JPH0664904A - オゾン水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エゼクタなどの付属部品を省略して加圧オゾン
水の製造を可能にし、併せて設備を大形化することなし
に加圧オゾン水を需要先に向けて圧送できるようにした
加圧オゾン水製造装置を提供する。 【構成】アキュムレータを兼ねた加圧オゾン溶解槽１
と、一軸偏心ネジポンプ（回転容積形ポンプ）１４を介
して加圧オゾン溶解槽の下部に接続配管した原水供給管
路５と、前記ポンプの吸込側にて原水供給管路に分岐管
路を介して接続したオゾナイザ７と、加圧オゾン溶解槽
の上部と前記原水供給管路との間に圧力調整弁１５を介
して配管した水循環管路６とから構成し、一軸偏心ネジ
ポンプの運転により系内で水を循環送液しつつ、オゾナ
イザで生成したオゾンガスを原水供給管路に吸込み、原
水にオゾンガスを気泡懸濁させた状態で加圧オゾン溶解
槽内に押し込み導入して加圧オゾン水を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば食品製造分野で
食品，ないしは飲料容器の殺菌消毒に使用する加圧オゾ
ン水，常圧オゾン水の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品製造分野での殺菌消毒法として、最
近では残留毒性のおそれがないオゾン殺菌処理法が普及
化される傾向にある。例えば飲料容器の殺菌処理には加
圧オゾン水を容器内にスプレーして殺菌消毒し、またハ
ム，ソーセージなど製品を出荷前に殺菌処理する場合に
は、常圧オゾン水を食品に撒布する。

【０００３】次に、従来より実施されている加圧オゾン
水の製造装置を図３に示す。図において、１は圧力タン
クとしてなるアキュムレータ兼用の加圧オゾン溶解槽で
あり、該加圧オゾン溶解槽１の下部には遠心ポンプ型の
送液ポンプ２，エゼクタ３，固定ミキサー４を介して原
水供給管路５が、またオゾン溶解槽１の上部と原水供給
回路５との間に水循環管路６が配管されており、かつエ
ゼクタ３にはオゾナイザ７が分岐接続されいる。また、
加圧オゾン溶解槽１の頂部には減圧弁８を介してコンプ
レッサ９と、排オゾン処理器１０を介してリリーフ弁１
１が接続されている。なお、１２は加圧オゾン水の給水
弁、１３は逆止弁である。

【０００４】かかる構成で、運転時にはコンプレッサ９
より減圧弁８を通じて加圧オゾン溶解槽１に加圧エアを
導入し、槽内に予圧を与えておく。ここで送液ポンプ２
を運転すると原水が加圧オゾン溶解槽１に供給されると
ともに、エゼクタ３を通じてオゾナイザ７で生成したオ
ゾンガスが吸い込まれ、原水，水循環回路６を通じて還
流してきた循環水とオゾンガスの気泡とがミキサ４で撹
拌され、気泡懸濁の状態で加圧オゾン溶解槽１に押し込
み導入される。そして、オゾンガスは加圧オゾン溶解槽
１の中を上昇する過程で水に溶解して加圧オゾン水が製
造される。この場合に、オゾンガスの水への溶解量は圧
力に比例するので、加圧状態の下でオゾンガスを原水中
に溶解させることでオゾン濃度の高いオゾン水が得られ
る。

【０００５】また、加圧オゾン溶解槽１は上部に加圧エ
アが封入されているのでアキュムレータとして機能し、
この状態で給水弁１２を開くと、オゾン溶解槽１から需
要先に向けて加圧オゾン水が供給されることになる。な
お、オゾン水の製造過程で生じる余剰オゾンガスにより
溶解槽１の内圧が漸次上昇するが、所定圧力を超えると
リリーフ弁１１が作動して排ガスを大気側に逃がすので
槽内圧力は一定に保たれる。なお、この場合に排オゾン
はオゾン処理器１０により無害化される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来の装置では、オゾンガスの吸入，原水との気泡懸濁を
行うためにエゼクタ３を使用しているが、送水ポンプ２
の吐出圧力，流量など、その使用条件の基で所望の能力
を発揮するエゼクタを設計，製作することは中々困難で
あり、実際にはモデルの試作，実機試験，設計変更を繰
り返しながら仕様に合った能力のエゼクタを製作するよ
うにしており、そのためにコスト高となる。そこで、発
明者等はエゼクタを省略して原水と一緒にオゾンガスを
送水ポンプに直接吸い込んでオゾン溶解槽１に圧送する
ような方式も試みたが、送水ポンプとして前記従来装置
における遠心ポンプを採用した場合には、遠心ポンプで
原水と一緒にオゾンガスを吸い込むとポンプ内部にキャ
ビテーションが生じたり、吸込ガスの混入による運転不
能（空気閉塞）を引き起こすようになって実用に供し得
ないことが判明した。また、オゾンガスを昇圧してポン
プ吐出側に押し込み供給させる方法も考えられるが、実
際にはオゾナイザで無声放電によりオゾンを生成する際
の圧力は限界があり、圧力を高めるとオゾン生成効率が
著しく低下してしまう。また、従来装置ではオゾン溶解
槽１にアキュムレータの機能を持たせるためにコンプレ
ッサ９を用いて加圧するようにしているため、前記のエ
ゼクタを含めてオゾン水製造装置がコスト高，および大
形化する。

【０００７】さらに、別な問題として、頭記のように食
品製造分野ではオゾン水を常圧で製品に撒布するなどの
使用方法があるが、図３の装置で製造した加圧オゾン水
を需要先のユースポイントに供給して常圧に戻すと、オ
ゾン水中に溶解しているオゾンが圧力低下とともに気泡
になって分離してしまい、実際に使用するオゾン水のオ
ゾン濃度が低下して殺菌消毒の効果が極端に低下すると
いった問題もある。

【０００８】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的はコスト高の要因となるエゼクタなど
の付属部品を省略して加圧オゾン水の製造を可能にし、
併せて設備を大形化することなしに加圧オゾン水を需要
先に向けて圧送できるようにした加圧オゾン水製造装
置、および該製造装置で得た加圧オゾン水を使ってオゾ
ン利用効率の高い常圧オゾン水を製造する常圧オゾン水
製造装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の加圧オゾン水製造装置は、アキュムレータ
を兼ねた加圧オゾン溶解槽と、回転容積形ポンプを介し
て加圧オゾン溶解槽の下部に接続配管した原水供給管路
と、前記ポンプの吸込側にて原水供給管路に分岐管路を
介して接続したオゾナイザと、加圧オゾン溶解槽の上部
と前記原水供給管路との間に圧力調整弁を介して配管し
た水循環管路とから構成し、回転容積型ポンプの運転に
より系内で水を循環送液しつつ、オゾナイザで生成した
オゾンガスを原水供給管路に吸込み、原水にオゾンガス
を気泡懸濁させた状態で加圧オゾン溶解槽内に押し込み
導入して加圧オゾン水を製造するものとする。

【００１０】また、前記の回転容積型ポンプには、ガス
と液体の混合液に安定した送液機能を発揮する一軸偏心
ネジポンプを採用するのがよい。一方、本発明による常
圧オゾン水製造装置は、前記構成の加圧オゾン水製造装
置の後段に常圧オゾン溶解槽を接続し、該常圧オゾン溶
解槽の底部側に原水および前段の加圧オゾン溶解槽より
抽出した加圧オゾン水を導入して常圧オゾン水を製造す
るものとする。

【００１１】また、前記の常圧オゾン水製造装置におい
ては、常圧オゾン溶解槽の槽内底部に散気手段を備え、
該散気手段を通じて加圧オゾン水を槽内に送り込むよう
に構成するのがよい。

【００１２】

【作用】前記構成における回転容積型ポンプとしての一
軸偏心ネジポンプは、雄ネジ状のロータ（金属材質）を
断面長円形の雌ネジ状ステータ（ゴム材質）の中に装着
して構成したものであり、ロケーションを偏心軸センタ
において回転すると、ロータはステータの内部を回転し
ながら両者間の空間容積に導入した液体を吸込側から吐
出側に向けて連続的に送り出すように作動する。この場
合に吸込側から液中にガスの気泡が混入してもキャビテ
ーション，空気閉塞が発生せず、ガスの混入率が数十％
程度の範囲では安定した送液機能が保たれる。したがっ
て、該一軸偏心ネジポンプを採用することにより、エゼ
クタを使用せずにオゾナイザで生成したオゾンガスを原
水と一緒にポンプの吸込側から直接吸い込み、気泡懸濁
状態でオゾン溶解槽に圧送することができる。そしてオ
ゾンガスの気泡が槽内を上昇する間に原水中に十分溶解
して加圧オゾン水が製造される。またこの場合に、加圧
オゾン溶解槽との間の水循環路に介装した圧力調整弁に
よりポンプの吸込側は常に負圧に保たれるので、オゾナ
イザで生成したオゾンガスの吸込みが円滑に行われると
ともに、オゾンガス溶解槽の槽内はポンプの吐出圧と前
記圧力調整弁により高圧に保持されるので、オゾンガス
溶解槽自身は加圧オゾン水のアキュムレータとして機能
する。

【００１３】一方、前記構成の常圧オゾン水製造装置に
おいては、加圧オゾン溶解槽から抽出したオゾン水を原
水で満たされた常圧オゾン溶解槽内に導入することによ
り、一旦は圧力低下に伴って水中に分離したオゾンガス
の気泡が槽内を上昇する間に常圧の原水中に再び溶け込
んでオゾン濃度の高い常圧オゾン水が得られる。また、
この場合に常圧オゾン溶解槽に対して、加圧オゾン水を
散気板，散気管などの散気手段を通じて槽内に押し込み
供給することで、オゾンガス気泡と原水とが均一に混ざ
り合ってオゾンの溶解効率，つまりオゾンの利用効率が
高まる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。なお、各実施例の図中で図３と対応する同一部材に
は同じ符号が付してある。 実施例１：図１は本発明による加圧オゾン水製造装置の
実施例を示すものであり、加圧容器としてなるアキュム
レータ兼用の加圧オゾン溶解槽１に対して、原水供給管
路５が回転容積型ポンプとして一軸偏心ネジポンプ１４
を介してオゾン溶解槽１の下部側に接続配管され、かつ
ポンプ１４の吸込側にて原水供給回路５にはエゼクタ等
を介在せずにオゾナイザ７が直接に分岐接続されてい
る。また、オゾン溶解槽１の上部と原水供給管路５との
間には圧力調整弁１５を介して水循環管路６が配管され
ている。また、オゾン溶解槽１の頂部には排オゾン処理
器１０を介してリリーフ弁１１が接続してある。なお、
リリーフ弁１１の設定圧力は、加圧オゾン水の圧力に対
応して例えば４kg／cm² 程度に設定されている。

【００１５】かかる構成で一軸偏心ネジポンプ１４を運
転すると、原水の循環送水とともにオゾナイザ７で生成
したオゾンガスがポンプ１４に吸い込まれ、気泡懸濁し
た状態で加圧オゾン溶解槽１に押し込み導入され、オゾ
ンガスは槽内で原水に溶解して加圧オゾン水が作られ
る。なお、水循環回路６に介装した圧力調整弁１５によ
りポンプ吸込側の圧力は常に負圧に保たれるので、オゾ
ナイザ７で生成したオゾンガスを円滑に吸い込むことが
できる。また、加圧オゾン溶解槽１の頂部には水中から
分離した余剰のオゾンガス，オゾナイザから送りこまれ
た空気がリリーフ弁１１，圧力調整弁１５により加圧状
態で封入されており、これによりオゾン溶解槽１はアキ
ュムレータとして機能し、この状態で給水弁１２を開弁
すると加圧オゾン水が需要先に向けて供給される。な
お、槽内の圧力はリリーフ弁１１により一定に保持され
ている。

【００１６】実施例２：図２は常圧オゾン水製造装置の
実施例を示すものであり、実施例１で述べた加圧オゾン
水製造装置（鎖線で囲った部分）の後段側には常圧オゾ
ン溶解槽１６を備えており、該常圧オゾン溶解槽１６と
前段の加圧オゾン溶解槽１との底部間が給水弁１２を介
して相互接続されている。また、常圧オゾン溶解槽１６
の槽内底部には散気板１７を内蔵しており、該散気板１
７を介して加圧オゾン溶解槽１から抽出した加圧オゾン
水を導入するようにしている。なお、１８は常圧オゾン
溶解槽１６の上部側から引き出した常圧オゾン水供給管
路、１９は常圧オゾン水の給水弁、２０は循環送水ポン
プである。

