JP2011213498A - オゾンガス発生システム及びオゾンガス発生方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】原料ガス中の窒素ガス濃度が変動したとしても、安定的にオゾンガスを発生させることのできるオゾンガス発生システム及びオゾンガス発生方法を提供する。
【解決手段】オゾンガス発生システムは、少なくとも酸素ガスを含む原料ガスを用いてオゾンガスを発生させる放電式オゾンガス発生装置2と、放電式オゾンガス発生装置2に原料ガスを供給する原料ガス供給配管3と、原料ガス供給配管3に接続され、原料ガス供給配管3に助ガスを導入する助ガス供給配管4と、原料ガス供給配管3における助ガス供給配管4の接続部位よりも上流側に設けられ、原料ガス中の窒素ガス濃度を測定する窒素ガス濃度測定装置5と、助ガス供給配管4に設けられ、窒素ガス濃度測定装置5により測定された窒素ガス濃度に基づいて、助ガスの供給を制御する助ガス供給制御装置8とを備える。
【選択図】図2
【解決手段】オゾンガス発生システムは、少なくとも酸素ガスを含む原料ガスを用いてオゾンガスを発生させる放電式オゾンガス発生装置2と、放電式オゾンガス発生装置2に原料ガスを供給する原料ガス供給配管3と、原料ガス供給配管3に接続され、原料ガス供給配管3に助ガスを導入する助ガス供給配管4と、原料ガス供給配管3における助ガス供給配管4の接続部位よりも上流側に設けられ、原料ガス中の窒素ガス濃度を測定する窒素ガス濃度測定装置5と、助ガス供給配管4に設けられ、窒素ガス濃度測定装置5により測定された窒素ガス濃度に基づいて、助ガスの供給を制御する助ガス供給制御装置8とを備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、オゾンガス発生システム及びオゾンガス発生方法に関する。
オゾンは、有機物分解等の水処理を始めとする各種酸化化学的処理、超純水等にオゾンガスを溶解してなるオゾン溶解水による洗浄分野等で使用されている。このオゾンガスを発生させる方法としては、高純度酸素、濃度を高めた酸素、空気中の酸素等を原料ガスとして、当該原料ガス(酸素ガス)に放電することでその一部をオゾンに転換する方法が知られている。
このような放電方式によるオゾンガス発生方法として、具体的には、PSA(Pressure Swing Adsorption)法により空気から窒素を吸着分離して濃縮した酸素ガスを原料ガスとして放電式オゾンガス発生装置に供給してオゾンガスを発生させる方法が知られているが、この方法では、150g/Nm3以上の高濃度のオゾンガスを安定的に発生させることができないという問題があった。
そこで、このような問題を解決すべく、放電式オゾンガス発生装置に供給される酸素ガスにオゾン生成促進効果を有するガス(窒素ガス、乾燥空気、CO2等)を定常的又は限定的に添加する方法が提案されている(特許文献1)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の方法であっても、PSA法により得られる濃縮ガス中の窒素ガス濃度の変動に逐一対応するようにしてオゾン生成促進効果を有するガスを添加することが困難であり、放電式オゾンガス発生装置にてオゾンガスを安定的に発生させることが困難であるという問題がある。
上記のような問題点に鑑みて、本発明は、原料ガス中の窒素ガス濃度が変動したとしても、安定的にオゾンガスを発生させることのできるオゾンガス発生システム及びオゾンガス発生方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は第一に、少なくとも酸素ガスを含む原料ガスを用いてオゾンガスを発生させる放電式オゾンガス発生装置と、前記放電式オゾンガス発生装置に前記原料ガスを供給する原料ガス供給配管と、前記原料ガス供給配管に接続され、前記原料ガス供給配管に助ガスを導入する助ガス供給配管と、前記原料ガス供給配管における前記助ガス供給配管の接続部位よりも上流側に設けられ、前記原料ガス中の窒素ガス濃度を測定する窒素ガス濃度測定装置と、前記助ガス供給配管に設けられ、前記窒素ガス濃度測定装置により測定された窒素ガス濃度に基づいて、前記助ガスの供給を制御する助ガス供給制御装置とを備えることを特徴とするオゾンガス発生システムを提供する(請求項1)。
