JP2013158699A - 酸化処理方法および酸化処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】過酸化水素ガスの過酸化水素とオゾンガスのオゾンとが反応して生成されるラジカルによって処理対象表面を酸化させる促進酸化処理工程(ステップS11)を、具備する、過酸化水素ガスとオゾンガスとを用いた酸化処理方法とする。
【選択図】図2
Description
前記酸化処理方法または前記酸化処理システムには、オゾンを用いて処理対象の酸化処理を行うものがある(特許文献1参照)。
前記酸化処理方法または前記酸化処理システムによって酸化処理が行われる処理対象には、例えば、医療機器や手術室内やクリーンルームや電子部品や電気製品等の固体の表面がある。
前記酸化処理方法または前記酸化処理システムでは、例えば、過酸化水素とオゾンとが水中に溶解された処理水中に処理対象を浸漬させることによって、処理対象表面を酸化させる処理が行われる。
例えば、処理対象が電子部品や電気製品等のときには、前記処理水中に処理対象を浸漬させて酸化処理を行うと、前記処理水の多量の水分によって、処理対象が故障してしまうおそれがある。
このように、前記処理水中に処理対象を浸漬させる酸化処理方法または酸化処理システムでは、処理対象が前記処理水中に浸漬させて酸化処理を行うことに適さないもののときには、ラジカルによる当該処理対象表面の酸化(促進酸化)を行うことが困難な場合がある。
酸化処理システム1は、図1に示すように、処理室2と、オゾンガス発生装置3と、過酸化水素ガス発生装置4と、ファン5と、を具備し、過酸化水素(H2O2)ガスとオゾン(O3)ガスとを用いて処理室2内の処理対象表面の酸化処理を行うように構成される。酸化処理システム1によって処理対象表面が酸化処理されることにより、処理対象表面の殺菌、洗浄、または、脱臭等が行われる。
酸化処理システム1の処理室2には、例えば、精密機械工業、半導体工業、医薬品工業等の製造設備や研究施設のクリーンルームやアイソレータ、手術室、殺菌装置の殺菌室、歯科・眼科等の医院の居室、洗浄装置の洗浄室、食品製造工場、ホテルの客室、介護施設、病院等の不特定多数が集う各種施設、食堂・レストラン等の厨房、または、有害な化学物質や微生物が残留した施設等がある。
酸化処理システム1の処理室2は、排気口2aを有する。酸化処理システム1の処理室2は、排気口2aに過酸化水素分解触媒およびオゾン分解触媒が設けられて構成される。
処理対象表面には、精密機械工業、半導体工業、医薬品工業等の製造設備や研究施設のクリーンルームやアイソレータの内壁の表面、手術室の内壁の表面、殺菌装置の殺菌室の内壁の表面、歯科・眼科等の医院の居室の内壁の表面、洗浄装置の洗浄室の内壁の表面、食品製造工場の内壁、ホテルの客室の内壁表面、介護施設もしくは病院等の不特定多数が集う各種施設の内壁表面、食堂・レストラン等の厨房の内壁表面、または、有害な化学物質や微生物が残留した施設内の内壁表面等がある。また、処理対象表面には、クリーンルーム内やアイソレータ内、手術室内、殺菌装置の殺菌室内、歯科・眼科等の医院の居室内、洗浄装置の洗浄室内、食品製造工場内、ホテルの客室内、介護施設もしくは病院等の不特定多数が集う各種施設内、食堂・レストラン等の厨房内、または、有害な化学物質や微生物が残留した施設内等に配置されるもの、例えば、クリーンルームやアイソレータ内の装置や工具の表面、手術室内の手術用具の表面、殺菌装置の殺菌室内の衣類や容器の表面、歯科・眼科等の医院の居室内の設置品や機器類の表面、洗浄装置の洗浄室内の電子部品や電気製品等の表面、食品製造工場に設置された製造機器、食品工場内の雰囲気中の浮遊菌、治具類、ケーキ、パイ、もしくは、そば等の原材料、ホテルの客室内のカーテン、ベッド等の調度品、介護施設もしくは病院等の不特定多数が集う各種施設内の調度品、食堂・レストラン等の厨房内の調度品や食器類の表面及び排気される臭い物質、または、有害な化学物質や微生物が残留した施設内の設置物の表面等がある。
このように、酸化処理システム1では、半導体の表面処理のように処理対象表面そのものの処理(酸化処理)が行われる。また、酸化処理システム1では、処理対象表面に付着した化学物質または微生物の処理(酸化処理)が行われて、処理対象表面の臭い物質の低減(脱臭)、処理対象表面の有害物質の無害化、処理対象表面の微生物の殺菌等が行われる。
