(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ以上のオゾン成生器（１）中で酸素又は酸素含有ガスのオゾン含量が増大され、吐出流が調整されるオゾン含有プロセスガスの製造方法であって、該プロセスガスはオゾン生成器（１）を出て、水封式ポンプとして設計されたコンプレッサー（３）又は複数のコンプレッサーが並列に連結されたコンプレッサー群に、コンプレッサーの吸引圧よりも高い一定の圧力で供給され、該ポンプ中でコンプレッサー（３）又はコンプレッサー群の吸引側の圧力（Ｐｓ）に比較して増大された圧力（Ｐｖ）にまで昇圧させられ、次いで、反応器又は他のガス消費系に供給されるオゾン含有プロセスガスのガス流量制御弁（２）がコンプレッサー（３）又はコンプレッサー群の上流の吸引側に設置され、供給されるプロセスガスのガス流はコンプレッサー（３）又はコンプレッサー群の上流の変動する吸引ガス密度により実質的に制御され、流量制御計（ＦＣ）が、予め設定されたガス流と実際の流量値（Ｆ）とを比較できるようにガス流量制御弁（２）に配置されることを特徴とする上記方法。
【請求項２】
特定の最終圧縮圧力において、コンプレッサー（３）又はコンプレッサー群の吸引圧（Ｐｓ）が、設定吐出流量から少なくともその８０％までの吐出流の制御範囲内で、コンプレッサー又はコンプレッサー群の吸引圧の限界内において、調整されるものである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも一つのコンプレッサーの加圧側と吸引側の間のバイパス及びもう一つのガス流量制御弁によって、圧縮されたプロセスガスが、吐出流の制御範囲内で下げるためにコンプレッサーの吸引側へ戻される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
制御機能を有する前記コンプレッサー又はコンプレッサー群に加えて、制御機能を有しない、少なくとも、もう一つのコンプレッサーを組合せ、該コンプレサーが一定量の吐出流を発生させる請求項１又は請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はオゾン含有プロセスガスの製造方法に関する。この方法においては酸素または酸素含有ガスが単独または複数のオゾン生成器中でオゾンを増強され、このプロセスガスはオゾン生成器を出てコンプレッサーまたは複数のコンプレッサーが並列に結合したコンプレッサー群に供給され、コンプレッサーにより、コンプレッサーの吸引側圧力に比較して一定圧力に昇圧させられ、反応器に供給され、このプロセスガスの吐出量は調整または制御可能である。例えば米国特許5,366,703 号にはこの方法の一般的部分が開示されている。
【０００２】
【従来の技術】
工業的用途において、最終ガス圧を予め設定する為には、特に化合物相互の反応などのように、ガス流量が変化する場合は、ガス吐出量は常に制御されねばならない。コンプレッサーのタイプ及び特に吐出量が概略一定でガス密度に依らない容積吐出型コンプレッサー、例えばレシプロ、圧力ピストン、ギア、スクリュー、回転等のコンプレッサー及び液封式ポンプ等の制御には公知の技術によりスピード、加圧側のスロットル制御、コンプレッサーと、蓄圧器またはコンプレッサーのバイパス経由の運転などとの組合わせによる制御などの間欠運転が使用される。
【０００３】
もしガス流が前記のような処理法により圧縮されるオゾン含有ガスである場合、例えばオゾンによるパルプの漂白処理または水にできるだけ高濃度にオゾンを吸収させるための循環回路においては、吐出流量の制御能力の要件の他に、更に、例えば圧縮中の温度上昇のためコンプレッサー中でオゾンが分解するのをできるだけ防ぐ為の要件がある。
オゾン含有ガスの圧縮の際、オゾン分解を防ぐこれらの要件の中では、水封式ポンプを使用するのが最も好適である。また技術文献では水冷式単一スクリューコンプレッサーが同様にこの要件によくあてはまるとされている。インジェクション法によるオゾン含有ガスの圧縮は可能であるが、圧力増加幅の小さな用途に限られる。水封式ポンプの場合に主に使用される用途は、（例えば、LUEGGER Volume 6“Lexikon der Energietechnik und Kraftmaschinen”、Deutsche Verlagsanstalt  Stuttgart 1967、Page 387 、Keyword “Fluessigkeitsring-Verdichter”）に記載されている。
【０００４】
翼ローター速度による吐出流の制御は、水封の形成の安定性が不可欠のため非常に限られた範囲でのみ使用できる。そして加圧側での間欠的な運転または変動可能なスロットリングは経済的理由及びより大きな昇圧速度が望まれるという理由で採用されていない。今日までこのような上述の水封式ポンプを使用して、吸引流の制御とコンプレッサーのバイパス制御の組み合わせにより、ガス吐出量を制御することができた。
【０００５】
