(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン水を貯留するオゾン水タンクと、前記オゾン水タンクに原料水を供給するための原料水ラインと、前記オゾン水タンクからオゾン水を取り出すためのオゾン水ラインと、前記オゾン水タンクから水を引きだしオゾンガスを混合して再度前記オゾン水タンクに流入させるための流路を形成する混合ラインと、前記混合ラインに設置された混合ポンプと、前記混合ポンプの吸引側にオゾンガスを供給するためのオゾンガス発生装置とを備えたオゾン水製造装置において、
前記オゾン水ラインを流れるオゾン水の流量を検出して流量検出値を出力する流量センサと、
オゾン濃度の設定値と前記流量検出値に基づき、前記流量検出値に対して前記設定値のオゾン濃度を得るためのオゾンガス発生量になるように、前記オゾンガス発生装置によるオゾンガス発生量を調整する制御部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】
前記オゾン水ラインを流れるオゾン水のオゾン濃度を検出する濃度センサを備え、前記制御装置は、前記濃度センサから出力される濃度検出値を用いて、前記オゾン濃度設定値及び前記流量検出値に基づいて調整される前記オゾンガス発生量を補正する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】
前記混合ポンプを含む混合ラインを複数本備え、前記流量検出値に応じて前記混合ポンプの稼働台数を増減させて、前記稼働させる混合ポンプの設置された混合ラインにのみオゾンガスを供給することを特徴とする請求項１または２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、原料水にオゾンガスを溶解させてオゾン水を製造し、供給するためのオゾン水製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オゾン水製造装置は、水道水等の原料水にオゾンガスを溶解させてオゾン水を製造し、必要に応じてオゾン水を供給して洗浄等の用途に供するための装置である。オゾンガスを水に溶解させるための溶解効率が高い方法として、混合ポンプ方式が知られている。
【０００３】
従来の混合ポンプ方式のオゾン水製造装置を図３に示す。１はオゾン水タンクであり、原料水にオゾンガスを溶解させたオゾン水を貯留するために用いられる。原料水ライン２は、入水口２ａから原料水を供給するための管路である。オゾン水ライン３は、オゾン水タンク１に貯留されたオゾン水をオゾン水出口３ａから取り出すための管路である。混合ライン４は、オゾン水タンク１から貯留された水を引きだし、オゾンガスを混合させてオゾン水タンク１に再度流入させる管路を形成する。混合ライン４には混合ポンプ５が設置されており、混合ライン４を通る水流を駆動する。
【０００４】
６はオゾンガス発生装置であり、オゾンガス発生装置６に付された矢印ａと、混合ライン４に付された矢印ａにより示されるように、混合ポンプ５の吸引側にオゾンガスを供給する。７はオゾン濃度計であり、オゾン水ライン３からバイパスライン３ｂを介してサンプル水が供給され、オゾン水ライン３におけるオゾン濃度を検出する。
【０００５】
原料水ライン２及びオゾン水ライン３には、互いに連動するモーターバルブ１０、１１が各々設けられている。原料水ライン２には更に、ストレーナ１２、圧力調節弁１３、及び逆流防止弁１４が設けられている。オゾン水タンク１には、圧力センサー１６が設けられ、混合ライン４には、圧力調節弁１７、及び圧力計１８が設けられている。
【０００６】
このオゾン水製造装置の動作は、次の通りである。オゾン水を供給する際には、モーターバルブ１０、１１が連動して開かれ、オゾン水出口３ａからオゾン水が取り出されるとともに、入水口２ａから原料水がオゾン水タンク１に供給される。オゾン水出口３ａから出たユーザー側では、使用流量に応じて、弁（図示せず）の開閉等によりオゾン水の取水流量を調節する。このようなオゾン水の取水流量の変化により、オゾン水ライン３を流れるオゾン水の流量が変化する。
【０００７】
従って、オゾン水のオゾン濃度を所定の設定値に維持するためには、取水流量の変化に応じて、オゾンガス発生装置６からのオゾンガス供給量を調整する必要がある。そのようなオゾンガス供給量の調整は、オゾン濃度計７の指示値を見ながら、その指示値が所定の値になるように、オゾンガス発生装置６のオゾンガス発生量を調整することにより行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、オゾン濃度計の指示値に応じてオゾンガス供給量を調整する場合、所定のオゾン濃度を得るために要する時間が長く、また制御が安定しなかった。
