JPH0692608A - ガスの製造 - Google Patents

ガスの製造

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JPH0692608A
JPH0692608A JP4019983A JP1998392A JPH0692608A JP H0692608 A JPH0692608 A JP H0692608A JP 4019983 A JP4019983 A JP 4019983A JP 1998392 A JP1998392 A JP 1998392A JP H0692608 A JPH0692608 A JP H0692608A
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JP
Japan
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oxygen
temperature
ozone generator
ozone
stream
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JP4019983A
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English (en)
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Christopher Jubb
クリストファー・ジァブ
Christopher John Wright
クリストファー・ジョン・ライト
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BOC Group Ltd
Original Assignee
BOC Group Ltd
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/10—Preparation of ozone
    • C01B13/11—Preparation of ozone by electric discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/60—Feed streams for electrical dischargers
    • C01B2201/64—Oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/60—Feed streams for electrical dischargers
    • C01B2201/66—Pretreatment of the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01B2201/70—Cooling of the discharger; Means for making cooling unnecessary

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 【構成】 熱交換コイル内で液体酸素流を気化させ、さ
らにオゾン発生器34に送り、その中で無声放電を行う
ことによってガス状オゾンを生成させる。酸素は外界温
度よりも低い温度でオゾン発生器34に入る。この外界
温度を下回る度は、オゾン発生器34よりも上流のチャ
ンバー24内で液体酸素を酸素流中で気化させることに
よってつくり出される。このようにオゾン発生器34を
操作するとオゾンの収率が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明はガス、すなわちオゾンを製造する
方法および装置に関する。
【0002】オゾンは、多くの種々の工業的操作、たと
えば有機薬品の製造、下水汚物や下水スラッジのような
水性廃棄物の処理、または飲料水の処理に用いられる酸
化剤である。
【0003】オゾンは、他の広く用いられている工業用
ガスと比べて比較的不安定であるので、工業的に実施す
る場合には、使用する現場で製造される。用いられる製
造方法は酸素分子を含む大量のガス中で無声放電を起さ
せることである。放電は励起した不安定な酸素種をつく
り出し、それが無励起の酸素分子と反応して、オゾンを
生成する。通常のオゾン製造装置は、実質的に、相互に
間隔をおいて配置された2つの電極より成る。該装置に
は酸素分子を含むガスの流入口および流出口がある。さ
らに、電極間に誘電体が収容される。典型的には、高電
圧の交流を電極に加える。同時に、酸素または酸素分子
含有ガス混合物をガス空間内に流す。高電圧の放電を起
させる。放電は、火花を発することなく生じ、また著し
い発光放電を引き起さない。この原理を用いるオゾン発
生器は、平行板状または同心管状の電極を有することが
