(57)【要約】【課題】オゾン分離部への気体成分の逆流を防止して、オゾンの自己分解反応が連続的に起きることを防止できるオゾン濃縮装置を提供することを目的とする。【解決手段】オゾン分離部４３でオゾンから分離されたガスまたは余剰のオゾンガスなどの排ガスを排出する排出ラインＬ２０に逆止弁６５を設けることで、排出ラインＬ２０を介して気体成分が逆流することを防止できる。その結果として、気体成分中に可燃性ガスが混入していたとしても、その可燃性ガスのオゾン分離４３部への侵入を防ぐことができ、例えば、オゾン分離部４３内の濃縮オゾンと可燃性ガスが反応して発熱し、さらに、その発熱によってオゾンが連続的に自己分解反応することが防止できる。【選択図】図２
2011132097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンナイザで生成されたオゾン含有ガス中のオゾンを分離濃縮するオゾン分離部を備えたオゾン濃縮装置において、
前記オゾン分離部から送出される排ガスを排出する排出経路と、
前記排出経路に設けられた逆流防止部と、を備えたことを特徴とするオゾン濃縮装置。
【請求項２】
排ガスを排出している状態を基準にして、前記排出経路の前記逆流防止部よりも下流側には、前記排出経路よりも内径が拡大したバッファー領域部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のオゾン濃縮装置。
【請求項３】
前記バッファー領域部内には、逆流する気体成分に干渉する邪魔板が設けられていることを特徴とする請求項２記載のオゾン濃縮装置。
【請求項４】
前記排出経路の前記バッファー領域部よりも下流側には、前記排ガス中に残留するオゾンを除去するオゾン処理部が設けられていることを特徴とする請求項２または３記載のオゾン濃縮装置。
【請求項５】
前記オゾン分離部は、
前記オゾン含有ガスをオゾン沸点以下の温度まで冷却して液体オゾンと非凝縮気体とに分離する液化分離部と、
前記液化分離部により分離された前記液体オゾンを加熱して濃縮オゾンガスを得る気化部と、
前記液化分離部と前記気化部とを液封可能に連絡する管路と、
前記非凝縮気体からなる前記排ガスを前記液化分離部から前記排出経路に送出する排出管と、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のオゾン濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾナイザで生成されたオゾン含有ガス中のオゾンを濃縮するオゾン濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンを発生させる方法としては、無声放電法や電解法などがあるが、工業的に大量のオゾンを生成する方法としては、無声放電法が普及している。オゾンの用途は多伎にわたっており、工業用途、例えば、電子部品洗浄用のオゾン水として利用する場合には、高濃度のオゾンガスを生成する必要がある。オゾナイザで生成されたオゾン含有ガス中のオゾンを濃縮して高濃度のオゾンガスを生成する装置については、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の装置は、オゾナイザで生成されたオゾンを沸点以下にまで冷却して液体オゾンと非凝縮気体とを分離するオゾンチャンバー、さらには、液体オゾンを加熱して濃縮オゾンガスを得る気化器などを備えている。オゾンチャンバーからの排出経路には、排ガスの逆流によって微粒子がオゾンチャンバーに流入することを防止するため、微粒子除去用フィルタが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８３９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、排気ポンプが停止した場合などに排出経路を通って大気が逆流した場合、大気中の微粒子などは捕捉できても、気体成分自体の逆流を防ぐことはできない。大気中には、可燃性ガスも存在しており、可燃性ガスなどがオゾンチャンバー内に侵入すると、オゾンが反応して発熱する可能性がある。すると、オゾンの自己分解反応が連続的におきる虞がある。
