JP5417008B2

JP5417008B2 - オゾン発生装置

Info

Publication number: JP5417008B2
Application number: JP2009078804A
Authority: JP
Inventors: 秀明西井; 英治酒井
Original assignee: Metawater Co Ltd
Current assignee: Metawater Co Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: JP2010228975A

Description

本発明は、上下水処理、パルプ漂白などのように大量のオゾンを必要とする工業的分野で使用するオゾン発生装置に関する。

工業的規模のオゾン発生装置として、無声放電を利用して酸素を含む原料ガスをオゾン化するオゾン発生装置は、例えば、特許文献１などで公知である。従来のオゾン発生装置の構成は、例えば、図１に示すように、端部に取扱気体の出入口と電極端子とを備えるオゾン発生管４の両端を一対の管板３に気密に貫通させ、オゾン発生管４と平行な一対の側板１ａと一対の管板３との間に形成され底板１ｂを備える冷却容器１にチラー装置などの温度制御手段８を介して温度制御された冷却水Ａを循環させるか、あるいは通常の冷却水を通水させ、オゾン発生管４の両端に存在し冷却容器１に隣接して一対の気体室５を設けるものである。

そして、冷却水Ａは循環使用されて閉管路を形成する場合、冷却容器１の上部出口は冷却水の温度変化による膨張、収縮を吸収するために、大気に開放するが、一パスで通水する場合は冷却容器１には冷却水出口配管系の背圧が掛かる。なお、冷却水循環用の配管部材やオゾン発生管４や冷却容器１には、ステンレス鋼などを使用する。

従来、冷却水Ａを冷却容器１内の軸方向に均等に供給するため、例えば、（１）図２に示すように、流出入ノズル１０，１１を複数に分割して配置する方法、（２）図３、図４に示すように、冷却容器１の外部軸方向にヘッダ管に相当する水路部１２を設け、冷却容器１に貫通する穴１４を多数設けて冷却水Ａを分散注入する方法が採用されていた。なお、図４は、図３の従来方法における冷却水Ａの入口部断面を示す。

しかしながら、図２に示す方法では、流出入ノズル１１の数が不十分の場合、入口から流入した冷却水Ａは冷却容器１内で十分均等に分散されにくく、冷却効率が低下する。そこで、図２に示す方法においては、均等に分散するために多数の流出入ノズル１１が必要になり、さらに外部の配管が複雑になりコストアップの要因になる。

また、図３、図４に示す方法は、図１の方法に比べれば構造は簡単で、コストアップ要因としては少なくなるが、ヘッダ管に相当する水路部１２は冷却容器１の外部に存在することになるため、水圧に耐えられる強度、すなわち、冷却容器１本体と同じ設計耐圧強度、例えば、０．２ＭＰａ程度の耐圧強度が必要となる。また、オゾン発生装置本体２０、更には、冷却容器１本体には、水密溶接で取り付けなければならない。また、冷却水Ａの入口で水流は軸方向には分散できるが、軸と直交する方向には分散できない。更に、冷却容器１を構成する底板１ｂに直接多数の穴１４を開けるので、製造工程が煩雑になる。

特開平６−２６３４０９号公報

本発明は、上記した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐圧強度をそれほど大きくすることなく、冷却液を冷却容器内に均等に供給することができるオゾン発生装置を提供することにある。

［１］オゾン発生管と、冷却液が流入する冷却容器流入口及び前記冷却水が流出する冷却容器流出口を有し、前記オゾン発生管を両端部が突出した状態で収容し、循環する冷却液によって該オゾン発生管を外側から冷却するように構成した冷却容器と、前記冷却容器流入口を取り囲むように前記冷却容器の内周部に取り付けられ、該冷却容器流入口を通じて流入した冷却液を前記オゾン発生管の周囲に向けて流出させるバッフル容器流出口を有し、このバッフル容器流出口が前記冷却容器の前記冷却容器流入口よりも広範囲に亘って点在するように大きさ及び形状が設定された冷却容器流入口側のバッフル容器と、前記冷却容器流出口を取り囲むように前記冷却容器の内周部に取り付けられ、前記オゾン発生管の周囲を通過した前記冷却水を前記冷却容器の前記冷却容器流出口に向けて流入させるバッフル容器流入口を有し、このバッフル容器流入口が前記冷却容器の前記冷却容器流出口よりも広範囲に亘って点在するように大きさ及び形状が設定された冷却容器流出口側のバッフル容器と、を備えたオゾン発生装置であって、前記冷却容器流入口側のバッフル容器は、前記冷却容器の内周部から内側に向かって横断面半円形状に膨出し、かつ、長手方向に延びるカマボコ形状に形成されており、前記バッフル容器流出口が長手方向に複数設けられており、更に前記バッフル容器流出口が周方向にも複数設けられており、前記冷却容器流出口側のバッフル容器は、前記冷却容器の内周部から内側に向かって横断面半円形状に膨出し、かつ、長手方向に延びるカマボコ形状に形成されており、前記バッフル容器流入口が長手方向に複数設けられており、更に前記バッフル容器流入口が周方向にも複数設けられている、オゾン発生装置。

