JPH11262782A - 高濃度オゾン水製造装置 - Google Patents
高濃度オゾン水製造装置Info
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- JPH11262782A JPH11262782A JP10108399A JP10839998A JPH11262782A JP H11262782 A JPH11262782 A JP H11262782A JP 10108399 A JP10108399 A JP 10108399A JP 10839998 A JP10839998 A JP 10839998A JP H11262782 A JPH11262782 A JP H11262782A
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高濃度オゾンは爆発し易いため、それを溶解し
て作るオゾン水の濃度にも限界があった。そのため、爆
発を回避しつつ冷却式捕集器にて、高濃度オゾンを作
り、水に溶解して高濃度オゾン水を製造する事が課題で
ある。 【解決手段】本発明は上記課題に対する解決手段として
冷却式捕集器にオゾンを液化あるいは固化させて高濃度
オゾンを生成し、それを用いて高濃度オゾン水を製造す
るが、防爆のために冷却式捕集器にオゾンと同時に水蒸
気を捕集する、あるいは冷却式捕集器内に充填物を充填
してオゾンの存在濃度を低下させる、オゾンガス圧力が
一定の限度を越えない機構を設ける、冷却式捕集器の温
度上昇が防止される構造とする等の手段をとる。
て作るオゾン水の濃度にも限界があった。そのため、爆
発を回避しつつ冷却式捕集器にて、高濃度オゾンを作
り、水に溶解して高濃度オゾン水を製造する事が課題で
ある。 【解決手段】本発明は上記課題に対する解決手段として
冷却式捕集器にオゾンを液化あるいは固化させて高濃度
オゾンを生成し、それを用いて高濃度オゾン水を製造す
るが、防爆のために冷却式捕集器にオゾンと同時に水蒸
気を捕集する、あるいは冷却式捕集器内に充填物を充填
してオゾンの存在濃度を低下させる、オゾンガス圧力が
一定の限度を越えない機構を設ける、冷却式捕集器の温
度上昇が防止される構造とする等の手段をとる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、超高真空
装置等の洗浄、表面処理等に利用される高濃度オゾン水
の製造装置に関するものである。
装置等の洗浄、表面処理等に利用される高濃度オゾン水
の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】オゾン水を製造する方法として無声放電
等を利用したオゾン発生装置より発生するオゾン含有ガ
スを水と接触させ溶解する方法と、電気分解より発生す
るオゾン含有ガスを水と接触させて溶解する方法が実用
化されている。前者はオゾン発生装置により５％程度の
オゾン濃度のオゾン含有ガスを発生し、５ｐｐｍ程度の
オゾン濃度のオゾン水を製造するのが一般であるが、後
者は電気分解により、１５％以上のオゾン濃度のオゾン
含有ガスを発生し、１０〜２０ｐｐｍ程度のオゾン水を
製造可能であるため、高濃度オゾン水としては電気分解
による方法がより普及している。
等を利用したオゾン発生装置より発生するオゾン含有ガ
スを水と接触させ溶解する方法と、電気分解より発生す
るオゾン含有ガスを水と接触させて溶解する方法が実用
化されている。前者はオゾン発生装置により５％程度の
オゾン濃度のオゾン含有ガスを発生し、５ｐｐｍ程度の
オゾン濃度のオゾン水を製造するのが一般であるが、後
者は電気分解により、１５％以上のオゾン濃度のオゾン
含有ガスを発生し、１０〜２０ｐｐｍ程度のオゾン水を
製造可能であるため、高濃度オゾン水としては電気分解
による方法がより普及している。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】近年、半導体及び
加速器等の超高真空装置の洗浄において従来より一層高
い洗浄度が求められ、オゾン水を用いた洗浄においても
一層オゾン濃度の高いオゾン水の要請が生まれている。
しかし、従来の電気分解により得られるオゾン水のオゾ
ン濃度は２０ｐｐｍ程度が限度であり、上記要請に応じ
られない状況にある。一層高濃度のオゾン水を製造しよ
うとするためには、一層高濃度のオゾンガスを使用する
のが望ましい。高濃度のオゾンガスを得るためにオゾン
ガスを冷却し、液化もしくは気化させて濃縮し再蒸発さ
せる方法が可能であるが、そのようにして得られる高濃
度オゾンガスは、Ｏ３→３／２Ｏ２＋３４ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌの化学反応による爆発の危険性が高い。又液化オゾ
ン及び固化オゾンは高濃度オゾンガスに比して爆発の事
例は少ないが、同様の化学反応式による爆発の潜在的危
険持つ事は否めない。本発明の課題はオゾンを液化もし
くは固化する事により生成する高濃度オゾンを利用し、
尚且つオゾン爆発の危険性を防止しつつ高濃度オゾン水
を製造する装置を提供することにある。
加速器等の超高真空装置の洗浄において従来より一層高
い洗浄度が求められ、オゾン水を用いた洗浄においても
一層オゾン濃度の高いオゾン水の要請が生まれている。
しかし、従来の電気分解により得られるオゾン水のオゾ
ン濃度は２０ｐｐｍ程度が限度であり、上記要請に応じ
られない状況にある。一層高濃度のオゾン水を製造しよ
うとするためには、一層高濃度のオゾンガスを使用する
