(57)【要約】【課題】エネルギー効率の良いオゾン発生装置及びオゾン発生方法を提供する。【解決手段】  コンプレッサ１２によって圧縮されたオゾンの原料ガスの温度及び露点を計測する温度計１４及び露点計１６と、コンプレッサ１２から排出された原料ガスの流量を調整する流量調整弁２６と、流量が調整された原料ガスから放電によってオゾンを発生するオゾン反応器２８と、原料ガスの温度及び露点に基づいて流量調整弁２６における流量及びオゾン反応器２８における放電電力を制御する制御部３０とを備える。コンプレッサ１２による原料ガスの圧縮に係る平均消費電力とオゾン反応器２８の放電電力の総和をＷ、流量をｑとした場合、流量ｑ及び放電電力Ｗｄは、計測された原料ガスの温度Ｔ及び露点Ｄにおいて最低のＷ／ｑが得られる値に設定される。【選択図】図２
2013203582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンの原料ガスを圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサによって圧縮された前記原料ガスの温度を計測する温度計と、
前記コンプレッサによって圧縮された前記原料ガスの露点を計測する露点計と、
前記コンプレッサから排出された前記原料ガスの流量を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁によって流量が調整された前記原料ガスから放電によってオゾンを発生するオゾン反応器と、
前記温度計及び前記露点計によって計測された前記原料ガスの温度及び露点に基づいて前記流量調整弁による前記原料ガスの前記流量及び前記オゾン反応器におけるオゾンの発生に必要な放電電力を制御する制御部と
を備え、
前記コンプレッサによる前記原料ガスの圧縮に係る平均消費電力と前記オゾン反応器の前記放電電力の総和をＷ、前記原料ガスの前記流量をｑとした場合、前記制御部は、計測された前記原料ガスの前記温度及び前記露点におけるＷ／ｑが最低となるように前記放電電力及び前記流量を設定する
ことを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項２】
前記コンプレッサと前記流量調整弁との間に設けられ、圧縮された前記原料ガスを除湿する除湿装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置。
【請求項３】
前記温度計及び前記露点計は、前記除湿装置と前記オゾン反応器の入口の間における前記原料ガスの温度及び露点をそれぞれ計測することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオゾン発生装置。
【請求項４】
前記コンプレッサと前記流量調整弁との間に設けられ、圧縮された前記原料ガスを一時的に貯留する貯留タンクを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置。
【請求項５】
前記オゾン反応器から排出される気体のオゾン濃度を検出するオゾン濃度検出器を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のオゾン発生装置。
【請求項６】
コンプレッサを用いてオゾンの原料ガスを圧縮する工程と、
圧縮された前記原料ガスの温度及び露点を計測する工程と、
前記コンプレッサから排出された前記原料ガスの流量を調整する工程と、
流量が調整された前記原料ガスから放電によってオゾンを発生する工程と、
計測された前記原料ガスの温度及び露点に基づいて前記原料ガスの前記流量及びオゾンの発生に必要な放電電力を制御する工程と
を有し、
前記コンプレッサによる前記原料ガスの圧縮に係る平均消費電力と前記放電電力の総和をＷ、前記原料ガスの流量をｑとした場合、前記流量及び前記放電電力は、計測された前記原料ガスの前記温度及び前記露点におけるＷ／ｑが最低となるように設定される
ことを特徴とするオゾン発生方法。
【請求項７】
前記オゾン発生工程の実行前に、圧縮された前記原料ガスを除湿する工程を更に有することを特徴とする請求項６に記載のオゾン発生方法。  
【請求項８】
前記原料ガスの温度及び露点を計測する工程は、前記除湿工程の後に実行されることを特徴とする請求項７に記載のオゾン発生方法。  
【請求項９】
前記原料ガスの温度及び露点を計測する工程は前記除湿工程の前に実行されると共に、既知の除湿性能をもとに前記除湿工程で除湿された前記原料ガスの温度及び露点を算出する工程を更に有することを特徴とする請求項７に記載のオゾン発生方法。  
