(57)【要約】【課題】オゾン水を製造する際に、オゾン発生手段で発生したオゾンガスを無駄に捨てることなく再利用し、運転コストを大幅に低下する。【構成】本システムは、オゾン溶解手段２，２ａと気液分離手段７を設け、オゾン溶解手段２でオゾン発生手段１からのオゾンガスを含む気体を水系統４からの水中に吹き込んでオゾンガスを溶解し、得られたオゾン含有水から未溶解のオゾンガスを含む気体成分を気液分離手段７で分離し、分離した気体成分を他のオゾン溶解手段２ａに供給し、そこで水系統４からの水中に吹き込んでオゾンガスを溶解する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中の酸素からオゾンガスを発生するオゾン発生手段１と、そのオゾン発生手段１から流出するオゾンガスを含む気体を水系統４から供給される水中に吹き込んでオゾンを溶解するオゾン溶解手段２を備えたオゾン水製造システムにおいて、
複数のオゾン溶解手段２，２ａと、気液分離手段７を設け、前記オゾン溶解手段の１つ（２）で前記オゾン発生手段１から流出するオゾンガスを含む気体を水系統４から供給される水中に吹き込んでオゾンガスを溶解し、得られたオゾン含有水から未溶解のオゾンガスを含む気体成分を前記気液分離手段７で分離し、分離した気体成分を他のオゾン溶解手段２ａに供給し、そこで水系統４から供給される水中に吹き込んでオゾンガスを溶解するように構成したことを特徴とするオゾン水製造システム。
【請求項２】
請求項１において、さらに他のオゾン発生手段１ａを設け、そこで前記気液分離手段７で分離した気体成分から更にオゾンを発生して前記他のオゾン溶解手段２ａに供給するように構成したことを特徴とするオゾン水製造システム。
【請求項３】
請求項１または２において、前記他のオゾン溶解手段２ａが他の水系統４ａに設けられることを特徴とするオゾン水製造システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記水系統４または他の水系統４ａの少なくとも一方が循環水系統を構成していることを特徴とするオゾン水製造システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記気液分離手段７は気液分離室１３と、気液分離室１３の下部に設けた気液混合体の入口部１４および脱気したオゾン水の出口部１５と、気液分離室１３の上部に設けた気体の出口部１６と、気体の出口部１６に連通して設けた調整弁１７と、液面制御装置１８とを備え、気液分離室１３の液面が所定の範囲になるように液面制御装置１８で調整弁１７を制御するように構成したことを特徴とするオゾン水製造システム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、気液分離手段７からの気体成分を加圧手段２８で加圧して他のオゾン溶解手段２ａに供給するように構成したことを特徴とするオゾン水製造システム。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、気液分離手段７からの気体成分を水系統４または他の水系統４ａの水流によるベンチュリー作用で他のオゾン溶解手段２ａに供給するように構成したことを特徴とするオゾン水製造システム。
【請求項８】
空気中の酸素からオゾンガスを発生するオゾン発生手段１と、そのオゾン発生手段１から流出するオゾンガスを含む気体を水系統４から供給される水中に吹き込んでオゾンを溶解するオゾン溶解手段２を備えたオゾン水製造システムにおいて、前記オゾン溶解手段２で得られたオゾン含有水から未溶解のオゾンガスを含む気体成分を分離する気液分離手段７を設け、分離した気体成分を前記オゾン発生手段１に原料空気の一部として供給するように構成したことを特徴とするオゾン水製造システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオゾン水製造システムに関し、特にオゾン発生手段で発生したオゾンガスを効率よく利用できるオゾン水製造システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から下水道処理設備、上水道処理設備、水耕栽培設備などにおける水の殺菌処理にオゾン水が使用されている。また原子力発電プラントにおける一次系配管、構造部品等の表面に付着もしくは生成する酸化皮膜、例えば難溶性クロム系酸化物はオゾン水の酸化作用により溶解して除去することができる。このような酸化処理技術については特許文献１に記載されている。
【０００３】
オゾン水はオゾンガスを水系統から供給される水中に吹き込んで溶解させることにより容易に製造できる。また原料となるオゾンガスはオゾン発生手段により容易に発生でき、このようなオゾン発生手段としては放電方式、水電解方式、紫外線照射方式等がある。
