JP2010076971A - 循環式オゾン発生方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾンガスの原料である酸素ガスを無駄なく利用してオゾンを発生させるオゾン発生方法およびオゾン発生装置を提供する。
【解決手段】純酸素もしくは高濃度の酸素をオゾン発生部に供給ガスとして供給し、該供給ガスに対して前記オゾン発生部内で放電を行って、オゾンを発生させるオゾン発生工程と、該オゾン発生工程により発生したオゾンを貯蔵もしくは液化する際にオゾンと酸素とを分離する分離工程と、該分離工程により分離された酸素を圧送手段である掃気ポンプ１０にて循環させて貯留手段であるバッファタンク１１に貯留し、該バッファタンク１１に貯留された酸素を前記供給ガスに追加する循環工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、効率的に原料酸素を利用してオゾンを発生させる循環式オゾン発生方法およびその装置に関する。

上水道のオゾン処理は広く行われるようになり、下水処理水においても高度処理の要望がたかまっている。オゾン処理において、オゾンはエネルギー多消費型の原材料物質であり、１ｋｇのオゾンを製造するために１０ｋＷｈもの電力を要している。このような製造コストの高さがオゾン処理の普及を阻害している。
そこで、オゾンの製造効率の向上のため、原料ガスを空気から濃縮酸素、そして純酸素ガスへと変更してきた。一方、半導体関係に使われるオゾンについては、オゾン中にＮＯｘを含まないように純度９９．９％の酸素よりさらに高純度であり高価な純度９９．９９９９％の酸素が原料ガスとして使われる。ただし、この場合も原料ガスのうち１０％程度がオゾン化されるだけであり、残りの９０％の酸素は廃棄されるだけであった。

例えば、上記高純度酸素（９９％以上）を原料として用いて、電極に触媒である第三物質を存在させることにより、オゾンを効率的に発生させる技術については公知となっている（特許文献１参照）。

また、酸素ガスをオゾナイザに供給し、該オゾナイザにより生成したオゾンを常圧下においてシリカゲルに吸着させて効率的に貯蔵し、必要なときにこれをする脱着（分離）させて供給するオゾン貯蔵装置は公知となっている（特許文献２参照）。

さらに、酸素を含有するガスをオゾン化してオゾン含有ガスを生成し、導入配管により前記オゾン含有ガスをオゾンチャンバーに導入し、冷却制御手段により、前記オゾンチャンバーを所定温度になるように冷却制御することでオゾンのみ液化すると共に、液化されなかったオゾンガス及び酸素ガスを排気配管により前記オゾンチャンバーより排気することで、液体オゾンを生成する装置は公知となっている（特許文献３参照）。
すなわち、酸素を用いてオゾンを発生させ、発生させたオゾンを貯蔵もしくは液化する際に、オゾンと酸素とを分離するという技術は、公知となっている。
特許第３９２０８９０号公報 特許第３０９１１９１号公報 特開２００１−３０４７５５号公報

上述したように、純酸素ガスを原料としてオゾンを製造する場合、オゾンガスの濃度が１０ｖｏｌ．％程度であるので、残りの９０ｖｏｌ．％の酸素が無駄に廃棄されてしまう。特に特許文献１に記載されているようにオゾンガス製造のために原料として高純度酸素ガスを用いる場合、原料単価が非常に高いので製造コストを大きく押し上げることが課題となっている。

そこで、本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、オゾンガスの原料である酸素ガスを無駄なく利用してオゾンを発生させるオゾン発生方法およびオゾン発生装置を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、純酸素もしくは高濃度の酸素をオゾン発生部に供給ガスとして供給し、該供給ガスに対して前記オゾン発生部内で放電を行って、オゾンを発生させるオゾン発生工程と、該オゾン発生工程により発生したオゾンを貯蔵もしくは液化する際にオゾンと酸素とを分離する分離工程と、該分離工程により分離された酸素を圧送手段にて循環させて貯留手段に貯留し、該貯留手段に貯留された酸素を前記供給ガスに追加する循環工程と、を有するものである。

