オゾン混合物の分解排出方法、及びオゾン混合物の分解排出装置
【課題】本発明は、オゾンを含む流体を扱うプロセスにおいて、簡便かつ小型化された設備で、オゾンが爆発下限値を超えて濃縮することを抑制可能なオゾン混合物の分解排出方法、及びオゾン混合物の分解排出装置を提供することを課題とする。
【解決手段】オゾンと低沸点不活性ガスの混合流体の緊急排出において、予め高沸点不活性ガスを貯液した第１受液槽２３に貯留させたあと、高沸点不活性ガスと混合しながら、オゾン分解槽２７に導入する。この際に、オゾン分解槽２７での急激な温度上昇を避けるため、オゾン分解槽２７に導入する混合流体に、高沸点不活性ガスを適量混合させる。
【解決手段】オゾンと低沸点不活性ガスの混合流体の緊急排出において、予め高沸点不活性ガスを貯液した第１受液槽２３に貯留させたあと、高沸点不活性ガスと混合しながら、オゾン分解槽２７に導入する。この際に、オゾン分解槽２７での急激な温度上昇を避けるため、オゾン分解槽２７に導入する混合流体に、高沸点不活性ガスを適量混合させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン混合物の分解排出方法、及びオゾン混合物の分解排出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸素同位体である１７Ｏの濃縮方法として、酸素ガスをオゾナイザーに導入し、その一部をオゾンとして酸素とオゾンとの混合気体を得た後、この混合気体から酸素を分離、除去し、次いで、該オゾンに特定波長のレーザー光を照射して１７Ｏを含むオゾン分子を選択的に光分解して、１７Ｏを含む酸素とし、この１７Ｏを含む酸素を、他の酸素同位体を含むオゾンから分離する方法がある。
【０００３】
上記濃縮方法では、オゾナイザーから導出されたオゾンと酸素との混合ガスに希釈ガスとして、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）を添加し冷却した後、精留塔に導入し精留塔上部に酸素を、下部にオゾンとテトラフルオロメタンとを蒸留、分離する。このとき、精留塔の底部にはオゾンとテトラフルオロメタンとの混合液が溜まる。
【０００４】
上記濃縮プロセスにおいて、何らかの異常が発生し、プロセスが停止して精留塔底部の温度が上昇すると、オゾンがテトラフルオロメタンよりも沸点が低いため、テトラフルオロメタンが先に気化し、前記混合液中でオゾンが濃縮される。
濃縮されたオゾンは危険であるため、プロセス停止直後に精留塔底部に溜まっている前記混合液をすべて蒸発器に送り込み、気化したガスをオゾン分解槽に送って含まれているオゾンを分解した後、系外に排出するなどの方策が必要となる。
【０００５】
また、上記オゾンの濃縮による危険性については、上述の酸素同位体の濃縮プロセスに限られず、オゾンを含む流体を扱うプロセスのすべてに必然的に付随するものである。
ところで、オゾン−酸素系におけるオゾンの爆発下限値はガス状態においては、１４ｖｏｌ％、液体状態では１７．６モル％であることが知られている。
【０００６】
また、オゾンを安全に取り扱うための従来技術として、特許文献１には、オゾン−酸素混合ガスにテトラフルオロメタンなどの不活性ガスをモル比で５％添加することにより、オゾンの爆発下限濃度を１４．３ｖｏｌ％から１９ｖｏｌ％に引き上げられること、−１８０℃におけるオゾン−酸素混合液にテトラフルオロメタンを重量比で約１％混合することで前記混合液に部分分解を抑制し安定化可能なことが開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、オゾン−酸素混合液にトリフルオロメタンを重量比で１〜１５％程度混合することにより、オゾン濃度が２４〜４０ｗｔ％の安定した均一なオゾン混合液となることが開示されている。
【０００８】
また、特許文献３には、液体オゾンを製造する装置で冷凍機の温度制御が困難になった場合に、液化容器内に液化窒素を供給して冷却することにより、液体オゾンの温度上昇を防ぎ、装置を保護する方法が記載されている。
【０００９】
さらに、特許文献４には、オゾンの光化学反応において、反応に影響を及ぼさないクリプトン、キセノン、ラドンのいずれか１種以上の希ガスとオゾンを混合し、オゾンの安定性を保つ技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第３４０００２４号公報
【特許文献２】米国特許第３４０６１１７号公報
【特許文献３】特許第３９１９９８８号公報
【特許文献４】特開２００５−４０６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記１７Ｏの濃縮プロセスにおいて、プロセス停止直後に精留塔底部に溜まっている前記混合液をすべて蒸発器に送り込み、気化したガスをオゾン分解槽に送って含まれているオゾンを分解した後、系外に排出する場合、オゾンとテトラフルオロメタンとの混合液を一挙に気化させ、その後、オゾンに分解することになるので、蒸発器及びオゾン分解槽等の設備が大型化して、設備費用が嵩むという問題がある。
【００１２】
また、停電や断水等が発生した場合には、前記混合液を保冷槽に自然流下させて移送し貯留する方策も考えられるが、この場合、長期の貯留では侵入熱によってテトラフルオロメタンが気化してオゾンが濃縮する危険性がある。
【００１３】
そこで、本発明は、オゾンを含む流体を扱うプロセスにおいて、小型化された設備で、オゾンが爆発下限値を超えて濃縮することを抑制可能なオゾン混合物の分解排出方法、及びオゾン混合物の分解排出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を解決するため、請求項１に係る発明によれば、オゾン混合物を使用するプロセスにおいて、オゾン混合物を系外に分解排出するオゾン混合物の分解排出方法であって、予め液化高沸点不活性ガスが貯えられた受液槽に液化オゾンと液化低沸点不活性ガスとの混合液を流入させ、前記受液槽内で前記液化高沸点不活性ガス、前記液化オゾン及び前記液化低沸点不活性ガスを混合流体とし、該混合流体を液体のまま前記受液槽から取り出すと共に、前記混合流体を液化高沸点液化ガスで希釈してオゾン分解槽に導入し、前記混合流体中のオゾンを酸素ガスに分解し、該酸素ガスと、低沸点不活性ガス及び高沸点不活性ガスとを気液分離したのち、気相側の前記酸素ガスを系外に取り出すと共に、液相側の前記高沸点不活性ガスと液相側の前記低沸点不活性ガスとの混合液を蒸留分離することを特徴とするオゾン混合物の分解排出方法が提供される。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、前記オゾン分解槽内の温度が所定の範囲内になるように、前記オゾン分解槽に導入する前記混合流体と、該混合流体を希釈する前記高沸点不活性ガスとの流量比を制御することを特徴とする請求項１記載のオゾン混合物の分解排出方法が提供される。
【００１６】
