JP2000354875A

JP2000354875A - オゾン水製造装置および溶存ガスの保管方法

Info

Publication number: JP2000354875A
Application number: JP11170457A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Nose; 勢正章能; Kiyomitsu Asano; 野清光浅
Original assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Current assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高濃度のオゾン水を製造することができる、オ
ゾン水製造方法を提供する。【解決手段】オゾンガスを水中に導いて微小の気泡とす
るバブラー５と、該バブラー５により得られたオゾンの
微小気泡と水との混合物の滞留によりオゾンを溶解させ
るオゾン溶解部６とを有し、該オゾン溶解部６内に前記
オゾンの微小気泡を付着させる繊維体８が含有されてい
ることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オゾン水製造装置
および溶存ガスの保管方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、シリコンウェハーなどの洗浄に
は、オゾンガスを溶かし込んだオゾン水が用いられ始め
ている。オゾン水の製造に関しては、電気分解法、ある
いは特開平１０−２８９７４号公報などに記載されてい
るように無声放電法が知られている。これらの方法で
は、先ずオゾンガスまたはオゾン含有ガスを発生させ
て、これらのガスを水中に導いてオゾン水を製造してい
る。

【０００３】また、上記公報によれば、水中にフッ素樹
脂の微小粒体を含有させ、これらの微小粒体にオゾンガ
スを付着させることにより、オゾンガスを水中に溶解さ
せている。このようなオゾン水は、有機物の分解作用を
行う機能を有する他、高い酸化力を有するため、脱臭、
脱色、殺菌のためにも使用可能である。よって、半導体
製造プロセスの他、水処理、食品工業、医療器具の消
毒、汚物処理、などで有効利用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した電
気分解法でオゾンガスを発生させるには、超純水を用い
なければならず、そのため装置が大型化し、高価な超純
水の使用と相まってコスト高を招来し、汎用性に乏しい
という問題がある。また、電気分解法では、ガス透過膜
を通してオゾン水を得ているため、吸収効率が一定にな
るのに時間がかかる他、長期間の使用でオゾンガスの吸
収効率がかなり低くなるという問題もある。

【０００５】一方、無声放電法によりオゾン含有ガスを
発生させる場合には、一般にオゾンガスの溶解効率が良
くないため、高濃度のオゾン水を作り出すことが困難で
あった。また、特開平１０−２８９７４２号公報では、
溶解効率を向上させるために、フッ素樹脂の微粒子体を
水の中に介在させているが、この微粒子は軽量であり、
オゾンガスが付着すると、その微小粒体が舞い上がって
しまい、せっかくオゾンガスを付着させても長時間経過
すると、付着したオゾンガスを水中に保持できないとい
う問題があった。

【０００６】さらに、フッ素樹脂の微小粒体が水中に含
まれていると、この微小粒体が排出されないようにオゾ
ン水の取り出し口にメッシュの細かいフィルターを取付
る必要があり、装置をコスト高にするという問題もあっ
た。また、オゾンガスは水中で自己分解する傾向を有す
るため、水中に溶解しておくと、酸素に分解してしまう
傾向がある。このため、オゾン水を他の場所に運搬する
場合などに、高濃度に溶解したオゾン水を製造すること
が求められている。

【０００７】本発明は、このような実情に鑑み、簡単な
装置でコスト的にも安価で高濃度のオゾン水を製造する
ことができるオゾン水製造装置を提供することを目的と
している。また、本発明は、溶存ガスを高濃度にして保
管あるいは運搬することが可能な溶存ガスの保管方法を
提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るオゾン水製造装置は、オゾンガスを水中
に導いて微小の気泡とするバブラーと、該バブラーによ
り得られたオゾンの微小気泡と水との混合物の滞留によ
りオゾンを溶解させるオゾン溶解部とを有し、該オゾン
溶解部内に前記オゾンの微小気泡を付着させる繊維体が
含有されていることを特徴としている。

【０００９】ここで、前記繊維体は四フッ化エチレン重
合体系の樹脂から形成されていることが好ましい。ま
た、前記繊維体の長さは、５ｍｍ以上であることが好ま
しい。さらに、前記繊維体の径は、１０μｍから１００
μｍの範囲であることが好ましい。また、前記バブラー
は四フッ化エチレン重合体系の樹脂により、形成されて
いることが好ましい。

【００１０】このような構成による本発明によれば、オ
ゾンガスが先ずバブラーに導かれて微小の気泡とされ、
このバブラーで生成されたオゾンガスの微小気泡はオゾ
ン溶解部に導かれて滞留しながら水中に溶解し、オゾン
水を生じるようになる。この時、水中に存在する繊維体
の表面にオゾンが吸着されるので、より多くのオゾンガ
スを吸着することができる。

