JP2001321646A - ガス溶解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス供給量を増大させることなく、チューブ
束の各チューブに流通している液体に、均等にしかも迅
速にガスを溶解させることが可能で、立ち上がり時間の
短いガス溶解装置を提供する。 【解決手段】 液体が流れる多孔質チューブを複数本束
ねてなるチューブ束；該多孔質チューブの空孔を介して
該チューブ内を流れる液体に供給するガスが流通するガ
ス供給管；及び前記チューブ束に液体を流通させるため
の液体導入口及び排出口を備え、前記ガス供給管に該ガ
スを流通させるためのガス導入口及び排出口を備え、且
つ前記チューブ束及び前記ガス供給管を収容するチャン
バー；を含み、前記ガス供給管は、前記チューブ束の内
部を挿通している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質チューブ等
の気液分離能を有するチューブ内に流れる液体中に、ガ
スを溶解させるためのガス溶解装置に関し、特にオゾン
水を製造するのに好適なガス溶解装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、オゾンガスは殺菌、消臭、酸化促
進等のオゾンとしての活性は知られていたが、産業分野
では副産物的存在として利用されることはあっても、直
接的に実際に利用されることはなかった。しかし、最
近、殺菌分野、塩素・化学物質による消臭、酸化促進の
分野等で、オゾンガスが使用され始めた。特に、半導体
分野等では、ウェハーやチップの洗浄にオゾンガスを溶
かし込んだオゾン水が、従来の強酸、強アルカリ等の薬
液洗浄と比較して、環境への負荷が小さいことから積極
的に利用されるようになってきている。

【０００３】このような分野に使用するためのオゾン水
を製造する装置として、例えば特開平３−１８８９８８
号公報や特開平７−２１３８８０号公報に、図１０に示
すような装置が開示されている。この装置は、チャンバ
ー１内にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の多
孔質膜で形成したチューブ２ａの束２の両端を接続した
状態で該チューブ束２をチャンバー１内に収納し、チュ
ーブ束２の一端が接続されているチャンバー１の一端に
開設された給水口３から水を導入するとともに、チュー
ブ束２が接続されているチャンバー１の他端に開設され
た排水口から水を排出するようにしてチューブ２ａ内に
水を流通させている。一方、チャンバー１の側壁面に開
設されたガス導入口５からチャンバー１内にオゾンガス
を導入して、チャンバー１内にオゾンガスが充満される
ようになっている。チャンバー１内に充満されたオゾン
ガスは、多孔質チューブ２ａの空孔を介して、チューブ
２ａ内に入りこみ、チューブ２ａ内を流通している水に
溶解することにより、オゾン水が製造され、排出口４か
らオゾン水が排出されるようになっている。尚、６はガ
ス排出口であり、チューブ２ａ内に浸透しなかったオゾ
ンガスが排出されるようになっている。

【０００４】このような膜式のオゾンガス溶解装置は、
オゾンガスを連続的に無気泡で液体中に溶解することが
できるとともに、ガス中に含まれる粒子状の不純物が、
チューブ内を流通する水に混入することを防止できるの
で、半導体分野等の高清浄度のオゾン水が要求される分
野に使用されるオゾン水の製造装置として有用である。
また、このような装置は、オゾン水の製造装置に限ら
ず、一般にガスを液体に溶解させたガス溶液を製造する
ガス溶解装置として有用である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−１８８９８８号公報や特開平７−２１３８８０号公
報に開示された方法では、オゾンガス溶解装置の運転を
開始してから所定濃度のオゾン水を生成するまでにかか
る時間（立ち上がり時間）が長いという欠点があった。

【０００６】すなわち、上記のような膜式のガス溶解装
置の場合、オゾン水等のガス溶液の生産量を確保するた
めに、液体を流通させる多孔質チューブは、５０〜１０
００本程度束ねたチューブ束として、チャンバー内に収
容されている。このように多数の多孔質チューブを束ね
てなるチューブ束を用いた場合、チューブ束の比較的外
周に配置されているチューブであれば、チャンバー内に
充満されたガスと接触しやすいため、チューブ内へのガ
スの浸透は容易に行われるが、チューブ束内側に位置す
る多孔質チューブについては、ガスがチューブ束内部に
まで充満される必要があるため、所定濃度にまでガスが
溶解したガス溶液が生成されるまでに時間がかかる。

