JP2666065B2 - オゾン水製造装置 - Google Patents

オゾン水製造装置

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JP2666065B2 JP63040306A JP4030688A JP2666065B2 JP 2666065 B2 JP2666065 B2 JP 2666065B2 JP 63040306 A JP63040306 A JP 63040306A JP 4030688 A JP4030688 A JP 4030688A JP 2666065 B2 JP2666065 B2 JP 2666065B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は排水・下水・食品の浄化・殺菌・脱色・脱
臭等に用いるオゾンを含む水(以下オゾン水と称する)
の製造装置に関する。
[従来技術] オゾン水製造装置では一般にオゾナイザーで発生した
オゾンを含むガス(以下オゾン化ガスと称する)を原料
水と接触せしめてオゾンを水の中に吸収せしめると言う
方式がとられており、その際オゾンの発生効率を上げる
ためオゾナイザーは水冷され、またオゾン化ガスと原料
水との接触には別個のガス吸収装置が設けられていた。
これは従来オゾナイザーはそのオゾン発生部が、その水
冷部と一体構造で製作され、またガス吸収装置はこれと
別個の単体装置として製作されていたからに他ならな
い。そのためオゾン水製造装置が大形かつ複雑となり、
極めて高価なものとなっていた。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は従来のオゾン水製造装置においてオゾン化ガ
ス吸収装置とオゾナイザー水冷部とが別個の単体として
構成されているために生じた装置の大形化、複雑化、高
価格化という上記問題点を解決しようとするものであ
る。
[問題点解決するための手段] 本発明は上記の問題点をオゾナイザーの水冷部とオゾ
ン化ガス吸収装置とを一体化し、この水冷部でオゾン化
ガスの原料水への吸収を行うことによって解決する。
すなわち本発明によるオゾン水製造装置は、酸素を含
む原料ガスの入口と該原料ガスから沿面放電によってオ
ゾン化ガスを発生する為のオゾン発生部と、該オゾン化
ガスの出口を有すると共に、該オゾン発生部を水冷する
ための冷却水の入口と冷却部と冷却水の出口を有する所
の沿面放電型オゾナイザーを具備し、該オゾン発生部に
放電を発生せしめる為の電源を具備したオゾン発生装置
において、該オゾン化ガス出口を該冷却水入口付近に連
通し、該冷却部内において該オゾン化ガスと該冷却水と
を混合接触せしめて該オゾン発生部を冷却すると同時に
オゾン水を発生のうえ該冷却水出口よりオゾン水を外部
に供給する事を特徴とする。
この場合オゾンの冷却水との混合接触を促進し、その
吸収を速めるため、上記冷却部の内部にラッシヒリング
やペブル等の充填材、金網、有棘金属線その他の抵抗材
等よりなる吸収促進要素を設たり、あるいは特別の気液
混合ガス吸収装置等の適当な吸収促進要素を設けること
が望ましい。
またこの場合に用いる沿面放電型オゾナイザーは誘電
体基板の一方の面上に接して線状電極を配設し、該誘電
体基板の少なくとも一部を介して(該基板の他方の面上
に接して、或いは後述する様に該誘電体基板の肉厚内に
埋入して)該線状電極に対向する位置に面状電極を配設
してなる沿面放電型オゾナイザーを用い、該冷却部を該
誘電体基板の該線状電極を配設した方と反対側の表面に
接して配設する事によってオゾナイザーの冷却を促進
し、オゾン発生効率の大幅な向上とオゾナイザーの小形
化が可能となる。
特に該沿面放電型オゾナイザーの該誘電体基板を円筒
状とし、その内面に該線状電極を配設、その外面に該面
状電極を配設する構造とする時は、該冷却部をウオータ
ー・ジャケットとして該円筒状誘電体基板の外側に水密
に設けたり、あるいは該冷却部を水タンクとし該円筒状
沿面放電型オゾナイザーをその水中に浸して冷却できる
ので、その構造が簡単となり、極めて好適である。
この際該誘電体基板の材料に純度92%以上の高純度ア
ルミナセラミック基板を使用し、該線状電極ならびに該
面状電極の材料としてタングステンを用いるときは、両
電極を容易に該アルミナセラミック基板と共に焼結出
