JP2002154808A - 濃縮オゾン製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 爆発の危険性がなく安全に濃度変化の少ない
超高濃度オゾンを発生させる。 【解決手続】 本体５の中に吸着剤の充填されたコイル
チューブ６を配設し、オゾンの吸脱着時に低温及び高温
熱媒体を供給できるようにする。 【効果】 コイルチューブ６の熱交換性能が良いため、
その中の吸着剤にオゾンを均一に十分吸着させ、これを
緩やかに且つ十分脱着させ、オゾンの異常高濃度化と自
己爆発のおそれを解消して濃度変化の少ない高度濃縮オ
ゾンを製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低温の熱媒体供給
系から供給される低温熱媒体と前記低温より十分高い高
温の熱媒体供給系から供給される高温熱媒体とによって
保有体に入れられた吸着剤の冷却と加熱とを交互に行っ
てオゾン供給系から前記吸着剤に供給されるオゾンの吸
着と脱着とを交互に行ってオゾン排出系から前記オゾン
を排出させて前記脱着時に濃縮された濃縮オゾンを得る
ようにした濃縮オゾン製造装置に関し、特に濃度５００
〜１０００ｇ／ｍ³ 程度の超高濃度オゾンを安全に製造
し、これによって電子部品の有機汚染物やフォトレジス
トを強力に分解したり剥離させる技術に好都合に利用さ
れる。

【０００２】

【従来の技術】例えば電子部品等に付着したフォトレジ
ストを分解・剥離するために用いられる濃度６０ｐｐｍ
以上の超高濃度オゾン水を得るためには、濃度５００〜
１０００ｇ／ｍ³ 程度の超高濃度オゾンを使用する必要
がある。このようなオゾンを製造する方法としては、シ
リカゲル等のオゾン吸着剤を使用し、温度または圧力の
変化による吸着剤の吸着平衡の差を利用して、オゾンの
吸着脱着を繰り返してオゾンを濃縮する方法が公知であ
る。この方法では、一般に、吸着剤を低温にするほど吸
着量が大きくなることから、通常吸着剤を−３０℃〜−
１００℃程度の範囲まで冷却し、オゾン吸着後に、ヒー
ターや高温のパージガスを用いて吸着剤を１００℃程度
に加熱するようにしている。

【０００３】ところが、このような従来の方法及び装置
では、 １）オゾンが自己分解爆発を起こす危険性があるため、
濃縮オゾンガスの濃度をそのような危険のない３０ｗｔ
％（４００ｇ／ｍ³ ）程度の一般的爆発限界以下に制限
する必要があること、 ２）この程度の濃度のオゾンでは、これを用いて製造さ
れるオゾン水の濃度が５０〜６０ｐｐｍ程度までとな
り、有機物の除去速度が遅く実用的なフォトレジストの
剥離処理ができないこと、 ３）冷却に液体酸素を用いている場合には、取り扱いが
容易でなく使用しにくいこと、吸脱着の温度差が大きい
ため、脱着開始時に吸着オゾンが一気に離脱し、オゾン
濃度が過度に上昇して爆発の危険があると共に、その後
オゾン濃度が徐々に低下するので、濃度が一定になら
ず、フォトレジストの剥離効果が不十分になること、 ４）これを超純水と接触させて超高濃度のオゾン水を造
る際に、その濃度が一定にならないこと、 ５）装置全体として切換弁が多く、特に高濃度のオゾン
ガスを製造する場合には、耐蝕性の高い弁を使用しなけ
ればならないために装置がコスト高になること、等の諸
問題を有する。

【０００４】このような従来のオゾン高濃度化装置にお
いて、オゾン濃度を安定化させる技術としては、冷却ジ
ャケットの中に吸着剤を充填した吸着筒を入れ、液体酸
素の供給及び排出によって吸着剤を−８０℃に冷却し、
オゾンを供給して吸着剤に吸着させると共に未吸着ガス
を排出し、吸着筒をヒーターで加熱して吸着剤からオゾ
ンを脱着させ、パージガスを供給して製造されるオゾン
の圧力を調整すると共にオゾン濃度を調整し、ヒーター
に通電する電圧を段階的に設定して吸着剤の温度を段階
的に設定することによってオゾン濃度の変動を小さく
し、濃縮されたオゾンを更に濃度安定器に通し、パルプ
の漂白に用いるために濃度２０ｗｔ％程度で圧力４〜６
kgf/cm² g （約０．４〜０．６ＭＰａｇ）のオゾンを得
るようにしたオゾン濃縮方法が提案されている（特許公
報第２８３５８７９号参照）。

