JP6438720B2 - オゾン発生装置付き移動装置 - Google Patents

Description

本発明は、低温で安定して長期保存可能な高濃度オゾンハイドレートを用いてオゾンを発生するオゾン発生装置に係り、特にそのオゾン発生装置を車両などに搭載したオゾン発生装置付き移動装置に関するものである。

従来、高濃度のオゾンを得るために、オゾンハイドレートを製造することが提案（特許文献１）されているが、オゾンハイドレートの生成条件には、１３ＭＰａ以上の高圧、−２５℃以下の低温条件で、オゾンと水とを接触させる必要があるため、大量にオゾンハイドレートを製造することは困難であった。

本出願人は、二酸化炭素（ＣＯ₂）を補助ゲスト剤として低温の水とオゾン（Ｏ₃）を混合することにより、オゾンと二酸化炭素のハイドレートを２〜３ＭＰａ、温度約０℃以上（２℃）で生成させるオゾンハイドレートの製造方法を提案した（特許文献２、３）。

この提案では、オゾンハイドレートを生成する際に二酸化炭素を共存させることで、オゾンハイドレート生成圧力を下げることができ、単位体積当たりの氷中の保有オゾン濃度を２００００ｐｐｍ以上に飛躍的に高めることができ、また約０℃の低温水でオゾンハイドレートの生成熱を冷却することにより、比較的低圧力（２〜３ＭＰａ）でハイドレートを生成できるメリットがある。

このオゾンハイドレートは、大気圧下でも、約−２０℃以下の過冷却状態で保存することで、オゾンが分解せずに長期保存が可能となり、また大気圧下で、−５℃にすると、オゾンハイドレートが分解してオゾン殺菌が可能となる。

特開２００７−２１０８８１号公報 特開２０１１−１６８４１３号公報 特開２０１２−２４０９０１号公報

ところで、製造したオゾンハイドレートを利用してオゾン殺菌する際に、粉末状で、−２５℃で貯蔵されているオゾンハイドレートを用いてオゾンを発生させた場合、発生するオゾン濃度が高いため、これを、人体等などに悪影響のない濃度に調整する必要がある。

しかし、オゾンハイドレートは、温度が高くなるとその半減期が短くなり、分解して消滅するため、単にオゾンハイドレートを昇温して分解し、これを空気で希釈しただけでは、適正なオゾン濃度に調整することはできない。

上述のようにオゾンハイドレートは、含有オゾン濃度が、２００００ｐｐｍ以上（通常２ｍａｓｓ％程度）であり、これに対してオゾンガス殺菌で使用するオゾン濃度は２〜３ｐｐｍ程度であり、オゾンハイドレートを大量の空気で希釈して分解させたのでは、所望濃度のオゾンを安定して連続的に発生させることが困難である。

本出願人は、オゾンハイドレートを定量払い出し、これを水道水や圧縮空気で希釈してオゾンハイドレートを分解してオゾンを発生するオゾン発生装置を開発している。

このオゾン発生装置は、オゾンを発生したならば、そのオゾンを直ちに殺菌対象空間や対象物に散布、噴射しなければならないため、オゾン発生装置は、対象物ごとに設置する必要があり汎用性がない課題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、オゾンハイドレートを用いたオゾン発生装置を用いて、種々の場所にある殺菌対象にオゾン散布や噴射が行えるオゾン発生装置付き移動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、オゾンハイドレートを貯蔵するオゾンハイドレートタンクからオゾンハイドレートを払い出し、これを圧縮空気と混合してオゾンを発生させるオゾン発生装置を、移動装置に搭載したことを特徴とするオゾン発生装置付き移動装置である。

前記オゾン発生装置は、オゾンハイドレートを貯蔵するオゾンハイドレートタンクと、そのオゾンハイドレートタンク内のオゾンハイドレートを払い出すポンプと、オゾンハイドレートを分解してオゾンを発生させるための圧縮空気供給装置と、オゾンハイドレートと圧縮空気を導入し、これを混合してオゾンを発生する混合タンクと、混合タンク内のオゾンを需要先に供給するオゾン供給ラインとからなるのが好ましい。

