(57)【要約】【課題】オゾン水中の溶存オゾンを効率よく分解処理すること。【解決手段】ケース２内に第一分解塔３０と第二分解塔４０を設置する。第一分解塔３０は給水口２１に連通する流路管３１と、流路管３１内に固定した調節板３５と、流路管３１内に設けた紫外線透過材料からなる保護管３２と、保護管３２内に収容される紫外線ランプ３３とを備え、流路管３１内を流れるオゾン水を調節板３５に衝突させて滞留を起こし、紫外線ランプ３３から発光される光エネルギーでオゾン水中の溶存オゾンを分解する。一方、第二分解塔４０は流路管３１と排水口２２に連通するサブタンク４１であり、紫外線分解で生成された活性ラジカルとオゾンとの連鎖反応を起こし、流路管３１から流れ出た液体中の溶存オゾンがより多く分解されるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水口からケース内の分解塔へとオゾン水を流入させ、その分解塔にてオゾン水中の溶存オゾンを分解し、分解後の液体を排水口から流出する溶存オゾン分解装置であって、
上記分解塔は、
上記給水口に連通した入口と上記排水口に連通した出口を有する流路管と、
上記流路管内を流れるオゾン水の流れを調節する水流調節機構と、
上記流路管内に設置され、石英などの紫外線透過材料で構成された保護管と、
上記保護管内に収容され、上記流路管内を流れるオゾン水に紫外線を照射する紫外線ランプと、を備えたことを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項２】
給水口からケース内の第一及び第二分解塔へとオゾン水を流入させ、それぞれの分解塔にてオゾン水中の溶存オゾンを分解し、分解後の液体を排水口から流出する溶存オゾン分解装置であって、
上記第一分解塔は、
上記給水口に連通した入口を有する流路管と、
上記流路管内を流れるオゾン水の流れを調節する水流調節機構と、
上記流路管内に設置され、石英などの紫外線透過材料で構成された保護管と、
上記保護管内に収容され、上記流路管内を流れるオゾン水に紫外線を照射する紫外線ランプと、を備え、
上記第二分解塔は、
上記流路管の出口に連通した入口と上記排水口に連通した出口を有し、上記流路管内を通過した液体を一時的に貯留するサブタンクであることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項３】
請求項２に記載の溶存オゾン分解装置において、上記第一分解塔と上記第二分解塔との間に、上記第一分解塔及び上記第二分解塔のいずれか一方あるいは双方がさらに連結されていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項４】
請求項２に記載の溶存オゾン分解装置において、上記第二分解塔と上記排水口との間に、上記第一分解塔及び上記第二分解塔のいずれか一方あるいは双方がさらに連結されていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の溶存オゾン分解装置において、上記水流調節機構は、上記流路管内に円盤の一部を切り欠いた形状の調節板を配置して、上記流路管内を流れるオゾン水の進路を部分的に遮断した構造であることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の溶存オゾン分解装置において、上記給水口が上記排水口よりも低い位置に設けられていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項７】
請求項１又は請求項２に記載の溶存オゾン分解装置において、上記流路管の外周に、上記紫外線ランプから照射される紫外線を遮断し、かつ上記流路管内を流れるオゾン水の内圧に耐え得る強度を備えた補強カバーが装着されていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項８】
請求項７に記載の溶存オゾン分解装置において、上記補強カバーには上記流路管を透過した紫外線を反射する内面処理が施されていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項９】
請求項１又は請求項２に記載の溶存オゾン分解装置において、上記保護管が波長２００〜３００ｎｍの紫外線を透過する材料で構成されていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項１０】
