(57)【要約】【課題】気化部での濃縮オゾンガスの安定した生成を可能にす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】伝熱壁８２を介して気化器３５の下部で加熱された液体オゾンは、沸点にまで達すると気化し、伝熱壁８２に沿って上昇する。伝熱壁８２は、蛇腹構造Ｂであるため、所定の強度を保持しつつ、壁厚を薄く（断面を小さく）することができ、壁厚を薄くすることで、ヒータ３５ｃから供給された熱量が伝熱壁８２の上部に伝わり難くなる。従って、伝熱壁８２の上部は比較的低温に保持され、伝熱壁８２の上部において、濃縮オゾンガスＧを更に加熱してしまうことが抑止され、濃縮オゾンガスＧの過熱化を防ぐことができる。その結果として、濃縮オゾンガスＧを所定温度以下に保持し易くなり、濃縮オゾンガスの安定的な生成に有効である。【選択図】図３
2011132100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾナイザで生成された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、を備えたオゾン濃縮装置において、
前記気化部は、伝熱壁と、前記伝熱壁を介して前記液体オゾンを加熱する加熱部と、を有し、
前記伝熱壁は、前記液体オゾンに接する側の下部と、前記濃縮オゾンガスが排出される側の上部と有すると共に、前記下部と前記上部とを連絡する領域の少なくとも一部が波板状であることを特徴とするオゾン濃縮装置。
【請求項２】
前記伝熱壁は筒状であり、前記波板状とは蛇腹構造であ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】
前記液化分離部と前記気化部とを液封可能に連絡する管路を更に備え、
前記気化部は、前記管路に接続されると共に、前記液体オゾンを収容する有底筒状の外胴部と、前記外胴部の上部に設けられた前記濃縮オゾンガスの排出部とを更に有し、
前記伝熱壁は、有底筒状であると共に、前記外胴部に挿入された蛇腹構造であり、
前記加熱部は、前記伝熱壁の内側の底部上に設置さ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】
前記伝熱壁は、有底筒状であると共に、前記液体オゾンを収容する蛇腹構造の外胴部であり、
前記加熱部は、前記伝熱壁の下部の外側に配置さ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。
【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、液体オゾンから濃縮オゾンガスを得る気化器などを備える。気化器には、オゾンチャンバーで生成された液体オゾンが導入される。気化器に導入された液体オゾンは伝熱壁に接し、伝熱壁を介してヒータからの熱量が液体オゾンに供給される。その結果、液体オゾンが加熱気化されて濃縮オゾンガスが生成され、気化器の上部から排出される。
【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、気化器の下部で沸点にまで達して気化した濃縮オゾンガスは、伝熱壁に沿って上昇する過程で伝熱壁から熱量を受け、更に過熱される可能性がある。濃縮オゾンガスが過熱されて高温になればなるほど不安定になって扱いが難しくなるため、濃縮オゾンガスの安定した生成が困難になる。
【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、気化部での濃縮オゾンガスの安定した生成を可能にす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、オゾナイザで生成された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、を備えたオゾン濃縮装置において、気化部は、伝熱壁と、伝熱壁を介して液体オゾンを加熱する加熱部と、を有し、伝熱壁は、液体オゾンに接する側の下部と、濃縮オゾンガスが排出される側の上部と有すると共に、下部と上部とを連絡する領域の少なくとも一部が波板状であることを特徴とする。
【０００８】
伝熱壁を介して気化部の下部で加熱された液体オゾンは、沸点にまで達すると気化し、伝熱壁に沿って上昇する。伝熱壁は、下部と上部とを連絡する領域の少なくとも一部が波板状であるため、所定の強度を保持しつつ、壁厚を薄く（断面積を小さく）することができ、壁厚を薄くすることで、加熱部から供給された熱量が伝熱壁の上部に伝わり難くなる。従って、伝熱壁の上部は比較的低温に保持され、伝熱壁の上部において、濃縮オゾンガスを更に加熱してしまうことが抑止され、濃縮オゾンガスの過熱化を防ぐことができる。その結果として、濃縮オゾンガスを所定温度以下に保持し易くなり、濃縮オゾンガスの安定的な生成に有効である。
【０００９】
さらに、伝熱壁は筒状であり、波板状とは蛇腹構造であると好適である。この構成により、下部から上部までの伝熱壁の長さを、同じ高さのストレート管に比べて長くとることができて伝熱し難い構成を実現し易くなり、濃縮オゾンガスの過熱化を防いで、濃縮オゾンガスの安定的な生成に有効である。
【００１０】
