JP6632463B2 - オゾンガスの濃縮方法、およびオゾンガスの濃縮装置 - Google Patents

Description

本発明はオゾンガスの濃縮方法、およびオゾンガスの濃縮装置に関するものである。

オゾンガスは、強い酸化力を有し、脱臭力や除菌力に優れる。その上、分解した後は毒性を残さない。そのため、脱臭剤、殺菌剤、半導体の酸化処理などに、広く使用されている。

オゾンガスは、たとえば酸素ガスを含む雰囲気中での放電によって生成させることができる。しかしながら、このようにして生成したオゾンガスは低濃度であるため、実用するにはオゾンガスを濃縮してオゾンの濃度を高くする必要がある。そのようなオゾンガスの濃縮方法の一例として、オゾンガスを吸着塔内の吸着剤へ吸着させた後、吸着塔に接続された真空ポンプで吸着塔を減圧することにより吸着剤からオゾンガスを脱着させ、オゾンガスを濃縮精製する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、吸着塔に接続された真空ポンプにより吸着塔内を減圧することで、吸着塔内の吸着剤に吸着させたオゾンガスを脱着させ、真空ポンプの下流側に配置されているバッファタンクにオゾンガスを送給する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−５６８１０号公報 国際公開第２００８／０６２５３４号

しかしながら、既存のオゾンガスの濃縮方法にはいくつかの課題があった。例えば、特許文献１および特許文献２に示す方法においては、吸着塔内の吸着剤からオゾンガスを脱着させる際に、真空ポンプで減圧を行う。この際、吸着塔内で濃縮されたオゾンガスが真空ポンプ内部を通過することから、接ガス部、特に可動部におけるオゾン耐性が問題となることがあった。その結果、特殊な材質の部品を選定する必要がある上、修理、交換等のメンテナンス頻度が高くなり、安定した稼働が阻害される場合もあった。

本発明の目的は、安定した稼働を達成することができる、オゾンガスの濃縮方法、およびオゾンガスの濃縮装置を提供することである。

本発明に従ったオゾンガスの濃縮方法は、オゾンガスを吸着する吸着剤を保持する吸着容器内にオゾンガスを含む原料混合ガスを導入して、吸着剤にオゾンガスを吸着させる工程と、吸着容器に対して連通する状態と連通しない状態とを切り替え可能に接続される濃縮容器の内部を、吸着容器に対して連通しない状態で減圧する工程と、内部が減圧された濃縮容器とオゾンガスが吸着した吸着剤を保持する吸着容器とを連通する状態に切り替えて濃縮容器内と吸着容器内との圧力差により吸着剤に吸着したオゾンガスを脱着させて濃縮容器内に搬送することにより、濃縮容器内に原料混合ガスよりもオゾンガスの濃度が高い濃縮混合ガスを導入する工程と、を備える。

本発明に従ったオゾンガスの濃縮方法では、濃縮容器の内部を吸着容器に対して連通しない状態で減圧した後、濃縮容器と吸着容器とを連通する状態に切り替えて濃縮混合ガスを濃縮容器内に導入する。そのため、濃縮容器への濃縮混合ガスの導入を、真空ポンプなどの減圧装置の内部にオゾンを通過させることなく実施することができる。その結果、真空ポンプなどの減圧装置の修理、交換等のメンテナンスの頻度を少なくし、安定した稼働を達成することができる。

上記オゾンガスの濃縮方法においては、吸着剤にオゾンガスを吸着させる工程よりも後であって濃縮容器内に濃縮混合ガスを導入する工程の前に、オゾンガスが吸着した吸着剤を保持する吸着容器内を排気することにより、吸着容器内のガスの一部を排出する工程をさらに備えていてもよい。吸着容器内においては、オゾンは主に吸着剤に吸着されているため、吸着容器内に含まれる遊離ガス中のオゾン濃度は低い。この、吸着容器内のガスの一部を排出する工程では、そのようなオゾン濃度の低いガスが廃棄される。そのため、結果的に濃縮容器内に回収されるガス中のオゾンの濃度を高めることができる。

上記吸着容器内のガスの一部を排出する工程は、オゾンガスが吸着した吸着剤を保持する吸着容器と大気とを連通することにより、吸着容器内のガスの一部を排出する工程を含んでもよい。この工程を含むことにより、上述の吸着容器内のガスの一部を排出する工程を、簡素な設備で行うことができる。

上記吸着容器内のガスの一部を排出する工程は、オゾンガスが吸着した吸着剤を保持する吸着容器内のガスの一部を濃縮容器に到達させることなく、吸着容器内の圧力が−８０ｋＰａ・Ｇ以下となるように排気する工程を含んでいてもよい。吸着容器内の圧力が−８０ｋＰａ・Ｇ以下となるように排気することにより、吸着容器内のオゾンガスの濃度を高くすることができる。その結果、高濃度のオゾンを含むガスを濃縮容器内に回収することができる。なお、「ｋＰａ・Ｇ」とはゲージ圧を意味し、大気圧を０ｋＰａ・Ｇとした場合の相対的な圧力値を示す単位である。

本発明のオゾンガスの濃縮方法は、複数の吸着容器を用いて実施されてもよい。複数の吸着容器を備えることにより、たとえば、１つの吸着容器が脱着中に、別の吸着容器にオゾンガスを吸着させることができ、待機時間をできる限り発生させることなく、吸着−脱着のサイクルを繰り返すことができる。

吸着容器内のガスの一部を排出する工程は、オゾンガスが吸着した吸着剤を保持する複数の吸着容器のうち第１の吸着容器と、複数の吸着容器のうち第２の吸着容器とを連通させて、第１の吸着容器内のガスの一部を排出する工程を含んでもよい。第１の吸着容器と第２の吸着容器とを連通させると、オゾンガスを吸着剤に吸着させて圧力が高くなった第１の吸着容器から、第２の吸着容器へと、第１の吸着容器内のガスの一部が排出される。排出過程の初期に排出されるガス中のオゾン濃度は比較的低いため、オゾン濃度が低いガスを第１の吸着容器から排気することで、最終的に、第１の吸着容器からより高濃度のオゾンガスを回収することができる。また、第２の吸着容器へと導出されたガスは、第２の吸着容器内の圧力を高めることに利用され、さらに、ガス中に含まれるオゾンは、第２の吸着容器内の吸着剤に吸着される。そのため、利用することなく廃棄されるオゾンガスの量を低減することができる。

本発明のオゾンガスの濃縮方法は、複数の濃縮容器を用いて実施されてもよい。複数の濃縮容器を用いることにより、たとえば、待機時間をできる限り発生させることなく、減圧−濃縮混合ガスの導入−オゾンガスの導出、というサイクルを繰り返すことができる。

濃縮容器内に濃縮混合ガスを導入する工程は、吸着容器を加熱することなく実施されてもよい。吸着容器を加熱するには加熱装置が必要であり、装置が大掛かりとなる。加熱を実施しないことで、大掛かりな装置を必要とせず、設備を簡素化できる。

本発明に従ったオゾンガスの濃縮装置は、吸着容器と、濃縮容器と、減圧装置と、流路制御装置と、を備える。吸着容器は、オゾンガスを含む原料混合ガスが導入されることによりオゾンガスを吸着する吸着剤を保持している。濃縮容器は、吸着容器に接続されている。減圧装置は、濃縮容器に接続されており、濃縮容器内を減圧可能な装置である。流路制御装置は、吸着容器と濃縮容器とが連通せず、かつ濃縮容器内が減圧装置によって減圧される状態と、吸着容器と濃縮容器とが連通し、かつ濃縮容器内が減圧装置によって減圧されない状態であって、濃縮容器内と吸着容器内との圧力差により吸着剤に吸着したオゾンガスを脱着させて濃縮容器内に搬送することにより、濃縮容器内に原料混合ガスよりもオゾンガスの濃度が高い濃縮混合ガスを導入する状態とを切り替える。

本発明に従ったオゾンガスの濃縮装置では、濃縮容器の内部を吸着容器に対して連通しない状態で減圧した後、濃縮容器と吸着容器とを連通する状態に切り替えて濃縮混合ガスを濃縮容器内に導入する構成を備える。そのため、本発明に従ったオゾンガスの濃縮装置により、濃縮容器への濃縮混合ガスの導入を、真空ポンプなどの減圧装置の内部にオゾンを通過させることなく実施することができる。その結果、真空ポンプなどの減圧装置の修理、交換等のメンテナンスの頻度を少なくし、安定した稼働を達成することができる。

