JP2013158703A - 酸化処理システム - Google Patents

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、過酸化水素水が貯留される貯留槽５と、オゾンガスと過酸化水素水とを混合させて混合流体として、混合流体を霧化して処理室２内に噴霧するノズル２０と、を具備し、オゾンガスと過酸化水素水との混合流体を用いて処理室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、医療機器や手術室内やクリーンルームや電子部品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））を用いて、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（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ））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、前記ラジカルを用い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、オゾンガスおよび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、当該オゾンガスおよび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、過酸化水素水が貯留される貯留槽と、前記オゾンガスと前記過酸化水素水とを混合させて混合流体として、前記混合流体を霧化して前記処理室内に噴霧するノズルと、を具備し、前記オゾンガスと前記過酸化水素水との混合流体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する。

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。 本発明の実施形態に係る酸化処理システムのノズルを示した断面図。 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。

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、コンプレッサ４と、混合器１０と、貯留槽５と、ノズル２０と、を具備する。
酸化処理システム１は、オゾン（Ｏ３）ガスと過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）水との混合流体を用いて処理室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、オゾンガスと過酸化水素水との混合流体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およびノズル２０の上流側に配置される。

酸化処理システム１のコンプレッサ４は、空気圧縮機であり、圧縮された空気流を吐出可能に構成される。
酸化処理システム１のコンプレッサ４は、処理室２およびノズル２０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、コンプレッサ４から吐出される空気と、を混合させて混合気とし、当該混合気（オゾンガス）をノズル２０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空気とを混合させて混合気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およびノズル２０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およびコンプレッサ４の下流側に配置される。

酸化処理システム１の貯留槽５は、過酸化水素水が貯留されるものである。
酸化処理システム１の貯留槽５には、高濃度の過酸化水素水（例えば、３５ｗｔ％過酸化水素水）が貯留される。なお、酸化処理システム１では、貯留槽５に貯留される過酸化水素水は、求められる効果、用途、または、ノズル２０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の貯留槽５は、処理室２およびノズル２０の上流側に配置される。酸化処理システム１の貯留槽５は、オゾンガス発生装置３およびコンプレッサ４の下流側に配置される。

酸化処理システム１のノズル２０は、二流体ノズルであり、混合気（オゾンガス）と過酸化水素水とを混合させて混合流体として、当該混合流体（過酸化水素水）を霧化して処理室２内に噴霧するように構成される。酸化処理システム１のノズル２０は、処理室２内よりも狭い空間内で混合気（オゾンガス）と過酸化水素水とを混合させて混合流体とするように構成される。
酸化処理システム１のノズル２０は、処理室２内に配置される。酸化処理システム１のノズル２０は、オゾンガス発生装置３、コンプレッサ４、混合器１０、および、貯留槽５の下流側に配置される。

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、コンプレッサ４と混合器１０とが空気供給管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、混合器１０とノズル２０とが混合気供給管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、貯留槽５とノズル２０とが過酸化水素水供給管９を介して接続されて、構成される。

酸化処理システム１の混合器１０は、例えば、オゾンガスが空気に吸引されるようにして、オゾンガスと空気とが混合するように（アスピレータのように）構成される。
このとき、酸化処理システム１の混合器１０は、図２に示すように、オゾンガス流路１１と、空気流路１２と、混合気流路１３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１１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の空気流路１２は、空気供給管７を介して供給された空気が混合器１０内を流通する流路である。酸化処理システム１の混合気流路１３は、混合気が混合器１０内を流通して、混合気供給管８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１１と空気流路１２とがそれぞれ混合気流路１３に連通され、混合気流路１３にてオゾンガスと空気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１１と混合気流路１３との連通する部分（オゾンガス流路１１の終端）の開口面積が混合気流路１３の断面積に比べて小さく形成されて、構成される。