【０００７】従って、オゾンガスのように比較的重いガ
スの場合、チューブ束の内部にまでガスが十分拡散され
るまでには時間がかかる（立ち上がり時間が長くな
る）。立ち上がり時間が長いと、オゾンガス溶解装置を
間欠運転する場合に、立ち上がるまでに消費されるオゾ
ンガス、水、及び電力が無駄になるため、運転コストア
ップの原因となる。

【０００８】ここで、チャンバー内におけるガス収容空
間を減らしたり、チャンバー内へのガス供給量を増やす
ことにより、チャンバー内へのガス充満及び拡散を速め
ることが考えられる。しかしながら、ガス溶解装置のコ
ンパクト化はすでに進んでいるため、今以上にガス収容
空間を減らす方法では大きな効果は期待できない。ま
た、オゾンガスのように、高価で、しかも装置から排出
されるガスを分解処理しなければならないガスについて
は、ガス供給量を増やす方法は、製造コストがアップす
る上に、排出されるガスの分解処理コストもアップする
ことになるため、コスト面から困難と言わざるを得な
い。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、ガス供給量を
増大させることなく、チューブ束の各チューブに流通し
ている液体に、均等にしかも迅速にガスを溶解させるこ
とが可能で、立ち上がり時間の短いガス溶解装置を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のガス溶解装置
は、液体が流れる多孔質チューブを複数本束ねてなるチ
ューブ束；該多孔質チューブの空孔を介して該チューブ
内を流れる液体に供給するガスが流通するガス供給管；
及び前記チューブ束に液体を流通させるための液体導入
口及び排出口を備え、前記ガス供給管に該ガスを流通さ
せるためのガス導入口及び排出口を備え、且つ前記チュ
ーブ束及び前記ガス供給管を収容するチャンバーを含
み、前記ガス供給管は、前記チューブ束の内部を挿通し
ている。

【００１１】前記ガス供給管の管壁には、前記ガスを放
出できるガス吐出口が開口されていることが好ましく、
さらに前記ガス供給管のガス排出側端部は自由端となっ
ていて、該自由端は封止されていることが好ましい。

【００１２】前記ガス供給管は複数の供給路に分岐され
ていて、各供給路が前記チューブ束内部に挿通されてい
てもよい。

【００１３】また、前記チューブ束が前記ガス供給管の
周囲を巻回することにより、前記ガス供給管を前記チュ
ーブ束の内部に挿通されるようにしていてもよい。

【００１４】前記多孔質チューブは、延伸多孔質ポリテ
トラフルオロエチレンで形成されていることが好まし
く、前記ガス供給管は、フッ素樹脂製管であることが好
ましい。

【００１５】本発明のガス溶解装置は、前記ガスとして
オゾンを用いたオゾン溶解装置として好適である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に説明する実施の形態におい
て、同符号は、同一物又は類似物を示している。

【００１７】はじめに、本発明のガス溶解装置の一実施
形態を、図１に基づいて説明する。

【００１８】図１に示すガス溶解装置は、液体が流れる
多孔質チューブを複数本束ねてなるチューブ束１１；該
多孔質チューブの空孔を介して該チューブ内を流れる液
体に供給するガスが流通するガス供給管１２；及びチュ
ーブ束１１とガス供給管１２を収容するとともに、ガス
を収容するための密閉空間を形成するチャンバー１３を
備えている。

【００１９】前記チャンバー１３は、上面及び底面が開
口した円筒状のチャンバー本体１３ａと、該チャンバー
本体１３ａの上下開口部を閉塞するエンドキャップ１
４，１５とで構成されている。底面部のエンドキャップ
１４には、液体を導入するための液体導入口１４ａ及び
ガスを供給するためのガス供給口１４ｂが開設されてい
て、上面部のエンドキャップ１５には、液体を排出する
ための液体排出口１５ａ及びガス排出口１５ｂが開設さ
れている。尚、エンドキャプ１４，１５は、螺合により
チャンバー本体１３ａに脱着可能に取り付けられてもよ
いし、溶接や融着、接着剤によりチャンバー本体１３ａ
に固定されていてもよい。また、チャンバー本体１３ａ
とエンドキャップ１４，１５に夫々フランジを設け、フ
ランジ面にＯ−リングを介挿してボルトナットで固定し
てもよい。