オゾンを用いた脱臭は、大気汚染処理として排気の脱臭、排煙処理、室内の空気浄化あるいは、浴室、病院、老人施設等でも利用されている。臭い物質を構成する硫化物や有機酸等を、オゾンの強い酸化反応を利用して分解するのが脱臭原理である。一般に、オゾンは−SH、=S、−NH2、=NH、−OH、−CHOを持つ化合物との反応性が大きい。悪臭物質の多くはこれらの基を持つので、オゾンによる脱臭は、多くの悪臭物質に対し効果を持つことになる。
オゾンは、各種難分解性化学物質とも、強力な酸化力により分解することが知られている。例えば、塩素系農薬、有機リン系農薬、尿素系農薬等に対する水中での処理に関する報告もある。
酸化処理システム1のオゾンガス発生装置3には、酸素に放電することによりオゾンガスを発生するもの(放電式オゾンガス発生装置)、または、酸素に紫外線を照射することによってオゾンガスを発生するもの(紫外線式オゾンガス発生装置)等がある。
酸化処理システム1は、オゾンガス発生装置3と処理室2内とがオゾンガス供給管6を介して接続されて、構成される。
酸化処理システム1の過酸化水素ガス発生装置4は、過酸化水素水(例えば、35wt%過酸化水素水)を蒸発させて、過酸化水素ガスを発生させるように構成される。なお、酸化処理システム1では、求められる効果、用途、または、過酸化水素ガス発生装置4の仕様等に応じて、過酸化水素ガス発生装置4において過酸化水素ガスを発生するために用いられる過酸化水素水の濃度が決定される。酸化処理システム1は、過酸化水素ガス発生装置4と処理室2内とが過酸化水素ガス供給管7を介して接続されて、構成される。
酸化処理システム1のファン5は、処理室外に配置される。酸化処理システム1のファン5は、過酸化水素ガス発生装置4の上流側に配置される。
酸化処理システム1は、ファン5と過酸化水素ガス発生装置4とが配管8を介して接続されて、構成される。
また、酸化処理システム1は、オゾンガス発生装置3の供給ポンプや酸素発生装置等が作動することによって、オゾンガス発生装置3で発生されたオゾンガスがオゾンガス供給管6を介してオゾンガス発生装置3から処理室2内に供給されるように、構成される。
酸化処理システム1は、過酸化水素ガスまたはオゾンガスが処理室2内に供給されることによって、処理室2内の気体(過酸化水素、オゾン、酸素等)が処理室2の排気口2aから排気されるように構成される。
以上のようにして、処理室2と過酸化水素ガス発生装置4とオゾンガス発生装置3とを組み合わせることにより、酸化処理システム1を簡易に実現することができる。
ステップS11では、酸化処理システム1の過酸化水素ガス発生装置4から過酸化水素ガスと、オゾンガス発生装置3からオゾンガスと、をそれぞれ処理室2内に供給して、処理室2内においてラジカルを生成して、処理対象表面の促進酸化が行われる。
ステップS11では、酸化処理システム1の処理室2内に過酸化水素ガスとオゾンガスとが供給されると、処理室2内で過酸化水素とオゾンとが反応して、処理室2内の処理対象表面および処理室2内の雰囲気中でラジカルが生成される。前記オゾンと過酸化水素とが反応して生成されるラジカルには、OHラジカル(ヒドロキシカルラジカル)がある。
そして、ステップS11では、前記酸化処理システム1の処理室2内で生成されたラジカルによって処理対象表面の酸化が行われることとなる。促進酸化とは、ラジカルを利用して処理対象表面の有機物またはその他の物質を分解するものであることが知られている。
このようにして、ステップS11においてラジカルによって処理対象表面を酸化させる。
つまり、酸化処理システム1は、過酸化水素とオゾンとが水中に溶解された処理水中に処理対象を浸漬させて、処理対象表面の酸化処理(促進酸化)を行うものではない。
このため、酸化処理システム1では、処理対象が処理水中に浸漬させることに適さないもの(例えば、電子部品や電気製品等)であっても、前記多量の水分によって当該処理対象が故障することを防止することができる。
したがって、酸化処理システム1によれば、処理水中に処理対象を浸漬させて酸化処理を行うことに適さない処理対象であっても、容易に、ラジカルによる処理対象表面の酸化を行うことができる。
酸化処理システム1は、過酸化水素ガスの過酸化水素とオゾンガスのオゾンとが反応して生成されるラジカルによって処理室2の処理対象表面を酸化させるように構成され、前記処理水中に処理対象を浸漬させて処理対象表面を酸化させるものではない。
