JP6598730B2 - Discharge ozonolysis equipment - Google Patents
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Description
この発明は、第1及び第2の電極部間に形成される電極部空間に放電現象を発生させ、電極部空間内のオゾン含有ガス中のオゾンを分解する放電式オゾン分解装置に関する。 The present invention relates to a discharge type ozone decomposing apparatus that generates a discharge phenomenon in an electrode space formed between first and second electrode portions and decomposes ozone in an ozone-containing gas in the electrode space.
従来のオゾン分解技術を開示した先行技術文献として、例えば特許文献1や特許文献2などで開示された技術がある。
As prior art documents disclosing conventional ozonolysis techniques, for example, there are techniques disclosed in
特許文献1においては、排オゾン分解器によって、排オゾンガスがタービンからの高温排ガスとの熱交換により500℃程度に加熱され、排オゾンガス中の残存オゾンが熱分解処理されるシステムが開示されている。
特許文献2においては、排オゾン処理装置として、MnO2を内部に設けた触媒剤筒を電気ヒーターで60〜90℃に加温することにより、残存オゾンを分解処理するシステムが開示されている。
In
また、特許文献1や特許文献2で開示されたオゾン分解技術とは別に、高濃度のオゾン化ガス(残存オゾンガス)の分解処理方法として、活性炭を装着した筒(活性炭法)や、触媒剤を設けた筒(触媒法)にオゾン化ガスを供給するオゾン分解器が一般的に使用されている。
In addition to the ozonolysis technology disclosed in
一方、オゾン分解と正反対のオゾン生成技術として、放電を利用した高濃度オゾン発生器が特許文献3や特許文献4に開示されている。 On the other hand, Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose high-concentration ozone generators that use electric discharge as an ozone generation technique opposite to ozonolysis.
特許文献3や特許文献4に開示された技術は、いずれも特許文献1、特許文献2で開示されたオゾン分解器内にオゾン分解剤を装着させる発想と正反対で、オゾン発生器内に放電面材料を装着することにより、ガスの分解反応を経ず、放電で生成したオゾンを分解させることなく取り出せるというオゾン発生器としての発明になっている。
The techniques disclosed in Patent Literature 3 and Patent Literature 4 are opposite to the idea of mounting an ozonolysis agent in the ozonolysis device disclosed in
特許文献3においては、オゾン発生器の放電面に「ペロブスカイト構造のA位置に原子が存在しない結晶構造を持つ遷移金属酸化物のA位置に、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類元素が入った遷移金属を存在させること」により、オゾン発生器内で生成したオゾンを分解せずに高濃度オゾンが取り出せることが記述されている。 In Patent Document 3, an alkali metal, an alkaline earth metal, or a rare earth element is contained in the A position of a transition metal oxide having a crystal structure in which atoms do not exist at the A position of the perovskite structure on the discharge surface of the ozone generator. It is described that the presence of a transition metal makes it possible to extract high-concentration ozone without decomposing ozone generated in the ozone generator.
また、特許文献3では、現状理論的に不明な説を根拠に展開されており、特に「ペロブスカイト構造のA位置に原子が存在しない結晶構造を持つ遷移金属酸化物」に関し、「オゾンを分解しないため、高濃度オゾンが得られる」旨述べられている。しかし、特許文献3では、取り出したオゾン濃度特性しか記述されておらず、生成されたオゾンが発生器内で分解されていないことを証明するデータ・根拠を十分に示した記述は全くない。 Further, Patent Document 3 has been developed on the basis of an unknown theory in the current state of the art. In particular, regarding “transition metal oxide having a crystal structure in which no atom exists at position A of the perovskite structure”, “does not decompose ozone”. Therefore, it is stated that high-concentration ozone can be obtained. However, in Patent Document 3, only the extracted ozone concentration characteristics are described, and there is no description that sufficiently shows the data and the basis for proving that the generated ozone is not decomposed in the generator.
また、ペロブスカイト構造とオゾン分解抑制の効果に関しても、化学的根拠が乏しい記述となっている。 In addition, the perovskite structure and the effect of suppressing ozonolysis are also described with poor chemical basis.
特許文献1、特許文献2の開示内容におけるオゾン分解器でのオゾン分解原理の発明技術に関する記述に比べ、特許文献3の開示内容はオゾン発生器内での高濃度オゾンが生成される原理説明は十分なされておらず、根拠説明に乏しい発明であることは、その文面からも明らかである。
Compared to the description of the invention technology of the ozonolysis principle in the ozonolysis device in the disclosure content of
さらに、特許文献4においても、同様に「オゾン濃度の低下を阻止する機能物質を誘電体表面に焼き付け固定(セラミック内に機能物質を内在)させるオゾン発生装置」が開示されているが、分子状のオゾンガスを分解抑制できる物質や機能が存在することに関し理論的な説明が十分にされていない。つまり、特許文献4で記述された機能物質がオゾン濃度の低下を阻止する機能物質(触媒物質)であると断定されているが、開示内容としては高濃度オゾンが得られた結果の実証データ結果が記述されているに留まり、高濃度オゾンが得られる要因がオゾン濃度の低下を阻止する物質材料によるものか根拠不明な記述の状態での発明になっている。 Further, Patent Document 4 similarly discloses an “ozone generator that bakes and fixes a functional substance that prevents a decrease in ozone concentration on the dielectric surface (the functional substance is contained in the ceramic)”. There is not enough theoretical explanation about the existence of substances and functions that can suppress decomposition of ozone gas. In other words, although it has been determined that the functional substance described in Patent Document 4 is a functional substance (catalyst substance) that prevents a decrease in ozone concentration, the disclosed data result of the result of obtaining high-concentration ozone is disclosed. However, it is an invention in a state where the reason is unknown whether the cause of obtaining high-concentration ozone is due to the material that prevents the decrease in ozone concentration.
一般的に触媒反応では、「オゾンや酸素分子を原子やイオン原子に分解や電離させる反応を放電や触媒機能で、加速的に行うこと」と定義されている。しかし、特許文献1、特許文献2で示されたオゾン分解剤による分子状の触媒的な分解技術は一般的に実証されているが、特許文献3や特許文献4に示されるような、放電発生器で得られた高密度のオゾン分子のオゾン分解を抑制する機能を有している機能物質が存在するという根拠説明がなく、特許文献3や特許文献4の開示内容の発明説明では不十分であり、確実な発明として証明する資料も提示されていない。従って、特許文献3や特許文献4以外の高濃度オゾンが得られる技術で発明がなされていると判断する。
In general, the catalytic reaction is defined as “acceleration and ionization of ozone and oxygen molecules into atoms and ion atoms by discharge and catalytic function”. However, although the molecular catalytic decomposition technique using an ozonolysis agent shown in
従来のオゾン分解技術である活性炭法においては、分解速度が遅いため活性炭上にオゾンが残留し、オゾンの分解熱によって活性炭が突然発火する危険性や、活性炭自身が時間経過およびオゾンによる酸化によって劣化し、消耗品となる問題点があった。 In the activated carbon method, which is a conventional ozonolysis technique, ozone remains on the activated carbon due to the slow decomposition rate, and the risk of the activated carbon igniting suddenly due to the heat of ozone decomposition, or the activated carbon itself deteriorates over time and due to oxidation by ozone. However, there was a problem of becoming a consumable item.
