オゾナイザ
【課題】多孔質構造体に超親水性作用を付加することによって、簡単な製作方法で安定した大量のオゾンの生成を可能とするオゾナイザを提供する。
【解決手段】多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面と平行にあるときを０度とした場合、前記多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面に対して０度から１３５度であることを特徴とし、前記多孔質構造体が親水性化合物からなり、また前記多孔質構造体の少なくとも液相側に超親水性化合物が含有される。
【解決手段】多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面と平行にあるときを０度とした場合、前記多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面に対して０度から１３５度であることを特徴とし、前記多孔質構造体が親水性化合物からなり、また前記多孔質構造体の少なくとも液相側に超親水性化合物が含有される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質構造体を用いたオゾナイザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、上下水処理施設、化学工場、薬品工場、食品工場等において、細菌類、カビ類および酵母などの殺菌、アルデヒド、イオウ化合物、窒素化合物等の臭気物質の脱臭、し尿や染料廃液の脱色、有機溶剤などの有害物質を無害化するためにオゾン発生装置が用いられている。この技術は一般に放電式オゾナイザでオゾンを生成して、バブラー、エジェクター、スタティックミキサーなどの気液混合部で処理が必要な水と混合して気液接触させるものである。
【０００３】
しかしながら、オゾンは酸素の同素体であり、また非常に不安定な気体であるため常温で酸素に分解する。そのため保存が困難であり、オゾンを使用する現場で生成する必要があると同時に、塩素による処理と比較して処理コストが高価であるという問題があった。
【０００４】
この問題に対して、多孔質セラミックスパイプの内部中央に高電圧電極を置いて多孔質セラミックスパイプと高電圧電極との間にガス通路を形成し、多孔質セラミックスパイプの外部に接地電極を置くとともに、この多孔質セラミックスパイプの外側面に直接、処理すべき水の通路を形成し、これら高電圧電極と接地電極間に高電圧高周波電源や高電圧パルス電源を接続することで該ガス通路においてオゾンを生成するオゾン水処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、近年、多孔質構造体の細孔径が均一に分布する多孔質構造体を用いて、この一側面部に電極を密着して配設し、この電極に交流電圧を印加することによって液相側沿面及び液相内の気泡中、多孔質の細孔内及び気相側沿面で放電を生起せしめオゾンの生成誘導を可能とする水中オゾナイザが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２６７６９号公報
【特許文献２】特開２００９−２３４９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記のオゾン水処理装置の場合、多孔質セラミックスパイプの内部中央に高電圧電極を置いて、高電圧高周波電源や高電圧パルス電源による高電圧やパルス高電圧を印加するものであり、安定な放電を生起せしめるためには高電圧電極の精密な位置決め、および電極表面に稠密な誘電体による被覆処理、そして高価なパルス電源を必要とする。
【０００８】
また、前記の水中オゾナイザについても、生成するオゾン量は必ずしも満足できるものではなかった。また、安定してオゾンを生成することも困難であった。
【０００９】
上記の問題点に鑑み本発明者は鋭意研究の結果、多孔質構造体が親水性化合物であり、更に多孔質構造体に超親水性化合物が含有されることにより、多孔質構造体に超親水性作用を付与することによって、簡単な製作方法で安定した大量のオゾンの生成を可能とするオゾナイザを提供するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のオゾナイザは、接液する液相側と気体と接する気相側を有する多孔質構造体と、前記多孔質構造体の気相側に密接される電極と、前記多孔質構造体の気相側から任意のガスを供給する圧入手段を備え、前記電極に交流電圧を印加することによって、前記多孔質構造体の少なくとも微細孔内で生じる微細気泡内で放電を生起せしめオゾンを生成させるオゾナイザにおいて、前記多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面と平行にあるときを０度とした場合、前記多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面に対して０度から１３５度であることを第１の特徴とする。
【００１１】
前記多孔質構造体が親水性化合物からなることを第２の特徴とし、前記親水性化合物が、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素から選ばれる少なくとも１種であることを第３の特徴とする。
【００１２】
さらに、前記多孔質構造体の少なくとも前記液相側に超親水性化合物が含有されることを第４の特徴とし、前記超親水性化合物が酸化チタンであることを第５の特徴とする。
【００１３】
また、前記酸化チタンがアナターゼ型、ルチル型、ブルカイト型のうち少なくともいずれか１つであることを第６の特徴とし、前記超親水性化合物の含有量が前記多孔質構造体の体積に対して０．０２０ｍｇ／ｃｍ３〜０．７２０ｍｇ／ｃｍ３であることを第７の特徴とする。
【００１４】
そして、前記多孔質構造体が平板状であることを第８の特徴とする。
【００１５】
更に、前記多孔質構造体の微細孔部表面の近傍に気泡せん断機または攪拌機の少なくとも一方が設置されることを第９の特徴とし、前記気泡せん断機または前記攪拌機の少なくとも一方が多孔質構造体の微細孔部表面より上方に設置されることを第１０の特徴とする。
【００１６】
また、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂製のタンク内に内蔵されることを第１１の特徴とし、泡沫分離装置に内蔵されることを第１２の特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るオゾナイザによれば、以下の優れた効果が得られる。
（１）本発明に係るオゾナイザを用いることにより、多量のオゾンを発生させることが可能であり、水中に直接多量のオゾンを供給することも可能になる。
（２）多孔質構造体の液相側の微細孔部表面の角度を調整することで、安定した高濃度のオゾンを生成することができる。
（３）多孔質構造体が親水性化合物であり、更に液相側に超親水性化合物が含有されることで、背部電極となる水の浸潤をうながすことができ、放電箇所が増え、生成するオゾンの量が増加する。
（４）多孔質構造体の微細孔部表面より上方に気泡せん断機または攪拌機を設置することにより、更に高濃度のオゾンを生成することができる。
（５）オゾナイザを泡沫分離装置に内蔵することにより、液中の溶質の分離と分解を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施形態のオゾナイザを示した図である。
【図２】図１の多孔質構造体の構造を表した図である。
【図３】本発明の第一の実施形態の多孔質構造体の角度を表した図である。
【図４】本発明の第二の実施形態の多孔質構造体の構造を表した図である。
【図５】本発明の第三の実施形態のオゾナイザを示した図である。
【図６】本発明の実施例１から実施例４及び比較例１から比較例２における経過時間毎の排オゾン濃度の推移を示したグラフである。
【図７】本発明の実施例５から実施例７及び比較例３における経過時間毎の排オゾン濃度の推移を示したグラフである。
【図８】実施例５における放電前の酸化チタンの含有の様子を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図９】本発明の実施例８から実施例１３及び比較例４から比較例５における経過時間毎の排オゾン濃度の推移を示したグラフである。
【図１０】比較例５における放電前の酸化チタンの含有の様子を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１１】酸化チタンを含有していないときの多孔質構造体内の様子を示す模式図である。
