(57)【要約】【課題】高濃度のオゾンガスを製造する。【解決手段】オゾンガス製造装置１００は、オゾンハイドレート（ハイドレートＨ）と、オゾンハイドレートの重量の０．１倍以上１０倍以下の水Ｗとを接触させる接触部１２０を備える。これにより、オゾンガス製造装置１００は、水Ｗと接触させるオゾンハイドレートの量に応じて、オゾンガスの製造量を適宜変更することが可能となる。したがって、オゾンガス製造装置１００は、水Ｗと接触させるオゾンハイドレートの量を多くすることで、オゾン発生器を用いる従来技術と比較して、高濃度のオゾンガスを製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンハイドレートと、前記オゾンハイドレートの重量の０．１倍以上１０倍以下の水とを接触させる接触部を備えるオゾンガス製造装置。
【請求項２】
前記接触部は、収容部に収容された前記オゾンハイドレートに前記水を供給する請求項１に記載のオゾンガス製造装置。
【請求項３】
前記オゾンハイドレートから発生するオゾンガスの発生量に基づいて、前記接触部が供給する前記水の量を制御する制御部を備える請求項２に記載のオゾンガス製造装置。
【請求項４】
前記オゾンハイドレートは、最も大きい箇所の長さが５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である請求項１から３のいずれか１項に記載のオゾンガス製造装置。
【請求項５】
オゾンハイドレートと、前記オゾンハイドレートの重量の０．１倍以上１０倍以下の水とを接触させる工程を含むオゾンガス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾンガスを製造するオゾンガス製造装置、および、オゾンガス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物の除菌、脱臭、脱色等にオゾンが広く利用されている。オゾンは、不安定な物質である（分解されやすい）ため、ガス状態で長期間保持しておくことができない。
【０００３】
このため、従来、オゾン発生器および送風機を、対象物の近傍に設置しておき、オゾン発生器によって生成されたオゾンガスを送風機で対象物に送り、オゾンガスを対象物に接触させて除菌、脱臭している。オゾン発生器として、例えば、空気中の酸素に紫外線を照射して、酸素からオゾンガスを生成する装置が開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−４３５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記オゾン発生器は、生成できるオゾンガス発生量の上限値が２０ｇ／ｈなど、オゾン発生器ごとの制約がある。なお、オゾンガスは、温度が高くなると自己分解するため、温度上昇を伴う圧縮機による加圧はできない。このため、オゾン発生器を利用する従来技術は、高濃度のオゾンガスで対象物を処理することができないという課題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、高濃度のオゾンガスを製造することが可能なオゾンガス製造装置、および、オゾンガス製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のオゾンガス製造装置は、オゾンハイドレートと、オゾンハイドレートの重量の０．１倍以上１０倍以下の水とを接触させる接触部を備える。
【０００８】
また、接触部は、収容部に収容されたオゾンハイドレートに水を供給してもよい。
【０００９】
また、オゾンガス製造装置は、オゾンハイドレートから発生するオゾンガスの発生量に基づいて、接触部が供給する水の量を制御する制御部を備えてもよい。
【００１０】
また、オゾンハイドレートは、最も大きい箇所の長さが５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であってもよい。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のオゾンガス製造方法は、オゾンハイドレートと、オゾンハイドレートの重量の０．１倍以上１０倍以下の水とを接触させる工程を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高濃度のオゾンガスを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態にかかるオゾンガス製造装置を説明する図である。
【図２】オゾンガス製造方法の処理の流れを説明するフローチャートである。
【図３】第１の変形例にかかるオゾンガス製造装置を説明する図である。
【図４】第２の変形例にかかるオゾンガス製造装置を説明する図である。
【図５】第３の変形例にかかるオゾンガス製造装置を説明する図である。
【図６】第２の実施形態にかかるオゾンガス製造装置を説明する図である。
【図７】第３の実施形態にかかるオゾンガス製造装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態にかかるオゾンガス製造装置１００を説明する図である。図１中、実線の矢印は、水の流れを示し、破線の矢印は、オゾンガスの流れを示す。また、図１中、クロスハッチングはハイドレートＨを示す。
【００１６】
図１に示すように、オゾンガス製造装置１００は、第１収容部１１０（収容部）と、接触部１２０とを含む。
【００１７】
第１収容部１１０は、上面に開口１１０ａが形成された容器である。第１収容部１１０は、ハイドレートＨを収容する。ハイドレートＨは、少なくともオゾンハイドレートを含み、オゾンハイドレートに加えて、酸素ハイドレート、二酸化炭素ハイドレート、および、オゾン−二酸化炭素ハイドレートのうちいずれか１または複数を含む場合もある。なお、オゾンハイドレートは、ゲスト分子としてオゾンが包接されたハイドレートである。酸素ハイドレートは、ゲスト分子として酸素が包接されたハイドレートである。二酸化炭素ハイドレートは、ゲスト分子として二酸化炭素が包接されたハイドレートである。オゾン−二酸化炭素ハイドレートは、ゲスト分子としてオゾンおよび二酸化炭素が包接されたハイドレートである。
【００１８】
また、第１収容部１１０に収容されるハイドレートＨは、最も大きい箇所の長さが５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。
【００１９】
接触部１２０は、ハイドレートＨに水Ｗを供給する。接触部１２０は、オゾンハイドレートの重量の０．１倍以上１０倍以下の水Ｗを、ハイドレートＨに供給する。本実施形態において、接触部１２０は、第２収容部１２２と、排水管１２４と、バルブ１２６とを含む。
【００２０】
第２収容部１２２は、水Ｗを収容する。第２収容部１２２は、第１収容部１１０の上方に設けられる。排水管１２４は、一端が第２収容部１２２に接続され、他端に開口１２４ａが形成される。排水管１２４の開口１２４ａは、第１収容部１１０に収容されたハイドレートＨに臨む。
【００２１】
バルブ１２６は、開閉弁または流量調整弁で構成される。開閉弁は、排水管１２４内に形成された流路を開閉する。流量調整弁は、排水管１２４内に形成された流路の開度を調整する。
【００２２】
［オゾンガス製造方法］
続いて、オゾンガス製造装置１００を用いたオゾンガス製造方法について説明する。図２は、オゾンガス製造方法の処理の流れを説明するフローチャートである。図２に示すように、オゾンガス製造方法は、第１収容工程Ｓ１１０と、第２収容工程Ｓ１２０と、接触工程Ｓ１３０とを含む。以下、オゾンガス製造方法の各工程について詳述する。
【００２３】
［第１収容工程Ｓ１１０］
第１収容工程Ｓ１１０は、第１収容部１１０にハイドレートＨを収容する工程である。
【００２４】
［第２収容工程Ｓ１２０］
第２収容工程Ｓ１２０は、第２収容部１２２に水Ｗを収容する工程である。
【００２５】
［接触工程Ｓ１３０］
接触工程Ｓ１３０は、排水管１２４を開弁し、ハイドレートＨと、ハイドレートＨの重量の０．１倍以上１０倍以下の水Ｗとを接触させる工程である。
【００２６】
上記のように製造されたオゾンガスは、対象物の除菌、脱臭、脱色、酸化、または、表面処理に利用される。対象物は、例えば、食品、農作物、金属材料、医療用品、介護用品、保育用品、ウイルス等の汚染物質、または、液体である。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態のオゾンガス製造装置１００およびこれを用いたオゾンガス製造方法は、接触部１２０を備えることにより、水Ｗの顕熱でハイドレートＨ（オゾンハイドレート）の分解を促進させることができる。したがって、オゾンガス製造装置１００は、迅速にオゾンガスを製造することが可能となる。
【００２８】
具体的に説明すると、本願の発明者らは、ハイドレートＨ１００ｇに対し、水１００ｇを接触させたところ、１分程度でオゾンガスが製造される（ハイドレートＨが分解する）ことを確認している。また、本願の発明者らは、ハイドレートＨ１０ｇを大気雰囲気に放置したところ、ハイドレートＨの分解に１０分程度を要することも確認している。つまり、オゾンガス製造装置１００は、ハイドレートＨ（オゾンハイドレート）と水Ｗとを接触させることにより、迅速にオゾンガスを製造することができる。
【００２９】
また、オゾンガス製造装置１００は、水Ｗと接触させるオゾンハイドレートの量に応じて、オゾンガスの製造量を適宜変更することが可能となる。したがって、オゾンガス製造装置１００は、水Ｗと接触させるオゾンハイドレートの量を多くすることで、オゾン発生器を用いる従来技術と比較して、高濃度のオゾンガスを製造することができる。これにより、等しいＣＴ値（オゾン濃度と処理時間との積）で対象物を処理する場合、オゾンガス製造装置１００は、オゾン発生器を用いる従来技術と比較して、処理時間を短縮することが可能となる。
【００３０】
また、接触部１２０が水ＷをハイドレートＨに供給する構成により、ハイドレートＨと水Ｗとの接触を容易に行うことができる。
【００３１】
また、上記したように、接触部１２０は、第１収容部１１０の上方に位置する第２収容部１２２を備える。これにより、オゾンガス製造装置１００は、バルブ１２６を開弁するだけといった簡易な構成で、自重で水ＷをハイドレートＨに供給することができる。
【００３２】
なお、バルブ１２６を流量調整弁で構成する場合、バルブ１２６の開度を調整することで、ハイドレートＨに水Ｗを連続的に供給することができる。これにより、オゾンガス製造装置１００は、オゾンガスを連続して製造することが可能となる。なお、バルブ１２６の開度が大きいほど、単位時間あたりに製造されるオゾンガスの量は多い。
【００３３】
また、上記したように、接触部１２０は、ハイドレートＨと、ハイドレートＨの重量の０．１倍以上１０倍以下の水Ｗとを接触させる。ハイドレートＨと接触させる水Ｗの重量がハイドレートＨの重量の０．１倍未満であると、ハイドレートＨの分解を促進できない。一方、ハイドレートＨと接触させる水Ｗの重量がハイドレートＨの重量の１０倍を上回ると、水Ｗにオゾンガスが溶解してしまう。したがって、ハイドレートＨと接触させる水Ｗの重量をハイドレートＨの重量の０．１倍以上１０倍以下とすることにより、ハイドレートＨの分解を促進させつつ、水Ｗにオゾンガスが溶解してしまう事態を回避することができる。
【００３４】
また、上記したように、ハイドレートＨは、最も大きい箇所の長さが５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。ハイドレートＨの最も大きい箇所の長さが５ｍｍ未満であると、水Ｗの表面張力によってハイドレートＨへの水Ｗの浸透が阻害されてしまう。一方、ハイドレートＨの最も大きい箇所の長さが５０ｍｍを上回ると、ハイドレートＨの粒子（塊）の内部まで水Ｗの熱が浸透するまでに長時間を要してしまう。したがって、ハイドレートＨの粒子の大きさを、最も大きい箇所の長さが５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることにより、効率よく水Ｗと接触させることが可能となる。
【００３５】
［第１の変形例］
図３は、第１の変形例にかかるオゾンガス製造装置２００を説明する図である。図３中、破線の矢印は、オゾンガスの流れを示す。また、図３中、クロスハッチングはハイドレートＨを示す。
【００３６】
図３に示すように、オゾンガス製造装置２００は、第１収容部１１０と、接触部２２０とを含む。なお、上記オゾンガス製造装置１００と実質的に等しい構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
接触部２２０は、第２収容部１２２を含む。第２収容部１２２は、不図示のアクチュエータによって回動される。アクチュエータは、第２収容部１２２を回動して、第２収容部１２２に収容された水Ｗを第１収容部１１０に収容されたハイドレートＨに供給する。
【００３８】
以上説明したように、第１の変形例のオゾンガス製造装置２００は、接触部２２０を備えることにより、水Ｗの顕熱でハイドレートＨ（オゾンハイドレート）の分解を促進させることができる。
【００３９】
［第２の変形例］
図４は、第２の変形例にかかるオゾンガス製造装置３００を説明する図である。図４中、実線の矢印は、水の流れを示し、破線の矢印は、オゾンガスの流れを示す。また、図４中、クロスハッチングはハイドレートＨを示す。
【００４０】
図４に示すように、オゾンガス製造装置３００は、第１収容部３１０と、接触部１２０とを含む。なお、上記オゾンガス製造装置１００と実質的に等しい構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
第１収容部３１０は、本体３１２と、仕切板３１４とを含む。本体３１２は、上面に開口３１２ａが形成された容器である。仕切板３１４は、本体３１２内を区画する。第２の変形例は、オゾンガス製造装置３００が、仕切板３１４を２つ備える場合を例に挙げる。本体３１２内は、仕切板３１４によって、３つの空間３１６Ａ〜３１６Ｃに区画される。空間３１６Ａ〜３１６Ｃには、ハイドレートＨが収容される。
【００４２】
第２の変形例において、接触部１２０を構成する排水管１２４の開口１２４ａは、仕切板３１４によって区画された空間のうち、最も端部の空間３１６Ａに収容されたハイドレートＨに臨む。したがって、接触部１２０によって水Ｗが供給されると、まず、空間３１６Ａに収容されたハイドレートＨが分解される。そして、空間３１６Ａに供給された水Ｗは、仕切板３１４を越流して、空間３１６Ａに隣接した空間３１６Ｂに移動する。これにより、空間３１６Ｂに収容されたハイドレートＨは、越流した水Ｗによって分解される。そして、空間３１６Ｂに越流した水Ｗは、仕切板３１４を越流して、空間３１６Ｂに隣接した空間３１６Ｃに移動する。これにより、空間３１６Ｃに収容されたハイドレートＨは、越流した水Ｗによって分解される。
【００４３】
以上説明したように、第２の変形例のオゾンガス製造装置３００は、仕切板３１４を備えるため、バルブ１２６が開閉弁であっても、水Ｗが段階的にハイドレートＨに供給される。これにより、オゾンガス製造装置３００は、ハイドレートＨ（オゾンハイドレート）の分解を連続的に促進させることができる。したがって、オゾンガス製造装置３００は、オゾンガスを連続して製造することが可能となる。
【００４４】
［第３の変形例］
図５は、第３の変形例にかかるオゾンガス製造装置４００を説明する図である。図５中、実線の矢印は、水の流れを示し、破線の矢印は、オゾンガスの流れを示す。また、図５中、クロスハッチングはハイドレートＨを示す。
【００４５】
図５に示すように、オゾンガス製造装置４００は、第１収容部１１０と、接触部４２０とを含む。なお、上記オゾンガス製造装置１００と実質的に等しい構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
接触部４２０は、第２収容部４２２と、排水管４２４と、ポンプ４２６とを含む。第２収容部４２２は、水Ｗを収容する。第２収容部４２２は、第２収容部１２２とは異なり、設置位置に限定はない。排水管４２４は、両端に開口４２４ａ、４２４ｂを有する。排水管４２４の一端に形成された開口４２４ｂは、第２収容部４２２に収容された水Ｗに浸漬される。排水管４２４の他端に形成された開口４２４ａは、第１収容部１１０に収容されたハイドレートＨに臨む。
【００４７】
ポンプ４２６は、排水管４２４に設けられる。ポンプ４２６は、吸入側が一端（開口４２４ｂ）側に接続され、吐出側が他端（開口４２４ａ）側に接続される。
【００４８】
以上説明したように、第３の変形例のオゾンガス製造装置４００は、接触部４２０を備えることにより、ポンプ４２６を駆動させるだけで、ハイドレートＨ（オゾンハイドレート）の分解を促進させることができる。
【００４９】
［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態にかかるオゾンガス製造装置５００を説明する図である。図６中、実線の矢印は、水の流れを示し、破線の矢印は、オゾンガスの流れを示し、一点鎖線の矢印は、信号の流れを示す。また、図６中、クロスハッチングはハイドレートＨを示す。
【００５０】
図６に示すように、オゾンガス製造装置５００は、第１収容部５１０と、排気管５１２と、流量測定部５１４と、接触部４２０と、制御部５３０とを含む。なお、上記オゾンガス製造装置４００と実質的に等しい構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
第１収容部５１０は、密閉容器である。つまり、第１収容部５１０は、外部から内部空間への物質（気体、液体、および、固体）の侵入を防止可能な容器である。第１収容部５１０の内部空間には、ハイドレートＨが収容される。
【００５２】
排気管５１２は、一端が第１収容部５１０の上部に接続され、他端に開口５１２ａが形成される。流量測定部５１４は、排気管５１２を流れるガス（オゾンガス）の流速を測定する。
【００５３】
制御部５３０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。制御部５３０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。制御部５３０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働してオゾンガス製造装置５００全体を管理および制御する。
【００５４】
本実施形態において、制御部５３０は、水Ｗが供給されることによってオゾンハイドレートから発生するオゾンガスの発生量に基づいて、接触部４２０が供給する水の量を制御する。具体的に説明すると、制御部５３０は、流量測定部５１４の測定結果に基づき、ポンプ４２６による水Ｗの吐出量を制御する。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態のオゾンガス製造装置５００は、流量測定部５１４および制御部５３０を備える構成により、排気管５１２から送出されるオゾンガスの量を制御することが可能となる。
【００５６】
［第３の実施形態］
図７は、第３の実施形態にかかるオゾンガス製造装置６００を説明する図である。図７中、実線の矢印は、水の流れを示し、破線の矢印は、オゾンガスの流れを示す。また、図７中、クロスハッチングはハイドレートＨを示す。
【００５７】
図７に示すように、オゾンガス製造装置６００は、第１収容部６１０と、接触部６２０と、貯水槽６３０と、散気機構６４０とを含む。なお、上記オゾンガス製造装置１００と実質的に等しい構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
第１収容部６１０は、耐圧容器である。つまり、第１収容部６１０は、大気圧を上回る圧力で気体を貯留可能に設計された容器である。第１収容部６１０の内部空間には、ハイドレートＨが収容される。貯水槽６３０は、水Ｗを貯留する。
【００５９】
接触部６２０は、第２収容部６２２と、排水管１２４と、バルブ１２６と、均圧管６２４とを含む。第２収容部６２２は、水Ｗを収容する。第２収容部６２２は、密閉容器である。第２収容部６２２は、第１収容部６１０の上方に設けられる。
【００６０】
均圧管６２４は、第１収容部６１０の上部と第２収容部６２２の上部とを接続する。均圧管６２４は、第１収容部６１０の気相と、第２収容部６２２の気相とを連通させる。
【００６１】
散気機構６４０は、第１収容部６１０において製造されたオゾンガスを貯水槽６３０に散気（バブリング）する。本実施形態において、散気機構６４０は、散気部６４２と、排気管６４４と、減圧弁６４６とを含む。散気部６４２は、複数の孔が形成された散気管、または、複数の孔が形成された散気板で構成される。散気部６４２は、貯水槽６３０内に配される。排気管６４４は、一端が第１収容部６１０の上部に接続され、他端が散気部６４２に接続される。減圧弁６４６は、排気管６４４に設けられる。減圧弁６４６は、第１収容部６１０で製造されたオゾンガスを、例えば、０．２ＭＰａに減圧する。
【００６２】
以上説明したように、第３の実施形態のオゾンガス製造装置６００は、散気機構６４０を備えることにより、オゾン水を製造することができる。
【００６３】
また、オゾンガス製造装置６００は、散気部６４２の孔の径を工夫することで、オゾンガスをマイクロバブル（もしくはナノバブル）の状態で貯水槽６３０に貯留された水Ｗに供給することができる。これにより、オゾンガス製造装置６００は、オゾンガスの水Ｗへの溶解度を高くすることができ、高濃度のオゾン水を製造することが可能となる。
【００６４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６５】
例えば、上記第１〜第３の実施形態および第１〜第３の変形例において、接触部１２０、２２０、４２０が、ハイドレートＨに水Ｗを供給する構成を例に挙げた。しかし、接触部１２０は、ハイドレートＨと、オゾンハイドレートの重量の０．１倍以上１０倍以下の水Ｗとを接触させることができればよい。例えば、接触部は、水Ｗにオゾンハイドレート（ハイドレートＨ）を供給してもよい。
【００６６】
また、上記第２の実施形態において、オゾンガス製造装置５００がポンプ４２６を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、オゾンガス製造装置５００は、ポンプ４２６に代えて、流量調整弁を備えてもよい。この場合、制御部５３０は、流量測定部５１４の測定結果に基づき、流量調整弁の開度を調整するとよい。
【００６７】
また、上記第３の実施形態において、オゾンガス製造装置６００が接触部１２０を備える構成を例に挙げた。しかし、オゾンガス製造装置６００は、接触部１２０に代えて、接触部４２０を備えてもよい。
【００６８】
また、上記第３の実施形態において、オゾンガス製造装置６００が減圧弁６４６を備える構成を例に挙げた。しかし、オゾンガス製造装置６００は、減圧弁６４６に代えて、逆止弁を備えてもよい。この場合、逆止弁は、第１収容部６１０内の圧力が所定の圧力（例えば、０．２ＭＰａ）になると開弁する。
【００６９】
なお、本明細書のオゾンガス製造方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、オゾンガス製造装置、および、オゾンガス製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１００  オゾンガス製造装置
１２０  接触部
２００  オゾンガス製造装置
２２０  接触部
３００  オゾンガス製造装置
４００  オゾンガス製造装置
４２０  接触部
５００  オゾンガス製造装置
５３０  制御部
６００  オゾンガス製造装置
【図１】
2020090407.tif 000003
【図２】
2020090407.tif 000004
【図３】
2020090407.tif 000005
【図４】
2020090407.tif 000006
【図５】
2020090407.tif 000007
【図６】
2020090407.tif 000008
【図７】
2020090407.tif 000009