JPH11278810A - オゾンおよびイオンの発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続的に効率良くオゾンあるいはイオンを含
む気体を発生させることができるようにする。 【解決手段】 一次側のメンブレンフィルタ１４ａ〜１
４ｃおよび二次側のメンブレンフィルタ２４ａ〜２４ｃ
は、それぞれ中空糸膜を有し、内部を流れる気体の中か
ら主として酸素が透過されて、透過流出口１６，２６か
ら流出し、残りの気体は貫通流出口１７，２７から流出
する。透過流出口１６には真空ポンプ３４が設けられた
透過気体供給管３１が接続され、貫通流路２７には貫通
気体供給管３３が接続されており、切換弁３５を介して
これらの供給管３１，３３のうちいずれかが放電装置４
０に供給される。放電装置４０に窒素濃度の高い気体が
供給されるとイオンを含む気体が発生し、酸素濃度の高
い気体が供給されるとオゾンを含む気体が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオゾンを含む空気あ
るいはイオンを含む空気を発生させるオゾンおよびイオ
ンの発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品を殺菌洗浄したり、食品の製造や梱
包のための食品製造装置を殺菌洗浄したり、食品の包装
容器ないし包装物を殺菌洗浄するために、物理的洗浄方
式と化学的洗浄方式とがある。半導体装置や液晶基板の
製造装置にあっては、同様の洗浄方式が用いられてい
る。化学的洗浄方式としては殺菌剤を含む洗浄液を被洗
浄物に吹き付ける方式があるが、食品や食品の包装容器
そして半導体装置などには不適当であるため、オゾンを
含む空気を被洗浄物に吹き付ける技術が開発されてい
る。また、物理的洗浄方式には、被洗浄物に付着した異
物を掻き取ったり、空気を吹き付けて異物を吹き飛ばす
方式がある。

【０００３】一方、半導体装置の製造にあっては、製造
装置が帯電される場合があり、その帯電を除去する必要
があり、帯電を防止するには製造装置をアースするよう
にしたり、イオンを含むガスを帯電防止のために吹き付
けるようにしているが、イオン化されたガスを吹き付け
る場合には、低コストで大量のイオン化されたガスが必
要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】オゾンを食品やその製
造装置などの被洗浄物に吹き付けると、被洗浄物の表面
に付着した細菌を殺菌することができることから、食品
などの種々の被洗浄物の洗浄に利用されている。しかし
ながら、これまでに開発されたオゾン発生装置は、多量
のオゾンを連続的に発生させることが困難であり、多量
に発生させるには非常に高価な装置となる。また、洗浄
物に対してノズルなどから連続的にオゾンを吹き付ける
ような場合には少量のオゾンしか発生できないと有効な
洗浄を行うことができないという問題点がある。そのた
め、連続的に効率良くオゾンを発生させることが必要と
なっている。

【０００５】一方、イオン化されたガスを帯電防止のた
めに使用する場合にも、連続的に効率良くオゾンを発生
させることが必要となっている。

【０００６】本発明の目的は、連続的に効率良くオゾン
あるいはイオンを含む気体を発生させることができるよ
うにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のオゾンおよびイ
オンの発生装置は、空気圧縮源に接続された一次側の流
入口に一端が開口して他端が一次側の貫通流出口に開口
する一次側の中空糸膜を有し、かつ前記一次側の中空糸
膜を透過した気体を流出する一次側の透過流出口を有
し、前記一次側の流入口から流入した空気中の酸素の濃
度を高めて前記一次側の透過流出口から流出し、前記一
次側の貫通流出口から残りの気体を流出する一次側のメ
ンブレンフィルタと、前記一次側のメンブレンフィルタ
の前記貫通流出口に接続された二次側の流入口に一端が
開口して他端が二次側の貫通流出口に開口する二次側の
中空糸膜を有し、かつ前記二次側の中空糸膜を透過した
気体を流出する二次側の透過流出口を有し、前記二次側
の流入口から流入した気体の酸素濃度を高めて前記二次
側の透過流出口から流出し、前記二次側の貫通流出口か
ら窒素濃度の高い気体を流出する二次側のメンブレンフ
ィルタと、前記一次側の透過流出口に接続されてここか
ら流出する気体を吸引する真空ポンプが設けられた一次
側の透過気体供給管と、前記二次側の貫通流出口に接続
された二次側の貫通気体供給配管を放電手段に接続する
位置と、前記一次側の透過気体供給管を前記放電手段に
接続する位置とに切換作動する流路切換手段とを有し、
前記二次側の貫通気体供給管を介して窒素濃度の高い気
体を前記放電手段に供給してイオンを含む気体を発生さ
せ、前記一次側の透過気体供給管を介して酸素濃度の高
い気体を前記放電手段に供給してオゾンを含む気体を発
生させるようにしたことを特徴とする。

