JP4215966B2

JP4215966B2 - Method and apparatus for producing high-concentration ozone gas

Info

Publication number: JP4215966B2
Application number: JP2001134790A
Authority: JP
Inventors: 昭典安武; 順泉; 博之蔦谷; 成之朝長; 伸樹岡
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2021-05-02
Also published as: JP2002326806A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素発生機からの酸素を用いてオゾンを生成し、該オゾンを濃縮して供給する高濃度オゾンガスの製造方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、無声放電装置や水電解装置などを用いてオゾンを発生させ、該オゾン濃度をオゾン濃縮機を用いて高めている。そのような装置として特開平９−３２８３０２号公報が知られている。
【０００３】
かかる公報の従来技術を示す図面を図４として示す。かかる技術によると、オゾン濃縮装置４０は、内部に吸着剤としてシリカゲルを充填した２個の吸着筒を並列に配置し、各吸着筒を吸着工程と脱着工程とに順次切り換えてオゾンを連続的に濃縮するように構成される。
【０００４】
このようなオゾン濃縮装置４０は酸素ＰＳＡ（圧力スイング吸着法を用いる）装置４１からの酸素によってオゾン発生器５２から経路４３に導出したオゾン含有ガスは前記オゾン濃縮装置４０内の吸着工程にある一方の吸着筒に導入される。この吸着筒に導入されたオゾン含有ガス中のオゾンは、吸着剤であるシリカゲルに吸着して、オゾン含有ガス中のその他のガス成分は、吸着筒から排ガスとして経路４４に導出される。経路４４の排ガス成分は、その大部分が酸素であるために、循環ポンプ４５を介してオゾン発生器５２の入口側に戻され、再びオゾン原料として用いられる。
【０００５】
一方の吸着筒の吸着工程が終了すると、他方の吸着筒が吸着工程に入り、経路４３から供給されるオゾン含有ガスの導入経路が一方側から他方側に切り換えられる。そして、経路４６からの掃気ガスが筒内に入り吸着剤から脱着したオゾンは、掃気ガスによって経路４８に導出し供給先に供給される。
【０００６】
このようなオゾン濃縮装置４０ではオゾン発生器５２に供給するオゾン原料の組成により経路４４を介して循環するガス中に窒素やアルゴンが循環系内に蓄積するという不都合があり、排ガスが流れる経路４４に循環ガス中の窒素やアルゴンを排出するための排出手段４２を設ける。この排出手段４２は、酸素、窒素やアルゴンを優先的に吸着する吸着剤を充填した容器を備え、循環する排ガス中の酸素、窒素やアルゴンを吸着補足し、酸素を排ガス中選択的に回収するとともに、吸着しない窒素やアルゴンなどを外部に排出するように形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のオゾン供給装置は、窒素及びアルゴンガスを排出するものであるが、排出する必要があるガスが複数であり、構成が複雑になるとともに、完全に排除するには高度な技術を必要とし、不十分のままオゾン発生器５２の入口側にこれらの不要ガスが含有した酸素を送ると、オゾン発生器５２が取り入れる酸素が希釈化し、オゾンの発生濃度が低下するという問題があった。
【０００８】
上述の事情に鑑み本発明は、酸素ＰＳＡ装置において、窒素もしくはアルゴン又は両方のガスを排除可能な方法及び装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、オゾン濃縮機からの排ガスが流れる経路の酸素濃度によって、酸素ＰＳＡ装置の入口側とオゾン発生器の入口側のいずれか一方に、排ガスを供給可能な方法及び装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本第１発明は、酸素発生機からの酸素を用いてオゾンを生成し、該オゾンを濃縮して供給する高濃度オゾンガスの製造方法において、
オゾン濃縮機の排ガス排出経路にて酸素濃度を検出して、その濃度の程度によって前記酸素発生機の入口側か、またはオゾン発生機の入口側に前記排出ガスの経路を選択することを特徴とする。
【００１２】
かかる発明によると、オゾン濃縮機の排ガス排出経路において酸素濃度を検出して、その濃度の程度によって前記酸素発生機の入口側か、またはオゾン発生機の入口側に前記排出ガスの経路を選択するので、酸素濃度が低いままオゾン発生機の入口側にこれらの不要ガスが含有した酸素を送ることにより、オゾン発生機が取り入れる酸素が希釈化し、オゾンの発生濃度が低下することがない。
【００１３】
また、本第２発明は、酸素発生機からの酸素を用いてオゾンを生成し、該オゾンを濃縮して供給する高濃度オゾンガスの製造方法において、
前記酸素発生機内にて、窒素もしくはアルゴンのうちの一方を排除し、オゾン濃縮機の排ガス排出経路にて前記他方を排除するとともに、
オゾン濃縮機の排ガス排出経路にて酸素濃度を検出して、その濃度の程度によって前記酸素発生機の入口側か、またはオゾン発生機の入口側に前記排出ガスの経路を選択することを特徴とする。
