JPH1192108A - オゾン吸着脱着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾン吸着材に導入されるガスの温度をオゾ
ン吸着または脱着に好ましい温度にするオゾン吸着脱着
装置を提供する。 【解決手段】 オゾン吸着材２を充填した容器１にオゾ
ン吸着材２を冷却してオゾンを含むガスを通しオゾンを
吸着するオゾン吸着脱着装置であって、容器１にガスを
導入するガス導入管５と、容器からガスを導出するガス
導出管６と、このガス導出管６とガス導入管５とに接続
し両管のガスの熱交換を行う熱交換器７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発生したオゾンを
吸着して蓄積し、この蓄積したオゾンを脱着して放出す
るオゾン吸着脱着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙やパルプ等の漂白用として環境への悪
影響がないオゾンの使用が広まってきている。オゾンは
放電や紫外線照射、または電気分解などの方法により酸
素を原料としてオゾン発生器によって生成される。この
ようにして生成したオゾンは一旦吸着塔に吸着させて蓄
積し濃縮される。吸着は９〜１０atm （絶対気圧）で−
６０〜０℃で行われる。次に供給先への供給を行うた
め、加熱して脱着させ、窒素や乾燥空気などのキャリア
ガスと共に供給先へ送られる。脱着は１〜９atm で−６
０〜４０℃で行われる。吸着反応は発熱を伴うため冷却
を行なう必要があり、脱着反応は吸熱を伴うため加熱す
る。なお、脱着は減圧して常温とし、特に加熱しないで
行う場合もある。

【０００３】オゾン吸着塔は、筒として一般的なプロポ
ーションを持つ吸着筒にオゾン吸着材としてシリカゲル
などを充填し、オゾン吸着用に筒の内部に冷却管を巻い
て冷媒を通し、オゾン脱着用に筒の外周にヒータを巻い
て通電したり、外周または内部に加熱管を巻いて温水を
通している。オゾン吸着塔にはガスを導入するガス導入
管と、ガスを導出するガス導出管とが接続されており、
オゾン吸着時にはガス導入管よりオゾン発生器から酸素
とオゾンの混合ガスが常温で供給され、導出管からオゾ
ンを吸着された酸素が冷却されて導出される。またオゾ
ン脱着時はガス導入管よりキャリアガスが常温で供給さ
れ、脱着温度が常温より高い場合はガス導出管からオゾ
ンとキャリアガスが加熱されて導出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】オゾン吸着時は、低温
の吸着材に常温のガスが導入されるため、ガス入口の領
域では局所的にオゾン吸着材の温度が上昇し、吸着反応
が不安定となる。また入口部は流入ガスにより温めら
れ、オゾン吸着反応を行うのに適した温度まで冷却でき
ないので、オゾン吸着率が低下する。加熱して脱着する
場合は、常温より高い温度の吸着材に常温のガスが導入
されるため、ガス入口の領域では局所的にオゾン吸着材
の温度が低下し、脱着反応が不安定となる。また入口部
は流入ガスにより冷やされ、オゾン脱着反応を行うのに
適した温度より低温となるため、オゾン脱着率が低下す
る。

【０００５】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、オゾン吸着材に導入されるガスの温度をオゾン
吸着または脱着に好ましい温度にするオゾン吸着脱着装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、オゾン吸着材を充填した容器に
オゾン吸着材を冷却してオゾンを含むガスを通しオゾン
を吸着するオゾン吸着脱着装置であって、前記容器にガ
スを導入するガス導入管と、前記容器からガスを導出す
るガス導出管と、このガス導出管と前記ガス導入管とに
接続し両管のガスの熱交換を行う熱交換器とを備える。

【０００７】オゾン吸着時、オゾン吸着材は冷却装置に
より冷却されており、オゾンを含む酸素からなる導入ガ
スはほぼ常温で供給されるが、熱交換器により冷却され
オゾン吸着材でさらに冷却されオゾンを放出した後、排
出され熱交換器で冷熱を放出し、昇温してオゾン発生器
に戻される。このように導入ガスを冷却してオゾン吸着
材に供給することによりオゾン吸着材の低温が保たれ、
オゾン吸着効率が向上する。また、オゾン吸着材を冷却
装置により冷却する冷却効率も向上する。

【０００８】請求項２の発明は、オゾン吸着材を充填し
た容器のオゾン吸着材を加熱してオゾンを脱着するオゾ
ン吸着脱着装置であって、前記容器にガスを導入するガ
ス導入管と、前記容器からガスを導出するガス導出管
と、このガス導出管と前記ガス導入管とに接続し両管の
ガスの熱交換を行う熱交換器とを備える。

