JP2003210956A - Apparatus for producing high concentration ozone water - Google Patents
Apparatus for producing high concentration ozone waterInfo
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Landscapes
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高濃度のオゾンが
溶解したオゾン水を製造する高濃度オゾン水製造装置に
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-concentration ozone water producing apparatus for producing ozone water in which high-concentration ozone is dissolved.
【０００２】[0002]
【背景技術】従来より、オゾンは、水に溶けると強い酸
化力を示すが、役目を終えると急激に元の酸素に戻るた
め、残留して害が残る心配のない酸化剤として注目され
ており、近年プールや水道水の殺菌に使われ始めてい
る。また、半導体チップを製造する工程では、酸化剤と
して大量の発熱硫酸が使われており、オゾン水への代替
が期待されている。BACKGROUND ART Ozone has a strong oxidizing power when it is dissolved in water, but it has been attracting attention as an oxidizer that does not cause any residual harm because it rapidly returns to the original oxygen when it finishes its role. In recent years, it has begun to be used for sterilizing pools and tap water. Also, in the process of manufacturing semiconductor chips, a large amount of exothermic sulfuric acid is used as an oxidant, and it is expected to substitute for ozone water.
【０００３】以上のオゾン水を生成するためのオゾン水
製造装置４としては、例えば、図６に示すように、ポン
プ４４によりタンク４３内の水５２とオゾン発生器４１
にて生成されたオゾン４２をエジェクタ４６に吸引し、
その後エジェクタ４６に接続された反応塔４５によりオ
ゾンを水に溶解させ、オゾン水４７を生成していた構成
のものが使用されていた。As an ozone water producing apparatus 4 for producing the above ozone water, for example, as shown in FIG. 6, water 52 in a tank 43 and an ozone generator 41 are pumped by a pump 44.
The ozone 42 generated in the above is sucked into the ejector 46,
After that, ozone was dissolved in water by the reaction tower 45 connected to the ejector 46 to generate ozone water 47, which was used.
【０００４】なお、この図６では、オゾン発生器４１、
オゾン４２、タンク４３、ポンプ４４、反応塔４５、エ
ジェクタ４６、オゾン水４７、気液分離器４８、バルブ
４９、圧力計５０、自動エア抜き弁５１、および水５２
を示している。しかしながら、上記のオゾン水製造装置
４によって生産されたオゾン水は、オゾンの濃度が低
く、また、生産する際の生産スピードが遅すぎるという
問題があった。In FIG. 6, the ozone generator 41,
Ozone 42, tank 43, pump 44, reaction tower 45, ejector 46, ozone water 47, gas-liquid separator 48, valve 49, pressure gauge 50, automatic air bleeding valve 51, and water 52
Is shown. However, the ozone water produced by the ozone water producing apparatus 4 has a problem that the ozone concentration is low and the production speed at the time of production is too slow.
【０００５】上記の問題を解決する為に、反応塔の入口
にバブラーを設置し、このバブラーによって、オゾンガ
スを微小気泡化するとともに、反応塔内に微小の粉体を
入れ、気泡化したオゾンガスと水との接触面を極力増加
することで、オゾンガスの水への溶解を促進させること
を提供している（特開平１０−２８９７４号公報）。ま
た、反応塔を２段にする技術も開示されている（特開平
６−５５０４９号公報）。In order to solve the above problems, a bubbler is installed at the inlet of the reaction tower, and the bubbler makes the ozone gas into fine bubbles, and at the same time, the fine powder is put in the reaction tower to form the bubbled ozone gas. By increasing the contact surface with water as much as possible, it is provided that the dissolution of ozone gas in water is promoted (JP-A-10-28974). In addition, a technique in which the reaction tower has two stages is also disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 6-55049).
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
バブラーを用いた技術では、連続相である水の中をオゾ
ンガスが分散相として水中を上昇していくが、どんなに
細かい気泡をバブラーによって作っても、気液界面積ａ
（ｍ2／ｍ3）の絶対量が小さく、オゾンガスの吸収効率
は依然として低く、高濃度のオゾン水を製造することが
できないという問題がある。また、反応塔を２段にする
技術では、水中のオゾン濃度を高くすることができる
が、装置が大きくなるという問題があった。However, in the technique using the above bubbler, ozone gas rises in water as a disperse phase in water which is a continuous phase, but no matter how small bubbles are created by the bubbler. , Gas-liquid interface area a
There is a problem that the absolute amount of (m 2 / m 3 ) is small, the ozone gas absorption efficiency is still low, and high concentration ozone water cannot be produced. Further, with the technique of using two reaction towers, the ozone concentration in water can be increased, but there is a problem that the device becomes large.
【０００７】本発明の目的は、効率よくオゾンを溶解さ
せて高濃度のオゾン水を製造でき、装置全体を小型化で
きるオゾン水製造装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an ozone water producing apparatus capable of efficiently dissolving ozone to produce high concentration ozone water and downsizing the entire apparatus.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達するため
に、本発明の高濃度オゾン水製造装置は、高濃度のオゾ
ンが溶解したオゾン水を製造する高濃度オゾン水製造装
置であって、オゾンガスを発生するオゾンガス発生部
と、水を貯蔵するタンクと、前記オゾンガス発生部から
供給されるオゾンガスを、前記タンクから供給される水
に溶解させるオゾン溶解部とを備え、このオゾン溶解部
は、複数の微細な溝状の流路（マイクロチャンネル）を
有し、該マイクロチャンネル内で前記オゾンガスを前記
水に吸収させるマイクロリアクタを備えることを特徴と
する。To achieve the above object, a high-concentration ozone water producing apparatus of the present invention is a high-concentration ozone water producing apparatus for producing ozone water in which high-concentration ozone is dissolved. An ozone gas generating part, a tank for storing water, and an ozone dissolving part for dissolving the ozone gas supplied from the ozone gas generating part in the water supplied from the tank. And a microreactor for absorbing the ozone gas into the water in the microchannel.
