(57)【要約】【課題】  オゾンの利用効率及び酸化力を向上させたオゾン気泡液生成装置を提供する。【解決手段】  オゾン生成手段から供給されたオゾン含有気体が、液体循環ポンプの液体流入管路を経由して液体循環ポンプ内に供給されて気液混合液体となり、該気液混合液体が、前記液体循環ポンプの液体流出管路に接続されてオゾン気泡液生成槽内に配設された微細気泡生成手段に供給され、かつ液体を満たしたオゾン気泡液生成槽内に放出されるオゾン気泡液生成装置であって、前記微細気泡生成手段に至る前記気液混合体の圧力を０．１〜０．５ＭＰａの範囲に保持するようになされていることを特徴とする微細オゾン気泡液生成装置。【選択図】  図１
2005144206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン生成手段から供給されたオゾン含有気体が、液体循環ポンプの液体流入管路を経由して液体循環ポンプ内に供給されて気液混合液体となり、該気液混合液体が、前記液体循環ポンプの液体流出管路に接続されてオゾン気泡液生成槽内に配設された微細気泡生成手段に供給され、かつ液体を満たしたオゾン気泡液生成槽内に放出されるオゾン気泡液生成装置であって、前記微細気泡生成手段に至る前記気液混合液体の圧力が０．１〜０．５ＭＰａの範囲に保持されることを特徴とする微細オゾン気泡液生成装置。
【請求項２】
前記微細気泡生成手段から放出される気泡径の最頻値が２０ｍμ以下であることを特徴とする請求項１に記載の微細オゾン気泡液生成装置。
【請求項３】
前記液体循環ポンプの液体流入管路が気液混合装置を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の微細オゾン気泡液生成装置。
【請求項４】
前記オゾン気泡液生成槽の上部に排気出口と微細オゾン気泡液出口を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の微細オゾン気泡液生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン気泡液生成装置に関し、さらに詳しくは農業用、漁業用、医療用などの分野での殺菌の用途あるいは排水処理などに利用されるものであり、医療器具殺菌水生成装置、産業用殺菌水生成装置、魚調理室の殺菌防臭水生成装置、店舗臭気除去水生成装置、少量有害有機物分解装置などとして利用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、オゾン含有ガスと水とポンプを使用したオゾン水生成法としては、ポンプ出口にエジェクターを設けるか、キャビテーションポンプに直接吸込ませ、オゾン含有ガスと水とを混合してオゾンを溶解させ、水槽内に吹出しオゾン気泡を除去した後、オゾン水を生成するという方法が採用されている。
特許文献１のオゾン水生成装置においては、ミキシングポンプによってオゾンガスと水を混合し脱泡器でオゾンガス気泡を除去してオゾン水を得ている。
しかしながら、これらの従来の方法では、気泡を除去した溶解オゾンのみによる作用のため、余剰オゾンが活用されず酸化力が弱く、また、溶解オゾンによる直接酸化のため反応速度が遅いという欠点がある。
【特許文献１】特開平１０−３３７５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
オゾン利用効率及び酸化力を向上させたオゾン気泡液生成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち、本発明は、以下の構成を採用するものである。
１．オゾン生成手段から供給されたオゾン含有気体が、液体循環ポンプの液体流入管路を経由して液体循環ポンプ内に供給されて気液混合液体となり、該気液混合液体が、前記液体循環ポンプの液体流出管路に接続されてオゾン気泡液生成槽内に配設された微細気泡生成手段に供給され、かつ液体を満たしたオゾン気泡液生成槽内に放出されるオゾン気泡液生成装置であって、前記微細気泡生成手段に至る前記気液混合液体の圧力が０．１〜０．５ＭＰａの範囲に保持されることを特徴とする微細オゾン気泡液生成装置。
２．前記微細気泡生成手段から放出される気泡径の最頻値が２０ｍμ以下であることを特徴とする第１の発明に記載の微細オゾン気泡液生成装置。
３．前記液体循環ポンプの液体流入管路が気液混合装置を具備することを特徴とする第１または２の発明に記載の微細オゾン気泡液生成装置。
４．前記オゾン気泡液生成槽の上部に排気出口と微細オゾン気泡液出口を有することを特徴とする第１〜３の発明のいずれかに記載の微細オゾン気泡液生成装置。
【発明の効果】
【０００５】