このため、酸化処理システム1では、処理対象表面を酸化させる処理の後処理を要さず、当該後処理の繁雑さを解消することができる。
ステップS10は、ステップ11の前に行われる。
ステップS10では、酸化処理システム1の過酸化水素ガス発生装置4から処理室2内に過酸化水素ガスを供給して、処理室2内の処理対象表面を酸化させるように行われる。
ステップS10において酸化処理システム1の処理室2内に過酸化水素ガスが供給されると、処理室2内の過酸化水素濃度が上昇し、当該過酸化水素ガスによって処理室2内(処理室2内の処理対象表面、処理室2の内壁、および、処理室2内の雰囲気)が酸化されることとなる。また、酸化処理システム1の処理室2内において過酸化水素ガスが処理対象表面に到達すると、処理対象表面が酸化されて処理対象表面に酸化膜が形成されることとなる。
ステップS10において過酸化水素ガスによって処理対象表面を酸化させ後、ステップS11に移行する。
ステップS11では、ステップS10において処理対象表面を酸化させた後、酸化処理システム1のオゾンガス発生装置3から処理室2内にオゾンガスを供給することによって、処理室2内においてラジカルを生成して、前記ラジカルによって処理対象表面を酸化させる。
ステップS11では、酸化処理システム1の処理室2内にオゾンガスが供給されると、処理室2内の処理対象表面または処理室内の雰囲気中に残存する過酸化水素とオゾンとが反応して、処理室2内でラジカルが生成される。
そして、ステップS11では、前記酸化処理システム1の処理室2内で生成されたラジカルによって処理対象表面が酸化されることとなる。
このようにして、ステップS11においてラジカルによって処理対象表面を酸化させる。
そして、酸化処理システム1では、まず、過酸化水素処理工程(ステップS10)において過酸化水素が処理室2内で酸化反応するので、促進酸化処理工程(ステップS11)において処理室2内でのオゾンの酸化反応が抑制されることとなる。
このため、酸化処理システム1では、処理室2内において、過酸化水素と反応してラジカルを生成するためのオゾンの量を十分に確保することができる。
したがって、酸化処理システム1によれば、ラジカルによって処理対象表面を酸化させる処理(酸化促進処理)を効果的に行うことができる。
よって、酸化処理システム1では、オゾンガスの供給能力の低い小型または軽量のオゾンガス発生装置3でも、酸化処理システム1を実現することができる。
したがって、酸化処理システム1によれば、オゾンガス発生装置3を小型または軽量のものにして、酸化処理システム1の小型化・軽量化を図ることができる。
このように構成することにより、酸化処理システム1では、処理室2内(処理室2内の処理対象表面、および、処理室2内の雰囲気)での過酸化水素濃度を高くすることができ、処理室2内でのラジカルの生成量を増加させることができる。
したがって、酸化処理システム1によれば、ラジカルによって処理対象表面を酸化させる処理(酸化促進処理)をより効果的に行うことができる。
このとき、酸化処理システム1は、過酸化水素ガスによって処理対象表面を酸化させた後(ステップS10)、過酸化水素ガス発生装置4から処理室2内への過酸化水素ガスの供給を継続して、オゾンガス発生装置3から処理室2内にオゾンガスを供給するように構成してもよい。
またこのとき、酸化処理システム1は、過酸化水素ガスによって処理対象表面を酸化させた後(ステップS10)、過酸化水素ガス発生装置4から処理室2内への過酸化水素ガスの供給を停止した状態で、オゾンガス発生装置3から処理室2内にオゾンガスを供給し、その後、過酸化水素ガス発生装置4から処理室2内への過酸化水素ガスを供給するように構成してもよい。
そこで、酸化処理システム1は、図4に示すように、ファン5が外気を吸引せずに処理室2内の気体(オゾンガスまたは過酸化水素ガス)を吸引するように構成されて、処理室2内の少なくとも一部の気体(オゾンガスまたは過酸化水素ガス)が循環するように、構成してもよい。
このとき、酸化処理システム1のファン5は、処理室2内の気体を吸引して、過酸化水素ガス発生装置4に当該処理室2内の気体を供給して、過酸化水素ガス発生装置4から処理室2内に当該処理室2内の気体とともに過酸化水素ガスを供給するように構成される。