【０００９】ここで、マイクロリアクタとは、微小な反
応装置であり、マイクロメートルオーダーの直径の流路
であるマイクロチャンネルを有することを特徴としてい
る。そして、マイクロリアクタは、このマイクロチャン
ネル内で種々の化学的、物理的、生物学的反応を行って
いる。Here, the microreactor is a minute reaction device, and is characterized by having microchannels which are channels having a diameter on the order of micrometers. The microreactor is performing various chemical, physical and biological reactions in this microchannel.
【００１０】このような本発明によれば、このオゾン溶
解部は、複数の微細な溝状の流路（マイクロチャンネ
ル）を有し、該マイクロチャンネル内で前記オゾンガス
に前記水を吸収させるマイクロリアクタを備えることに
より、マイクロリアクタのマイクロチャンネルは、単位
体積当たりの表面積を非常に大きくできることから、物
質移動が効率よく行える、すなわち、効率よくオゾンを
溶解させて高濃度のオゾン水を製造することができる。
また、熱移動も効率よく行うことができるので、効率的
な温度制御を行うこともできる。さらに、マイクロリア
クタは、反応塔と比べて非常に小さいので、装置全体を
小型化することができる。According to the present invention as described above, the ozone dissolving portion has a plurality of fine groove-shaped channels (microchannels), and a microreactor for allowing the ozone gas to absorb the water in the microchannels is provided. Since the microchannel of the microreactor can be provided with a very large surface area per unit volume, mass transfer can be efficiently performed, that is, ozone can be efficiently dissolved to produce high-concentration ozone water.
Further, since heat transfer can be performed efficiently, efficient temperature control can also be performed. Furthermore, since the microreactor is much smaller than the reaction tower, the entire device can be downsized.
【００１１】本発明の高濃度オゾン水製造装置では、前
記オゾン溶解部の前段には、前記オゾンガスおよび／ま
たは水を加圧した状態で前記マイクロリアクタに供給す
る加圧供給部を備えることが好ましい。In the high-concentration ozone water producing apparatus of the present invention, it is preferable that a pressure supply unit for supplying the ozone gas and / or water in a pressurized state to the microreactor is provided in the preceding stage of the ozone dissolving unit.
【００１２】これによれば、前記オゾン溶解部の前段に
は、前記オゾンガスおよび／または水を加圧した状態で
前記マイクロリアクタに供給する加圧供給部を備えるこ
とにより、前記オゾンガスおよび／または水を加圧した
状態でマイクロリアクタに供給することができるから、
水中のオゾン濃度は、オゾンガスの分圧の大きさに比例
して増加するので、オゾン濃度を調整して、高濃度のオ
ゾン水を製造することができる。[0012] According to this, the ozone gas and / or water is provided by providing a pressure supply unit for supplying the ozone gas and / or water in a pressurized state to the microreactor in the preceding stage of the ozone dissolution unit. Since it can be supplied to the microreactor under pressure,
Since the ozone concentration in water increases in proportion to the magnitude of the partial pressure of ozone gas, the ozone concentration can be adjusted to produce high-concentration ozone water.
【００１３】本発明の高濃度オゾン水製造装置では、前
記オゾン溶解部の後段には、前記マイクロリアクタで生
成したオゾン水を貯蔵するオゾン水貯蔵タンクを備える
ことが好ましい。これによれば、前記オゾン溶解部の後
段には、前記マイクロリアクタで生成したオゾン水を貯
蔵するオゾン水貯蔵タンクを備えることにより、オゾン
水貯蔵タンクで密閉してオゾン水を貯蔵することができ
るから、オゾン水からのオゾンガスが気化することを防
ぐことができるので、高濃度に保ったまま高濃度のオゾ
ン水を得ることができる。In the high-concentration ozone water producing apparatus of the present invention, it is preferable that an ozone water storage tank for storing the ozone water produced in the microreactor is provided after the ozone dissolving section. According to this, since the ozone water storage tank for storing the ozone water generated in the microreactor is provided in the latter stage of the ozone dissolution section, the ozone water can be stored in a sealed manner in the ozone water storage tank. Since it is possible to prevent the ozone gas from the ozone water from vaporizing, it is possible to obtain high-concentration ozone water while maintaining a high concentration.
【００１４】本発明の高濃度オゾン水製造装置では、前
記オゾン溶解部は、複数のマイクロリアクタを備え、こ
れらが前記オゾンガス発生部および前記タンクに対して
並列に接続されていることが好ましい。これによれば、
前記オゾン溶解部は、複数のマイクロリアクタを備え、
これらが前記オゾンガス発生部および前記タンクに対し
て並列に接続されていることにより、オゾン水を製造す
るマイクロリアクタを同時に複数利用できるので、多量
のオゾン水を製造することができる。In the apparatus for producing high-concentration ozone water of the present invention, it is preferable that the ozone dissolving section includes a plurality of microreactors, which are connected in parallel to the ozone gas generating section and the tank. According to this
The ozone dissolving section includes a plurality of microreactors,
Since these are connected in parallel to the ozone gas generation unit and the tank, a plurality of microreactors that produce ozone water can be used at the same time, so that a large amount of ozone water can be produced.
【００１５】本発明の高濃度オゾン水製造装置では、前
記マイクロリアクタ内部の圧力を調整する圧力調整部を
備えることが好ましく、前記圧力調整部としては、前記
マイクロリアクタのオゾン水排出側に設けられる圧力調
整弁であることが挙げられる。The high-concentration ozone water producing apparatus of the present invention preferably comprises a pressure adjusting unit for adjusting the pressure inside the microreactor, and the pressure adjusting unit is a pressure adjusting unit provided on the ozone water discharge side of the microreactor. It is a valve.