上記発明(請求項1)によれば、原料ガス中の窒素ガス濃度に基づいて助ガスの供給が制御され、原料ガス中の窒素ガス濃度が低下した場合には原料ガス供給配管に助ガスが導入されるため、放電式オゾンガス発生装置において安定的にオゾンガスを発生させることができる。
上記発明(請求項1)においては、前記放電式オゾンガス発生装置に供給される前記原料ガスの流量を測定するガス流量測定装置と、前記助ガス供給配管に設けられ、前記ガス流量測定装置において測定された原料ガスの流量に基づいて、前記助ガスの流量を制御する助ガス流量制御装置とをさらに備えるのが好ましい(請求項2)。
放電式オゾンガス発生装置において、原料ガスと助ガスとの比率は一定にするのが望ましいが、上記発明(請求項2)によれば、原料ガス流量の変動に対して助ガス流量を調整することができ、より安定的にオゾンガスを発生させることができる。
上記発明(請求項1,2)においては、前記助ガスが、窒素ガス、炭酸ガス及び空気のうちの少なくとも1種であるのが好ましい(請求項3)。かかる発明(請求項3)のように、助ガス(触媒ガス)として窒素ガス、炭酸ガス及び空気のうちの少なくとも1種が濃縮ガスとともに放電式オゾンガス発生装置に供給されることで、オゾンガスを安定的に発生させることができる。
上記発明(請求項1〜3)においては、PSA酸素濃縮装置を用いて空気から取り出された酸素ガスが、前記原料ガスとして前記原料ガス供給配管を介して前記放電式オゾンガス発生装置に供給されるのが好ましい(請求項4)。
PSA酸素濃縮装置からの酸素ガス中の窒素ガス濃度が変動する場合があるが、このような場合であっても、上記発明(請求項4)によれば、オゾンガスを安定的に発生させることができる。
上記発明(請求項4)においては、前記PSA酸素濃縮装置に供給される空気の一部が、前記助ガスとして前記助ガス供給配管を介して前記原料ガス供給配管に供給されるのが好ましい(請求項5)。
第二に本発明は、少なくとも酸素ガスを含む原料ガスに放電式オゾンガス発生装置を用いて放電することによりオゾンガスを発生させる方法であって、前記原料ガス中の窒素ガス濃度を測定し、当該窒素ガス濃度に基づいて、前記原料ガスへの助ガスの供給を制御することを特徴とするオゾンガス発生方法を提供する(請求項6)。
上記発明(請求項6)においては、前記放電式オゾンガス発生装置に供給される前記原料ガスの流量を測定し、当該原料ガスの流量に基づいて、前記原料ガスへの前記助ガスの供給量を制御するのが好ましい(請求項7)。
上記発明(請求項6,7)においては、前記助ガスが、窒素ガス、炭酸ガス及び空気のうちの少なくとも1種であるのが好ましい(請求項8)。
上記発明(請求項6〜8)においては、PSA酸素濃縮装置にて空気から取り出された酸素ガスを、前記原料ガスとして用いるのが好ましく(請求項9)、かかる発明(請求項9)においては、前記PSA酸素濃縮装置に供給される空気の一部を、前記助ガスとして用いるのが好ましい(請求項10)。
本発明によれば、原料ガス中の窒素ガス濃度が変動したとしても、安定的にオゾンガスを発生させることのできるオゾンガス発生システム及びオゾンガス発生方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態に係るオゾンガス発生システムを、図面を参照して説明する。図1及び2は、本発明の第1及び第2の実施形態に係るオゾンガス発生システムを示す概略構成図である。
〔第1の実施形態〕
図1に示すように、第1の実施形態に係るオゾンガス発生システムは、PSA酸素ガス濃縮装置1、放電式オゾンガス発生装置2、PSA酸素ガス濃縮装置1と放電式オゾンガス発生装置2とを接続し、PSA酸素ガス濃縮装置1からの濃縮ガスを原料ガスとして放電式オゾンガス発生装置2に供給する原料ガス供給配管3、原料ガス供給配管3の途中に接続され、原料ガス供給配管3に助ガス(触媒ガス)を導入する助ガス供給配管4、原料ガス供給配管3における助ガス供給配管4の接続部位よりも上流側(PSA酸素ガス濃縮装置1側)に設けられた窒素ガス濃度計5、助ガス供給配管4の途中に設けられ、助ガスの流量を制御する第1のマスフローコントローラ(MFC)6、原料ガス供給配管3における助ガス供給配管4の接続部位と放電式オゾンガス発生装置2との間に設けられ、放電式オゾンガス発生装置2に供給される原料ガスの流量を制御する第2のマスフローコントローラ(MFC)7又はガス流量計9、及び助ガス供給配管3における第1のMFC6の下流側に設けられた自動弁8を備える。