【０００６】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、オゾン分離部への気体成分の逆流を防止して、オゾンの自己分解反応が連続的に起きることを効果的に防止できるオゾン濃縮装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、オゾンナイザで生成されたオゾン含有ガス中のオゾンを分離濃縮するオゾン分離部を備えたオゾン濃縮装置において、オゾン分離部から送出される排ガスを排出する排出経路と、排出経路に設けられた逆流防止部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
オゾン分離部でオゾンから分離されたガスまたは余剰のオゾンガスなどの排ガスを排出する排出経路に逆流防止部を設けることで、排出経路を介して気体成分が逆流することを防止できる。その結果として、気体成分中に可燃性ガスが混入していたとしても、その可燃性ガスのオゾン分離部への侵入を防ぐことができ、オゾン分離部内の濃縮オゾンと可燃性ガスが反応して発熱し、さらに、その発熱によってオゾンが連続的に自己分解反応することが防止できる。さらに、例えば、オゾン分離部を減圧状態に保持しているときに、排気ポンプに不具合が発生した場合であっても、大気が逆流して減圧状態が解けてしまうことを防止することができる。
【０００９】
さらに、排ガスを排出している状態を基準にして、排出経路の逆流防止部よりも下流側には、排出経路よりも内径が拡大したバッファー領域部が設けられていると好適である。バッファー領域部を設けることで、オゾン分離部への気体成分の侵入を、更に効果的に抑えることができる。例えば、排出経路が大気開放されると、排出経路が大気圧状態になるまで逆流が続くが、逆流が収まるまでの間に気体成分が排出経路を通って流入してきても、その気体成分は、バッファー領域部で一旦受け入れられるので、オゾン分離部への直接の侵入を抑えることができる。
【００１０】
さらに、バッファー領域部内には、逆流する気体成分に干渉する邪魔板が設けられていると好適である。気体成分が邪魔板に干渉することで、気体成分や微粒子などのオゾン分離部への直接の侵入を更に抑えることができる。
【００１１】
さらに、排出経路のバッファー領域部よりも下流側には、排ガス中に残留するオゾンを除去するオゾン処理部が設けられていると好適である。オゾン処理部において、例えば、排ガス中に残留するオゾンを吸着除去する活性炭などを用いた場合、排出経路に逆流が発生すると、活性炭なども一緒になってオゾン分離部に侵入してしまう虞がある。しかしながら、上記構成では、排出経路に逆止弁を設けているので、活性炭などの侵入も遮断することができる。
【００１２】
さらに、オゾン分離部は、オゾン含有ガスをオゾン沸点以下の温度まで冷却して液体オゾンと非凝縮気体とに分離する液化分離部と、液化分離部により分離された液体オゾンを加熱して濃縮オゾンガスを得る気化部と、液化分離部と気化部とを液封可能に連絡する管路と、非凝縮気体からなる排ガスを液化分離部から排出経路に送出する排出管と、を有すると好適である。液化分離部と気化部とは液封を可能とする管路のみで接続されており、気化部で気化されることで減った分の液体オゾンが、液化分離部から管路を通じて気化部に供給される。その結果として、連続的に濃縮オゾンガスを生成できるようになり、例えば、一つのチャンバ内でのオゾンの液化分離と液体オゾンの気化とを間欠的に行う装置に比べて、濃縮オゾンガスの生成効率の向上に有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、オゾン分離部への気体成分の逆流を防止して、オゾンの自己分解反応が連続的に起きることを効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電子部品洗浄装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るオゾン濃縮装置を概略的に示す図である。
【図３】バッファータンクを拡大して示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るオゾン濃縮装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで、まず、本実施形態に係るオゾン濃縮装置に関し、電子部品洗浄装置に適用された場合を例に説明する。