【０００８】本発明のオゾンおよびイオンの発生装置
は、気体を流出するノズル部、このノズル部連通する吸
入ポートが設けられたディフューザを有し、前記吸入ポ
ートと前記放電手段の気体出口とを接続し、前記放電手
段に流入しない気体を前記ノズル部に供給するようにし
たことを特徴とする。

【０００９】本発明にあっては、大気中の空気から酸素
を透過させる中空糸膜を有するメンブレンフィルタを用
いて、中空糸膜を透過した酸素を案内する一次側の透過
流出口に接続された一次側の透過気体供給管に真空ポン
プを設けたので、一次側のメンブレンフィルタの長さを
短くしても、効率的に高濃度の酸素を含む気体を得るこ
とができる。大気中の空気を中空糸膜内に貫通させるこ
とにより、少ない通気抵抗のもとで、酸素が透過した残
りの窒素濃度が高くなった気体を得ることができる。酸
素濃度が高い気体を放電手段に案内することにより、オ
ゾンを含む気体が発生し、窒素濃度が高い気体を放電手
段に案内することにより、イオンを含む気体が発生す
る。

【００１０】本発明にあっては、放電手段に案内する気
体をディフューザの吸入ポートに接続し、他の気体をデ
ィフューザのノズル部に接続することにより、放電手段
を通過する流体の流れを円滑にして、効率的にオゾンを
含む気体やイオンを含む気体を所定の部位に噴出するこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図１および図２は本発明の一実施の形態で
あるオゾンおよびイオンの発生装置を示す配管図であ
り、その装置は大気中の空気を圧縮して吐出するポンプ
１１を有し、ポンプ１１により加圧された空気を案内す
る空気供給管１２には、空気中の水分を除去するドライ
フィルタ１３が設けられている。この空気供給管１２は
３つのつの一次側のメンブレンフィルタ１４ａ〜１４ｃ
のそれぞれの一次側の流入口１５に接続されており、こ
れらの３つの一次側のメンブレンフィルタは相互に並列
となって空気供給管１２に接続されている。

【００１３】一次側のメンブレンフィルタ１４ａ〜１４
ｃはそれぞれ同一の構造となっており、図３は１つの一
次側のメンブレンフィルタ１４ａの内部構造を示す断面
図である。

【００１４】図３に示すように、メンブレンフィルタは
一端に一次側の流入口１５が設けられ、他端に一次側の
貫通流出口１７が設けられた容器２１を有し、この容器
２１の側壁部には一次側の透過流出口１６が設けられて
いる。この容器２１内に配置された多数本の中空糸膜２
２はそれぞれ容器２１内の両端部内に設けられた端板部
２３に保持されており、それぞれの中空糸膜２２の一端
部は流入口１５に開口し、他端部は貫通流出口１７に開
口している。図示する中空糸膜２２としては、多孔質膜
あるいは非多孔質膜を素材として内部に貫通孔が形成さ
れたものが使用されている。

【００１５】大気中の空気はその約７８％が窒素ガス
で、約２１％が酸素ガスであり、流入口１５からメンブ
レンフィルタ１４ａ〜１４ｃ内に流入した空気は、それ
ぞれの中空糸膜２２の一端部から他端部に向けて流れる
過程で、それぞれの中空糸膜２２の側壁から主として酸
素が透過され、一次側の透過流出口１６からは酸素濃度
が約３６％程度となり、酸素濃度が大気中の空気よりも
高くなった濃酸素の気体が流出し、一次側の貫通流出口
１７からは大気中の空気から酸素が一部抽出されて窒素
濃度が約８４％程度となり、窒素濃度が高くなった残り
の気体が流出することになる。

【００１６】このように、流入口１５から流入した大気
中の空気は、それぞれの中空糸膜２２内を流れながら、
その側壁部から主として酸素が透過されて、酸素濃度が
高くなった濃酸素気体が透過流出口１６から流出され、
窒素の濃度が高くなった残りの気体は貫通流出口１７か
ら流出されることになる。