【請求項１０】
前記原料ガスに対する放電の前に、圧縮された前記原料ガスを一時的に貯留する工程を更に有することを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか一項に記載のオゾン発生方法。
【請求項１１】
前記オゾン発生工程によって排出される気体のオゾン濃度を検出する工程を更に有することを特徴とする請求項６乃至請求項１０の何れか一項に記載のオゾン発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電法を用いたオゾン発生装置及びオゾン発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強力な酸化作用によって従来から殺菌、脱臭、酸化等に用いられているオゾンの発生法には、酸素を含むガスに紫外線などを照射して得る方法（照射法）や酸素を含むガス中に放電（無声放電や沿面放電など）を生じさせて得る方法（放電法）、原料の液体を電気分解することで得る方法（電解法）などがある。これらのうち、エネルギー効率が最も高い方法は放電法と言われている。また、放電法は放電電極や高圧電源等の簡便な構成で実施できるため多用されている。
【０００３】
ところで、オゾン発生装置は、室内などの比較的安定な環境で利用されるのが一般的であった。しかし近年ではオゾンの利用分野が広がり、オゾン発生装置は屋外等の温度や湿度の管理が難しい環境で利用される機会が増加している。例えば特許文献１に開示されたオゾン発生装置は自動車に搭載され、内燃機関の排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を除去するために用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０９８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１でも述べられているように、放電によるオゾンの発生量は、その原料ガス（即ち空気）の状態（温度、圧力、湿度、流量など）に大きく依存する。また、装置の省エネルギー化は永年の課題である。オゾン発生装置も例外ではなく、近年の多用な分野への応用に伴い消費電力の低減化が望まれている。このような事情を鑑み、本発明は、エネルギー効率の良いオゾン発生装置及びオゾン発生方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様はオゾン発生装置であって、オゾンの原料ガスを圧縮するコンプレッサと、前記コンプレッサによって圧縮された前記原料ガスの温度を計測する温度計と、前記コンプレッサによって圧縮された前記原料ガスの露点を計測する露点計と、前記コンプレッサから排出された前記原料ガスの流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁によって流量が調整された前記原料ガスから放電によってオゾンを発生するオゾン反応器と、前記温度計及び前記露点計によって計測された前記原料ガスの温度及び露点に基づいて前記流量調整弁による前記原料ガスの前記流量及び前記オゾン反応器におけるオゾンの発生に必要な放電電力を制御する制御部とを備え、  前記コンプレッサによる前記原料ガスの圧縮に係る平均消費電力と前記オゾン反応器の前記放電電力の総和をＷ、前記原料ガスの前記流量をｑとした場合、前記制御部は、必要オゾン発生量を維持するために、計測された前記原料ガスの前記温度及び前記露点におけるＷ／ｑが最低となるように前記放電電力及び前記流量を設定することを要旨とする。
【０００７】
前記オゾン発生装置は、前記コンプレッサと前記流量調整弁との間に設けられ、圧縮された前記原料ガスを除湿する除湿装置を更に備えてもよい。
【０００８】
前記温度計及び前記露点計は、前記除湿装置と前記オゾン反応器の入口の間における前記原料ガスの温度及び露点をそれぞれ計測してもよい。
【０００９】
前記オゾン発生装置は、前記コンプレッサと前記流量調整弁との間に設けられ、圧縮された前記原料ガスを一時的に貯留する貯留タンクを更に備えてもよい。
【００１０】
前記オゾン発生装置は、前記オゾン反応器から排出される気体のオゾン濃度を検出するオゾン濃度検出器を更に備えてもよい。
【００１１】