のが望ましい。高濃度のオゾンガスを得るためにオゾン
ガスを冷却し、液化もしくは気化させて濃縮し再蒸発さ
せる方法が可能であるが、そのようにして得られる高濃
度オゾンガスは、Ｏ３→３／２Ｏ２＋３４ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌの化学反応による爆発の危険性が高い。又液化オゾ
ン及び固化オゾンは高濃度オゾンガスに比して爆発の事
例は少ないが、同様の化学反応式による爆発の潜在的危
険持つ事は否めない。本発明の課題はオゾンを液化もし
くは固化する事により生成する高濃度オゾンを利用し、
尚且つオゾン爆発の危険性を防止しつつ高濃度オゾン水
を製造する装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はオゾン発生器に
て生成するオゾン含有ガス中のオゾンを冷却式捕集器に
より液化あるいは固化して捕集しつつ、冷却式捕集器内
にそれら液化オゾン、あるいは固化オゾンを大量に蓄積
することなく、連続式あるいは回分式に純水と接触させ
て高濃度オゾン水を製造する。特にオゾンの爆発を回避
するために冷却式捕集器供給ガス中へのオゾンと共に液
化もしくは固化するガス成分の添加、装置内で高濃度オ
ゾンの存在する空間への充填物の充填、装置内圧力が一
定の限度を越えないようにする機構、加圧された液体チ
ッ素を冷媒とする冷却式捕集器の採用等の手段がとられ
る。
て生成するオゾン含有ガス中のオゾンを冷却式捕集器に
より液化あるいは固化して捕集しつつ、冷却式捕集器内
にそれら液化オゾン、あるいは固化オゾンを大量に蓄積
することなく、連続式あるいは回分式に純水と接触させ
て高濃度オゾン水を製造する。特にオゾンの爆発を回避
するために冷却式捕集器供給ガス中へのオゾンと共に液
化もしくは固化するガス成分の添加、装置内で高濃度オ
ゾンの存在する空間への充填物の充填、装置内圧力が一
定の限度を越えないようにする機構、加圧された液体チ
ッ素を冷媒とする冷却式捕集器の採用等の手段がとられ
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明においては冷却式捕集器に
より液化あるいは固化することにより得られる高濃度オ
ゾン濃度は９０％以上とする事が可能であり、それを純
水と接触させて高濃度オゾン水を製造するが、オゾン含
有ガスと水との共存する平衡状態ではガス中のオゾン濃
度と水中のオゾン濃度の間には比例関係が成立し、１気
圧のガス中に９０％以上のオゾンが存在する場合、水中
オゾン濃度は１００ｐｐｍ以上に達する事が可能であ
る。（以上請求項１，２に関する形態）冷却式補集器
に、その内部の冷却された表面で液化もしくは固化する
オゾン以外のガス成分を供給する事により、冷却式捕集
器内の冷却された内表面にオゾンと共に他のガス成分が
液化もしくは固化し、液化オゾンもしくは固化オゾン中
のオゾン濃度が一定限度を超過せずオゾン爆発の危険性
を低減できる。特に冷却式捕集器の内部にオゾンを固化
して直接水を接触させて高濃度オゾン水を製造する方法
（請求項２にもとずく方法）を用いる場合には、添加す
る他のガス成分として、水蒸気が利用できる。例えばオ
ゾンに対して１０倍の量の水蒸気を添加すれば、冷却式
捕集器内に形成される固化物中のオゾン濃度は１０％で
あり爆発の危険は著しく低減すると共に固化物を純水と
接触させて高濃度オゾン水を製造する時には、固化物中
の水成分は純水に一体化しオゾンは濃度が１００％に近
いオゾンガスとなるため、前記の水蒸気の添加が製造さ
れるオゾン水中のオゾン濃度を低下させる結果も招く事
がない。（以上請求項３に関する形態） 冷却式補集器内の空間部、あるいはオゾン移送用の配管
内等高濃度オゾンの存在する空間内にオゾンとの化学反
応性の低い材質で作られ、オゾンの移動を妨害せず、且
つ高い充填率の得られる充填物を充填することにより、
オゾンの単位体積あたりの充填率が低下し、又充填物が
オゾンのＯ３→３／２Ｏ２＋３４ｋｃａｌ／ｍｏｌの化
学反応式により記述される分解反応により発生するエネ
ルギーを吸収する作用を持つために爆発の危険を低減す
る作用がもたらされる。（以上請求項４に関する形態） 高濃度オゾンガスはその圧力の増加と共に爆発の危険性
が増大する。従って高濃度オゾンガスの存在する部分の
圧力が増大した場合に、そのオゾンガスを外気もしくは
密閉容器内に放出する機能を持つ弁、破裂板等を備える
事によりオゾンガス圧力の上昇が防止され爆発が回避さ
れ得る。（以上請求項５に関する形態） 冷却式補集器に液化オゾンもしくは固化オゾンが存在す
る時になんらかの理由により、その冷却された内表面の
温度が上昇するとオゾンが気化して、高濃度オゾンガス
が冷却式補集器に充満して爆発の危険性が増大する。こ
のような事はヒーター、冷凍機等を使用する場合に、ヒ
ーターの暴走、冷凍機の故障等により発生し得る。冷媒
として液体チッ素を使用する事により、このような温度
上昇の危険が低減する。液体チッ素の気液平衡温度は大
気圧において−１９５．８゜Ｃであり、オゾンの融点−
１９２．７゜Ｃより低く、冷却式補集器を大気圧の液体
チッ素で冷却する事によりオゾンを固化して回収する事
が可能である。また例えば２気圧における液体チッ素の
気液平衡温度は−１８９．２゜Ｃであり、冷却式捕集器
を２気圧に加圧された液体チッ素で冷却する事によりオ
ゾンを液化して回収する事が可能である。このような加
圧された液体チッ素を圧力解放弁、破裂板等を持つ容器
内に保持する事により、万一液体チッ素の圧力が上昇し
