JPH01194994A - オゾン水の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はオゾン水の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ オゾン水は野菜、穀物、肉、水等の殺菌或は水中の不純
物の分解等に用いられ、オゾン発生機によって得られた
オゾン含有気体を水性液中に吸込むバブリング法、液体
を液体管路中を流動せしめ、この管路中に気体を供給す
るとともに、管路中に邪魔板を設けて液体を撹拌する方
法等によって製造される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来技術は次のような問題点を有する。

オゾンの水性液に対する溶解速度、溶解度は比較的小て
あり、又水性液中に溶解されているオゾンの濃度が圧力
、温度によって定まる溶解度に近づくにつれ溶解速度が
小となるため、高濃度の溶液をうることは困難である。

又工業的に使用される気体中には０．５〜１ｐ程度の微
粒子を不純物として含むことか多く、このような気体を
使用して得られた溶液中にはこれらの不純物が混入する
ため、このような従来法て得られた溶液は精密化学用等
の高純度製品をうるための原料として適当てない。

原料気体からフィルターを用いてこれらの微粒子を除去
し或は気体溶液を濾過する等の手段を採用することによ
り、高品質の溶液をうろことが可能であるが、多大の手
間を必要とする。

又多孔質管を使用し、空中の酸素を水に溶解する方法か
提案されている。（特開昭６２−２１５３３９号公報参
照）この方法をオゾン水の製造に使用することにより不
純物の混入していないオゾン水な得ることができるが、
この方法によるときはオゾンの含有量の高いオゾン水を
得ることは困難であるのみならず、オゾンを含む気体と
して２〜３　ｋｇ／ｃｍ’程度の圧力の大きい気体を使
用する必要があるか、工業的に圧力の大きいオゾン含有
気体を得るためにはオゾン発生機を大型化する必要かあ
るという欠点が生ずる。

又、この装置をオゾン水の製造に用いると、生産能率が
低く、大量のオゾン水を工業的に得ることは困難である
。

［課題を解決するための手段１ 本発明者は前述の課題を解決すべく種々検討を重ねた結
果、外管内に、平均直径２〜４ｐの多数の小孔を有し且
つ流体通路を形成する内管を設けて内外管間に他の流体
通路を形成せしめ、上記通路の一方にオゾンを含む気体
を、上記通路の他方に水性液を供給流動せしめ、オゾン
を内管を通して水性液中に流入させて溶解することによ
り極めて好適な結果の得られることが見出された。

次に本発明を更に具体的に説明する。

外管１としてはステンレスパイプ等のオゾンに耐性を有
する材料で構成されたパイプを好適に使用することかで
きる。その外径、肉厚等は単位時間に製造すべきオゾン
水の量等に応じて定められるが、１例として外径２２ｍ
ｍ、肉厚２．８　ｍｍのパイプを用いることかできる。

又、外管ｌの内側に内管２を同心状に且つ外管ｌよりも
両端に突出するように位置せしめている。そして、外管
ｌの両端には支持管１０．１０を固定している。この支
持管１０．１０は夫々外径を外管１の外径とほぼ等しく
、内径を内管２の外径とほぼ等しくなっており、外周に
雄ネジを側部してキャップ部材１１．１２を螺合せしめ
、キャップ部材１１．１２と支持管１０．１０との突合
わせ部分に０リング９を取付け、このＯリングで内管２
を保持させている。

内管２は２〜４牌の多数の小孔３を有する材料で形成す
る。

小孔３の径（平均径）は上記範囲内とすることか必要で
あり、小孔３の径か上記の範囲より小さいと、オゾンを
水性液中に流入させるためにオゾンを含む気体として高
圧力のものを使用する必要が生じ、又オゾンを含む気体
として高圧力のものを使用するとオゾンを含む気体が流
入して水性液中に発生する気泡が大となり好適な結果が
得られなくなる。