また、本発明は、オゾンハイドレートを貯蔵するオゾンハイドレートタンクからオゾンハイドレートを払い出し、これを水と混合してオゾン水を発生させるオゾン発生装置を、移動装置に搭載したオゾン発生装置付き移動装置であって、前記オゾン発生装置は、オゾンハイドレートを貯蔵するオゾンハイドレートタンクと、そのオゾンハイドレートタンク内のオゾンハイドレートを払い出すポンプと、オゾンハイドレートを分解してオゾン水を発生させるための水供給装置と、オゾンハイドレートと水を導入し、これを混合してオゾン水とする混合タンクと、混合タンク内のオゾン水を需要先に供給するオゾン供給ラインとからなることを特徴とするオゾン発生装置付き移動装置である。

本発明によれば、オゾンハイドレートを用いてオゾンを発生するオゾン発生装置を移動装置に搭載することで、種々の殺菌対象物に移動してオゾン殺菌することが可能となるという優れた効果を発揮するものである。

本発明の一実施の形態を示す図である。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

先ず本発明で利用する高濃度オゾンハイドレートについて説明する。

高濃度オゾンハイドレートの製造は、上述した特許文献２、３で提案したようにキセノンや二酸化炭素を補助ガスとし、オゾンをゲストガスとし、２〜３ＭＰａ、約０℃の水と接触させることで製造できる。

また、本出願人は、粉末状の氷と二酸化炭素とオゾンガスとを接触させることで、高濃度オゾンハイドレートとすることを開発した。この高濃度オゾンハイドレートは、液分を含まない粉末状であり、特許文献２、３と同様に高濃度オゾンハイドレートとして使用できる。

さて、図１は、オゾン発生装置付き移動装置を示したものである。

図１において、１０は移動装置で、輸送車など車両、船舶、ヘリコプターなどの航空機からなり、その移動装置１０に、オゾンハイドレートを用いたオゾン発生装置１１が搭載される。

オゾン発生装置１１は、オゾンハイドレートを貯蔵するオゾンハイドレートタンク１２と、オゾンハイドレートタンク１２内のオゾンハイドレートを払い出す払出ポンプ１３と、乾燥した圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置１４又は水道水などの水を供給する水供給装置１５と、オゾンハイドレートと圧縮空気又は水を導入し、これを混合してオゾン又はオゾン水とする混合タンク１６と、混合タンク１６からのオゾン又はオゾン水を需要先１７に供給するオゾン供給ライン１８とから構成される。

圧縮空気供給装置１４は、移動装置１０のエンジンからＰＴＯ（パワーテイクオフ）軸等で駆動され、また払出ポンプ１３は移動装置１０に搭載されたバッテリで駆動されるようにされる。

オゾンハイドレートタンク１２は二重殻タンクで構成され、内外槽間が真空断熱或いは内外槽間に保冷材が充填されて構成されている。

オゾンハイドレートタンク１２には、上述のように生成された−２５℃のオゾンハイドレートを投入するためのマンホール２０が設けられる。また長期間オゾンハイドレートを貯蔵する際には、内外槽間に冷媒を供給してオゾンハイドレートを−２５℃に冷却保存するために冷却装置（図示せず）と接続するため冷媒供給排出用の保冷用接続マンホール２１を設けるようにしてもよい。

オゾンハイドレートタンク１２内のオゾンハイドレートを払い出す払出ポンプ１３には、バルブ２３を介して払出管２４が接続され、その払出管２４が、混合タンク１６の入口側に設けた混合器２５に接続される。

払出ポンプ１３は、駆動モータＭがインバータにて回転数可変に制御され、払い出すオゾンハイドレート量を調節できるようになっている。

オゾンハイドレートタンク１２には、液化炭酸ガスライン２６が接続され、その液化炭酸ガスライン２６には、液化炭酸ガスボンベ２７が接続される。液化炭酸ガスライン２６には、分岐ライン２８が接続され、その分岐ライン２８がバルブ２３の下流の払出管２４に接続される。