（電子部品洗浄装置）
【００１６】
図１に示されるように、本実施形態に係るオゾンガス生成装置７３は、電子部品洗浄装置１に適用される。電子部品洗浄装置１は、オゾンガス生成装置７３を用いて高濃度オゾンガスを生成し、この高濃度のオゾンガスから生成した高濃度のオゾン水を半導体ウエハ、液晶、太陽電池、有機ＥＬ、プリント基板などの電子部品の表面に向けて噴射して洗浄する装置である。電子部品洗浄装置１のオゾン水生成装置７１は、濃縮オゾンガスを生成するオゾンガス生成装置７３と、このオゾンガスを超純水に溶解させて高濃度オゾン水を生成する溶解部５０と、を備えている。そして、電子部品洗浄装置１は、このオゾン水生成装置７１と、オゾン水生成装置７１で得られた高濃度オゾン水で電子部品の表面を洗浄する洗浄部７０と、を備えている。
【００１７】
電子部品洗浄装置１は、酸素タンク３と、窒素タンク５とを備えている。オゾナイザ１０には、酸素タンク３からラインＬ１を通じて酸素が供給される。また、ラインＬ１には、窒素タンク５からの窒素ガス供給ラインが合流しており、酸素ガスに微量の窒素ガスが混入されてオゾナイザ１０に導入される。オゾナイザ１０は、酸素ガスを原料として放電方式（「無声放電方式」ともいう）によりオゾン含有ガスを生成する。このオゾナイザ１０では、１０vol％程度の比較的低濃度のオゾン含有ガス（約９０vol％の酸素ガスと約１０vol％のオゾンガスとの混合気体）が生成される。また、原料の酸素ガスに微量混入された窒素ガスに起因して、オゾナイザ１０で生成されたオゾン含有ガス（非濃縮オゾンガス）中には微量の窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスが含まれる。オゾナイザ１０から送出される非濃縮オゾンガスは、ラインＬ２を通じて濃縮部３０に導入される。
【００１８】
濃縮部３０は、オゾナイザ１０で生成される非濃縮オゾンガスを濃縮し、ほぼ１００vol％の高濃度のオゾンガス（濃縮オゾンガス）を生成するものである。図２にも示されるように、濃縮部３０は、真空断熱チャンバ３１内に設けられたＮＯｘ除去部３２と、ガス冷却部３３と、分離タンク３４と、気化器３５と、熱交換部３６と、を備えている。チャンバ３１は、チャンバ排気ポンプ３７によって真空引きされる。なお、ガス冷却部３３及び分離タンク３４によって液化分離部４２が構成され、液化分離部４２及び気化器３５によってオゾン分離部４３が構成される。
【００１９】
ラインＬ２からの非濃縮オゾンガスは、濃縮部３０のＮＯｘ除去部３２に導入される。ＮＯｘ除去部３２は、導入された非濃縮オゾンガスを、ＮＯｘの凝固点以下にまで冷却して、ＮＯｘを固化させて捕捉し、非濃縮オゾンガスから分離除去する。ＮＯｘよりも凝固点が低い酸素及びオゾンは、気体の状態でＮＯｘ除去部３２を通過し、ラインＬ３１を通じてガス冷却部３３に導入される。一方、ＮＯｘ除去部３２で捕捉されたＮＯｘは、ＮＯｘ除去部３２の清掃運転時に昇温されて再び気化し、パージガス（例えば、酸素、窒素または非濃縮オゾンガスなど）に追い出されるようにしてラインＬ２１から排ガスラインＬ２０に排出される。なお、ラインＬ３１とラインＬ２１の流路の切り替えは、運転状態に合わせて適宜に実行される。
【００２０】
ガス冷却部３３では、ＮＯｘ除去後の非濃縮オゾンガスを、オゾンの融点以下にまで冷却して、オゾンを液化させる。この液体オゾンは、ラインＬ３２を通じて分離タンク３４に導入され、当該分離タンク３４の下部に溜まる。一方、オゾンよりも融点が低い酸素等は、気体の状態でガス冷却部３３及びラインＬ３２を通過し、分離タンク３４の上部に溜まる。分離タンク３４上部に溜まる気体は、主に酸素であり、ラインＬ３３を通じて分離タンク３４外に送出される。
【００２１】
前述のとおり、ＮＯｘ除去部３２とガス冷却部３３においては、非濃縮オゾンガスの冷却のための低熱源が必要である。この濃縮部３０では、極低温の低熱源としてクライオポンプ３８を備えている。クライオポンプ３８のクライオヘッド３８ａは、チャンバ３１内部に挿入されており、クライオヘッド３８ａとＮＯｘ除去部３２とが伝熱銅板３９ａで接続されている。また、クライオヘッド３８ａとガス冷却部３３とが伝熱銅板３９ｂで接続されている。この構成により、ＮＯｘ除去部３２とガス冷却部３３とを、極低温に冷却することが可能となり、前述のＮＯｘ除去及びオゾン液化が実現される。
