JPH04504998A - 高圧下のコロナ放電によるオゾンの発生 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 コロ　による第１ン 本発明は発生器中を極めて高圧に保ち、常温、常圧下で操作する系よりも、圧力 と温度に依存して、５０％までの少量のエネルギーを使用してオゾンを発生させ る方法を教示するオゾン発生システムである。また本発明の一部として、本発生 器の使用方法と使用場所、およびこれらのシステムと発生器を調節する方法の実 施例をも示すことにする新しくて経済的なこのオゾン発生器の使用方法を教示す るだけでなく、超純水の製法と、新しい試料を採る前に浄化システムが外部から 汚染されるのを防止する方法をもあわせて教示する、水の浄化システムの実施例 をも開示する、第２実施例として本高圧オゾン発生器が適用できる殺菌システム を示す１本システムは高度の「カールソン（Ｋａｒｔｓｏｎ）オゾン殺菌システ ムノであって、その独特な点は、排出される前にオゾンを破壊してしまうシステ ムの触媒が、オゾン発生器が発生するオゾン割合を調節して、殺菌器で殺菌剤と して使用されるオゾン濃度の設定を調節するにある０木調節は殺菌サイクル中に 、使用ずみの出口ガスからオゾン触媒が発生する熱を測定することで行う、高圧 オゾン発生システムを使用する第３の実施例は、木材パルプの漂白への応用であ る。パルプシステムの漂白操作でのオゾン触媒の使用方法は二通りある。オゾン が外気へ出る前に触媒を用いて酸素に変え、オゾンが酸素に変るとき、触媒中で 発生する熱を排ガス中に残存するオゾン量の尺度と、漂白作用を最も効率的に行 うためのオゾンの追加必要量を示す尺度に使用する。このためには触媒と流量計 の測定値データを調節用コンピュータへ送って計算を行い、最も経済的にパルプ を漂白するための、最適量のオゾンが発生するように、そのときのバッチの大き さにあわせてオゾン発生器をセットする。

図１は常圧の空気と酸素を使用する、コロナ放電によるオゾン発生システムの基 本図表である。

図２は圧力が３０００ｐｓ　ｉの酸素を使用する、基本的なコロナ放電オゾン発 生システムの基本図表である。

図３は圧力が３０００ｐｓ　ｉの酸素を使用する、オシ発生器の断面を示す側面 図であり、図４は病院の緊急処置室用の発熱性（ピロゲン）物質を含まない水に 使用するスプレーガンを示す０図５は改造型高圧オゾン発生器の断面図である１ 図６はオゾン発生用電子パルスを示す図表で、図７は発熱性物質を含まない病院 縁の水を作るシステムの図表で、図８はボンベ詰めの酸素か、あるいは空気から 抽出した酸素を使用する、高度のカールソン殺菌器の図表である０図９は図３に 示した高圧システムで発生したオゾンを使用する、ここに提案するパルプ漂白器 を示す１図１Ｏはオゾン触媒と、オゾン調節用監視装置と測定用機器としての触 媒の使用を示す図表である。

図１に示すコロナ放電によるオゾン発生システムでは、例えば１０Ｋｖ、４００ Ｈｚの高周波電圧を使用し、ガラス（３ａ）のような誘電体につけた金属電％（ ｌａ、２ａ）間に変圧器を接続する。常圧の酸素をガラスと両電極（ｌａ、２ａ ）間のスペースへ流す、ここで酸素のイオン化が進行するのには十分高いが、破 壊とスパーク発生までには到達しない電圧をかける。オゾン発生に消費された電 力は電流計（４ａ）から判る０図２は図１と同じ装置であるが、３０００ｐｓ　 ｉの高圧酸素を供給する。ここで電極（１ｂ、２ｂ）間にかける電圧を、電流計 （４ｂ）の指示値が常圧の酸素を供給したときのさきの指示値（４ａ）に等しく なるまで下げると、オゾン生成量は常圧酸素の場合より多くなる。

この電圧低下は、操作圧をあげることでオゾン発生に要する電力が減少すること を示す、このことは５００ｐｓ　ｉから３０００ｐｓ　ｉの圧をもつ酸素につい て試験ずみである。ここで圧が高くなる程、オゾン収率が向上することが判明し た。ただし３０００ｐｓ　ｉ以上の高圧酸素ではなぜ同じ結果が得られないのか 理由が判らない。

オゾンが生成するコロナ領域の酸素を高圧に保つ利点は、ほかの因子を一つも変 化せずに、ワット時当り多量のオゾンが生成することである。高圧では酸素流量 を増加する必要があり、でないと発生するオゾンを破壊する方向にコロナが作用 するためである。ガス圧を増大すると、ガラス絶縁体の温度も上昇する。この温 度上昇がおこる理由は、ガラスを通してより多量のエネルギーが通過し、高圧ガ ス領域を横切る抵抗が低下するためである。これの利点はガラス誘電絶縁体は変 化せずに、これのａＣ抵抗がほぼ同じ値を保つことである。実際上も低ガス圧で 操業時と同じ電流レベルまで高電圧が低下し、システムが消費するワットエネル ギーは少いのに、オゾン発生量は増大する。