又小孔３の径か上記範囲より大きいとオゾンを含む気体
の流入によって生ずる気泡が大となってオゾンの溶解性
が低下し、高濃度のオゾン水か得られなくなる。

なお小孔３の径は可及的均一とするのが望ましく、小孔
３の径のバラツキ（σ）を平均径の１０％以下とするの
か適当である。

又小孔３の数は気孔率を３０〜５０％となるよう定める
のか適当である。

σを小とすることにより生産能率を高め、高濃度のオゾ
ン水を得ることが可能となる。

又内管の気孔率をあまり大とすると内管の強度が低下し
易く、気孔率をあまり小とすると高濃度のオゾン水が得
難くなる。

内管２の径、肉厚は単位時間に製造すべきオゾン水の量
等に応じて定められるが、１例として外径１０＋ｎ＋、
肉厚０．６　ｍｍの上述のようなパイプを用いることが
できる。

内管２はレーザーで穿孔したステンレスパイプで構成す
ることもできるが以下述べるような多孔質ガラスで構成
するのか好ましく、σが小さく、オゾン水の製造効率を
大とできる効果を有する。

なお、この場合内管２の肉厚は０．４〜１ｍｏ＋、好ま
しくは０．５〜０．７　ｍｍとするのが適当である。

更に上述したような内管を用いるときはオゾンを含む気
体として圧力の低いものを使用して好適な結果を得るこ
とか可能であり、特に圧力０．５〜１．５　ｋｇ／ｃｒ
ｎ′Ｇのものを用いることにより極めて好適な結果の得
られることか判明した。

この圧力か上記範囲より大きいと、水性液中に流入して
生ずるオゾンを含む気体によって生ずる気泡の径か大と
なり、オゾンの溶解性が低下し、オゾン水の濃度が減少
する。

又この圧力が上記範囲より小さいと、オゾンを含む気体
の流入量が小となり、オゾン水の濃度が低下する。

内管２は多孔質硝子、特にＳｉＯ□４５〜７０ｗｔ％、
Ｂ２Ｏ３３〜３０ｗｔ％、ＣａＯ３〜２５ｗｔ％、Ａｌ
２０３５〜１５　ｗｔ％、Ｎａ２０３−８％、Ｋ２Ｏ１
〜５％、Ｎａ２Ｏ＋　Ｋ２Ｏ４〜１３　ｗｔ％、Ｍｇ０
０〜８ｗｔ％なる組成を有する硝子（以下硝子Ａという
）又はＳｉｎ□４５〜７０ｗｔ％、　８２０３８〜３０
ｗｔ％、ＣａＯ３〜２５ｗｔ％、Ａｌ２０３５〜１５％
なる組成を有する硝子（以下硝子Ｂという）を熱処理し
てＢ２Ｏ３、ＣａＯを主体とする相を分相せしめ、この
相を溶解除去することによって得られる多孔質硝子（以
下、多孔質硝子Ａ又はＢと呼ぶ）が適当であり、機械的
強度も大きく、又小孔３の径か均一な多孔質体が得られ
、且つ後述するようにこの小孔３の径を所望の大きさに
制御することが容易である。多孔質ガラスよりなる内管
は上述した組成Ａ、或はＢを有するガラスよりなる管状
体を加熱処理して（：ａＯ，Ｂ２Ｏ３を分相せしめこの
相（以下ＣａＯ２Ｂ２０：ｌ相と言う）を酸処理によっ
て溶解除去することによって製造することかてきる。

加熱処理温度が高い程、又熱処理時間か長い程ＣａＯ１
Ｂ２Ｏ３相は大きくなり、従って得られる多孔硝子の小
孔の径は大きくなる傾向を有し、ガラス組成、熱処理条
件を選択することによって小孔の径を所望の値とするこ
とかできるか、本発明の多孔質体としては孔径を４０，
０００〜２０，０００人程度としたものが特に適当であ
る。このようにして得られた多孔質硝子は、小孔の径は
均一であり、本発明の目的を達成するのに極めて好適な
ものである。