本発明のオゾンガスの濃縮装置は、吸着容器に接続され、吸着容器内のガスを濃縮容器に到達させることなく排気する排気路をさらに備えていてもよい。この排気路を備えることにより、たとえば、オゾン濃度の低いガスを濃縮容器に到達させることなく廃棄できるため、オゾン濃度の高いガスを回収することができる。

本発明のオゾンガスの濃縮装置は、複数の吸着容器を備えていてもよい。複数の吸着容器を備えることにより、たとえば、１つの吸着容器が脱着中に、別の吸着容器にオゾンガスを吸着させることができ、待機時間をできる限り発生させることなく、吸着−脱着のサイクルを繰り返すことができる。

また本発明のオゾンガスの濃縮装置は、複数の濃縮容器を備えていてもよい。複数の濃縮容器を備えることにより、たとえば、待機時間をできる限り発生させることなく、減圧−濃縮混合ガスの導入−オゾンガスの導出、というサイクルを繰り返すことができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、安定した稼働を達成することができるオゾンガスの濃縮方法、およびオゾンガスの濃縮装置を提供することができる。

実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮装置の構成の一例における、配管による接続状態を示した図である。 実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮装置の構成の一例における、制御上の接続状態を示した図である。 実施の形態１における吸着容器の制御の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１における濃縮容器の制御の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮手順の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態２におけるオゾンガスの濃縮装置の構成の一例を示す概略図である。 実施の形態３および４におけるオゾンガスの濃縮装置の構成の一例を示す概略図である。 実施の形態３における吸着容器の制御の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３における濃縮容器の制御の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３におけるオゾンガスの濃縮手順の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態４におけるオゾンガスの濃縮手順の一例を示すタイミングチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
１．オゾンガスの濃縮装置の構成
図１は、実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮装置であるオゾン濃縮装置１の配管による接続状態を示す。図２は、実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮装置であるオゾン濃縮装置１の制御の接続状態を示す。図１を参照して、図１は、酸素源４０と、オゾン生成装置１０と、吸着容器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと、濃縮容器３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとを備える。図１を参照して概説すると、オゾン濃縮装置１においては、まず酸素源４０からオゾン生成装置１０に酸素ガスが送出される。酸素源４０から送出された酸素ガスは、オゾン生成装置１０においてその一部がオゾンに変換され、オゾンを含む原料混合ガスが生成する。オゾンを含む原料混合ガスは、オゾン生成装置１０から、吸着容器２０Ａ，２０Ｂ，または２０Ｃに送出される。吸着容器２０Ａ，２０Ｂ，または２０Ｃに送出された原料混合ガス中のオゾンは、吸着容器２０Ａ，２０Ｂ，または２０Ｃ内の吸着剤に吸着される。吸着剤に吸着されたオゾンはその後脱着され、吸着容器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ内にはオゾン濃度が高められた濃縮混合ガスが生成する。濃縮混合ガスは、吸着容器２０Ａ，２０Ｂ，または２０Ｃから、濃縮容器３０Ａ，３０Ｂ，または３０Ｃに導入される。濃縮容器３０Ａ，３０Ｂ，または３０Ｃに導入された濃縮混合ガスは、供給対象物へと供給される。以下、図１を参照して、詳細を説明する。

酸素源４０と第１マスフローコントローラ４１とは、配管１５２により接続されている。酸素源４０としては、たとえば、それぞれ酸素を保持するボンベ、ＬＧＣ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｇａｓ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）、ＣＥ（Ｃｏｌｄ Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）などを採用することができる。配管１５２は、酸素源４０からの酸素ガスの流出路である。配管１５２には、弁６１が設置されている。第１マスフローコントローラ４１には、配管１５４が接続されている。配管１５４には、弁６２が設置されている。配管１５４は、オゾン生成装置１０に接続されている。配管１５４は、オゾン生成装置１０への原料ガスの流入路である。このように、酸素源４０はオゾン生成装置１０に配管を介して接続されている。

オゾン生成装置１０には、配管１５５が接続されている。配管１５５は、オゾン生成装置１０内で生成したオゾンを含む原料混合ガスの流出路である。配管１５５には、配管１５６と、配管１５７と配管１５８とが接続されている。配管１５６には、弁６５が設置されている。配管１５７には、弁６７が設置されている。配管１５８には、弁６９が設置されている。

配管１５２の弁６１が設置される位置と酸素源４０に接続される位置との間に、配管１５１が接続されている。配管１５１は第２マスフローコントローラ４２に接続されている。配管１５１には、弁６３が設置されている。第２マスフローコントローラ４２には、配管１５３が接続されている。配管１５３には、配管１６０と、配管１６２と、配管１６４とが接続されている。配管１６０には、弁６４が設置されている。配管１６２には、弁６６が設置されている。配管１６４には、弁６８が設置されている。

配管１５６および配管１６０は、配管１５９に接続されている。配管１５７および配管１６２は、配管１６１に接続されている。配管１５８および配管１６４は、配管１６３に接続されている。配管１５９は、第１吸着容器２０Ａと接続されている。配管１６１は、第２の吸着容器２０Ｂと接続されている。配管１６３は、第３の吸着容器２０Ｃと接続されている。第１吸着容器２０Ａ内には、シリカゲルからなる吸着剤（第１吸着剤）が保持されている。第２吸着容器２０Ｂ内には、シリカゲルからなる吸着剤（第２吸着剤）が保持されている。第３吸着容器２０Ｃ内には、シリカゲルからなる吸着剤（第３吸着剤）が保持されている。第１吸着剤、第２吸着剤、および第３吸着剤を構成する各シリカゲルは、たとえば純度９９．９９質量％以上に調整されている。

第１吸着容器２０Ａには、配管１６５が接続されている。第２吸着容器２０Ｂには、配管１６６が接続されている。第３吸着容器２０Ｃには、配管１６７が接続されている。配管１６５と配管１６６とは、配管１４３で接続されている。配管１４３には弁８９が設置されている。配管１６６と配管１６７とは、配管１４４で接続されている。配管１４４には弁９０が設置されている。配管１６５と配管１６７とは、配管１４５で接続されている。配管１４５には弁９１が設置されている。

配管１６５には、配管１６８と配管１６９とが接続されている。配管１６６には、配管１７０と配管１７１とが接続されている。配管１６７には、配管１７２と配管１７３とが接続されている。配管１６８には、弁７０が設置されている。配管１６９には、弁７１が設置されている。配管１７０には、弁７２が設置されている。配管１７１には、弁７３が設置されている。配管１７２には、弁７４が設置されている。配管１７３には、弁７５が設置されている。配管１６８と、配管１７０と、配管１７２とは、配管１７４に接続されている。また配管１６９と、配管１７１と、配管１７３とは、配管１７５に接続されている。

配管１７４の、配管１６８、配管１７０、配管１７２に接続される側とは反対側の端部は、オゾンガス濃縮装置１内のガスを排出する排気路を形成している。配管１７４には、背圧弁８８と、オゾン分解装置５４と、排気用ポンプ５１とが設置されている。背圧弁８８によって、吸着容器２０内のガスの一部を排出する工程における圧力を制御することができる。オゾン分解装置５４は、排気路から排気される雰囲気に含まれるオゾンを分解する。吸着容器２０内のガスの一部を排出する工程において、圧力を制御する必要がない場合（大気と連通させる場合など）には、背圧弁８８と、排気用ポンプ５１とは省略が可能である。

配管１７５には、配管１７６と、配管１７８と、配管１８０とが接続されている。配管１７６は、第１濃縮容器３０Ａの内部にまで延在するように配設されている。配管１７６には、弁７６が設置されている。また配管１７８は、第２濃縮容器３０Ｂの内部にまで延在するように配設されている。配管１７８には、弁７７が設置されている。また配管１８０は、第３濃縮容器３０Ｃの内部にまで延在するように配設されている。配管７８には、弁７８が設置されている。

配管１７５には、弁８５と、背圧弁８６と、絞り弁８７とが設置されている。背圧弁８６と絞り弁８７とは、オゾンガスの脱着時における濃縮混合ガスの圧力と流量を制御する。

配管１７７は、第１濃縮容器３０Ａの内部から外部にまで延在するように配設されている。配管１７７には、弁８２が設置されている。配管１７９は、第２濃縮容器３０Ｂの内部から外部にまで延在するように配設されている。配管１７９には、弁８３が設置されている。配管１８１は、第３濃縮容器３０Ｃの内部から外部にまで延在するように配設されている。配管１８１には、弁８４が設置されている。配管１７７と、配管１７９と、配管１８１とは、配管１８５に接続されている。