ても一定の限度を越える事が防がれ冷却式捕集器の温度
上昇が回避され、従ってオゾンの気化が阻止されるた
め、オゾン爆発の可能性が低減する。（以上請求項６に
関する形態） 本発明は以上のようにオゾン爆発の危険を低減しつつ高
濃度オゾン水を生成す果をもたらすものであるが、本発
明により高濃度オゾン水を生成する前の段階では高濃度
オゾンガスが生成し、それをオゾン水製造以外の目的で
使用する事も可能である。即ち本発明における構成要素
の中よりオゾン溶解槽を除き、オゾン溶解槽に送るべき
オゾンガスを表面処理等の目的で利用する装置を構成す
ることが可能である。本発明はこのような高濃度オゾン
ガスをオゾン爆発の危険を回避しつつ生成する事を可能
とする。（以上請求項７に関する形態）
より液化あるいは固化することにより得られる高濃度オ
ゾン濃度は９０％以上とする事が可能であり、それを純
水と接触させて高濃度オゾン水を製造するが、オゾン含
有ガスと水との共存する平衡状態ではガス中のオゾン濃
度と水中のオゾン濃度の間には比例関係が成立し、１気
圧のガス中に９０％以上のオゾンが存在する場合、水中
オゾン濃度は１００ｐｐｍ以上に達する事が可能であ
る。（以上請求項１，２に関する形態）冷却式補集器
に、その内部の冷却された表面で液化もしくは固化する
オゾン以外のガス成分を供給する事により、冷却式捕集
器内の冷却された内表面にオゾンと共に他のガス成分が
液化もしくは固化し、液化オゾンもしくは固化オゾン中
のオゾン濃度が一定限度を超過せずオゾン爆発の危険性
を低減できる。特に冷却式捕集器の内部にオゾンを固化
して直接水を接触させて高濃度オゾン水を製造する方法
（請求項２にもとずく方法）を用いる場合には、添加す
る他のガス成分として、水蒸気が利用できる。例えばオ
ゾンに対して１０倍の量の水蒸気を添加すれば、冷却式
捕集器内に形成される固化物中のオゾン濃度は１０％で
あり爆発の危険は著しく低減すると共に固化物を純水と
接触させて高濃度オゾン水を製造する時には、固化物中
の水成分は純水に一体化しオゾンは濃度が１００％に近
いオゾンガスとなるため、前記の水蒸気の添加が製造さ
れるオゾン水中のオゾン濃度を低下させる結果も招く事
がない。（以上請求項３に関する形態） 冷却式補集器内の空間部、あるいはオゾン移送用の配管
内等高濃度オゾンの存在する空間内にオゾンとの化学反
応性の低い材質で作られ、オゾンの移動を妨害せず、且
つ高い充填率の得られる充填物を充填することにより、
オゾンの単位体積あたりの充填率が低下し、又充填物が
オゾンのＯ３→３／２Ｏ２＋３４ｋｃａｌ／ｍｏｌの化
学反応式により記述される分解反応により発生するエネ
ルギーを吸収する作用を持つために爆発の危険を低減す
る作用がもたらされる。（以上請求項４に関する形態） 高濃度オゾンガスはその圧力の増加と共に爆発の危険性
が増大する。従って高濃度オゾンガスの存在する部分の
圧力が増大した場合に、そのオゾンガスを外気もしくは
密閉容器内に放出する機能を持つ弁、破裂板等を備える
事によりオゾンガス圧力の上昇が防止され爆発が回避さ
れ得る。（以上請求項５に関する形態） 冷却式補集器に液化オゾンもしくは固化オゾンが存在す
る時になんらかの理由により、その冷却された内表面の
温度が上昇するとオゾンが気化して、高濃度オゾンガス
が冷却式補集器に充満して爆発の危険性が増大する。こ
のような事はヒーター、冷凍機等を使用する場合に、ヒ
ーターの暴走、冷凍機の故障等により発生し得る。冷媒
として液体チッ素を使用する事により、このような温度
上昇の危険が低減する。液体チッ素の気液平衡温度は大
気圧において−１９５．８゜Ｃであり、オゾンの融点−
１９２．７゜Ｃより低く、冷却式補集器を大気圧の液体
チッ素で冷却する事によりオゾンを固化して回収する事
が可能である。また例えば２気圧における液体チッ素の
気液平衡温度は−１８９．２゜Ｃであり、冷却式捕集器
を２気圧に加圧された液体チッ素で冷却する事によりオ
ゾンを液化して回収する事が可能である。このような加
圧された液体チッ素を圧力解放弁、破裂板等を持つ容器
内に保持する事により、万一液体チッ素の圧力が上昇し
ても一定の限度を越える事が防がれ冷却式捕集器の温度
上昇が回避され、従ってオゾンの気化が阻止されるた
め、オゾン爆発の可能性が低減する。（以上請求項６に
関する形態） 本発明は以上のようにオゾン爆発の危険を低減しつつ高
濃度オゾン水を生成す果をもたらすものであるが、本発
明により高濃度オゾン水を生成する前の段階では高濃度
オゾンガスが生成し、それをオゾン水製造以外の目的で
使用する事も可能である。即ち本発明における構成要素
の中よりオゾン溶解槽を除き、オゾン溶解槽に送るべき
オゾンガスを表面処理等の目的で利用する装置を構成す
ることが可能である。本発明はこのような高濃度オゾン
ガスをオゾン爆発の危険を回避しつつ生成する事を可能
とする。（以上請求項７に関する形態）
【０００６】
【実施例】図−１は本発明による連続式オゾン水製造装
置の実施例を示す。酸素供給口１より放電式オゾン発生
器２に酸素を供給し、オゾンを質量比で約５％含有した
酸素を排出し、流量をマスフローコントロラー３により
１０ｇ／ｍｉｎに制御して冷却式捕集器４にオゾンガス
吹き出し口５を通じて導入する。冷却式捕集器４の温度
は１気圧における酸素の沸点−１８３゜Ｃよりやや高め
の−１８５゜Ｃ〜−１９０゜Ｃの範囲に保持し、圧力は
ほぼ１気圧に保持する。この条件では酸素は液化せず、
一方オゾンの気液平衡蒸気圧は１ｍｍＨｇ以下であり、
オゾン含有ガス中のオゾン分圧が３８０ｍｍＨｇ程度で