【００１７】それぞれの透過流出口１６には一次側の透
過気体供給管３１が接続されており、この中に流入され
る濃酸素の気体の流量を増加するために、３つの一次側
のメンブレンフィルタ１４ａ〜１４ｃが設けられている
が、その数は任意の数に設定することができる。

【００１８】それぞれのメンブレンフィルタ１４ａ〜１
４ｃの貫通流出口１７にはそれぞれ二次側のメンブレン
フィルタ２４ａ〜２４ｃの二次側の流入口２５が一次側
の貫通気体供給管を介して接続されており、それぞれの
メンブレンフィルタ２４ａ〜２４ｃは、一次側のメンブ
レンフィルタ１４ａ〜１４ｃと同一の構造となってい
る。したがって、それぞれのメンブレンフィルタ１４ａ
〜１４ｃは、一端に二次側の流入口２５が設けられ、他
端に二次側の貫通流出口２７が設けられ、側壁部には二
次側の透過流出口２６が設けられている。

【００１９】それぞれの二次側のメンブレンフィルタ２
４ａ〜２４ｃには、貫通流出口１７から流出した気体が
流入口２５から流入した後に、中空糸膜の側壁から主と
して酸素が透過されることになり、それぞれの透過通流
出口２６に接続された二次側の透過気体供給管３２に透
過気体が流出することになる。二次側のメンブレンフィ
ルタ内に流入する気体の中の酸素濃度は一次側のメンブ
レンフィルタ内に流入する空気の中の酸素濃度よりも低
いので、この透過気体供給管３２には一次側の透過気体
供給管３１よりも酸素濃度が低い気体が流出されること
になる。この透過気体供給管３２内を流れる気体は、酸
素濃度が約１５％で、窒素濃度が約８４％となってい
る。これに対して、窒素の濃度は一次側のメンブレンフ
ィルタの貫通流出口１７から流出する気体よりも二次側
のメンブレンフィルタの貫通流出口２７から流出する気
体の方が高くなり、たとえば、約９５％程度の窒素濃度
を有する気体が流出される。

【００２０】それぞれの貫通流出口１７には貫通気体供
給管３３が接続されており、この中には窒素濃度が高く
なった濃窒素気体が流出することになる。一次側の透過
気体供給管３１には、それぞれのメンブレンフィルタ１
４ａ〜１４ｃ内における中空糸膜２２の側壁を透過して
透過流出口１６から透過気体供給管３１内に流入する透
過気体の量を増加させるために、真空ポンプ３４が設け
られ、その真空ポンプ３４の負圧側が透過流出口１６に
開口し、正圧側が透過気体供給管３１の下流側に開口し
ている。

【００２１】貫通流出口１７と流入口２５を接続するそ
れぞれの一次側の貫通気体供給管と、貫通気体供給管３
３のそれぞれには流量を調整するための可変絞り弁３０
が設けられている。これらの絞り３０によりメンブレン
フィルタ１４ａ〜２４ｃ内の圧力を調整して流量を絞る
ことによって、酸素と窒素に分離する際における窒素側
の濃度を調整することができる。流量を増やすと、メン
ブレンフィルタで分離できなかった酸素が貫通流出口側
に流れることになって窒素濃度は高くならないので、絞
り弁３０によってその流量を決定することができる。

【００２２】全てのメンブレンフィルタを、図１および
図２に二点鎖線で示すように、ケースなどにより覆うよ
うにし、真空ポンプ３４の輻射熱によりメンブレンフィ
ルタを加熱させて、中空糸膜をたとえば２５℃から３０
℃程度に保持することによってフィルタにおける透過率
を高めるようにしても良く、二点鎖線で示すケース内に
真空ポンプ３４も配置するようにしても良い。

【００２３】一次側の透過気体供給管３１と二次側の貫
通気体供給管３３の下流側には、放電装置４０が配置さ
れており、放電装置４０は気体流入口４１と気体流出口
４２とが設けられた放電装置本体４３を有し、内部には
放電電極４４が組み込まれている。

【００２４】この放電装置４０内に酸素濃度の高い気体
を供給した状態で放電電極４４に通電するとオゾンを含
む気体が発生し、窒素濃度の高い気体を供給した状態で
通電するとイオンを含む気体が発生することになる。オ
ゾンを発生させる場合とイオンを発生させる場合に、放
電装置４０内に供給される気体の温度を変化させる場合
には、二点鎖線で示すケース内の温度を調整するように
しても良い。

