JP2010083728A - 空気によるオゾン脱着方法およびオゾン貯蔵脱着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾンを貯蔵する際に吸着媒体に吸着したオゾンを空気を利用して脱着させるオゾン脱着方法およびオゾン貯蔵脱着装置を提供する。
【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吸着媒体に吸着してオゾン貯蔵手段に貯蔵するオゾン貯蔵工程と、該オゾン貯蔵工程によりオゾンが吸着された吸着媒体に対して空気を供給し、前記吸着媒体からオゾンを脱着させる空気供給工程と、該空気供給工程後に前記オゾン貯蔵手段内の真空引きを行う真空引き工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オゾン貯蔵の際に吸着媒体に吸着したオゾンを空気を利用して脱着させる空気によるオゾン脱着方法およびオゾン貯蔵脱着装置に関する。

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１ｋｇのオゾンを製造するために１０ｋＷｈという大量の電力が必要であり、その製造に用いられるエネルギーの大部分が熱として失われ、エネルギーの５％程度しかオゾン分子形成に寄与しない電力多消費型の原材料物質である。このため、従来のような製造即消費という使い方より、夜間電力を使用して製造貯蔵し、昼間に使用する「オゾン貯蔵」方式の方がコスト的に有利で負荷平準化のメリットがある。また、オゾン発生器の特性から適正電流密度以外では製造効率が低下する。このため、オゾン発生器は適正電流密度で一定運転するのが望ましく「オゾン貯蔵」の導入により全体効率の上昇が見込める。

このようなオゾン貯蔵方式については精力的に研究が進められており、従来から行われていたオゾンの吸脱着現象において冷却・加熱、加熱・減圧という外部からのエネルギーの付加が不要であることが見出されて、制御が簡単でかつ低コストでオゾンが貯蔵できるという技術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、オゾンが必要なときに酸素をオゾン貯蔵しているシリカゲルに対して供給し、シリカゲルからオゾンを脱離させてオゾン供給を行うオゾン貯蔵装置は公知となっている（特許文献２参照）。
特開２００３−２７７０２２号公報 特許第３０９１１９１号公報 特開２００２−３３８２１４号公報

オゾンをシリカゲルに吸着させて貯蔵する場合、シリカゲル中に窒素が存在すると吸着されたオゾンと反応し笑気ガス（一酸化二窒素）になることは知られている（特許文献３参照）。このため、原料ガスとして純酸素を使用するとともに、オゾンをシリカゲルから脱離する時にも酸素をキャリアガスとして使用しているが、本来、シリカゲルに吸着したオゾンを運び出すだけが目的であるにもかかわらず高価な酸素を使用している。

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、オゾンを貯蔵する際に吸着媒体に吸着したオゾンを空気を利用して脱着させるオゾン脱着方法およびオゾン貯蔵脱着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に記載のオゾン脱着方法においては、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吸着媒体に吸着してオゾン貯蔵手段に貯蔵するオゾン貯蔵工程と、該オゾン貯蔵工程によりオゾンが吸着された吸着媒体に対して空気を供給し、前記吸着媒体からオゾンを脱着させる空気供給工程と、該空気供給工程後に前記オゾン貯蔵手段内の真空引きを行う真空引き工程と、を有するものである。

請求項２に記載のオゾン貯蔵脱着装置おいては、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吸着媒体に吸着して貯蔵するオゾン貯蔵手段と、該オゾン貯蔵手段によりオゾンが吸着された吸着媒体に対して空気を供給し、前記吸着媒体からオゾンを脱着させる空気供給手段と、前記空気供給手段による空気供給後に前記オゾン貯蔵手段内の真空引きを行う真空引き手段と、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貯蔵脱着装置を示す概要図である。
図１に示すオゾン貯蔵脱着装置は、酸素ガス供給源、オゾン発生手段、オゾンを吸着媒体に吸着して貯蔵するオゾン貯蔵手段、空気供給手段、真空引き手段、により主に構成されている。酸素ガス供給源は、酸素ガス供給管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。
また、空気供給手段は、空気を前記オゾン貯蔵手段内に供給することができる。そして、真空引き手段は、オゾン貯蔵手段に対して真空引きを行うことができる。

