JP6516941B1 - オゾン供給装置およびオゾン供給方法 - Google Patents

Abstract

オゾン発生部（２）で発生したオゾン化ガスを吸脱着塔（４）の第１吸脱着領域（５ａ）および第２吸脱着領域（５ｂ）に吸着させる吸着動作と、第１吸脱着領域（５ａ）からオゾン化ガスを脱着させて第２吸脱着領域（５ｂ）で吸着させて回収する濃縮動作と、原料ガス源（１ａ）からの原料ガスを搬送しながら第２吸脱着領域（５ａ）で回収したオゾン化ガスを脱着させて第１吸脱着領域（５ａ）から吸脱着塔（４）の外部に供給する供給動作を行う。

Description

本願は、吸着現象を利用してオゾンを濃縮して供給するオゾン供給装置およびオゾン供給方法に関するものである。

オゾンは強力な酸化剤として水環境浄化、半導体洗浄等、多岐に渡る分野で利用されており、近年の環境意識の高まりにより、高濃度かつ高効率なオゾン発生技術への要求が高まっている。オゾン発生部単体の発生オゾン濃度の上限値は体積分率２０％程度であり、オゾンは自己分解する性質があるため常温での気相保管は困難である。

そのため、必要に応じてオゾンを間欠的に発生させるオゾン供給装置が提供されている。このようなオゾン供給装置として、従来技術では、吸着現象を利用してオゾンの貯蔵および濃縮を行い、高濃度のオゾン化ガスを間欠的に供給するものが開示されている。その場合、貯蔵したオゾンを脱着させるために、吸脱着塔を減圧する方法（例えば、下記の特許文献１）、酸素を吸脱着塔に搬送してガス置換する方法（例えば、下記の特許文献２）が提案されている。

特開平１１−４３３１０号公報 特許５０２０１５１号

しかし、上記特許文献１に開示されている構成では、オゾン脱着時に吸脱着塔を常に減圧し続けることにより、脱着されるオゾンの濃度は上昇するものの、脱着されるオゾンの流量は低下し続けるため、高濃度のオゾンガスを安定して供給することができない。また、上記特許文献２に開示されている構成では、オゾン供給の終盤において、酸素搬送によって吸脱着塔内のオゾン分圧が大幅に低下するため、脱着したオゾンガスを所定濃度に維持できず、高濃度のオゾンガスを安定して供給することができないという問題があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、オゾン供給の終盤において脱着するオゾンの濃度が低下することを抑制し、安定した高い濃度のオゾン化ガスの供給を実現するオゾン供給装置およびオゾン供給方法を提供することを目的とする。

本願に開示されるオゾン供給装置は、原料ガス源から供給される原料ガスによりオゾンを発生させるオゾン発生部と、上記オゾン発生部で発生したオゾンを含むオゾン化ガスを吸着剤で吸脱着させる第１吸脱着領域および第２吸脱着領域からなる２つの領域を有するオゾン濃縮部とを備えるとともに、上記オゾン発生部で発生したオゾン化ガスを上記第１吸脱着領域と上記第２吸脱着領域の内の少なくとも上記第１吸脱着領域の吸着剤に吸着させる吸着動作用ガス回路と、上記オゾン濃縮部の上記第１吸脱着領域の吸着剤に吸着させたオゾン化ガスを脱着させて上記第２吸脱着領域の吸着剤に吸着させて回収する濃縮動作用ガス回路と、上記原料ガス源からの原料ガスを搬送しながら上記第２吸脱着領域の吸着剤で回収したオゾン化ガスを脱着させ、この脱着したオゾン化ガスを上記第１吸脱着領域を経由して上記オゾン濃縮部の外部に搬出する供給動作用ガス回路と、をそれぞれ選択的に形成するためのガス回路形成用の回路切替器を備える。

また、本願に開示されるオゾン供給方法は、原料ガス源から供給される原料ガスによりオゾンを含むオゾン化ガスを発生させるオゾン発生部と、上記オゾン発生部で発生した上記オゾン化ガスを吸着剤で吸脱着させる第１吸脱着領域および第２吸脱着領域からなる２つの領域を有するオゾン濃縮部とを備えたオゾン供給装置を用いて、上記オゾン発生部で発生したオゾン化ガスを上記第１吸脱着領域と上記第２吸脱着領域の内の少なくとも上記第１吸脱着領域の吸着剤に吸着させる吸着動作の処理ステップと、上記オゾン濃縮部の上記第１吸脱着領域の吸着剤に吸着させたオゾン化ガスを脱着させて上記第２吸脱着領域の吸着剤に吸着させて回収する濃縮動作の処理ステップと、上記原料ガス源からの原料ガスを搬送しながら上記第２吸脱着領域の吸着剤で回収したオゾン化ガスを脱着させ、この脱着したオゾン化ガスを上記第１吸脱着領域を経由して上記オゾン濃縮部の外部に搬出する供給動作の処理ステップとを含む。

本願は、原料ガス源から供給される原料ガスによりオゾンを含むオゾン化ガスを発生させるオゾン発生部と、上記オゾン発生部で発生した上記オゾン化ガスを吸着剤で吸脱着させる第１吸脱着領域および第２吸脱着領域からなる２つの領域を有するオゾン濃縮部とを備えた構成であって、上記オゾン発生部で発生したオゾン化ガスを上記第１吸脱着領域と上記第２吸脱着領域の内の少なくとも上記第１吸脱着領域の吸着剤に吸着させる吸着動作を行い、次に上記オゾン濃縮部の上記第１吸脱着領域の吸着剤に吸着させたオゾン化ガスを脱着させて上記第２吸脱着領域の吸着剤に吸着させて回収する濃縮動作を行った後、上記原料ガス源からの原料ガスを搬送しながら上記第２吸脱着領域の吸着剤で回収したオゾン化ガスを脱着させ、この脱着したオゾン化ガスを上記第１吸脱着領域を経由して上記オゾン濃縮部の外部に搬出する供給動作を行うようにしているので、オゾン化ガスの供給動作の終盤におけるオゾン濃度の低下を抑制し、オゾン化ガスに含まれるオゾンを高濃度に維持した状態で安定して供給することができる。

実施の形態１によるオゾン供給装置を示す構成図である。 実施の形態１のオゾン供給装置の吸着動作のために構成されるガス回路図である。 実施の形態１のオゾン供給装置の濃縮動作のために構成されるガス回路図である。 実施の形態１のオゾン供給装置の供給動作のために構成されるガス回路図である。 実施の形態１に対する比較対象となる比較例のオゾン供給装置を示す構成図である。 比較例のオゾン供給装置の吸着動作のために構成されるガス回路図である。 比較例のオゾン供給装置の濃縮動作のために構成されるガス回路図である。 比較例のオゾン供給装置の供給動作のために構成されるガス回路図である。 実施の形態１のオゾン供給装置の濃縮動作と供給動作における外部に搬出されるオゾン化ガスのオゾン濃度の経時変化を、比較例と比較して示す特性図である。 実施の形態１のオゾン供給装置の濃縮動作と供給動作における第１吸脱着領域のオゾン分圧の経時変化を、比較例と比較して示す特性図である。 実施の形態２によるオゾン供給装置を示す構成図である。 実施の形態２のオゾン供給装置の吸着動作のために構成されるガス回路図である。 実施の形態２のオゾン供給装置の濃縮動作のために構成されるガス回路図である。 実施の形態２のオゾン供給装置の供給動作のために構成されるガス回路図である。 実施の形態２のオゾン供給装置の変形例を示す構成図である。 実施の形態２のオゾン供給装置の変形例を示す構成図である。 実施の形態２のオゾン供給装置の他の変形例を示す構成図である。 実施の形態３によるオゾン供給装置を示す構成図である。 実施の形態３のオゾン供給装置の第１供給動作のために構成されるガス回路図である。 実施の形態３のオゾン供給装置の第２供給動作のために構成されるガス回路図である。 実施の形態３のオゾン供給装置の濃縮動作と吸着動作におけるオゾンの経時変化を、比較例および実施の形態２の場合と比較して示す特性図である。 実施の形態４によるオゾン供給装置を示す構成図である。 実施の形態４のオゾン供給装置の変形例を示す構成図である。

実施の形態１．
図１は本願の実施の形態１のオゾン供給装置を示す構成図である。
この実施の形態１のオゾン供給装置１００は、第１原料ガス源１ａ、第２原料ガス源１ｂ、オゾン発生部２、オゾン濃縮部３、第１〜第５回路切替器６ａ〜６ｅ、昇圧ブロア７、および制御部８を備える。
以下、第１〜第５回路切替器６ａ〜６ｅを総称するときには単に回路切替器と称して符号６を用いるものとする。また、以下において、酸素、窒素、窒素酸化物等のオゾン以外のガスを原料ガスと、また、原料ガスとオゾンガスとの混合体をオゾン化ガスと称するものとする。

