JPS5932401B2 - オゾン発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は安全でかつ低コストで高濃度のオゾン水等を
製造するのに適したオゾン発生装置に関するものである
。

オゾンは周知の通り、実用的な物質では弗素に次ぐ酸化
力を有しており、かつ反応後の生成物が無害な酸素であ
るために酸化剤、漂白剤などとしてその用途は極めて広
い。

特に高濃度オゾン水は反応速度が速く、パルプの漂白な
ど化学プラントに於いて選択的な酸化反応を目的とする
酸化剤としてその効果ははかり知えない。

このようなオゾンを製造する装置として従来知られてい
るものを以下図について説明する。

第１図に示されるものは比較的高濃度のオゾン水を製造
するのに適した酸素リサイクルオゾン発生装置の構成図
である。

図において、１は原料酸素源、２はオゾン発生機、３は
ブロア、４−１ 、４−２はオゾン吸着剤を充填したオ
ゾン吸脱着装置。

５は熱交換器、６はオゾン脱着気体源、７は気体冷却器
である。

次に動作について説明する。

ブロア３より、送入された酸素はオゾン発生機２内を通
過時に無声放電により一部がオゾンに変換されオゾン化
酸素となる。

オゾン発生機２を出たオゾン化酸素は熱交換器５にて吸
脱着装置４−１より出た冷却酸素と熱交換し、冷却され
、さらに気体冷却器７にて所定の温度まで冷却されて切
換弁８−１を経てオゾン吸脱着装置４−１に入る。

オゾン吸脱着装置４−１内の吸着剤はオゾンを選択的に
吸着し、残りの酸素は切換弁８−３を介してブロア３に
返送される。

オゾンとして消費された酸素は原料酸素源１より補充さ
れる。

吸脱着装置４−１がオゾンの吸着動作を行なっている間
に吸脱着装置４−２は、オゾン脱着気体源６よりオゾン
脱着気体が切換弁８−８を経て導入され、前の動作にて
吸着していたオゾンを脱着しオゾン化気体として取り出
すオゾン脱着動作を行なっている。

脱着したオゾンはオゾン脱着気体と共に切換弁８−６を
経て気液接触装置９に導入されオゾンを水中に溶解せし
めオゾン水として使用箇所に送られる。

オゾン吸脱着装置４−１内の吸着剤がオゾンを飽和近く
まで吸着すると切換弁８−１．８−６．８−８が閉じ、
切換弁１２．８−４ 、［５，８−７が開き吸脱着装置
４−１が上記オゾン脱着動作を、吸脱着装置４−２が上
記オゾン吸着動作を行なう。

上記のように吸脱着装置４−１．４−２を交互にオゾン
吸着動作、オゾン脱着動作に使用することにより連続的
にオゾン発生装置としての機能を果たす。

この様に従来のオゾン発生装置ではオゾン脱着時にオゾ
ン脱着気体が低温に冷却された吸着剤中を通過する際に
含有する水蒸気が吸着剤に吸着しオゾンの吸着容量の低
下の原因となり必要以上に大きな吸脱着装置を設けなけ
ればならない。

またこれを防止するには脱着気体の十分な乾燥が必要で
あり気体の乾燥にかなりの動力を必要とする。

また、オゾン水中のオゾン濃度は気液接触装置９に導入
される脱着気体中のオゾン濃度に支配され高濃度オゾン
水（数１０９／１ｔｅｎ水以上）を製造するためには水
温２０℃の場合には第２図に示されるように１０ｗｔ％
（脱着気体を空気とした場合）程度以上のオゾン濃度
が必要となる。

しかるに、従来の方法によると脱着気体中のオゾン濃度
は最大１０ｗｔ％であり高濃度オゾン水の製造は容易で
ない。

また、吸脱着装置を加温し脱着気体量を極めて少なくし
てオゾンを高濃度のオゾン化気体を得る方法も可能であ
るが常圧下では２０ｗｔ％以上のオゾン化気体は不安定
で急激な分解ひいては爆発を生ずる危険性が高い。

上記の事由により従来のオゾン発生装置では高濃度オゾ
ン水を安全に効率よく作ることは困難であった。

この発明はこのような点にかんがみてなされたもので、
高濃度オゾン水を安全にしかも低価格で製造することが
可能なオゾン発生装置を提供するものである。

以下第３図に示すこの発明の原理について説明する。

図において、第１図と同一符号は同一または相当部分を
示し、１０は水エゼククーである。

次に動作について説明する。

オゾン発生機２より供給された酸素の一部がオゾンに変
換したオゾン化酸素は、熱交換器５、および気体冷却器
７で冷却されて切換弁８−１を経て吸脱着装置４−１に
導入される。

吸脱着装置４−１内でオゾン化酸素中のオゾンが吸着剤
に吸着されて残りの酸素が切換弁８−３を介して熱交換
器５、ブロア３を経てオゾン発生機２に返送される。

オゾン発生機でオゾンに変換することにより消費された
酸素は原料酸素源１より供給される。

吸脱着装置４−１がオゾン吸着動作を行なっている間、
吸脱着装置４−２は後述のオゾン脱着動作を行なう。

吸脱着装置４−１内の吸着剤がオゾンを飽和近くまで吸
着すると切換弁８−１ 、［３，８−６が閉鎖し切換弁
８−２．８−５．８−７が開き吸脱着装置４−１がオゾ
ン脱着動作に入り、吸脱着装置４−２がオゾン吸着動作
に入る。

オゾンの脱着は、切換弁８−２を開くことにより水エゼ
クタ−１０で減圧吸引して脱着気体を通ずることなくオ
ゾンが脱着した水エゼクタ−１０内で水中に分散し溶解
してオゾン水として使用箇所に送られる。