【００２５】放電装置４０の気体流入口４１には一次側
の透過気体供給管３１と二次側の貫通気体供給管３３の
いずれかを選択的に接続するために、切換弁３５が設け
られている。図１はこの切換弁３５の作動により、透過
気体供給管３１が放電装置４０に接続された状態を示
し、この状態にあっては透過気体供給管３１により濃酸
素の気体が放電装置４０に供給されることになり、放電
装置４０によりオゾンを含む気体が気体流出口４２から
流出される。

【００２６】これに対して、図２は切換弁３５の作動に
より、二次側の貫通気体供給管３３が放電装置４０に接
続された状態を示し、この状態にあっては貫通気体供給
管３３により濃窒素の気体が放電装置４０に供給される
ことになり、放電装置４０によりイオンを含む気体が気
体流出口４２から流出される。

【００２７】放電装置４０に隣接してエジェクタと同一
の原理のディフューザ５０が配置されており、このディ
フューザ５０は気体を流出するノズル部５１を有し、こ
のノズル部５１とこれに対向する排気ポート５２との間
には、拡散部５３と混合部５４が形成され、拡散部５３
と混合部５４の間には吸入ポート５５が開口している。
ノズル部５１から気体を噴出すると、拡散部５３から混
合部５４に流れる気体のディフューザの機能により吸入
ポート５５に流入する気体が引き込まれることになり、
ディフューザ５０によって、吸入ポート５５に接続され
る配管内の流体が吸入される。

【００２８】この吸入ポート５５に接続された吸引配管
３６は放電装置４０の気体流出口４２に接続されてい
る。ノズル部５１には二次側の透過気体供給管３２と供
給配管３７，３８とが接続され、透過気体供給管３１と
貫通流体供給管３３のそれぞれにより案内された気体の
うち、切換弁３５の作動により放電装置４０に供給され
なかった方の気体が２つの供給配管３７，３８の一方を
介してノズル部５１に供給されるようになっており、透
過気体供給管３２を通過した気体もノズル部５１に供給
される。また、二次側の透過気体供給管３２は吸入ポー
ト５５に接続されている。

【００２９】したがって、図１に示すように、二次側の
透過気体供給管３１を放電装置４０に接続する状態に切
換弁３５が操作されたときには、ノズル部５１には透過
気体供給管３２と、供給配管３８を介して貫通気体供給
管３３とが接続された状態となり、ノズル部５１に噴出
される気体によって吸入ポート５５に接続された放電装
置４０内のオゾンを含む気体が吸入されて排気ポート５
２から外部に排出される。このときには、ノズル部５１
に噴出される気体の圧力は、吸入ポート５５に供給され
る気体の圧力よりも高くなるように絞り弁３０によって
調整される。

【００３０】これに対して、図２に示すように、貫通気
体供給管３３を放電装置４０に接続する状態に切換弁３
５が操作されたときには、ノズル部５１には供給配管３
７を介して一次側の透過気体供給管３１が接続された状
態となり、この透過気体供給管３１からノズル部５１に
噴出された気体によって、吸入ポート５５に接続された
放電装置４０内のイオンを含む気体が供給されて排気ポ
ート５２から外部に排出される。このときにも、ノズル
部５１に噴出される気体の圧力は、吸入ポート５５に供
給される気体の圧力よりも高くなるように絞り弁３０に
よって調整される。

【００３１】排気ポート５２に接続された配管により、
所定の部位に対してオゾンを含む気体あるいはイオンを
含む気体のいずれかが供給されるようになっている。

【００３２】このように、大気中の空気から一次側と二
次側のメンブレンフィルタによって濃度の高い酸素と濃
度の高い窒素とに分離し、オゾンを含む気体を発生させ
るときには、酸素濃度の高い気体を放電装置４０に供給
するようにして、その他の気体を真空発生のためにノズ
ル部５１に供給する気体として利用する。一方、イオン
を含む気体を発生させるときには、窒素濃度の高い気体
を放電装置４０に供給するようにして、その他の気体を
真空発生のためにノズル部５１に供給して真空を発生さ
せることになる。

【００３３】切換弁３５を設けることなく、一次側の透
過気体供給管３１を放電装置４０に常に接続させるよう
にすれば、オゾンを発生するための装置となり、二次側
の貫通気体供給管３３を放電装置に常に接続させるよう
にすれば、イオンを発生させるための装置となる。

【００３４】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。

【００３５】たとえば、一次側と二次側のメンブレンフ
ィルタの数のみならず、それぞれの段数をも図示するよ
うな一段だけでなく複数段とするようにしても良く、そ
の場合には複数段となった一次側のメンブレンフィルタ
の透過流出口には一次側の透過気体供給管を接続するよ
うにし、複数段となった二次側のメンブレンフィルタの
二次側の貫通流出口には貫通気体供給管を接続するよう
にする。ディフューザ５０を使用することなく、ポンプ
によって所定の部位にイオンあるいはオゾンを含む気体
を供給するようにしても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、中空糸
を設けたメンブレンフィルタにより簡単な構造で大気中
の空気を酸素濃度の高い気体と窒素濃度が高い気体とに
分離することができ、一方の気体を放電装置に案内し
て、オゾンを含む気体とイオンを含む気体の双方を選択
的に発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】オゾンを発生させている状態における本発明の
一実施の形態であるオゾンおよびイオンの発生装置を示
す配管図である。

【図２】イオンを発生させている状態における本発明の
一実施の形態であるオゾンおよびイオンの発生装置を示
す配管図である。

【図３】メンブレンフィルタの内部構造を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１１ ポンプ １２ 空気供給管 １３ ドライフィルタ １４ メンブレンフィルタ（一次側） １５ 流入口（一次側） １６ 透過流出口（一次側） １７ 貫通流出口（一次側） ２１ 容器 ２２ 中空糸膜 ２３ 端板部 ２４ メンブレンフィルタ（二次側） ２５ 流入口（二次側） ２６ 透過流出口（二次側） ２７ 貫通流出口（二次側） ３０ 可変絞り弁 ３１ 透過気体供給管（一次側） ３２ 透過気体供給管（二次側） ３３ 貫通気体供給管（二次側） ３４ 真空ポンプ ３５ 切換弁 ３６ 吸引配管 ３７，３８ 供給配管 ４０ 放電装置 ４１ 気体流入口 ４２ 気体流出口 ４３ 放電装置本体 ４４ 放電電極 ５０ ディフューザ ５１ ノズル部 ５２ 排気ポート ５３ 拡散部 ５４ 混合部 ５５ 吸入ポート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気圧縮源に接続された一次側の流入口
   に一端が開口して他端が一次側の貫通流出口に開口する
   一次側の中空糸膜を有し、かつ前記一次側の中空糸膜を
   透過した気体を流出する一次側の透過流出口を有し、前
   記一次側の流入口から流入した空気中の酸素の濃度を高
   めて前記一次側の透過流出口から流出し、前記一次側の
   貫通流出口から残りの気体を流出する一次側のメンブレ
   ンフィルタと、 前記一次側のメンブレンフィルタの前記貫通流出口に接
   続された二次側の流入口に一端が開口して他端が二次側
   の貫通流出口に開口する二次側の中空糸膜を有し、かつ
   前記二次側の中空糸膜を透過した気体を流出する二次側
   の透過流出口を有し、前記二次側の流入口から流入した
   気体の酸素濃度を高めて前記二次側の透過流出口から流
   出し、前記二次側の貫通流出口から窒素濃度の高い気体
   を流出する二次側のメンブレンフィルタと、 前記一次側の透過流出口に接続されてここから流出する
   気体を吸引する真空ポンプが設けられた一次側の透過気
   体供給管と、 前記二次側の貫通流出口に接続された二次側の貫通気体
   供給配管を放電手段に接続する位置と、前記一次側の透
   過気体供給管を前記放電手段に接続する位置とに切換作
   動する流路切換手段とを有し、 前記二次側の貫通気体供給管を介して窒素濃度の高い気
   体を前記放電手段に供給してイオンを含む気体を発生さ
   せ、前記一次側の透過気体供給管を介して酸素濃度の高
   い気体を前記放電手段に供給してオゾンを含む気体を発
   生させるようにしたことを特徴とするオゾンおよびイオ
   ンの発生装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のオゾンおよびイオンの発
   生装置において、気体を流出するノズル部、このノズル
   部連通する吸入ポートが設けられたディフューザを有
   し、前記吸入ポートと前記放電手段の気体出口とを接続
   し、前記放電手段に流入しない気体を前記ノズル部に供
   給するようにしたことを特徴とするオゾンおよびイオン
   の発生装置。