JP5625736B2 - オゾン供給装置、処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、オゾン供給装置および処理装置に関するものであり、詳しくは、加湿されたオゾンを良好に供給することが可能なオゾン供給装置、および加湿されたオゾンを用いて被処理物の処理を行う処理装置に関するものである。

従来、細菌類やウイルス（以下、これらを「微生物」と称する）を原因とする感染症を防ぐための方法が検討されている。これに伴い、細菌類の殺菌や滅菌およびウイルスの不活性化（以下、これらを「微生物除去」と称する）の方法や装置が研究されている。

微生物除去には、微生物を除去する性質を有する液体や気体に、微生物や微生物に汚染されている対象物を接触させる方法が一般的である。これらのうち、液体を用いる方法としては、アルコールによる拭き取りや浸漬が挙げられる。これらの方法は、必要な道具や器具などが小さく簡便であるため、人の手や小さな道具などに付着したウイルスの不活化には効果的である一方で、大型の家具や電子機器などには適応し難い。

これに対して、気体を用いる方法は、必要な機械やコストが大きくなりやすいが、微生物除去処理の対象物が液体で濡れてしまうことがなく、また、気体が行き渡る箇所であれば隅々まで処理することが可能であるため、例えば室内全体を一括して微生物除去処理をする場合に適している。

微生物除去効果を示す気体としては、ホルムアルデヒドやエチレンオキサイドなどが知られているが、これらの気体は、残留性が強く人体に悪影響を及ぼしやすい。そのため、残留性の低いオゾン（Ｏ_３）による微生物除去が注目され、多く検討されている。

ところでオゾンは、オゾン自身が活性種として反応に寄与すると同時に、反応場に水（水分）が存在すると、水とまず反応してヒドロキシラジカル（・ＯＨ）を生じ、該ヒドロキシラジカルが活性種として高い反応性を示すことが知られている。そのため、オゾンを加湿状態で処理対象に供給する装置構成が提案されている。

例えば、特許文献１には、被処理材の表面改質にオゾンを利用するためにオゾン処理を行う処理装置において、被処理材を収容する収容室にオゾンと水蒸気とを供給する構成が示されている。該特許文献１では、別々の配管から供給されるオゾンと水蒸気とを、配管の途中で合流させた後に収容室に供給する構成が示されている。

また、特許文献２には、水を送液する配管の途中に設けられたオゾン発生部により、水中の溶存酸素を水中で電気的に分解してオゾンを生じさせ、オゾン水とした後に該オゾン水を霧化することで、オゾンミストを供給する装置として提案されている。

特開２００９−６２５号公報 特開２００６−３５００９号公報

しかしながら、上記方法には次のような問題がある。すなわち、特許文献１に記載の方法のように、接続された配管内で合流したオゾンと水蒸気とは、ノズルで噴射されるまで特に両者を混合するための設備はなく、混合不足となるおそれがある。そうすると、オゾンと水蒸気とが衝突する確率が低く、水蒸気にオゾンが溶存しにくくなる結果、使用するオゾンに対して生じるヒドロキシラジカルの発生量が少なくなるおそれがある。また、噴射される、オゾンが溶存した水蒸気におけるオゾン濃度にはムラが生じるおそれがあり、結果として、生じるヒドロキシラジカルの供給量が安定しないおそれがある。

また、特許文献２に記載の方法では、水中でオゾンを発生させることにより、オゾン水としているが、オゾン水中では当然ヒドロキシラジカルが発生するため、オゾンミストとして供給する前から、ヒドロキシラジカルの分解および失活が生じると考えられる。したがって、生じるオゾンに対して有効に用いることが可能なヒドロキシラジカルの量が少なくなるおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、オゾンと水分とを気相で良好に混合することで、ヒドロキシラジカルの失活を抑制しながら加湿されたオゾンを供給することを可能とするオゾン供給装置を提供することを目的とする。また、このようなオゾン供給装置を有することにより、良好に被処理物の処理を行うことが可能な処理装置を提供することをあわせて目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明のオゾン供給装置は、オゾンを含む気体である第１気体を供給する第１供給部と、加湿された気体である第２気体を供給する第２供給部と、前記第１供給部と前記第２供給部とに接続され、内部に設けられた乱流発生手段によって前記第１気体と前記第２気体とを混合して外部に排出する混合槽と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、混合槽内で発生する乱流により第１気体に含まれるオゾンと第２気体に含まれる水分とが気相で良好に混合される。そのため、第１気体と第２気体との配管を単に結合させた場合よりも効果的に混合することができる。さらに、オゾンと水分とを気相で混合することにより、ヒドロキシラジカルの失活を最小限に止めることができる。そのため、加湿され、活性が高いオゾンを良好に供給することが可能なオゾン供給装置とすることができる。