【０００９】常温より高い温度で脱着が行われる場合、
オゾン吸着材は加熱装置により加熱されており、窒素ガ
スなどのオゾンを運ぶキャリアガスからなる導入ガスは
ほぼ常温で供給されるが、熱交換器により加熱されオゾ
ン吸着材でさらに加熱されオゾン吸着材から放出された
オゾンとともに排出され熱交換器で熱を放出し、供給先
へ送られる。このように導入ガスを加熱してオゾン吸着
材に供給することによりオゾン吸着材の脱着温度が保た
れ、オゾン脱着効率が向上する。また、オゾン吸着材を
加熱装置により加熱する加熱効率も向上する。

【００１０】請求項３の発明は、オゾン吸着材を充填し
た容器にオゾン吸着材を冷却してオゾンを含むガスを通
しオゾンを吸着し、オゾン吸着材を加熱してオゾンを脱
着するオゾン吸着脱着装置であって、前記容器にガスを
導入するガス導入管と、前記容器からガスを導出するガ
ス導出管と、このガス導出管と前記ガス導入管とに接続
し両管のガスの熱交換を行う熱交換器とを備える。

【００１１】オゾン吸着時、オゾン吸着材は冷却装置に
より冷却されており、オゾンを含む酸素からなる導入ガ
スはほぼ常温で供給されるが、熱交換器により冷却され
オゾン吸着材でさらに冷却されオゾンを放出した後、排
出され熱交換器で冷熱を放出し、昇温してオゾン発生器
に戻される。また、常温より高い温度で脱着が行われる
場合、オゾン吸着材は加熱装置により加熱されており、
窒素ガスなどのオゾンを運ぶキャリアガスからなる導入
ガスはほぼ常温で供給されるが、熱交換器により加熱さ
れオゾン吸着材でさらに加熱されオゾン吸着材から放出
されたオゾンとともに排出され熱交換器で熱を放出し、
供給先へ送られる。このようにオゾン吸着時、導入ガス
を冷却してオゾン吸着材に供給することによりオゾン吸
着材の低温が保たれ、オゾン吸着効率が向上する。ま
た、オゾン吸着材を冷却装置により冷却する冷却効率も
向上する。またオゾン脱着時、導入ガスを加熱してオゾ
ン吸着材に供給することによりオゾン吸着材の脱着温度
が保たれ、オゾン脱着効率が向上する。また、オゾン吸
着材を加熱装置により加熱する加熱効率も向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本実施形態のオゾン
吸着脱着装置を示す。容器１は円筒縦長の形状で材質は
通常金属製であるが、プラスチックやセラミックス製で
もよい。容器１内にはシリカゲル等のオゾン吸着材２が
充填されている。容器１の頂部にはガス入口３が設けら
れ、底部にはガス出口４が設けられている。ガス入口３
にはガス導入管５が接続され、ガス出口４にはガス導出
管６が接続されている。ガスは、オゾン吸着時は酸素ガ
スとオゾンとの混合ガスがガス導入管５から入り、オゾ
ンが吸着材２に吸着されて酸素ガスがガス導出管６から
出てゆき、オゾン脱着時はキャリアガスとして窒素ガス
などの不活性ガスがガス導入管５から入り、窒素ガスと
オゾン脱着材２から脱着したオゾンとの混合ガスがガス
導出管６から出ていく。

【００１３】ガス導入管５とガス導出管６とは熱交換器
７に接続されている。熱交換器７の入側７ａからガスが
供給され、出側７ｂからガスが排出される。容器１には
オゾン吸着材２に冷却と加熱を行う冷却加熱装置８が設
けられている。冷却装置は容器１の外周または内部に設
けられた冷却管と容器１外より冷媒を供給する冷凍機等
からなり、加熱装置は容器１の外周に設けられたヒータ
または容器１の内部に設けられた加熱管と容器１外から
温水を供給する加熱器などからなる。熱交換器７は出側
のガスによって入側のガスを冷却または加熱する。つま
り、オゾン吸着時は常温で入ってくるオゾンを含む酸素
ガスを、オゾン吸着材２でオゾンを吸着され、冷却され
て出てくる酸素ガスで冷却する。脱着時は常温で入って
くる窒素などのキャリアガスを、オゾン吸着材２で加熱
されたキャリアガスと脱着したオゾンとで加熱する。