【００１４】
かかる発明によると、前記酸素発生機内において、窒素もしくはアルゴンのうちの一方を排除し、オゾン濃縮機の排ガス排出経路において前記他方を排除するので、排出する必要があるガスをそれぞれの工程で分担でき、排除手段の構成が簡単となり、良好な排除を行うことができ、排除不十分のままオゾン発生機の入口側にこれらの不要ガスが含有した酸素を送る可能性が減少する。
そして、更に、オゾン濃縮機の排ガス排出経路において酸素濃度を検出して、その濃度の程度によって前記酸素発生機の入口側か、またはオゾン発生機の入口側に前記排出ガスの経路を選択するので、酸素濃度が低いままオゾン発生機の入口側にこれらの不要ガスが含有した酸素を送ると、オゾン発生機が取り入れる酸素が希釈化し、オゾンの発生濃度が低下することがない。
【００１７】
また、本第３発明は、酸素発生機からの酸素を用いてオゾンを生成し、該オゾンを濃縮して供給する高濃度オゾンガスの製造装置において、
前記酸素発生機と連結したオゾン発生機と、
該オゾン発生機と連結したオゾン濃縮機と、
三方弁を介して、前記オゾン濃縮機の排ガス排出経路と連結可能に構成された、前記酸素発生機の入口側と連通する第１通路及び、前記オゾン発生機の入口側と連通する第２通路と、
前記排出ガス排出経路の酸素濃度を検出して前記三方弁を制御する濃度検出手段とを備え、
その酸素濃度の程度によって前記排出ガスの経路を選択することを特徴とする。
【００１８】
かかる発明は、前記請求項１を達成するための装置発明であり、請求項１で述べた上述の作用効果を具備する。
【００１９】
また、本第４発明は、酸素発生機からの酸素を用いてオゾンを生成し、該オゾンを濃縮して供給する高濃度オゾンガスの製造装置において、
前記酸素発生機内に設けた酸素分離手段及び、窒素もしくはアルゴンのうちの一方を分離する第１排ガス分離手段と、
前記酸素発生機から供給される酸素を用いてオゾンを生成するオゾン発生機と、
該オゾンは発生機からのオゾンを濃縮するオゾン濃縮機と、
該オゾン濃縮機の排ガス経路に配設された前記窒素もしくはアルゴンのうちの他方を分離する第２排ガス分離手段と、
三方弁を介して、前記オゾン濃縮機の排ガス排出経路と連結可能に構成された、前記酸素発生機の入口側と連通する第１通路及び、前記オゾン発生機の入口側と連通する第２通路と、
前記排出ガス排出経路の酸素濃度を検出して前記三方弁を制御する濃度検出手段とを備え、
その酸素濃度の程度によって前記排出ガスの経路を選択することを特徴とする。
【００２０】
かかる発明は、前記請求項２を達成するための装置発明であり、請求項２で述べた上述の作用効果を具備する。
【００２１】
また、本第５発明は、酸素発生機からの酸素を用いてオゾンを生成し、該オゾンを濃縮して供給する高濃度オゾンガスの製造方法において、
前記酸素発生機内にて、窒素及びアルゴンを排除するとともに、オゾン濃縮機の排ガス排出経路にて酸素濃度を検出して、その濃度の程度によって前記酸素発生機の入口側か、またはオゾン発生機の入口側に前記排出ガスの経路を選択することを特徴とする。
【００２２】
かかる発明によると、前記酸素発生機内において、窒素及びアルゴンを排除するので、排ガス排出経路の排ガス分離手段を配置する必要がなく、排ガス分離手段を前記酸素発生機内に集中して配置することができ、排ガス処理が容易となる。
そして、更に、オゾン濃縮機の排ガス排出経路において前記した不要ガスが存在しても、酸素濃度を検出して、その濃度の程度によって前記酸素発生機の入口側か、またはオゾン発生機の入口側に前記排出ガスの経路を選択するので、酸素濃度が低いままオゾン発生機の入口側にこれらの不要ガスが含有した酸素を送ると、オゾン発生機が取り入れる酸素が希釈化し、オゾンの発生濃度が低下することがない。
【００２５】
また、本第６発明は、酸素発生機からの酸素を用いてオゾンを生成し、該オゾンを濃縮して供給する高濃度オゾンガスの製造装置において、
前記酸素発生機内に設けた酸素分離手段及び、窒素及びアルゴンを分離する前段排ガス分離手段と、
前記酸素発生機から供給される酸素を用いてオゾンを生成するオゾン発生機と、
該オゾンは発生機からのオゾンを濃縮するオゾン濃縮機と、
該オゾン濃縮機の排ガス経路に配設された前記窒素もしくはアルゴンのうちの少なくとも一方を分離する後段排ガス分離手段と、
三方弁を介して、前記オゾン濃縮機の排ガス排出経路と連結可能に構成された、前記酸素発生機の入口側と連通する第１通路及び、前記オゾン発生器の入口側と連通する第２通路と、
前記排出ガス排出経路の酸素濃度を検出して前記三方弁を制御する濃度検出手段とを備え、
その酸素濃度の程度によって前記排出ガスの経路を選択することを特徴とする。
【００２６】