本発明においては、前記乱流発生手段は、複数の開口部を有する網状部材を用いて形成される乱流発生部材を有し、前記乱流発生部材の主面が前記混合槽の延在方向と交差するように配置されていることが望ましい。
この構成によれば、気体が開口部を通過するときに開口部ごとに乱流が発生するため、良好に第１気体と第２気体とを攪拌し混合することが可能となる。

同様の考え方からに、本発明においては、前記乱流発生手段は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を用いて形成される乱流発生部材を有し、前記乱流発生部材の主面が前記混合槽の延在方向と交差するように配置されていることとしてもよい。
この構成によれば、気体が貫通孔を通過するときに開口部ごとに乱流が発生するため、良好に第１気体と第２気体とを攪拌し混合することが可能となる。そのため、加湿され、活性が高いオゾンを良好に供給することが可能なオゾン供給装置とすることができる。

また、本発明においては、前記乱流発生手段は、複数の孔部を有する多孔質板を用いて形成される乱流発生部材を有し、前記複数の孔部は、互いに連通しながら厚み方向に貫通しており、前記乱流発生部材の主面が前記混合槽の延在方向と交差するように配置されていることとしてもよい。
この構成によれば、気体が貫通孔を通過するときに孔部ごとに乱流が発生するため、良好に第１気体と第２気体とを攪拌し混合することが可能となる。そのため、加湿され、活性が高いオゾンを良好に供給することが可能なオゾン供給装置とすることができる。

本発明においては、前記乱流発生部材は、前記主面の面内に単位面積当たりの圧力損失が異なる領域が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、第１領域を通過した気体と、第２領域とを通過した気体とでは、流速に差が生じる。すると混合槽内において、気体の速度が速い領域から気体の速度が遅い領域へ、気体の流れが形成される。この流れにより、混合槽内では第１気体および第２気体が輸送されるため、両者の混合が促進される。したがって、良好に第１気体と第２気体とを攪拌し混合することが可能となり、加湿され活性が高いオゾンを良好に供給することができる。

本発明においては、前記乱流発生部材は、圧力損失が異なる第１の領域と第２の領域とを有し、前記第２の領域は、前記第１の領域よりも単位面積当たりの圧力損失が小さく、且つ、前記主面において前記第１の領域の外側に設けられていることが望ましい。

混合槽内に乱流発生手段が設けられていない場合、混合槽の壁面付近では、壁面との摩擦により、壁面から離れた位置（混合槽の中心側）と比べ流動する気体の速度が遅くなる。そのため、このような混合槽では、混合槽の中心側から壁面側への気体の流れが形成されやすく、逆に壁面側から中心側への気体の流れが形成されにくい。

対して、この構成のように、第１の領域よりも圧力損失が小さい第２の領域が第１の領域よりも外側に設けられていると、中心側で気体の流れが遅くなるため、壁面側から中心側への気体の流れが形成されやすくなり、良好に混合槽内の気体を混合しやすくなる。そのため、加湿され、活性が高いオゾンを良好に供給することが容易となる。

なお、第１の領域および第２の領域の圧力損失は、乱流発生部材が有する開口部や貫通孔や孔部の内径、密度、形状を変化させることにより制御可能である。

本発明においては、前記乱流発生部材は、前記混合槽の延在方向に複数設けられ、第１の前記乱流発生部材は、前記第１の領域と前記第２の領域とを有し、第２の前記乱流発生部材は、圧力損失が異なる第３の領域と第４の領域とを有し、前記第４の領域は、前記第３の領域よりも単位面積当たりの圧力損失が大きく、且つ、前記主面において前記第３の領域の外側に設けられており、前記第１の乱流発生部材と前記第２の乱流発生部材とが隣り合って配置されていることが望ましい。

この構成によれば、第２の乱流発生部材においては、上述の第１の乱流発生部材とは逆に、混合槽の壁面側から中心側への気体の流れを誇張するように形成することにより、混合槽内の気体の混合を促進する。また、形成される気体の流れが相反する第１の乱流発生部材と、第２の乱流発生部材とが隣り合うところでは、気体の流れが大きく変化することとなるため、より一層、第１気体と第２気体との混合が促進される。したがって、加湿されたオゾンを良好に供給することが一層容易となる。

また、本発明においては、前記乱流発生部材は、圧力損失が異なる第３の領域と第４の領域とを有し、前記第３の領域は、前記第４の領域よりも単位面積当たりの圧力損失が小さく、且つ、前記主面において前記第４の領域の内側に設けられていることとしてもよい。
この構成によれば、混合槽の中心側から壁面側への気体の流れが一層強調されることとなり、混合槽内の気体の混合を促進する。そのため、加湿され、活性が高いオゾンを良好に供給することが容易となる。