濃縮容器３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、第１吸着容器２０Ａ内の第１吸着剤、第２吸着容器２０Ｂ内の第２吸着剤、または第３吸着容器２０Ｃ内の第３吸着剤から脱着したオゾンガスを含む濃縮混合ガスを収容する。濃縮容器３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、耐オゾン性を有する材料（例えば耐オゾン性を有する樹脂、金属など）からなる容器である。

配管１８５には、第３マスフローコントローラ４３が接続されている。第３マスフローコントローラ４３には、配管１８６が接続されている。配管１８６は、オゾンガスが供給されるべき供給対象物へとオゾンガスを吐出する吐出部（図示しない）に接続されている。

配管１７７には、配管１８２が接続されている。配管１８２には、弁７９が設置されている。配管１７９には、配管１８３が接続されている。配管１８３には、弁８０が設置されている。配管１８１には、配管１８４が接続されている。配管１８４には、弁８１が設置されている。配管１７５と、配管１８２と、配管１８３と、配管１８４とは、配管１８７に接続されている。配管１８７は、配管１８８に接続されている。配管１８８には、オゾン分解装置５３と、濃縮容器減圧用ポンプ５０とが設置されている。濃縮容器減圧用ポンプ５０は、配管１８９と接続されている。配管１８９は、濃縮容器３０Ａ、３０Ｂ、または３０Ｃ内の減圧時における、容器内部の雰囲気を排気する排気管を構成している。オゾン分解装置５３は、排気される雰囲気に含まれるオゾンを分解する。

次に、図２を参照して、実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮装置であるオゾン濃縮装置１の制御上の接続状態を説明する。図２を参照して、オゾン濃縮装置１は、制御部１２と、ポンプ５０，５１と、弁６１〜９１と、オゾン生成装置１０と、第１流量調整部としての第１マスフローコントローラ４１と、第２流量調整部としての第２マスフローコントローラ４２と、第３流量調整部としての第３マスフローコントローラ４３とを備える。

制御部１２は、流路制御装置として機能し、オゾンガス源から供給対象物への供給経路までの経路を含むオゾンガスの濃縮装置全体を制御する。制御部１２は、各弁の開閉状態を制御することにより流路を制御する。また制御部１２は、減圧装置としての濃縮容器減圧用ポンプ５０と、排気装置としての排気用ポンプ５１の動作を制御する。さらに制御部１２は、オゾン生成装置１０の動作を制御する。

濃縮容器減圧用ポンプ５０は、濃縮容器内部の雰囲気を排気する排気管を構成する配管１８９と接続されている。濃縮容器減圧用ポンプ５０を作動させると共に、各濃縮容器３０Ａ、３０Ｂ、または３０Ｃに対応する弁７９、８０、または８１を開弁することにより、濃縮容器３０Ａ、３０Ｂ、または３０Ｃ内が減圧される。排気用ポンプ５１は、外部への排気口を備えた配管１７４に設置されている。排気用ポンプ５１を作動させると共に、各吸着容器２０Ａ、２０Ｂ、または２０Ｃに対応する弁７０、７２、または７４を開弁することにより、吸着容器２０Ａ、２０Ｂ、または２０Ｃ内のガスの一部が排気される。

第１マスフローコントローラ４１は、酸素源４０からオゾン生成装置１０に供給される酸素ガスの流量を制御する。第２マスフローコントローラ４２は、パージガスとして酸素源４０から吸着容器２０Ａ、２０Ｂ、または２０Ｃ内に供給される酸素ガスの流量を調整する。第３マスフローコントローラ４３は、濃縮容器３０Ａ、３０Ｂ、または３０Ｃから供給対象物に供給される濃縮混合ガスの流量を制御する。

弁６１〜９１は、開閉可能な弁であり、弁を開弁または閉弁することにより流路を制御する。

オゾン生成装置１０は、複数の電極を含む放電ユニットを備えている。オゾン生成装置１０に導入された酸素ガスに対し、放電ユニットの電極間で放電を行うことにより、酸素の一部がオゾンに変換される。このようにして、オゾンを含む原料混合ガスが生成する。

２．オゾンガスの濃縮方法
次に、図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮方法について説明する。図３は、実施の形態１における吸着容器の制御の一例を示すフローチャートである。図４は、実施の形態１における濃縮容器の制御の一例を示すフローチャートである。図５は、実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮手順の一例を示すタイミングチャートである。

（１）吸着容器での制御の流れの説明
吸着容器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃにおける制御の流れについて以下に説明する。図３を参照して、吸着容器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各吸着容器においては、Ｓ１０〜Ｓ５０のステップが実施される。吸着容器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのうち、第１吸着容器２０Ａにおける制御の流れを代表例として説明する。

図１および図３を参照して、第１吸着容器２０Ａにおいては、まず第１吸着容器２０Ａの内部に保持された第１吸着剤にオゾンガスを吸着させる（Ｓ１０）。Ｓ１０においては、まず弁６１および弁６２が開弁される。これにより、酸素源４０から供給される酸素ガスが、配管１５２を介して第１マスフローコントローラ４１に到達する。第１マスフローコントローラ４１において所望の流量に調整された酸素ガスは、配管１５４を介して、オゾン生成装置１０に送達される。オゾン生成装置１０に到達した酸素ガス内における放電によってオゾンガスが生成する。ここで弁６５を開弁すると、オゾン生成装置１０内で生成したオゾンガスを含む原料混合ガスは、オゾン生成装置１０から吐出されて、配管１５５、配管１５６、および配管１５９を介して、第１吸着容器２０Ａ内に導入される。そのまま第１吸着容器２０Ａに原料混合ガスの導入が継続され、必要に応じ所定のタイミングで弁７０（又は、図示しないが、第１吸着容器２０Ａ内にオゾンを流通（通過）させるために配管１６５に接続される流通配管を開閉するための流通配管用開閉弁）が開弁され、第１吸着容器２０Ａの内圧は所定の圧力に保たれる。オゾンガスを含む原料混合ガスの第１吸着容器２０Ａへの導入が開始してから所定のタイミングに達すると、弁６５および弁７０（又は流通配管用開閉弁）が閉弁される。

第１吸着容器２０Ａの内部に保持された第１吸着剤は、導入された原料混合ガス中のオゾンを選択的に吸着する。その結果、第１吸着剤に吸着されなかったガスは、オゾン濃度が低い。そのため、このオゾン濃度が低いガスを廃棄し、オゾン濃度の高い部分のみを回収するために、第１吸着容器２０Ａ内のガスの排気を行う（Ｓ２０）。排気の方法については、以下のいくつかの方法が例として挙げられる。

（Ａ）大気と連通させて排気する方法
弁６４、６５、７１を閉弁した状態で弁７０を開弁する。背圧弁８８を開放すると、第１吸着容器２０Ａと外部の大気とが、配管１６５、１６８、および１７４を介して連通する。第１吸着容器２０Ａ内の内部は、原料混合ガスの導入により大気圧よりも圧力が高くなっていることから、圧力が高い側の第１吸着容器２０Ａ内から、大気圧の外部へと第１吸着容器２０Ａ内のガスの一部が排出される。このときオゾンは第１吸着剤に吸着されていることから、このときに排出されるガスの一部とは、オゾンの濃度が低いガスである。また、この方法を採用する場合は背圧弁８８および排気用ポンプ５１を省略することができ、装置を簡素化できる。

（Ｂ）第１吸着容器２０Ａ内の圧力が−８０ｋＰａ・Ｇ以下となるように排気する方法
弁６４、６５、７１を閉弁した状態で弁７０を開弁する。排気用ポンプ５１を作動させて、背圧弁８８により、第１吸着容器２０Ａの内圧が大気圧よりも低圧、具体的には−８０ｋＰａ・Ｇ以下となるように制御しながら、第１吸着容器２０Ａ内のガスの一部を排出することもできる。この方法によれば、第１吸着容器２０Ａ内に収容されているガスのうち、オゾン濃度の低い部分をより多く排出し、より高い濃度の部分のみを第１吸着容器２０Ａ内に残すことができるため、上述の（Ａ）の方法と比較して、より高濃度のオゾンを含む濃縮混合ガスを得ることができる。

