(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部にガス入口を有し上部に出口を有する容器の内部底面との間に間隙を有してガスが流通可能な支持材を設け、その上に粒径３００μｍ以下のシリカゲルを充填し、オゾンと酸素の混合ガスをガス入口より流入し、シリカゲルを流動化してオゾン吸着を行い、また前記ガス入口よりキャリアガスを流入し、シリカゲルを流動化してオゾン脱着を行うことを特徴とするオゾン吸脱着方法。
【請求項２】
下部にガス入口を有し、上部にガス出口を有する容器と、この容器の内部底面との間に間隙を有して設けられたガス流通可能な支持材と、この支持材上に充填された粒径３００μｍ以下のシリカゲルと、このシリカゲルと前記支持材の間に設けられシリカゲルの落下を防止する第１フィルタと、容器頂部内面で上部出口を覆うように設けられシリカゲルの通過を阻止する第２フィルタと、容器の外面に設けられ容器内のシリカゲルを冷却する冷媒管とを備えたことを特徴とするオゾン吸脱着装置。
【請求項３】
前記第１フィルタおよび第２フィルタをガラス繊維を用いて構成したことを特徴とする請求項２記載のオゾン吸脱着装置。
【請求項４】
前記シリカゲルとして純度９９％〜１００％のＳｉＯ2 が用いられることを特徴とする請求項２または３記載のオゾン吸脱着装置。
【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脱着方法および装置に関する。
【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、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発生される。このようにして発生したオゾンは一旦オゾン吸着筒に吸着させて蓄積し濃縮される。吸着は低温加圧下で行われる。次に供給先へ供給するため、まず大気圧とし常温にして脱着させ窒素や乾燥空気などのキャリアガスとともに供給先へ送出する。
【０００３】
図４は従来用いられている吸着筒の一例を示す。筒本体２２は円筒形で底面にガス入口２２ａがあり、頂部にガス出口２２ｂが設けられている。筒本体２２の下部で底面と間隙を設けて支持材２３が設けられ、この支持材２３にはガスを通過するが、シリカゲル２６の通過は阻止する多数の開口が設けられている。筒本体２２の外周には冷媒管２４が螺旋状に巻かれ内部のシリカゲル２６を冷却し、オゾンの吸着を促進させる。冷媒管２４の下側には冷媒入口２４ａが設けられ、上側に冷媒出口２４ｂが設けられている。筒本体２２と冷媒管２４を覆って断熱材２５が保冷用に設けられている。支持材２３の上面にはシリカゲル２６が充填されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、使用されているシリカゲル２６は粒径が２〜３ｍｍ以上のものである。このように粒径が大きいと筒本体２２に充填した場合、間隙率が大きくバルク比重（体積あたりの比重）が小さくなり、吸着筒の体積当たりのオゾン吸着量が少ない。また、吸着筒の半径方向では冷却が均一に行われず、オゾンの吸着も均一に行われていなかった。このためオゾン吸着効率が低くなり、この結果吸着筒を大きくしなければならなかった。また、脱着時のオゾン濃度も均一にならなかった。
【０００５】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、シリカゲルの粒径を微細にして間隙率を小さくし、さらに供給するガスの流量を調整して筒内で流動現象を起こすようにして冷却、吸着、および脱着オゾン濃度の均一化を図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の発明では、下部にガス入口を有し上部に出口を有する容器の内部底面との間に間隙を有してガスが流通可能な支持材を設け、その上に粒径３００μｍ以下のシリカゲルを充填し、オゾンと酸素の混合ガスをガス入口より流入し、シリカゲルを流動化してオゾン吸着を行い、また前記ガス入口よりキャリアガスを流入し、シリカゲルを流動化してオゾン脱着を行う。
【０００７】
かかる構成により、オゾン吸着時下部ガス入口から流入したオゾンと酸素は容器の内部底面と支持材との間の間隙で容器の断面に均一に広がり、支持材を抜けて上昇し、シリカゲルを流動化して均一な分布とし、冷却温度の均一化、および吸着の均一化を図る。これにより全体としてのオゾン吸着量を増やすことができる。またオゾン脱着時は下部ガス入口からキャリアガスを流入し、シリカゲルを流動化するので脱着オゾン濃度の均一性が向上する。オゾン吸着時または脱着時、シリカゲルの粒径を３００μｍ以下、望ましくは２００μｍ以下で２０μｍ以上とすると流動化が促進される。なお、粒径は小さい程全体としてシリカゲルの表面積が大きくなり、オゾン吸着や脱着量が増加するが、あまり細いと舞い上がったシリカゲルがなかなか落下せず、流動化が充分なされない。このため下限値を目安として与える。