【０００４】
オゾンガスを溶解するオゾン溶解手段としては、ミキシングポンプ、散気管、前記特許文献１に記載されているような中空糸オゾンミキサ、さらには特許文献２に記載されているようなハニカム型ミキサや中空糸を利用した拡散膜型ミキサ等がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２２８７９６号公報
【特許文献２】
特開平９−３８６６０号公報
【０００６】
図７は従来のオゾン水製造システムを示すプロセスフロー図である。空気配管ａから放電方式等のオゾン発生装置からなるオゾン発生手段１に原料空気が供給され、そこで空気中の酸素をオゾンガスに変換し、そのオゾンガスを含む気体を配管ｂでオゾン溶解手段２に供給する。オゾン溶解手段２では原水供給装置３から水系統４で供給される水中に前記気体を吹き込んでオゾン水を製造し、そのオゾン水がオゾン溶解手段２の下流側から排出する。
【０００７】
オゾン溶解手段２では気体に含まれているオゾンガスの一部が水中に溶解し、残りのオゾンガスを含む気体成分は生成したオゾン水に細かい気泡状態で混入した状態になって下流側に接続したオゾン利用設備５に供給され、そこでオゾン水による殺菌処理や酸化処理が行われる。また処理後の排水は配管ｃから図示しない排水処理設備に供給され、そこで残存するオゾンや処理により混入する物質の浄化処理が行われる。
【０００８】
一般にオゾン利用設備５はその処理に際して気液混合体を攪拌するので、気液混合体の気体成分が配管ｄから排気として流出する。この排気は環境に有害なオゾンが含まれているので排ガス処理装置６で処理し、無害化してから配管ｅから外部に排出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
オゾン溶解手段２で溶解可能なオゾンガス量は、系統水のｐＨ値などにより変動することが特許文献１などにも記されており、その条件を整えれば水温が低いほど大きくなる傾向がある。だが常温でもごく僅かな量に過ぎず、２０℃の水に溶解可能なオゾン濃度は最大で３５０ｍｇ／リットル程度であり、水温が上昇すると溶解はさらに減る。例えば前記特許文献１に記載された中空糸ミキサ方式を利用した大型のオゾン溶解手段を使用した場合でも、例えば８０℃で２０Ｎｍ３  の系統の場合、１５ｍ／時という流量で循環させた場合に溶解するオゾン濃度はわずかに２．５ｐｐｍ程度である。
【００１０】
だがこの濃度を得る為に水中に投じるオゾン量は実際には約１Ｋｇ／時という大量のオゾンを含有するガスが要求されるが、吹き込んだとしても、得られる水のオゾン濃度から算出すると溶解し使われるオゾンはわずかに０．０５Ｋｇに過ぎず、残りの０．９５Ｋｇ／時もの大量のオゾンガスが排ガス処理装置６に排出して処理されているのが現実である。この溶解率をさらに増大するには、オゾン溶解手段を大型化して単位時間当たりの溶解能力を増加する必要があるが、大型化すると設置コストや運転コストが上昇するという問題がある。
【００１１】
このように従来のシステムでは、オゾン発生手段１で発生したオゾンガスの大部分が無駄になり、それが運転コスト上昇の要因の１つになっている。またオゾンの利用率が極めて低いので、オゾン溶解手段２の容量も必要以上に大きくする必要がある。さらにオゾン水の供給系統が長い場合やオゾン水の生成から時間を経ると、オゾン利用設備５に供給するオゾン水のオゾン濃度低下を起こしたりオゾンの自己崩壊反応に起因する時間的な濃度ムラを生じたりすることがある。
【００１２】
さらに、高濃度のオゾン水を必要とする場合にもオゾン発生手段１の容量を大きくするか、複数のオゾン発生手段１を並列運転することが必要になる。
そこで本発明は、従来のオゾン水製造システムのこれらの問題を解決することを課題とし、そのための新しいオゾン水製造システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明は、空気中の酸素からオゾンガスを発生するオゾン発生手段と、そのオゾン発生手段から流出するオゾンガスを含む気体を水系統から供給される水中に吹き込んでオゾンガスを溶解するオゾン溶解手段を備えたオゾン水製造システムである。そして本装置は複数のオゾン溶解手段と、気液分離手段を設け、前記オゾン溶解手段の１つで前記オゾン発生手段から流出するオゾンガスを含む気体を水系統から供給される水中に吹き込んでオゾンガスを溶解し、得られたオゾン含有水から未溶解のオゾンガスを含む気体成分を前記気液分離手段で分離し、分離した気体成分を他のオゾン溶解手段に供給し、そこで水系統から供給される水中に吹き込んでオゾンガスを溶解するように構成したことを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
