(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンを供給する配管における曲り部，弁部，流量計部、その他、配管内を流れるオゾン含有ガスの流れ方向や圧力，流速が変化する部分乃至その下流側近傍の温度を測定し、測定温度の上昇によってオゾンの分解を検知することを特徴とするオゾンの供給方法。
【請求項２】
オゾンを供給する配管の全体を、所定温度を超えない状態に保持するとともに、前記配管における曲り部，弁部，流量計部、その他、配管内を流れるオゾン含有ガスの流れ方向や圧力，流速が変化する部分乃至その下流側近傍の温度を測定し、測定温度が前記所定温度を超えたときには、該温度上昇部分を冷却することを特徴とするオゾンの供給方法。
【請求項３】
オゾンを供給する配管における曲り部，弁部，流量計部、その他、配管内を流れるオゾン含有ガスの流れ方向や圧力，流速が変化する部分乃至その下流側近傍に温度測定手段を設けるとともに、該温度測定手段を設置した部分を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とするオゾンの供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾンの供給方法及び装置に関し、詳しくは、パルプの漂白や水処理等、比較的高濃度のオゾンを利用する設備にオゾンを安定した状態で供給するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パルプの漂白や水処理等、比較的高濃度のオゾンを利用する設備にオゾンを供給する場合、オゾン発生器で発生した濃度６〜７％（質量％、以下同じ）、多くても１０％程度のオゾンを２０％程度に濃縮してから供給するようにしている。
【０００３】
しかし、オゾンは自己分解性を有する物質であり、常温でも徐々に分解して酸素となるが、温度が高い場合や、オゾン濃度が高い場合には分解が早まる傾向にある。また、オゾンの分解は発熱反応であるから、オゾンの分解が発生してその部分の温度が上昇すると、この温度の上昇によってオゾンの分解が更に促進されることになる。
【０００４】
したがって、配管内でオゾンの分解が発生すると、分解発生部分の温度が急激に上昇し、パッキン等の配管材料が熱によって劣化したり、溶融したりしてオゾンが漏洩するおそれがあった。さらに、オゾンが分解してオゾン濃度が低下すると、オゾンの使用先では、例えばパルプの漂白を十分に行えなくなるという事態が発生し、突然に操業が中断されてしまうことがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなオゾンの分解は、従来は、オゾン濃度の低下をオゾン濃度計で測定することによって検出していたが、オゾン濃度計は高価であり、その設置数や位置が限定されてしまうため、オゾンの分解を迅速に検出することはできず、分解発生位置の特定も困難であった。また、オゾンの分解を抑制するには、オゾンが流れる配管を冷却することが有効であるが、配管全体を冷却するには多大なエネルギーを必要とする。
【０００６】
一方、本発明者らは、オゾンを安定した状態で使用先に供給するため、配管内を流れるオゾンの挙動を詳しく観察した。その結果、オゾンの分解は、配管に設けられている弁や流量計の部分等で多く発生することを知見し、更に詳細な検討の結果、ガスの流れ方向や圧力，流速が変化する部分においてオゾンの分解が発生しやすいことを確認した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の新たな知見に基づいて成されたものであって、本発明のオゾンの供給方法は、第１の構成として、オゾンを供給する配管における曲り部，弁部，流量計部、その他、配管内を流れるオゾン含有ガスの流れ方向や圧力，流速が変化する部分乃至その下流側近傍の配管温度を測定し、測定温度の上昇によってオゾンの分解を検知することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明のオゾンの供給方法の第２の構成は、オゾンを供給する配管の全体を、所定温度、例えば４０℃を超えない状態に保持するとともに、前記配管における曲り部，弁部，流量計部、その他、配管内を流れるオゾン含有ガスの流れ方向や圧力，流速が変化する部分乃至その下流側近傍の配管温度を測定し、測定温度が前記所定温度を超えたときに、該温度上昇部分を、例えば２０℃以下、好ましくは０℃以下に冷却することを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明のオゾンの供給装置は、オゾンを供給する配管における曲り部，弁部，流量計部、その他、配管内を流れるオゾン含有ガスの流れ方向や圧力，流速が変化する部分乃至その下流側近傍に温度測定手段を設けるとともに、該温度測定手段を設置した部分を冷却する冷却手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一形態例を示すオゾン供給配管の要部の系統図である。本形態例に示すオゾン供給配管は、オゾン発生器やオゾン濃縮装置等のオゾン供給源から供給されるオゾンの流量を測定する部分を示すものであって、オゾンは、オゾン供給源に接続した入口側配管１１から流量計１２を通ってオゾン消費先に接続した出口側配管１３に流れていく。