（Ｃ）第１吸着容器２０Ａ内のガスの一部を、別の吸着容器２０Ｂ（または２０Ｃ）に排出する方法
まず、第２吸着容器２０Ｂが、オゾンを吸着させるステップＳ１０を行う前の状態であるとする。この状態において、弁６４，６５，６６，６７，７０，７１、７２、７３を閉弁したまま、弁８９を開弁すると、圧力のより高い第１吸着容器２０Ａの内部から、圧力のより低い第２吸着容器２０Ｂの内部へとガスが吐出される。そのまま放置すると、最終的に、第１吸着容器２０Ａの内圧と第２吸着容器２０Ｂの内圧が同じになる。その後、弁８９を閉弁する。これにより、第１吸着容器２０Ａ内のオゾン濃度が低い部分が、第１吸着容器２０Ａから第２吸着容器２０Ｂへと導出される。これにより、第１の吸着容器からは、より高濃度のオゾンガスを回収することができる。また第２吸着容器２０Ｂ内に導入されたガスは第２吸着容器２０Ｂ内の圧力を高めることに利用され、さらに、ガス中のオゾンは、第２吸着容器２０Ｂ内に保持された第２吸着剤に吸着される。そのため、オゾンを排気することなく回収して利用することができる。

以上、Ｓ２０を実施するためのいくつかの例を挙げたが、Ｓ２０を実施する方法はこれらの方法に限られない。それ以外の方法として、たとえば濃縮容器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃのいずれかに吸着容器２０Ａ内のガスの一部を排気することもできる。

次に、１回目の濃縮混合ガスの導出を行う（Ｓ３０）。１回目の濃縮混合ガスにおいて第１吸着容器２０Ａから導出される濃縮混合ガスは、濃縮容器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃのうち所定の濃縮容器内へと導入される。このとき、濃縮容器は減圧されており、濃縮混合ガスが導入される濃縮容器の内圧は、第１吸着容器２０Ａの内圧よりも低い状態に保たれている。そのため、第１吸着容器２０Ａ側の弁７１と、濃縮容器側の弁７６（または７７，７８）を開弁すると、圧力の高い第１吸着容器２０Ａから導出された濃縮混合ガスが、配管１７５を介して、圧力の低い所定の濃縮容器内へと導入される。

次に、２回目の濃縮混合ガスの導出を行う（Ｓ４０）。２回目の濃縮混合ガスが導入される濃縮容器の内圧は、１回目の濃縮混合ガスが導入される容器の内圧よりもさらに低い状態に保たれている。そのため、第１吸着剤に吸着されたまま、１回目の濃縮混合ガスの導出では導出されずに第１吸着容器２０Ａに残存していたオゾンが導出される。そのため、Ｓ４０においては、Ｓ３０において導出される濃縮混合ガスよりも、オゾン濃度が高い濃縮混合ガスが導出される。

そして、図３を参照して、供給対象物へのオゾンガスの供給が終了した場合（工程（Ｓ５０）においてＹＥＳの場合）、オゾン濃縮装置１の運転は停止され、オゾンガスの濃縮は終了する。供給対象物へのオゾンガスの供給が終了していない場合（工程（Ｓ５０）においてＮＯの場合）、再度Ｓ１０〜Ｓ４０の操作を繰り返す。なお、吸着容器内のガスの一部を排出する工程Ｓ２０および２回目の濃縮混合ガスの導出を行う工程Ｓ４０については省略することも可能である。

上記説明においては、代表例として第１吸着容器２０Ａにおける例のみを説明したが、上記Ｓ１０〜Ｓ５０のサイクルは、第１吸着容器２０Ａ、第２吸着容器２０Ｂ、第３吸着容器２０Ｃの各吸着容器において実施される。また各吸着容器におけるＳ１０〜Ｓ５０のサイクルは、濃縮混合ガスの供給が滞り無く実施されるように、それぞれタイミングをずらして実施される。

図５は、実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮手順の一例を示すタイミングチャートである。図５を参照して、時刻ｔ_１０〜ｔ_１３においては、第２吸着容器２０Ｂにて、Ｓ２０の排気ステップ（時刻ｔ_１０〜ｔ_１１）と、Ｓ３０の１回目の導出ステップ（時刻ｔ_１０〜ｔ_１１）と、Ｓ４０の２回目の導出ステップ（時刻ｔ_１２〜ｔ_１３）とが行われている。一方、第１吸着容器２０Ａおよび第３吸着容器２０Ｃにて、Ｓ１０の吸着ステップが行われている。時刻ｔ_１３〜ｔ_１６においては、第３吸着容器２０Ｃにて、Ｓ２０〜Ｓ４０が行われている。このとき、第１吸着容器２０Ａおよび第２吸着容器２０Ｂにて、Ｓ１０の吸着ステップが行われている。また時刻ｔ_１６〜ｔ_１９においては、第１吸着容器２０Ａにて、Ｓ２０〜Ｓ４０が行われている。このとき、第２吸着容器２０Ｂおよび第３吸着容器２０Ｃにて、Ｓ１０の吸着ステップが行われている。このように、３つの吸着容器のうち、１つが、Ｓ２０〜Ｓ４０の工程を実施している間に、残りの２つはＳ１０を実施している状態で上記サイクルが繰り返される。

（２）濃縮容器での制御の流れの説明
次に、濃縮容器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃにおける制御の流れについて以下に説明する。図４を参照して、濃縮容器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの各濃縮容器においては、Ｔ１０〜Ｔ５０のステップが実施される。濃縮容器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃのうち、第１濃縮容器３０Ａにおける制御の流れを代表例として説明する。

初めに、第１濃縮容器３０Ａの内部を減圧する（Ｔ１０）。第１濃縮容器３０Ａの内部を減圧するには、弁７６と弁８２とを閉弁した状態で濃縮容器減圧用ポンプ５０を作動させ、次に弁７９を開弁する。こうすることにより、第１濃縮容器３０Ａの内部の雰囲気は、配管１７７、１８２、１８７、１８８、および１８９を通じて外部に排出され、第１濃縮容器３０Ａの内部が減圧される。所定の圧力にまで第１濃縮容器３０Ａの内部を減圧した後、濃縮容器減圧用ポンプ５０の動作を停止させるとともに、弁７９を閉弁する。このようにして、第１濃縮容器３０Ａの内部を減圧状態に保つ。

次に、１回目の濃縮混合ガスの導入を行う（Ｔ２０）。Ｔ２０においては、弁７６を開弁することにより、第２吸着容器２０Ｂと、第１濃縮容器３０Ａとを連通する状態に切り替える。両者を連通する状態に切り替えると、圧力差により、第２吸着容器２０Ｂから、配管１７５および１７６を介して、原料混合ガスよりもオゾンの濃度が高い濃縮混合ガスが第１濃縮容器３０Ａの内部に導入される。このとき、第１濃縮容器３０Ａの内部は、吸着容器の内圧よりも低い状態に保たれていることから、弁７６を開弁することにより、吸着容器から、圧力差により、高濃度のオゾンガスを含む濃縮混合ガスを第１濃縮容器３０Ａの内部に導入することができる。ただし、高濃度のオゾンガスを含む濃縮混合ガスは量が少ないため、１回目の濃縮混合ガスの導入を完了した時点では、第１濃縮容器３０Ａ内はまだオゾンガスの供給に充分な圧力では充填されていない。また第１濃縮容器３０Ａの内圧は少し上昇するものの、未だ他の吸着容器、たとえば第３吸着容器２０Ｃの内圧よりも低い状態が保たれている。

次に、２回目の濃縮混合ガスの導入を行う（Ｔ３０）。２回目の濃縮混合ガスの導入においては、１回目の濃縮混合ガスの導入時よりも第１濃縮容器３０Ａの内圧が少し高くなっている。そのため、２回目に導入される濃縮混合ガスは、原料混合ガスよりもオゾンガスの濃度が高いが、１回目に導入される濃縮混合ガスよりはややオゾン濃度が低い。２回目の濃縮混合ガスの導入によって第１濃縮容器３０Ａ内がオゾンガスの供給に充分な圧力で充填される。１回目に導入された濃縮混合ガスと、２回目に導入された濃縮混合ガスとは、第１濃縮容器３０Ａに一旦貯蔵されることで濃度が均一化され、より安定したオゾン濃度のガスを供給することが可能となる。