図1に示すように、第1の実施形態に係るオゾンガス発生システムは、PSA酸素ガス濃縮装置1、放電式オゾンガス発生装置2、PSA酸素ガス濃縮装置1と放電式オゾンガス発生装置2とを接続し、PSA酸素ガス濃縮装置1からの濃縮ガスを原料ガスとして放電式オゾンガス発生装置2に供給する原料ガス供給配管3、原料ガス供給配管3の途中に接続され、原料ガス供給配管3に助ガス(触媒ガス)を導入する助ガス供給配管4、原料ガス供給配管3における助ガス供給配管4の接続部位よりも上流側(PSA酸素ガス濃縮装置1側)に設けられた窒素ガス濃度計5、助ガス供給配管4の途中に設けられ、助ガスの流量を制御する第1のマスフローコントローラ(MFC)6、原料ガス供給配管3における助ガス供給配管4の接続部位と放電式オゾンガス発生装置2との間に設けられ、放電式オゾンガス発生装置2に供給される原料ガスの流量を制御する第2のマスフローコントローラ(MFC)7又はガス流量計9、及び助ガス供給配管3における第1のMFC6の下流側に設けられた自動弁8を備える。
PSA酸素ガス濃縮装置1は、人工ゼオライト等の窒素吸着剤を収容した複数のタンクを備え、外部から取り入れた空気中の窒素を当該窒素吸着剤にて吸着し、酸素が濃縮された濃縮ガスを発生させる装置である。PSA酸素ガス濃縮装置1は、タンク内の加圧により窒素吸着剤に窒素を吸着させる工程及び減圧により窒素吸着剤から窒素を脱離させる工程を繰り返すことで、酸素が濃縮された濃縮ガスを発生させることができる。
放電式オゾンガス発生装置2は、原料ガスに対して放電することにより、原料ガス中の酸素をオゾンガスに変換する装置である。この放電式オゾンガス発生装置2としては、無声放電、コロナ放電等の気中放電によりオゾンガスを発生させ得るものであってもよいし、沿面放電によりオゾンガスを発生させ得るものであってもよい。なお、この放電式オゾンガス発生装置2は、150g/Nm3以上のオゾンガスを発生し得るものであるのが好ましい。
原料ガス供給配管3及び助ガス供給配管4としては、特に限定されるものではないが、ガスバリア性等を考慮するとSUS、ナイロン又はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等のフッ素系樹脂性の管材を用いることができる。
このような構成を有する第1の実施形態に係るオゾンガス発生システムにおいて、PSA酸素ガス濃縮装置1において外部から取り込まれた空気を濃縮して得られた濃縮ガスが原料ガス供給配管3を介して放電式オゾンガス発生装置2に供給され、放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスが発生される。
このとき、PSA酸素ガス濃縮装置1において、通常は、酸素濃度95%程度に濃縮され、微量の窒素ガスを含む濃縮ガスが発生されるが、この濃縮ガス中の窒素ガス濃度が安定せずに、窒素ガスを含まない場合がある。
放電式オゾンガス発生装置2において、供給される原料ガス中に過剰量の窒素が含まれていると、放電により窒素酸化物(NOX)が発生させ、この窒素酸化物によりオゾンガスが分解されてしまうが、その一方で酸素ガスのみが原料ガスとして放電式オゾンガス発生装置2に供給されると、安定的にオゾンガスを発生させることができない。
そこで、第1の実施形態に係るオゾンガス発生システムにおいては、PSA酸素ガス濃縮装置1の出口近傍に設けられた窒素ガス濃度計5にて濃縮ガス中の窒素ガス濃度を測定し、その測定結果に基づいて自動弁8の開成及び閉成を制御し、原料ガス供給配管3への助ガスの供給を制御する。なお、第1の実施形態において、助ガスとしては、窒素ガス、炭酸ガス、空気等を単独で用いてもよいし、これらのうちの2種以上を混合して用いてもよい。
具体的には、窒素ガス濃度計5にて測定された濃縮ガス中の窒素ガス濃度が所定濃度(例えば、0.1vol%)未満である場合又は窒素ガス濃度計5にて窒素ガスを検出できなかった場合に、その測定結果に基づいて自動弁8を開成し、原料ガス供給配管3に助ガスを導入する。これにより、濃縮ガスと助ガスとの混合ガスが放電式オゾンガス発生装置2に供給され、放電式オゾンガス発生装置2にて安定的にオゾンガスが発生されることになる。