また、請求項３に係る発明によれば、前記低沸点不活性ガスが、テトラフルオロメタン、クリプトン、アルゴンのうちの少なくともいずれか１つにより構成され、前記高沸点不活性ガスが、キセノン、トリフルオロメタン、ブロモトリフルオロメタン、ジクロロフルオロメタン、クロロジフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、クロロトリフルオロメタンのうちの少なくともいずれか１つにより構成されることを特徴とする請求項１または２記載のオゾン混合物の分解排出方法が提供される。
【００１７】
また、請求項４に係る発明によれば、オゾン混合物を使用する装置からオゾン混合物を分解排出するオゾン混合物の分解排出装置であって、予め液化高沸点不活性ガスを貯液している液化オゾンと液化低沸点不活性ガスとの混合液を受液し、前記液化高沸点不活性ガス、前記液化オゾン、及び前記液化低沸点不活性ガスを混合流体とする第１受液槽と、温度測定器を備え、前記混合流体中のオゾンを分解するオゾン分解槽と、前記混合流体を希釈する液化高沸点不活性ガスを貯液した第２受液槽と、前記液化高沸点不活性ガスで希釈した混合流体を前記オゾン分解槽に供給するためのポンプと、前記オゾン分解槽で前記混合流体中のオゾンを分解することにより生じた酸素ガスと、該酸素ガス以外の液化不活性ガスとに分離する気液分離器と、前記液化不活性ガスを、低沸点不活性ガスと高沸点不活性ガスとに分離する精留塔と、前記第１受液槽と前記第２受液槽から前記オゾン分解槽に供給する流体の流量比を制御する流量制御機構とを具備することを特徴とするオゾン混合物の分解排出装置が提供される。
【００１８】
また、請求項５に係る発明によれば、前記オゾン分解槽に供給する前記混合液がサブクール状態になるよう、オゾン分解槽の１次側で液温度が調整されており、かつ前記オゾン分解槽内に複数の温度検出端を有し、常時、前記複数の温度検出端が検出した前記オゾン分解槽内の複数の温度のうち、最も高い温度が選択され、前記最も高い温度の情報に基づき、前記第１受液槽と第２受液槽からの液量比を制御できる液量比制御設備を有することを特徴とする請求項４記載のオゾン混合物の分解排出装置が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、受液槽内で形成された液化高沸点不活性ガスと液化オゾンと液化低沸点不活性ガスとの混合液が温度調節機能あるいは侵入熱などにより加熱された際、受液槽の気相において、オゾンより沸点の低い低沸点不活性ガスがオゾンより優先的に気化するため、気相においてオゾンが爆発下限値を越えることを防止できる。
一方、液相において、オゾンが気化する条件においても、液化高沸点不活性ガスが液相に多く残るため液相中のオゾン濃度が爆発下限値を越えることを防止できる。
【００２０】
また、系外に排出するオゾン混合液を瞬時に処理するための大型の蒸発器、オゾン分解槽を設ける必要がなく、その処理を都合のよい時に長時間かけて行うことが可能となるので、処理設備を小型化でき、処理設備のコストを低減することができる。
さらに、高沸点不活性ガスおよび低沸点不活性ガスをすべて回収再使用することが可能となるので、地球温暖化ガス排出量を最低レベルに抑えることができる。
また、不活性ガスの回収に際して、気化、液化を繰り返す必要がほとんどないため、熱交換器などが不要になるほか、ほとんどの部分で流体密度が大きい液体のまま取り扱えるため、設備自体も小型化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るオゾン混合物の分解排出装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す分解排出装置に設けられた第１受液槽内の液相のオゾン濃度を連続的に測定した結果を示す図である。
【図３】本発明のオゾン混合物の分解排出装置の他の例を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す分解排出装置に設けられた第１受液槽内の液相のオゾン濃度を連続的に測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のオゾン混合物の分解排出装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００２３】
始めに、本発明において用いられる低沸点不活性ガス及び高沸点不活性ガスについて説明する。
本発明における低沸点不活性ガスとは、オゾンより沸点が低い不活性ガスであり、具体的には、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、クリプトン（Ｋｒ）、アルゴン（Ａｒ）のいずれか１種または２種以上の混合物である。
また、本発明における高沸点不活性ガスとは、オゾンより沸点が高く、かつオゾンの沸点より融点が低い不活性ガスであり、具体的には、キセノン（Ｘｅ）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、ブロモトリフルオロメタン（ＣＢｒＦ３）、ジクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌ２Ｆ）、クロロジフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２）、ジクロロジフルオロメタン（ＣＣｌ２Ｆ２）、クロロトリフルオロメタン（ＣＣｌＦ３）のいずれか１種または２種以上の混合物である。
【００２４】
表１に、酸素、オゾン、低沸点不活性ガス、及び高沸点不活性ガスの沸点及び融点を示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るオゾン混合物の分解排出装置の一例を示す概略構成図である。
図１に示す分解排出装置１１は、酸素同位体１７Ｏの濃縮装置１０に設けられるオゾン混合物の排出装置である。
【００２７】
図１を参照するに、酸素同位体１７Ｏの濃縮装置１０の構成について簡単に説明する。
酸素同位体１７Ｏの濃縮装置１０は、分解排出装置１１と、第１熱交換器１３と、第１精留塔１４と、光セル１６と、第２熱交換器１７と、第２精留塔１９と、を有する。
分解排出装置１１は、第１受液槽２３と、温度調節部２４と、ポンプ２６（例えば、圧送ポンプ）と、オゾン分解槽２７と、第２受液槽２９と、精留塔３１と、を有する。第１受液槽２３は、バルブを介して、第１精留塔１４の塔底と接続されている。また、第１受液槽２３は、ポンプ２６を介して、オゾン分解槽２７と接続されている。
【００２８】
次に、酸素同位体１７Ｏの濃縮装置１０の動作について簡単に説明する。
始めに、オゾン、酸素、低沸点不活性ガスの混合ガスは第１熱交換器１３に送られ、冷却されて第１精留塔１４に送られる。
第１精留塔１４は、その塔頂から酸素ガスを排出し、塔底にはオゾンと低沸点不活性ガスとの混合液が溜まる。この混合液中のオゾン濃度は、通常１０容量％程度、低沸点不活性ガス濃度は９０容量％程度である。
【００２９】
第１精留塔１４の下部からオゾンと低沸点不活性ガスとの混合ガスが抜き出され、光セル１６に送られる。光セル１６では特定波長のレーザ光が照射され、１７Ｏを含むオゾンが選択的に光分解され、１７Ｏを含む酸素ガスとなる。
光セル１６から導出されたオゾン、酸素、及び低沸点不活性ガスの混合ガスは、第２熱交換器１７に送られて冷却され、第２精留塔１９に導入される。
【００３０】