本発明においては、前記乱流発生部材は、前記混合槽の延在方向に複数設けられ、下流側の前記乱流発生部材は、上流側の前記乱流発生部材よりも単位面積当たりの圧力損失が大きいことが望ましい。
この構成によれば、上流側の乱流発生部材では、混合槽内における気体の大きな流れ（渦）を形成して気体を移送しながら混合し、下流側の乱流発生部材は、気体の大きな流れ（渦）よりもむしろ局所的な小さな流れ（渦）を形成して気体を拡散させて混合することができる。これにより、良好に混合槽内の第１気体と第２気体とを混合し、加湿されたオゾンを良好に供給することが可能となる。

本発明においては、前記乱流発生手段は、前記混合槽内を流動する前記第１気体と前記第２気体とを旋回流とすることとしてもよい。
この構成によれば、第１気体と第２気体とが混合槽内を旋回しながら流動する旋回流となることで、混合が促進され、加湿されたオゾンを良好に供給することが可能となる。

本発明においては、前記乱流発生手段は、前記混合槽の延在方向に並んで配設された複数の乱流発生部材を有し、最も下流側に設けられた前記乱流発生部材は、前記混合槽から排出される気体を整流する整流手段として機能することが望ましい。
この構成によれば、排出される混合気体の流れを整え、所望の位置・対象に向けて混合気体を好適に供給することが可能となる。

また、本発明の処理装置は、上述のオゾン供給装置と、前記オゾン供給装置から、加湿されたオゾンを含む混合気体が供給される処理室と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、加湿され活性が高いオゾンを用い、被処理物を良好にオゾン処理することが可能な処理装置とすることができる。

この発明によれば、第１気体と第２気体との配管を単に結合させた場合よりも効果的に混合し混合気体を調整することができる。さらに、オゾンと水分とを気相で混合することにより、ヒドロキシラジカルの失活を最小限に止めることができる。そのため、加湿され活性が高いオゾンを良好に供給することが可能なオゾン供給装置を提供することができる。また、加湿され活性が高いオゾンを用い、被処理物を良好にオゾン処理することが可能な処理装置を提供することができる。

本実施形態の処理装置の説明図である。 混合槽の構成を説明する模式図である。 本体内を流動する気体について速度プロファイルを示す図である。 混合槽の機能を説明するための模式図である。 整流手段の機能を説明するための模式図である。 乱流発生手段の変形例を示す模式図である。 混合槽の変形例を示す模式図である。 整流手段の変形例を示す模式図である。

以下、図１〜図８を参照しながら、本発明の実施形態に係るオゾン供給装置および処理装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。

図１は、本実施形態の処理装置１００の説明図である。処理装置１００は、本実施形態のオゾン供給装置１０と、オゾン供給装置１０から、加湿されたオゾンを含む混合気体Ｍが供給される処理室９と、を有している。処理装置１００は、処理室９内において加湿されたオゾンを含む混合気体Ｍを用い、処理室９内に戴置された対象物Ｘをオゾン処理するために用いられる。具体的には、このような処理装置１００は、例えば、対象物Ｘの滅菌処理や、対象物Ｘの表面処理を目的としたオゾン処理に用いることが可能である。

処理室９には、側壁に開口部９ａが設けられ、該開口部９ａに接続されたオゾン供給装置１０から混合気体Ｍが供給される。処理室９の大きさは用途に応じて適宜変更可能である。

オゾン供給装置１０は、オゾンを含む気体である第１気体を供給する第１供給部１と、加湿された気体である第２気体を供給する第２供給部２と、第１供給部１と第２供給部２とに接続され、内部に設けられた乱流発生手段（後述）によって第１気体と第２気体とを混合して外部に排出する混合槽３と、を有している。第１供給部１と混合槽３とは配管１ａを介して、また、第２供給部２と混合槽３とは配管２ａを介して、それぞれ接続されている。

第１供給部１は、通常知られたオゾン発生部を有し、発生させたオゾンを含む第１気体を供給する装置である。オゾン発生部としては、例えば、水銀灯による酸素への短波長の紫外線照射を用いた方式のものや、高電圧による酸素への低温放電を用いた方式のものを採用することができる。

第２供給部２は、水蒸気または霧状の水により加湿された第２気体を供給する装置である。第２供給部２としては、例えば、貯留された水を霧化する超音波加湿器２１と、霧化した水（符号Ｗ）を含む空気を送風する送風ファン２２とを有している構成のものを採用することができる。

図２は、混合槽３の構成を説明する模式図である。図に示すように、混合槽３は、乱流発生手段３０と、乱流発生手段３０が内部空間に設けられた中空筒状の本体３９と、を有している。混合槽３の内部空間は、第１気体Ｇ１および第２気体Ｇ２の流路を形成しており、本体３９の内部に一端側から供給された第１気体Ｇ１、第２気体Ｇ２が、流動する間に混合されて混合気体Ｍとなり、他端側から排出される構成となっている。