上記オゾン貯蔵脱着装置の構成においては、オゾン発生手段により発生したオゾンを吸着媒体に吸着させてオゾン貯蔵手段内に貯蔵し、オゾン負荷にオゾンガスとして供給する際に空気供給手段によりオゾン貯蔵手段に空気を供給して吸着媒体からオゾンを脱着させ、オゾン脱着後にオゾン貯蔵手段に対して真空引き手段により真空引きを行うことを特徴としている。

請求項１に記載のオゾン脱着方法においては、吸着媒体からオゾンを脱着させる際に空気を使用しても窒素残留による笑気ガスの発生を抑えることができるので、高価な酸素ガスをオゾン脱離用のキャリアガスとして使用する必要がなくなり、低コストでオゾンの貯蔵脱着を行うことができる。

請求項２に記載のオゾン貯蔵脱着装置おいては、吸着媒体からオゾンを脱着させる際に空気を使用しても窒素残留による笑気ガスの発生を抑えることができるので、高価な酸素ガスをオゾン脱離用のキャリアガスとして使用する必要がなくなり、低コストでオゾンの貯蔵脱着を行うことができる。

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貯蔵脱着装置の全体構成を示す図、図３はオゾン貯蔵開始直後のオゾン脱着特性を示す図、図４は酸素によるオゾン脱着特性を示す図、図５は真空引き（１００Ｐａ）によるオゾン貯蔵・脱着特性を示す図、図６は真空引き（４００Ｐａ）によるオゾン貯蔵・脱着特性を示す図、図７は真空引き（８００Ｐａ）によるオゾン貯蔵・脱着特性を示す図である。

図２を用いてオゾン貯蔵脱着装置の全体構成を説明する。
オゾン貯蔵脱着装置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、オゾン貯蔵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）、空気供給手段である圧縮空気発生装置２２、真空引き手段である真空ポンプ２３、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。

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純酸素もしくは高濃度酸素に対して、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内に吸着媒体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して、オゾンのみを貯蔵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。

圧縮空気発生装置２２は、配管を介して前記シリカゲルタンク７の他方に接続されており、シリカゲルタンク７内に空気を供給することが可能である。この圧縮空気発生装置２２により、シリカゲルタンク７内のオゾンが吸着されたシリカゲルに対して空気を供給することで、シリカゲルに吸着されたオゾンをシリカゲルから脱着することが可能となる。

真空ポンプ２３は、配管２５を介して分岐管２０に接続されており、該真空ポンプ２３の前段には複数のバルブが配置されている。また、真空ポンプ２３は、分岐管２０及び循環配管９を介してシリカゲルタンク７の他方に接続されている。これらにより、真空ポンプ２３を駆動して、所定のバルブを適宜操作することにより、分岐管２０及び循環配管９を介してシリカゲルタンク７に対して真空引きを行うことができる。すなわち、このように真空引きを行うことでシリカゲルタンク７内のシリカゲルに吸着した窒素をシリカゲルから脱着して、シリカゲルタンク７の外部に排出することができる。

循環手段８は、該循環手段８の前段に配設されたオゾン貯蔵手段（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。つまり、循環手段８を配設したことにより、分離した酸素ガスを酸素ガス供給管４内の原料酸素ガスに追加して、オゾンを発生させることができるので、原料酸素ガスの消費量を低減でき、原料酸素を無駄に使用することがなく、製造コストを下げることができる。

また、オゾン貯蔵脱着装置１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、圧縮空気発生装置２２、真空ポンプ２３、各切換バルブ、及び各ガス流量制御装置等をコントローラ（図示せず）に接続して、圧縮空気発生装置２２及び真空ポンプ２３を自動的に制御を行って、シリカゲルタンク７への空気の自動供給による所定量のオゾンの脱着（オゾン処理部へのオゾン供給）と、オゾン脱着後に真空ポンプ２３によるシリカゲルタンク７からの空気の排出を自動的に行うことも可能である。