【００１６】これによれば、前記マイクロリアクタ内部
の圧力を調整する圧力調整部を備えることにより、水中
のオゾン濃度は、マイクロリアクタ内のオゾンガスの分
圧の大きさに比例して増加するので、オゾン濃度を調整
して、高濃度のオゾン水を製造することができる。According to this, since the ozone concentration in the water is increased in proportion to the partial pressure of the ozone gas in the microreactor by providing the pressure adjusting section for adjusting the pressure inside the microreactor, the ozone concentration is increased. Can be adjusted to produce high-concentration ozone water.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に
係るオゾン水製造装置１が示されている。オゾン水製造
装置１は、オゾンガス発生部１０と、タンク１１と、供
給ポンプ１２Ａ、１２Ｂと、オゾン溶解部１３と、圧力
計１４Ａ、１４Ｂと、温度計１５と、バルブ１６Ａ、１
６Ｂおよび１６Ｃと、オゾン水貯蔵タンク１７と、ステ
ンレス製の円管状の配管１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８
Ｄ、１８Ｅおよび１８Ｆとを備えている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an ozone water producing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The ozone water producing apparatus 1 includes an ozone gas generation unit 10, a tank 11, supply pumps 12A and 12B, an ozone dissolution unit 13, pressure gauges 14A and 14B, a thermometer 15, a valve 16A, and 1A.
6B and 16C, ozone water storage tank 17, and stainless steel pipes 18A, 18B, 18C, 18
D, 18E and 18F.
【００１８】オゾンガス発生部１０は、オゾンガスを発
生し、公知の無声放電式のオゾン発生装置を採用してい
る。タンク１１は、オゾン水を製造するための水を貯蔵
する。この際、使用する水は、水道水等でもよいが、イ
オン交換処理をした水を用いてもよい。The ozone gas generator 10 generates ozone gas and employs a known silent discharge ozone generator. The tank 11 stores water for producing ozone water. At this time, the water to be used may be tap water or the like, but may be ion-exchanged water.
【００１９】供給ポンプ１２Ａは、配管１８Ａによっ
て、オゾンガス発生部１０と接続され、配管１８Ｃによ
って、オゾン溶解部１３と接続されている。また、供給
ポンプ１２Ａは、オゾンガス発生部１０で生成したオゾ
ンガスを連続的に、加圧した状態でオゾン溶解部１３に
供給する。供給ポンプ１２Ｂは、配管１８Ｂによって、
タンク１１と接続され、配管１８Ｄによって、オゾン溶
解部１３と接続されている。また、供給ポンプ１２Ｂ
は、タンク１１に貯蔵している水を連続的に、加圧した
状態でオゾン溶解部１３に供給する。The supply pump 12A is connected to the ozone gas generating section 10 by a pipe 18A and is connected to the ozone dissolving section 13 by a pipe 18C. Further, the supply pump 12A continuously supplies the ozone gas generated by the ozone gas generation unit 10 to the ozone dissolution unit 13 in a pressurized state. The supply pump 12B is provided with a pipe 18B.
It is connected to the tank 11 and is connected to the ozone dissolving section 13 by a pipe 18D. Also, the supply pump 12B
Supplies the water stored in the tank 11 continuously to the ozone dissolving section 13 in a pressurized state.
【００２０】オゾン溶解部１３は、オゾンガス発生部１
０から供給されるオゾンガスを、タンク１１から供給さ
れる水に溶解させ、オゾン水を生成する。オゾン溶解部
１３の構成については、後述する。圧力計１４Ａは、供
給ポンプ１２Ａおよびオゾン溶解部１３の間の配管１８
Ｃに、接続され、オゾン溶解部１３のマイクロリアクタ
２０（図２）の圧力を測定する。バルブ１６Ａは、配管
１８Ｅによって、オゾン溶解部１３と接続され、配管１
８Ｆによって、オゾン水貯蔵タンク１７と接続されてい
る。また、バルブ１６Ａは、オゾン溶解部１３で生成さ
れたオゾン水の流量を調節し、また、オゾン水の流量を
調節することにより、オゾン溶解部１３内の圧力を調節
する。The ozone dissolving section 13 is the ozone gas generating section 1.
Ozone gas supplied from 0 is dissolved in water supplied from the tank 11 to generate ozone water. The configuration of the ozone dissolving section 13 will be described later. The pressure gauge 14A is a pipe 18 between the supply pump 12A and the ozone dissolving section 13.
It is connected to C and measures the pressure of the microreactor 20 (FIG. 2) of the ozone dissolving section 13. The valve 16A is connected to the ozone dissolving section 13 by a pipe 18E, and the pipe 1
It is connected to the ozone water storage tank 17 by 8F. In addition, the valve 16A adjusts the flow rate of the ozone water generated in the ozone dissolving section 13, and also adjusts the flow rate of the ozone water to adjust the pressure in the ozone dissolving section 13.
【００２１】温度計１５は、オゾン溶解部１３およびバ
ルブ１６Ａの間の配管１８Ｅに接続され、オゾン溶解部
１３で生成したオゾン水の温度を測定する。オゾン水貯
蔵タンク１７は、オゾン溶解部１３で生成されたオゾン
水を貯蔵する。配管１８Ｆは、オゾン水貯蔵タンク１７
の側面のタンク高さ方向の半分より下側に接続されてい
る。オゾン水貯蔵タンク１７の底部側の近傍には、接続
管１７Ａが設けられ、バルブ１６Ｃと接続されている。
バルブ１６Ｃは、オゾン水貯蔵タンク１７内に貯蔵され
たオゾン水を取り出す際に流量の調節をする。The thermometer 15 is connected to the pipe 18E between the ozone dissolving section 13 and the valve 16A, and measures the temperature of the ozone water produced in the ozone dissolving section 13. The ozone water storage tank 17 stores the ozone water generated in the ozone dissolving section 13. The pipe 18F is the ozone water storage tank 17
It is connected below the half of the side of the tank in the height direction. A connection pipe 17A is provided near the bottom side of the ozone water storage tank 17 and is connected to the valve 16C.