図３は高圧オゾン発生器の内部構造を示す中央断面図である０本発生器は容器（ １）、カバー（１０）、ガラス、またはセラミック絶縁体（１２）、および内部 金属電極（７）の４個の主要部分から構成される。

外側容器（１）は３個の冷却用区画（２，３，４）から構成される０区画（２， ４）は密封シールされていて、非圧縮性の液体を充填する０区画（２）には伝導 と対流で中心部、あるいは接地電極（７）を冷却する水を満し、温水は端末プレ ート（１０）経由で上昇して中心電極を離れ、流路（２ｂ）を降下中に冷却され てから、（５）経由で上昇して中心電極へもどる。冷却を増大するために、密閉 ポンプを流路（２ｂ）につけることができる。

第２の冷却用区画（３）が、区画（２）の密閉した内部冷却用水と、区画（４） の密閉した内部油から熱を抽出する。内側の油区＠（４）が、油に隣接して高電 圧電極（６）を構成するために、外面の一部に銀をつけたガラス電極（１２）の 冷却と絶縁を行う。

（３）室への冷却水は（Ａ）点から入り、（Ｂ）点から排出される０本冷却室は 油冷却室（４）と水冷却室（２）の間に位置する。冷却水は、ガラス絶縁＊（１ ２）の温度を調節する油と、中心の接地電極（７）の温度を調節する水とを冷却 する。

容器（１）にはまた、均圧用へロー（９）を底部に溶接する０本均圧器が接地電 極の冷却用ループ（２）の水圧が、同時に高電圧電極（６）用の油冷却室（４） 内の油圧と等しくなるように水圧をセットする。

２番目の部品のカバー（１０）を、図３に示す通り端末のまわりに配置したねじ （１１）で（１）部に固定する。

２個の高圧用金属バッキング（１９）で頂部（１０）と容器（１）を密閉する。

カバー（１０）はまたガラス絶縁体（１２）と、中心電極（７）とも芯が一致す るように作るカバ一端末板（１０）にも均圧用ベロー（８）が油（４）中下向き に取りつけてあって、高圧の酸素圧を油へ伝達する作用をする。均圧器（８，９ ）はいずれも、タンク（１ンの頂上板（１０）と底板に溶接したニッケルの薄板 製である。圧が増加するにつれて、酸素が点Ｃ〔カバー（１０）にある１に除々 に集積するが、水、酸素、および油が混合せずども（８）と（９）が圧を均圧化 する。ここで点（Ｃ）の供給酸素圧がいくらになろうと、ガラス絶縁体の両面に かかる圧力差が１ボンド以上になることはない、いずれの場合も水と油のそれぞ れが密封シールされていて、両冷却システムは空気を含まないか、含んでも微量 である必要がある。

第３の部分（１２）であるガラス絶縁体は、頂部カバー（１０）と容器（１）の 底部につけた溝で担持する。シールは図３に示す通り、カーボングリース（１８ ）で被覆したネオブレンゴムのリングを、図３に示す通り筒の両端にあてて気密 を保つ、シールは１２％濃度までのオゾンに耐える必要がある。均圧器を使用す ることで、（１９）以外のシールではどの横断部分をとっても圧力差が存在しな いので、漏洩問題が発生しないことに注目されたい、ガラス管（１２）は両端２ インチの透明部分を除き、外側に銀板（６）の被覆をつける。絶縁体（２０）の 中央導体までのびる導線にも銀をつける。高圧電源をこの点に接続する。

容器（１）は接地する。内部の金属電極（７）、すなわち第４部分を頂部板（１ ０）と、容器（１）の底板に図３に示す通り取りつける６両端をｒＯＪリングで シールする。

高圧下のオゾン発生は一層効率がよく、ワット当りのｇｒで示すオゾン発生量が 多い、特許第３７１９０１７号では、オゾンと空気、あるいは酸素との混合物を スプレーするために１０００ｐｓｉまで圧縮している。高圧で生成したオゾンを 使用する限り、オゾンの高圧使用が一層効率の高いことは周知の通りである。オ ゾンガス混合物を高圧に圧縮するときに発生する圧縮熱が、殆ど全てのオゾンを 破壊して、殺菌に無用なガスに変換する。高圧でオゾンを発生する別の利点は、 これを低圧まで放圧したとき冷却するにつれて、より長時間にわたって活性を保 つ性質のあることである。

図５に示した設計のオゾン発生器には、多数の部品が使用されている。すなわち 金属製の外側本体（２２）にはオゾン発生器が収容されていて、内面には内部電 極（２５）を冷却する油（３１）を冷却するとともに、酸素とオゾンが内部電極 とガラス絶縁体〔２４）間を通過するとき、電極を通してこれを冷却する油（３ １）をも冷却する熱交換器（２７，２９）が付属する。

油は対流によって内部電極を上昇し、次で熱交換器（２７）中を下降して冷却さ れる。流路（３７）にポンプを設置して、流量の増大と、（３１）から来る油の 冷却を促進することもできる。

オゾン発生器の頂部につけたプラスチック成型品（３２）には多くの目的がある 。まず（２５）をその位置に保持する金属リング（３５）に固定された。内部絶 縁体ｒＱＪの上端を支持する。プラスチック部品（３２）はまた、加熱された油 が熱対流によって内部電極を出て、熱交換器に通ずる高圧プラスチック管（３６ ）へ入り、次で’（３７）経由でプラスチック成型品（３８）へ戻ってから、油 が内部電！（２５）の内側へ入る通路を形成する。ここで部品（３２）、「Ｑ」 、および（３８）は全て高張力テフロン製とする。座金（４１）つきのナツト（ ４０）が、下部端板（４２）にテフロン管（３８）を固定する。

