧力変動吸着法を用いた一般的なＰＳＡ（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｗｉｎｇ  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）酸素濃縮装置であり、吸着剤が圧力の変化に応じて窒素ガスを吸着・脱着する特性を利用して空気から窒素ガスを取り除き、濃度９４〜９６％の濃縮酸素を生成することができる。
【００２２】
しかし、ＰＳＡ酸素濃縮装置は運転開始直後から高濃度酸素を生成することはできず、運転開始時には濃度の低い酸素が生成され、徐々に酸素濃度は上昇する。また、酸素濃度の上昇速度はＰＳＡ酸素濃縮装置の運転開始前の停止時間に深く関係する。図４に示すように、ＰＳＡ酸素濃縮装置の停止時間がある所定時間（図４では約５時間）までは、酸素濃度９０％に到達する時間は短く（図４では１分以内）、逆に停止時間がある所定時間（図４では約５時間）を越えると、酸素濃度９０％への到達時間は急激に長くなる（図４では２分以上）。よって、酸素濃縮装置１は運転停止時間が長くなるにつれて、生成される酸素が所定濃度に到達する時間が長くなる特性を持つ。
【００２３】
次に、酸素濃度と生成されるオゾンガス濃度の関係について図５を用いて説明する。図５はオゾン発生器１２の駆動電圧及び運転周波数を一定にした場合の図１に示すオゾン発生装置３に供給した酸素の濃度と生成したオゾンガス濃度との関係を示したグラフである。図５に示すように原料となる酸素の濃度とオゾンガス生成濃度とはほぼ比例関係であり、酸素濃度３０％ではオゾンガス濃度が５５００ｐｐｍ、酸素濃度５０％では９５００ｐｐｍ、酸素濃度９０％ではオゾンガス濃度１８０００ｐｐｍとなり、オゾン発生装置３に供給される酸素濃度は高ければ高いほど、生成されるオゾンガス濃度も高くなる傾向を示している。よって、図１に示す酸素タンク２には高濃度酸素を酸素濃縮装置１より充填することが必要である。
【００２４】
次に、酸素濃縮装置１及び第１電磁弁８ａの動作について図１を用いて説明する。ＰＳＡ方式を用いた酸素濃縮装置１は運転停止時間に応じて、生成する酸素が濃度９０％に到達する時間がほぼ決まっているので、運転停止時間が計測できれば、酸素濃度９０％に到達する時間を予測することが可能である。よって制御装置４は酸素濃縮装置１の運転開始時に運転停止時間を算出することにより、酸素濃縮装置１より濃度９０％以上の酸素が生成し始める時間を割り出すことがことができる。この性質を利用して、制御装置４は酸素濃縮装置１から運転初期に生成される濃度９０％に満たない低濃度酸素を第１電磁弁８ａから外部に放出し、濃度９０％に到達すると予測された時間から酸素タンク２に濃縮酸素を供給するよう制御している。
【００２５】
また、酸素濃縮装置１の運転停止時間は、制御装置４内のＣＰＵ４ａが酸素濃縮装置１の停止時にタイマ４ｄからの出力を利用して停止時間タイマのカウントを開始し、酸素濃縮装置１の運転開始時にカウントを停止して算出される。さらに、ＣＰＵ４ａはその運転停止時間に基づいて、酸素濃縮装置１から生成される酸素が濃度９０％に到達するまでの時間を決定する。尚、ＲＯＭ４ｂには図４に示すグラフに基づいて作成された酸素濃縮装置１の停止時間と酸素の濃度９０％到達時間に対応させた対応テーブルが記憶されている。次に、ＣＰＵ４ａは、予測された酸素濃度９０％に到達する時間までは第１電磁弁８ａを大気開放するよう制御し、酸素濃縮装置１より生成された濃度９０％以下の酸素を外部に放出する。よって酸素タンク２には高濃度酸素が供給されるので、タンク内の酸素濃度の低下を防ぐことができる。ここで本装置においては、酸素濃度９０％に基準を設定して制御しているが、酸素濃度は状況に応じて変更可能である。
【００２６】
