(57)【要約】【課題】気化オゾンガスを希釈ガスによって希釈する際の、気化オゾンガスの不安定化を防止できるオゾン濃縮装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る濃縮装置３０では、気化オゾンガスを希釈するための希釈ガスを熱交換器３６によって冷却することにより、低温の気化オゾンガスが希釈用酸素ガスによって温められて不安定化することを防止し、気化オゾンガスを希釈用酸素ガスによって希釈する際の、気化オゾンガスの不安定化を防止する。【選択図】図２
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【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液体オゾンと非凝縮気体とに分離する液化分離部を備えたオゾン濃縮装置において、
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気化し気化オゾンガスを得る気化部と、
前記気化部により得られた前記気化オゾンガスを希釈するための希釈ガスを冷却する冷却部と、
を備えたことを特徴とするオゾン濃縮装置。
【請求項２】
前記気化部は、前記冷却部により冷却された希釈ガスを受け入れる希釈ガス導入部を有す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】
前記希釈ガス導入部は、前記液体オゾンが気化する気液界面に向けられた吹き出し口を有するノズルであ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】
前記気化部は筒状の外壁を有し、前記ノズルは前記外壁に設けられ、前記吹き出し口からの吹き出し方向は、前記外壁の軸線方向に対して前記外壁の周方向に傾けられていることを特徴とする請求項３記載のオゾン濃縮装置。
【請求項５】
前記気化部には、前記液体オゾンが気化する気液界面の上方近傍において、網状体が配置されてい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気液分離により濃縮するオゾンガス濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、液体オゾンと非凝縮気体とに分離するオゾンガス濃縮装置が知られている。このようなオゾンガス濃縮装置では、気化器において液体オゾンを加熱して気化することにより、高濃度のオゾンガスを得ている。さらに、こうして得られた高濃度のオゾンガスは、希釈ガスによって希釈され、所望のオゾン濃度に調整される。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の装置では、オゾナイザにおける放電電力による熱を利用して液体オゾンを気化し、気化により得られた高濃度のオゾンガスを空気と混合して希釈することにより、所望のオゾン濃度のオゾンガスを生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５２−４０６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、液体オゾンの気化によって生じる高濃度のオゾンガス（以下、「気化オゾンガス」という）は、不安定な状態となり易い。例えば、気化オゾンガスに何らかの分解トリガーが侵入した場合、気化オゾンガスが自己分解すると共にその反応熱によって自己分解反応が連鎖し、急激な圧力上昇を引き起こす可能性がある。特許文献１に記載の装置では、このような気化オゾンガスの不安定化に対する対策が明らかにされていなかった。そのため、気化オゾンガスを空気によって希釈するにあたり、気化オゾンガスの不安定化を防止することが難しい場合があった。
【０００６】
そこで本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、気化オゾンガスを希釈ガスによって希釈する際の、気化オゾンガスの不安定化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。
【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液体オゾンと非凝縮気体とに分離する液化分離部を備えたオゾン濃縮装置において、液化分離部により分離された液体オゾンを加熱して気化し気化オゾンガスを得る気化部と、気化部により得られた気化オゾンガスを希釈するための希釈ガスを冷却する冷却部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
通常、気化部により気化された気化オゾンガスはオゾン沸点をやや上回る程度の低温の状態である。上記構成によれば、気化オゾンガスを希釈するための希釈ガスは冷却部によって冷却されているため、低温の気化オゾンガスが希釈ガスによって温められて不安定化することを防止できる。よって、気化オゾンガスを希釈ガスによって希釈する際の、気化オゾンガスの不安定化を防止できる。