次に、上述したオゾン貯蔵脱着装置１を用いた空気によるオゾン脱着方法について説明する。
空気によるオゾン脱着方法は、主にオゾン発生工程と、オゾン貯蔵工程と、空気供給工程と、真空引き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、上述したオゾン貯蔵脱着装置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。

（オゾン貯蔵工程）
オゾン貯蔵工程では、前記オゾン発生工程により発生したオゾンを吸着媒体であるシリカゲルに吸着してオゾン貯蔵手段であるシリカゲルタンク７に貯蔵する。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吸着媒体である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が貯蔵される。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、原料酸素ガスとして再利用される。

（空気供給工程）
空気供給工程では、前記オゾン貯蔵工程によりオゾンが吸着されたシリカゲルに対して空気を供給し、前記シリカゲルからオゾンを脱着（脱離）させる。すなわち、空気供給手段である圧縮空気発生装置２２により空気を所定の圧力に上昇させてシリカゲルタンク７内に導入する。シリカゲルタンク７内に導入された空気によりシリカゲルに吸着していたオゾンが脱着するとともに、シリカゲルタンク７から排出される。排出されたオゾンは所定のオゾン処理部（オゾン負荷）へと供給されてオゾン処理に利用される。こうして、オゾン貯蔵工程においてシリカゲルタンク７のシリカゲルに貯蔵されたオゾンが圧縮空気発生装置２２における空気の供給によりシリカゲルから脱離し、利用されるのである。

（真空引き工程）
真空引き工程では、前記空気供給工程後に前記オゾン貯蔵手段であるシリカゲルタンク７内の真空引きを行う。具体的には、空気供給工程において、シリカゲルタンク７内に空気が供給されるとシリカゲルに吸着していたオゾンが脱着する際に、替わりに空気（酸素、窒素、水分）がシリカゲルに吸着される。真空引き工程では、真空ポンプ２３を駆動させてシリカゲルタンク７に対して真空引きを行うことにより、前工程である空気供給工程にてシリカゲルに吸着した空気、特に窒素を脱着することが可能となる。

このように、オゾン発生器５において発生したオゾンをシリカゲルタンク７内に貯蔵し、オゾンをオゾン処理部（オゾン負荷）に供給する際に、シリカゲルタンク７内のシリカゲルに対して圧縮空気発生装置２２から空気を供給することで、シリカゲルからオゾンを脱着し排出する。オゾン排出後、残存した空気に含まれる窒素はオゾンと反応して笑気ガス（Ｎ_２Ｏ）を生成してオゾンを消費してしまうので、これを未然に防ぐために真空引き手段である真空ポンプ２３を駆動してシリカゲルタンク７内の空気（窒素）を真空引きにより排出する。

次に、図２に示した本実施形態のオゾン貯蔵脱着装置１を用いて上記オゾン脱着方法を適用した実験を行った。
本実験では、オゾン貯蔵脱着装置１においてオゾン発生器５から供給されるオゾンと酸素との混合ガスによりシリカゲルタンク７内のシリカゲルへの貯蔵、及び、酸素を用いてシリカゲルからオゾンを脱着を繰り返し行った場合と、真空引き後に圧縮空気発生装置２２によりシリカゲルタンク７に空気を供給してオゾンをシリカゲルから脱着させた場合とにおいて、オゾン濃度変化を時間を追って測定した。以下に、それぞれの具体的な測定内容及び実験結果について説明する。

（酸素によるオゾン脱着）
まずは、従来のオゾン脱着方法である酸素を用いたオゾンを脱着する方法を行った。
図３はオゾン貯蔵開始直後のオゾン脱着特性（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、純酸素を用いてオゾンを発生させてシリカゲルタンク７内のシリカゲルに吸着（貯蔵）させて、約２時間経過後にオゾンの貯蔵からオゾンの脱着に切り替えた場合に、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（入力オゾン濃度）とシリカゲルタンク７から排出されるオゾン濃度（出力オゾン濃度）との間にギャップが確認できる（図３のＡ部分）。これは、シリカゲルタンク７内のシリカゲルに吸着していた窒素がオゾンと反応して消費されていることを示している。すなわち、窒素とオゾンとが反応して一酸化二窒素が生成されていることを示している。

