CN101123872B - 臭氧水生成装置、用于臭氧水生成装置的气液混合结构、臭氧水生成方法以及臭氧水 - Google Patents

Abstract

提供能够简单高效地生成高溶解度、高浓度臭氧水的臭氧水生成装置。臭氧水生成装置(201)具有：用于使处理水通过的配管(273)、设置在该配管的中途的气液混合结构(205)、以及向该气液混合结构供给臭氧的臭氧供给结构(203)，在该气液混合结构中设置使磁力对内部进行作用的磁铁(243)。通过使磁力对被处理水和臭氧双方进行作用，能简单且高效率地生成高溶解度、高浓度臭氧水。

Description

臭氧水生成装置、用于臭氧水生成装置的气液混合结构、臭氧水生成方法以及臭氧水

技术领域

本发明涉及臭氧水生成装置、用于臭氧水生成装置的气液混合结构、臭氧水生成方法以及臭氧水。 

背景技术

作为臭氧水生成装置在专利文献1中有所记载。专利文献1中所述的臭氧水生成装置(以下称为“现有的生成装置”)具有用于使被处理水通过的配管、设置在配管中途的臭氧注入器、以及设置在臭氧注入器上游的配管外壁的永久磁铁。臭氧注入器用于使臭氧在通过的水中扩散，所述臭氧是从臭氧注入器外部供给的。将永久磁铁设置成，使磁力从与配管的轴线方向正交的方向作用于流过配管的被处理水。专利文献1就设置永久磁铁的理由进行了如下说明，即，是为了通过利用永久磁铁的磁力使被处理水离子化并将其分子团细分化，从而提高臭氧溶解性。并且，在专利文献1中记载了使永久磁铁的磁力方向相对配管轴线正交的理由，是为了通过使被处理水(自来水管道水)穿过永久磁铁的磁场(磁力)地流动，而促进被处理水的离子化，将分子团细分化。而且，在专利文献1中还一并记载了将设置在臭氧注入器上游的永久磁铁不设置在上游而设置在下游的情况、或设置在上游和下游双方的情况，但无论哪种，使用磁铁都是为了使磁力对配管内流动的被处理水、即处于稳定状态的被处理水进行作用。 

专利文献1：日本特开2003-19486号公报(参照段落0006、0009、0010、0019、0020、0024、0026、及图1) 

发明内容

但是，在使永久磁铁的磁力对配管内流动的被处理水进行作用的现有的生成装置中，即使是使其作用方向与相对于流动的被处理水的正交方向一致的装置，也无法简单地生成具有高溶解度的高浓度臭氧水。这一点通过后述的发明者们进行的试验结果得到了证实。本发明所要解决的技术问题是，提供能够高效率并且简单地生成具有高溶解度的高浓度臭氧水的臭氧水生成装置、用于臭氧水生成装置的气液混合结构、臭氧水生成方法以及臭氧水。 

为了解决所述技术问题，发明者经过反复深入研究，就磁力的作用对象、作用部位以及作用方向，得到了与现有的生成装置完全不同方向的见解。即，发明者得知，应该使磁力也同样作用于溶解到被处理水之前的臭氧，为此不应将磁铁设置在臭氧注入器的上游而应将其设置在臭氧注入器本身上，但通过将磁铁设置在臭氧注入器本身上无法使磁力对被处理水的作用方向一定。本发明是根据所述知识而形成的。关于发明的详细结构另行说明。另外，在说明任何一个权利要求所述的发明时所使用的术语的定义等，在其性质上可能的范围内，并且与不同发明类型或记载的顺序等无关，也可适用于其他的权利要求所述的发明。另外，在本申请中，“被处理水”的概念包括臭氧溶解前的原水(地下水、自来水管道水、河水、雨水等)和使臭氧溶解在原水中所生成的臭氧水这两者，原水和臭氧水根据各臭氧水生成过程适当地区分使用。 

(技术方案1所述发明的特征) 

技术方案1所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方案1的生成装置”)包括：用于使被处理水通过的配管、设置在该配管中途的气液混合结构、和用于向该气液混合结构供给臭氧的臭氧供给结构，在所述气液混合结构中设置用于使磁力对内部进行作用的磁铁。将磁铁设置在气液混合结构上的同时，也可以同时在其上游和/或下游设置磁铁。磁铁最好使用天然磁铁，可使结构简单，保养简单，但只要可得到适当的磁力，也可使用电磁铁等。 

根据技术方案1的生成装置，通过设置气液混合结构，使磁铁的磁力在混合被处理水和臭氧的过程中发挥作用。即，磁力不仅对被处理水作用，也涉及到未溶解在被处理水中的臭氧。混合臭氧时的被处理水含有大小各异的臭氧气泡，其流动是非常不规则的紊流。因此，对被处理水和臭氧作用的磁力的方向非常不规则且不稳定。通过后述的试验结果明确了不规则且不稳定的磁力作用对生成具有高溶解度的高浓度臭氧水是有效的，其因果关系正在研究中。发明者的推测如下。即，受到磁力作用的被处理水(臭氧)形成紊流化是由于与经过了层流化的被处理水相比、在磁力的作用下的时间长。而且，经过紊流化的被处理水(臭氧)与磁铁的距离接连不断地变化。即，可使磁力对单位时间流动的被处理水花时间地无遗漏地进行作用。这样促进被处理水的分子团细分化，其结果，可高效率地生成具有高溶解度的高浓度臭氧水。 

(技术方案2所述发明的特征) 

技术方案2所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方案2的生成装置”)在具有技术方案1的生成装置的基本构成的基础之上，所述气液混合结构包括：具有小径路的文丘里管、和在面对该小径路的位置具有开口端的臭氧供给管，所述臭氧供给结构连接在该臭氧供给管的连接端。 

根据技术方案2的生成装置，虽然起到与技术方案1的生成装置的作用效果基本相同的作用效果，但气液混合结构的作用效果如下。即，从配管流入文丘里管时的被处理水的压力随着靠近细径路一下子增加，通过细径路后一下子减少。压力减少时的文丘里管的内部形成真空或接近真空的负压状态，由于该负压状态，通过臭氧供给管供给的臭氧被吸入被处理水内。由于所述压力变化和随着通过细径路引起的被处理水的流动变化等复杂地相互作用，被吸入的臭氧被一下子搅拌混合。 

(技术方案3所述发明的特征) 

技术方案3所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方 案3的生成装置”)在具有技术方案2的生成装置的基本构成的基础之上，所述磁铁构成为对所述文丘里管的至少小径路和/或小径路附近进行磁力作用。 

根据技术方案3的生成装置，在技术方案2的生成装置的作用效果之外，可使磁力最高效率地对通过文丘里管时和/或通过前后的被处理水进行作用。根据发明者的试验，如上所述地使磁力作用时，可最高效率地生成具有高溶解度的高浓度臭氧水。对其理由进行了如下推测。即，将相同的磁铁设置在相同的文丘里管上的情况下，通过产生所述作用地设置，通过文丘里管时和/或其通过前后，被处理水发生压力变化或臭氧被吸入等被处理水的状态发生很大变化。按照该变化使磁力对被处理水作用是实现高溶解度、高浓度的主要原因。并且，估计使磁力对作为反磁性体的臭氧气泡作用也有助于实现高溶解度、高浓度。 

(技术方案4所述发明的特征) 

技术方案4所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方案4的生成装置”)在具有技术方案2或3的生成装置的基本构成的基础之上，所述磁铁由包括一方的磁铁片和另一方的磁铁片的磁路构成，使该一方的磁铁片和另一方的磁铁片隔着所述文丘里管相对。 

根据技术方案4的生成装置，在具有技术方案2或3的生成装置的作用效果之外，通过构成磁路，可使磁力集中作用在文丘里管内部的必要部位。 

(技术方案5所述发明的特征) 

技术方案5所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方案5的生成装置”)在具有技术方案1至4中任一项的生成装置的基本构成的基础之上，所述磁铁的磁力设定为3000～20000高斯。 

根据技术方案5的生成装置，可简单且经济地形成磁铁的构成。即，只要是具有所述磁力的磁铁，则容易在市场上采购，无须准备专用的磁铁。由于不是专用磁铁因此价格便宜。当然也不妨采用具有超出所述范围的磁力的磁铁。 

(技术方案6所述发明的特征) 

技术方案6所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方案6的生成装置”)在具有技术方案1至5中任一项的生成装置的基本构成的基础之上，还包括循环结构，所述循环结构用于使通过所述气液混合结构的被处理水循环而使其再次通过该气液混合结构，所述循环结构构成为包括所述配管。 