また、特許文献1等で開示された、残存オゾンを熱分解処理する熱分解法においては、残存オゾンを含んだガスを高温(500℃程度)に加熱する必要があるため、加熱費用が嵩む問題点があった。
Moreover, in the thermal decomposition method disclosed in
そして、従来のオゾン分解技術である触媒法においては、残存オゾンを含んだガスを流すオゾン分解筒に設けられた触媒は、オゾンに曝露されることで酸化され、触媒劣化(寿命がある)が生じる問題点あった。 In the catalytic method, which is a conventional ozone decomposition technique, the catalyst provided in the ozone decomposition cylinder through which the gas containing residual ozone flows is oxidized by being exposed to ozone, and the catalyst is deteriorated (has a lifetime). There was a problem that occurred.
さらに、上述した、従来のオゾン分解処理技術では、高濃度領域(数十g/m3〜500g/m3)の残存オゾンで、しかも1SLM以上のガス流量の高範囲のオゾン量を即時に分解処理するのは不向きであった。このような高濃度及び大流量なオゾンガスを分解すべく、オゾン分解能力を最大にしたオゾン分解装置を設置する場合、オゾン分解装置の装置サイズが非常に大きくなり、かつコストも高くなる問題点があった。 Furthermore, with the conventional ozone decomposition treatment technique described above, the residual ozone in a high concentration region (several tens of g / m 3 to 500 g / m 3 ) and the high-range ozone amount at a gas flow rate of 1 SLM or more are immediately decomposed. It was unsuitable for processing. When installing an ozonolysis apparatus with the maximum ozonolysis capacity to decompose such high concentration and large flow ozone gas, there is a problem that the apparatus size of the ozonolysis apparatus becomes very large and the cost becomes high. there were.
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、比較的簡単な装置構成でオゾン含有ガス中のオゾンを分解してオゾン分解済みガスを精度良く得ることができるオゾン分解装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an ozone decomposing apparatus capable of accurately decomposing ozone in an ozone-containing gas by decomposing ozone in a gas containing ozone with a relatively simple apparatus configuration. With the goal.
この発明に係る請求項1記載の放電式オゾン分解装置は、オゾン発生器及びオゾン処理装置と独立して設けられた放電式オゾン分解装置であって、前記オゾン発生器によって出力される第1種オゾン含有ガス、及び、前記第1種オゾン含有ガスに対し前記オゾン処理装置による所定のオゾン処理工程を実行して排出される第2種オゾン含有ガスのうち、一方を選択オゾン含有ガスとして選択するオゾン含有ガス選択機構と、互いに対向した第1及び第2の電極部とを備え、前記第1及び第2の電極部との間に形成される電極部空間にオゾンを含んだ前記選択オゾン含有ガスが供給され、前記第1及び第2の電極部のうち少なくとも一つ電極部における前記電極部空間側の表面に金属化合物質層が設けられ、前記第1及び第2の電極部に放電電力を供給する電源をさらに備え、前記第1及び第2の電極部は、前記放電電力の供給時に前記電極部空間に放電現象を発生させ、前記金属化合物質層をオゾン分解触媒として働かせることにより、前記電極部空間内の前記選択オゾン含有ガス中のオゾンを分解してオゾン分解済みガスを得るオゾン分解器として機能し、前記オゾン分解器によって前記選択オゾン含有ガス中のオゾンを分解するオゾン分解能力は、前記放電電力の電力値と正の相関を有し、前記金属化合物質層は以下の条件(1)及び条件(2)を満足し、{条件(1) 導電体ではない、条件(2) 前記放電現象により活性化(励起)される}、前記放電式オゾン分解装置は、前記選択オゾン含有ガスのオゾン濃度を検出する濃度計と、前記選択オゾン含有ガスの前記電極部空間への供給流量を検出する流量検出器とをさらに備え、前記電源は、前記オゾン濃度及び前記供給流量に基づき、前記オゾン分解済みガスのオゾン含有量が設定基準値以下になるように、前記放電電力の電力値を決定することを特徴とする。
The discharge-type ozonolysis apparatus according to
請求項1記載の本願発明の放電式オゾン分解装置において、第1及び第2の電極部は、放電電力の供給時に電極部空間に放電現象を発生させ、金属化合物質層を放電電力の供給時にオゾン分解触媒として働かせることにより、電極部空間内の選択オゾン含有ガス中のオゾンを分解してオゾン分解済みガスを得るオゾン分解器として機能させ、このオゾン分解器によって選択オゾン含有ガス中のオゾンを分解する放電面の触媒のオゾン分解能力は、放電電力の電力値と正の相関を有することを特徴としている。
2. The discharge type ozonolysis apparatus according to
請求項1記載の本願発明の放電式オゾン分解装置は上記特徴を有することにより、第1及び第2の電極部をオゾン分解器として機能させることにより、比較的簡単な装置構成で選択オゾン含有ガス中のオゾンを分解してオゾン分解済みガスを得ることができる。この際、放電電力の電力値によってオゾン分解能力を精度良く可変設定することができる。
The discharge-type ozonolysis apparatus according to the first aspect of the present invention has the above-described characteristics, so that the first and second electrode portions function as an ozonolysis device, thereby allowing a selective ozone-containing gas to be formed with a relatively simple apparatus configuration. Ozone decomposition gas can be obtained by decomposing ozone inside. At this time, the ozonolysis capability can be variably set with high accuracy according to the power value of the discharge power.
<発明の原理>
特許文献3や特許文献4で開示された技術と別に、触媒反応としては、分子状のガスを分解させる能力のみで、解離した酸素原子を非放電期間における三体衝突のみでオゾン生成能力を有するという原理であれば、オゾン発生器の放電面に塗布した金属材料の効果も十分説明できる。
<Principle of the invention>
Apart from the techniques disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4, the catalytic reaction has only the ability to decompose molecular gas, and has the ability to generate ozone only by three-body collision of dissociated oxygen atoms during the non-discharge period. This principle can sufficiently explain the effect of the metal material applied to the discharge surface of the ozone generator.
一方、放電面に塗布した金属材料の分子状ガスの分解効果を逆利用して、放電の光や熱エネルギーで活性化する特定金属材料化合物を有する金属化合物質層を、対向した2枚の電極間の電極または誘電体の放電界面に塗布するなどして設ける特定金属付電極構造が考えられる。 On the other hand, two opposing electrodes are formed by using a metal compound layer having a specific metal material compound activated by discharge light or thermal energy by reversely utilizing the decomposition effect of the molecular gas of the metal material applied to the discharge surface. An electrode structure with a specific metal may be considered, for example, by being applied to a discharge interface between the electrodes or the dielectric.
本件発明者等は、上記特定金属付電極構造を利用し、電極間に電圧を印加し、上記電極間に形成される電極空間に放電現象を発生させ、上記電極空間(放電空間)にオゾンを含んだガス(オゾン含有ガス)を流せば、オゾン含有ガス中のオゾンを分解してオゾン分解済みガスを得るという放電式オゾン分解器としての機能が得られることをはじめて導きだした。この放電式オゾン分解器は、放電現象によってオゾン生成される従来のオゾン生成技術に対し逆転発想で得られた発明となる。 The inventors use the electrode structure with a specific metal, apply a voltage between the electrodes, generate a discharge phenomenon in the electrode space formed between the electrodes, and generate ozone in the electrode space (discharge space). It was found for the first time that a function as a discharge-type ozone decomposing unit that obtains ozone-decomposed gas by decomposing ozone in the ozone-containing gas by flowing the contained gas (ozone-containing gas) was obtained. This discharge type ozonolysis device is an invention obtained by reversing the conventional ozone generation technology in which ozone is generated by a discharge phenomenon.
