JP5466817B2 - オゾン水製造装置 - Google Patents
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Description
ベローズポンプまたはダイヤフラムポンプからなる定容積移動型ポンプによって水を循環させるとともに、
定容積移動型ポンプへ水を導入する水配管に、オゾン製造器からの配管を、T型ユニオン継ぎ手を用いて接続することで、
オゾン製造器で発生したオゾンガスを水と混合したのち定容積移動型ポンプへ導入して定容積移動型ポンプを利用してオゾンガスと水とを混合し、定容積移動型ポンプ内部で水中にオゾンガスを溶解させるように構成され、
循環中のオゾン水の一部を加熱する加熱手段を備え、
循環中のオゾン水のオゾン濃度を、室温での飽和溶解濃度よりも低くかつ室温よりも高い所定の高温度での飽和溶解濃度よりも高い濃度とし、
前記加熱手段による8〜10秒間で25℃のオゾン水を50℃にまで昇温させる短時間の加熱によって、前記循環中のオゾン水の一部を所定の高温度まで昇温させ、前記高温度での飽和溶解濃度よりも高いオゾン濃度の過飽和オゾン水を製造することを特徴とするオゾン水製造装置である。
循環槽内の圧力を常圧よりも高い圧力で一定に保持することを特徴とする。
また、循環中のオゾン水の一部を加熱する加熱手段を備えており、循環中のオゾンの濃度を、室温での飽和溶解濃度よりも低くかつ室温よりも高い所定の高温度での飽和溶解濃度よりも高い濃度とする。
さらに、25℃のオゾン水を50℃にまで8〜10秒間の短時間で昇温させる加熱手段で所定の高温度まで加熱することにより、前記高温度での飽和溶解濃度よりも高いオゾン濃度の過飽和オゾン水を製造することが可能となる。
これにより、水中に溶解するオゾン濃度をより高濃度にすることができる。
シーズヒーターなどでオゾン水を直接加熱すると、過剰な熱エネルギーによってオゾン分子を酸素へと分解してしまうので、熱交換器を用いて加熱することで、酸素への分解を抑え、より高濃度のオゾン水を製造することが可能となる。
本実施例では、循環用ポンプ4としてベローズポンプ(日本ピラー工業株式会社製、PE-80MA)と、熱交換器5aとして自作のPFA製熱交換器(1/4インチ径のPFAチューブ15mを5本束ねたもの)またはチタン製熱交換器(東京フレーズ株式会社,TBHE-TiM-21AV)を用いて、液温50℃の高濃度オゾン水(濃度約140mg・L−1)を製造する。
液体に対する気体の溶解において、特に溶液中の溶解成分のモル分率が小さい場合には、そのモル分率と気体中のその成分の分圧が比例することが知られている。その比例定数はヘンリー定数Hとして以下の(2)式で定義されている。
この(2)式を変形してxを求め、その上でxの値をmg・L−1単位に変換して飽和溶解濃度を算出した。また、計算に用いた定数Hの値は多くのデータが公表されているが、ここではpHや温度の影響が評価できるRoth−Sullivan式を用いて求めた近似値を採用した。以下に(3)式としてRoth−Sullivan式を示す。
次に、製造された25℃のオゾン水を、熱交換器5aを用いて熱エネルギーを供給しながら50℃にまで加熱した。このとき用いた熱交換器5aの熱交換面積とオゾン水の滞留時間および温水の温度は、0.87m2、10sec、78℃であった。なお、チタン製熱交換器を用いた場合は、たとえば0.30m2、8sec、62℃であった。
横軸は温度(℃)を示し、縦軸はオゾン水濃度(mg・L−1)を示す。
25℃で約160mg・L−1のオゾン水を、50℃まで昇温したときにかかった時間を変えて、加熱後のオゾン水濃度を測定した。50℃までの昇温時間は、熱交換器の種類を変えることで変化させた。
2 オゾナイザー(オゾン製造器)
3 循環槽
4 循環ポンプ
5 熱交換用温水槽
5a 熱交換器
Claims (4)
- 供給された水とオゾンガスとを混合して水中にオゾンガスを溶解させたオゾン水を製造するオゾン水製造装置において、
ベローズポンプまたはダイヤフラムポンプからなる定容積移動型ポンプによって水を循環させるとともに、
定容積移動型ポンプへ水を導入する水配管に、オゾン製造器からの配管を、T型ユニオン継ぎ手を用いて接続することで、
オゾン製造器で発生したオゾンガスを水と混合したのち定容積移動型ポンプへ導入して定容積移動型ポンプを利用してオゾンガスと水とを混合し、定容積移動型ポンプ内部で水中にオゾンガスを溶解させるように構成され、
循環中のオゾン水の一部を加熱する加熱手段を備え、
循環中のオゾン水のオゾン濃度を、室温での飽和溶解濃度よりも低くかつ室温よりも高い所定の高温度での飽和溶解濃度よりも高い濃度とし、
前記加熱手段による8〜10秒間で25℃のオゾン水を50℃にまで昇温させる短時間の加熱によって、前記循環中のオゾン水の一部を所定の高温度まで昇温させ、前記高温度での飽和溶解濃度よりも高いオゾン濃度の過飽和オゾン水を製造することを特徴とするオゾン水製造装置。 - 前記定容積移動型ポンプによる循環液量は、製造したオゾン水の排出流量の4倍以上であることを特徴とする請求項1記載のオゾン水製造装置。
- 循環液を一時的に貯留する循環槽を備え、
循環槽内の圧力を常圧よりも高い圧力で一定に保持することを特徴とする請求項1または2記載のオゾン水製造装置。 - 前記加熱手段は、温水を熱媒体とする熱交換器であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のオゾン水製造装置。
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