【図１２】酸化チタンの含有による多孔質構造体内の様子を示す模式図である。
【図１３】酸化チタンの含有による多孔質構造体内の様子を示す模式図である。
【図１４】酸化チタンの含有による多孔質構造体内の様子を示す模式図である。
【図１５】酸化チタンの含有による多孔質構造体内の様子を示す模式図である。
【図１６】本発明の実施例１４及び比較例６から比較例８における経過時間毎の溶存オゾン濃度の推移を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
以下、本発明における第一の実施形態について図１から図３を基に説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００２０】
図１において、本発明のオゾナイザ１は、多孔質構造体２、台座６、メッシュ状電極７、高電圧配線管８からなり、水槽９の内部に設置されている。
【００２１】
多孔質構造体２は、酸化アルミニウムを用いた親水性化合物からなり、接液する液相側４と気体と接する気相側５を有している。多孔質構造体２は、中空筒状の塩化ビニル樹脂製の高電圧配線管８の先端に、中心に孔加工を施した略矩形のアクリル製の台座６を介して密着設置されている。高電圧配線管８の筒内上部に位置する多孔質構造体２の気相側５には、メッシュ状電極７が密接されている。多孔質構造体２は接着剤等で台座６に固定される。
【００２２】
さらに、図２に示すように、多孔質構造体２は内部に微細孔３を有し、その径は、１μｍ〜５０μｍである。多孔質構造体２の材質は、酸化アルミニウム系、二酸化ケイ素系、シラス多孔質ガラス、セラミックス、樹脂、などが好ましく、特に、酸化アルミニウム系が優れている。
【００２３】
また、多孔質構造体２の形状は平板状である。平板状であることにより多孔質構造体２の製作が容易である。さらに、酸化チタンを塗布する場合も多孔質構造体２の形状が平板状であると均一な酸化チタン層を形成することができる。多孔質構造体２の形状は筒状または膜状でもよい。
【００２４】
台座６は、略矩形で、厚みは１ｍｍ〜５０ｍｍである。台座６は厚みがあり中心に孔加工を施したものであれば良く、形状は円盤状、多角形等でもかまわない。材質は、アクリル製が好ましいが、ガラスなどでも良く、耐オゾン性で耐熱性の高い絶縁体であれば特に限定されるものではない。
【００２５】
台座６に密接されているメッシュ状電極７は、高電圧配線管８内の配線を通して高電圧電源１３と接続されている。メッシュ状電極７に用いられるメッシュの材質は、銅、ＳＵＳなどがあり、特に銅が望ましい。メッシュの形状は、平織りや綾織りがあるが、曲げ強度が優れている綾織りが好ましい。また、メッシュは目開き及び線径が１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
高電圧配線管８は、外部の原料ガス１５と連結されている。本実施形態で供給される原料ガス１５は、酸素ガスである。他に用いられるガスとしては、空気、不活性ガスなどがあるが、特に酸素ガスが好ましい。高電圧配線管８は筒状であれば良く、材質は、塩化ビニル樹脂などの樹脂が好ましいがガラスなどでもよく、耐オゾン性で耐熱性の高い絶縁体であれば特に限定されるものではない。
【００２７】
塩化ビニル樹脂製の水槽９は、上部に被処理液を導入する被処理液導入口１０、下部に処理後の処理液を排出させる処理液排出口１１が設けられ、さらにオゾン濃度計１２が装備されている。また水槽９には、接地電極１４が接続されている。材質は、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂などの樹脂が好ましいが、ガラスなどのような耐オゾン性のものであればよく特に限定されるものではない。
【００２８】
この構成において、高電圧電源１３からメッシュ状電極７を通じて、多孔質構造体２に電圧が印加され、一方で、外部から原料ガス１５が送り込まれる。電圧を印加することによって、多孔質構造体２とメッシュ状電極７との微小間隔、多孔質構造体２の微細孔３内、および液相側４の多孔質構造体２の微細孔３部表面に生じる微細気泡内での放電を行うことによってオゾンが生成される。
【００２９】
図１、図３に示すように、多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部表面が気液界面と平行で上向きであるときを０度とし、多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部表面が気液界面に垂直であるときを９０度とし、さらに多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部表面が気液界面と平行で下向きであるときを１８０度とした。多孔質構造体２の角度は、気液界面に対して０度から１３５度であることが良く、より好ましくは、気泡が結泡しにくい０度から９０度である。
【００３０】
（実施形態２）
次に、本発明における第二の実施形態について図１、図４を基に説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３１】
オゾナイザ１の構成は、第一の実施形態と同じであるため説明を省略する。本実施形態の多孔質構造体２は酸化アルミニウムを用いた親水性化合物である。
【００３２】
多孔質構造体２の液相側４に超親水性化合物を含有させる。多孔質構造体２に含有される超親水性化合物は酸化チタンであり、酸化チタンはアナターゼ型、ルチル型、ブルカイト型があり、特にアナターゼ型が優れている。また、含有される酸化チタンは１種類でもよく、２種類以上を複数層にしてもかまわない。
【００３３】
酸化チタンを含有させる側は液相側４が好ましいが気相側５でもよく、液相側４と気相側５の両方に含有させてもかまわない。また、液相側４、気相側５だけでなく、多孔質構造体２の液相側４、気相側５以外の側面叉は多孔質構造体２の内部に含有させてもかまわない。含有させる方法としては特に限定されないが、スプレー塗り、はけ塗り、浸漬塗り等がある。多孔質構造体２がセラミックスの場合は、予め焼成前の多孔質構造体２に酸化チタンを含有させ焼成し、これを多孔質構造体２として用いてもよい。また、酸化チタンがルチル型、ブルカイト型の場合も、予め焼成前の多孔質構造体２に酸化チタンを含有させ焼成し、これを多孔質構造体２としてもよい。
【００３４】
多孔質構造体２が含有する酸化チタンの量は、多孔質構造体２の体積に対し０．０２０ｍｇ／ｃｍ３〜０．７２０ｍｇ／ｃｍ３であることが望ましい。多孔質構造体２に水が浸潤しやすくなり、これが背部電極となって放電箇所が増加し生成オゾン量が増加するには０．０２０ｍｇ／ｃｍ３以上がよく、また、０．７２０ｍｇ／ｃｍ３を越えると多孔質構造体２内部に目詰まりが生じガスが通過しなくなるのでオゾンが生成されず、たとえガスが通過したとしても超親水性効果により水が浸潤し過ぎることによりメッシュ状電極７に水が到達してしまい、放電が生じないのでオゾンが生成されない。酸化チタンの量は多孔質構造体２に対し０．０２０ｍｇ／ｃｍ３〜０．７２０ｍｇ／ｃｍ３であるが、多孔質構造体２の厚みと微細孔３の径によっては、目詰まりしない且つメッシュ状電極７に水が到達しない量に適宜調整される。
【００３５】
ここで放電の作用を説明する。オゾナイザ１における放電では、電圧は多孔質構造体２に密接して配置されるメッシュ状電極７に印加され、多孔質構造体２が誘電体の働きをし、多孔質構造体２内部及び表面で放電が生じるが、多孔質構造体２が親水性であるので、多孔質構造体２内部に水が浸潤しやすくなり、これが背部電極となって多孔質構造体２の内部及び表面で発生する放電箇所が増加するのである。従って、放電箇所の増加により生成されるオゾン量も増加する。
【００３６】
しかし、オゾナイザ１は多孔質構造体２の気相側５から液相側４に向けて原料ガス１５を圧入するので、水の浸潤が妨げられる。つまり、親水性の多孔質構造体２を用いても圧入する原料ガス１５の圧力の度合いによっては水の浸潤が十分でない場合がある。そこで、原料ガス１５の圧力によって水の浸潤が十分でないときは、多孔質構造体２の液相側４に超親水性化合物を含有させることによって、多孔質構造体２に水を更に浸潤させることができる。ここでいう超親水性とは多孔質構造体２に対して液滴を垂らした時に液滴の接触角が限りなくゼロに近くなる現象のことであり、例えば超親水性作用を示す化合物として酸化チタンがあるが、これは酸化チタンに紫外線が照射され超親水性作用を発現することが知られており、本発明においては、多孔質構造体２内部及び表面で発する放電に伴って生じる紫外線が、多孔質構造体２に含有された酸化チタンに照射され、超親水性効果が発現するものと考えられる。
