JP2004223363A

JP2004223363A - 脱オゾン装置と脱オゾンシステム

Info

Publication number: JP2004223363A
Application number: JP2003012469A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Okamoto; 好久岡本; Katsumi Kitayama; 勝己北山
Original assignee: Miraial Co Ltd
Current assignee: Miraial Co Ltd
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】オゾン含有液体からオゾンを効率良く取り除き、かつ小型、低コストの脱オゾン装置を提供する。
【手段】溶存オゾン含有液体に空気を供給してオゾンを除去する脱オゾン装置において、溶存オゾン含有液体が流通する流路と、前記流路内に配置された少なくとも１個のスタティックミキサーと、前記流路を囲み複数の空気供給孔を有する中空円筒状の気泡発生機構と、前記中空円筒状の気泡発生機構の下流に位置し前記流路を囲み複数のオゾン排出孔を有する中空円筒状のオゾン分離機構と、前記空気供給孔及び前記オゾン排出孔の外側に間隙を設けて配置され、空気供給口及びオゾン排出口を設けた中空円筒部とから構成されているので、オゾンガスが効率良く気液分離しオゾン排出孔から排気される。また、気泡発生機構とオゾン分離機構とが一体構造であるので、小型でコンパクトな低コストの脱オゾン装置を提供できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済みオゾン含有液体からオゾンを取り除く脱オゾン装置と脱オゾンシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体製造ラインや液晶製造ラインや食品製造ラインあるいはバイオ関連事業では高濃度オゾン水が使用されている場合がある。このような高濃度オゾン水はクリーンルーム内で使用される場合が多い。このため高濃度オゾン水より分解してオゾンが発生することは避けられず、このオゾンはこれら製造ラインに悪影響を与えるので、発生するオゾンは取り除く必要があった。
【０００３】
一方、オゾンは水に溶融しやすいためこともあって、高濃度オゾン水の使用済み液体にはオゾンを含有している。この使用済みの溶存オゾン含有液体からオゾンを取り除く技術には、タンク内でエアーレーションを行ってオゾンを取除く方法や、紫外線照射でオゾンを分解して取除く方法や、活性炭でオゾンを吸着分解して取除く方法等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術の一つであるタンク内でエアーレーションでオゾンを取除く方法は、溶解効率が１０％位しかないため広いスペースと多くのエネルギーを必要とし、しかもオゾンを取除く場所が高価なクリーンルーム内であるため広いスペースをとることが難しいという問題があった。また、他の従来技術の紫外線照射でオゾンを分解して取除く方法は、紫外線ランプを用いているためランプ性能の劣化が起こり易く、定期交換を必要とし、さらに紫外線照射でオゾンを分解して取除く製造ラインはフッ酸の混入が一般的であり、石英ガラスでは侵されるため、高価なサファイアガラスを用いなければならないという問題があった。さらに、他の従来技術の活性炭でオゾンを吸着分解して取除く方法は、活性炭の交換が頻繁に発生するためランニングコストが高くなり、その活性炭の交換の度毎に製造ラインの一部を停止せねばならないという問題があった。
【０００５】
このような現状であるため、高価なクリーンルーム内で使用するのに適した小型、低コストでしかもオゾン除去効率の高い脱オゾン装置と脱オゾンシステムがないため、その早急な開発が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明者等は先にオゾン水脱オゾンシステム及び静止型ミキシング装置を提案した（特願２００１−３６８４６３号）。この技術は、高効率なミキシング装置でオゾン水中に他のガスを混合してオゾンガスを薄めてゆき、液中よりオゾンガスをストリッピングし、このストリッピングされたオゾン含有ガスをアルカリ水中に導入することで、大部分のオゾンを分解処理するようにしたもので、従来技術に比べて大幅にスケールダウン及びコストダウンを可能した。
【０００７】
しかしながら、高価なクリーンルーム内に設置されるオゾン水脱オゾンシステムは勿論、比較的狭いルーム内で使用可能な更なる小型、低コストでしかもオゾン除去効率の高い脱オゾン装置と脱オゾンシステムの開発を求められている。