上記オゾン水製造システムにおいて、さらに他のオゾン発生手段を設け、そこで前記気液分離手段で分離した気体成分から更にオゾンガスを発生して前記他のオゾン溶解手段に供給するように構成できる（請求項２）。
【００１５】
上記いずれかのオゾン水製造システムにおいて、前記他のオゾン溶解手段を他の水系統に設けることができる（請求項３）。
【００１６】
さらに上記いずれかのオゾン水製造システムにおいて、前記水系統または他の水系統の少なくとも一方が循環水系統を構成できる（請求項４）。
【００１７】
さらに上記いずれかのオゾン水製造システムにおいて、前記気液分離手段は気液分離室と、気液分離室の下部に設けた気液混合体の入口部および脱気したオゾン水の出口部と、気液分離室の上部に設けた気体の出口部と、気体の出口部に連通して設けた調整弁と、液面制御装置とを備え、気液分離室の液面が所定の範囲になるように液面制御装置で調整弁を制御するように構成できる（請求項５）。
【００１８】
さらに上記いずれかのオゾン水製造システムにおいて、前記気液分離手段からの気体成分を加圧手段で加圧して他のオゾン溶解手段に供給するように構成できる（請求項６）。
【００１９】
さらに上記いずれかのオゾン水製造システムにおいて、気液分離手段からの気体成分を水系統または他の水系統の水流によるベンチュリー作用で他のオゾン溶解手段に供給するように構成できる（請求項７）。
【００２０】
また、前記課題を解決する別の本発明は、空気中の酸素からオゾンガスを発生するオゾン発生手段と、そのオゾン発生手段から流出するオゾンガスを含む気体を水系統から供給される水中に吹き込んでオゾンガスを溶解するオゾン溶解手段を備えたオゾン水製造システムである。そして本システムは、前記オゾン溶解手段で得られたオゾン含有水から未溶解のオゾンガスを含む気体成分を分離する気液分離手段を設け、分離した気体成分を前記オゾン発生手段に原料空気の一部として供給するように構成したことを特徴とする（請求項８）。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明に係るオゾン水製造システムのプロセスフロー図である。原水供給装置３から水を供給する水系統４にはオゾン溶解手段２、気液分離手段７、他のオゾン溶解手段２ａ、オゾン利用設備５が順に接続されている。
【００２２】
オゾン発生手段１には空気導入用の配管ａとオゾンガスを含む気体をオゾン溶解手段２に供給する配管ｂが接続される。このオゾン発生手段１は原料空気中の酸素の少なくとも一部をオゾンガスに変換するもので、図７の従来のシステムと同様に放電方式等の一般的なオゾン発生装置を使用できる。
【００２３】
オゾン溶解手段２の気体供給部にはオゾン発生手段１からの配管ｂが接続され、水供給部には水系統４が接続される。このオゾン溶解手段２は配管ｂから供給されるオゾンガスを含む気体を水系統４から導入される水に吹き込んでオゾン水を生成するもので、従来のシステムと同様にミキシングポンプや散気管、その他の種々の方式を利用した装置を使用できる。
【００２４】
オゾン溶解手段２および後述する他のオゾン溶解手段２ａは、前記のように種々の方式を利用した装置を使用できるが、供給されるオゾンの濃度や露点、系統水の性状（例えばオゾン濃度や温度）、オゾンガスを含む気体と系統水の圧力差等により最適なものを選択することが望ましい。特に最後のオゾンガスを含む気体と系統水の圧力差は、オゾン溶解手段２（２ａ）の方式選択に大きな影響を及ぼす。
【００２５】
図２は散水管を利用したオゾン溶解手段２の模式的な説明図である。管状に形成した本体８の左側は水供給部を構成して水系統４の上流側に接続され、右側は水排出部を構成して水系統の下流側に接続される。そして本体８の内部には気体供給部を構成する多数の微小なノズル孔を設けた細長い散気管９が配置される。オゾン発生手段１からのオゾンガスを含む気体は配管ｂから散気管９に供給され、多数の微小なノズル孔から細かい気泡となって水中に吹き込まれる。
【００２６】
吹き込まれた気体に含まれるオゾンガスの一部は水に溶解し、未溶解の気体成分は気泡状態のまま水中に含まれてオゾン水と気液混合体を形成して水排出部から下流側に流出する。この形式のオゾン溶解手段２はオゾンガスを含む気体の圧力が水系統の水圧より高い場合、例えば水系統の下流側における比較的圧力の低い位置に接続したオゾン溶解手段２ａに好適に適用できる。
【００２７】
図３はベンチュリー作用を利用したオゾン溶解手段２の模式的な説明図である。このオゾン溶解手段２は管状に形成した本体８と、本体８の内部に設けた絞り部１０と、絞り部１０部分に先端が開口したノズル管１１を有し、本体８の左側が水供給部を構成し、右側が水排出部を構成する。そして気体供給部を構成するノズル管１１にはオゾン発生手段１からの配管ｂが接続される。