さらに、発明者等は、オゾン含有ガスが含有するオゾン量に応じて放電電力の電力値(W)を調整することにより、互いに対向する2枚の電極面の放電光エネルギーによる光触媒能力をアップさせることによって実現される放電式のオゾン分解器内の触媒オゾン分解能力を可変設定して、所望のオゾン量を分解できる放電式のオゾン分解器を実現することを考えるに至った。 Furthermore, the inventors adjust the power value (W) of the discharge power according to the amount of ozone contained in the ozone-containing gas, thereby increasing the photocatalytic ability by the discharge light energy of the two electrode surfaces facing each other. As a result, the inventors have devised to realize a discharge type ozone decomposer capable of decomposing a desired amount of ozone by variably setting the catalytic ozone decomposing capability in the discharge type ozone decomposing unit.
上述したように、特定金属付電極構造を利用した放電式のオゾン分解器は、放電界面に設けられた金属化合物質層を、放電現象発生時の熱エネルギーや光エネルギーによって活性化(励起)することにより、高濃度及び大(供給)流量なオゾンガスであっても、その濃度に見合った放電電力を注入するだけで、触媒分解能力が高められオゾン分解器の電極空間(放電空間)内で容易にオゾン分子の解離反応を促進させ、高濃度のオゾン化ガスを即時に低濃度まで分解させる効果があることが実験によって見出された。 As described above, the discharge-type ozonolysis device using the electrode structure with a specific metal activates (excites) the metal compound layer provided at the discharge interface by heat energy and light energy at the time of occurrence of the discharge phenomenon. Therefore, even if ozone gas has a high concentration and a large (supply) flow rate, it is easy to increase the catalytic decomposition capability in the electrode space (discharge space) of the ozone decomposer simply by injecting discharge power corresponding to the concentration. It has been found through experiments that it has the effect of accelerating the dissociation reaction of ozone molecules and immediately decomposing a high concentration ozonized gas to a low concentration.
このような放電式のオゾン分解器を用いて、比較的高濃度なオゾンを分解して比較的低濃度オゾンを得ることにより、後段に取り付けた熱分解法や触媒法を用いた従来の低濃度用オゾン分解装置の負荷を軽減し、後段のオゾン分解装置の長寿命化・オゾン分解処理速度向上・コスト削減を図ることができる。 By using such a discharge-type ozonolysis device to decompose relatively high-concentration ozone to obtain relatively low-concentration ozone, the conventional low-concentration method using a thermal decomposition method or a catalyst method attached to the latter stage is used. The load of the ozone decomposing apparatus can be reduced, and the life of the latter ozone decomposing apparatus can be extended, the ozonolysis treatment speed can be improved, and the cost can be reduced.
以上が本願発明の原理の基本部分である。さらに、放電現象と金属化合物質層との組み合わせ等の発明の原理の詳細については後に詳述する。 The above is the basic part of the principle of the present invention. Further, details of the principle of the invention such as the combination of the discharge phenomenon and the metal compound layer will be described in detail later.
上記した本願発明は、互いに対向する第1及び第2の電極の組み合わせ構造である比較的簡単な構成に触媒分解機能を付加した、放電式のオゾン分解器を実現することにより、上述した先行技術文献である特許文献1及び特許文献2等が持つ問題点の解決を図ることができる。
The above-described present invention achieves the above-described prior art by realizing a discharge-type ozonolysis device in which a catalytic decomposition function is added to a relatively simple configuration that is a combination structure of first and second electrodes facing each other. It is possible to solve the problems of
<実施の形態>
図1はこの発明の実施の形態である放電式オゾン分解装置22の主要部となる電極部1A及び1B及び高周波電源13の構成を模式的に示す説明図である。
<Embodiment>
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the configuration of the
同図に示すように、放電式オゾン分解装置22は、互いに対向した電極部1A及び電極部1B(第1の電極部及び第2の電極部)を備え、電極部1Aと電極部1Bとの間に形成される電極部空間SP1にオゾンを含んだ高濃度残存オゾンガスG2(オゾン含有ガス)が供給される。
As shown in the figure, the discharge-
電極部1Aは導電性を有する電極10aと誘電体11aと金属化合物質層12aとの積層構造で形成されており、金属化合物質層12aが電極部空間SP1側に設けられる。
The
電極部1Bは導電性を有する電極10bと誘電体11bと金属化合物質層12bとの積層構造で形成されており、金属化合物質層12bが電極部空間SP1側に設けられる。このように、金属化合物質層12a及び12bが共に放電面側に設けられる。
The
なお、金属化合物質層12a及び12bのうち一方の形成を省略しても良い。すなわち、電極部1A及び1Bのうち少なくとも一つの電極部の電極部空間SP1側の表面に金属化合物質層を設ける構成であれば良い。
One of the
このように、上述した電極部1A及び1Bが、発明の原理で述べた、特定金属付電極構造を有している。
Thus, the
さらに、放電式オゾン分解装置22において、電極部1Aの電極10aと電極部1Bの電極10bとの間に高周波電源13が設けられ、高周波電源13によって電極部1A及び1B間に交流の放電電力を供給する。その結果、電極部1A及び1B間に高周波電圧を印加することができる。
Further, in the discharge type
そして、電極部1A及び1B間への高周波電源13からの放電電力の供給時、すなわち、高周波放電電圧の付与時に電極部空間SP1に放電現象である誘電体バリア放電を発生させ、金属化合物質層12a及び12bをオゾン分解触媒として働かせることにより、電極部空間SP1内の高濃度残存オゾンガスG2中のオゾンを分解して低濃度残存オゾンガスG3(オゾン分解済みガス)を得る放電式のオゾン分解器221として、電極部1A及び1Bを機能させる。
Then, when supplying the discharge power from the high-
電極部1A及び1Bにより実現されるオゾン分解器221における高濃度残存オゾンガスG2中のオゾンを分解するオゾン分解能力は、電極面に形成された触媒分解能力に依存し、この触媒分解能力は高周波電源13から供給される放電電力の電力値(W)と正の相関を有する。すなわち、原則、オゾン分解器221のオゾン分解能力は電極部1A及び1Bに印加する放電電圧の電力値(放電エネルギー)に応じて増減する。さらに、放電電力の電力周波数(出力周波数)を上昇させて100kHz以上の高周波放電にすれば、放電負荷インピーダンスのより低い放電が実現でき、オゾン分解能力をより高められると想定される。
The ozonolysis ability of decomposing ozone in the high-concentration residual ozone gas G2 in the
このように、オゾン分解器221のオゾン分解能力は高周波電源13から供給される放電電力の電力値に依存するという性質が確認された。したがって、少なくとも、高周波電源13が供給する放電電力の電力周波数が一定の場合、オゾン分解能力が放電電力の電力値に応じて増減する。
As described above, it was confirmed that the ozonolysis capability of the
オゾン分解器221の上記性質を利用し、高周波電源13による放電電力の電力値を設定することにより、上記オゾン分解器のオゾン分解能力を適切な値に設定することができる。具体的には、高濃度残存オゾンガスG2に含まれる残存オゾン量及び供給流量に対応した放電エネルギーとなる放電電力の電力値を設定することにより、オゾン分解器221のオゾン分解能力を設定することができる。
By using the property of the
上述したように、オゾン分解器221のオゾン分解能力は、原則、放電電力の電力値に依存する、すなわち、正の相関を有する一方、電極部空間SP1側に塗布等により設けた金属化合物質層12a及び12bの材料によっても大きく左右されることが判明した。
As described above, the ozonolysis capability of the
つまり、オゾン分解能力が高い金属化合物質層12a及び12bを選択すれば、比較的小さな電力値の放電電力であっても、比較的高い残存オゾン量を分解できる効果を有する。
That is, if the
しかし、供給したオゾン濃度に対しては、比較的多くの物質において、オゾンを分解させる能力を有しているが、特許文献3や特許文献4で開示されたようなオゾン分解能力を非常に高いレベルで抑制する性質を有した分解抑制物質はなかった。 However, with respect to the supplied ozone concentration, relatively many substances have the ability to decompose ozone, but the ozone decomposition ability as disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4 is very high. There was no degradation inhibitor having the property of inhibiting at the level.