【００１４】このように熱交換器７を設けることによ
り、オゾン吸着時は、常温の導入ガスにより、オゾン吸
着材２のガス入口部分が温められて局所的に温度上昇す
るのを押さえることができ、吸着反応を安定させること
ができる。また吸着効率を向上させることができる。さ
らにオゾン吸着材２に流入する熱量も削減できるため、
冷却加熱装置８の冷却効率も向上させることができる。
オゾン脱着時も同様に、常温の導入ガスにより、オゾン
吸着材２のガス入口部分が冷やされて局所的に温度低下
するのを押さえることができ、脱着反応を安定させるこ
とができる。また脱着効率を向上させることができる。
さらにオゾン吸着材２に流入する熱量を増加できるた
め、冷却加熱装置８の加熱効率を向上させることができ
る。

【００１５】図２は熱交換器７としてヒートパイプ式熱
交換器を用いた場合を示す。なお、図２およびこれ以降
の図において、図１と同一符号は同一意味を表す。ヒー
トパイプ式熱交換器７はヒートパイプ９を伝熱素子とし
て用い、ヒートパイプ９の管群を設けその片側に高温ガ
スを通し、反対側に低温ガスを流して両ガス間で熱交換
する。両ガスと接触するヒートパイプ９の部分にはフィ
ン１０を設け熱伝達を拡大する。なおヒートパイプ９の
配置は水平にするとよい。

【００１６】図３は容器１と熱交換器７とを結ぶ配管が
短くなるような容器１を示す。容器１をＵ字型にするこ
とによりガス導入管５とガス導出管６の長さを短くする
ことができ装置がコンパクトになる。

【００１７】図４は図３の容器１を改良した図で、Ｕ字
型の容器１を２つの円筒容器１とこれを結ぶ連絡管１１
で構成したものである。このように分割して構成するこ
とにより製作が容易になる。

【００１８】図５は容器１と接続するラインを吸着ライ
ンと脱着ラインの２系統に分けた場合の熱交換器７との
関係を示す。容器１には吸着ラインを構成する吸着ガス
導入管５ａと吸着ガス導出管６ａ、および脱着ラインを
構成する脱着ガス導入管５ｂと脱着ガス導出管６ｂとが
設けられ、熱交換器７にもこの２系統４本の配管が接続
されている。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、オゾン吸着材を充填した容器に送られるガスと排出
されるガスとを熱交換器で熱交換することにより、オゾ
ン吸着時にはオゾン吸着効率とオゾン吸着材の冷却効率
を向上させ、オゾン脱着時にはオゾン脱着効率とオゾン
吸着材の加熱効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成を示す図である。

【図２】熱交換器としてヒートポンプ式熱交換器を用い
た場合を示す。

【図３】容器をＵ字型にして容器と熱交換器との接続を
短くする構造を示す。

【図４】容器を２本にして容器と熱交換器との接続を短
くする構造を示す。

【図５】容器と熱交換器とを結ぶ配管を吸着と脱着の２
ラインにしたときの熱交換器を示す。

【符号の説明】

１ 容器 ２ オゾン吸着材 ３ ガス入口 ４ ガス出口 ５ ガス導入管 ５ａ 吸着ガス導入管 ５ｂ 脱着ガス導入管 ６ ガス導出管 ６ａ 吸着ガス導出管 ６ｂ 脱着ガス導出管 ７ 熱交換器 ８ オゾン吸着材加熱冷却装置 ９ ヒートパイプ １０ フィン １１ 連絡管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オゾン吸着材を充填した容器にオゾン吸
   着材を冷却してオゾンを含むガスを通しオゾンを吸着す
   るオゾン吸着脱着装置であって、前記容器にガスを導入
   するガス導入管と、前記容器からガスを導出するガス導
   出管と、このガス導出管と前記ガス導入管とに接続し両
   管のガスの熱交換を行う熱交換器とを備えたことを特徴
   とするオゾン吸着脱着装置。
2. 【請求項２】 オゾン吸着材を充填した容器のオゾン吸
   着材を加熱してオゾンを脱着するオゾン吸着脱着装置で
   あって、前記容器にガスを導入するガス導入管と、前記
   容器からガスを導出するガス導出管と、このガス導出管
   と前記ガス導入管とに接続し両管のガスの熱交換を行う
   熱交換器とを備えたことを特徴とするオゾン吸着脱着装
   置。
3. 【請求項３】 オゾン吸着材を充填した容器にオゾン吸
   着材を冷却してオゾンを含むガスを通しオゾンを吸着
   し、オゾン吸着材を加熱してオゾンを脱着するオゾン吸
   着脱着装置であって、前記容器にガスを導入するガス導
   入管と、前記容器からガスを導出するガス導出管と、こ
   のガス導出管と前記ガス導入管とに接続し両管のガスの
   熱交換を行う熱交換器とを備えたことを特徴とするオゾ
   ン吸着脱着装置。