加熱処理を行った硝子をＩＩＣ：ｌ　、　Ｈ，Ｓ０４、
　ＨＮＯ：Ｉ等の酸中に浸漬してＣａＯ１Ｂ２Ｏ３相を
溶解除去する。なお酸処理を行なうに先立ち、ＩＦ温溶
液短時間その表面をエツチング処理するのが望ましい。

前述したように熱処理の条件等によって、得られる多孔
硝子の小孔の径を制御することができるが、小孔の径は
多孔質硝子中に残存するＢ２０：ｌの量に応じて変化す
ること及びこのＢ２Ｏ３の量は熱処理、酸処理の条件に
よって左右されることが判明した。そしてＢ２０．が望
ましくは０．５　ｗｔ％以上残存するようこれらの条件
を定めることにより特に好適な結果の得られることが判
明した。

望ましい処理条件は次の通りである。

加熱温度　６００〜８５０°Ｃ 加熱時間　２〜４８ｈｒ、望ましくは１２〜２４ｈｒ酸
の種類　ＨＣＩ　、　Ｈ２ＳＯ，、ＨＮＯ。

酸の濃度　０ｏ０１〜２．ＯＮ、望ましくは０．１〜１
、ＯＮ 処理時間　２〜２０ｈｒ、望ましくは４〜１６ｈｒ温　
　度　５０〜９５℃、望ましくは８０〜９０°Ｃ上述し
た流体通路の一方、好ましくは内管２中に形成される流
体通路４中に上述した脱イオン水のような水性液を供給
して流動せしめ、他の通路好ましくは内外管間に形成さ
れる流体通路５中に上述したオゾンを含む気体を供給す
る。

オゾンは内管２の有する多数の小孔３から水性液中に流
入し、水性液の流れに依って生ずる剪断力によって分断
され水性液中に溶解する。

水性液の流速は２〜Ｉｏｎ／ｓｅｅ程度とするのか適当
である。

第１図に示した例においては、水性液はキャップ部材１
１に設けた導入孔６から流体通路４に供給されて流動し
、キャップ部材１２に設けた排出孔７から排出される。

本発明の方法によるときはオゾンを含有する気体中に含
まれる微粒子は、気体か多孔質体の有する小孔を通過す
る間に除去され、高品質のオゾン溶液をうることができ
、しかもオゾンの溶解の速度も大きく、気体圧力の小さ
い場合でも飽和濃度以上の溶液が得られ、生産性も大き
いことが判明した。除去される微粒子の大きさは小孔の
径、多孔質体の厚み等によって定まるが、小孔の径の１
／１０程度の微粒子も効率良く除去することがてきる。

なお、外管ｌの端部に管板（チューブプレート）（図示
せず）を設け、このチューブプレートに１個以上の開孔
を設け、この開孔に内管な挿入固定することもでき、こ
の方法によるときは複数個の内管を並設することもでき
る。

この場合、内管２は外管１の中心軸（図示せず）に平行
に且つこれから等距離となるよう、又内管相互の間隔が
可及的均一となるよう設けるのが望ましい。

或は又内管２中にオゾンを含む気体を供給し、内外管間
に形成される流体通路５に水性液を供給することもでき
る。

［作　用コ 外管内に、平均直径２〜４ルの多数の小孔を有し且つ流
体通路を形成する内管な設けて内外管間に他の流体通路
を形成せしめ、上記通路の一方にオゾンを含む気体を、
上記通路の他方に水性液を供給流動せしめ、オゾンを内
管を通して水性液中に流入させて溶解することにより、
小孔から流入したオゾンを水性液の剪断力の作用で効率
より分断溶解し、且つ気体中に存在する微粒子をオゾン
を含む気体が小孔中を通過する間に除去する。