来、丈夫な一体構造に出来ると共にこの高純度アルミナ
セラミックが有する高い熱伝導性のため冷却効果が向上
して特別に好都合である。
一般にオゾン化ガスと接触混合して生成せるオゾン水
は、多数の気泡状のオゾン化ガスを含んでいるのでこれ
をオゾン水から分離するため、何等かの気液分離部を設
ける必要がある。この様な気液分離部としては任意の気
液分離装置を用い得るが、該冷却部の上部にガス空間を
形成してこれを気液分離部とし、ここで浮力によって上
昇せる該オゾン化ガス気泡を破裂せしめて残留オゾン化
ガスを蓄積し、これを適宜外部に排出するようにしても
良い。
この場合一般に外部に排出する残留オゾン化ガスは人
体や器物に有害なオゾンを含んでいるので、これをオゾ
ン吸着用活性炭、オゾン分解触媒、あるいはオゾン熱分
解用加熱器等よりなるオゾン除去装置(以下オゾン・キ
ラーと称する)に導いてオゾンを除去した後外気に放出
するようにする必要がある。
[作 用] 本発明は上述のような特徴と構成の結果、オゾン化ガ
スの水への吸収をオゾナイザーの水冷部で行うことで冷
却とオゾン水の生成を同時に達成できる。
[実施例] いま本発明の特徴と構成を実施例及び図面によって説
明する。
第1図は本発明の一つの実施例の断面図、第2図はそ
の横断面図である。1は円筒状の沿面放電型オゾナイザ
ーで、92%の純度のアルミナ・セラミックからなる円筒
2の肉厚内に面状の誘導電極3が埋入され、該円筒2の
内側表面4の上に多数の平行な線状電極群5が該誘導電
極3に該アルミナ・セラミックの層6を介して対向配設
されている。7、7′は該線状電極群5の両端において
これらに接続された端部環状導体で、3、5、7、7′
はいずれもタングステンよりなり、該アルミナ・セラミ
ック円筒2と共に一体として焼結形成されたものであ
る。8は高周波高圧電源で、ケーブル9、9′を介して
両電極3、5の間に高周波高電圧を印加し、該線状電極
群5のそれぞれの側縁部より該円筒内面4に沿って沿面
放電を発生せしめる。10は酸素ボンベ、空気ボンベ、除
湿機とコンプレッサーを組み合わせてなる乾燥空気源、
あるいは酸素富化装置とコンプレッサーを組み合わせて
なる酸素富化空気源等、酸素を含む原料ガスをオゾナイ
ザー1に供給するための原料ガス源である。該原料ガス
は該原料ガス源10からパイプ11、弁12、ガス入口13を介
して該円筒状沿面放電型オゾナイザー1の内部14に供給
され、上記沿面放電の作用で酸素の一部がオゾンに転化
されてオゾン化ガスが生成される。このオゾン化ガスは
ガス出口15からパイプ16、弁17を介して後にのべるベン
チュリー18のスロート部19に設けられたオゾン化ガス注
入口20から供給冷却水中に注入され、スロート部19を高
速で流れる冷却水の作用によって微細な気泡に***し、
冷却水中に均一に分散し、オゾン化ガスと冷却水との混
合接触が促進される。すなわち該ベンチュリー18はオゾ
ン化ガスの冷却水への吸収を促進する吸収促進要素を形
成している。
21はステンレス・スチール円筒よりなるウオーター・
ジャッケットで、上記円筒状沿面放電型オゾナイザー1
の周囲に冷却水通路をなす間隙22を隔てて同心的に配設
され、その両端付近に冷却水の入口23と出口24を有す
る。23、24は第2図に示すように該間隙22に接線方向に
取り付けられ、冷却水がその通路22の内部で螺旋状に旋
回流動するようになっている。25、26は該円筒状沿面放
電型オゾナイザー1および該ウオーター・ジャッケット
21の両端においてこれらを気密かつ水密つに保持固定す
る円板状の絶縁物端板である。27は水道水蛇口、水タン
ク、あるいは水タンクとポンプの組み合わせ等よりなる
冷却水源で、冷却水をパイプ28、弁29、該ベンチュリー
18を介して該冷却水入口23より上記冷却水通路22の下端
に供給する。この過程で該冷却水が該ベンチュリー18の
スロート部19を高速で通過する際、その中に上記オゾン
化ガスが微細な泡と成って分散する事は上述の通りであ
る。
30は第3図に示すようなステンレス・スチールの有棘
線で、ステンレス撚線31に一定の間隔でステンレス・ス
チールの棘状突起群32が固定されており、これが上記冷
却水通路22の内部を該セラミック円筒2の周囲を取り巻
いて螺旋状に配設されて吸収促進要素を形成している。
すなわち入口23より導入された上記のオゾン化ガス微細