乱流発生手段３０は、複数の開口部を有する網状部材を用いて形成される乱流発生部材を有し、乱流発生部材の主面が混合槽３０の延在方向と交差するように配置されている。図に示す乱流発生部材は、第１フィルタ３１、第２フィルタ３２、第３フィルタ３３、第４フィルタ３４により構成されている。第１フィルタ３１〜第４フィルタ３４は、第１気体Ｇ１および第２気体Ｇ２が通過可能な複数の開口部を有する網状部材であり、混合槽３０（本体３９）の延在方向と交差する方向に設けられ、本体３９の内部空間を複数に分割している。

なお、本実施形態においては、乱流発生部材として第１フィルタ３１〜第４フィルタ３４を採用することとしているが、他の構成を採用することとしてもよい。

例えば、乱流発生手段は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を用いて形成される乱流発生部材を有し、乱流発生部材の主面が混合槽３の延在方向と交差するように配置されていることとすることができる。このような構成の乱流発生部材としては、例えば、パンチング板を用いることができる。

また、乱流発生手段は、複数の孔部を有する多孔質板を用いて形成される乱流発生部材を有し、複数の孔部は、互いに連通しながら厚み方向に貫通しており、乱流発生部材の主面が混合槽３の延在方向と交差するように配置されていることとしてもよい。このような構成の乱流発生部材は、例えば、多孔質材料を形成材料として作成することができる。

乱流発生手段では、第１フィルタ３１〜第４フィルタ３４がすべて網状部材であるように、全て同じ構成の乱流発生部材を用いることとしてもよく、また、上述した各種の乱流発生部材を併用することとしてもよい。例えば、上流側の乱流発生部材は網状部材とし、下流側の乱流発生部材はパンチング板とするような構成としてもよい。

これら各種の乱流発生部材の形成材料としては、オゾンで腐食しない、または腐食し難い性質を有するならば種々の材料を選択可能である。例えば、乱流発生部材の形成材料として、ステンレス（ＳＵＳ３０４など）を用いることができる。

また、乱流発生部材である第１フィルタ３１〜第３フィルタ３３は、主面の面内に単位面積当たりの圧力損失が異なる領域が設けられている。具体的には、第１フィルタ３１〜第３フィルタ３３には、主面の面内に単位面積当たりの圧力損失が異なる２つの領域が同心円状に設けられている。

ここで、各フィルタの「主面」とは、フィルタが開口部を有さない板材であると想定した場合に、本体３９の延在方向に交差する方向に配置される面を指している。

また、「単位面積当たりの圧力損失」とは、同じ圧力をかけて比較したときに求められるものである。圧力損失が大きい状態は、例えば網状部材やパンチング板の場合は目開きが細かい、多孔質材料で形成された板材では空隙率が低いなど、乱流発生手段が全体として「密」に形成されている状態に対応する。同様に圧力損失が小さい状態は、乱流発生手段が全体として「粗」に形成されている状態に対応する。

以下の説明においては、第１フィルタ３１〜第４フィルタ３４が、ステンレス製の網状部材であることとして、圧力損失の大小を各フィルタの目開きに対応させて説明する。

図では、各フィルタにおいて、内側（本体３９における中心側）に設けられた領域（内領域）をそれぞれ符号３１ａ，３２ａ，３３ａで示し、外側（本体３９における側壁側）に設けられた領域（外領域）をそれぞれ符号３１ｂ，３２ｂ，３３ｂで示している。

第１フィルタ３１と第３フィルタ３３は、本発明における第１の乱流発生部材に該当している。すなわち、第１フィルタ３１と第３フィルタ３３（第１の乱流発生部材）は、圧力損失が異なる第１の領域と第２の領域とを有し、第２の領域は、第１の領域よりも単位面積当たりの圧力損失が小さく、且つ、主面において第１の領域の外側に設けられている。内領域３１ａ，３３ａは、本発明における第１の領域に、外領域３１ｂ，３３ｂは、本発明における第２の領域にそれぞれ該当する。

また、第２フィルタ３２は、本発明における第２の乱流発生部材に該当している。すなわち、第２フィルタ３２（第２の乱流発生部材）は、圧力損失が異なる第３の領域と第４の領域とを有し、第４の領域は、第３の領域よりも単位面積当たりの圧力損失が大きく、且つ、主面において第３の領域の外側に設けられており、第１の乱流発生部材（第１フィルタ３１、第３フィルタ３３）と第２の乱流発生部材とが隣り合って配置されている。内領域３２ａは、本発明における第３の領域に、外領域３２ｂは、本発明における第４の領域にそれぞれ該当する。

各々のフィルタについて説明すると、第１フィルタ３１は、内領域３１ａは外領域３１ｂよりも単位面積当たりの圧力損失が大きい。同様に第３フィルタ３３では、内領域３３ａは外領域３３ｂよりも単位面積当たりの圧力損失が大きい。一方、第２フィルタ３２では、内領域３２ａは外領域３２ｂよりも単位面積当たりの圧力損失が小さい。