できる。オゾン発生器の公知の1種類の例が米国特許明
細書第4,656,010号に示されている。本出願の
主題である発明は、しかしながら、オゾンを気相で生成
させる任意の種類のオゾン発生器に適用可能である。
【0004】オゾン発生器に送られるガスは典型的には
空気である。もしくは、酸素の濃度を高めた空気または
純酸素を使用することができる。酸素の濃度を高めた空
気または純酸素よりも空気の方が供給するのに費用がか
からない。得られるオゾンの収率は、典型的には10容
量%を下回るけれども、酸素の分圧を上げるともに増大
する。従って、オゾン発生器のオペレーターの中には、
酸素の濃度を上げない空気よりも酸素の濃度を高めに空
気がまたは純酸素の方を好む者もいる。工業的な酸素の
製造方法は、入って来る空気からの水蒸気の除去を伴
う。放電領域内の水蒸気の存在はオゾンの収率に著しく
有害な影響を及ぼす。従って、オゾン発生器への空気供
給原料を乾燥することが望ましい。このことは空気を用
いる場合の費用を増して、供給原料ガスとして工業的に
純粋な酸素を用いる方が好まれる別の要因である。
【0005】放電を発生させるのに費やされる電気エネ
ルギーの大部分はオゾン発生器を通過するガス中に熱と
してむだに使われる。従って、概して、オゾン発生器を
冷却することが必要である。1つの典型的なオゾン発生
器構造においては、周りに水または他の冷却液を通すこ
とによって接地電極を冷却している。さらに、生き電極
にも周囲に冷却液を通すことができる。冷却液を使用す
ることによって電極自体の過熱が防げる。さらに、電極
冷却液の使用は、オゾン発生器を通過するガスに生じる
温度上昇をも抑える。オゾンの分解速度は温度の上昇と
ともに促進され、それゆえ温度の上昇につれてオゾンの
収率が低下することは公知であるので、このことは、有
効な効果でもある。それでもなお、オゾン発生器への供
給ガスの温度が二番目に重要な因子であると考えられて
いる。たとえば、John Wiley andSons 社発行(198
2年)の「Ozonisation Manual for Water and Waste W
ater Treatment 」(Dr.W.J.Masschelein 編集)の第6
章の R.Gerval執筆「Specifications and performance
control for ozone generators」(26頁)参照された
い。
【0006】オゾン発生器への供給原料ガスとして酸素
を用いる場合には、ガス流入口温度が得られるオゾンの
収率に著しい影響を及ぼす重要な因子であると我々は考
えている。
【0007】本発明によれば、ガス状オゾンを生成させ
るために、ガス状酸素流をオゾン発生器に送り込み、さ
らに該酸素に放電を行うことを含み、オゾン発生器流入
口の酸素の温度が外界温度を下回ることを特徴とするガ
ス状オゾン生成方法が提供される。
【0008】本明細書で使用する酸素という用語は、少
なくとも23容量%の酸素分子を含有するガスまたはガ
ス混合物を意味する。酸素は、たとえば酸素の濃度を高
めた空気である少なくとも90容量%の酸素分子を含む
のが好ましく、工業的に純粋な酸素がもっとも好まし
い。
【0009】本発明は、また、ガス状酸素の流入口およ
びガス状オゾン化酸素の流出口を有し、オゾン発生器
に、外界温度を下回る温度の酸素をその流入口に供給す
る手段が付帯していることを特徴とするガス状酸素流に
放電を行うことによって、ガス状オゾンを生成させるオ
ゾン発生器を提供する。
【0010】酸素は、乾燥空気流、好ましくは乾燥酸素
流中で液体酸素を気化させることによって、所要の外界
温度以下の温度で生成させるのが望ましい。液体酸素の
気化は、乾燥酸素流または乾燥空気流中に液体酸素を噴
霧することによって容易に行うことができる。生成する
ガス流の温度を検知して、検知した温度を選択した値ま
たは選択した範囲内に維持するように液体酸素の導入を
制御するのが好ましい。該制御は、液体酸素を供給する
管路内の流量制御弁の操作によって行うことができる。
流量制御弁は、液体酸素を乾燥酸素または乾燥空気中に
導入する位置かまたはそれよりも下流の位置に設置した
温度センサーが発する信号に応答して設定を調節する手
段を有することが好ましい。該手段によつて、オゾン発
生器に入るガス流の温度を正確かつ鋭敏に制御すること
が可能になる。
【0011】乾燥酸素流または乾燥空気流中で液体酸素
を気化させるのは、断熱チャンバー内で行うのが好まし
い。該チャンバーは真空絶縁されている(vacuum−insul
ated)のが好ましい。液体酸素を供給する管路は断熱さ
れていることが好ましく、真空絶縁されていることが望
ましい。
【0012】乾燥酸素流は、間接熱交換により液体酸素
を気化させてできるのが、好ましい。液体酸素は、たと