かかる発明によると、前記酸素発生機内に設けた前段排ガス分離手段によって窒素及びアルゴンを分離してオゾン発生器を介してオゾン濃縮機に送出し、該オゾン濃縮機に連結する排出ガス排出経路に酸素濃度を検出する濃度検出手段と後段排ガス分離手段を設け、前記窒素もしくはアルゴンのうちの少なくとも一方を分離するように構成するとともに、前記濃度検出手段によって検出される酸素濃度の程度によって、三方弁を介して、前記排ガス排出経路と前記酸素発生機の入口側もしくは、前記オゾン発生器の入口側に送出するように構成しているので、前記前段排ガス分離手段によっての不要ガスの分離が不十分であってもオゾン濃縮機の排ガス経路に配設された後段排ガス分離手段によって窒素もしくはアルゴンのうちの少なくとも一方を分離することができ、この排ガスを再度前記酸素発生機または、オゾン発生機にて用いることが可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施の形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載される構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は本発明の一実施の形態である高濃度オゾンガスの製造装置の概略構成図、図２は第１実施の形態にかかる酸素発生機の内部構成図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施の形態の高濃度オゾンガスの製造装置は、配管２０を通って取り込まれた空気を基にして酸素を発生する酸素発生機１と、該酸素発生機１からの酸素を通路２１を通って取込み、オゾンを発生するオゾン発生機２と、該オゾン発生機２からのオゾンを通路２２を通って取込み、オゾンを濃縮して供給先に高濃度のオゾンを提供するオゾン濃縮機３と、該オゾン濃縮機３におけるオゾンの濃縮の際に、排気される不純物含有酸素を上流側に戻すための通路２４を通って取込んで不純物を排出する排出手段５と、該排出手段５通路２６を介して接続する三方弁６と、オゾン濃縮機３と排出手段５との間に配置され、酸素濃度の程度によって前記三方弁６を制御する濃度計４とを備えている。尚、濃度計４は排出手段５と三方弁６との間に配置してもよい。
【００２９】
図２は、圧力スイング吸着法の一実施の形態を示すもので酸素発生機１の内部構成を示す。同図において、酸素発生機１は、通路２０を通って取り込まれる空気をブロア７によって通路３０を通って取込み、乾燥させるとともに、炭酸ガスを排除する脱湿・脱炭酸ガス塔８と、該脱湿・脱炭酸ガス塔８によって、炭酸ガスを排除された乾燥空気を取込み、酸素を吸着して窒素を排出する酸素吸着塔９と、吸着されている酸素を真空ポンプ１０によって取り込んで通路３４に放出し、その放出された酸素ガスを取り込んで更にその酸素ガス内に存在する前段で取りきれない窒素を吸着して酸素を放出する窒素吸着塔１１（第１排ガス分離手段）と、吸着された窒素を通路３６に排出する真空ポンプ１２とから構成されている。
【００３０】
前記脱湿・脱炭酸ガス塔８には、図示しない乾燥機と、合成ゼオライト系二酸化炭素吸着剤が配設され、取り込んだ空気を乾燥するとともに二酸化炭素を排除するように構成されている。尚、吸着された二酸化炭素は必要に応じて図示しない真空ポンプによって装置外に排出される。
【００３１】
前記酸素吸着塔９は、合成ゼオライト系酸素吸着剤によって酸素を吸着して窒素を含有する空気を通路３２から排出する。その後に真空ポンプ１０によって酸素吸着塔９内を負圧にして酸素吸着剤に吸着された酸素を取り込む。この際には、完全に窒素が排除されるものではなく、吸着しきれなかった酸素と窒素を含んだ空気が通路３４に放出される。
【００３２】
前記窒素吸着塔１１は、合成ゼオライト系窒素吸着剤によって窒素を吸着して、酸素濃度が高い酸素を通路２１から放出する。その後に真空ポンプ１２によって窒素吸着塔１１内を負圧にして窒素吸着剤に吸着された窒素を通路３６から排出する。
【００３３】
以上詳述したように酸素発生機１はアルゴンガスを含むが９３〜９９％の高濃度の酸素ガスをオゾン発生機２に供給することが出来る。
【００３４】
オゾン発生機２は、内部に図示しない複数の放電部材と、該放電部材に接続した高圧電源と、該高圧電源を制御する電気的制御装置が配設され、高濃度の酸素ガスを前記放電部材の放電域に送り、前記放電部材に高圧を印加して放電させてオゾンガスを発生するものであり、酸素対オゾンの比として５〜１０％のオゾンガスを発生する。
【００３５】
オゾン濃縮機３は、合成ゼオライト系オゾン吸着剤によってオゾンを吸着して、他の酸素及びアルゴンガスを通路２４から放出する。その後に真空ポンプ等によってオゾン濃縮機３内を負圧にしてオゾン吸着剤に吸着されたオゾンを通路２３から排出する。よって、本実施の形態においては、酸素対オゾンの比として略２０〜３０％の高濃度のオゾンを供給することができる。
【００３６】
オゾン濃縮機３からオゾンを分離した後はアルゴンガスを含み、９３〜９５％の濃度を有する酸素ガスを通路２４に排出されるが、その通路２４には濃度計４とアルゴンガスを排除する排除手段（第２排ガス分離手段）５が配設されている。該排出手段５は、合成ゼオライト系アルゴン吸着剤が用いられている。
【００３７】
そして、通路２４にはオゾン濃縮機３から排出される酸素ガスの濃度を検出する濃度計４が配設され、該濃度計４の値が所定濃度値未満であるときは酸素発生機１の入口側に酸素ガスを戻し、所定値以上であるときはオゾン発生機２の入口側に戻すように三方弁６を制御する。
【００３８】
尚、酸素発生機内で、アルゴンガスを除去し、オゾン濃縮機の下流側の排出手段で窒素ガスを除去してもよい。
また、前記オゾン濃縮機３、または、前記排除手段５には酸素を透過する酸素透過膜を用いてもよく、または、多成分混合ガスを圧縮、冷却、膨張などの操作により液化させ、清留または凝縮によってそれぞれの成分に分離する深冷分離方法を用いてもよい。
【００３９】
