CN104023832A - 臭氧液生成装置 - Google Patents

Abstract

臭氧液生成装置具备：臭氧产生机构(101)，其利用含有氧的气体来产生臭氧气体；气液混合机构(102)，其将臭氧气体和液体混合来生成臭氧液；贮液槽(103)，其对臭氧液进行气液分离；以及循环路径(A)，其使气体在臭氧产生机构(101)、气液混合机构(102)和贮液槽(103)之间循环。臭氧产生机构(101)包括臭氧产生电极(2)，在氧产生电极(2)中，包含金属体的圆柱状的轴(21)和包含电介质的中空管(23)在轴(21)的外周和中空管(23)的内周之间隔开间隙地配置成同轴状。在臭氧产生电极(2)中，上述间隙为放电空间(24)，含有氧的气体通过上述间隙，从而产生臭氧气体。

Description

臭氧液生成装置

技术领域

本发明涉及生成臭氧液的臭氧液生成装置。

背景技术

现有的臭氧液生成装置具备臭氧产生器和气液混合器，使由臭氧产生器产生的臭氧气体与水等液体混合来生成臭氧液。臭氧液生成装置大致分为非循环型和循环型。非循环型的臭氧液生成装置使由臭氧产生器产生的臭氧气体与水等液体混合来生成臭氧液，并且将未溶入水等液体而残留的臭氧气体暂时积存于保存槽等封闭容器的内部，进行气体分解后排出到外部，或者通过臭氧过滤器等使其成为不会对人体造成影响的程度的臭氧浓度再排出到外部。

另一方面，如特开平2-207892号公报(专利文献1)记载的循环型的臭氧液生成装置采用如下方式：在生成臭氧液时回收未溶入水等液体而残留的臭氧气体，再次送到臭氧产生器，利用该回收的臭氧气体来生成浓度更高的臭氧气体。由臭氧产生器产生的大部分臭氧气体不会溶于水。因此，在非循环型的臭氧液生成装置中，臭氧液的生成效率不佳。而在循环型的臭氧液生成装置中，提高了臭氧气体的浓度，能提高臭氧液的生成效率。

图5是示出专利文献1记载的臭氧液生成装置的构成的系统图。如图5所示，专利文献1记载的臭氧液生成装置500具备：臭氧产生器501、气液混合器502、具有按气体和液体进行气液分离的功能的密封罐503以及连接密封罐503和臭氧产生器501的气体返送路504。在臭氧液生成装置500中，将利用密封罐503分离的臭氧气体通过气体返送路504经由除湿器505提供给臭氧产生器501。因此，能对排出气体中包含的未溶解的臭氧气体进行再利用。

在臭氧液生成装置500中，当以固定时间持续进行臭氧水的生成时，气体溶于水并排出到臭氧水生成装置的外部，因此，密封罐503内的气体的体积减少。因此，在臭氧液生成装置500中设有能检测封闭罐503内的气体的减少量的电平开关和控制从氧瓶到臭氧产生器501的氧的提供的控制电路，由此能稳定地持续进行臭氧水的生成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平2-207892号公报

发明内容

发明要解决的问题

由于为了在密封罐503内进行分离、再利用而送到臭氧产生器的臭氧气体的湿度高，所以有时水滴会附着于臭氧产生器501的电极。当水滴附着于电极时，放电效率降低，臭氧气体的生成效率降低。在臭氧液生成装置500中，为了防止该放电效率的降低而设有除湿器505，但是在这种情况下，装置的结构会变复杂并且装置成本变高。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供在循环型的臭氧液生成装置中，不用设置用于降低由气液分离器分离的臭氧气体的湿度的除湿器等特别机构就能高效率地产生臭氧的臭氧液生成装置。