また、第１フィルタ３１と第２フィルタ３２とを比較すると、内領域３１ａと外領域３２ｂとが同程度の圧力損失（目開き）を示し、内領域３２ａと外領域３１ｂとが同程度の圧力損失を示す。また、第２フィルタ３２と第３フィルタ３３とを比較すると、外領域３２ｂと外領域３３ｂとは同程度の圧力損失を示すが、内領域３３ａは内領域３２ａよりも圧力損失が大きい（内領域３３ａは内領域３２ａよりも目開きが細かい）。第４フィルタ３４は、内領域３１ａ、外領域３２ｂ、外領域３３ｂと同程度の圧力損失を示している。

図では、網掛けの濃度が目開きの程度に対応するように示しており、網掛けが薄い領域ほど目開きが粗く、網掛けが濃い領域ほど目開きが細かいことを表している。

ここで、乱流発生部材は、混合槽３の延在方向に複数設けられ、下流側の乱流発生部材は、上流側の乱流発生部材よりも単位面積当たりの圧力損失が大きくなっている。すなわち、第２フィルタ３２および第３フィルタ３３は、上述のような圧力損失の領域を有しているため、単位面積当たりの圧力損失（主面内の平均値）を比べると、上流側に配置された第２フィルタ３２の圧力損失よりも下流側に配置された第３フィルタ３３の圧力損失の方が大きくなっている。

そして、第４フィルタ３４は、主面の面内において単位面積当たりの圧力損失が均一となるように設けられている。最も下流側に設けられた第４フィルタ３４は、後述するように、混合槽３から排出される気体を整流する整流手段として機能する。

本体３９は、一端側に側壁３９ａを有するとともに、他端側が開放され開口部３９ｂとなっている。側壁３９ａには配管１ａが接続される接続口１ｂ、および配管２ａが接続される接続口２ｂが設けられており、接続口１ｂ、２ｂを介して第１気体Ｇ１および第２気体Ｇ２が供給されている。

本実施形態のオゾン供給装置１０は、以上のような構成となっている。オゾン供給装置１０は、上述のような混合槽３を有しているため、以下のような効果が生じる。

図３は、筒状の流路である本体３９内を流動する気体についての速度プロファイルを示す図であり、図３（ａ）は、本体３９のみからなる流路内を気体が流動する場合を示す図、図３（ｂ）は、本体３９内に混合槽３と同様に第１フィルタ３１を配置した場合を示す図である。

ここで、図では、直線状の矢印の向きは、本体３９内を流動する気体の流動方向を示している。また、直線状の矢印の長さは、本体３９内を流動する気体の流速を示している。さらに、円弧状の矢印の向きは、本体３９内に発生する気体の渦の流動方向を示している。

まず図３（ａ）に示すように、本体３９内にフィルタ等が無い場合、本体３９の壁面３９ｃ付近を流動する気体（符号Ａで示す）は、壁面３９ｃとの摩擦により壁面３９ｃから離れた位置を流動する気体（符号Ｂで示す）と比べ流速が遅くなる。そうすると、気体の速度が速い領域から気体の速度が遅い領域へ気体の流れが形成されるため、本体３９の中心側から壁面３９ｃ側へ向かう気体の渦（乱流ＴＦａ）が形成される。このような場合、本体３９の中心側から壁面３９ｃ側へは気体が移送される一方、逆に壁面３９ｃ側から本体３９の中心側への気体の流れが形成されにくい。そのため、壁面３９ｃ付近を流動する気体は、本体３９の中心側に拡散しにくい。

これ対して、図３（ｂ）に示すように、本体３９内に第１フィルタ３１を配置した場合、内領域３１ａは外領域３１ｂよりも目開きが細かいため、内領域３１ａを通過する気体（符号Ｃで示す）は、外領域３１ｂを通過する気体（符号Ｄで示す）よりも通過しにくく、流速が遅くなる。そうすると、本体３９内において、本体３９の壁面３９ｃ側から中心側へ向かう気体の渦（乱流ＴＦｂ）が形成される。この流れにより、本体３９内では壁面３９ｃ付近を流動する気体の拡散が促進され、本体３９内を流動する気体の混合を促進することが可能となる。

図４は、混合槽３の機能を説明するための模式図である。混合槽３においては、第１フィルタ３１〜第３フィルタ３３において、上述と同様の考え方に基づく気体の流れが形成される。なお、以下の説明において、混合槽３の内部を流動している過程では、第１気体Ｇ１、第２気体Ｇ２、混合気体Ｍの区別をすることなく、「気体」と総称して説明することがある。

まず、配管１ａ，２ａから本体３９内に供給される第１気体Ｇ１，第２気体Ｇ２は、領域ＡＲ１において、壁面３９ｃとの摩擦により形成される通常の気体の渦（乱流ＴＦ１）により、本体３９の中心側から壁面３９ｃ側へ気体が移送される。