【０００５】しかしながら、このような方法では、オゾ
ン濃度をある程度安定化させられるものの、前述の諸問
題が殆ど解決されていない。例えば、オゾン関連系統が
極めて複雑で弁類が多数存在する。又、時間的要素を含
めた吸着剤温度の段階的制御という難しい工程が追加さ
れていると共に、冷却温度と最終加熱温度との差も極め
て大きいことから、オゾン濃度の確実な安定化が難しい
と共にオゾンを超高濃度まで濃縮すると爆発のおそれあ
るという問題がある。

【０００６】従来技術の他の例として、外容器内に更に
内容器を入れ、この内容器内に直径７ｍｍの多数の穴の
開いた熱伝導板を上下に多数枚並設し、オゾンを吸着す
るシリカゲルを上記穴から下方に落下させて充填し、内
容器の外周に巻きつけた管にフロンを流してシリカゲル
を−４０℃〜−６０℃まで冷却し、内容器の下方からオ
ゾンを導入してシリカゲルに吸着させ、上方から酸素を
排出させ、加熱槽で加熱した不凍液を内外容器の間の部
分に流すと共に内容器の中央に設けた加熱管に流してシ
リカゲルを加熱し、オゾンの供給口と同じ所から濃縮オ
ゾンを取り出すようにしたオゾン吸脱着塔が提案されて
いる（特公昭６２−６９０４５号公報参照）。

【０００７】この吸脱着塔では、熱伝導板により、シリ
カゲルを迅速に効率良く冷却・加熱できるとされてい
る。しかし、冷却温度を−４０℃〜−６０℃とし、冷却
と加熱との温度差を大きくしていて、超高濃度オゾンを
発生させる場合にも当然このような温度差を用いること
になるため、濃縮オゾンが高温下で一時的に異常高濃度
になって爆発のおそれがあるという問題が解決されてい
ない。

【０００８】又、多数枚の穴明き熱伝導板を設けた構造
は複雑であり、シリカゲルの均一的投入が難しいと共
に、シリカゲルの交換時には、穴があっても相当量が内
部に残留する可能性があり、置換不十分になる。又、置
換作業も面倒である。更に、このような熱伝導板を設け
たとしても、直径が大きく容積の大きい内容器を外部か
らフロンで冷却するため、冷却に長い時間がかかると共
に、これを短縮すれば内容器の外周近傍のシリカゲルだ
けがオゾンを多く吸着し、シリカゲルにおけるオゾンの
吸着むらが相当発生する。又、内容器の中心に加熱管を
設けているが、その加熱面積は内容器の外周面の加熱面
積に比べて小さいので、結局外周部分が急速に加熱され
ることになる。その結果、加熱時には、吸着されたオゾ
ンの大部分を占める外周近傍に吸着されたオゾンが一気
に脱着し、濃縮オゾンの異常高濃度の発生を防止するこ
とができない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、構造や配管系統が簡単で低コス
トで、処理時間が短く、吸着剤の交換性が良く交換作業
も容易で、爆発の危険性がなく安全に濃度変化の少ない
超高濃度オゾンを発生させ、超高濃度オゾン水を製造可
能な濃縮オゾン製造装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、低温の熱媒体供給系か
ら供給される低温熱媒体と前記低温より十分高い高温の
熱媒体供給系から供給される高温熱媒体とによって保有
体に入れられた吸着剤の冷却と加熱とを交互に行ってオ
ゾン供給系から前記吸着剤に供給されるオゾンの吸着と
脱着とを交互に行ってオゾン排出系から前記オゾンを排
出させて前記脱着時に濃縮された濃縮オゾンを得るよう
にした濃縮オゾン製造装置において、前記低温熱媒体と
前記高温熱媒体とが交互に入れられるように形成された
容器を有し、前記保有体は直径に対して長さが十分長く
なるように前記容器に配設された管であることを特徴と
する。