【００２２】
分離タンク３４の底部には、Ｕ字管４１の一端が接続されている。このＵ字管４１の他端は、気化器３５の底部に接続されている。そして、分離タンク３４内に溜まった液体オゾンは、Ｕ字管４１内にも充填される。Ｕ字管４１は、分離タンク３４内の液体オゾンを気化部３５に導くためのものであると共に、当該液体オゾンによって分離タンク３４上部に溜まる酸素ガスと気化器３５側とを液封するものである。Ｕ字管（管路）４１によって分離タンク３４と気化器３５とは液封可能に連絡される。
【００２３】
このＵ字管４１内には、毛細管力を発現し、Ｕ字管４１内の液体オゾンを気化器３５内に導く充填材４１ａが充填されている。ここでは、充填材４１ａは金網状のものが用いられ、毛細管力を発現すべく密に構成されていると共に、気化器３５の底部の入口３５ａを通して気化器３５内に進入する構成とされている。この構成により、Ｕ字管４１内の液体オゾンは、入口３５ａを通じて気化器３５内に徐々に導入されていく。なお、この充填材４１ａとしては、金網状の充填材に限定されるものではなく、例えば密に配置される細い金属材料やガラス繊維、例えば多数配置される細かいシリカゲルやポーラスシリカ等であっても良く、要は、毛細管力を発現する充填材であればよい。
【００２４】
気化器３５は、Ｕ字管４１からの液体オゾンを気化するためのもので、円筒状の胴部を有し、下部が下細りの擂り鉢状に閉じられて下端に入口３５ａが設けられていると共に、上端にオゾンガス出口３５ｂが設けられている。この気化器３５の入口３５ａは、分離タンク３４における液体オゾンの液面以上の高さに位置する。この入口３５ａを通して内部に進入する金網状の充填材４１ａは、液体オゾンを毛細管力により気化器３５内に送り込むべく、当該気化器３５の底部内面に沿って広がるように配置されている。
【００２５】
気化器３５内部に進入した充填材４１ａの上方には、加熱用のヒータ３５ｃが設けられている。ヒータ３５ｃは、気化部３５の底部に供される液体オゾンを加熱して気化させる。前述のとおり、気化器３５内には、酸素が分離除去された液体オゾンが導入されるので、気化器３５内で気化されるオゾンは、ほぼ１００vol％の濃度である。また、気化器３５には、ラインＬ１２を介して、酸素タンク３からの酸素が希釈用酸素ガスとして導入される。液体オゾンの気化で得られたほぼ濃度１００vol％のオゾンは、ラインＬ１２からの希釈用酸素ガスによって気化器３５上部で適宜希釈され、オゾンガス出口３５ｂ及びラインＬ３を通じて、濃縮オゾンガスとして送出される。このラインＬ３の濃縮オゾンガスは、溶解部５０に導入される。また、この濃縮オゾンガスの一部の余剰分は、ラインＬ３から分岐したラインＬ２５を通じて排ガスラインＬ２０に送出される。また、ラインＬ３には、酸素タンク３からのラインＬ１３も合流しており（図１参照）、ラインＬ３の濃縮オゾンガスは、ラインＬ１３からの酸素ガスによっても必要に応じて希釈されて、溶解部５０に導入される。なお、本実施形態では、気化器３５で得られたオゾンをラインＬ１２からの希釈用酸素ガスで主体的に希釈するため、ラインＬ１３を省略することも可能である。
【００２６】
なお、ラインＬ１２は、気化器３５よりも上流側で熱交換部３６を通過している。熱交換部３６では、分離タンク３４からラインＬ３３を通じて排出される排酸素ガスとラインＬ１２の希釈用酸素ガスとの熱交換が行われる。これにより、希釈用酸素ガスは、熱交換部３６で冷却され温度調整された後に気化器３５内に導入される。また排酸素ガスは、熱交換部３６から、ラインＬ２３を通じて排ガスラインＬ２０に排出される。
【００２７】
図１に示すように、溶解部５０は、ラインＬ３から導入される濃縮オゾンガスとラインＬ１１から導入される超純水とを接触させる溶解モジュールを備えている。溶解モジュールにおいては、超純水に濃縮オゾンガスが溶解し、高濃度のオゾン水が生成される。なお、超純水に溶解されなかった余剰の濃縮オゾンガスは、ガスラインＬ２７を通じて排ガスラインＬ２０に排出される。一方、オゾン水は、ラインＬ４を通じて洗浄部７０に導入される。