【０００９】
さらに、気化部は、冷却部により冷却された希釈ガスを受け入れる希釈ガス導入部を有すると好適である。この構成によれば、希釈ガス導入部を通じて、冷却された希釈ガスが気化部に導入される。そのため、気化オゾンガスは気化部において速やかに希釈される。通常、オゾンガスのオゾン濃度が高いほど不安定化は起こり易い。高濃度の気化オゾンガスが気化部において速やかに希釈されることにより、気化オゾンガスの不安定化を好適に防止できる。
【００１０】
また、希釈ガス導入部は、液体オゾンが気化する気液界面に向けられた吹き出し口を有するノズルであると好適である。この構成によれば、希釈ガス導入部であるノズルの吹き出し口は液体オゾンが気化する気液界面に向けられているため、上記した気化オゾンガスの速やかな希釈が好適に実現される。その結果、気化部において高濃度の気化オゾンガスによって占められる領域が縮小され、気化オゾンガスの不安定化を一層好適に防止できる。
【００１１】
また、気化部は筒状の外壁を有し、ノズルは外壁に設けられ、吹き出し口からの吹き出し方向は、外壁の軸線方向に対して外壁の周方向に傾けられていると好適である。この構成によれば、希釈ガスは、外壁の軸線方向に対して外壁の周方向に傾いた方向に向けて吹き出し口から吹き出され、気化部において旋回流を生じさせる。これにより、気化オゾンガスの希釈を効率的に行うことができる。
【００１２】
また、気化部には、液体オゾンが気化する気液界面の上方近傍において、網状体が配置されていると好適である。この構成によれば、液体オゾンが気化する気液界面の上方近傍において気化オゾンガスの自己分解が発生した場合でも、気液界面の上方近傍に配置された網状体との熱交換により反応熱が吸収され、自己分解反応の連鎖を防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、気化オゾンガスを希釈ガスによって希釈する際の、気化オゾンガスの不安定化を防止できる。
【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】オゾン濃縮装置の気化器の側断面図である。
【図４】図３のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】気化器に配置された消火層の側断面図である。
【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。以下の説明では、オゾン濃縮装置が電子部品洗浄装置に適用された場合を例に説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
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。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】
更に、オゾンガス生成装置７３は、オゾンガスを生成するオゾナイザ１０と、オゾナイザ１０で生成されたオゾン含有ガスを所定のオゾン濃度に濃縮する濃縮装置（オゾン濃縮装置）３０と、を備えている。
【００１８】
また、オゾンガス生成装置７３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を通じて濃縮装置３０に導入される。
【００１９】
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液化分離及び気化により高濃度に濃縮し、更に希釈して所定のオゾン濃度の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、濃縮装置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（気化部）３５と、熱交換器（冷却部）３６と、を備えている。また、濃縮装置３０は、真空断熱チャンバ３１の外部に設けられた制御装置２０を備えている。真空断熱チャンバ３１は、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。
【００２０】
ラインＬ２からの非濃縮オゾンガスは、濃縮装置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。
【００２１】
ガス冷却部３３では、ＮＯｘ除去後の非濃縮オゾンガスを、オゾン沸点以下の温度まで冷却して、オゾンを凝縮させ、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、オゾンよりも沸点が低い酸素等は、凝縮されずに気体の状態でガス冷却部３３及びラインＬ３２を通過し、非凝縮気体として分離タンク３４の上部に溜まる。分離タンク３４上部に溜まる非凝縮気体は、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。このようなガス冷却部３３及び分離タンク３４により、非濃縮オゾンガスは、液化オゾンと非凝縮気体とに分離される。
【００２２】