【０００９】
また、上記の装置において、オゾン濃度計７から出力される濃度検出値の電気信号を、濃度信号線１５によりオゾンガス発生装置６に入力して、フィードバック制御を行うことにより、オゾン濃度を一定にする制御系を構成することも考えられる。
【００１０】
しかしながら、そのような自動制御を用いた場合であっても、所定のオゾン濃度を得るために要する時間が長く、また制御が安定しない、という問題は解決されなかった。これは、空気等と比較して密度の高い水のような液体中のオゾン濃度の場合、オゾンが液体中を拡散する速度が遅いため、オゾン濃度計の応答が遅くなるためである。
【００１１】
従って、従来のオゾン水製造装置では、要求されるオゾン水供給流量の変化に対してオゾン濃度を迅速に安定させることができないため、少流量から大流量に至る幅広いオゾン水供給流量に対応することが困難であった。すなわち、オゾン水供給流量の変動範囲を小さな幅に制限することによってのみ、実用的に満足できる早さで安定するオゾン濃度制御が可能であった。
【００１２】
本発明は、オゾン濃度制御系の応答時間を早めて、迅速に安定した濃度のオゾン水の供給を可能とするオゾン製造装置を提供することを目的とする。また、それにより、広範囲なオゾン水供給流量の変化に対応可能なオゾン水製造装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のオゾン水製造装置は、オゾン水を貯留するオゾン水タンクと、前記オゾン水タンクに原料水を供給するための原料水ラインと、前記オゾン水タンクからオゾン水を取り出すためのオゾン水ラインと、前記オゾン水タンクから水を引きだしオゾンガスを混合して再度前記オゾン水タンクに流入させるための流路を形成する混合ラインと、前記混合ラインに設置された混合ポンプと、前記混合ポンプの吸引側にオゾンガスを供給するためのオゾンガス発生装置とを備える。上記課題を解決するために、更に、前記オゾン水ラインを流れるオゾン水の流量を検出して流量検出値を出力する流量センサと、オゾン濃度の設定値と前記流量検出値に基づき、前記流量検出値に対して前記設定値のオゾン濃度を得るためのオゾンガス発生量になるように、前記オゾンガス発生装置によるオゾンガス発生量を調整する制御部とを備える。
【００１４】
この構成によれば、オゾン濃度を速やかに所定値に安定させることが可能となる。すなわち、流量検出値に基づく制御を行うことにより、オゾン水流量の変化に迅速に応答し、オゾン水流量に応じたオゾンガス供給量に調整して、オゾン濃度を迅速に安定させることが可能だからである。それにより、実用的に満足できる早さの制御が、少流量から大流量に至る広範囲なオゾン水供給流量に対して可能となる。
【００１５】
好ましくは、前記オゾン水ラインを流れるオゾン水のオゾン濃度を検出する濃度センサを備え、前記制御装置は、前記濃度センサから出力される濃度検出値を用いて、前記所定のオゾン濃度値及び前記流量検出値に基づく前記オゾンガス発生量を補正する構成とする。
【００１６】
また好ましくは、前記混合ポンプを含む混合ラインを複数本備え、前記流量検出値に応じて前記混合ポンプの稼働台数を増減させて、前記稼働させる混合ポンプの設置された混合ラインのみにオゾンガスを供給する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるオゾン水製造装置の構成を示す。図３に示した従来の装置と同様の要素については、同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００１８】
本実施の形態においては、オゾン水ライン３に、流量センサ２０が設けられている。流量センサ２０の出力である流量検出値は、流量信号線２０ａを通って、オゾンガス発生装置と一体となった制御装置２２に入力される。後述するように制御装置２２は、従来装置のように検出されたオゾン濃度値に基づく制御を行うのではなく、流量センサ２０により検出された流量検出値に基づいて、オゾンガス発生装置によるオゾンガス発生量を制御する。制御装置２２には、オゾン水のオゾン濃度について、所望の設定値が保存される。
【００１９】