図４は、酸素による脱着特性を示す図である。具体的には、図３で示した実験に続けて、純酸素を用いてオゾンを発生させてシリカゲルに吸着（貯蔵）を行い、吸着されたオゾンを脱着する操作を４〜５回程度繰り返した後で、上記と同様にしてシリカゲルタンク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４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、図３で示した貯蔵開始直後の脱着特性と比較して、オゾン発生器５で発生するオゾンのオゾン濃度（入力オゾン濃度）とシリカゲルタンク７から排出されるオゾン濃度（出力オゾン濃度）との間のギャップがほとんど消失している（図４のＢ部分）。これは、酸素による貯蔵・脱着を繰り返したことで、シリカゲルタンク７内のシリカゲルに吸着していた窒素がオゾンと反応して消費されてしまい窒素密度が減少したことを示している。

（空気によるオゾン脱着）
次に、本発明に係る空気によるオゾン脱着方法を適用して、オゾンを空気によって脱着を行った。なお、本実験においては、真空引き工程を行う際に、シリカゲルタンク７内の減圧レベルとして３条件（１００Ｐａ、４００Ｐａ、８００Ｐａ）について実施した。

図５は、１００Ｐａまでの真空引きによる貯蔵・脱着特性を示す図である。具体的には、まず、真空引き工程として、１００Ｐａまで真空引きを行った後で、約３時間オゾンの発生及び貯蔵を行い、その後、圧縮空気発生装置２２により、空気をシリカゲルタンク７内のシリカゲルに供給してオゾンをシリカゲルから脱着したものである。
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（入力オゾン濃度）とシリカゲルタンク７から排出されるオゾン濃度（出力オゾン濃度）との間にギャップがほとんどない（図５のＣ部分）。これは、オゾン貯蔵を始める前に１００Ｐａまで真空引きを行ったことで、シリカゲルタンク７内のシリカゲルに吸着していた窒素が排出されたことを示している。

図６は、４００Ｐａまでの真空引きによる貯蔵・脱着特性を示す図である。具体的には、まず、真空引き工程として、４００Ｐａまで真空引きを行った後で、約３時間オゾンの発生及び貯蔵を行い、その後、圧縮空気発生装置２２により、空気をシリカゲルタンク７内のシリカゲルに供給してオゾンをシリカゲルから脱着したものである。
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（入力オゾン濃度）とシリカゲルタンク７から排出されるオゾン濃度（出力オゾン濃度）との間にギャップが出現している（図６のＤ部分）。これは、オゾン貯蔵を始める前に４００Ｐａまで真空引きを行った場合においては、シリカゲルタンク７内のシリカゲルに吸着していた窒素が十分に排出されなかったことを示している。

図７は、８００Ｐａまでの真空引きによる貯蔵・脱着特性を示す図である。具体的には、まず、真空引き工程として、８００Ｐａまで真空引きを行った後で、約３時間オゾンを発生及び貯蔵を行い、その後、圧縮空気発生装置２２により、空気をシリカゲルタンク７内のシリカゲルに供給してオゾンをシリカゲルから脱着したものである。
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（入力オゾン濃度）とシリカゲルタンク７から排出されるオゾン濃度（出力オゾン濃度）との間にギャップが４００Ｐａ真空引きの場合よりも大きくなっている（図７のＥ部分）。これは、オゾン貯蔵を始める前に８００Ｐａまで真空引きを行った場合においては、シリカゲルタンク７内のシリカゲルに吸着していた窒素が十分に排出されなかったことを示している。

