(57)【要約】【課題】温度、湿度変化に伴うオゾン濃度の変化をより正確に制御し、残存オゾン濃度が人体の安全な範囲を超えないようにしながら、効果的なオゾンくん蒸を行う。【解決手段】オゾンくん蒸システムにおけるオゾン発生器の制御を、オゾン濃度の時系列データの解析に多変量自己回帰モデルを使用し、その解析からオゾン濃度・温度・湿度のパワー寄与率、インパルス応答（閉鎖系）を算出し、オゾン濃度のインパルス応答（閉鎖系）からオゾン濃度変化の基準時間を設定し、パワー寄与率とインパルス応答の値からオゾン濃度の状態モデルを作成し、オゾン濃度変化の基準時間を修正した、オゾン濃度変化の推定時間を算出し、オゾンくん蒸終了時のオゾン濃度が人体に安全な範囲になるようにオゾン濃度変化の推定時間からオゾン発生量（あるいは発生時間）を設定し、温度・湿度の変化を推定して上記のオゾン発生量をさらに補正するようにして、プログラム制御により、オゾン発生制御を行う。【選択図】  図１
2005231977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（１）乃至（５）のプログラム制御で、オゾン発生制御を行う、オゾンくん蒸システムにおけるオゾン発生器の制御方法。
（１）オゾン濃度の時系列データの解析に多変量自己回帰モデルを使用し、その解析
からオゾン濃度・温度・湿度のパワー寄与率、インパルス応答（閉鎖系）を算
出し、
（２）オゾン濃度のインパルス応答（閉鎖系）からオゾン濃度変化の基準時間を設定
し、
（３）パワー寄与率とインパルス応答の値からオゾン濃度の状態モデルを作成し、オ
ゾン濃度変化の基準時間を修正した、オゾン濃度変化の推定時間を算出し、
（４）オゾンくん蒸終了時のオゾン濃度が人体に安全な範囲になるようにオゾン濃度
変化の推定時間からオゾン発生量（あるいは発生時間）を設定し、
（５）温度・湿度の変化を推定して上記のオゾン発生量をさらに補正する。
【請求項２】
温度、湿度の変化の推定によるオゾン発生量の補正は、トレンド解析により行うようにした、請求項１に記載のオゾン発生器の制御方法。
【請求項３】
下記（１）乃至（８）のオゾン発生量の制御フローを備えた、オゾン発生器。
（１）くん蒸時間、オゾン濃度等オゾンくん蒸条件のセットし、
（２）オゾンくん蒸を開始し、
（３）温度、湿度、オゾン濃度の時系列データを採取し、
（４）パワー寄与率とインパルス応答の値からオゾン濃度の状態モデルを作成し、時
系列データの解析を行い、
（５）インパルス応答による濃度変化の基準時間を計算し、
（６）前記濃度変化の基準時間に補正を行い、オゾン濃度が人体に安全な数値以下に
なるための濃度変化の推定時間を算出し、
（７）オゾン発生の終了時間（あるいは現状で最適なオゾン発生時間）を設定し、
（８）上記のオゾン発生の終了時間になった時点でオゾン発生を止める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オゾンくん蒸システムに関し、特にオゾンくん蒸の設定時間に対応した、安全で効率的なオゾン発生制御方法と、その方法を用いたオゾン発生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品加工場や厨房、ファミリーレストラン、宴会場など常時人間が出入りする室内空間の殺菌、防臭、または冷蔵庫等密閉空間の殺菌に、従来からＵＶランプを用いたオゾンくん蒸システムが多用されている。このＵＶオゾン装置には業務用の大型機と個人用の小型機がある。前者は室内のオゾン濃度を０．５ｐｐｍ程度で使用し、使用後は室内の残存オゾン濃度が人体に安全な数値（０．０５ｐｐｍ）になるようにし、小型機は０．１ｐｐｍ以下の濃度で使用することを目標としている。
【０００３】
大型機はくん蒸すべき空間に作業者がいる時は使えない。そこで大型機は、本体にオゾンランプとオゾンレスランプをセットし、人がいない夜間のみオゾンランプを点灯して、室内にオゾンを噴出させる機構になっている。出口のオゾン濃度は機種によって異なるが、数ｐｐｍから数十ｐｐｍオーダーである。オゾンガス濃度０．１ｐｐｍ以下を検出する低濃度オゾンガス検出センサーを用いて、このセンサーで出される接点信号で切り替わるメイク接点側回路へ直列に安全表示部を、ブレイク接点側回路へ直列に警報表示部を配置した、オゾン濃度状況表示装置を、特開２００１‐３２８８０２に示す。
【特許文献１】特開２００１−３２８８０２