【００１１】請求項２の発明は、上記に加えて、前記低
温をほぼマイナス３０℃より高い温度にし前記高温をほ
ぼ７０℃より低い温度にすることを特徴とする。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
に加えて、前記オゾン排出系は第１系と第２系とに分岐
されていて、前記第１系に第１開閉弁と該第１開閉弁が
開かれると前記吸着時に前記吸着剤の吸着能力から定ま
るオゾン量を前記管に供給可能なように設定された第１
オゾン流量設定手段とを設け、前記第２系に第２開閉弁
と該第２開閉弁が開かれると前記脱着時に脱着されたオ
ゾンが通過可能なように設定された第２オゾン流量設定
手段とを設けたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した濃縮オゾ
ン製造装置として本例では超高濃度オゾン製造装置の全
体構成の一例を示す。超高濃度オゾン製造装置は、低温
Ｔ₁ の熱媒体供給系として冷凍機を含む冷却装置１から
供給される低温熱媒体としてのエチレングリコール等の
水溶液から成る不凍液と、Ｔ₁ より十分高い高温Ｔ₂ の
熱媒体供給系としての加熱装置２から供給される高温熱
媒体としての水とにより、保有体に入れられたシリカゲ
ル等の吸着剤の冷却と加熱とを交互に行い、オゾン供給
系であるオゾン発生装置３から吸着剤に供給されるオゾ
ンの吸着と脱着とを交互に行い、オゾン排出系４からオ
ゾンを排出させ、オゾンの脱着時に濃縮された濃縮オゾ
ンとして５００〜１０００ｇ／ｍ³ 程度の超高濃度オゾ
ンを得るようにした装置であり、不凍液と水とが交互に
入れられるように形成された容器としての本体５を有す
ると共に、前記保有体を管であって本例ではコイルチュ
ーブ６にした装置である。

【００１４】超高濃度オゾン製造装置は、単体として以
上の構成を備えたものにすることができるが、本例のも
のは、一部共用部分を含み第１基から第４基で構成され
た単体４基が組み合わせられて１ユニットの装置になっ
ている。以下では、原則的には単体として説明し、必要
になったときにユニットとしての構成を説明する。な
お、本発明の超高濃度オゾン製造装置は単体としても使
用可能であるが、本例の如く４基を組み合わせて、ほぼ
連続的に濃縮されたオゾンを製造するように構成される
ことが望ましい。

【００１５】本体５には、オゾン発生装置３に結合され
たオゾン入口６１、オゾン排出系４に結合されたオゾン
出口６２、冷却装置１に接続された不凍液入口６３及び
出口６４、加熱器２に結合された水入口６５、出口６
６、等が設けられている。本体５の上部はカバー部５１
になっている。ユニットとしては、上記の如くこのよう
な同じ本体５が４台設けられている。なお、図の都合
上、第２基と第３基のものでは冷却及び加熱配管系の図
示を省略している。

【００１６】コイルチューブ６は、前記保有体は直径に
対して長さが十分長くなるように前記容器に配設された
管であり、例えば内径１０ｍｍ、外径１２ｍｍのＰＴＦ
Ｅ等のフッ素樹脂製で、コイル径３００ｍｍの２５巻き
で総長が２５ｍのものになっていて、オゾン入口６１及
び出口６２に接続部６１ａ及び６２ａを介して着脱可能
に取付けられている。接続部は、コイルチューブ６の両
端を差し込めるように固設された単管等で形成される。
コイルチューブ６内には前記の如くオゾン吸着剤が充填
されている。

【００１７】吸着剤の保有体となる管としては、管の断
面積に対して十分長い長さになるように本体５の中に少
なくとも多数回曲げられて本体５内にある程度均一的に
配置されたものであれば、本例のように連続したリング
状に曲げられたコイルチューブ６とは異なった形状のも
のでもよい。即ち、例えば図２のように曲げられて結合
された平面形状のものが縦方向にも曲げられて複数段結
合され長さが長くなったような管６´であってもよい。