第２精留塔１９では、その塔頂から１７Ｏを含む酸素ガスが導出され、１７Ｏが濃縮された酸素ガスが得られ、その塔底からはオゾンと低沸点不活性ガスとの混合ガスが導出される。オゾンと低沸点不活性ガスとの混合ガスは、別途処理され、低沸点不活性ガスは回収され、再使用され、オゾンは酸素に分解されて廃棄される。
【００３１】
この１７Ｏ濃縮工程において、何らかの緊急事態等が発生した場合、第１精留塔１４の塔底に溜まっているオゾンと低沸点不活性ガスとの混合液は、緊急開放弁を開放してその全量を第１受液槽２３に流下させる必要がある。
第１受液槽２３には、温度を１５０Ｋ程度に保った液化させた高沸点不活性ガスが予め貯液されている。第１受液槽２３に流下したオゾンと低沸点不活性ガスとの混合液化ガスは、液化させた高沸点不活性ガスと混合し、三成分の混合流体となって貯留される。
この三成分の混合流体中のオゾン濃度は、通常５容量％程度、低沸点不活性ガス濃度は４５容量％程度、高沸点不活性ガス濃度は、５０容量％程度となる。
【００３２】
第１受液槽２３には、温度調節部２４が備えられており、これを動作させることで第１受液槽２３内の混合流体を液体として低温下で保存することが可能となる。
第１受液槽２３には三成分の混合流体が貯留されているため、停電や設備の故障等、温度調節動作に支障をきたした場合でも、三成分のうち、最も低沸点の低沸点不活性ガスが優先的に気化し、液相中にはオゾンと高沸点不活性ガスとが残存する。したがって、オゾンの濃縮が抑制されるため、オゾンの爆発下限値を超えることを防止できる。
このとき、低沸点不活性ガスの気化に続いて、オゾンが気化し、さらに高沸点不活性ガスが気化するが、気相においてもオゾン以外に低沸点不活性ガスと高沸点不活性ガスが存在するため、オゾンの爆発下限値を超えることを防止できる。
【００３３】
第１受液槽２３の混合流体は、ポンプ２６により、オゾン分解触媒が充填されたオゾン分解槽２７に送られる。このとき、予め第１受液槽２３に貯液されていた高沸点不活性ガスと同じ高沸点不活性ガスが貯液されている第２受液槽２９の高沸点不活性ガスを混合し、前記混合流体中のオゾンをさらに希釈してから、ポンプ２６を用いてオゾン分解槽２７に導入する。
ここで、第１受液槽２３からオゾン分解槽２７に送られる混合流体の流量は、流量調整機構(図１に示す「流調ｘ」、以下、「流量調整機構ｘ」という。）によって調整される。流量調整機構ｘは、流量センサと、プロセスコントローラ(図示せず)及び流量調節弁と、を有する。
また、第２受液槽２９から送られる前記混合流体を希釈するための高沸点不活性ガスの流量は、流量調整機構(図１に示す「流調ｙ」、以下、「流量調整機構ｙ」という。）によって調整される。流量調整機構ｙは、流量センサと、プロセスコントローラ(図示せず)及び流量調節弁とを有する。
【００３４】
このときの第２受液槽２９から送られる高沸点不活性ガスの流量は、オゾン分解槽内の温度が過度にあがらないよう、流量調整機構ｙで制御されるが、この際、流量調整機構ｘの流量と流量調整機構ｙの流量との合計流量は、常に一定になるよう、その流量比を制御する。
【００３５】
混合流体中のオゾンは、オゾン分解槽２７を通過することで、酸素ガスに分解され、高沸点不活性ガスと低沸点不活性ガス及び酸素ガスとの混合流体になる。この混合流体は、オゾン分解槽２７下流の気液分離器において気液２相とし、気相側の酸素ガスを系外に排出すると共に、液相側の流体を精留塔３１に導入し、高沸点不活性ガスと低沸点不活性ガスとに分離する。高沸点不活性ガスは、第２受液槽２９に貯留する。
【００３６】
なお、第１受液槽２３の混合流体の処理は、オゾン分解槽２７への送液初期においては、第２受液槽２９からの高沸点不活性ガスのみを送液するものとし、徐々に第１受液槽２３からの混合流体の送液量を増加、同時に第２受液槽２９からの送液量を減少させる。オゾン分解槽２７内の温度を測定し、この温度が過度に上昇しないよう、所定の範囲（例えば、１５３Ｋ未満）となるように、第１受液槽２３からの流量と第２受液槽２９からの流量との比を適宜調節する。
【００３７】
ここでオゾン分解槽２７の温度は、オゾン分解反応に伴う発熱が主たる熱源であるが、オゾン分解触媒の性能や劣化の度合い、流入するオゾン濃度と希釈液組成や流入総量等によって最高温度及び槽内温度分布が変化する。
また、槽内温度が高いと、生成Ｏ２以外に低沸点不活性ガスの蒸発量も増加し、低沸点不活性ガスの回収率が低下する。槽内温度をオゾンが気化するほど過度（例えば、１５３Ｋ℃以上）に上げないためには、オゾン分解槽２７へ流入するオゾン濃度を下げるために高沸点不活性ガスを大量に混入させることで、著しく希薄にする方法があるが、長い処理時間を要するというデメリットがある。
【００３８】
このデメリットを解決するため、オゾン分解槽２７に供給される混合液を予め熱交換器(図示せず)を含む冷凍機によりサブクールの状態にすることで、オゾン濃度を著しく希薄にすることなく、槽内温度の過度な上昇を防ぐことができる。サブクールにする部分は第１受液槽２３や第２受液槽２９にすると、温度の低下に伴って槽内圧力が低下するため、流量調整の二次側でかつ、分解槽一次側ポンプの吸入側または、吐出側が望ましい。
なお、本実施の形態における「サブクール」は、沸点より低い温度の状態の液体を意味している。
【００３９】
オゾン分解槽２７内では、分解触媒の劣化やオゾン濃度によって、オゾン分解槽２７の温度分布が変化し、特に、触媒が新しく、オゾン濃度が高いと、入口端のみが過度に高い温度になる可能性がある。
したがって、オゾン分解槽２７内には複数の温度検出端（図示せず）を設備し、それら計測される温度の一番高い温度をもって第１受液槽２３及び第２受液槽２９からの流量比を決定することが望ましい。
なお、複数の温度検出端の温度に基づいて流量調整機構ｘ及び流量調整機構ｙを制御する方法は、温度検出端全ての温度情報をコンピュータに取り込み、比較演算して選択してもよいし、多数決フィルター等の信号変換器を使用してもよい。
【００４０】
本実施の形態のオゾン混合物の分解排出方法、及びオゾン混合物の分解排出装置によれば、簡便かつ小型化された設備（具体的には、濃縮装置１０）で、オゾンが爆発下限値を超えて濃縮することを抑制できる。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４２】
以下、本発明の効果を、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（第１実施例）
図１に示す濃縮装置１０において、第１受液槽２３（容量約３００リットル）の内部に高沸点不活性ガスである約１００リットルを１４０Ｋに保って貯留した。
緊急時を想定して、精留塔１４の塔底に溜まっているオゾンと低沸点不活性ガスであるテトラフルオロメタンとの混合液約１００リットルを、緊急開放弁を開放して第１受液槽２３に流下させた。このときの混合液中のオゾン濃度は１０容量％、テトラフルオロメタン濃度は９０容量％であった。
【００４４】
第２受液槽２９からの流量調整機構ｘの設定をゼロとしたうえで、第２受液槽２９からの高沸点不活性ガスだけをオゾン分解槽２７に導入し、精留塔３１、第２受液槽２９の順に循環させた。