一方、窒素ガス濃度計5にて測定された濃縮ガス中の窒素ガス濃度が所定濃度(例えば、0.1vol%)以上である場合又は窒素ガス濃度計5にて窒素ガスを検出できた場合には、原料ガス供給配管3に助ガスを導入してしまうと、放電式オゾンガス発生装置2に供給される原料ガス中の酸素ガス濃度が低下し、オゾンガスの発生量が低下するおそれがあるため、自動弁8を閉成する。
一般に、オゾンガスは、例えば、純水に溶解させて、電子材料等の被洗浄物の表面に付着した有機物、金属汚染物等を洗浄するための洗浄水(オゾンガス溶解水)を調製するために使用されるため、第1の実施形態に係るオゾンガス発生システムにおいては、そのような用途において必要十分量(所望濃度のオゾンガス溶解水を調製するために必要な量)のオゾンガスが安定的に発生されるようにするのが望ましい。
上記第1の実施形態に係るオゾンガス発生システムによれば、PSA酸素ガス濃縮装置1から放電式オゾンガス発生装置2に供給される原料ガスとしての濃縮ガス中の窒素ガス濃度に基づいて、原料ガス供給配管3への助ガスの供給が自動弁8により制御されるため、放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスを安定的に発生させることができる。
〔第2の実施形態〕
以下、本発明の第2の実施形態に係るオゾンガス発生システムを、図2を参照して説明するが、上記第1の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
以下、本発明の第2の実施形態に係るオゾンガス発生システムを、図2を参照して説明するが、上記第1の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
本発明の第2の実施形態に係るオゾンガス発生システムは、上記第1の実施形態において第2のMFC7又はガス流量計9の測定値に基づいて第1のMFC6が制御される以外は、上記第1の実施形態と同様の構成を有する。
このような構成を有する第2の実施形態に係るオゾンガス発生システムにおいて、PSA酸素ガス濃縮装置1において外部から取り込まれた空気から濃縮された酸素ガスが原料ガス供給配管3を介して放電式オゾンガス発生装置2に供給され、放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスが発生される。
このとき、PSA酸素ガス濃縮装置1において、通常は、酸素濃度95%程度に濃縮され、微量の窒素ガスを含む濃縮ガスが発生されるが、この濃縮ガス中の窒素ガス濃度が安定せずに、窒素ガスを含まない場合がある。
そこで、第2の実施形態に係るオゾンガス発生システムにおいては、PSA酸素ガス濃縮装置1の出口近傍に設けられた窒素ガス濃度計5にて濃縮ガス中の窒素ガス濃度を測定し、その測定結果に基づいて自動弁8の開成及び閉成を制御し、原料ガス供給配管3への助ガスの供給を制御する。
具体的には、窒素ガス濃度計5にて測定された濃縮ガス中の窒素ガス濃度が所定濃度(例えば、0.1vol%)未満である場合又は窒素ガス濃度計5にて窒素ガスを検出できなかった場合に、その測定結果に基づいて自動弁8を開成し、原料ガス供給配管3に助ガスを導入する。これにより、濃縮ガスと助ガスとの混合ガスが放電式オゾンガス発生装置2に供給され、放電式オゾンガス発生装置2にて安定的にオゾンガスが発生されることになる。
一方、窒素ガス濃度計5にて測定された濃縮ガス中の窒素ガス濃度が所定濃度(例えば、0.1vol%)以上である場合又は窒素ガス濃度計5にて窒素ガスを検出できた場合には、原料ガス供給配管3に助ガスを導入してしまうと、放電式オゾンガス発生装置2に供給される原料ガス中の酸素ガス濃度が低下し、オゾンガスの発生量が低下するおそれがあるため、自動弁8を閉成する。
上記のように自動弁8の開成及び閉成を制御して、放電式オゾンガス発生装置2に供給される原料ガス中の窒素ガス等の濃度が所定濃度以上になるように維持していたとしても、PSA酸素ガス濃縮装置1から放電式オゾンガス発生装置2に供給される原料ガスの流量が変動すると、それに応じて放電式オゾンガス発生装置2におけるオゾンガスの発生量が変動してしまう。
そこで、第2の実施形態に係るオゾンガス発生システムにおいては、自動弁8が開成されている状態、すなわち、PSA酸素ガス濃縮装置1からの濃縮ガス中の窒素ガス濃度が所定濃度(例えば、0.1vol%未満)であるときに、放電式オゾンガス発生装置2の上流側に設けられた第2のMFC7又はガス流量計9にて放電式オゾンガス発生装置2に供給される原料ガス(濃縮ガスと助ガスとの混合ガス)の流量を測定し、その測定結果に基づいて、第1のMFC6を制御して助ガス供給配管4を介して供給される助ガスの流量を精密に制御する。
