(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンハイドレートを収容する断熱性を有するオゾンハイドレート容器と、
前記オゾンハイドレート容器に設けられ、前記オゾンハイドレートを払い出す払出筒と、
前記払出筒に接続されるスクリュー式の払出ポンプと、を備え、
前記払出ポンプは、前記払出筒内に挿入されると共に前記オゾンハイドレート容器内に挿入されるスクリューを有する
ことを特徴とするオゾンハイドレート輸送容器。
【請求項２】
前記払出ポンプの吐出側には、弁が設けられる
請求項１記載のオゾンハイドレート輸送容器。
【請求項３】
前記払出ポンプと前記払出筒とは、互いにフランジ接続される
請求項１または２記載のオゾンハイドレート輸送容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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し、そのオゾンで殺菌などの処理を行うためのオゾンハイドレート輸送容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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との混合比によりハイドレートを２〜３ＭＰａ、温度約０℃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）。
【０００４】
この提案では、オゾンハイドレートを生成する際に、オゾンに二酸化炭素を約７０ｍａｓｓ％含ませた混合ガスを用いることで、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。
【０００５】
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となるため、これを水と混合して殺菌用のオゾンやオゾン水とすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２１０８８１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６８４１３号公報
【特許文献３】特開２０１２−２４０９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、オゾンハイドレートは−２５℃と低温であり、温度が高くなるとその半減期が短くなり、分解して消滅してしまうため、オゾン殺菌現場まで運搬するためには、オゾンハイドレートを保冷しつつ、しかも現場に持ち運んだ際には、直ちにオゾンハイドレートを使用できる状態にしなければならない。
【０００８】
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持ち運べ、殺菌現場でオゾンハイドレートを直ちに使用できるオゾンハイドレート輸送容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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収容する断熱性を有するオゾンハイドレート容器に、オゾンハイドレートを払い出す払出筒を設けたことを特徴とするオゾンハイドレート輸送容器である。
【００１０】
オゾンハイドレート容器の外周が保冷材で被覆されるのが好ましい。
【００１１】
オゾンハイドレート容器が二重殻タンクで形成され、その内外殻間に保冷剤が充填されると共に真空にされるのが好ましい。
【００１２】
前記払出筒に、スクリュー式の払出ポンプを接続するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、オゾンハイドレート輸送容器に断熱性を持たせることで、オゾンハイドレートの昇温による分解を防止し、しかも払出筒を設けることで、オゾン殺菌する現場に輸送後に、払出ポンプを接続してオゾンハイドレートを払い出して直ちに使用することができるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明のオゾンハイドレート輸送容器を用いてオゾンを発生させるオゾン発生装置を示す図である。
【図４】図３に示したオゾン発生装置での汚水処理を示す図である。
【図５】本発明のオゾンハイドレート輸送容器を用いてオゾン水を発生させるオゾン水発生装置を示す図である。
【図６】図５に示したオゾン水発生装置での汚水処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、これにより高濃度オゾンハイドレートを用いてオゾンを発生させることを可能とした。
【００１９】
さて、図１は、オゾンハイドレート輸送容器１０を示したものである。
【００２０】
オゾンハイドレート輸送容器１０は、オゾンハイドレートを貯蔵するオゾンハイドレート容器１１の外周にウレタンなどの保冷材１２を被覆し、そのオゾンハイドレート容器１１にハイドレートを払い出すための払出筒１３を設けたものである。
