JP2013158700A

JP2013158700A - 酸化処理システム

Info

Publication number: JP2013158700A
Application number: JP2012022372A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Kamase; 幸広釜瀬; Fumio Hayashi; 文男早矢仕
Original assignee: IHI Shibaura Machinery Corp
Current assignee: IHI Shibaura Machinery Corp
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】ラジカルによる処理対象表面の酸化処理効果を確実に得ることができる処理システムを提供することを課題とする。
【解決手段】処理室２と、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置３と、過酸化水素ガスを発生させる過酸化水素ガス発生装置４と、処理室内よりも狭い空間内でオゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとし、混合ガスを処理室２内に供給する混合器１０と、を具備し、過酸化水素ガスとオゾンガスとの混合ガスを用いて処理室２内の処理対象表面の酸化処理を行う酸化処理システム１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸化処理システムの技術に関する。

従来、処理対象を酸化処理して、これを殺菌、洗浄、または、脱臭等する酸化処理システムの技術は種々知られている。
前記酸化処理システムによって酸化処理される処理対象には、例えば、工場廃水等の液体、または、医療機器や手術室内やクリーンルームや電気製品等の固体の表面がある。

前記酸化処理システムには、オゾンを用いて処理室内の処理対象の酸化処理を行うものがある（特許文献１参照）。
また、前記酸化処理システムには、水中においてオゾンと過酸化水素とが反応して生成されるラジカル（例えば、ＯＨラジカル（ヒドロキシカルラジカル））によって、処理室内の処理対象の酸化処理（促進酸化）を行うものがある。

ここで、促進酸化（ＡＯＰ（ＡｄｖａｎｃｅｄＯｘｉｄａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓ））とは、ＯＨラジカルを利用して処理対象表面の有機物またはその他の物質を分解するものであることが知られている。ＯＨラジカルは、オゾンまたは過酸化水素よりも酸化力が強く、有機物との反応性に富むものであることが知られている。

特開昭６３−５９９６１号公報

しかしながら、前記ラジカルによって処理対象の酸化処理を行う処理システムとして、オゾンガスと過酸化水素ガスとを処理室内で混合させてこれらを反応させ、処理室内でラジカルを生成するものが考えられる。
そして、このようにオゾンガスと過酸化水素ガスとを処理室内で混合させる処理システムでは、オゾンガスおよび過酸化水素ガスが処理室内で希釈されるため、オゾンガスと過酸化水素ガスとの混合効率が悪く、ラジカルを効率よく生成することができない場合がある。
つまり、当該オゾンガスと過酸化水素ガスとを処理室内で混合させる処理システムでは、ラジカルによる処理対象の酸化処理効果を確実に得ることができない場合がある。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、ラジカルによる処理対象表面の酸化処理効果を確実に得ることができる処理システムを提供することを課題とする。

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、処理室と、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置と、過酸化水素ガスを発生させる過酸化水素ガス発生装置と、前記処理室内よりも狭い空間内で前記オゾンガスと前記過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとし、前記混合ガスを前記処理室内に供給する混合器と、を具備し、前記過酸化水素ガスと前記オゾンガスとの混合ガスを用いて前記処理室内の処理対象表面の酸化処理を行う、酸化処理システムとしたものである。

請求項２においては、前記混合器は、前記オゾンガスが前記過酸化水素ガスに吸引されるようにして、前記オゾンガスと前記過酸化水素ガスとが混合するように構成されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、本発明によれば、ラジカルによる処理対象表面の酸化処理効果を確実に得ることができる。

本発明の実施形態に係る酸化処理システムの全体的な構成を示した模式図。本発明の実施形態に係る酸化処理システムの混合器を示した断面図。本発明の実施例に係る酸化処理システムにおける処理室内の処理対象表面の酸化処理を行う一連の動作を示したフローチャート図。本発明の実施形態に係る酸化処理システムの混合器を示した断面図。

次に、本発明の実施形態に係る酸化処理システム１について、図１から図４を用いて説明する。

酸化処理システム１は、図１に示すように、処理室２と、オゾンガス発生装置３と、過酸化水素ガス発生装置４と、ファン５と、混合器１０と、を具備する。
酸化処理システム１は、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガスとオゾン（Ｏ３）ガスとの混合ガスを用いて処理室２内の処理対象表面の酸化処理を行うように構成される。酸化処理システム１によって処理対象表面が酸化処理されることにより、処理対象表面殺菌、洗浄、または、脱臭等が行われる。