ある事から大部分のオゾンは液化する。オゾンの除去さ
れたガスは低濃度オゾン含有酸素取り出し口より排出さ
れ圧力センサー２０、自動制御弁２１、配管２３、循環
ポンプ２９を経てオゾン発生器２に還流される。液化オ
ゾンは１部の酸素と共に底部出口６より排出されて気化
器７にて気化し逆止弁８及びマスフローコントローラー
９を経て隔膜式オゾン溶解器１０に導かれる。オゾン溶
解器１０は、多孔質の膜を通じてオゾンが水中に溶解す
る方式のオゾン溶解器であり、純水が純水導入入り口１
１より導入され、高濃度オゾン水取り出し口により約８
０ｐｐｍの濃度のオゾン水として取り出される。オゾン
溶解器１０の中でオゾンの減損したガスは、排気管１３
より廃棄される。次に本実施例のおける流量、圧力、温
度制御法を説明する。冷却式捕集器４に流入するオゾン
含有ガスはマスフローコントローラー３により制御さ
れ、排出される高濃度オゾンガスの流量はマスフローコ
ントローラー９により制御される。排出される高濃度オ
ゾンガスの流量と流入するオゾン含有ガスの流量との比
率は質量比において、オゾン発生器で発生するオゾン含
有ガス中のオゾン比率よりやや高めに設定する。本実施
例においてはオゾン発生器で生成するオゾン含有ガス中
のオゾン比率５％に対して高濃度オゾンガスの流量のオ
ゾン含有ガスの流量に対する比率を６％とし、質量流量
０．６ｇ／ｍｉｎ、オゾン濃度約８０％の高濃度オゾン
を取り出し、これをオゾン溶解器に導く事により流量５
１／ｍｉｎ、オゾン濃度約８０ｐｐｍのオゾン水を得
る。冷却式捕集器の内圧は圧力センサー２０及び自動制
御弁２１により大気圧程度に制御される。冷却式捕集器
の温度は温度センサー１７で検知し断熱層１５で断熱さ
れた液体チッ素槽１４のチッ素ガス排気口に設けられた
自動制御弁１８の開度を制御器１９を通して調整するこ
とにより制御する。即ち冷却式捕集器の温度が設定値を
越えた時に自動制御弁１８の開度を増して液体チッ素槽
内の圧力を低くし逆に温度が設定値より低くなった場合
には自動制御弁１８の開度を小さくする事により液体チ
ッ素槽内の圧力を高め制御がなされる。これは液体チッ
素の沸点が圧力が上昇すると共に上昇する現象を利用し
たものである。オゾン溶解器１０内のガス圧力は圧力セ
ンサー２４と自動調整弁２５により制御される。オゾン
発生器２よりマスフローコントローラー３に至る圧力は
圧力センサー３２と酸素ボンベ３１に取り付けられた自
動制御弁３３より制御される。図−２は本発明による回
分式オゾン水製造装置の実施例を示す。酸素ボンベ１よ
りオゾン発生器２に酸素が供給され、オゾン含有酸素が
生成されマスフローコントローラー３及び電磁弁９を経
て液体チッ素で外部を冷却されたオゾン捕集用冷却式捕
集器４に送られ、オゾン成分が液化又は固化するとオゾ
ンの低減した酸素は電磁弁１４、循環ポンプ５を経てオ
ゾン発生器２に還流される。一定時間捕集後オゾン含有
ガスの供給を停止し、電磁弁９、１４、を閉じ、電磁弁
１２を開き、真空ポンプ２４により、オゾン捕集用冷却
式捕集器内に残存するガスを排出した後、電磁弁１２を
閉じる。次に電磁弁１３を開き、精製用冷却式捕集器６
の内部を真空引きすると共に精製用冷却式捕集器６の液
体チッ素槽を支持するエアジャッキリフター８を上昇し
て冷却式捕集器を６を冷却状態とする。次に電磁弁１３
を閉じ、電磁弁１０を開きオゾン捕集用冷却式捕集器４
の液体チッ素容器を支持するエアジャッキリフターを下
降してオゾン捕集用冷却式捕集器４を室温にさらして、
その温度を上昇させる。以上の操作によりほとんどのオ
ゾンは捕集用冷却式捕集器４よりオゾン精製用冷却式捕
集器６に移送される。次に電磁弁１１、１８を解放して
純水貯槽２０内の純水を冷却式捕集器６の内部を通過さ
せてオゾン水槽２１に送る。以上の操作によりオゾン水
槽２１内に高濃度オゾン水が生成できる。図−２と同様
の系統構成で実施した実験において、５００ｃｃ，１３
５ｐｐｍのオゾン水が得られている。図−３は連続的に
高濃度オゾンを発生する目的で用いる冷却式捕集器の構
造例を示す。オゾン含有ガス入り口１よりオゾン含有酸
素が流入しオゾン捕集部９で液化したオゾンが一部ガス
と共に高濃度オゾン出口２より排出され、少量のオゾン
を含む酸素が低濃度オゾン出口３より排出される。オゾ
ン捕集部９は断熱容器８で断熱された液体チッ素４によ
り冷却される液体チッ素槽４には、液体チッ素入り口５
より液体チッ素が導入され、内部で気化したチッ素が気
化チッ素出口７より排出される。液体チッ素の温度は圧
力調整弁６により液体チッ素槽４の内部圧力をオゾンの
液化する温度に対応するチッ素の気液平衡圧力に保持す
る事によりなされる。図−４は回分式高濃度オゾン水を
製造する目的で用いる精製用冷却式捕集器の構造例を示
す。オゾン捕集用冷却式捕集器９で捕集された純度の高
いオゾンが断熱容器５内の液体チッ素４で冷却されたオ
ゾン捕集部３に電磁弁１０を通して導入され固化する。
次に電磁弁１０を閉じ、断熱容器５を引き下げてオゾン
捕集部を室温にさらしてオゾンを気化させ、バブラー６
を通じてオゾン容器７に導入する。同時に純水入り口１
より純水をラッシリング８の充填されたオゾン溶解部７
に導入し、オゾンガスを接触させてオゾン水を生成させ
る。図−５は図−４と同様に回分式に高濃度オゾン水を
製造する目的で用いる精製用冷却式捕集器の別の構造例
である。本構造は防爆及びオゾン溶解効率向上の目的で
高濃度オゾンの存在する場所を粒状充填物で満たしてい
る。オゾン捕集用冷却式捕集器１より高純度オゾンが電