請求項２においては、純酸素もしくは高濃度の酸素をオゾン発生部に供給ガスとして供給し、該供給ガスに対して前記オゾン発生部内で放電を行って、オゾンを発生させるオゾン発生手段と、該オゾン発生手段により発生したオゾンを貯蔵もしくは液化する際にオゾンと酸素とを分離する分離手段と、該分離手段により分離された酸素を圧送手段にて循環させて貯留手段に貯留し、該貯留手段に貯留された酸素を前記供給ガスに追加する循環手段と、を有するものである。

また、より具体的に本発明の特徴について図１を用いて説明する。
図１は本発明に係るオゾン発生装置を示す概要図である。
図１に示すオゾン発生装置は、酸素ガス供給源、該酸素ガス供給源からオゾン発生手段に酸素を供給する酸素ガス供給管４、オゾン発生手段、オゾンと酸素を分離する分離手段、循環手段８、により主に構成されている。また、酸素ガス供給源は酸素ガスボンベ及びガス流量制御装置３等により構成されている。酸素ガス供給源は、酸素ガス供給管４を介してオゾン発生手段に接続されており、オゾン発生部を有するオゾン発生手段内に酸素ガスを供給ガスとして供給可能としている。該オゾン発生手段の下流側には、オゾンガス排出管６が接続されている。
また、循環手段８は、前記分離手段と前記酸素ガス供給管４とを接続する循環配管９、該循環配管９に介装される掃気ポンプ１０、ニードル弁１２、バッファタンク１１及びガス流量制御装置１３から主に構成されており、分離手段にて分離された酸素を掃気ポンプ１０を用いて圧力を高めることにより、酸素を前記バッファタンク１１内に貯留することができるとともに、バッファタンク１１に貯留された酸素を再び酸素ガス供給管４を介してオゾン発生手段内のオゾン発生部に供給可能となっている。

上記オゾン発生装置の構成においては、オゾン発生手段の後段となる下流側にオゾンガスと酸素の分離を行う分離手段を設け、該分離手段とオゾン発生手段との間に循環手段８を配設したことにより、該分離手段内においてオゾンガスから純粋なオゾンと原料酸素ガスとに分離し、分離された原料酸素ガスを循環手段８により酸素ガス供給管４に流れる原料酸素ガスに追加し、分離手段により分離された酸素ガスを含む原料酸素ガスをオゾン発生器５へと導入し、放電によりオゾン発生を行うことを特徴としている。

請求項１に記載のオゾン発生方法においては、分離した酸素ガスを再度オゾン製造用原料酸素ガスに追加して、オゾンを発生させるので、原料酸素ガスの消費量を低減でき、製造コストを下げることができる。

請求項２に記載のオゾン発生装置においては、分離した酸素ガスを再度オゾン製造用原料酸素ガスに追加して、オゾンを発生させるので、原料酸素ガスの消費量を低減でき、製造コストを下げることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図２は本発明の一実施形態であるオゾン発生装置の全体構成を示す図、図３は実験によるオゾン濃度変化を示す図、図４は実験による酸素量計測結果を示す図、図５は実験による圧力変化を示す図、図６は実験による冷却水温度の変化を示す図である。

図２を用いてオゾン発生装置の全体構成を説明する。
オゾン発生装置１は、図２に示すように、酸素ガスボンベ２、ガス流量制御装置３、オゾン発生手段であるオゾン発生器５、オゾンと酸素とを分離する分離手段であるオゾン貯蔵シリカゲルタンク７（以下、シリカゲルタンクという）、循環手段８、冷却装置１４、排オゾン処理装置１６、高電圧電源１７、オゾン濃度計１８、１９等により構成される。
なお、オゾンと酸素とを分離する分離手段としては、上記シリカゲルタンク７に限定するものではなく、例えば、所定の温度にて冷却することによりオゾンを液化することで、オゾンと酸素とに液化分離を行う分離手段を用いることも可能である。