第１濃縮容器３０Ａの容器内が濃縮混合ガスにより充填されると、供給対象物に対してオゾンを含有する濃縮混合ガスが供給される（Ｔ４０）。弁８２を開弁すると、第１濃縮容器３０Ａから濃縮混合ガスが流れ出し、配管１７７および配管１８５を経由して第３マスフローコントローラ４３に到達する。その後、第３マスフローコントローラ４１により所望の流量に調整された状態で、配管１８６を介して供給対象物にオゾンが供給される。

そして、図４を参照して、供給対象物へのオゾンガスの供給が終了した場合（工程（Ｔ５０）においてＹＥＳの場合）、オゾン濃縮装置１の運転は停止され、オゾンガスの濃縮は終了する。供給対象物へのオゾンガスの供給が終了していない場合（工程（Ｔ５０）においてＮＯの場合）、再度Ｓ１０〜Ｓ４０の操作を繰り返す。なお、工程Ｓ４０と同様、２回目の濃縮混合ガスの導入を行う工程Ｔ３０については省略することも可能である。

上記説明においては、代表例として第１濃縮容器３０Ａにおける例のみを説明したが、上記Ｓ１０〜Ｓ５０のサイクルは、第１濃縮容器３０Ａ、第２濃縮容器３０Ｂ、第３濃縮容器３０Ｃの各吸着容器において実施される。また各吸着容器におけるＴ１０〜Ｔ５０のサイクルは、濃縮混合ガスの供給が滞り無く実施されるように、それぞれタイミングをずらして実施される。

図５を参照して、各濃縮容器における制御の時間的関係を説明する。まず時刻ｔ_１０〜ｔ_１２において、第１濃縮容器３０Ａでは、濃縮容器内を減圧するステップＴ１０が実施される。このとき、第２濃縮容器３０Ｂでは、濃縮混合ガスを供給対象物に供給する供給ステップＴ４０が実施される。第３濃縮容器３０Ｃでは、時刻ｔ_１０〜ｔ_１１における待機時間を経た後、時刻ｔ_１１〜ｔ_１２において、２回目の濃縮混合ガスの導入を行うステップＴ３０が実施される。このとき第３濃縮容器３０Ｃに導入される濃縮混合ガスは、同時期に第２吸着容器２０Ｂから導出されたガスである（Ｓ３０）。

時刻ｔ_１２〜ｔ_１３において、第１濃縮容器３０Ａでは、１回目の濃縮混合ガスの導入を行うステップＴ２０が実施される。このとき第１濃縮容器３０Ａに導入される濃縮混合ガスは、同時期に第２吸着容器２０Ｂから導出されたガスである（Ｓ４０）。その後、時刻ｔ_１３〜ｔ_１４における待機時間を経た後、時刻ｔ_１４〜ｔ_１５において、２回目の濃縮混合ガスの導入を行うステップＴ３０が実施される。このとき第１濃縮容器３０Ａに導入される濃縮混合ガスは、同時期に第３吸着容器２０Ｃから導出されたガスである（Ｓ４０）。時刻ｔ_１５では、第１濃縮容器３０Ａでは、１回目と２回目の濃縮混合ガスの導入を終えて、内部が濃縮混合ガスで充填されている。

一方、時刻ｔ_１２〜ｔ_１５において、第２濃縮容器３０Ｂでは、濃縮容器内を減圧するステップＴ１０が実施される。第３濃縮容器３０Ｃでは、濃縮混合ガスを供給対象物に供給する供給ステップＴ４０が実施される。

時刻ｔ_１５〜ｔ_１８において、第１濃縮容器３０Ａでは、容器内に充填された濃縮混合ガスを供給対象物に供給する供給ステップＴ４０が実施される。第２濃縮容器３０Ｂでは、１回目の濃縮混合ガスの導入を行うステップＴ２０と、２回目の濃縮混合ガスの導入を行うステップＴ３０が実施される（間に時刻ｔ_１６〜ｔ_１７の待機時間を含む）。第３濃縮容器３０Ｃでは、時刻ｔ_１５において濃縮混合ガスの供給を終えた後、時刻ｔ_１５〜ｔ_１８の間、濃縮容器内を減圧するステップＴ１０が実施される。

時刻ｔ_１８において、第１濃縮容器３０Ａからの濃縮混合ガスの供給を終えると、時刻ｔ_１8〜ｔ_１9、さらにサイクルの最初に戻って、時刻ｔ_１０〜ｔ_１２の間、濃縮容器内を減圧するステップＴ１０が実施される。第２濃縮容器３０Ｂでは、時刻ｔ_１8〜ｔ_１9、さらにサイクルの最初に戻って、時刻ｔ_１０〜ｔ_１２の間、濃縮混合ガスを供給対象物に供給する供給ステップＴ４０が実施される。第３濃縮容器３０Ｃでは、時刻ｔ_１8〜ｔ_１9において、１回目の濃縮混合ガスの導入を行うステップＴ２０が実施される。以後、供給対象物への濃縮混合ガスの供給が完了するまでこのサイクルを繰り返す。

図５を参照して、濃縮混合ガスを供給対象物に供給する供給ステップＴ４０に着目すると、時刻ｔ_１０〜ｔ_１9のいずれの時点においても、いずれかの濃縮容器においてステップＴ４０が実施されていることがわかる。すなわち、実施の形態１によれば、待機時間を設けることなく、オゾンを含有する濃縮混合ガスの供給を継続的に行うことができる。

前述の通り、ステップＳ４０とステップＴ３０については適宜省略可能である。なお、時刻ｔ_１２〜ｔ_１３において、第２吸着容器２０Ｂからの導出を行うステップＳ４０を省略した時には、Ｓ４０と対応して同時刻に行われる第１濃縮容器３０Ａへの１回目の濃縮混合ガスの導入を行うステップＴ２０が実施されないこととなる。この時は、時刻ｔ_１４〜ｔ_１５において、第１濃縮容器３０Ａへ２回目の濃縮混合ガスの導入を行うステップＴ３０の代わりにステップＴ２０を実施するように読み替えれば良い。

（実施の形態２）
１．オゾンガスの濃縮装置の構成
実施の形態２におけるオゾンガスの濃縮装置は、実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮装置の構成のうち、図６における配管１６９，１７１、１７３の下流側である配管１９１以降の構造を変更したものである。実施の形態２におけるオゾンガスの濃縮装置は、実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮装置と同様に、３つの吸着容器と３つの濃縮容器を備える。以下、実施の形態１の場合とは異なる点について説明する。

図６を参照して、実施の形態２におけるオゾンガスの濃縮装置は、配管１６９と、配管１７１と、配管１７３とに接続された配管１９１を備える。配管１９１は、配管１９２と、配管１９３と、配管１９４と、配管１９５とに接続されている。

配管１９２には、弁９２と、背圧弁９３と、絞り弁９４とが設置されている。背圧弁９３と絞り弁９４とは、オゾンガスの脱着時における濃縮混合ガスの圧力と流量を制御する。

配管１９３には、弁９５が設置されている。配管１９３は、第１濃縮容器３０Ａの内部にまで延在するように配設されている。配管１９４には、弁９６が設置されている。配管１９４は、第２濃縮容器３０Ｂの内部にまで延在するように配設されている。配管１９５には、弁９７が設置されている。配管１９５は、第３濃縮容器３０Ｃの内部にまで延在するように配設されている。

配管１９６は、第１濃縮容器３０Ａの内部から外部にまで延在するように配設されている。配管１９３には、弁１０１が設置されている。配管１９７は、第２濃縮容器３０Ｂの内部から外部にまで延在するように配設されている。配管１９７には、弁１０２が設置されている。配管１９８は、第３濃縮容器３０Ｃの内部から外部にまで延在するように配設されている。配管１９８には、弁１０３が設置されている。配管１９６と、配管１９７と、配管１９８とは、配管１９９に接続されている。

配管１９９には、オゾン分解装置５３と、濃縮容器減圧用ポンプ５０が設置されている。濃縮容器減圧用ポンプ５０は、配管２０５と接続されている。配管２０５は、濃縮容器３０Ａ、３０Ｂ、または３０Ｃ内の減圧時における、容器内部の雰囲気を排気する排気管を構成している。オゾン分解装置５３は、排気される上記雰囲気内に含まれるオゾンを分解し、オゾンが濃縮容器減圧用ポンプ５０内部を流通しないようにする。オゾン分解装置５３と、濃縮容器減圧用ポンプ５０とは、配管２０４で接続されている。