磁弁４を通じてオゾン溶解部９に導入され、断熱容器１
１内の液体チッ素にて冷却されたオゾン捕集部１３に凝
結する。電磁弁４を閉じ断熱容器１１を引き下げ、オゾ
ン捕集部１３を室温にさらしてオゾンを気化し気孔板８
を通じてオゾン溶解槽９に導入する。同時に純水入り口
２より純水を電磁弁５及び気孔板７を通じてオゾン溶解
槽９に導入しオゾンガスと接触させてオゾン水を生成す
る。生成されたオゾン水は電磁弁６を通じてオゾン水出
口３より取り出される。図−６は連続的にオゾン水を製
造する目的で用いられる冷却式捕集器において液化オゾ
ン取りだしのための繊維を充填した管を用いた例であ
る。オゾン含有ガス入り口１より、冷媒槽９でオゾン液
化温度に保持された捕集部１０にオゾン含有ガスが流入
し液化したオゾン３が底部にたまり毛細管現象により高
濃度オゾン移送管４内の多孔質中空テフロン繊維５の中
を上昇し、気化しつつオゾン溶解槽６内に至る。オゾン
溶解槽６の純水入り口７より純水が供給されその中に多
孔質テフロン内のオゾンが拡散し、オゾン水となってオ
ゾン水出口８より取り出される。オゾン溶解槽内の圧力
は、差圧制御器１２と自動弁１１によりオゾン捕集用冷
却式捕集器内圧力よりやや負圧側に保持され、純水が冷
却式捕集器内に侵入するのを防止している。高濃度オゾ
ン移送管内は断面図に示すように、多孔質中空テフロン
繊維１３がテフロン管内１４に挿入され隙間をシリコン
ゴム１５で充填した構造となっている。
置の実施例を示す。酸素供給口１より放電式オゾン発生
器２に酸素を供給し、オゾンを質量比で約５％含有した
酸素を排出し、流量をマスフローコントロラー３により
１０ｇ／ｍｉｎに制御して冷却式捕集器４にオゾンガス
吹き出し口５を通じて導入する。冷却式捕集器４の温度
は１気圧における酸素の沸点−１８３゜Ｃよりやや高め
の−１８５゜Ｃ〜−１９０゜Ｃの範囲に保持し、圧力は
ほぼ１気圧に保持する。この条件では酸素は液化せず、
一方オゾンの気液平衡蒸気圧は１ｍｍＨｇ以下であり、
オゾン含有ガス中のオゾン分圧が３８０ｍｍＨｇ程度で
ある事から大部分のオゾンは液化する。オゾンの除去さ
れたガスは低濃度オゾン含有酸素取り出し口より排出さ
れ圧力センサー２０、自動制御弁２１、配管２３、循環
ポンプ２９を経てオゾン発生器２に還流される。液化オ
ゾンは１部の酸素と共に底部出口６より排出されて気化
器７にて気化し逆止弁８及びマスフローコントローラー
９を経て隔膜式オゾン溶解器１０に導かれる。オゾン溶
解器１０は、多孔質の膜を通じてオゾンが水中に溶解す
る方式のオゾン溶解器であり、純水が純水導入入り口１
１より導入され、高濃度オゾン水取り出し口により約８
０ｐｐｍの濃度のオゾン水として取り出される。オゾン
溶解器１０の中でオゾンの減損したガスは、排気管１３
より廃棄される。次に本実施例のおける流量、圧力、温
度制御法を説明する。冷却式捕集器４に流入するオゾン
含有ガスはマスフローコントローラー３により制御さ
れ、排出される高濃度オゾンガスの流量はマスフローコ
ントローラー９により制御される。排出される高濃度オ
ゾンガスの流量と流入するオゾン含有ガスの流量との比
率は質量比において、オゾン発生器で発生するオゾン含
有ガス中のオゾン比率よりやや高めに設定する。本実施
例においてはオゾン発生器で生成するオゾン含有ガス中
のオゾン比率５％に対して高濃度オゾンガスの流量のオ
ゾン含有ガスの流量に対する比率を６％とし、質量流量
０．６ｇ／ｍｉｎ、オゾン濃度約８０％の高濃度オゾン
を取り出し、これをオゾン溶解器に導く事により流量５
１／ｍｉｎ、オゾン濃度約８０ｐｐｍのオゾン水を得
る。冷却式捕集器の内圧は圧力センサー２０及び自動制
御弁２１により大気圧程度に制御される。冷却式捕集器
の温度は温度センサー１７で検知し断熱層１５で断熱さ
れた液体チッ素槽１４のチッ素ガス排気口に設けられた
自動制御弁１８の開度を制御器１９を通して調整するこ
とにより制御する。即ち冷却式捕集器の温度が設定値を
越えた時に自動制御弁１８の開度を増して液体チッ素槽
内の圧力を低くし逆に温度が設定値より低くなった場合
には自動制御弁１８の開度を小さくする事により液体チ
ッ素槽内の圧力を高め制御がなされる。これは液体チッ
素の沸点が圧力が上昇すると共に上昇する現象を利用し
たものである。オゾン溶解器１０内のガス圧力は圧力セ
ンサー２４と自動調整弁２５により制御される。オゾン
発生器２よりマスフローコントローラー３に至る圧力は
圧力センサー３２と酸素ボンベ３１に取り付けられた自
動制御弁３３より制御される。図−２は本発明による回
分式オゾン水製造装置の実施例を示す。酸素ボンベ１よ
りオゾン発生器２に酸素が供給され、オゾン含有酸素が
生成されマスフローコントローラー３及び電磁弁９を経
て液体チッ素で外部を冷却されたオゾン捕集用冷却式捕
集器４に送られ、オゾン成分が液化又は固化するとオゾ
ンの低減した酸素は電磁弁１４、循環ポンプ５を経てオ
ゾン発生器２に還流される。一定時間捕集後オゾン含有
ガスの供給を停止し、電磁弁９、１４、を閉じ、電磁弁
１２を開き、真空ポンプ２４により、オゾン捕集用冷却
式捕集器内に残存するガスを排出した後、電磁弁１２を
閉じる。次に電磁弁１３を開き、精製用冷却式捕集器６
の内部を真空引きすると共に精製用冷却式捕集器６の液
体チッ素槽を支持するエアジャッキリフター８を上昇し
て冷却式捕集器を６を冷却状態とする。次に電磁弁１３
を閉じ、電磁弁１０を開きオゾン捕集用冷却式捕集器４
の液体チッ素容器を支持するエアジャッキリフターを下
降してオゾン捕集用冷却式捕集器４を室温にさらして、