【００３７】
（実施形態３）
次に、本発明における第三の実施形態について図５を基に説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３８】
本実施形態においては、第二の実施形態の多孔質構造体２の近傍に気泡せん断機１６を設置する。多孔質構造体２の近傍であればよいが、特に多孔質構造体２の微細孔３部表面より上部に設置することが好ましい。また、本実施形態においては、気泡せん断機１６を用いるが、攪拌機を用いてもよい。さらに、気泡せん断機１６と攪拌機の両方用いてもよい。気泡せん断機１６を設置し、水槽９を樹脂製タンク１７に変えたこと以外は、第二の実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００３９】
この構成において、多孔質構造体２の微細孔３部表面より発生する気泡１８は、多孔質構造体２の微細孔３部表面の近傍に設置された気泡せん断機１６によりせん断され、微細化され、液体に大量に溶解される。本実施形態において、オゾナイザ１は熱可塑性樹脂製または熱硬化性樹脂製タンク１７内に内蔵される。
【００４０】
さらに、水中の起泡成分を微細気泡によって除去する泡沫分離装置（図示せず）に内蔵する。泡沫分離装置に内蔵することにより、水中の起泡成分を微細気泡によって除去するので、液中の溶質の分離と分解を同時に行なうことができる。
【００４１】
本発明において前記の実施形態を用いて排オゾン濃度及び溶存オゾン濃度の試験を行った。試験の測定方法を以下に示す。
（１）排オゾン濃度の測定
気相オゾン濃度計：東亜ディーケーケー社製 ＯＺ−３０
密閉型水槽上部にオゾン濃度センサーを差込み、気相オゾン濃度計を用いて測定した。
（２）溶存オゾン濃度の測定
溶存オゾン濃度計：東亜ディーケーケー社製 ＯＺ−２０
密閉型水槽とサンプリングタンクを循環させ、サンプリングタンク内に溶存オゾン濃度センサーを投入し測定した。
【００４２】
本発明における排オゾン濃度及び溶存オゾン濃度の試験は実施例１から実施例１４及び比較例１から比較例８のそれぞれについて試験を行い、経過時間毎の処理水の排オゾン濃度及び溶存オゾン濃度の測定を行った。その試験結果を図６、図７、図９、図１６に示す。
【００４３】
（実施例１）
図１のように、オゾナイザ１を水道水８Ｌが入った水槽９に入れ、高電圧配線管８に酸素ガスを風量３Ｌ／ｍｉｎで送り込みながら、電圧を印加（６ｋＶ、６ｋＨｚ）し放電を行った。多孔質構造体２として、多孔質酸化アルミニウム誘電体を用いる。図３に示すように、多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して０度（多孔質構造体２の表面が上向き）となるように配置した。そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は１０５ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４４】
（実施例２）
多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して４５度の位置となるようにしたこと以外は実施例１と同様にして行い、そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は１０２ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４５】
（実施例３）
多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して９０度（多孔質構造体２の表面が水面に対して直角）の位置となるようにしたこと以外は実施例１と同様にして行い、そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は１０７ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４６】
（実施例４）
多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して１３５度の位置となるようにしたこと以外は実施例１と同様にして行い、そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は９０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４７】
（比較例１）
実施例１と同様にして、多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して１４０度となるように設置して放電を行い、その時に生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は２８ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４８】
（比較例２）
実施例１と同様にして、多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して１８０度（多孔質構造体２の表面が下向き）となるように設置して放電を行い、その時に生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は１３ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４９】
（実施例５）
多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して０度（多孔質構造体２の表面が上向き）となるように配置し、図４に示すように多孔質構造体２の液相側４に、多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対して、ゾル状のアナターゼ型酸化チタンを酸化チタンの含有量が０.１５８ｍｇとなるようにスプレー塗布し、そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図７に示す。排オゾン濃度は２５０ｖｏｌｐｐｍであった。
図８に、この条件下での放電前の酸化チタンの含有の様子を走査型電子顕微鏡で観察した写真を示す。
【００５０】
（実施例６）
次に、ルチル型酸化チタン０.１５８ｍｇを焼成前の多孔質構造体２に含有させた後、焼成を行って得た多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）を用いたこと以外は実施例５と同様に行い、生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図７に示す。排オゾン濃度は２３０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５１】
（実施例７）
さらに、ブルカイト型酸化チタン０.１５８ｍｇを焼成前の多孔質構造体２に含有させた後、焼成を行って得た多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）を用いたこと以外は実施例５と同様に行い、生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図７に示す。排オゾン濃度は２４０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５２】
（比較例３）
酸化チタンが含有されていない多孔質構造体２を用いて、実施例５と同様にして放電を行い、その時に生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図７に示す。酸化チタンが含有されていない多孔質構造体２を用いたときの排オゾン濃度は１０５ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５３】
（実施例８）
多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して０度（多孔質構造体２の表面が上向き）となるように配置し、図４に示すように多孔質構造体２の液相側４に、多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対してゾル状のアナターゼ型酸化チタンを酸化チタンの含有量が０.０２６ｍｇ／ｃｍ３となるようにスプレー塗布し、そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は１４０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５４】
