JPH10196890A - オゾンガスの貯蔵方法 - Google Patents

オゾンガスの貯蔵方法

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JPH10196890A
JPH10196890A JP439297A JP439297A JPH10196890A JP H10196890 A JPH10196890 A JP H10196890A JP 439297 A JP439297 A JP 439297A JP 439297 A JP439297 A JP 439297A JP H10196890 A JPH10196890 A JP H10196890A
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JP
Japan
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ozone
silica gel
ppm
less
storage container
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JP439297A
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English (en)
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Kunihiko Koike
国彦 小池
Goichi Inoue
吾一 井上
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Iwatani International Corp
Original Assignee
Iwatani International Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 取り扱いが比較的安全で、オゾンの自己分解
を抑制して長期にわたってオゾンガスを貯蔵することの
できるオゾン貯蔵方法を提供する。 【解決手段】 含有する不純物成分を重量比率でアルミ
ニウム40ppm以下、チタン250ppm以下、鉄3
0ppm以下、カルシウム40ppm以下、マグネシウ
ム10ppm以下、ナトリウム200ppm以下、ジル
コニウム50ppm以下に調製した高純度シリカゲルを
オゾン貯蔵容器内に充填し、高純度シリカゲルを充填し
てなるオゾン貯蔵容器を冷却しながらオゾン発生器で発
生させたオゾンガスを供給して、オゾンガスを高純度シ
リカゲルに吸着保持させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、オゾンガスの貯蔵方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】オゾンガスは自己分解性が強いことか
ら、オゾンガスとして貯蔵することができないとされて
いた。そこで従来では、オゾン使用個所の近傍でオゾン
発生器でオゾンガスを発生させ、すぐに使用するように
している。ところがこの場合、オゾン発生器で発生する
オゾンガスの濃度は5〜7 vol%程度であり、オゾン濃
度が薄かった。そこで、オゾンガスをシリカゲルに吸着
させてオゾンガスを濃縮化して貯蔵する技術が提供され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、オゾン濃縮貯蔵
に使用しているシリカゲルには、不純物としてアルミニ
ウム、鉄、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、ジ
ルコニウム等が含有しており、その純度は99.7%程
度であった。このため、シリカゲルにオゾンガスを吸着
させた状態で放置しておくとやはり自己分解が始まり、
オゾン濃度が低下していた。このため、シリカゲルに吸
着させた場合でもオゾンガスを濃度を維持した状態で貯
蔵することはできなかった。本発明はこのような点に着
目してなされたもので、取り扱いが比較的安全で、オゾ
ンの自己分解を抑制して長期にわたってオゾンガスを濃
度を維持した状態で貯蔵することのできるオゾン貯蔵方
法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、含有する不純物成分を
重量比率でアルミニウム40ppm以下、チタン250
ppm以下、鉄30ppm以下、カルシウム40ppm
以下、マグネシウム10ppm以下、ナトリウム200
ppm以下、ジルコニウム50ppm以下に調製した高
純度シリカゲルをオゾン貯蔵容器内に充填し、このシリ
カゲルを充填してなるオゾン貯蔵容器を冷却しながら、
オゾン発生器で発生させたオゾンガスをオゾン貯蔵容器
内に供給してオゾンガスをシリカゲルに吸着保持させ、
オゾン貯蔵容器を冷却した状態を維持するようにしたこ
とを特徴としている。
【0005】また、請求項2に記載した発明は、平均ポ
ア径を50Å以下に設定したシリカゲルをオゾン貯蔵容
器内に充填し、このシリカゲルを充填してなるオゾン貯
蔵容器を冷却しながら、オゾン発生器で発生させたオゾ
ンガスをオゾン貯蔵容器内に供給してオゾンガスをシリ
カゲルに吸着保持させることを特徴としている。
【0006】
【作用】本発明では、含有する不純物成分を重量比率で