その温度を上昇させる。以上の操作によりほとんどのオ
ゾンは捕集用冷却式捕集器４よりオゾン精製用冷却式捕
集器６に移送される。次に電磁弁１１、１８を解放して
純水貯槽２０内の純水を冷却式捕集器６の内部を通過さ
せてオゾン水槽２１に送る。以上の操作によりオゾン水
槽２１内に高濃度オゾン水が生成できる。図−２と同様
の系統構成で実施した実験において、５００ｃｃ，１３
５ｐｐｍのオゾン水が得られている。図−３は連続的に
高濃度オゾンを発生する目的で用いる冷却式捕集器の構
造例を示す。オゾン含有ガス入り口１よりオゾン含有酸
素が流入しオゾン捕集部９で液化したオゾンが一部ガス
と共に高濃度オゾン出口２より排出され、少量のオゾン
を含む酸素が低濃度オゾン出口３より排出される。オゾ
ン捕集部９は断熱容器８で断熱された液体チッ素４によ
り冷却される液体チッ素槽４には、液体チッ素入り口５
より液体チッ素が導入され、内部で気化したチッ素が気
化チッ素出口７より排出される。液体チッ素の温度は圧
力調整弁６により液体チッ素槽４の内部圧力をオゾンの
液化する温度に対応するチッ素の気液平衡圧力に保持す
る事によりなされる。図−４は回分式高濃度オゾン水を
製造する目的で用いる精製用冷却式捕集器の構造例を示
す。オゾン捕集用冷却式捕集器９で捕集された純度の高
いオゾンが断熱容器５内の液体チッ素４で冷却されたオ
ゾン捕集部３に電磁弁１０を通して導入され固化する。
次に電磁弁１０を閉じ、断熱容器５を引き下げてオゾン
捕集部を室温にさらしてオゾンを気化させ、バブラー６
を通じてオゾン容器７に導入する。同時に純水入り口１
より純水をラッシリング８の充填されたオゾン溶解部７
に導入し、オゾンガスを接触させてオゾン水を生成させ
る。図−５は図−４と同様に回分式に高濃度オゾン水を
製造する目的で用いる精製用冷却式捕集器の別の構造例
である。本構造は防爆及びオゾン溶解効率向上の目的で
高濃度オゾンの存在する場所を粒状充填物で満たしてい
る。オゾン捕集用冷却式捕集器１より高純度オゾンが電
磁弁４を通じてオゾン溶解部９に導入され、断熱容器１
１内の液体チッ素にて冷却されたオゾン捕集部１３に凝
結する。電磁弁４を閉じ断熱容器１１を引き下げ、オゾ
ン捕集部１３を室温にさらしてオゾンを気化し気孔板８
を通じてオゾン溶解槽９に導入する。同時に純水入り口
２より純水を電磁弁５及び気孔板７を通じてオゾン溶解
槽９に導入しオゾンガスと接触させてオゾン水を生成す
る。生成されたオゾン水は電磁弁６を通じてオゾン水出
口３より取り出される。図−６は連続的にオゾン水を製
造する目的で用いられる冷却式捕集器において液化オゾ
ン取りだしのための繊維を充填した管を用いた例であ
る。オゾン含有ガス入り口１より、冷媒槽９でオゾン液
化温度に保持された捕集部１０にオゾン含有ガスが流入
し液化したオゾン３が底部にたまり毛細管現象により高
濃度オゾン移送管４内の多孔質中空テフロン繊維５の中
を上昇し、気化しつつオゾン溶解槽６内に至る。オゾン
溶解槽６の純水入り口７より純水が供給されその中に多
孔質テフロン内のオゾンが拡散し、オゾン水となってオ
ゾン水出口８より取り出される。オゾン溶解槽内の圧力
は、差圧制御器１２と自動弁１１によりオゾン捕集用冷
却式捕集器内圧力よりやや負圧側に保持され、純水が冷
却式捕集器内に侵入するのを防止している。高濃度オゾ
ン移送管内は断面図に示すように、多孔質中空テフロン
繊維１３がテフロン管内１４に挿入され隙間をシリコン
ゴム１５で充填した構造となっている。
【０００７】
【発明の効果】本発明は次の理由により、高濃度オゾン
水をオゾン爆発の危険を低減しつつ製造する事を可能に
する。 １．オゾンを液化もしくは固化することにより得られた
高濃度オゾンを水と接触させる事により、１００ｐｐｍ
以上のオゾン濃度のオゾン水が得られる。（請求項１、
２に関する効果） ２．オゾンを液化もしくは固化するに先立ち、又は同時
にオゾンを液化もしくは固化する場所にオゾン以外の成
分を液化もしくは固化することにより、液化オゾン、固
化オゾン中のオゾン濃度を低くして液化オゾン爆発及び
固化オゾン爆発の可能性を低減する。（請求項３に関す
る効果） ３．高濃度オゾンガスの存在する空間に充填物を充填す
る事により、オゾンガスの爆発の可能性を低減する。
（請求項４に関する効果） ４．高濃度オゾンの圧力が一定の限度を越えないような
機能を持たせる事によりオゾンガス爆発の可能性を低減
する。（請求項５に関する効果） ５．オゾンを液化もしくは固化するための冷却用冷媒と
して、大気圧もしくは加圧された液体チッ素を用いる事
により、液化オゾンもしくは固化オゾンがそれらの温度
上昇により、気化して爆発する可能性を低減する。（請
求項６に関する効果） 本発明による効果は以上のように高濃度オゾン水の製造
において効果を発揮するが、本発明により高濃度オゾン
ガスは高濃度オゾン水製造以外の目的にも使用可能であ
る。即ち本発明は、高濃度オゾンガスをオゾン爆発の危
険を低減しつつ製造するすることを可能にする。（請求
項７に関する効果）
水をオゾン爆発の危険を低減しつつ製造する事を可能に
する。 １．オゾンを液化もしくは固化することにより得られた
高濃度オゾンを水と接触させる事により、１００ｐｐｍ
以上のオゾン濃度のオゾン水が得られる。（請求項１、
２に関する効果） ２．オゾンを液化もしくは固化するに先立ち、又は同時
にオゾンを液化もしくは固化する場所にオゾン以外の成
分を液化もしくは固化することにより、液化オゾン、固
化オゾン中のオゾン濃度を低くして液化オゾン爆発及び
固化オゾン爆発の可能性を低減する。（請求項３に関す