【０００８】
請求項２の発明では、下部にガス入口を有し、上部にガス出口を有する容器と、この容器の内部底面との間に間隙を有して設けられたガス流通可能な支持材と、この支持材上に充填された粒径３００μｍ以下のシリカゲルと、このシリカゲルと前記支持材の間に設けられシリカゲルの落下を防止する第１フィルタと、容器頂部内面で上部出口を覆うように設けられシリカゲルの通過を阻止する第２フィルタと、容器の外面に設けられ容器内のシリカゲルを冷却する冷媒管とを備える。
【０００９】
容器下面と支持材の間に流入したガスは容器断面に一様に広がり第１フィルタを通過してシリカゲルを流動化して均一な分布とする。第２フィルタはシリカゲル上部出口からガスと共に流出するのを防止する。オゾン吸着時にはオゾンと酸素ガスがガス入口より流入し、シリカゲルを均一な分布にし、その冷却温度を均一にして、オゾンを均一に吸着させる。オゾン脱着時にはキャリアガスをガス入口より流入し、シリカゲルを流動化させ均一な分布にし、脱着オゾン濃度を均一化する。なお、シリカゲルの粒径を３００μｍ以下とし、ガス入口より流入するガスの流速を調整することにより流動化が充分行われ、シリカゲルが均一な分布となる。
【００１０】
請求項３の発明では、前記第１フィルタおよび第２フィルタをガラス繊維を用いて構成する。ガラス繊維の間隙がメッシュの働きをしてフィルタを構成する。
【００１１】
請求項４の発明では、前記シリカゲルとして純度９９％〜１００％のＳｉＯ2 が用いられる。ＳｉＯ2 ９９％〜１００％の高純度シリカゲルを用いることにより、ＳｉＯ2 ９０％程度の一般のシリカゲルを用いる場合に比べ１０倍程度オゾン吸着率が向上する。
【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は本実施の形態を用いるオゾン供給装置の構成を示すブロック図である。オゾン発生器１は放電等により酸素Ｏ2 よりオゾンＯ3 を発生し、酸素と共に排出する。ポンプ2 はこのオゾンと酸素の混合ガスをオゾン吸着容器３に供給する。オゾン吸着容器３はこの混合ガスの内オゾンを吸着する。またこの吸着したオゾンを脱着して放出する。冷凍機４はオゾン吸着容器３がオゾンを吸着するときシリカゲルを冷却する冷媒（ブライン）を供給する。希釈タンク５は脱着したオゾンを所定濃度に希釈するタンクで反応塔６はオゾンを使用して漂白や殺菌などの処理を行う装置である。止め弁７ａ，７ｂはオゾン吸着作用を行うループを形成する時開とし、オゾン脱着作用を行う時閉となる止め弁である。止め弁８ａ，８ｂ，８ｃはオゾンを脱着し、希釈して反応塔６へ供給するときのラインを構成する止め弁で、オゾン脱着時開となり、オゾン吸着時閉となる。流量制御弁９ａ，９ｂはキャリアガスとしての窒素Ｎ2 またはドライエアの流量を調整し、流量制御弁9cはオゾンとキャリアガスの混合気体の流量を制御する。圧力調整弁１０は脱着したオゾンとキャリアガスの圧力を調整する。
【００１３】
オゾンを発生させこれをオゾン吸着容器３のオゾン吸着剤に吸着されるオゾン吸着作用の場合、止め弁７ａ，７ｂを開とし、止め弁８ａ，８ｂ，８ｃを閉としてオゾン発生器１から発生したオゾンと未反応の酸素の混合ガスを排出し、これをポンプ２でオゾン吸着容器３へ送り、オゾン吸着容器３ではオゾンを吸着して酸素はオゾン発生器１へ戻す。
【００１４】
オゾンをオゾン吸着容器３から取り出し反応塔６へ供給するオゾン脱着作用の場合は、止め弁７ａ，７ｂを閉とし、止め弁８ａ，８ｂ，８ｃを開とする。オゾン脱着時は窒素またはドライエアなどをキャリアガスとしてオゾン吸着容器３に送り、シリカゲルから脱着したオゾンとキャリアガスを希釈タンク５に入れる。希釈タンク５ではさらにキャリアガスで所定の濃度にオゾンを希釈し反応塔６に送出する。
【００１５】
図２は本実施の形態におけるオゾン吸着容器３の縦断面図を示し、図３は支持材１３の平面図を示す。円筒本体１２は底板１２ｃにガス入口１２ａを有し、頂板１２ｄにガス出口１２ｂを有する細長円筒よりなる。支持材１３は図３に示す平面形状を有し、多数のガス通過用の開口１３ａを有し、円筒本体１２の底板１２ｃより所定の間隙を有して円筒本体１２の内周に水平に取り付けられている。この支持材１３と円筒本体１２の底板１２ｃとの間が入口空間１２ｅを構成し、ガス入口１２ａから流入したガスを支持材１３の開口１３ａに均一に供給する。
【００１６】
第１フィルタ１４はガラス繊維よりなり、支持材１３上に設置され、充填された微細なシリカゲル１８を支持する。第２フィルタ１５はガラス繊維よりなり、頂板１２ｄの内面に取り付けられ、ガス出口１２ｂより放出される、吸着時における酸素ガス、脱着時におけるオゾンとキャリアガスと共にシリカゲル１８が放出されるのを防止する。冷媒管１６は円筒本体１２の胴部に螺旋状に巻かれ、内部のシリカゲル１８を冷却する。冷媒入口１６ａは冷媒管１６の下側に設けられ、冷媒出口１６ｂは上側に設けられている。断熱材１７が円筒本体１２の全外面に設けられ冷媒管１６を覆い吸着時円筒本体１２と冷媒管１６を保冷する。シリカゲル１８は第１フィルタ１４より、第２フィルタ１５の下面から所定の間隙を有する高さまで充填される。シリカゲル１８の上面と第２フィルタ１５の下面間の空間を出口空間１２ｆとし、この出口空間１２ｆで円筒本体１２内を流れるガスはガス出口１２ｂに絞られる。
【００１７】
シリカゲル１８は微細な粉末よりなり、最大でも３００μｍとし、好ましくは２００μｍ以下で２０μｍ以上のものを用いる。シリカゲルの粒子を小さくすれば、全粒子の表面面積の合計値は大きくなるが、自重で落下するような大きさとする。
【００１８】
このように構成されたオゾン吸着容器３の動作について説明する。まずオゾン吸着時、および脱着時のオゾン吸着容器３内の条件の一例を示す。オゾン吸着時の温度は−１０℃、ゲージ圧力は８ｋｇ／ｃｍ2 であり、オゾン脱着自時は温度は２５℃、圧力は大気圧である。オゾン吸着時にはガス入口１２ａよりオゾンと酸素が流入し、入口空間１２ｅで円筒本体１２の断面に広がり、支持材１３の開口１３ａを通り、第１フィルタ１４の繊維の間隙を通り上昇する。ガス入口１２ａより流入するオゾンと酸素の流量を調整することによりシリカゲル１８は粒径が微細なことから流動現象が発生する。オゾン吸着時には冷凍機４からの冷媒が冷媒管１６内を循環してシリカゲル１８を冷却しているが、この流動現象によりシリカゲル１８の均一な冷却が行われる。この均一な冷却と流動現象によりシリカゲル１８へのオゾンの吸着が均一となる。このようにしてオゾンはシリカゲル１８に吸着され、酸素はオゾン発生器１へ戻され、オゾンの原料となる。
【００１９】
脱着時はガス入口１２ａから窒素またはドライエアなどがキャリアガスとして流入し、この流入速度を調整することにより微細なシリカゲル１８に流動現象を発生させ、シリカゲル１８からの脱着オゾン濃度の均一性が向上する。
【００２０】
シリカゲルとしては、ＳｉＯ2 ９０％の普通のものを用いてもよいが、ＳｉＯ2 ９９％〜１００％の高純度のものを用いると、オゾン吸着率が普通のものより１０倍程度向上する。また、ＮａをＨ置換したゼオライト（Ｈ型ＺＳＭ−５）を用いてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明はシリカゲルの粒径を微細にして流入ガスの流量を調整することにより、シリカゲルに流動現象を起こさせる。シリカゲルを微細にするため、バルク比重が大きくなりシリカゲルを格納する円筒の単位体積当たりのオゾン吸着量を増大することができる。また流動現象によりシリカゲルの冷却およびオゾンの吸着を均一にでき、吸着筒全体としてのオゾン吸着量を増大することができる。さらに脱着時にも流動化を起こすことにより脱着オゾン濃度の均一性を向上させることができる。また、高純度のシリカゲルを用いることによりオゾン吸着率を大幅に向上することができる。これらのオゾン吸着率の向上によりオゾン吸着容器の大きさを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オゾン吸着筒を含むオゾン供給設備の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態のオゾン吸着容器の詳細図である。
【図３】オゾン吸着容器の支持材の平面図である。
【図４】従来のオゾン吸着筒の詳細図である。
【符号の説明】
１  オゾン発生器
２  ポンプ
３  オゾン吸着容器
４  冷凍機
５  希釈タンク
６  反応塔
７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ，８ｃ  止め弁
９ａ，９ｂ，９ｃ  流動制御弁
１０  圧力調整弁
１２  円筒本体
１２ａ  ガス入口
１２ｂ  ガス出口
１２ｃ  底板
１２ｄ  頂板
１２ｅ  入口空間
１２ｆ  出口空間
１３  支持材
１３ａ  開口
１４  第１フィルタ
１５  第２フィルタ
１６  冷媒管
１６ａ  冷媒入口
１６ｂ  冷媒出口
１７  断熱材
１８  シリカゲル
【図１】
0003709591.tif 000002
【図２】
0003709591.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003709591.tif 000005