アルミニウム40ppm以下、チタン250ppm以
下、鉄30ppm以下、カルシウム40ppm以下、マ
グネシウム10ppm以下、ナトリウム200ppm以
下、ジルコニウム50ppm以下に調製した高純度シリ
カゲルをオゾン貯蔵容器内に充填し、この高純度シリカ
ゲルにオゾン発生器で発生したオゾンガスを吸着させて
オゾン貯蔵容器内に貯蔵し、このオゾン貯蔵容器を冷却
保持することにより、自己分解を抑制して長期間にわた
ってオゾンガスとして貯蔵しておくことが可能となる。
また、貯蔵容器に充填するシリカゲルの平均ポア径を5
0Åよりも細かく形成したものを使用することにより、
オゾンの選択吸着性が増大し、多量のオゾンを貯蔵する
ことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様を説明
する。図1はオゾン充填装置の概略図を示し、図中符号
(1)は内部に吸着剤としてのシリカゲル(2)を充填した
貯蔵容器であり、この貯蔵容器(1)は断熱箱で形成した
外箱(3)内に収納され、貯蔵容器(1)は外箱(3)内に貯
蔵した雪状ドライアイス(4)で冷却されている。
【0008】この貯蔵容器(1)には、オゾン供給路
(5)、オゾン導出路(6)及びリリーフ路(7)がそれぞれ
接続してあり、オゾン供給路(5)にはオゾン発生器
(9)、流量制御器(10)が順に配置してあり、酸素ボンベ
等の原料酸素供給源(11)から導出した酸素ガスをオゾン
発生器(9)でオゾン化してオゾン−酸素の混合ガスを形
成し、このオゾン−酸素混合ガスを流量制御器(10)で一
定流量に制御して貯蔵容器(1)に供給するようにしてあ
る。
【0009】また、リリーフ路(7)はリリーフ弁(12)、
オゾン分解器(14)で構成されており、貯蔵容器(1)内の
圧力が設定圧力よりも上昇すると、リリーフ弁(12)が作
動して、貯蔵容器(1)内から排出されるオゾン−酸素混
合ガス中のオゾンガスをオゾン分解器(14)で分解させて
大気に放出するようになっている。図中符号(15)はオゾ
ン導出路(6)に配置した開閉弁、(16)は圧力指示器、(1
7)は温度指示器、(18)はヒータであり、開閉弁(15)は外
箱(3)内に配置されている。また、このオゾン導出路
(6)からオゾンモニター回路(19)が分岐導出してあり、
このオゾンモニター回路(19)には、オゾンモニター(20)
とオゾン分解器(21)が配置してある。
【0010】貯蔵容器(1)に流入したオゾン−酸素混合
ガスは貯蔵容器(1)内に充填されているシリカゲル(2)
に作用して、混合ガス中のオゾン成分がシリカゲル(2)
に選択吸着される。このとき、残りの酸素ガス成分はオ
ゾン導出路(6)から排出される。
【0011】なお、貯蔵容器(1)に充填するシリカゲル
(2)としては、一般に市販されている純度99.7%の
シリカゲルから不純物を可能な限り除去して、含有する
不純物成分を重量比率でアルミニウム2.7ppm、チ
タン0.9ppm以下、鉄2.9ppm、カルシウム0.
7ppm以下、マグネシウム0.9ppm以下、ナトリ
ウム3ppm以下、ジルコニウム0.7ppm以下に調
整することにより純度99.99%に調製して高純度シ
リカゲルとしたものを使用し、容器充填の前処理として
加熱することによりシリカゲルから水分を除去したのち
容器内に充填している。この高純度シリカゲルと一般に
市販されている純度99.7%のシリカゲルとの不純物
成分とその含有比率を表1に示す。
【0012】
【表1】
【0013】また、一般シリカゲルと高純度シリカゲル
での温度に対するオゾン及び酸素のシリカゲル100g
当たりの吸着量変化を図2に示す。図2(a)はオゾンの
吸着量、図2(b)は酸素の吸着量を示す。これによる
と、シリカゲルの純度はガス吸着量にあまり影響を及ぼ
さないことが分かる。
【0014】
【実施例】SUS316Lで形成した内容積1リットル
の貯蔵容器(1)内に前述した純度99.99%に調製し
た高純度シリカゲル(2)を700g充填し、その貯蔵容
器(1)をドライアイス(4)で冷却し、オゾン発生器(9)
で発生させたオゾンガス5.5vol%、酸素ガス94.5v
ol%のオゾン−酸素混合ガスを大気圧で毎分2リッター
の流量で5時間流通させてオゾンを飽和吸着させた。そ
の後貯蔵容器(1)の出入り口弁を閉止し、ドライアイス
温度を保持したまま、時間経過に対する容器内の圧力変
化を求めた。また、含有する不純物成分を重量比率でア
ルミニウム40ppm、チタン250ppm、鉄30p
pm、カルシウム40ppm、マグネシウム10pp
m、ナトリウム200ppm、ジルコニウム50ppm
に調整することにより純度99.94%に調製した高純
度シリカゲルを同量充填し、同じ条件で吸着処理したも
のの時間経過に対する容器内圧の変化を求めた。なお、
対比例として、一般に市販されている純度99.7%の
シリカゲルを同量充填し、同じ条件で吸着処理したもの
の時間経過に対する容器内圧の変化を求めた。この3つ
の圧力変化を図3に示す。
【0015】図3からわかるように、純度99.7%の
一般品シリカゲル(対比例)の場合、バルブ閉止直後から
時間の経過とともに容器内圧が直線的に上昇しているの
に対し、99.99%に調製した高純度シリカゲルで
は、バルブ閉止直後より徐々に圧力が低下し、610To
rrでほぼ一定になった。一般品シリカゲル(対比例)にお
いて容器内圧が上昇しているのはシリカゲル中の不純物