酸化処理システム1の処理室2は、吸引口2bを備える。酸化処理システム1の処理室2の吸引口2bは、処理室2内の気体がファン5に吸引されて処理室2内から取出されるものである。
酸化処理システム1は、処理室2内の吸引口2bとファン5と吸引管9が介して接続されて、構成される。
このようにして、酸化処理システム1では、処理室2内の少なくとも一部の気体がファン5に吸引されてファン5を介して循環する。そして、酸化処理システム1では、ファン5からは外気とともに過酸化水素ガスが処理室2内に供給されない(外気が処理室2内に供給されない)。
このため、酸化処理システム1では、処理室2内の気体(オゾンガス)が処理室2の排気口2aから排気され難くなる。
したがって、処理システム1によれば、多量のオゾンガスが処理室2内(排気口2a)から排気されず、容易に、処理室2内のオゾン濃度を高くすることができる。
ステップS11では、酸化処理システム1の過酸化水素ガス発生装置4からの過酸化水素ガスと、オゾンガス発生装置3からのオゾンガスと、をそれぞれ処理室2内に供給して、処理室2内においてラジカルを生成して、処理対象表面の促進酸化が行われる。
ステップS11では、酸化処理システム1の処理室2内に過酸化水素ガスとオゾンガスとが供給されると、処理室2内で過酸化水素とオゾンとが反応して、処理室2内でラジカルが生成される。前記オゾンと過酸化水素とが反応して生成されるラジカルには、OHラジカル(ヒドロキシカルラジカル)がある。
そして、ステップS11では、前記酸化処理システム1の処理室2内で生成されたラジカルによって処理対象表面の酸化が行われることとなる。促進酸化とは、ラジカルを利用して処理対象表面の有機物を分解することを示す。
このようにして、ステップS11においてラジカルによって処理対象表面を酸化させる。
つまり、酸化処理方法は、過酸化水素とオゾンとが水中に溶解された処理水中に処理対象を浸漬させて、処理対象表面の酸化処理(促進酸化)を行うものではない。
このため、酸化処理システム1では、処理対象が処理水中に浸漬させることに適さないもの(例えば、電子部品や電気製品等)であっても、前記多量の水分によって当該処理対象が故障することを防止することができる。
したがって、酸化処理方法によれば、処理水中に処理対象を浸漬させて酸化処理を行うことに適さない処理対象であっても、容易に、ラジカルによる処理対象表面の酸化を行うことができる。
このため、酸化処理方法では、処理対象表面を酸化させる処理の後処理を要さず、当該後処理の繁雑さを解消することができる。
ステップS10は、ステップ11の前に行われる。
ステップS10では、酸化処理システム1の過酸化水素ガス発生装置4から処理室2内に過酸化水素ガスを供給して、処理室2内の処理対象表面を酸化させるように行われる。
ステップS10において酸化処理システム1の処理室2内に過酸化水素ガスが供給されると、処理室2内の過酸化水素濃度が上昇し、当該過酸化水素ガスによって処理室2内(処理室2内の処理対象表面、処理室2の内壁、および、処理室2内の雰囲気)が酸化されることとなる。また、酸化処理システム1の処理室2内において過酸化水素ガスが処理対象表面に到達すると、処理対象表面が酸化されて処理対象表面に酸化膜が形成されることとなる。
ステップS10において過酸化水素ガスによって処理対象表面を酸化させ後、ステップS11に移行する。
ステップS11では、ステップS10において処理対象表面を酸化させた後、酸化処理システム1のオゾンガス発生装置3から処理室2内にオゾンガスを供給することによって、処理室2内においてラジカルを生成して、前記ラジカルによって処理対象表面を酸化させる。
ステップS11では、酸化処理システム1の処理室2内にオゾンガスが供給されると、処理室2内の処理対象表面または処理室内の雰囲気中に残存する過酸化水素とオゾンとが反応して、処理室2内でラジカルが生成される。
そして、ステップS11では、前記酸化処理システム1の処理室2内で生成されたラジカルによって処理対象表面の促進酸化が行われることとなる。
このようにして、ステップS11においてラジカルによって処理対象表面を酸化させる。
そして、酸化処理方法では、まず、過酸化水素処理工程(ステップS10)において過酸化水素が処理室2内で酸化反応するので、促進酸化処理工程(ステップS11)において処理室2内でのオゾンの酸化反応が抑制されることとなる。