次に、流量調整機構ｘの流量と流量調整機構ｙの流量との合計流量が一定になり、かつ、オゾン分解槽２７内の最高温度とオゾン触媒槽入口流体温度との差が５℃以下になるように、流量調整機構ｘ及び流量調整機構ｙの流量比を自動調整しながら、循環運転を行なった。
また、処理の後期には、第１受液槽２３に第２受液第１受液槽２３槽２９の高沸点不活性ガスの一部を供給しながら、循環運転を行い、第１受液槽２３内のオゾン濃度がほぼゼロになるまで運転を続けた。
【００４５】
図２は、図１に示す分解排出装置に設けられた第１受液槽内の液相のオゾン濃度を連続的に測定した結果を示す図である。
図２に示すように、第１受液槽２３中のオゾン濃度（実施例１）は、初期状態で高沸点不活性ガスにより希釈されるうえに、低沸点不活性ガスの蒸発によるオゾン濃縮もわずかである。
図２には、比較例として従来方法である第１精留塔１４の塔底に溜まった液体をそのまま排出した場合の液相中のオゾン濃度の推定結果を併せて示した。この結果から、オゾン−低沸点不活性ガス混合ガスの爆発下限に突入していることが分かると共に、高沸点不活性ガスを使用した効果が明らかになった。
【００４６】
（第２実施例）
図３は、本発明のオゾン混合物の分解排出装置の他の例を示す概略構成図である。
図３を参照するに、酸素同位体１７Ｏの濃縮装置３５は、図１に示す酸素同位体１７Ｏの濃縮装置１０に設けられた分解排出装置１１の替わりに、分解排出装置３６を設けた以外は、同様に構成されている。
【００４７】
分解排出装置３６は、先に説明した分解排出装置１１の構成に、上記実施例１よりも５℃低くできる熱交換器（図示せず）を含む冷却器３７を設けた以外は、図１に示す分解排出装置１１と同様に構成されている。ポンプ２６は、冷却器３７を介して、第１受液槽２３と接続されている。
第２実施例では、上記構成とされた濃縮装置３５を用いて、同様の運転を行った。このとき、オゾン分解槽２７内の温度と槽内入口流体温度差を約８℃以内とした。
【００４８】
図４は、図３に示す分解排出装置に設けられた第１受液槽内の液相のオゾン濃度を連続的に測定した結果を示す図である。図４には、第２実施例の結果の他に、図２に示す比較例及び第１実施例の結果も合わせて図示する。
【００４９】
図４を参照するに、冷却器３７のない場合（実施例１）の約２／３の時間で処理が終了することが確認できた。また、この間、オゾン分解槽２７の温度計測を複数の温度検出端（図示せず）によって行い、部分的にも過度の温度上昇は観測されず、また、流量調整機構ｘ及び流量調整機構ｙの比率は安定し、ハンチング等も皆無であった。
また、冷却器３７を装備することによって、濃縮装置３５が常温であった停止時から、実際にオゾンを分解処理可能な状態になるまでの起動時間を３％程度短縮できた。
【００５０】
このように、第１受液槽２３に侵入熱などがあってもオゾンが濃縮することは本質的になく、オゾン分解槽２７等の起動も都合のよいときに行なうことができる。
また、例えば、第１受液槽２３が三成分の混合液を保管中に、電力の供給が遮断され、第１受液槽２３の温度が１４０Ｋ以下に保持できなくなり、かつ液化ガスの蒸発量が多くなったとしても、オゾンと低沸点不活性ガスとの混合ガスが優先的に気化するので、液体のオゾンが濃縮することがない。
【００５１】
また、従来方法では、系外に排出するオゾン混合液を瞬時に処理するための大型の蒸発器、オゾン分解槽を設ける必要があったのに対して、本発明では、その処理を都合のよい時に長時間かけて行うことができる。また、液体のままでの処理が可能となるため、処理設備（具体的には、濃縮装置１０，３５）を小型化でき、処理設備のコストを低減することができる。
さらに、高沸点不活性ガスおよび低沸点不活性ガスをすべて回収再使用できるので、地球温暖化ガス排出量を最低レベルに抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、オゾン混合物の分解排出方法、及びオゾン混合物の分解排出装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０，３５…濃縮装置、１１，３６…分解排出装置、１３…熱交換器、１４…第１精留塔、１６…光セル、１７…第２熱交換器、１９…第２精留塔、２３…第１受液槽、２４…温度調節部、２６…ポンプ、２７…オゾン分解槽、２９…第２受液槽、３１…精留塔、３７…冷却器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン混合物の分解排出方法、及びオゾン混合物の分解排出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸素同位体である１７Ｏの濃縮方法として、酸素ガスをオゾナイザーに導入し、その一部をオゾンとして酸素とオゾンとの混合気体を得た後、この混合気体から酸素を分離、除去し、次いで、該オゾンに特定波長のレーザー光を照射して１７Ｏを含むオゾン分子を選択的に光分解して、１７Ｏを含む酸素とし、この１７Ｏを含む酸素を、他の酸素同位体を含むオゾンから分離する方法がある。
【０００３】
上記濃縮方法では、オゾナイザーから導出されたオゾンと酸素との混合ガスに希釈ガスとして、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）を添加し冷却した後、精留塔に導入し精留塔上部に酸素を、下部にオゾンとテトラフルオロメタンとを蒸留、分離する。このとき、精留塔の底部にはオゾンとテトラフルオロメタンとの混合液が溜まる。
【０００４】
上記濃縮プロセスにおいて、何らかの異常が発生し、プロセスが停止して精留塔底部の温度が上昇すると、オゾンがテトラフルオロメタンよりも沸点が低いため、テトラフルオロメタンが先に気化し、前記混合液中でオゾンが濃縮される。
濃縮されたオゾンは危険であるため、プロセス停止直後に精留塔底部に溜まっている前記混合液をすべて蒸発器に送り込み、気化したガスをオゾン分解槽に送って含まれているオゾンを分解した後、系外に排出するなどの方策が必要となる。
【０００５】
また、上記オゾンの濃縮による危険性については、上述の酸素同位体の濃縮プロセスに限られず、オゾンを含む流体を扱うプロセスのすべてに必然的に付随するものである。
ところで、オゾン−酸素系におけるオゾンの爆発下限値はガス状態においては、１４ｖｏｌ％、液体状態では１７．６モル％であることが知られている。
【０００６】
また、オゾンを安全に取り扱うための従来技術として、特許文献１には、オゾン−酸素混合ガスにテトラフルオロメタンなどの不活性ガスをモル比で５％添加することにより、オゾンの爆発下限濃度を１４．３ｖｏｌ％から１９ｖｏｌ％に引き上げられること、−１８０℃におけるオゾン−酸素混合液にテトラフルオロメタンを重量比で約１％混合することで前記混合液に部分分解を抑制し安定化可能なことが開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、オゾン−酸素混合液にトリフルオロメタンを重量比で１〜１５％程度混合することにより、オゾン濃度が２４〜４０ｗｔ％の安定した均一なオゾン混合液となることが開示されている。
【０００８】