The valve 16C adjusts the flow rate when taking out the ozone water stored in the ozone water storage tank 17.
【００２２】バルブ１６Ｂは、オゾン水貯蔵タンク１７
の上面側に接続され、開閉により、オゾン水貯蔵タンク
１７内のガス抜きを行う。圧力計１４Ｂは、オゾン水貯
蔵タンク１７の側面のタンク高さ方向の上側に接続さ
れ、オゾン水貯蔵タンク１７内の圧力を測定する。The valve 16B is used for the ozone water storage tank 17
Is connected to the upper surface side of and the gas inside the ozone water storage tank 17 is vented by opening and closing. The pressure gauge 14B is connected to the upper side of the ozone water storage tank 17 in the tank height direction and measures the pressure in the ozone water storage tank 17.
【００２３】オゾン溶解部１３の構成について説明す
る。オゾン溶解部１３は、図２に示すように、マイクロ
リアクタ２０と、電熱ヒータ１３Ａおよび１３Ｂとを備
えている。電熱ヒータ１３Ａおよび１３Ｂは、マイクロ
リアクタ２０を挟み込むような位置に対向配置され、温
度調節が可能であり、マイクロリアクタ２０を所定温度
に加温している。マイクロリアクタ２０に供給されるオ
ゾンガスおよび水が、マイクロリアクタ２０内で混合
し、オゾンガスが水に溶解して、オゾン水が生成され
る。The structure of the ozone dissolving section 13 will be described. As shown in FIG. 2, the ozone dissolving section 13 includes a microreactor 20 and electric heaters 13A and 13B. The electric heaters 13A and 13B are arranged to face each other so as to sandwich the microreactor 20, the temperature can be adjusted, and the microreactor 20 is heated to a predetermined temperature. Ozone gas and water supplied to the microreactor 20 are mixed in the microreactor 20, and the ozone gas is dissolved in water to generate ozone water.
【００２４】マイクロリアクタ２０は、図３に示すよう
に、合金製の本体２１とマイクロチャンネル２７とから
構成されている。本体２１は、２個の開口部２２と、２
個の拡大部２３と、収納部２４とを備えている。As shown in FIG. 3, the microreactor 20 comprises an alloy main body 21 and microchannels 27. The main body 21 has two openings 22 and two
It is provided with an individual expansion section 23 and a storage section 24.
【００２５】開口部２２は、矩形状の開口を備えてお
り、水側開口部２２Ａと、水側開口部２２Ａとは正反対
の方向に向いたオゾンガス側開口部２２Ｂとを備えてい
る。水側開口部２２Ａは、矢印で示すように、外部から
水を取り込み、オゾンガス側開口部２２Ｂは、外部から
オゾンガスを取り込む。The opening 22 has a rectangular opening, and includes a water side opening 22A and an ozone gas side opening 22B facing in the direction opposite to the water side opening 22A. The water side opening 22A takes in water from the outside, as shown by the arrow, and the ozone gas side opening 22B takes in ozone gas from the outside.
【００２６】拡大部２３は、平面視で二等辺の台形状で
あり、水側拡大部２３Ａとオゾンガス側拡大部２３Ｂと
を備えている。水側拡大部２３Ａは、短辺側が水側開口
部２２Ａと連続し、長辺側が収納部２４と連続してい
る。オゾンガス側拡大部２３Ｂは、短辺側がオゾンガス
側開口部２２Ｂと連続し、長辺側が収納部２４と連続し
ている。この拡大部２３は、開口部２２から取り込まれ
た水およびオゾンガスの流速を口径を急に拡大すること
により、減速させる。また、開口部２２および拡大部２
３の上面の内壁面は、マイクロチャンネル２７の上部と
略接する高さに設けられている。The enlarged portion 23 has an isosceles trapezoidal shape in plan view and includes a water side enlarged portion 23A and an ozone gas side enlarged portion 23B. The water side expanded portion 23A has a short side continuous with the water side opening 22A and a long side continuous with the storage portion 24. The ozone gas side expansion portion 23B has a short side continuous with the ozone gas side opening 22B and a long side continuous with the storage portion 24. The expanding portion 23 slows down the flow velocities of water and ozone gas taken in through the opening 22 by suddenly increasing the diameter. In addition, the opening 22 and the enlarged portion 2
The inner wall surface of the upper surface of 3 is provided at a height substantially in contact with the upper portion of the microchannel 27.
【００２７】収納部２４は、平面視で矩形状であり、マ
イクロチャンネル２７を内部に収納する。また、収納部
２４は、その上部に、開口部２２および拡大部２３の上
面部よりも高く上面部が形成されている混合部２５を備
えている。混合部２５は、断面視すると、コ字形であ
り、内壁面側が、マイクロチャンネル２７上部との間に
一定の空間を有している。混合部２５は、マイクロチャ
ンネル２７により微細化された水およびオゾンガスを混
合し、オゾンガスを水に溶解させる。The accommodating portion 24 has a rectangular shape in plan view and accommodates the microchannel 27 therein. In addition, the storage section 24 is provided with a mixing section 25 in which an upper surface portion higher than the upper surface portions of the opening 22 and the enlarged portion 23 is formed in the upper portion thereof. The cross section of the mixing portion 25 is U-shaped when viewed in cross section, and the inner wall surface side has a certain space between the upper portion of the micro channel 27 and the upper portion. The mixing unit 25 mixes the water and the ozone gas, which are finely divided by the microchannel 27, and dissolves the ozone gas in the water.