上述したように、本実施の形態では、酸素濃度によってオゾン濃縮機３からの排出酸素ガスの戻し先を酸素発生機１かオゾン発生機２とを選択して戻しているので、オゾン発生効率が良くコンパクトな高濃度オゾン発生機を提供することができる。
【００４０】
次に図３を用いて、酸素発生器１の第２実施の形態を説明する。図２に示した第１実施の形態との相違点は、窒素吸着塔１１を介して酸素をオゾン濃縮機３に送出しているのに対して、第２実施の形態は窒素吸着塔１１によって窒素を分離した後にアルゴン吸着塔３７によってアルゴンを分離した後に酸素をオゾン濃縮機３に送出するように構成した点である。尚、アルゴン吸着塔３７には合成ゼオライト系アルゴン吸着剤によってアルゴンを吸着したのちに真空ポンプ３８によって前記アルゴン吸着剤に吸着されたアルゴンガスを外部に排出可能に構成されている。ここにおいて、前記窒素吸着塔１１及びアルゴン吸着塔３７を前段排ガス分離手段という。
【００４１】
尚、本実施の形態は、図１へ適用に際して、不純物を排出する排出手段５を用いないで適用することができる。その場合には、前記酸素発生機内において、窒素及びアルゴンを排除するので、排ガス分離手段を前記酸素発生機内に集中して配置することができ、排ガス処理が容易となる。尚、ここでは排出手段５を後段排ガス分離手段という。
そして、更に、オゾン濃縮機の排ガス排出経路において前記した不要ガスが存在しても、酸素濃度を検出して、その濃度の程度によって前記酸素発生機の入口側か、またはオゾン発生機の入口側に前記排出ガスの経路を選択するので、酸素濃度が低いままオゾン発生機の入口側にこれらの不要ガスが含有した酸素を送ると、オゾン発生機が取り入れる酸素が希釈化し、オゾンの発生濃度が低下することがない。
【００４２】
また、本実施の形態は、図１へそのまま適用することができる。その場合は、不純物を排出する排出手段（後段排ガス分離手段）５によって再度不要ガスを分離することができ、酸素濃度が濃い酸素ガスをオゾン発生機へ送出することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上記載のごとく、本発明は、酸素発生機内において、窒素もしくはアルゴンのうちの一方を排除し、オゾン濃縮機の排ガス排出経路において窒素もしくはアルゴンのうちの他方を排除するので、排出する必要があるガスをそれぞれの工程で分担でき、排除手段の構成が簡単となり、良好な排除を行うことができ、排除不十分のままオゾン発生機の入口側にこれらの不要ガスが含有した酸素を送る可能性が減少する。
また、オゾン濃縮機の排ガス排出経路において酸素濃度を検出して、その濃度の程度によって前記酸素発生機の入口側か、またはオゾン発生機の入口側に前記排出ガスの経路を選択するので、酸素濃度が低いままオゾン発生機の入口側にこれらの不要ガスが含有した酸素を送ると、オゾン発生機が取り入れる酸素が希釈化し、オゾンの発生濃度が低下することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である高濃度オゾンガスの製造装置の概略構成図である。
【図２】酸素発生機の内部構成図である。
【図３】他の酸素発生機の概略構成図である。
【図４】従来技術のオゾンガスの製造装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１酸素発生機
２オゾン発生機
３オゾン濃縮機
４濃度計
５排出手段
６三方弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for producing high-concentration ozone gas, which generates ozone using oxygen from an oxygen generator and concentrates and supplies the ozone.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, by using a silent discharge apparatus or water electrolytic apparatus to generate ozone, it is high Umate with ozone concentrator the ozone concentration. JP-A-9-328302 is known as such an apparatus.
[0003]
A drawing showing the prior art of this publication is shown in FIG. According to such a technique, the ozone concentrator 40 has two adsorption cylinders filled with silica gel as an adsorbent in parallel, and sequentially switches each adsorption cylinder between an adsorption process and a desorption process to continuously generate ozone. Configured to concentrate.