具体的には、第2のMFC7又はガス流量計9にて測定された原料ガス流量の変動に応じて、助ガス流量が原料ガス流量に対して所定の比率(例えば、0.1〜1%)になるように第1のMFC6により助ガス流量を精密に制御する。これにより、放電式オゾンガス発生装置2にて安定的にオゾンガスを発生させることができる。
以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
例えば、上記第1及び第2の実施形態においては、図3に示すように、PSA酸素ガス濃縮装置1への入口配管の途中に分岐管10の一端を接続するとともに、当該分岐管10の他端を第1のMFC6に接続し、PSA酸素ガス濃縮装置1に供給される空気の一部を、分岐管10、第1のMFC6及び助ガス供給配管4を介して助ガスとして原料ガス供給配管3に導入するようにしてもよい。
以下、実施例及び比較例を参照して、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。
〔参考例1〕
図1に示すオゾンガス発生システムを用いて、PSA酸素ガス濃縮装置1の出口ガス流量を4NL/minとし、自動弁8を開成した状態で助ガス供給配管4から窒素ガスを助ガスとして20NmL/min原料ガス供給配管3に導入して、放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、160g/Nm3で安定的に推移したが、150g/Nm3を下回るときも散見された。このときの窒素ガス濃度を窒素ガス濃度計5にて測定したところ、窒素ガス濃度が1.0vol%を超過していることが確認された。したがって、放電式オゾンガス発生装置2の入口における窒素ガス濃度が過剰になると、放電式オゾンガス発生装置2におけるオゾンガスの発生が不安定になると考えられる。
図1に示すオゾンガス発生システムを用いて、PSA酸素ガス濃縮装置1の出口ガス流量を4NL/minとし、自動弁8を開成した状態で助ガス供給配管4から窒素ガスを助ガスとして20NmL/min原料ガス供給配管3に導入して、放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、160g/Nm3で安定的に推移したが、150g/Nm3を下回るときも散見された。このときの窒素ガス濃度を窒素ガス濃度計5にて測定したところ、窒素ガス濃度が1.0vol%を超過していることが確認された。したがって、放電式オゾンガス発生装置2の入口における窒素ガス濃度が過剰になると、放電式オゾンガス発生装置2におけるオゾンガスの発生が不安定になると考えられる。
〔比較例1〕
参考例1において、自動弁8を閉成した状態で放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、10〜160g/Nm3の間で変動し、オゾンガスの発生が不安定であることが確認された。このときの窒素ガス濃度計5にて窒素ガス濃度を測定したところ、窒素ガス濃度が0.1vol%未満の場合が散見された。したがって、PSA酸素ガス濃縮装置1からの濃縮ガス中の窒素ガス濃度が0.1vol%未満になると、放電式オゾンガス発生装置2におけるオゾンガスの発生が不安定となると考えられた。
参考例1において、自動弁8を閉成した状態で放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、10〜160g/Nm3の間で変動し、オゾンガスの発生が不安定であることが確認された。このときの窒素ガス濃度計5にて窒素ガス濃度を測定したところ、窒素ガス濃度が0.1vol%未満の場合が散見された。したがって、PSA酸素ガス濃縮装置1からの濃縮ガス中の窒素ガス濃度が0.1vol%未満になると、放電式オゾンガス発生装置2におけるオゾンガスの発生が不安定となると考えられた。
〔実施例1〕
参考例1において、窒素ガス濃度計5により測定された窒素ガス濃度が0.1vol%未満であるときのみ自動弁8を開成して助ガスとしての窒素ガスを20NmL/min原料ガス供給配管3に導入し、放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、160g/Nm3で安定的に推移した。