また、特許文献３には、液体オゾンを製造する装置で冷凍機の温度制御が困難になった場合に、液化容器内に液化窒素を供給して冷却することにより、液体オゾンの温度上昇を防ぎ、装置を保護する方法が記載されている。
【０００９】
さらに、特許文献４には、オゾンの光化学反応において、反応に影響を及ぼさないクリプトン、キセノン、ラドンのいずれか１種以上の希ガスとオゾンを混合し、オゾンの安定性を保つ技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第３４０００２４号公報
【特許文献２】米国特許第３４０６１１７号公報
【特許文献３】特許第３９１９９８８号公報
【特許文献４】特開２００５−４０６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記１７Ｏの濃縮プロセスにおいて、プロセス停止直後に精留塔底部に溜まっている前記混合液をすべて蒸発器に送り込み、気化したガスをオゾン分解槽に送って含まれているオゾンを分解した後、系外に排出する場合、オゾンとテトラフルオロメタンとの混合液を一挙に気化させ、その後、オゾンに分解することになるので、蒸発器及びオゾン分解槽等の設備が大型化して、設備費用が嵩むという問題がある。
【００１２】
また、停電や断水等が発生した場合には、前記混合液を保冷槽に自然流下させて移送し貯留する方策も考えられるが、この場合、長期の貯留では侵入熱によってテトラフルオロメタンが気化してオゾンが濃縮する危険性がある。
【００１３】
そこで、本発明は、オゾンを含む流体を扱うプロセスにおいて、小型化された設備で、オゾンが爆発下限値を超えて濃縮することを抑制可能なオゾン混合物の分解排出方法、及びオゾン混合物の分解排出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を解決するため、請求項１に係る発明によれば、オゾン混合物を使用するプロセスにおいて、オゾン混合物を系外に分解排出するオゾン混合物の分解排出方法であって、予め液化高沸点不活性ガスが貯えられた受液槽に液化オゾンと液化低沸点不活性ガスとの混合液を流入させ、前記受液槽内で前記液化高沸点不活性ガス、前記液化オゾン及び前記液化低沸点不活性ガスを混合流体とし、該混合流体を液体のまま前記受液槽から取り出すと共に、前記混合流体を液化高沸点液化ガスで希釈してオゾン分解槽に導入し、前記混合流体中のオゾンを酸素ガスに分解し、該酸素ガスと、低沸点不活性ガス及び高沸点不活性ガスとを気液分離したのち、気相側の前記酸素ガスを系外に取り出すと共に、液相側の前記高沸点不活性ガスと液相側の前記低沸点不活性ガスとの混合液を蒸留分離することを特徴とするオゾン混合物の分解排出方法が提供される。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、前記オゾン分解槽内の温度が所定の範囲内になるように、前記オゾン分解槽に導入する前記混合流体と、該混合流体を希釈する前記高沸点不活性ガスとの流量比を制御することを特徴とする請求項１記載のオゾン混合物の分解排出方法が提供される。
【００１６】
また、請求項３に係る発明によれば、前記低沸点不活性ガスが、テトラフルオロメタン、クリプトン、アルゴンのうちの少なくともいずれか１つにより構成され、前記高沸点不活性ガスが、キセノン、トリフルオロメタン、ブロモトリフルオロメタン、ジクロロフルオロメタン、クロロジフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、クロロトリフルオロメタンのうちの少なくともいずれか１つにより構成されることを特徴とする請求項１または２記載のオゾン混合物の分解排出方法が提供される。
【００１７】
また、請求項４に係る発明によれば、オゾン混合物を使用する装置からオゾン混合物を分解排出するオゾン混合物の分解排出装置であって、予め液化高沸点不活性ガスを貯液している液化オゾンと液化低沸点不活性ガスとの混合液を受液し、前記液化高沸点不活性ガス、前記液化オゾン、及び前記液化低沸点不活性ガスを混合流体とする第１受液槽と、温度測定器を備え、前記混合流体中のオゾンを分解するオゾン分解槽と、前記混合流体を希釈する液化高沸点不活性ガスを貯液した第２受液槽と、前記液化高沸点不活性ガスで希釈した混合流体を前記オゾン分解槽に供給するためのポンプと、前記オゾン分解槽で前記混合流体中のオゾンを分解することにより生じた酸素ガスと、該酸素ガス以外の液化不活性ガスとに分離する気液分離器と、前記液化不活性ガスを、低沸点不活性ガスと高沸点不活性ガスとに分離する精留塔と、前記第１受液槽と前記第２受液槽から前記オゾン分解槽に供給する流体の流量比を制御する流量制御機構とを具備することを特徴とするオゾン混合物の分解排出装置が提供される。
【００１８】
また、請求項５に係る発明によれば、前記オゾン分解槽に供給する前記混合液がサブクール状態になるよう、オゾン分解槽の１次側で液温度が調整されており、かつ前記オゾン分解槽内に複数の温度検出端を有し、常時、前記複数の温度検出端が検出した前記オゾン分解槽内の複数の温度のうち、最も高い温度が選択され、前記最も高い温度の情報に基づき、前記第１受液槽と第２受液槽からの液量比を制御できる液量比制御設備を有することを特徴とする請求項４記載のオゾン混合物の分解排出装置が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、受液槽内で形成された液化高沸点不活性ガスと液化オゾンと液化低沸点不活性ガスとの混合液が温度調節機能あるいは侵入熱などにより加熱された際、受液槽の気相において、オゾンより沸点の低い低沸点不活性ガスがオゾンより優先的に気化するため、気相においてオゾンが爆発下限値を越えることを防止できる。
一方、液相において、オゾンが気化する条件においても、液化高沸点不活性ガスが液相に多く残るため液相中のオゾン濃度が爆発下限値を越えることを防止できる。
【００２０】
また、系外に排出するオゾン混合液を瞬時に処理するための大型の蒸発器、オゾン分解槽を設ける必要がなく、その処理を都合のよい時に長時間かけて行うことが可能となるので、処理設備を小型化でき、処理設備のコストを低減することができる。
さらに、高沸点不活性ガスおよび低沸点不活性ガスをすべて回収再使用することが可能となるので、地球温暖化ガス排出量を最低レベルに抑えることができる。
また、不活性ガスの回収に際して、気化、液化を繰り返す必要がほとんどないため、熱交換器などが不要になるほか、ほとんどの部分で流体密度が大きい液体のまま取り扱えるため、設備自体も小型化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るオゾン混合物の分解排出装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す分解排出装置に設けられた第１受液槽内の液相のオゾン濃度を連続的に測定した結果を示す図である。
【図３】本発明のオゾン混合物の分解排出装置の他の例を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す分解排出装置に設けられた第１受液槽内の液相のオゾン濃度を連続的に測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のオゾン混合物の分解排出装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００２３】