【００１１】ここで、前記バブラーの表面は金属ナトリ
ウムの液体アンモニウム溶液又は金属ナトリウムをナフ
タリンのテトラヒドロフラン溶液に加えた処理液等で親
水化処理されていることが好ましい。このようにバブラ
ー表面を親水化処理すれば、気泡を小さくすることがで
き、溶解効率を向上させることが可能になった。

【００１２】また、本発明に係る溶存ガスの保管方法
は、密封容器内に収容された水溶液中に四フッ化エチレ
ン重合体系の樹脂からなる繊維体を含有させ、これらの
繊維体に溶存ガスを付着させることを特徴としている。
これにより、溶存ガスを高濃度にして運搬または管理す
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例について説明する。図１は本発明の一実施例に
係るオゾン水製造装置を示したものである。図１に示し
たように、オゾン製造装置１は、原料となる酸素ガス
２、希釈用のアルゴンガス３、オゾンを発生させる無声
放電式のオゾナイザ４，オゾンガスを微小な気泡にする
バブラー５、気泡となったオゾンガスを水に溶解させて
オゾン水を生成するオゾン溶解部６などから構成されて
いる。なお、オゾン溶解部６内の水は水道水またはイオ
ン交換水で良く、超純水を用いなくても良い。また、希
釈用のアルゴンガス３は必ずしも必要ではなく、場合に
よっては酸素ガス２のみを原料とすることもできる。

【００１４】ここで、オゾン溶解部６は、例えば、密封
タンクであり、その内面には、酸化性の強いオゾンガス
やオゾン水に対処するため、四フッ化エチレンなどから
なる内張り層が設けられている。また、オゾン溶解部６
の上部には、発生したオゾンガスが外部に漏洩しないよ
うに、活性炭フィルタ７が設置され、このフィルタ７に
より、溶解されなかったオゾンガスが捕捉される。さら
に、その先に取付けられた図示していない真空ポンプで
内部圧力を調整することにより、さらに高濃度溶存ガス
を得るための条件を最適化することも可能である。

【００１５】このように形成されたオゾン溶解部６の内
部には、多数の繊維体８が収容されている。この繊維体
８は、フッ素樹脂、例えばＰＦＡなどの四フッ化エチレ
ン共重合体系の樹脂から形成されていることが好まし
い。実施例では、東洋ポリマー（株）製の「ハステック
ス」が採用されている。このような繊維体８は表面積が
大きく、多量のオゾンガスを吸着することができる。

【００１６】ここで、繊維体８の長さは、５ｍｍ以上、
好ましくは、５ｍｍから２００ｍｍの範囲、また、繊維
体８の径は、１０μｍから１００μｍ、好ましくは１０
μｍから３０μｍの範囲であると良い。この程度の繊維
体であれば、より効率的に多くのガスを付着することが
できる。なお、実施例では、径２０μｍ、長さ５ｍｍと
７５ｍｍのものが採用されている。

【００１７】バブラー５は、耐熱性、耐薬品性およびク
リーン性に優れた変性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエ
チレン）などのフッ素樹脂から形成されている。以下
に、このオゾン発生装置１によりオゾン水を製造すると
きの作用について説明する。先ず、希釈用のアルゴンガ
ス３で希釈した酸素ガス２をオゾナイザ４に導入し、こ
こで発生したオゾンガス（０₃）を、オゾン溶解部６に
導入し、多孔質体のバブラー５を介して微小気泡とし
て、オゾン溶解部６内の水に溶解するようになってい
る。

【００１８】上記したように、本実施例のオゾン水製造
装置１では、オゾナイザ４で発生したオゾンガスが、バ
ブラー５により水中に導かれて滞留しながら水中に溶解
し、オゾン水を生じるようになる。しかも、オゾン溶解
部６には、オゾンの微小気泡を付着させる多数の繊維体
８が存在するので、オゾンの微小気泡がこの繊維体８に
担持されて水中に溶解されることになる。

【００１９】このような繊維体８が水の中に介在されて
いると、繊維体８同士が絡まりあっているので、粒状体
のように水面に浮き上がってしまうことはなく、溶解部
底に沈んだまま維持される。したがって、繊維体８に付
着されたオゾンガスは溶液中に高濃度に留まることがで
きる。また、図示しない真空ポンプにより、オゾン溶解
部６の上部を真空引きすると、ここに存在する空気等の
気体が吸引され、結果的にオゾンガスの濃度が高くなる
ので、これを溶解する水の中のオゾンガス濃度が高くな
り、オゾン水の生成が促進されることになる。このよう
なオゾン製造装置１では、取出口を介してオゾン水を外
部に取り出すことができる。