【００２１】
オゾンハイドレート容器１１には、オゾンハイドレートを充填するためのマンホール１４が設けられる。
【００２２】
払出筒１３にはフランジ１５が設けられ、払出の際には、フランジ１５の蓋１５ｃを外し、払出筒１３内にスクリュー式の払出ポンプ１６のスクリュー１７の先端部を挿入し、その払出ポンプ１６のフランジ１８をフランジ１５に接続することでオゾンハイドレートを払い出すことが可能となる。
【００２３】
このオゾンハイドレート輸送容器１０は、断熱性があるため収容したオゾンハイドレートの分解温度以下に長期に亘って保存でき、収容したオゾンハイドレートを使用する際には、払出筒１３に払出スクリューを挿入して接続することで、オゾンハイドレート輸送容器１０内のオゾンハイドレートを直ちに払い出すことができる。
【００２４】
図２は本発明の他の実施例を示したもので、オゾンハイドレート輸送容器１０をオゾンハイドレートを収容する内殻２０と外殻２１の二重殻タンクで構成し、その内外殻間に、保冷剤としてパーライト粒を充填して真空、或いは多層断熱膜を設けて真空多層断熱（真空ＭＬＩ断熱）構造とする。
【００２５】
この図２のオゾンハイドレート輸送容器１０は、図１のオゾンハイドレート輸送容器１０より、コストは高くなるが断熱性に優れるため、小型のオゾンハイドレート輸送容器１０に適している。
【００２６】
図３は、図１、図２に示したオゾンハイドレート輸送容器１０を用いてオゾンハイドレートからオゾンを発生させるオゾン発生装置３０を示したものである。
【００２７】
オゾンハイドレート輸送容器１０に払出ポンプ１６を接続し（図１）、その払出ポンプ１６に接続した払出管３１の下端のノズル３１Ｎを、乾燥した圧縮空気が供給される空気ノズル３２で包囲して二重構造としてハイドレートノズル３３とする。このハイドレートノズル３３を、縦型のオゾン空気混合器３４Ｖに接続する。
【００２８】
オゾン空気混合器３４Ｖには圧縮機３５から圧縮空気が供給され、ハイドレートノズル３３からは、ノズル３１Ｎよりオゾンハイドレートが、空気ノズル３２からの乾燥空気でシールドされて噴射される。これにより、オゾンハイドレートはオゾン空気混合器３４Ｖ内の圧縮空気の熱で分解されオゾンとなると共に圧縮空気と混合されてオゾンガスとしてオゾン供給ライン３６から需要先に供給される。
【００２９】
図４は、図３に示したオゾン発生装置３０で、需要先としての汚水処理槽３８内の処理水をオゾン殺菌する例を示したものである。
【００３０】
汚水処理槽３８には、図３で説明したオゾン発生装置３０からオゾン供給ライン３６を通してオゾンを噴出するオゾン噴出管４０が設置され、そのオゾン噴出管４０からオゾンが噴射されるようになっている。また、誤操作などにより、ノズル３１Ｎが凍結するおそれがあるが、短時間ハイドレートノズル３３の噴出を停止し、空気ノズル３２からの乾燥空気を流すことにより凍結を解除することができる。
【００３１】
なお図４では、横型のオゾン空気混合器３４Ｈで示したが、図３に示したように縦型のオゾン空気混合器３４Ｖであってもよい。
【００３２】
汚水処理槽３８には、処理水４１が流入し、その処理水４１をオゾン噴出管４０から噴射したオゾンでオゾン殺菌処理し、オゾン処理後は、汚水処理槽３８から浄化水４２として排出する。また処理水を浮上したオゾンを含む空気はデオゾナイザ４３にてオゾンが分解されて排気される。
【００３３】
図５は、図１、図２に示したオゾンハイドレート輸送容器１０を用いてオゾンハイドレートからオゾン水を発生させるオゾン発生装置５０を示したものである。
【００３４】
オゾンハイドレート輸送容器１０に払出ポンプ１６を接続し（図１）、その払出ポンプ１６に接続した払出管３１の下端のノズル３１Ｎを、乾燥した圧縮空気が供給される空気ノズル３２で包囲して二重構造としてハイドレートノズル３３とする。このハイドレートノズル３３を、縦型のオゾン水混合器５４Ｖに接続する。
【００３５】
オゾン水混合器５４Ｖには水ポンプ５５から溶解水が供給され、ハイドレートノズル３３からは、ノズル３１Ｎよりオゾンハイドレートが空気ノズル３２からの乾燥空気でシールドされて噴射される。これにより、オゾンハイドレートはオゾン水混合器５４Ｖ内の溶解水の熱で分解されオゾンとなると共に溶解水と混合されてオゾン水としてオゾン水供給ライン５６から需要先に供給される。
【００３６】
図６は、図５に示したオゾン発生装置５０で、需要先としての汚水処理槽３８の処理水をオゾン殺菌する例を示したものである。
【００３７】
汚水処理槽３８には、図５で説明したオゾン発生装置５０からオゾン水供給ライン５６を通してオゾン水を噴出するオゾン水噴出管６０が設置され、そのオゾン水噴出管６０からオゾン水が噴射されるようにされる。
【００３８】
なお図６では、横型のオゾン水混合器５４Ｈで示したが、図５に示したように縦型のオゾン水混合器５４Ｖであってもよい。
【００３９】
汚水処理槽３８には、処理水４１が流入し、その処理水４１をオゾン水噴出管６０から噴射したオゾン水でオゾン殺菌処理し、オゾン処理後は、汚水処理槽３８から浄化水４２として排出する。また処理水を浮上したオゾンを含む空気はデオゾナイザ４３にてオゾンが分解されて排気される。