【００１８】冷却装置１は、本例では、単段の簡易な冷
凍回路を構成するように冷媒の流れ順に設けられた圧縮
機１１、凝縮器１２、膨張弁１３及び蒸発器１４、蒸発
器１４で不凍液を冷却して循環供給するように設けられ
たポンプ１５、等で構成されている。このような冷却装
置１は、蒸発器１４の冷媒蒸発温度を−３５℃程度まで
の温度にすることができる。その結果、不凍液を−３０
℃程度まで冷却可能であり、これにより、吸着剤を低温
Ｔ₁ として−３０℃近くまで冷却することができる。

【００１９】なお、本例の超高濃度オゾン製造装置は４
基が組み合わせられて１ユニットになっているが、冷却
装置１は通常１台だけ設けられ、４基に対して共用され
る。その場合には、４基のうち３基がオゾン吸着工程に
なり、１基がオゾン脱着工程になるので、原則的には３
基分の能力をもったものとなる。又、４基でこのように
工程を切り換えているので、１基毎に不凍液を供給又は
供給停止させる必要があり、そのため不凍液の入口及び
出口に不凍液開閉弁１６、１７が設けられている。又、
図では圧縮式の冷凍回路の例を示したが、吸収式等他の
形式の冷凍機を用いることも可能である。

【００２０】加熱装置２は、通常電気ヒーターから成る
加熱器２１、加熱器２１と高濃度オゾン製造装置の本体
５との間で水を循環させるポンプ２２、等で構成されて
いる。加熱器２１は供給される水を７０℃程度まで加熱
することができる。なお、特に図示していないが、通常
温度調整装置が設けられ、水温を７０℃までの一定温度
に維持できるようになっている。加熱装置２も、冷却装
置１と同様の能力のものが１ユニットに対して１台設け
られる。そして、冷却装置１の場合と同様に水の入口及
び出口に水開閉弁２３及び２４が設けられている。

【００２１】オゾン発生装置３としては、通常、オゾン
濃度２５０ｇ／Ｎｍ³ 程度までの高濃度オゾンを発生可
能な固体高分子膜を備えた電解式のものが好都合に使用
される。なお、同程度の濃度のオゾンを発生可能な高濃
度型特殊形式の無声放電式のもの等、他の形式のオゾン
発生装置を用いてもよい。オゾン発生装置３も通常４基
に共用として１ユニットに１台設けられる。

【００２２】オゾン排出系４は、濃縮されたオゾン又は
吸着剤で吸着されなかったオゾン及び酸素を排出する
が、本例のものは、第１系である排オゾン系４１と第２
系である濃縮オゾン系４２とに分岐されている。そし
て、それぞれの系４１と４２には、第１開閉弁である排
オゾン用弁４１ａと第１オゾン流量設定手段としての排
オゾン用オリフィス４１ｂ及び第２開閉弁である濃縮オ
ゾン用弁４２ａと第２オゾン流量設定手段としての濃縮
オゾン用オリフィス４２ｂが設けられている。

【００２３】弁４１ａ、４２ａは電磁弁である。なお、
図１では弁４１ａと４２ａとを別個独立の弁として示し
ているが、これらは切り換え使用されるので、オゾン排
出系４の元ラインに一体型三方弁におけるそれぞれの弁
部分として構成することも可能である。排オゾン用オリ
フィス４１ｂは、弁４１ａが開かれると、オゾン吸着時
に吸着剤の吸着能力から定まるオゾン量を管であるコイ
ルチューブ６に供給可能なように設定されている。濃縮
オゾン用オリフィス４２ｂは、弁４２ａが開かれると、
オゾン脱着時にオゾン発生装置からの少量の追い出し用
オゾンガスと脱着されたオゾンが通過可能なように設定
されている。なお、第１及び第２オゾン流量設定手段と
しては、オリフィスに代えて絞り調整の可能な弁等であ
ってもよい。

【００２４】以上のような超高濃度オゾン製造装置は次
のように運転されその作用効果を発揮する。１ユニット
の超高濃度オゾン製造装置のうち第１基でオゾンの吸着
工程が開始され、第４基でオゾンの脱着工程が開始さ
れ、第２基及び第３基ではそれぞれオゾンの吸着工程が
ほぼ１／３及び２／３進行した状態になっていて、この
状態を現状として現状及びその後の工程について説明す
る。

