JPH07277705A - 循環式オゾン水製造装置におけるオゾン濃度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高価なオゾン濃度計を使用せずに、実用上差
し支えない程度の誤差の範囲内で、希望するオゾン濃度
のオゾン水を製造し、必要に応じてそのオゾン濃度を長
時間保持できる方法を得る。 【構成】 循環式オゾン水製造装置におけるオゾン濃度
制御方法において、オゾン含有ガス濃度と、製造される
オゾン水のオゾン濃度との間に存在する理論的な平衡到
達濃度を求める過程と、オゾン水のオゾン濃度に存在す
る半減期を求める過程と、平衡到達濃度と半減期とか
ら、オゾン水の目標オゾン濃度を得ることができる条件
を特定する過程とを有し、オゾン濃度計なしで目標オゾ
ン濃度のオゾン水を製造、保持または制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、循環式オゾン水製造装
置におけるオゾン濃度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾン水は、殺菌、脱臭、脱色、水中の
除藻、酸化剤などの目的で、広範囲な分野で着目され、
使用、計画、および実験がなされている。その一例を挙
げると、

【０００３】イ）水産加工 オゾン水洗浄による殺菌、脱臭、脱色、有機物分解、鮮
度保持 ロ）農産物加工 オゾン水洗浄による殺菌、鮮度保持 ハ）水耕栽培用にオゾン水を使用することによる殺菌、
防藻 ニ）建築業 １）水道配管の配管内錆除去 ２）浄化槽内の脱臭、殺菌および排水の脱色 ホ）医療 １）院内における殺菌のための手洗い及び医療用器具の
殺菌 ２）給食用調理器具その他の殺菌 ヘ）実験用 今後非常に広範囲の用途が期待されており、それらの実
用化実験が行われている。 ト）その他

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】循環式オゾン水製造装
置によって製造するオゾン水の濃度管理は、水中オゾン
濃度計にてオゾン濃度を計測し、その濃度指示にもとづ
いてオゾン発生機のオンオフあるいは出力調整を手動あ
るいは自動で行うことにより行っている。一般に、オゾ
ン濃度の半減期は、いろいろな条件で異なるが、約１５
分と非常に短く、一定の誤差内のオゾン濃度を上記の方
法で維持することは実際問題として非常に困難な作業で
ある。

【００１０】更に、水中オゾン濃度計は現在のところ非
常に高価であるために、小型オゾン水製造装置に取り付
けることは現実的には不可能であり、小型オゾン水製造
装置におけるオゾン濃度制御の大きなネックになってい
る。

【００１１】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、高価なオゾン濃度計を使用せずに、実用上差
し支えない程度の誤差の範囲内で、希望するオゾン濃度
のオゾン水を製造し、必要に応じてそのオゾン濃度を長
時間保持できる方法を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、オゾン含有ガス濃度と、製造されるオゾン
水のオゾン濃度との間に存在する理論的な平衡到達濃度
を求める過程と、オゾン水のオゾン濃度に存在する半減
期を求める過程と、平衡到達濃度と半減期とから、オゾ
ン水の目標オゾン濃度を得ることができる条件を特定す
る過程とを有し、オゾン濃度計なしで目標オゾン濃度の
オゾン水を製造、保持または制御するように構成されて
いる。

【００１３】

【作用】上記構成の循環式オゾン水製造装置におけるオ
ゾン濃度制御方法においては、オゾン水に平衡濃度が存
在することを利用し、且つ発生する濃度の誤差が実用上
許容できる範囲であることを利用して濃度の制御を行う
ことができ、これにより、高価なオゾン濃度計を使用せ
ずに、実用上差し支えない程度の誤差の範囲内で、希望
するオゾン濃度のオゾン水を製造し、必要に応じてその
オゾン濃度を長時間保持できる方法を得ることが可能と
なる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
するが、最初に一般的理論について説明し、次に図面と
共に具体的に説明する。

