JP2008114101A - オゾン水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エジェクタにおけるオゾンガス溶解効率が高く、かつ、オゾン水生成装置全体の運転効率も良いオゾン水生成装置を提供することである。
【解決手段】オゾン発生装置４を備え、前記オゾン発生装置４によって発生するオゾンガスを水に注入し溶解させる、エジェクタ８を備えるオゾン水生成装置１において、水の流量に対する注入オゾンガスの流量の比率を２％〜６％にて運転することとした。また、加えて前記オゾン発生装置４内の内圧を一定に保つレギュレータ３を備え、前記オゾン発生装置４とエジェクタ８吸引口との間にオリフィス５を設けることとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、オゾン水を生成する技術に関する。より詳細には、殺菌や消毒などに利用するオゾンガスを水に効率よく溶解できるオゾン水生成装置の構成技術に関する。

従来、オゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成するオゾン水生成装置には、バブリング方式、エジェクタ方式等があり、例えば、バブリング方式は、水量とオゾンガスの割合に制限がなく、装置に供給される原水圧力が不要という特徴があるが、溶解効率が悪く、装置が大型化してしまう等の問題点がある。また、エジェクタ方式は、装置が小型で、比較的溶解効率も良いため、小型のオゾン水生成装置に広く用いられている。
そして、生成されるオゾン水の濃度を高めるために、エジェクタ方式と併用して、溶解部の流れを制御する方法、加圧する方法、スタティックミキサー等を併用する方法（例えば、特許文献１、及び、特許文献２参照）等が用いられている。他には、オゾン水の生成効率を高めるために、使用済みのオゾンガスを再循環して溶解させる方法（例えば、特許文献３参照）等が用いられている。

上述した特許文献１に開示された技術は、スタティックミキサーをエジェクタ下流側に配置し、該スタティックミキサー内部においてオゾンガス及び原水を混合し、溶解させ、オゾン水を製造するもので、オゾン混合水からオゾンが分離することを低減して、オゾン水のオゾン濃度を高くするものである。また、特許文献２に開示された技術は、アスピレータ（エジェクタと同様の作用をもたらすものである）の下流側に長路管を配置し、該長路管内部に粒状体を充填し、簡易ミキサーとして利用し、オゾンガスの原水への溶解効率を高くして、オゾン水のオゾン濃度を高くするものである。
特許文献３に開示された技術は、オゾン水生成に使用された使用済みオゾン化ガスを空気中に排出するオゾンガス分離手段の下流側からオゾン生成装置上流側へ循環路を設ける、つまり、空気中に排出されるオゾンを循環し、オゾン生成に再度用いたり、除湿装置、電磁弁等を用いて循環オゾンをオゾン水生成に利用したりすることで、オゾン水生成効率を高くするものである。
特開２０００−１３５４２３号公報 特開２００４−２２３４４１号公報 特開２００３−１４４８７５号公報

以上、特許文献１乃至特許文献３に開示された技術を用いてオゾン水生成効率を高くすることは可能であると考えられる。しかし、エジェクタ（或いはアスピレータ）吸引口に接続されるオゾン発生装置に負圧が生じると、オゾンガス発生能力が落ちたり、オゾン発生装置に不具合が発生する確率が高くなったりしてしまう。このため、オゾン発生装置に負圧を生じさせないように、注入オゾンガス流量を多くしたり、オゾンガス発生装置下流側に大気開放バイパス等を設けたりする対策がとられている。
しかし、エジェクタにおける溶解効率は、原水流量に対する注入オゾンガス流量の比率（気液比）に大きく左右され、注入オゾンガス流量の割合が高くなると溶解効率が悪くなってしまい、オゾン水生成装置全体として効率の良い運転ができなくなってしまう。
また、上記対策の他に、オゾン発生装置下流に圧力調整用のバルブを設ける場合がある。この場合には、原水流量（エジェクタの吸引圧力）の変動によりオゾン発生装置内の圧力も変動してしまい、効率の良い運転ができなかった。

そこで、本発明の目的は、エジェクタにおけるオゾンガス溶解効率が高く、かつ、オゾン水生成装置全体の運転効率も良いオゾン水生成装置を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、オゾン発生装置を備え、前記オゾン発生装置によって発生するオゾンガスを水に注入し溶解させる、エジェクタ方式のオゾン水生成装置において、水の流量に対する注入オゾンガスの流量の比率を２％〜６％にて運転するものである。