請求項１又は請求項２に記載の溶存オゾン分解装置において、上記保護管がサファイアで構成されていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の溶存オゾン分解装置をユニット化し、各装置の給水口を一つの給水管に並列接続するとともに、各装置の排水口を一つの排水管に並列接続してなることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の溶存オゾン分解装置をユニット化し、各装置の排水口を隣の装置の給水口に順次直列接続していき、先頭の装置の給水口を一つの給水管に接続するとともに、最後尾の装置の排水口を一つの排水管に接続してなることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体製造プロセスや液晶基板製造プロセスで使用したオゾン水の廃液時に、オゾン水中に溶存しているオゾンを分解する目的で用いられる溶存オゾン分解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造プロセスのウエハ処理工程において、シリコンウエハ表面に付着した有機物を除去するために、例えば純水中にオゾンガスを溶解させたオゾン水を使用して洗浄が行われている。オゾン水の酸化力は非常に強く、薬品を混ぜなくても有機物を確実に除去できる反面、洗浄後のオゾン水をそのまま廃液すると、各種設備の配管を腐食してしまう。したがって、使用済みのオゾン水を廃液する際には、オゾン水中に溶存しているオゾンを分解し、純水に戻してから排水する必要がある。そこで従来は、オゾン水中の溶存オゾンを分解する方法として、例えば本出願人が先に出願した溶存オゾン分解装置を利用していた（下記の特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３０６８４０５号公報
【０００４】
上記の文献に開示された装置は、溶存オゾンの分解に紫外線を利用したもので、ケース内にオゾン水が流れる流路管を設け、この流路管の周囲に複数本の紫外線ランプを配置した構造である。そして、流路管内にオゾン水を流し、紫外線ランプから発光される紫外線をオゾン水に照射して、オゾン水中の溶存オゾンを分解するようになっている。
【０００５】
しかし、この従来の溶存オゾン分解装置は、流路管内のオゾン水に紫外線を効率よく照射するために高価な紫外線ランプを複数本設置したものであり、装置の製造コストが高くなるという問題があった。また、大流量や高濃度のオゾン水を分解処理する場合には、流路管のサイズを大きくして紫外線ランプの本数を増やす必要があり、装置の大型化と更なるコストアップに繋がるという問題もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、装置の大幅なコストアップを招くことなく、またなるべくコンパクトな設計で、大流量や高濃度のオゾン水を効率よく分解処理できるようにした溶存オゾン分解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本願の第一発明は、給水口からケース内の分解塔へとオゾン水を流入させ、その分解塔にてオゾン水中の溶存オゾンを分解し、分解後の液体を排水口から流出する溶存オゾン分解装置であって、上記分解塔は、上記給水口に連通した入口と上記排水口に連通した出口を有する流路管と、上記流路管内を流れるオゾン水の流れを調節する水流調節機構と、上記流路管内に設置され、石英などの紫外線透過材料で構成された保護管と、上記保護管内に収容され、上記流路管内を流れるオゾン水に紫外線を照射する紫外線ランプと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、同様の目的を達成するため、本願の第二発明は、給水口からケース内の第一及び第二分解塔へとオゾン水を流入させ、それぞれの分解塔にてオゾン水中の溶存オゾンを分解し、分解後の液体を排水口から流出する溶存オゾン分解装置であって、上記第一分解塔は、上記給水口に連通した入口を有する流路管と、上記流路管内を流れるオゾン水の流れを調節する水流調節機構と、上記流路管内に設置され、石英などの紫外線透過材料で構成された保護管と、上記保護管内に収容され、上記流路管内を流れるオゾン水に紫外線を照射する紫外線ランプと、を備え、上記第二分解塔は、上記流路管の出口に連通した入口と上記排水口に連通した出口を有し、上記流路管内を通過した液体を一時的に貯留するサブタンクであることを特徴とする。
【０００９】
上記第二発明において、第一分解塔と上記第二分解塔との間に、上記第一分解塔及び上記第二分解塔のいずれか一方あるいは双方がさらに連結されている構成を採用することができる。また、上記第二分解塔と上記排水口との間に、上記第一分解塔及び上記第二分解塔のいずれか一方あるいは双方がさらに連結されている構成を採用してもよい。すなわち、最初が第一分解塔であれば、その後の配列は第一分解塔と第二分解塔をどのような順番で組み合わせても構わない。
【００１０】
上記第一発明と第二発明について、次のような実施態様が考えられる。例えば上記水流調節機構の一例として、上記流路管内に円盤の一部を切り欠いた形状の調節板を配置して、上記流路管内を流れるオゾン水の進路を部分的に遮断することにより、流路管内を流れるオゾン水の流れを調節することができる。また、上記給水口を上記排水口よりも低い位置に設けることで、水位上昇を利用して分解塔内でのオゾン水の滞留時間を稼ぐことも可能である。
【００１１】