次いで、第１フィルタ３１を通過した後の領域ＡＲ２において、第１フィルタ３１を通過することによって本体３９内を流動する気体には速度差が生じ、図３にて説明したように、本体３９の壁面３９ｃ側から中心側へ向かう気体の渦（乱流ＴＦ２）が形成される。これにより、本体３９の壁面３９ｃ側から中心側へ気体が移送される。

また、第２フィルタ３２を通過した後の領域ＡＲ３においては、内領域３２ａよりも外領域３２ｂのほうが細かい目開きを有する第２フィルタ３２を通過することによって、内領域３２ａを通過する気体と外領域３２ｂを通過する気体と、に速度差を生じ、本体３９の中心側から壁面３９ｃ側へ向かう気体の渦（乱流ＴＦ３）が形成される。これにより、本体３９の中心側から壁面３９ｃ側へ気体が移送される。

さらに、第３フィルタ３３を通過した後の領域ＡＲ４においては、内領域３３ａよりも外領域３３ｂのほうが粗い目開きを有する第３フィルタ３３を通過することによって、流動する気体には第１フィルタ３１を通過したときと同様の傾向の速度差を生じる。これにより、本体３９の壁面３９ｃ側から中心側へ向かう気体の渦（乱流ＴＦ４）が形成され、本体３９の壁面３９ｃ側から中心側へ気体が移送される。

このとき、上流側に配置された第２フィルタ３２の圧力損失よりも下流側に配置された第３フィルタ３３の圧力損失の方が大きくなっている。そのため、第３フィルタ３３では、第２フィルタ３２よりも気体が通過し難くなっており、通過する気体の流れをより一層乱すことから、通過した気体の攪拌が促進される。

そして、第４フィルタ３４は、均一な目開きの網状部材となっているため、第４フィルタ３４を通過する気体に対し、気体の流れを整える整流板（整流手段）として機能する。

ここで、乱流発生部材である第４フィルタ３４が整流手段としても機能することについて，図５を用いて説明する。

まず、第４フィルタ３４を通過する気体の流れを微視的な視点で考えると、開口部３４１の周辺では、開口部３４１を通過する気体と網状部材に衝突し通過できない気体との間に速度差を生じるため、微小な気体の渦α１、すなわち微小な乱流を形成する。この微小な気体の渦α１により気体が攪拌されるため、第４フィルタ３４を通過する気体の混合が促進される。

一方で、発生する微小な気体の渦α１は、本体３９の中心側から壁面３９ｃ側へ、または壁面３９ｃ側から中心側へ気体を輸送するほどの大きな流れを形成するほどではなく、開口部３４１近傍で発生した後、わずかな距離だけ下流に移動した付近で消失する（図中、符号α２で示す）。

このように、第４フィルタ３４を通過する気体に対し、微小な気体の渦α１が発生・消滅することにより、第４フィルタ３４に流入する前の気体に形成されていた大きな渦（乱流ＴＦ４）の運動エネルギーを消費する。そのため、第４フィルタ３４を気体が通過すると、乱流ＴＦ４が消失し、本体３９の延在方向における気体の速度差が小さくなる、すなわち整流されることとなる。

したがって、第４フィルタ３４を通過した後の領域ＡＲ５においては、気体の渦が消され整えられた気流として混合気体Ｍが排出される。

オゾン供給装置１０が有する混合槽３は、以上のように機能する。

以上のような構成のオゾン供給装置１０によれば、混合槽３において、以上のようにして第１気体Ｇ１と第２気体Ｇ２とを良好に混合し、混合気体Ｍとして排出することができる。すなわち、本体３９内で発生する乱流により第１気体Ｇ１に含まれるオゾンと、第２気体Ｇ２に含まれる水分とが気相で良好に混合される。そのため、第１気体Ｇ１と第２気体Ｇ２との配管を単に結合させた場合よりも効果的に混合することができ、ヒドロキシラジカルの発生を促進することができる。

さらに、オゾンと水分とを気相で混合することにより、対象物Ｘに対してオゾンを供給する直前にオゾンと水とを反応させることができる。そのため、予めオゾン水とする場合と比べ、ヒドロキシラジカルの失活を最小限に止めることができる。

これらの効果により、加湿され活性が高いオゾンを良好に供給することが可能なオゾン供給装置とすることができる。

また、以上のような構成の処理装置１００によれば、加湿され活性が高いオゾンを用い、対象物Ｘを良好にオゾン処理することが可能な処理装置１００とすることができる。

なお、本実施形態においては、複数のフィルタ（第１フィルタ３１〜第４フィルタ３４）により乱流発生手段を構成することとしたが、これに限らず、本実施形態で示した複数のフィルタのうち１つのみを用いることとしてもよい。乱流発生部材であるフィルタを１つのみ用いることとしても、フィルタを通過する際に乱流が形成されるため、気体の攪拌・混合が促進される。

また、本実施形態においては、第１フィルタ３１〜第３フィルタ３３には、目開きが異なる２種の領域が設けられていることとしたが、例えば、図６（ａ）に示すフィルタ３６のように３種（符号３６ａ，３６ｂ，３６ｃ）、またはそれ以上の領域が形成されていることとしても良い。