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。この濃縮装置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、真空断熱チャンバ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。
【００２３】
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の底部の入口３５ａ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。
【００２４】
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。充填材４１ａは、例えば細かいシリカゲルやポーラスシリカが多数配置されてなるグラスファイバが用いられ、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、グラスファイバ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金網状の充填材等であっても良く、要は、毛細管力を発現する充填材であればよい。
【００２５】
気化器３５は、Ｕ字管４１からの液体オゾンを加熱して気化するためのものである。気化器３５は、円筒状の外筒（外壁）８１を有し、その下部は下細りの擂り鉢状である底板部８２により閉じられており、底板部８２の最下端には入口３５ａが設けられていると共に、外筒８１の上部には濃縮オゾンガス出口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。
【００２６】
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所定の温度（例えば１６０Ｋ程度）まで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、加熱により気化される気化オゾンガスは、ほぼ１００vol％の濃度である。
【００２７】
気化器３５には、気化オゾンガスを希釈するための希釈用酸素ガス（希釈ガス）として、酸素タンク３からの酸素がラインＬ１２を介して導入される。液体オゾンの気化で得られたほぼ濃度１００vol％の気化オゾンガスは、ラインＬ１２からの希釈用酸素ガスによって気化器３５内で所定のオゾン濃度（例えば２０〜９０vol％）となるように希釈され、濃縮オゾンガス出口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。
【００２８】
ここで、本実施形態に係る濃縮装置３０にあっては、希釈用酸素ガスは、気化器３５における気化温度程度にまで予め冷却される。希釈用酸素ガスが通過するラインＬ１２は、気化器３５よりも上流側で熱交換器３６を通過している。熱交換器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、熱交換器３６で所定の温度（例えば１６０Ｋ程度）に冷却された後に気化器３５内に導入される。なお、排酸素ガスは、熱交換器３６から、ラインＬ２３を通じて排ガスラインＬ２０に排出される。
【００２９】
また、この気化オゾンガスの希釈において、制御装置２０による濃度制御が行われる。ラインＬ１２には、真空断熱チャンバ３１の外部において、希釈用酸素ガスの流路を開閉するバルブ４５が設けられ、ラインＬ３には、同じく真空断熱チャンバ３１の外部において、濃縮オゾンガスの流路を開閉するバルブ４６及び濃縮オゾンガスの濃度を計測するオゾン濃度計４７が設けられている。制御装置２０は、制御信号が送受信可能となるように有線または無線によって、バルブ４５，４６及びオゾン濃度計４７に接続されている。制御装置２０は、濃縮オゾンガスのオゾン濃度を示す信号をオゾン濃度計４７から受信し、当該オゾン濃度が所望の濃度となるように、バルブ４５，４６の開閉を適宜制御する。
【００３０】
ラインＬ３から送出される濃縮オゾンガスは、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に排出される。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、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、ラインＬ１２からの希釈用酸素ガスによって、気化器３５内で気化オゾンガスを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。
【００３１】
図１に示されるように、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。この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。
【００３２】
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。