さらに、液化分離部と気化部とを液封可能に連絡する管路を更に備え、気化部は、管路に接続されると共に、液体オゾンを収容する有底筒状の外胴部と、外胴部の上部に設けられた濃縮オゾンガスの排出部とを更に有し、伝熱壁は、有底筒状であると共に、外胴部に挿入された蛇腹構造であり、加熱部は、伝熱壁の内側の底部上に設置されていると好適である。液体オゾンは、内側の伝熱壁と外側の外胴部との間に収容され、加熱部は、伝熱壁に囲まれるように伝熱壁の内側の底部に配置されている。その結果、加熱部から供給される熱量の損失は少なく、効率良く液体オゾンに伝熱される。また、伝熱壁は蛇腹構造であるために壁厚を薄く、且つ、下部から上部までの伝熱壁の長さを比較的長くとることが可能になるため、下部から上部に熱量が伝わり難い構成を実現し易くなる。その結果として、濃縮オゾンガスの過熱化を防いで、濃縮オゾンガスの安定的な生成に有効である。
【００１１】
また、伝熱壁は、有底筒状であると共に、液体オゾンを収容する蛇腹構造の外胴部であり、加熱部は、伝熱壁の下部の外側に配置されていると好適である。加熱部から供給された熱量は、伝熱壁の外側から内側に向けて伝わり、伝熱壁の内側に収容された液体オゾンに伝わって濃縮オゾンガスを生成する。伝熱壁は蛇腹構造であるために壁厚を薄く、且つ、下部から上部までの伝熱壁の長さを比較的長くとることが可能になるため、下部から上部に熱量が伝わり難い構成を実現し易くなる。その結果として、濃縮オゾンガスの過熱化を防いで、濃縮オゾンガスの安定的な生成に有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、気化部での濃縮オゾンガスの安定した生成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】本発明の第１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】気化部を拡大して示す概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る気化器を概略的に示す断面図である。
【図５】伝熱壁に形成する波板状の形態を例示する概略断面図であり、（ａ）は、Ｓ字カーブを描くように左右に凹凸が形成された波板状の伝熱壁を示し、図５（ｂ）は、左右に矩形の凹凸が形成された波板状の伝熱壁を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、第１の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）
【００１５】
図１に示されるように、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。オゾンガス生成装置７３は、オゾンガスを発生させるオゾナイザ１０と、オゾナイザ１０で発生したオゾン含有ガスを濃縮する濃縮部３０とを備えている。更に電子部品洗浄装置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、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。
【００１６】
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。
【００１７】
濃縮部（オゾン濃縮装置）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が構成される。
【００１８】
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、必要に応じてパージガス（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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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器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。
【００２２】
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の底部の導入口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、導入口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。
【００２３】
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導入口３５ａが設けられていると共に、上部にオゾンガス出口３５ｂが設けられている。この気化器３５の導入口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。この導入口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。
【００２４】
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、気化器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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。溶解モジュールは、高分子膜、エジェクタ、マイクロリアクタなどオゾンガスを水に溶解させる装置をいう。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。