【００１５】一般にオゾン含有ガスを使用してオゾン水
を製造する場合、製造されるオゾン水の濃度に関して次
のような条件が存在する。 １）溶解するオゾン量は、使用するオゾン含有ガス濃度
に影響され、理論的な平衡濃度が存在する。オゾン含有
ガス濃度が高いほど平衡するオゾン水の濃度は高くな
る。 ２）溶解するオゾン量は、気液接触時のオゾン含有ガス
の粒子の大きさに影響される。オゾン含有がすの粒子が
小さい程溶解量は大きい。 ３）溶解するオゾン量は、供給するオゾン含有ガスの圧
力に影響される。オゾン含有ガス圧力が大きい程溶解量
は大きい。 ４）溶解するオゾン量は、溶解される水の温度に影響さ
れる。水の温度が低い程溶解量は大きい。 ５）溶解される水のＰＨは、平衡濃度に影響する。ＰＨ
の低い方が平衡濃度は上昇する。 ６）オゾン水の貯蔵圧力は、平衡濃度に影響する。圧力
の高い方が平衡濃度は上昇する。 ７）オゾン水のオゾン濃度の半減期は非常に短い。一般
の場合、ほぼ１５分程度である。 ８）オゾン水の半減期は水温により影響される。低温の
方が半減期は長くなる。 ９）オゾン水の半減期は有機物その他の挟雑物の存在に
影響される。挟雑物の存在は半減期を短くする。 １０）オゾン濃度の半減期は、水のＰＨに影響される。
ＰＨが高い方が速い。 １１）オゾン濃度の半減期は、イオンの存在により影響
される。イオンの存在は半減期を短くする。 １２）オゾン水の貯蔵圧力は、オゾン濃度の半減期に影
響する。圧力の高い方が半減期は長くなる。

【００１６】循環式オゾン水製造装置は、オゾン発生機
にて発生したオゾン含有ガスをオゾン溶解機に導き、水
に溶解して製造したオゾン水を循環させて（図１参照）
順次濃度を上げていく型のバッチ型、或いは一部を出力
（オゾン水）として抜き取りながら運転する半バッチ型
のオゾン水製造装置である。このオゾン水製造装置は、
一般の場合には運転を有る程度の時間継続すれば、上記
１）〜１２）の条件を総合した平衡濃度に到達し、後は
その濃度を数％程度の誤差で維持する。これは、圧力や
粒径等はオゾン溶解機の構造で決まってしまい、オゾン
発生機の製造するオゾン含有ガス濃度を一定に保てば、
水の状態も殆ど差異はないことからこのような結果が導
かれる。

【００１７】この性質を利用して、製造するオゾン水の
濃度を制御しようとするのが本発明の要点である。すな
わち、上記１）〜１２）項の諸条件を整理し、操作上容
易に変更可能なファクターを調整することにより、希望
濃度のオゾン水を得、且つその濃度を保持しようとする
ものである。

【００１８】具体的には、上記諸条件の中で実際的に変
化調節可能なファクターはオゾン発生機において、原料
ガスの流量と、オゾン発生電圧の調整に依るオゾン含有
ガス濃度の調整である。残りのファクターは、実際的な
運転状態では変化も少なく、オゾン濃度に対する影響の
度合いも小さいので、有るがままの状態（使用条件）で
キャリブレーションを行い、あらかじめその状態での性
能曲線を描いて置き、その性能曲線に従って濃度の制御
を行うようにしている。

【００１９】なお、予め製造場所で性能曲線を画いてお
き、上記諸条件の設置場所での差異により補正を加えて
使用しても良い。また、上記諸条件の小さい変化による
濃度の誤差の発生が心配される場合は、最も簡単でかつ
安価な気相パージ検知管法による水中オゾン濃度計を準
備して、１日に１度あるいは必要により数度確認を行え
ば十分である。

【００２０】本発明の実施例では、制御のための可変フ
ァクターとしてオゾン含有ガス濃度を採用する。オゾン
発生機には、無声放電型、沿面放電型、紫外線型、電解
型等があるが無声放電型、あるいは沿面放電型等のオゾ
ン発生機を使用するものとすれば、発生オゾン含有ガス
濃度は原料ガス量（オゾン含有ガス流量）と、放電電圧
（オゾン発生電圧）により安定した状態で正確に制御で
きる。溶解時のオゾン含有ガスの粒子の大きさおよび設
定圧力は、溶解装置の型式により一定となる。水のＰ
Ｈ、イオン濃度、挟雑物、温度等は、循環式であること
もあってほぼ一定と考えてよい。以上の条件より水中の
オゾン濃度は、平衡値を有し一定時間経過後安定する。

【００２１】図１は、本発明による循環式オゾン水製造
装置におけるオゾン濃度制御方法の一実施例を示すブロ
ック結線図である。この実施例では、ガス原料として酸
素を使用するものとする。

【００２２】図１において、１は、ガス原料を貯蔵する
酸素ボンベである。原料酸素ガスは、放電管型あるいは
沿面放電型オゾン発生機２に供給される。オゾン発生機
２には、電源３により供給された高圧電気（オゾン発生
電圧）が導かれ、原料ガス酸素の中で放電することによ
り、原料ガス酸素の一部がオゾンに変化し、オゾン含有
ガスとなってオゾン溶解装置６に送られる。オゾン発生
機２にて発生するオゾン含有ガスのオゾン濃度（オゾン
含有ガス流量）は、オゾン発生機２に組み込まれた酸素
ガス流量計４（オゾン含有ガス流量の計測）と、供給電
圧計５（オゾン発生電圧の計測）により制御される。

【００２３】一定の濃度に制御されたオゾン含有ガス中
のオゾン分のほとんどがオゾン溶解装置６内で循環水の
中に溶解される。オゾン溶解装置６にてオゾンを溶解し
た水は、循環往管７を経てオゾン水循環タンク８に貯留
される。更にオゾン水は、循環ポンプ９により吸収さ
れ、循環帰管１０を経てオゾン溶解装置６に送られ、こ
れを繰り返すことにより、繰り返してオゾンを溶解す
る。

【００２４】オゾン水循環タンク８には、オゾン分解機
１３が取り付けられ、溶解しなかった残余のオゾンはこ
のオゾン分解機１３で分解されて外部（大気中）に放出
される。また、オゾン水循環タンク８には、オゾン水取
り出しノズル１１と、ドレーン抜きノズル１４と、給水
ノズル１２が取り付けられる。なお、オゾン発生機２に
は、オゾン発生量３ｇ／ｈのものを使用した。

【００２５】本装置によって、水を循環させながらオゾ
ン含有ガスを吹き込むことにより、循環タンク内のオゾ
ン水濃度は時間の経過とともに上昇し、やがて平衡状態
に達し、一定の濃度を保持するようになる。本実施例の
場合のオゾン発生電圧およびオゾン含有ガス流量と平衡
到達濃度との関係は図２のようになる。

【００２６】図２に依れば、平衡到達濃度に達するまで
には数十分の時間を要し、実用機としては若干長いよう
ではあるが、オゾン含有ガス濃度の高い場合は初期の濃
度の上昇は迅速であるので、必要が有れば初めは高い濃
度で運転を行い、到達濃度に達した時点で必要到達濃度
が発生する条件に切り替えを行えば、一般的には極短時
間すなわち数分で必要濃度を得ることが可能であり、そ
の後は必要濃度を維持することが可能である。

【００２７】この切り替えは手動で行っても良いし、タ
イマーと電磁弁を組み合わせて自動で行っても良い。

【００２８】到達濃度の誤差は、上述した１）〜１２）
項の条件の変化により発生するが、これを変化の少ない
ように考慮すれば数％の以内に収まり、実用的には問題
のないものになる。また、この誤差の発生は目にみえな
いので、必要に応じて安価な気相バージ検知管法による
水中オゾン濃度計にて１日１度あるいは場合によっては
数度確認を行うのも１方法である。

【００２９】尚、本実施例における製造及び制御可能な
濃度範囲は０．５〜２０ｐｐｍであり、オゾン発生機の
変更ならびに装置の仕様変更により、０．１〜４０ｐｐ
ｍ或いはそれ以上の濃度が可能と考えられる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、オゾン水
に平衡濃度が存在することを利用し、且つ発生する濃度
の誤差が実用上許容できる範囲であることを利用して濃
度の制御を行うことができ、これにより、高価なオゾン
濃度計を使用せずに、実用上差し支えない程度の誤差の
範囲内で、希望するオゾン濃度のオゾン水を製造し、必
要に応じてそのオゾン濃度を長時間保持できる方法を得
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による循環式オゾン水製造装置における
オゾン濃度制御方法の一実施例を示すブロック結線図で
ある。

【図２】本発明による循環式オゾン水製造装置における
オゾン濃度制御方法の一実施例を示す特性図である。

【符号の説明】

２ オゾン発生機 ３ 電源 ４ 酸素ガス流量計 ５ 供給電圧計 ６ オゾン溶解装置 ７ 循環往管 ８ オゾン水循環タンク ９ 循環ポンプ １０ 循環帰管 １１ ノズル １２ 給水ノズル １３ オゾン分解機 １４ ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】循環式オゾン水製造装置におけるオゾン濃
   度制御方法において、 オゾン含有ガス濃度と、製造されるオゾン水のオゾン濃
   度との間に存在する理論的な平衡到達濃度を求める過程
   と、 オゾン水のオゾン濃度に存在する半減期を求める過程
   と、 前記平衡到達濃度と前記半減期とから、オゾン水の目標
   オゾン濃度を得ることができる条件を特定する過程とを
   有し、 オゾン濃度計なしで目標オゾン濃度のオゾン水を製造、
   保持または制御することを特徴とする循環式オゾン水製
   造装置におけるオゾン濃度制御方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 オゾン水の目標オゾン濃度を得ることができる条件を特
   定する過程は、オゾン発生電圧およびオゾン含有ガス流
   量を特定する過程であることを特徴とする循環式オゾン
   水製造装置におけるオゾン濃度制御方法。