請求項２においては、前記オゾン発生装置内の内圧を一定に保つレギュレータを備え、前記オゾン発生装置とエジェクタ吸引口との間にオリフィスを設けるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１の如く構成したので、オゾン溶解率の高い、原水の流量と注入オゾンガス流量との比率（気液比）で運転することで、未溶解のオゾンガス量が減ることにより、オゾンガス分解ユニットの小型化が可能となり、オゾン水生成装置全体の小型化が図れる。
また、オゾン溶解効率が良いことで、原水の水温の影響を受けにくくなる。

請求項２の如く構成したので、請求項１の効果に加えて、オリフィスを介して原水流量（エジェクタの吸引圧力）に応じた最適な気液比のオゾンガスを吸引することにより、常に高効率のオゾン水生成が可能になり、原水流量に応じたオゾンガス注入量の調整が不要になる。
また、オゾン発生装置の内圧の変化がないため、オゾン発生装置の安定した運転を実現できる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るオゾン水生成装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の別実施例に係るオゾン水生成装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すオゾン水生成装置１は、エジェクタ８に対して原水導入配管７より原水を供給することにより、エジェクタ８内部に吸引圧力が発生し、オゾンガス導入配管６よりオゾンガスを吸引する。エジェクタ８内に導入された原水とオゾンガスは内部で混合され、オゾンガスが原水に溶解し、気液混合オゾン水供給配管９より気液分離タンク１０に供給される。なお、図２に示すように、原水導入配管７の途中には、電磁バルブ２１とその出力側に流量検知手段２２を設けて、それぞれ制御装置２０と接続し、原水導入配管７からの流量（または水圧）を調整可能に構成することもできる。
該オゾンガスは、酸素発生装置２より供給された酸素をオゾン発生装置４でオゾンガス化したものである。該酸素発生装置２には、高濃度の酸素を供給できるＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）式酸素製造装置を用いている。なお、オゾンガスは図２に示すように、酸素発生装置２、レギュレータ３、オゾン発生装置４、オリフィス５を制御装置２０と接続して、酸素発生装置２で生成した酸素の吐出量をレギュレータ３で調整して、オゾン発生装置４に供給し、同時に前記制御装置２０に接続される流量検知手段２３でオリフィス（圧力調整バルブ）５からの吐出量を検知して、該オリフィス５の吐出量を調整することも可能である。
なお、前記エジェクタ８は同様の原理を利用してなるアスピレータに置換することも可能である。また、前記酸素発生装置２は酸素ボンベ等を代用することもできる。

このようにして生成されたオゾン水には、未溶解のオゾンガスが含まれているが、オゾンガスは人体に有害であるので、前記エジェクタ８にて生成された気液混合のオゾン水からは未溶解のオゾンガスを除去して使用される。つまり、前記気液混合オゾン水供給配管９より供給される気液混合のオゾン水は、前記気液分離タンク１０において、オゾンガス（気体）とオゾン水（液体）に分離されて、オゾン水はオゾン水供給配管１４より外部に供給される。一方、オゾンガスは未溶解オゾンガス排出配管１１より未溶解オゾン分解装置１２に供給されて、該未溶解オゾン分解装置１２内にてオゾンを無害な酸素に分解した後、分解済みオゾンガス排出配管１３を通じて大気中に排出される。

ここで、該オゾン水生成装置１の効率は供給するオゾンガスの量に対する、原水に溶解したオゾンガスの量の比率（以下、「溶解効率」という）で表すことができる。この溶解効率は、原水の流量に対するオゾンガスの流量の比率（以下、「気液比」という）に大きく左右されることが知られており、この気液比を本実施例において、２％〜６％として運転することによって、溶解効率が８５％を上回ることが確認されたのである。

以上のように構成することで、オゾンガスの溶解効率が高く保持されるので、未溶解オゾンガス量を小さくすることができ、未溶解オゾン分解装置１２を小型化することが可能となるとともに、オゾン水生成装置１全体を小型化することが可能となる。

一方、前記エジェクタ８に導入されるオゾンガスは、酸素発生装置２で生成される酸素ガスを原料として、オゾン発生装置４でオゾンガス化され、エジェクタ８へ導入される。このとき、エジェクタ８には、原水の流量に応じた吸引圧力が発生する。
しかし、オゾン発生装置４は内部が負圧になると十分な性能を発揮できないため、オゾン発生装置４とエジェクタ８との間にオリフィス５を設けてオゾン発生装置４内の内圧を保つ。
つまり、オゾンガス導入配管６内部に、適宜の内径を有するオリフィス５を固定する。該オリフィス５の内径は該オゾンガス導入配管６の内径より小さいためオリフィス５通過時に流路の断面積が縮小して流速が増加し、下流側の圧力が低下する。この圧力低下は流量にほぼ比例することが広く知られており、本実施例における流量とは、エジェクタ８によって吸引されるオゾンガスの注入流量である。言い換えれば、オゾン発生装置４（オリフィス５の上流側）と、エジェクタ８（オリフィス５の下流側）との差圧が、オゾンガスの注入流量によらずに一定に保たれ、オゾン発生装置４の内圧が保たれるということである。
なお、該オリフィス５は同様の作用をもたらす可変の圧力調整バルブを代用してもよい。

しかし、エジェクタ８で発生する吸引圧力は原水の流量に応じて変動するため、固定のオリフィス５を用いた場合、原水の流量によってはオリフィス５の余裕度限界を超える場合があり、オゾン発生装置４の内圧が変化してしまうことがある。そこで、原水の流量によらずオゾン発生装置４の内圧を一定にすべく、レギュレータ３を該オゾン発生装置４の上流側、つまり、酸素発生装置２とオゾン発生装置４との間に設けるのである。
言い換えれば、該レギュレータ３は前記酸素発生装置２によって生成される酸素の圧力を一定の圧力に減圧、或いは、整圧して、オゾン発生装置４に供給するためのものである。このレギュレータ３の作用によって、該オゾン発生装置４に安定した酸素の供給が行なわれ、同時にオゾン発生装置４内の内圧の変動を抑えることができるのである。

以上のような構成により、原水の流量が変動しても、オゾン発生装置４の内圧は一定に保たれて、該オゾン発生装置４の性能を十分に発揮することが可能となる。また、原水の流量により、エジェクタ８による吸引圧力が変動するが、該オリフィス５による差圧分に応じたオゾンガスが該エジェクタ８に導入されることになる。つまり、原水の流量が多ければ、吸引圧力も高くなり、注入オゾンガス流量も増える。逆に、原水の流量が少なければ、吸引圧力も低くなり、注入オゾンガス流量が減る。このように、常に、溶解効率の良い気液比を実現でき、オゾン水生成装置１全体としての効率も高くなる。

以上のように、オゾン発生装置４を備え、前記オゾン発生装置４によって発生するオゾンガスを水に注入し溶解させる、エジェクタ８を備えるオゾン水生成装置１において、水の流量に対する注入オゾンガスの流量の比率を２％〜６％にて運転することとしたので、オゾン溶解率の高い、原水の流量と注入オゾンガス流量との比率（気液比）で運転することで、未溶解のオゾンガス量が減ることにより、未溶解オゾン分解装置１２の小型化が可能となり、オゾン水生成装置１全体の小型化が図れる。また、オゾン溶解効率が良いことで、原水の水温の影響を受けにくくなる。
また、前記オゾン発生装置４内の内圧を一定に保つレギュレータ３を備え、前記オゾン発生装置４とエジェクタ８吸引口との間にオリフィス５を設けることとしたので、オリフィス５を介して原水流量（エジェクタ８の吸引圧力）に応じた最適な気液比のオゾンガスを吸引することにより、常に高効率のオゾン水生成が可能になり、原水流量に応じたオゾンガス注入量の調整が不要になる。また、レギュレータ３の作用によってオゾン発生装置４の内圧の変化がないため、オゾン発生装置４の安定した運転を実現できる。

本発明の一実施例に係るオゾン水生成装置の構成を示すブロック図。 本発明の別実施例に係るオゾン水生成装置の構成を示すブロック図。

符号の説明

１ オゾン水生成装置
３ レギュレータ
４ オゾン発生装置
５ オリフィス
８ エジェクタ

Claims (2)

1. オゾン発生装置を備え、前記オゾン発生装置によって発生するオゾンガスを水に注入し溶解させる、エジェクタ方式のオゾン水生成装置において、
   水の流量に対する注入オゾンガスの流量の比率を２％〜６％にて運転する、ことを特徴とするオゾン水生成装置。
2. 前記オゾン発生装置内の内圧を一定に保つレギュレータを備え、前記オゾン発生装置とエジェクタ吸引口との間にオリフィスを設ける、ことを特徴とする請求項１に記載のオゾン水生成装置。

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