オゾン濃度計２１の出力であるオゾン濃度検出値も、濃度信号線２１ａを通って制御装置２２に入力される。オゾン濃度検出値は、流量センサ２０の出力に基づく制御に対して、オゾン濃度の精度をより高める補正を行うために用いられる。
【００２０】
オゾンガス発生装置としては、例えば、圧力スイング吸着方式（ＰＳＡ方式）により発生させた酸素ガスを、オゾナイザによりオゾンガス化させる構造の装置を用いることが望ましい。ＰＳＡ方式を用いることにより、空気をそのまま原料として用いるオゾンガス発生装置に比べて、高濃度のオゾンガス製造が可能であり、オゾン水の製造を効率的に行うことが可能である。
【００２１】
このオゾン水製造装置における、オゾン水のオゾン濃度制御の動作は、次の通りである。従来装置と同様に、オゾン水を供給する際には、モーターバルブ１０、１１が連動して開かれ、オゾン水出口３ａからオゾン水が取水され、入水口２ａから原料水が供給される。オゾン水出口３ａから出たユーザー側で、使用流量に応じて弁の開閉等によりオゾン水の取水流量を調節することにより、オゾン水ライン３を流れるオゾン水の流量が変化する。
【００２２】
オゾン水の流量は、流量センサ２０により検出されて、制御装置２２に入力される。制御装置２２は、流量検出値に基づきオゾンガス発生装置によるオゾンガス発生量、すなわちオゾンガスの発生濃度を制御する。それにより、混合ポンプ５の吸引側に供給されるオゾンガス供給量が調整される。オゾンガス供給量は、オゾン濃度設定値と、流量センサ２０による流量検出値が表すオゾン水流量に基づいて、次式により決定される。
【００２３】
オゾン水のオゾン濃度設定値＝オゾンガス供給量（g／h）／オゾン水流量検出値（m3／h）
すなわち、設定された所望のオゾン濃度を得るためのオゾンガス供給量は、オゾン水流量に応じて決まる。それにより制御装置２２は、オゾンガス発生装置のオゾンガス発生量を制御し、適切な流量のオゾンガスを混合ポンプ５の吸引側に供給する。
【００２４】
このように、オゾン水ライン３におけるオゾン水流量に基づいてオゾンガス発生量を制御することにより、オゾン濃度を速やかに所定値に制御することが可能となる。すなわち、検出された流量値に対してオゾンガスが拡散した状態を前提としてオゾンガス供給量が調整されるので、従来装置のように、オゾン濃度計によるオゾン濃度検出の応答時間に制約されることなく、オゾン水流量の変化に迅速に応答して、オゾン濃度が所定値に安定化する。
【００２５】
また、オゾン水流量の変化に迅速に応答可能であることにより、実用的に満足できる早さの制御が、少流量から大流量に至る広範囲なオゾン水供給流量に対して可能となる。
【００２６】
より高精度にオゾン濃度を制御するために、制御装置２２は更に、オゾン濃度計２１から出力されるオゾン濃度検出値を用いて、流量センサ２０による流量検出値に基づく上記の制御流量を補正する。すなわち、オゾン濃度検出値をオゾン濃度設定値と比較し、その差に基づいて上記の式によるオゾンガス供給量を狭い範囲で増減させる。
【００２７】
なお、オゾン濃度計２１から出力されるオゾン濃度値を用いず、流量センサ２０による流量検出値のみに基づいてオゾン濃度の制御を行った場合でも、用途によっては実用的に十分な精度及び速度で、オゾン濃度の制御が可能である。それにより、簡易で安価なオゾン水製造装置を作製することができる。
【００２８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるオゾン水製造装置を図２に示す。本実施の形態におけるオゾン水製造装置は、３本の混合ライン４ａ、４ｂ、４ｃを有し、それぞれの混合ラインに混合ポンプ５ａ、５ｂ、５ｃが設置されている。制御装置２３に内蔵されたオゾンガス発生装置からは、制御装置２３に付された矢印ａ、ｂ、ｃと、混合ライン４ａ、４ｂ、４ｃに付された矢印ａ、ｂ、ｃにより示されるように、混合ライン４ａ、４ｂ、４ｃにおける混合ポンプ５ａ、５ｂ、５ｃの吸引側にそれぞれオゾンガスが供給される。
【００２９】
制御装置２３は、流量センサ２０により検出されるオゾン水流量に応じて、オゾンガス発生量を変化させるとともに、混合ライン４ａ、４ｂ、４ｃのうちの、オゾンガスが供給されるラインの本数も増減させる。また、混合ポンプ５ａ、５ｂ、５ｃは個別に稼働可能であり、制御装置２３は、オゾンガスが供給される混合ライン４ａ、４ｂ、４ｃの増減に合わせて、混合ポンプ５ａ、５ｂ、５ｃを稼働させる。
【００３０】
