JP2001137862A

JP2001137862A - オゾン水製造装置

Info

Publication number: JP2001137862A
Application number: JP32142499A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Koganezawa; 明央小金澤; Norikazu Takada; 典和高田
Original assignee: TEEIKU WAN SOGO JIMUSHO KK
Current assignee: TEEIKU WAN SOGO JIMUSHO KK
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】信頼性が高い安全機構を備えるとともに、定
常運転への復旧も短時間に行えるオゾン水製造装置を提
供する。【解決手段】オゾン水製造装置であって、電解原料水
とオゾン溶解用水とオゾン希釈用水とを得るための浄水
部と、電解原料水を電気分解して得たオゾン含有ガスと
電解原料水とを分離する気液分離容器と水位センサから
の信号に従って気液分離容器内を基準水位に保つ注水制
御機構とを含むオゾン発生部と、オゾン溶解用水にオゾ
ンガスを溶解させて１次オゾン水を得るオゾン混合部
と、１次オゾン水を希釈して２次オゾン水を外部に供給
するためのオゾン水供給部と、水道水の導入部に設置し
た水圧センサからの出力信号に従って２次オゾン水の外
部供給を停止する断水時給水制御機構と、電解原料水を
得るための通水経路中に挿入したアキュムレータが断水
時に水を吐出して電解原料水を前記電解セルに継続供給
する断水時電解原料水供給機構とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電解法によって発生
させたオゾンを水に溶解させて供給するオゾン水製造装
置に関し、とくに、断水などの異常時における安全対策
や保守対策の技術改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾン（０３）は強い酸化力・殺菌力を
有し、脱臭や滅菌などの用途に利用されている。その利
用形態として医療施設などで使用されるオゾン水製造装
置がある。この装置は、発生させたオゾンガスを水に溶
解させて１次オゾン水を生成するとともに、この１次オ
ゾン水を所定の濃度となるように希釈して手洗い用の洗
浄水（２次オゾン水）として外部に供給するものであ
る。オゾンガスの発生方式としては、この装置が主に医
療関連施設で使用されることから、窒素酸化物や電磁ノ
イズの発生が無い電解式を適用することが望ましい。

【０００３】本出願人らは、先に次のように構成された
オゾン水製造装置を開発している。（Ａ）浄水部イオン交換フィルタを含んだ浄水経路に水道水を通水し
て電気伝導度が０．０１〜２．００μＳ／ｃｍの電解原
料水を吐出するためのイオン交換処理器と、水道水を処
理してオゾンガスの溶解用水を得るためのオゾン溶解用
水生成器と、水道水を簡易濾過してオゾン希釈用水を得
るための簡易濾過浄水器とを備える。

【０００４】（Ｂ）オゾン発生部前記電解原料水を電気分解してオゾンガスを発生させる
電解セルと、この電解セルの陽極側から発生するオゾン
含有ガスと前記電解原料水とを貯留しつつこれらを分離
する気液分離容器と、前記気液分離容器内の前記電解原
料水の水位を検知する水位センサと、このセンサからの
水位信号に従って前記気液分離容器内を基準水位に保つ
ための電解原料水注水制御機構とを備える。

【０００５】（Ｃ）オゾン混合部閉鎖型の気液混合容器と、前記オゾン溶解用水生成器か
ら吐出される前記溶解用水を前記気液混合容器に注入し
て当該容器内に気相と液相が存在するように水位を適宜
に保つための溶解用水注水制御機構と、前記気液混合容
器内の液体と気体とを継続的に攪拌混合させるための混
合手段とを備えて前記気液混合容器内に注入された前記
オゾン溶解用水にオゾンガスを溶解させて１次オゾン水
を得る。

【０００６】（Ｄ）オゾン水供給部前記気液混合容器内の１次オゾン水を所定流量で取り出
すためのオゾン水取り出し機構と、前記オゾン希釈用水
を所定流量で供給して前記オゾン水取り出し機構により
取り出された１次オゾン水に混合希釈して２次オゾン水
を得るオゾン水希釈機構と、このオゾン水希釈機構によ
って得られた前記２次オゾン水を外部に供給するための
２次オゾン水供給機構とを備える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】オゾンは強い殺菌力を
持つ一方で、毒性の高いガスでもある。したがって、オ
ゾン水製造装置は、オゾンガスの漏出を防止したり、気
体中あるいは液体中のオゾン濃度を高い精度で制御した
りすることはもちろん、異常が発生したときにも確実に
事故や故障を未然に防止するためのフェイルセイフ（Fa
il Safe）機構を可能な限り取り入れる必要がある。

【０００８】例えば、水道水が断水したとする。上記構
成（Ａ）〜（Ｄ）によるオゾン水製造装置では、断水に
よって浄水部からオゾン水供給部へのオゾン希釈用水の
供給が停止する。しかし、オゾン混合部には高濃度の１
次オゾン水が残存する。もし、使用者が断水と知らずに
オゾン水を外部に吐出させれば高濃度のオゾン水が外部
に吐出されることになる。この高濃度オゾン水から蒸散
するオゾンガスは人体にとって危険なものとなる。