次に、酸素タンク２に設置されている酸素センサ６及び圧力センサ７とその制御について説明する。酸素センサ６及び圧力センサ７は酸素タンク２内の酸素濃度及び圧力を検出し、制御装置４に検出値を送る。この酸素タンク２は、酸素濃度は９０％、圧力は０．２ＭＰａＧとして規定値が設定され、制御装置４はそれらの検出値に基づいて、酸素濃縮装置１を稼動させて酸素タンク２内の酸素濃度及び圧力を規定値以上に制御する。例えば、オゾン発生器１２の停止時に酸素タンク２内の酸素濃度が９０％以下であった場合、制御装置４は第２電磁弁８ｂを大気開放して酸素タンク２内の酸素を外部に放出するとともに、酸素濃縮装置１を継続稼動させ、酸素タンク２に濃度９０％、圧力０．２ＭＰａＧになるまで酸素を供給する。また、本実施のオゾン水製造装置９において、酸素タンク２内の酸素濃度を９０％以上、圧力０．２ＭＰａＧとして規定値を設定したが、状況に応じて変更可能である。
【００２７】
次に、オゾン発生器１２の制御について図２と図６を用いて説明する。図６は原料となる酸素の濃度を一定（９０％）にした場合のＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比とオゾン発生器１２に印加する電圧の周波数を８ｋＨｚ，８．３ｋＨｚ，８．５ｋＨｚ及び９ｋＨｚにそれぞれ変化させた時に生成するオゾンガス濃度を示したグラフである。図６に示すように、周波数８ｋＨｚではＤｕｔｙ比２５％まではオゾンガス濃度は１０００ｐｐｍ程度で変化せず、２５％以降はなだらかな右上がりの曲線を示し、Ｄｕｔｙ比４５％では約１４０００ｐｐｍのオゾンガス濃度を示す。また、８．３ｋＨｚ、８．５ｋＨｚ及び９ｋＨｚではＤｕｔｙ比が１０％〜２５％までは急激にオゾンガス濃度は上昇し、Ｄｕｔｙ比２５％以降は略一定の値に推移し、周波数が高い順にオゾン生成濃度も高くなる。よって、Ｄｕｔｙ比を高く設定するか、又は運転周波数を高く設定すると生成するオゾンガス濃度は高くなる傾向を示す。このように、オゾン発生装置３に供給される酸素の濃度が変化しても、ＰＷＭ制御信号のＤｕｔｙ比及び運転周波数を調節することにより、オゾン発生器１２のオゾンガス発生量を制御することができる。
【００２８】
次に、酸素濃縮装置１の運転動作について図１、図７及び図８に基づいて説明する。図８のフローチャートの各ステップについては、以下「Ｓ」と略す。図８は第１及び第２電磁弁８ａ、８ｂ、酸素濃縮装置１の制御を示すフローチャートである。まず、酸素濃縮装置１が停止した状態では、停止時間を計測するための停止時間タイマが、酸素濃縮装置１の運転停止時間ｔをカウントし、酸素濃縮装置１が運転を開始するまで、ｔの値をインクリメントする（Ｓ１）。オゾン発生器１２が運転されない場合には、（Ｓ２：ＮＯ）、制御装置４は酸素タンク２内の圧力を圧力センサ７からの検出値により常に監視している（Ｓ２１）。また、酸素タンク２内の圧力は０．２ＭＰａＧに規定値が設定されているので、その規定値以下でなければ（Ｓ２１：ＮＯ）、Ｓ１に戻って処理を繰り返すことになる。
【００２９】
次に、オゾン発生器１２が運転されると（Ｓ２：ＹＥＳ）、酸素濃縮装置１の稼動を開始する（Ｓ３）。次に、停止時間タイマがカウントした酸素濃縮装置１の運転停止時間ｔに基づいて酸素濃縮装置１が生成する酸素の濃度９０％到達時間ｈを割り出す（Ｓ４）。これはＲＯＭ４ｂに記憶されている酸素濃度９０％到達時間テーブル記憶エリア４ｂ３に記憶した酸素濃度９０％到達時間テーブルから、読み出している。
【００３０】
続いて、第２電磁弁８ｂを開いて酸素タンク２内の濃縮酸素をオゾン発生器１２に供給する（Ｓ５）とともに、第１電磁弁８ａを大気開放して、酸素濃縮装置１の運転初期に生成される低濃度酸素を外部に放出する動作を開始する（Ｓ６）。それと同時に稼動時間タイマが酸素濃縮装置１の稼動時間ｋをカウントする（Ｓ７）。ここで、酸素タンク２内の圧力が規定値以上の場合（Ｓ８：ＹＥＳ）は、Ｓ９でｋ＞ｈとなるまで、ｋをインクリメントする（Ｓ７）。そしてｋの値がＳ４で割り出した酸素濃度９０％到達時間ｈを越えた場合は（Ｓ９：ＹＥＳ）、第１電磁弁８ａを開いて、酸素タンク２に濃縮酸素を供給する（Ｓ１０）。尚、Ｓ８で酸素タンク２内の圧力が規定値以上でない場合（Ｓ８：ＮＯ）は、ただちにＳ１０にジャンプし、第１電磁弁８ａを開いて酸素タンク２に生成酸素を供給する。