【００２８】スリット２６は、混合部２５の上面略中央
部に、水およびオゾンガスの取り込み方向と垂直に、一
文字形状に形成されている。スリット２６は、混合部２
５で生成したオゾン水を矢印で示すように、外部に排出
する。The slit 26 is formed in the shape of one letter in the substantially central portion of the upper surface of the mixing section 25, perpendicular to the direction of taking in water and ozone gas. The slit 26 is the mixing unit 2
The ozone water generated in 5 is discharged to the outside as shown by the arrow.
【００２９】マイクロチャンネル２７は、水およびオゾ
ンガスの取り込み方向に平行な壁面２７Ａ同士が対向し
て櫛形状に形成された細い溝２７Ｂが、複数集積されて
構成されている。マイクロチャンネル２７は、取り込ま
れた水およびオゾンガスを微細に分散させ、水およびオ
ゾンガス、互いの表面積を大きくする。また、マイクロ
チャンネル２７は、図４に示すように、拡大すると、上
面側より見て、波形状に形成されている。この波形状に
形成することにより、一層、水およびオゾンガスを微細
に分散させることができる。The microchannel 27 is formed by accumulating a plurality of thin grooves 27B formed in a comb shape with wall surfaces 27A parallel to the water and ozone gas intake directions facing each other. The microchannels 27 finely disperse the taken-in water and ozone gas, and increase the surface areas of water and ozone gas. Further, as shown in FIG. 4, the microchannel 27 is formed in a wave shape when viewed from the upper surface side when enlarged. By forming the corrugated shape, water and ozone gas can be further finely dispersed.
【００３０】また、本実施形態では、マイクロチャンネ
ル２７の壁面２７Ａの高さは、７０μｍであり、櫛形の
溝２７Ｂの入口側から行き止まりまでの長さは、１００
μｍである。さらに、対向する壁面２７Ａの構成する溝
２７Ｂを１単位とすると、１つのマイクロリアクタ２０
内に１ｃｍ3あたり、８０００単位の溝２７Ｂが集積さ
れている。Further, in this embodiment, the height of the wall surface 27A of the microchannel 27 is 70 μm, and the length from the entrance side of the comb-shaped groove 27B to the dead end is 100.
μm. Further, when the groove 27B formed by the facing wall surface 27A is defined as one unit, one microreactor 20
8000 units of grooves 27B are accumulated per 1 cm 3 .
【００３１】オゾン水製造装置１は、以上のような構成
からなるが、次にこれを使用してオゾン水を製造する手
順について説明する。図１に示すように、予めタンク１
１に水を貯留しておき、オゾンガス発生部１０を作動さ
せ、オゾンガスを生成する。供給ポンプ１２Ａ、１２Ｂ
を作動させ、オゾン溶解部１３に供給するオゾンガスお
よび水を所定量、供給できるように供給ポンプ１２Ａ、
１２Ｂを設定する。その際、オゾンガスは、配管１８
Ａ、供給ポンプ１２Ａおよび配管１８Ｃを経てオゾン溶
解部１３に至る。また、水は、配管１８Ｂ、供給ポンプ
１２Ｂおよび配管１８Ｄを経てオゾン溶解部１３に至
る。The ozone water producing apparatus 1 is constructed as described above. Next, the procedure for producing ozone water using the ozone water producing apparatus 1 will be described. As shown in FIG.
Water is stored in 1 and the ozone gas generation part 10 is operated to generate ozone gas. Supply pump 12A, 12B
To supply a predetermined amount of ozone gas and water to be supplied to the ozone dissolving portion 13, and a supply pump 12A,
Set 12B. At that time, the ozone gas is supplied through the pipe 18
A, the supply pump 12A, and the pipe 18C reach the ozone dissolving portion 13. Further, the water reaches the ozone dissolving section 13 via the pipe 18B, the supply pump 12B and the pipe 18D.
【００３２】また、オゾンガスの圧力を圧力計１４Ａで
測定する。このオゾンガスの圧力を所定値になるよう
に、供給ポンプ１２Ａおよびバルブ１６Ａでオゾンガス
の流量を設定する。図２に示すように、オゾン溶解部１
３に供給されたオゾンガスおよび水は、マイクロリアク
タ２０内に取り込まれる。この際、電熱ヒータ１３Ａ、
１３Ｂを作動しておき、マイクロリアクタ２０を所定の
温度になるよう加熱する。The pressure of ozone gas is measured by the pressure gauge 14A. The flow rate of the ozone gas is set by the supply pump 12A and the valve 16A so that the pressure of the ozone gas becomes a predetermined value. As shown in FIG. 2, the ozone dissolving section 1
The ozone gas and water supplied to 3 are taken into the microreactor 20. At this time, the electric heater 13A,
13B is operated and the microreactor 20 is heated to a predetermined temperature.
【００３３】マイクロリアクタ２０内に取り込まれた水
は、図３に示すように、水側開口部２２Ａを経て、水側
拡大部２３Ａを通り、マイクロチャンネル２７の溝２７
Ｂで、微細に分散される。また、マイクロリアクタ２０
内に取り込まれたオゾンガスは、オゾンガス側開口部２
２Ｂを経て、オゾンガス側拡大部２３Ｂを通り、マイク
ロチャンネル２７の溝２７Ｂで、微細に分散される。微
細に分散された水およびオゾンガスは、混合部２５内で
混合し、オゾンガスは、水中に溶解して、オゾン水が生
成する。生成したオゾン水および溶解しなかったオゾン
ガス全て、スリット２６からマイクロリアクタ２０外に
放出される。As shown in FIG. 3, the water taken into the microreactor 20 passes through the water side opening 22A, the water side expanding portion 23A, and the groove 27 of the microchannel 27.