【００３３】
なお、前述のように、電子部品洗浄装置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と排気ガス冷却器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。
【００３４】
次に、濃縮装置３０の気化器３５の詳細について、図３〜図６を参照しながら説明する。図３に示されるように、気化器３５は、外側の円筒（外筒）８１と内側の円筒（内筒）８５とを備えた二重管構造になっている。外筒８１は、軸線Ａが鉛直方向に沿うように設置され、下部には充填材４１ａを支える底板部８２が設けられている。内筒８５は、外筒８１と同心状となるように外筒８１内に挿入されている。外筒８１と内筒８５とは、各上端部に設けられたフランジ８３，８４同士がシール部材９５を介して重ね合わされ、締結部材（図示せず）で締結されることにより固定されている。内筒８５の下端部は、伝熱板部８６により閉じられている。外筒８１と内筒８５とにより挟まれた空間（図３では略Ｕ字状）が、気化器３５の内部空間３５ｄとして形成されている。
【００３５】
内部空間３５ｄの下部、すなわち底板部８２と伝熱板部８６との間には、前述したように液体オゾンを気化器３５内に導く充填材４１ａが配置されている。内筒８５の下端外周面には、外筒８１の内径よりも一回り小さい外径を有する円環状のパンチングプレート８７が溶接されている。充填材４１ａは、内筒８５の下端に設けられた伝熱板部８６及び伝熱板部８６の周りに設けられたパンチングプレート８７により押さえられている。パンチングプレート８７等により押さえられた充填材４１ａの上端面に沿って、液化オゾンが気化する境界面である気液界面４１ｂが形成される。ヒータ３５ｃは伝熱板部８６上に設置されており、伝熱板部８６及びパンチングプレート８７を介して液体オゾンを加熱する。パンチングプレート８７には、複数の孔部８７ａが形成されている。
【００３６】
更に、外筒８１において、パンチングプレート８７の上方には、希釈用酸素ガスを内部空間３５ｄ内に導入するための希釈用酸素ガス入口３５ｅ，３５ｆが設けられている。希釈用酸素ガス入口３５ｅ，３５ｆは、外筒８１の周方向を基準として正反対の位置に配置されている。酸素タンク３からのラインＬ１２（図１及び図２参照）は２経路に分岐しており、一方のラインＬ１２ａは希釈用酸素ガス入口３５ｅに、他方のラインＬ１２ｂは希釈用酸素ガス入口３５ｆに接続されている。
【００３７】
気化器３５は、外筒８１の内側において、ラインＬ１２ａ，Ｌ１２ｂのそれぞれに接続されたノズル（希釈ガス導入部）８８，８９を有している。各ノズル８８，８９は、熱交換器３６により冷却された希釈用酸素ガスを気化器３５内に受け入れるためのＬ字状の配管であり、その先端である吹き出し口８８ａ，８９ａは、その下方に形成された気液界面４１ｂに向けられている。より具体的には、図４に示されるように、吹き出し口８８ａ，８９ａからの吹き出し方向Ｄ２は、外筒８１の軸線Ａに平行な軸線方向Ｄ１に対して外筒８１の周方向Ｂに傾斜角θだけ傾けられている。ここでいう周方向Ｂは、外筒８１の平面視における時計回りの方向である。また、吹き出し口８８ａ，８９ａからの吹き出し方向Ｄ２は、ノズル８８，８９の先端部が延びる方向、すなわち配管の中心線の方向である。この傾斜角θは、２０〜４５°とすることが好ましい。
【００３８】
また、図３に示されるように、気液界面４１ｂの上方近傍、すなわちパンチングプレート８７上には、パンチングプレート８７よりも外径が一回り小さい円環状の消火層（網状体）９０が、ノズル８８，８９に対向するようにして配置されている。この消火層９０は、気液界面４１ｂから気化した気化オゾンガスが自己分解した場合に、熱交換によりその反応熱を吸収するためのものである。消火層９０は、図６にも示されるように、目幅ｄの円環状の金網９１が上下に多数重ねられた多層構造となっている。消火層９０の目幅ｄは、気化オゾンガスの自己分解に起因するデトネーションを防止する観点から、０．２〜１．０ｍｍとすることが好ましい。本実施形態では、消火層９０の目幅ｄは、各層において均一になっている。なお、消火層９０は、下層の金網の目幅ｄが小さく、上層に行くほど目幅ｄが大きくなるような構造であってもよい。また、消火層９０は、多層構造である場合に限られず、一体構造であってもよい。
【００３９】
次に、上記構成を有する気化器３５の作用について説明する。充填材４１ａにより気化器３５の下部に導入された液化オゾンは、ヒータ３５ｃによって加熱されて気液界面４１ｂより気化し、気化オゾンガスとなる。気化オゾンガスはパンチングプレート８７の孔部８７ａ及びパンチングプレート８７と外筒８１のすき間を通って上昇する。ここで、熱交換器３６により冷却され、ラインＬ１２ａ，Ｌ１２ｂを介して気化器３５内に導入された希釈用酸素ガスは、内部空間３５ｄにおいて旋回流を生じさせ、気化オゾンガスを速やかに希釈する。希釈用酸素ガスの流量は制御装置２０によって制御されるため、濃縮オゾンガス出口３５ｂ及びラインＬ３を通じて、所定のオゾン濃度に調整された濃縮オゾンガスが溶解部５０へと送出される。
【００４０】
以上説明した本実施形態に係る濃縮装置３０によれば、気化オゾンガスを希釈するための希釈ガスは熱交換器３６によって冷却されているため、低温の気化オゾンガスが希釈用酸素ガスによって温められて不安定化することを防止できる。よって、気化オゾンガスを希釈用酸素ガスによって希釈する際の、気化オゾンガスの不安定化を防止できる。
【００４１】
また、ノズル８８，８９を通じて、冷却された希釈用酸素ガスが気化器３５に導入されるため、気化オゾンガスは気化器３５において速やかに希釈される。通常、オゾンガスのオゾン濃度が高いほど不安定化は起こり易いが、高濃度の気化オゾンガスが気化器３５において速やかに希釈されることにより、気化オゾンガスの不安定化を好適に防止できる。
【００４２】
また、ノズル８８，８９の吹き出し口８８ａ，８９ａは液体オゾンが気化する気液界面４１ｂに向けられているため、上記した気化オゾンガスの速やかな希釈が好適に実現される。その結果、気化器３５において高濃度の気化オゾンガスによって占められる領域が縮小され、気化オゾンガスの不安定化を一層好適に防止できる。
【００４３】
また、希釈用酸素ガスは、外筒８１の軸線方向Ｄ１に対して外筒８１の周方向Ｂに傾斜角θだけ傾いた方向に向けて吹き出し口８８ａ，８９ａから吹き出され、気化器３５において旋回流を生じさせる。これにより、気化オゾンガスの希釈を効率的に行うことができる。
【００４４】
また、液体オゾンが気化する気液界面４１ｂの上方近傍において気化オゾンガスの自己分解が発生した場合でも、気液界面４１ｂの上方近傍に配置された消火層９０との熱交換により反応熱が吸収され、自己分解反応の連鎖を防止することができる。
【００４５】
従来の技術では、オゾン濃度が１００vol％に近い気化オゾンガスを室温程度の希釈用酸素ガスによって希釈した場合、ヒートシックとなりオゾン分解トリガーとなり気化オゾンガスの自己分解を誘発するおそれがあった。本実施形態に係る濃縮装置３０によれば、冷却された希釈用酸素ガスにより速やかに気化オゾンガスを希釈するため、このような気化オゾンガスの自己分解を防止できる。
【００４６】
また、希釈用酸素ガスの冷却は、分離タンク３４からの排酸素ガス（非凝縮気体）との熱交換により行っているため、クライオポンプ３８の冷却エネルギーを必要とせず、クライオポンプ３８を小型化できると共に省エネルギー化が図られる。更に、熱交換器３６は真空断熱チャンバ３１内に設けられるため、保冷用の断熱材を必要とせず、コンパクト化が図られる。
【００４７】
更にまた、消火層９０はノズル８８，８９に対向するように配置されるため、気化オゾンガスは、消火層９０内を上昇しながら速やかに希釈され、消火層９０を出た領域では所定のオゾン濃度にまで低下している。よって、気化オゾンガスの自己分解反応を防止できる。急激な自己分解反応が発生しても、消火層９０の目幅ｄが小さく、デトネーション波が作る三重点のセル幅よりも小さいため、デトネーション波が伝播しなくなり、消火できる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、酸素タンク３からの酸素ガスを希釈ガスとして用いる場合について説明したが、分離タンク３４からの排酸素ガスを希釈ガスとして利用してもよい。この場合、酸素タンク３の酸素ガスを節減できると共に、熱交換器３６による冷却を省略し、ガス冷却部３３を冷却部としても機能させることができる。また、希釈ガスは、酸素ガスを用いる場合に限られず、例えば窒素ガスを用いてもよく、それ以外の不活性ガスを用いてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、液化分離部と気化部（気化器）と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。
【００５０】
また、上記実施形態では、気化器３５に希釈ガスを導入する場合について説明したが、希釈ガスは気化器３５を出たラインＬ３に導入してもよく、気化器３５とは別に後段に設けたバッファタンクに導入してもよい。また、上記実施形態では、希釈ガス導入部は２個のノズル８８，８９である場合について説明したが、１個または３個以上設けられてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０…オゾナイザ、３０…濃縮装置（オゾン濃縮装置）、３５…気化器（気化部）、３６…熱交換器（冷却部）、４１ｂ…気液界面、４２…液化分離部、８１…外筒（外壁）、８８，８９…ノズル（希釈ガス導入部）、８８ａ，８９ａ…吹き出し口、９０…消火層（網状体）、Ｂ…周方向、Ｄ１…軸線方向、Ｄ２…吹き出し方向。
【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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【図６】
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