用于解决问题的方案

基于本发明的臭氧液生成装置具备：臭氧产生机构，其利用含有氧的气体来产生臭氧气体；气液混合机构，其将臭氧气体和液体混合来生成臭氧液；贮液槽，其对臭氧液进行气液分离；以及循环路径，其使气体在臭氧产生机构、气液混合机构和贮液槽之间循环。臭氧产生机构包括臭氧产生电极，在该臭氧产生电极中，包含金属体的圆柱状的轴和包含电介质的中空管在该轴的外周和该中空管的内周之间隔开间隙地配置成同轴状。在臭氧产生电极中，上述间隙为放电空间，含有氧的气体通过上述间隙，从而产生臭氧气体。

在基于本发明的臭氧液生成装置中，臭氧液生成装置不包括除湿机构。在本发明的一个方式中，轴由具有耐臭氧性和耐腐蚀性中的至少任一种的保护膜覆盖外周。

在本发明的一个方式中，保护膜包含玻璃、氧化物或者氟。

发明效果

根据本发明，在循环型的臭氧液生成装置中，不用设置用于使由气液分离器分离出的臭氧气体的湿度下降的除湿器等特别机构就能高效率地产生臭氧。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的臭氧液生成装置的构成的系统图。

图2A是与交流电源连接的本实施方式的臭氧产生电极的纵截面的截面图。

图2B是本实施方式的臭氧产生电极的横截面的截面图。

图3A是比较例1的臭氧液生成装置中与交流电源连接的臭氧产生电极的纵截面的截面图。

图3B是比较例2的臭氧液生成装置中与交流电源连接的臭氧产生电极的纵截面的截面图。

图4是实验例的结果总结。

图5是示出专利文献1记载的臭氧液生成装置的构成的系统图。

具体实施方式

以下利用附图说明本发明的一个实施方式。图1是示出本发明的一个实施方式的臭氧液生成装置的构成的系统图。如图1所示，臭氧液生成装置100具备：臭氧产生器101，其是利用含有氧的气体来产生臭氧气体的臭氧产生机构；以及气液混合器102，其是将臭氧气体和液体混合来生成臭氧液的气液混合机构。

另外，臭氧液生成装置100具备：贮存臭氧液来进行气液分离的贮液槽103；以及使气体在臭氧产生器101、气液混合器102和贮液槽103之间循环的循环路径A。循环路径A包括连结贮液槽103和臭氧产生器101的路径a、连结臭氧产生器101和气液混合器102的路径b以及连结气液混合器102和贮液槽103的路径c。

臭氧产生器101具备：与用于导入空气或者氧等气体的路径a连接的导入口106；以导入的空气或者氧作为材料产生臭氧气体的臭氧产生电极2；以及排出产生的臭氧气体的排出口107。即，在臭氧产生器101中，从由导入口106导入的氧或者空气中所含的氧的一部分等生成臭氧气体并从排出口107排出。臭氧产生电极2在后面详细说明。

气液混合器102具有：从臭氧液生成装置100的外部导入水等液体的导入口108；从路径b导入臭氧气体和空气等气体的导入口109；以及将气体和液体混合的气液混合体排出到路径c的排出口110。从导入口108导入的水等液体与从导入口109导入的臭氧气体和空气等气体混合，从排出口110作为臭氧液等气液混合体排出。

在此，在气液混合体中含有：溶解有气体的液体；以及含有作为气泡的气体的液体。在臭氧液中包括：在液体中溶入有臭氧气体的臭氧溶液；以及在液体中含有作为气泡的臭氧气体的臭氧泡沫液。另外，混合臭氧气体的液体采用水、用作农耕用的溶剂的培养液和用作医疗用的溶剂的溶液等。

贮液槽103包括能以可密封方式贮藏液体和气体的容器等。贮液槽103具有：将液体从路径c导入的导入口111、将水和臭氧液等液体向臭氧液生成装置100的外部排出的排水口112以及将空气和臭氧气体等气体排出到路径a的排气口113。

由导入口111导入的液体被贮藏在贮液槽103的下部，在贮液槽103的上部贮藏有空气和臭氧气体等气体。这样，贮液槽103具有将气体和液体分离的气液分离功能。

在此，上述容器不是指物理上密封的空间，而是指具有能利用液体来封入气体的空间的容器。因此，如果是能将气体密封在容器内，则在总是从排水口112排出水时也表现为密封状态。贮液槽103的外形为圆柱状、圆锥状、多棱柱状或者多棱锥状等一般的形状即可。另外，贮液槽103的大小能适当调整，也可以将配管的一部分扩大来形成贮液槽。