【００２０】以下に、水中に繊維体８を含有させたとき
の実験結果を示す。図２は、図１の実験装置を用いてオ
ゾナイザ４の電源を入れてからの時間経過と溶存オゾン
濃度の値を示したグラフである。図中の○、はフッ素樹
脂繊維を入れていない場合のオゾン濃度を示しており、
●は、溶解層にＰＦＡ繊維を含有させた場合のオゾン濃
度を示したものである。なお、Ｏｆｆ点は、オゾナイザ
４の電源をストップした時間である。したがって、Ｏｆ
ｆ点後はＰＦＡ樹脂繊維の有無に関わりなく、必然的に
溶存濃度が減少している。

【００２１】図２に示したように、ＰＦＡ繊維を充填す
ると、繊維を充填していない場合に比べて溶存オゾン濃
度の到達濃度が向上していることが実験により確認され
た。すなわち、ＰＦＡ繊維を含有させると、溶存オゾン
の到達濃度は約５．０ｐｐｍで、ＰＦＡ繊維を含有させ
ない場合の到達濃度は、約３．５ｐｐｍ付近であった。
このよう差がでることにより、ＰＦＡ繊維を充填するこ
とによって、溶存するオゾン濃度を向上させることが確
認された。

【００２２】次に、本発明の他の実施例について図３を
参照して説明する。この実施例の製造装置２０では、バ
ブラー５に代えて、エジェクター１１が使用され、この
エジェクター１１により、オゾンガスが水と混ざり合っ
た状態で水中に放出されている。このエジェクター１１
は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などから形成さ
れている。このような構成であっても、前記実施例と同
様に高濃度のオゾン水を得ることができる。

【００２３】図４は本発明のさらに他の実施例によるオ
ゾン水製造装置３０を示したものである。この実施例で
は、フッ素樹脂によりメッシュ状に形成された棚板１３
によりオゾン溶解部６内が上下に多段に画成されてい
る。そして、この下方部の部屋内にバブラー５またはエ
ジェクター１１が配置される。このような構成によれ
ば、繊維体８を効率的に配置することができ、より濃度
の高い、オゾン水を取り出すことができる。また、棚板
１３を設けることにより、この棚板１３が邪魔板となっ
て繊維体８が下方に落下することを阻止することができ
る。したがって、オゾン水を取り出すときに繊維体８が
オゾン水と一緒に外方に出てしまうことを防止すること
ができる。

【００２４】なお、オゾン製造装置３０またはオゾン製
造装置１などにおいて、バブラー５を用いてオゾン水を
製造する場合は、バブラーの気孔率の違いがオゾン濃度
に影響すると考えられるが、以下に、オゾン水を実際に
製造した場合のバブラーの気孔率とオゾン濃度との関係
を説明する。実験では、アルゴンガス３で希釈した酸素
ガス２をオゾナイザー４に導入し、発生したオゾンガス
をイオン交換水中でバブラー５でバブリングさせてオゾ
ンガスを溶解させ、生成したオゾン水を溶存オゾン濃度
計に圧送して濃度のモニタリングを行った。なお、タン
ク６内には、ＰＦＡ繊維を含有させた。また、ガス流量
は、それぞれアルゴンが２．５Ｌ／ｍiｎ、酸素が０．
５Ｌ／ｍiｎで、オゾナイザー４の出力電圧は最低にし
て放電を行なった。

【００２５】［バブラーの気孔率と溶存オゾン濃度との
関係］オゾンガスを水中に効率良く溶け込ませるには、
発生させる気泡はできるだけ小さいことが望ましい。ま
た、これまでの実験で純粋なフッ素樹脂多孔質体におい
ては、バブラー５の気孔率を変化させても、気泡の大き
さはほとんど変化しなかった。これは、純粋なフッ素樹
脂そのものが撥水性であるために、気泡が多孔質表面か
ら離脱せずに集団となってから脱離してしまうと考えら
れる。

【００２６】図５は、気孔率の違うバブラー表面を金属
ナトリウムのナフタリンのテトラヒドロフラン溶液（商
品名「テトラエッチ」など）で親水化処理を施したバブ
ラーをそれぞれ用いてバブリングを行った際の時間と溶
存オゾン濃度の関係を示したものである。図５からそれ
ぞれのバブラーの初期の濃度の立ち上がりスピードを求
めると、以下のようになった。