この場合、コンプレッサーは常に入力された同一の動力で、同じガス流で運転され、コンプレッサーのガス流量と所要のガス吐出量の間の差はバイパス制御バルブ経由の吸引圧まで上昇し、再びコンプレッサーに戻される。ここで制御バイパスの変動可能な制御はコンプレッサーの吸引圧を調整することにより可能になる。例えば10〜14bar の圧力において、吐出流量はこのようにして約50〜 100％の範囲内で制御でき、コンプレッサーの吸引圧はオゾンガス圧より低く設定できる。オゾン生成器中の圧は常に大気圧以上で、一定に保持され、圧力は0.4 〜2.0 bar に保持され（この意味はコンプレッサー上流の圧力が常に大気圧より高いということである。）これは水封式コンプレッサーの運転の特殊例で、今日までオゾン生成にのみ使用されている。（米国特許5,366,703 号参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、水封式ポンプを使用して、このような制御のアイデアにより運転したが、それにも拘らずオゾン分解は起こった。それに対する対策として、バイパス流路が設置されたが、吐出流量が低い場合には、好ましくないエネルギーやガスの浪費に繋がるものだった。従って、本発明の目的は、吐出流量の制御範囲を増大させるが、オゾン分解の危険のないオゾン含有プロセスガスフローの新規な圧縮制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は、一つ以上のオゾン成生器（１）中で酸素又は酸素含有ガスのオゾン含量が増大され、吐出流が調整されるオゾン含有プロセスガスの製造方法であって、該プロセスガスはオゾン生成器（１）を出て、水封式ポンプとして設計されたコンプレッサー（３）又は複数のコンプレッサーが並列に連結されたコンプレッサー群に、コンプレッサーの吸引圧よりも高い一定の圧力で供給され、該ポンプ中でコンプレッサー（３）又はコンプレッサー群の吸引側の圧力（Ｐｓ）に比較して増大された圧力（Ｐｖ）にまで昇圧させられ、次いで、反応器又は他のガス消費系に供給されるオゾン含有プロセスガスのガス流量制御弁（２）がコンプレッサー（３）又はコンプレッサー群の上流の吸引側に設置され、供給されるプロセスガスのガス流はコンプレッサー（３）又はコンプレッサー群の上流の変動する吸引ガス密度により実質的に制御され、流量制御計（ＦＣ）が、予め設定されたガス流と実際の流量値（Ｆ）とを比較できるようにガス流量制御弁（２）に配置されることを特徴とする。
特定の最終圧縮圧力において、コンプレッサー（３）又はコンプレッサー群の吸引圧（Ｐｓ）が、設定吐出流量から少なくともその８０％までの吐出流の制御範囲内で、コンプレッサー又はコンプレッサー群の吸引圧の限界内において、調整されるものであること、少なくとも一つのコンプレッサーの加圧側と吸引側の間のバイパス及びもう一つのガス流量制御弁によって、圧縮されたプロセスガスが、吐出流の制御範囲内で下げるためにコンプレッサーの吸引側へ戻されること、さらに、制御機能を有する前記コンプレッサー又はコンプレッサー群に加えて、制御機能を有しない、少なくとも、もう一つのコンプレッサーを組合せ、該コンプレサーが一定量の吐出流を発生させること、が好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は遠心分離ブロワーの公知の制御法に基づいている。例えばブラスト溶炉用ブロワーの場合には、常に同一量の空気がブラスト溶炉の抵抗に関わりなく吹き込まれる。例えば公知の(Friedrich Kluge“Kreisel geblaese und  Kreiselverdichter radialer  Bauart”Springer -Verlag Berlin／Goettingen／Heiderberg, 1953,p208 〜209,特に Fig・249) には同様の注入流量の制御は吸引ラインのオリフィスによりなされていることが記載されている。これに対して本発明のアイデアは下流に設けられる反応器に与えられる最終圧力が下流の反応におけるオゾン必要量が変化する結果として、吐出流量が変化するにも拘らず常に同一である。ここではコンプレッサーの吸引圧力は直接には制御できないが、自由に、流量制御範囲に対するコンプレッサー比の変化と等しい比較的広い範囲内で限定できる。
【０００９】
本発明においては例えば計算値の吐出量の30〜60％まで更に減らすために、調整可能な最も低い適正な吸引圧にした後に引き続いて、バイパス制御操作が付加的になされる。
【００１０】
本発明は吐出流量の制御可能な範囲をより広くすることができ、またコンプレッサーバイパス運転の制限によりオゾン分解を大幅に減らすことが可能である。吐出流量の制御可能な範囲を拡大することは並列に連結されるコンプレッサーの数を減少させることになり、つまり設備投資額の減少につながる。本発明における吸引流量の制御法では、吸引圧の自由な自己調整が可能であり、バイパスシステムを使用することは、適正なガス吐出量範囲でコンプレッサーの連続運転を可能にし、装置の簡素化または並列結合コンプレッサーの必要数を減少させることになる。