フィルタ３６においては、領域３６ｂは領域３６ａ，３６ｃよりも目開きが大きく、領域３６ｃの方が領域３６ａよりも目開きが大きい。領域３６ａは、本発明における第１の領域に該当し、領域３６ｂは、本発明における第２の領域に該当する。

この場合、領域３６ｂを通過する混合気体は、領域３６ａ，３６ｃ側に向かう気体の渦を形成し、気体が移送されて混合が促進される。さらに、領域３６ｃの方が領域３６ａよりも目開きが大きいため、領域３６ａを通過する気体は、領域３６ｃを通過する気体よりも流速が遅くなり、領域３６ａと領域３６ｂとを通過する気体の流速差は、領域３６ｂと領域３６ｃとを通過する気体の流速差よりも大きくなる。そのため、領域３６ｂ側から領域３６ｃ側に向かう気体の渦よりも、領域３６ａ側に向かう気体の渦の方が大きくなる。

このように、フィルタの主面内の圧力損失が異なる領域を制御することにより、上述した実施形態よりも複雑な気体の流れを設計することも可能である。

また、本実施形態においては、第１フィルタ３１〜第３フィルタ３３は、目開きが異なる２種の領域が同心円状に設けられていることとしたが、これに限らず、例えば、図６（ｂ）に示すフィルタ３７のように、中央に設けられた帯状の領域３７ａと領域３７ａの両側に設けられた領域３７ｂとを有することとしても構わない。

フィルタ３７においては、例えば、線分Ａ−Ａに沿って見ると、領域３７ｂは領域３７ａよりも目開きが大きい。領域３７ａは、本発明における第１の領域に該当し、領域３７ｂは、本発明における第２の領域に該当する。なお、線分Ａ−Ａに直交する方向では、形成されている目開きが同じであるため、線分Ａ−Ａに直交する方向では、通過する気体に流速差を生じない。この場合、領域３７ｂを通過する混合気体は、領域３７ａ側に向かう気体の渦を形成し、主として線分Ａ−Ａに平行な方向に気体が移送されて気体の混合が促進される。

また、本実施形態においては、乱流発生部材を網状部材であることとしたが、孔を有していない板材（邪魔板）であっても良く、さらに次の図７に示すような部材であっても構わない。

図７（ａ）に示す混合槽４では、円環状の乱流発生部材４１を円筒状の本体４９内に複数（図では３つ）配置することとしている。各乱流発生部材４１は、円の中心軸が本体４９の円筒の中心軸と一致するように配列している。

この場合、本体４９内を流動する第１気体Ｇ１および第２気体Ｇ２は、乱流発生部材４１に衝突する気体の流れと、乱流発生部材４１の円環内または円環外を通過する気体の流れと、の間に速度差を生じるため、気体の渦が形成され、気体が移送されて気体の混合が促進される。なお、複数の乱流発生部材４１は同じ円環の大きさを有するものを用いてもよく、互いに異なる円環の大きさを有するものを用いることとしてもよい。

また、図７（ｂ）（ｃ）に示す混合槽５，６では、乱流発生手段は、混合槽内を流動する第１気体Ｇ１と第２気体Ｇ２とを旋回流とする構成となっている。

具体的には、図７（ｂ）に示す混合槽５では、棒状の乱流発生部材５１を円筒状の本体５９内に複数（図では５つ）配置することとしている。各乱流発生部材５１は、本体５９の円筒の中心軸と直交するように設けられており、且つ隣接する乱流発生部材５１同士が平行な配置とならないようにして配列している。

このような混合槽５では、各乱流発生部材５１が設けられた位置を通過する気体が、乱流発生部材５１の配置角度に応じて分割されながら乱流を形成するため、分割される角度に応じて乱流にひねりが加えられ、全体として旋回流を形成する。そのため、混合槽５では旋回流による混合の効果も加わり、第１気体Ｇ１、第２気体Ｇ２を良好に混合することができる。

図７（ｃ）に示す混合槽６では、ねじれた帯状の乱流発生部材６１が、円筒状の本体６９内に挿入されている。乱流発生部材６１は、延在方向が本体６９の延在方向と一致している。また、乱流発生部材６１の幅方向の寸法は、混合槽６の内径よりも小さく形成されている。

このような混合槽６では、乱流発生部材６１に沿って流動する気体が乱流発生部材６１の形状と同様にねじれて流動し、全体として旋回流を形成する。そのため、混合槽６では旋回流による混合の効果も加わり、第１気体Ｇ１、第２気体Ｇ２を良好に混合することができる。

このような混合槽４〜６においても、各乱流発生部材４１，５１，６１が本体内を流動する気体に乱流を形成するため、配管１ａ、２ａから供給される第１気体Ｇ１、第２気体Ｇ２を気相で良好に混合することができる。したがって、加湿され活性が高いオゾンを良好に供給することが可能なオゾン供給装置とすることができる。