第１原料ガス源１ａおよび第２原料ガス源１ｂは、例えばボンベ、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）装置などが使用され、第１原料ガス源１ａはオゾン発生部２に原料ガスを供給し、第２原料ガス源１ｂは、オゾン濃縮部３に酸素を含む原料ガスを供給する。また、オゾン発生部２は、第１原料ガス源１ａから供給される原料ガスを利用してオゾンを含むオゾン化ガスを生成する。なお、ここでは第１原料ガス源１ａと第２原料ガス源１ｂとは別個に設けた構成としているが、ガス回路の構成によっては両者を共通化することも可能である。

オゾン濃縮部３は、単一の吸脱着塔４の内部にオゾン発生部２で発生したオゾンを含むオゾン化ガスを吸着剤で吸脱着させる第１吸脱着領域５ａおよび第２吸脱着領域５ｂが互いに隣接して設けられて構成されている。この場合、第１吸脱着領域５ａおよび第２吸脱着領域５ｂに内包される吸着剤は、オゾン発生部２から吸脱着塔４に導入したオゾン化ガスに含まれるオゾンを優先的に吸着するものが好適に使用される。この場合の吸着剤としては、第１吸脱着領域５ａおよび第２吸脱着領域５ｂについて共に同じ種類のものであっても、あるいは互いに異なる種類のものであってもよい。吸着剤の具体例としては、例えばシリカゲルが使用される。吸着剤の吸着特性により、吸着剤の表面でのオゾン濃度はオゾン化ガス中のオゾン濃度よりも高くなる。

回路切替器６（６ａ〜６ｅ）は、各構成要素間を接続するために設置されたガス回路を開閉することにより、後述する吸着動作用ガス回路Ｒ０、濃縮動作用ガス回路Ｒ１、および供給動作用ガス回路Ｒ２をそれぞれ選択的に形成するためのものである。ここでは、オゾン発生部２と吸脱着塔４内の第１吸脱着領域５ａとを接続するガス回路の途中に設置されたものを第１回路切替器６ａと、吸脱着塔４内の第２吸脱着領域５ｂと昇圧ブロア７とを接続するガス回路の途中に設置されたものを第２回路切替器６ｂと、吸脱着塔４内の第２吸脱着領域５ｂから外部に開口されたガス回路の途中に設置されたものを第３回路切替器６ｃと、吸脱着塔４内の第２吸脱着領域５ｂと第２原料ガス源１ｂとを接続するガス回路の途中に設置されたものを第４回路切替器６ｄと、吸脱着塔４内の第１吸脱着領域５ａから外部に開口されたガス回路の途中に設置されたものを第５回路切替器６ｅと、それぞれ称するものとする。

吸脱着塔４内の第２吸脱着領域５ｂとオゾン発生部２との間を結ぶガス回路の途中には第２回路切替器６ｂと昇圧ブロア７が順次配置されるとともに、昇圧ブロア７とオゾン発生部２とを接続するガス回路の途中には、第１原料ガス源１ａと接続されたガス回路との合流点が設けられている。そして、昇圧ブロア７は、回路切替器６の回路切替により後述する吸着動作用ガス回路Ｒ０が形成された場合には、第２吸脱着領域５ｂから漏出したオゾン化ガスの圧力をオゾン発生部２で発生されるオゾン化ガスの圧力よりも大きい圧力まで増加させることにより、第１原料ガス源１ａから供給される酸素を含むガスと、昇圧ブロア７から供給される酸素を含むガスを共に供給できるようになっている。

制御部８は、例えばマイクロコンピュータ等で構成され、所定の制御プログラムをインストールすることにより、後述する吸着動作用ガス回路Ｒ０、濃縮動作用ガス回路Ｒ１、および供給動作用ガス回路Ｒ２をそれぞれ選択的に形成するために、回路切替器６に対して制御指令を与えることによりその開閉動作を制御する。なお、回路切替器６の開閉動作は、制御部８からの制御指令だけでなく、手動によって動作させることも可能である。

次に、上記構成を備えたオゾン供給装置１００の動作について説明する。
この実施の形態１のオゾン供給装置１００は、制御部８からの制御指令により、回路切替器６を開閉制御することにより、吸着動作用ガス回路Ｒ０、濃縮動作用ガス回路Ｒ１、および供給動作用ガス回路Ｒ２が選択的に形成される。

ここに、吸着動作用ガス回路Ｒ０は、オゾン発生部２で発生したオゾン化ガスをオゾン濃縮部３の第１吸脱着領域５ａと第２吸脱着領域５ｂを順次通過させて各脱着領域の吸着剤に吸着させるためのガス回路である。また、濃縮動作用ガス回路Ｒ１は、オゾン濃縮部３の第１吸脱着領域５ａの吸着剤に吸着させたオゾン化ガスを脱着させて第２吸脱着領域５ｂの吸着剤に吸着させて回収するガス回路である。さらに、供給動作用ガス回路Ｒ２は、第２原料ガス源１ｂからの原料ガスを搬送しながら第２吸脱着領域５ｂの吸着剤で回収したオゾン化ガスを脱着させ、この脱着したオゾン化ガスを第１吸脱着領域５ａを経由してオゾン濃縮部３の外部に搬出するガス回路である。

以下、吸着動作用ガス回路Ｒ０、濃縮動作用ガス回路Ｒ１、および供給動作用ガス回路Ｒ２の構成およびその作用について、図２から図４を用いてさらに詳述する。なお、ここでは吸着動作用ガス回路Ｒ０におけるガス処理を吸着動作と称し、濃縮動作用ガス回路Ｒ１におけるガス処理を濃縮動作と称し、供給動作用ガス回路Ｒ２におけるガス処理を供給動作と称する。

吸着動作用ガス回路Ｒ０は、図２に示すように、制御部８からの制御指令により、第１回路切替器６ａおよび第２回路切替器６ｂを共に開状態、第３回路切替器６ｃ、第４回路切替器６ｄ、および第５回路切替器６ｅをいずれも閉状態にすることにより形成される。

この吸着動作用ガス回路Ｒ０では、第１原料ガス源１ａから酸素を含む原料ガスがオゾン発生部２へ導入され、オゾン発生部２は原料ガスをオゾン化する。オゾン発生部２で発生されたオゾン化ガスは、第１回路切替器６ａを通じてオゾン濃縮部３を構成する吸脱着塔４の第１吸脱着領域５ａから第２吸脱着領域５ｂの順に通過し、各領域に内包された吸着剤にオゾンが吸着される。このため、常に（第１吸脱着領域５ａの吸着剤に吸着されるオゾン量）≧（第２吸脱着領域５ｂの吸着剤に吸着されるオゾン量）の関係にある。

オゾン濃縮部３内で吸着されなかったオゾン化ガスは、第２回路切替器６ｂを通じて昇圧ブロア７に導入される。昇圧ブロア７は、吸着されなかったオゾン化ガスをオゾン発生部２に導入する原料ガスの圧力まで昇圧する。昇圧されたオゾン化ガスは、オゾン発生部２に再度導入されて、オゾン発生のための原料ガスとして再利用される。

制御部８は、第１吸脱着領域５ａおよび第２吸脱着領域５ｂに内包されている吸着剤へのオゾンの吸着量が一定量に達した場合、または一定時間が経過した場合、あるいは動作移行信号が外部より入力される場合など、予め設定した条件を満たしたと判断すると、回路切替器６を制御することにより、濃縮動作用ガス回路Ｒ１の形成に移行する。

ただし、濃縮動作用ガス回路Ｒ１の形成への移行は、第２吸脱着領域５ｂにおける吸着剤へのオゾンの吸着量が、飽和吸着量より小さい段階で実施する必要がある。このため、制御部８は、第２吸脱着領域５ｂにおける吸着剤へのオゾンの吸着量が、飽和吸着量に達する前のタイミングで回路切替器６を制御して、次の濃縮動作用ガス回路Ｒ１の形成に移行する。

濃縮動作用ガス回路Ｒ１は、図３に示すように、制御部８からの制御指令により、第３回路切替器６ｃのみを開状態、第１回路切替器６ａ、第２回路切替器６ｂ、第４回路切替器６ｄおよび第５回路切替器６ｅをいずれも閉状態とすることにより形成される。