【００２８】
このオゾン溶解手段２において、水系統４から供給される水は絞り部１０でその流速が上昇し、その際に発生する減圧状態の水流によって配管ｂから供給されるオゾンを含む気体が吸引され、微細な多数の気泡となって先端から噴出する。吹き込まれた気体に含まれるオゾンガスの一部は水に溶解し、未溶解の気体成分は気泡状態のまま水中に含まれてオゾン水と気液混合体を形成し、水排出部から水系統の下流側に流出する。この形式のオゾン溶解手段２は、例えば水系統の上流側における比較的圧力の高い位置に接続したオゾン溶解手段２に好適に適用できるが、気体の圧力が水圧とほぼ同じか、それより低い場合でも適用可能である。
【００２９】
図１において、気液分離手段７はオゾン溶解手段２で得られたオゾン水と気体成分の気液混合体を導入し、そこで未溶解のオゾンガスを高濃度で含む気体成分を分離するものである。そして分離された気体成分は配管ｆから他のオゾン溶解手段２ａの気体供給部に供給され、脱気された残りのオゾン水は水系統の下流側に流出して他のオゾン溶解手段２ａの水供給部に供給される。
【００３０】
なお、他のオゾン溶解手段２ａから流出するオゾン水はオゾン利用設備５に供給され、そのオゾン利用設備５から流出する低濃度のオゾンを含むオゾン水は、配管ｃから図示しない排水処理装置に排出して無害化処理を行う。また、オゾン利用設備５から排出するオゾンを含む気体成分は配管ｄから排ガス処理装置６に排出し、そこで浄化されて配管ｅから外部に排出する。
【００３１】
他のオゾン溶解手段２ａは、オゾン溶解手段２で溶解できなかったオゾンガスを無駄に捨てることなく有効活用するために設けられる。このように他のオゾン溶解手段２ａを設けることにより、オゾン溶解手段２から水系統４に流出するオゾン水にさらにオゾンを溶解させてそのオゾン濃度を増大させることができる。すなわち、オゾン溶解手段２と他のオゾン溶解手段２ａを直列に接続し、２段階でオゾン溶解を行うように構成するとオゾン溶解時間が２倍になり、それによってオゾン溶解手段２を大型化した場合と同様な効果を発揮させることができる。そのため低コストで高濃度のオゾン水を容易に製造することが可能になる。
【００３２】
気液分離手段７で分離したオゾンを高濃度で含む気体の一部を点線の配管ｆａでオゾン発生手段１に原料空気の一部として供給することもできる。さらに、気体の全部をオゾン発生手段１に原料空気の一部として供給することもできる（請求項８参照）。その場合には、更に小型で高効率のオゾン発生手段１を構成できるので、システム全体の設置コストおよび運転コストを低下できる。
【００３３】
さらに、気液分離手段７で分離したオゾンを高濃度で含む気体を点線で示す他のオゾン発生手段１ａに供給し、オゾン濃度をより高めた状態で他のオゾン溶解手段２ａに供給することもできる。このような他のオゾン発生手段１ａを設けることにより、他のオゾン溶解手段２ａで得られるオゾン水のオゾン濃度をより増大できる。なお他のオゾン発生手段１ａは補助的なものであり、その容量は比較的小さいものでよいので、設置コストおよび運転コストはそれ程高くならない。
【００３４】
また、気液分離手段７で分離された気体は通常高湿度であるため、それを供給する他のオゾン発生手段１ａは電気分解型など、湿度の影響を比較的受けない方式のものを選択することが望ましい。なお、他のオゾン発生手段１ａとして放電方式を選択する場合には、その前段に露点低下を目的とした空気ドライヤー等の乾燥手段を設けることが望ましい。
【００３５】
さらに、気液分離手段７と他のオゾン溶解手段２ａの間に点線で示す他のオゾン利用設備５ａを設けてもよい。このような他のオゾン利用設備５ａを設けた場合にはそこでオゾンが消費されるが、流出する低濃度のオゾン水は下流側に設けた他のオゾン溶解手段２ａで再び高濃度のオゾン水に戻し、そのオゾン水を下流側に設けた実線で示すオゾン利用設備５に供給することができる。
【００３６】
さらに、実線で示す下流側のオゾン利用設備５から比較的低濃度のオゾン水を排出する配管ｃに点線で示す水系統４を追加し、その追加した水系統４にポンプ１２、他の気液分離手段７ａ、第３のオゾン溶解手段２ｂ、第３のオゾン利用設備５ｂを順に接続することもできる。
【００３７】
このように実質的に水系統４を延長し、そこに前記各手段等を設けることにより、さらに多くのオゾン利用設備にオゾン水を供給することが可能になる。但し下流側のオゾン利用設備５ほど低濃度のオゾンを利用する設備であることが必要になる。なおポンプ１２は水系統４の圧力低下を回復するものであるが、場合によっては省略できる。
【００３８】