参考例1において、窒素ガス濃度計5により測定された窒素ガス濃度が0.1vol%未満であるときのみ自動弁8を開成して助ガスとしての窒素ガスを20NmL/min原料ガス供給配管3に導入し、放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、160g/Nm3で安定的に推移した。
〔実施例2〕
助ガスとして窒素ガスに代えて空気(25NmL/min)を原料ガス供給配管3に導入する以外は、実施例1と同様にして放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、160g/Nm3で安定的に推移した。
助ガスとして窒素ガスに代えて空気(25NmL/min)を原料ガス供給配管3に導入する以外は、実施例1と同様にして放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、160g/Nm3で安定的に推移した。
〔実施例3〕
図2に示すオゾンガス発生システムを用いて、オゾンガスを発生させたところ、ガス流量計9により測定されたガス流量が1〜8NL/minで変動した。そこで、その変動に応じて第1のMFC6を制御して、助ガスとしての窒素ガスの流量をPSA酸素ガス濃縮装置2の出口ガス流量の0.1〜1vol%となるように調整し、オゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、原料ガスの流量変動にもかかわらず、発生されたオゾンガス濃度は150〜160g/Nm3で安定的に推移した。
図2に示すオゾンガス発生システムを用いて、オゾンガスを発生させたところ、ガス流量計9により測定されたガス流量が1〜8NL/minで変動した。そこで、その変動に応じて第1のMFC6を制御して、助ガスとしての窒素ガスの流量をPSA酸素ガス濃縮装置2の出口ガス流量の0.1〜1vol%となるように調整し、オゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、原料ガスの流量変動にもかかわらず、発生されたオゾンガス濃度は150〜160g/Nm3で安定的に推移した。
〔比較例2〕
ガス流量計9により測定されたガス流量の変動にかかわらず、助ガスとしての窒素ガスの流量を20NmL/minで固定する以外は、実施例2と同様にしてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、発生されたオゾンガス濃度は130〜160g/Nm3で変動した。この結果から、原料ガスの流量変動に応じて助ガス流量を制御することで、安定的なオゾンガスの発生が可能であることが確認された。
ガス流量計9により測定されたガス流量の変動にかかわらず、助ガスとしての窒素ガスの流量を20NmL/minで固定する以外は、実施例2と同様にしてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、発生されたオゾンガス濃度は130〜160g/Nm3で変動した。この結果から、原料ガスの流量変動に応じて助ガス流量を制御することで、安定的なオゾンガスの発生が可能であることが確認された。
〔実施例4〕
図3に示すオゾンガス発生システムを用いて、PSA酸素ガス濃縮装置1の出口ガス流量を4NL/minとし、PSA酸素ガス濃縮装置1への入口配管から分岐管、第1のMFC6及び助ガス供給配管4を介して、窒素ガス濃度計5により測定された窒素ガス濃度が0.1vol%未満であるときのみ自動弁8を開成して空気を25NmL/min原料ガス供給配管3に導入し、放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、160g/Nm3で安定的に推移した。
図3に示すオゾンガス発生システムを用いて、PSA酸素ガス濃縮装置1の出口ガス流量を4NL/minとし、PSA酸素ガス濃縮装置1への入口配管から分岐管、第1のMFC6及び助ガス供給配管4を介して、窒素ガス濃度計5により測定された窒素ガス濃度が0.1vol%未満であるときのみ自動弁8を開成して空気を25NmL/min原料ガス供給配管3に導入し、放電式オゾンガス発生装置2にてオゾンガスを製造した。この放電式オゾンガス発生装置2にて発生されたオゾンガス濃度を測定したところ、160g/Nm3で安定的に推移した。