酸素ガスボンベ２は、配管を介してガス流量制御装置３に接続されており、酸素ガスボンベ２及びガス流量制御装置３により酸素供給手段を構成している。また、ガス流量制御装置３は酸素ガス供給管４を介してオゾン発生器５に接続されている。これにより、酸素供給手段から所定量の酸素がオゾン発生器５に供給可能となっている。また、前記オゾン発生器５は、オゾンガス排出管６を介してシリカゲルタンク７に接続されており、オゾンガス排出管６の中途部にはガス流量制御装置、電磁弁及びオゾン濃度計１８が介装されている。これらにより、オゾン発生器５において発生したオゾン及びオゾン生成に関与しなかった原料酸素ガスは、オゾンガス排出管６を通じてシリカゲルタンク７内に導入されるとともに、シリカゲルタンク７の前段に配設されているオゾン濃度計１８によりシリカゲルタンク７に導入（入力）される際のオゾン濃度（タンク入力オゾン濃度）を測定することが可能となっている。

オゾン発生器５は、酸素供給手段により供給された酸素に対して放電を行うことでオゾンを発生させるものであり、該オゾン発生器５内には表面で無声放電を生じさせるオゾン発生部である電極５ａが備えられており、酸素ガス供給管４を介して供給ガスとして供給された酸素に対して、電極５ａにおいて放電が行われて、オゾンを生成して、オゾン発生器５に接続されているオゾンガス排出管６を介してオゾンが排出される。また、オゾン発生器５には冷却装置１４が装着されており、該冷却装置１４により供給される冷却水によりオゾン発生器５の温度を調節することが可能となっている。また、オゾン発生器５には、該オゾン発生器５内の電極５ａを高電圧に印加するための高電圧電源１７が接続されている。
なお、本実施形態のオゾン発生器５の電極５ａは、該電極５ａの表面で無声放電を生じさせるような構成としているが、特にこれに限定するものではなく、例えば沿面放電または、無声放電と沿面放電の複合放電を生じるように構成される素子を用いてもかまわない。

シリカゲルタンク７は、該シリカゲルタンク７内に吸着剤であるシリカゲルを充填した貯蔵容器（図示せず）を配設しており、オゾン発生器５により発生したオゾンをシリカゲルに吸着させて貯蔵するオゾン貯蔵手段である。シリカゲルタンク７の一方（図２の左側）には、オゾン濃度計１８を配設したオゾンガス排出管６が接続されており、シリカゲルタンク７の他方（図２の右側）には、後述する循環手段８の一端である循環配管９が接続されている。また、シリカゲルタンク７の後段となる循環配管９には、オゾン濃度計１９及びガス流量制御装置２１が介装されている。また、循環配管９から分岐管２０が分岐しており、該分岐管２０には、排オゾン処理装置１６が接続されている。これらにより、シリカゲルタンク７は、オゾン発生器５から導入されるオゾンと原料酸素ガスとの混合ガスからオゾンを選択的にシリカゲルに吸着して貯蔵することが可能であり、オゾンと原料酸素ガスとを分離することが可能となる。さらに、シリカゲルタンク７の後段に配設されているオゾン濃度計１９によりシリカゲルタンク７から排出（出力）される際のオゾン濃度（タンク出力オゾン濃度）を測定することが可能となっている。

循環手段８は、該循環手段８の前段に配設された分離手段であるシリカゲルタンク７にて分離された酸素を循環させて再びオゾン発生器５の電極５ａに供給ガスとして供給する手段であり、主に循環配管９、圧送手段である掃気ポンプ１０、貯留手段であるバッファタンク１１、ニードル弁１２、ガス流量制御装置１３等により構成されている。

循環配管９は、シリカゲルタンク７の他方から延出され、オゾン発生器５の前段である酸素ガス供給管４の中途部に接続される配管である。また、循環配管９の中途部には、上流側から順に掃気ポンプ１０及びニードル弁１２、ガスの貯留手段であるバッファタンク１１、ガス流量制御装置１３が介装されている。