[0004]
In such an ozone concentrator 40, the ozone-containing gas led out from the ozone generator 52 to the path 43 by oxygen from the oxygen PSA (using pressure swing adsorption) device 41 is in the adsorption step in the ozone concentrator 40. It is introduced into the adsorption cylinder. Ozone in the ozone-containing gas introduced into the adsorption cylinder is adsorbed on silica gel as an adsorbent, and other gas components in the ozone-containing gas are led out to the path 44 as exhaust gas from the adsorption cylinder. Since most of the exhaust gas component in the path 44 is oxygen, it is returned to the inlet side of the ozone generator 52 via the circulation pump 45 and used again as an ozone raw material.
[0005]
When the adsorption process of one adsorption cylinder is completed, the other adsorption cylinder enters the adsorption process, and the introduction path of the ozone-containing gas supplied from the path 43 is switched from one side to the other. Then, the ozone gas scavenged from the path 46 enters the cylinder and is desorbed from the adsorbent, is led to the path 48 by the scavenging gas, and is supplied to the supply destination.
[0006]
In such an ozone concentrator 40, there is a disadvantage that nitrogen and argon accumulate in the circulation system in the gas circulated through the path 44 due to the composition of the ozone raw material supplied to the ozone generator 52, and the path 44 through which the exhaust gas flows. A discharge means 42 for discharging nitrogen and argon in the circulating gas is provided. The discharge means 42 includes a container filled with an adsorbent that preferentially adsorbs oxygen, nitrogen, and argon, adsorbs and supplements oxygen, nitrogen, and argon in the circulated exhaust gas, and selectively collects oxygen in the exhaust gas. At the same time, it is formed so as to discharge non-adsorbing nitrogen, argon, or the like to the outside.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional ozone supply device described above discharges nitrogen and argon gas, but there are a plurality of gases that need to be discharged, the configuration becomes complicated, and advanced technology is required for complete elimination. However, if oxygen contained in these unnecessary gases is sent to the inlet side of the ozone generator 52 while it is insufficient, the oxygen taken in by the ozone generator 52 is diluted, resulting in a decrease in ozone generation concentration. It was.
[0008]
In view of the above-described circumstances, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of eliminating nitrogen or argon or both gases in an oxygen PSA apparatus.
Another object of the present invention is to provide a method for supplying exhaust gas to either the inlet side of the oxygen PSA device or the inlet side of the ozone generator according to the oxygen concentration in the path through which the exhaust gas from the ozone concentrator flows. Is to provide a device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problems, the present first invention, using oxygen from the oxygen generator to produce ozone, in the manufacturing method of supplying high-concentration ozone gas and concentrating the ozone,
An oxygen concentration is detected in an exhaust gas discharge path of an ozone concentrator, and the exhaust gas path is selected on the inlet side of the oxygen generator or on the inlet side of the ozone generator depending on the degree of the concentration. To do.
[0012]
According to this invention, the oxygen concentration is detected in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator, and the exhaust gas path is selected on the inlet side of the oxygen generator or on the inlet side of the ozone generator depending on the degree of the concentration. Therefore, by sending oxygen contained in these unnecessary gases to the inlet side of the ozone generator while the oxygen concentration is low, oxygen taken in by the ozone generator is not diluted and the ozone generation concentration does not decrease.
[0013]
The second invention is a method for producing high-concentration ozone gas, which generates ozone using oxygen from an oxygen generator and supplies the ozone by concentrating it.
In the oxygen generator, one of nitrogen and argon is excluded, the other is excluded in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator,
An oxygen concentration is detected in an exhaust gas discharge path of an ozone concentrator, and the exhaust gas path is selected on the inlet side of the oxygen generator or on the inlet side of the ozone generator depending on the degree of the concentration. To do.
[0014]
According to this invention, in the oxygen generator, one of nitrogen and argon is excluded and the other is excluded in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator, so that the gas that needs to be discharged can be shared in each step. The structure of the exclusion means becomes simple and good exclusion can be performed, and the possibility of sending oxygen contained in these unnecessary gases to the inlet side of the ozone generator with insufficient exclusion is reduced.
Further, since the oxygen concentration is detected in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator, the exhaust gas path is selected on the inlet side of the oxygen generator or the inlet side of the ozone generator depending on the degree of the concentration. If oxygen contained in these unnecessary gases is sent to the inlet side of the ozone generator while the oxygen concentration is low, the oxygen taken in by the ozone generator is diluted and the ozone generation concentration does not decrease.
[0017]
Further, the third invention is an apparatus for producing high-concentration ozone gas, which generates ozone using oxygen from an oxygen generator, and concentrates and supplies the ozone.
An ozone generator connected to the oxygen generator;
An ozone concentrator connected to the ozone generator;
A first passage communicating with the inlet side of the oxygen generator and a second passage communicating with the inlet side of the ozone generator, configured to be connected to the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator through a three-way valve When,
A concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas discharge path and controlling the three-way valve;
The exhaust gas path is selected according to the degree of oxygen concentration.
[0018]
Such invention, the a device invention for achieving the first aspect, comprises the above-mentioned effects as described in claim 1.
[0019]
In addition, the fourth aspect of the present invention is an apparatus for producing high-concentration ozone gas, which generates ozone using oxygen from an oxygen generator, and concentrates and supplies the ozone.