図４は気液分離手段７の１例を示す断面図である。本実施の形態における気液分離手段７は、密閉型の気液分離室１３と、気液分離室１３の下部に設けた気液混合体の入口部１４および脱気した液体の出口部１５と、気液分離室１３の上部に設けた気体の出口部１６と、気体の出口部１６に連通して設けた調整弁１７と、液面制御装置１８を備えている。そして上流側の水系統４は開閉弁１９と傾斜した上昇管２０を介して入口部１４に連通し、出口部１５は傾斜した下降管２１と開閉弁２２を介して下流側の水系統４に連通する。
【００３９】
さらに気液分離室１３の内部には、その底部から上方に延長する複数の仕切り板１３ａが平行に配列して設けられている。これら仕切り板１３ａは平坦な板材または網板やパンチングメタル等の多数の貫通孔を有する板材からなり、気液分離室１３内に流入した気液混合体をより効果的に減速し、気液混合体の滞留時間を長くして気液分離効率をより高めることができる。なお場合によっては、これら仕切り板１３ａを省略することもできる。
【００４０】
気液分離室１３は内部の液面を監視できるように、透明若しくは半透明の強化プラスチックで作ることができる。また気液分離室１３を金属板で作る場合には側壁にガラス製の液面計（図示せず）を取り付ける。気液分離室１３の上部には圧力測定器２３と気体逃がし弁２４が設けられる。圧力測定器２３は気液分離室１３の内圧を監視するものであるが場合によっては省略される。気体逃がし弁２４は気液分離手段７の運転開始時に内部の空気を排出するために設けられる。
【００４１】
気液分離室１３の上部に設けた液面制御装置１８は、フロート１８ａ、レバー１８ｂおよびレバー１８ｂの中間部に連結した駆動ロッド１８ｃを有し、その駆動ロッド１８ｃの先端が調整弁１７に連結され、これら液面制御装置１８と調整弁１７によりフロート式自動液面制御手段２５が構成される。調整弁１７の出口側には配管ｆが接続され、その先端は図１に示すように他のオゾン溶解手段２ａの気体供給部に連通している。
【００４２】
なお液面制御は通常この分野で採用されている他の方式、例えば気液分離室１３の液面を検出する液面測定器、その液面測定器から伝送する液面測定信号が予め設定された値になるように制御信号を出力する制御器、および制御器からの制御信号で流量調整を行う流量調整弁で構成した液面制御手段を採用することができる。
【００４３】
配管ｆには開閉弁２６が設けられる。さらに配管ｆには必要に応じて点線で示す密閉式のバッファタンク２７およびポンプ等の加圧手段２８の少なくとも一方を設けることができる。バッファタンク２７は調整弁１７の開閉動作により配管ｆにおける気体の圧力が変動するのを緩和するために設けられる。また加圧手段２８は気体の圧力が他のオゾン溶解手段２ａへ供給される水圧より低い場合等において、その気体圧力を高めるために設けられる。
【００４４】
次に上記気液分離手段７の作用を説明する。先ず開閉弁２２、２６を閉じ、気体逃がし弁２４を開けた状態で開閉弁１９を開けると、上流側の水系統４から気液混合体が上昇管２０を通って気液分離室１３内に流入する。流入した気液混合体は内部の空気を押し上げ、その空気を気体逃がし弁２４から外部に排出しながら液面を上昇させる。次に気液分離室１３の液面が所定レベルに達したことを確認した後、開閉弁２４を閉じ、開閉弁２２、２６を開けることにより平常運転状態に入る。
【００４５】
気液分離室１３の流れ方向断面積は水系統４の口径より極めて大きくなっているので、上流側の水系統４から流入する気液混合体はそこで減速し、含まれている多数の気泡が水から分離して気液分離室１３内を上昇し、上部にオゾンを高濃度で含む気体成分の圧縮空間を形成する。この圧縮空間の圧力は水系統４の水圧にほぼ等しいが、分離された気体はその圧力により調整弁１７を通って配管ｆに流出する。一方、脱気されたオゾン水は開閉弁２２を通って下流側の水系統４に流出する。
【００４６】
気液分離室１３における気体成分の分離量が正常値より増加すると、圧縮空間の圧力が上昇して気液分離室１３の液面が次第に低下するが、このような液面低下状態では、液面制御装置１８は調整弁１７を開けた状態を維持する。逆に気体成分の分離量が正常値より減少すると圧縮空間の圧力が減少し、気液分離室１３の液面が次第に上昇する。すると液面制御装置１８は液面が正常レベルに回復するように調整弁１７を閉じる方向に制御する。
【００４７】
次に図１の水系統４における各部の圧力関係について説明しておく。水系統４の系統水は上流側から下流側になるほどその水圧が低くなる。説明上、図示のようにオゾン溶解手段２の上流側における水圧をＰ０  、気液分離手段７の上流側における水圧をＰ１  、点線で示す他のオゾン利用設備５の上流側における水圧をＰ２  、他のオゾン溶解手段２ａの上流側における水圧をＰ３  、最も下流側に設けたオゾン利用設備５の上流側における水圧をＰ４  とする。また気液分離手段７から配管ｆに流出する部分の気体成分の圧力をＰａ、その配管ｆが他のオゾン溶解手段２ａに流入する部分の気体成分の圧力をＰｂとする。