配管１９６には、配管２００が接続されている。配管２００には、弁９８が設置されている。配管１９７には、配管２０１が接続されている。配管１９８には、配管２０２が接続されている。配管２０１と配管２０２は、配管２００に接続されている。

配管２００には、第３マスフローコントローラ４３が設置されている。第３マスフローコントローラ４３には、配管２０３が接続されている。配管２０３は、オゾンガスが供給されるべき供給対象物へとオゾンガスを吐出する吐出部に接続されている。このような構造を採用した場合でも、実施の形態１と同様に、待機時間を設けることなく、オゾンを含有する濃縮混合ガスの供給を継続的に行うことができる。

２．オゾンガスの濃縮方法
各吸着容器および各濃縮容器における制御の流れは、実施の形態１における制御の流れと同じである。そのため、説明を省略する。

（実施の形態３）
１．オゾンガスの濃縮装置の構成
実施の形態３は、吸着容器と濃縮容器とをそれぞれ１つずつ有するオゾンガスの濃縮装置の一例を示す。図７を参照して、実施の形態３におけるオゾンガスの濃縮装置であるオゾン濃縮装置１は、酸素源４０を備える。酸素源４０の例は上述したとおりであり、説明を省略する。

酸素源４０と第１マスフローコントローラ４１とは、配管２１１により接続されている。配管２１１は、酸素源４０からの酸素ガスの流出路である。配管２１１には、弁１０４が設置されている。第１マスフローコントローラ４１には、配管２１２が接続されている。配管２１２には、弁１０５が設置されている。配管２１２は、オゾン生成装置１０に接続されている。配管２１２は、オゾン生成装置１０への原料ガスの流入路である。このように、酸素源４０はオゾン生成装置１０に配管を介して接続されている。

オゾン生成装置１０には、配管２１３が接続されている。配管２１３は、オゾン生成装置１０内で生成したオゾンガスの流出路である。配管２１３には、弁１１２が設置されている。

配管２１１の弁６１が設置される位置と酸素源４０に接続される位置との間には、配管２１０が接続されている。配管２１０は第２マスフローコントローラ４２に接続されている。配管２１０には、弁１０６が設置されている。第２マスフローコントローラ４２には、配管２１４が接続されている。配管２１４には、弁１１１が設置されている。

配管２１３と配管２１４とは、配管２１５に接続されている。配管２１５は、吸着容器２０Ｄと接続されている。吸着容器２０Ｄ内には、シリカゲルからなる吸着剤が保持されている。吸着剤を構成する各シリカゲルは、たとえば純度９９．９９質量％以上に調整されている。

吸着容器２０Ｄには、配管２１６が接続されている。配管２１６には、配管２１７と、配管２１８とが接続されている。

配管２１７には、弁１１３と、背圧弁１１５と、オゾン分解装置５５と、排気用ポンプ５２とが設置されている。配管２１７の、配管２１６、配管２１８に接続される側とは反対側の端部は、オゾンガス濃縮装置１内のガスを排出する排気路を形成している。背圧弁１１５によって、吸着容器２０Ｄ内のガスの一部を排出する工程における圧力を制御することができる。オゾン分解装置５５は、排気路から排気される雰囲気に含まれるオゾンを分解する。吸着容器２０Ｄ内のガスの一部を排出する工程において、圧力を制御する必要がない場合（大気と連通させる場合など）には、背圧弁１１５と、排気用ポンプ５２とは省略が可能である。

配管２１８には、弁１１４が設置されている。配管２１８は、配管２１９と接続されている。

配管２１９には、弁１１９と、背圧弁１２０と、絞り弁１２１と、オゾン分解装置５３と、濃縮容器減圧用ポンプ５０とが設置されている。背圧弁１２０と絞り弁１２１とは、オゾンガスの脱着時における濃縮混合ガスの圧力と流量を制御する。濃縮容器減圧用ポンプ５０は、配管２２５と接続されている。配管２２５は、濃縮容器３０Ｄの減圧時における、容器内部の雰囲気を排気する排気管を構成している。オゾン分解装置５３は、排気される上記雰囲気に含まれるオゾンを分解し、オゾンが濃縮容器減圧用ポンプ５０内部を流通しないようにする。

配管２１９には、さらに、配管２２０が接続されている。配管２２０は、濃縮容器３０Ｄの内部にまで延在するように配設されている。配管２２０には、弁１１６が設置されている。

配管２２１は、濃縮容器３０Ｄの内部から外部にまで延在するように配設されている。配管２２１には、弁１１７が設置されている。配管２２１は、配管２２２と、配管２２３とが接続されている。配管２２３には、弁１１８が設置されている。配管２２３は、配管２１９の、絞り弁１２１が設置される位置とオゾン分解装置５３との間に接続されている。

配管２２２は、第３マスフローコントローラ４３に接続されている。第３マスフローコントローラ４３には、配管２２６が接続されている。配管２２６は、オゾンガスが供給されるべき供給対象物へとオゾンガスを吐出する吐出部に接続されている。

なお、図２を参照して、実施の形態３におけるオゾンガスの濃縮装置は、実施の形態１におけるオゾンガスの濃縮装置と同様に、制御部１２を含む、図２と同様の構成を有する。具体的な説明については実施の形態１と同様であるため省略する。

２．オゾンガスの濃縮方法
次に、図７〜図１０を参照して、本発明の実施の形態３におけるオゾンガスの濃縮方法について説明する。図８は、実施の形態３における吸着容器の制御の一例を示すフローチャートである。図９は、実施の形態３における濃縮容器の制御の一例を示すフローチャートである。図１０は、実施の形態３におけるオゾンガスの濃縮手順の一例を示すタイミングチャートである。

（１）吸着容器での制御の流れの説明
吸着容器２０Ｄにおける制御の流れについて以下に説明する。図８を参照して、吸着容器２０Ｄにおいては、Ｕ１０〜Ｕ４０のステップが実施される。

図７および図８を参照して、吸着容器２０Ｄにおいては、まず吸着容器２０Ｄの内部に保持された吸着剤にオゾンガスを吸着させる（Ｕ１０）。Ｕ１０においては、まず弁１０４および弁１０５が開弁される。これにより、酸素源４０から供給される酸素ガスが、配管２１１を介して第１マスフローコントローラ４１に到達する。第１マスフローコントローラ４１において所望の流量に調整された酸素ガスは、配管２１２を介して、オゾン生成装置１０に送達される。オゾン生成装置１０に到達した酸素ガスに放電するとオゾンガスが生成する。ここで、弁１１２を開弁すると、オゾン生成装置１０内で生成したオゾンガスを含む原料混合ガスは、オゾン生成装置１０から吐出されて、配管２１３および配管２１５を介して、吸着容器２０Ｄ内に導入される。そのまま吸着容器２０Ｄに原料混合ガスの導入が継続され、必要に応じ所定のタイミングで弁１１３（又は、図示しないが、吸着容器２０Ｄ内にオゾンを流通（通過）させるために配管２１７に接続される流通配管を開閉するための流通配管用開閉弁）が開弁され、吸着容器２０Ｄの内圧は所定の圧力に保たれる。オゾンガスを含む原料混合ガスの吸着容器２０Ｄへの導入が開始してから所定のタイミングに達すると、弁１１２および弁１１３（又は流通配管用開閉弁）が閉弁される。

次に、実施の形態１と同様の理由により、吸着容器２０Ｄ内のガスの排気を行う（Ｕ２０）。排気は、弁１１１、１１２、１１４を閉弁した状態で弁１１３を開弁する。このとき、ポンプ５１を作動させずに背圧弁１１６を開放すると、吸着容器２０Ｄと大気とが、配管２１７を介して連通する。その後、吸着容器２０Ｄの内圧が大気圧と同じになるまで、吸着容器２０Ｄ内から大気圧の外部へと、吸着容器２０Ｄ内のガスの一部が排出される。また、別の方法として、排気用ポンプ５１を作動させて、背圧弁８８により吸着容器２０Ｄの内圧が大気圧よりも低圧、具体的には−８０ｋＰａ・Ｇ以下となるように制御しながら、吸着容器２０Ｄ内のガスの一部を排出することもできる。また、濃縮容器２０Ｄ内に、吸着容器２０Ｄ内のガスの一部を排出することもできる。