本発明におけるオゾン気泡水生成装置で生成されるオゾン気泡の平均的直径は約１５μｍ程度以下の微細気泡であるため、気泡の表面積が大きく、気泡数が多く、かつ気泡存在時間が長く、酸化力の持続時間が長く酸化力に優れる。また、溶解オゾンによる直接酸化と気泡表面およびオゾンが酸素ガスに変化する過程で発生する活性酸素種による間接酸化の総合効果により大きな酸化力を有する。このため、本発明の微細オゾン気泡水生成装置は、種々の産業分野での殺菌水生成の実用機として優れた能力を発揮する事が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明における液体とは、オゾン含有気体を微細気体として含有でき、オゾンによる酸化作用を発現可能な液体であれば特に限定されるものではないが、水道水、純水、有機物含有水、工業排水、農業、水産、畜産業排水、医療排水、生活排水などの水が好ましく、淡水でも海水などでもよい。
本発明におけるオゾン生成手段とは、市販されている一般的なオゾン発生装置であればよく、これらの装置から供給されるオゾン含有気体とは、オゾンを含んだ空気、又はオゾンを含んだ酸素ガスなどである。
オゾン生成手段から供給されたオゾン含有気体は、液体循環ポンプの液体流入管路を経由して液体循環ポンプ内に供給されて気液混合液体となる。
ポンプの吸込み側羽根車付近に供給されると、ポンプ内部の攪拌作用により気液混合状態とすることができるが、液体流入管路に気液混合装置を具備させることが好ましい。気液混合装置は、内部がハニカム格子状になった短管であることが好ましい。これによりポンプが空転する事なく安定的に供給される。
【０００７】
オゾン含有気液混合液体は、液体循環ポンプの液体流出管路からオゾン気泡液生成槽内下部に配設された微細気泡生成手段に供給されて液体を満たしたオゾン気泡液生成槽内に放出される。
微細気泡生成手段に到達する直前の気液混合液体の直前の圧力は、０．１〜０．５ＭＰａの範囲に保持することが必要である。０．１ＭＰaを下回ると酸化力が低下する傾向があり、０．０５ＭＰａ以下では気泡が大きく酸化力が低下する。０．５ＭＰａを越えると気泡同士の衝突により気泡が合成され大きくなり酸化力は低下する。最大の酸化力は０．３ＭＰａ 程度の圧力において発生するので０．３ＭＰａ 前後で使用するのが最適である。微細オゾン気泡は生成後１０分から２０分間は存在し、気泡表面で間接酸化を行い酸化作用が強力でかつ速いため、上記課題を解決できる。
【０００８】
本発明における微細気泡生成手段としては、市販の微細気泡発生装置を使用することができるが、圧力流体を装置内に送り込み、送り込まれた流体で装置内に旋回流を発生させるものが好ましく、旋回流の回転せん断力、遠心力と旋回流中心部の陰圧の吸引力と利用して、混合気体をせん断するものがより好ましい。
かかる微細気泡生成手段を用いることにより、気泡径が１０〜２０ｍμ程度となり、気泡の上昇速度は極めて小さくなるため、長時間液体中に留まり、溶存効率が高くなる。また、僅かな流れに乗って拡がるため、水平方向の拡散性能に優れる。
本発明における気泡径は、平均径が１５ｍμ程度が好ましい。気泡径がｍμオーダーにまで小さくなりすぎると、気体の液中への溶出が促進されるため、本発明のオゾンの直接酸化と間接酸化との総合効果による酸化力の発現は得られにくくなる。
【０００９】
低濃度の微細オゾン気泡含有液を生成する場合は一過性としてユーザープロセスへ送り、高濃度の微細オゾン気泡含有液を生成する場合は反応槽からポンプの吸込み配管へ一部戻す配管を設けることができる。
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図１は本発明の微細オゾン気泡液生成装置の概略模式図である。槽（容器）１へ液注入装置２を通して所定の水位まで液を満たす。液体循環ポンプ３により液は循環される。一方、オゾン発生装置４からオゾンを含んだ空気、又はオゾンを含んだ酸素ガスが、液体流入管路を経由して液体循環ポンプ内、すなわち、ポンプの吸込み側羽根車付近に供給され、ポンプ内部の攪拌作用により気液混合状態となる。次に、液はポンプ液体流出管路に接続されて容器１の内部に配設された微細気泡発生装置５から微細気泡として放出される。運転開始から５分以内に容器内部のオゾン濃度は飽和に達する。最適な酸化力を得るために微細気泡発生装置５の直前に取付けられた圧力計７の数値（微細気泡発生装置前圧力）により循環量を調整する。余剰オゾンガスは容器上部に配置された活性炭オゾン処理装置６によって無害化される。
【実施例】
【００１１】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
(1)オゾン濃度の測定方法
中性ヨウ化カリウム溶液からオゾンによって遊離したI3-の吸光度を測定して定量する方法を採用した。当分析は衛生試験方法・注解  Ｐ．１０４０  ４．４．１１．１中性ヨウ化カリウム法による定量を参考に、オゾン水用に改良した分析方法である。
試薬として、標準液：0.05mol/L I2溶液10.0mlを採り、HCL0.5mlを加え、でんぷんを指示薬として0.01mol/L Na2S2O3溶液で滴定する。この滴定液をYmlとする。0.05mol/L I2溶液89.3/(Y×f)ml(fは0.1mol/L溶液のファクター)を採り、水を加えて100.0mlとし、さらに希釈液で１００倍に希釈して標準溶液とする。（標準溶液1.0ml=1μlO3）