【００４８】
これら各水圧もしくは圧力は、水系統４や配管ｆの流体抵抗による圧力損失や、各手段のオリフィス効果等による圧力損失で低下していくが、各部相互の圧力関係は通常Ｐ０  ＞Ｐ１  ＝Ｐａ＝Ｐ２  ＞Ｐ３  ＝Ｐ４  となる。なおＰ１  、ＰａおよびＰ２  の間、またはＰ３  とＰ４  の間にごく僅かな圧力差を生じる場合もある。そして本実施の形態ではＰａ＞Ｐ３  の関係にあるので、他のオゾン溶解手段２ａは系統水に気液分離手段７からの気体成分をその圧力差で容易に吹き込むことができる。
【００４９】
図５は本発明に係るオゾン水製造システムの他のプロセスフロー図である。この実施の形態が図１の例と異なる部分は、水系統４が循環型、すなわち循環水系統を構成し、その循環水系統に系統水を循環させる循環ポンプ２９を設けた点であり、そのほかは実質的に同様に構成される。従って同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
循環ポンプ２９を運転することにより、水系統４の系統水はオゾン溶解手段２に流入し、そこでオゾン発生手段１からのオゾンガスを含む気体が吹き込まれ、水系統４の下流側にオゾン水と気体成分の気液混合体が流出する。気液混合体は次いで気液分離手段７に流入し、そこでオゾンガスを高濃度で含む気体成分がオゾン水から分離される。オゾン水はそれより下流側に設けたオゾン利用設備５に流入し、分離された気体成分は配管ｆから前記オゾン利用設備５のさらに下流側に設けた他のオゾン溶解手段２ａに流入する。
【００５１】
他のオゾン溶解手段２ａには前記オゾン利用設備５から排出する比較的濃度の低いオゾン水が流入するが、そのオゾン水に配管ｆからのオゾンを高濃度で含む気体成分が吹き込まれることによって、オゾンを高濃度で含むオゾン水と気体成分の気液混合体が形成される。なお配管ｆには点線で示すように他のオゾン発生手段１ａを設けることもできる。このような他のオゾン発生手段１ａを設けると、図１の例で説明したように、オゾン濃度をより高めた状態で他のオゾン溶解手段２ａに供給することができる。
【００５２】
他のオゾン溶解手段２ａから流出する気液混合体は、その下流側に設けた他のオゾン利用設備５ａに流入し、他のオゾン利用設備５ａからその下流側に流出する比較的濃度の低いオゾン水は、循環ポンプ２９を経て再びオゾン溶解手段２に循環する。なお循環ポンプ２９の入口側における水系統４には原水供給装置３からの水系統４が合流しており、システム運転初期の系統水補給やシステム運転時における不足した系統水の補給等を行えるようになっている。
【００５３】
他のオゾン利用設備５ａから配管ｄに排出するオゾンを含む排ガスは、排ガス処理装置６で浄化されて無害化した排ガスが配管ｅから外部に排出する。なおこのような循環水系統を採用する場合は、水系統４を構成する配管の敷設状態によっては配管途中にエア溜まりを生じることがある。その場合にはエア溜まりを生じる部分にエア抜き弁を有するエア抜き管を設け、それを図示しない排ガス処理装置に接続することが望ましい。
【００５４】
本実施の形態のように循環水系統を採用すると、オゾン利用設備５，５ａからの使用済みのオゾン含有排水は、系外に設けた排水処理装置に排出されることなく循環して再利用されるので、排水処理量が著しく低減されると共にシステム効率も向上する。
【００５５】
図６は本発明に係るオゾン水製造システムのさらに他のプロセスフロー図である。この実施の形態が図４の例と異なる部分は、本来の水系統４に加えて他の水系統４ａを設け、水系統４に設けた気液分離手段２で分離したオゾンを高濃度で含む気体成分を他の水系統４ａに設けた他のオゾン溶解手段２ａに供給する（吹き込む）点であり、そのほかは実質的に同様に構成される。従って同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。但し本実施の形態では水系統４に図５のような他のオゾン溶解手段２ａや他のオゾン利用設備５ａは設けていない。
【００５６】
図６の上側に示す水系統４には、循環ポンプ２９、オゾン溶解手段２、気液分離手段７およびオゾン利用設備５が上流側から下流側に順に設けられ、オゾン溶解手段２にはオゾン発生手段１からのオゾンを含む気体が吹き込まれる。さらに循環ポンプ２９の入口側には原水供給装置３からの水系統４が合流する。
【００５７】