［実施例］ 次に本発明の実施例を第１図に就いて説明する　。　　
Ｓｉｎ□　６　５ｗｔ％　、　Ａｌ２Ｏ３１５ｗｔ％、
　ＣａＯ＋Ｍｇ０６ｗｔ％、　Ｂ２０．８　＊ｔ％なる
組成を有する硝子よりなる厚み０．５５ｍｍ、内径８．
８■、長さ３２０■の直管状の成形体を７６０℃に２０
ｈｒ加熱し、２％ＩＩＦ溶液に３０ｍ１ｎ浸漬して表面
をエツチングした。次いでＩＮＨｃＩ中に８０℃で６ｈ
ｒ浸漬し、壁面１に平均小孔径３０，０００人の多数の
小孔３を有する有効長さ３２０■の管状の多孔質体のパ
イプを得、この多孔質ガラスよりなるパイプを内管２と
して使用した。内管の気孔率は５０〜６０％、又小孔３
のバラツキ（σ）は５％であった。

ステンレスパイプよりなる内径１６ＩＩＩＩ１１の外管
１の端部に設けた支持管ｌＯ、キャップ部材１１゜１２
を使用し、０．リング９を介して内管２を外管ｌと同軸
に固定した。外管１に設けた供給孔８から内外管間に形
成された流体通路５に圧力０．８ｋｇ／ｃｒｎ”Ｇのオ
ゾンを２３　ｐｐｍ含有し、且つ０．５〜１ルの微粒子
を含む気体を２　ｆＬ　／ｗｉｎの割で供給し、キャッ
プ部材１１の端部に形成された供給孔６から純水を１５
ｆＬ／ｗｉｎの割合で供給し、内管に形成される流体通
路４を４．７ｍ／ｓｅｃの速度で流動せしめ、排出孔７
から取出した。この間にオゾンを内管２の小孔３を通し
て純水中に流入させて溶解し、オゾン含有１２ｐｐｍの
オゾン水を得ることができた。

［比較例１］ 実施例１の内管に代え平均直径１．５島の小孔を多数有
するパイプを使用した。

オゾンを含む気体圧力を１．６　ｋｇ／ｃｒｎ’　Ｇと
した場合、小孔を通して流入するオゾンを含む気体によ
って生ずる気泡の径は約１０ｍｍとなり、得られたオゾ
ン水の濃度は実施例の約鍔に低下した。

又気体圧力を１　ｋｇ／ｃｒｎ’　Ｇとした場合気泡の
径は約２〜３ｍｍに減少し、この場合オゾン水の濃度は
実施例の約１７２０以下に低下した。

［比較例２］ 実施例１の内管に代え平均直径５川の小孔を多数有する
パイプを使用した。オゾンを含む気体の圧力を０．５　
ｋｇ／ｃｒｎ’とした場合、気泡の径は約ｌＯ■となり
得られたオゾン水の濃度は実施例の局以下であった。

［発明の効果コ オゾン含有気体として０．５〜１．５　ｋｇ／ｃｍ”Ｇ
程度の圧力の小さい気体を用い、オゾン含有量の大きい
、且つ微粒子を含まないオゾン水な高能率で製造するこ
とがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための断面図である。 図中１は外管、２は内管、３は小孔、４，５は流体通路
、６は導入孔、７は排出孔、８は供給孔、９は０リング
、ｌＯは支持管、１１．１２はキャップ部材。 手斧売ネ市正書 昭和６３年　３月　１日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 ■、小事件表示 昭和６３年　特許願　第１７１７０号 ２、発明の名称 オゾン水の製造方法 ３、補正をする者 名称　　伊勢化学工業株式会社 ４、代　理　人 住　所　（〒１０５）東京都港区虎ノ門１丁目１１番７
号６、補正の対象 発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外管内に、平均直径２〜４μの多数の小孔を有し且つ流
   体通路を形成する内管を設けて内外管間に他の流体通路
   を形成せしめ、上記流体通路の一方にオゾンを含む気体
   を、上記流体通路の他方に水性液を供給流動せしめ、オ
   ゾンを内管を通して水性液中に流入させて溶解すること
   を特徴とするオゾン水の製造方法。