オゾン発生器の選び方

オゾン発生器を選ぶ上で必要になるポイントや用語解説をまとめました。
よく分からない場合や読むのが面倒くさい場合には、ご説明やアドバイス等させていただきますのでお気軽にご相談ください。

オゾン水生成装置とは

オゾン水生成装置とは、オゾン水を作るための装置です。

そもそもオゾン水とは

オゾン水は、オゾンを水中に溶かしたものです。
オゾンガスは、それ自体が殺菌、脱色、漂白、有機物の分解等に強い効果を持ちます。
オゾン水の中では、水が介在することにより、オゾンよりもさらに酸化作用の強い「OHラジカル(ヒドロキシルラジカル)」が効率的に生成されます。そのため、よりスピーディーに目的の効果を得やすくなります。

選び方のポイント

1. オゾン発生量

・オゾン発生量とは
単純に「オゾン発生器の能力」を横並びで比較する場合、第一に出てくるのが「オゾン発生量」というキーワードです。これは、文字通りそのオゾン発生器がオゾンを発生できる最大量を表しています。
・単位
オゾン発生量は通常「g/hr[グラムパーアワー]」、つまり1時間あたり何グラムのオゾンが発生できるかという単位で表します。
ただし、実際にはオゾン発生器は能力の範囲が非常に幅広く、小さい能力で言えばg[グラム]の千分の一の発生量、つまり1mg程度のオゾンを発生するためのオゾン発生器というものも存在します。この場合、gで表すと0.001g/hrという数字になってしまい分かりづらいため、小さなオゾン発生器はmg/hrという単位で能力を表す場合があります。
・よく使われるオゾン発生量の範囲
表に示しました。用途に応じてのみならず、事業の規模によっても必要なオゾン量が大きく変わってきます。
用途及び業種 オゾン発生量
有人空間向け 1mg~20mg
ホテル客室脱臭 200mg~2000mg
食品工場 200mg~10g
実験用 10mg~50g
水処理 10g~1kg

2. オゾン濃度

・オゾン濃度とは
オゾン発生器から出てくる気体の中に、オゾンがどのくらいの割合で存在するかということを表すためのキーワードです。
・単位
オゾン発生器の性能を表すのによく使われる単位は、主に以下の2つです。

①ppm[ピーピーエム]

室内散布用やオゾン曝露試験用など、比較的低濃度のオゾンを表すのに使われる単位です。ppmとはPerts per millionの略、つまり100万分の1という意味です。
気体中のオゾンの量を表す場合には、1m3[立方メートル]の中に1cm3[立方センチメートル]オゾンが存在する状態が1ppmとなります。
1cm3のオゾンは重量が2mg(20℃のとき)ですので、例えばある空間のオゾン濃度を1ppmに上げたいときには、最低でも2mgのオゾンを注入する必要があるという事になります。

オゾンの基礎知識:ppmについて

②g/m3

高濃度のオゾンを表す単位として用いられます。
1m3[立方メートル]の気体中に何gのオゾンが含まれるかという意味の単位です。
なお、気相中オゾン濃度の単位として用いた場合、この単位では同じ濃度でも温度や圧力の変化によって値が異なってしまいます。
そのため、温度、圧力の影響を受けない単位としてg/Nm3[グラムパーノルマルリューベ]という単位を使うことがあります。これは、標準状態(0℃、1気圧)におけるg/m3のことです。

オゾンの基礎知識:g/m3について

3. 原料気体

オゾンは酸素から作られます。空気中にも酸素が20%程度混じっていますので、それを原料ガスとして利用することも可能です。
しかし空気原料オゾンには、窒素酸化物が混じる、高濃度オゾンが発生できないなどのデメリットが知られています。その解決策としては、酸素ボンベを使うか、PSA酸素濃縮器という空気中から窒素を取り除く装置を利用する方法が考えられます。

4. オゾン発生方式

オゾン発生の基本的な仕組みとして、まず酸素分子O2を放電や紫外線(185nm)中に通すことにより、2つの酸素原子Oに分解させます。すると、酸素原子単体の状態はとても不安定なので、周囲にあるO2と結合します。その結合により、オゾンO3が生成されます。
要するに、オゾンを作るには、何らかの方法によって酸素分子O2を酸素原子Oに分解すればOKということになるのですが、各種方法にはそれぞれメリット・デメリットが存在します。
当社では、以下の3種類のオゾン発生方式を使い分けております。