根据技术方案6的生成装置，在技术方案1至5中任一项的生成装置的作用效果之外，通过具有循环结构，可使被处理水循环，通过该循环可反复对被处理水注入臭氧。如果反复注入臭氧，通过向暂且结束注入臭氧的被处理水再次注入，后一次比前一次可提高臭氧溶解度以及臭氧浓度。装置的使用者可根据所需的臭氧溶解度或臭氧浓度确定循环的次数。 

(技术方案7所述发明的特征) 

技术方案7所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方案7的生成装置”)在具有技术方案6的生成装置的基本构成的基础之上，在所述循环结构的中途设置用于暂时储存循环的被处理水的储存罐。 

根据技术方案7的生成装置，在技术方案6的生成装置的作用效果之外，可将被处理水暂时储存在储存罐中，通过该储存，可将被处理水保持在稳定状态，这样，可通过类似熟化的作用加速被处理水对臭氧的溶解。 

(技术方案8所述发明的特征) 

技术方案8所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方案8的生成装置”)在具有技术方案7的生成装置的基本构成的基础之上，设置有温度保持结构，用于将所述储存罐内的被处理水保持在5～15℃的范围。 

根据技术方案8的生成装置，在技术方案7的生成装置的作用效果之外，通过具有温度保持结构，可将被处理水的温度保持在所述范围。用于生成臭氧水的原水在长的配管内输送的情况居多，这 样进行输送的原水容易受到天气的影响。尤其是夏季水温明显上升。并且，为了使被处理水循环，需要用于循环的能量，这样的能源例如是泵。所述的能源一般伴有发热，有时其热使被处理水的温度升高。臭氧溶解受到水温的影响，一旦水温升高则溶解度降低。因此，通过将被处理水的温度保持在规定范围来加速臭氧的溶解。另一方面，例如，在寒冷地区被处理水可能结冰的情况下，也可以形成设置加热器装置、加热被处理水的结构。如果无须冷却或加热被处理水，也可省略温度保持结构本身，也可以不运转已经设置的温度保持结构。 

(技术方案9所述发明的特征) 

技术方案9所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方案9的生成装置”)在具有技术方案7或8的生成装置的基本构成的基础之上，在所述循环结构中途的所述气液混合结构的下游且所述储存灌的上游设置溶解促进槽，用于暂时储存通过该循环结构的被处理水来促进臭氧溶解。 

根据技术方案9的生成装置，在技术方案7或8的生成装置的作用效果之外，通过溶解促进槽的作用，加速了臭氧在被处理水中的溶解。储存在溶解促进槽中的被处理水通过该储存保持为稳定状态。保持在稳定状态的被处理水通过类似熟化的作用加速了臭氧溶解。在气液混合结构中被进行动态溶解的臭氧在溶解促进槽中被进行静态溶解，通过两者的作用，可飞跃性地加速臭氧在被处理水中的溶解。 

(技术方案10所述发明的特征) 

技术方案10所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方案10的生成装置”)在具有技术方案9的生成装置的基本构成的基础之上，在所述溶解促进槽的顶部设置脱气结构，所述脱气结构可排出从所储存的被处理水中脱气的臭氧。 

根据技术方案10的生成装置，在技术方案9的生成装置的作用效果之外，可将在使被处理水循环的过程中未溶解在被处理水中的 臭氧向装置外排出。通过排出未溶解的臭氧，被处理水含有的臭氧是溶解度高的臭氧，溶解度低的被排除。因此，生成真正的溶解度高的臭氧水。在此，臭氧的溶解度高是指溶解在被处理水中的臭氧气泡的气泡直径是纳米单位，最好是不到50nm，30nm更好。这是由于如果是所述气泡直径的臭氧气泡，不容易从被处理水中脱气。 

(技术方案11所述发明的特征) 

技术方案11所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方案11的生成装置”)在具有技术方案6至10的生成装置的基本构成的基础之上，所述循环结构还具有用于加速臭氧向水中混合的混合促进结构，在该混合促进结构上设置用于使磁力对内部作用的磁铁。“混合促进结构”是指具有物理地、机械地搅拌含有臭氧的被处理水的功能的装置或部件。 

根据技术方案11的生成装置，在技术方案6至10中的任一项的生成装置的作用效果之外，在混合促进结构内可使磁力对被物理地、机械地搅拌的被处理水进行作用。混合促进结构内的被处理水由于该搅拌处于不稳定的状态，通过磁力对处于这样的状态的被处理水进行作用，可进一步提高臭氧的溶解度。 

(技术方案12所述发明的特征) 

技术方案12所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术方案12的生成装置”)在具有技术方案11的生成装置的基本构成的基础之上，所述混合促进结构是静态搅拌机和/或涡流泵。 

根据技术方案12的生成装置，技术方案11的生成装置的作用效果可通过静态搅拌机或涡流泵等实现。静态搅拌机或涡流泵是在臭氧生成装置中频繁使用的混合促进结构，从其结构上来看将磁铁设置在这些上面不困难。因此，不用对现有的静态搅拌机或涡流泵等进行大的改动就可以设置磁铁，因此，不用对设计进行大的改动就可以实现臭氧的高浓度化。 

(技术方案13所述发明的特征) 

技术方案13所述发明的臭氧水生成装置(以下酌情称为“技术 方案13的生成装置”)在具有技术方案11或12的生成装置的基本构成的基础之上，所述磁铁的磁力设定成3000～20000高斯。 

根据技术方案13的生成装置，技术方案11或12的生成装置的作用效果可通过具有所述设定范围的磁力的磁铁来实现。将磁力的强度设定在所述范围的理由是因为这种磁铁容易获得。即，本发明可使用的磁铁例如是钕磁铁，要在市场上采购这样的磁铁的情况下，如果可采购的可能性高、价格上也可接受，就是属于所述磁力范围的磁铁。如果可得到比所述磁力范围的磁铁更强磁力的磁铁，则不妨使用该磁铁。 

(技术方案14所述发明的特征) 

技术方案14所述发明的气液混合结构(以下酌情称为“技术方案14的混合装置”)能够使用于技术方案2至5中任一项所述的臭氧水生成装置。 

技术方案14的混合装置当然可装入新制造的臭氧水生成装置中，也可以装入现有的臭氧水生成装置所具有的现有的气液混合结构中或取代其进行组装。通过装入该装置，可提高装入后的臭氧水生成装置生成的臭氧水的臭氧浓度。 

(技术方案15所述发明的特征) 

技术方案15所述发明的气液混合结构(以下酌情称为“技术方案15的混合装置”)包括具有细径路的文丘里管、在面对该细径路的位置具有开口端的臭氧供给管、以及用于使磁力对该文丘里管的至少细径路和/或细径路附近作用的磁铁。 

技术方案15的混合装置当然可装入新制造的臭氧水生成装置中，也可以装入现有的臭氧水生成装置所具有的现有的气液混合结构中或取代其进行组装。通过装入该装置，可提高装入后的臭氧水生成装置生成的臭氧水的臭氧浓度。 

(技术方案16所述发明的特征) 

技术方案16所述发明的臭氧水生成方法(以下酌情称为“技术方案16的生成方法”)是通过使被处理水通过具有小径路的文丘里 管，经由将开口端设置在面对该小径路的位置的臭氧供给管供给臭氧来生成臭氧水，其特征在于，使磁力对该文丘里管的至少小径路和/或小径路附近作用。 

根据技术方案16的生成方法，在混合被处理水和臭氧的过程中使磁铁的磁力进行作用。即，磁力不仅对被处理水进行作用，也涉及到未溶解在被处理水中的臭氧。混合臭氧时的被处理水含有大小各异的臭氧气泡，其流动是非常不规则的紊流。因此，对被处理水和臭氧作用的磁力的方向非常不规则且不稳定。通过后述的试验结果明确了不规则且不稳定的磁力作用对生成具有高溶解度的高浓度臭氧水是有效的，其因果关系正在研究中。发明者的推测如下。即，受到磁力作用的被处理水(臭氧水)形成紊流化、成为不稳定的状态。通过磁力对处于不稳定状态的被处理水的作用，加速被处理水的分子团细分化，其结果，可高效率地生成具有高溶解度的高浓度臭氧水。另外，通过文丘里管时的被处理水的压力随着靠近细径路一下子增加，通过细径路后一下子减少。压力减少时的文丘里管的内部形成真空或接近真空的负压状态，由于该负压状态，通过臭氧供给管供给的臭氧被吸入被处理水内。由于所述压力变化和随着通过细径路引起的被处理水的流动变化等复杂地相互作用，被吸入的臭氧被一下子搅拌混合。 