【００１１】
また、オゾン供給配管は、その全体が所定温度を超えない状態を保持できるような環境に設置されている。すなわち、直射日光が当たらない場所を選定したり、高温の設備の近傍を避けたり、さらには屋内、好ましくは空調された屋内に設置したりすることにより、外部要因によって配管温度が上昇しないようにしている。
【００１２】
前記流量計１２は、いわゆる面積流量計であって、フロート１２ａの高さによって流量を表示するものである。したがって、この流量計１２を鉛直方向にして設置するため、水平方向の入口側配管１１と流量計１２の流入配管１４との間、及び、水平方向の出口側配管１３と流量計１２の流出配管１５との間には、それぞれ９０度エルボ１６，１７が設けられている。また、入口側配管１１には圧力計（Ｐ）１８が、出口側配管１３には弁１９が、それぞれ設けられている。
【００１３】
このような配管系統において、流量計１２の下流側、エルボ１６，１７の下流側及び弁１９の下流側には、各配管の表面温度を測定するための温度測定手段、例えば熱電対（ＴＣ）２１，２２，２３，２４の測定点２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａがそれぞれ設けられるとともに、各測定点設置部分を含む流量計１２部分、エルボ１６，１７部分、弁１９部分を冷却するための冷却手段３１，３２，３３，３４を構成するジャケット３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａがそれぞれ設けられている。
【００１４】
前記エルボ１６，１７は、ガス流れの方向が変化する曲り部であり、また、流量計１２は、フロート１２ａを収納した大径のフロート室１２ｂ部分を通過するためにガスの流れ方向が変化したり、一時的にガスの圧力や流速が変化したりする部分であり、さらに、弁１９は、その機能や構造によってガスの流れ方向や圧力，流速が変化する部分である。
【００１５】
前記冷却手段３１，３２，３３，３４は、空気，水，各種冷媒，各種低温液化ガス等の冷却媒体を供給する冷熱源（Ｃ）３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂと、前記熱電対２１，２２，２３，２４の指示温度に基づいて冷却弁３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ，３４ｃを開閉する調節計（ＴＩＣ）３１ｄ，３２ｄ，３３ｄ，３４ｄと、前記ジャケット３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａとを有するものであって、調節計３１ｄ，３２ｄ，３３ｄ，３４ｄは、それぞれ対応する熱電対の指示温度があらかじめ設定された上限温度を超えたときにそれぞれの冷却弁を開いて温度上昇部分を覆うジャケット内に前記冷却媒体を供給し、この冷却操作によって熱電対の指示温度があらかじめ設定された冷却温度に低下したときにそれぞれの冷却弁を閉じて冷却操作を終了するように形成されている。
【００１６】
前記配管設置場所の環境温度や配管温度測定部の上限温度及び冷却温度は、配管内を流れるオゾンの濃度等によっても異なるが、通常、環境温度及び上限温度は４０℃に設定することが好ましい。これより低い温度では、配管を屋外に設置したときに夏季の気温で上限温度まで上昇してしまうことがあり、また、これ以上の温度に設定すると、オゾンの分解による温度上昇を迅速に検知することが困難になる。
【００１７】
一方の冷却温度は、配管内で進行しているオゾンの分解反応を停止させることができる温度以下ならばよく、通常は２０℃程度でも十分な効果が得られるが、０℃以下に設定することにより、オゾンの分解をより確実に停止させることができる。但し、０℃以下に設定すると、冷却媒体として空気や水を使用できなくなり、そのコストが上昇するので、オゾン濃度やオゾン供給量等を勘案して冷却温度を設定すべきである。このとき、オゾンの供給設備として、低温吸着式オゾン濃縮装置が設置されている場合は、該装置の吸着筒冷却用に使用する低温冷媒、例えば液化窒素等を利用することができるので、オゾンの分解が発生したときの配管を、０℃以下の低温にまで短時間で冷却したい場合でも、新規に極低温の冷却媒体を用意する必要がなくなり、設備コストの上昇を抑えながら効果的な冷却を行うことができる。
【００１８】
なお、冷却操作は、配管温度が前記冷却温度に達してから適当な時間、冷却媒体の供給を継続してその温度に保持するようにしてもよいが、冷却温度を適切に設定しておけば、冷却温度に達した時点で冷却媒体の供給を終了してもオゾンの分解を確実に停止させることができる。
【００１９】
このように、配管内を流れるオゾンの流れ方向や圧力，流速が変化する部分、すなわち、エルボ等の曲り部、開閉弁や調節弁、逆流防止弁等の各種の弁の設置部、流量計やストレーナー等の各種機器の設置部における配管表面の温度を熱電対のような簡便な温度測定手段で測定し、該測定温度を監視することにより、配管内でのオゾンの分解の発生を容易に検知することができるとともに、分解の発生場所を特定することができる。
【００２０】