また、上記第一発明と第二発明について、上記流路管の外周に、上記紫外線ランプから照射される紫外線を遮断し、かつ上記流路管内を流れるオゾン水の内圧に耐え得る強度を備えた補強カバーを装着してもよい。この場合、上記補強カバーには上記流路管を透過した紫外線を反射する内面処理が施されていることが望ましい。
【００１２】
また、上記保護管が波長２００〜３００ｎｍの紫外線を透過する材料で構成されていると、保護管を透過した紫外線が流路管内のオゾン水に確実に照射され、オゾンの分解効率が向上する。
【００１３】
さらに、フッ酸水溶液が混ざった酸性オゾン水を分解処理する場合、フッ酸は石英を侵食してしまうので、上記保護管はサファイアで構成されていることが望ましい。
【００１４】
なお、上述した溶存オゾン分解装置をユニット化してもよい。例えば各装置の給水口を一つの給水管に並列接続するとともに、各装置の排水口を一つの排水管に並列接続することで、より大流量のオゾン水に対応することができる。また、各装置の排水口を隣の装置の給水口に順次直列接続していき、先頭の装置の給水口を一つの給水管に接続するとともに、最後尾の装置の排水口を一つの排水管に接続することで、より高濃度のオゾン水を分解処理することが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の溶存オゾン分解装置によれば、分解塔の流路管内にオゾン水の流れを調節する調節板を配置したので、流路管内に流入したオゾン水がこの調節板に衝突しながら管内を進むようになり、流路管の入口から出口へと短時間で流れ出るショートカット現象を防ぐことができる。これにより、オゾン水が流路管内で滞留して紫外線による分解反応が促進され、流路管を大きくしたり紫外線ランプの本数を増やしたりしなくても、オゾン水中の溶存オゾンの分解処理を効率よく行うことができる。
【００１６】
また、紫外線照射による第一分解塔の後段にサブタンクによる第二分解塔を設置した場合には、このサブタンク内において紫外線分解後に生成された活性ラジカルとオゾンとの連鎖反応が起こり、液体中に残存するオゾンがより多く分解されるので、一層高純度の水を排水することができる。
【００１７】
さらに、第一分解塔と第二分解塔を複数連結して設置する構成や、あるいは本装置をユニット化して一つの集合配管に並列や直列で接続する構成を採用すれば、より大流量や高濃度のオゾン水に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の詳細について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は実施例１の溶存オゾン分解装置の構成を示す外観図、図２は装置の内部構造を示す断面図、図３は装置内の分解塔の構成を示す拡大図、図４は調節板の変形例を示す分解図、図５は分解塔の固定構造を示す部分断面図である。
【００２０】
本実施例の溶存オゾン分解装置１は、例えば半導体製造プロセスのウエハ処理工程において、シリコンウエハ表面の有機物を洗浄する際に用いたオゾン水を分解処理し、分解後の純水を排水する装置として使用される。その使用例としては、オゾン発生器に接続した洗浄装置の後段にこの溶存オゾン分解装置１を接続し、本装置１の後段に純水再生システム等を接続することで純水リサイクルシステムを構築することが可能である。
【００２１】
まず、溶存オゾン分解装置１の概略を説明すると、図１に示すようにケース２の上にコントローラ部３が載置されており、コントローラ部３に設けられたタッチパネル４を操作することにより、ケース２に内蔵された電源制御基板１１を介してオゾン水の分解処理が制御される。コントローラ部３の正面にはタッチパネル４の他、非常停止スイッチ５と受電ランプ６が設けられ、背面には電源接続端子台７、排気ファン８、及び漏電ブレーカ９が設けられている。一方、ケース２の内部にはオゾン水の分解処理を行う分解塔が設置されるとともに、ケース２の背面下方に給水口２１を開口し、背面上方に排水口２２を開口して給水口２１が排水口２２よりも低い位置に設定される。なお、１２はケース２内に設置された分解塔用のドレイン配管、１３はケース２内の底面に設置されたバット用のドレイン配管である。
【００２２】
次に、溶存オゾン分解装置１の内部構造を詳しく説明する。図２に示すようにケース２の内部にはオゾン水中の溶存オゾンを分解するための分解塔が設置されるが、本実施例では、以下に説明する二つの分解塔を複合させた構造を採用している。
【００２３】
［第一分解塔］
図２において３０で示すのが第一分解塔である。第一分解塔３０は、オゾン水に紫外線を照射してオゾン分解を行う「紫外線照射式」の分解塔であり、流路管３１、保護管３２、及び紫外線ランプ３３を備えて構成される。流路管３１はケース２の内部に横向きで設置され、その両端を蓋３４によって密閉し、背面側の蓋３４ｂに入口３１ａを開口するとともに流路管３１の正面側上端に出口３１ｂを開口してある。また、流路管の入口３１ａは給水口２１に連通し、流路管の出口３１ｂは後述するサブタンクの入口４１ａに連通している。給水口２１と流路管３１、流路管３１とサブタンク４１はそれぞれ液漏れしないようにサニタリークランプ継手、フランジ継手、ユニオン継手などの継手２３で連結し、シール性を高めている。なお、流路管３１と蓋３４はオゾン水に接液することから、耐薬品性に優れた四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）で構成されている。また、接液部分のみに限定してフッ素樹脂加工を施してもよい。