(技术方案17所述发明的特征) 

技术方案17所述发明的臭氧水生成方法(以下酌情称为“技术方案17的生成方法”)在技术方案16的臭氧水生成方法的基础之上，使通过所述文丘里管的被处理水循环，一面供给臭氧一面使其至少再通过一次所述文丘里管。 

根据技术方案17的生成方法，在技术方案16的生成方法的作用效果之外，通过使其循环可反复进行臭氧与被处理水的混合。如果反复进行臭氧混合，则通过向暂时结束臭氧混合的被处理水中再次混合臭氧，后一次比前一次可提高臭氧溶解度以及臭氧浓度。装置的使用者可根据所需的臭氧溶解度或臭氧浓度确定循环的次数。 

(技术方案18所述发明的特征) 

技术方案18所述发明的臭氧水生成方法(以下酌情称为“技术方案18的生成方法”)在技术方案17的臭氧水生成方法的基础之上，将进行所述循环的被处理水暂时储存在储存罐中。 

根据技术方案18的生成方法，在技术方案17的生成方法的作用效果之外，可暂时将被处理水储存在储存罐中，通过该储存将被处理水保持在稳定状态，这样，可通过类似熟化的作用加速臭氧在被处理水中的溶解。 

(技术方案19所述发明的特征) 

技术方案19所述发明的臭氧水生成方法(以下酌情称为“技术方案19的生成方法”)在技术方案18的臭氧水生成方法的基础之上，将储存在所述储存罐中的被处理水暂时取出保持在5～15℃的范围。 

根据技术方案19的生成方法，在技术方案18的生成方法的作用效果之外，可将被处理水的温度保持在所述范围。臭氧溶解受到水温的影响，一旦水温升高则溶解度降低。因此，通过将被处理水的温度保持在规定范围来加速臭氧的溶解。 

(技术方案20所述发明的特征) 

技术方案20所述发明的臭氧水生成方法(以下酌情称为“技术方案20的生成方法”)在技术方案16至18的臭氧水生成方法的基础之上，将混合了臭氧的被处理水暂时储存在溶解促进槽中来促进臭氧的溶解。 

根据技术方案20的生成方法，在技术方案16至19中的任一项的生成方法的作用效果之外，通过溶解促进槽的作用可加速臭氧在被处理水中的溶解。储存在溶解促进槽中的被处理水通过该储存被保持成稳定状态。被保持成稳定状态的被处理水通过类似熟化的作用加速臭氧对其的溶解。 

(技术方案21所述发明的特征) 

技术方案21所述发明的臭氧水生成方法(以下酌情称为“技术 方案21的生成方法”)在技术方案20的臭氧水生成方法的基础之上，将从储存在所述溶解促进槽中的被处理水中脱气的臭氧向该溶解促进槽外部排出。 

根据技术方案21的生成方法，在技术方案20的生成方法的作用效果之外，可将在使被处理水循环的过程中未溶解在被处理水中的臭氧向装置外排出。通过排出未溶解的臭氧，被处理水含有的臭氧是溶解度高的臭氧，溶解度低的被排除。因此，生成真正的溶解度高的臭氧水。 

(技术方案22所述发明的特征) 

技术方案22所述发明的臭氧水生成方法(以下酌情称为“技术方案22的生成方法”)的特征在于，在磁场中，使被处理水的水压增压到压力顶点，到达该压力顶点后马上减压，并向到达压力顶点的被处理水供给臭氧。 

根据技术方案22的生成方法，在混合被处理水和臭氧的过程中使磁铁的磁力进行作用。即，磁力不仅对被处理水作用，也涉及到未溶解在被处理水中的臭氧。混合臭氧时的被处理水含有大小各异的臭氧气泡，其流动是非常不规则的紊流。因此，对被处理水和臭氧作用的磁力的方向非常不规则且不稳定。通过后述的试验结果明确了不规则且不稳定的磁力作用对生成具有高溶解度的高浓度臭氧水是有效的，其因果关系正在研究中。 

(技术方案23所述发明的特征) 

技术方案23所述发明的臭氧水(以下酌情称为“技术方案23的臭氧水”)其特征在于，通过技术方案16至22中任一项所述的臭氧水生成方法生成，所含有的臭氧气泡的粒径R为0＜R＜50nm。 

根据技术方案23的臭氧水，由于臭氧气泡的粒径R为0＜R＜50nm，因此，几乎不受到浮力。因此，臭氧气泡不会浮起、稳定地滞留在臭氧水(被处理水)中。即，不容易发生臭氧从臭氧水中脱气。因此，将鼻子靠近臭氧水附近时，完全或几乎没有臭氧特有的气味。并且，根据发明者们的试验，臭氧浓度在常压下可以进 行高浓度化到20ppm左右。高浓度的臭氧水对杀菌、消毒有效是不言而喻的，由于没有臭氧脱气也可直接用于人体(例如清洗手或脸)。历来的臭氧水的臭氧脱气明显，由于脱气后的臭氧可能对人体或家畜等的呼吸器官有害，因此，很难如上所述地用于人体、家畜等。并且，即使使用臭氧水，由于臭氧脱气、臭氧浓度降低，几乎不能期待杀菌等的效果。而且，与添加氯化钠等添加物(电解辅助剂)生成的臭氧水(功能水)不同，所述臭氧水由于通过混合被处理水和臭氧的气液混合方式生成，因此不含有添加物。在不含有添加物这点上，所述臭氧水也适合用于人体等。 

(技术方案24所述发明的特征) 

技术方案24所述发明的臭氧水(以下酌情称为“技术方案24的臭氧水”)的特征在于，通过一面使磁力作用一面使臭氧混合于被处理水而生成，所含有的臭氧气泡的粒径R为0＜R＜50nm。 

根据技术方案24的臭氧水，由于臭氧气泡的粒径R为0＜R＜50nm，因此，几乎不受到浮力。因此，臭氧气泡不会浮起、稳定地滞留在臭氧水(被处理水)中。即，不容易发生臭氧从臭氧水中脱气。因此，将鼻子靠近臭氧水附近时，完全或几乎没有臭氧特有的气味。并且，根据发明者们的试验，臭氧浓度在常压下可进行高浓度化到20ppm左右。高浓度的臭氧水对杀菌、消毒有效是不言而喻的，由于没有臭氧脱气也可直接用于人体(例如清洗手或脸)。历来的臭氧水的臭氧脱气明显，由于脱气后的臭氧可能对人体或家畜等的呼吸器官有害，因此，很难如上所述地用于人体、家畜等。并且，即使使用臭氧水，由于臭氧脱气、臭氧浓度降低，几乎不能期待杀菌等的效果。而且，与添加氯化钠等添加物(电解辅助剂)生成的臭氧水(功能水)不同，所述臭氧水由于通过混合被处理水和臭氧的气液混合方式生成，因此不含有添加物。在不含有添加物这点上，所述臭氧水也适合用于人体等。 

(技术方案25所述发明的特征) 

技术方案25所述发明的臭氧水(以下酌情称为“技术方案25的 臭氧水”)的特征在于，通过一面使磁力作用一面向被处理水混合臭氧地生成，所含有的臭氧气泡的粒径R为0＜R＜50nm。 

根据技术方案24的臭氧水，由于臭氧气泡的粒子直径R为0＜R＜50nm，因此，几乎不受到浮力。因此，臭氧气泡不会浮起、稳定地滞留在臭氧水(被处理水)中。即，不容易发生臭氧从臭氧水中脱气。因此，将鼻子靠近臭氧水附近时，完全或几乎没有臭氧特有的气味。并且，根据发明者们的试验，臭氧浓度在常压下可进行高浓度化到20ppm左右。高浓度的臭氧水对杀菌、消毒有效是不言而喻的，由于没有臭氧脱气也可直接用于人体(例如清洗手或脸)。历来的臭氧水的臭氧脱气明显，由于脱气后的臭氧可能对人体或家畜等的呼吸器官有害，因此，很难如上所述地用于人体、家畜等。并且，即使使用臭氧水，由于臭氧脱气、臭氧浓度降低，几乎不能期待杀菌等的效果。而且，与添加氯化钠等添加物(电解辅助剂)生成的臭氧水(功能水)不同，所述臭氧水由于通过混合被处理水和臭氧的气液混合方式生成，因此不含有添加物。在不含有添加物这点上，所述臭氧水也适合用于人体等。 

(技术方案26所述发明的特征) 