An oxygen separation means provided in the oxygen generator and a first exhaust gas separation means for separating one of nitrogen and argon;
An ozone generator that generates ozone using oxygen supplied from the oxygen generator;
The ozone is an ozone concentrator for concentrating ozone from the generator;
A second exhaust gas separation means for separating the other of the nitrogen or argon disposed in the exhaust gas path of the ozone concentrator;
A first passage communicating with the inlet side of the oxygen generator and a second passage communicating with the inlet side of the ozone generator, configured to be connected to the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator through a three-way valve When,
A concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas discharge path and controlling the three-way valve;
The exhaust gas path is selected according to the degree of oxygen concentration.
[0020]
Such invention, the a device invention for achieving the second aspect, comprises the above-mentioned effects described in claim 2.
[0021]
Further, the fifth aspect of the present invention is a method for producing high-concentration ozone gas, which generates ozone using oxygen from an oxygen generator, and concentrates and supplies the ozone.
In the oxygen generator, nitrogen and argon are excluded, and the oxygen concentration is detected in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator. Depending on the degree of the concentration, the oxygen generator is connected to the inlet side of the oxygen generator or the ozone generator. The exhaust gas path is selected on the inlet side.
[0022]
According to this invention, since nitrogen and argon are excluded in the oxygen generator, there is no need to arrange exhaust gas separation means in the exhaust gas discharge path, and exhaust gas separation means can be concentrated in the oxygen generator. The exhaust gas treatment becomes easy.
Further, even if the above-described unnecessary gas is present in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator, the oxygen concentration is detected, and depending on the degree of the concentration, the oxygen generator inlet side or the ozone generator inlet side Therefore, if the oxygen contained in these unnecessary gases is sent to the inlet side of the ozone generator while the oxygen concentration is low, the oxygen taken in by the ozone generator is diluted and the generated ozone concentration is reduced. There is no decline.
[0025]
Further, the sixth aspect of the invention relates to a high concentration ozone gas manufacturing apparatus that generates ozone using oxygen from an oxygen generator and supplies the ozone after concentration.
An oxygen separation means provided in the oxygen generator, a pre-exhaust gas separation means for separating nitrogen and argon,
An ozone generator that generates ozone using oxygen supplied from the oxygen generator;
The ozone is an ozone concentrator for concentrating ozone from the generator;
A downstream exhaust gas separation means for separating at least one of the nitrogen or argon disposed in the exhaust gas path of the ozone concentrator;
A first passage communicating with the inlet side of the oxygen generator and a second passage communicating with the inlet side of the ozone generator configured to be connected to the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator through a three-way valve When,
A concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas discharge path and controlling the three-way valve;
The exhaust gas path is selected according to the degree of oxygen concentration.
[0026]
According to this invention, nitrogen and argon are separated by the pre-stage exhaust gas separation means provided in the oxygen generator and sent to the ozone concentrator through the ozone generator, and oxygen is discharged into the exhaust gas discharge path connected to the ozone concentrator. A concentration detection means for detecting the concentration and a downstream exhaust gas separation means are provided to separate at least one of the nitrogen or argon, and a three-way valve is provided depending on the degree of oxygen concentration detected by the concentration detection means. Through the exhaust gas discharge path and the inlet side of the oxygen generator or the inlet side of the ozone generator, the unnecessary gas separation by the upstream exhaust gas separation means is insufficient. Even if there is at least one of nitrogen and argon by the latter-stage exhaust gas separation means disposed in the exhaust gas path of the ozone concentrator Write can be separated, the exhaust gas again the oxygen generator or can be used in an ozone generator.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples, unless otherwise specified. Absent.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for producing high-concentration ozone gas according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an internal configuration diagram of an oxygen generator according to the first embodiment.
[0028]
As shown in FIG. 1, the high-concentration ozone gas production apparatus of the present embodiment includes an oxygen generator 1 that generates oxygen based on air taken in through a pipe 20, and an oxygen generator 1 Oxygen is taken in through the passage 21 to generate ozone, and ozone from the ozone generator 2 is taken in through the passage 22 to concentrate the ozone and provide high concentration ozone to the supply destination. An ozone concentrator 3, and a discharge means 5 that takes in through the passage 24 for returning the oxygen-containing oxygen exhausted to the upstream side during the concentration of ozone in the ozone concentrator 3 and discharges the impurities, A three-way valve 6 connected via a discharge means 5 passage 26 and a densitometer 4 disposed between the ozone concentrator 3 and the discharge means 5 and controlling the three-way valve 6 according to the degree of oxygen concentration are provided. . The densitometer 4 may be disposed between the discharge means 5 and the three-way valve 6.
[0029]
FIG. 2 shows an embodiment of the pressure swing adsorption method and shows the internal configuration of the oxygen generator 1. In the figure, an oxygen generator 1 takes in air taken in through a passage 20 through a passage 30 by a blower 7 and dries it, and also removes carbon dioxide from the dehumidifying / decarbonizing gas tower 8 and the degassing tower 8. The wet / decarbonized gas tower 8 takes in dry air from which carbon dioxide has been removed, adsorbs oxygen and discharges nitrogen, and the adsorbed oxygen is taken in by the vacuum pump 10 into the passage 34. The nitrogen adsorption tower 11 (first exhaust gas separation means) that adsorbs the released oxygen gas and further adsorbs nitrogen that cannot be removed in the preceding stage existing in the oxygen gas and releases oxygen is adsorbed. The vacuum pump 12 discharges nitrogen into the passage 36.