【００２０】チャンバー本体１３ａは、接触するガスに
耐え得る材質で構成されていればよく、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、
アクリル、フッ素樹脂等のプラスチック製；ステンレ
ス、チタン、鉄鋼等の金属製のいずれでもよい。チュー
ブ束１１に流れる液体にオゾンガスを溶解させる用途で
は、チャンバー１３はオゾンガスに対して耐食性を有す
る材質である必要があることから、ポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキ
サフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−
テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラ
フルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテ
ル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレ
ン（ＰＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶ
ＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等のフッ素
樹脂製チャンバーが好ましく用いられ、中でもＰＴＦＥ
がオゾンガスに対する耐久性に極めて優れているので、
特に好ましく用いられる。

【００２１】尚、チャンバー１３の形態は、図１に示す
装置は円筒状であったが、本発明のガス溶解装置は円筒
状のチャンバーでなくてもよい。

【００２２】エンドキャップ１４，１５は、ガス供給管
１２に供給するガス及びチューブ束１１に流れる液体と
も接触するため、使用するガス及び液体の両方に耐え得
る材料で構成する必要がある。従って、チャンバー本体
１３ａに用いられる材料のうち、更に液体に対して耐食
性あるプラスチック又は金属で構成すればよい。特に、
処理する液体の純度が要求される用途や、耐熱性、耐薬
品性が要求される用途、オゾンガスを溶解させる用途で
は、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＣＴＦ
Ｅ、ＰＶＤＦ、ＰＶＦ等のフッ素樹脂製エンドキャップ
が、溶出物が少なく、耐薬品性、耐熱性、オゾンガスに
対する耐久性に優れているため好ましく用いられ、中で
もＰＴＦＥがオゾンガスに対する耐久性に極めて優れて
いるので、特に好ましく用いられる。

【００２３】前記チューブ束１１は、一端が液体導入口
１４ａにチューブ接続部材１６ａを介して接続され、他
端が液体排出口１５ａにチューブ接続部材１６ｂを介し
て接続された状態で、チャンバー１３内に収容されてい
る。チューブ束１１の長さは、チャンバー本体１３ａの
長さより長く、螺旋状に巻回されてチャンバー１３内に
収容されている。

【００２４】前記チューブ束１１は、多孔質チューブを
複数本束ねたもので、個々の多孔質チューブは、液体は
通過できないが、気体、特に液体に溶解させようとする
気体が通過できる高分子膜で形成されている。この多孔
質チューブは、流通する液体及び浸透するガスに対して
耐食性のある高分子で形成されていればよく、例えば、
ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポ
リウレタン、フッ素樹脂等の多孔質チューブを用いるこ
とができる。特に、処理する液体の純度が要求される用
途や、耐熱性、耐薬品性が要求される用途、オゾンガス
を溶解させる用途では、延伸多孔質ポリテトラフルオロ
エチレン（ｅＰＴＦＥ）チューブが溶出物が少なく、耐
薬品性、耐熱性、オゾンガスに対する耐久性に優れ、し
かも高いガス透過性を兼ね備えているので、特に好まし
く用いられる。

【００２５】ここで、延伸多孔質ポリテトラフルオロエ
チレン（ｅＰＴＦＥ）とは、ポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）のファインパウダーを成形助剤と混合す
ることにより得られるペーストの成形体から、成形助剤
を除去した後あるいは除去せずに延伸し、さらに必要に
応じて焼成することにより得られるもので、チューブの
ように一軸延伸により成形される場合、フィブリルが延
伸方向に配向するとともに、フィブリル間が空孔となっ
た繊維質構造となっている。また、フィルムのように二
軸延伸の場合には、フィブリルが放射状に広がり、ノー
ド及びフィブリルで画された空孔が多数存在するクモの
巣状の繊維質構造となっている。このような構成を有す
るｅＰＴＦＥ膜は、空孔を介して気体が通過することは
できるが、液体は通過できない。従って、ｅＰＴＦＥチ
ューブ内に液体が流通している間に気体がチューブ内に
侵入し、液体中に溶解することができる。

【００２６】このようなチューブ束１１の両端部は、各
チューブの両端部が、チューブ接続部材１６ａ，１６ｂ
に嵌挿されるとともに、チューブの材質よりも低融点の
接着剤（例えば、ＰＴＦＥチューブの場合ＦＥＰ接着
剤）を用いてチューブ接続部材１６ａ，１６ｂと熱融着
されている。この場合、接着剤を用いず、チューブ接続
部材を溶融させてチューブと熱融着してもよい。また、
チューブ接続部材１６ａ，１６ｂは、フランジを設け、
Ｏ−リングを間に挟んでボルトでエンドキャップ１４，
１５に脱着可能に取り付けられてもよいし、溶接や融
着、接着剤によりエンドキャップ１４，１５に固定され
てもよい。