技术方案26所述发明的臭氧水(以下酌情称为“技术方案26的臭氧水”)的特征在于，所含有的臭氧气泡的粒径R为0＜R＜50nm。 

根据技术方案26的臭氧水，由于臭氧气泡的粒径R为0＜R＜50nm，因此，几乎不受到浮力。因此，臭氧气泡不会浮起、稳定地滞留在臭氧水(被处理水)中。即，不容易发生臭氧从臭氧水中脱气。因此，将鼻子靠近臭氧水附近时，完全或几乎没有臭氧特有的气味。并且，根据发明者们的试验，臭氧浓度在常压下可进行高浓度化到20ppm左右。高浓度的臭氧水对杀菌、消毒有效是不言而喻的，由于没有臭氧脱气也可直接用于人体(例如清洗手或脸)。历来的臭氧水的臭氧脱气明显，由于脱气后的臭氧可能对人体或家畜等的呼吸器官有害，因此，很难如上所述地用于人体、家畜等。并且，即使使用臭氧水，由于臭氧脱气、臭氧浓度降低，几乎不能 期待杀菌等的效果。而且，与添加钠等添加物生成的臭氧水(功能水)不同，所述臭氧水由于通过混合被处理水和臭氧的气液混合方式生成，因此不含有添加物。在不含有添加物这点上，所述臭氧水也适合用于人体等。 

根据本发明，可提供可高效率地简单地生成具有高溶解度的高浓度臭氧水的臭氧水生成装置、用于臭氧水生成装置的气液混合结构、臭氧水生成方法。并且，可提供具有高溶解度的高浓度臭氧水。 

附图说明

图1是具有臭氧水生成装置的消毒装置的概略结构图。 

图2是构成图1所示的消毒装置的部件以及结构的关联图。 

图3是图1所示的原水细分化结构的纵剖视图。 

图4是第一涡流泵的纵剖视图。 

图5是第二涡流泵的纵剖视图。 

图6是喷射器的纵剖视图。 

图7是静态搅拌机的纵剖视图。 

图8是旋风分离器的纵剖视图。 

图9是表示臭氧水生成装置的第一变形例的概略结构图。 

图10是表示涡流泵的变形例的纵剖视图。 

图11是表示喷射器的变形例的纵剖视图。 

图12是表示臭氧水生成装置的第二变形例的概略结构图。 

图13是气液混合结构的正视图。 

图14是图13所示的气液混合结构的左侧视图。 

图15是图14所示的气液混合结构的X-X剖视图。 

图16是省略了一部分的气液混合结构的俯视图。 

图17是溶解促进槽的纵剖视图。 

图18是用于进行比较试验的臭氧水生成装置的概略结构图。 

(符号说明) 

1消毒装置 

1A消毒装置 

3取水阀 

4配管 

5臭氧水生成装置 

7加压泵 

9喷嘴(喷嘴组) 

11原水细分化结构 

11a壳体 

11b衬垫 

11c磁铁(碳片组、超声波产生装置) 

13臭氧溶解结构 

15储存罐 

16配管 

17配管 

19臭氧供给结构(臭氧供给装置) 

20配管 

21循环结构 

22止回阀 

23阀 

31第1涡流泵 

31’第2涡流泵 

31’A涡流泵 

32泵主体 

32a吸入部 

32b喷出部 

32d升压通路 

32e吸入路 

32f喷出路 

32m磁铁 

33叶轮 

33a叶轮主体 

33b叶片 

33c叶片槽 

33d旋转轴 

34臭氧归还部 

34a归还路 

35喷射器 

35A喷射器 

36文丘里管 

36a入路 

36b出路 

36c细径路 

36m磁铁 

37臭氧供给管 

37a供给路 

38小径路 

41静态混合机 

41a流管 

41b干扰板组 

42配管 

46配管 

51静态混合机 

52配管 

55旋风分离器 

56旋风分离器主体 

56a上部空间 

57气液分离装置 

61臭氧水归还管 

63温度保持装置 

65臭氧归还管 

70配管 

71止回阀 

103送水管路 

104电磁阀 

105散布管路 

107返回管路 

107V管路阀 

109过滤器 

201臭氧供给结构 

202储存罐 

203臭氧水生成结构 

204循环结构 

205气液混合结构 

206溶解促进槽 

207温度保持结构 

231文丘里管 

232上游侧大径路 

233节流倾斜路 

234小径路 

235开放倾斜路 

236下游侧大径路 

239臭氧供给管 

243磁路 

245一方的磁铁片 

246另一方的磁铁片 

265气液分离装置 

267臭氧分解装置 

具体实施方式

参照各附图对实施本发明的最佳方式进行说明。图1是具有臭氧水生成装置的消毒装置的概略结构图。图2是构成图1所示的消毒装置的部件以及结构的关联图。图3是图1所示的原水细分化结构的纵剖视图。图4是第一涡流泵的纵剖视图。图5是第二涡流泵的纵剖视图。图6是喷射器的纵剖视图。图7是静态搅拌机的纵剖视图。图8是旋风分离器的纵剖视图。图9是臭氧水生成装置的第一变形例的概略结构图。图10是表示涡流泵的变形例的纵剖视图。图11是表示喷射器的变形例的纵剖视图。图12是表示臭氧水生成装置的第二变形例的概略结构图。图13是气液混合结构的正视图。图14是图13所示的气液混合结构的左侧视图。图15是图14所示的气液混合结构的X-X剖视图。图16是省略了一部分的气液混合结构的俯视图。图17是溶解促进槽的纵剖视图。图18是用于进行比较试验的臭氧水生成装置的概略结构图。 

(臭氧水生成装置的使用例) 

根据图1和图2，说明臭氧水生成装置的使用例。符号1表示具有臭氧水生成装置的消毒装置。即，消毒装置1大致由取水管3、用于通过从取水管取出的原水(被处理水)生成臭氧水的臭氧水生成装置5、用于将臭氧水生成装置生成的臭氧水取出并喷洒的加压泵7以及喷嘴9构成。取水管3是电磁管，与作为原水的自来水管道水或井水的供给源连接。臭氧水生成装置5是使臭氧溶解在被处理水中、生成规定浓度的臭氧水的装置，在本实施方式中，由后述的原水细分化结构11和臭氧溶解结构13构成。加压泵7是将所生成的臭氧水加压到规定压力的泵。通过喷嘴9(喷嘴组9)进行被加压泵7加压了的臭氧水的喷洒。为了便于说明，喷嘴9以单数表示，但喷嘴9也可以是复数，在复数的情况下，形状和孔径等可以互不相同。一般地，将消毒装置1设置在要进行臭氧水喷洒的地点或设施(例如猪圈或鸡舍等畜舍)进行使用，但也可例如将其装载在车辆上可 移动地构成。 

(原水细分化结构) 

根据图1和图3进行说明。原水细分化结构11是用于将从取水管3取来的原水的分子团细分化、生成细分化原水的结构。原水细分化结构11包括：在原水G流动的配管4的外周固定在与配管4的同心圆上的金属制壳体11a、衬垫11b、封入壳体11a内的磁铁11c、11c。磁铁11c、11c用于使磁力对原水进行作用。磁铁11c、11c的磁力最好为例如1～1.5T(10000～15000高斯)左右。已知原水G之类水形成分子团Gc，但原水细分化结构11具有通过供给能量将分子团Gc细分化从而形成分子团Gs的功能。图3所示的Gc、Gs只是用于说明的概念图，并非一定进行如该图所示的细分化，虽然测定方法尚未确定，但从现象可明确，通过设置原水细分化结构11，能如表1及2所示地缩短浓度到达时间及延长臭氧的减半时间，由此可知能够有效地抑制加压喷洒时臭氧从臭氧水中脱气或分解的速度。也可以使用可使远红外线效果发挥作用的碳片组或供给细微震动的超声波产生装置等来代替磁铁11c。另外，设置原水细分化结构11的位置可在取水管3的上游侧也可在下游侧。而且，配管4当然应由不妨碍远红外线或磁力等透射的材质、例如氯乙烯等构成。另外，也可将原水细分化结构11即磁铁如后所述地适当地设置在涡流泵、喷射器、静态搅拌机的上游和/或下游侧。 

[表1] 

	浓度到达时间2ppm	浓度到达时间4ppm
			自来水管道水生成臭氧水	32分50秒	72分10秒
分子团细分化	25分20秒	60分20秒

紫外线吸光式臭氧水浓度计测值以10秒以上连续显示规定浓度的时间进行记录。 

[表2] 

	4ppm→2ppm的减半时间
		自来水管道水生成臭氧水	44分钟

[0202] 

分子团细分化

69分钟

外部气温18℃ 

(臭氧溶解结构) 