酸化処理システム１の処理室２内では、過酸化水素ガスとオゾンガスとを用いて処理対象表面が酸化処理される。
酸化処理システム１の処理室２には、例えば、精密機械工業、半導体工業、医薬品工業等の製造設備や研究施設のクリーンルームやアイソレータ、手術室、殺菌装置の殺菌室、歯科・眼科等の医院の居室、洗浄装置の洗浄室、食品製造工場、ホテルの客室、介護施設、病院等の不特定多数が集う各種施設、食堂・レストラン等の厨房、または、有害な化学物質や微生物が残留した施設等がある。
酸化処理システム１の処理室２は、排気口２ａを有する。酸化処理システム１の処理室２は、排気口２ａに過酸化水素分解触媒およびオゾン分解触媒が設けられて構成される。

処理対象とは、過酸化水素ガスとオゾンガスとの混合ガスを用いてその表面が酸化処理されるものを示す。
処理対象表面には、精密機械工業、半導体工業、医薬品工業等の製造設備や研究施設のクリーンルームやアイソレータの内壁の表面、手術室の内壁の表面、殺菌装置の殺菌室の内壁の表面、歯科・眼科等の医院の居室の内壁の表面、洗浄装置の洗浄室の内壁の表面、食品製造工場の内壁、ホテルの客室の内壁表面、介護施設もしくは病院等の不特定多数が集う各種施設の内壁表面、食堂・レストラン等の厨房の内壁表面、または、有害な化学物質や微生物が残留した施設内の内壁表面等がある。また、処理対象表面には、クリーンルーム内やアイソレータ内、手術室内、殺菌装置の殺菌室内、歯科・眼科等の医院の居室内、洗浄装置の洗浄室内、食品製造工場内、ホテルの客室内、介護施設もしくは病院等の不特定多数が集う各種施設内、食堂・レストラン等の厨房内、または、有害な化学物質や微生物が残留した施設内等に配置されるもの、例えば、クリーンルームやアイソレータ内の装置や工具の表面、手術室内の手術用具の表面、殺菌装置の殺菌室内の衣類や容器の表面、歯科・眼科等の医院の居室内の設置品や機器類の表面、洗浄装置の洗浄室内の電子部品や電気製品等の表面、食品製造工場に設置された製造機器、食品工場内の雰囲気中の浮遊菌、治具類、ケーキ、パイ、もしくは、そば等の原材料、ホテルの客室内のカーテン、ベッド等の調度品、介護施設もしくは病院等の不特定多数が集う各種施設内の調度品、食堂・レストラン等の厨房内の調度品や食器類の表面及び排気される臭い物質、または、有害な化学物質や微生物が残留した施設内の設置物の表面等がある。
このように、酸化処理システム１では、半導体の表面処理のように処理対象表面そのものの処理（酸化処理）が行われる。また、酸化処理システム１では、処理対象表面に付着した化学物質または微生物の処理（酸化処理）が行われて、処理対象表面の臭い物質の低減（脱臭）、処理対象表面の有害物質の無害化、処理対象表面の微生物の殺菌等が行われる。

なお、オゾンは強力な酸化剤であり、微生物である細菌やウイルスに対する強い不活化効果を示すことが知られている。また、オゾンに加湿等の方法で水分を追加させることにより、より強力な酸化力をもつＯＨラジカルを生成し、より強力な殺菌効果が得られることも知られている。
オゾンを用いた脱臭は、大気汚染処理として排気の脱臭、排煙処理、室内の空気浄化あるいは、浴室、病院、老人施設等でも利用されている。臭い物質を構成する硫化物や有機酸等を、オゾンの強い酸化反応を利用して分解するのが脱臭原理である。一般に、オゾンは−ＳＨ、＝Ｓ、−ＮＨ２、＝ＮＨ、−ＯＨ、−ＣＨＯを持つ化合物との反応性が大きい。悪臭物質の多くはこれらの基を持つので、オゾンによる脱臭は、多くの悪臭物質に対し効果を持つことになる。
オゾンは、各種難分解性化学物質とも、強力な酸化力により分解することが知られている。例えば、塩素系農薬、有機リン系農薬、尿素系農薬等に対する水中での処理に関する報告もある。