る効果） ３．高濃度オゾンガスの存在する空間に充填物を充填す
る事により、オゾンガスの爆発の可能性を低減する。
（請求項４に関する効果） ４．高濃度オゾンの圧力が一定の限度を越えないような
機能を持たせる事によりオゾンガス爆発の可能性を低減
する。（請求項５に関する効果） ５．オゾンを液化もしくは固化するための冷却用冷媒と
して、大気圧もしくは加圧された液体チッ素を用いる事
により、液化オゾンもしくは固化オゾンがそれらの温度
上昇により、気化して爆発する可能性を低減する。（請
求項６に関する効果） 本発明による効果は以上のように高濃度オゾン水の製造
において効果を発揮するが、本発明により高濃度オゾン
ガスは高濃度オゾン水製造以外の目的にも使用可能であ
る。即ち本発明は、高濃度オゾンガスをオゾン爆発の危
険を低減しつつ製造するすることを可能にする。（請求
項７に関する効果）
【図−１】本発明の請求項１に関する、連続的にオゾン
水を製造する装置の実施例を示す図である。
水を製造する装置の実施例を示す図である。
【図−２】本発明の請求項２に関する回分式にオゾン水
を製造する装置の実施例を示す図である。
を製造する装置の実施例を示す図である。
【図−３】本発明の請求項５に関する、加圧した液体チ
ッ素で冷却された冷却式補集器の実施例を示す図であ
る。
ッ素で冷却された冷却式補集器の実施例を示す図であ
る。
【図−４】本発明の請求項４に関する高濃度オゾンの存
在する空間部を充填物で充填した実施例を示す図であ
る。
在する空間部を充填物で充填した実施例を示す図であ
る。
【図−５】本発明の請求項４による図−４とは別の実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図−６】本発明の請求項４による図−４、図−５とは
別の実施例を示す図である。
別の実施例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５６０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５６０Ｚ
Claims (7)
- 【請求項１】オゾン発生機能を有する冷却式捕集器、オ
ゾン溶解器及びそれらを結合する配管系を備え、冷却式
補集器はガス入り口、底部に位置する気液混合物出口及
び底部に位置しないガス出口及びオゾンの液化する温度
に冷却された内表面を持つ円筒、Ｕ字管、螺旋管等の形
状の容器であって、又、オゾン溶解器はガス入り口、ガ
ス出口、水入り口及び水出口を持ちオゾンガスを水に溶
解させる機能を備えた容器であって、オゾン発生機能を
有する装置により得られたオゾン含有ガスを冷却式捕集
器に導き、その冷却された内表面にオゾンを凝縮、液化
して流下させ、底部に位置する出口より一部のガスと共
に排出し外部で気化してオゾン溶解器に導き、水に溶解
させる事により連続的に高濃度オゾン水を製造する装
置。 - 【請求項２】オゾン発生機能を有する装置、冷却式捕集
器及びそれらを結合する配管系を備え、冷却式捕集器は
ガス入り口、ガス出口、水入り口、水出口及びオゾンの
液化もしくは固化する温度に冷却された内表面を持つ円
筒、Ｕ字管、螺旋管等の形状の容器であって、オゾン発
生機能を有する装置により得られたオゾン含有ガスを、
冷却式捕集機に導きその冷却された内表面にオゾンを凝
集もしくは凝結して補集した後、冷却式捕集器の水入り
口より水を導入し、内部にて水とオゾンを直接接触させ
て回分式に高濃度オゾン水を製造する装置。 - 【請求項３】上記請求項１，２においてオゾン冷却式捕
集器の冷却された内表面の温度条件で液化もしくは固化
するオゾン以外のガス成分をオゾン含有ガスの供給に先
立って、あるいはオゾン含有ガスと共に冷却式捕集器に
供給する事により、液化オゾンあるいは固体オゾン中の
オゾン濃度が一定の限度を越えることのないように構成
された高濃度オゾン水製造装置。 - 【請求項４】上記請求項１，２，３のおいて冷却式捕集
器の内部、オゾンガスを移送する配管の内部等、高濃度
オゾンの存在する場所に粒状、繊維状、中空繊維状、表
面に微小孔を持つ中空繊維その他の構造を持ち、オゾン
との化学反応性の低い材質で作られた充填物を充填する
ことにより、単位体積あたりのオゾン量が一定の限度を
越えないように構成された高濃度オゾン水製造装置。 - 【請求項５】上記請求項１，２，３，４において冷却式
捕集器もしくはそれを連結される配管の一部に、内圧が
一定限度を越すと解放する弁（以下圧力解放弁と呼ぶ）
もしくは破裂する板（以下破裂板と呼ぶ）を持ち内部の
ガスを大気もしくは密閉容器内に放出することにより、
内圧が一定の限度を越えないようにする機構を備えた高
濃度オゾン水製造装置。 - 【請求項６】上記請求項１，２，３，４，５において冷
却式捕集器の内表面を冷却する手段として圧力解放弁も
しくは破裂板を持つ容器内に充填され加圧された液体チ
ッ素を用い、、その加圧する圧力を調整する事により、
冷却式捕集器の冷却された内表面の温度を制御する機構
の冷却式捕集器を備えた高濃度オゾン水製造装置。 - 【請求項７】請求項１，３，４，５，６において、それ
ら構成要素の内よりオゾン溶解槽を除外した構成要素に