この時、酸素濃縮装置１から運転初期に生成される低濃度酸素も酸素タンク２に供給されるので、酸素タンク２内の酸素濃度を酸素センサ６で測定し（Ｓ１１）、制御装置４はその酸素濃度に応じて、一定濃度のオゾンが生成されるようにオゾン発生器１２の運転周波数及び駆動電圧を制御する（Ｓ１２）。具体的には、制御装置４はオゾン発生器１２に出力するＰＷＭ制御信号のＤｕｔｙ比を決定する。このＤｕｔｙ比は検出された酸素濃度を図７に示すＲＯＭ４ｂのＤｕｔｙ比テーブル記憶エリア４ｂ２に記憶されているＤｕｔｙ比テーブルから測定された酸素濃度に合った適切なＤｕｔｙ比を読み出して決定している。酸素センサ６で検出された酸素濃度が低い場合は、Ｄｕｔｙ比を大きくする。
【００３１】
こうして決定されたＤｕｔｙ比をオゾン発生装置３のマイコン１７に制御装置４から出力することにより、適切な濃度のオゾンガスが発生する。オゾン発生器１２が停止しない限り（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１１〜Ｓ１３の処理を繰り返すが、オゾン発生器１２が停止した場合は（Ｓ１３：ＹＥＳ）、酸素タンク２内の酸素濃度が低下している可能性があるので、酸素濃度９０％以上であるかどうかを酸素センサ６の検出値により判断する（Ｓ１４）。濃度９０％以上でない場合は（Ｓ１４：ＮＯ）、第２電磁弁８ｂを大気開放して酸素タンク２内の酸素を外部に放出しながら（Ｓ１６）、そのまま酸素濃縮装置１の稼動を継続し、酸素タンク２内に濃縮酸素を供給してタンク内の酸素濃度を上昇させる。次いでタンク内の酸素濃度が９０％以上に達した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、第２電磁弁８ｂを閉じ（Ｓ１５）、続いてタンク内の圧力を圧力センサ７で検出し、規定値０．２ＭＰａＧ以上ある場合は（Ｓ１７：ＹＥＳ）、稼動していた酸素濃縮装置１の運転を停止するとともに（Ｓ１８）、第１電磁弁８ａを閉じる（Ｓ１９）。その後、停止時間タイマ及び稼動時間タイマをリセットし（Ｓ２０）、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。また、Ｓ１７で圧力が規定値に満たない場合は（Ｓ１７：ＮＯ）、規定値に到達するまで酸素濃縮装置１の稼動を継続する。
【００３２】
Ｓ２１で酸素タンク２内の圧力が規定値以下になった場合にも（Ｓ２１：ＹＥＳ）、酸素濃縮装置１の稼動が開始される（Ｓ２２）。この際も、Ｓ４と同様に停止時間タイマがカウントした酸素濃縮装置１の運転停止時間ｔに基づいて酸素濃度９０％到達時間ｈを割り出す（Ｓ２３）。続いて、第１電磁弁８ａを大気開放して酸素濃縮装置１の運転初期に生成される低濃度酸素を外部に放出する動作を開始する（Ｓ２４）。それと同時に稼動時間タイマが酸素濃縮装置１の稼動時間ｋをカウントする（Ｓ２５）。ここでオゾン発生器１２が運転を開始しなければ（Ｓ２６：ＮＯ）、Ｓ２８でｋ＞ｈとなるまでｋをインクリメントする（Ｓ２５）。そして、ｋの値がｈを越えた場合は（Ｓ２８：ＹＥＳ）、第１電磁弁８ａを開いて、酸素タンク２に濃縮酸素を充填する（Ｓ２９）。続いて、タンク内の圧力を圧力センサ７で検出し、規定値以上ある場合は（Ｓ３０：ＹＥＳ）、Ｓ１８にジャンプして酸素濃縮装置１の運転を停止するとともに、第１電磁弁８ａを閉じる（Ｓ１９）。その後、停止時間タイマ及び稼動時間タイマをリセットし（Ｓ２０）、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。尚、Ｓ２６でオゾン発生器１２が運転を開始したと判断した場合は（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ただちに第２電磁弁８ｂを開いて酸素タンク２内の酸素をオゾン発生器１２に供給する（Ｓ２７）。その後、Ｓ１０にジャンプして前述の処理を実行する。
【００３３】