【０００８】
本発明は、上記状況に対処するためになされたもので、その課題はオゾン含有液体からオゾンを効率良く取り除き、かつ小型、低コストの脱オゾン装置と脱オゾンシステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、溶存オゾン含有液体にオゾンストリッピングガスである空気を供給してオゾンを除去する脱オゾン装置において、前記溶存オゾン含有液体が流通する流路と、前記流路内に配置された少なくとも１個のスタティックミキサーと、前記流路を囲み複数の空気供給孔を有する中空円筒状の気泡発生機構と、前記中空円筒状の気泡発生機構の下流に位置し前記流路を囲み複数のオゾン排出孔を有する中空円筒状のオゾン分離機構と、前記空気供給孔及び前記オゾン排出孔の外側に間隙を設けて配置され，空気供給口及びオゾン排出口を設けた中空円筒部とから構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の発明によると、溶存オゾン含有液体に中空円筒状の気泡発生機構を介して気泡が注入され、さらにミキサーで乱流混合されるので、オゾンガスが効率良く気液分離しオゾン排出孔から排気される。また、気泡発生機構とオゾン分離機構とが一体構造であるので、小型でコンパクトな低コストの脱オゾン装置を提供できる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の脱オゾン装置において、前記中空円筒状の気泡発生機構は、最外側に配置した複数の第１の空気孔を有するスリーブと、前記スリーブの内側に配置した多孔質膜と、前記多孔質膜の内側に配置し複数の第２の空気孔を有するコアとから構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の脱オゾン装置において、前記中空円筒状のオゾン分離機構は、最内側に配置した複数の第１のオゾン排出孔を有するコアと、前記コアの外側に配置した多孔質膜と、前記多孔質膜の外側に配置し複数の第２のオゾン排出孔を有するスリーブとから構成されていることを特徴とする。
請求項２及び請求項３記載の発明によると、気泡発生機構及びオゾン分離機構は中空円筒状の構造であるので、脱オゾン装置の小形化が可能になる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項２または請求項３記載の脱オゾン装置において、前記多孔質膜、前記コアおよび前記スリーブの少なくとも１つを弗素樹脂製とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明によると、気泡発生機構及びオゾン分離機構を構成する構成素子が弗素樹脂製であり化学的に安定しているので、気液分離効果を上げることができ、排水中の含有オゾンを小さくすることが可能になる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の脱オゾン装置において、前記空気供給口から供給される空気圧力を溶存オゾン含有液体の圧力よりも大きくし、前記液体の排水中の溶存オゾンを２ｐｐｍ以下にすることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の脱オゾン装置において、前記溶存オゾン含有液体圧力を３〜５ｋｇ／ｃｍ^２に設定し、前記空気圧力を前記溶存オゾン含有液体圧力よりも必ず高めの圧力の４〜６ｋｇ／ｃｍ^２に設定することを特徴とする。
請求項５及び請求項６記載の発明によると、排水中の溶存オゾンを２ｐｐｍ以下にすることにより河川に放出することができる。
【００１７】
請求項７記載の脱オゾンシステムの発明は、オゾン含有排水を蓄える第１タンクと、前記第１タンクに蓄えられたオゾン含有排水を供給するポンプと、前記ポンプから供給されたオゾン含有排水に圧縮空気を混入してオゾンガスを分離させ、この分離したオゾンガスを真空引きして取り除く請求項１記載の脱オゾン装置と、前記脱オゾン装置から排出される低オゾン排水を蓄える第２タンクとから構成されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明によると、オゾン含有排水から効率良くオゾンが除去され、溶存オゾン含有液体の排水中の溶存オゾンを２ｐｐｍ以下にすることが可能となり、容易に系外へ放出することができる。
【００１９】
次に、本発明について簡単に説明すると、オゾン水は水中に溶解している溶存酸素がオゾンガスのオゾンと置き換わったものであるので、ミキシング装置でオゾン水中に他のガスを混合してゆけば、オゾンガスが薄められる形で、液中よりストリッピングされる。このストリッピングされたオゾンガスを直ちに排出する脱オゾン装置を用いることによって、溶存オゾン含有液体の排水中の溶存オゾンを２ｐｐｍ以下にすることが可能となった。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である脱オゾン装置の断面図である。