【００２５】オゾン発生装置３では、例えば濃度が２０
０ｇ／Ｎｍ³ 、流量９．８Ｌ／mim.のオゾンが製造さ
れ、第１基から第３基にそれぞれ３．１Ｌ／mim.のオゾ
ンが供給され、第４基に０．５Ｌ／mim.のオゾンが供給
される。又、冷却装置１が運転されていて、蒸発器１４
では冷媒が−２０℃で蒸発し、ポンプ１５で流される不
凍液は−１０℃程度まで冷却され、第１基から第３基の
本体５には不凍液入口及び出口６３、６４を経由して不
凍液が循環供給され、コイルチューブ６及びその中の吸
着剤は−５℃程度の温度に冷却される。

【００２６】この場合、コイルチューブ６が十分細長く
できていて、循環する不凍液中に浸漬された状態になっ
ているので、不凍液の冷熱が完全に吸着剤に伝達され、
吸着剤の全体が均一に−５℃程度の温度になる。その結
果、吸着剤を−３０℃以上の相当な低温にまで冷却しな
くても、吸着剤による十分なオゾンの吸着作用を得るこ
とができる。

【００２７】このようにオゾンの吸着工程にある第１基
〜第３基では、排オゾン用弁４１ａが開になり濃縮オゾ
ン用弁４２ａが閉になっていて、コイルチューブ６に供
給されるオゾン３．１Ｌ／mim.のうちの非吸着オゾン及
びオゾンに随伴された酸素が排オゾン用オリフィス４１
ｂを通過して排出される。従って、例えば吸着オゾンが
０．２Ｌ／mim.で非吸着オゾンが０．１Ｌ／mim.で随伴
酸素が２．８Ｌ／mim.である運転状態を予定していると
すれば、排オゾン用オリフィス４１ｂは、非吸着オゾン
０．１Ｌ／mim.及び随伴酸素２．８Ｌ／mim.を流し、そ
の結果として吸着剤の吸着能力から定まる供給されるべ
きオゾン量３．１Ｌ／mim.をコイルチューブ６に供給す
るように計画されている。このように設定された排オゾ
ン用オリフィス４１ｂを設ければ、単に排オゾン用弁４
１ａを開くだけの自動操作により、目的とするオゾン吸
着量を得ることができ、操作を簡略化して極めて安定し
た運転状態を得ることができる。

【００２８】１ユニットの超濃縮オゾン製造装置のうち
第４基では、第１基のオゾン吸着工程と同時期にオゾン
の脱着工程が開始されるが、このときには、前述の如く
コイルチューブ６に０．５Ｌ／mim.のオゾンが供給され
る。又、加熱装置２が運転されていて、加熱器２１では
水が５０℃程度まで加熱され、第４基の本体５に水入口
６５から供給される。このとき、本体５内には冷却・吸
着工程における不凍液が残っていて、これが温度の高い
水側を循環し水と混ざることになるが、７０℃程度まで
の加熱温度であれば、不凍液成分を加熱しても特に問題
は生じない。同様に、前記冷却・吸着工程では不凍液中
に水が混ざるが、−３０℃程度までの低温であれば、不
凍液が水で薄められたとしても凍結等の問題は生じな
い。

【００２９】なお、低温及び高温熱媒体である不凍液及
び水をそれぞれ別個に貯蔵する貯槽を設け、吸着工程又
は脱着工程終了後に、本体５内に入れられている不凍液
又は水をそれぞれの貯槽に落下させた後、対応する本体
５内に水又は不凍液を供給するようにしてもよい。その
ようにすれば、両液の混合を最小限にし、冷凍能力及び
加熱能力を小さくすることができる。一方、本例のよう
に高低温熱媒体を水及び不凍液という別のものにするこ
となく、不凍液を共通の熱媒液として使用することも可
能である。

【００３０】５０℃の水が循環すると、吸着剤もこれに
近い温度まで加熱され、吸着していたオゾンが脱着され
る。この場合、コイルチューブ６によれば加熱水からの
熱伝達が極めて良いので、水の熱が完全に吸着剤に伝達
され、吸着剤の全体が均一に５０℃になる。その結果、
吸着剤を従来のように１００℃というような高温にまで
加熱しなくても、吸着剤に十分なオゾンの脱着作用をさ
せることができる。