始めに、本発明において用いられる低沸点不活性ガス及び高沸点不活性ガスについて説明する。
本発明における低沸点不活性ガスとは、オゾンより沸点が低い不活性ガスであり、具体的には、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、クリプトン（Ｋｒ）、アルゴン（Ａｒ）のいずれか１種または２種以上の混合物である。
また、本発明における高沸点不活性ガスとは、オゾンより沸点が高く、かつオゾンの沸点より融点が低い不活性ガスであり、具体的には、キセノン（Ｘｅ）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、ブロモトリフルオロメタン（ＣＢｒＦ３）、ジクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌ２Ｆ）、クロロジフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２）、ジクロロジフルオロメタン（ＣＣｌ２Ｆ２）、クロロトリフルオロメタン（ＣＣｌＦ３）のいずれか１種または２種以上の混合物である。
【００２４】
表１に、酸素、オゾン、低沸点不活性ガス、及び高沸点不活性ガスの沸点及び融点を示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るオゾン混合物の分解排出装置の一例を示す概略構成図である。
図１に示す分解排出装置１１は、酸素同位体１７Ｏの濃縮装置１０に設けられるオゾン混合物の排出装置である。
【００２７】
図１を参照するに、酸素同位体１７Ｏの濃縮装置１０の構成について簡単に説明する。
酸素同位体１７Ｏの濃縮装置１０は、分解排出装置１１と、第１熱交換器１３と、第１精留塔１４と、光セル１６と、第２熱交換器１７と、第２精留塔１９と、を有する。
分解排出装置１１は、第１受液槽２３と、温度調節部２４と、ポンプ２６（例えば、圧送ポンプ）と、オゾン分解槽２７と、第２受液槽２９と、精留塔３１と、を有する。第１受液槽２３は、バルブを介して、第１精留塔１４の塔底と接続されている。また、第１受液槽２３は、ポンプ２６を介して、オゾン分解槽２７と接続されている。
【００２８】
次に、酸素同位体１７Ｏの濃縮装置１０の動作について簡単に説明する。
始めに、オゾン、酸素、低沸点不活性ガスの混合ガスは第１熱交換器１３に送られ、冷却されて第１精留塔１４に送られる。
第１精留塔１４は、その塔頂から酸素ガスを排出し、塔底にはオゾンと低沸点不活性ガスとの混合液が溜まる。この混合液中のオゾン濃度は、通常１０容量％程度、低沸点不活性ガス濃度は９０容量％程度である。
【００２９】
第１精留塔１４の下部からオゾンと低沸点不活性ガスとの混合ガスが抜き出され、光セル１６に送られる。光セル１６では特定波長のレーザ光が照射され、１７Ｏを含むオゾンが選択的に光分解され、１７Ｏを含む酸素ガスとなる。
光セル１６から導出されたオゾン、酸素、及び低沸点不活性ガスの混合ガスは、第２熱交換器１７に送られて冷却され、第２精留塔１９に導入される。
【００３０】
第２精留塔１９では、その塔頂から１７Ｏを含む酸素ガスが導出され、１７Ｏが濃縮された酸素ガスが得られ、その塔底からはオゾンと低沸点不活性ガスとの混合ガスが導出される。オゾンと低沸点不活性ガスとの混合ガスは、別途処理され、低沸点不活性ガスは回収され、再使用され、オゾンは酸素に分解されて廃棄される。
【００３１】
この１７Ｏ濃縮工程において、何らかの緊急事態等が発生した場合、第１精留塔１４の塔底に溜まっているオゾンと低沸点不活性ガスとの混合液は、緊急開放弁を開放してその全量を第１受液槽２３に流下させる必要がある。
第１受液槽２３には、温度を１５０Ｋ程度に保った液化させた高沸点不活性ガスが予め貯液されている。第１受液槽２３に流下したオゾンと低沸点不活性ガスとの混合液化ガスは、液化させた高沸点不活性ガスと混合し、三成分の混合流体となって貯留される。
この三成分の混合流体中のオゾン濃度は、通常５容量％程度、低沸点不活性ガス濃度は４５容量％程度、高沸点不活性ガス濃度は、５０容量％程度となる。
【００３２】
第１受液槽２３には、温度調節部２４が備えられており、これを動作させることで第１受液槽２３内の混合流体を液体として低温下で保存することが可能となる。
第１受液槽２３には三成分の混合流体が貯留されているため、停電や設備の故障等、温度調節動作に支障をきたした場合でも、三成分のうち、最も低沸点の低沸点不活性ガスが優先的に気化し、液相中にはオゾンと高沸点不活性ガスとが残存する。したがって、オゾンの濃縮が抑制されるため、オゾンの爆発下限値を超えることを防止できる。
このとき、低沸点不活性ガスの気化に続いて、オゾンが気化し、さらに高沸点不活性ガスが気化するが、気相においてもオゾン以外に低沸点不活性ガスと高沸点不活性ガスが存在するため、オゾンの爆発下限値を超えることを防止できる。
【００３３】
第１受液槽２３の混合流体は、ポンプ２６により、オゾン分解触媒が充填されたオゾン分解槽２７に送られる。このとき、予め第１受液槽２３に貯液されていた高沸点不活性ガスと同じ高沸点不活性ガスが貯液されている第２受液槽２９の高沸点不活性ガスを混合し、前記混合流体中のオゾンをさらに希釈してから、ポンプ２６を用いてオゾン分解槽２７に導入する。
ここで、第１受液槽２３からオゾン分解槽２７に送られる混合流体の流量は、流量調整機構(図１に示す「流調ｘ」、以下、「流量調整機構ｘ」という。）によって調整される。流量調整機構ｘは、流量センサと、プロセスコントローラ(図示せず)及び流量調節弁と、を有する。
また、第２受液槽２９から送られる前記混合流体を希釈するための高沸点不活性ガスの流量は、流量調整機構(図１に示す「流調ｙ」、以下、「流量調整機構ｙ」という。）によって調整される。流量調整機構ｙは、流量センサと、プロセスコントローラ(図示せず)及び流量調節弁とを有する。
【００３４】
このときの第２受液槽２９から送られる高沸点不活性ガスの流量は、オゾン分解槽内の温度が過度にあがらないよう、流量調整機構ｙで制御されるが、この際、流量調整機構ｘの流量と流量調整機構ｙの流量との合計流量は、常に一定になるよう、その流量比を制御する。
【００３５】
混合流体中のオゾンは、オゾン分解槽２７を通過することで、酸素ガスに分解され、高沸点不活性ガスと低沸点不活性ガス及び酸素ガスとの混合流体になる。この混合流体は、オゾン分解槽２７下流の気液分離器において気液２相とし、気相側の酸素ガスを系外に排出すると共に、液相側の流体を精留塔３１に導入し、高沸点不活性ガスと低沸点不活性ガスとに分離する。高沸点不活性ガスは、第２受液槽２９に貯留する。
【００３６】
なお、第１受液槽２３の混合流体の処理は、オゾン分解槽２７への送液初期においては、第２受液槽２９からの高沸点不活性ガスのみを送液するものとし、徐々に第１受液槽２３からの混合流体の送液量を増加、同時に第２受液槽２９からの送液量を減少させる。オゾン分解槽２７内の温度を測定し、この温度が過度に上昇しないよう、所定の範囲（例えば、１５３Ｋ未満）となるように、第１受液槽２３からの流量と第２受液槽２９からの流量との比を適宜調節する。