成分の影響で、吸着しているオゾンの自己分解が促進さ
れ、酸素に転化しているためと考えられる。一方、高純
度シリカゲルの場合に見られる容器内圧力の低下は、封
入されたガス及びシリカゲルの温度低下に起因した体積
収縮と吸着量の増加によるものと考えられる。また、純
度を99.94%に調整した高純度シリカゲルの場合に
は、バルブ閉止直後よりほぼ一定の圧力を維持している
ことから、オゾンは僅かには分解しているが、オゾンガ
スとして長時間保持されることが分かる。この結果、シ
リカゲルの純度はオゾンの自己分解に大きく影響してい
る。
【0016】次に、貯蔵容器(1)に充填する高純度シリ
カゲルのポア径と吸着量との関係を求めるために、平均
ポア径21Åのもの、平均ポア径70Åのもの、平均ポ
ア径149Åのものを作成し、それぞれの100g当た
りでのオゾン吸着量と酸素吸着量を測定した。その結果
を図4に示す。これによると、ポア径は小さいほどオゾ
ンの選択吸着性に優れることが分かる。
【0017】以上の結果、貯蔵容器(1)内に充填するシ
リカゲルの純度は高いほど貯蔵容器(1)内でのオゾンの
自己分解を抑制することができるが、純度99.94%
程度あればオゾンの自己分解を抑制する効果を期待する
ことができる。
【0018】また、図4から分かるようにシリカゲルは
その平均ポア径が小さいほど、吸着量が増すが、これ
は、ポア内のシリカゲル表面とオゾン分子とが結びつく
ためで、通常3〜5分子層の厚さまでは壁面との結び付
きがあるが、それ以上の分子層では、分子間吸着の状態
となり、吸着力が低下する。このため、シリカゲルの平
均ポア径はオゾン分子径である5Åの10倍程度に設定
しておくと、ポア内に10層程度のオゾン分子層が形成
されるが、これは、5層ずつのオゾン分子がポア内周面
と結び付く状態となり大きな吸着力を保持することがで
きる。なお、このポア径は好ましくは20Å程度が望ま
しい。
【0019】
【発明の効果】本発明では、含有する不純物成分を重量
比率でアルミニウム40ppm以下、チタン250pp
m以下、鉄30ppm以下、カルシウム40ppm以
下、マグネシウム10ppm以下、ナトリウム200p
pm以下、ジルコニウム50ppm以下に調製した高純
度シリカゲルを充填し、高純度シリカゲルを充填してな
るオゾン貯蔵容器をドライアイス温度に冷却しながらオ
ゾン発生器で発生させたオゾンガスを供給して、オゾン
ガスを高純度シリカゲルに吸着保持させるようにしてい
るので、オゾン貯蔵容器内でのオゾンの自己分解を抑制
して、オゾンの状態で貯蔵保管することができる。
【0020】また、オゾン貯蔵容器内に充填するシリカ
ゲルの平均ポア径を50Å以下に設定したものを使用す
ると、シリカゲルでのオゾン選択吸着性が向上すること
から吸着量が増大して、オゾンの貯蔵量を増加させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】オゾン充填装置の概略図である。
【図2】シリカゲルでの温度に対する吸着量の変化を示
す図であり、図2(a)はオゾンの吸着量、図2(b)は酸
素の吸着量をそれぞれ示す。
【図3】時間経過に伴うオゾン貯蔵容器内の圧力変化を
示す図である。
【図4】シリカゲルのポア径によるオゾンガス吸着量の
変化を示す図である。
【符号の説明】
1…オゾン貯蔵容器、2…シリカゲル、3…外箱、4…
ドライアイス、9…オゾン発生器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 含有する不純物成分を重量比率でアルミ
    ニウム40ppm以下、チタン250ppm以下、鉄3
    0ppm以下、カルシウム40ppm以下、マグネシウ
    ム10ppm以下、ナトリウム200ppm以下、ジル
    コニウム50ppm以下に調製した高純度シリカゲルを
    オゾン貯蔵容器内に充填し、この高純度シリカゲルを充
    填してなるオゾン貯蔵容器を冷却しながら、オゾン発生
    器で発生させたオゾンガスをオゾン貯蔵容器内に供給し
    てオゾンガスを高純度シリカゲルに吸着保持させるオゾ
    ンガスの貯蔵方法。
  2. 【請求項2】 平均ポア径を50Å以下に設定したシリ
    カゲルをオゾン貯蔵容器内に充填し、このシリカゲルを
    充填してなるオゾン貯蔵容器を冷却しながら、オゾン発
    生器で発生させたオゾンガスをオゾン貯蔵容器内に供給
    してオゾンガスをシリカゲルに吸着保持させるオゾンガ
    スの貯蔵方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1176118A1 (en) * 2000-07-27 2002-01-30 The Kansai Electric Power Co., Inc. Ozone storing method and ozone extracting method
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CN107355674A (zh) * 2017-08-03 2017-11-17 惠州市美亚飞电器有限公司 一种增加氧气储存量的氧气罐及其方法

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Effective date: 20040106