えば、外界の空気と熱交換関係にある気化コイルを通過
させることができる。本発明により、単に液体酸素を気
化器に通すことによって、オゾン発生器に導入するのに
適当な温度の酸素流をつくることは可能であるけれど
も、正確な温度かまたは正確な範囲を有する温度範囲に
あるような酸素流を得ることの難しさが生じることがあ
る。これに反し、このような難点は、液体酸素をガス状
酸素流中で気化させることによって生じた酸素流をオゾ
ン発生器入口に供給する場合には、遭遇するとは限らな
い。オゾン発生器流入口の酸素流の温度は、オゾン発生
器が許容しうる最低温度が望ましい。2つの重要な問題
がある。第1は、該温度が、オゾン発生器の1部を構成
する電極を冷却するのに用いられる任意の冷媒を凝固さ
せるほど低くてはならない。第2は、該温度が、オゾン
発生器の材料になんらかの構造上の損傷をもたらすほど
低くてはならない。通常、第1の問題の方がより重要で
ある。オゾン発生器入口の酸素流の温度は、冷媒がどん
なものでも凝固させないように選ぶのが好ましい。水が
冷媒である場合には、酸素流の入口温度は典型的には+
5℃ないし−20℃の範囲内にある。実際に、放電によ
って発生した熱は、凝固点を最大10ないし20℃下回
る酸素流入口温度にある水冷却剤に概して効果的に作用
することができるほど大きい。電極を冷却するのに水よ
りも凝固点が低い冷却液を用いる場合には、さらに低い
操作温度を用いることができる。該冷却液の例はフレオ
ン類(フッ素化炭化水素類)および鉱油である。
【0013】必要があったならば、複数のオゾン発生器
がそれぞれ、単一源からの所望の温度の酸素流を各自の
入口に分配したかもしれない。
【0014】外界温度よりも低い流入口温度を有する酸
素流をオゾン発生器に使用することによって、オゾン収
率の顕著な増大を得ることが可能である。
【0015】次に、酸素供給設備が付随するオゾン発生
器の略図である添付図面を参照しながら、実施例によっ
て本発明による装置および方法を述べる。
【0016】図面について説明すると、ヘッドスペース
6に多量の過圧下にある液体酸素4を含有する真空絶縁
タンク2が示してある。タンクからの液体酸素の第1流
出口8がある。流出口8は熱伝導可能な金属のコイル状
の気化器10と連通する。コイル10の下流端は、圧力
調整器14が設置されている酸素管路12と連通する。
【0017】タンク2からの第2流出口16は液体酸素
を真空絶縁管路18に供給することができる。管路18
内に第1流量制御弁19が設置され、その設定は管路1
8内の液体酸素の最大量を決定する。第2流量制御弁2
0も管路18内に設置されている。管路18は複数の噴
霧オリフィス22を有するヘッダー21で終わり、次に
噴霧スプレーオリフィス22は真空絶縁チャンバー24
内で終わる。チャンバー24は管路12と連通する流入
口26および、断熱導管31の一端が終る流出口30を
も有する。必要があれば、導管31を真空絶縁すること
ができる。導管31の他端はオゾン発生器34の流入口
31で終わる。オゾン発生器34は、ガス状酸素流中で
放電を行わせることによってガス状のオゾンを生成させ
るような任意の種類のオゾン発生器であることができ
る。該オゾン発生器は、たとえば、米国特許明細書第
4,656,010号の図1に示されている。
【0018】チャンバー24の流出口30内または導管
31内に温度センサー36を設置する。使用時には、セ
ンサーは、真空絶縁管路18内の弁20の設定を調節す
ることができる弁調節器38に送られる信号を発するこ
とができる。
【0019】装置の操作時には、液体酸素は選択された
速度で第1流出口8を経てタンク2から流出し、気化器
10を通過して気化する。外界温度程度の温度の生成酸
素ガスは、さらに管路12を流れて、チャンバー24に
入る。
【0020】液体酸素は第2流出口16を経て選択され
た速度でタンク2から供給され、真空絶縁管路18を流
れる。液体酸素はヘッダー21に流れ、オリフィス22
から微細噴霧状をなしてチャンバー24に導入される。
管路12からチャンバー24に流入する外界温度の酸素
に遭遇すると、直ちに流体酸素は気化する。生成した冷
却されたガス状酸素流は、さらにチャンバー24の流出
口30から流れ出して、流入口32からオゾン発生器3
4に入る。オゾン発生器34に入る酸素の温度はセンサ
ー36によって検知される。弁調節器38はセンサー3
6から信号を受取って、設定温度、たとえば0℃からの
ずれを最小にするように調整する。こうして、温度が0
℃よりも下がったことをセンサー36が示す場合には、
調節器38は弁20を閉じるよう、すなわち液体酸素の
流量を下げるように信号を出す。さらに、検知した温度
が上がり初めて、0℃を上回る場合には、弁20を再び
開く、すなわち流体酸素の流量を上げるようにその設定
を変える。この手段によって、オゾン発生器34に入る