本発明の第２の態様はオゾン発生方法であって、コンプレッサを用いてオゾンの原料ガスを圧縮する工程と、圧縮された前記原料ガスの温度及び露点を計測する工程と、前記コンプレッサから排出された前記原料ガスの流量を調整する工程と、流量を調整された前記原料ガスから放電によってオゾンを発生する工程と、計測された前記原料ガスの温度及び露点に基づいて前記原料ガスの前記流量及びオゾンの発生に必要な放電電力を制御する工程とを有し、前記コンプレッサによる前記原料ガスの圧縮に係る平均消費電力と前記放電電力の総和をＷ、前記原料ガスの前記流量をｑとした場合、前記流量及び前記放電電力は、必要オゾン発生量を維持するために、計測された前記原料ガスの前記温度及び前記露点におけるＷ／ｑが最低となるように設定されることを要旨とする。
【００１２】
前記オゾン発生方法は、前記オゾン発生工程の実行前に、圧縮された前記原料ガスを除湿する工程を更に有してもよい。
【００１３】
前記オゾン発生方法において、前記原料ガスの温度及び露点を計測する工程は、前記除湿工程の後に実行してもよい。
【００１４】
前記オゾン発生方法において、前記原料ガスの温度及び露点を計測する工程は前記除湿工程の前に実行されてもよい。この場合、前記オゾン発生方法は、既知の除湿性能をもとに前記除湿工程で除湿された前記原料ガスの温度及び露点を算出する工程を更に有してもよい。
【００１５】
前記オゾン発生方法は、前記原料ガスに対する放電の前に、圧縮された前記原料ガスを一時的に貯留する工程を更に有してもよい。
【００１６】
前記オゾン発生方法は、オゾンの発生工程によって排出される気体のオゾン濃度を検出する工程を更に備えてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エネルギー効率の良いオゾン発生装置及びオゾン発生方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】放電法における放電電力とオゾン発生量の一般的な関係を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態に係るオゾン発生装置の概略構成図であり、排気ガス等のＮＯｘ除去に使用した例を示す。
【図３】オゾン発生装置における原料ガスの流量及び放電電力の設定に関する概念図である。
【図４】オゾン発生装置における放電電力とコンプレッサの消費電力の関係を示す図である。
【図５】オゾン発生装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】オゾン発生装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】オゾン発生装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】コンプレッサの稼働状態及びエアタンクの圧力とオゾンの発生との関係を示す図である。
【図９】原料ガスの温度または露点が上昇したときの、放電電力及び原料ガスの流量の調整を説明するための図である。
【図１０】原料ガスの温度または露点が下降したときの、放電電力及び原料ガスの流量の調整を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、放電法における放電電力Ｗｄとオゾン発生量Ｑの関係を示すグラフである。この図に示すように、原料ガス（例えば空気）の温度Ｔ、露点Ｄ及び流量ｑが一定である場合、オゾン発生量Ｑは放電電力Ｗｄに対して比例して増加し、放電電力Ｗｄがある値以上になると増加率が徐々に鈍くなり飽和する。このような変化は原料ガスの流量ｑが異なる場合（例えばｑａ、ｑｂ）でも同様に生じる。また、一定の放電電力Ｗｄにおいて、オゾン発生量Ｑは原料ガスの流量ｑが大きいほど増加し、露点Ｄ又は温度Ｔが高くなるほど減少する。オゾン発生量Ｑは一般的にこのような傾向をもつ。
【００２０】
次に、本実施形態のオゾン発生装置について説明する。図２は本実施形態に係るオゾン発生装置１０の概略構成図である。この図に示すように、オゾン発生装置１０は例えば排気ガス等のＮＯｘ（窒素酸化物）除去に使用される。この場合、オゾン発生装置１０は例えば車両等の内燃機関５２の運転状況に合わせて動作を開始する。
【００２１】
オゾン発生装置１０は、コンプレッサ１２と、温度計１４と、露点計１６と、除湿装置１８と、エアタンク（貯留タンク）２４と、流量調整弁２６と、オゾン反応器２８と、制御部３０とを備える。
【００２２】
コンプレッサ１２は、オゾンの原料ガスとしての大気を圧縮してオゾン反応器２８に送出する。本実施形態において、圧縮された原料ガスは、除湿装置１８、エアタンク２４、流量調整弁２６を介してオゾン反応器２８に送出される。
【００２３】