酸化処理システム１のノズル２０は、例えば、図３に示すように、混合気流路２１と、過酸化水素水流路２２と、渦流室２３と、噴霧口２４と、を有して構成される。
酸化処理システム１のノズル２０の混合気流路２１は、混合気供給管８を介して供給された混合気がノズル２０内を流通する流路である。酸化処理システム１のノズル２０の過酸化水素水流路２２は、過酸化水素水供給管９を介して供給された過酸化水素水がノズル２０内を流通する流路である。酸化処理システム１のノズル２０の渦流室２３は、前記ノズル２０内に供給された過酸化水素水がノズル２０内において渦状に旋回するように流通する流路である。酸化処理システム１のノズル２０の噴霧口２４は、混合気（オゾンガス）と過酸化水素水とが混合されてなる混合流体（過酸化水素水）を霧化して噴霧する開口である。

酸化処理システム１のノズル２０は、混合気流路２１と渦流室２３とが連通され、過酸化水素水流路２２と渦流室２３とが連通され、渦流室２３と噴霧口２４とが連通されて構成される。
酸化処理システム１のノズル２０は、渦流室２３で、混合気（オゾンガス）と過酸化水素水とが混合されて混合流体とされるように構成される。また、酸化処理システム１のノズル２０は、渦流室２３で、旋回力が付与された過酸化水素水に混合気が吹付けられて混合流体（過酸化水素水）が霧化されて、当該霧化された混合流体が噴霧口２４から噴霧されるように構成される。

そして、酸化処理システム１は、コンプレッサ４が作動することによって、空気供給管７を介してコンプレッサ４から混合器１０に空気が供給されるように構成される。
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で発生された高濃度の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。
酸化処理システム１は、高濃度のオゾンガスと空気とが混合器１０で混合されて混合気（中濃度のオゾンガス）とされ、当該混合気が混合気供給管８を介して混合器１０からノズル２０に供給されるように、構成される。
酸化処理システム１は、貯留槽５の高濃度の過酸化水素水が、高濃度の過酸化水素水のまま、過酸化水素水供給管９を介して貯留槽５からノズル２０に供給されるように、構成される。
酸化処理システム１は、ノズル２０で、混合気（中濃度のオゾンガス）と高濃度の過酸化水素水とが混合されて混合流体とされるとともに霧化されて、これを処理室２内に噴霧するように、構成される。
酸化処理システム１は、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におけるオゾンガスと過酸化水素水との混合流体を用いて処理室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４に示すように、オゾンガス混合工程（ステップＳ１）と、過酸化水素水混合工程（ステップＳ２）と、酸化処理工程（ステップＳ３）と、を具備するものである。

ステップＳ１は、オゾンガスと空気とを混合させて混合気とする工程である。
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、コンプレッサ４を作動させて空気を混合器１０に供給することで、オゾンガスと空気とを混合器１０内で混合するように行われる。
ステップＳ１では、オゾンガスと空気とが酸化処理システム１の混合器１０で混合されると、混合気となる。
ステップＳ１において、オゾンガスと空気とを混合させて混合気とした後、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２は、混合気（オゾンガス）と過酸化水素水とを混合させて混合流体とする工程である。
ステップＳ２では、酸化処理システム１の混合器１０から供給される混合気（オゾンガス）と貯留槽５から供給される過酸化水素水とをノズル２０内で混合するように行われる。
ステップＳ２では、酸化処理システム１の混合器１０（オゾンガス）と過酸化水素水とがノズル２０で混合されると、混合流体となる。混合流体では、オゾンガスと過酸化水素水とが反応して、ラジカルが生成される。
ステップＳ２において、混合気（オゾンガス）と過酸化水素水とを混合させた後、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ３は、混合流体を酸化処理システム１のノズル２０から噴霧することによって、酸化処理システム１の処理室２内の処理対象表面を酸化させる処理を行う工程である。
ステップＳ３では、ステップＳ２において混合気と過酸化水素水とを混合させてなる混合流体を、酸化処理システム１のノズル２０で霧化してノズル２０から処理室２内に噴霧して、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Ｓ３において酸化処理システム１の処理室２内に混合流体が噴霧されて、混合流体が酸化処理室２内の処理対象表面に到達すると、混合流体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Ｓ３において、処理対象表面を混合流体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、ノズル２０を具備する。酸化処理システム１のノズル２０は、混合気（中濃度のオゾンガス）と高濃度の過酸化水素水とを混合させて混合流体として、当該混合流体（過酸化水素水）を霧化して処理室２内に噴霧するように、構成される
このため、酸化処理システム１では、濃度の高いオゾンガスと過酸化水素水とがノズル２０おいて混合されて混合流体とし、処理室２に噴霧されることとなる。
よって、酸化処理システム１では、オゾンと過酸化水素とを処理室２内で混合させるものよりも、オゾンと過酸化水素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流体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水とを処理室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。