上記分解抑制物質が存在するのであれば、供給するオゾンガス流量を増したり、ガス温度を上げたりしてオゾンガスと上記分解抑制物質との衝突回数を増やしても、極端にオゾン濃度の低下が見られないことが想定される。しかしながら、高濃度残存オゾンガスG2のガス流速やガス温度の増加で衝突回数に依存した状況で、高周波電源13からの放電電力の電力値(W)を増加させると、規則正しくオゾン濃度が低下する、すなわち、放電電力の電力値の増加に対し、規則正しくオゾン分解能力が増加することが確認された。そのため、電極部空間SP1側である放電界面に塗布した金属化合物質層自身は、オゾンガスを分解させる能力として作用するが、オゾンガスの分解能力が、高濃度残存オゾンガスG2との接触によって極端に抑制させることができる、特別な機能を有した物質は存在しないことが分かった。
If the decomposition inhibitory substance exists, even if the ozone gas flow rate to be supplied is increased or the gas temperature is increased to increase the number of collisions between the ozone gas and the decomposition inhibitory substance, the ozone concentration is extremely lowered. Not expected. However, if the power value (W) of the discharge power from the high-
熱平衡状態の放電では、一般的に放電の電子衝突によって、酸素分子やオゾン分子を容易に分解解離させる能力を有しているが、数百g/m3(数万ppm)以上で、かつ大流量のオゾンを放電プラズマで生成された電子のみで、低濃度(千ppm以下)のオゾンまで、分解させるオゾン分解能力は有していない。 The discharge in the thermal equilibrium state generally has the ability to easily decompose and dissociate oxygen molecules and ozone molecules by electron collision of the discharge, but it is several hundred g / m 3 (tens of thousands ppm) or more and is large. It does not have the ozone decomposing ability to decompose ozone at a flow rate to ozone with a low concentration (1000 ppm or less) only with electrons generated by discharge plasma.
つまり、通常の放電プラズマのみにおいては、限られた放電空間となる電極部空間SP1に高濃度残存オゾンガスG2を通過させるだけで、即時に多量の残存オゾン量を分解させるオゾン分解能力を有していないため、放電プラズマのみの放電式オゾン分解器では本願の要求するオゾン分解能力の実現は極めて困難であった。 In other words, only normal discharge plasma has an ozone decomposing ability that immediately decomposes a large amount of residual ozone by simply passing the high-concentration residual ozone gas G2 through the electrode space SP1 that is a limited discharge space. Therefore, it has been extremely difficult to achieve the ozone decomposing capability required by the present application with a discharge-type ozone decomposing device using only discharge plasma.
そこで、放電界面に塗布等の処理によって、電極部1A及び1Bの電極部空間SP1側に特定の金属材料の化合物により構成される金属化合物質層を設けると、電極部空間SP1における放電現象発生時の熱エネルギーや光エネルギーで容易に、塗布した金属化合物質層は活性化(励起)できる。これら金属化合物質層の活性化状態は、放電継続運転状態では、常に維持され、活性化状態となった金属化合物質層とオゾン化ガスとの接触触媒反応で、非常にオゾン分解能力の高い放電式のオゾン分解器221を実現できることが分かった。
Therefore, when a metal compound layer composed of a compound of a specific metal material is provided on the electrode portion space SP1 side of the
つまり、電極部空間SP1で発生させる放電現象と、電極部1A及び1Bの電極部空間SP1側、すなわち、放電面側に塗布した金属化合物質層とを組み合わせた放電式のオゾン分解器221を実現することにより、オゾン分解能力を大幅に向上できることが分かった。
That is, the discharge
このように、大流量で供給され、かつ、数百g/m3(数万ppm)以上の高濃度残存オゾン量を、高周波電源13から数百〜数kW程度の電力値の放電電力を供給し、放電電力の電力値(W)を可変設定することにより、数g/m3〜数百g/m3の高濃度オゾンを即時に低濃度(千ppm未満)オゾンまで分解させるオゾン分解能力をオゾン分解器221が発揮できることが分かった。そして、電極部1A及び1Bと高周波電源13との組み合わせを基本構成とする触媒分解機能を付加した放電式オゾン分解装置22を実現したのが本実施の形態である。
In this way, a high concentration residual ozone amount of several hundred g / m 3 (tens of thousands ppm) or more is supplied from the high
金属化合物質層12a及び12bとしては、電極部空間SP1における放電現象発生時の熱エネルギーや光エネルギーで容易に活性化(励起)する、半導体の性質を有する物質となる金属材料化合物であれば、基本的に高濃度のオゾンガスを分解する能力を有する。しかしながら、ある一部の金属材料化合物は、オゾン分子を触媒分解するだけでなく、酸素分子も触媒分解する能力を有するため、オゾン分子のみを選択的に解離することができず、却って解離した酸素原子と酸素分子との衝突(三体衝突)で、オゾンガスを生成して、結果として高濃度のオゾン化ガスを十分な低濃度のオゾンまで、分解できない金属材料化合物質も存在する。
As the
以上のことから、実験的に検証した結果、オゾン分解に特に適した特定物質を有する金属化合物質層12a及び12bとして、特に、Ni(ニッケル)、Mn(マンガン)、Co(コバルト)、及びCu(銅)の金属化合物が高い分解能力を有する物質であることが明らかになった。上述した、特定物質による具体的な金属化合物質として、例えば、MnO3やCo2O3やCu2OやAg2Oなどの物質が挙げられる。
From the above, as a result of experimental verification, the
これらの金属化合物は、外部からの比較的低温の熱エネルギーを受けるだけで、容易に活性化(励起)状態になり、半導体の性質を有する物質になり、オゾンのような活性な分子ガスとは触媒反応を示すが、オゾンより活性能力が低い酸素分子に対しては、ほとんど触媒反応を示さない物質である。 These metal compounds are easily activated (excited) simply by receiving heat energy at a relatively low temperature from the outside, become a substance having semiconductor properties, and are active molecular gases such as ozone. Although it exhibits a catalytic reaction, it is a substance that hardly exhibits a catalytic reaction with respect to oxygen molecules having an activity ability lower than that of ozone.
したがって、Ni、Mn、Co、及びCuを含む金属化合物は、オゾン分子ガスのみ選択的に分解させる能力に適した物質と言える。また、Ni、Mn、Co、及びCuを含む金属化合物以外の物質においても、放電現象等により活性化させて、励起状態にさせた金属化合物は、ほとんど、オゾンガスに対し非常に触媒分解反応の高いオゾン分解触媒物質となり得る物質である。さらに、オゾン触媒分解作用を有するこれら金属化合物は、オゾンガスと接触させることでオゾン分解熱によって発熱し、これら金属化合物の励起状態がさらに促進され、合わせてオゾン分解触媒反応を促進させ、その結果、オゾン分解能力を高めることができる。 Therefore, it can be said that the metal compound containing Ni, Mn, Co, and Cu is a substance suitable for the ability to selectively decompose only ozone molecular gas. Also, in materials other than metal compounds including Ni, Mn, Co, and Cu, metal compounds activated by a discharge phenomenon or the like to be in an excited state are almost very high in catalytic decomposition reaction with ozone gas. It is a substance that can be an ozonolysis catalyst substance. Furthermore, these metal compounds having an ozone catalytic decomposition action generate heat due to the heat of ozonolysis by being brought into contact with ozone gas, the excited state of these metal compounds is further promoted, and the ozonolysis catalytic reaction is further promoted. The ozonolysis ability can be increased.