掃気ポンプ１０は、圧力を高めることにより、シリカゲルタンク７から排出されてバッファタンク１１に貯留される酸素を、バッファタンク１１から酸素ガス供給管４側に排出（圧送）する手段であり、シリカゲルタンク７とバッファタンク１１との間に配設されている。
なお、圧送手段は、上記の掃気ポンプ１０のごとく、酸素等の気体を循環配管９の上流側から下流側に掃気可能な手段であれば良く、必要に応じてファンやブロア、コンプレッサーを用いることも可能である。

バッファタンク１１は、シリカゲルタンク７から循環配管９を介して送られてくる分離された酸素を一時的に貯留する貯留手段であり、掃気ポンプ１０を駆動し、圧力を上昇させることにより、バッファタンク１１内に貯留された酸素がバッファタンク１１から排出され、酸素ガス供給管４へと酸素が供給される。また、バッファタンク１１を掃気ポンプ１０の後段に配設することで、掃気ポンプ１０により下流側にガスを掃気する際に急激な圧力変動を緩和することが可能でなる。

ニードル弁１２は、循環手段８により酸素を循環させた場合に、バッファタンク１１及び循環配管９内の圧力を適正値に保持して、ガス流量制御装置１３の適正動作維持と過剰な圧力がかかってガス流量制御装置１３が故障することを防止するガス流量制限手段である。

ガス流量制御装置１３は、バッファタンク１１から排出されるガスの流量を制御する手段である。

こうして、循環手段８は、前段に配設されている分離手段であるシリカゲルタンク７において分離された酸素を循環してオゾン生成に再利用するために、分離された酸素を掃気ポンプ１０を用いて圧力を上昇させることによりバッファタンク１１内に酸素を貯留するとともに、バッファタンク１１から酸素を排出する。そして、排出される酸素をバッファタンク１１の後段に配設されたガス流量制御装置１３によって一定の供給量（排出量）となるように制御して、酸素ガス供給管４に送られ、分離された酸素を原料酸素ガスととともにオゾン発生器５の電極５ａへと供給することが可能となる。

次に、上述したオゾン発生装置１を用いたオゾン発生方法について説明する。
オゾン発生方法は、主にオゾン発生工程と、分離工程と、循環工程とを有している。以下、各工程について具体的に説明する。

（オゾン発生工程）
オゾン発生工程では、純酸素もしくは高濃度の酸素を電極５ａに供給ガスとして供給し、該供給ガスに対して前記電極５ａにより放電を行って、オゾンを発生させる。すなわち、上述したオゾン発生装置１の構成において、酸素ガスボンベ２より原料酸素ガスである高純度の酸素ガス（純度９９．５％）を、ガス流量制御装置３を介して、酸素ガス供給管４に流し、オゾン発生器５へと導く。そして、該オゾン発生器５内に導入された酸素が、前記電極５ａ近傍の放電によりオゾンガスが生成する。該オゾンガスとオゾン生成に使用されなかった原料酸素ガスは、オゾンガス排出管６から排出されてオゾン濃度計１８に導入されて、オゾン濃度の測定が行われる。

（分離工程）
分離工程では、前記オゾン発生工程により発生したオゾンを貯蔵する際にオゾンと酸素とを分離する。すなわち、オゾン発生工程においてオゾン発生器５により発生したオゾンと酸素を、オゾンガス排出管６を介してシリカゲルタンク７の一方からシリカゲルタンク７内に導入し、導入されたオゾンはシリカゲルに吸着される。すなわち、シリカゲルタンク７前段においては、発生したオゾンと酸素とが混合された状態となっており、この混合ガスがシリカゲルタンク７内に導入されると、オゾンのみがシリカゲルに選択的に吸着されることでオゾンと酸素とが分離される。そうして、シリカゲルタンク７の他方からは分離された酸素のみが排出される。排出された酸素は、循環手段８へと送られる。
なお、本実施形態のように分離手段としてシリカゲルタンク７を用いてオゾンと酸素とを分離したが、特に限定されるものではなく、例えば、オゾンと酸素との混合ガスを所定温度（オゾンの液化温度より低い温度であり酸素の液化温度よりも高い温度）に冷却してオゾンのみを液化して分離するという分離手段を適用することも可能である。