オゾン発生器の各端末に２個のＯリング（４３）をつけて、冷却水のスペース（ ４４）とガススペース（４５）間のシールを保つとともに、外部電極の作用をす るために、外面に電導性被覆（４６）がついたガラス絶縁体（２４）を支持し保 護する役目を果す、さらに２個のＯリング（４３）が外側本体（２２）と頂上板 （４７）、および底部板（４２）間をシールして、冷却水（４４）の漏洩を防止 する。ユニット全体を６本の通しボルト（４９）で固定するとともに、０リング （４３）を加圧して漏れを防止する。

操作に際しては空気、あるいは酸素を入口継手（５０）経由でユニットへ送入し て、内部電極（２５）と絶縁体（２４）間の、オゾンが生成するｒＰＪ領域コロ ナ放電域へ通す、生成する酸素／オゾン混合物は、ユニット底部の継手（５１） から排出する。冷却水は点（５２）から入り（５３）から出る。

図５に示したオゾン発生器の利点は、外側（２２）は接地電圧にあり、ガラス絶 縁体（２４）は水冷され、冷却水に接する絶縁体外面もまた接地電圧にあること である。ガラスの冷却剤としては、油より水の方が遥かに有効である図５のオゾ ン発生器をまた、図３で用いたのと同じ方法を使って高圧操作が可能なように作 ることもできる。それにはシステム全体をを３０００ボンドに耐えるように設計 し、均圧用ベローを図５の内部電極のｒＮＪ部に入れることと、油と冷却水間の 壁（２９）にもベローを挿入するだけで十分である。高圧システム用の冷却水は 、図５の（５３）からポンプで抜き出し、熱交換器（図示せず）を通して（５２ ）へ返す密閉システムを形成する。この水冷却システム中に空気が残留してはな らない０本冷却システムは、オゾン発生器へ供給する酸素と同圧に耐えるように 設計する必要がある６図５のオゾン発生器について言えば、これで水と油の圧が システムの残部について均圧化されたことになる。

超純水生成用の図７のシステムでは、次の２方法のうちの何れかの方法で水を作 ることができる。

第一に本ユニットは用途に応じて、オゾンを含まないか、または溶解オゾンが５ ｐｐｍの水を作ることが出来る。

オゾンを含有しない水を得るには、溶解オゾンを酸素に変換する触媒（６４Ａ） に通す。

緊急処置室で水が必要な場合には、調剤用ホース（７１）を循環用ボート（７１ Ａ）から離して、図７に示す通り塗布用のスプレーヘッド（７２）へ（７１Ｂ） で接続する、スプレーヘッドの詳細は図４に示す通りである。スプレーヘッド（ ７２）にある親指コントロールＬを操作すると、水がまとまったコンパクトな噴 流から、微細なミストまで噴出物が変り、一方圧はＰにかかる作業者の指で調節 する。このようにして傷を純水、殺菌水、あるいはアノサイト（ａｎｏｃｙｔｅ 　）として作用する、溶解オゾン含有殺菌水で洗滌することができる。

図７のシステムは溶解固体とガス、懸濁粒子と発熱性物質を含まない殺菌水を作 ることができる。供給水の源は問わない、すなわち汚染した供給水を、０．１ミ クロンまでの懸濁固体全部を除去するために、まず一連の選別した粒子フィルタ ー（３）へポンプ輸送する０次に０．１ミクロンからダルトンの分子量（Ｄａｌ ｔｏｎｓ　ｎ＋ｏｌｅｃｕｌａｒ　ｗｅｉｇｈｔ）が１００００より大きな溶解 固体分を除去するために、水を薄膜フィルターへ圧入する。比較釣線になったこ の純水にも、まだ若干の溶解固体分とガスが含まれる。そこで残留する溶質を抽 出する目的で、次に水を陰イオンと陽イオンの交換カラム（５，７）へ順に通す 、（８）は活性炭素のような有機フィルター、（１０）は混合樹脂（陰、陽イオ ン）の交換カラム、最後にイオン交換樹脂、あるい活性炭素をのがれた微粒子を 除くために、水を微粒子フィルター（１１）へ送る。この点で精製水を、容量が 約１０ガロンの貯槽（１３）へ送り、ここで溶解オゾンによる仕上げを行う、水 は病院で後日プラスチック容器に充填したり、薬剤や電解液を処置したり、緊急 処置室で傷を洗滌するために本貯槽に貯えておく。

図７で原料水をまずポンプ（５６）で１．０ミクロンまでの粒子を集めるフィル ター、次にＯ，１ミクロンまでの残留する粒子を全部集める第２粒子フィルター 、最後に１Ｏｏ００ダルトンより大きい全ての粒子、あるいは分子を集める微細 薄膜フィルターからなる一連の選別粒子フィルター（３）へ通す、油、あるいは 汚泥で水が汚染されてい−る区域では、これらがフィルター（３）へ到達する前 に、ポンプ軸に接続だ遠心分離器（２）に通して、極めて重い粒子を除いてから ポンプに供給する。保守を容易にするために、全てのフィルターをカートリッジ 型にして、各フィルター毎の差圧を監視して、交換の時期が指示されるようにす るのが好ましい。