参照图3以及图4。臭氧溶解结构13由储存罐15、臭氧供给结构(臭氧溶解装置)19以及循环结构21构成。储存罐15是用于储存通过取水管3注入的原水和/或臭氧水的罐，例如具有3吨左右的储存量。臭氧供给结构19是用于生成供给臭氧的装置，只要能供给必要量臭氧即可，对臭氧产生原理等没有任何限制。循环结构21是用于将从储存罐15取出的被处理水，即细分化原水和/或臭氧水在进行臭氧溶解后返回储存罐15的装置，由后述的多个部件或装置构成。(循环结构) 

参照图1、2以及图4至7进行说明。循环结构21具有第一涡流泵31、喷射器35、第一静态搅拌机41、第二涡流泵31’、第二静态搅拌机51、旋风分离器55、臭氧水还原管61、臭氧还原管65以及连接所述各部件的配管组。在所述的构成中，除臭氧还原管65以外，是将臭氧溶解在从储存罐15取出的细分化原水和/或臭氧水中、再次返回到储存罐15的循环路径，臭氧还原管65是使从旋风分离器55取出的剩余臭氧返回到第二涡流泵31’的循环路径。以下就各构成元件进行说明。另外，如上所述，从溶解臭氧的观点来看，将原水的分子团细分化是理想的。另一方面，该分子团的细分化不仅对原水、而且对臭氧水也是有效的臭氧溶解方法。因此，将与所述磁铁11c相同或类似的磁铁设置在构成循环结构21的各部件或装置的适当部位、使磁力作用于臭氧水即可。 

(涡流泵) 

根据图1至图4，对第一涡流泵进行说明。第一涡流泵31大致由厚圆盘形的泵主体32、作为泵主体32的一部分从泵主体32突出的吸入部32a及喷出部32b、以及在泵主体32内转动的叶轮33构成。吸入部32a通过配管16与储存罐15连接，喷出部32b通过止回阀71以及配管70与喷射器35连接。环形的升压通路32d形成在泵主 体32内，使吸入部32a内的吸入路32e和喷出部32b内的喷出路32f与升压通路32d连接。叶轮33具有旋转器主体33a、从旋转器主体33a的外周部向放射方向延伸的多个叶片33b...、以及在各叶片33b、33b之间开口的叶片槽33c...。叶轮33通过与设置在旋转器主体33a的中心的旋转轴33d连接的电机(省略图示)在泵主体32内旋转。叶轮33的旋转使各叶片33b和叶片槽33c在升压通路32d内旋转，此时，一面搅拌通过吸入路32e吸入到升压通路32d的原水(臭氧水)一面加压输送，从喷出路32f喷出。各叶片33b通过旋转一面搅拌叶片槽33c内的原水(臭氧水)促进臭氧溶解一面进行加压。即，第一涡流泵31兼备作为用于加速臭氧溶解的混合促进结构的功能和作为加压装置的功能。 

另外，图5所示的第二涡流泵31’是基本上具有与第一涡流泵31相同的结构，不同的是具有第一涡流泵31没有的臭氧归还部34。即，在第二涡流泵31’的吸入部32a设置臭氧归还部34，使臭氧归还部34内的归还路34a与吸入路32e连通。除归还部34以外的部件由于不存在所述不同点，故对所述部件在图5中使用与图4所示的符号相同的符号，省略对其的说明。第二涡流泵31’的吸入部32a通过配管42与第一静态搅拌机41连接，同样喷出部32b通过配管46与第二静态搅拌机51连接。臭氧归还部34上连接臭氧归还管65的一端。(喷射器) 

参照图1和6。喷射器35是用于使臭氧溶解于细分化原水(臭氧水)的气液混合结构，大致由具有小径路38的文丘里管36和在小径路38附近用于供给臭氧的臭氧供给管37构成。通过在通过小径路38的细径路36c时产生的负压，从臭氧供给管37内的供给路37a吸引的臭氧混入被在文丘里管36的入路36a内加压的细分化原水(臭氧水)中、进行臭氧溶解。通过小径路38的细径路36c的臭氧水被从出路36b向外部加压。另外，臭氧从与臭氧供给管37连接的臭氧供给装置19(参照图1)通过配管30和设置在配管20上的阀23以及止回阀22供给。 

(静态搅拌机) 

根据图1和7进行说明。由于第一静态搅拌机41和第二静态搅拌机51是相同的结构，因此，在此就第一静态搅拌机41的结构进行说明。第一静态搅拌机41通过圆筒形的流管41a和设置在流管41a内的干扰板组41b构成。该装置是机械地剪切被加压输送的细分化原水(臭氧水)同时溶解后输送来的臭氧的装置。通过第一涡流泵31向第一静态搅拌机41加压输送臭氧水，通过第二涡流泵31’向第二静态搅拌机51加压输送臭氧水。第二静态搅拌机51的排出侧通过配管52与旋风分离器55连接。 

(旋风分离器) 

参照图1和8。旋风分离器55由圆筒形的、密闭的旋风分离器56和与旋风分离器主体56上部连接的气液分离装置57构成。旋风分离器主体56通过使从第二静态搅拌机51经过配管52加压的臭氧水在内部旋转流动，产生旋风分离效果，可加速与臭氧的溶解。即，气液分离装置57作为用于排出从臭氧水脱气的臭氧的脱气结构发挥作用，旋风分离器55作为用于加速臭氧溶解的溶解分离槽发挥作用。臭氧水内的臭氧一面进行旋转一面上升，从臭氧水脱气的剩余臭氧穿过旋风分离器主体56的上部空间56a、通过气液分离装置57输送到臭氧还原管65。臭氧还原管65内的臭氧被第二涡流泵31’的负压吸引，被再次混入臭氧水。 

(加压泵和喷嘴) 

使加压泵7和喷嘴9(喷嘴组9)喷雾时的臭氧水的平均粒径可根据使用目的等适当地设定在40～200μm以下或200～1000μm的范围内。由于需要将喷洒的臭氧水的压力设定在所述的0.2～0.8Mpa的范围内，虽然也有为了在这样的压力范围内喷雾而对平均粒径有一定限制的原因，但为了将从喷嘴喷洒的臭氧水高效率地遍布家畜或畜舍，而且引起猪崽感冒的危险性小。从储存罐15通过配管17取出的臭氧水被从吸入口吸入加压泵7，在此被加压、从排出口加压到送水线103，而且，通过电磁阀104被加压输送到喷洒线105。这样， 被从喷洒线105的一方侧加压输送臭氧水如上所述地，其一部分从喷嘴9喷洒，喷洒剩下的剩余臭氧水通过与喷洒线105的另一方侧连通的返回线107、返回到储存管15。电磁阀104是用于阻止向喷洒线输送臭氧水的阀，但由于送水以及截断也可只通过运转及停止加压泵7进行控制，因此，也可省略电磁阀。 

(臭氧水生成装置的作用) 

参照图1。通过取水管3取入的自来水管道水(原水、被处理水)通过原水细分化结构11被注入储存罐15内。此时，被注入的自来水管道水的分子团通过原水细分化结构11的远红外线作用被细分化，自来水管道水成为细分化原水。通过第一涡流泵31从储存罐15取出的细分化原水通过第一涡流泵加压输送到发挥气液混合结构的功能的喷射器35上。臭氧通过臭氧供给装置19向喷射器35中供给，进行臭氧向细分化原水(被处理水)中的溶解。穿过喷射器35的臭氧水通过第一静态搅拌机41加速了臭氧溶解，并通过第二涡流泵31’向第二静态搅拌机51加压。通过第二静态搅拌机51进一步加速了臭氧溶解的臭氧水被注入旋风分离器55内。旋风分离器55内的臭氧水进行旋转流动，通过旋风分离效果进一步加速了臭氧溶解。从旋风分离器55取出的臭氧水经过臭氧水还原管61返回储存罐15。此时，注入储存罐15的细分化原水成为臭氧水。反复进行所述工序，直到储存在储存罐15中的臭氧水(被处理水)的臭氧浓度达到所需浓度。达到所需浓度的臭氧水被从储存罐15取出、被加压泵7加压，从喷嘴组9喷洒。喷洒后剩下的臭氧水通过过滤器109返回储存罐15，如上所述地用于再利用。 

在此，第一涡流泵31和第二涡流泵31’相互辅助加压进行混合。即，第一涡流泵31和第二涡流泵31’虽然具有基本上相同的结构、能力，但通过相互辅助加压，虽然第二涡流泵31’的喷出侧比第一涡流泵31的喷出侧稍有高压(经过旋风分离器55和气液分离装置57返回到第二涡流泵31’的臭氧还原管65成为相同的压力)，通过第二涡流泵31’的负压，剩余臭氧返回到第二涡流泵31’。即，产生极 少的剩余臭氧，通过这样，可以减少臭氧供给装置19的负担。(臭氧生成装置的第一变形例) 