【００３１】そして、このように低い加熱温度にするこ
とが可能なため、吸着したオゾンが急激に脱着して異常
高濃度になるような現象が生じない。一方、コイルチュ
ーブ６の保有する吸着剤の全体に均一にオゾンが吸着さ
れていて、上記の如くオゾンの脱着が吸着剤の全体から
比較的緩かに進行するため、一定量に近いオゾンの脱着
を持続させ、十分濃縮され且つ濃度変動の少ない超高濃
度オゾンを得ることができる。この場合、オゾンの脱着
が緩やかなことや従来よりもオゾンの温度自体を十分低
い値にできること等により、オゾンを超高濃度になるま
で濃縮しても、自己分解による爆発のおそれがない。

【００３２】このようなオゾンの脱着工程にある第４基
では、前記の如くコイルチューブ６に０．５Ｌ／min.の
オゾンと酸素の混合ガスが供給され、吸着剤からのオゾ
ンの脱着が促進される。そしてこのときには、濃縮オゾ
ン用弁４２ａが開になり排オゾン用弁４１ａが閉になっ
ていて、新たに供給されたオゾン及び酸素と吸着工程に
おいて吸着剤に吸着していて脱着したオゾンの合計流量
１．１Ｌ／mim.が弁４２ａ及び濃縮オゾン用オリフィス
４２ｂを通過する。

【００３３】濃縮オゾン用オリフィス４２ｂは、この量
を通過可能なように設定されていて、それによってオゾ
ン脱着時に脱着されたオゾンを通過可能にしている。こ
のように設定された濃縮オゾン用オリフィス４２ｂを設
ければ、単に濃縮オゾン用弁４２ａを開くだけで、目的
とするオゾン脱着量を得ることができ、操作を簡略化し
て極めて安定した運転状態を得ることができる。

【００３４】図３及び図４は、発明者等が図１に示す本
発明の超濃縮オゾン製造装置を用いてオゾン濃縮実験を
行った結果を示す。図３の実験では、これまで説明した
ように４基の装置構成で３基吸着１基脱着の工程を実施
し、１基脱着時のデータを採取している。オゾンガスの
分配量は図１の装置で説明したとおりである。冷却及び
加熱される不凍液及び水をそれぞれ約−１０℃及び５５
℃に制御し、冷却及び加熱される吸着剤の温度をそれぞ
れ約Ｔ₁ ＝−５℃及びＴ₂ ＝５０℃にした。なお、使用
した冷凍機は、−２０℃の蒸発温度で冷凍能力８００Ｗ
のもの（圧縮機１１は７００Ｗ）であり、加熱器２１は
３ＫＷのものである。

【００３５】その結果、約３０秒で吸着剤の温度が５０
℃まで上がる少し前にオゾン濃度が８５０ｇ／ｍ³ に到
達し、吸着剤の温度が目的の温度である５０℃まで上昇
して安定すると、約４分間のオゾン脱着時間中約８５０
ｇ／ｍ³ から７５０ｇ／ｍ³の範囲で推移した。即ち、
低下量が十分小さいと共に、異常高濃度にならず当然自
己爆発が起こることもなく、安定した濃度の超高濃度オ
ゾンを得ることができた。

【００３６】図４の実験では、４基構成の同じ装置で３
基吸着１基脱着の工程として、１サイクル時間を６分と
して１基づつ順次脱着工程と吸着工程とを切り換える運
転を連続して行ってデータを採取した。オゾンガス配分
や冷却及び加熱温度は上記実験と同じにしている。この
実験でも、運転初期の不安定な時期を除いて、オゾンガ
ス濃度はほぼ７５０〜８５０ｇ／ｍ³ の範囲内で推移
し、何らかの原因で濃度変動が大きくなった場合でも７
００〜９００ｇ／ｍ³ の範囲内におさまっている。勿論
オゾンの自己爆発は発生していない。

【００３７】そして、図示していないが多孔質中空糸膜
式のオゾン溶解モジュールを使用して、上記のような超
高濃度オゾンを超純水と接触させることにより、オゾン
濃度１００〜１１０ppm という濃度変動の少ない超高濃
度オゾン水を２Ｌ／min.の割合で製造することができ
た。従って、本発明の濃縮オゾン製造装置は、簡単な構
成の下に実質的に使用可能なオゾン濃度の変動範囲で安
全に超高濃度オゾンガスを製造でき、それによって超高
濃度オゾン水の製造が可能なものであり、極めて実用性
の高い装置であることが実証された。