図に示すように、本実施形態の脱オゾン装置は、中央部にオゾン含有液体（機能水排水）が流入する流入口２Ａを有し，かつその表面端部に嵌合ねじ３Ａと凸部４Ａを形成した円筒体１Ａと、中央部に処理水が流出する流出口２Ｂを有し，かつその表面端部に嵌合ねじ３Ｂと凸部４Ｂを形成した円筒体１Ｂと、これら円筒体１Ａ，１Ｂの凸部４Ａ，４Ｂに接合し空気供給口５とオゾン排気口６を有する中空円筒部７と、空気供給口５に対面し，複数の第１空気孔８ａを有する円筒状スリーブ８Ａと，この円筒状スリーブ８Ａの内側に密接する円筒状多孔質膜９Ａと，この円筒状多孔質膜９Ａの内側に密着する第２空気孔１０ａを有するコア１０Ａとからなる気泡発生機構１１Ａと、オゾン排気口６に対面し、最内側に複数の第１のオゾン排出孔１０ｂを有するコア１０Ｂと、このコア１０Ｂの外側に配置した円筒状多孔質膜９Ｂと、この円筒状多孔質膜９Ｂの外側に配置し複数の第２のオゾン排出孔８ｂを有するスリーブ８Ｂとからなるオゾン分離機構１１Ｂと、この気泡発生機構１１Ａとオゾン分離機構１１Ｂとの間に気密に配置され，中空円筒部７との間に間隙を有する中間円筒体１２と、流路２内に設置される２個のスタティックミキサー１３とから構成されている。１４はシールリングである。
【００２１】
また、気泡発生機構１１Ａ及びオゾン分離機構１１Ｂと中空円筒部７との間は間隙１５が形成されており、この間隙１５は真空状態に保たれている。一方、空気供給口５から供給される空気圧は溶存オゾン含有液体の圧力よりも必ず高くなるように設定されている。このように空気圧を設定することにより液体と空気とが接触する合流液は増速し、減圧することにより分離し、オゾンを空気に置換させる効果を高めることができる。
【００２２】
ところで、本実施形態の脱オゾン装置では、空気供給口５から供給される空気圧は溶存オゾン含有液体の圧力よりも高くなるように設定されているので、空気は空気供給口５からスリープ８Ａの第１空気孔８ａを経て円筒状多孔質膜９Ａに達する。この円筒状多孔質膜９Ａをでた気泡は溶存オゾン含有液体と混合する。一方、溶存オゾン含有液体は、スタティックミキサー１３の羽根により液体自体が撹拌されるので、円筒状多孔質膜９Ａからの気泡とは非常に良く混合され、オゾンガスは薄められる形で液中よりストリッピングされる。例えば、液体圧力を３〜５ｋｇ／ｃｍ^２に設定し、空気圧力はこの液体圧力より必ず高めの４〜６ｋｇ／ｃｍ^２に設定することにより排水中の溶存オゾン８ｐｐｍを２ｐｐｍ以下とすることが可能となる。
【００２３】
また、気泡発生機構１１Ａ及びオゾン分離機構１１Ｂにおいて、円筒状多孔質膜９Ａ及び９Ｂの両側に設けているスリーブ８Ａ及び８Ｂと、コア１０Ａ及び１０Ｂを弗素樹脂で製作すると、円筒状多孔質膜９Ａ及び９Ｂの機械的強度を補強することができる。
【００２４】
上記したように、本実施形態によると、気泡発生機構１１Ａとオゾン分離機構１１Ｂとが一体構造であるので、小型でコンパクトな低コストの脱オゾン装置を提供できる。
【００２５】
図２は、本発明の第２実施形態である脱オゾン装置の断面図である。
図に示すように、本実施形態の脱オゾン装置が図１の第１実施形態の脱オゾン装置と異なる構成は、流路２内にスタティックミキサー１３を３個設置し、その１つのスタティックミキサー１３を気泡発生機構１１Ａの近傍に設置している点のみであり、その他の構成は同一であるので、図１と同一部分には同一符号を付して、その説明は省略する。
【００２６】
本実施形態の脱オゾン装置では、１つのスタティックミキサー１３を気泡発生機構１１Ａの近傍に設置しているので、流路２へ流入するオゾン含有液体と気泡発生機構１１Ａで発生する気泡とを素早く混合することができ、オゾンガスのストリッピング効果が大きいという特徴がある。
【００２７】
なお、スタティックミキサーは１つでもそれなりの効果があるので、スタティックミキサーを何個設けるかは排水中の溶存オゾンをどの程度のｐｐｍとするかで決まることであり、現状では２ｐｐｍを満たせば環境に優しい排水ということができる。
【００２８】
図３は、本発明の第３実施形態の構成図であり、図１または図２の脱オゾン装置を用いた脱オゾンシステムの構成図である。