また、本実施形態においては、均一な目開きを有する第４フィルタ３４を整流手段として用いることとしたが、これに限らず、通常知られた整流作用を有する構成であれば整流手段として用いることが可能である。このような構成としては、図８に示すような、波板状部材３８を例示することができる。

波板状部材３８は、開口部３９ｂの壁面において、周方向に波打つように連続して形成された複数の湾曲部を有し、湾曲部が形成する「畝」状の凸条部が、本体３９の延在方向と同方向に延在している。このような構成の整流手段（波板状部材３８）であっても、近傍を流動する気体に対して気体の流れを整え、混合槽から、気体の渦が消され整えられた気流として排出することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１…第１供給部、２…第２供給部、３〜６…混合槽、９…処理室、１０…オゾン供給装置、３０…乱流発生手段、３１…第１フィルタ（第１の乱流発生部材）、３１ａ…内領域（第１の領域）、３１ｂ…外領域（第２の領域）、３２…第２フィルタ（第２の乱流発生部材）、３２ａ…内領域（第３の領域）、３２ｂ…外領域（第４の領域）、３３…第３フィルタ（第１の乱流発生部材）、３４…第４フィルタ（整流手段、乱流発生部材）、３８…波板状部材（整流手段、乱流発生部材）、３９，４９，５９，６９…本体、３９ｃ…壁面、４１，５１，６１…乱流発生手段、１００…処理装置、３４１…開口部、Ｇ１…第１気体、Ｇ２…第２気体、

Claims (6)

1. オゾンを含む気体である第１気体を供給する第１供給部と、
   加湿された気体である第２気体を供給する第２供給部と、
   前記第１供給部と前記第２供給部とに接続され、内部に設けられた乱流発生手段によって前記第１気体と前記第２気体とを混合して外部に排出する混合槽と、を有し、
   前記乱流発生手段は、複数の開口部を有する網状部材を用いて形成される乱流発生部材、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を用いて形成される乱流発生部材、もしくは、複数の孔部を有し該複数の孔部が互いに連通しながら厚み方向に貫通している多孔質板を用いて形成される乱流発生部材を有し、前記乱流発生部材の主面が前記混合槽の延在方向と交差するように配置されており、
   前記乱流発生部材は、前記主面の面内に単位面積当たりの圧力損失が異なる第１の領域と第２の領域とを有し、
   前記第２の領域は、前記第１の領域よりも単位面積当たりの圧力損失が小さく、且つ、前記主面において前記第１の領域の外側に設けられていることを特徴とするオゾン供給装置。
2. 前記乱流発生部材は、前記混合槽の延在方向に複数設けられ、
   第１の前記乱流発生部材は、前記第１の領域と前記第２の領域とを有し、
   第２の前記乱流発生部材は、圧力損失が異なる第３の領域と第４の領域とを有し、
   前記第４の領域は、前記第３の領域よりも単位面積当たりの圧力損失が大きく、且つ、前記主面において前記第３の領域の外側に設けられており、
   前記第１の乱流発生部材と前記第２の乱流発生部材とが隣り合って配置されていることを特徴とする請求項１に記載のオゾン供給装置。
3. オゾンを含む気体である第１気体を供給する第１供給部と、
   加湿された気体である第２気体を供給する第２供給部と、
   前記第１供給部と前記第２供給部とに接続され、内部に設けられた乱流発生手段によって前記第１気体と前記第２気体とを混合して外部に排出する混合槽と、を有し、
   前記乱流発生手段は、複数の開口部を有する網状部材を用いて形成される乱流発生部材、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を用いて形成される乱流発生部材、もしくは、複数の孔部を有し該複数の孔部が互いに連通しながら厚み方向に貫通している多孔質板を用いて形成される乱流発生部材を有し、前記乱流発生部材の主面が前記混合槽の延在方向と交差するように配置されており、
   前記乱流発生部材は、前記主面の面内に単位面積当たりの圧力損失が異なる第３の領域と第４の領域とを有し、
   前記第３の領域は、前記第４の領域よりも単位面積当たりの圧力損失が小さく、且つ、前記主面において前記第４の領域の内側に設けられていることを特徴とするオゾン供給装置。
4. 前記乱流発生部材は、前記混合槽の延在方向に複数設けられ、
   下流側の前記乱流発生部材は、上流側の前記乱流発生部材よりも単位面積当たりの圧力損失が大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のオゾン供給装置。
5. 前記乱流発生手段は、前記混合槽の延在方向に並んで配設された複数の乱流発生部材を有し、
   最も下流側に設けられた前記乱流発生部材は、前記混合槽から排出される気体を整流する整流手段として機能することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のオゾン供給装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のオゾン供給装置と、
   前記オゾン供給装置から、加湿されたオゾンを含む混合気体が供給される処理室と、を有することを特徴とする処理装置。

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