（循環工程）
循環工程では、前記分離工程により分離された酸素を掃気ポンプ１０にて循環させて貯留手段であるバッファタンク１１に貯留し、該バッファタンク１１に貯留された酸素を供給ガスである原料酸素ガスに追加する。すなわち、分離工程にて分離された酸素を掃気ポンプ１０により圧力を上昇させることでバッファタンク１１内に導入する。そして、掃気ポンプ１０によりバッファタンク１１内の酸素に所定圧力を加えられて、バッファタンク１１から酸素が排出される。排出された酸素はバッファタンク１１の後段に設けられたガス流量制御装置１３により排出量が一定量になるように制御されつつ排出され、酸素ガス供給管４内に導入される。導入された酸素は、原料酸素ガスとともに再びオゾン発生器５の電極５ａに供給される。こうして、分離手段であるシリカゲルタンク７により分離された酸素は循環手段８により循環されて効率よくオゾン生成に再利用されるのである。
また、バッファタンク１１の出口近傍にて酸素の排出量をガス流量制御装置１３により制御することでバッファタンク１１の酸素貯留量に左右されずに酸素ガス供給管４に供給する酸素供給量を一定に保持することが可能である。こうすることで、電極５ａに導入する酸素総量（酸素供給手段から直接供給される酸素と循環手段８により供給される酸素からなる酸素総量）を安定化することが可能であり、オゾン発生器５によるオゾン発生量のムラをなくすことが可能である。
なお、循環工程においては、循環配管９の中途部に掃気ポンプ１０及びニードル弁１２、バッファタンク１１、ガス流量制御装置１３等を介装し、掃気ポンプ１０を駆動することで、シリカゲルタンク７から排出された酸素を循環配管９を介して酸素ガス供給管４へと安定して循環させる構成としているが、特に限定するものではなく、掃気ポンプ１０を駆動しない場合であっても、シリカゲルタンク７から排出された酸素の圧力を利用して循環配管９内を循環させ、酸素ガス供給管４内の供給ガスに酸素を追加することは当然の如く可能である。
また、循環手段８に設けられている各切換バルブを電気的に開閉可能である電磁バルブ等で構成し、各切換バルブ、掃気ポンプ１０、及びガス流量制御装置１３等をコントローラ（図示せず）に接続して、循環手段８により酸素ガス供給管４に供給される循環酸素供給量や酸素ガス供給管４に酸素を供給する時間である循環酸素供給時間を予めコントローラに設定しておき、各切換バルブ、掃気ポンプ１０、及びガス流量制御装置１３等を設定供給量及び設定時間通りに酸素が供給されるように自動的に制御を行うようにして、供給ガス中に所定量の酸素を自動的に追加できるように構成してもかまわない。

次に、図２に示した本実施形態のオゾン発生装置を用いて上記オゾン発生方法を適用した実験を行った。以下に実験結果について説明する。
本実験では、酸素供給手段から所定量の原料酸素ガスを供給ガスとしてオゾン発生器５に供給して、オゾン発生器５により所定時間（約２５０分）放電を行って、オゾンを発生させた。そして、発生したオゾンとオゾン生成に寄与しなかった酸素との混合ガスを流量１Ｌ／ｍｉｎにてシリカゲルタンク７内へと導入し、オゾンをシリカゲルに選択的に吸着させて貯蔵を行い、シリカゲルタンク７で分離されバッファタンク１１に貯留された酸素を循環ポンプである掃気ポンプ１０を動作させることでバッファタンク１１から排出した。こうして、分離された酸素を循環手段８により循環させて酸素ガス供給管４内を流れる原料酸素ガスに追加供給した。その際のオゾン濃度変化、酸素量、圧力変化、温度変化についてそれぞれ調べた。以下に、それぞれの測定内容及び実験結果について説明する。