次に、濃縮混合ガスの導出を行う（Ｕ３０）。吸着容器２０Ｄから導出される濃縮混合ガスは、濃縮容器３０Ｄ内へと導入される。このとき、濃縮混合ガスが導入される濃縮容器の内圧は、吸着容器２０Ｄの内圧よりも低い状態に保たれている。そのため、吸着容器２０Ｄ側の弁１１４と、濃縮容器側の弁１１６を開弁すると、圧力が高い吸着容器２０Ｄから導出される濃縮混合ガスが、配管２１８および２１９を通して、圧力が低い濃縮容器３０Ｄ内へ導入される。

そして、図３を参照して、供給対象物へのオゾンガスの供給が終了した場合（工程（Ｕ４０）においてＹＥＳの場合）、オゾン濃縮装置１の運転は停止され、オゾンガスの供給は終了する。供給対象物へのオゾンガスの供給が終了していない場合（工程（Ｕ４０）においてＮＯの場合）、再度Ｕ１０〜Ｕ３０の操作を繰り返す。なお、吸着容器内のガスの一部を排出する工程Ｕ２０については省略することも可能である。

（２）濃縮容器での制御の流れの説明
次に、濃縮容器３０Ｄにおける制御の流れについて以下に説明する。図９を参照して、濃縮容器３０Ｄにおいては、Ｖ１０〜Ｖ４０のステップが実施される。

初めに、濃縮容器３０Ｄの内部を減圧する（Ｖ１０）。第１濃縮容器３０Ａの内部を減圧するには、弁１１６と弁１１７とを閉弁した状態で濃縮容器減圧用ポンプ５０を作動させ、弁１１８を開弁する。こうすることにより、濃縮容器３０Ｄの内部の雰囲気は、配管２２１、２２３、２２４、および２２５を通じて外部に排出され、濃縮容器３０Ｄの内部が減圧される。所定の圧力にまで濃縮容器３０Ｄの内部を減圧した後、濃縮容器減圧用ポンプ５０の動作を停止させるとともに、弁１１８を閉弁する。このようにして、濃縮容器３０Ｄの内部を減圧状態に保つ。

次に、濃縮混合ガスの導入を行う（Ｖ２０）。Ｖ２０においては、弁１１４を開弁することにより、濃縮容器２０Ｄから導出された濃縮混合ガスが、配管２１６，２１８，２１９，および２２０を介して濃縮容器３０Ｄの内部に導入される。このとき、濃縮容器３０Ｄの内部は、吸着容器２０Ｄの内圧よりも低い状態に保たれていることから、弁１１６を開弁することにより、吸着容器２０Ｄから、高濃度のオゾンガスを含む濃縮混合ガスを濃縮容器３０Ｄの内部に導入することができる。

濃縮容器３０Ｄの容器内が濃縮混合ガスにより充填されると、供給対象物に対してオゾンを含有する濃縮混合ガスが供給される（Ｖ３０）。弁１１７を開弁すると、濃縮容器３０Ｄから濃縮混合ガスが流れ出し、配管２２１および配管２２２を経由して第３マスフローコントローラ４３に到達する。その後、第３マスフローコントローラ４１により所望の流量に調整された状態で、配管２２６を介して供給対象物に供給される。

そして、図９を参照して、供給対象物へのオゾンガスの供給が終了した場合（工程（Ｖ４０）においてＹＥＳの場合）、オゾン濃縮装置１の運転は停止され、オゾンガスの濃縮は終了する。供給対象物へのオゾンガスの供給が終了していない場合（工程（Ｖ４０）においてＮＯの場合）、再度Ｖ１０〜Ｖ３０の操作を繰り返す。

次に図１０を参照して、吸着容器２０Ｄと濃縮容器３０Ｄにおける制御の時間的関係を説明する。まず時刻ｔ_３０〜ｔ_３２において、吸着容器２０Ｄでは、Ｕ１０の吸着ステップが実施される。その間に、濃縮容器３０Ｄでは、濃縮混合ガスを供給対象物に供給する供給ステップＶ３０（時刻ｔ_３０〜ｔ_３１）が終了する。その後、濃縮容器３０Ｄの内部を減圧する減圧ステップＶ１０（時刻ｔ_３１〜ｔ_３２）が実施される。

時刻ｔ_３２〜ｔ_３３において、吸着容器２０Ｄでは、Ｕ２０の排気ステップが実施される。その間、濃縮容器３０Ｄは待機中である。Ｕ２０の排気ステップは、省略することも可能である。その場合、濃縮容器３０Ｄにおける待機時間をなくすことができる。また、Ｕ２０の排気ステップは、時刻ｔ_３１〜ｔ_３２において行ってもよい。

時刻ｔ_３３〜ｔ_３４において、吸着容器２０Ｄから濃縮混合ガスを導出する導出ステップＵ３０が実施される。導出された濃縮混合ガスは、濃縮容器３０Ｄ内に導入される（Ｖ２０）。以後、供給対象物への濃縮混合ガスの供給が完了するまでこのサイクルを繰り返す。

実施の形態３に示すように、本発明のオゾンガスの濃縮方法は、吸着容器と濃縮容器をそれぞれ１つ備えたシンプルなオゾン濃縮装置１を用いても実施することができる。ただし、実施の形態１のように、吸着容器と濃縮容器をそれぞれ複数備える場合と比較して、オゾンガスを供給する工程Ｖ３０は断続的にしか行うことができないため、オゾンガスが供給されない供給待ちの時間が発生する。

（実施の形態４）
次に実施の形態４について説明する。実施の形態４は、実施の形態３で用いたものと同じオゾン濃縮装置１を使用して（図７参照）、オゾン濃度の高いガスを繰り返し濃縮容器内に貯蔵するステップを含む。なお、オゾン濃縮装置１の説明については説明を省略する。

図１１は、実施の形態４におけるオゾンガスの濃縮手順の一例を示すタイミングチャートである。時刻ｔ_４０〜ｔ_４４における制御は、実施の形態３の、時刻ｔ_３０〜ｔ_３４における制御と同じである。図１１、ならびに図８および図４を参照して、まず時刻ｔ_４０〜ｔ_４２において、吸着容器２０Ｄでは、Ｕ１０の吸着ステップが実施される。その間に、濃縮容器３０Ｄでは、濃縮混合ガスを供給対象物に供給する供給ステップＴ４０（時刻ｔ_４０〜ｔ_４１）が終了する。

時刻ｔ_４２〜ｔ_４３において、吸着容器２０Ｄでは、Ｕ２０の排気ステップが実施される。その間、濃縮容器３０Ｄは待機中である。Ｕ２０の排気ステップは、省略することも可能である。その場合、濃縮容器３０Ｄにおける待機時間をなくすことができる。また、Ｕ２０の排気ステップは、時刻ｔ_４１〜ｔ_４２において行ってもよい。

その後、濃縮容器３０Ｄの内部を減圧する減圧ステップＴ１０（時刻ｔ_４１〜ｔ_４２）が実施される。その後時刻ｔ_４３〜ｔ_４４において濃縮容器３０Ｄ内に１回目の濃縮混合ガスが導入される（Ｔ２０）。

時刻ｔ_４４〜ｔ_４７において、吸着容器２０Ｄでは、Ｕ１０の吸着ステップと、Ｕ２０の排気ステップが実施される。一方、吸着容器３０Ｄは待機中である。

時刻ｔ_４７〜ｔ_４８において、吸着容器２０Ｄから濃縮混合ガスを導出する導出ステップＵ３０が実施される。導出された濃縮混合ガスは、濃縮容器３０Ｄ内に導入される（Ｔ３０）。濃縮容器３０Ｄ内には、既に時刻ｔ_４３〜ｔ_４４において、ステップＴ２０により濃縮混合ガスが一度導入されている。したがって、時刻ｔ_４７〜ｔ_４８における濃縮容器３０Ｄ内へのガスの導入は、このサイクルの中での２回目の濃縮混合ガスの導入である。

Ｕ３０およびＴ２０、Ｔ３０が実施される際、濃縮容器３０Ｄの内圧が低いほど、吸着容器内の吸着剤からより高濃度のオゾンが脱着する。時刻ｔ_４７〜ｔ_４８において、濃縮混合ガスが一度導入されているため、時刻ｔ_４７における濃縮容器３０Ｄの内圧は、時刻ｔ_４３における濃縮容器３０Ｄの内圧よりも高くなっている。そのため、時刻ｔ_４７〜ｔ_４８において濃縮容器３０Ｄ内に導入される混合ガスのオゾン濃度は、オゾン生成装置１０から供給されるガスと比較すると十分高濃度ではあるが、時刻ｔ_４３〜ｔ_４４において導入される混合ガスのオゾン濃度よりも低い。