温度計１４及び露点計（湿度計）１６はそれぞれ、コンプレッサ１２によって圧縮された原料ガスの温度Ｔ及び露点（湿度）Ｄを計測し、計測した各値を制御部３０に出力する。温度計１４及び露点計１６は、例えば、コンプレッサ１２から排出された原料ガスを除湿装置１８に供給するライン（導管）に設置される。あるいは、後述の除湿装置１８とオゾン反応器２８の入口の間のラインに設置し、このライン内の原料ガスの温度及び露点をそれぞれ計測してもよい。
【００２４】
除湿装置１８は、コンプレッサ１２と流量調整弁２６との間に設けられ、コンプレッサ１２によって圧縮された原料ガスを除湿する。除湿装置１８は、例えば中空糸膜を用いて構成され、既知の除湿性能をもつ。なお、除湿された原料ガスは、高い圧力を保ったまま排出され、逆止弁２０を介してエアタンク２４に送出される。
【００２５】
なお、後述のオゾン反応器２８が原料ガスの湿度に対して十分な耐久性をもち、且つ、このような原料ガスからの必要オゾン発生量を保証できるものであれば除湿装置１８は省略してもよい。この場合、装置全体のサイズが低減するので、オゾン発生装置１０を設置できる環境の制限が緩和される。
【００２６】
エアタンク２４は、除湿装置１８によって除湿された原料ガスを、大気圧よりも高い圧力を保ったまま一時的に貯留し、オゾン反応器２８で所望のオゾン発生量を得るのに十分な圧力を維持する。また、エアタンク２４にはエアタンク２４内の圧力を検出する圧力計２２が設置されている。圧力計２２によって検出された圧力値Ｐは制御部３０に出力され、コンプレッサ１２の稼働及び停止の判断に使用される。即ち、エアタンク２４の設置によって、コンプレッサ１２の間欠的な稼働が可能になり、平均稼働率を低減させることができる。換言すれば、エアタンク２４は、コンプレッサ１２による原料ガスの圧縮に係る平均消費電力Ｗｃ（以下、平均消費電力Ｗｃと称する）を低減させる。なお、平均消費電力Ｗｃはコンプレッサの平均稼働率に対応する。また、エアタンク２４の容量は、内燃機関５２等が要求するオゾン発生量Ｑや、コンプレッサ１２の圧縮能力等に応じて決定される。
【００２７】
コンプレッサ１２の間欠的稼働が不要である場合や、コンプレッサ１２からの定常的な供給だけで所望の流量ｑが得られる場合などではエアタンク２４を省略してもよい。この場合、装置全体のサイズが低減するので、オゾン発生装置１０を設置できる環境の制限が緩和される。
【００２８】
オゾン反応器２８は、エアタンク２４から排出された原料ガスから放電によってオゾンを発生する。オゾン反応器２８は無声放電や沿面放電を発生させるための２つの電極（図示せず）を有する。原料ガスはこれらの電極の間を流れ、排出される。この際、原料ガスに含まれる酸素分子は放電によって生じた電子との衝突によって酸素原子に解離し、酸素原子と残留する酸素分子との結合によってオゾンが発生する。発生したオゾンを含むガスは、オゾン反応器２８から排出され、例えば、ＮＯｘ分解触媒５４に暴露され、ＮＯｘの除去に使用される。
【００２９】
オゾン反応器２８には、高圧電源３４が接続している。高圧電源３４は上述の放電を発生させるための交流電圧を発生する。この交流電圧は制御部３０によって制御されている。交流電圧は、オゾン発生時の放電電力Ｗｄを決定する。つまり、制御部３０によって設定された放電電力Ｗｄに基づく放電電圧がオゾン反応器２８の各電極に印加される。
【００３０】
エアタンク２４とオゾン反応器２８との間には、流量調整弁２６が設けられる。流量調整弁２６は制御部３０によって制御され、エアタンク２４から排出された原料ガスの流量ｑを調整する。
【００３１】
制御部３０は、温度計１４及び露点計１６によって計測された原料ガスの温度Ｔ及び露点Ｄに基づいて流量調整弁２６による原料ガスの流量ｑ及びオゾン反応器２８におけるオゾンの発生に必要な放電電力Ｗｄを制御する。また、制御部３０は、コンプレッサ１２の稼働及び停止を行う。さらに、制御部３０は、内燃機関５２等からの要求信号（例えばオゾン発生量Ｑ）などを受信してもよい。
【００３２】
制御部３０は、オゾン発生装置１０を動作させるために必要なプログラムやデータを格納する記憶部３２を有する。例えば、記憶部３２は設定テーブル３２ａ（図７参照）を格納しており、制御部３０は、設定テーブル３２ａを参照して流量ｑ及び放電電力Ｗｄを設定する。設定テーブル３２ａは、原料ガスの温度Ｔ及び露点Ｄのあらゆる組合せにおいて、Ｗ／ｑが最低となるように設定された流量ｑ及び放電電力Ｗｄの数表又は関数である。さらに、設定テーブル３２ａはオゾン発生量Ｑ毎に用意されている。なお、Ｗはコンプレッサ１２による平均消費電力Ｗｃとオゾン反応器２８の放電電力Ｗｄの総和（Ｗｃ＋Ｗｄ）である。