酸化処理システム１のオゾンガス発生装置３は、オゾンガスを発生させる装置である。
酸化処理システム１のオゾンガス発生装置３には、酸素に放電することによりオゾンガスを発生するもの（放電式オゾンガス発生装置）、または、酸素に紫外線を照射することによってオゾンガスを発生するもの（紫外線式オゾンガス発生装置）等がある。
酸化処理システム１のオゾンガス発生装置３は、処理室２の上流側に配置される。

酸化処理システム１の過酸化水素ガス発生装置４は、過酸化水素ガスを発生させる装置である。
酸化処理システム１の過酸化水素ガス発生装置４は、過酸化水素水（例えば、３５ｗｔ％過酸化水素水）を蒸発させて、過酸化水素ガスを発生させるように構成される。なお、酸化処理システム１では、過酸化水素ガス発生装置４において過酸化水素ガスを発生するために用いられる過酸化水素水は、求められる効果、用途、または、過酸化水素ガス発生装置４の仕様等に応じて、適切な濃度のものが選択されて用いられてもよい。
酸化処理システム１の過酸化水素ガス発生装置４は、処理室２の上流側に配置される。

酸化処理システム１のファン５は、過酸化水素ガス発生装置４に外気を供給して、過酸化水素ガス発生装置４から混合器１０に、当該外気とともに過酸化水素ガスを供給するものである。
酸化処理システム１のファン５は、処理室２外に配置される。酸化処理システム１のファン５は、過酸化水素ガス発生装置４の上流側に配置される。

酸化処理システム１の混合器１０は、オゾンガス発生装置３で発生されたオゾンガスと、過酸化水素ガス発生装置４で発生された過酸化水素ガスと、を混合させて混合ガスとし、当該混合ガスを処理室２内に供給するように構成される。酸化処理システム１の混合器１０は、処理室２内よりも狭い空間内でオゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとするように構成される。
酸化処理システム１の混合器１０は、処理室２の上流側に配置される。酸化処理システム１の混合器１０は、オゾンガス発生装置３および過酸化水素ガス発生装置４の下流側に配置される。
酸化処理システム１の混合器１０は、例えば図２に示すように、円筒部材１１と複数個の混合羽根１２とを備え、処理室２内よりも狭い空間内でオゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとするスタテックミキサとして構成される。

ここで、混合ガスは、オゾンガスと過酸化水素ガスとが混合されてなるものである。
混合ガスでは、オゾンガスと過酸化水素ガスとが反応してラジカルが生成される。オゾンと過酸化水素とが反応して生成されるラジカルには、ＯＨラジカル（ヒドロキシカルラジカル）がある。ＯＨラジカルは、オゾンまたは過酸化水素よりも酸化力が強いことで知られている。

酸化処理システム１は、オゾンガス発生装置３と混合器１０とがオゾンガス供給管６を介して接続されて、構成される。
酸化処理システム１は、過酸化水素ガス発生装置４と混合器１０とが過酸化水素ガス供給管７を介して接続されて、構成される。
酸化処理システム１は、ファン５と過酸化水素ガス発生装置４とが配管８を介して接続されて、構成される。
酸化処理システム１は、混合器１０と処理室２内とが混合ガス供給管９を介して接続されて、構成される。

そして、酸化処理システム１は、ファン５が作動することによって、配管８を介してファン５から過酸化水素ガス発生装置４に外気が供給され、当該外気とともに過酸化水素ガス発生装置４で発生された過酸化水素ガスが過酸化水素ガス供給管７を介して過酸化水素ガス発生装置４から混合器１０に供給されるように、構成される。
また、酸化処理システム１は、オゾンガス発生装置３の供給ポンプや酸素発生装置等が作動することによって、オゾンガス発生装置３で発生されたオゾンガスがオゾンガス供給管６を介してオゾンガス発生装置３から混合器１０に供給されるように、構成される。
さらに、酸化処理システム１は、オゾンガスと過酸化水素ガスとが混合器１０で混合されて、当該混合ガスが混合ガス供給管９を介して混合器１０から処理室２に供給されるように、構成される。
酸化処理システム１は、混合ガスが処理室２内に供給されることによって、処理室２内の気体（過酸化水素、オゾン、酸素等）が処理室２の排気口２ａから排気されるように構成される。