参照图9至图11就具有所述的臭氧生成装置的第一变形例的消毒装置1A进行说明。消毒装置1A具有与消毒装置1基本相同的结构，两者的主要不同在于，消毒装置1A的臭氧水生成装置5A具有消毒装置1的臭氧水生成装置5(臭氧溶解结构13)不具备的温度保持结构(温度保持结构)63，两者具有的旋风分离器55和溶解促进槽206的形状不同、第二涡流泵31’A具有第二涡流泵31’不具备的磁铁32m、而且喷射器35A具有喷射器35不具备的磁铁36m。另外，虽然省略了图示，也可以采用在静态搅拌机51上设置磁铁的装置。将磁铁设置在静态搅拌机上的理由是为了提高后述的臭氧溶解度。另外，溶解促进槽206具有与在后述的第二变形例的说明中所说明的溶解促进槽206相同的结构。因此，在第二变形例中就溶解促进槽206的结构进行说明。 

根据图10就本变形例的第二涡流泵31’A与本实施方式的第二涡流泵31’的不同点进行说明。至于两者的相同点、在图10中使用与第二涡流泵31’中使用的符号相同的符号，省略对其的说明。即，在第二涡流泵31’A具有的泵主体32的外侧，如上所述地沿着叶轮33的旋转方向具有规定间隔地安装多个磁铁32m、...。各磁铁32m通过使磁力对泵主体32内的臭氧水进行作用，实现分子团细分化，通过这样来提高臭氧溶解度。因此，泵主体32由可穿透各磁铁32m的磁力的材质(例如、可穿透磁力的不锈钢等金属或合成树脂)构成。另外，如后所述，在第一涡流泵31上设置与第二涡流泵31’A相同的磁铁有助于生成具有高溶解度的高浓度臭氧水。 

根据图11就本变形例的喷射器35A与本实施方式的喷射器35的不同点进行说明。至于两者的相同点、在图11中使用与喷射器35中使用的符号相同的符号，省略对其的说明。即，在喷射器35A的文丘里管36的外侧如上所述地沿着长度方向具有规定间隔地安装多个磁铁36m、...。各磁铁36m通过使磁力对文丘里管36内的臭氧水 进行作用，实现分子团细分化，通过这样来提高臭氧溶解度。因此，文丘里管36由可穿透各磁铁36m的磁力的材质(例如、可穿透磁力的不锈钢等金属或合成树脂)构成。另外，进行气液混合的装置可使用溶解膜方式的装置(省略图示)来取代喷射器，即，将可穿透空心线形的臭氧气体的穿透膜捆扎在膜组件中，使水通过该穿透膜的内侧、与臭氧混合。并且，在该溶解膜方式的装置上也可设置磁铁、实现水的分子团细分化。 

(臭氧水生成装置的第二变形例) 

参照图12就臭氧水生成装置的第二变形例进行说明。第二变形例的臭氧水生成装置201大致由储存罐202、用于生成臭进行供给的臭氧供给装置203、用于使从储存罐202取出的被处理水返回到储存罐202的循环结构204、设置在循环结构204的中途的气液混合结构205以及溶解促进槽206和附设在储存罐202上的温度保持结构207构成。为了便于说明，以下进行在储存罐202、温度保持结构207、臭氧供给装置203、气液混合结构205以及溶解促进槽206的说明之后，最后进行循环结构204的说明。 

(储存罐周边的结构) 

如图12所示，该臭氧水生成装置构成为可将作为被处理水的原水通过取水管202v注入储存罐202。储存罐202是用来储存取水后的原水以及通过后述的循环结构204使其循环的被处理水(臭氧水)的装置。储存在储存罐202中的被处理水通过温度保持结构207保持在例如5～15℃的范围。将温度设定在所述范围是为了高效率地进行臭氧溶解且不容易使溶解的臭氧脱气。温度保持结构207大致由用于从储存罐202中取出被处理水的泵211和用于冷却取出后的被处理水的冷却机212构成。储存罐202和泵211、泵211和冷却机212、冷却机212和储存罐202之间通过使被处理水通过的配管213连接。通过所述构成，储存在储存罐202中的被处理水(原水和/或臭氧水)通过泵211的作用从储存罐202中取出，输送到冷却机212。冷却机212将被输送来的被处理水冷却到规定范围的温度后返回储 存罐202。泵211只在通过无图示的温度计测量的储存罐202内的被处理水的温度超过规定范围、需要冷却时启动。设置储存罐202的理由是通过暂时储存被处理水可进行所述冷却的同时，将被处理水保持在稳定状态，这样，通过类似熟化的作用加速臭氧向被处理水的溶解。另外，例如在寒冷地区等，被处理水有可能结冰的情况下，也可形成取代所述冷却机或与所述冷却机一起使用加热器加热被处理水的构成。 

(臭氧供给结构) 

臭氧供给结构203是用于生成供给臭氧的结构。只要能够供给所需的臭氧量的结构，则不限制臭氧供给结构203进行作用的臭氧产生原理等。通过臭氧供给结构203生成的臭氧经过设置在臭氧供给管217的中途的电磁阀218和止回阀219向气液混合结构205供给。 

(气液混合结构) 

参照图12至16就气液混合结构205进行具体说明。气液混合结构205大致由文丘里管231、臭氧供给管239、磁路243构成。文丘里管231具有管状的外观(参照图13)，用于使从上游侧(向着图15的右侧)输送来的被处理水向下游侧(向着图15的左侧)通过。在纵向贯通文丘里管231的空心部从上游侧向着下游侧依次与上游侧大径通道232、节流倾斜路233、细径路234、开放倾斜通道235以及下游侧大径通道236连通。上游侧大径通道232具有相对轴线方向50度左右的陡角度、通过向缩径倾斜的节流倾斜路233与细径路234连接，之后，通过开放倾斜通道235具有相对同样的轴线方向30度左右的缓和角度地开放。开放倾斜通道235与下游侧大径通道236连接，该下游侧大径通道236与上游侧大径通道232的外径相同。另一方面，使臭氧供给管239的开口端面对细径路234。与臭氧供给装置203连通的臭氧供给管217与臭氧供给管239的供给端连接。由于细径路234中或其附近通过被处理水的压力变化成为真空或接近真空的状态，因此，到达开口端的臭氧被吸引、向紊流 化的被处理水内扩散。另外，符号240是表示用于加固文丘里管231和臭氧供给管239之间的棱。 

将磁路243螺旋(省略图示)固定在文丘里管231上。磁路243由隔着文丘里管231相对的一方的磁铁片245和另一方的磁铁片246，以及连接一方的磁铁片245和另一方的磁铁片246的同时具有向文丘里管231安装磁铁片的功能的剖面为U字形(参照图14)的连接部件248构成。将磁铁片245和磁铁片246设置成其磁力线(磁场)最多地通过细径路234(在图14中虚线所示。同时参照图16)和/或其附近(尤其是下游侧)即可。实际上由于在技术上很难使磁力线只集中在细径路234，因此使磁力线通过细径路234和细径路234附近。通过使磁力对被处理水和臭氧双方进行作用，因此可认为可最高效率地使臭氧溶解在被处理水中。磁铁片245和磁铁片246通过具有7000高斯左右磁力的磁铁构成。虽然认为磁力越强臭氧溶解效果约高，但最好至少在3000高斯以上。在此，也不妨采用具有7000高斯以上的磁力的磁铁(天然磁铁、电磁铁等)。连接部件248由磁力透磁率(μ)大的部件(例如铁)形成，可抑制磁通泄漏、使磁力尽量集中与被处理水等。 

(气液混合结构的作用效果) 

通过所述构成，通过上游侧大径通道232的被处理水在通过节流倾斜路233时被压缩，水压急剧上升，同时，通过速度也急剧提高。在到达细径路234时形成高压、高速的高峰。通过细径路234被处理水在通过开放倾斜通道235中急速减压、减速，受到与后续的被处理水的碰撞的冲撞，形成紊流化。之后，被处理水穿过下游侧大径通道236、流到气液混合结构205的外部。经过扩散的臭氧被卷入被处理水的紊流，形成大小各异的气泡，受到搅拌作用。细径路234以及至少流入其下游的被处理水(臭氧)在所述搅拌作用的同时受到磁路243的作用产生的磁力作用。即，在磁场中使被处理水的水压增压，直到压力顶点(顶峰)，到达该压力顶点后马上减压的同时，向到达该压力顶点的被处理水供给臭氧。搅拌作用和磁 场的磁力作用产生相辅相成的效果，其结果，臭氧溶解在被处理水中、生成具有高溶解度的高浓度臭氧水。 