在贮液槽103中，从导入口111导入的臭氧液中，作为气泡而含有的空气和臭氧气体等气体的一部分从臭氧液分离并贮藏于贮液槽103的上部，分离出上述气体的一部分而溶解有臭氧气体的臭氧液被贮藏于贮液槽103的下部。

在贮液槽103中，排气口113设于比排水口112的位置在重力方向上高的位置。在贮液槽103中设有按照贮藏于贮液槽103的液体的贮液量来控制排气口113的开闭的开闭控制机构104。利用开闭控制机构104控制排气口113的开闭，由此，控制从排气口113排出的气体的流动。即，利用开闭控制机构104使排气口113开放，由此，将在贮液槽103中被气液分离的臭氧气体排出到路径a。

具体地说，开闭控制机构104具有使排气口113开闭的阀。开闭控制机构104具有以使贮液槽103内的贮液量保持规定量的方式进行自动调整的水位调整机构的功能。开闭控制机构104的阀设计为在贮液槽103内的贮液量比规定量少时为开状态，在规定量以上时为闭状态。

因此，开闭控制机构104当贮液槽103内的贮液量为规定量以上时将排气口113从开状态切换为闭状态，防止气体从排气口113排出，并且抑制贮液槽103内的贮液量超过规定量。即，开闭控制机构104通过在贮液槽103内密封气体来将贮液量调整为规定的范围。

因此，在随着来自气液混合器102的液体从导入口111导入的时间的经过而贮液槽103的贮液量缓缓增加的情况下，能将贮液槽103的贮液量调整为规定的范围。因此，能防止液体从排气口113溢出。

此外，在本实施方式中，开闭控制机构104设于贮液槽103的内部，但是也可以将具有与开闭控制机构104同等功能的构件配置在路径a的排气口113与气体导入机构105之间的位置。

循环路径A由包含软管或者管道等的配管系统来构成，包括：连接在臭氧产生器101的排出口107和气液混合器102的导入口109之间的路径b、连接在气液混合器102的排出口110和贮液槽103的导入口111之间的路径c以及连接在贮液槽103的排气口113和臭氧产生器101的导入口106之间的路径a。在路径a的中途设有开设口114。开设口114连接有控制从臭氧液生成装置100的外部到内部的气体导入的气体导入机构105。

气体导入机构105包括设有第1止回阀115的路径d。路径d的一端与开设口114连接，由此，路径d与路径a连通。在路径d的另一端形成有与贮藏有氧或空气的气体瓶或者大气中等连结的外部口116。

在此，止回阀是指装配于气体或者液体等流体流动的配管等而用于防止流体从某方向向相反方向流动的控制阀。设有止回阀的配管能仅使流体单向地流动。因此，设有止回阀115的路径d仅使气体从外部口116向路径a单向流动，因此防止了气体从循环路径A向外部泄漏。

此外，气体导入机构105只要是能从臭氧液生成装置100的外部向内部导入气体的机构即可，也可以是在开设口114不通过配管地配置有止回阀115的构成。另外，也可以代替止回阀115而使用能控制气体向臭氧液生成装置100的导入的开关阀或者能电子控制的电磁阀等。

在本实施方式中，气体导入机构105包括设于路径d的具有将臭氧气体还原的功能的臭氧过滤器117。臭氧过滤器117能将通过自身的臭氧气体分解。因此，通过设置臭氧过滤器117，即使在假设止回阀115被臭氧气体腐蚀而破损的情况下，也能防止臭氧液生成装置100的内部的臭氧气体直接漏出到外部空间，能使从外部口116放出的气体变安全。此外，臭氧过滤器117能采用在构成为格子状的纸或者铝箔上附着有臭氧分解催化剂的构成。不过，不是一定要设置臭氧过滤器117。