【００２７】ここでチューブ接続部材１６ａ，１６ｂの
材質としては、使用するガス及び液体の両方に耐え得る
ものであればよく、具体的には、エンドキャップ１４，
１５で用いた材料と同種の材料を用いることができる。

【００２８】前記ガス供給管１２は、チューブ束１１を
流れる液体に溶解させるガスが流通するチューブであ
り、該ガスに対する耐食性に優れたチューブであればよ
い。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル、フッ素樹脂
等のプラスチック製チューブ；ステンレス、チタン、鉄
鋼等の金属製チューブを用いることができる。オゾンガ
スを使用する場合、オゾンに対して優れた耐食性を有す
るフッ素樹脂、例えばＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、Ｐ
ＦＡ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＶＦ等が好ましく用い
られる。

【００２９】ガス供給管１２は、図２に示すように、一
端部１２ａが底面側エンドキャップ１４に開設されたガ
ス導入口１４ｂに接続され、他端１２ｂは、熱融着等に
より封止されている。また、ガス供給管１２の管壁に
は、図３に示すように、複数のガス吐出口１７が開設さ
れている。尚、他端１２ｂは、プラグ等で栓をすること
により封止してもよい。また、ガス供給管１２とエンド
キャップ１４のガス導入口１４ｂとの接続は、溶接や融
着、接着剤等により一体的に固定してもよいし、コネク
タを介して、着脱可能に取り付けるようにしてもよい。
また、ガス供給管１２とガス導入口１４ｂの端部にネジ
を切ってネジ止めしてもよい。

【００３０】ガス供給管１２に開設されているガス吐出
口１７の数、位置は特に限定しないが、複数のガス吐出
口が、長手方向管壁面に、さらには周方向管壁の、ほぼ
均等に開設されていることが好ましい。図３に示すガス
供給管の場合、周方向に４ヶ所のガス吐出口１７が開設
されている。ガス吐出口１７としては、形状は特に限定
しないが、圧力損失の小さい略円形であることが好まし
い。ガス吐出口の大きさは、形状が円状の場合、直径が
気体流路形成管の直径以下、好ましくは５ｍｍ以下のも
の、さらに好ましくは３ｍｍ以下のものを用いることが
できる。ガス吐出口の直径が５ｍｍより大きくなると、
一ヵ所の吐出口からのガス吐出量が大きくなりすぎ、複
数の吐出口を設けることが困難となる。

【００３１】このような構成を有するガス供給管１２の
大きさ、断面形状等は特に限定しないが、その管径は、
１〜１００ｍｍ程度が好ましく、より好ましくは、３〜
５０ｍｍである。管径が１ｍｍより細いとガスを流した
際の圧損が大きく十分な量のガスを流せない。また、管
径が１００ｍｍを越えると装置全体が大型化するからで
ある。また、断面形状は特に限定されず、略円形の他、
略四角形、略五角形等であってもよい。

【００３２】このような構成を有するガス供給管１２
は、チューブ束１１内部を挿通するようにして、チャン
バー１３内に収容されている。ガス供給管１２は、チュ
ーブ束１１内を挿通していればよいが、例えば図４に示
すように、チャンバー本体１３ａ内に収容されているチ
ューブ束１１のほぼ中心にガス供給管１２が挿通したよ
うになっていることが好ましい。

【００３３】ガス供給管１２にガスが供給され、チュー
ブ束１１に液体を流通させた状態で、ガス供給管１２が
安定にチューブ束１１の中心に位置することができるよ
うに、適宜ガス供給管１２をチューブ束１１に固定する
ようにすることが好ましい。チューブ束１１への固定方
法としては、例えば、ガス供給管１２とチューブ束１１
を紐状物やクリップ、バンド等の止め具を用いて締結す
る方法、チューブ束１１のチューブとガス供給管１２の
管壁を所々熱融着する方法等が挙げられる。