より、高濃度オゾンガスを製造する装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10108399A JPH11262782A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 高濃度オゾン水製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10108399A JPH11262782A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 高濃度オゾン水製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11262782A true JPH11262782A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=14483783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10108399A Pending JPH11262782A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 高濃度オゾン水製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11262782A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007197299A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-08-09 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置 |
| JP2008007337A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置 |
| JP2008007336A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置及びオゾン濃縮装置の運転方法 |
| JP2008007338A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置 |
| JP2008007339A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置 |
| JP2010185654A (ja) * | 2005-12-27 | 2010-08-26 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置の運転方法 |
| JP2011068560A (ja) * | 2010-10-29 | 2011-04-07 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置及びオゾン濃縮装置の運転方法 |
-
1998
- 1998-03-17 JP JP10108399A patent/JPH11262782A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007197299A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-08-09 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置 |
| JP2010185654A (ja) * | 2005-12-27 | 2010-08-26 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置の運転方法 |
| JP4653023B2 (ja) * | 2005-12-27 | 2011-03-16 | 住友重機械工業株式会社 | オゾン濃縮装置 |
| JP2008007337A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置 |
| JP2008007336A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置及びオゾン濃縮装置の運転方法 |
| JP2008007338A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置 |
| JP2008007339A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置 |
| JP4653025B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2011-03-16 | 住友重機械工業株式会社 | オゾン濃縮装置 |
| JP4653024B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2011-03-16 | 住友重機械工業株式会社 | オゾン濃縮装置及びオゾン濃縮装置の運転方法 |
| JP2011068560A (ja) * | 2010-10-29 | 2011-04-07 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾン濃縮装置及びオゾン濃縮装置の運転方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050712 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070518 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070925 |