【００３８】更に、図３及び図４には示していないが、
発明者等は種々の実験を行い、少なくともオゾン濃度１
２００ｇ／ｍ³ （７０ｗｔ％）までは爆発することなく
オゾン濃縮できたことを確認している。即ち、本発明に
よれば、一般に爆発限界とされているオゾン濃度４００
ｇ／ｍ³ （３０ｗｔ％）を大幅に越えた濃度までオゾン
を濃縮することができる。

【００３９】以上のような超高濃度オゾン製造装置のコ
イルチューブ６には吸着剤が入れられているが、チュー
ブ内に吸着剤を充填する作業は容易である。例えば、チ
ューブを伸ばした直管状態にしてその先端側に空気抜き
程度の大きさの穴を開けた仮の栓をして、後端側から吸
着剤を流し込みつつ空気を送ってこれを搬送させ、先端
側から空気を抜きつつ吸着剤を先端側に送り込むような
方法により、容易に充填することができる。

【００４０】そして、吸着剤の充填後、適当な可撓性の
あるチューブ材を本体１内に入れられる形状として例え
ばコイル状に巻いていくことにより、コイルチューブ６
を製作することができる。そして、仮の栓を除くと共に
本体１の蓋５１を開けてその出入口の内側の接続部６１
ａ、６２ａにチューブ端を差し込んで結合し、蓋を閉め
ることによって本体装置５を容易に完成させることがで
きる。

【００４１】本体装置を十分使用して吸着剤の吸着能力
が低下すると、吸着剤を数回再生させて使用する。この
ときには、蓋５１を開けて接続部からチューブ端を取外
し、これを直管状にして一端側から空気を流して吸着剤
を押し出し、これを再生し、上記と全く同様の方法で、
チューブ内に充填してこれをコイル状にして本体１に取
り付ける。このような操作は、１本のチューブだけを取
り扱えばよいこと、着脱部がチューブ両端の２箇所だけ
であること、チューブに適当な可撓性があって曲げたり
直管にする作業が容易であること、等の点から簡易に且
つ迅速に行うことができる。

【００４２】又、以上のような本発明の濃縮オゾン製造
装置は、本体５とコイルチューブ６からなる極めて簡単
な構造の本体容器部分を主要構造部とし、これに必要最
小限の配管系統を装備した装置であるため、構造が簡単
で低コストのものである。又、単なる開閉弁の切り換え
だけで装置の運転ができ、制御が簡単で信頼性の高い装
置である。更に、このような簡単な低コストの装置の下
に、オゾンの脱着性能が良いため、処理時間の短く処理
能率の高い装置になっている。又、冷却と加熱の温度差
が少ないため、熱媒体の混合が許容されるので、この点
でも装置構造を簡単にすることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、低温熱媒体と高温熱媒体とが交互に入
れられるように形成された容器を設け、吸着剤の入れら
れた保有体を、直径に対して長さが十分長くなるように
容器に配設された管にするので、管の直径を従来の吸着
剤保有体である筒に較べて十分細くしても、吸着剤を入
れるための必要な容積を得ることができる。従って、そ
のような管を用いることにより、容器に低温及び高温の
熱媒体を入れると、熱媒体の熱が極めて効率良く吸着剤
に伝達され、吸着剤の全体が均一に目的とする低温又は
高温になる。

【００４４】その結果、吸着工程では、目的とする低温
が例えばマイナス２０〜３０℃程度で従来よりも十分高
い温度であっても、供給されたオゾンが十分且つ均一に
吸着剤全体に吸着される。そして、脱着工程では、目的
とする高温が例えば５０〜７０℃程度で従来よりも十分
低い温度であっても、十分に且つ均一に吸着されたオゾ
ンを効率良く脱着させ、目的とする程度まで十分に濃縮
されたオゾンにすることができる。この場合、脱着時の
温度が低くすれば、オゾンの脱着が比較的緩やかに進行
するため、脱着時のオゾン濃度の変動を少なくすること
ができる。又、オゾン脱着が緩やかなことと脱着時のオ
ゾンの温度自体が低いこと等から、オゾンの極端な高濃
度化が防止され自己分解による爆発のおそれがなくな
る。