さらに、高周波電源13の放電電力の電力値を上昇させると、電極部空間SP1内における単位放電面積当たりの放電電力密度が高くなり、放電電力密度に比例して放電面側に塗布した金属化合物質層12a及び12bに注入される放電エネルギー(放電電力)が増し、活性化した金属化合物質層12a及び12bによる触媒的なオゾン分解能力も比例的に増す。なお、放電面積とは、電極部空間SP1を形成する電極部1A及び1B間の平面視重複面積を意味する。
Further, when the power value of the discharge power of the high
また、オゾン分解能力の作用においては、放電形態としては、非平衡の放電プラズマよりも平衡状態の高温プラズマを実現した方が、オゾン分解能力がアップするため望ましい。また、放電電力と供給する高濃度残存オゾンガスG2のガス流量との関係を示すと、供給する高濃度残存オゾンガスG2のガス流量を小さくしたり、放電面積を大きくしたりすると、放電空間となる電極部空間SP1を通過する時間が長くなるとともに、放電熱エネルギーによるガス温度も高くなるため、オゾン分解能力を高める効果が生じ、オゾン分解能力を高めるには望ましい。 In addition, in the action of the ozone decomposing ability, it is desirable to realize an equilibrium high-temperature plasma rather than a non-equilibrium discharge plasma because the ozone decomposing ability is improved. Further, the relationship between the discharge power and the gas flow rate of the high-concentration residual ozone gas G2 to be supplied is shown. When the gas flow rate of the high-concentration residual ozone gas G2 to be supplied is reduced or the discharge area is increased, the electrode that becomes the discharge space Since the time for passing through the partial space SP1 becomes longer and the gas temperature due to the discharge heat energy also becomes higher, the effect of increasing the ozone decomposing ability is produced, which is desirable for increasing the ozone decomposing ability.
上述した実施の形態の放電式のオゾン分解器221は、電極部1A及び1Bを基本構成として、電極部空間SP1で発生する放電現象における放電形態を誘電体バリア放電としたが、他の放電形態であるアーク放電やグロー放電、沿面放電による放電現象を発生させても同様な効果を奏する。上記した他の放電形態を採用する場合、電極部1A及び1Bにおいて誘電体11a及び誘電体11bが不要となる。
The discharge-
また、高周波電源13より印加する交流の放電電圧の電力周波数を高周波化して、電極部空間SP1に発生する放電現象を高周波放電プラズマとすれば、放電プラズマが熱平衡プラズマになりやすく、放電空間となる電極部空間SP1内のガス温度が上昇し、よりオゾン分解処理能力を向上させることができる。すなわち、前述したように、電力周波数を上昇させ高周波に設定することにより、上記オゾン分解器のオゾン分解能力を高めることが期待できる。なお、高周波な電力周波数としては100kHz以上が想定される。
Further, if the power frequency of the AC discharge voltage applied from the high
以上説明したように、電極部1A及び1Bを基本構成とした比較的小さな放電式のオゾン分解器221を用い、電極部空間SP1内の放電現象を利用して、高濃度でかつ大流量の高濃度残存オゾンガスG2中のオゾンを分解してオゾン分解済みガスを得ることができる。
As described above, a relatively small discharge-
また、本実施の形態の放電式オゾン分解装置22は、装置としての寿命も長く、従来のオゾン分解装置のように多量のオゾン分解剤を使用した分解剤の交換等を必要としない。したがって、本実施の形態の放電式オゾン分解装置22とオゾン分解能力が低い従来のオゾン分解装置とを組み合わせて使用することが望ましく、放電式オゾン分解装置22を併用することにより、従来のオゾン分解装置のオゾン分解能力低減化や長寿命化効果を寄与する。
Further, the discharge type
上述した本実施の形態の放電式オゾン分解装置22において、電極部1A及び1B(第1及び第2の電極部)は、高周波電源13からの放電電力の供給時に電極部空間SP1に放電現象を発生させ、金属化合物質層12a及び12bをオゾン分解触媒として働かせることにより、電極部空間SP1の高濃度残存オゾンガスG2(オゾン含有ガス)中のオゾンを分解して低濃度残存オゾンガスG3(オゾン分解済みガス)を得るオゾン分解器221として機能する第1の特徴を有している。
In the discharge-
さらに、放電式オゾン分解装置22は、オゾン分解器221(電極部1A及び1B)における高濃度残存オゾンガスG2中のオゾンを分解するオゾン分解能力は、高周波電源13から供給される放電電力の電力値(W)と正の相関を有するという第2の特徴がある。
Further, the discharge type
このように、本実施の形態の放電式オゾン分解装置は、上記第1の特徴を有することにより、高周波電源13より放電電力の供給を受ける電極部1A及び1Bをオゾン分解器221として機能させることにより、比較的簡単な装置構成で高濃度残存オゾンガスG2中のオゾンを分解して低濃度残存オゾンガスG3を得ることができる効果を奏する。
As described above, the discharge-type ozonolysis apparatus of the present embodiment has the first feature, so that the
さらに、本実施の形態の放電式オゾン分解装置2は、上記第2の特徴を有することにより、高周波電源13から供給される放電電力の電力値によってオゾン分解能力を精度良く可変設定することができる。
Furthermore, the discharge-
なお、本実施の形態の放電式オゾン分解装置22は、図1に示したように、オゾン分解器221として機能する電極部1A及び1Bの誘電体11a及び誘電体11bの放電界面に塗布等の処理によって、金属化合物質層12a及び12bを設けている。
In addition, as shown in FIG. 1, the discharge
一方、金属化合物質層12a及び12bを設けない電極部1A及び1Bによる通常の放電現象のみであれば、高周波電源13から供給する放電電力の電力値を数百ワット〜数Kワットに設定しても、オゾン分解能力は、せいぜい数(mg/h)〜数(g/h)程度で、数百(mg/h)〜数千(g/h)の残存オゾン量(g/h)を供給しても、約0.01〜0.001倍程度のオゾン分解能力しか有さない。
On the other hand, if only the normal discharge phenomenon is caused by the
しかし、上述したように、放電式オゾン分解装置22内のオゾン分解器221では、電極部1A及び1Bの電極部空間SP1側の放電界面に、放電熱や放電光のエネルギーを与えることで活性化(励起)できる金属化合物質層12a及び12bを塗布等によって設けている。このため、放電式オゾン分解装置22は、高周波電源13の放電電力によって、電極部1A及び1Bの金属化合物質層12a及び12bが活性化(励起)して、光触媒的な化学反応を示し電極部空間SP1を通過するオゾンガスの分解能力が飛躍的に向上し、金属化合物質層12a及び12bを塗布していない構成の放電式のオゾン分解器の数百倍〜数千倍程度のオゾン分解能力を有した放電式のオゾン分解器221が実現できる。
However, as described above, the