図６の下側に示す他の水系統４ａには、他の循環ポンプ２９ａ、他のオゾン溶解手段２ａおよび他のオゾン利用設備５ａが上流側から下流側に順に設けられ、他のオゾン溶解手段２ａには前記気液分離手段７で分離されたオゾンを高濃度で含む気体成分が吹き込まれる。さらに他の循環ポンプ２９ａの入口側には他の原水供給装置３ａからの他の水系統４ａが合流する。
【００５８】
循環ポンプ２９を運転することにより、水系統４の系統水はオゾン溶解手段２に流入し、そこでオゾン発生手段１からのオゾンを含む気体が吹き込まれ、水系統４の下流側にオゾン水と気体成分の気液混合体が流出する。気液混合体は次いで気液分離手段７に流入し、そこでオゾンを高濃度で含む気体成分がオゾン水から分離される。オゾン水はそれより下流側に設けたオゾン利用設備５に流入し、分離された気体成分は配管ｆから他の水系統４ａに設けた他のオゾン溶解手段２ａに流入する。
【００５９】
一方、他の循環ポンプ２９ａを運転することにより、他の水系統４ａの系統水は他のオゾン溶解手段２ａに流入し、そこで前記気液分離手段７からのオゾンガスを含む気体成分が吹き込まれ、その下流側にオゾン水と気体成分の気液混合体が流出する。気液混合体は次いで他のオゾン利用設備５ａに流入し、使用済みの比較的低濃度のオゾン水が下流側に排出する。そして排出したオゾン水は他の循環ポンプ２９ａを経て再び他のオゾン溶解手段２ａに循環する。
【００６０】
実線で示す本実施の形態は、上側の水系統４に設けたオゾン利用設備５に要求されるオゾン水の濃度より、下側の他の水系統４ａに設けた他のオゾン利用設備５ａに要求されるオゾン水の濃度が低い場合に好適に適用できる。
【００６１】
一方、配管ｆには点線で示すように他のオゾン発生手段１ａを設けることもできる。このような他のオゾン発生手段１ａを設けると、図１の例で説明したように、オゾン濃度をより高めた状態の気体成分を他のオゾン溶解手段２ａに供給することができ、それによって他の水系統４ａに設けた他のオゾン利用設備５ａに要求されるオゾン水の濃度が比較的高い場合でも本実施の形態を適用できる。
【００６２】
本実施の形態では水系統４および他の水系統４ａに各１つのオゾン利用設備５または他のオゾン利用設備５ａを設けているが、それぞれに複数のオゾン利用設備５，５ａを設けることもできる。その場合には図５の例に準じてオゾン溶解手段２（または他のオゾン溶解手段２ａ）を適宜追加して設ける。
【００６３】
また、本実施の形態では水系統４および他の水系統４ａのいずれも循環水系統として構成したが、水系統４および他の水系統４ａの少なくとも一方を非循環型、すなわち水系統４または他の水系統４ａの最も下流側に設けたオゾン利用設備５，５ａの排水を循環しないように構成することもできる。その場合には循環ポンプ２９または他の循環ポンプ２９ａが省略され、さらにオゾン利用設備５または他のオゾン利用設備５ａからの排水は点線で示す配管ｃから図示しない排水処理設備に排出される。
【００６４】
これまで説明した各実施の形態において、各手段や配管類が高濃度オゾンガスおよびそのミストに接触する部分は、強力な酸化作用により腐食や劣化を生じるおそれがある。そこでこれら部分は耐オゾン性もしくは耐酸化性に優れた材質、例えばステンレス鋼で作るか、または該部分にフッ素樹脂コーティング層を形成することが望ましい。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように本発明のオゾン水製造システムは、複数のオゾン溶解手段と気液分離手段を設け、前記オゾン溶解手段の１つでオゾン発生手段から流出するオゾンガスを含む気体を水系統から供給される水中に吹き込んでオゾンを溶解し、得られたオゾン含有水から未溶解のオゾンガスを含む気体成分を気液分離手段で分離し、分離した気体成分を他のオゾン溶解手段に供給し、そこで水系統から供給される水中に吹き込んでオゾンガスを溶解するように構成したことを特徴とする。
【００６６】
このように構成した本発明のオゾン水製造システムによれば、オゾン発生手段で発生したオゾンガスを無駄に捨てることなく再利用するので、従来のシステムより運転コストを大幅に低下することができる。またオゾンの利用率が極めて高いのでオゾン発生手段の容量も小さくでき、システム全体の占有面積および設置コストを抑制できる。
【００６７】
さらにオゾン水の供給系統が長い場合やオゾン水の生成から時間を経ることにより、オゾン利用設備に供給するオゾン水のオゾン濃度低下を起こしたり時間的な濃度ムラを生じたりすることも回避できる。さらにオゾン利用設備が高濃度のオゾン水を要求する場合でも、容易にその要求に応じることができる。
【００６８】
上記オゾン水製造システムにおいて、さらに他のオゾン発生手段を設け、そこで前記気液分離手段で分離した気体成分から更にオゾンを発生して前記他のオゾン溶解手段に供給するように構成できる。このようにすると他のオゾン溶解手段により高濃度のオゾンガスを含む気体を他のオゾン溶解手段に供給できるので、オゾン利用設備が高いオゾン水の濃度を要求する場合にも容易に対応できる。
【００６９】
上記いずれかのオゾン水製造システムにおいて、前記他のオゾン溶解手段を他の水系統に設けることができる。このように気液分離手段で分離した気体を他の水系統に設けたオゾン溶解手段に供給することにより、一方の水系統で余剰なオゾンガスを含む気体成分を他の水系統で再利用することができる。
【００７０】
さらに上記いずれかのオゾン水製造システムにおいて、前記水系統または他の水系統の少なくとも一方を循環水系統として構成できる。このような循環水系統を構成することにより、オゾン利用設備からの排水を排水処理することなく再利用できる。そのため排水処理装置の処理能力を大幅に低下することができ、場合によっては排水処理設備を省略できる。
【００７１】
さらに上記いずれかのオゾン水製造システムにおいて、前記気液分離手段は気液分離室と、気液分離室の下部に設けた気液混合体の入口部および脱気したオゾン水の出口部と、気液分離室の上部に設けた気体の出口部と、気体の出口部に連通して設けた調整弁と、液面制御装置とを備え、気液分離室の液面が所定の範囲になるように液面制御装置で調整弁を制御するように構成できる。
【００７２】
このように構成した気液分離手段によれば、オゾンガスとオゾン水の気液混合体から容易にオゾンガスを高濃度で含む気体成分を分離できる。また気液分離室の液面レベルが常に所定レベルの範囲に維持されるので、分離した気体成分を搬送する配管にオゾン水が混入するおそれも無い。
【００７３】
さらに上記いずれかのオゾン水製造システムにおいて、前記気液分離手段からの気体成分を加圧手段で加圧して他のオゾン溶解手段に供給するように構成できる。このような加圧手段を設けることにより、他のオゾン溶解手段に供給される系統水の水圧に左右されずに、確実に気体成分を他のオゾン溶解手段に吹き込むことができる。
【００７４】
さらに上記いずれかのオゾン水製造システムにおいて、気液分離手段からの気体成分を水系統または他の水系統の水流によるベンチュリー作用で他のオゾン溶解手段に供給するように構成できる。このようなベンチュリー作用を利用したオゾン溶解手段は実質的に無動力でオゾンガスの溶解を行えるので、システムのエネルギー消費を低下させることができる。
【００７５】
また、本発明に係る別のオゾン水製造システムは、オゾン溶解手段で得られたオゾン含有水から未溶解のオゾンガスを含む気体成分を分離する気液分離手段を設け、分離した気体成分を前記オゾン発生手段に原料空気の一部として供給するように構成したことを特徴とする。このように構成した本発明に係るオゾン水製造システムによれば、前記各効果に加え、より小型で高効率のオゾン発生手段を構成できるので、システム全体の設置コストをさらに低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオゾン水製造システムのプロセスフロー図。
【図２】散水管を利用したオゾン溶解手段２の模式的な説明図。
【図３】ベンチュリー作用を利用したオゾン溶解手段２の模式的な説明図。
【図４】図１に示す気液分離手段７の１例を示す断面図。
【図５】本発明に係るオゾン水製造システムの他のプロセスフロー図。
【図６】本発明に係るオゾン水製造システムのさらに他のプロセスフロー図。
【図７】従来のオゾン水製造システムのプロセスフロー図。
【符号の説明】
１  オゾン発生手段
１ａ  他のオゾン発生手段
２  オゾン溶解手段
２ａ  他のオゾン溶解手段
２ｂ  第３のオゾン溶解手段
３  原水供給装置
３ａ  他の原水供給装置
４  水系統
４ａ  他の水系統
５  オゾン利用設備
５ａ  他のオゾン利用設備
５ｂ  第３のオゾン利用設備
６  排ガス処理装置
７  気液分離手段
７ａ  他の気液分離手段
８  本体
９  散気管
１０  絞り部
１１  ノズル管
１２  ポンプ
１３  気液分離室
１３ａ  仕切り板
１４  入口部
１５，１６  出口部
１７  調整弁
１８  液面制御装置
１８ａ  フロート
１８ｂ  レバー
１８ｃ  駆動ロッド
１９  開閉弁
２０  上昇管
２１  下降管
２２  開閉弁
２３  圧力測定器
２４  気体逃がし弁
２５  フロート式自動液面制御手段
２６  開閉弁
２７  バッファタンク
２８  加圧手段
２９  循環ポンプ
２９ａ  他の循環ポンプ
ａ〜ｆａ  配管
Ｐ０  〜Ｐ４    水圧
Ｐａ，Ｐｂ  圧力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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