【００２８】
洗浄部７０は、ラインＬ４から導入したオゾン水を、ノズルから電子部品表面に向けて噴射する。このようなオゾン水の噴射によって、電子部品表面に形成されたレジストが洗浄除去される。すなわち、洗浄部７０は、電子部品のレジスト除去の用途で用いられる。
【００２９】
なお、前述のように、洗浄装置１の各部で発生する不要なガス（ラインＬ２１の排ＮＯｘガス、ラインＬ２３の排酸素ガス、ラインＬ２５の排オゾンガス、及びＬ２７の排オゾンガス）は、すべて合流して排ガスラインＬ２０を通過する。排ガスラインＬ２０には、各種の排ガスを吸引して排出する排気ポンプ６８（図２参照）などが設けられている。本実施形態では、濃縮部３０及び排ガスラインＬ２０によってオゾン濃縮装置８０が構成される。
（オゾン濃縮装置）
【００３０】
オゾン濃縮装置８０について、排ガスラインＬ２０を中心に更に詳しく説明する。図２に示されるように、排ガスライン（排出経路）Ｌ２０は、例えば、濃縮部３０のライン（排出管）Ｌ２５やライン（排出管）Ｌ２３に接続されている。
【００３１】
ラインＬ２５は、濃縮部３０の気化器３５で生成した濃縮オゾンガスを溶解部５０に移送するラインＬ３から分岐して設けられた管路である。ラインＬ３には、内部を通過する濃縮オゾンガスの流体圧を検出するセンサ６１が設けられ、ラインＬ２５には、圧力調整弁６２が設けられている。圧力調整弁６２は、センサ６１での検出値に基づいてラインＬ３の流体圧を定圧に保持すべく、ラインＬ２５を開閉して余剰分のオゾンガスを排オゾンガスとして排ガスラインＬ２０に送出する。
【００３２】
ラインＬ２３は、分離タンク３４で液体オゾンから分離された非凝縮気体を排酸素ガスとして排ガスラインＬ２０に送出するため管路である。ラインＬ２３には、内部を通過する排酸素ガスの流体圧を検出するセンサ６３と、圧力調整弁６４とが設けられている。圧力調整弁６４は、センサ６３での検出値に基づいてラインＬ２３の流体圧を定圧に保持すべく、ラインＬ２３を開閉する。
【００３３】
排ガスラインＬ２０には、排オゾンガスや排酸素ガスなどの排ガスを排出している状態を基準にして、すなわち、排ガスの順方向の流れを基準にして上流側から第１の逆止弁６５、バッファータンク（バッファー領域部）６６、オゾンキラー（オゾン処理部）６７、そして排気ポンプ６８が設けられており、排気ポンプ６８の下流側は大気開放されている。また、排気ポンプ６８の吸い込み側（サクション側）には第２の逆止弁６９が設けられている。本実施形態では、第１の逆止弁６５が逆流防止部に相当する。
【００３４】
また、第２の逆止弁６９と排気ポンプ６８との間には、排ガスラインＬ２０を大気開放するための開放配管９１が接続されており、開放配管９１には、リリーフ弁９２が設けられている。例えば、停電によって排気ポンプ６８が停止した場合には、濃縮部３５のクライオポンプ３８も同様に停止してしまう。すると、液化分離部４２や気化器３５に溜っている液体オゾンが外部からの侵入熱によって気化し、圧力上昇を引き起こす。この場合、リリーフ弁９２が開き、排ガスラインＬ２０が大気開放されて急激な圧力上昇を防いでいる。
【００３５】
濃縮部３０の液化分離部４２や気化器３５は、安全面を考慮して減圧状態に保持することが望ましい。また、液化分離部４２で液体オゾンから分離された酸素排ガスや、気化器３５からの余剰のオゾンガスを適宜、系外に排出する必要がある。そこで、排ガスラインＬ２０には、真空ポンプなどからなる排気ポンプ６８が設けられている。排気ポンプ６８は、油や水などの液体を使用する型式のものもあるが、油はオゾンや酸素と反応してしまう虞があることなどから、本実施形態では、ドライ真空ポンプが使用される。
【００３６】
気化器３５などでの減圧条件は、気化するオゾンの濃度などによって異なるが、一般的には、−９０ＫＰａ〜−３０ＫＰａ程度である。この程度の減圧条件を作ることができる排気ポンプ６８としては、例えば、ダイヤフラム型真空ポンプ、回転翼型真空ポンプ、揺動ピストン型真空ポンプなどが適している。
【００３７】