濾過水は供給ポンプ（５６）のために、まだ若干圧が残っているので、イオン交 換カラム（５，７）へ送る。これらのカラムは、消耗をチェックする目的で、テ スト中汚染サンプルについて、各カラム毎のｐＨ差を測定して有効性を監視する 。

次に活性炭素、あるいは中性の有機樹脂を充填した有機フィルター（８）へ送水 する１本フィルターは溶解ガスと分子量の低い中性の有機化合物を集める。最後 に混合樹脂（陰イオンと陽イオン）（１０）と、粒子フィルター（１１）を通し て、イオン交換樹脂、あるいは有機フィルターから洗い落されるかも分からない 物質を集める。清浄になった水は貯槽（１３）へ移す。

次に貯槽（１３）内の水に、オゾンがもつ酸化作用を利用して最終の精製を施す 、その結果濾過システムを通過するか、あるいは排出口、または安全弁（２１） から侵入した生物、あるいは物質が破壊される。バクテリア、あるいはほかの空 気中に浮遊している汚染物質が、圧力逃がし弁が開いたり、あるいは水を抜き出 して使用するとき、または（１１Ａ、１１Ｂ）、（７８）から対照サンプルを取 り出すときに、システム中へ侵入する可能性がある。

水の仕上げは、重量で５％以上の高濃度オゾンを、貯槽（１３）内の水へ気泡と して通気して行う。残留オゾンは触媒（２０）（酸化マンガンと酸化銅）へ送っ て、ここでオゾン（０３）を酸素（０２）に変換する。ここでオゾン処理を行う と、水中に残存する微生物と発熱性物質が、ほかの酸化可能な汚染物質とともに 、上述の通り破壊されることに注目されたい、オゾン触媒（６８）の温度を生成 したオゾン量の監視に用いて、（６８Ａ）でオゾン発生システムを調節する。

本オゾン発生システムは、自己の酸素を周囲の大気から収得する点で掻めてユニ ークである。原料空気をまず乾燥器とダスト濾過器（１５）へ送る０次に空気を 現在若干の病院で呼吸用酸素の生産に使用しているのと類似した酸素濃縮器（１ ７）へ供給する。乾燥してダストを含まないこの８５％酸素を、（８５）で高圧 にして、（８５Ａ）で冷却する６次に空気をオゾン発生器（１８）へ送り、ここ で図５に示したシステムを用いて、高圧、あるいは低圧で効率よく重量で５％以 上の濃度のオゾンを、１２７分の流量で発生させることができる。酸素／オゾン 混合物を３０ｊ２貯槽（１３）内の水へ気泡として通気して、酸化可能な異物を 破壊する０本貯槽から排出できる純水の最大量は２ｊ２／分なので、水がオゾン に曝露される最少時間は１５分間である。槽を出るオゾン／酸素混合物の排気は 、大気へ放出する前に酸化マンガンと酸化鋼の触媒（２０）へ通して、オゾンを 酸素に変換する。排ガスは２個の逃し弁（２１）を直列に配置した管に通して、 空気に浮遊するバクテリア、ダスト粒子、あるいはこれ以外の異物がこの点から システムへ侵入するのを防止する。排気中にオゾンが残留しないことを保証する ために、触媒管の排出端にヒーターを組みこんで、逃げ出るガスを５００℃まで 加熱する。０３が残留していてもこれで完全に変換される。

図５に示したオゾン発生器は静電装置によるちるものである１本発生器は昇圧変 圧器（出力２３ＫＶ以上）で駆動され、変圧器の方はｄｃ（１２０〜１６０Ｖ） を供給して励起し、図６に示す通り一列の一定ピーク電圧のスパイクを発生させ るために、４００〜１５００Ｈｚの範囲の周波数をチョップする。スパイク周波 数が高い程、オゾン生産量は多くなる。

この新しいオゾン発生器には多くの利点がある０図５に示す通り、発生器の金属 製外側本体（２２）は接地電圧にある。静電駆動システムでは、１２０〜１８０ Ｖのｄｃ供給端と、昇圧変圧器の高電圧端だけが接地以上である。

駆動用発振器と調節回路とは全て接地以上２５Ｖを超過しないようにする６本シ ステムを、高電圧変圧器を駆動する１２０〜１６０ＶＤｃをチョップするＨｉ　 Ｐｏｗｅｒ　ＳＣＲ”　ｓ　゛と変圧器で組みあわせる０本オゾン発生器は水冷 で、水が直接ガラス絶縁体（２４）と接触する。内部のスティンレス鋼電極（２ ５）は、油を冷却するために外側シェル（２２）の内面につけた油〜水の熱交換 器（２７）によって油で冷却される。油が内部電極（２５）によって効率よく冷 却されるために、（２９）の内面にひれをつけることもできる。