【０００４】
前記大型機では、作業者がいる昼間はオゾンレスランプに切換えて、空気を吸引して装置内で空気を殺菌する。ランプの切換えはタイマーによって制御され、運転時間は自由に設定できる。
【０００５】
小型機はオゾンランプだけがセットされている。２４時間連続運転が標準なので、出口オゾン濃度は０.２から１ｐｐｍと低く設定され、室内濃度がｐｐｍを超えないように配慮されている。このＵＶランプは周囲温度が低くなるほど寿命が短かくなるので、室温10度以下での使用は好ましくない。またランプは一度の点滅で8時間程度寿命が短くなるので、頻繁な点滅は好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来型のオゾンくん蒸システムでは、正確なオゾン濃度管理は行われていない。オゾンくん蒸を行おうとする空間における環境として、オゾンに反応する物質の条件がオゾン濃度に関係していると考えられるが、オゾンの反応は非常に不安定で、不確定であるので、従来は全く単純な取り組みしか行われていなかった。このような簡便なオゾン濃度管理システムとしては、オゾン発生量の切り替え（２〜４段階）をタイマー制御で行ない，オゾン濃度を一定値以上に保持する一方、室内適所に設けたオゾンセンサーによってオゾン濃度を測定し、これが規定値を超えたらオゾン発生をカットオフすることがなされている。この１例として、特開２００１−６１４６０を示す。
【特許文献２】特開２００１−６１４６０
【０００７】
しかしこのような制御方法は，室内の温度、湿度の変化には正確に対応しておらず、これら温度，湿度の変化に伴うオゾン濃度の変化に対応してオゾン濃度を正確に制御することができていない。
【０００８】
一般的に、室内の温度、湿度が高いとオゾンの分解は早いと言われ、これに対応して、温度、湿度の上昇に伴ってオゾン濃度を高めるようにした機器が開発されているが、過去の測定データからは異なる結果が多数得られている。１例として、湿度が下がる段階で、オゾン濃度が一時的に急上昇する現象があり、その結果、くん蒸後の残存オゾン濃度が過大になると作業者に危険である。したがって、従来はこのような現象があっても、残存オゾン濃度が安全値を超えて人体に機外を及ぼすことを未然に防止するために、オゾン濃度は予め低めに設定することが行われており、その結果、オゾンくん蒸による殺菌、防臭等の効果が十分でない場合が多い。
【０００９】
一例として、オゾン式空気清浄機で室内空気汚染を効果的に制御できるかについては、これまで得られた科学的知見では、健康基準値を超えないオゾン濃度では、室内空気汚染物質はほとんど除去できず、臭いの原因となる多くの化学物質を有効に除去できないことを示す証拠があること、また、その濃度では、ウィルス、細菌、カビなどの生物汚染源を有効に除去できないと報告されている。
【００１０】
温度・湿度の影響を考慮しないで、正確に人体に安全な残存オゾン濃度(最近の基準では、日本医療環境オゾン協会居住区間オゾン安全濃度０．０６ｐｐｍ、各国作業環境オゾン濃度０．０５ｐｐｍ)となるような、オゾンくん蒸を行える装置はまだ得られていない。また、温度・湿度・オゾン濃度の測定を継続的に行っているデータは現在見つかっていない。その原因と理由には次のようなことが考えられる。
（１）正確なオゾン濃度を測定する計測器が高価であること
（２）オゾン濃度とオゾン発生量だけではコントロール出来ないこと
（３）長期的な温度・湿度・オゾン濃度の測定結果の分析により、単純化することは大変難しいデータが得られていること
【００１１】
そこでこの発明は、温度、湿度変化によってオゾン濃度を、残存値が人体に影響を与えない安全値以下になるよう、より正確に制御し、オゾン濃度が、くん蒸後に人体に安全な範囲に安定的に保持されながら，効果的なオゾンくん蒸を行うオゾン濃度制御方法を構築することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、所定空間の環境として、オゾンに反応する物質の化学反応の詳細な部分までは対象としないで、これら化学反応全体を統計処理の対象として扱い、フィールド実験の中でその作用を確認したものである。すなわち、この発明は次のようなプログラム制御により、オゾン発生制御を行う。
（１）オゾン濃度の時系列データの解析に多変量自己回帰モデルを使用し、その解析
からオゾン濃度・温度・湿度のパワー寄与率、インパルス応答（閉鎖系）を算