排気ポンプ６８が、ダイヤフラム型真空ポンプや揺動ピストン型真空ポンプなどの場合、吸気・排気を繰り返すことで減圧する構成になるので、例えば、排気の際に不具合が発生して作動が停止すると、大気が減圧状態の気化器３５に逆流する可能性がある。また、停電などで排気ポンプ６８やクライオポンプ３８が停止して圧力が上昇し、その圧力を逃がすためにリリーフ弁９１が開いた場合などには、排気ポンプ６８の型式を問わず、大気が減圧状態の気化器３５に逆流する可能性がある。
【００３８】
大気中には、可燃性ガスなどの気体成分が含まれている可能性があり、大気が気化器３５内に逆流すると、可燃性ガスとオゾンガスとが反応し、発熱する。気化器３５内のオゾンガス濃度が低いと発熱による問題は比較的少ないが、気化器３５内には１０vol％程度の低濃度のオゾンガスではなく、ほぼ１００vol％の高濃度のオゾンガスが生成されているため、この発熱によってオゾンの自己分解反応が連続的に起きる虞がある。そこで、本実施形態では、排ガスラインＬ２０を介して可燃性ガスが逆流するのを防止すべく、第１の逆止弁６５及び第２の逆止弁６８が設けられている。第１の逆止弁６５及び第２の逆止弁６８は、上下方向（鉛直方向）に延在する管路途中に設けられており、下から上に向けての流れは順方向の流れとして許容し、上から下に向けての流れは逆流として規制する。
【００３９】
また、排ガスラインＬ２０には、排ガス中に残留するオゾンを除去して系外に排出するためのオゾンキラー６７が設けられている。オゾンキラー６７は、オゾンを分解処理する触媒やオゾンを吸着除去する活性炭などを収容しており、オゾンキラー６７内を通過した排ガス中のオゾンは、排ガスを系外に放出可能となる程度にまで除去される。
【００４０】
オゾンキラー６７よりも上流側には、バッファータンク（図３参照）６６が設けられている。バッファータンク６６は、排ガスラインＬ２０よりも内径が拡大した領域を形成する筐体部６６ａと、筐体部６６ａ内に設けられた複数の邪魔板６６ｂと、を有する。筐体部６６ａの上部には、順方向に流れている排ガスを受け入れる入口部６６ｃが設けられ、筐体部６６ａの下部には、出口部６６ｄが設けられている。バッファータンク６６の容積はオゾンキラー６７の容積の１／２〜１／５程度が望ましい。邪魔板６６ｂは、順流時の排ガスや逆流時の大気などの気体成分の流れに干渉するように配置されており、例えば、気体成分の流れの向きが左右交互に変化するように配置されている。
【００４１】
排気ポンプ６８が停止した際の逆流のほとんどは、第２の逆止弁６９だけでも防止できる。しかしながら、第２の逆止弁６９は、大気の吸い込みを繰り返すと、大気中の微粒子が付着してシール性が悪化する可能性があり、すると第２の逆止弁６９から漏出して逆流が生じる可能性がある。この場合、逆流した気体成分はオゾンキラー６７を大気圧状態にして、オゾンキラー６７内に残っている気体成分を押し戻す。しかしながら、オゾンキラー６７の上流側には、バッファータンク６６が設けられているので、押し戻された気体成分は、バッファータンク６６で受け止められる。
【００４２】
バッファータンク６６内に流入するガスは、オゾンキラー６７内に残っているガス程度であり、オゾンキラー６７内のガスは、純酸素ガスからオゾンを生成した後に排出される排酸素ガスまたは余剰分のオゾンガスなどであり、可燃性ガスは含まれていないと想定されるので、可燃性ガスのオゾン分離部４３への侵入は効果的に防止される。さらに、バッファータンク６６内に流入するガスの流速は、バッファータンク６６の内径が排出ラインＬ２０よりも大きく、また、第２の逆止弁６９の効果もあって非常に遅い流れになっている。従って、逆流に伴ってオゾンキラー６７の触媒微粒子などが流出しても、バッファータンク６６で受け止められてオゾン分離部４３への侵入は効果的に防止される。
【００４３】
本実施形態に係るオゾン濃縮装置８０では、オゾン分離部４２から送出された排酸素ガスまたは排オゾンガスなどの排ガスを排出する排出ライン（排出経路）Ｌ２０に逆止弁（逆流防止部）６５を設けることで、排出ラインＬ２０を介して気体成分が逆流することを防止できる。