【００４５】又、吸着剤の保有体を連続した長い管にす
るので、筒に多数の仕切板を入れたような従来の吸着剤
保有体ものよりも吸着剤の充填作業が容易である。従っ
て、吸着剤の再生時の詰め替え作業も容易である。又、
容器とその中に配設された管とから成る本体部分は構造
が簡単で低コストのものである。

【００４６】請求項２の発明においては、低温をほぼマ
イナス３０℃より高い温度にし高温をほぼ７０℃より低
い温度にするので、オゾンの自己爆発のおそれを確実に
防止することができる。又、低温の熱媒体供給系を単段
の冷凍機等の簡単な構造のものにすることができる。

【００４７】請求項３の発明においては、オゾン排出系
を第１系と第２系とに分岐し、それぞれの系にオゾン吸
着時と脱着時に吸着されるべきオゾン量及び脱着される
べきオゾン量を切り換えて流せるように第１及び第２開
閉弁と第１及び第２オゾン流量設定手段とを設けるの
で、オゾン側では開閉弁の切換だけによって吸着工程と
脱着工程とを切り換えることができる。その結果、制御
が簡単になり装置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した高濃度オゾン製造装置である
超高濃度オゾン製造装置の全体構成の一例を示す説明図
である。

【図２】上記装置の管の他の形成例を示す説明図であ
る。

【図３】上記装置を用いた実験結果の一例を示し、オゾ
ン脱着時の吸着剤温度及びオゾン濃度の曲線図である。

【図４】上記装置を用いた実験結果の他の例を示し、連
続運転時のオゾン濃度の曲線図である。

【符号の説明】

１ 冷却装置（低温の熱媒体供給系） ２ 加熱装置（高温の熱媒体供給系） ３ オゾン発生装置（オゾン供給系） ４ オゾン排出系 ５ 本体（容器） ６ コイルチューブ（管、保有体） ４１ 排オゾン系（オゾン排出系、第１系） ４１ａ 排オゾン用弁（第２開閉弁） ４１ｂ 排オゾン用オリフィス（第１オゾン流量
設定手段） ４２ 濃縮オゾン系（オゾン排出系、第２系） ４２ａ 濃縮オゾン用弁（第１開閉弁） ４２ｂ 濃縮オゾン用オリフィス（第２オゾン流
量設定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D012 CA20 CB20 CD04 CE03 CF08 CK10 4G042 CA05 CB15 CB16 CC23 CE04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低温の熱媒体供給系から供給される低温
   熱媒体と前記低温より十分高い高温の熱媒体供給系から
   供給される高温熱媒体とによって保有体に入れられた吸
   着剤の冷却と加熱とを交互に行ってオゾン供給系から前
   記吸着剤に供給されるオゾンの吸着と脱着とを交互に行
   ってオゾン排出系から前記オゾンを排出させて前記脱着
   時に濃縮された濃縮オゾンを得るようにした濃縮オゾン
   製造装置において、 前記低温熱媒体と前記高温熱媒体とが交互に入れられる
   ように形成された容器を有し、前記保有体は直径に対し
   て長さが十分長くなるように前記容器に配設された管で
   あることを特徴とする濃縮オゾン製造装置。
2. 【請求項２】 前記低温をほぼマイナス３０℃より高い
   温度にし前記高温をほぼ７０℃より低い温度にすること
   を特徴とする請求項１に記載の濃縮オゾン製造装置。
3. 【請求項３】 前記オゾン排出系は第１系と第２系とに
   分岐されていて、前記第１系に第１開閉弁と該第１開閉
   弁が開かれると前記吸着時に前記吸着剤の吸着能力から
   定まるオゾン量を前記管に供給可能なように設定された
   第１オゾン流量設定手段とを設け、前記第２系に第２開
   閉弁と該第２開閉弁が開かれると前記脱着時に脱着され
   たオゾンが通過可能なように設定された第２オゾン流量
   設定手段とを設けたことを特徴とする請求項１又は２に
   記載の濃縮オゾン製造装置。