次に、オゾンガスと過酸化水素水との混合流体を用いた処理対象表面の酸化処理方法について、図４を用いて説明する。

前記酸化処理方法は、図４に示すように、オゾンガス混合工程（ステップＳ１）と、過酸化水素水混合工程（ステップＳ２）と、酸化処理工程（ステップＳ３）と、を具備する。

ステップＳ１は、オゾンガスと空気とを混合させて混合気とする工程である。
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、コンプレッサ４を作動させて空気を混合器１０に供給することで、オゾンガスと空気とを混合器１０内で混合するように行われる。
ステップＳ１では、オゾンガスと空気とが酸化処理システム１の混合器１０で混合されると、混合気となる。
ステップＳ１においてオゾンガスと空気とを混合させて混合気とした後、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２は、混合気（オゾンガス）と過酸化水素水とを混合させて混合流体とする工程である。
ステップＳ２では、酸化処理システム１の混合器１０から供給される混合気（オゾンガス）と貯留槽５から供給される過酸化水素水とをノズル２０内で混合するように行われる。
ステップＳ２では、酸化処理システム１の混合器１０（オゾンガス）と過酸化水素水とがノズル２０で混合されると、混合流体となる。混合流体では、オゾンガスと過酸化水素水とが反応して、ラジカルが生成される。
ステップＳ２において混合気（オゾンガス）と過酸化水素水とを混合させた後、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ３は、混合流体を酸化処理システム１のノズル２０から噴霧することによって、酸化処理システム１の処理室２内の処理対象表面を酸化させる処理を行う工程である。
ステップＳ３では、ステップＳ２において混合気と過酸化水素水とを混合させてなる混合流体を、酸化処理システム１のノズル２０で霧化してノズル２０から処理室２内に噴霧して、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Ｓ３において酸化処理システム１の処理室２内に混合流体が噴霧されて、混合流体が酸化処理室２内の処理対象表面に到達すると、混合流体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Ｓ３において、処理対象表面を混合流体によって酸化させる処理が行われる。

以上のように、酸化処理方法は、過酸化水素水混合工程（ステップＳ２）と、酸化処理工程（ステップＳ３）と、を具備する。そして、酸化処理方法では、酸化処理システム１のノズル２０において、混合気（中濃度のオゾンガス）と高濃度の過酸化水素水とを混合させて混合流体とし（ステップＳ２）、当該混合流体（過酸化水素水）を霧化して処理室２内に噴霧する（ステップＳ３）。
このため、酸化処理方法では、濃度の高いオゾンガスと過酸化水素水とが酸化処理システム１のノズル２０おいて混合されて混合流体とし、処理室２に噴霧されることとなる。
よって、酸化処理方法では、オゾンと過酸化水素とを処理室２内で混合させるものよりも、オゾンと過酸化水素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流体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、酸化処理方法では、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水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、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、酸化処理方法によれば、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。

１ 酸化処理システム
２ 処理室
３ オゾンガス発生装置
５ 貯留槽
１０ 混合器
２０ ノズル

Claims (1)

1. 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、
   過酸化水素水が貯留される貯留槽と、
   前記オゾンガスと前記過酸化水素水とを混合させて混合流体として、前記混合流体を霧化して前記処理室内に噴霧するノズルと、を具備し、
   前記オゾンガスと前記過酸化水素水との混合流体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。

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