In B, finely dispersed. In addition, the microreactor 20
The ozone gas taken in is stored in the ozone gas side opening 2
After passing through 2B, it passes through the ozone gas side expanded portion 23B, and is finely dispersed in the groove 27B of the microchannel 27. The finely dispersed water and ozone gas are mixed in the mixing section 25, and the ozone gas is dissolved in water to generate ozone water. All the generated ozone water and the undissolved ozone gas are discharged to the outside of the microreactor 20 through the slit 26.
【００３４】図１に戻って、マイクロリアクタ２０から
放出されたオゾン水等は、オゾン溶解部１３から放出さ
れ、配管１８Ｅ、バルブ１６Ａ、配管１８Ｆを経て、オ
ゾン水貯蔵タンク１７に供給される。この際、温度計１
５でオゾン水の温度を測定し、所定の温度になるよう
に、オゾン溶解部１３の電熱ヒータ１３Ａ、１３Ｂ（図
２）を設定する。また、オゾン水が所定の供給量になる
ように、バルブ１６Ａを設定する。Returning to FIG. 1, the ozone water or the like discharged from the microreactor 20 is discharged from the ozone dissolving section 13 and supplied to the ozone water storage tank 17 through the pipe 18E, the valve 16A and the pipe 18F. At this time, thermometer 1
The temperature of the ozone water is measured at 5, and the electric heaters 13A and 13B (FIG. 2) of the ozone dissolving section 13 are set so as to reach a predetermined temperature. Further, the valve 16A is set so that the ozone water has a predetermined supply amount.
【００３５】オゾン水貯蔵タンク１７に供給されたオゾ
ン水等は、オゾン水貯蔵タンク１７の下部にオゾン水が
溜まり、オゾン水貯蔵タンク１７の上部に溶解しなかっ
たオゾンガスが溜まる。ここで、圧力計１４Ｂでオゾン
ガスの圧力を測定する。バルブ１６Ｂでオゾンガスのガ
ス抜きをする。貯蔵されたオゾン水は、流量をバルブ１
６Ｃにより調整して、接続管１７Ａを経て、オゾン水貯
蔵タンク１７の外部に設置された、容器等（図示略）に
供給される。As for the ozone water supplied to the ozone water storage tank 17, ozone water accumulates in the lower part of the ozone water storage tank 17 and undissolved ozone gas accumulates in the upper part of the ozone water storage tank 17. Here, the pressure of ozone gas is measured by the pressure gauge 14B. The valve 16B is used to degas ozone gas. Flow rate of stored ozone water is 1
After being adjusted by 6C, it is supplied to a container or the like (not shown) installed outside the ozone water storage tank 17 via the connection pipe 17A.
【００３６】上述のような本実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。
（１）オゾン溶解部１３は、複数の微細な溝状のマイク
ロチャンネル２７を有し、マイクロチャンネル２７内で
オゾンガスを水に吸収させるマイクロリアクタ２０を備
えることにより、マイクロリアクタ２０のマイクロチャ
ンネル２７は、単位体積当たりの表面積を非常に大きく
できるから、物質移動が効率よく行える、すなわち、効
率よくオゾンを溶解させて高濃度のオゾン水を製造する
ことができる。また、熱移動も効率よく行うことができ
るので、効率的な温度制御を行うことができる。さら
に、マイクロリアクタ２０は、反応塔と比べて小さいの
で、装置全体を小型化することができる。According to this embodiment as described above, the following effects can be obtained. (1) The ozone dissolving unit 13 has a plurality of microgrooves 27 in the shape of grooves, and the microreactor 20 that absorbs ozone gas into water is provided in the microchannel 27. Since the surface area per volume can be made very large, mass transfer can be performed efficiently, that is, ozone can be dissolved efficiently to produce high-concentration ozone water. Further, since heat transfer can be performed efficiently, efficient temperature control can be performed. Furthermore, since the microreactor 20 is smaller than the reaction tower, the entire device can be downsized.
【００３７】（２）オゾン溶解部１３の前段には、オゾ
ンガスおよび水を加圧した状態でマイクロリアクタ２０
に供給する加圧供給部である供給ポンプ１２Ａ、１２Ｂ
を備えることにより、オゾンガスおよび水を加圧した状
態でマイクロリアクタ２０に供給することができるか
ら、水中のオゾン濃度は、オゾンガスの分圧の大きさに
比例して増加するので、オゾン濃度を調整して、高濃度
のオゾン水を製造することができる。(2) In front of the ozone dissolving section 13, the microreactor 20 is pressurized with ozone gas and water.
Supply pumps 12A and 12B, which are pressure supply units for supplying to
Since the ozone gas and the water can be supplied to the microreactor 20 in a pressurized state, the ozone concentration in the water increases in proportion to the partial pressure of the ozone gas. Thus, high-concentration ozone water can be produced.
【００３８】（３）オゾン溶解部１３の後段には、マイ
クロリアクタ２０で生成したオゾン水を貯蔵するオゾン
水貯蔵タンク１７を備えることにより、オゾン水貯蔵タ
ンク１７で密閉してオゾン水を貯蔵することができるか
ら、オゾン水からのオゾンガスが気化することを防ぐこ
とができるので、高濃度に保ったまま高濃度のオゾン水
を得ることができる。(3) An ozone water storage tank 17 for storing the ozone water generated in the microreactor 20 is provided at the subsequent stage of the ozone dissolving section 13, so that the ozone water storage tank 17 is hermetically sealed to store the ozone water. Since it is possible to prevent vaporization of ozone gas from the ozone water, it is possible to obtain high-concentration ozone water while maintaining high concentration.