【００２７】
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ウエハ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、電子部品ウエハ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。
【００２８】
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。そして、このラインＬ２０の不要ガスは、触媒分解装置７と排ガス冷却器８とを通過し、排気ポンプ９によって系外に排出される。触媒分解装置７は、不要ガスを例えば活性炭などの触媒と接触させることにより、不要ガス中のオゾンガスを比較的無害な酸素ガスに分解する。排ガス冷却器８は、不要ガスを大気に排出する前に当該不要ガスの冷却を行う。
（第１実施形態）
【００２９】
第１の実施形態に係る濃縮部（オゾン濃縮装置）３０について、気化器３５を中心に更に詳しく説明する。図３に示されるように、気化器３５は、二重管構造からなり、液体オゾンを下部に収容する有底円筒状の外胴部８１と、外胴部８１に挿入された有底筒状の内胴部８２とを備えている。外胴部８１及び内胴部８２は、例えばステンレス製である。
【００３０】
外胴部８１の底部８１ａは擂り鉢状（テーパ状）に形成され、下頂部に液体オゾンの導入口３５ａが形成されてＵ字管４１が接続されている。外胴部８１の底部８１ａには、Ｕ字管４１の内部に連続して毛細管力を発現する充填材４１ａが敷き詰められている。また、外胴部８１の周壁部８１ｂの下部には、気化した濃縮オゾンガスを所定濃度に希釈するための希釈用酸素ガスの供給部８１ｃが設けられ、上部には、濃縮オゾンガスを排出するオゾンガス出口（排出部）３５ｂが設けられている。
【００３１】
外胴部８１の上端には受け側のフランジ部８１ｄが設けられ、内胴部８２の上端には、装着側のフランジ部８２ａが設けられている。受け側のフランジ部８１ａと装着側のフランジ部８２ａとは、環状のシール材８３を介してボルト止めされ、その結果として内胴部８２は、外胴部８１内の所定位置に固定される。
【００３２】
内胴部８２の底部（下部）８２ｂは充填材４１ａに押し付けられるようにして液体オゾンに接する。内胴部８２の内側の底部８２ｂ上にはヒータ（加熱部）３５ｃが設置されている。ヒータ３５ｃからの熱量は、底部８２ｂを介して液体オゾンに供給され、液体オゾンを沸点に達するまで加熱する。沸点に達した液体オゾンは濃縮オゾンガスＧとなって上昇し、外胴部８１の上部に設けられたオゾンガス出口３５ｂから排出される。本実施形態では、内胴部８２が伝熱壁に相当し、さらに、内胴部８２の底部８２ｂが主として液体オゾンとの間で熱交換を行う伝熱主部を構成する。
【００３３】
内胴部８２の周壁部８２ｃは、底部８２ｂからフランジ部８２ａが設けられた上部８２ｄにわたって蛇腹構造（「ベローズ構造」ともいう）Ｂ１になっている。内胴部８２が蛇腹構造Ｂ１の場合、例えば、ストレート管からなる態様に比べて、壁厚が薄くても同程度の強度を確保することができる。さらに、蛇腹構造Ｂ１の周壁部８２ｃと、例えば、ストレート管とを比較した場合、それらの高さ（嵩）が同じである場合には、蛇腹構造Ｂ１の周壁部８２ｃの方が底部８２ｂから上部８２ｄまでの距離を長くとることができる。
【００３４】
気化器３５は真空断熱チャンバ３１（図２参照）内に設けられているので、ヒータ３５ｃによって供給された熱量は、主として内胴部８２を介した熱伝導によって伝熱され、液体オゾンの加熱に用いられる。また、ヒータ３５ｃから供給された熱量の一部は、内胴部８２の周壁部８２ｃを介して上部８２ｄ側に伝わる。気化器３５の下部で発生した濃縮オゾンガスＧは、内胴部８２の周壁部８２ｃに沿って上昇し、オゾンガス出口３５ｂから排出されるため、上昇過程で周壁部８２ｃから熱量の供給を受け、過熱状態になることが懸念される。特に、Ｕ字管４１に接続された気化器３５の下部では、液体オゾンの状態を維持するために極低温に保持されるので過熱状態になる懸念は少ないが、気化器３５の上方へ行くほど、低温に保持された周囲環境は解かれるため、熱量の供給を受けて過熱化し易い。
【００３５】
この懸念に対して本実施形態に係る気化器３５の場合、内胴部８２の周壁部８２ｃは蛇腹構造Ｂ１であるために、ストレート管と同等の強度を保持した状態で壁厚を薄くすることができる。その結果として、周壁部８２ｃの横断面の面積を小さくできるので、熱流束は減少し、ヒータ３５ｃから供給された熱量は周壁部８２ｃの上部８２ｄへは伝わり難くなる。また、蛇腹構造Ｂ１であるので、周壁部８２ｃの実質的な長さを長くとることができ、底部８２ｂから上部８２ｄまで熱量が伝わり難くなる。従って、本実施形態に係る気化器３５によれば、内胴部８２の上部８２ｄ側において、濃縮オゾンガスＧを更に加熱してしまうことが抑止され、濃縮オゾンガスＧの過熱化を防ぐことができる。その結果として、濃縮オゾンガスＧを所定温度以下に保持し易くなり、濃縮オゾンガスＧの安定的な生成に有効である。
【００３６】
また、本実施形態に係る濃縮部３０の気化器３５では、液体オゾンは、内側の内胴部８２と外側の外胴部８１との間に収容され、ヒータ３５ｃは、内胴部８２に囲まれるように内胴部８２の内側の底部８２ｂに配置されている。その結果、ヒータ３５ｃから供給される熱量の損失は少なく、効率良く液体オゾンに伝熱される。
（第２実施形態）