以上説明したように、本実施のオゾン水製造装置９では、制御装置４が酸素タンク２の酸素濃度及び圧力を規定値以上になるように常に制御しているので、オゾン発生装置３に供給する酸素の濃度低下を防ぐことができる。さらに、酸素濃縮装置１の運転初期に発生する低濃度酸素は、第１電磁弁８ａより外部に放出し、酸素タンク２には高濃度酸素が供給されるように制御されている。また、制御装置４は酸素タンク２内の酸素濃度に応じてオゾン発生器１２に印加する駆動電圧及び運転周波数を一定濃度のオゾンガスが生成されるように調節することで、安定したオゾンガスを作り、安定した濃度のオゾン水を製造することができる。また、酸素タンク２内の酸素濃度及び圧力の規定値は酸素濃度が９０％、圧力が０．２ＭＰａＧに設定したが、これらの数値は状況に応じて変更可能である。
【００３４】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、請求項１に記載のオゾン水製造装置によれば、酸素濃縮装置の運転開始初期に生成される低濃度酸素を外部に放出するようにしたので、酸素タンクには高濃度の酸素が蓄えられ、オゾン発生器には高濃度の酸素が供給され、濃度の安定したオゾンガスを作ることができる。
【００３５】
請求項２に記載のオゾン水製造装置によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、制御装置は酸素タンク内の酸素濃度に応じてオゾン発生器に発生信号を出力し、濃度の安定したオゾンガスを発生させることができるので、無駄な電力を抑えることができる。
【００３６】
請求項３に記載のオゾン水製造装置によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、酸素濃縮装置はオゾン発生器の作動時以外にも稼動し、酸素タンク内の酸素濃度及び圧力を規定値以上に制御するので、オゾン発生器運転時には高濃度酸素が供給され、安定したオゾンガスを生成することができる。
【００３７】
請求項４に記載のオゾン水製造装置によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に加え、制御装置が酸素濃縮装置の運転停止時間に応じて、電磁弁から所定濃度以下の酸素を外部に放出するので、酸素タンク内の酸素濃度を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はオゾン水製造装置９の構成を示すブロック図である。
【図２】図２はオゾン発生装置３内部のオゾン発生器１２とその制御系を示す概略ブロック図である。
【図３】図３はＰＷＭ（パルス幅変調）制御の出力波形と交流の２次波形を示す波形図である。
【図４】図４はＰＳＡ酸素濃縮装置１の停止時間による酸素濃度の立上がり特性を示す図である。
【図５】図５は酸素濃度と生成されるオゾンガス濃度の関係を示す図である。
【図６】図６は各周波数におけるＤｕｔｙ比とオゾンガス濃度の関係を示す図である。
【図７】図７は制御装置４内のＲＯＭ４ｂの記憶エリアを示す模式図である。
【図８】図８はオゾン水製造装置９の制御装置４における第１及び第２電磁弁８ａ、８ｂと酸素濃縮装置１の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１      酸素濃縮装置
２      酸素タンク
３      オゾン発生装置
４      制御装置
５      オゾン溶解装置
６      酸素センサ
７      圧力センサ
８ａ    第１電磁弁
８ｂ    第２電磁弁
９      オゾン水製造装置
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ      酸素供給管
１１    オゾン供給管
【図１】
2004223316.tif 000003
【図２】
2004223316.tif 000004
【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】
2004223316.tif 000009
【図８】
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