【００３３】
ところで、コンプレッサを備える放電式のオゾン発生装置において、その総消費電力の殆どは、コンプレッサの消費電力と放電時の放電電力とによって占められている。そこで本発明は、単位容量当たりのオゾン発生量における平均消費電力Ｗｃと放電電力Ｗｄの総和Ｗが最低となるような制御を行う。
【００３４】
図３は、原料ガスの流量ｑ及び放電電力Ｗｄの設定に関する概念図である。この図において、オゾン発生量Ｑは一定とする。一定量のオゾンを発生させるときに流量ｑ及び放電電力Ｗｄが可変である場合、酸素分子の濃度による制限はあるもののその組合せは無数に考えられる。例えば、図１に示すように、同じオゾン発生量Ｑを得るにしても、小さな流量ｑａと大きな放電電力Ｗｄａの組合せと、大きな流量ｑｂと小さな放電電力Ｗｄｂの組合せの二通りが考えられる。
【００３５】
しかしながら、装置全体の省電力化において、コンプレッサ１２の平均消費電力Ｗｃを考慮した場合、上記の２通りの組合せは図３に示すように、オゾン反応器２８の放電電力Ｗｄが過剰となっているか、コンプレッサ１２の平均消費電力Ｗｃが過剰になっている可能性がある。
【００３６】
本実施形態では、放電電力Ｗｄと平均消費電力Ｗｃの総和を総消費電力Ｗと定義し、Ｗ／ｑが最低となるような流量ｑ及び放電電力Ｗｄを、オゾン発生量Ｑ、原料ガスの温度Ｔ及び露点Ｄの組合せ毎に設定テーブル３２ａとして記憶部３２に格納する。図３は、放電電力ＷｄがＷｄｍの値をとり、流量ｑがｑｍの値をとる時、Ｗｍ／ｑｍが最低となることを示している。制御部３０は、温度計１４及び露点計１６によって計測された温度Ｔ及び露点Ｄに応じて、設定テーブル３２ａからそのときの最適な流量ｑ及び放電電力Ｗｄの組合せを選択し、設定する。換言すると、図４に示すように、オゾン発生量Ｑに対してエネルギー消費の面で最適な（最低となる）放電電力Ｗｄ及び平均消費電力Ｗｃを定義する関数ｆを定義し、この関数ｆに基づいた設定を行う。
【００３７】
以上のような設定により、オゾン発生量Ｑに対するオゾン発生装置１０全体の消費電力が最低になる。つまり、最も効率よくオゾンを発生させることが可能になる。オゾン発生の高効率化は消費電力が厳しく制限される環境（例えば車両など）において非常に重要である。また、原料ガスの温度Ｔ及び露点Ｄに応じた流量ｑと放電電力Ｗｄの同時制御を行うことにより、原料ガスとなる大気の温度や湿度の変化にも柔軟に対応でき、消費電力の低減化を定常的に図ることができる。
【００３８】
本実施形態のオゾン発生装置１０における動作について説明する。図５〜図７は、オゾン発生装置１０の動作を示すフローチャートである。図８は、コンプレッサ１２の稼働状態及びエアタンク２４の圧力Ｐとオゾンの発生との関係を示す図である。
【００３９】
オゾン発生装置１０の動作の全体的な流れを説明する。オゾン発生装置１０の動作は、時刻ｔ０から開始するものとする。時刻ｔ０では、オゾン発生装置１０の初期設定として、流量調整弁２６は完全に閉じている（ステップＳ１）。即ち、このときの原料ガスの流量ｑは０であり、オゾン反応器２８への原料ガスの供給は停止している。
【００４０】
次にコンプレッサ１２を稼働させる（ステップＳ２）。コンプレッサ１２は原料ガスの圧縮を開始し、圧縮された原料ガスは除湿装置１８を介してエアタンク２４に供給される。ただし、この時点で流量調整弁２６は完全に閉じている。従って、エアタンク２４に供給された原料ガスは全て同タンク内に貯留され、エアタンク２４内の圧力Ｐは徐々に上昇し始める。
【００４１】
エアタンク２４内の圧力Ｐは圧力計２２によって常時監視されている。制御部３０は、コンプレッサ稼動後の圧力Ｐがオゾン発生に十分な圧力Ｐ１に達したと判断した場合（ステップＳ３においてＹＥＳ、図８の時刻ｔ１）、ステップＳ４の処理に進む。制御部３０が、圧力Ｐが値Ｐ１にまだ達していないと判断した場合（ステップＳ３においてＮＯ）には、圧力Ｐが圧力Ｐ１に達するまでこの判断処理を維持する。
【００４２】
ステップＳ４において、制御部３０は、外部機器やユーザーの操作からオゾン発生装置１０の運転停止の指令を受けたかどうかを判断する。運転停止の指令を受けた場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、制御部３０は、高圧電源３４を制御して放電電力Ｗｄを０に設定すると共に、流量調整弁２６を制御して原料ガスの流量ｑを０に設定する（ステップＳ５）。即ち、制御部３０は放電及び原料ガスの供給を停止する。なお、ステップＳ７の圧力制御処理に一度も進んでいない場合、放電電力Ｗｄ及び流量ｑは何れも０のままであるので、この処理を省略してもよい。