上記のごとく真空引き条件を３条件にて行ったが、本実施形態においては真空引きの減圧条件が１００Ｐａよりも高真空側（高減圧側）とすることが好適であることがわかった。

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吸着媒体に吸着してオゾン貯蔵手段に貯蔵するオゾン貯蔵工程と、該オゾン貯蔵工程によりオゾンが吸着された吸着媒体に対して空気を供給し、前記吸着媒体からオゾンを脱着させる空気供給工程と、該空気供給工程後に前記オゾン貯蔵手段内の真空引きを行う真空引き工程と、を有するオゾン脱着方法を適用することにより、吸着媒体であるシリカゲルからオゾンを脱離させる際に空気を使用しても窒素残留による笑気ガスの発生を抑えることができるので、高価な酸素ガスをオゾン脱離用のキャリアガスとして使用する必要がなくなり、低コストでオゾンの貯蔵脱着を行うことができる。

また、純酸素もしくは高濃度の酸素をオゾン発生部である電極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吸着媒体であるシリカゲルに吸着して貯蔵するオゾン貯蔵手段であるシリカゲルタンク７と、シリカゲルタンク７によりオゾンが吸着されたシリカゲルに対して空気を供給し、前記シリカゲルからオゾンを脱着させる空気供給手段である圧縮空気発生装置２２と、前記圧縮空気発生装置２２による空気供給後に前記シリカゲルタンク７内の真空引きを行う真空引き手段である真空ポンプ２３と、を有するオゾン貯蔵脱着装置１を適用することにより、吸着媒体であるシリカゲルからオゾンを脱離させる際に空気を使用しても窒素残留による笑気ガスの発生を抑えることができるので、高価な酸素ガスをオゾン脱離用のキャリアガスとして使用する必要がなくなり、低コストでオゾンの貯蔵脱着を行うことができる。

すなわち、本発明は、酸素ガスで高濃度オゾンを製造後、貯蔵し、オゾン脱着用のキャリアガスとして高価な酸素ガスを利用するのではなくキャリアガスとして最も安価な空気を利用してオゾンを脱着することにより酸素ガスによるコスト増加を低減することができるとともに、空気によりシリカゲルからオゾンを脱着後、オゾンを貯蔵する際の問題となるシリカゲル中の窒素を真空引きにより除去することを特徴としている。
また、本発明に加えて、シリカゲルタンク７内のシリカゲルに吸着された窒素の悪影響を低減する方法として、供給ガスである酸素ガス中の水分濃度を高めて、シリカゲルへの窒素の吸着量を減少させるようにしてもかまわない。

本発明に係るオゾン貯蔵脱着装置を示す概要図。 本発明の一実施形態であるオゾン貯蔵脱着装置の全体構成を示す図。 酸素によるオゾン脱着特性を示す図。 酸素によるオゾン脱着特性を示す図。 真空引き（１００Ｐａ）によるオゾン貯蔵・脱着特性を示す図。 真空引き（４００Ｐａ）によるオゾン貯蔵・脱着特性を示す図。 真空引き（８００Ｐａ）によるオゾン貯蔵・脱着特性を示す図。

符号の説明

１ オゾン貯蔵脱着装置
５ オゾン発生器
５ａ 電極
７ シリカゲルタンク
２２ 圧縮空気発生装置
２３ 真空ポンプ

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吸着媒体に吸着してオゾン貯蔵手段に貯蔵するオゾン貯蔵工程と、
   該オゾン貯蔵工程によりオゾンが吸着された吸着媒体に対して空気を供給し、前記吸着媒体からオゾンを脱着させる空気供給工程と、
   該空気供給工程後に前記オゾン貯蔵手段内の真空引きを行う真空引き工程と、を有することを特徴とする空気によるオゾン脱着方法。
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吸着媒体に吸着して貯蔵するオゾン貯蔵手段と、
   該オゾン貯蔵手段によりオゾンが吸着された吸着媒体に対して空気を供給し、前記吸着媒体からオゾンを脱着させる空気供給手段と、
   前記空気供給手段による空気供給後に前記オゾン貯蔵手段内の真空引きを行う真空引き手段と、を有することを特徴とする空気によるオゾン貯蔵脱着装置。