【００３４】ガス供給管１２の他端（封止された側）
は、チューブ束１１内で自由端となっている。自由端の
状態であっても、適宜の方法でチューブ束１１内にガス
供給管１２を固定しておくことにより、ガス供給管１２
をチューブ束１１のほぼ中心に位置させておくことがで
きる。

【００３５】以上のような構成を有するガス溶解装置に
おいて、チューブ束１１の各チューブに、液体導入口１
４ａから、得ようとするガス溶液の溶媒となる液体を流
通させる。一方、ガス導入口１４ｂからガス供給管１２
に溶解させようとするガスを供給する。ガス供給管１２
に供給されたガスは、その終端部１２ｂが封止されてい
ることから、ガス吐出口１７から放出される。ガス供給
管１２から放出されたガスは、チューブ束１１内を拡散
して、チャンバー１３内の収容空間に広がる。ガスが拡
散する際に、ガス供給管１２の周辺に配置されている多
孔質チューブの空孔を介して、多孔質チューブ内に浸透
し、チューブ内を流通している液体に溶解する。このよ
うにしてガス溶液が得られる。ガスとしてオゾンガスを
使用し、液体として水を使用した場合には、オゾン水が
生成されることになる。多孔質チューブ内に浸透せず、
チューブ束１１の外部にまで拡散されたガスは、チャン
バー１３内を拡散し、いずれはチャンバー１３の上面側
エンドキャップ１５に開設されているガス排出口１５ｂ
から排出される。

【００３６】このように、本発明のガス溶解装置によれ
ば、ガスをチューブ束内部から拡散することができるの
で、従来の装置ではガスが到達しにくかったチューブ束
内部でも迅速にガスの溶解が起こることになる。従っ
て、所定濃度に達したガス溶液の生成が速くなり、ガス
溶解装置の立ち上がり時間が短縮できる。

【００３７】尚、図１に示す態様では、チューブ束が螺
旋状に巻回されるように、チャンバー内に収容されてい
たが、本発明の溶解装置はこれに限らない。例えば、チ
ャンバーの長手方向長さとほぼ同程度の長さを有するチ
ューブ束を使用した場合には、チューブ束が巻回するこ
となく収容されていてもよい。また、図５に示すよう
に、チューブ束１１′を、中途部で各チューブにばらし
て、チャンバー１３内全体に広がるようにしておいても
よい。この場合、図６に示すように、ガス供給管１２が
チューブ束１１′のほぼ中心に位置するように配置され
るが、ガス供給管１２をチューブ束１１′に固定させな
くてもよい。ガス供給管１２の位置がずれることがあっ
ても、チューブ束１１′内部に位置することができるか
らである。さらには、図７に示すように、ガス供給管１
２の周りにチューブ束１１”が巻回することによりガス
供給管１２がチューブ束１１”の中央部に挿通されるよ
うにしてもよい。この場合も、ガス供給管１２をチュー
ブ束１１”に固定させなくてもよい。チューブ束１１”
又はガス供給管１２が、液体の流通あるいはガスの流通
により揺動することがあっても、互いに追随することが
でき、ガス供給管１２の位置をチューブ束１１”内部に
留めることができるからである。尚、図７に示されてい
る態様よりも、チューブ束１１”の巻回回数を増やすこ
とにより、ガス供給管１２の周囲全体をよりチューブ束
１１”で囲うことができる。

【００３８】また、ガス供給管は、２またはそれ以上の
供給路に分岐していてもよい。図８は、ガス導入口１４
ｂに接続されたガス供給管が二股コネクタ２０を介して
２つの供給路２１ａ，２１ｂに分岐されたガス供給管１
２′の場合を示している。各供給路２１ａ，２１ｂの夫
々の管壁にはガス吐出口１７が開設されており、その終
端にあたる自由端２２，２３は封止されている。このよ
うに分岐したガス供給管１２′を用いる場合には、各供
給路２１ａ，２１ｂが、チューブ束の内部に位置するよ
うに挿通される。このような複数の供給路に分岐したガ
ス供給管を用いることにより、各チューブへのガス拡散
を速めることができる。

【００３９】

【実施例】〔ガス溶解装置の作製〕 実施例；液体流通用の多孔質チューブとして長さ１．０
ｍの延伸多孔質ＰＴＦＥチューブを用い、これを１００
本束ねてチューブ束とし、その各チューブの一端をフラ
ンジ付きのＦＥＰ製チューブ接続部材（１００個のチュ
ーブ挿入穴を開けたもの）に挿入した状態で、ＦＥＰの
融点以上に加熱融着した。このチューブ接続部材をエン
ドキャップ（ＰＶＤＦ製）の液体導入口に、ＦＥＰで被
覆したＯ−リング（グリーンツィードアンドカンパニー
製）を介して挿入するとともに、ＰＶＤＦ製Ｍ８ボルト
（旭有機材製）4本で液密に固定した。