【００３７】
ここでオゾン分解槽２７の温度は、オゾン分解反応に伴う発熱が主たる熱源であるが、オゾン分解触媒の性能や劣化の度合い、流入するオゾン濃度と希釈液組成や流入総量等によって最高温度及び槽内温度分布が変化する。
また、槽内温度が高いと、生成Ｏ２以外に低沸点不活性ガスの蒸発量も増加し、低沸点不活性ガスの回収率が低下する。槽内温度をオゾンが気化するほど過度（例えば、１５３Ｋ℃以上）に上げないためには、オゾン分解槽２７へ流入するオゾン濃度を下げるために高沸点不活性ガスを大量に混入させることで、著しく希薄にする方法があるが、長い処理時間を要するというデメリットがある。
【００３８】
このデメリットを解決するため、オゾン分解槽２７に供給される混合液を予め熱交換器(図示せず)を含む冷凍機によりサブクールの状態にすることで、オゾン濃度を著しく希薄にすることなく、槽内温度の過度な上昇を防ぐことができる。サブクールにする部分は第１受液槽２３や第２受液槽２９にすると、温度の低下に伴って槽内圧力が低下するため、流量調整の二次側でかつ、分解槽一次側ポンプの吸入側または、吐出側が望ましい。
なお、本実施の形態における「サブクール」は、沸点より低い温度の状態の液体を意味している。
【００３９】
オゾン分解槽２７内では、分解触媒の劣化やオゾン濃度によって、オゾン分解槽２７の温度分布が変化し、特に、触媒が新しく、オゾン濃度が高いと、入口端のみが過度に高い温度になる可能性がある。
したがって、オゾン分解槽２７内には複数の温度検出端（図示せず）を設備し、それら計測される温度の一番高い温度をもって第１受液槽２３及び第２受液槽２９からの流量比を決定することが望ましい。
なお、複数の温度検出端の温度に基づいて流量調整機構ｘ及び流量調整機構ｙを制御する方法は、温度検出端全ての温度情報をコンピュータに取り込み、比較演算して選択してもよいし、多数決フィルター等の信号変換器を使用してもよい。
【００４０】
本実施の形態のオゾン混合物の分解排出方法、及びオゾン混合物の分解排出装置によれば、簡便かつ小型化された設備（具体的には、濃縮装置１０）で、オゾンが爆発下限値を超えて濃縮することを抑制できる。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４２】
以下、本発明の効果を、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（第１実施例）
図１に示す濃縮装置１０において、第１受液槽２３（容量約３００リットル）の内部に高沸点不活性ガスである約１００リットルを１４０Ｋに保って貯留した。
緊急時を想定して、精留塔１４の塔底に溜まっているオゾンと低沸点不活性ガスであるテトラフルオロメタンとの混合液約１００リットルを、緊急開放弁を開放して第１受液槽２３に流下させた。このときの混合液中のオゾン濃度は１０容量％、テトラフルオロメタン濃度は９０容量％であった。
【００４４】
第２受液槽２９からの流量調整機構ｘの設定をゼロとしたうえで、第２受液槽２９からの高沸点不活性ガスだけをオゾン分解槽２７に導入し、精留塔３１、第２受液槽２９の順に循環させた。
次に、流量調整機構ｘの流量と流量調整機構ｙの流量との合計流量が一定になり、かつ、オゾン分解槽２７内の最高温度とオゾン触媒槽入口流体温度との差が５℃以下になるように、流量調整機構ｘ及び流量調整機構ｙの流量比を自動調整しながら、循環運転を行なった。
また、処理の後期には、第１受液槽２３に第２受液第１受液槽２３槽２９の高沸点不活性ガスの一部を供給しながら、循環運転を行い、第１受液槽２３内のオゾン濃度がほぼゼロになるまで運転を続けた。
【００４５】
図２は、図１に示す分解排出装置に設けられた第１受液槽内の液相のオゾン濃度を連続的に測定した結果を示す図である。
図２に示すように、第１受液槽２３中のオゾン濃度（実施例１）は、初期状態で高沸点不活性ガスにより希釈されるうえに、低沸点不活性ガスの蒸発によるオゾン濃縮もわずかである。
図２には、比較例として従来方法である第１精留塔１４の塔底に溜まった液体をそのまま排出した場合の液相中のオゾン濃度の推定結果を併せて示した。この結果から、オゾン−低沸点不活性ガス混合ガスの爆発下限に突入していることが分かると共に、高沸点不活性ガスを使用した効果が明らかになった。
【００４６】
（第２実施例）
図３は、本発明のオゾン混合物の分解排出装置の他の例を示す概略構成図である。
図３を参照するに、酸素同位体１７Ｏの濃縮装置３５は、図１に示す酸素同位体１７Ｏの濃縮装置１０に設けられた分解排出装置１１の替わりに、分解排出装置３６を設けた以外は、同様に構成されている。
【００４７】
分解排出装置３６は、先に説明した分解排出装置１１の構成に、上記実施例１よりも５℃低くできる熱交換器（図示せず）を含む冷却器３７を設けた以外は、図１に示す分解排出装置１１と同様に構成されている。ポンプ２６は、冷却器３７を介して、第１受液槽２３と接続されている。
第２実施例では、上記構成とされた濃縮装置３５を用いて、同様の運転を行った。このとき、オゾン分解槽２７内の温度と槽内入口流体温度差を約８℃以内とした。
【００４８】
図４は、図３に示す分解排出装置に設けられた第１受液槽内の液相のオゾン濃度を連続的に測定した結果を示す図である。図４には、第２実施例の結果の他に、図２に示す比較例及び第１実施例の結果も合わせて図示する。
【００４９】
図４を参照するに、冷却器３７のない場合（実施例１）の約２／３の時間で処理が終了することが確認できた。また、この間、オゾン分解槽２７の温度計測を複数の温度検出端（図示せず）によって行い、部分的にも過度の温度上昇は観測されず、また、流量調整機構ｘ及び流量調整機構ｙの比率は安定し、ハンチング等も皆無であった。
また、冷却器３７を装備することによって、濃縮装置３５が常温であった停止時から、実際にオゾンを分解処理可能な状態になるまでの起動時間を３％程度短縮できた。
【００５０】
このように、第１受液槽２３に侵入熱などがあってもオゾンが濃縮することは本質的になく、オゾン分解槽２７等の起動も都合のよいときに行なうことができる。
また、例えば、第１受液槽２３が三成分の混合液を保管中に、電力の供給が遮断され、第１受液槽２３の温度が１４０Ｋ以下に保持できなくなり、かつ液化ガスの蒸発量が多くなったとしても、オゾンと低沸点不活性ガスとの混合ガスが優先的に気化するので、液体のオゾンが濃縮することがない。
【００５１】
また、従来方法では、系外に排出するオゾン混合液を瞬時に処理するための大型の蒸発器、オゾン分解槽を設ける必要があったのに対して、本発明では、その処理を都合のよい時に長時間かけて行うことができる。また、液体のままでの処理が可能となるため、処理設備（具体的には、濃縮装置１０，３５）を小型化でき、処理設備のコストを低減することができる。