(溶解促进槽) 

参照图12和17就溶解促进槽206进行说明。溶解促进槽206通过圆筒形的外壁255构成其外观，该外壁255通过顶板253和底板254密闭上下端。在顶板253的下端设置从其下面垂下的圆筒形的内壁256。被内壁256围住的空间成为用于储存被处理水的储存室258。将内壁256的外径设定成小于外壁255的外径，通过这样，在内壁256和外壁255之间形成规定宽度的壁间通道259。另一方面，内壁256的下端不到底板254，在与底板254之间形成规定宽度的间隙。该间隙作为下端连通通道257发挥作用。即，围住内壁256的储存室258通过下端连通通道257与壁间通道259连通。另一方面，使多个连通孔256h、256h、...贯通内壁256的顶板253附近，储存室258与壁间通道259通过各连通孔256h连通。在底板254的上面略中央立起细长的抽水管261。抽水管261的空心部下端与贯通底板254的入水孔254h连通，空心部上端通过形成在抽水管261上端的多个小孔261h、...与储存室258连通。使抽水管261的上端位于内壁256上具有的连通孔256h的位置的稍下方。使排水孔255h贯通在从外壁255的高度方向上起大约1/4附近。即，壁间通道259通过排水孔255h与外部连通。 

使抽水孔253h贯通大约顶板253的中央。抽水孔253h与设置在顶板253外部的气液分离装置265的内部连通。气液分离装置265作为脱气结构发挥作用，即用于分离排出通过抽水孔253h从储存室258压上来的被处理水和从该被处理水脱气的臭氧。通过气液分离装置265分离的臭氧利用臭氧分解装置267分解，无害化后向装置外部排出。臭氧对被处理水的溶解度非常高，因此，脱气的臭氧非常少，但为了提高安全性，设置臭氧分解装置267等。通过抽水管261输送到储藏室258内的被处理水被后续的被处理水按压、下降。到达下端的被处理水在下端连通通道257折回、在壁间通道259内上 升，通过排水孔255h向外部排水。并且，一部分被处理水被推到气液分离装置265内。在此期间，通过类似熟化的作用，臭氧溶解在被处理水内、生成高溶解度的臭氧。另一方面，没有溶解完或暂时进行了溶解但有脱气的臭氧的情况下，该臭氧在气液分离装置265内上升，在此进行分离。因此，不能再溶解的臭氧几乎全部可从被处理水排除。其结果，通过溶解促进槽206的被处理水的臭氧溶解度飞跃性地提高。 

(循环结构) 

参照图12就循环结构进行说明。循环结构204具有使通过气液混合结构205的被处理水(已经从原水变成臭氧水)循环、再次使其通过气液混合结构205的功能。再次通过气液混合结构205是为了通过向已经使臭氧溶解的被处理水内再次注入臭氧，进一步提高臭氧的溶解度和浓度。循环结构204将泵271作为驱动源，将储存罐202和溶解促进槽206作为主要构成元件。即，泵271使从储存罐202通过配管270取出的被处理水通过止回阀272以及配管273加压到气液混合结构205。通过加压、通过气液混合结构205的被处理水穿过配管274和溶解促进槽206、通过配管275返回储存罐202。循环结构204可根据需要反复实施所述工序。为了得到需要生成的臭氧水的臭氧溶解度和臭氧浓度，可自由设定循环次数。另外，符号276表示设置在配管275中途的阀。设置阀276的主要目的是通过其开关控制通过气液混合结构205的细径路234(参照图15)的被处理水的水压。 

参照图12和18、就试验例进行说明。在此所示的试验例通过在背景技术中所说明的磁铁的使用方法和本发明的磁铁的使用方法的不同、主要表示在臭氧的溶解度和浓度上产生明显的差。在本试验例中，作为本发明的装置，使用图12所示的臭氧生成装置(以下成为“本申请装置”)，作为比较对象的装置，使用图18所示的臭氧生成装置(以下成为“比较装置”)。比较装置具有与本申请装置的结构基本相同的结构，只有磁路243的安装位置有所不同。因此，在 图18中除了磁路使用与在图12中使用的相同的符号，在图18所示的磁路中、符号243a表示位于气液混合结构205上游侧的磁路，符号243b表示位于下游侧的磁路。将所述内容整理如下，即，图12所示的本申请装置具有与磁路243成为一体的气液混合结构205，图18所示的比较装置的构成是可同时或选择地将磁路243a安装在气液混合结构205上游侧配管，将磁路243b安装在下游侧配管。另外，作为气液混合结构205使用美国公司(MAZZEI INJECTORCORPORATION)制造的模型284、使用7000高斯磁路。 

(浓度比较试验) 

参照表3和4就浓度比较试验进行说明。表3表示臭氧水的臭氧浓度和浓度上升时间的关系。表4表示表3所示臭氧水的臭氧浓度在生成装置停止运转后达到0为止所需的时间。达到0为止的时间越长，则臭氧溶解度越高。在表3和4中，记号“□”表示使用本发明装置生成的臭氧水(以下称为“本申请臭氧水”)，记号“×”表示使用从比较装置中只取出磁路的气液混合结构生成的臭氧水(以下称为“无磁臭氧水”)，记号“△”表示在比较装置中、通过气液混合结构205和磁路243a生成的臭氧水(以下称为“上游侧磁臭氧水”)，记号“○”表示杂器比较装置中、通过气液混合结构205和磁路243b生成的臭氧水(以下称为“下游侧磁臭氧水”)，并且，记号“◇”表示在比较装置中、通过气液混合结构205以及磁路243a和磁路243b生成的臭氧水(以下称为“两侧磁臭氧水”)。被处理水的温度为5℃，周围湿度为36～43％，周围温度为17％。 

[表3] 

[表4] 

如表3所示，生成装置开始运转后的生成时间35分钟，本申请臭氧水达到臭氧浓度20ppm，但在同样的条件下，无磁臭氧水的臭氧浓度只上升到8ppm左右，下游侧磁臭氧水的臭氧浓度只上升到11ppm左右，上游侧磁臭氧水的臭氧浓度只上升到12ppm左右，两侧磁臭氧水的臭氧浓度只上升到13ppm左右。由此看出，首先，通过设置磁路与不设置时相比较，可提高臭氧浓度，其次，即使设置相同的磁路，与气液混合结构形成一体的情况和设置在气液混合结构以外的部位上的情况下，前者比后者可生成至少高7ppm的臭氧水。即，得到了本申请臭氧水与两侧磁臭氧水相比较，臭氧浓度高大约54％((20-13)/13×100)的结果。 

如表4所示，臭氧浓度达到20ppm的本申请臭氧水的臭氧浓度到0时所需时间为32小时以上，而比较对象的臭氧水中最长的两侧磁臭氧水的臭氧浓度从13ppm到0的时间只需要大致3.5小时。因此，本申请臭氧水与两侧磁臭氧水相比较，有将近10倍的时间含有臭氧。换句话说，与两侧磁臭氧水相比较，本申请臭氧水将花费同样的时间、注入同量的臭氧进行溶解的臭氧保持将近10倍的时间。明显地体现了本申请臭氧水的高臭氧溶解度。 

(臭氧气泡的粒径测定试验) 

参照表5和表6，就本申请臭氧含有的臭氧气泡的粒径测定试验进行说明。表5和6表示本申请臭氧水中含有的臭氧气泡的粒径分布(参照左侧纵轴)。在本测定试验中，根据臭氧浓度与臭氧浓度保持时间的关系，将四种本申请臭氧水作为测定对象。首先，制成3ppm和14ppm的两种臭氧浓度，然后，将各浓度分别分成刚达到该浓度后的臭氧水(以下分别称为“刚达到3ppm后的臭氧水”“刚达到14ppm后的臭氧水”)和达到该浓度后将该浓度保持15分钟的臭氧水(以下分别称为“保持3ppm的臭氧水”“保持14ppm的臭氧水”)。即，“刚达到3ppm后的臭氧水”、“刚达到14ppm后的臭氧水”、“保持3ppm的臭氧水”、“保持14ppm的臭氧水”的四种作为本测定试验的测定对象。在此，本测定试验使用的本申请臭氧水的原水使用将自来水管道水利用0.05μm(50nm)的微粒子绝对过滤的反浸透膜进行过滤后得到的纯水。在本试验中为了得到纯水而使用的装置是SENA株式会社制造的超纯水装置(型号名：Model·UHP)。由于自来水管道水含有50nm以上的不纯物(例如铁或镁)，将未过滤的原水生成的臭氧水作为测定对象，结果对其含有的不纯物进行测定，很可能产生测定误差，因此，通过事先清除不纯物，可对臭氧的气泡粒径进行正确的测定。自来水管道水以外的原水，例如井水或河水也同样。测定臭氧气泡的粒径使用的测定器是动态光散射式粒径分布测定装置(株式会社堀场制作所(HORIBA，Ttd)：型号LB500)。如果有从原水中不过滤不纯物也可以正确测定臭氧气泡的粒径的方 法，当然可使用该方法进行测定。 