【００４３】
放電及び原料ガスの供給を停止した後、制御部３０はコンプレッサ１２を停止する。これにより、一連の処理が終了する。
【００４４】
上述の通り、ステップＳ４において、運転停止の指令を受けていない場合（ステップＳ４においてＮＯ）、制御部３０は、ステップＳ７の圧力制御処理を行う。以下の通り、この処理では、コンプレッサ１２の稼働を制御すると共に、オゾンの発生量を制御する。
【００４５】
処理がステップＳ７に進んだ時点で、エアタンク２４内の圧力Ｐは既にＰ１以上になっている。この状態は、エアタンク２４からオゾン反応器２８への原料ガスの供給が可能になったことを意味する。従って、制御部３０は、直ちにオゾン発生処理を行ってオゾンを発生させ（ステップＳ８）、ステップＳ９の処理に進む。このオゾン発生処理については後述する。
【００４６】
上述の通り、エアタンク２４内の圧力Ｐは圧力計２２によって常時監視されている。また、オゾンを発生させている間もコンプレッサ１２による圧縮は継続しているため、圧力Ｐは上昇する。ステップＳ９において、制御部３０は、コンプレッサ稼動後の圧力Ｐが圧力Ｐ２に達したか否かを判断する。制御部３０が、圧力Ｐが圧力Ｐ２にまだ達していないと判断した場合（ステップＳ９においてＮＯ）、ステップＳ８のオゾン発生処理と、この判断処理を繰り返す。
【００４７】
一方、制御部３０が、圧力Ｐが圧力Ｐ２に達したと判断した場合（ステップＳ９においてＹＥＳ、図８の時刻ｔ２）、コンプレッサ１２の稼働を停止し（ステップＳ１０）、その後、後述のオゾン発生処理（後述）を行う（ステップＳ１１）。なお、圧力Ｐ２は例えばコンプレッサ１２の圧縮によって到達する最大圧力である。圧力Ｐ２は予め記憶部３２内に、制御部３０の参照データとして格納されている。
【００４８】
コンプレッサ１２が停止した後も、オゾンの発生は継続している。即ち、コンプレッサ１２が停止した後も、オゾン反応部２８への原料ガスの供給は継続しているため、図８に示すように時刻ｔ２以降の圧力Ｐは徐々に減少する。そこで、制御部３０は、コンプレッサ停止後の圧力Ｐが圧力Ｐ３に未満になったか否かを判断する（ステップＳ１２）。制御部３０が、圧力Ｐが圧力Ｐ３にまだ未満になっていないと判断した場合（ステップＳ９においてＮＯ）、ステップＳ１１のオゾン発生処理と、この判断処理を繰り返す。
【００４９】
一方、制御部３０が、圧力Ｐが圧力Ｐ３未満になったと判断した場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ、図８の時刻ｔ２）、制御部３０はコンプレッサ１２を再び稼働させ、原料ガスのエアタンク２４への供給を再開する（ステップＳ１３）。この再開によって、時刻ｔ３以降の圧力Ｐは再び上昇する。なお、圧力Ｐ３は圧力Ｐ１以上且つ圧力Ｐ２よりも小さい値である。
【００５０】
コンプレッサ１２の稼働を再開させた後はステップＳ４の判断処理に戻る。つまり、オゾン発生装置１０が運転停止の指令を受けるまで、制御部３０は、ステップＳ７の圧力制御処理とステップＳ４の運転停止の判断処理とを繰り返す。
【００５１】
以上のように、オゾン発生中のコンプレッサ１２を間欠的に稼働させることで、コンプレッサ１２の平均消費電力Ｗｃを下げることができる。また、オゾン発生装置１０の運転終了時には、流量調整弁２６を直ちに閉じている。従って、エアタンク２４内には圧縮原料ガスが次回の運転開始時まで残留するため、次回の運転時にはコンプレッサの時間及びオゾンの発生開始時間を短縮できる。
【００５２】
次に、ステップＳ８及びステップＳ１１のオゾン発生処理について説明する。
【００５３】
まず、制御部３０は、温度計１４及び露点計１６を用いて除湿装置１８に供給される圧縮原料ガスの温度Ｔ及び露点Ｄを計測する（ステップＳ１４）。一方、除湿装置１８の除湿性能と、原料ガスがコンプレッサ１２から及びオゾン反応器２８に至るまでの温度低下率は予め定義されている。従って、制御部３０は、温度計１４及び露点計１６によって計測された温度Ｔ及び露点Ｄから、除湿装置１８によって除湿されたオゾン反応器２８内の原料ガスの温度及び露点を予測値として算出できる。さらに、算出した原料ガスの温度及び露点と、制御部３０が設定する流量ｑ及び放電電力Ｗｄとによって、オゾン反応器２８でのオゾン発生量Ｑを算出することができる。換言すると、オゾン発生量Ｑが与えられた場合、原料ガスの温度Ｔ及び露点Ｄを計測することで、オゾン発生量Ｑを得るための原料ガスの流量ｑ及び放電電力Ｗｄを算出することができる。