図３は、上記実験によるオゾン濃度変化を示す図である。この図３が示すオゾン濃度変化は、上記実験を実施した場合に、オゾン濃度計１８によりオゾン発生器５からシリカゲルタンク７にガスが入る際のオゾン濃度（図３に示すタンク入力オゾン濃度）と、オゾン濃度計１９によりシリカゲルタンク７からガスが出る際のオゾン濃度（図３に示すタンク出力オゾン濃度）を所定時間毎に測定することでシリカゲルタンク７の入口と出口におけるオゾン濃度変化を観測したものである。
図３において、横軸は時間（分）であり、縦軸はオゾン濃度（ｇ／ｍ^３）を示している。

結果としては、オゾン発生器５で発生するオゾンのオゾン濃度（タンク入力オゾン濃度）に大きな変動はないが、シリカゲルタンク７から循環手段８により循環（帰還）させるガスのオゾン濃度（タンク出力オゾン濃度）は、１００分あたりから上昇している。これは、シリカゲルタンク７内のシリカゲルのオゾン吸着量が飽和した状態であることを示している。このように、シリカゲルタンク７からの排出ガスに酸素だけでなくオゾンが含まれてくる場合、オゾン発生器５への入力電力を下げてオゾン発生濃度を一定値を保つよう調整すると良い。

図４は、上記実験による酸素量計測結果を示す図である。具体的には、この図４に示す酸素量計測結果は、オゾン発生器５に供給される酸素が、原料酸素ガスと循環された酸素ガスとがどのくらいの比率となっているかを示している。すなわち、図４に示す入力酸素流量とは、ガス流量制御装置３にて測定される酸素供給手段により酸素ガス供給管４に供給される（入力される）酸素流量であり、帰還流量とは、ガス流量制御装置１３にて測定される循環手段８により供給ガスに追加される酸素流量であり、タンク出力流量とは、ガス流量制御装置２１にて測定されるシリカゲルタンク７から排出される酸素流量を示すものである。
図４において、横軸は時間（分）であり、縦軸は流量（Ｌ／ｍｉｎ）を示している。

結果としては、循環ポンプである掃気ポンプ１０動作開始時は、バッファタンク１１の圧力が所定圧力まで上昇する間、シリカゲルタンク７から多量のガスが短時間に流れ出したが、その後はほぼ一定値を保った。すなわち、シリカゲルタンク７からの排出ガス流量は、シリカゲルタンク７内のオゾン吸着状況の変化により変動するが、掃気ポンプ１０とバッファタンク１１の後段にガス流量制御装置１３を設置することにより、帰還ガス流量を一定にすることができ、酸素流量を制御することが容易となる。また、入力酸素流量は、装置始動時の影響による最初の増加部分を除いて、酸素流量としては低い値を保っている。これは循環手段８により循環された酸素がオゾン発生時のキャリアガス（運搬ガス）として利用されていることを示しており、非常に効率的に原料酸素ガスが利用されていることを示している。

図５は、上記実験による冷却水温度の変化を示す図である。具体的には、この図５に示す圧力変化は、酸素ガスボンベ２から酸素が供給される際の圧力（酸素ガス供給管４内の圧力）と、オゾン発生器５内の圧力と、シリカゲルタンク７内の圧力及びバッファタンク１１内の圧力のそれぞれ圧力変化を観測したものである。
図５において、横軸は時間（分）であり、縦軸は大気との圧力差（ｋＰａ）を示している。

結果としては、各部の圧力変化は、ほとんど変動することがなく穏かに変化しておりオゾン発生装置１内の圧力制御が容易であることがわかる。

図６は、上記実験によるオゾン発生装置近傍の温度変化を示す図である。具体的には、この図６に示す温度変化は、オゾン発生装置１の載置場所の室温と、オゾン発生器５に対して冷却装置１４により供給される冷却水温度を観測したものである。
図６において、横軸は時間（分）であり、縦軸は温度（℃）である。
結果としては、上述したそれぞれの結果（オゾン濃度変化、酸素量計測結果、圧力変化）と室温、冷却水温度の変化とを比較して、特に問題なく酸素を循環手段８により循環させながらオゾン発生を制御することが容易にできることがわかった。