[0030]
The dehumidification / decarbonation gas tower 8 is provided with a dryer (not shown) and a synthetic zeolitic carbon dioxide adsorbent so as to dry the taken-in air and exclude carbon dioxide. The adsorbed carbon dioxide is discharged out of the apparatus by a vacuum pump (not shown) as necessary.
[0031]
The oxygen adsorption tower 9 adsorbs oxygen with a synthetic zeolitic oxygen adsorbent and discharges air containing nitrogen from the passage 32. Thereafter, the inside of the oxygen adsorption tower 9 is set to a negative pressure by the vacuum pump 10 and oxygen adsorbed by the oxygen adsorbent is taken in. At this time, nitrogen is not completely excluded, and air containing oxygen and nitrogen that could not be adsorbed is released into the passage 34.
[0032]
The nitrogen adsorption tower 11 adsorbs nitrogen with a synthetic zeolite-based nitrogen adsorbent and releases oxygen having a high oxygen concentration from the passage 21. Thereafter, the inside of the nitrogen adsorption tower 11 is set to a negative pressure by the vacuum pump 12 and the nitrogen adsorbed by the nitrogen adsorbent is discharged from the passage 36.
[0033]
As described above in detail, the oxygen generator 1 contains argon gas, but can supply oxygen gas having a high concentration of 93 to 99% to the ozone generator 2.
[0034]
The ozone generator 2 includes a plurality of discharge members (not shown), a high-voltage power source connected to the discharge member, and an electrical control device that controls the high-voltage power source, and discharges high-concentration oxygen gas to the discharge member. The discharge member is discharged by applying a high pressure to the discharge member to generate ozone gas, and the ozone gas is generated at a ratio of oxygen to ozone of 5 to 10%.
[0035]
The ozone concentrator 3 adsorbs ozone by a synthetic zeolite-based ozone adsorbent and releases other oxygen and argon gas from the passage 24. Thereafter, the inside of the ozone concentrator 3 is set to a negative pressure by a vacuum pump or the like, and the ozone adsorbed by the ozone adsorbent is discharged from the passage 23. Therefore, in the present embodiment, ozone with a high concentration of about 20 to 30% can be supplied as the ratio of oxygen to ozone.
[0036]
After the ozone is separated from the ozone concentrator 3, oxygen gas containing argon gas and having a concentration of 93 to 95% is discharged to the passage 24, but the passage 24 is excluded to exclude the concentration meter 4 and the argon gas. Means (second exhaust gas separation means) 5 is disposed. The discharge means 5 uses a synthetic zeolite-based argon adsorbent.
[0037]
A concentration meter 4 for detecting the concentration of oxygen gas discharged from the ozone concentrator 3 is disposed in the passage 24. When the value of the concentration meter 4 is less than a predetermined concentration value, the inlet of the oxygen generator 1 is provided. The three-way valve 6 is controlled so that the oxygen gas is returned to the side and returned to the inlet side of the ozone generator 2 when the oxygen gas is above a predetermined value.
[0038]
In the oxygen generator, the argon gas may be removed, and the nitrogen gas may be removed by the discharge means on the downstream side of the ozone concentrator.
Further, the ozone concentrator 3 or the exclusion means 5 may be an oxygen permeable membrane that allows oxygen to pass through, or a multicomponent mixed gas is liquefied by an operation such as compression, cooling, or expansion to Alternatively, a cryogenic separation method in which each component is separated by condensation may be used.
[0039]
As described above, in this embodiment, since the oxygen generator 1 or the ozone generator 2 is selected and returned as the return destination of the oxygen gas exhausted from the ozone concentrator 3 according to the oxygen concentration, the ozone generation efficiency is high. A compact and high-concentration ozone generator can be provided.
[0040]
Next, a second embodiment of the oxygen generator 1 will be described with reference to FIG. The difference from the first embodiment shown in FIG. 2 is that oxygen is sent to the ozone concentrator 3 via the nitrogen adsorption tower 11, whereas the second embodiment uses the nitrogen adsorption tower 11. This is the point that oxygen is sent to the ozone concentrator 3 after separating nitrogen by the argon adsorption tower 37 after separating nitrogen. The argon adsorption tower 37 is configured to be capable of discharging the argon gas adsorbed to the argon adsorbent by the vacuum pump 38 after adsorbing argon by the synthetic zeolite-based argon adsorbent. Here, the nitrogen adsorption tower 11 and the argon adsorption tower 37 are referred to as pre-stage exhaust gas separation means.
[0041]
Note that this embodiment can be applied without using the discharge means 5 for discharging impurities when applied to FIG. In that case, since nitrogen and argon are excluded in the oxygen generator, the exhaust gas separation means can be concentrated in the oxygen generator and the exhaust gas treatment becomes easy. Here, the discharge means 5 is referred to as a downstream exhaust gas separation means.