【００１７】かかる構成で常圧オゾン水を製造するに
は、常圧オゾン溶解槽１６に対してポンプ２０により常
圧オゾン溶解槽１６に供給した原水を循環送水しつつ、
前段側の加圧オゾン水製造装置の加圧オゾン溶解槽１か
ら抽出した加圧オゾン水を散気板１７を通じて後段の常
圧オゾン溶解槽１６の下部に導入する。これにより加圧
オゾン水と槽内に供給した原水とが混合し合って常圧オ
ゾン水が製造される。この場合に、常圧オゾン溶解槽１
６へ導入した加圧オゾン水に溶解していたオゾンの一部
は圧力低下に伴い気泡となって分離するが、散気板１７
を通過する過程で気泡は細分化されて原水中に散気され
るので槽内を上昇する間に効率よく再溶解してオゾン濃
度の高い常圧オゾン水が得られ、これによりオゾンガス
の利用効率が高まる。なお、一部のオゾンガスは余剰オ
ゾンとして水面上に抜け出た後に、オゾン処理器１０に
より無害化処理されて大気中に放出する。そして、この
状態で、給水弁１９を開弁すると常圧オゾン水が需要先
のユースポイントに向けて供給される。

【００１８】このように、前段の加圧オゾン水製造行程
と後段の常圧オゾン製造工程とに分けて常圧オゾン水を
製造することにより、高いオゾン利用率を確保しつつオ
ゾン濃度の高い常圧オゾン水を効率よく製造できる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次記
の効果を奏する。 （１）請求項１記載の構成によれば、従来装置における
エゼクタ，ミキサ，およびコンプレッサなどの部品を省
略して加圧オゾン水を製造することができ、これにより
オゾン水製造装置のコスト低減，並びに省スペース化が
図れる。

【００２０】（２）請求項３，４記載の構成を採用する
ことにより、加圧オゾン水をそのままま需要先で常圧に
戻して使用する、あるいは最初から常圧条件の下でオゾ
ン水を製造する方法と比べて、オゾナイザで生成したオ
ゾンガスの高い利用率を確保してオゾン濃度の高い常圧
オゾン水を効率よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に対応する加圧オゾン水製造
装置のシステムフロー図

【図２】本発明の実施例２に対応する常圧オゾン水製造
装置のシステムフロー図

【図３】従来における加圧オゾン水製造装置のシステム
フロー図

【符号の説明】

１ 加圧オゾン溶解槽 ５ 原水供給管路 ６ 水循環管路 ７ オゾナイザ １４ 一軸偏心ネジポンプ（回転容量型ポンプ） １５ 圧力調整弁 １６ 常圧オゾン溶解槽 １７ 散気板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アキュムレータを兼ねた加圧オゾン溶解槽
   と、回転容積形ポンプを介して加圧オゾン溶解槽の下部
   に接続配管した原水供給管路と、前記ポンプの吸込側に
   て原水供給管路に分岐管路を介して接続したオゾナイザ
   と、加圧オゾン溶解槽の上部と前記原水供給管路との間
   に圧力調整弁を介して配管した水循環管路とから構成
   し、回転容積型ポンプの運転により系内で水を循環送液
   しつつ、オゾナイザで生成したオゾンガスを原水供給管
   路に吸込み、原水にオゾンガスを気泡懸濁させた状態で
   加圧オゾン溶解槽内に押し込み導入して加圧オゾン水を
   製造することを特徴とするオゾン水製造装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のオゾン水製造装置におい
   て、回転容積型ポンプが一軸偏心ネジポンプであること
   を特徴とするオゾン水製造装置。
3. 【請求項３】請求項１記載のオゾン水製造装置の後段に
   常圧オゾン溶解槽を接続し、該常圧オゾン溶解槽の底部
   側に原水および前段の加圧オゾン溶解槽より抽出した加
   圧オゾン水を導入して常圧オゾン水を製造することを特
   徴とするオゾン水製造装置。
4. 【請求項４】請求項３記載のオゾン水製造装置におい
   て、常圧オゾン溶解槽の槽内底部に散気手段を備え、該
   散気手段を通じて加圧オゾン水を槽内に送り込むように
   したことを特徴とするオゾン水製造装置。