另外，在本实施方式中，在路径a中在贮液槽103的排气口113与开设口114之间设有第2止回阀118。止回阀118设为使气体从排气口113向开设口114流动，因此能防止从外部口116导入的气体通过路径a从排气口113侵入贮液槽103内。不过，不是一定要设置止回阀118。

图2A是与交流电源连接的本实施方式的臭氧产生电极的纵截面的截面图。图2B是本实施方式的臭氧产生电极的横截面的截面图。

如图2A、2B所示，在臭氧产生电极2中，包含金属体的圆柱状的轴21和包含电介质的中空管23在轴21的外周和中空管23的内周之间隔开间隙地配置成同轴状。

轴21具有圆柱状的外形，由不锈钢、铝、钛、钨或者它们的合金构成。轴21由具有耐臭氧性和耐腐蚀性中的至少任一种的保护膜22覆盖外周。保护膜22包含玻璃、氧化物或者氟。通过设置保护膜22来抑制臭氧气体和水分造成的臭氧产生电极2的恶化中的至少任一种，谋求臭氧产生电极2的长寿命化。

中空管23是内部为空洞的管状构件，由设于轴21的外周侧的未图示的隔离物在轴21的外周和中空管23的内周之间形成上述间隙。中空管23由玻璃、陶瓷或者云母等构成。在中空管23的外周形成有包含不锈钢、铝、钛、钨或者它们的合金的皮膜25。此外，优选隔离物在原料气体流动的下游侧位于上述间隙外。

臭氧产生电极2通过2条导线26与交流电源27连接。在轴21的一端设有抽头。2条导线26中的1条导线26的一端连着该抽头，该导线26的另一端与交流电源27连接。不过，也可以将该导线26的一端与轴21通过焊接直接连接。

在2条导线26中剩余的1条导线26的一端装配有未图示的金属板状的部件。该部件连接在中空管23的皮膜25上，该导线26的另一端与交流电源27连接。不过，也可以通过焊接将该导线26的一端与中空管23的皮膜25直接连接。

在臭氧产生电极2中，上述间隙为放电空间24，含有氧的气体通过上述间隙从而产生臭氧气体。具体地说，对轴21和中空管23之间的放电空间24提供氧或者空气等原料气体，并且利用交流电源27对臭氧产生电极2施加例如频率为7000Hz、峰值电压为11kV的高频电压。其结果是，在放电空间24中发生无声放电，生成臭氧气体。

在轴21的外周和中空管23的内周没有凹凸，因此，在放电空间24中没有妨碍原料气体流动的结构物。因此，原料气体在臭氧产生电极2的放电空间24中顺畅地流动。

如上述那样构成臭氧产生电极2的放电空间24，由此，在原料气体通过臭氧产生电极2的放电空间24时减少与轴21的外周或者中空管23的内周接触的程度。其结果是，能抑制原料气体中包含的水分作为水滴附着在轴21的外周或者中空管23的内周。因此，能抑制由于水滴的附着而阻碍臭氧产生电极2放电的情况。

通过采用本实施方式的臭氧产生电极2，臭氧液生成装置100不包括除湿机构，实现了装置的简单化和小型化。另外，将臭氧循环利用，从而能以高效率生成臭氧。

以下，说明将作为实施例的本实施方式的臭氧液生成装置和作为比较例的臭氧产生电极的构成不同的比较例1和比较例2的臭氧的生成效率进行比较的实验例。

(实验例)

在实施例中，在使用本实施方式的臭氧液生成装置100生成臭氧液的过程中使臭氧气体循环，测定从包括臭氧产生电极2的臭氧产生器101产生的臭氧气体的浓度。在此，用下述式(1)算出使用高湿气体作为原料气体时的臭氧浓度Y相对于使用干燥气体作为原料气体时生成的臭氧浓度X的减少率。

臭氧浓度的减少率＝(X-Y)÷X···(1)

图3A是比较例1的臭氧液生成装置中与交流电源连接的臭氧产生电极的纵截面的截面图。图3B是比较例2的臭氧液生成装置中与交流电源连接的臭氧产生电极的纵截面的截面图。

如图3A所示，比较例1的臭氧液生成装置的臭氧产生器所包括的臭氧产生电极3a除了具有包含金属的线圈31作为内侧电极以外，与臭氧产生电极2同样。

如图3B所示，比较例2的臭氧液生成装置的臭氧产生器所包括的臭氧产生电极3b是相对型电极。在臭氧产生电极3b中，在面状电极32上层叠有电介质33，在电介质33的上表面上设有线状电极34。臭氧产生电极3b是沿面放电式的臭氧产生电极。

在比较例1、2中，与实施例同样地算出臭氧浓度的减少率。图4是实验例的结果总结。如图4所示，未确认实施例中气体的湿度导致臭氧浓度的降低。在比较例1中确认了7％的臭氧浓度的降低。在比较例2中确认了24％的臭氧浓度的降低。

在实施例的臭氧产生电极2中，在轴21的外周和中空管23的内周没有凹凸，因此能抑制原料气体中包含的水分作为水滴附着于原料气体通过的风路(轴21的外周和中空管23的内周)，几乎不受气体湿度的影响。

在比较例1的臭氧产生电极中，作为内部电极的线圈31的形状复杂表面积大，因此在原料气体通过放电空间24时，在线圈31的表面容易产生水滴。因此，认为臭氧产生电极的放电会由于水分而被阻碍。

在比较例2的臭氧产生电极中，在面状电极32和线状电极34的边界部分的台阶容易产生水滴。因此，认为臭氧产生电极的放电会由于水分而被阻碍。

根据上述结果，确认了包括包含金属体的圆柱状的轴21和包含电介质的中空管23的实施例的臭氧产生电极2即使对湿度高的气体也能够不降低臭氧浓度地产生臭氧气体。因此，通过使用本实施方式的臭氧产生电极2，在循环型的臭氧液生成装置中不需要设置除湿机构，能实现装置的简单化和小型化。

应该认为本次公开的实施方式和实施例的全部方面为例示而非限制。本发明的范围不由上述说明表示而由权利要求表示，希望包括与权利要求等同的含义和范围内的全部变更。

附图标记说明

2臭氧产生电极，21轴，22保护膜，23中空管，24放电空间，25皮膜，26导线，27交流电源，31线圈，32面状电极，33电介质，34线状电极，100、500臭氧液生成装置，101、501臭氧产生器，102、502气液混合器，103贮液槽，104开闭控制机构，105气体导入机构，106、108、109、111导入口，107、110排出口，112排水口，113排气口，114开设口，115第1止回阀，116外部口，117臭氧过滤器，118第2止回阀，503密封罐，504气体返送路，505除湿器。

Claims (4)

1.一种臭氧液生成装置，具备：

臭氧产生机构(101)，其利用含有氧的气体来产生臭氧气体；

气液混合机构(102)，其将上述臭氧气体和液体混合来生成臭氧液；

贮液槽(103)，其对上述臭氧液进行气液分离；以及

循环路径(A)，其使气体在上述臭氧产生机构(101)、上述气液混合机构(102)和上述贮液槽(103)之间循环，

上述臭氧产生机构(101)包括臭氧产生电极(2)，在上述臭氧产生电极(2)中，包含金属体的圆柱状的轴(21)和包含电介质的中空管(23)在该轴(21)的外周和该中空管(23)的内周之间隔开间隙地配置成同轴状，

在上述臭氧产生电极(2)中，上述间隙为放电空间(24)，含有氧的气体通过上述间隙，从而产生臭氧气体。

2.根据权利要求1所述的臭氧液生成装置，

上述臭氧液生成装置不包括除湿机构。

3.根据权利要求1或者2所述的臭氧液生成装置，

上述轴(21)由具有耐臭氧性和耐腐蚀性中的至少任一种的保护膜(22)覆盖外周。

4.根据权利要求3所述的臭氧液生成装置，

上述保护膜(22)包含玻璃、氧化物或者氟。