また、配管全体に、適当な間隔で温度測定手段を設けてオゾンの分解を検出することも可能であるが、多数の温度測定手段を必要とするため、工業的規模での実施は現実的ではない。したがって、前述のように、ガスの流れ方向や圧力，流速が変化してオゾンの分解が発生しやすい箇所にのみ温度測定手段を設けることにより、温度測定手段の設置数を最小限としてオゾンの分解の検知を低コストで行うことができる。なお、通常の配管構成では、圧力計１８の部分は、ガスの流れ状態が変化することがほとんどないので、この部分の温度測定手段を省略することができるが、この部分にも温度測定手段や冷却手段を設けるようにしてもよい。
【００２１】
さらに、上述のようにしてオゾンの分解を検知することにより、オゾン消費先に供給されるオゾン濃度の低下を予測することができるので、オゾン消費先において、オゾン濃度低下に対応した操業条件の変更や操業の一時停止を行うことができ、不測の事態を回避して所定のオゾン処理を確実に行うことができる。
【００２２】
しかも、オゾン供給配管における分解の発生部分を確実に知ることができるので、頻繁にオゾンの分解が発生する箇所の配管構成の変更や、分解発生時に対応するためのバイパス配管の設置等、オゾンを安定して供給するための対策を施すことができる。
【００２３】
加えて、各温度測定部分に前記冷却手段３１，３２，３３，３４をそれぞれ設けておくことにより、熱電対２１，２２，２３，２４がオゾンの分解による配管温度の上昇を検出したときに、該配管部分を速やかに冷却することによってオゾンの分解を停止させることができる。
【００２４】
例えば、図２は、配管途中に設けたエルボの前後にオゾン濃度計を設けてエルボを通過するオゾンの入口濃度と出口濃度とを測定するとともに、温度測定手段として熱電対を、冷却手段における冷却媒体として冷水をそれぞれ使用し、オゾンの分解が発生した前後のオゾン濃度の変化と、配管温度の変化とを測定した結果を示すものである。
【００２５】
図２から明らかなように、オゾンの分解発生と同時にオゾンの出口濃度が入口濃度に対して低下するとともに配管温度が上昇する。そして、配管温度があらかじめ設定された上限温度に上昇したことを熱電対が検出して冷却手段を作動させ、エルボを覆うジャケット内に冷水を供給して配管を冷却すると、配管温度の低下に伴ってオゾンの出口濃度が上昇すること、すなわち、エルボ部分で発生したオゾンの分解が抑制されて最終的に分解反応が止まっていることがわかる。
【００２６】
したがって、配管内でオゾンの分解が発生しても、温度測定手段が温度上昇を検出して冷却手段を作動させることにより、短時間で通常の状態に復帰させることができるので、オゾン消費先におけるオゾン濃度の低下も極僅かであり、オゾン処理に大きな影響を与えることが無く、安定した状態で操業を続けることができる。
【００２７】
さらに、オゾンの分解による発熱によってパッキン等が劣化したりすることもほとんどなくなるため、メンテナンスに要するコストの削減も図れ、また、オゾン発生器で発生させたオゾンを有効に利用することができるので、オゾン収率が低下することもなくなり、オゾンの発生設備や消費設備における生産効率を全体的に向上させることができる。
【００２８】
なお、本形態例では、オゾンの分解による温度上昇を配管の温度を測定することにより検出しているが、配管内を流れるオゾンの温度を直接測定してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、配管内を流れるオゾンの分解が発生したことを迅速に検知できるので、オゾン供給先でのオゾン濃度低下に対する対応も速やかに行うことができる。また、オゾンの分解が発生した部分を確実に特定できるので、配管の改善等の対応も容易に行うことができる。
【００３０】
さらに、冷却手段によってオゾンの分解が発生した箇所を冷却することにより、オゾンの分解を停止させることができるので、オゾン消費先に供給するオゾンの濃度低下を一時的なものにでき、オゾンの分解による悪影響を最小限にとどめることができる。
【００３１】
特に、オゾンの分解が発生しやすい部分に温度測定手段や冷却手段を設けることにより、設備コストの上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一形態例を示すオゾン供給配管の要部の系統図である。
【図２】  配管内でオゾンの分解が発生した前後のオゾン濃度の変化と、配管温度の変化とを測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１１…入口側配管、１２…流量計、１３…出口側配管、１４…流入配管、１５…流出配管、１６，１７…エルボ、１８…圧力計、１９…弁、２１，２２，２３，２４…熱電対、２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ…測定点、３１，３２，３３，３４…冷却手段、３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ…ジャケット、３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ…冷熱源、３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ，３４ｃ…冷却弁、３１ｄ，３２ｄ，３３ｄ，３４ｄ…調節計
【図１】
0004125833.tif 000002
【図２】
0004125833.tif 000003