以降、濃縮容器３０Ｄへの濃縮混合ガスの導入を繰り返す。所望の量の濃縮混合ガスが濃縮容器３０Ｄに貯蔵されると、時刻ｔ_４８〜ｔ_４９（＝ｔ_４０〜ｔ_４１）おいて、濃縮混合ガスを供給対象物に供給する供給ステップＴ４０を行う。このようにすることにより、濃縮混合ガスを１度だけ濃縮容器３０Ｄに導入する場合と比較して、供給ステップＴ４０をより長くすることができる。以後、供給対象物への濃縮混合ガスの供給が完了するまでこのサイクルを繰り返す。

上記実施の形態では、本発明のオゾンガスの濃縮方法で用いられるオゾンガスの濃縮装置の例を挙げて説明したが、図１、図６、または図７に示すような構成は例示に過ぎず、本発明のオゾンガスの濃縮装置はこのような構成に限られない。例えば、吸着容器および濃縮容器の配置、配管の配置、弁の配置などは、施工のしやすさや、設置されるスペースの状況などを考慮して、本発明の実施を妨げない範囲で適宜変更することができる。また吸着容器および濃縮容器の数についても限定されない。また吸着容器と濃縮容器の数は一致していなくてもよい。例えば、本発明のオゾンガスの濃縮装置は、吸着容器の数よりも多い数の濃縮容器を備えていてもよい。濃縮容器の数を吸着容器の数よりも多くすることで、吸着容器内にて吸着ステップが終了した際に、待ち時間なく効率よく、濃縮容器へと濃縮混合ガスを導出することができる。

また、上記実施形態において、濃縮容器３０内にオゾン濃度が高い濃縮混合ガスを繰り返し導入して、高濃度のオゾンガスを回収することもできる。具体的には、一回目の排気ステップＳ２０またはＵ２０において、吸着容器２０内の圧力が充分に低くなるよう、例えば−９０ｋＰａ・Ｇ以下となるように排気することで、より高濃度のオゾンを含む濃縮混合ガスを得ることができる。その濃縮混合ガスを濃縮容器３０（例えば第１濃縮容器３０Ａ）に導入した後、排気ステップにおける吸着容器２０内の圧力を徐々に高めながら、複数回の導入を繰り返すことにより、より高い圧力で高濃度のオゾンガスを回収することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明のオゾンガスの濃縮方法およびオゾンガスの濃縮装置は、ポンプの接ガス部のオゾン耐性が問題となるオゾンガスの濃縮方法およびオゾンガスの濃縮装置に、特に有利に適用され得る。

１ オゾン濃縮装置、１０ オゾン生成装置、２０ 吸着容器、２０Ａ 第１吸着容器、２０Ｂ 第２吸着容器、２０Ｃ 第３吸着容器、２０Ｄ 吸着容器、３０ 濃縮容器、３０Ａ 第１濃縮容器、３０Ｂ 第２濃縮容器、３０Ｃ 第３濃縮容器、３０Ｄ 濃縮容器、４０ 酸素源、４１ 第１マスフローコントローラ、４２ 第２マスフローコントローラ、４３ 第３マスフローコントローラ、５０ 濃縮容器減圧用ポンプ、５１ 排気用ポンプ、５２ 排気用ポンプ、５３ オゾン分解装置、５４ オゾン分解装置、５５ オゾン分解装置、６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９，７０，７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０，８１，８２，８３，８４，８５ 弁、８６ 背圧弁、８７ 絞り弁、８８ 背圧弁、８９，９０，９１，９２ 弁、９３ 背圧弁、９４ 絞り弁、９５，９６，９７，９８，９９，１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１１１，１１２，１１３，１１４ 弁、１１５ 背圧弁、１１６，１１７，１１８，１１９ 弁、１２０ 背圧弁、１２１ 絞り弁、１４３，１４４，１４５，１５１，１５２，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８，１５９，１６０，１６１，１６２，１６３，１６４，１６５，１６６，１６７，１６８，１６９，１７０，１７１，１７２，１７３，１７４，１７５，１７６，１７７，１７８，１７９，１８０，１８１，１８２，１８３，１８４，１８５，１８６，１８７，１８８，１８９、１９１，１９２，１９３，１９４，１９５，１９６，１９７，１９８，１９９，２００，２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７，２１８，２１９，２２０，２２１，２２２、２２３，２２４，２２５，２２６ 配管。

Claims (12)

1. オゾンガスを吸着する吸着剤を保持する吸着容器内にオゾンガスを含む原料混合ガスを導入して、前記吸着剤にオゾンガスを吸着させる工程と、
   前記吸着容器に対して連通する状態と連通しない状態とを切り替え可能に接続される濃縮容器の内部を、前記吸着容器に対して連通しない状態で減圧する工程と、
   内部が減圧された前記濃縮容器とオゾンガスが吸着した前記吸着剤を保持する前記吸着容器とを連通する状態に切り替えて前記濃縮容器内と前記吸着容器内との圧力差により前記吸着剤に吸着したオゾンガスを脱着させて前記濃縮容器内に搬送することにより、前記濃縮容器内に前記原料混合ガスよりもオゾンガスの濃度が高い濃縮混合ガスを導入する工程と、を備えるオゾンガスの濃縮方法。
2. 前記吸着剤にオゾンガスを吸着させる工程よりも後であって前記濃縮容器内に前記濃縮混合ガスを導入する工程の前に、オゾンガスが吸着した前記吸着剤を保持する前記吸着容器内を排気することにより、前記吸着容器内のガスの一部を排出する工程をさらに備える、請求項１に記載のオゾンガスの濃縮方法。
3. 前記吸着容器内のガスの一部を排出する工程は、オゾンガスが吸着した前記吸着剤を保持する前記吸着容器と大気とを連通することにより、前記吸着容器内のガスの一部を排出する工程を含む、請求項２に記載のオゾンガスの濃縮方法。
4. 前記吸着容器内のガスの一部を排出する工程は、オゾンガスが吸着した前記吸着剤を保持する前記吸着容器内のガスの一部を前記濃縮容器に到達させることなく、前記吸着容器内の圧力が−８０ｋＰａ・Ｇ以下となるように排気する工程を含む、請求項２に記載のオゾンガスの濃縮方法。
5. 複数の前記吸着容器を用いて実施される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のオゾンガスの濃縮方法。
6. 前記吸着容器内のガスの一部を排出する工程は、オゾンガスが吸着した前記吸着剤を保持する前記複数の吸着容器のうち第１の吸着容器と、前記複数の吸着容器のうち第２の吸着容器とを連通させて、前記第１の吸着容器内のガスの一部を排出する工程を含む、請求項５に記載のオゾンガスの濃縮方法。
7. 複数の前記濃縮容器を用いて実施される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のオゾンガスの濃縮方法。
8. 前記濃縮容器内に前記濃縮混合ガスを導入する工程は、前記吸着容器を加熱することなく実施される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のオゾンガスの濃縮方法。
9. オゾンガスを含む原料混合ガスが導入されることによりオゾンガスを吸着する吸着剤を保持する吸着容器と、
   前記吸着容器に接続される濃縮容器と、
   前記濃縮容器に接続され、前記濃縮容器内を減圧可能な減圧装置と、
   前記吸着容器と前記濃縮容器とが連通せず、かつ前記濃縮容器内が前記減圧装置によって減圧される状態と、前記吸着容器と前記濃縮容器とが連通し、かつ前記濃縮容器内が前記減圧装置によって減圧されない状態であって、前記濃縮容器内と前記吸着容器内との圧力差により前記吸着剤に吸着したオゾンガスを脱着させて前記濃縮容器内に搬送することにより、前記濃縮容器内に前記原料混合ガスよりもオゾンガスの濃度が高い濃縮混合ガスを導入する状態とを切り替える流路制御装置と、を備える、オゾンガスの濃縮装置。
10. 前記吸着容器に接続され、前記吸着容器内のガスを前記濃縮容器に到達させることなく排気する排気路をさらに備える、請求項９に記載のオゾンガスの濃縮装置。
11. 複数の前記吸着容器を備える、請求項９または１０に記載のオゾンガスの濃縮装置。
12. 複数の前記濃縮容器を備える、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のオゾンガスの濃縮装置。

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