【００４０】ガス供給管としては、長さ１．０ｍ、外径
１０ｍｍ×内径７ｍｍのＰＴＦＥ製チューブ（ニチアス
製ナフロンＢＴチューブ）を用いた。このガス供給管に
は、直径１ミリのガス吐出口が長手方向に２０ミリピッ
チで５ヵ所開設されるとともに、その５ヵ所各々で周方
向に均等間隔で４ヵ所、計２０ヵ所開設されている。

【００４１】このガス供給管の一側端部をエンドキャッ
プのガス導入口に取り付けられたコネクタ（ニチアス製
メイルコネクタＭＣ−１０−２）に接続し、他側端部を
ＰＴＦＥ製のコネクタ（ニチアス製フィメイルコネクタ
ＦＣ−１０−２）に接続し、そのコネクタの開口部にプ
ラグ（ニチアス製ＰＧ−３）をねじ込んで封止した。

【００４２】このようなガス供給管をチューブ束のほぼ
中心部に配置し、５ｍｍ幅にカットしたｅＰＴＦＥフィ
ルムを用いて、ガス供給管とチューブ束を4ヶ所結束し
て、ガス供給管をチューブ束のほぼ中心部に固定した。

【００４３】ガス供給管をチューブ束のほぼ中心部に固
定した状態で、チューブ束がチャンバー内で、図１に示
すように螺旋状に巻回するように収容し、エンドキャッ
プをＰＶＤＦ製チャンバー本体に溶接して固定し、ガス
溶解装置を完成した。

【００４４】比較例；実施例のガス溶解装置からガス供
給管を取り外したものを比較例として用いた。

【００４５】〔オゾンガス溶解性能の評価方法〕図９に
示すような試験装置システムを用いて、ガス溶解装置の
オゾン溶解性能を評価した。

【００４６】オゾンガス発生器で発生させたオゾンガス
が、ガス溶解装置に導入される。ここで導入されるオゾ
ンガスは、オゾンガス濃度計Ｑ１（ＩＮ ＵＳＡ製 ｇＦ
ＦＯＺ）によりオゾン濃度が制御され、ガス流量計Ｆ１
により流量が制御されている。ガス溶解装置を流れるオ
ゾンガスの圧力は、オゾンガス用背圧制御弁とオゾンガ
ス用圧力計Ｐ１とにより所定の圧力に制御される。

【００４７】一方、液体としてイオン交換水を使用し、
液流量計Ｆ２により流量を制御して、ガス溶解装置の液
体流通チューブ束に給水する。イオン交換水の水圧は、
オゾン水用背圧制御弁とオゾン水用圧力計Ｐ２とによ
り、オゾンガスの圧力よりも高くなるように設定された
所定の圧力に制御される。オゾンガスの圧力がイオン交
換水の水圧よりも高くなると、生成されたオゾン水に気
泡が発生してしまうためである。

【００４８】イオン交換水がチューブを流通する間、ガ
ス供給管を流通するオゾンガスがガス吐出口から吐出さ
れ、チューブ束内を拡散するとともに、各チューブに浸
透して、チューブ内を流れるイオン交換水に溶解する。
その結果、オゾン水が製造され、チューブ束の排出口か
ら排出される。排出されるオゾン水の濃度は、オゾン水
濃度計（ＩＮ ＵＳＡ製ｄＦＦＯＺ）により測定され
る。

【００４９】〔オゾンガス溶解度の測定〕以上のような
試験システムに、実施例のガス溶解装置を取付け、供給
流量１０ｌ／ｍｉｎ、水温２５℃のイオン交換水を圧力
０．２ＭＰａ（ゲージ圧）で給水するとともに、ガス導
入口から流量３ｌ／ｍｉｎ、オゾンガス濃度２００ｇ／
m³（ｎｏｒｍａｌ）のオゾンガスを０．１５ＭＰａで流
通させた。実施例のガス溶解装置により得られたオゾン
水のオゾン濃度は１２．６ｍｇ／ｌであり、オゾン濃度
が安定するまでかかった時間は２４０秒だった。