【００２４】
流路管３１内の中心にはこれよりも小径の保護管３２が設置されており、保護管３２は両端の蓋３４、３４によって支持されている。保護管３２は紫外線透過率の高い材料であって、かつオゾン分解波長として知られる２００〜３００ｎｍの紫外線を透過する材料で構成される。本実施例では、特に波長２５３．７ｎｍ付近の紫外線の透過性に優れた石英管を使用した。
【００２５】
保護管３２の内部には紫外線ランプ３３が収容されるが、本実施例では流路管３１を横置きで設置したので、ケース２正面の前扉１４を開くと保護管３２内の紫外線ランプ３３を前方に引き抜くだけで取り出すことができ、紫外線ランプ３３の交換作業を簡単に行うことができるようになっている。
【００２６】
第一分解塔３０では、流路管３１内にオゾン水の流れを調節する水流調節機構が設けられていることが特徴である。水流調節機構の構成例は各種考えられるが、本実施例では流路管３１を横向き設置した関係上、半円盤形状の調節板３５を流路管３１内のオゾン水の進行方向に沿って上下交互に配置するものとした。また、その取り付け構造として、７枚の調節板３５（３５−１〜３５−７）を４本のロッド３６（３６−１〜３６−４）に嵌めて、そのロッド３６を流路管３１内に挿入固定する構造を採用した。
【００２７】
図３（エ）に示す調節板３５は、その中心に上記保護管３２を通す切欠き部３５ａ、周縁３箇所にロッド３６を嵌める溝３５ｂが形成されており、図３（オ）に示すロッド３６のうち、上ロッド３６−１には調節板３５の溝に嵌合する溝３６ｂが４個、下ロッド３６−２には溝３６ｂが３個、左右ロッド３６−３と３６−４には溝３６ｂが７個形成されている。そして、４枚の上側調節板３５−１、３５−３、３５−５、３５−７を上ロッド３６−１の溝３６ｂと左右ロッド３６−３と３６−４の溝３６ｂに１個おきで嵌め込み固定する。また、３枚の下側調節板３５−２、３５−４、３５−６を下ロッド３６−２の溝３６ｂと左右ロッド３６−３と３６−４の残りの溝３６ｂに嵌め込み、流路管３１内に挿入して蓋３４で固定する。これにより、流路管３１の長手方向に沿って調節板３５が上下交互に配置される。なお、調節板３５とロッド３６もオゾン水に接液するので、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）で構成されている。
【００２８】
なお、調節板３５の形状は上記の半円盤形状に限らず、図４に示した各種の調節板３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃのように円盤の一部を切り欠いた形状を採用することができる。これらの形状は流路管３１を流れるオゾン水の流速、つまり流路管３１の内径や長さに応じて最適な断面積のものを適宜選択すればよく、また異なる形状のものを組み合わせて使用してもよい。
【００２９】
また、図５に示すように、流路管３１の外周に補強カバー２４を取り付けるものとした。この補強カバー２４は紫外線ランプ３３から照射される紫外線を遮断し、流路管３１内を流れるオゾン水の内圧に耐え得る強度を備えている。本実施例ではＳＵＳ管を半割にして流路管３１の上下にかぶせて挟み付け、両側面に延びるフランジ２４ａ、２４ａをケース２内に固定した取付片１５、１５に螺着して流路管３１と一体に固定してある。また、流路管３１内におけるオゾンの分解効率を高めるため、補強カバー２４の内面には流路管３１を透過した紫外線を反射する鏡面加工が施されている。
【００３０】
以上が第一分解塔３０の構成であるが、以下その作用を図２に基づき説明する。図２にはオゾン水と分解後の液体の流れを白抜き矢印で示してある。まず洗浄装置で使用された洗浄後のオゾン水は、給水口２１を介して入口３１ａから流路管３１内に流入する。流路管３１内にオゾン水が溜まると、コントローラ部３のタッチパネル４を操作して紫外線ランプ３３を点灯させる。これにより、紫外線ランプ３３から発光される紫外線が保護管３２を通して流路管３１内を流れるオゾン水に照射され、紫外線中のオゾン分解波長である紫外線とオゾン水が反応し、オゾン分解処理が行われる。その分解メカニズムは次の通りといわれている。
【００３１】
（Ａ）  Ｏ３＋Ｈ２Ｏ＋ｈν→Ｏ２＋Ｈ２Ｏ２
（Ｂ）  Ｈ２Ｏ２＋ｈν→２ＨＯ・
（Ｃ）  Ｏ３＋Ｈ２Ｏ＋ｈν→Ｏ２＋２ＨＯ・
【００３２】