このオゾン水製造装置の動作の一例は、次の通りである。制御装置２３は、流量センサ２０から入力される流量検出値を用い、上記の式に基づいて混合ラインに供給すべきオゾンガス供給量を算出する。また、流量検出値に応じて、オゾンガスが供給される混合ライン４ａ、４ｂ、４ｃを増減し、それに合わせて、混合ポンプ５ａ、５ｂ、５ｃの稼働を切り替える。それらの増減は、例えば、以下のように行われる。
【００３１】
オゾンガス発生装置による最大のオゾンガス供給能力をＬ（流量）とすれば、例えば、オゾンガス供給量が、Ｌ／３未満、Ｌ／３以上２Ｌ／３未満、２Ｌ／３以上の各領域にある場合に応じて、オゾンガスが供給されるべき混合ライン４ａ、４ｂ、４ｃの本数を増減させる。混合ライン４ａ、４ｂ、４ｃの選択に合わせて、混合ポンプ５ａ、５ｂ、５ｃの稼働も切り替える。
【００３２】
オゾンガス供給量がＬ／３未満であれば、混合ポンプ５ａのみを稼働させ、混合ライン４ａのみにオゾンガスを供給する。その状態で、流量センサ２０による流量検出値に応じ、Ｌ／３未満の範囲でオゾンガス発生量を制御する。
【００３３】
オゾンガス供給量がＬ／３以上２Ｌ／３未満であれば、２台の混合ポンプ５ａ、５ｂを稼働させ、混合ライン４ａ、４ｂにオゾンガスを供給する。その場合、例えば、Ｌ／３のオゾンガスを混合ライン４ｂに供給し、残りのＬ／３未満のオゾンガスを混合ライン４ａに供給する。従って、流量センサ２０による流量検出値に応じてオゾンガス発生量を制御することにより、混合ライン４ａへのオゾンガス供給量がＬ／３未満の範囲で変化する。
【００３４】
オゾンガス供給量が２Ｌ／３以上であれば、３台の混合ポンプ５ａ、５ｂ、５ｃを稼働させ、混合ライン４ａ、４ｂ、４ｃにオゾンガスを供給する。その場合、Ｌ／３のオゾンガスを混合ライン４ｂに、Ｌ／３のオゾンガスを混合ライン４ｃにそれぞれ供給し、残りのＬ／３未満のオゾンガスを混合ライン４ａに供給する。従って、流量センサ２０による流量検出値に応じてオゾンガス発生量を制御することにより、混合ライン４ａへのオゾンガス供給量がＬ／３未満の範囲で変化する。
【００３５】
いずれの場合でも、稼働させる混合ポンプは、最も効率の高い状態で運転させる。
【００３６】
このように混合ポンプの稼働台数、およびオゾンガスが供給される混合ラインの本数を増減させることにより、ポンプ効率の高い領域で運転を行い、エネルギ損失を抑制することができる。例えば上記の構成によれば、１台の容量の大きい混合ポンプのみを用いる場合に比べて、１台当たりの容量が約１／３の小さい混合ポンプを３台用いることができる。１台のポンプのみを用いる装置では、負荷量（オゾン水流量）が小さい場合であっても、ポンプ効率の高い領域で必要以上の高出力で運転するか、あるいはポンプの出力を抑えてポンプ効率が低い領域で運転せざるを得ない。いずれの場合も、不要なエネルギーを消費することになる。これに対して、３台のポンプを用いることにより、必要に応じて稼働台数を減らして、稼働させるポンプを効率が高い領域で運転させたまま、全体としての出力を低減させることが可能となり、エネルギー消費の総量を低減させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、オゾン濃度制御系の応答時間を早めて、安定した濃度のオゾン水を供給可能なオゾン水製造装置を実現できる。また、それにより、幅広いオゾン水供給流量の変化に対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１におけるオゾン水製造装置の概略構成を示す図
【図２】  本発明の実施の形態２におけるオゾン水製造装置の概略構成を示す図
【図３】  従来例のオゾン水製造装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
１  オゾン水タンク
２  原料水ライン
２ａ  入水口
３  オゾン水ライン
３ａ  オゾン水出口
３ｂ  バイパスライン
４、４ａ、４ｂ、４ｃ  混合ライン
５、５ａ、５ｂ、５ｃ  混合ポンプ
６  オゾンガス発生装置
７  オゾン濃度計
１０、１１  モーターバルブ
１２  ストレーナ
１３  圧力調節弁
１４  逆流防止弁
１５  濃度信号線
１６  圧力センサー
１７  圧力調節弁
１８  圧力計
２０  流量センサ
２０ａ  流量信号線
２１  オゾン濃度計
２１ａ  濃度信号線
２２、２３  制御装置
【図１】
0003759461.tif 000002
【図２】
0003759461.tif 000003
【図３】
0003759461.tif 000004