【００４０】
浄化水４２の一部は循環ライン６７にて、オゾン水混合器５４Ｈに水を供給する水ポンプ５５の吸込口に戻してオゾンの溶解水として循環使用する。
【００４１】
以上説明したように、本発明のオゾンハイドレート輸送容器１０をオゾン殺菌する現場に搬送し、その現場でオゾン発生装置３０、５０を簡単に組み立ててオゾンハイドレート輸送容器１０内のオゾンハイドレートを用いてオゾンを発生させることが可能となる。
【００４２】
次に、オゾンハイドレート輸送容器１０の断熱性とオゾンハイドレートの分解までの保存時間についての具体例を説明する。
【００４３】
（１）オゾンハイドレート輸送容器（体積１０ｍ3）
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
Ｏ3含有率（ｍａｓｓ％）                      ２．２３
Ｏ3ハイドレート密度（ｋｇ／ｍ3）             １１３０
ハイドレート遊離水率（ｍａｓｓ％）                     ３０
遊離水＋ハイドレート密度（ｋｇ／ｍ3）              １０９１
Ｏ3含有量（ｋｇ）                                      ７５
見掛け充填率（％）                               ５０
積載体積率（％）                                       ９５
(a)保冷材で被覆したオゾンハイドレート容器
入熱量：
保冷材厚（ｍ）                                     ０．１５
保冷材  ウレタン
保冷材表面積（ｍ2）                                    ３４
容器表面積（ｍ2）                                      ２７
入熱量（ｋｃａｌ／ｈ）                               ３２９
外気温度（℃）                                   ３５
内部温度（℃）                                 −２５
保冷有効時間（ｈ）                                 １０．１
（容器内壁から平均５ｃｍにあるハイドレートが温度上昇するとする）
ハイドレート量（ｍ3）                          ９．０
同          （ｋｇ）                       ８８３７
遊離水＋ハイドレート密度（ｋｇ／ｍ3）              １０９１
ハイドレート温度上昇（ｋｃａｌ／ｍ3）              １．２５
平均許容温度上昇（℃）                         ２．５
上限温度（℃）                                 −２０
温度上昇ハイドレート量（ｋｇ）                     ２６５２
以上から、ウレタンで断熱した容積１０ｍ3のハイドレート輸送容器は約１０時間オゾンハイドレートを分解させることなく保存できる。
(b)二重殻構造のオゾンハイドレート容器
内殻寸法：
直径（ｍ）                                     １．６
胴長（ｍ）                                         ５
外殻体積（ｍ3）                                        １５
内外殻の体積差（ｍ3）                                ５．０
内外殻間隔（ｍ）                             ０．１５
保冷厚  パーライト充填真空断熱（ｍ）               ０．１５
熱伝導率（真空度４×１０-4Torr）（Ｗ／ｍＫ）      ０．００１
同（ｋｃａｌ／ｍｈ℃）                    ０．０００９
内殻の表面積（ｍ2）                                      ２７
外殻の表面積（ｍ2）                                      ３４
入熱量（ｋｃａｌ／ｈ）                               １４．２
外気温度（℃）                                   ３５
内部温度（℃）                                 −２５
ハイドレートの温度上昇を認める場合の有効時間の検討
ハイドレート量（ｍ3）                          ９．０
同          （ｋｇ）                       ５０８５
見掛け充填率（％）                           ５０
ハイドレート密度（ｋｇ／ｍ3）                １１３０