この濃縮動作用ガス回路Ｒ１は、第１回路切替器６ａが閉状態になっていることから、オゾン発生部２で発生されたオゾン化ガスが吸脱着塔４に導入されることはなく、吸脱着塔４内において第１吸脱着領域５ａから脱着されたオゾン化ガスが第２吸脱着領域５ｂに導入される。さらに、第１吸脱着領域５ａおよび第２吸脱着領域５ｂから脱着されたオゾン化ガスは、第３回路切替器６ｃを通じて吸脱着塔４の外部へ搬出される。

この濃縮動作用ガス回路Ｒ１が形成された場合の吸脱着塔４内に吸着されたオゾン化ガスの脱着方法としては、例えば、図示しない減圧装置を使用して吸脱着塔４内の減圧する方法、加温装置を使用して吸脱着塔４内の吸着剤を昇温する方法がある。第１吸脱着領域５ａおよび第２吸脱着領域５ｂに内包されている吸着剤の吸着特性により、原料ガスの脱着率に比べ、オゾンの脱着率は低いため、吸脱着塔４内が減圧、あるいは昇温されると、第１吸脱着領域５ａおよび第２吸脱着領域５ｂからはオゾン以外の原料ガスが優先的に排気されることになり、オゾン濃縮部３を構成する吸脱着塔４内のオゾン濃度が高まる。

また、この濃縮動作用ガス回路Ｒ１が形成された場合、吸脱着塔４内では、第２吸脱着領域５ｂには第１吸脱着領域５ａから脱着されたオゾン化ガスが導入されるが、前述のように、第２吸脱着領域５ｂにおける吸着剤へのオゾンの吸着量が、飽和吸着量に達する前のタイミングで吸着動作用ガス回路Ｒ０から濃縮動作用ガス回路Ｒ１の形成に移行することから、第１吸脱着領域５ａから脱着するオゾン化ガスを第２吸脱着領域５ｂの吸着剤で回収することが可能である。特に、第２吸脱着領域５ｂの吸着剤は、オゾン化ガスに含まれるオゾンを優先的に吸着するため、オゾンを選択的に回収することができる。したがって、第２吸脱着領域５ｂから第３回路切替器６ｃを通じてオゾン濃縮部３の外部へと搬出されるオゾン化ガスは、オゾン回収後の原料ガスが主として搬出される。そのため、オゾン濃縮部３におけるオゾン濃度が向上する。

制御部８は、吸脱着塔４内でオゾンが濃縮されてオゾン濃度が一定量に達した場合、または一定時間が経過した場合、あるいは動作移行信号が外部より入力された場合など、予め設定した条件を満たしたと判断すると、回路切替器６を制御することにより、供給動作用ガス回路Ｒ２の形成に移行する。

供給動作用ガス回路Ｒ２は、図４に示すように、制御部８からの制御指令により、第４回路切替器６ｄおよび第５回路切替器６ｅを開状態、第１回路切替器６ａ、第２回路切替器６ｂ、および第３回路切替器６ｃをいずれも閉状態とすることにより形成される。

この供給動作用ガス回路Ｒ２では、第２原料ガス源１ｂから第４回路切替器６ｄを通じて吸脱着塔４内に原料ガスが導入される。そして、吸脱着塔４内では第２原料ガス源１ｂからの原料ガスが導入されるとともに、これに先立つ濃縮動作により吸着および濃縮されたオゾン化ガスが第２吸脱着領域５ｂから第１吸脱着領域５ａへと順に脱着される。こうして脱着されたオゾン化ガスは、さらに第５回路切替器６ｅを通じて吸脱着塔４の外部へ供給される。その際、制御部８が第４回路切替器６ｄの開度を調整して第２原料ガス源１ｂからの搬送ガスの流量を制御することにより、安定した高いオゾン濃度のオゾン化ガスをオゾン濃縮部３から外部に供給することができる。

このように、供給動作用ガス回路Ｒ２が形成された場合、これに先立つ濃縮動作により第２吸脱着領域５ｂで回収したオゾンが脱着し、この脱着したオゾンを含むオゾン化ガスが第１吸脱着領域５ａに導入される。そのため、第２原料ガス源１ｂからの原料ガスを第２吸脱着領域５ｂを経由することなく直接に第１吸脱着領域５ａに導入した場合と比較して、供給動作の終盤における第１吸脱着領域５ａのオゾン分圧の低下を抑制できるので、第５回路切替器６ｅを通じてオゾン濃縮部３から外部に供給するオゾン濃度の大幅な低下を防ぐことが可能である。

次に、この実施の形態１のオゾン供給装置１００の有利性を理解するために、比較例として図５に示すオゾン供給装置１０１を採りあげ、その構成について説明する。

比較例としての図５のオゾン供給装置１０１の構成において、実施の形態１（図１）と異なる点は、吸脱着塔４内の第２吸脱着領域５ｂから外部に開口されたガス回路は設けられておらず、したがって、このガス回路の途中の第３回路切替器６ｃも省略されていることである。
その他の構成は実施の形態１の場合と同じであるので、図１に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には、同一の符号を付してここでは詳しい説明は省略する。

次に、上記構成を備えた比較例のオゾン供給装置１０１の動作について説明する。
この比較例のオゾン供給装置１０１においても、実施の形態１の場合と同様に、制御部８からの制御指令により、回路切替器６を開閉制御することにより、吸着動作用ガス回路Ｒ０、濃縮動作用ガス回路Ｒ１、および供給動作用ガス回路Ｒ２が形成される。
以下、このオゾン供給装置１０１の吸着動作用ガス回路Ｒ０、濃縮動作用ガス回路Ｒ１、および供給動作用ガス回路Ｒ２の構成およびその作用について、図６から図８を用いてさらに詳述する。

吸着動作用ガス回路Ｒ０は、図６に示すように、制御部８からの制御指令により、第１回路切替器６ａおよび第２回路切替器６ｂを共に開状態に、第４回路切替器６ｄおよび第５回路切替器６ｅを共に閉状態とすることにより形成される。この場合に形成される吸着動作用ガス回路Ｒ０の動作および作用効果は、実施の形態１の場合（図２）と同じであるから、ここでは詳しい説明は省略する。

次に、濃縮動作用ガス回路Ｒ１は、図７に示すように、制御部８からの制御指令により、第５回路切替器６ｅのみを開状態に、第１回路切替器６ａ、第２回路切替器６ｂ、および第４回路切替器６ｄをいずれも閉状態にすることにより形成される。

この濃縮動作用ガス回路Ｒ１では、吸脱着塔４内の第２吸脱着領域５ｂから第１吸脱着領域５ａの方向にオゾン化ガスが脱着され、このオゾン化ガスは、さらに第１吸脱着領域５ａから第５回路切替器６ｅを通じて吸脱着塔４の外部へ搬出される。

供給動作用ガス回路Ｒ２は、図８に示すように、制御部８からの制御指令により、第４回路切替器６ｄおよび第５回路切替器６ｅを共に開状態、第１回路切替器６ａおよび第２回路切替器６ｂを共に閉状態とすることにより形成される。

この供給動作用ガス回路Ｒ２では、第２原料ガス源１ｂから第４回路切替器６ｄを通じて吸脱着塔４内に原料ガスが導入され、吸脱着塔４内では第２原料ガス源１ｂからの原料ガスが導入されるとともに、これに先立つ濃縮動作により濃縮されたオゾン化ガスが第２吸脱着領域５ｂから第１吸脱着領域５ａへと順に脱着される。こうして脱着されたオゾン化ガスは、さらに第５回路切替器６ｅを通じて吸脱着塔４の外部へ搬出される。

次に、実施の形態１のオゾン供給装置１００（図１）と比較例のオゾン供給装置１０１（図５）とのオゾンに対する濃縮動作と供給動作に伴う作用効果の相違点について、さら詳しく説明する。

図９は、実施の形態１のオゾン供給装置１００で形成される濃縮動作用ガス回路Ｒ１と供給動作用ガス回路Ｒ２において吸脱着塔４から外部に搬出されるオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度Ｃの経過時間Ｔに伴う変化を比較例のオゾン供給装置１０１の場合と対比して示す特性図、図１０は、濃縮動作用ガス回路Ｒ１と供給動作用ガス回路Ｒ２が形成された場合において、実施の形態１のオゾン供給装置１００の吸脱着塔４内の第１吸脱着領域５ａのオゾン分圧Ｐの経過時間Ｔに伴う変化を比較例のオゾン供給装置１０１の場合と対比して示す特性図である。

比較例のオゾン供給装置１０１は、濃縮動作用ガス回路Ｒ１が形成される場合、主として第１吸脱着領域５ａから飽和吸着されたオゾン化ガスが脱着されて吸脱着塔４の外部へと搬出される。そのため、吸脱着塔４の外部へ搬出されるオゾン化ガスの濃度Ｃ０は、図９の破線で示すように、吸脱着塔４内の減圧に伴って増加する。

また、供給動作用ガス回路Ｒ２が形成される場合、その序盤は、制御部８が第４回路切替器６ｄの開度を制御することにより、原料ガスの搬送と合わせて、吸脱着塔４の圧力を一定とすることで、所定のオゾン濃度Ｃ０のオゾン化ガスが吸脱着塔４の外部へ供給される。

しかし、この比較例のオゾン供給装置１０１の場合、供給動作用ガス回路Ｒ２の形成に先立つ濃縮動作用ガス回路Ｒ１においては、本実施の形態１のように第１吸脱着領域５ａから脱着したオゾン化ガスが第２吸脱着領域５ｂ内の吸着剤で積極的に吸着回収することはないので、供給動作用ガス回路Ｒ２が形成された場合の終盤において、第２吸脱着領域５ｂから脱着したオゾン化ガスが第１吸脱着領域５ａへの搬送ガスとして再導入されることがない。

このため、吸脱着塔４内の第１吸脱着領域５ａで吸着されたオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度Ｃ０が低下し、これに伴いオゾン分圧の低下が継続するため、吸脱着塔４から第５回路切替器６ｅを経由して外部へ供給されるオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度が大幅に低下する。このため、安定した高いオゾン濃度のオゾン化ガスを吸脱着塔４から外部に供給することが難しい。

これに対して、実施の形態１のオゾン供給装置１００では、図９の実線で示すように、濃縮動作用ガス回路Ｒ１が形成された場合、第１吸脱着領域５ａ内の吸着剤から脱着するオゾン化ガスを第２吸脱着領域５ｂ内の吸着剤で積極的に吸着回収される。そのため、吸脱着塔４から第３回路切替器６ｃを介して外部へ搬出されるオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度Ｃ１は、非常に低い値となる。

また、供給動作用ガス回路Ｒ２が形成された場合、その序盤は、比較例のオゾン供給装置１０１の場合と同様に、制御部８が第４回路切替器６ｄの開度を制御することにより、原料ガスの搬送と合わせて、吸脱着塔４内の圧力を一定とすることで、所定濃度のオゾン化ガスを吸脱着塔４から第５回路切替器６ｅを経由して外部へ供給する。さらに、その終盤においては、これに先立って形成された濃縮動作用ガス回路Ｒ１において第２吸脱着領域５ｂ内の吸着剤で回収されたオゾン化ガスが第１吸脱着領域５ａへの搬送ガスとして再導入される。このため、第１吸脱着領域５ａから脱着されるオゾン化ガスのガス量が低下し難く、吸脱着塔４から第５回路切替器６ｅを経由して外部へ供給されるオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度Ｃ１は安定した状態で長時間に渡って維持される。

また、図１０に示すように、濃縮動作用ガス回路Ｒ１が形成された場合、第１吸脱着領域５ａのオゾン分圧は、実線で示す実施の形態１のオゾン供給装置１００の場合のオゾン分圧Ｐ１と、破線で示す比較例のオゾン供給装置１０１の場合のオゾン分圧Ｐ０とでは、第１吸脱着領域５ａからのオゾン化ガスの脱着により、両者共にほとんど同様の傾向で低下する。

一方、供給動作用ガス回路Ｒ２が形成された場合、比較例のオゾン供給装置１０１では、これに先立って形成された濃縮動作用ガス回路Ｒ１において、吸脱着塔４内の第２吸脱着領域５ｂで回収したオゾンガスを脱着して使用しないので、図１０の破線で示すように、第１吸脱着領域５ａで吸着されたオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度が低下し、これに伴いオゾン分圧Ｐ０の低下が継続する。

これに対して、この実施の形態１のオゾン供給装置１００は、供給動作用ガス回路Ｒ２が形成された場合、第１吸脱着領域５ａへ導入される搬送ガスとして、第２原料ガス源１ｂから供給される原料ガスと共に、これに先立って形成された濃縮動作用ガス回路Ｒ１において、第２吸脱着領域５ｂで回収したオゾンガスを脱着して使用するため、図１０の実線で示すように、第１吸脱着領域５ａのオゾン分圧Ｐ１の低下が抑制されて長時間に渡って高い値で維持される。このため、吸脱着塔４から第５回路切替器６ｅを経由して外部へオゾン化ガスを安定した濃度で長時間供給することができる。

以上説明したように、この実施の形態１のオゾン供給装置１００は、比較例として示したオゾン供給装置１０１に比べて、供給動作の終盤における第１吸脱着領域５ａのオゾン分圧の低下を抑制できるため、安定した高いオゾン濃度のオゾン化ガスを外部に供給することができる。

実施の形態２．
図１１は本願の実施の形態２のオゾン供給装置を示す構成図であり、実施の形態１（図１）と対応もしくは相当する構成部分に同一の符号を付す。

この実施の形態２のオゾン供給装置２００は、実施の形態１のオゾン供給装置１００と同様に、第１原料ガス源１ａ、第２原料ガス源１ｂ、オゾン発生部２、オゾン濃縮部３、第１〜第５回路切替器６ａ〜６ｅ、昇圧ブロア７、および制御部８を備える。

特に、この実施の形態２においては、オゾン濃縮部３が、第１吸脱着領域５ａが設けられた第１吸脱着塔４ａと、第２吸脱着領域５ｂが設けられた第２吸脱着塔４ｂから構成されており、第１吸脱着塔４ａと第２吸脱着塔４ｂとは互いに分離独立して設けられている。そして、第１吸脱着塔４ａと第２吸脱着塔４ｂとを接続するガス回路の途中に第６回路切替器６ｆが設置されている。
なお、ここでは、第１吸脱着塔４ａと第２吸脱着塔４ｂはそれぞれ１塔のみとしているが、第１吸脱着領域５ａが設けられた第１吸脱着塔４ａを複数塔に、また第２吸脱着領域５ｂが設けられた第２吸脱着塔４ｂも複数塔にすることも可能である。

また、この実施の形態２では、オゾン発生部２と第１吸脱着塔４ａとを接続するガス回路の途中に第１回路切替器６ａが、第１吸脱着塔４ａと昇圧ブロア７とを接続するガス回路の途中に第２回路切替器６ｂが、第２吸脱着塔４ｂから外部に開口されたガス回路の途中に第３回路切替器６ｃが、第２吸脱着塔４ｂと第２原料ガス源１ｂとを接続するガス回路の途中に第４回路切替器６ｄが、第１吸脱着塔４ａから外部に開口されたガス回路の途中に第５回路切替器６ｅが、それぞれ設置されている。
その他の構成は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

次に、上記構成を備えたオゾン供給装置２００の動作について説明する。
この実施の形態２のオゾン供給装置２００では、制御部８からの制御指令により、回路切替器６（６ａ〜６ｆ）を開閉制御することにより、吸着動作用ガス回路Ｒ０、濃縮動作用ガス回路Ｒ１、および供給動作用ガス回路Ｒ２が選択的に形成される。

以下、吸着動作用ガス回路Ｒ０、濃縮動作用ガス回路Ｒ１、および供給動作用ガス回路Ｒ２の構成およびその作用について、図１２から図１４を用いてさらに詳述する。なお、ここでは、実施の形態１の場合と同様、吸着動作用ガス回路Ｒ０におけるガス処理を吸着動作と、濃縮動作用ガス回路Ｒ１におけるガス処理を濃縮動作と、供給動作用ガス回路Ｒ２におけるガス処理を供給動作と称する。

吸着動作用ガス回路Ｒ０は、図１２に示すように、制御部８からの制御指令により、第１回路切替器６ａおよび第２回路切替器６ｂを共に開状態、第３回路切替器６ｃ、第４回路切替器６ｄ、第５回路切替器６ｅ、および第６回路切替器６ｆをいずれも閉状態にすることにより形成される。

この吸着動作用ガス回路Ｒ０では、第１原料ガス源１ａから酸素を含む原料ガスがオゾン発生部２へ導入され、オゾン発生部２は原料ガスをオゾン化する。オゾン発生部２で発生されたオゾン化ガスは、第１回路切替器６ａを通じてオゾン濃縮部３を構成する第１吸脱着塔４ａ内に導入され、この第１吸脱着塔４ａの第１吸脱着領域５ａに内包された吸着剤にオゾンが吸着される。

第１吸脱着塔４ａの第１吸脱着領域５ａで吸着されなかったオゾン化ガスは、第２回路切替器６ｂを通じて昇圧ブロア７に導入される。昇圧ブロア７は、吸着されなかったオゾン化ガスをオゾン発生部２に導入する原料ガスの圧力まで昇圧する。昇圧されたオゾン化ガスは、オゾン発生部２に再度導入されて、オゾン発生のための原料ガスとして再利用される。

制御部８は、第１吸脱着塔４ａの第１吸脱着領域５ａに内包されている吸着剤へのオゾンの吸着量が一定量に達した場合、または一定時間が経過した場合、あるいは動作移行信号が外部より入力された場合など、予め設定した条件を満たしたと判断すると、回路切替器６を制御することにより、濃縮動作用ガス回路Ｒ１の形成に移行する。

濃縮動作用ガス回路Ｒ１は、図１３に示すように、制御部８からの制御指令により、第３回路切替器６ｃおよび第６回路切替器６ｆが共に開状態に、第１回路切替器６ａ、第２回路切替器６ｂ、第４回路切替器６ｄ、および第５回路切替器６ｅがいずれも閉状態とすることにより形成される。

この濃縮動作用ガス回路Ｒ１は、第１回路切替器６ａが閉状態になっていることから、オゾン発生部２で発生されたオゾン化ガスが第１吸脱着塔４ａに導入されることはなく、第１吸脱着塔４ａの第１吸脱着領域５ａに吸着されたオゾン化ガスが脱着されて、第６回路切替器６ｆを通じて第２吸脱着塔４ｂへ導入される。さらに、この脱着されたオゾン化ガスは、第２吸脱着塔４ｂから第３回路切替器６ｃを通じてオゾン濃縮部３の外部へ搬出される。

この濃縮動作用ガス回路Ｒ１が形成された場合、第１吸脱着塔４ａから脱着されたオゾン化ガスが第２吸脱着塔４ｂに導入されるが、これに先立つ吸着動作では、第２吸脱着領域５ｂの吸着剤にはオゾン化ガスを吸着させていないため、第１吸脱着塔４ａから脱着したオゾン化ガスを第２吸脱着領域５ｂに内包された吸着剤によって十分に回収することが可能である。

特に、第２吸脱着塔４ｂの第２吸脱着領域５ｂに内包された吸着剤は、オゾン化ガスに含まれるオゾンを優先的に吸着するため、第１吸脱着塔４ａから脱着したオゾンを選択的に回収することができる。したがって、第２吸脱着塔４ｂから第３回路切替器６ｃを通じてオゾン濃縮部３の外部へと搬出されるオゾン化ガスは、オゾン回収後の原料ガスが主として搬出される。そのため、オゾン濃縮部３におけるオゾン濃度が向上する。

制御部８は、第１吸脱着塔４ａにおいてオゾンが濃縮されてオゾン濃度が一定量に達した場合、または一定時間が経過した場合、あるいは動作移行信号が外部より入力された場合など、予め設定した条件を満たしたと判断すると、回路切替器６を制御することにより、供給動作用ガス回路Ｒ２の形成に移行する。

供給動作用ガス回路Ｒ２は、図１４に示すように、制御部８からの制御指令により、第４回路切替器６ｄ、第５回路切替器６ｅ、および第６回路切替器６ｆがいずれも開状態に、第１回路切替器６ａ、第２回路切替器６ｂ、および第３回路切替器６ｃがいずれも閉状態とすることにより形成される。

この供給動作用ガス回路Ｒ２では、第２原料ガス源１ｂから第４回路切替器６ｄを通じて第２吸脱着塔４ｂへ原料ガスが導入される。この場合、第１吸脱着塔４ａと第２吸脱着塔４ｂとの間を接続するガス回路の途中に設けられた第６回路切替器６ｆが開状態になっていることから、第２原料ガス源１ｂからの原料ガスが導入されるとともに、これに先立つ濃縮動作により吸着および濃縮されたオゾン化ガスが第２吸脱着領域５ｂから第１吸脱着領域５ａへと順に脱着される。こうして脱着されたオゾン化ガスは、さらに第５回路切替器６ｅを通じて第１吸脱着塔４ａの外部に供給される。その際、制御部８が第４回路切替器６ｄの開度を調整して第２原料ガス源１ｂからの搬送ガスの流量を制御することにより、安定した高いオゾン濃度のオゾン化ガスをオゾン濃縮部３から外部に供給することができる。

このように、この実施の形態２のオゾン供給装置２００は、第１および第２吸脱着塔４ａ、４ｂの内、第１吸脱着塔４ａは吸着動作でオゾンを吸着するためのもの、第２吸脱着塔４ｂは濃縮動作で第１吸脱着塔４ａから脱着するオゾン化ガスを回収し、その後の供給動作でこの回収したオゾン化ガスを第１吸脱着塔４ａに導入するためのものとして、その役割を分担している。

これにより、吸着動作においては、第２吸脱着塔４ｂの第２吸脱着領域５ｂに内包されている吸着剤にはオゾン化ガスが導入されず、第１吸脱着塔４ａにのみ導入される。そして、次の濃縮動作において、第１吸脱着塔４ａから脱着したオゾン化ガスが第６回路切替器６ｆを介して第２吸脱着塔４ｂに導入されるので、第２吸脱着塔４ｂの第２吸脱着領域５ｂに内包されている吸着剤を用いて第１吸脱着塔４ａから脱着したオゾン化ガスを十分に吸着回収することができる。

そして、次の供給動作では、これに先立つ濃縮動作により第２吸脱着塔４ｂの第２吸脱着領域５ｂで回収したオゾン化ガスが脱着し、この脱着したオゾン化ガスが第６回路切替器６ｆを通じて第１吸脱着塔４ａに導入される。そのため、第２原料ガス源１ｂからの原料ガスを第２吸脱着塔４ｂを経由することなく直接に第１吸脱着塔４ａに導入した場合と比較して、供給動作の終盤における第１吸脱着領域５ａのオゾン分圧の低下を抑制でき、第１吸脱着塔４ａに導入するためのオゾン化ガスを十分に確保することができる。これにより、安定した高いオゾン濃度のオゾン化ガスを第５回路切替器６ｅを通じてオゾン濃縮部３から外部に供給することができる。
その他の作用効果は、実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

図１５および図１６は、本願の実施の形態２のオゾン供給装置２００の変形例を示す構成図であり、実施の形態２（図１１）と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。

図１５および図１６に示すオゾン供給装置２０１の特徴は、第１吸脱着塔４ａと第２吸脱着塔４ｂとの間を接続するガス回路の途中に、第６回路切替器６ｆに加えてオゾン計９ａ（図１５）、あるいは圧力計９ｂ（図１６）が設けられていることである。

このオゾン供給装置２０１において、図１５に示すようにオゾン計９ａを用いる場合は、濃縮動作において第１吸脱着塔４ａから脱着するオゾン化ガスのオゾン濃度を測定し、その測定結果を制御部８に送信する。制御部８は、オゾン計９ａで測定されるオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度が予め設定した基準値を上回ったことを条件として、回路切替器６（６ａ〜６ｆ）を制御することにより、供給動作用ガス回路Ｒ２の形成へ移行する。

また、このオゾン供給装置２０１において、図１６に示すように圧力計９ｂを用いる場合は、濃縮動作において第１吸脱着塔４ａから脱着するオゾン化ガスの圧力を測定し、その測定結果を制御部８に送信する。制御部８は、圧力計９ｂで測定されるオゾン化ガスの圧力が予め設定した基準値を下回ったことを条件として、回路切替器６（６ａ〜６ｆ）を制御することにより、供給動作用ガス回路Ｒ２の形成へ移行する。

また、発明者らの過去の検討から、濃縮動作および供給動作において第１吸脱着塔４ａから搬出されるオゾン化ガス中のオゾン濃度が、第１吸脱着塔４ａ内の温度に依存せず、第１吸脱着塔４ａ内の圧力に一意に依存することを見出している。そのため、所望のオゾン濃度に対応する圧力の基準値を予め設定しておくことで、第１吸脱着塔４ａの温度が変化しても、所望のオゾン濃度に達した際に供給動作に移行することが可能である。

このように、第１吸脱着塔４ａと第２吸脱着塔４ｂとの間を接続するガス回路の途中にオゾン計９ａあるいは圧力計９ｂを設置することにより、濃縮動作から供給動作へ適切なタイミングで移行することができ、オゾン濃縮部３から外部への供給を開始するオゾン化ガスを所望のオゾン濃度に制御することができる。

なお、図１５および図１６に示した構成のオゾン供給装置２０１では、圧力計９ｂあるいはオゾン計９ａのいずれか一方を設置しているが、圧力計９ｂおよびオゾン計９ａの両方を設置した構成でもよく、その場合、両方が設置される際の配置は、直列でも並列でもよく、直列に配置する場合は、圧力計９ｂおよびオゾン計９ａを第１吸脱着塔４ａと第２吸脱着塔４ｂとの間のガス回路に対して前後のいずれに配置してもよい。
その他の構成、および作用効果は、実施の形態２（図１１）の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

図１７は、本願の実施の形態２のオゾン供給装置の他の変形例を示す構成図であり、実施の形態２（図１１）と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。

図１７に示すオゾン供給装置２０２の特徴は、第１吸脱着塔４ａおよび第２吸脱着塔４ｂの周囲をそれぞれ容器１６ａ、１６ｂで覆い、各容器１６ａ、１６ｂ内を冷媒で満たし、充填された冷媒を循環させている。そして、冷媒の温度を、第１吸脱着塔４ａおよび第２吸脱着塔４ｂに対して個別に設けた第１温度調整部１０ａおよび第２温度調整部１０ｂで調整することで、第１吸脱着塔４ａおよび第２吸脱着塔４ｂの温度を制御可能な構造としている。

この場合、第１温度調整部１０ａおよび第２温度調整部１０ｂにより第１吸脱着塔４ａおよび第２吸脱着塔４ｂの温度を調整する構成としては、空冷式でも水冷式でもよい。また、第１吸脱着塔４ａおよび第２吸脱着塔４ｂの温度を調整するための冷媒の接触方法は、容器１６ａ、１６ｂ内を冷媒で満す構造とするものに限らず、例えば、第１吸脱着塔４ａおよび第２吸脱着塔４ｂの内部にそれぞれ冷媒を循環するコイル状のチューブを導入する構造でもよい。

制御部８は、濃縮動作用ガス回路Ｒ１を形成する際には、第１温度調整部１０ａおよび第２温度調整部１０ｂにより、第２吸脱着塔４ｂの温度を第１吸脱着塔４ａの温度より低くする制御を行う。すなわち、第１温度調整部１０ａにより第１吸脱着塔４ａを加温、第２温度調整部１０ｂにより第２吸脱着塔４ｂを冷却することで、第１吸脱着領域５ａに内包された吸着剤からのオゾン化ガスの脱着が促進される一方、第２吸脱着領域５ｂに内包された吸着剤によりオゾン化ガスの吸着を促進させることができる。そのため、濃縮動作において第１吸脱着領域５ａに内包された吸着剤からのオゾン化ガスの脱着速度を向上させるとともに、第２吸脱着領域５ｂに内包された吸着剤によって吸着回収できるオゾン化ガスの量を増加させることができる。

なお、ここでは、第１吸脱着塔４ａおよび第２吸脱着塔４ｂに対して個別に第１温度調整部１０ａおよび第２温度調整部１０ｂを設けているが、第１吸脱着塔４ａおよび第２吸脱着塔４ｂのいずれか一方にのみ温度調整部を設けた構造とすることもできる。さらに、２つの温度調整部１０ａ、１０ｂの内のどちらか一方は、オゾン発生部２の冷却と併用してもよく、その場合、オゾン発生部２と第１吸脱着塔４ａまたは第２吸脱着塔４ｂを直列に設置しても、あるいはオゾン発生部２と第１吸脱着塔４ａまたは第２吸脱着塔４ｂを並列に設置してもよい。
その他の構成および作用効果は、実施の形態２（図１１）と同様であるからここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態３．
図１８は本願の実施の形態３のオゾン供給装置を示す構成図であり、実施の形態２（図１１）と対応あるいは相当する構成部分には同一の符号を付す。
この実施の形態３のオゾン供給装置３００は、実施の形態２のオゾン供給装置２００と同様に、第１原料ガス源１ａ、第２原料ガス源１ｂ、オゾン発生部２、オゾン濃縮部３、第１〜第６回路切替器６ａ〜６ｆ、昇圧ブロア７、および制御部８を備える。

特に、この実施の形態３においては、実施の形態２（図１１）の構成に対して、第２原料ガス源１ｂと第１吸脱着塔４ａとの間を接続するガス回路が設けられ、このガス回路の途中に第７回路切替器６ｇが設置されている。また、第１吸脱着塔４ａから外部に開口されたガス回路の途中には、第５回路切替器６ｅとともに第１吸脱着塔４ａから外部に供給されるオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度を測定するオゾン計１１が設置されている。なお、設置するオゾン計１１はインライン式でもサンプリング式でもよい。
その他の構成は、実施の形態２（図１１）と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

次に、上記構成を備えたオゾン供給装置３００の動作について説明する。
この実施の形態３のオゾン供給装置３００は、制御部８からの制御指令により、回路切替器６（６ａ〜６ｇ）を開閉制御することにより、実施の形態２と同様に、吸着動作用ガス回路Ｒ０、濃縮動作用ガス回路Ｒ１、および供給動作用ガス回路Ｒ２が選択的に形成される。

この場合に回路切替器６（６ａ〜６ｇ）の開閉制御により形成される上記の吸着動作用ガス回路Ｒ０および濃縮動作用ガス回路Ｒ１については、第７回路切替器６ｇが常に閉状態に制御されているので、実施の形態２のオゾン供給装置２００の場合と同じ構成となる。したがって、吸着動作用ガス回路Ｒ０および濃縮動作用ガス回路Ｒ１の作用、効果は、実施の形態２と実質的に同じであるため、ここでは詳しい説明を省略する。

一方、供給動作用ガス回路Ｒ２については、実施の形態２の場合と異なり、制御部８からの制御指令による回路切替器６（６ａ〜６ｇ）の開閉制御により、第１供給動作用ガス回路Ｒ２１の形成と、第２供給動作用ガス回路Ｒ２２の形成と、の２段階に渡って形成される。
なお、ここでは第１供給動作用ガス回路Ｒ２１におけるガス処理を第１供給動作、第２供給動作用ガス回路Ｒ２２におけるガス処理を第２供給動作と称する。

上記の第１供給動作用ガス回路Ｒ２１は、図１９に示すように、第７回路切替器６ｇおよび第５回路切替器６ｅを共に開状態に、第１回路切替器６ａ、第２回路切替器６ｂ、第３回路切替器６ｃ、第４回路切替器６ｄ、および第６回路切替器６ｆをいずれも閉状態にすることにより形成される。

この第１供給動作用ガス回路Ｒ２１では、第２原料ガス源１ｂから第７回路切替器６ｇを通じて第１吸脱着塔４ａ内に原料ガスが導入されるとともに、第１吸脱着領域５ａに内包された吸着剤で吸着および濃縮されたオゾン化ガスが脱着されて、第１吸脱着塔４ａから第５回路切替器６ｅおよびオゾン計１１を経由してオゾン濃縮部３の外部へとオゾン化ガスが供給される。

このように、第１供給動作用ガス回路Ｒ２１は、第６回路切替器６ｆが閉状態にあるので、第２吸脱着塔４ｂから着脱したオゾン化ガスが第１吸脱着塔４ａに導入されることはなく、第１吸脱着塔４ａからのオゾン化ガスの脱着に加えて、第１吸脱着塔４ａに第２原料ガス源１ｂから原料ガスが搬送される。そのため、高濃度のオゾンを含むオゾン化ガスが安定してオゾン濃縮部３の外部に供給される。その際、制御部８が第７回路切替器６ｇの開度を調整して第１吸脱着塔４ａ内の圧力が一定となるように第２原料ガス源１ｂからの原料ガスの流量を制御することにより、安定した高いオゾン濃度のオゾン化ガスを所定の流量で外部に供給することができる。

また、この第１供給動作用ガス回路Ｒ２１においては、第２原料ガス源１ｂからの原料ガスを第１吸脱着塔４ａ内に直接導入するため、時間経過と共に第１吸脱着塔４ａ内のオゾン分圧が低下し、これに伴ってオゾン濃度も次第に低下する。制御部８は、オゾン計１１によって測定されるオゾン濃縮部３から外部に供給されるオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度が予め設定された基準値を下回る場合、または一定時間が経過した場合、あるいは動作移行信号が外部より入力された場合など、予め設定した条件を満たしたと判断すると、回路切替器６を制御することにより、第２供給動作用ガス回路Ｒ２２の形成に移行する。

第２供給動作用ガス回路Ｒ２２は、図２０に示すように、第４回路切替器６ｄ、第５回路切替器６ｅ、および第６回路切替器６ｆをいずれも開状態に、第１回路切替器６ａ、第２回路切替器６ｂ、および第３回路切替器６ｃをいずれも閉状態とすることにより形成される。

この場合に形成される第２供給動作用ガス回路Ｒ２２の作用効果は、実施の形態２のオゾン供給装置２００における供給動作の場合と実質的に同じである。すなわち、この第２供給動作用ガス回路Ｒ２２では、第２原料ガス源１ｂから第４回路切替器６ｄを通じて第２吸脱着塔４ｂ内へ原料ガスが導入される。この場合、第１吸脱着塔４ａと第２吸脱着塔４ｂとの間に設けられた第６回路切替器６ｆが開状態になっていることから、第２原料ガス源１ｂからの原料ガスに加えて、これに先立つ濃縮動作により吸着および濃縮されたオゾン化ガスが第２吸脱着領域５ｂから第１吸脱着領域５ａへと順に脱着される。こうして脱着されたオゾン化ガスは、さらに第５回路切替器６ｅを通じて第１吸脱着塔４ａから外部に供給される。その際、制御部８が第４回路切替器６ｄの開度を調整して第２原料ガス源１ｂからの搬送ガスの流量を制御することにより、安定した高いオゾン濃度のオゾン化ガスをオゾン濃縮部３から外部に供給することができる。

このように、この実施の形態３では、供給動作を２段階に分け、第１供給動作において第２原料ガス源１ｂから第１吸脱着塔４ａに対して原料ガスを導入して第１吸脱着領域５ａからオゾン化ガスを脱着し、その後の第２供給動作で、第２原料ガス源１ｂから第２吸脱着塔４ｂ内に原料ガスを導入して第２吸脱着領域５ｂおよび第１吸脱着領域５ａからオゾン化ガスを順次脱着する。すなわち、第２供給動作において、これに先立つ濃縮動作で第２吸脱着領域５ｂの吸着剤で吸着回収したオゾン化ガスを脱着して利用するため、供給するオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度が予め設定した基準値を下回るまで低下した際には、第１供給動作から第２供給動作に移行することで、供給オゾン濃度の低下を抑制することができる。

次に、実施の形態３のオゾン供給装置３００（図１８）において、供給動作用ガス回路Ｒ２の形成を、第１供給動作用ガス回路Ｒ２１の形成と第２供給動作用ガス回路Ｒ２２の形成との２段階としたことの作用効果について、さらに詳しく説明する。

図２１は、この実施の形態３のオゾン供給装置３００で形成される濃縮動作用ガス回路Ｒ１と吸着動作用ガス回路Ｒ２においてオゾン濃縮部３から外部に供給されるオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度Ｃの経過時間Ｔに伴う変化を、実施の形態２のオゾン供給装置２００および比較例のオゾン供給装置１０１と対比して示す特性図である。

この実施の形態３のオゾン供給装置３００において、濃縮動作用ガス回路Ｒ１が形成される場合、オゾン濃縮部３から外部へ供給するオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度Ｃ３の時間変化（図中、実線で示す）は、実施の形態２の場合のオゾンの濃度Ｃ２の時間変化（図中、一点鎖線で示す）と同様の傾向を示す。

次に、第１供給動作用ガス回路Ｒ２１が形成される場合には、オゾン濃縮部３から外部へ供給するオゾン濃度Ｃ３は、第２原料ガス源１ｂからの原料ガスを第１吸脱着塔４ａにのみ導入するため、比較例の場合のオゾン濃度Ｃ０（図中、破線で示す）と同様に次第に低下する。このため、実施の形態２の場合のオゾン濃度Ｃ２（図中、一点鎖線で示す）の時間変化と比較して、平均すると低いオゾン濃度となる。

しかし、これに引き続いて第２供給動作用ガス回路Ｒ２２が形成されると、第２原料ガス源１ｂから原料ガスを第２吸脱着塔４ｂに原料ガスを導入するようにガス回路を切り替えるので、第２吸脱着塔４ｂから脱着したオゾン化ガスを原料ガスと共に第１吸脱着塔４ａへの搬送ガスとして利用される。このため、実施の形態２のオゾン供給装置２００の場合のオゾン濃度Ｃ２の経時変化と比較して、第２吸脱着領域５ｂに吸着されたオゾン化ガスを脱着して搬送ガスとして使用するタイミングが遅くなり、外部への供給されるオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度Ｃ３の低下を抑制することができる。これにより、供給動作の終盤でも高いオゾン濃度Ｃ３を維持することができる。

なお、この実施の形態３においても、実施の形態２の変形例（図１５〜図１７）として開示したように、オゾン計９ａまたは圧力計９ｂを第１吸脱着塔４ａと第２吸脱着塔４ｂとの間を接続するガス回路の途中に設置してもよい。また、第１、第２温度調整部１０ａ、１０ｂを設けて第１、第２吸脱着塔４ａ、４ｂの温度を調整可能な構成とすることもできる。

以上説明したように、この実施の形態３のオゾン供給装置３００は、供給動作を、第２原料ガス源１ｂからの原料ガスを第１吸脱着塔４ａに導入する第１供給動作と、原料ガスを第２吸脱着塔４ｂに導入する第２供給動作との２段階としているので、実施の形態２の場合と比較して、供給動作の終盤において、オゾン濃縮部３から外部に供給するオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度低下をさらに抑制することができ、供給動作全体を通して、外部に供給するオゾン濃度をより一層安定化することができる。
その他の作用効果は、実施の形態２と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態４．
図２２は、本願の実施の形態４のオゾン供給装置を示す構成図であり、実施の形態１（図１）と対応あるいは相当する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態４のオゾン供給装置４００は、オゾン処理対象にオゾン溶液の状態で供給することを想定し、実施の形態１（図１）の構成に対して、オゾン濃縮部３から外部に供給されるオゾン化ガスに含まれるオゾンを液体と混合する気液混合装置１２と、この気液混合装置１２によりオゾンが溶解した液体をオゾン処理対象に接触させるオゾン反応部１４とを備えている。

気液混合装置１２は、吸脱着塔４から脱着したオゾン化ガスを液体と混合するもので、例えばエジェクタ、または散気管が使用される。
ここに、気液混合装置１２としてエジェクタを使用する場合には、エジェクタに液体を導入するための液体供給部１３を備えることが望ましい。また、気液混合装置１２として散気管を使用する場合は、オゾン反応部１４の内部に設置されることが望ましい。気液混合装置１２で使用する液体としては、主に水を使用することが多いが、場合によっては酸または水酸化物等のｐＨ調整剤を添加した溶液、汚泥等を使用する場合もある。

オゾン反応部１４は、生成したオゾン溶液とオゾン処理対象とを接触させるものである。オゾン溶液の状態で供給する必要があるオゾン処理対象としては、例えば上下水処理におけるフィルタまたは分離膜の洗浄等がある。

この構成の実施の形態４のオゾン供給装置４００では、気液混合装置１２としてエジェクタを使用する場合には、濃縮動作および供給動作において吸脱着塔４から脱着されるオゾン化ガスと液体とを混合してオゾン溶液が生成し、こうして生成されたオゾン溶液をオゾン反応部１４に供給してオゾン処理対象と反応させる。

また、気液混合装置１２として、散気管を使用する場合には、濃縮動作および供給動作において吸脱着塔４から脱着されるオゾン化ガスをオゾン反応部１４内に充填された液体と混合してオゾン溶液を生成し、こうして生成されたオゾン溶液をオゾン処理対象と反応させる。

このように、この実施の形態４のオゾン供給装置４００は、気液混合装置１２およびオゾン反応部１４を設けた構成とすることにより、オゾン処理対象がオゾン溶液によってオゾン処理する必要がある場合にも適切に対応することができる。また、オゾン処理対象が液体状のものに対しては、オゾン処理対象自体を気液混合装置１２に直接導入することにより、気液混合装置１２の内部で吸脱着塔４から脱着するオゾン化ガスと反応させることができる。また、エジェクタ等の気液混合装置１２においては、吸引するオゾン化ガスをマイクロバブル状に変換し、液体と接触させる気液接触面積を増大させることにより、オゾン処理対象とのオゾン反応を促進することができる。
なお、その他の構成および作用効果は、実施の形態１（図１）の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