本設計がもつこれ以外の利点をあげると、より高圧が使用可能なことで、その結 果供給したエネルギー当りのオゾン収量が増大する。冷却水がガラス絶縁体をと り囲んでいるだめに、酸素の高圧供給が可能になって、供給される酸素圧より僅 かに高い圧力にある冷却水から、絶縁体（２４）が圧縮力を受けるようにする必 要がある。水圧はガラス絶縁体内のガス圧と均衡を保つ、従って絶縁体には水と 酸素の差圧がかかることになる。２０気圧、あるいはこれ以上の高圧酸素も、冷 却水をこれと同圧、あるいはこれより僅か高圧に維持する限り使用できる。（３ １）の油と、高圧酸素で操作時の（４５）領域の酸素間の差圧は、図３の点（８ ，９）通り、図５のオゾン発生器の場合にも、油と高圧ガス間の「Ｎ」点に均圧 器を挿入することで解決できる。この技術を使用するときは、冷却油の回路に空 気が存在してはならない。高圧操作用としては、油と冷却水システムが圧変化に よって動かないように作る必要がある。

効率の高い本オゾン発生器を、水の精製システムに応用した実施例を図７に示す 。

図７に示した超純水システムの最も重要であるが簡単な利点は、各使用後にシス テムが自己殺菌サイクルへ入ることである１世界中の病院が水精製システムをな る程備えてはいるものの、ある期間使用したあとでは、システムが汚−染されて くることが発見された。従ってここに提供する純水システムは、毎回水を使用し たあとで、再度殺菌を繰り返すタイプのものである。すなわちいかに熱心に純水 システムを汚染しないように努力しても、外部の微生物によって汚染されること が判っている。

本システムを使用するごとにそのあと、ライン（７１）を（７１ａ）へ差しこん でおく、この操作によって、殺菌サイクルが自動的にスタートする（この操作を 行なわないと、それ以後水が作れない）、ポンプ（５８，６１）が送水を開始す る６ボンブ（５８）が（７１）経由で槽（１３）へ、またライン（６３）経由で 調節器（７７）を通り、（６３Ｃ）を経て（１３）へ水を圧送する。この動作が 両ラインを清潔にすると同時に、その間はオゾン発生システムがオゾンを槽（１ ３）へ供給し続ける。ポンプ（６１）は電子弁（６８，６２，６４）を閉、弁（ ６２Ａ、６９゜７８）を開に保った状態で、（１１，１０，８，７，５）経由清 浄水を逆流置換する。置換１０分後に弁（６９，７８）を閉、弁（６２，８４） を開の状態にする。このセットの許でさらに１０分間逆流置換したあと１、全て の弁を操作状態に再セットして両ポンプを停止する。オゾン発生システムはこれ でオフになり、準備完了のランプが点燈する、ここで純水システムが再び発熱性 物質を含まない水を生成する準備が整ったことになる。

高圧オゾン発生システムを用いるシステムの第２の実施例は、図８に示した高度 のカールソンオゾン殺菌システムである０本システムは、危険である上に、完全 殺菌とエアレーションサイクルに長時間を要するエチレンオキサイド（ＥＴＯ） システムに代る軍事用として設計されたものである。

本ＥＴＯシステムでは、殺菌する目的物によって、殺菌に５時間から１週間かか る０軍用のカールソン殺菌法では、ガス漏れやら健康上の問題なしに、全サイク ルを行うのに２時間以内である０本ユニットでは、同じ大きさのＥＴＯシステム を操作するのに要する全エネルギーの１／３以下しか必要としない。

図８は軍用に設計したカールソン野外用殺菌器の図面である。

本高圧オゾン発生器は、ボンベ（Ｌ）から２０００〜５０００ｐｓ　ｉの酸素を 受けるか、あるいはポンプ（６）から高圧清浄空気の供給を受ける酸素抽出器か ら酸素を取得する。オゾン発生器は外部から水冷する。１１０Ｖ、６０Ｈｚの電 源で駆動するか、１−ＨＰのガスエンジン駆動の発電機（Ｔ）から電力を受ける 。オゾン発生器（Ｒ）は、オゾン破壊システム（Ｗ）で調節する０本触媒（Ｗ） が触媒温度を監視することで、オゾン発生を調節する〔（Ｗ）の温度が高い程、 発生するオゾン濃度が高い〕、セットされた調節濃度のオゾンが、弁（Ｑ）を経 由して（Ｒ）を出て、ここで圧力が降下する。ガスは膨張して温度が降下し、そ の温度は（Ａ−Ｗ）によって調節される。オゾンと酸素混合物は次に多孔管（Ｐ ）経由で槽（Ｂ）へ入る。槽（Ｂ）中の水に微細な気泡が発生する。調節された 水深を通過する酸素オゾンガス混合物は、１００％湿度に近いガスを発生する。

水深は（Ｍ）で調節され、この（Ｍ）がポンプ（Ｎ）を調節する。槽（Ｂ）中の 圧を、連続的にガスが弁（Ｌ）経由で槽を出るように調節し、出たガスは触媒（ Ｗ）を通して捨てる。２０〜４０ｐｓ　ｉのこの低圧槽中のオゾン濃度を一定に 保ち、ＣＷ）で監視して（Ｒ）で発生するオゾン濃度を調節するには、流量を一 定に保つことが必要である。