[表5] 

[表6] 

首先，根据表5考察刚达到3ppm后的臭氧水和保持3ppm的臭氧水。表5右端的图表示刚达到3ppm后的臭氧水，左端的图表示保持3ppm的臭氧水。可看出刚达到3ppm后的臭氧水含有具有1.3μm(1300nm)～6.0μm(6000nm)的粒径的臭氧气泡。另一方面，可看出保持3ppm的臭氧水含有具有0.0034μm(3.4nm)～0.050μm(5.0nm)的粒径的臭氧气泡。 

然后，根据表6考察刚达到14ppm后的臭氧水和保持14ppm的臭氧水。表6右端的图表示刚达到14ppm后的臭氧水，左端的图表 示保持14ppm的臭氧水。可看出刚达到14ppm后的臭氧水含有具有2.3μm(2300nm)～6.0μm(6000nm)的粒径的臭氧气泡。另一方面，可看出保持14ppm的臭氧水含有具有0.0034μm(3.4nm)～0.058μm(5.80nm)的粒径的臭氧气泡。 

所述试验明确的第一点是，即使是具有相同浓度的臭氧水，在刚达到该浓度后的臭氧水(刚达到后臭氧水)与将该浓度保持规定时间的臭氧水(保持臭氧水)中含有的臭氧气泡的粒径(以下称为“气泡粒径”)不同。3ppm臭氧水的情况下，刚达到后的臭氧水的气泡粒径最小值具有保持臭氧水的气泡粒径最大值的260倍(1300/5.0)的大小。同样，14ppm臭氧水的情况下，具有大约400倍(2300/5.8)的大小。即，通过将该浓度保持规定的时间，即使作为被处理水的臭氧水循环，可缩小气泡粒径。如果是气泡粒径不到50的臭氧气泡，则可稳定地在水溶液中浮游。根据本发明的臭氧水的生成方法，可得到含有臭氧气泡的粒径R不到50nm(0＜R＜50nm)的臭氧气泡的臭氧水，即，高溶解度的臭氧水。这是从试验中明确的第二点。另外，根据本试验，臭氧气泡的粒径R的实测最低值为3.4nm，测量不到更低的值。不能测定想必是由于测定装置的测定能力的限度。另一方面，与刚达到浓度后相比，浓度保持后的臭氧气泡的粒径R更小，因此，可以想象粒径小型化的延长线上存在具有无限的、接近0的粒径R的臭氧气泡。 

(pH测定试验) 

另外，对所述四种臭氧水，即，“刚达到3ppm后的臭氧水”、“保持3ppm的臭氧水”、“刚达到14ppm后的臭氧水”以及“保持14ppm的臭氧水”进行pH测定试验。其结果如表5和6的线图所示(参照右侧纵轴)。显示了任何一种臭氧水在臭氧溶解前后pH都为7.3左右。即，可看出臭氧溶解几乎不使原水的pH发生变化。可看出井水或自来水管道水由于显示为大致中性(pH6.5～7.5)，因此通过气液生成方式生成的本申请臭氧水即使不添加用于调整pH的添加物，也显示为中性。当然，原水为碱性的情况下，臭氧溶解不使臭氧的pH 发生变化，因此也会有生成碱性的臭氧水的时候。 

总结所述试验结果。作为所述试验对象的本申请臭氧水是不添加任何添加物、通过向原水中混合臭氧的气液混合而生成。而且，由于臭氧溶解度高，因此，即使在常压下也不容易脱气。所以，在无添加和无臭氧脱气方面，即使例如对家畜和人体喷洒也是安全的。并且，由于可极大地提高臭氧浓度，因此，如果使用本申请臭氧水，可得到高效率的清洗、杀菌效果等。 

Claims (21)

1.一种臭氧水生成装置，包括：用于使被处理水通过的配管、设置在该配管中途的气液混合结构、和用于向该气液混合结构供给臭氧的臭氧供给结构，

其特征在于，在所述气液混合结构中，设置用于使磁力对内部进行作用的磁铁，

所述气液混合结构包括：具有小径路的文丘里管、和在面对该小径路的位置具有开口端的臭氧供给管，上述文丘里管由可穿透各磁铁的磁力的材质构成，

所述臭氧供给结构连接在该臭氧供给管的连接端。

2.如权利要求1所述的臭氧水生成装置，其特征在于，所述磁铁构成为对所述文丘里管的至少小径路和/或小径路附近进行磁力作用。

3.如权利要求1或2所述的臭氧水生成装置，其特征在于，所述磁铁由包括一方的磁铁片和另一方的磁铁片的磁路构成，使该一方的磁铁片和另一方的磁铁片隔着所述文丘里管相对。

4.如权利要求1所述的臭氧水生成装置，其特征在于，所述磁铁的磁力设定为3000～20000高斯。

5.如权利要求1所述的臭氧水生成装置，其特征在于，还包括循环结构，所述循环结构用于使通过所述气液混合结构的被处理水循环而使其再次通过该气液混合结构，所述循环结构构成为包括所述配管。

6.如权利要求5所述的臭氧水生成装置，其特征在于，在所述循环结构的中途设置用于暂时储存循环的被处理水的储存罐。

7.如权利要求6所述的臭氧水生成装置，其特征在于，设置有温度保持结构，所述温度保持结构用于将所述储存罐内的被处理水保持在5～15℃的范围。

8.如权利要求6或7所述的臭氧水生成装置，其特征在于，在所述循环结构中途的所述气液混合结构的下游、且在所述储存罐的上游设置溶解促进槽，所述溶解促进槽用于暂时储存通过该循环结构的被处理水来促进臭氧溶解。

9.如权利要求8所述的臭氧水生成装置，其特征在于，在所述溶解促进槽的顶部设置脱气结构，所述脱气结构可排出从所储存的被处理水中脱气的臭氧。

10.如权利要求5所述的臭氧水生成装置，其特征在于，所述循环结构还具有用于加速臭氧向水中混合的混合促进结构，

在该混合促进结构上设置用于使磁力对内部作用的磁铁。

11.如权利要求10所述的臭氧水生成装置，其特征在于，所述混合促进结构是静态搅拌机和/或涡流泵。

12.如权利要求10所述的臭氧水生成装置，其特征在于，所述磁铁的磁力设定成3000～20000高斯。

13.一种气液混合结构，其特征在于，能够使用于权利要求1至4中任一项所述的臭氧水生成装置。

14.一种气液混合结构，用于臭氧水生成装置，其特征在于，包括具有小径路的文丘里管、在面对该小径路的位置具有开口端的臭氧供给管、以及用于使磁力线通过文丘里管的小径路和小径路附近的双方的磁铁，上述文丘里管由可穿透各磁铁的磁力的材质构成。

15.一种臭氧水生成方法，通过使被处理水通过具有小径路的文丘里管，经由将开口端设置在面对该小径路的位置的臭氧供给管供给臭氧来生成臭氧水，其特征在于，使磁力线通过文丘里管的小径路和小径路附近的双方，上述文丘里管由可穿透各磁铁的磁力的材质构成。

16.如权利要求15所述的臭氧水生成方法，其特征在于，使通过所述文丘里管的被处理水循环，一面供给臭氧一面使其至少再通过一次所述文丘里管。

17.如权利要求16所述的臭氧水生成方法，其特征在于，将进行所述循环的被处理水暂时储存在储存罐中。

18.如权利要求17所述的臭氧水生成方法，其特征在于，将储存在所述储存罐中的被处理水暂时取出保持在5～15℃的范围。

19.如权利要求15至18中任一项所述的臭氧水生成方法，其特征在于，将混合了臭氧的被处理水暂时储存在溶解促进槽中来促进臭氧的溶解。

20.如权利要求19所述的臭氧水生成方法，其特征在于，将从储存在所述溶解促进槽中的被处理水中脱气的臭氧向该溶解促进槽外部排出。

21.一种臭氧水，其特征在于，通过权利要求15至20中任一项所述的臭氧水生成方法生成，所含有的臭氧气泡的粒径R为0＜R＜50nm。

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