次に、酸化処理システム１における過酸化水素ガスとオゾンガスとの混合ガスを用いて処理室２内の処理対象表面の酸化処理を行う一連の動作について説明する。

前記酸化処理システム１の一連の動作は、図３に示すように、混合工程（ステップＳ１）と、酸化処理工程（ステップＳ２）と、を具備するものである。

ステップＳ１は、オゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとする工程である。
ステップＳ１では、酸化処理システム１のオゾンガス発生装置３を作動させてオゾンガスを混合器１０に供給するとともに、過酸化水素ガス発生装置４を作動させて過酸化水素を混合器１０に供給することで、オゾンガスと過酸化水素ガスとを混合器１０で混合するように行われる。このとき、酸化処理システム１の混合器１０においては、処理室２内よりも狭い空間内でオゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとする。
ステップＳ１では、オゾンガスと過酸化水素ガスとが混合器１０で混合されると、混合ガスとなる。混合ガスでは、オゾンガスと過酸化水素ガスとが反応して、ラジカルが生成される。
ステップＳ１においてオゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとした後、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２は、酸化処理システム１の処理室２内の処理対象表面を混合ガスによって酸化させる処理を行う工程である。
ステップＳ２では、ステップＳ１においてオゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させてなる混合ガスを混合器１０から処理室２内に供給して、処理室２内の処理対象表面を酸化させるように行われる。
ステップＳ２において酸化処理システム１の処理室２内に混合ガスが供給されて、混合ガスが酸化処理室２内の処理対象表面に到達すると、混合ガスのラジカルによって処理対象表面が酸化されることとなる。
このようにして、ステップＳ２において、処理対象表面を混合ガスによって酸化させる処理が行われる。

以上のように、酸化処理システム１は、混合器１０を具備する。酸化処理システム１の混合器１０は、処理室２内よりも狭い空間内でオゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとし、混合ガスを処理室２内に供給するように、構成される。
このため、酸化処理システム１では、オゾンガスと過酸化水素ガスとが、処理室２内で混合される場合よりもそれぞれ高い濃度で、混合器１０において混合されて混合ガスとなる。
よって、酸化処理システム１では、オゾンガスと過酸化水素ガスとを処理室２内で混合させるものよりも、オゾンガスと過酸化水素ガスとの混合効率を向上させることができ、ラジカルを効率よく生成することができる。
したがって、酸化処理システム１によれば、処理室２内に供給された混合ガスのラジカルによる処理対象表面の酸化処理効果を確実に得ることができる。

またこのように、酸化処理システム１では、ラジカルが効率よく生成されるので、オゾンガスと過酸化水素ガスとを処理室２内で混合させるものよりも、処理室２から排気されるオゾンの量と過酸化水素の量がそれぞれ少なくなり、処理室２の排気口２ａから排気されるオゾンと過酸化水素との量を減少させることができる。
したがって、酸化処理システム１によれば、処理室２の排気口２ａに設けられる過酸化水素分解触媒およびオゾン分解触媒を少なくすることができる。

酸化処理システム１の混合器１０は、オゾンガスが過酸化水素ガスに吸引されるようにして、オゾンガスと過酸化水素ガスとが混合するように（アスピレータのように）構成することもできる。
このとき、酸化処理システム１の混合器１０は、図４に示すように、オゾンガス流路１３と、過酸化水素ガス流路１４と、混合ガス流路１５と、を有して構成される。
酸化処理システム１の混合器１０のオゾンガス流路１３は、オゾンガス供給管６を介して供給されたオゾンガスが混合器１０内を流通する流路である。酸化処理システム１の過酸化水素ガス流路１４は、過酸化水素ガス供給管７を介して供給された過酸化水素ガスが混合器１０内を流通する流路である。酸化処理システム１の混合ガス流路１５は、混合ガスが混合器１０内を流通して、混合ガス供給管９に流出する流路である。
酸化処理システム１の混合器１０は、オゾンガス流路１３と過酸化水素ガス流路１４とがそれぞれ混合ガス流路１５に連通され、混合ガス流路１５にてオゾンガスと過酸化水素ガスとが混合されるように構成される。
酸化処理システム１の混合器１０は、オゾンガス流路１３と混合ガス流路１５との連通する部分（オゾンガス流路１３の終端）の開口面積が混合ガス流路１５の断面積に比べて小さく形成されて、構成される。