【００３９】（４）マイクロリアクタ２０内部の圧力を
調整する圧力調整部であるバルブ１６Ａを備えることに
より、水中のオゾン濃度は、マイクロリアクタ２０内の
オゾンガスの分圧の大きさに比例して増加する。マイク
ロリアクタ２０内の圧力（全圧）を高くすることで、マ
イクロリアクタ２０自体は、かなりの高圧に耐えうるた
め、オゾン濃度を調整して、高濃度のオゾン水を製造す
ることができる。(4) By providing the valve 16A which is a pressure adjusting unit for adjusting the pressure inside the microreactor 20, the ozone concentration in water increases in proportion to the magnitude of the partial pressure of the ozone gas inside the microreactor 20. By increasing the pressure (total pressure) in the microreactor 20, the microreactor 20 itself can withstand a considerably high pressure, so that the ozone concentration can be adjusted to produce high-concentration ozone water.
【００４０】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変
形、改良は、本発明に含まれるものである。例えば、前
記実施形態では、オゾン溶解部１３は、マイクロリアク
タ２０を１つ設けられていたが、これに限定されず、図
５に示すように、２つ以上のマイクロリアクタ２０を並
列に配列して設けられてもよい。このようにすれば、オ
ゾン水を製造するマイクロリアクタ２０を同時に複数利
用できるので、多量のオゾン水を製造することができ
る。また、２つ以上のマイクロリアクタを直列に配列し
てもよいし、直列および並列を任意に組合わせたもので
もよい。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements within a range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention. For example, in the above-described embodiment, the ozone dissolving section 13 is provided with one microreactor 20, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 5, two or more microreactors 20 are arranged in parallel. You may be asked. By doing so, a plurality of microreactors 20 for producing ozone water can be used at the same time, so that a large amount of ozone water can be produced. Further, two or more microreactors may be arranged in series, or any combination of series and parallel may be used.
【００４１】マイクロチャンネル２７の壁面２７Ａの高
さは、７０μｍであり、櫛形の溝２７Ｂの入口側から行
き止まりまでの長さは、１００μｍであったが、任意に
設定してもよい。１つのマイクロリアクタ２０内に１ｃ
ｍ3あたり、８０００単位の溝２７Ｂが集積されていた
が、集積している溝２７Ｂの数は任意に設定してもよ
い。The height of the wall surface 27A of the microchannel 27 was 70 μm, and the length from the entrance side of the comb-shaped groove 27B to the dead end was 100 μm, but it may be set arbitrarily. 1c in one microreactor 20
Although 8,000 units of the grooves 27B are accumulated per m 3 , the number of the accumulated grooves 27B may be set arbitrarily.
【００４２】また、電熱ヒータ１３Ａ、１３Ｂが対向し
て設けられていたが、これに限られず、電熱ヒータは１
個でもよく、３個以上でもよく、また、電熱ヒータが、
配置される位置は、適宜選定してよい。Further, although the electric heaters 13A and 13B are provided so as to face each other, the present invention is not limited to this, and the electric heater is 1
The number may be three or more, and the electric heater may be
The position to be arranged may be appropriately selected.
【００４３】さらに、マイクロチャンネルを有するマイ
クロリアクタならば、本実施形態のマイクロリアクタに
限られず、他の公知のマイクロリアクタを使用してもよ
い。その他、本発明を実施する際の具体的な構造および
形状等は、本発明の目的を達成できる範囲内で他の構造
等としてもよい。Furthermore, as long as it is a microreactor having microchannels, it is not limited to the microreactor of this embodiment, and other known microreactors may be used. In addition, the specific structure, shape, and the like when carrying out the present invention may be other structures and the like as long as the object of the present invention can be achieved.
【００４４】[0044]
【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて、本発明
をより具体的に説明する。なお、本発明は実施例の内容
に限定されるものではない。
［実施例１］以下、実施例および比較例を挙げて、本発
明をより具体的に説明する。前記実施形態において、具
体的条件を下記の通りとしてオゾン水を製造した。オゾ
ンガス発生部１０で発生するオゾンガス濃度は、１０体
積％であり、供給量は、１ｌ／ｈｒであった。使用した
水は、イオン交換処理され、水温は２０℃であり、供給
量は、１ｌ／ｈｒであった。得られたオゾン水のオゾン
濃度を測定した結果、２４．８ｐｐｍであり、オゾン濃
度の高いオゾン水が得られた。なお、マイクロリアクタ
内の圧力は、０．１ＭＰａであった。EXAMPLES The present invention will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples. The present invention is not limited to the contents of the embodiment. [Example 1] Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples. In the above embodiment, ozone water was produced under the following specific conditions. The ozone gas concentration generated in the ozone gas generator 10 was 10% by volume, and the supply amount was 1 l / hr. The water used was subjected to ion exchange treatment, the water temperature was 20 ° C., and the supply amount was 1 l / hr. As a result of measuring the ozone concentration of the obtained ozone water, ozone water having a high ozone concentration of 24.8 ppm was obtained. The pressure inside the microreactor was 0.1 MPa.
【００４５】［実施例２］実施例１と同じオゾン水製造
装置を使用し、実施例１と同様の条件で、マイクロリア
クタ内の圧力のみ、１ＭＰａと変更してオゾン水の製造
を行ったところ、得られたオゾン水のオゾン濃度を測定
した結果、２５１ｐｐｍの高濃度のオゾン水を得た。Example 2 Ozone water was produced using the same ozone water production apparatus as in Example 1 under the same conditions as in Example 1 except that the pressure inside the microreactor was changed to 1 MPa. As a result of measuring the ozone concentration of the obtained ozone water, ozone water having a high concentration of 251 ppm was obtained.