上記（Ａ）のように、オゾン水（Ｏ３＋Ｈ２Ｏ）と光エネルギー（ｈν）が反応すると、オゾン（Ｏ３）が分解されて酸素（Ｏ２）が発生し、活性酸素（Ｏ−）と水（Ｈ２Ｏ）が反応して過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が生成される。生成された過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）は、さらに上記（Ｂ）のように光エネルギー（ｈν）と反応し、これにより活性力の強いヒドロキシルラジカル（ＨＯ・）が生成される。その一方、上記（Ｃ）のように、オゾン水（Ｏ３＋Ｈ２Ｏ）と光エネルギー（ｈν）が反応するとオゾン（Ｏ３）が分解されて酸素（Ｏ２）が発生し、活性酸素（Ｏ−）と水（Ｈ２Ｏ）の反応によっても、ヒドロキシルラジカル（ＨＯ・）が生成される。
【００３３】
すなわち、第一分解塔３０におけるオゾン分解処理は、紫外線によってオゾンを分解するものである。また、第一分解塔３０の流路管３１内には、上述したように調節板３５がオゾン水の進行方向に沿って上下交互に配置されているので、流路管の入口３１ａから流入したオゾン水は、図２に示したように調節板３５に次々に衝突しながら流路管３１内を進み、出口３１ｂから第二分解塔４０へと抜けるようになっている。このため、流入したオゾン水が流路管の入口３１ａから出口３１ｂへと短時間に流れ出るショートカット現象がなくなり、流路管３１内で滞留が起こり上記の分解反応が促進されるので、オゾン水中の溶存オゾンの分解処理を効率よく行うことができる。
【００３４】
［第二分解塔］
図２において４０で示すのが第二分解塔である。第二分解塔４０は、第一分解塔３０を通過した液体を一時的に貯留してオゾン分解反応を促進させる「自己分解式」の分解塔であり、サブタンク４１を備えて構成されている。サブタンク４１は流路管３１の上に横向きで設置され、正面側下端に入口４１ａを開口し、背面に出口４１ｂを開口してある。また、サブタンクの入口４１ａは流路管の出口３１ｂに連通し、サブタンクの出口４１ｂは排水口２２に連通している。流路管３１とサブタンク４１、サブタンク４１と排水口２２は、それぞれ液漏れしないようにサニタリークランプ継手などの継手２３、２３で連結される。なお、サブタンク４１についても流路管３１と同様に、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）で構成するのが望ましい。
【００３５】
以上が第二分解塔４０の構成であるが、以下その作用を説明する。図２に示すように上記第一分解塔３０で紫外線分解された液体は、流路管の出口３１ｂに連結したサブタンクの入口４１ａからサブタンク４１内へ流入する。サブタンク４１内に流入した液体はさらに分解処理され、サブタンクの出口４１ｂから排水口２２を介して排水される。このサブタンク４１内での分解メカニズムは次の通りといわれている。
【００３６】
（Ｄ）  ＨＯ・＋Ｏ３→ＨＯ２＋Ｏ２
（Ｅ）  ＨＯ２＋Ｏ３→ＨＯ・＋２Ｏ２
【００３７】
紫外線分解後の液体中にオゾン（Ｏ３）が残存していた場合、このオゾン（Ｏ３）と上記（Ｂ）（Ｃ）で生成されたヒドロキシルラジカル（ＨＯ・）との反応が起こる。ヒドロキシルラジカル（ＨＯ・）は活性力が強く、安定しようとして上記（Ｄ）のようにオゾン（Ｏ３）と反応するので、オゾン（Ｏ３）が分解されて酸素（Ｏ２）が発生し、新たにヒドロペルオキシルラジカル（ＨＯ２・）が生成される。この生成されたヒドロペルオキシルラジカル（ＨＯ２・）もまた活性力が強いので、上記（Ｅ）のようにオゾン（Ｏ３）と反応してオゾン（Ｏ３）を分解し、再びヒドロキシルラジカル（ＨＯ・）が生成される。そして、このヒドロキシルラジカル（ＨＯ・）も、上記（Ｄ）のようにオゾン（Ｏ３）との反応を繰り返す。
【００３８】
すなわち、第二分解塔４０におけるオゾン分解処理は、上記のようにヒドロキシルラジカル（ＨＯ・）とオゾンの反応→ヒドロペルオキシルラジカル（ＨＯ２・）とオゾンの反応→ヒドロキシルラジカル（ＨＯ・）とオゾンの反応という活性ラジカルによる連鎖反応を起こし、液体中に残存するオゾンの自己分解を促進させるものである。よって、第二分解塔４０を通過した液体は、より多くの溶存オゾンが分解されて純水に近づき、その高純度の水がサブタンクの出口４１ｂから排水口２２を介して溶存オゾン分解装置１の外部に排水される。
【００３９】
以上のように本実施例の溶存オゾン分解装置１は、第一分解塔３０における紫外線を利用した分解と、第二分解塔４０における活性ラジカルの連鎖反応を利用した自己分解との相乗作用によってオゾン水中の溶存オゾンを分解するものである。したがって、オゾンの分解効率を高めるために、従来のように流路管のサイズを大きくしたり、紫外線ランプの本数を増やしたりする必要がなく、装置の大幅なコストアップを招くことなくコンパクトな設計で、大流量や高濃度のオゾン水を効率よく分解処理し、高純度の水を排水することができる。
【００４０】
なお、本実施例において、紫外線ランプ３３を収容する保護管３２に石英管を採用したが、フッ酸水溶液が混ざったオゾン水を分解処理する場合、フッ酸は石英を侵食してしまうので、石英管に替えてサファイア管を採用するのが望ましい。
【実施例２】
【００４１】
図６は実施例２の溶存オゾン分解装置の構成を示す外観図、図７は装置の内部構造を示す断面図である。本実施例において上述した実施例１と同様な構成については、同一符号を付与して詳細な説明を省略する。
【００４２】
図６に示すように、本実施例の溶存オゾン分解装置１−２は、実施例１の装置１に比べケース２のサイズをその高さ方向に拡大し、分解処理可能なオゾン水の流量を増大させたことが特徴である。実施例１と同様に、ケース２の内部にはオゾン水中の溶存オゾンを分解するための分解塔が設置されるが、本実施例では第一分解塔３０と第二分解塔４０をケース２の高さ方向に二段重ねして、合計四つの分解塔が設けられている。
【００４３】
図７に示すように、下段の第一分解塔３０−１において、流路管の入口３１ａは実施例１と同じく給水口２１に連通しているが、第二分解塔４０−１におけるサブタンクの出口４１ｂは実施例１と異なり背面側上端に開口してある。また、上段の第一分解塔３０−２では流路管の入口３１ａを背面側下端に開口し、上段の第二分解塔４０−２ではサブタンクの出口４１ｂが排水口２２に連通している。給水口２１と流路管３１、流路管３１とサブタンク４１、及びサブタンク４１と排水口２２はそれぞれ液漏れしないようにサニタリークランプ継手などの継手２３で連結される。なお、下段の第一分解塔３０−１と第二分解塔４０−１、及び上段の第一分解塔３０−２と第二分解塔４０−２におけるその他の構成は実施例１と同じである。
【００４４】
本実施例の溶存オゾン分解装置１−２は、上述した実施例１と同様に、紫外線を利用した分解メカニズムと、活性ラジカルの連鎖反応を利用した分解メカニズムとの相乗作用によってオゾン水中の溶存オゾンを分解するものであるから、大流量や高濃度のオゾン水を効率よく分解処理することが可能である。これに加えて本実施例では、下段の第二分解塔４０−１の上段に更に第一分解塔３０−２と第二分解塔４０−２が設置されており、下段のサブタンク４１−１から流出した液体に対して紫外線照射と活性ラジカルの連鎖反応による分解が再度行われるので、より大流量や高濃度のオゾン水に対応でき、排水口２２から一層高純度の水を排水することができる。
【実施例３】
【００４５】
図８は実施例３の溶存オゾン分解装置の構成を示す外観図である。本実施例において上述した実施例と同様な構成については、同一符号を付与して詳細な説明を省略する。
【００４６】
図７に示すように、本実施例の溶存オゾン分解装置１−３は、実施例２の溶存オゾン分解装置１−２をユニット化してケース２の幅方向に５台並べて連結し、それを一つの集合配管に接続することにより分解処理可能なオゾン水の流量を更に増大させたことが特徴である。実施例２と同様に、各溶存オゾン分解装置１−２のケース２内には、第一分解塔３０と第二分解塔４０を二段重ねで連結し、合計四つの分解塔が設置されている。本実施例では、５台の装置１−２、１−２、…の給水口２１、２１、…を一つの給水管に並列接続するとともに、各装置の排水口２２、２２、…も同様に一つの排水管に並列接続したマニホールド（多岐管）構造を採用した。
【００４７】
本実施例の溶存オゾン分解装置１−３によれば、給水管に一度に大流量のオゾン水を流したとしても、大量オゾン水は各給水口２１、２１、…で分流し、各装置１−２、１−２、…内で個々に分解処理が行われて各排水口２２、２２、…から排水管へと排水される。したがって、より大流量のオゾン水の分解処理する際に好適である。なお、図示は省略するが、分解処理するオゾン水の流量や濃度に応じて、装置１−２の台数や装置１−２内の分解塔３０、４０の数を適宜増減させることも可能である。また、隣り合う装置の給水口２１と排水口２２とを直列接続することで、高濃度のオゾン水を分解処理することも可能である。
【実施例４】
【００４８】
図９は実施例４の溶存オゾン分解装置の構成を示す断面図である。本実施例において上述した実施例と同様な構成については、同一符号を付与して詳細な説明を省略する。
【００４９】
本実施例の溶存オゾン分解装置１−４は、ケース２の内部に複数の分解塔を設置し、それらを一つの集合配管に接続して大流量や高濃度のオゾン水を分解処理できるようにしたことが特徴である。
【００５０】
図９（ア）に示すのは、複数の分解塔を並列接続した例である。ケース２の内部には第一分解塔３０、第二分解塔４０、第一分解塔３０の順に連結されたユニットが四つ設けられ、各ユニットの先頭にある流路管の入口３１ａを一つの給水管５０に並列接続するとともに、最後尾の流路管の出口３１ｂも同様に一つの排水管６０に並列接続して構成されている。給水管５０の給水口５１と排水管６０の排水口６１はそれぞれ装置１−４の外部配管に連結される。
【００５１】
このような並列接続の例によると、給水口５１から給水管５０に供給されたオゾン水は各ユニットの流路管の入口３１ａ、３１ａ、…で分流し、第一分解塔３０、第二分解塔４０、第一分解塔３０の順に通過して分解処理され、各ユニットの流路管の出口３１ｂ、３１ｂ、…から排水管６０へと排水される。したがって、大流量のオゾン水に対応することができる。また、ユーザは給水口５１と排水口６１を外部配管に連結するだけで済むので、配管作業も簡単である。
【００５２】
一方、図９（イ）に示すのは、複数の分解塔を直列接続した例である。ケース２の内部には８個の第一分解塔３０と４個の第二分解塔４０が設けられ、先頭に配置された第一分解塔３０における流路管の入口３１ａを給水管５０に接続するとともに、最後尾に配置された第一分解塔３０における流路管の出口３１ｂを排水管６０に接続し、隣り合う分解塔どうしを連結管７０、７０、…によって直列接続して構成されている。給水管５０の給水口５１と排水管６０の排水口６１は、並列接続のときと同様、装置１−４の外部配管に連結される。
【００５３】
このような直列接続の例によると、給水口５１から給水管５０に供給されたオゾン水はすべての分解塔を通過してから排水管６０へと排水される。したがって、第一分解塔３０の個数と同じ回数の紫外線照射処理と、第二分解塔４０の個数と同じ回数の自己分解処理を経ることになるので、より高濃度のオゾン水を分解することができる。
【００５４】
なお、本実施例では給水管５０と排水管６０をケース２の内部に収容しているが、これらの集合配管はケース２の外部に設置してもよい。また、分解処理するオゾン水の流量や濃度に合わせて、第一分解塔３０と第二分解塔４０の個数や配列を適宜変更することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１の溶存オゾン分解装置の構成を示す外観図で、（ア）は正面図、（イ）は左側面図、（ウ）は背面図である。
【図２】図１の装置の内部構造を示す縦断面図である。
【図３】図１の装置における分解塔の構成を示す拡大図で、（ア）は正面図、（イ）はＡ−Ａ線断面図、（ウ）はＢ−Ｂ線断面図、（エ）は調節板の分解図、（オ）はロッドの分解図である。
【図４】図３の調節板の変形例を示す分解図である。
【図５】図１の装置における分解塔の固定構造を示す部分断面図である。
【図６】実施例２の溶存オゾン分解装置の構成を示す外観図で、（ア）は正面図、（イ）は左側面図、（ウ）は背面図である。
【図７】図６の装置の内部構造を示す縦断面図である。
【図８】実施例３の溶存オゾン分解装置の構成を示す外観図である。
【図９】実施例４の溶存オゾン分解装置の構成を示す断面図で、（ア）は並列接続の例、（イ）は直列接続の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１、１−２、１−３、１−４  溶存オゾン分解装置
２  ケース
３  コントローラ部
４  タッチパネル
５  非常停止スイッチ
６  受電ランプ
７  電源接続端子台
８  排気ファン
９  漏電ブレーカ
１１  電源制御基板
１２  分解塔用ドレイン配管
１３  バット用ドレイン配管
１４  前扉
１５  取付片
２１  給水口
２２  排水口
２３  継手
２４  補強カバー
３０  第一分解塔
３１  流路管
３２  保護管
３３  紫外線ランプ
３４  蓋
３５  調節板
３６  ロッド
４０  第二分解塔
４１  サブタンク
５０  給水管
５１  給水口
６０  排水管
６１  排水口
７０  連結管
【図１】
2007007574.tif 000003
【図２】
2007007574.tif 000004
【図３】
2007007574.tif 000005
【図４】
2007007574.tif 000006
【図５】
2007007574.tif 000007
【図６】
2007007574.tif 000008
【図７】
2007007574.tif 000009
【図８】
2007007574.tif 000010
【図９】
2007007574.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年9月8日(2005.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水口からケース内の分解塔へとオゾン水を流入させ、その分解塔にてオゾン水中の溶存オゾンを分解し、分解後の液体を排水口から流出する溶存オゾン分解装置であって、
上記分解塔は、
上記給水口に連通した入口と上記排水口に連通した出口を有する流路管と、
上記流路管内を流れるオゾン水の流れを調節する水流調節機構と、
上記流路管内に設置され、石英などの紫外線透過材料で構成された保護管と、
上記保護管内に収容され、上記流路管内を流れるオゾン水に紫外線を照射する紫外線ランプと、を備え、
上記水流調節機構は、上記流路管内に円盤の一部を切り欠いた形状の調節板を配置して、上記流路管内を流れるオゾン水の進路を部分的に遮断した構造である
ことを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項２】
給水口からケース内の第一及び第二分解塔へとオゾン水を流入させ、それぞれの分解塔にてオゾン水中の溶存オゾンを分解し、分解後の液体を排水口から流出する溶存オゾン分解装置であって、
上記第一分解塔は、
上記給水口に連通した入口を有する流路管と、
上記流路管内を流れるオゾン水の流れを調節する水流調節機構と、
上記流路管内に設置され、石英などの紫外線透過材料で構成された保護管と、
上記保護管内に収容され、上記流路管内を流れるオゾン水に紫外線を照射する紫外線ランプと、を備え、
上記第二分解塔は、
上記流路管の出口に連通した入口と上記排水口に連通した出口を有し、上記流路管内を通過した液体を一時的に貯留するサブタンクであり、
上記水流調節機構は、上記流路管内に円盤の一部を切り欠いた形状の調節板を配置して、上記流路管内を流れるオゾン水の進路を部分的に遮断した構造である
ことを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の溶存オゾン分解装置において、上記給水口が上記排水口よりも低い位置に設けられていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の溶存オゾン分解装置において、上記流路管の外周に、上記紫外線ランプから照射される紫外線を遮断し、かつ上記流路管内を流れるオゾン水の内圧に耐え得る強度を備えた補強カバーが装着されていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項５】
請求項４に記載の溶存オゾン分解装置において、上記補強カバーには上記流路管を透過した紫外線を反射する内面処理が施されていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の溶存オゾン分解装置において、上記保護管が波長２００〜３００ｎｍの紫外線を透過する材料で構成されていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項７】
請求項１又は請求項２に記載の溶存オゾン分解装置において、上記保護管がサファイアで構成されていることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の溶存オゾン分解装置をユニット化し、各装置の給水口を一つの給水管に並列接続するとともに、各装置の排水口を一つの排水管に並列接続してなることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の溶存オゾン分解装置をユニット化し、各装置の排水口を隣の装置の給水口に順次直列接続していき、先頭の装置の給水口を一つの給水管に接続するとともに、最後尾の装置の排水口を一つの排水管に接続してなることを特徴とする溶存オゾン分解装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本願の第一発明は、給水口からケース内の分解塔へとオゾン水を流入させ、その分解塔にてオゾン水中の溶存オゾンを分解し、分解後の液体を排水口から流出する溶存オゾン分解装置であって、上記分解塔は、上記給水口に連通した入口と上記排水口に連通した出口を有する流路管と、上記流路管内を流れるオゾン水の流れを調節する水流調節機構と、上記流路管内に設置され、石英などの紫外線透過材料で構成された保護管と、上記保護管内に収容され、上記流路管内を流れるオゾン水に紫外線を照射する紫外線ランプと、を備え、上記水流調節機構は、上記流路管内に円盤の一部を切り欠いた形状の調節板を配置して、上記流路管内を流れるオゾン水の進路を部分的に遮断した構造であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、同様の目的を達成するため、本願の第二発明は、給水口からケース内の第一及び第二分解塔へとオゾン水を流入させ、それぞれの分解塔にてオゾン水中の溶存オゾンを分解し、分解後の液体を排水口から流出する溶存オゾン分解装置であって、上記第一分解塔は、上記給水口に連通した入口を有する流路管と、上記流路管内を流れるオゾン水の流れを調節する水流調節機構と、上記流路管内に設置され、石英などの紫外線透過材料で構成された保護管と、上記保護管内に収容され、上記流路管内を流れるオゾン水に紫外線を照射する紫外線ランプと、を備え、上記第二分解塔は、上記流路管の出口に連通した入口と上記排水口に連通した出口を有し、上記流路管内を通過した液体を一時的に貯留するサブタンクであり、上記水流調節機構は、上記流路管内に円盤の一部を切り欠いた形状の調節板を配置して、上記流路管内を流れるオゾン水の進路を部分的に遮断した構造であることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記第一発明と第二発明について、上記水流調節機構の一例として、上記流路管内に円盤の一部を切り欠いた形状の調節板を配置して、上記流路管内を流れるオゾン水の進路を部分的に遮断することにより、流路管内を流れるオゾン水の流れを調節することができる。また、上記給水口を上記排水口よりも低い位置に設けることで、水位上昇を利用して分解塔内でのオゾン水の滞留時間を稼ぐことも可能である。