液化炭酸ガスライン２６には、液化炭酸ガスボンベ２７の液化炭酸ガスの供給圧を調整する主圧力調整弁３０が接続され、分岐ライン２８にはバルブ３１が接続され、分岐ライン２８より下流側でオゾンハイドレートタンク１２に至る液化炭酸ガスライン２６には、オゾンハイドレートタンク１２内に供給する液化炭酸ガスの圧力を調整する副圧力調整弁３２が接続される。

混合タンク１６には、乾燥した圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置１４が接続される。圧縮空気供給装置１４は、大気を圧縮する圧縮機３３と、圧縮機３３で圧縮された圧縮空気を空冷して圧縮空気中の水分を凝縮して乾燥圧縮空気とするドレン分離ドラム３４と、ドレン分離ドラム３４からの乾燥圧縮空気の圧力を調整する圧力調整弁３５とからなり、これらが圧縮空気供給ライン３６で接続されて構成され、その圧縮空気供給ライン３６がバルブ３９と混合器２５を介して混合タンク１６に接続される。

ドレン分離ドラム３４には、ドレン排出ライン３７が接続され、そのドレン排出ライン３７にドレン分離ドラム３４内の圧力を保持しつつドレンを排出するドレンセパレータ３８が接続される。

また混合タンク１６には、混合タンク１６内に水道水等を供給する水供給装置１５が接続される。水供給装置１５は、水供給ライン４０からなり、その水供給ライン４０が、バルブ３９と混合器２５を介して混合タンク１６に接続される。

水供給ライン４０には、水道水等の水源と接続するための取水弁４１が接続される。取水弁４１は、移動装置１０の側面に設けられ、移動装置１０外にある水源と接続できるようにされる。

混合タンク１６には、オゾン濃度を検出する分析計４２が設けられ、その分析計４２にて、払出ポンプ１３の駆動モータＭの回転数をインバータ制御するようになっている。

混合タンク１６には、混合タンク１６内のオゾンを含んだ圧縮空気又はオゾン水を需要先１７に供給するオゾン供給ライン１８が接続される。オゾン供給ライン１８には、移動装置１０の側面に設けたオゾン供給バルブ４３が接続され、そのオゾン供給バルブ４３にオゾン供給配管４４が接続され、オゾン供給配管４４から需要先１７にオゾンやオゾン水が供給できるようになっている。

次に、本実施の形態におけるオゾン発生装置付き移動装置の作用を説明する。

先ず、殺菌対象となる現場まで移動装置１０で移動する前に、その現場でオゾン殺菌するために必要な全オゾン量に見合ったオゾンハイドレートをマンホール２０から、オゾンハイドレートタンク１２に投入する。

このオゾンハイドレートは、−２５℃で保存することで、オゾンハイドレートの分解を防げるため、現場までの移動時間から、オゾンハイドレートタンク１２内のオゾンハイドレートの温度が許容温度（−２０℃）まで上昇するかどうかを考慮する。この場合、移動時間が長く、オゾンハイドレートタンク１２内のオゾンハイドレートの温度が分解許容温度まで上昇する場合には、冷媒供給排出用の保冷用接続マンホール２１を介して冷却装置で冷却しておく。

次に移動装置１０で殺菌する現場まで到着したならば、オゾン供給ライン１８のオゾン供給バルブ４３にオゾン供給配管４４を接続し、需要先１７にオゾンを供給或いは、オゾン供給配管４４から噴射できる状態としておくと共に移動装置１０のエンジンを駆動した状態としておく。

需要先１７でオゾンガスを供給する場合には、圧縮空気供給装置１４の圧縮機３３を移動装置１０のエンジンのＰＴＯ軸で駆動すると共に、払出ポンプ１３を移動装置１０の電源で駆動する。

オゾンハイドレートタンク１２内のオゾンハイドレートは、払出ポンプ１３にて払出管２４から混合器２５に供給される。また混合器２５には、圧縮空気供給装置１４から乾燥した０．４〜０．５ＭＰａの圧縮空気が供給され、混合器２５でオゾンハイドレートと圧縮空気とが合流されて混合タンク１６に導入される。