【００３７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る濃縮部（オゾン濃縮装置）９０について、図４を参照して気化器（気化部）９１を中心に更に詳しく説明する。なお、本実施形態に係る濃縮部９０について、第１の実施形態に係る濃縮部３０と同様な構成や部材については、同一の符号を記して詳細説明は省略する。
【００３８】
図４に示されるように、気化器９１は、液体オゾンを下部に収容する有底筒状の外胴部９２を備えている。外胴部９２は、例えばステンレス製である。なお、本実施形態では、外胴部９２が伝熱壁に相当し、外胴部９２内に内胴部は設けられていない。
【００３９】
外胴部９２の底部９２ａは擂鉢状（テーパ状）に形成され、下頂部に液体オゾンの導入口３５ａが形成されてＵ字管４１が接続されている。外胴部９２の底部９２ａには、Ｕ字管４１の内部に連続して毛細管力を発現する充填材４１ａが敷き詰められている。また、外胴部９２の周壁部９２ｂの下部には、気化した濃縮オゾンガスＧを所定濃度に希釈するための希釈用酸素ガスの供給部８１ｃが設けられ、上部には、濃縮オゾンガスＧを排出するオゾンガス出口（排出部）３５ｂが設けられている。また、外胴部９２の上端開口は蓋部９３によって閉塞され、蓋部９３は、環状のシール材９４を介して外胴部９２の上端フランジ９２ｃにボルト止めされている。
【００４０】
外胴部９２の下部には、外側に張り出したヒータ支持部９２ｄが設けられており、ヒータ支持部９２ｄ上には、外胴部９２の周壁部９２ｂに接するようにヒータ（加熱部）９１ａが設置されている。ヒータ９１ａからの熱量は、外胴部９２の周壁部９２ｂの下部を介して液体オゾンに供給され、液体オゾンを沸点に達するまで加熱する。沸点に達した液体オゾンは濃縮オゾンガスＧとなって上昇し、外胴部９２の上部に設けられたオゾンガス出口３５ｂから排出される。
【００４１】
外胴部９２の周壁部９２ｂは、液体オゾンに接する下部からオゾンガス出口３５ｂが設けられた上部にわたって蛇腹構造（「ベローズ構造」ともいう）Ｂ２になっている。外胴部９２が蛇腹構造Ｂ２の場合、例えば、ストレート管からなる態様に比べて、壁厚が薄くても同程度の強度を確保することができる。さらに、蛇腹構造Ｂ２の周壁部９２ｂと、例えば、ストレート管とを比較した場合、それらの高さ（嵩）が同じである場合には、蛇腹構造Ｂ２の周壁部９２ｂの方が下部から上部までの実質的な長さを長くとることができる。
【００４２】
気化器９１は真空断熱チャンバ３１（図２参照）内に設けられているので、ヒータ９１ａによって供給された熱量は、主として外胴部９２を介した熱伝導によって伝熱され、液体オゾンの加熱に用いられる。また、ヒータ９１ａから供給された熱量の一部は、外胴部９２の周壁部９２ｂを介して上部側に伝わる。気化器９１の下部で発生した濃縮オゾンガスＧは、外胴部９２の周壁部９２ｂに沿って上昇し、オゾンガス出口３５ｂから排出される。
【００４３】
外胴部９２の周壁部９２ｂは蛇腹構造Ｂ２であるために、ストレート管と同等の強度を保持した状態で壁厚を薄くすることができる。その結果として、周壁部９２ｂの横断面の面積を小さくできるので、熱流束は減少し、ヒータ９１ａから供給された熱量は周壁部９２ｂの上部へは伝わり難くなる。また、蛇腹構造Ｂ２であるので、周壁部９２ｂの実質的な長さを長くとることができ、下部から上部まで熱量が伝わり難くなる。従って、本実施形態に係る気化器９１によれば、外胴部９２の上部側において、濃縮オゾンガスＧを更に加熱してしまうことが抑止され、濃縮オゾンガスＧの過熱化を防ぐことができる。その結果として、濃縮オゾンガスＧを所定温度以下に保持し易くなり、濃縮オゾンガスＧの安定的な生成に有効である。
【００４４】
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、伝熱壁の形態は、蛇腹構造Ｂ１，Ｂ２に限定されるものではなく、下部と上部とを連絡する領域の少なくとも一部が波板状であればよく、具体的には、図５に示される形態であってもよい。なお、図５は、伝熱壁９５，９６に形成する波板状の形態を例示する概略断面図であり、図５（ａ）は、Ｓ字カーブを描くように左右に凹凸が形成された波板状の伝熱壁９５を示し、図５（ｂ）は、左右に矩形の凹凸が形成された波板状の伝熱壁９６を示している。
【００４５】
また、上記の第２実施形態では、下部に液体オゾンの導入口があり、外胴部９２の上端開口は蓋部９３によって閉塞される構成であるが、この構成に限定されるものではなく、蓋部９３の代わりに、例えば、急激な圧力上昇時に安全弁として機能する弁などを設けて内部を気密に保持する構成であっても良い。
【００４６】
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】
【００４７】
１０…オゾナイザ、３０，９０…濃縮部（オゾン濃縮装置）、３５，９１…気化器（気化部）、３５ｂ…オゾンガス出口（排出部）、４１…Ｕ字管（管路）、４２…液化分離部、８２…内胴部（伝熱壁）、８２ｂ…底部（伝熱壁の下部）、８２ｄ…上部（伝熱壁の下部）、９２…外胴部（伝熱壁）、９５，９６…伝熱壁、３５ｃ，９１ａ…ヒータ（加熱部）、Ｂ１，Ｂ２…蛇腹構造（波板状）、Ｇ…濃縮オゾンガス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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