（実施例９）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.１６０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様に行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は１７５ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５５】
（実施例１０）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０. ３００ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様に行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は２１０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５６】
（実施例１１）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.４４０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様に行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は２６０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５７】
（実施例１２）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.５８０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様に行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は２４０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５８】
（実施例１３）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.７２０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様に行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は２３０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５９】
（比較例４）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.０１０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様にして行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は１０５ｖｏｌｐｐｍであった。
【００６０】
（比較例５）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.７５０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様にして行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００６１】
排オゾン濃度がゼロになった原因は、酸化チタンの含有により多孔質構造体２に目詰まりが生じガスが通過しにくくなると共に、多孔質構造体２内部に水が浸潤しやすくなり、メッシュ状電極７が水と接触してしまい電圧がかからなくなったためである。図１０にこの条件下での放電前の酸化チタンの含有の様子を走査型電子顕微鏡で観察した写真を示す。
【００６２】
また、酸化チタンを含有していない多孔質構造体２内の様子を図１１の模式図で示し、酸化チタンの含有による多孔質構造体２内の様子を図１２から図１５に模式図で示す。
【００６３】
（実施例１４）
図５に示すように、オゾナイザ１を水道水８Ｌが入った樹脂製タンク１７に入れ、気泡１８を発生する多孔質構造体２の表面の上方に気泡せん断機１６を設置し、高電圧配線管８に酸素ガスを風量３Ｌ／ｍｉｎで送り込みながら、電圧を印加（６ｋＶ、６ｋＨｚ）し放電を行った。
その結果を図１６に示す。溶存オゾン濃度は最大で４５.１μｇ／Ｌであった。
【００６４】
（比較例６）
気泡せん断機１６を設置しないこと以外は実施例１４と同様に行い、溶存オゾン濃度を測定した。
その結果を図１６に示す。溶存オゾン濃度は最大で１.７μｇ／Ｌであった。
【００６５】
（比較例７）
気泡１８が発生する多孔質構造体２と水平方向ほぼ同一線上に気泡せん断機１６を設置し、その他は実施例１４と同様に行い、溶存オゾン濃度を測定した。
その結果を図１６に示す。溶存オゾン濃度は最大で３０.５μｇ／Ｌであった。
【００６６】
（比較例８）
気泡１８が発生する多孔質構造体２の下方に気泡せん断機１６を設置し、その他は実施例１４と同様に行い、溶存オゾン濃度を測定した。
その結果を図１６に示す。溶存オゾン濃度は最大で１７.８μｇ／Ｌであった。
【符号の説明】
【００６７】
１ オゾナイザ
２ 多孔質構造体
３ 微細孔
４ 液相側
５ 気相側
６ 台座
７ メッシュ状電極
８ 高電圧配線管
９ 水槽
１０ 被処理液導入口
１１ 処理液排出口
１２ オゾン濃度計
１３ 高電圧電源
１４ 接地電極
１５ 原料ガス
１６ 気泡せん断機
１７ 樹脂製タンク
１８ 気泡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質構造体を用いたオゾナイザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、上下水処理施設、化学工場、薬品工場、食品工場等において、細菌類、カビ類および酵母などの殺菌、アルデヒド、イオウ化合物、窒素化合物等の臭気物質の脱臭、し尿や染料廃液の脱色、有機溶剤などの有害物質を無害化するためにオゾン発生装置が用いられている。この技術は一般に放電式オゾナイザでオゾンを生成して、バブラー、エジェクター、スタティックミキサーなどの気液混合部で処理が必要な水と混合して気液接触させるものである。
【０００３】
しかしながら、オゾンは酸素の同素体であり、また非常に不安定な気体であるため常温で酸素に分解する。そのため保存が困難であり、オゾンを使用する現場で生成する必要があると同時に、塩素による処理と比較して処理コストが高価であるという問題があった。
【０００４】
この問題に対して、多孔質セラミックスパイプの内部中央に高電圧電極を置いて多孔質セラミックスパイプと高電圧電極との間にガス通路を形成し、多孔質セラミックスパイプの外部に接地電極を置くとともに、この多孔質セラミックスパイプの外側面に直接、処理すべき水の通路を形成し、これら高電圧電極と接地電極間に高電圧高周波電源や高電圧パルス電源を接続することで該ガス通路においてオゾンを生成するオゾン水処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、近年、多孔質構造体の細孔径が均一に分布する多孔質構造体を用いて、この一側面部に電極を密着して配設し、この電極に交流電圧を印加することによって液相側沿面及び液相内の気泡中、多孔質の細孔内及び気相側沿面で放電を生起せしめオゾンの生成誘導を可能とする水中オゾナイザが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２６７６９号公報
【特許文献２】特開２００９−２３４９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記のオゾン水処理装置の場合、多孔質セラミックスパイプの内部中央に高電圧電極を置いて、高電圧高周波電源や高電圧パルス電源による高電圧やパルス高電圧を印加するものであり、安定な放電を生起せしめるためには高電圧電極の精密な位置決め、および電極表面に稠密な誘電体による被覆処理、そして高価なパルス電源を必要とする。
【０００８】
また、前記の水中オゾナイザについても、生成するオゾン量は必ずしも満足できるものではなかった。また、安定してオゾンを生成することも困難であった。
【０００９】