気泡を分散せる冷却水は、上記螺旋状有棘線31に沿って
該冷却水通路22の内部を該セラミック円筒2の周囲に螺
旋状に旋回上昇する過程において、該セラミック円筒2
を強力に冷却すると共に、該棘状突起群32の作用で該オ
ゾン化ガス微細気泡と該冷却水との激しい混合撹拌・気
液接触が行われオゾンが冷却水に効果的に吸収されて短
時間内に所定の濃度のオゾン水が生成されるのである。
生成されたオゾン水は冷却水出口24からパイプ33、弁
34を介して外部の気液分離装置35に供給され、ここで残
留オゾン化ガスを除去されたオゾン水がパイプ36を介し
て目的とするプロセスへと供給される。
該気液分離装置35で水から分離されたた残留オゾン化
ガスはパイプ37、弁38を介して、上記のオゾン・キラー
39に導かれ、ここでオゾンを除去した上でパイプ40を介
して外気に放出される。
第4図は本発明の別の実施例を示す縦断面図である。
図に於ける1から40までの番号の要素の名称および機能
は第1図および第2図における同一番号の要素のそれと
同じである。43はオゾン水のタンクで、オゾン水となっ
た冷却水44が充満し、この中に既に記した円筒状沿面放
電型オゾナイザー1と、オゾン化ガスを冷却水に吸収す
るためのガス吸収装置45とが上部から挿入されている。
従って円筒状沿面放電型オゾナイザー1はその外側面が
このオゾン水と接触して強力に冷却される。但し、本例
の円筒状沿面放電型オゾナイザー1は、その縦断面を第
5図に示すように原料ガスの入口13が上部端板25の中心
に設けられており、ここから該セラミック円筒2の中心
軸に添って原料ガス導入パイプ41が下方に伸長配設さ
れ、その下端開口部42が下部端板26の上面の直上に位置
している。ここから導入された原料ガスは該セラミック
円筒2の内部を上昇する過程で、図には省略され描かれ
ていない誘導電極3、線状電極群5により円筒内表面4
に発生する沿面放電の作用によりオゾンを生じてオゾン
化ガスとなり、ガス出口15よりパイプ16、弁17を介して
上記ガス吸収装置45の入口46へと供給される。冷却水源
27からの冷却水はパイプ28、弁29を介して同じく該ガス
吸収装置45の入口46へと供給される。該入口46から該ガ
ス吸収装置45内に供給されたオゾン化ガスと冷却水はそ
の内部で強力な気液撹拌接触作用を受け、オゾンが冷却
水中に有効に吸収されてオゾン水を生成する。生成オゾ
ン水は残留オゾン化ガスの微細気泡を多数含んだ状態で
該ガス吸収装置45下部の出口47から該タンク43内へと放
出される。該ガス吸収装置45にはいかなる原理・構造の
ものを用いても良いが、本例では円筒状のケース48内に
捩じり翼要素49を多数充填した構造のものが用いられて
いる。該円筒状ケース48内の相隣る捩じり翼要素はそれ
ぞれ捩じり方向が逆となっており、かつ接触部に於ける
双方の翼端縁が直交するように配設されているので冷却
水は一つの捩じり翼要素から次の捩じり翼要素に移るご
とにその回転方向が激しく逆転し、有効な気液混合接触
が行われてオゾンが短時間内に冷却水に吸収され所定の
濃度のオゾン水となる。該タンク43内では残留オゾン化
ガスの微細気泡は浮力により上昇し、上部空間50の下部
のオゾン水の液面51に至ってここで破裂して気液分離さ
れ、該空間50内にガスとして蓄積する。52はオゾン水の
排出管でその下端の吸水口53は該タンク43の床面54′の
直上に位置し、上記気泡を含まないオゾン水がここから
該排出管52を通過して該タンク43から排出され、パイプ
33、弁34を介して目的とするプロセスへと供給される。
54は残留オゾン化ガスの排出口でパイプ37、調節弁55を
介して既にのべたオゾン・キラー39に連通し、該残留オ
ゾン化ガスは該オゾン・キラー39内でオゾンを除去され
た後、パイプ40を経て外気に放出される。56、57はそれ
ぞれ上部および下部の液面センサーで液面制御部58に接
続され、オゾン水の液面51がセンサー56の位置を越えて
上昇すると該調節弁55を閉じて残留オゾン化ガスの排出
を止め、オゾン水の液面51がセンサー57の位置を越えて
下降すると該調節弁55を開いて残留オゾン化ガスの排出
を許して、該オゾン水の液面51をほぼ一定の位置に保持
し、そのオゾン・キラー39への進入を防止する。
[発明の効果] 本発明は上述のような特徴と構成の結果、オゾン化ガ