金属化合物質層12a及び12bとしては、特に、Ni、Mn、Co、及びCuの金属化合物を用いると、金属化合物質層12a及び12bを塗布していない放電式のオゾン分解器の数千倍の分解能力を有し、その中でも、Niの金属化合物の材料を塗布した放電式オゾン分解器が最も、オゾン分解能力が高く、注入する放電電力の電力値(W)が小さい状態で、所定の分解能力を有することが分かった。
As the
また、Ni、Mn、Co、及びCuの金属化合物以外の金属化合物であっても、{(1) 導電体ではなく、(2) 電極部空間SP1における放電現象により活性化(励起)される}を満足する金属化合物であれば、金属化合物質層12a及び12bを塗布していない放電の式オゾン分解器の数十倍〜数百倍の分解能力を有し、同様の触媒的な化学反応でオゾンが分解できる効果が期待できる。
Further, even if it is a metal compound other than the metal compounds of Ni, Mn, Co, and Cu, {(1) not a conductor but (2) activated (excited) by a discharge phenomenon in the electrode space SP1} The
本実施の形態の放電式オゾン分解装置22で用いるオゾン分解器221においては、高周波電源13から放電電力を供給して、電極部空間SP1内のオゾン化ガス(オゾン分子群)に放電現象を発生させることにより、オゾン分解能力が優れた効率の良い放電式オゾン分解装置を示した。オゾン分解器221は、他の分子状の排出ガスにおいても、放電面に金属化合物質層を形成し、放電現象によって塗布した金属化合物質層を活性状態に活性化させ、この活性化した物質の触媒作用を利用して排出ガスにおける窒素酸化物(NOx)等の所定成分の分解器として利用できる。
In the
図2は実施の形態の放電式オゾン分解装置の利用例を模式的に示す説明図である。オゾン発生器21により高濃度オゾンガスG1が生成され、既存のオゾン処理装置は高濃度オゾンガスG1を使用して特定の処理を行うオゾン処理工程P20を実行する。オゾン処理工程P20として、例えば、高濃度・大流量といった大容量の高濃度オゾンガスG1を必要とする半導体製造工程や上下水道浄化工程などが挙げられる。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing an example of use of the discharge type ozone decomposing apparatus of the embodiment. The
そして、オゾン処理工程P20の実行時に、不要なオゾンガスが高濃度残存オゾンガスG2として排出される。排出された高濃度残存オゾンガスG2は比較的高濃度なオゾンを含有している。 And unnecessary ozone gas is discharged | emitted as high concentration residual ozone gas G2 at the time of execution of ozone treatment process P20. The discharged high-concentration residual ozone gas G2 contains relatively high-concentration ozone.
本実施の形態の放電式オゾン分解装置22は、高濃度残存オゾンガスG2を受け、上述した電極部1A及び1Bによって実現されるオゾン分解器221によって、高濃度残存オゾンガスG2中のオゾンを分解して低濃度残存オゾンガスG3を得る。この低濃度残存オゾンガスG3が次段の低濃度オゾン分解装置23に供給される。
The discharge-type
低濃度オゾン分解装置23は低濃度残存オゾンガスG3を、さらに極低濃度の許容オゾン濃度以下に分解処理した酸素を主成分とした無害ガスG4として、外気へ排出処理する。低濃度オゾン分解装置23として、活性炭法、触媒法、熱分解法等の既存技術を用いたオゾン分解装置が想定される。
The low-concentration
このように、オゾン処理工程P20によって排出された高濃度残存オゾンガスG2に対するオゾン化ガス分解処理フローに、本実施の形態の放電式オゾン分解装置22を介することにより、高濃度残存オゾンガスG2を低濃度残存オゾンガスG3にするオゾン分解処理が行え、さらに、放電式オゾン分解装置22の後段に配置する既存の低濃度オゾン分解装置23の負担を大幅に軽減させ、低濃度オゾン分解装置23の長寿命化や、コスト削減に貢献することができる。
As described above, the high-concentration residual ozone gas G2 is reduced to the low-concentration residual ozone gas G2 through the discharge
図3は本実施の形態の放電式オゾン分解装置22の内部構成及びその周辺を示す説明図である。本実施の形態の放電式オゾン分解装置22は、図1で示した放電式のオゾン分解器221、高周波電源13に加え、さらに、濃度計223及び流量検出器224を有している。なお、オゾン分解器221は図1で示した電極部1A及び1Bの組み合わせ構造によって実現される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the internal configuration of the discharge-
同図を参照して、オゾン発生器21からバルブ21aを介して高濃度オゾンガスG1がオゾン処理装置20に供給され、オゾン処理装置20は前述したオゾン処理工程P20を実行して高濃度残存オゾンガスG2を排出する。
Referring to the figure, high-concentration ozone gas G1 is supplied from
一般に高濃度オゾンガスG1は、オゾン処理装置20に供給する場合とオゾン処理装置20を介さず、直接、高濃度残存オゾンガスG2として捨てる場合とがあり、バルブ21a及び21bは、オゾン処理装置20への供給とオゾン処理装置20をバイパスし高濃度残存オゾンガスG2として逃がすための切換えバルブである。
In general, the high-concentration ozone gas G1 may be supplied to the
すなわち、バルブ21aが“開”で、バルブ21bが“閉”の場合、オゾン処理装置20によるオゾン処理工程P20の実行後の高濃度残存オゾンガスG2が放電式オゾン分解装置22に排出され、バルブ21aが“閉”で、バルブ21bが“開”の場合、オゾン発生器21からの高濃度オゾンガスG1がそのまま高濃度残存オゾンガスG2として放電式オゾン分解装置22に供給される。
That is, when the
放電式オゾン分解装置22は高濃度残存オゾンガスG2を受ける。この際、濃度計223により高濃度残存オゾンガスG2のオゾン濃度DC2(g/m3)を検出し、さらに、次段の流量検出器224によって、高濃度残存オゾンガスG2のオゾン分解器221への供給流量であるオゾン流量DQ2(L/min)を検出する。また、流量検出器224は低濃度残存オゾンガスG3または無害ガスG4のライン上に設置しても構わない。
The discharge type
なお、オゾン濃度DC2としては約数g/m3(数千ppm)〜数百g/m3(数十万ppm)の高濃度が想定され、オゾン流量DQ2として、1(L/min)〜100(L/min)程度の大流量が想定される。すなわち、高濃度残存オゾンガスG2の残存オゾン量H2としては、計算上は数百(mg/h)〜数千(g/h)の大量残存オゾン量が想定される。 As the ozone concentration DC2, a high concentration of about several g / m 3 (several thousand ppm) to several hundred g / m 3 (several hundred thousand ppm) is assumed, and the ozone flow rate DQ2 is 1 (L / min) to A large flow rate of about 100 (L / min) is assumed. That is, as the residual ozone amount H2 of the high-concentration residual ozone gas G2, a large amount of residual ozone amount of several hundreds (mg / h) to several thousand (g / h) is assumed in calculation.