【００１１】
【実施例】
本発明について、以下に図１を参照しながら詳細に説明する。図１はオゾン生成プラントの構成を説明するもので、オゾン生成器の下流にはコンプレッサーが設けられ、更にその下流にはオゾン含有ガスにより物質を処理する反応器が設けられている。
【００１２】
オゾン生成器を含む図１を参照しながら説明する。オゾン生成器１の下流に流量制御弁２を経て第１のコンプレッサー（水封式ポンプ３）が設けられている。次いで圧縮されたオゾン含有ガスは反応器４（この中でオゾン含有ガスは他の物質、例えばセルロースパルプなどと反応する）を通過し、使用済みのガスはガス処理器５を経て再びオゾンガス生成器１にリサイクルされる。
【００１３】
このタイプのプラントは公知に属し、例えば前記米国特許5,336,703 号にそのすべてが詳細に記載されている。この米国特許中にここで使用している水封式ポンプ３の処理工程の詳細な構造及び機能が述べられている。
【００１４】
反応器４を通過するガス流量の制御または流量の設定のために流量制御計FCが流量制御弁２に設置されている。流量制御計FCにおいて実流量F （オゾン生成器１と流量制御弁２の間の流量計８が計測する）は設定流量値と比較され、この設定流量値は予め何等かのそのときの使用量によるか、または管の断面口径と圧力差の組合せにより決められる。この圧力差は、上流の圧力は一定のPcでこれはオゾン生成器の出口の流量計８において、△P だけ減少しており、下流の圧力は自由に自己調整され、吸引圧は変動するが、どの場合でも最終圧Pvが一定になるように制御される。
【００１５】
この末端において流量制御弁２は例えば計算流量値において、この吸引圧Psはまだオゾン生成器の出口圧力Poと最小圧力降下（Po〜Ps）との差圧より低い圧力であり、この吸引圧には流量計８及び流量制御弁２の制御の安定性が要求され、しかし最も低い負荷において吸引圧Psは低過ぎる値にまでは降下しないように設計されている。これは流量制御弁２における過度の圧力降下が起こるとオゾン分解反応が発生するからである。
【００１６】
またその場合、吸引圧のより低い技術的な限界、例えば水封式ポンプ３の蒸発現象なども起こり得る。特定の最終圧縮圧力において、コンプレッサー３またはコンプレッサー群の、吸引圧Psは吐出流の制御範囲内で計算出力から最小負荷まで、少なくとも80% 降下値まで、コンプレッサー３の可能な吸引圧限度内で自由に調整できる。
【００１７】
吐出流量の制御範囲の下限を更に下げる手段は、本発明の方法を更に展開させることによりなされる。即ち具体的には、圧縮されたプロセスガスをバイパスを経由させる方法とコンプレッサー３の加圧側と吸引側の間の流量制御弁６によりコンプレッサ−３の吸引側へリサイクルさせるのである。流量制御弁６のもう一つの作用は圧力制御計PCにおいて現実の圧力Psと設定圧P との比較により行われる。
【００１８】
コンプレッサー３と最初の流量制御弁２とは直列回路で連結している、少なくとももう一つの並列に結合しているコンプレッサー７は水封式ポンプまたはそれに類似のもので、吐出流を与える。
【００１９】
本発明の方法はまた他の複数のプロセスにも適用可能である。そのプロセスでは他のガスが個々の用途において、均一な最終圧力を得るために制御可能なガス流量で圧縮される。例えば、空気供給式オゾン生成器に空気を3.5 〜4.5 bar の圧力で注入することは非常に経済的である。一般に低オイルまたは無オイル式のレシプロコンプレッサーは、間欠的に運転してタンクにガスを注入するような用途に使用されている。より高い注入圧による運転はガスホルダーの設置及び間欠運転を必要とし、運転及び資本コストを増大させる。
【００２０】
本発明の修飾され及び変形されたものも有用である。また本発明はここで述べられた特殊な事例に限定されるものではない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の方法は吐出流量の制御可能な範囲が広い為と、コンプレッサーバイパス運転の制限によりオゾン分解を大幅に減らすことを可能とした。吐出流量の制御可能な範囲が広いので、並列に連結されるコンプレッサーの数を減少させることが可能で、設備投資額の減少につながる。本発明における吸引流量の制御法では、吸引圧の自由な自己調整が可能であり、バイパスシステムの使用は、適正なガス吐出量範囲でコンプレッサーの連続運転を可能にし、装置の簡素化及び並列結合コンプレッサーの必要数を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  オゾン生成プラントを説明するダイアグラムである。
【符号の説明】
１  オゾン生成器、
２  流量制御弁、
３  コンプレッサー（水封式ポンプ）、
４  反応器、
５  処理器、
６  流量制御弁、
７  コンプレッサー、
８  流量計、
ＦＣ  流量制御計、
ＰＣ  圧力制御計。
【図１】
0004240419.tif 000002