上記の問題点に鑑み本発明者は鋭意研究の結果、多孔質構造体が親水性化合物であり、更に多孔質構造体に超親水性化合物が含有されることにより、多孔質構造体に超親水性作用を付与することによって、簡単な製作方法で安定した大量のオゾンの生成を可能とするオゾナイザを提供するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のオゾナイザは、接液する液相側と気体と接する気相側を有する多孔質構造体と、前記多孔質構造体の気相側に密接される電極と、前記多孔質構造体の気相側から任意のガスを供給する圧入手段を備え、前記電極に交流電圧を印加することによって、前記多孔質構造体の少なくとも微細孔内で生じる微細気泡内で放電を生起せしめオゾンを生成させるオゾナイザにおいて、前記多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面と平行にあるときを０度とした場合、前記多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面に対して０度から１３５度であることを第１の特徴とする。
【００１１】
前記多孔質構造体が親水性化合物からなることを第２の特徴とし、前記親水性化合物が、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素から選ばれる少なくとも１種であることを第３の特徴とする。
【００１２】
さらに、前記多孔質構造体の少なくとも前記液相側に超親水性化合物が含有されることを第４の特徴とし、前記超親水性化合物が酸化チタンであることを第５の特徴とする。
【００１３】
また、前記酸化チタンがアナターゼ型、ルチル型、ブルカイト型のうち少なくともいずれか１つであることを第６の特徴とし、前記超親水性化合物の含有量が前記多孔質構造体の体積に対して０．０２０ｍｇ／ｃｍ３〜０．７２０ｍｇ／ｃｍ３であることを第７の特徴とする。
【００１４】
そして、前記多孔質構造体が平板状であることを第８の特徴とする。
【００１５】
更に、前記多孔質構造体の微細孔部表面の近傍に気泡せん断機または攪拌機の少なくとも一方が設置されることを第９の特徴とし、前記気泡せん断機または前記攪拌機の少なくとも一方が多孔質構造体の微細孔部表面より上方に設置されることを第１０の特徴とする。
【００１６】
また、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂製のタンク内に内蔵されることを第１１の特徴とし、泡沫分離装置に内蔵されることを第１２の特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るオゾナイザによれば、以下の優れた効果が得られる。
（１）本発明に係るオゾナイザを用いることにより、多量のオゾンを発生させることが可能であり、水中に直接多量のオゾンを供給することも可能になる。
（２）多孔質構造体の液相側の微細孔部表面の角度を調整することで、安定した高濃度のオゾンを生成することができる。
（３）多孔質構造体が親水性化合物であり、更に液相側に超親水性化合物が含有されることで、背部電極となる水の浸潤をうながすことができ、放電箇所が増え、生成するオゾンの量が増加する。
（４）多孔質構造体の微細孔部表面より上方に気泡せん断機または攪拌機を設置することにより、更に高濃度のオゾンを生成することができる。
（５）オゾナイザを泡沫分離装置に内蔵することにより、液中の溶質の分離と分解を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施形態のオゾナイザを示した図である。
【図２】図１の多孔質構造体の構造を表した図である。
【図３】本発明の第一の実施形態の多孔質構造体の角度を表した図である。
【図４】本発明の第二の実施形態の多孔質構造体の構造を表した図である。
【図５】本発明の第三の実施形態のオゾナイザを示した図である。
【図６】本発明の実施例１から実施例４及び比較例１から比較例２における経過時間毎の排オゾン濃度の推移を示したグラフである。
【図７】本発明の実施例５から実施例７及び比較例３における経過時間毎の排オゾン濃度の推移を示したグラフである。
【図８】実施例５における放電前の酸化チタンの含有の様子を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図９】本発明の実施例８から実施例１３及び比較例４から比較例５における経過時間毎の排オゾン濃度の推移を示したグラフである。
【図１０】比較例５における放電前の酸化チタンの含有の様子を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１１】酸化チタンを含有していないときの多孔質構造体内の様子を示す模式図である。
【図１２】酸化チタンの含有による多孔質構造体内の様子を示す模式図である。
【図１３】酸化チタンの含有による多孔質構造体内の様子を示す模式図である。
【図１４】酸化チタンの含有による多孔質構造体内の様子を示す模式図である。
【図１５】酸化チタンの含有による多孔質構造体内の様子を示す模式図である。
【図１６】本発明の実施例１４及び比較例６から比較例８における経過時間毎の溶存オゾン濃度の推移を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
以下、本発明における第一の実施形態について図１から図３を基に説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００２０】
図１において、本発明のオゾナイザ１は、多孔質構造体２、台座６、メッシュ状電極７、高電圧配線管８からなり、水槽９の内部に設置されている。
【００２１】
多孔質構造体２は、酸化アルミニウムを用いた親水性化合物からなり、接液する液相側４と気体と接する気相側５を有している。多孔質構造体２は、中空筒状の塩化ビニル樹脂製の高電圧配線管８の先端に、中心に孔加工を施した略矩形のアクリル製の台座６を介して密着設置されている。高電圧配線管８の筒内上部に位置する多孔質構造体２の気相側５には、メッシュ状電極７が密接されている。多孔質構造体２は接着剤等で台座６に固定される。
【００２２】
さらに、図２に示すように、多孔質構造体２は内部に微細孔３を有し、その径は、１μｍ〜５０μｍである。多孔質構造体２の材質は、酸化アルミニウム系、二酸化ケイ素系、シラス多孔質ガラス、セラミックス、樹脂、などが好ましく、特に、酸化アルミニウム系が優れている。
【００２３】
また、多孔質構造体２の形状は平板状である。平板状であることにより多孔質構造体２の製作が容易である。さらに、酸化チタンを塗布する場合も多孔質構造体２の形状が平板状であると均一な酸化チタン層を形成することができる。多孔質構造体２の形状は筒状または膜状でもよい。
【００２４】
台座６は、略矩形で、厚みは１ｍｍ〜５０ｍｍである。台座６は厚みがあり中心に孔加工を施したものであれば良く、形状は円盤状、多角形等でもかまわない。材質は、アクリル製が好ましいが、ガラスなどでも良く、耐オゾン性で耐熱性の高い絶縁体であれば特に限定されるものではない。
【００２５】
台座６に密接されているメッシュ状電極７は、高電圧配線管８内の配線を通して高電圧電源１３と接続されている。メッシュ状電極７に用いられるメッシュの材質は、銅、ＳＵＳなどがあり、特に銅が望ましい。メッシュの形状は、平織りや綾織りがあるが、曲げ強度が優れている綾織りが好ましい。また、メッシュは目開き及び線径が１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
高電圧配線管８は、外部の原料ガス１５と連結されている。本実施形態で供給される原料ガス１５は、酸素ガスである。他に用いられるガスとしては、空気、不活性ガスなどがあるが、特に酸素ガスが好ましい。高電圧配線管８は筒状であれば良く、材質は、塩化ビニル樹脂などの樹脂が好ましいがガラスなどでもよく、耐オゾン性で耐熱性の高い絶縁体であれば特に限定されるものではない。
【００２７】
塩化ビニル樹脂製の水槽９は、上部に被処理液を導入する被処理液導入口１０、下部に処理後の処理液を排出させる処理液排出口１１が設けられ、さらにオゾン濃度計１２が装備されている。また水槽９には、接地電極１４が接続されている。材質は、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂などの樹脂が好ましいが、ガラスなどのような耐オゾン性のものであればよく特に限定されるものではない。
【００２８】
この構成において、高電圧電源１３からメッシュ状電極７を通じて、多孔質構造体２に電圧が印加され、一方で、外部から原料ガス１５が送り込まれる。電圧を印加することによって、多孔質構造体２とメッシュ状電極７との微小間隔、多孔質構造体２の微細孔３内、および液相側４の多孔質構造体２の微細孔３部表面に生じる微細気泡内での放電を行うことによってオゾンが生成される。