このようにして、酸化処理システム１では、ベンチュリー効果によってオゾンガスが過酸化水素ガスに吸引されるようにしてオゾンガスと過酸化水素ガスとが混合するように混合器１０が構成される。
このため、酸化処理システム１によれば、オゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとするもの（混合器１０）を、簡易な構造で実現することができる。

次に、本発明の実施形態に係る、過酸化水素ガスとオゾンガスとの混合ガスを用いた処理対象表面の酸化処理方法について、図３を用いて説明する。

酸化処理方法は、図３に示すように、混合工程（ステップＳ１）と、酸化処理工程（ステップＳ２）と、を具備する。

ステップＳ１は、オゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとする工程である。
ステップＳ１では、酸化処理システム１のオゾンガス発生装置３を作動させてオゾンガスを混合器１０に供給するとともに、過酸化水素ガス発生装置４を作動させて過酸化水素を混合器１０に供給することで、オゾンガスと過酸化水素ガスとを混合器１０で混合するように行われる。このとき、酸化処理システム１の混合器１０において、処理室２内よりも狭い空間内でオゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとする。
ステップＳ１では、オゾンガスと過酸化水素ガスとが混合器１０で混合されると、混合ガスとなる。混合ガスでは、オゾンガスと過酸化水素ガスとが反応して、ラジカルが生成される。
ステップＳ１においてオゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとした後、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２は、酸化処理システム１の処理室２内の処理対象表面を混合ガスによって酸化させる処理を行う工程である。
ステップＳ２では、ステップＳ１においてオゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させてなる混合ガスを、混合器１０から処理室２内に供給して、処理室２内の処理対象表面を酸化させるように行われる。
ステップＳ２において酸化処理システム１の処理室２内に混合ガスが供給されて、混合ガスが酸化処理室２内の処理対象表面に到達すると、混合ガスのラジカルによって処理対象表面が酸化されることとなる。
このようにして、ステップＳ２において処理対象表面の促進酸化が行われる。

以上のように、酸化処理方法は、オゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとする混合工程（ステップＳ１）を具備する。酸化処理方法では、処理室２内よりも狭い空間（混合器１０）内でオゾンガスと過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとし、混合ガスを処理室２内に供給する。
このため、酸化処理方法では、オゾンガスと過酸化水素ガスとが、酸化処理システム１の処理室２内で混合される場合よりもそれぞれ高い濃度で、混合器１０において混合されて混合ガスとなる。
よって、酸化処理方法では、オゾンガスと過酸化水素ガスとを酸化処理システム１の処理室２内で混合させるものよりも、オゾンガスと過酸化水素ガスとの混合効率が向上させることができ、ラジカルを効率よく生成することができる。
したがって、酸化処理方法によれば、酸化処理システム１の処理室２内に供給された混合ガスのラジカルによる処理対象表面の酸化処理効果を確実に得ることができる。

１酸化処理システム
２処理室
３オゾンガス発生装置
４過酸化水素ガス発生装置
５ファン
１０混合器

Claims

処理室と、
オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置と、
過酸化水素ガスを発生させる過酸化水素ガス発生装置と、
前記処理室内よりも狭い空間内で前記オゾンガスと前記過酸化水素ガスとを混合させて混合ガスとし、前記混合ガスを前記処理室内に供給する混合器と、を具備し、
前記過酸化水素ガスと前記オゾンガスとの混合ガスを用いて前記処理室内の処理対象表面の酸化処理を行う、酸化処理システム。
前記混合器は、前記オゾンガスが前記過酸化水素ガスに吸引されるようにして、前記オゾンガスと前記過酸化水素ガスとが混合するように構成される、
請求項１に記載の酸化処理システム。