その結果として、気体成分中に可燃性ガスが混入していたとしても、その可燃性ガスのオゾン分離部４３への侵入を防ぐことができ、例えば、オゾン分離部４３内の濃縮オゾンと可燃性ガスが反応して発熱し、さらに、その発熱によってオゾンが連続的に自己分解反応することが防止できる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、オゾン分離部４３を減圧した状態で高濃度オゾンガスの生成を行っているが、排気ポンプ６８に不具合が発生したり、また、第２の逆止弁６９に不具合が発生したりしても、大気が逆流して減圧状態が解けてしまうことを防止することができる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、排出ラインＬ２０の第１の逆止弁６５よりも下流側にバッファータンク（バッファー領域部）６６が設けられているので、オゾン分離部４３への気体成分の侵入を、更に効果的に抑えることができる。例えば、排気ポンプ６８の不具合、第２の逆止弁６９の不具合、リリーフ弁９２の開放などが生じて排出ラインＬ２０が大気開放されると、排出ラインＬ２０が大気圧状態になるまで逆流が続くが、逆流が収まるまでの間に気体成分が排出ラインＬ２０を通って流入してきても、その気体成分は、バッファータンク６６で一旦受け入れられるので、オゾン分離部４３への直接の侵入を抑えることができる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、排出ラインＬ２０のバッファータンク６６よりも下流側には、排ガス中に残留するオゾンを除去するオゾン処理部６７が設けられている。排出ラインＬ２０に逆流が発生すると、オゾン処理部６７の触媒や活性炭などの微粒子も一緒になって逆流するが、本実施形態では、排出ラインＬ２０に第１の逆止弁６５を設けているので、オゾン分離部４３への微粒子の侵入も遮断することができる。
【００４７】
また、本実施形態に係るオゾン濃縮装置８０のオゾン分離部４３は、オゾン含有ガスをオゾン沸点以下の温度まで冷却して液体オゾンと非凝縮気体とに分離する液化分離部４２と、液化分離部４２により分離された液体オゾンを加熱して濃縮オゾンガスを得る気化器３５と、液化分離部４２と気化器３５とを液封可能に連絡するＵ字管（管路）４１と、非凝縮気体からなる排ガスを液化分離部４２から排出ラインＬ２０に排出するライン（排出管）Ｌ２３と、を有する。液化分離部４２と気化器３５とは液封を可能とするＵ字管４１のみで接続されており、気化器３５で気化されることで減った分の液体オゾンが、液化分離部４２からＵ字管４１を通じて気化器３５に供給される。その結果として、連続的に濃縮オゾンガスを生成できるようになり、例えば、一つのチャンバー内でのオゾンの液化分離と液体オゾンの気化とを間欠的に行う装置に比べて、濃縮オゾンガスの生成効率の向上に有効である。
【００４８】
なお、本実施形態では、液封可能に連絡する管路としてＵ字管を採用したが、Ｕ字管に限定されるものではなく、水平配管や傾斜配管でも液封できるものであれば、何れのものも用いることができる。
【００４９】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、オゾン分離部の態様としては、オゾン含有ガスを冷却して液体オゾンと非凝縮気体とに分離する態様に限定されず、例えば、圧力や温度に応じてオゾンを選択的に吸着する触媒を用いてオゾンガスと他の気体（酸素ガス）とを分離し、分離したガスを排ガスとして排出する態様であってもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、液化分離部と気化部（気化器）が分離した構成について説明したが、液化分離部と気化部が同一のチャンバで構成されている場合にも適用できる。更には、上記実施形態では、連続式でオゾン濃縮を行う場合について説明したが、単一のチャンバで液化と気化とを繰り返す所謂バッチ式のオゾン濃縮装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１０…オゾナイザ、４２…液化分離部、３５…気化器（気化部）、４１…Ｕ字管（管路）、４３…オゾン分離部、６５…第１の逆止弁（逆流防止部）、６６…バッファータンク（バッファー領域部）、６６ｂ…邪魔板、６７…オゾン処理部、８０…オゾン濃縮装置、Ｌ２０…排出ライン（排出経路）、Ｌ２３…ライン（排出管）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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