出し、
（２）オゾン濃度のインパルス応答（閉鎖系）からオゾン濃度変化の基準時間を設定
し、
（３）パワー寄与率とインパルス応答の値からオゾン濃度の状態モデルを作成し、
オゾン濃度変化の基準時間を修正した、オゾン濃度変化の推定時間を算出し、
（４）オゾンくん蒸終了時のオゾン濃度が人体に安全な範囲になるように前記オゾン
濃度変化の推定時間から、その時間ごとに必要なオゾン発生量を設定し、
（５）温度・湿度の変化を推定して上記のオゾン発生量をさらに補正する。
ここで、「オゾン濃度変化の基準時間」、「オゾン濃度変化の推定時間」は、この発明において新規に使用する、新しい概念である。すなわち、「オゾン濃度変化の基準時間」はオゾン濃度のインパルス応答（閉鎖系）のデータによりオゾン濃度が目的とするオゾン濃度（０．０５ｐｐｍ）以下になるまでの時間を示し、「オゾン濃度変化の推定時間」は「オゾン濃度変化の基準時間」をオゾン濃度の状態モデルを利用して補正した時間を示している。温度、湿度の変化の推定によるオゾン発生量の補正は、例えばトレンド解析により行う。
【００１３】
この発明によるオゾン発生量の制御フローは、下記の通りとなる。
（１）オゾンくん蒸条件をセット（くん蒸時間、オゾン濃度  等）し、
（２）オゾンくん蒸を開始し、
（３）温度、湿度、オゾン濃度の時系列データを採取し、
（４）時系列データの解析（パワー寄与率とインパルス応答の値からオゾン濃度の状
態モデルを作成）し、
（５）インパルス応答による濃度変化の基準時間を計算し、
（６）前記濃度変化の基準時間に補正を行い、くん蒸後のオゾン濃度が安全値以下に
なるための濃度変化の推定時間を算出し、
（７）オゾン発生の終了時間（あるいは現状で最適なオゾン発生時間）を設定し、
（８）上記のオゾン発生の終了時間になった時点でオゾン発生を止める。
【００１４】
この発明によるオゾン発生量の制御システムのハードウエアは，図１に示す通り、オゾンくん蒸室１内の残存オゾン濃度、温度及び湿度を夫々オゾン濃度計２、温、湿度計３で測定した数値をコンピュータ４に送り、そこで段落００１２で既述した解析手段により設定し、補正したオゾン濃度変化の基準値をオゾン発生器５に指令して、オゾンくん蒸室１内のオゾン濃度を基準値に保つように制御する。オゾン濃度計２はオゾンくん蒸室１内の複数の空気取入口６からの空気を採取して濃度計２内に導き、他方温、湿度計はオゾンくん蒸室１内の１箇所又は前記空気取入口６近傍に設けた複数箇所のセンサー７によって測定する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、従来の組み合わせ等の技術でなく、全く新しい観点による考え方、すなわち、下記の2点により、オゾン発生濃度の基準値を安定的に得ることができる。
（１）インパルス応答（閉鎖系）の結果から、オゾン濃度変化の基準時間の設定を行い、オゾン濃度変化の基準値として使用する点、
（２）オゾン濃度変化の基準値をオゾン濃度の状態モデルを利用して補正する点。
【実施例１】
【００１６】
オゾンくん蒸時の温度、湿度、オゾン濃度の状態変化が夫々、図２−１、図２−２、図２−３のようになる場合。非特許文献１に記載されている、赤池弘次の情報量基準（AIC）を用いて、その値が最も小さくなるように、多変量自己回帰モデル（ARモデル）の次数を決定する。
【非特許文献１】生体のゆらぎとリズム−コンピュータ解析入門  赤池弘次監修、和田孝雄著、講談社（1997．11．20）ISBN・4061536540
【００１７】
計算結果は表１のようになり、次数は２とすることが決定された。
【００１８】
【表１】
2005231977.tif 000003
【００１９】
次に３変数（温度、湿度、オゾン濃度）のＡＲモデル（次数２）による解析を行う。それぞれの変数のパワースペクトルに対する各変数のイノベーションからの寄与を示すパワー寄与率を計算する。計算の結果、パワー寄与率は、図３に示すように、湿度が出力の場合、湿度の出力に対して、温度、オゾン濃度ともに影響しているが、特に温度の影響が低周波の部分で大きいことを示している。
【００２０】
また、温度が出力の場合、温度の出力に対して、オゾン濃度が大きく影響しているが、湿度は殆ど影響していないことがわかる。
【００２１】
また、オゾン濃度が出力の場合、オゾン濃度の出力に対して、温度、湿度ともに影響は小さいことがわかる。
【００２２】