【００５４】
なお、温度計１４及び露点計１６による計測は、除湿装置１８とオゾン反応器２８の入口の間の原料ガスに対して行ってもよい。即ち、原料ガスの温度Ｔ及び露点Ｄの計測は、当該原料ガスが除湿された後に実行してもよい。例えば、図２の点線で示すように、温度計１４及び露点計１６は、逆止弁２０とエアタンク２４の間を流通する原料ガスの温度Ｔ及び露点Ｄをそれぞれ計測する。ただし、計測点はこの図に限られず、除湿装置１８からオゾン反応器２８の入口に至るまでの流路上であればよい。何れの場合においても、除湿装置１８による除湿後の原料ガスの温度Ｔ及び露点Ｄを直接計測するため、この温度Ｔ及び露点Ｄと、温度制御部３０が設定する流量ｑ及び放電電力Ｗｄとによって、オゾン反応器２８でのオゾン発生量Ｑを高精度に算出することができる。
【００５５】
ただし、図３を用いて説明したように、流量ｑ及び放電電力Ｗｄの組み合わせは無数に存在する。しかしながら、放電電力Ｗｄと平均消費電力Ｗｃの総和を総消費電力Ｗと定義し、Ｗ／ｑが最低となるような流量ｑ及び放電電力Ｗｄの組み合わせは１つである。この唯一の組み合わせが記憶部３２の設定テーブル３２ａ又は関数として格納されている。制御部３０は、計測した温度Ｔ、露点Ｄと、ユーザーや内燃機関５２から要求されるオゾン発生量とに基づいて、Ｗ／ｑが最低となるような流量ｑ及び放電電力Ｗｄの組み合わせを設定テーブル３２ａから選択し、各値を流量調整弁２６及びオゾン反応部２８に設定する（ステップＳ１５）。換言すると、制御部３０は、温度計１４によって計測された原料ガスの温度Ｔ及び露点計１６によって計測された露点Ｄに基づいて、原料ガスの流量ｑ及びオゾンの発生に必要な放電電力Ｗｄを制御する。上述したように、この放電電力Ｗｄは、計測された原料ガスの温度Ｔ及び露点ＤにおけるＷ／ｑが最低となるように設定テーブル３２ａから選定されたものであり、この値がオゾン反応部２８に設定される
【００５６】
流量調整弁２６は、制御部３０によって設定された流量ｑが得られるように原料ガスの流量を調整する（ステップＳ１６）。その結果、オゾン反応部２８には、制御部３０によって選択・設定された流量ｑの原料ガスが流入する。さらに、オゾン反応部２８は、制御部３０によって選択・設定された放電電力Ｗｄに基づいた放電を発生させ、オゾンを発生させる（ステップＳ１７）。その結果、オゾンを含むガスがオゾン反応部２８から排出される。
【００５７】
次に、Ｄが変動したときの流量ｑと放電電力Ｗｄの調整について、二例を挙げて説明する。図９及び図１０は、原料ガスの温度Ｔ及び露点Ｄの何れか一方が変動したときの、放電電力Ｗｄ及び原料ガスの流量ｑの調整を説明するための図であり、図９は温度Ｔ又は露点Ｄが上昇した場合、図１０は温度Ｔ又は露点Ｄが下降した場合を示す。何れの場合も、外部機器から要求された、或いは、予め設定されたオゾン発生量ＱをＱ０とする。
【００５８】
（温度Ｔ又は露点Ｄが上昇した場合）
図９は、放電電力Ｗｄに対するオゾン発生量Ｑの変化を示す三種類の関数ｈ０、ｈ０’、ｈ１を示している。関数ｈ０は、流量ｑ、温度Ｔ（又は露点Ｄ）が、それぞれｑ０、Ｔ０（又はＤ０）であったときのオゾン発生量Ｑの変化を表す。関数ｈ０’は、流量ｑ、温度Ｔ（又は露点Ｄ）が、それぞれｑ０、Ｔ１（又はＤ１）であったときのオゾン発生量Ｑの変化を表す。関数ｈ１は、流量ｑ、温度Ｔ（又は露点Ｄ）が、それぞれｑ１、Ｔ１（又はＤ１）であったときのオゾン発生量Ｑの変化を表す。なお、Ｔ０<Ｔ１、Ｄ０<Ｄ１、ｑ０<ｑ１である。
【００５９】
まず、オゾン発生量Ｑ０が得られている状態Ｓ０を想定する。このときの放電電力ＷｄをＷｄ０とする。状態Ｓ０は、関数ｈ０上に黒丸（●）で示している。
【００６０】
温度Ｔ（又は露点Ｄ）が、Ｔ１（又はＤ１）に上昇した場合、流量ｑ及び放電電力Ｗｄが一定の状態で、オゾンの発生量が減少する。状態Ｓ０は状態Ｓ１（□で示す）に移り、オゾン発生量ＱはＱ０からＱ１に減少する。この減少を補償してオゾン発生量ＱをＱ０に戻すには、２通りの方法が考えられる。第１の方法は、流量調整弁２６を用いて流量ｑを増加させる方法である。即ち、図９に示すように、流量ｑを、ｑ０からオゾン発生量Ｑ０が得られるｑ１に変更し、状態Ｓ１を状態Ｓ１’に移す。第２の方法は、高圧電源３４を用いて放電電力Ｗｄを増加させる方法である。即ち、図９に示すように、放電電力ＷｄをＷｄ０からオゾン発生量Ｑ０が得られるＷｄ１に変更し、状態Ｓ１を状態Ｓ１”（○で示す）に移す。