このため、酸化処理システム1では、処理室2内において、過酸化水素と反応してラジカルを生成するためのオゾンの量を十分に確保することができる。
したがって、酸化処理システム1によれば、ラジカルによって処理対象表面を酸化させる処理(酸化促進処理)を効果的に行うことができる。
よって、酸化処理方法では、オゾンガスの供給能力の低い小型または軽量のオゾンガス発生装置3でも、酸化処理方法を行うことができる。
このように促進酸化処理工程(ステップS11)を行うことにより、酸化処理方法では、酸化処理システム1の処理室2内(処理室2内の処理対象表面、および、処理室2内の雰囲気)での過酸化水素濃度を高くすることができ、処理室2内でのラジカル生成量を増加させることができる。
したがって、酸化処理方法によれば、ラジカルによって処理対象表面を酸化させる処理(酸化促進処理)を効果的に行うことができる。
このとき、酸化処理方法の促進酸化処理工程(ステップS11)は、過酸化水素ガスによって処理対象表面を酸化させた後(ステップS10)、過酸化水素ガス発生装置4から処理室2内への過酸化水素ガスの供給を継続して、オゾンガス発生装置3から処理室2内にオゾンガスを供給するように行ってもよい。
またこのとき、酸化処理方法の促進酸化処理工程(ステップS11)は、過酸化水素ガスによって処理対象表面を酸化させた後(ステップS10)、過酸化水素ガス発生装置4から処理室2内への過酸化水素ガスの供給を停止した状態で、オゾンガス発生装置3から処理室2内にオゾンガスを供給し、その後、過酸化水素ガス発生装置4から処理室2内への過酸化水素ガスを供給するように行ってもよい。
2 処理室
3 オゾンガス発生装置
4 過酸化水素ガス発生装置
5 ファン
Claims (8)
- 過酸化水素ガスの過酸化水素とオゾンガスのオゾンとが反応して生成されるラジカルによって処理対象表面を酸化させる促進酸化処理工程を、具備する、
過酸化水素ガスとオゾンガスとを用いた酸化処理方法。 - 過酸化水素ガスの過酸化水素とオゾンガスのオゾンとが反応して生成されるラジカルによって処理室内の処理対象表面を酸化させる促進酸化処理工程を、具備する、
過酸化水素ガスとオゾンガスとを用いた酸化処理方法。 - 前記過酸化水素ガスによって前記処理対象表面を酸化させる過酸化水素処理工程を具備し、
前記促進酸化処理工程は、前記過酸化水素処理工程において前記処理対象表面を酸化させた後、前記オゾンガスを前記処理室内に供給することによって前記ラジカルを生成して前記ラジカルによって前記処理対象表面を酸化させる、
請求項2に記載の過酸化水素ガスとオゾンガスとを用いた酸化処理方法。 - 前記促進酸化処理工程は、前記処理室内に前記オゾンガスを供給しながら前記処理室内に前記過酸化水素ガスを供給することによって前記ラジカルを生成して前記ラジカルによって前記処理対象表面を酸化させる、
請求項2または請求項3に記載の過酸化水素ガスとオゾンガスとを用いた酸化処理方法。 - 処理室と、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置と、過酸化水素ガスを発生させる過酸化水素ガス発生装置と、を具備し、
前記過酸化水素ガスの過酸化水素と前記オゾンガスのオゾンとが反応して生成されるラジカルによって前記処理室内の処理対象表面を酸化させるように構成される、
酸化処理システム。 - 前記過酸化水素ガス発生装置から前記処理室内に前記過酸化水素ガスを供給して前記処理対象表面を酸化させた後、前記オゾンガス発生装置から前記処理室内に前記オゾンガスを供給することによって前記ラジカルを生成して前記ラジカルによって前記処理対象表面を酸化させるように構成される、
請求項5に記載の酸化処理システム。 - 前記オゾンガス発生装置から前記処理室内に前記オゾンガスを供給しながら前記過酸化水素ガス発生装置から前記処理室内に前記過酸化水素ガスを供給することによって前記ラジカルを生成して前記ラジカルによって前記処理対象表面を酸化させるように構成される、
請求項5または請求項6に記載の酸化処理システム。 - 前記処理室内の少なくとも一部の気体が循環するように構成される、
請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の酸化処理システム。
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