同様にして、それぞれの変数のパワースペクトルに対するインパルス応答（閉鎖系）について計算すると、インパルス応答は、湿度が入力の場合、湿度の入力に対して、温度は少し影響しているが、オゾン濃度は殆ど影響していないことがわかる。
【００２３】
また、温度が入力の場合、温度の入力に対して、湿度、オゾン濃度ともに影響していないことがわかる。
【００２４】
また、オゾン濃度が入力の場合、オゾン濃度の入力に対して、温度、湿度ともに大きく影響していることがわかる。しかし温度、湿度ともに時間とともにその影響は弱くなっている。オゾンくん蒸終了時のオゾン濃度変化のグラフを図２−４に、オゾン濃度に対する相対的パワー寄与率のグラフを図２−５に、またオゾン濃度のインパルス応答グラフを図２−６に示す
【００２５】
上記のパワー寄与率とインパルス応答（閉鎖系）の結果により、状態モデルを図４（ａ）とする。矢印の太さは影響の大きさを示している。ここで、インパルス応答（閉鎖系）の結果から次のような考え方をする。
（１）オゾン濃度のインパルス入力に対する、オゾン濃度の時間変化は
この環境に於ける、オゾンの自然な反応状況を表している
（２）インパルス入力を測定オゾン濃度に変換した場合に、０．０５ｐｐｍ（人体に
安全なオゾン濃度）に濃度が減衰するまでの時間を、「濃度変化の基準時間」
とする
図２−６より、「濃度変化の基準時間」は約１分である。
【００２６】
つぎに、パワー寄与率の結果から次のような考え方をする。
（１）オゾン濃度への関係性（相関の強さ）により「濃度変化の基準時間」を修正す
る。インパルス応答（閉鎖系）の結果とパワー寄与率の結果を総合して次のよ
うに修正を行う。（状態モデルを図４（ａ）とする）
（２）オゾン濃度への影響の時間遅れや間接的な影響を考慮して、ファジー処理（フ
ァジールール）による補正の計算を行い「濃度変化の推定時間」を算出する。
ファジールールは具体的に、下記のような例がある。
ファジールール例１  オゾン濃度への影響があり、正の相関であり、影響の遅
れが小さく、値が大きければ、補正値は正で小さい
ファジールール例２  オゾン濃度への影響が無ければ、補正値は大きい
図4（a）に見るように、オゾン濃度に温度・湿度は影響していないので補正係数は大きい。図4（a）の状態モデルの結果、補正係数は４となる。
【００２７】
以上によりオゾン濃度が０．０５ｐｐｍ以下になるために必要な時間は、１分×４（補正係数）＝４分となる。図２−４の測定データによる確認は次の通りである。
Ａ：オゾン発生終了時間                  １１分の時点
Ｂ：オゾン濃度が０．０５ｐｐｍの時間    １５分の時点
Ｂ−Ａ＝  約４分
【実施例２】
【００２８】
オゾンくん蒸時の温度、湿度、オゾン濃度の状態変化が夫々、図４−１、図４−２、図４−３のようになる場合、前記非特許文献１に記載されている赤池弘次の情報量基準（AIC）を用いて、その値が最も小さくなるように、多変量自己回帰モデル（ARモデル）の次数を決定する。
【００２９】
計算結果は表２のようになり、次数は５とすることが決定された。
【００３０】
【表２】
2005231977.tif 000004
【００３１】
次に３変数（温度、湿度、オゾン濃度）のＡＲモデル（次数５）による解析を行う。それぞれの変数のパワースペクトルに対する各変数のイノベーションからの寄与を示すパワー寄与率を計算する。計算の結果、パワー寄与率は、湿度が出力の場合、湿度の出力に対して、温度、オゾン濃度ともに影響していることがわかる。
【００３２】
また、温度が出力の場合、温度の出力に対して、湿度、オゾン濃度ともに影響していることがわかる。特に湿度の影響は大きく、オゾン濃度の影響は少しであるが、時間的な遅れの影響があり、複雑な関係を呈している。
【００３３】
また、オゾン濃度が出力の場合、表１１に示すように、オゾン濃度の出力に対して、湿度が影響しているが、温度の影響はほとんどないことがわかる。
【００３４】
同様にして、それぞれの変数のパワースペクトルに対するインパルス応答（閉鎖系）について計算すると、インパルス応答は、湿度が入力の場合、湿度の入力に対して、温度、オゾン濃度ともに影響していることがわかる。温度、オゾン濃度ともに、時間とともに影響は弱くなっている。
【００３５】
また、温度が入力の場合、温度の入力に対して、湿度、オゾン濃度ともに影響していることがわかる。湿度、オゾン濃度ともに遅れた影響も含め複雑な関係を示している。