図２２に示した実施の形態４のオゾン供給装置は、実施の形態１（図１）の構成を前提として説明したが、これに限らず、実施の形態２のオゾン供給装置２００（図１１）に示すように複数の吸脱着塔を設置した構成の場合にも適用することができる。その場合、実施の形態２の変形例（図１５〜図１７）として開示したように、オゾン計９ａおよび圧力計９ｂを第１吸脱着塔４ａと第２吸脱着塔４ｂとの間を接続するガス回路の途中に設置してもよい。また、第１、第２温度調整部１０ａ、１０ｂを用いて第１、第２吸脱着塔４ａ、４ｂの温度を調整可能な構成とすることもできる。また、実施の形態３のオゾン供給装置３００（図１８）のように供給動作を２段階とした場合にも適用することができる。

図２３は、本願の実施の形態４のオゾン供給装置の変形例を示す構成図であり、実施の形態４（図２２）と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。

図２３に示すオゾン供給装置４０１の特徴は、吸脱着塔４から第３回路切替器６ｃおよび第５回路切替器６ｅを経由して外部にオゾン化ガスを搬出するガス回路の途中に、オゾン化ガスをオゾン処理対象に接触させるオゾン反応部１５が設けられていることである。
その他の構成は、実施の形態４（図２２）の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

気液混合装置１２の手前にオゾン反応部１５を追加して設置することにより、気相でのオゾン処理を必要とする固相のオゾン処理対象に対してもオゾン化ガスを供給することができる。そのため、液体と接触させることのできないオゾン処理対象に関しても、オゾン処理を施すことが可能である。また、このオゾン反応部１５で反応しなかったオゾン化ガスを後段に設けた気液混合装置１２によって液相でのオゾン処理を実施することができる。

なお、図２３に示すオゾン供給装置４０１では、吸脱着塔４と気液混合装置１２との間を接続するガス回路の途中には、単一のオゾン反応部を設けているが、複数のオゾン反応部を設置してもよく、その配置は直列に設置しても並列に設置してもよい。
その他の作用効果は、実施の形態４（図２２）の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００，１０１，２００，２０１，２０２，３００ オゾン供給装置、４００，４０１ オゾン供給装置、１ａ 第１原料ガス源、１ｂ 第２原料ガス源、２ オゾン発生部、３ オゾン濃縮部、４ 吸脱着塔、４ａ 第１吸脱着塔、４ｂ 第２吸脱着塔、５ａ 第１吸脱着領域、５ｂ 第２吸脱着領域、６ 回路切替器、６ａ 第１回路切替器、６ｂ 第２回路切替器、６ｃ 第３回路切替器、６ｄ 第４回路切替器、６ｅ 第５回路切替器、６ｆ 第６回路切替器、６ｇ 第７回路切替器、７ 昇圧ブロア、８ 制御部、９ａ オゾン計、９ｂ 圧力計、１０ａ 第１温度調整部、１０ｂ 第２温度調整部、１１ オゾン計、１２ 気液混合装置、１３ 液体供給部、１４，１５ オゾン反応部、Ｒ０ 吸着動作用ガス回路、Ｒ１ 濃縮動作用ガス回路、Ｒ２ 供給動作用ガス回路、Ｒ２１ 第１供給動作用ガス回路、Ｒ２２ 第２供給動作用ガス回路。

Claims (12)

1. 原料ガス源から供給される原料ガスによりオゾンを発生させるオゾン発生部と、上記オゾン発生部で発生したオゾンを含むオゾン化ガスを吸着剤で吸脱着させる第１吸脱着領域および第２吸脱着領域からなる２つの領域を有するオゾン濃縮部とを備えるとともに、
   上記オゾン発生部で発生したオゾン化ガスを上記第１吸脱着領域と上記第２吸脱着領域の内の少なくとも上記第１吸脱着領域の吸着剤に吸着させる吸着動作用ガス回路と、上記オゾン濃縮部の上記第１吸脱着領域の吸着剤に吸着させたオゾン化ガスを脱着させて上記第２吸脱着領域の吸着剤に吸着させて回収する濃縮動作用ガス回路と、上記原料ガス源からの原料ガスを搬送しながら上記第２吸脱着領域の吸着剤で回収したオゾン化ガスを脱着させ、この脱着したオゾン化ガスを上記第１吸脱着領域を経由して上記オゾン濃縮部の外部に供給する供給動作用ガス回路と、をそれぞれ選択的に形成するためのガス回路形成用の回路切替器を備えるオゾン供給装置。
2. 上記回路切替器の切り替え動作を自動的に制御する制御部を備える請求項１に記載のオゾン供給装置。
3. 上記オゾン濃縮部と上記オゾン発生部との間には、上記回路切替器の回路切替により上記吸着動作用ガス回路が形成された場合に上記オゾン濃縮部から漏出したオゾン化ガスを上記オゾン発生部に導入するための昇圧ブロワが設けられている請求項２に記載のオゾン供給装置。
4. 上記オゾン濃縮部は、上記第１吸脱着領域が設けられた第１吸脱着塔と、上記第２吸脱着領域が設けられた第２吸脱着塔を備え、上記第１吸脱着塔と上記第２吸脱着塔とは互いに分離独立して設けられている請求項２または請求項３に記載のオゾン供給装置。
5. 上記第１吸脱着塔および上記第２吸脱着塔には、内部温度調節用の温度調整部が設けられている請求項４に記載のオゾン供給装置。
6. 上記回路切替器の回路切替により上記吸着動作用ガス回路が形成される場合には、上記オゾン発生部で発生したオゾン化ガスが上記第１吸脱着塔の上記第１吸脱着領域のみを通過するように構成される請求項４または請求項５に記載のオゾン供給装置。
7. 上記第１吸脱着塔と上記第２吸脱着塔とを結ぶガス回路にはオゾン計または圧力計が設けられ、上記オゾン計で測定されるオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度が予め設定した基準値に達した場合、または上記圧力計で測定されるオゾン化ガスの圧力が予め設定した基準値に達した場合には、これに応じて上記制御部は、上記回路切替器を制御して上記濃縮動作用ガス回路から上記供給動作用ガス回路の形成に移行させる請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のオゾン供給装置。
8. 上記回路切替器の回路切替により上記供給動作用ガス回路が形成される場合には、上記原料ガス源からの原料ガスを上記第２吸脱着塔から上記第１吸脱着塔を経由した搬送に先だって、上記第１吸脱着塔にのみ搬送して上記第１吸脱着領域から脱着したオゾン化ガスを外部に搬出するように構成される請求項４から請求項７のいずれか１項に記載のオゾン供給装置。
9. 上記オゾン濃縮部から外部に搬出されるオゾン化ガスに含まれるオゾンの濃度を測定するオゾン計を備え、上記オゾン計で測定されたオゾン濃度が予め設定した基準値に達した場合には、これに応じて上記制御部は、上記回路切替器を制御して原料ガスの搬送を上記第１吸脱着塔から上記第２吸脱着塔に切り替える請求項８に記載のオゾン供給装置。
10. 上記オゾン濃縮部から外部に搬出されるオゾン化ガスに含まれるオゾンを液体と混合する気液混合装置と、上記気液混合装置によりオゾンが溶解した液体をオゾン処理対象に接触させるオゾン反応部とを備える請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のオゾン供給装置。
11. 上記オゾン濃縮部から外部にオゾン化ガスを搬出するガス回路の途中に、オゾン化ガスをオゾン処理対象に接触させるオゾン反応部が設けられている請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のオゾン供給装置。
12. 原料ガス源から供給される原料ガスによりオゾンを含むオゾン化ガスを発生させるオゾン発生部と、上記オゾン発生部で発生した上記オゾン化ガスを吸着剤で吸脱着させる第１吸脱着領域および第２吸脱着領域からなる２つの領域を有するオゾン濃縮部と、を備えたオゾン供給装置を用いて、
    上記オゾン発生部で発生したオゾン化ガスを上記第１吸脱着領域と上記第２吸脱着領域の内の少なくとも上記第１吸脱着領域の吸着剤に吸着させる吸着動作の処理ステップと、
    上記オゾン濃縮部の上記第１吸脱着領域の吸着剤に吸着させたオゾン化ガスを脱着させて上記第２吸脱着領域の吸着剤に吸着させて回収する濃縮動作の処理ステップと、
    上記原料ガス源からの原料ガスを搬送しながら上記第２吸脱着領域の吸着剤で回収したオゾン化ガスを脱着させ、この脱着したオゾン化ガスを上記第１吸脱着領域を経由して上記オゾン濃縮部の外部に供給する供給動作の処理ステップと、
    を含むオゾン供給方法。

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