混合タンク１６に導入されたオゾンハイドレートは、圧縮空気で分解されると共に発生したオゾンと圧縮空気が混合されてオゾン供給ライン１８、オゾン供給配管４４を通して需要先１７に供給される。

この際、混合タンク１６に設けた分析計４２にてオゾン濃度が検出され、その検出値にて、需要先１７に供給するオゾン濃度が設定値（例えば２ｐｐｍ）となるように、払出ポンプ１３でのオゾンハイドレート払い出し量が制御される。

これにより、需要先１７には設定濃度にされたオゾンを安定して供給することが可能となる。またこのオゾン供給は、オゾンハイドレートを大気中に曝すことなく分解してオゾン発生するため安全にオゾンを供給することができる。

このオゾン殺菌の際にハイドレートタンク１２内のオゾンハイドレートは徐々に消費され、また運転時間が長くなるとオゾンハイドレートの温度も上昇するため液化炭酸ガスボンベ２７から液化炭酸ガスをハイドレートタンク１２に供給してその温度を−２５℃に保つと共に液化炭酸ガスの圧力で払出ポンプ１３の払出能力を補うようにする。

払出管２４から混合器２５に払い出されるオゾンハイドレートは、混合器２５に供給される圧縮空気によるエゼクタ効果で吸引され、圧縮空気と共に混合タンク１６に供給される。

また、需要先１７にオゾン水を供給する場合には、圧縮空気供給装置１４は駆動せずに、取水弁４１に現場の水源（水道管）と接続し、水道水等を水供給ライン４０から混合器２５に供給し、払出ポンプ１３から払い出されたオゾンハイドレートを混合器２５に供給し、混合器２５を介して混合タンク１６に、水とオゾンハイドレートを供給することで、オゾンハイドレートが分解され、発生したオゾンが水に溶解してオゾン水となる。

この際、分析計４２にて、混合タンク１６内のオゾン水濃度を検出し、オゾン水濃度が設定値となるように払出ポンプ１３の払出量を制御する。

この混合器２５に水を供給してオゾン水とする場合には、圧縮空気と違って混合器２５でのエゼクタ効果が発揮できないため、適宜分岐ライン２８から払出管２４に液化炭酸ガスを供給し、その液化炭酸ガスの気化時の膨張圧力を利用して、払出管２４内のオゾンハイドレートの混合器２５への払出を補うようにする。

以上説明したように、本発明は、オゾン発生装置１１を車両などの移動装置１０に搭載し、その移動装置１０のエンジンや電源を用いて圧縮空気供給装置１４や払出ポンプ１３を駆動することで、殺菌する現場に到着したならば、直ちにオゾン殺菌が可能となる。また、１台で種々の現場に移動してオゾン殺菌できるため、汎用性のあるものとすることができる。