【００２９】
図１、図３に示すように、多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部表面が気液界面と平行で上向きであるときを０度とし、多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部表面が気液界面に垂直であるときを９０度とし、さらに多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部表面が気液界面と平行で下向きであるときを１８０度とした。多孔質構造体２の角度は、気液界面に対して０度から１３５度であることが良く、より好ましくは、気泡が結泡しにくい０度から９０度である。
【００３０】
（実施形態２）
次に、本発明における第二の実施形態について図１、図４を基に説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３１】
オゾナイザ１の構成は、第一の実施形態と同じであるため説明を省略する。本実施形態の多孔質構造体２は酸化アルミニウムを用いた親水性化合物である。
【００３２】
多孔質構造体２の液相側４に超親水性化合物を含有させる。多孔質構造体２に含有される超親水性化合物は酸化チタンであり、酸化チタンはアナターゼ型、ルチル型、ブルカイト型があり、特にアナターゼ型が優れている。また、含有される酸化チタンは１種類でもよく、２種類以上を複数層にしてもかまわない。
【００３３】
酸化チタンを含有させる側は液相側４が好ましいが気相側５でもよく、液相側４と気相側５の両方に含有させてもかまわない。また、液相側４、気相側５だけでなく、多孔質構造体２の液相側４、気相側５以外の側面叉は多孔質構造体２の内部に含有させてもかまわない。含有させる方法としては特に限定されないが、スプレー塗り、はけ塗り、浸漬塗り等がある。多孔質構造体２がセラミックスの場合は、予め焼成前の多孔質構造体２に酸化チタンを含有させ焼成し、これを多孔質構造体２として用いてもよい。また、酸化チタンがルチル型、ブルカイト型の場合も、予め焼成前の多孔質構造体２に酸化チタンを含有させ焼成し、これを多孔質構造体２としてもよい。
【００３４】
多孔質構造体２が含有する酸化チタンの量は、多孔質構造体２の体積に対し０．０２０ｍｇ／ｃｍ３〜０．７２０ｍｇ／ｃｍ３であることが望ましい。多孔質構造体２に水が浸潤しやすくなり、これが背部電極となって放電箇所が増加し生成オゾン量が増加するには０．０２０ｍｇ／ｃｍ３以上がよく、また、０．７２０ｍｇ／ｃｍ３を越えると多孔質構造体２内部に目詰まりが生じガスが通過しなくなるのでオゾンが生成されず、たとえガスが通過したとしても超親水性効果により水が浸潤し過ぎることによりメッシュ状電極７に水が到達してしまい、放電が生じないのでオゾンが生成されない。酸化チタンの量は多孔質構造体２に対し０．０２０ｍｇ／ｃｍ３〜０．７２０ｍｇ／ｃｍ３であるが、多孔質構造体２の厚みと微細孔３の径によっては、目詰まりしない且つメッシュ状電極７に水が到達しない量に適宜調整される。
【００３５】
ここで放電の作用を説明する。オゾナイザ１における放電では、電圧は多孔質構造体２に密接して配置されるメッシュ状電極７に印加され、多孔質構造体２が誘電体の働きをし、多孔質構造体２内部及び表面で放電が生じるが、多孔質構造体２が親水性であるので、多孔質構造体２内部に水が浸潤しやすくなり、これが背部電極となって多孔質構造体２の内部及び表面で発生する放電箇所が増加するのである。従って、放電箇所の増加により生成されるオゾン量も増加する。
【００３６】
しかし、オゾナイザ１は多孔質構造体２の気相側５から液相側４に向けて原料ガス１５を圧入するので、水の浸潤が妨げられる。つまり、親水性の多孔質構造体２を用いても圧入する原料ガス１５の圧力の度合いによっては水の浸潤が十分でない場合がある。そこで、原料ガス１５の圧力によって水の浸潤が十分でないときは、多孔質構造体２の液相側４に超親水性化合物を含有させることによって、多孔質構造体２に水を更に浸潤させることができる。ここでいう超親水性とは多孔質構造体２に対して液滴を垂らした時に液滴の接触角が限りなくゼロに近くなる現象のことであり、例えば超親水性作用を示す化合物として酸化チタンがあるが、これは酸化チタンに紫外線が照射され超親水性作用を発現することが知られており、本発明においては、多孔質構造体２内部及び表面で発する放電に伴って生じる紫外線が、多孔質構造体２に含有された酸化チタンに照射され、超親水性効果が発現するものと考えられる。
【００３７】
（実施形態３）
次に、本発明における第三の実施形態について図５を基に説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３８】
本実施形態においては、第二の実施形態の多孔質構造体２の近傍に気泡せん断機１６を設置する。多孔質構造体２の近傍であればよいが、特に多孔質構造体２の微細孔３部表面より上部に設置することが好ましい。また、本実施形態においては、気泡せん断機１６を用いるが、攪拌機を用いてもよい。さらに、気泡せん断機１６と攪拌機の両方用いてもよい。気泡せん断機１６を設置し、水槽９を樹脂製タンク１７に変えたこと以外は、第二の実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００３９】
この構成において、多孔質構造体２の微細孔３部表面より発生する気泡１８は、多孔質構造体２の微細孔３部表面の近傍に設置された気泡せん断機１６によりせん断され、微細化され、液体に大量に溶解される。本実施形態において、オゾナイザ１は熱可塑性樹脂製または熱硬化性樹脂製タンク１７内に内蔵される。
【００４０】
さらに、水中の起泡成分を微細気泡によって除去する泡沫分離装置（図示せず）に内蔵する。泡沫分離装置に内蔵することにより、水中の起泡成分を微細気泡によって除去するので、液中の溶質の分離と分解を同時に行なうことができる。
【００４１】
本発明において前記の実施形態を用いて排オゾン濃度及び溶存オゾン濃度の試験を行った。試験の測定方法を以下に示す。
（１）排オゾン濃度の測定
気相オゾン濃度計：東亜ディーケーケー社製 ＯＺ−３０
密閉型水槽上部にオゾン濃度センサーを差込み、気相オゾン濃度計を用いて測定した。
（２）溶存オゾン濃度の測定
溶存オゾン濃度計：東亜ディーケーケー社製 ＯＺ−２０
密閉型水槽とサンプリングタンクを循環させ、サンプリングタンク内に溶存オゾン濃度センサーを投入し測定した。
【００４２】
本発明における排オゾン濃度及び溶存オゾン濃度の試験は実施例１から実施例１４及び比較例１から比較例８のそれぞれについて試験を行い、経過時間毎の処理水の排オゾン濃度及び溶存オゾン濃度の測定を行った。その試験結果を図６、図７、図９、図１６に示す。
【００４３】
（実施例１）
図１のように、オゾナイザ１を水道水８Ｌが入った水槽９に入れ、高電圧配線管８に酸素ガスを風量３Ｌ／ｍｉｎで送り込みながら、電圧を印加（６ｋＶ、６ｋＨｚ）し放電を行った。多孔質構造体２として、多孔質酸化アルミニウム誘電体を用いる。図３に示すように、多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して０度（多孔質構造体２の表面が上向き）となるように配置した。そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は１０５ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４４】
（実施例２）
多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して４５度の位置となるようにしたこと以外は実施例１と同様にして行い、そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は１０２ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４５】
（実施例３）
多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して９０度（多孔質構造体２の表面が水面に対して直角）の位置となるようにしたこと以外は実施例１と同様にして行い、そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は１０７ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４６】
（実施例４）