酸素の温度を実質的に設定温度に保つことが典型的に可
能である。オゾン化された酸素はガス状になって流出口
40からオゾン発生器34を出る。
【0021】図に示す装置は、したがつて、選ばれた外
界温度以下の温度で連続的に、オゾン発生器に酸素を提
供するのに用いることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年10月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】酸素供給設備が付随する本発明のオゾン発生装
置の好ましい態様の概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストファー・ジョン・ライト イギリス国オックスフォード オーエック ス4・4エイチワイ,ローズ・ヒル,ヴィ リアーズ・レーン 20

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス状酸素流をオゾン発生器内に送り込
    んで、ガス状オゾンを生成するように該酸素に放電を行
    うことを含み、オゾン発生器入口の酸素の温度が外界温
    度よりも低いことを特徴とするガイ状オゾン生成方法。
  2. 【請求項2】 液体酸素を乾燥空気流または乾燥酸素流
    中で気化させることによって、目的とする外界温度より
    も低い温度のガス状酸素を生成させる請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 液体酸素を前記流中に噴霧する請求項2
    の方法。
  4. 【請求項4】 生成した外界温度よりも低い温度の酸素
    流の温度を検知し、かつ検知した温度を選択した値また
    は選択した範囲内に保つように、液体酸素の導入を制御
    する請求項2または請求項3の方法。
  5. 【請求項5】 液体酸素の気化が断熱チャンバー内で行
    われる請求項2ないし請求項4のいずれか1つの項の方
    法。
  6. 【請求項6】 チャンバーが真空絶縁され(vacuum-ins
    ulated)ている請求項5の方法。
  7. 【請求項7】 ガス状酸素の流入口およびオゾン化酸素
    の流出口を有し、オゾン発生器に、外界温度よりも低い
    温度でその入口に酸素を供給する手段が付帯しているこ
    とを特徴とするガス状酸素流に放電を行うことによって
    ガス状オゾンを生成させるオゾン発生器。
  8. 【請求項8】 前記手段が、乾燥空気または乾燥酸素の
    流入口を有する断熱チャンバーおよび流体酸素を乾燥空
    気または乾燥酸素中に噴霧する手段を含む請求項7のオ
    ゾン発生器。
  9. 【請求項9】 該チャンバーが真空絶縁されている請求
    項7または請求項8のオゾン発生器。
  10. 【請求項10】 さらに、チャンバーに液体酸素を導く
    管路、管路内の流量制御弁、流体酸素を乾燥空気または
    乾燥酸素中で気化させて生成させたガス状酸素流の温度
    を検知するセンサー、およびセンサーが発した信号に応
    答して弁の設定を調整し、それによって検知した温度を
    選択された値または選択された範囲内に保つ手段を含む
    請求項8または請求項9のオゾン発生器。
JP4019983A 1991-02-05 1992-02-05 ガスの製造 Pending JPH0692608A (ja)

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GB919102395A GB9102395D0 (en) 1991-02-05 1991-02-05 Production of gas
GB9102395:2 1991-02-05

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JP (1) JPH0692608A (ja)
AU (1) AU652986B2 (ja)
CA (1) CA2060634A1 (ja)
DE (1) DE69214478T3 (ja)
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DE69214478D1 (de) 1996-11-21
AU652986B2 (en) 1994-09-15
DE69214478T3 (de) 2001-06-13
GB9102395D0 (en) 1991-03-20
ZA92622B (en) 1992-10-28
EP0498585B1 (en) 1996-10-16
EP0498585B2 (en) 2000-09-06
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