スの水への吸収をオゾナイザーの水冷部で行うことで冷
却とオゾン水の生成を同時に達成でき、装置の小形化、
簡単化、および価格の大幅な低減が達成された。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の縦断面図、第2図はその横
断面図、第3図はこの実施例に用いる有棘線の図、第4
図は本発明のいま一つの実施例の縦断面図、第5図はそ
の円筒状沿面放電型オゾナイザーの構造を示す縦断面図
である。図において 1……円筒状沿面放電型オゾナイザー 2……セラミック円筒 3……誘導電極 5……線状電極群 6……絶縁層 8……高周波高圧電源 10……原料ガス源 11,16,28,33,36,37,40……パイプ 12,17,29,34,38……弁 13……ガス入口 15……ガス出口 18……ベンチュリー 19……スロート部 20……オゾン化ガス注入口 21……ウオータージャッケット 22……冷却水通路 23……冷却水入口 24……冷却水出口 25……上部端板 26……下部端板 27……冷却水源 30……有棘線 31……撚線 32……棘状突起 35……気液分離装置 39……オゾン・キラー 41……原料ガス導入パイプ 43……オゾン水タンク 44……オゾン水 45……ガス吸収装置 46……ガス・水入口 47……ガス・水出口 48……円筒状ケース 49……捩じり翼要素 50……ガス空間 51……オゾン水液面 52……オゾン水排出管 53……吸水口 54……ガス排出口 55……調節弁 56……上部液面センサー 57……下部液面センサー 58……液面制御部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸素を含む原料ガスの入口と該原料ガスか
    ら沿面放電によってオゾンを含むオゾン化ガスを発生す
    る為のオゾン発生部と該オゾン化ガスの出口を有すると
    共に、該オゾン発生部を水冷するための冷却水の入口と
    冷却部と冷却水の出口を有する所のオゾナイザーとし
    て、誘電体基板の一方の面上に接して線状電極を配設し
    該誘電体基板の少なくとも一部を介して該線状電極に対
    向する位置に面状電極を配設し、かつ冷却部を該誘電体
    基板の該線状電極を配設した方と反対側の表面に接して
    設けた沿面放電型オゾナイザーを用い、該オゾン発生部
    に沿面放電を発生せしめる為の電源を具備したオゾン発
    生装置において、該オゾン化ガス出口を該冷却水入口付
    近に連通し、該冷却部において該オゾン化ガスと該冷却
    水とを混合接触せしめてオゾン発生部を冷却すると同時
    に、オゾンを冷却水に吸収させオゾン水を発生のうえ該
    冷却水出口よりオゾン水を外部に供給する事を特徴とす
    るオゾン水製造装置。
  2. 【請求項2】該冷却部がその内部もしくは冷却水入口付
    近の少なくともいずれかに該オゾン化ガスと該冷却水と
    の混合接触を高め、該オゾン化ガスの該冷却水への吸収
    を促進するための吸収促進要素を具備した事を特徴とす
    る特許請求の範囲の第1項に記載せるオゾン水製造装
    置。
  3. 【請求項3】該沿面放電型オゾナイザーが、円筒状の誘
    電体基板を有し、その内面に該線状電極が配設され、該
    円筒状誘電体基板の少なくとも一部を介して該線状電極
    に対向する位置に該面状電極を配設してなる円筒状沿面
    放電型オゾナイザーである事を特徴とする特許請求範囲
    の第1項に記載せるオゾン水製造装置。
  4. 【請求項4】該円筒状沿面放電型オゾナイザーの該冷却
    部が該円筒状誘電体基板の外側を囲む如くに水密に設け
    られたウオーター・ジャケットと該基板の外側面との間
    の間隙に冷却水を流して成る水冷ジャケット式冷却部で
    ある事を特徴とする特許請求範囲の第3項に記載せるオ
    ゾン水製造装置。
  5. 【請求項5】該円筒状沿面放電型オゾナイザーの該冷却
    部が水タンクよりなり該オゾン発生部の大部分が該水タ
    ンクの冷却水中に浸されている事を特徴とする特許請求
    範囲の第1項から第3項に記載せるオゾン水製造装置。
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