内殻から熱拡散距離；
近似式ｘ＝（１２＊κ＊ｔ）1/2（ｍ）            ０．８
κ＝λ／（ρ＊Ｃｐ）                 ０．００３
ρ（ｋｇ／ｍ3）                      ５６５
Ｃｐ（Ｊ／ｋｇＫ）                 ０．５８
経過時間ｔ（ｓ）                       １４
ｔ（ｈ）                 ０．００４
ｔ（ｍｉｎ）               ０．２４
以上から約０．３分（１４秒）後にはオゾンハイドレート容器の中心でも温度が上昇し始める。
(c)ハイドレート相への伝熱と温度上昇の検討
(b)項の検討で、熱拡散時間が短いので入熱はハイドレート中心部に比較的速く到達するため、ハイドレート全体が吸熱するとして計算する。
ハイドレート相の平均伝熱面積（ｍ2）                １８．１
平均伝熱距離（ｍ）                                 ０．５３
真空断熱層からハイドレート相への入熱
ハイドレート相の平均温度上昇（℃／ｈ）     ０．０３３
入熱量（ｋｃａｌ／ｈ）                       ８５．０
容器断熱層入熱量（ｋｃａｌ／ｈ）           １４．２
断熱層平均面積（ｍ2）                    ３０．４４
マンホール等の入熱量（ｋｃａｌ／ｈ）       ７０．８
断熱入熱の倍率                               ５
許容温度上昇が平均３℃の場合の許容時間（ｈ）        １４９
（Ｄ）        ６．２
平均許容温度上昇（℃）                                   ５
許容中心温度（℃）                             −２０．０５
シェル内壁許容中心温度（℃）                         −２０
以上から、二重殻でパーライト充填を充填し、真空断熱した容積１０ｍ3のハイドレート輸送容器は、約１４９時間、オゾンハイドレートを分解させることなく保存できる。
【００４４】
また、パーライト充填真空断熱の他に輻射反射膜を用いた真空多層断熱（真空ＭＬＩ断熱）でオゾンハイドレート輸送容器を構成した場合には、計算の詳細は省略するが、ハイドレート相への入熱量は、７１．４ｋｃａｌ／ｈ、許容温度上昇が平均３℃の場合の許容時間は１７７時間となった。
【００４５】
（２）小型オゾンハイドレート輸送容器の検討
容器形式  円筒（二重殻真空ＭＬＩ断熱構造）
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
Ｏ3含有率（ｍａｓｓ％）                      ２．２３
Ｏ3ハイドレート密度（ｋｇ／ｍ3）             １１３０
ハイドレート遊離水率（ｍａｓｓ％）                     ３０
遊離水＋ハイドレート密度（ｋｇ／ｍ3）              １０９１
Ｏ3含有量（ｋｇ）                                  ０．７５
見掛け充填率（％）                               ５０
積載体積率（％）                                       ９５
（１）の大型容器との体積（Ｖ／Ｖｏ）比から許容日数を概算（体積比の平方根に比例すると仮定して計算）
（Ｖ／Ｖｏ）1/2                                  ０．１００
入熱量（ｋｃａｌ／ｈ）                               ７．１
ハイドレートの平均温度上昇（℃／ｈ）             ０．２７６
許容温度上昇が平均３℃の場合の許容時間（ｈ）           １７
（Ｄ）         ０．７
平均許容温度上昇（℃）                               ４．８
ハイドレート内壁と中心の概略温度差（℃）         ０．４１３
初期温度（℃）                                       −２５
許容中心温度（℃）                             −２０．４１
シェル内壁許容温度（℃）                             −２０
小型のオゾンハイドレート輸送容器（０．１ｍ3）では、約１７時間オゾンハイドレートを分解させることなく保存できる。
【符号の説明】
【００４６】
１０  オゾンハイドレート輸送容器
１１  オゾンハイドレート容器
１２  保冷材
１３  払出筒
２０  内殻
２１  外殻
【図１】
0006438721.tif 000002
【図２】
0006438721.tif 000003
【図３】
0006438721.tif 000004
【図４】
0006438721.tif 000005
【図５】
0006438721.tif 000006
【図６】
0006438721.tif 000007