図において、２０は図１または図２の脱オゾン装置を機能的に表したもので、２１は混合器、２２は分離器であり、混合器２１には圧縮機２３よりオゾン分離用ガスである圧縮された空気がオゾン含有排水に供給される。２４は真空装置で分離器２２で分離されたオゾンガスが取り出される。２５はオゾン含有排水（機能水排水）を蓄える第１タンク、この第１タンク２５からポンプ２６により混合器２１へオゾン含有排水を供給する。分離器２２でオゾンガスが除去された低オゾン排水は第２タンク２７に蓄えられ、適宜系外へ放出される。
【００２９】
本実施形態の脱オゾンシステムは、上記したようにシステムとして簡単な構成で容易に既設設備に取付可能であり、しかもオゾン含有排水から効率良くオゾンを取り除くことができ、溶存オゾン含有液体の排水中の溶存オゾンを２ｐｐｍ以下にすることが可能となるので、環境にやさしい排水として系外へ放出することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、溶存オゾン含有液体に中空円筒状の気泡発生機構を介して微細な気泡が注入され、さらにミキサーで乱流混合されるので、気液分離しオゾン排出孔からオゾンガスを効率良く排出され、また、気泡発生機構及びオゾン分離機構を構成する構成素子が弗素樹脂製であり化学的に安定しているので、気液分離効果を上げることができ、排水中の溶存オゾンを２ｐｐｍ以下にすることにより環境にやさしい排水として河川に放出することができ、しかも、気泡発生機構とオゾン分離機構とが一体構造であるので、小型でコンパクトな低コストの脱オゾン装置を提供できる。
さらに、本発明の脱オゾンシステムは、簡単な構成で容易に既設設備に取付可能であり、オゾン含有排水から効率良くオゾンを取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の脱オゾン装置の断面図。
【図２】本発明の第２実施形態の脱オゾン装置の断面図。
【図３】本発明の第３実施形態である脱オゾンシステムの構成図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ…円筒体、２…流路、２Ａ…流入口、２Ｂ…流出口、３Ａ，３Ｂ…嵌合ねじ、４Ａ，４Ｂ…凸部、５…空気供給口、６…オゾン排気口、７…中空円筒部、８Ａ，８Ｂ…円筒状スリーブ、８ａ…第１空気孔、８ｂ…第２のオゾン排出孔、９Ａ，９Ｂ…円筒状多孔質膜、１０Ａ，１０Ｂ…コア、１０ａ…第２空気孔、１０ｂ…第１のオゾン排出孔、１１Ａ…気泡発生機構、１１Ｂ…オゾン分離機構、１２…中間円筒体、１３…スタティックミキサー、１４…シールリング、１５…間隙、２０…脱オゾン装置、２１…混合器、２２…分離器、２３…圧縮機、２４…真空装置、２５…第１タンク、２６…ポンプ、２７…第２タンク。

Claims

溶存オゾン含有液体にオゾンストリッピングガスである空気を供給してオゾンを除去する脱オゾン装置において、前記溶存オゾン含有液体が流通する流路と、前記流路内に配置された少なくとも１個のスタティックミキサーと、前記流路を囲み複数の空気供給孔を有する中空円筒状の気泡発生機構と、前記中空円筒状の気泡発生機構の下流に位置し前記流路を囲み複数のオゾン排出孔を有する中空円筒状のオゾン分離機構と、前記空気供給孔及び前記オゾン排出孔の外側に間隙を設けて配置され，空気供給口及びオゾン排出口を設けた中空円筒部とから構成されていることを特徴とする脱オゾン装置。
前記中空円筒状の気泡発生機構は、最外側に配置した複数の第１の空気孔を有するスリーブと、前記スリーブの内側に配置した多孔質膜と、前記多孔質膜の内側に配置し複数の第２の空気孔を有するコアとから構成されていることを特徴とする請求項１記載の脱オゾン装置。
前記中空円筒状のオゾン分離機構は、最内側に配置した複数の第１のオゾン排出孔を有するコアと、前記コアの外側に配置した多孔質膜と、前記多孔質膜の外側に配置し複数の第２のオゾン排出孔を有するスリーブとから構成されていることを特徴とする請求項１記載の脱オゾン装置。
前記多孔質膜、前記コアおよび前記スリーブの少なくとも１つを弗素樹脂製とすることを特徴とする請求項２または請求項３記載の脱オゾン装置。
前記空気供給口から供給される空気圧力を溶存オゾン含有液体の圧力よりも大きくし、前記液体の排水中の溶存オゾンを２ｐｐｍ以下にすることを特徴とする請求項１記載の脱オゾン装置。
前記溶存オゾン含有液体圧力を３〜５ｋｇ／ｃｍ^２に設定し、前記空気圧力を前記溶存オゾン含有液体圧力よりも必ず高めの圧力の４〜６ｋｇ／ｃｍ^２に設定することを特徴とする請求項５記載の脱オゾン装置。
オゾン含有排水を蓄える第１タンクと、前記第１タンクに蓄えられたオゾン含有排水を供給するポンプと、前記ポンプから供給されたオゾン含有排水に圧縮空気を混入してオゾンガスを分離させ、この分離したオゾンガスを真空引きして取り除く請求項１記載の脱オゾン装置と、前記脱オゾン装置から排出される低オゾン排水を蓄える第２タンクとから構成されたことを特徴とする脱オゾンシステム。