多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して１３５度の位置となるようにしたこと以外は実施例１と同様にして行い、そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は９０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４７】
（比較例１）
実施例１と同様にして、多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して１４０度となるように設置して放電を行い、その時に生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は２８ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４８】
（比較例２）
実施例１と同様にして、多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して１８０度（多孔質構造体２の表面が下向き）となるように設置して放電を行い、その時に生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図６に示す。排オゾン濃度は１３ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４９】
（実施例５）
多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して０度（多孔質構造体２の表面が上向き）となるように配置し、図４に示すように多孔質構造体２の液相側４に、多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対して、ゾル状のアナターゼ型酸化チタンを酸化チタンの含有量が０.１５８ｍｇとなるようにスプレー塗布し、そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図７に示す。排オゾン濃度は２５０ｖｏｌｐｐｍであった。
図８に、この条件下での放電前の酸化チタンの含有の様子を走査型電子顕微鏡で観察した写真を示す。
【００５０】
（実施例６）
次に、ルチル型酸化チタン０.１５８ｍｇを焼成前の多孔質構造体２に含有させた後、焼成を行って得た多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）を用いたこと以外は実施例５と同様に行い、生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図７に示す。排オゾン濃度は２３０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５１】
（実施例７）
さらに、ブルカイト型酸化チタン０.１５８ｍｇを焼成前の多孔質構造体２に含有させた後、焼成を行って得た多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）を用いたこと以外は実施例５と同様に行い、生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図７に示す。排オゾン濃度は２４０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５２】
（比較例３）
酸化チタンが含有されていない多孔質構造体２を用いて、実施例５と同様にして放電を行い、その時に生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図７に示す。酸化チタンが含有されていない多孔質構造体２を用いたときの排オゾン濃度は１０５ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５３】
（実施例８）
多孔質構造体２の液相側４の微細孔３部の表面が気液界面に対して０度（多孔質構造体２の表面が上向き）となるように配置し、図４に示すように多孔質構造体２の液相側４に、多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対してゾル状のアナターゼ型酸化チタンを酸化チタンの含有量が０.０２６ｍｇ／ｃｍ３となるようにスプレー塗布し、そのときに生成されるオゾンを排オゾン濃度として測定した。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は１４０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５４】
（実施例９）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.１６０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様に行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は１７５ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５５】
（実施例１０）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０. ３００ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様に行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は２１０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５６】
（実施例１１）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.４４０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様に行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は２６０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５７】
（実施例１２）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.５８０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様に行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は２４０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５８】
（実施例１３）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.７２０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様に行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は２３０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００５９】
（比較例４）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.０１０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様にして行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は１０５ｖｏｌｐｐｍであった。
【００６０】
（比較例５）
多孔質構造体２（１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚み２ｍｍ）に対するアナターゼ型酸化チタンの含有量を０.７５０ｍｇ／ｃｍ３としたこと以外は実施例８と同様にして行った。
その結果を図９に示す。排オゾン濃度は０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００６１】
排オゾン濃度がゼロになった原因は、酸化チタンの含有により多孔質構造体２に目詰まりが生じガスが通過しにくくなると共に、多孔質構造体２内部に水が浸潤しやすくなり、メッシュ状電極７が水と接触してしまい電圧がかからなくなったためである。図１０にこの条件下での放電前の酸化チタンの含有の様子を走査型電子顕微鏡で観察した写真を示す。
【００６２】