さらに、高沸点不活性ガスおよび低沸点不活性ガスをすべて回収再使用できるので、地球温暖化ガス排出量を最低レベルに抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、オゾン混合物の分解排出方法、及びオゾン混合物の分解排出装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０，３５…濃縮装置、１１，３６…分解排出装置、１３…熱交換器、１４…第１精留塔、１６…光セル、１７…第２熱交換器、１９…第２精留塔、２３…第１受液槽、２４…温度調節部、２６…ポンプ、２７…オゾン分解槽、２９…第２受液槽、３１…精留塔、３７…冷却器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン混合物を使用するプロセスにおいて、オゾン混合物を系外に分解排出するオゾン混合物の分解排出方法であって、
予め液化高沸点不活性ガスが貯えられた受液槽に液化オゾンと液化低沸点不活性ガスとの混合液を流入させ、前記受液槽内で前記液化高沸点不活性ガス、前記液化オゾン及び前記液化低沸点不活性ガスを混合流体とし、該混合流体を液体のまま前記受液槽から取り出すと共に、前記混合流体を液化高沸点液化ガスで希釈してオゾン分解槽に導入し、前記混合流体中のオゾンを酸素ガスに分解し、該酸素ガスと、低沸点不活性ガス及び高沸点不活性ガスとを気液分離したのち、気相側の前記酸素ガスを系外に取り出すと共に、液相側の前記高沸点不活性ガスと液相側の前記低沸点不活性ガスとの混合液を蒸留分離することを特徴とするオゾン混合物の分解排出方法。
【請求項２】
前記オゾン分解槽内の温度が所定の範囲内になるように、前記オゾン分解槽に導入する前記混合流体と、該混合流体を希釈する前記高沸点不活性ガスとの流量比を制御することを特徴とする請求項１記載のオゾン混合物の分解排出方法。
【請求項３】
前記低沸点不活性ガスが、テトラフルオロメタン、クリプトン、アルゴンのうちの少なくともいずれか１つにより構成され、
前記高沸点不活性ガスが、キセノン、トリフルオロメタン、ブロモトリフルオロメタン、ジクロロフルオロメタン、クロロジフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、クロロトリフルオロメタンのうちの少なくともいずれか１つにより構成されることを特徴とする請求項１または２記載のオゾン混合物の分解排出方法。
【請求項４】
オゾン混合物を使用する装置からオゾン混合物を分解排出するオゾン混合物の分解排出装置であって、
予め液化高沸点不活性ガスを貯液している液化オゾンと液化低沸点不活性ガスとの混合液を受液し、前記液化高沸点不活性ガス、前記液化オゾン、及び前記液化低沸点不活性ガスを混合流体とする第１受液槽と、
温度測定器を備え、前記混合流体中のオゾンを分解するオゾン分解槽と、
前記混合流体を希釈する液化高沸点不活性ガスを貯液した第２受液槽と、
前記液化高沸点不活性ガスで希釈した混合流体を前記オゾン分解槽に供給するためのポンプと、
前記オゾン分解槽で前記混合流体中のオゾンを分解することにより生じた酸素ガスと、該酸素ガス以外の液化不活性ガスとに分離する気液分離器と、
前記液化不活性ガスを、低沸点不活性ガスと高沸点不活性ガスとに分離する精留塔と、前記第１受液槽と前記第２受液槽から前記オゾン分解槽に供給する流体の流量比を制御する流量制御機構とを具備することを特徴とするオゾン混合物の分解排出装置。
【請求項５】
前記オゾン分解槽に供給する前記混合液がサブクール状態になるよう、オゾン分解槽の１次側で液温度が調整されており、かつ前記オゾン分解槽内に複数の温度検出端を有し、
常時、前記複数の温度検出端が検出した前記オゾン分解槽内の複数の温度のうち、最も高い温度が選択され、前記最も高い温度の情報に基づき、前記第１受液槽と第２受液槽からの液量比を制御できる液量比制御設備を有することを特徴とする請求項４記載のオゾン混合物の分解排出装置。
【請求項１】
オゾン混合物を使用するプロセスにおいて、オゾン混合物を系外に分解排出するオゾン混合物の分解排出方法であって、
予め液化高沸点不活性ガスが貯えられた受液槽に液化オゾンと液化低沸点不活性ガスとの混合液を流入させ、前記受液槽内で前記液化高沸点不活性ガス、前記液化オゾン及び前記液化低沸点不活性ガスを混合流体とし、該混合流体を液体のまま前記受液槽から取り出すと共に、前記混合流体を液化高沸点液化ガスで希釈してオゾン分解槽に導入し、前記混合流体中のオゾンを酸素ガスに分解し、該酸素ガスと、低沸点不活性ガス及び高沸点不活性ガスとを気液分離したのち、気相側の前記酸素ガスを系外に取り出すと共に、液相側の前記高沸点不活性ガスと液相側の前記低沸点不活性ガスとの混合液を蒸留分離することを特徴とするオゾン混合物の分解排出方法。
【請求項２】
前記オゾン分解槽内の温度が所定の範囲内になるように、前記オゾン分解槽に導入する前記混合流体と、該混合流体を希釈する前記高沸点不活性ガスとの流量比を制御することを特徴とする請求項１記載のオゾン混合物の分解排出方法。
【請求項３】
前記低沸点不活性ガスが、テトラフルオロメタン、クリプトン、アルゴンのうちの少なくともいずれか１つにより構成され、
前記高沸点不活性ガスが、キセノン、トリフルオロメタン、ブロモトリフルオロメタン、ジクロロフルオロメタン、クロロジフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、クロロトリフルオロメタンのうちの少なくともいずれか１つにより構成されることを特徴とする請求項１または２記載のオゾン混合物の分解排出方法。
【請求項４】
オゾン混合物を使用する装置からオゾン混合物を分解排出するオゾン混合物の分解排出装置であって、
予め液化高沸点不活性ガスを貯液している液化オゾンと液化低沸点不活性ガスとの混合液を受液し、前記液化高沸点不活性ガス、前記液化オゾン、及び前記液化低沸点不活性ガスを混合流体とする第１受液槽と、
温度測定器を備え、前記混合流体中のオゾンを分解するオゾン分解槽と、
前記混合流体を希釈する液化高沸点不活性ガスを貯液した第２受液槽と、
前記液化高沸点不活性ガスで希釈した混合流体を前記オゾン分解槽に供給するためのポンプと、
前記オゾン分解槽で前記混合流体中のオゾンを分解することにより生じた酸素ガスと、該酸素ガス以外の液化不活性ガスとに分離する気液分離器と、
前記液化不活性ガスを、低沸点不活性ガスと高沸点不活性ガスとに分離する精留塔と、前記第１受液槽と前記第２受液槽から前記オゾン分解槽に供給する流体の流量比を制御する流量制御機構とを具備することを特徴とするオゾン混合物の分解排出装置。
【請求項５】
前記オゾン分解槽に供給する前記混合液がサブクール状態になるよう、オゾン分解槽の１次側で液温度が調整されており、かつ前記オゾン分解槽内に複数の温度検出端を有し、
常時、前記複数の温度検出端が検出した前記オゾン分解槽内の複数の温度のうち、最も高い温度が選択され、前記最も高い温度の情報に基づき、前記第１受液槽と第２受液槽からの液量比を制御できる液量比制御設備を有することを特徴とする請求項４記載のオゾン混合物の分解排出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７６０７１（Ｐ２０１２−７６０７１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３５７８３（Ｐ２０１１−３５７８３）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]