上記［１］の発明によれば、バッフル容器が冷却容器内部に設置されているので、液流による差圧のみがバッフル容器にかかることとなり、大きな液圧に耐える構造にする必要がなく、コストアップ要因を排除し、冷却液の流れを均一化するという目的を達成することができる。

また、バッフル容器を冷却容器内部に取り付ける部分に厳密な水封構造は必要なく、タップ溶接で十分であり、製造が容易となる。更に、冷却容器に開ける穴は冷却液入口部分のみであり、バッフル容器の流出口でその数と大きさが調整できるという利点がある。

上記［２］〜［３］の発明によれば、液流の分散をオゾン発生装置の周方向に均等にコントロールすることができる。

一般的なオゾン発生装置の正断面図である。オゾン発生装置における従来方法（１）の冷却水の流れを示す概略図である。オゾン発生装置における従来方法（２）の冷却水の流れを示す概略図である。図３の冷却水入口部の断面図である。本発明のオゾン発生装置における冷却水の流れを示す概略図である。本発明のオゾン発生装置における冷却水入口部の一実施形態を示す断面図である。本発明のオゾン発生装置における冷却水入口部の他の実施形態を示す断面図である。本発明のオゾン発生装置における冷却水入口部のさらに他の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明のオゾン発生装置の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。但し、本発明はその発明特定事項を備えるオゾン発生装置を広く包含するものであり、以下の実施形態に限定されるものではない。

図５は、本発明のオゾン発生装置における冷却液たる冷却水Ａの流れを示す概略図である。本発明のオゾン発生装置は、オゾン発生管４と、冷却水Ａが流入する流入口（冷却容器流入口）１６を有し、オゾン発生管４を両端部が突出した状態で収容し、循環する冷却水Ａによってオゾン発生管４を外側から冷却するように構成した冷却容器１と、流入口１６を取り囲むように冷却容器１の内周部に取り付けられ、流入口１６を通じて流入した冷却水Ａをオゾン発生管４の周囲に向けて流出させる流出口（バッフル容器流出口）１８を有するバッフル容器（冷却容器流入口側のバッフル容器）２０とを備えたものである。

本発明のオゾン発生装置においては、図５及び図６に示すように、バッフル容器２０は、その冷却液（冷却水Ａ）の流出口１８が冷却容器１の流入口１６よりも広範囲に亘って点在するように大きさ及び形状が設定されていることを特徴としている。

図５及び図６に示すオゾン発生装置においては、冷却容器１の底板１ｂに設置された冷却水Ａの流入口１６から流れ込む冷却水Ａは、冷却容器１内部に設けられたバッフル容器２０の流出口（たとえば、ノズル穴）１８を通して冷却容器１内へ流入していく。この装置によれば、バッフル容器２０は冷却容器１の内部に設置され、しかも冷却水Ａの流出口１８が冷却容器１の流入口１６よりも広範囲に亘って点在するように大きさ及び形状が設定されているので、水流による差圧のみがバッフル容器２０にかかることになり、大きな水圧に耐える構造にする必要はない。この差圧は自由に設計できるが、無駄な圧力損失を発生しないように、具体的には、０．００２ＭＰａ程度以下となるように決定する。

従来の一例として図２に例示した、冷却容器１の外部に存在する水路部１２からの冷却水Ａの流れと対比して、本発明のオゾン発生装置では、バッフル容器２０に開けられた多数の流出口１８から冷却水Ａが均一に冷却容器１内へとスムーズに流入する。したがって、本発明では、冷却水Ａは冷却容器１内で均等に分散される。また、冷却容器１の底板１ａに開ける流入口１６は冷却水Ａ入口２のみでよく、バッフル容器２０の流出口１８の数と大きさ、形状及び配置を調整することにより、均等に冷却水Ａを流入できるという利点がある。

本発明において用いるバッフル容器２０の形状は、例えば、冷却容器１の内周部から内側に向かって横断面半円形状に膨出し、かつ、長手方向に延びるカマボコ形状に形成されており、流出口１８が長手方向に複数設けられている。図６にその一例を示す。