【００３６】
また、オゾン濃度が入力の場合、オゾン濃度の入力に対して、温度、湿度ともに影響していることがわかる。湿度、温度は時間に遅れた影響や正負の相関の変化があり、複雑な関係を呈している。
【００３７】
上記のインパルス応答（閉鎖系）の結果とパワー寄与率の結果を総合して状態モデルを図４（ｂ）とする。図において矢印の大きさは影響の大きさを示している。
以下のように「濃度変化の推定時間」を設定する。
「濃度変化の基準時間」＝２７分
温度、湿度、オゾン濃度の影響から補正係数を０．３と算出する。
「濃度変化の推定時間」＝２７分×０．３＝８分６秒である。
【００３８】
図４（ｂ）の測定データによる確認は次の通りである。
Ａ：オゾン発生終了時間                  ３１分の時点
Ｂ：オゾン濃度が０．０５ｐｐｍの時間    ３９分の時点
Ｂ−Ａ＝  約８分
【００３９】
空間例２の温度変化グラフを図５‐１に、空間例2の湿度変化グラフを図５−２に示す。空間例２の温、湿度変化に伴うオゾン濃度変化グラフを図５‐３に示す。また、オゾンくん蒸終了時のオゾン濃度変化のグラフを図５‐４に示す。オゾン濃度に対する相対的パワー寄与率グラフを図５−５に示す。さらに、オゾン濃度のインパルス応答グラフを図５−６に示す。
【００４０】
その他の実施形態として、つぎのようなものがある。
（１）オゾン濃度の状態モデルと時系列データからの温度・湿度のトレンドを推定し
て、オゾン濃度のコントロールを行うことも可能である。
（２）オゾンくん蒸時間の制限の無い場合（２４時間のオゾンくん蒸状態）のオゾン
発生器の安全な（０．０５ｐｐｍのオゾンくん蒸）コントロールシステムとし
て行うことも可能である。
（３）より高いオゾン濃度の設定が可能になる場合、オゾン発生量を増やす制御を行
うことも可能である。
（４）複数箇所のデータ測定を行い、総合的な安全システムとしてオゾン濃度をコン
トロールすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明によるオゾンくん蒸システムのハードウェアの構成図である。
【図２−１】空間例１の温度変化グラフである。
【図２−２】空間例１の湿度変化グラフである。
【図２−３】空間例１の温、湿度変化に伴うオゾン濃度変化グラフである。
【図２−４】オゾンくん蒸終了時のオゾン濃度変化のグラフを示す。
【図２−５】オゾン濃度に対する相対的パワー寄与率グラフを示す。
【図２−６】オゾン濃度のインパルス応答グラフを示す。
【図３】パワー寄与率を示すグラフである。
【図４（ａ）】図２−１，２，３（温度、湿度、オゾン濃度）の状態モデルを示す。
【図４（ｂ）】図３−１，２，３（温度、湿度、オゾン濃度）の状態モデルを示す。
【図５−１】空間例２の温度変化グラフである。
【図５−２】空間例２の湿度変化グラフである。
【図５−３】空間例２の温、湿度変化に伴うオゾン濃度変化グラフである。
【図５−４】オゾンくん蒸終了時のオゾン濃度変化のグラフを示す。
【図５−５】オゾン濃度に対する相対的パワー寄与率グラフを示す。
【図５−６】オゾン濃度のインパルス応答グラフを示す。
【符号の説明】
【００４２】
１  オゾンくん蒸室
２  オゾン濃度計
３  温、湿度計
４  コンピュータ
５  オゾン発生器
６  空気取入口
７  センサー
【図１】
2005231977.tif 000005
【図２−１】
2005231977.tif 000006
【図２−２】
2005231977.tif 000007
【図２−３】
2005231977.tif 000008
【図２−４】
2005231977.tif 000009
【図２−５】
2005231977.tif 000010
【図２−６】
2005231977.tif 000011
【図３】
2005231977.tif 000012
【図４（ａ）】
2005231977.tif 000013
【図４（ｂ）】
2005231977.tif 000014
【図５−１】
2005231977.tif 000015
【図５−２】
2005231977.tif 000016
【図５−３】
2005231977.tif 000017
【図５−４】
2005231977.tif 000018
【図５−５】
2005231977.tif 000019
【図５−６】
2005231977.tif 000020