槽（Ａ）に殺菌目的の物体を充填したら、ドアーを閉じて掛けがねを施し、次に ポンプ（Ｃ）で排気する。１．５ｆｔ’容積のユニットではこれに約５分を要す る。殺菌槽（Ａ）内の圧が１ｍｍまで下ったらポンプを止め、弁（Ｉ）を閉、弁 （Ｆ）を開にして６％の冷オゾンと高湿度の８５％酸素を吸引させる。殺菌すべ き装置の内部と、上部の小さな間隙へもこのガスが侵入する。

１／２時間殺菌したら、弁（ＩＩ）を開、弁（ＨＨ）を閉、（Ｅ）ラインの弁（ Ｆ）も閉にする。（Ｗ）への弁（Ｌ）も閉にする０次に（Ｗ）経由で殺菌槽（Ａ ）をポンプで吸引する。ポンプ吸引は（Ｗ）経由で行うために、オゾンによるポ ンプ損傷が発生しないことに注目されたい、触媒（Ｗ）がオゾンを酸素に変換す る。

槽（Ａ）内の圧が下るにつれて、槽（Ｂ）の圧は上昇し、５０ｐｓｉに達すると ポンプ（Ｃ）が止る。弁（ＩＩ）と（Ｈ）を閉、（Ｅ）ラインの弁（Ｆ）を開に して、オゾンと酸素を２度目に殺菌した装置の管、間隙などに充満する。槽（Ａ ）と（Ｂ）の圧がバランスしたら、弁（ＨＩＩ）を開にする。ここで殺菌の全サ イクルを完了するのに必要なことは、さらに３ｏ分間殺菌を行うことである。サ イクルの終りでは、弁（Ｆ）を閉、（Ｌ）を開、（０）は開のままで高電圧を切 断すると、このサイクルでのオゾン発生は終る。ライン（ＧＧ）からフラッジし た清浄酸素を吸引するために、弁（Ｇａ）を開にする。弁（Ｇａ）を用いて、圧 を３０ｐｓ　ｉ以下に下げ、殺菌槽を５分間ガスでフラッジする０本ガスも弁（ Ｈ）経由で（Ｗ）内へ排気する、本殺菌器の利点は、ＥＴＯシステムより迅速で あって、ポータプル型機器として作動させるのに、水量外に何も必要としないこ とである。

高圧オゾン発生システム（２０００〜５０００ｐｓ　ｉ）を使用する第３の実施 例は、木材バルブ工業用の漂白システムである６本高圧システムを使用しての漂 白用オゾンのボンド当りのコストは、圧力が１５ｐｓ　ｉの酸素を使用するシス テムのコストの僅か１／３以下である０本コストは多分現在の塩素より安価であ ろう。

図９は木材バルブ漂白用に高圧オゾンシステムを使用するときの図表である。木 材バルブを（Ａ）を経由して槽（Ｃ）へポンプ輸送し、漂白が終了するとライン （Ｂ）から排出する６本システムはバッチ式であるが、連続システムに改造する こともできる。ミキサー（Ｄ）をモーター（Ｆ）で回転する。高濃度オゾンの微 細気泡を、分配器（Ｇ）から槽（Ｃ）内へ噴出させる。気泡が微細なほど、よけ い活性が増大する。（Ｋ）は空気のフィルター乾燥器とポンプを示す、清浄な乾 燥空気を（Ｋ）のポンプで、空白の空気を８５〜９０％の酸素に変換する酸素抽 出器（Ｊ）へ圧入する。この酸素をポンプ（Ｉ）で２０００〜５０００ｐｓｉに 加圧し、調節弁経由でミント（Ｍｉｎｔｏ　）高圧オゾン発生器（Ｈ）へ送り、 ここで酸素流量の調節下に所要レベルのオゾンを発生させる。オゾン発生は、オ ゾン触媒である（Ｒ）からオゾン濃度のデータを得て（Ｐ）が調節する、この調 節器が（Ｑ）での高電圧入力を発生する周波数をセットする。５〜１５ＫＶの範 囲にある高電圧を、オゾンの所要量に応じて、５００〜１２００Ｈｚの範囲で脈 動させる。オゾンは触媒（Ｒ）の温度の尺度で調節される。この温度測定値が（ Ｑ）で周波数をセットして、次にこの周波数が（Ｈ）のオゾン発生器を調節する 。場合によっては、高圧のボンベ詰め、あるいは抽出酸素を使用する代りに、原 料空気を高圧まで昇圧してオゾンを生゛産する方が経済的なことがある・ また高圧オゾン発生器で生産したオゾンが、飲料水の処理にも利用できることに 注目されたい、飲料水の製造にオゾンを使用することは新しいことではないが、 図３通りに生産したオゾン価格は、塩素の価格と十分競争できるものである。

図７．８および９に示した３種類の実施例に用いた調節システムは、全て１ｉＱ １０に示したオゾン濃度調節システムと同じシステムで、高圧オゾン発生器を調 節している。

本システムに用いたオゾン監視装置が、基本的には触媒として作用する、酸化マ ンガン（ｍａｎｇｎｅｓｉｕｍ）と酸化銅の混合物である０本触媒を長さが２４ インチ、直径３インチの管に充填し、重量で２〜１０％濃度、４２／分のオゾン 流に対し触媒作用を現すように設計する０本触媒系の寸法はガス流量、熱量、お よびオゾンの％濃度で調節する０本用途で示した３種類の実施例は、オゾン濃度 が２〜１０％、流量が１〜６β／分の範囲にあった。

図１０で管（Ｈ）は長さ２４インチ、直径３インチで、入口端３インチを硝子繊 維（Ａ）と石綿層（Ｂ）で絶縁する。（Ｍ）につめた硝子繊維の栓（Ｌ）が、管 から触媒粒子がこぼれるのを防止する。

管（Ｈ）には（０）端から触媒を充填し、管の中心部（Ｇ）に小さな吸こみ部（ Ｄ）をつけて、熱電対を挿入する、本熱電対が触媒の最初の部分の温度を測定す る。この部分は流量、またはオゾン濃度が変動したとき最大の温度変化を示す部 分である。

測定すべきガスが（Ｊ）経由で集塵器（Ｆ）へ入ると、（Ｍ）のコンバーターへ ガスが入る前に（Ｈ）で最初の温度測定を行い、オゾン混合物が（Ｍ）部分の（ Ｈ）へ入ると、ただちに触媒温度が上昇する。

本温度上昇は０３から０８へオゾンが変換するときに放出されるエネルギーで発 生する。エネルギーの９５％は最初の３インチ部分で発生する。ガスがバイブ中 を（Ｐ）へ移動するにつれて、殆ど全部のオゾンが酸素に変換する。

コンバーターが長い程、オゾンの変換は完全になる。（Ｃ）で別の温度を測定す る。流量は流量計（Ｄ）で測る。コンバーター外の点（Ｅ）で周囲の温度を測る 。（Ａ、Ｃ。

Ｄ、Ｅ、Ｈ）点での測定値をコンピュータ（１）へ送り、ここで測定値を評価し て、容積重量当りのオゾン％を計算して表示させる。

本オゾン発生器はＵＶ光線、または湿式化学による方法を用いずとも、簡単な本 器で容易に調節できる０本システムは簡単、実用的、補正が容易なうえ製作費が 安価である、また本システムはオゾンの測定と、排出前のオゾン破壊と言う２つ の仕事を遂行する。

本触媒の品質を改善して、「排気」中のオゾン量を０にし、さらに小型なユニッ トにするためには、ヒーターを（１０−Ｈ２）点に配置する必要がある０本ヒー ターで、反応するガス温度を５００°Ｆまで上昇させる必要がある。