【００４６】[0046]
【発明の効果】本発明によれば、オゾン溶解部は、複数
の微細な溝状の流路（マイクロチャンネル）を有し、該
マイクロチャンネル内で前記オゾンガスに前記水を吸収
させるマイクロリアクタを備えることにより、マイクロ
リアクタのマイクロチャンネルは、単位体積当たりの表
面積を非常に大きくできることから、物質移動が効率よ
く行える、すなわち、効率よくオゾンを溶解させて高濃
度のオゾン水を製造することができる。また、熱移動も
効率よく行うことができるので、効率的な温度制御を行
うこともできる。さらに、マイクロリアクタは、反応塔
と比べて非常に小さいので、装置全体を小型化すること
ができる。According to the present invention, the ozone dissolving portion is provided with a microreactor having a plurality of fine groove-shaped flow channels (microchannels) and allowing the ozone gas to absorb the water in the microchannels. Since the microchannel of the microreactor can have a very large surface area per unit volume, mass transfer can be efficiently performed, that is, ozone can be efficiently dissolved to produce high-concentration ozone water. Further, since heat transfer can be performed efficiently, efficient temperature control can also be performed. Furthermore, since the microreactor is much smaller than the reaction tower, the entire device can be downsized.
【図１】本発明の第１実施形態のオゾン水製造装置を示
す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an ozone water producing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の実施形態におけるオゾン溶解部の構成図
である。FIG. 2 is a configuration diagram of an ozone dissolving section in the embodiment of FIG.
【図３】図１の実施形態におけるマイクロリアクタの内
部構造を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure of the microreactor in the embodiment of FIG.
【図４】図１の実施形態におけるマイクロチャンネルを
示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a micro channel in the embodiment of FIG.
【図５】図１の実施形態におけるオゾン溶解部の変形例
を示す構成図である。5 is a configuration diagram showing a modified example of the ozone dissolving portion in the embodiment of FIG.
【図６】従来のオゾン水製造装置を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing a conventional ozone water producing apparatus.
１ オゾン水製造装置 １０ オゾンガス発生部 １１ タンク １２Ａ、１２Ｂ 供給ポンプ １３ オゾン溶解部 １６Ａ バルブ １７ 貯蔵タンク ２０ マイクロリアクタ ２７ マイクロチャンネル 1 Ozone water production equipment 10 Ozone gas generator 11 tanks 12A, 12B supply pump 13 Ozone dissolution section 16A valve 17 Storage tank 20 micro reactor 27 micro channels
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/50 ５４０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５４０Ｂ ５５０ ５５０Ｂ ５５０Ｃ ５５０Ｄ ５５０Ｈ ５５０Ｌ 1/78 1/78 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C02F 1/50 540 C02F 1/50 540B 550 550B 550C 550D 550H 550L 1/78 1/78
Claims (6)
する高濃度オゾン水製造装置であって、オゾンガスを発
生するオゾンガス発生部と、水を貯蔵するタンクと、前
記オゾンガス発生部から供給されるオゾンガスを、前記
タンクから供給される水に溶解させるオゾン溶解部とを
備え、 このオゾン溶解部は、複数の微細な溝状の流路（マイク
ロチャンネル）を有し、該マイクロチャンネル内で前記
オゾンガスを前記水に吸収させるマイクロリアクタを備
えることを特徴とする高濃度オゾン水製造装置。1. A high-concentration ozone water producing apparatus for producing ozone water in which high-concentration ozone is dissolved, the ozone gas generating section generating ozone gas, a tank storing water, and the ozone gas generating section. And an ozone dissolving section for dissolving ozone gas in water supplied from the tank, wherein the ozone dissolving section has a plurality of fine groove-like channels (microchannels), A high-concentration ozone water production apparatus comprising a microreactor for absorbing ozone gas into the water.
において、 前記オゾン溶解部の前段には、前記オゾンガスおよび／
または水を加圧した状態で前記マイクロリアクタに供給
する加圧供給部を備えることを特徴とする高濃度オゾン
水製造装置。2. The high-concentration ozone water producing apparatus according to claim 1, wherein the ozone gas and / or the ozone gas are provided before the ozone dissolving section.
Alternatively, a high-concentration ozone water producing apparatus comprising a pressurizing and supplying unit for supplying water to the microreactor in a pressurized state.
ゾン水製造装置において、 前記オゾン溶解部の後段には、前記マイクロリアクタで
生成したオゾン水を貯蔵するオゾン水貯蔵タンクを備え
ることを特徴とする高濃度オゾン水製造装置。3. The high-concentration ozone water producing apparatus according to claim 1 or 2, further comprising an ozone water storage tank for storing the ozone water generated in the microreactor, provided at a stage subsequent to the ozone dissolving section. Characteristic high concentration ozone water production equipment.
高濃度オゾン水製造装置において、 前記オゾン溶解部は、複数のマイクロリアクタを備え、
これらが前記オゾンガス発生部および前記タンクに対し
て並列に接続されていることを特徴とする高濃度オゾン
水製造装置。4. The apparatus for producing high-concentration ozone water according to claim 1, wherein the ozone dissolving section includes a plurality of microreactors.
A high-concentration ozone water producing apparatus, wherein these are connected in parallel to the ozone gas generation unit and the tank.
高濃度オゾン水製造装置において、 前記マイクロリアクタ内部の圧力を調整する圧力調整部
を備えることを特徴とする高濃度オゾン水製造装置。5. The high-concentration ozone water producing apparatus according to claim 1, further comprising a pressure adjusting unit for adjusting the pressure inside the microreactor. .
において、 前記圧力調整部は、前記マイクロリアクタのオゾン水排
出側に設けられる圧力調整弁であることを特徴とする高
濃度オゾン水製造装置。6. The high-concentration ozone water producing apparatus according to claim 5, wherein the pressure adjusting unit is a pressure adjusting valve provided on the ozone water discharge side of the microreactor. apparatus.
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|---|---|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |