JP4694326B2 - オゾンのオンライン注入、再使用、及び破壊システム - Google Patents

Description

本発明は、オゾンを液体（特に水）に溶かす装置に関し、オンラインによりオゾンの注入、再使用、破壊が可能なことを特徴とする。

オゾンは通常、放電によって空気又は酸素から産業的に生産されている。一方、オゾンは有害ガスと考えられているので、大気中のオゾン量は、８時間にわたり０．１ｐｐｍ以下に抑えられていなければならない。オゾンを発生するプロセスでは、オゾンガスは注入器を介して液体に注入され溶かされる。このオゾンが液体に充分溶解されていない場合、溶解されない部分は、他の低溶解度ガス例えば酸素や窒素と共に大気に発散する。この発散オゾンは、生産プロセスの浪費だけでなく、環境生態にも有害である。一方、オゾン利用に関する従来技術は、オゾン使用後の処理に対して充分な対応ができていない。

本発明は、ガス（特にオゾン）を液体（特に水）に溶解するシステムであって、オゾンのオンライン注入、再使用、及び破壊システムを特徴としている。このシステムは、ポンプにより水を吸引してオゾンと混合させる。このシステムは、主として、ガス導入装置１０と、注入器２２と、気液分離装置３０と、オゾン破壊装置４０とを備えている。このシステムでは、オゾンは、まずガス注入装置１０に導入され、そして注入器２２に吸引されて、ポンプで揚げられてきた水と混合する。オゾンの一部は水に溶解され、未溶解部分は回収されて再使用される。一方、再使用できないオゾン、酸素及び窒素は、オゾン破壊装置４０に導入される。オゾン破壊装置４０は、オゾン破壊媒体（例えば、二酸化マンガン）を収容し、このオゾン破壊媒体は、オゾンを、未溶解の酸素及び窒素と共に周辺環境に排出する前に、酸素に分解するので、オゾンの周辺環境への直接放出が防止される。

本発明は、オンラインによりオゾンの注入、再使用、破壊が可能なシステムに関する。該システムの配置プランは、図１に示されている。このシステムは、主として、ガス注入装置１０と、２セットのチェックバルブ１８,２０と、注入器２２と、気液分離装置３０と、オゾン破壊装置４０とを備えている。

ガス注入装置１０は、基本的に、上部にガス注入口１２を有する容器である。従って、例えばオゾン等の溶解すべきガスが、該システムに導入されるようになっている。図１に示すように、前記容器の右側に二つの流出口が設けられている。これらの流出口は、第１及び第２チェックバルブ１８，２０を接続したそれぞれの位置によって、上側流出口１４と下側流出口１６と称される。第１チェックバルブ１８は、注入器２２のガス導入口２４に接続され、第２チェックバルブ２０の流出口は、ドレイン端として用いられる。

注入器２２は、液体導入口２６とガス液体流出口２８とを有する。液体導入口２６は、ポンプ８に接続されており、ガス液体流出口２８は、気液分離装置３０に接続されている。更に、注入器２２は、ベンチュリ管効果を提供する負圧吸引構造を有するので、ガスはガス導入口２４を介して注入器２２に吸引される。

導管３２は、気液分離装置３０内に設けられ、その下端部が注入器２２のガス液体流出口２８に接続され、その上端が気液分離装置３０の頂部近傍まで延びている。更に、均一分布の細孔３４は、導管３２の開放端近傍に形成されており、ドーム状端部キャップ３５は、この開放端に装着されている。液体流出口３６は、気液分離装置３０の底部付近に配置され、ガス流出口３８は、気液分離装置３０の頂部に配置されている。

オゾン破壊装置４０は、スクリーン層４２によって上側セクションと下側セクションに区画されており、上側セクションの頂部は、周囲の空気に連通している。この上側セクションは、更にオゾン破壊媒体４４を有する。ガス管４６は、気液分離装置３０のガス流出口３８に接続され、オゾン破壊媒体４４の下のセクションを通過して、ガス注入装置１０の内部まで延びている。オゾン破壊装置４０は、ガス管４６と同軸の外管４８を介してガス注入装置１０に接続されている。図２は、オゾン破壊装置４０とガス注入装置１０とを接続する同軸のガス管４６と外管４８を詳細に示す断面図である。

本発明によれば、オゾンを液体に溶解させるプロセスで、ポンプ８は液体（又は水）を注入器２２に連続的に吸引する。一方、液体に溶解すべきオゾンは、ガス注入口１２を介してガス注入装置１０に入る。注入器２２の負圧吸引効果によって、ガス注入装置１０に進入しているガスは、第１チェックバルブ１８を介して注入器２２に吸引され、注入器２２の中の水と混合して気-液混合物を形成させる。

気-液混合物は、気液分離装置３０中の導管３２内に吸引されて、導管３２の頂部におけるドーム状端部キャップ３５に到達するとき、端部キャップの下方で分布している細孔３４を介して気液分離装置３０の内壁に噴射される。未溶解ガスは、水から分離されて、ガス分圧を形成する。気液分離装置３０の液体流出口３６での分圧は、液体へのガス溶解を促進するだけでなく、液体流出口３６からの溶解オゾン含有の液体流出をも促進する。

未溶解ガスは、ガス流出口３８からガス管４６を介してガス注入装置１０に入る。ガス管４６を介してガス注入装置１０に進入しているガスの大半は、再使用可能となっており、第１チェックバルブ１８を介して注入器２２に再び吸引される。ガス注入装置１０に進入しているガスは、少量の水分を含有しており、この水分は、ガス注入装置１０の底部に凝縮し収集されて液面を形成させている。凝縮した水分が収集されつつ、ある液面に到達したとき、エルボ管１６を介して第２チェックバルブ２０より排出される。

一方、ガス管４６を介してガス注入装置１０に進入しているガスの少量は、使用不可となっており、この少量ガスは、外管４８（図２を参照） を介してオゾン破壊装置４０に入る。この際、オゾンガスは酸素に分解されて、オゾン破壊装置４０の上側セクションにおけるオゾン破壊媒体を通過するとき、オゾン破壊装置４０の頂部より周辺環境に放出される。

好ましくは、二酸化マンガンは、オゾン破壊装置４０内のオゾン破壊媒体として選択される。オゾン破壊媒体の反応効率を促進するため、加熱ユニット５０をオゾン破壊装置４０に装着することが可能である。このような加熱ユニット５０は、水蒸気の除去機能により、オゾン破壊媒体の反応効率を促進することができる。

本発明の技術内容は、上述した実施例を参照して詳細に説明されたが、この実施例は、例として本発明における好ましい実施形態を示しているだけであって、本発明の範囲を限定するわけではない。即ち、当業者が本発明に対して容易に行えるあらゆる修正や変更は、本願請求項の範囲に含まれている。つまり、あらゆる修正や変更は、上述実施例に記載されたような発明の必要な技術条件ではない。

図１は、本発明に係るシステムの配置プランを示す図である。 図２は、オゾン破壊装置とガス注入装置とを接続する同心のガス管と外管の拡大断面図である。

Claims (8)

1. ガスのオンライン注入、再利用、及び破壊システムであって、
   ガス注入用のガス注入口を有するガス注入装置と、
   ガス注入装置に接続された第１チェックバルブと、
   第１チェックバルブに接続され、ガス注入装置に注入されたガスを第１チェックバルブを介して吸引する注入器とを備え、
   前記注入器は、また、液体を導入しガスと混合させる液体導入口と、混合ガス及び液体を放出するガス液体流出口とを有し、
   前記システムは、更に、
   前記注入器と接続され、前記注入器から放出された混合状のガスと液体を分離する気液分離装置と、
   第２チェックバルブとガス管とを有し、
   前記ガス注入装置は、上側流出口と下側流出口とを有し、上側流出口は第１チェックバルブに接続され、下側流出口は第２チェックバルブに接続され、
   前記注入器は、第１チェックバルブへ接続されたガス導入口を有し、
   前記気液分離装置は、内蔵の導管を有し、導管の下端部は、前記注入器のガス液体流出口に接続され、導管の上端部は、気液分離装置内の頂部付近まで延びており、
   そして、気液分離装置の底部付近に配置された液体流出口と、気液分離装置の頂部付近に配置されたガス流出口と、
   ガス注入装置に外管を介して接続されたオゾン破壊装置とを有し、
   オゾン破壊装置の内部は、ガス流通可能な方式で上側セクションと下側セクションに区画され、上側セクションの頂部は、周辺の空気と連通しており、上側セクションはオゾン破壊媒体を収容していて、前記ガス管は気液分離装置のガス流出口に接続され、オゾン破壊装置の下側セクションを通過してガス注入装置に進入しており、
   外管は、オゾン破壊装置の内部からガス注入装置の内部に進入する部分のガス管と同軸となるように配置されており、
   前記ガスはオゾンであり、前記液体は水であることを特徴とするガスのオンライン注入、再利用、及び破壊システム。
2. 請求項１記載のシステムであって、更に、前記注入器の液体導入口に接続されているポンプを有して、水を注入器に吸引することを特徴とするシステム。
3. 請求項２記載のシステムであって、エルボ管は、ガス注入装置の下側流出口に装着されており、その一端は第２チェックバルブに接続され、他端はガス注入装置の底部付近まで延びていることを特徴とするシステム。
4. 請求項１記載のシステムであって、前記注入器は、ベンチュリ管効果によりガスを吸引する装置であることを特徴とするシステム。
5. 請求項２記載のシステムであって、端部キャップは、気液分離装置内の導管の上端部に装着されており、均一分布の細孔は、導管の上端付近に形成されていることを特徴とするシステム。
6. 請求項２記載のシステムであって、前記オゾン破壊装置は、前記装置を上側セクションと下側セクションとに分けるスクリーン層を有することを特徴とするシステム。
7. 請求項１記載のシステムであって、前記オゾン破壊媒体は二酸化マンガンであることを特徴とするシステム
8. 請求項６記載のシステムであって、付加の加熱ユニットは、オゾン破壊装置の上側セクションに装着されていることを特徴とするシステム。

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