ところで、本発明のオゾン発生装置では、冷却容器１の出口側においても、冷却容器１の入口側と同様な構造を採用している。すなわち、本発明のオゾン発生装置は、冷却容器１が冷却水Ａが流出する流出口を有しているところ、この流出口を取り囲むように冷却容器１の内周部に取り付けられ、オゾン発生管４の周囲を通過した冷却水Ａを冷却容器１の流出口に向けて流入させる流入口（バッフル容器２０の流出口に対応）を有する容器（バッフル容器２０とほぼ同様な形状及び大きさを有するもの）を備えたものとして構成されている。このような容器により、オゾン発生管４の周囲を通過しようとする冷却水Ａの流線が冷却容器１の流出口に向かって絞られて流れが偏り、バッフル容器２０による冷却水Ａの分散効果が減殺されてしまうという事態を有効に回避することが可能となっている。
なお、カマボコ形状のほか、箱形形状、断面が三角形状のものでもよい。箱形形状とは、一般に長方体の形状のものを指しており、図７にその一例を示す。また、図８に断面が三角形状のものの一例を示す。図６，図７では、バッフル容器２０が、周方向に流出口１８を複数設けた例を示しており、この場合には、周方向に（断面あたり）３個の流出口１８が設けられているが、流出口１８の数は断面あたり３個に限定されない。図８は、バッフル容器２０に断面あたり４個のノズル穴が設けられた例である。冷却水Ａの流れは、放射状に少量ずつ流れていくのが好ましく、バッフル容器２０の全体で多数の流出口１８、例えば、４個以上の流出口１８を開けることで安価に冷却水Ａの流れを均等化することができる。また、図７に示す箱形形状のバッフル容器２０では、周方向に（断面あたり）一定数の流出口１８を設けることに限定されず、いわゆる千鳥配置のように周方向（断面あたり）の流出口１８の数を変化させてもかまわない。

図５〜８に示すバッフル容器２０は、冷却水Ａを送り出すポンプ圧が０．０５ＭＰａ〜０．３ＭＰａの高水圧でも十分に耐えられる。また、図５の例では、オゾン発生管４の軸方向に流出口１８の数が４個／ｍ以上あれば比較的均等に分散される。また、バッフル容器２０の流出口１８の大きさは、内径で１０〜１００ｍｍが好ましく、１０〜５０ｍｍが特に好ましい。

バッフル容器２０の製造上からは、特に、流出口１８の大きさは内径が１０〜１００ｍｍが好ましい。実用上、冷却容器１の容量が０．０５〜１０ｍ３の場合、オゾン発生管４の軸方向にバッフル容器２０の流出口１８の数が４個以上あればよく、特に、８個以上あれば十分分散される。

本発明のオゾン発生装置は、上下水処理、パルプ漂白などのように大量のオゾンを必要とする工業的分野で特に好ましく使用することができる。

１：冷却容器、１ａ：一対の側板、１ｂ：底板
３：一対の管板
４：オゾン発生管
５：一対の気体室
８：温度制御手段
１０：入口ノズル
１１：流出ノズル
１２：ヘッダ管に相当する水路部
１４：穴
１６：冷却水の流入口
１８：冷却水の流出口
２０：バッフル容器

Claims

オゾン発生管と、
冷却液が流入する冷却容器流入口及び前記冷却水が流出する冷却容器流出口を有し、前記オゾン発生管を両端部が突出した状態で収容し、循環する冷却液によって該オゾン発生管を外側から冷却するように構成した冷却容器と、
前記冷却容器流入口を取り囲むように前記冷却容器の内周部に取り付けられ、該冷却容器流入口を通じて流入した冷却液を前記オゾン発生管の周囲に向けて流出させるバッフル容器流出口を有し、このバッフル容器流出口が前記冷却容器の前記冷却容器流入口よりも広範囲に亘って点在するように大きさ及び形状が設定された冷却容器流入口側のバッフル容器と、
前記冷却容器流出口を取り囲むように前記冷却容器の内周部に取り付けられ、前記オゾン発生管の周囲を通過した前記冷却水を前記冷却容器の前記冷却容器流出口に向けて流入させるバッフル容器流入口を有し、このバッフル容器流入口が前記冷却容器の前記冷却容器流出口よりも広範囲に亘って点在するように大きさ及び形状が設定された冷却容器流出口側のバッフル容器と、を備えたオゾン発生装置であって、
前記冷却容器流入口側のバッフル容器は、前記冷却容器の内周部から内側に向かって横断面半円形状に膨出し、かつ、長手方向に延びるカマボコ形状に形成されており、前記バッフル容器流出口が長手方向に複数設けられており、更に前記バッフル容器流出口が周方向にも複数設けられており、
前記冷却容器流出口側のバッフル容器は、前記冷却容器の内周部から内側に向かって横断面半円形状に膨出し、かつ、長手方向に延びるカマボコ形状に形成されており、前記バッフル容器流入口が長手方向に複数設けられており、更に前記バッフル容器流入口が周方向にも複数設けられている、オゾン発生装置。