濃度計223及び流量検出器224で検出されたオゾン濃度DC2及びオゾン流量DQ2は高周波電源13に付与される。高周波電源13はオゾン濃度DC2及びオゾン流量DQ2から高濃度残存オゾンガスG2の残存オゾン量H2(g/h)を認識し、残存オゾン量H2が設定基準値となる残留オゾン量規定値SH(残留オゾン濃度規定値C2)以下に低下するように、オゾン分解器221に供給する放電電力の電力値(W)を設定する放電電力制御を実行する。
The ozone concentration DC2 and the ozone flow rate DQ2 detected by the
高周波電源13は、数百(mg/h)〜数千(g/h)の大量の残存オゾン量の高濃度残存オゾンガスG2に対して、オゾン分解器221に供給する放電電力の電力値(W)を数百ワット〜数Kワットに可変設定する。後に詳述する図4で示す例では、高周波電源13が供給する放電電力の電力値は、0.1〜5(kW)で可変設定することができる。なお、高周波電源13から供給される放電電力の電力周波数は10〜100kHz程度で固定されている。
The high-
例えば、オゾン分解器221に放電電力の電力値が1kW当たり(約120g/h(33mg/s))の基本オゾン分解能力を設定した場合、高周波電源13から最大5kWの放電電力を供給することにより、オゾン分解器221のオゾン分解能力を約600g/h((120g/h)×5)まで高めることができる。
For example, when the basic ozone decomposing ability is set to the
その結果、オゾン分解器221によって、高濃度残存オゾンガスG2中のオゾン量が設定基準値である残留オゾン量規定値SH(残留オゾン濃度規定値C2)以下にすることができ、残留オゾン量規定値SH以下にされた低濃度残存オゾンガスG3が次段の低濃度オゾン分解装置23に出力される。
As a result, the
このように、放電式のオゾン分解器221に放電現象を発生させるべく、高周波電源13は適切に設定された電力値の放電電力をオゾン分解器221に供給する。この放電電力の電力値に依存して、オゾン分解器221によるオゾン分解能力が決まる。
As described above, the high-
このため、残存オゾンガス濃度Cを指示するオゾン濃度DC2及びガス流量Qを指示するオゾン流量DQ2を検出することにより、高濃度残存オゾンガスG2の残存オゾン量を求め、その残存オゾン量に対し、残留オゾン量規定値SHを下回るべく適切にオゾン分解処理が実行できるように、高周波電源13から供給する放電電力の電力値(W)を設定する放電電力制御を行うことができる。その結果、排出される高濃度残存オゾンガスG2の残存オゾンのほとんどのオゾンを、オゾン分解器221を有する放電式オゾン分解装置22によってオゾン分解することができる。
Therefore, by detecting the ozone concentration DC2 indicating the residual ozone gas concentration C and the ozone flow rate DQ2 indicating the gas flow rate Q, the residual ozone amount of the high-concentration residual ozone gas G2 is obtained. Discharge power control for setting the power value (W) of the discharge power supplied from the high-
低濃度オゾン分解装置23は、低濃度残存オゾンガスG3をさらにオゾン分解し、0.01ppm以下の極微量のオゾンまで分解した無害ガスG4(酸素ガス)として排出される。
The low-concentration
このように、本実施の形態の放電式オゾン分解装置22は、上述した大量な残存オゾン量を有する高濃度残存オゾンガスG2に対しても、高周波電源13から供給する放電電力の電力値(W)を適切に設定することにより、確実に残留オゾン量規定値SH(残留オゾン濃度規定値C2)以下となる低濃度残存オゾンガスG3を得ることができる。
As described above, the discharge-type
すなわち、高濃度残存オゾンガスG2の残存オゾン量に応じて、高周波電源13から供給する放電電力の電力値(W)を可変設定することにより、オゾン分解能力を簡単に可変設定することができる。
That is, the ozone decomposing ability can be easily variably set by variably setting the power value (W) of the discharge power supplied from the high
その結果、本実施の形態の放電式オゾン分解装置22は、高濃度残存オゾンガスG2のオゾン残量に基づき、高周波電源13の放電電力の電力値(W)を設定するという、比較的簡単な放電電力制御によって低濃度残存オゾンガスG3を得るように、オゾン分解能力を可変設定することができる。このため、本実施の形態の放電式オゾン分解装置22は、高濃度オゾンガスを利用する分野におけるオゾン分解装置を構築するに適した装置となる。
As a result, the discharge type
なお、上述した高周波電源13の放電電力制御例では、高濃度残存オゾンガスG2の残存オゾンガスのオゾン濃度や供給流量に応じて、放電式のオゾン分解器221に注入する放電電力の電力値(W)を調整する制御例を示した。この制御例に代えて、オゾン発生器21から供給する高濃度オゾンガスG1のオゾン濃度やガス流量を検出して放電式のオゾン分解器221に供給する放電電力の電力値を調整したり、予め設定した設定ガス流量や予め想定した残存オゾン濃度に基づき放電電力の電力値を調整したりしても良い。
In the discharge power control example of the high-
このように、本実施の形態の放電式オゾン分解装置22の高周波電源13は、濃度計223及び流量検出器224で検出されたオゾン濃度DC2及びオゾン流量DQ2に基づき、低濃度残存オゾンガスG3(オゾン分解済みガス)のオゾン含有量が設定基準値である残留オゾン量規定値SH(残留オゾン濃度規定値C2)以下になるように、放電電力の電力値(W)を決定することを特徴としている。
As described above, the high-
実施の形態の放電式オゾン分解装置22は上記特徴を有することにより、オゾン濃度及び供給流量が変化する高濃度残存オゾンガスG2(オゾン含有ガス)に対しても、オゾン含有量が設定基準値である残留オゾン量規定値SH(残留オゾン濃度規定値C2)以下となる低濃度残存オゾンガスG3を安定して得ることができる。
The discharge type
図4は放電式のオゾン分解器221の性能仕様例を表形式で示す説明図である。同図(a) に示すように、インバータ電源である高周波電源13から供給される放電電力の電力値を100W〜5kWとし、オゾン分解能力に関し、オゾン分解可能な分解オゾン濃度が2〜498g/m3の範囲とし、オゾン分解可能な分解オゾンガス量の最大値を600g/hとしている。なお、放電電力の電力周波数は10〜100kHz程度で固定される。
FIG. 4 is an explanatory view showing a performance specification example of the discharge-
そして、同図(b) に示すように、想定される高濃度残存オゾンガスG2のオゾンガス流量(供給流量)としては、1〜100L/minの範囲とし、想定される高濃度残存オゾンガスG2のオゾンガス濃度としては、5〜500g/m3の範囲としている。この場合、分解対象となる高濃度残存オゾンガスG2のオゾンガス量としては、経験的に0.5g/h〜600g/hが想定される。したがって、同図(a) で示した分解オゾン濃度(2〜498g/m3)は、高濃度残存オゾンガスG2のオゾンガス流量が少なくとも100L/min以下であれば、支障なく発揮することができる。 Then, as shown in FIG. 4B, the assumed ozone gas flow rate (supply flow rate) of the high concentration residual ozone gas G2 is in the range of 1 to 100 L / min, and the assumed ozone gas concentration of the high concentration residual ozone gas G2. As a range of 5 to 500 g / m 3 . In this case, the ozone gas amount of the high-concentration residual ozone gas G2 to be decomposed is empirically assumed to be 0.5 g / h to 600 g / h. Therefore, the decomposed ozone concentration (2 to 498 g / m 3 ) shown in FIG. 2A can be exerted without any trouble as long as the ozone gas flow rate of the high concentration residual ozone gas G2 is at least 100 L / min.