【００５０】次に、使用するガス溶解装置を、比較例の
ガス溶解装置に変更し、実施例の場合と同様の条件で給
水及びオゾンガスを供給した。得られたオゾン水のオゾ
ン濃度は１２．０ｍｇ／ｌであり、オゾン濃度が安定す
るまでかかった時間は３６０秒だった。

【００５１】ガス供給管を用いる本発明のガス溶解装置
の方が、オゾン溶解性能が１０５％向上し、オゾン濃度
が安定するまでの立ち上がり時間は６７％に短縮できた
ことがわかる。

【００５２】

【発明の効果】本発明のガス溶解装置は、ガスをチュー
ブ束内部に直接的に供給できるので、チューブを流れる
液体中にガスが浸透していくまでの時間が短くて済み、
その結果、複数のチューブで生成されるガス溶液の濃度
が一定になるまでの時間（ガス溶解装置の立ち上がり時
間）が短くなる。

【００５３】従って、本発明のガス溶解装置を用いれ
ば、ガス溶解装置の運転開始から、より短時間でオゾン
水の利用が可能となり、ガス溶解装置の運転立ち上がり
時に浪費されるオゾンガスとイオン交換水の量及び電力
コストが低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス溶解装置の一実施形態の構成を示
す模式図である。

【図２】第１の実施形態で使用したガス供給管を示す図
である。

【図３】ガス供給管を説明するための図である。

【図４】図１に示すガス溶解装置のＡ−Ａ断面図であ
る。

【図５】本発明のガス溶解装置の他の実施形態の構成を
示す模式図である。

【図６】図５に示すガス溶解装置のＢ−Ｂ断面図であ
る。

【図７】本発明のガス溶解装置の他の実施形態の構成を
示す模式図である。

【図８】本発明のガス溶解装置に用いられるガス供給管
の他の実施形態を示す図である。

【図９】実施例で使用したガス溶解性能試験装置システ
ムを示すブロック図である。

【図１０】従来のガス溶解装置の構成を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１１，１１′，１１” チューブ束 １２，１２′ ガス供給管 １２ｂ 自由端 １３ チャンバー １７ ガス吐出口 ２１ａ，２１ｂ 供給路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA44 HA02 JA02C JA27C JA27Z MA01 MB03 MB11 MB15 MC30 MC30X PA05 PB02 PB70 PC01 4D019 AA01 BA13 BB02 BC12 CA03 4D050 AA01 AB06 BB02 BD04 CA09 4G035 AA01 AE13

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体が流れる多孔質チューブを複数本束
   ねてなるチューブ束；該多孔質チューブの空孔を介して
   該チューブ内を流れる液体に供給するガスが流通するガ
   ス供給管；及び前記チューブ束に液体を流通させるため
   の液体導入口及び排出口を備え、前記ガス供給管に該ガ
   スを流通させるためのガス導入口及び排出口を備え、且
   つ前記チューブ束及び前記ガス供給管を収容するチャン
   バー；を含み、前記ガス供給管は、前記チューブ束の内
   部を挿通しているガス溶解装置。
2. 【請求項２】 前記ガス供給管の管壁には、前記ガスを
   放出できるガス吐出口が開口されている請求項１に記載
   のガス溶解装置。
3. 【請求項３】 前記ガス供給管のガス排出側端部は自由
   端となっていて、該自由端は封止されている請求項２に
   記載のガス溶解装置。
4. 【請求項４】 前記ガス供給管は複数の供給路に分岐さ
   れていて、各供給路が前記チューブ束内部に挿通されて
   いる請求項１〜３のいずれかに記載のガス溶解装置。
5. 【請求項５】 前記チューブ束が前記ガス供給管の周囲
   を巻回することにより、前記ガス供給管を前記チューブ
   束の内部に挿通されるようにしている請求項１〜４のい
   ずれかに記載のガス溶解装置。
6. 【請求項６】 前記多孔質チューブは、延伸多孔質ポリ
   テトラフルオロエチレンで形成されている請求項１〜５
   のいずれかに記載のガス溶解装置。
7. 【請求項７】 前記ガス供給管は、フッ素樹脂製管であ
   る請求項１〜６のいずれかに記載のガス溶解装置。
8. 【請求項８】 前記ガスとしてオゾンを用いる請求項１
   〜７に記載のガス溶解装置。