このように、純酸素もしくは高濃度の酸素をオゾン発生部に供給ガスとして供給し、該供給ガスに対して前記オゾン発生部内で放電を行って、オゾンを発生させるオゾン発生工程と、該オゾン発生工程により発生したオゾンを貯蔵もしくは液化する際にオゾンと酸素とを分離する分離工程と、該分離工程により分離された酸素を圧送手段である掃気ポンプ１０にて循環させて貯留手段であるバッファタンク１１に貯留し、該バッファタンク１１に貯留された酸素を前記供給ガスに追加する循環工程と、を有するオゾン発生方法を適用することにより、分離した酸素ガスを再度オゾン製造用原料酸素ガスに追加して、オゾンを発生させるので、原料酸素ガスの消費量を低減でき、製造コストを下げることができる。

また、純酸素もしくは高濃度の酸素をオゾン発生部に供給ガスとして供給し、該供給ガスに対して前記オゾン発生部内で放電を行って、オゾンを発生させるオゾン発生手段であるオゾン発生器５と、該オゾン発生器５により発生したオゾンを貯蔵もしくは液化する際にオゾンと酸素とを分離する分離手段であるシリカゲルタンク７と、該シリカゲルタンク７により分離された酸素を圧送手段である掃気ポンプ１０にて循環させて貯留手段に貯留し、該貯留手段に貯留された酸素を前記供給ガスに追加する循環手段８と、を有するオゾン発生装置を適用することにより、分離した酸素ガスを再度オゾン製造用原料酸素ガスに追加して、オゾンを発生させるので、原料酸素ガスの消費量を低減でき、製造コストを下げることができる。

すなわち、オゾンを一次シリカゲルに貯蔵する場合ならびにオゾンを液化して濃縮オゾンとして活用する場合には、オゾンガスから純粋なオゾンと原料酸素ガスを分離できるため、この分離した酸素ガスを再度オゾン製造用原料酸素ガスに追加できるように構成して、供給される酸素を循環方式にしてオゾンを製造するようにすれば、原料酸素ガスの消費量を低下でき、製造コストを下げることができる。具体的には、オゾンガスの濃度が１０ｖｏｌ．％程度であることから、供給酸素ガスの消費量を１０分の１程度に節約でき、製造コストを下げることができる。

本発明に係るオゾン発生装置を示す概要図。 本発明の一実施形態であるオゾン発生装置の全体構成を示す図。 実験によるオゾン濃度変化を示す図。 実験による酸素量計測結果を示す図。 実験による圧力変化を示す図。 実験による冷却水温度の変化を示す図。

符号の説明

１ オゾン発生装置
５ オゾン発生器
５ａ 電極
７ シリカゲルタンク
８ 循環手段
１０ 掃気ポンプ
１１ バッファタンク

Claims (2)

1. 純酸素もしくは高濃度の酸素をオゾン発生部に供給ガスとして供給し、該供給ガスに対して前記オゾン発生部内で放電を行って、オゾンを発生させるオゾン発生工程と、
   該オゾン発生工程により発生したオゾンを貯蔵もしくは液化する際にオゾンと酸素とを分離する分離工程と、
   該分離工程により分離された酸素を圧送手段にて循環させて貯留手段に貯留し、該貯留手段に貯留された酸素を前記供給ガスに追加する循環工程と、を有することを特徴とする循環式オゾン発生方法。
2. 純酸素もしくは高濃度の酸素をオゾン発生部に供給ガスとして供給し、該供給ガスに対して前記オゾン発生部内で放電を行って、オゾンを発生させるオゾン発生手段と、
   該オゾン発生手段により発生したオゾンを貯蔵もしくは液化する際にオゾンと酸素とを分離する分離手段と、
   該分離手段により分離された酸素を圧送手段にて循環させて貯留手段に貯留し、該貯留手段に貯留された酸素を前記供給ガスに追加する循環手段と、を有することを特徴とする循環式オゾン発生装置。