【００６１】
本実施形態では、上記２通りの方法を併用する。即ち、オゾン発生量Ｑ０に戻るように、流量ｑ及び放電電力Ｗｄを増加させる、又はこれらの何れか一方を増加させる。つまり、図９に示す例では、状態Ｓ１を、オゾン発生量Ｑ０が得られる状態Ｓ１’から状態Ｓ１”までの状態の何れかに移す。移行させる状態は、設定テーブルに基づいて決定される。つまり、移行後の状態における流量ｑ及び放電電力Ｗｄの組み合わせは、オゾン発生量Ｑ０のオゾンを発生させると共にその時のＷ／ｑを最低にする。
【００６２】
（温度Ｔ又は露点Ｄが下降した場合）
図１０は、放電電力Ｗｄに対するオゾン発生量Ｑの変化を示す三種類の関数ｈ０、ｈ０”、ｈ２を示している。関数ｈ０は、流量ｑ、温度Ｔ（又は露点Ｄ）が、それぞれｑ０、Ｔ０（又はＤ０）であったときのオゾン発生量Ｑの変化を表す。関数ｈ０”は、流量ｑ、温度Ｔ（又は露点Ｄ）が、それぞれｑ０、Ｔ２（又はＤ２）であったときのオゾン発生量Ｑの変化を表す。関数ｈ２は、流量ｑ、温度Ｔ（又は露点Ｄ）が、それぞれｑ２、Ｔ２（又はＤ２）であったときのオゾン発生量Ｑの変化を表す。なお、Ｔ２<Ｔ０、Ｄ２<Ｄ０、ｑ２<ｑ０である。
【００６３】
まず、図９と同じく、オゾン発生量Ｑ０が得られている状態Ｓ０を想定する。このときの放電電力ＷｄをＷｄ０とする。状態Ｓ０は、関数ｈ０上に黒丸（●）で示している。
【００６４】
温度Ｔまたは露点Ｄが下降した場合、これにより、流量ｑ及び放電電力Ｗｄが一定の状態で、オゾンの発生量が増加する。状態Ｓ０は状態Ｓ２（□で示す）に移り、オゾン発生量ＱはＱ０からＱ２に増加する。この増加を補償してオゾン発生量ＱをＱ０に戻すには、上記と同様に２通りの方法が考えられる。第１の方法は、流量調整弁２６を用いて流量ｑを減少させる方法である。即ち、図１０に示すように、流量ｑを、ｑ０からオゾン発生量Ｑ０が得られるｑ２に変更し、状態Ｓ２を状態Ｓ２’に移す。第２の方法は、高圧電源３４を用いて放電電力Ｗｄを減少させる方法である。即ち、図１０に示すように、放電電力Ｗｄを、Ｗｄ０からオゾン発生量Ｑ０が得られるＷｄ２に変更し、状態Ｓ２を状態Ｓ２”（○で示す）に移す。
【００６５】
本実施形態では、上記２通りの方法を併用する。即ち、オゾン発生量Ｑ０に戻るように、流量ｑ及び放電電力Ｗｄを減少させる、又はこれらの何れか一方を減少させる。つまり、図１０に示す例では、状態Ｓ２を、オゾン発生量Ｑ０が得られる状態Ｓ２’から状態Ｓ２”までの状態の何れかに移す。移行させる状態は、設定テーブルに基づいて決定される。つまり、移行後の状態における流量ｑ及び放電電力Ｗｄの組み合わせは、オゾン発生量Ｑ０のオゾンを発生させると共にその時のＷ／ｑを最低にする。
【００６６】
なお、温度Ｔ及び露点Ｄの何れもが上昇又は下降した場合、又は両者のうちの一方が上昇し、他方が下降した場合でも、設定テーブルに基づく同様の操作を行うことで、オゾン発生量Ｑを変化させずにその時のＷ／ｑを最低にすることができる。
【００６７】
また、本実施形態の変形例として、オゾン発生装置１０はオゾン濃度検出器３８を備えてもよい。オゾン濃度検出器３８は、オゾン反応器２８の排気側に設けられ、オゾン反応器２８から排出されたガス中のオゾンの濃度を検出する。検出されたオゾン濃度は制御部３０によってオゾン発生量Ｑの算出に使用される。制御部３０は、算出されたオゾン発生量Ｑと設定テーブル３２ａとを用いて流量ｑ及び放電電力Ｗｄを決定する。つまり、オゾン発生量Ｑに対する流量ｑ及び放電電力Ｗｄの最適値をより正確に決定でき、最低のＷ／ｑをより確実に得ることができる。
【００６８】
また、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００６９】
１０…オゾン発生装置、１２…コンプレッサ、１４…温度計、１６…露点計、１８…除湿装置、２４…エアタンク（貯留タンク）、２６…流量調整弁、２８…オゾン反応器、３０…制御部、３２…記憶部、３２ａ…設定テーブル
【図１】
2013203582.tif 000003
【図２】
2013203582.tif 000004
【図３】
2013203582.tif 000005
【図４】
2013203582.tif 000006
【図５】
2013203582.tif 000007
【図６】
2013203582.tif 000008
【図７】
2013203582.tif 000009
【図８】
2013203582.tif 000010
【図９】
2013203582.tif 000011
【図１０】
2013203582.tif 000012