次に、本発明の具体的例を説明する。
（１）オゾンハイドレートタンク（大型タイプ）
容器形式円筒
容量；気化体積（ｍ³） １０
寸法；直径（ｍ） １．６
胴長（ｍ） ５
オゾンハイドレート性状
含有Ｏ₃含有率（ｍａｓｓ％） ２．２
Ｏ₃ハイドレート密度（ｋｇ／ｍ³） １１３０
遊離水含有率（ｍａｓｓ％） ３０
遊離水＋ハイドレート密度（ｋｇ／ｍ³） １０９１
含有Ｏ₃含有量（ｋｇ） ８４
見掛け充填率（％） ５０
積載体積率（％） ９５
Ｏ₃ハイドレート充填量（ｋｇ） ５１８２
（２）運転仕様
(a)オゾンハイドレートタンク
Ｏ₃ハイドレート初期温度（℃） −２５
シェル内壁許容温度（℃） −２０
平均許容温度上昇（℃） ５．０
平均許容温度から３℃上昇したときの許容時間（ｈ） １７７
同（日） ７．４
(b)空気混合オゾン発生
混合ガス濃度（ｐｐｍ） ５
オゾン消費量（ｋｇ／ｈ） ０．５
ハイドレート分解量（ｋｇ／ｈ） ３０．９６
風量（ｋｇ／ｈ） １０００００
同（Ｎｍ³／ｈ） ７８１２５
運転持続時間（ｈ） １６７
(c)オゾン混合オゾン水発生
混合オゾン濃度（ｐｐｍ） １００
大気圧下Ｏ₃溶解限界圧力（ＭＰａ） ０．１０１
温度（℃） ２５
溶解量（ｇ／Ｈ₂Ｏｍ³） １２３
発熱量（ｋｃａｌ／Ｈ₂Ｏｍ³） ９６０３
温度上昇（℃） １０
Ｏ₃消費量（ｋｇ／ｈ） ０．５
ハイドレート分解量（ｋｇ／ｈ） ３０．９６
溶解水量（ｋｇ／ｈ） ５０００
浄化水量（ｋｇ／ｈ） ２５００００
混合オゾン水濃度（ｐｐｍ） ２
運転持続時間（ｈ） １６７
このように容積１０ｍ³のオゾンハイドレートタンクでは、２ｐｐｍのオゾン又はオゾン水を連続して供給できる運転時間は１６７時間であり、現場で十分にオゾン殺菌することが可能となる。

（２）オゾンハイドレートタンク（小型タイプ）
容器形式円筒
容量；気化体積（ｍ³） ０．１
寸法；直径（ｍ） ０．４
胴長（ｍ） ０．８
オゾンハイドレート性状
含有Ｏ₃含有率（ｍａｓｓ％） ２．２
Ｏ₃ハイドレート密度（ｋｇ／ｍ³） １１３０
遊離水含有率（ｍａｓｓ％） ３０
遊離水＋ハイドレート密度（ｋｇ／ｍ³） １０９１
含有Ｏ₃含有量（ｋｇ） ０．７５
見掛け充填率（％） ５０
積載体積率（％） ９５
Ｏ₃ハイドレート充填量（ｋｇ） ５２
小型オゾンハイドレートタンク（容量０．１ｍ³）の場合、２ｐｐｍのオゾン又はオゾン水を連続して発生する時間は１時間程度となる。

１０ 移動装置
１１ オゾン発生装置
１２ オゾンハイドレートタンク
１３ 払出ポンプ
１４ 圧縮空気供給装置
１５ 水供給装置
１６ 混合タンク
１７ 需要先

Claims (3)

1. オゾンハイドレートを貯蔵するオゾンハイドレートタンクからオゾンハイドレートを払い出し、これを圧縮空気と混合してオゾンを発生させるオゾン発生装置を、移動装置に搭載したことを特徴とするオゾン発生装置付き移動装置。
2. 前記オゾン発生装置は、オゾンハイドレートを貯蔵するオゾンハイドレートタンクと、そのオゾンハイドレートタンク内のオゾンハイドレートを払い出すポンプと、オゾンハイドレートを分解してオゾンを発生させるための圧縮空気供給装置と、オゾンハイドレートと圧縮空気を導入し、これを混合してオゾンを発生する混合タンクと、混合タンク内のオゾンを需要先に供給するオゾン供給ラインとからなる請求項１記載のオゾン発生装置付き移動装置。
3. オゾンハイドレートを貯蔵するオゾンハイドレートタンクからオゾンハイドレートを払い出し、これを水と混合してオゾン水を発生させるオゾン発生装置を、移動装置に搭載したオゾン発生装置付き移動装置であって、
   前記オゾン発生装置は、オゾンハイドレートを貯蔵するオゾンハイドレートタンクと、そのオゾンハイドレートタンク内のオゾンハイドレートを払い出すポンプと、オゾンハイドレートを分解してオゾン水を発生させるための水供給装置と、オゾンハイドレートと水を導入し、これを混合してオゾン水とする混合タンクと、混合タンク内のオゾン水を需要先に供給するオゾン供給ラインとからなることを特徴とするオゾン発生装置付き移動装置。

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