希釈液：KH2PO413.61g、Na2HPO4 ・12H2O 35.82gおよびKI10.0gを、純水に溶かして800mlとし、10%NaOH溶液および10% H3PO4溶液を用いてｐHを6.8〜7.2に調整し、水を加えて1000mlとする。
検量線として、標準溶液を段階的に希釈したものと、希釈液を１：１で混合し350nm付近の極大波長における吸光度を測定する。
試験操作として、試料であるオゾン水と希釈液を１：１で混合し、検量線と同様に吸光度を測定し、オゾン濃度を求めた。
【００１２】
(2)気泡径の測定方法
微細気泡を所定の条件で発生させて安定したところで装置を停止し、透明な装置側面から光を照射しながら透明な壁面にデジタルカメラを接写させ撮影した。画像にはスケールが同一画面に写し込んであり、縦横比から泡の径を測定した（ｎ＝１００）。
【００１３】
［比較例１］
図１の装置において、オゾン発生装置は住友精密機械社製、微細気泡発生装置はバブルタンク社製を使用し、オゾン含有ガス流量５０ml/min、オゾン供給量０．１g/１０分、ポンプ循環量１０L/minで１０分間運転後、ポンプと同時に停止したオゾン供給停止から３分後のオゾン濃度は１ｐｐｍで、かつ２０分後のオゾン濃度は０．１ｐｐｍであった。なお、気泡径の最頻値（最も数の多いもの）は、１０〜２０ｍμであった。また、ポンプ圧力は０．０７ＭＰａであった。結果を表１に記す。
【００１４】
［実施例１］
図１の装置において、オゾン発生装置は住友精密機械製、微細気泡発生装置を使用し、オゾン含有ガス流量２００ml/min,オゾン供給量０．３g/１０分、ポンプ循環量１５L/minで１０分間運転後、ポンプと同時に停止したオゾン供給停止から３分後のオゾン濃度は１６ｐｐｍで、かつ２０分後のオゾン濃度は１１．３ｐｐｍであった。なお、気泡径の最頻値は、１０〜２０ｍμであった。また、ポンプ圧力は０．１ＭＰａであった。結果を表１に記す。
【００１５】
［実施例２］
実施例１において、ポンプ循環量を２０L/minに変更する以外は実施例１と同様にして微細オゾン気泡水を生成させて評価したところ、３分後のオゾン濃度は３１ｐｐｍで、かつ２０分後のオゾン濃度は２１ｐｐｍであった。また、気泡径の最頻値は、１０〜２０ｍμであり、ポンプ圧力は０．２ＭＰａであった。結果を表１に記す。
【００１６】
［実施例３］
実施例１において、ポンプ循環量を３０L/minに変更する以外は実施例１と同様にして微細オゾン気泡水を生成させて評価したところ、３分後のオゾン濃度は４１ｐｐｍで、かつ２０分後のオゾン濃度は２７ｐｐｍであった。また、気泡径の最頻値は、１０〜２０ｍμであり、ポンプ圧力は０．３ＭＰａであった。結果を表１に記す。
【００１７】
［実施例４］
実施例１において、ポンプ循環量を４０L/minに変更する以外は実施例１と同様にして微細オゾン気泡水を生成させて評価したところ、３分後のオゾン濃度は３１ｐｐｍで、かつ２０分後のオゾン濃度は２３ｐｐｍであった。また、気泡径の最頻値は、１０〜２０ｍμであり、ポンプ圧力は０．４ＭＰａであった。結果を表１に記す。
【００１８】
［実施例５］
実施例１において、ポンプ循環量を４５L/minに変更する以外は実施例１と同様にして微細オゾン気泡水を液生成させて評価したところ、３分後のオゾン濃度は２４ｐｐｍで、かつ２０分後のオゾン濃度は１８ｐｐｍであった。また、気泡径の最頻値は、１０〜２０ｍμであり、ポンプ圧力は０．５であった。結果を表１に記す。
【００１９】
［比較例２］
実施例１において、ポンプ循環量を５０L/minに変更する以外は実施例１と同様にして微細オゾン気泡水を生成させて評価したところ、３分後のオゾン濃度は１５ｐｐｍで、かつ２０分後のオゾン濃度は８ｐｐｍであった。また、気泡径の最頻値は、１０〜２０ｍμであり、ポンプ圧力は０．５５ＭＰａであった。結果を表１に記す。
【００２０】
【表１】
2005144206.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明におけるオゾン気泡液生成装置により得られたオゾン気泡含有水は、気泡存在時間が長く、酸化力の持続時間が長く酸化力に優れ、溶解オゾンによる直接酸化と気泡表面による間接酸化の総合効果により大きな酸化力を有する。このため、本発明の微細オゾン気泡水生成装置は、水道水、純水、有機物含有水、工業排水、農業、水産、畜産業排水、医療排水、生活排水など、淡水、海水をとわず、単独であるいは他の殺菌手段、浄化手段などと併用されて、種々の産業分野での殺菌水生成装置や排水処理設備などに利用する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の微細オゾン気泡液生成装置の一例を示す概略模式図である。
【符号の説明】
【００２３】
１：槽
２：薬注装置
３：循環ポンプ
４：オゾン発生装置
５：微細気泡発生装置
６：活性炭オゾン処理装置
７：圧力計
【図１】
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