この高温度にまで達すると、オゾン濃度は許容限界値より遥かに低い、殆どＯに 近い濃度にまで低下する。

高圧オン゛シ金１ ＝２−具一二二と Ｆ’ｘＧｔＪＦＥ　４ 范迦スフυ− ｌ＾ｖｔ計６り潅熟小を物＄ｔ４ａ９い、卦屯＊しＴイ有るシスデＡＦ介７ 手続補正書　ｌ 平成３年？月２２日 ２、発明の名称 高圧下のコロナ放電によるオゾンの発生３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 国際調査報告 番ｍｗｎａ１ｍｌＡＩ＋＠１１ｃｍ１ａｅＮ＊、ＰＣＴ／ＵＳ８８１０４６８７ −１ｌＩｌＩＩ内−＾ｅ””ａｍ”、１）ＣＴ／ＩＩ喀ＩＲ／ｎｄＦｔ３７ＰＣ Ｔ／ＩＪ１８８７０４５８フ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 請求項１．両電極間で高圧下にある酸素、または酸素含有ガスに高電圧コロナ放 電を行って、高圧のオフンを発生させる方法。 請求項２．圧力が５０００〜１００００ｐｓｉである請求項１の方法。 請求項３．互いにある間隔を保って配置した第１、および第２電極と；第１電極 から第２電極へコロナ放電を確立するための手段と；コロナ放電中へ酸素、また は酸素を含有する高圧ガスを流す手段と；第１電極と圧力関係と熱交換関係にあ る高圧の第１液体が充満した、密封状態下にある第１密閉室と；第２電極と圧力 関係と熱交換関係にある高圧の第２液体が充満した、密封状態下にある第２密閉 室と；電極にかかるガス圧と、入口の高圧ガスとをバランスさせるために、室の 液体にかかるガス圧を供給する手段とからなるオフン発生装置。 請求項４．第１電極が誘電体上に存在する請求項３の構造。 請求項５．第２電極が接地されている請求項３の構造。 請求項６．第１電極が誘電体上に存在して、接地されている請求項３の構造。 請求項７．コロナ生成手段が、第１と第２電極間の脈動電圧である請求項３の構 造。 請求項８．ワットエネルギー当りさらに多量のオフンを発生させるために、白金 、または酸化鉄のような触媒を電極につける請求項３の構造。 請求項９．酸素含有ガスが誘電体の管を流れる請求項７の構造。 請求項１０．誘電体がガラスである請求項９の構造。 請求項１１．第１と第２電極が同心円管である請求項（３）の構造。 請求項１２．第１と第２電極が同心円管であって、内側管が内面を第１導体に相 当する導体で被覆した誘電体であり、外側管がこの誘電体からある間隔をとって 周囲を取りまいている請求項３の構造。外側の金属管は接地し、誘電体の内側上 の内部電極が高圧電極に相当する。 請求項１３．酸素、または酸素含有ガスが流れる通路を提供するために、半径方 向に互いにある間隔をとって電極が配置された請求項１１の構造。 請求項１４．密封状態にある密閉室が密閉したループを形成し、このループの断 面が冷却手段と熱交換関係にある請求項１３の構造。 請求項１５．ループのうちの少くとも一つの液体に、ガス圧をかける手段を備え た請求項１３の構造。 請求項１６．室の水圧を平衡させる手段を付加した請求項１５の構造。 請求項１７．両端が圧力容器の端末、または管寄せに密閉されたカラス管の外面 上に第１電極が存在し；酸素、または酸素含有ガスが高圧で管の一端から入るた めの入口と管の他端にオフンの出口を備え；ガラス管にはガスの噴出圧がかかり 、ガラス管から外方へある間隔をとって管寄せに密閉された環状壁が、ガラス管 の冷却液用の密閉室を提供し；本室に密閉したベローのために、ガスから冷却用 液体へ圧力が伝達されて、ガラス管上の噴出圧とつり合った請求項３の構造。 請求項１８．オフン発生器内の差圧が、オフン発生器部分を横切る差圧を減少、 または除去するためにつり合った請求項２の構造。 請求項１９．測定量のオフン含有ガスを触媒上へ流し、ここでオフンを酸素に変 換し、そのときの触媒温度を測定してオフン濃度を求める、ガス中のオフン濃度 の測定法。 請求項２０．請求項１９の方法でオフンの検出感度を高めるとともに、高温を発 生させるために、オフンガス混合物が通る触媒を冷却しないように絶縁する請求 項１９の方法。 請求項２１．請求項１９の方法によって、漂白槽中のオフンから連続的に試料を 採取することで漂白を調節している木材バルブの漂白剤として、塩素の代りにオ フンを使用する漂白法。 請求項２２．殺菌室の窓から見えるように着色カードを殺菌室内に配置し、物体 が半分殺菌されたとき漂白されてパステルカラーに、完全殺菌されたとき純白色 に変じて、作業者が殺菌室を開放する前に、物体の漂白が十分で取り出すべきか 、さらに殺菌を必要とするかを知らせる、オフン殺菌の進み具合を示す指示体。 請求項２３．重量で６％、あるいはこれ以上の濃度のオフを発生させる手段と； オフン発生器から高圧のオフンを受け入れる貯槽と、室内に入れる漂白物体と、 （ａ）物体を入れた室を高真空に吸引することと、（ｂ）貯槽から湿った高圧オ フンを物体を入れた室に充填して、一定時間後に、 （ｃ）室から使用ずみオフンを排出して、適宜これを処置することからなる殺菌 サイクルの何れかの一つ、あるいはこれ以上の殺菌サイクルに物体をかける手段 とからなる殺菌装置。 請求項２４．貯槽から連続的にオフンを抜き出して、オフンを酸素に変換するた め触媒へ通す手段と；触媒温度に応じて、触媒温度が貯槽内のオフン濃度６％以 下を示すときはオフン発生器を「オン」に、触媒温度が貯槽内のオフン濃度１０ ％以上を示すときは、オフン発生器を「オフ」にする手段を請求項２３に付加し た装置。 請求項２５．酸素貯槽を省略して、オフン発生器に使用するために、空気から酸 素を濃縮して、８５％以上の酸素を生産する手段を請求項２３に付加した装置。 請求項２６．応力を除去するために、１個またはそれ以上の電極の両側を、オフ ン、またはオフン含有ガスに曝露する手段を請求項１に付加した方法。 請求項２７．好ましくない粒子とイオンを除去するために、原水を濾過、脱イオ ン化し、水中にオフンを気泡として通気してバクテリアを殺し、発熱性物質（死 滅したバクテリア）を酸化し、注射、傷の洗滌とこれ以外の病院の用途に十分な 純度の水を生産する手段からなる、静脈注射に必要とする品質水を供給する病院 用水向けのシステム。 請求項２８．汚染水の供給を防止するために、濃過、脱イオン化、および供給セ クションをオフンで逆ブラツシして、使用毎にシステムを殺菌する手段を請求項 ２７に付加したシステム。 請求項２９．病院の緊急処置室で傷を洗滌するために使用する、溶解オフンを含 むか、または含まない水を供給する請求項２７のシステム。 請求項３０．傷害部を浄化する噴射スプレーが霧を発生する、緊急処置室の純な 洗滌水システムで使用するスプレーヘッド。 請求項３１．オフン含有水の試料を触媒へ通して水中のオフンを触媒で分解し、 温度上昇を測定してオフン濃度を表示する、水中に溶存するオフンを調節する方 法。 請求項３２．酸化マンガンと酸化銅からなる、水中のオフンを除去するための触 媒。 請求項３３．請求項３１の装置から出るガス中に残留している微量のオフンをさ らに破壊する目的で、触媒温度を５００°以上に上昇させるための触媒室出口端 へのヒーターの設置。 請求項３４．病院の緊急処置室で、傷を浄化するために続用の装置を用いて、噴 流、または霧を発生させるスプレー。引き金が圧を調節する。親指で頂部の延長 部分にあるレバーを上下に操作することで、噴流になったり、霧になったりする 。このレバーでスプレーヘッドが回転するので、作業は意のままに噴流か霧が選 択できる。 請求項３５、スプレーを請求項３４通りに調節すると、霧と噴流のスプレーが上 か下に動くようにも調節できる方法。