1…PSA酸素ガス濃縮装置
2…放電式オゾンガス発生装置
3…原料ガス供給配管
4…助ガス供給配管
5…窒素ガス濃度計(窒素ガス濃度測定装置)
6…第1のマスフローコントローラ(助ガス流量制御装置)
8…自動弁(助ガス供給制御装置)
9…ガス流量計(ガス流量測定装置)
2…放電式オゾンガス発生装置
3…原料ガス供給配管
4…助ガス供給配管
5…窒素ガス濃度計(窒素ガス濃度測定装置)
6…第1のマスフローコントローラ(助ガス流量制御装置)
8…自動弁(助ガス供給制御装置)
9…ガス流量計(ガス流量測定装置)
Claims (10)
- 少なくとも酸素ガスを含む原料ガスを用いてオゾンガスを発生させる放電式オゾンガス発生装置と、
前記放電式オゾンガス発生装置に前記原料ガスを供給する原料ガス供給配管と、
前記原料ガス供給配管に接続され、前記原料ガス供給配管に助ガスを導入する助ガス供給配管と、
前記原料ガス供給配管における前記助ガス供給配管の接続部位よりも上流側に設けられ、前記原料ガス中の窒素ガス濃度を測定する窒素ガス濃度測定装置と、
前記助ガス供給配管に設けられ、前記窒素ガス濃度測定装置により測定された窒素ガス濃度に基づいて、前記助ガスの供給を制御する助ガス供給制御装置と
を備えることを特徴とするオゾンガス発生システム。 - 前記放電式オゾンガス発生装置に供給される前記原料ガスの流量を測定するガス流量測定装置と、
前記助ガス供給配管に設けられ、前記ガス流量測定装置において測定された原料ガスの流量に基づいて、前記助ガスの流量を制御する助ガス流量制御装置と
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のオゾンガス発生システム。 - 前記助ガスが、窒素ガス、炭酸ガス及び空気のうちの少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は2に記載のオゾンガス発生システム。
- PSA酸素濃縮装置を用いて空気から取り出された酸素ガスが、前記原料ガスとして前記原料ガス供給配管を介して前記放電式オゾンガス発生装置に供給されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のオゾンガス発生システム。
- 前記PSA酸素濃縮装置に供給される空気の一部が、前記助ガスとして前記助ガス供給配管を介して前記原料ガス供給配管に供給されることを特徴とする請求項4に記載のオゾンガス発生システム。
- 少なくとも酸素ガスを含む原料ガスに放電式オゾンガス発生装置を用いて放電することによりオゾンガスを発生させる方法であって、
前記原料ガス中の窒素ガス濃度を測定し、当該窒素ガス濃度に基づいて、前記原料ガスへの助ガスの供給を制御することを特徴とするオゾンガス発生方法。 - 前記放電式オゾンガス発生装置に供給される前記原料ガスの流量を測定し、当該原料ガスの流量に基づいて、前記原料ガスへの前記助ガスの導入量を制御することを特徴とする請求項6に記載のオゾンガス発生方法。
- 前記助ガスが、窒素ガス、炭酸ガス及び空気のうちの少なくとも1種であることを特徴とする請求項6又は7に記載のオゾンガス発生方法。
- PSA酸素濃縮装置にて空気から取り出された酸素ガスを、前記原料ガスとして用いることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載のオゾンガス発生方法。
- 前記PSA酸素濃縮装置に供給される空気の一部を、前記助ガスとして用いることを特徴とする請求項9に記載のオゾンガス発生方法。
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CN111252739A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-09 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种臭氧产生提纯系统 |
WO2022130506A1 (ja) * | 2020-12-15 | 2022-06-23 | 三菱電機株式会社 | オゾン供給装置及びオゾン供給方法 |
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