【００２７】気孔率６０％：１．７×１０^-2ｐｐｍ／ｍｉｎ気孔率４０％：２．４×１０^-2ｐｐｍ／ｍｉｎ気孔率５０％＋表面処理：１０×１０^-2ｐｐｍ／ｍｉｎこのように、気孔率の違いによる顕著な効率の向上は望
めないことがわかった。しかし、表面処理を施したバブ
ラーについては、未処理のものと比べると、数倍のすば
やい立ち上がりを示した。このように表面処理を行って
小さな気泡を発生させることにより、オゾン濃度を向上
させることが実験で確認された。

【００２８】以上、本発明の各実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されない。例えば、上記
実施例では、オゾンガスの溶存について説明したが、本
発明によれば他のガスでも高濃度に溶解させることがで
きる。また、オゾンガスを溶解させた後、その容器を密
封処理しておけば、その状態のまま他の場所に運搬ある
いは管理することができる。したがって、オゾンガスを
容器内に溶存させて、その容器を使用場所に納入し、こ
の容器からオゾンガスを取り出すようにこともできる。

【００２９】また、上記実施例では、繊維体８が一本ず
つ独立したものが使用されているが、これに代え、多数
の繊維体８を布状に一体化させることもできる。図６お
よび図７は多数の短繊維を布状に形成した繊維体４０お
よび５０を例示したものである。図６は１本が略１０μ
ｍの径を有する繊維体１５を編んでいくことにより一枚
の布を加工している。また、図７は綿状の繊維の固まり
１６を作成するとともに、これらの固まり１６を径が１
０μｍ程度の繊維体１７でネット状に編み込むことによ
り一体化している。このように繊維体８の固まり１６を
用いる場合、その径は、１０μｍから３０μｍの大きさ
であることが好ましい。このような布状の繊維体４０，
５０を短繊維に代えて水中に配置すれば、水中に沈んだ
状態になるので、繊維体が浮かんでしまうという不具合
を確実に防ぐことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超純水を用いることなくオゾンガスを水中に効果的に溶
解させることができる。また、オゾンガスが水中の繊維
体に吸着され、その繊維体同士が絡まるようになるの
で、オゾンを付着した繊維体が浮いてしまうようなこと
はなく、高濃度のオゾン水を得ることができた。

【００３１】このように繊維体を水中に介在させたオゾ
ン水製造装置によれば、オゾンガス濃度を高濃度にする
ことが可能になった。したがって、繊維体を含有した水
中にオゾン水を溶存させることで、例えば、医療関係の
使用場所などに容器ごとオゾン水を運搬し、そこからオ
ゾン水を取り出すことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例によるオゾン水製造
装置の概略図である。

【図２】図２は、フッ素樹脂の繊維体を含有させたとき
と含有させていないときのオゾン濃度の違いを示すグラ
フである。

【図３】図３は、本発明の他実施例によるオゾン水製造
装置の概略図である。

【図４】図４は、本発明のさらに他の実施例によるオゾ
ン水製造装置の概略図である。

【図５】図５は、表面処理の有無と気孔率の違いによ
る、溶存オゾン濃度と時間との関係を示したグラフであ
る。

【図６】図６は、フッ素樹脂からなる布状の繊維体の一
例を示した平面図である。

【図７】図７は、フッ素樹脂からなる布状の繊維体の他
の例を示した平面図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０オゾン水製造装置２酸素ガス３アルゴンガス４オゾン発生器５バブラー６オゾン溶解部８，４０，５０繊維体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オゾンガスを水中に導いて微小の気泡と
するバブラーと、該バブラーにより得られたオゾンの微
小気泡と水との混合物の滞留によりオゾンを溶解させる
オゾン溶解部とを有し、該オゾン溶解部内に前記オゾン
の微小気泡を付着させる繊維体が含有されていることを
特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項２】前記繊維体は四フッ化エチレン重合体系
の樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１に
記載のオゾン水製造装置。
【請求項３】前記繊維体の長さは、５ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のオゾン水製
造装置。
【請求項４】前記繊維体の径は、１０μｍから１００
μｍの範囲であることを特徴とする請求項１から３のい
ずれかに記載のオゾン水製造装置。
【請求項５】前記バブラーは四フッ化エチレン重合体
系の樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１
に記載のオゾン水製造装置。
【請求項６】前記バブラーの表面は親水化処理されて
いることを特徴とする請求項１または５に記載のオゾン
水製造装置。
【請求項７】密封容器内に収容された水溶液中に四フ
ッ化エチレン重合体系の樹脂からなる繊維体を含有さ
せ、これらの繊維体に溶存ガスを付着させることを特徴
とする溶存ガスの保管方法。