また、吸脱着装置４−１．４−２は交互にオゾン吸着動
作とオゾン脱着動作を切換弁により繰返し連続的にオゾ
ン水を製造する。

この発明の原理はオゾンの脱着に脱着気体を使用するこ
となく減圧で吸引し直接水中に分散溶解せしめることに
より１０〜５０ｗｔ％もの高濃度オゾンを水中に分散で
きる。

従って生成するオゾン水は第２図のオゾン水系の平衡図
に明らかな様に３０ｇ／ｌｏｎ水〜２００ ｇ／ ｔｏ
ｎ水の高濃度オゾン水が連続的に得られる。

また、オゾン濃度が１０〜５０ｗｔ％のオゾン化気体は
常圧下で極めて不安定であるが、この発明の動作が−２
０〜−７０ＣＩｒＬＨｇの低圧下で行なわれるためオゾ
ンの密度は常圧下での３〜１０ｗｔ％のオゾン濃度に相
当し、前述のオゾンの分解あるいは爆発の危険は全くな
い。

さらに脱着気体を全く使用しないため、脱着気体の乾燥
、圧送等の動力が不要でオゾン水製造コストは従来のも
のより軽減される。

第４図はこの発明の一実施例で第３図と異なるところは
吸脱着装置４−１．４−２内に伝熱体１２−１ 、１２
−２を設はオゾン吸着動作時には冷熱源１３よりポンプ
１５−１および流路切換弁１１−１ 、１１−２を介し
冷却流体を流し吸脱着の冷却を、またオゾン脱着動作時
には温熱源１４よりポンプ１５−２および流路切換弁１
１−３ 。

１１−４を介し、加熱流体を流し吸脱着装置の加熱を行
なうようにした点である。

吸着剤の温度を下げるとオゾンの吸着量は増加し、逆に
吸着剤の温度を上げるとオゾンの吸着量は減少する。

従ってオゾンの吸着時に冷却することは少量の吸着剤（
小さな吸脱着装置）で多量のオゾンが吸着し、オゾンの
脱着時に加熱することにより脱着流体を通じなくとも吸
着剤より容易にかつ短時間で高濃度オゾンが脱着し水エ
ゼクタ−１０に供給されることになる。

また、吸脱着装置の加熱、冷却の熱量は吸着剤の比熱が
小さく、その電力消費は僅かであるので、この発明の実
用的価値は大きい。

さらに、冷熱源を冷凍機で製造する場合は、温熱源に冷
凍機の凝縮器の廃熱を利用することにより動力の増加を
押えることが期待できる。

またオゾン吸着動作からオゾン脱着動作へ移行する時の
吸脱着装置内の気相中のオゾン濃度はオゾン発生機より
送入されたオゾン化酸素であるため高々４ｗｔ％であり
大部分は原料気体の酸素である。

従って上記動作の切換直後は水エゼクタ−１０内に吸引
される気体中のオゾン濃度が急激に減少して水中のオゾ
ン濃度が大きく変動し、かつ必要以上に酸素の消費を増
加させることになる。

この様な次点は第５図に示す実施例のように吸脱着装置
４−１．４−２．４−３より切換弁８−２１゜８−２２
、８−２３を通して減圧吸引ポンプ１６とオゾン発生
機２を接続して、オゾン吸着動作からオゾン脱着動作に
移行する間に減圧吸引ポンプ１６により吸脱着装置の酸
素を主成分とする気体を減圧吸引して回収する酸素回収
動作を設けることにより容易に解消できる。

以上のようにこの発明はオゾンの脱着に脱着気体を使用
することなく減圧で吸引し直接水中に分散溶解せしめて
いるので、高濃度オゾン水が連続的に得られ、かつ脱着
気体の乾燥、圧送等め動力が不要でオゾン水製造価格は
従来のものに比し軽減される。

さらに動作は低圧下で行なわれるのでオゾンの分解、爆
発の危険がなくなる等諸効果がある。

又、この発明によれば、吸脱着装置に伝熱体を設けてい
るのでオゾンの吸着及び脱着を効率よく行なう事が出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のオゾン発生装置の構成図、第２図は気相
中のオゾン濃度と水中オゾン濃度の関係を示す曲線図、
第３図はこの発明の一原理を示す構成図、第４図、およ
び第５図はこの発明の実施例を示す構成図である。 図において、１は原料酸素源、２はオゾン発生器、３は
ブロア、４−１．４−２．４−３はオゾン吸脱着装置、
５は熱交換器、７は気体冷却器、１１ 、８−２ 、
［３、８−４、８−５、８−６，８−７は流体切換弁、
１０は水エゼクタ−である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示すものとす
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原料酸素からオゾン化酸素を形成するオゾン発生機
   と、上記オゾン発生機により形成されたオゾン化酸素か
   らオゾンを吸着し、かつ吸着したオゾンを脱着し得る少
   なくとも一つの吸脱着装置と、上記オゾン発生機に原料
   酸素を供給する原料酸素源とを有し、上記吸脱着装置に
   よりオゾンが吸着された後の酸素を上記オゾン発生機に
   戻し、かつ上記吸脱着装置からオゾンを脱着供給するも
   のにおいて、上記吸脱着装置に吸着されたオゾンを−７
   ０（ｃｒＩｌＨｇ ）以上−２０〔ｃＩｒＬＨｇ〕未満
   の圧力で減圧吸引して脱着すると共に上記脱着したオゾ
   ンを上記減圧下の状態で流体中に分散させる減圧吸引装
   置と、上記吸脱着装置に設けられ、オゾン吸着時には低
   温流体が通じオゾン脱着時には高温流体が通じる伝熱体
   とを備えた事を特徴きするオゾン発生装置。 ２ 減圧吸引装置として水流エゼクタを用いた事を特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のオゾン発生装置。