上記想定下の高濃度残存オゾンガスG2に対し、低濃度残存オゾンガスG3の残留オゾン濃度が2g/m3以下、残留オゾン量が12g/h以下とすることができるオゾン分解能力を有した放電式のオゾン分解器221の性能仕様となる。このように、図4は、放電電力の電力値1kW当たり120g/h(33mg/s)のオゾン量を分解するオゾン分解能力を有するオゾン分解器221の性能を示している。
With respect to the high-concentration residual ozone gas G2 under the above assumption, a discharge-type discharge system having an ozone decomposing ability capable of setting the residual ozone concentration of the low-concentration residual ozone gas G3 to 2 g / m 3 or less and the residual ozone amount to 12 g / h or less. It becomes the performance specification of the
図5は、図4で示した分解性能を有するオゾン分解器221のオゾン分解能力の特性を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the characteristics of the ozonolysis capability of the
図5において、横軸はオゾン分解器221への供給流量である高濃度残存オゾンガスG2の排出ガス流量Q(L/min)を示し、縦軸を高濃度残存オゾンガスG2の排出オゾン濃度C(g/m3)を示す。一点鎖線で示す目標オゾン分解濃度最大値C1は、本実施の形態の放電式のオゾン分解器221の目標オゾン分解濃度の最大値(500g/m3)を示す。一点鎖線で示す残留オゾン濃度規定値C2は、分解後の低濃度残存オゾンガスG3における残留オゾン濃度規定値(2g/m3)を示す。
In FIG. 5, the horizontal axis indicates the exhaust gas flow rate Q (L / min) of the high-concentration residual ozone gas G2, which is the supply flow rate to the
オゾン分解特性L21〜L24は、排出ガス流量Qと排出オゾン濃度Cから求まる分解すべき一定のオゾン量Y(g/h)となる特性を示している。オゾン分解特性L21は、オゾン分解器221の最大の分解能力である一定のオゾン量600g/hとなる特性を示す。また、オゾン分解特性L22、L23及びL24は、一定のオゾン量400g/h、100g/h、及び10g/hとなる特性を示す。
Ozone decomposition characteristics L21 to L24 indicate characteristics that are a constant ozone amount Y (g / h) to be decomposed, which is obtained from the exhaust gas flow rate Q and the exhaust ozone concentration C. The ozonolysis characteristic L21 indicates a characteristic that provides a constant ozone amount of 600 g / h, which is the maximum decomposing ability of the
ポイントPA、PB及びPC点は、排出ガス流量QA、QB、及びQCがオゾン流量DQ2として流量検出器224により検出され、排出オゾン濃度CA、CB、及びCCがオゾン濃度DC2として濃度計223により検出さることにより得られるポイントである。すなわち、ポイントPA、PB及びPCは(QA,CA)、(QB,CB)及び(QC,CC)となる。
The points PA, PB, and PC are detected by the
高周波電源13がオゾン流量DQ2及びオゾン濃度DC2に基づきオゾン分解量Y(図5のオゾン分解特性L21〜L24等の破線特性)を算出して、その求めたオゾン分解量Yに応じて放電式のオゾン分解器221に注入する放電電力の電力値(W)を制御するように高周波電源13の放電電力制御を実行すことできる。
The high
したがって、オゾン流量DQ2及びオゾン濃度DC2の組み合わせがオゾン分解特性L21以下の特性範囲であれば、問題なく、残留オゾン濃度規定値C2の2(g/m3)、かつ、残留オゾン量規定値SHの12(g/h)以下の設定基準値を満足する、オゾン分解能力を発揮することができる。 Therefore, if the combination of the ozone flow rate DQ2 and the ozone concentration DC2 is within the characteristic range of the ozone decomposition characteristic L21 or less, there is no problem and the residual ozone concentration prescribed value C2 of 2 (g / m 3 ) and the residual ozone amount prescribed value SH The ozone decomposing ability that satisfies the setting reference value of 12 (g / h) or less can be exhibited.
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.
1A,1B 電極部
10a,10b 電極
11a,11b 誘電体
12a,12b 金属化合物質層
13 高周波電源
21 オゾン発生器
20 オゾン処理装置
22 放電式オゾン分解装置
23 低濃度オゾン分解装置
221 オゾン分解器
223 濃度計
224 流量検出器
G1 高濃度オゾンガス
G2 高濃度残存オゾンガス
G3 低濃度残存オゾンガス
G4 無害ガス
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記オゾン発生器によって出力される第1種オゾン含有ガス、及び、前記第1種オゾン含有ガスに対し前記オゾン処理装置による所定のオゾン処理工程を実行して排出される第2種オゾン含有ガスのうち、一方を選択オゾン含有ガスとして選択するオゾン含有ガス選択機構と、
互いに対向した第1及び第2の電極部とを備え、前記第1及び第2の電極部との間に形成される電極部空間にオゾンを含んだ前記選択オゾン含有ガスが供給され、前記第1及び第2の電極部のうち少なくとも一つ電極部における前記電極部空間側の表面に金属化合物質層が設けられ、
前記第1及び第2の電極部に放電電力を供給する電源をさらに備え、
前記第1及び第2の電極部は、前記放電電力の供給時に前記電極部空間に放電現象を発生させ、前記金属化合物質層をオゾン分解触媒として働かせることにより、前記電極部空間内の前記選択オゾン含有ガス中のオゾンを分解してオゾン分解済みガスを得るオゾン分解器として機能し、
前記オゾン分解器によって前記選択オゾン含有ガス中のオゾンを分解するオゾン分解能力は、前記放電電力の電力値と正の相関を有し、
前記金属化合物質層は以下の条件(1)及び条件(2)を満足し、
(1) 導電体ではない
(2) 前記放電現象により活性化(励起)される、
前記放電式オゾン分解装置は、
前記選択オゾン含有ガスのオゾン濃度を検出する濃度計と、
前記選択オゾン含有ガスの前記電極部空間への供給流量を検出する流量検出器とをさらに備え、
前記電源は、前記オゾン濃度及び前記供給流量に基づき、前記オゾン分解済みガスのオゾン含有量が設定基準値以下になるように、前記放電電力の電力値を決定することを特徴とする、
放電式オゾン分解装置。 A discharge-type ozone decomposition apparatus provided independently of an ozone generator and an ozone treatment apparatus,
The first-type ozone-containing gas output by the ozone generator, and the second-type ozone-containing gas discharged by executing a predetermined ozone treatment step by the ozone treatment device for the first-type ozone-containing gas. Among them, an ozone-containing gas selection mechanism that selects one as the selected ozone-containing gas,
The selective ozone-containing gas containing ozone is supplied to an electrode part space formed between the first and second electrode parts , the first and second electrode parts facing each other, and the first A metal compound layer is provided on the surface of the electrode part space side of at least one of the first and second electrode parts;
A power source for supplying discharge power to the first and second electrode portions;
The first and second electrode parts generate a discharge phenomenon in the electrode part space when the discharge power is supplied, and the metal compound layer acts as an ozone decomposition catalyst, thereby selecting the selection in the electrode part space. Functions as an ozonolysis device that decomposes ozone in ozone-containing gas to obtain ozone-decomposed gas,
The ozonolysis ability to degrade the ozone of the selection ozone-containing gas by an ozone decomposer, have a power value and positive correlation of the discharge power,
The metal compound layer satisfies the following conditions (1) and (2),
(1) Not a conductor
(2) activated (excited) by the discharge phenomenon,
The discharge type ozonolysis apparatus is:
A concentration meter for detecting an ozone concentration of the selected ozone-containing gas;
A flow rate detector for detecting a supply flow rate of the selected ozone-containing gas to the electrode space,
The power source is configured to determine a power value of the discharge power based on the ozone concentration and the supply flow rate so that an ozone content of the ozone-decomposed gas is equal to or lower than a set reference value .
Discharge type ozonolysis device.
前記金属化合物質層は、ニッケル、マンガン、コバルト及び銅のうち、少なくとも一つの金属酸化物を含む、
放電式オゾン分解装置。 A discharge type ozone decomposing apparatus according to claim 1 Symbol placement,
The metal compound layer includes at least one metal oxide of nickel, manganese, cobalt, and copper.
Discharge type ozonolysis device.
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