また、酸化チタンを含有していない多孔質構造体２内の様子を図１１の模式図で示し、酸化チタンの含有による多孔質構造体２内の様子を図１２から図１５に模式図で示す。
【００６３】
（実施例１４）
図５に示すように、オゾナイザ１を水道水８Ｌが入った樹脂製タンク１７に入れ、気泡１８を発生する多孔質構造体２の表面の上方に気泡せん断機１６を設置し、高電圧配線管８に酸素ガスを風量３Ｌ／ｍｉｎで送り込みながら、電圧を印加（６ｋＶ、６ｋＨｚ）し放電を行った。
その結果を図１６に示す。溶存オゾン濃度は最大で４５.１μｇ／Ｌであった。
【００６４】
（比較例６）
気泡せん断機１６を設置しないこと以外は実施例１４と同様に行い、溶存オゾン濃度を測定した。
その結果を図１６に示す。溶存オゾン濃度は最大で１.７μｇ／Ｌであった。
【００６５】
（比較例７）
気泡１８が発生する多孔質構造体２と水平方向ほぼ同一線上に気泡せん断機１６を設置し、その他は実施例１４と同様に行い、溶存オゾン濃度を測定した。
その結果を図１６に示す。溶存オゾン濃度は最大で３０.５μｇ／Ｌであった。
【００６６】
（比較例８）
気泡１８が発生する多孔質構造体２の下方に気泡せん断機１６を設置し、その他は実施例１４と同様に行い、溶存オゾン濃度を測定した。
その結果を図１６に示す。溶存オゾン濃度は最大で１７.８μｇ／Ｌであった。
【符号の説明】
【００６７】
１ オゾナイザ
２ 多孔質構造体
３ 微細孔
４ 液相側
５ 気相側
６ 台座
７ メッシュ状電極
８ 高電圧配線管
９ 水槽
１０ 被処理液導入口
１１ 処理液排出口
１２ オゾン濃度計
１３ 高電圧電源
１４ 接地電極
１５ 原料ガス
１６ 気泡せん断機
１７ 樹脂製タンク
１８ 気泡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接液する液相側と気体と接する気相側を有する多孔質構造体と、前記多孔質構造体の気相側に密接される電極と、前記多孔質構造体の気相側から任意のガスを供給する圧入手段を備え、前記電極に交流電圧を印加することによって、前記多孔質構造体の少なくとも微細孔内で生じる微細気泡内で放電を生起せしめオゾンを生成させるオゾナイザにおいて、前記多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面と平行にあるときを０度とした場合、前記多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面に対して０度から１３５度であることを特徴とするオゾナイザ。
【請求項２】
前記多孔質構造体が親水性化合物からなることを特徴とする請求項１に記載のオゾナイザ。
【請求項３】
前記親水性化合物が、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項２に記載のオゾナイザ。
【請求項４】
前記多孔質構造体の少なくとも前記液相側に超親水性化合物が含有されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のオゾナイザ。
【請求項５】
前記超親水性化合物が酸化チタンであることを特徴とする請求項４に記載のオゾナイザ。
【請求項６】
前記酸化チタンがアナターゼ型、ルチル型、ブルカイト型のうち少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項５に記載のオゾナイザ。
【請求項７】
前記超親水性化合物の含有量が前記多孔質構造体の体積に対して０．０２０ｍｇ／ｃｍ３〜０．７２０ｍｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のオゾナイザ。
【請求項８】
前記多孔質構造体が平板状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のオゾナイザ。
【請求項９】
前記多孔質構造体の微細孔部表面の近傍に気泡せん断機または攪拌機の少なくとも一方が設置されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のオゾナイザ。
【請求項１０】
前記気泡せん断機または前記攪拌機の少なくとも一方が多孔質構造体の微細孔部表面より上方に設置されることを特徴とする請求項９に記載のオゾナイザ。
【請求項１１】
熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂製のタンク内に内蔵されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のオゾナイザ。
【請求項１２】
泡沫分離装置に内蔵されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のオゾナイザ。
【請求項１】
接液する液相側と気体と接する気相側を有する多孔質構造体と、前記多孔質構造体の気相側に密接される電極と、前記多孔質構造体の気相側から任意のガスを供給する圧入手段を備え、前記電極に交流電圧を印加することによって、前記多孔質構造体の少なくとも微細孔内で生じる微細気泡内で放電を生起せしめオゾンを生成させるオゾナイザにおいて、前記多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面と平行にあるときを０度とした場合、前記多孔質構造体の液相側の微細孔部表面が気液界面に対して０度から１３５度であることを特徴とするオゾナイザ。
【請求項２】
前記多孔質構造体が親水性化合物からなることを特徴とする請求項１に記載のオゾナイザ。
【請求項３】
前記親水性化合物が、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項２に記載のオゾナイザ。
【請求項４】
前記多孔質構造体の少なくとも前記液相側に超親水性化合物が含有されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のオゾナイザ。
【請求項５】
前記超親水性化合物が酸化チタンであることを特徴とする請求項４に記載のオゾナイザ。
【請求項６】
前記酸化チタンがアナターゼ型、ルチル型、ブルカイト型のうち少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項５に記載のオゾナイザ。
【請求項７】
前記超親水性化合物の含有量が前記多孔質構造体の体積に対して０．０２０ｍｇ／ｃｍ３〜０．７２０ｍｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のオゾナイザ。
【請求項８】
前記多孔質構造体が平板状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のオゾナイザ。
【請求項９】
前記多孔質構造体の微細孔部表面の近傍に気泡せん断機または攪拌機の少なくとも一方が設置されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のオゾナイザ。
【請求項１０】
前記気泡せん断機または前記攪拌機の少なくとも一方が多孔質構造体の微細孔部表面より上方に設置されることを特徴とする請求項９に記載のオゾナイザ。
【請求項１１】
熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂製のタンク内に内蔵されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のオゾナイザ。
【請求項１２】
泡沫分離装置に内蔵されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のオゾナイザ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−９６９６９（Ｐ２０１２−９６９６９Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４７２７７（Ｐ２０１０−２４７２７７）
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（０００１１７１０２）旭有機材工業株式会社 (235)
【出願人】（５０４２２４１５３）国立大学法人 宮崎大学 (239)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（０００１１７１０２）旭有機材工業株式会社 (235)
【出願人】（５０４２２４１５３）国立大学法人 宮崎大学 (239)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]