Further, even if the above-described unnecessary gas is present in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator, the oxygen concentration is detected, and depending on the degree of the concentration, the oxygen generator inlet side or the ozone generator inlet side Therefore, if the oxygen contained in these unnecessary gases is sent to the inlet side of the ozone generator while the oxygen concentration is low, the oxygen taken in by the ozone generator is diluted and the generated ozone concentration is reduced. There is no decline.
[0042]
Further, the present embodiment can be applied to FIG. 1 as it is. In that case, the unnecessary gas can be separated again by the discharge means (second-stage exhaust gas separation means) 5 for discharging impurities, and oxygen gas having a high oxygen concentration can be sent to the ozone generator.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, the present invention excludes one of nitrogen and argon in the oxygen generator, and excludes the other of nitrogen and argon in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator, and thus needs to be discharged. Gas can be shared in each process, the configuration of the exclusion means becomes simple, good exclusion can be performed, and oxygen contained in these unnecessary gases can be sent to the inlet side of the ozone generator with insufficient exclusion Decrease.
Also, the oxygen concentration is detected in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator, and the exhaust gas path is selected on the inlet side of the oxygen generator or the inlet side of the ozone generator depending on the degree of the concentration. If oxygen contained in these unnecessary gases is sent to the inlet side of the ozone generator while the concentration is low, the oxygen taken in by the ozone generator is diluted and the ozone generation concentration does not decrease.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for producing high-concentration ozone gas according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an internal configuration diagram of an oxygen generator.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of another oxygen generator.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional ozone gas production apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oxygen generator 2 Ozone generator 3 Ozone concentrator 4 Concentration meter 5 Discharge means 6 Three-way valve

Claims

In a method for producing high-concentration ozone gas, ozone is generated using oxygen from an oxygen generator, and the ozone is concentrated and supplied.
The oxygen concentration is detected in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator, and the exhaust gas path is selected on the inlet side of the oxygen generator or on the inlet side of the ozone generator depending on the degree of the concentration. To produce high-concentration ozone gas.

In a method for producing high-concentration ozone gas, ozone is generated using oxygen from an oxygen generator, and the ozone is concentrated and supplied.
In the oxygen generator, one of nitrogen and argon is excluded, the other is excluded in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator,
The oxygen concentration is detected in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator, and the exhaust gas path is selected on the inlet side of the oxygen generator or on the inlet side of the ozone generator depending on the degree of the concentration. A method for producing high-concentration ozone gas.

In the production apparatus of high-concentration ozone gas that generates ozone using oxygen from an oxygen generator and supplies the ozone after concentration,
An ozone generator connected to the oxygen generator;
An ozone concentrator connected to the ozone generator;
A first passage communicating with the inlet side of the oxygen generator and a second passage communicating with the inlet side of the ozone generator configured to be connected to the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator through a three-way valve When,
A concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas discharge path and controlling the three-way valve;
An apparatus for producing high-concentration ozone gas, wherein the route of the exhaust gas is selected according to the degree of oxygen concentration.

In the production apparatus of high-concentration ozone gas that generates ozone using oxygen from an oxygen generator and supplies the ozone after concentration,
An oxygen separation means provided in the oxygen generator and a first exhaust gas separation means for separating one of nitrogen and argon;
An ozone generator that generates ozone using oxygen supplied from the oxygen generator;
The ozone is an ozone concentrator for concentrating ozone from the generator;
A second exhaust gas separation means for separating the other of the nitrogen or argon disposed in the exhaust gas path of the ozone concentrator;
A first passage communicating with the inlet side of the oxygen generator and a second passage communicating with the inlet side of the ozone generator configured to be connected to the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator through a three-way valve When,
A concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas discharge path and controlling the three-way valve;
An apparatus for producing high-concentration ozone gas, wherein the route of the exhaust gas is selected according to the degree of oxygen concentration.

In a method for producing high-concentration ozone gas, ozone is generated using oxygen from an oxygen generator, and the ozone is concentrated and supplied.
In the oxygen generator, nitrogen and argon are excluded, and the oxygen concentration is detected in the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator. Depending on the degree of the concentration, the oxygen generator is connected to the inlet side of the oxygen generator or the ozone generator. A method for producing high-concentration ozone gas, wherein a route for the exhaust gas is selected on the inlet side.

In the production apparatus of high-concentration ozone gas that generates ozone using oxygen from an oxygen generator and supplies the ozone after concentration,
An oxygen separation means provided in the oxygen generator, a pre-exhaust gas separation means for separating nitrogen and argon,
An ozone generator that generates ozone using oxygen supplied from the oxygen generator;
The ozone is an ozone concentrator for concentrating ozone from the generator;
A downstream exhaust gas separation means for separating at least one of the nitrogen or argon disposed in the exhaust gas path of the ozone concentrator;
A first passage communicating with the inlet side of the oxygen generator and a second passage communicating with the inlet side of the ozone generator configured to be connected to the exhaust gas discharge path of the ozone concentrator through a three-way valve When,
A concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas discharge path and controlling the three-way valve;
An apparatus for producing high-concentration ozone gas, wherein the route of the exhaust gas is selected according to the degree of oxygen concentration.