石英三重管放電式

石英管のみで構成された放電管。無声放電方式により、石英ガラス面と石英ガラス面の間に放電を発生させ、そこに原料ガスを通過させることで酸素をオゾンに変換する。
この方式は、まず高濃度オゾンが発生できることや、発生体のコンパクトさなど、基本的な性能が高い。また、放電面が石英のみで構成されているため発生オゾンに金属パーティクルなどの不純物が混じらないというメリットがある。
反面で、石英ガラスの精密加工品になるため自動化が難しく、工業的なコストダウンに限界がある。

回転電極放電式

放電面が回転することを特長としたオゾン発生体。
上記の石英三重管放電管式を含め、ほとんどのオゾン発生器に言えることだが、空気原料でオゾンを生成すると放電部に硝酸アンモニウム等が蓄積し、放置すると性能の劣化や故障に繋がるため、定期的なメンテナンスが必要であった。
本方式では、放電面が移動し続けることにより硝酸アンモニウムが原理的にほとんど付着しないため、メンテナンス頻度や維持コストが著しく低減されている。

紫外線式

酸素分子を分解する波長の紫外線(185nm)を発生できる水銀ランプを使う方式。低濃度オゾンの発生とコントロールに適している。
水銀ランプが温まるまで光量が安定しないため、運転開始から実際に使用できるまでに時間がかかる。

5. クリーン仕様

上記のオゾン発生方式の中で、石英三重管式放電体は発生オゾンに金属パーティクルが混じらず基本的にクリーンという特長がありますが、さらに接オゾンガス部をフッ素樹脂やガラスのみで構成した製品を、当社では「クリーン仕様」と定義しています。
半導体分野でもフィルターレスでそのまま使えるほど高い純度のオゾンが供給可能ですので、装置が単純となりコスト削減につながります。
また、他の分野(各種試験や実用分野等)においても、オゾンの利用条件に余計な要素が加わらないため、純粋にオゾンのみの結果を求めることが可能です。

6. 冷却方式

オゾン発生器は、オゾン発生部の温度によって発生効率が大きく変わるため、安定した能力を確保するためには効率的な冷却が欠かせません。
当社のオゾン発生器には、主に以下の3種類の冷却方式がございます。

空冷式

周辺空気を直接オゾン発生部に当てて冷やす方式。原料気体の供給がそのまま冷却を兼ねる場合もある。
メリットとして、設置の際に冷却源(チラーや水道水等)を用意する必要がなく、システムを単純化しやすい。装置サイズも比較的コンパクトとなる。
デメリットとして、放電部の冷却に限界があるため、最大オゾン濃度があまり高くならない。また、運転開始後、オゾン発生部が暖まるまでの時間は発生オゾン濃度が安定しない。周囲温度の影響も受けるので、季節によってオゾン発生器の性能が変わる。

水冷式

外部から供給する冷却水を使用し、放電部を冷却する方式。冷却水循環器などを接続して使用する。
メリットとして、まず高濃度オゾンを生成できること。目安として、100g/m3以上のオゾンを安定して発生するには、空冷式では難しい。また、冷却水温を安定させることで、24時間365日、周囲気温に左右されず安定した濃度のオゾンを確保できる。
デメリットは、当然のことながら冷却水を用意するのが面倒であり、コストもかかる点。

ラジエータ水冷式

水冷式のメリットを生かしつつ、設置上の問題点も克服するために、ラジエータ冷却式の冷却水循環器を内蔵した方式。温調を行っていないため室温の影響を多少は受けるが、一般的な用途では十分なオゾン濃度安定性を持つ。

7. その他

①流量計

吐出オゾンガスの流量を測定するための計器です。当社のオゾン発生器は、基本的に全ての機種で流量計レンジを変更可能ですので、お使いになりたい流量範囲に最適な流量計をご選択ください。
さらに、出口側にニードルバルブ付の流量計が付いているタイプの機種であれば、二次側の負圧の影響を受けづらくなるため、例えば真空導入やマイクロバブルポンプ等にもそのまま接続可能となります。

②紫外線式濃度計
発生オゾン濃度を測定するための濃度計です。これが内蔵された製品では、試験等で使用する場合に試験条件を正確に把握できるというメリットがあります。また、実用分野では設定濃度以下でアラームを出すことにより、生産品質を一定に保つことが可能です。

③リークモニタ
何らかの理由によりオゾンのリークがあった場合に、いち早く感知するセンサーです。オゾンは人体への有害性があり、また材料を劣化させるといった影響も発生しますので、有人の生産現場等で使用される場合にはリークモニタ搭載の製品を特におすすめしております。

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