【０００９】そこで、最も確実なフェイルセイフ機構と
して、断水などの異常を一つでも検知したらオゾンガス
の発生とオゾン水の供給を停止させる機構が考えられ
る。しかし、電解セルの運転を停止させてしまうと、安
定な運転を再開させるのに長時間を要するという問題が
ある。すなわち、電解セルは起動させてから単位時間当
たりのオゾンガス発生量を一定にするまでの定常運転状
態にまで復旧させるのに多大な時間が掛かる。所定濃度
のオゾン水を供給するまでにはさらに多くの時間を要す
る。医療関連施設など、オゾン水が定常的に使用される
環境では、復旧に掛かる時間が長いと業務自体にも支障
を来す。

【００１０】そこで本発明は、極めて信頼性が高い安全
機構を備えるとともに、定常運転への復旧も短時間に行
えるオゾン水製造装置を提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、つぎの浄
水部（１）と、オゾン発生部（２）と、オゾン混合部
（３）と、オゾン水供給部（４）と、断水時給水制御機
構（５）と、断水時電解原料水供給機構（６）とを備え
たオゾン水製造装置としている。

【００１２】（１）浄水部イオン交換フィルタを含んだ浄水経路に水道水を通水し
て電気伝導度が０．０１〜２．００μＳ／ｃｍの電解原
料水を吐出するためのイオン交換処理器と、水道水を処
理してオゾンガスの溶解用水を得るためのオゾン溶解用
水生成器と、前記水道水を簡易濾過してオゾン希釈用水
を得るための簡易濾過浄水器とを備える。（２）オゾン発生部前記電解原料水を電気分解してオゾンガスを発生させる
電解セルと、この電解セルの陽極側から発生するオゾン
含有ガスと前記電解原料水とを貯留しつつこれらを分離
する気液分離容器と、前記気液分離容器内の前記電解原
料水の水位を検知する水位センサと、このセンサからの
水位信号に従って前記気液分離容器内を基準水位に保つ
ための電解原料水注水制御機構とを備える。（３）オゾン混合部閉鎖型の気液混合容器と、前記オゾン溶解用水生成器か
ら吐出される前記溶解用水を前記気液混合容器に注入し
て当該容器内に気相と液相が存在するように水位を適宜
に保つための溶解用水注水制御機構と、前記気液混合容
器内の液体と気体とを継続的に攪拌混合させるための混
合手段とを備えて前記気液混合容器内に注入された前記
オゾン溶解用水にオゾンガスを溶解させて１次オゾン水
を得る。（４）オゾン水供給部前記気液混合容器内の１次オゾン水を所定流量で取り出
すためのオゾン水取り出し機構と、前記オゾン希釈用水
を所定流量で供給して前記オゾン水取り出し機構により
取り出された１次オゾン水に混合希釈して２次オゾン水
を得るオゾン水希釈機構と、このオゾン水希釈機構によ
って得られた前記２次オゾン水を外部に供給するための
２次オゾン水供給機構とを備える。（５）断水時給水制御機構前記浄水部における水道水の導入部に水圧センサが設置
され、前記オゾン水供給部における前記２次オゾン水供
給機構に付帯するオゾン水吐出制御バルブが前記水圧セ
ンサが所定水圧以下であるときに出力する断水エラー信
号に従って閉鎖し、前記２次オゾン水の外部供給を停止
させる。（６）断水時電解原料水供給機構前記イオン交換処理器における適宜な通水経路にアキュ
ムレータが挿入され、当該イオン交換処理器に導入され
る前記水道水が断水したときに、このアキュムレータが
内部に蓄積した水を吐出すことで前記電解原料水を前記
電解セルに供給し続ける。

【００１３】第１の発明において、前記オゾン溶解用水
生成器は逆浸透膜フィルタと、この逆浸透膜フィルタに
加圧通水するための加圧ポンプを含んで構成される逆浸
透膜浄水器であって、前記断水時給水制御機構は、前記
断水エラー信号の出力に従って前記加圧ポンプの運転を
停止させるための加圧ポンプ制御手段を含むオゾン水製
造装置を第２の発明とした。

【００１４】第３の発明は、上記第１または第２の発明
において、つぎの電解セル運転制御機構（３１）を備え
るオゾン水製造装置としている。（３１）電解セル運転制御機構前記水圧センサが出力する前記断水エラー信号の持続時
間を計測する断水時間計測タイマと、この断水時間計測
タイマが所定以上の時間を計測すると前記電解セルに供
給する電源電圧をバックアップ電圧値に設定する電解電
源制御器とを含む。前記バックアップ電圧値は、前記電
解電源制御器が前記断水エラー信号が出力されていない
ときに設定する通常電圧値と比較して電解セルが発生す
るオゾンガスの量が１／１０〜１／３００となる値であ
る。前記電解電源制御器は、前記断水エラー信号の出力
が停止すると前記電解セルに印加する電圧値を前記通常
電圧値に復帰させる。

【００１５】また、上記電解セル運転制御機構（３１）
に代えて、つぎの電解セル運転制御機構（４１）を備え
るオゾン水製造装置を第４の発明としている。（４１）電解セル運転制御機構前記オゾン発生部の前記水位センサからの水位信号に従
って前記電解セルに供給する電源電圧値を制御する電解
電源制御器と、前記水位センサが基準水位以下であると
きに出力する減水信号の出力持続時間を計測する減水時
間計測タイマとを含む。前記電解電源制御器は前記減水
時間計測タイマが所定以上の時間を計測すると前記電解
セルに供給する電源電圧をバックアップ電圧値に設定す
る。前記バックアップ電圧値は、前記電解電源制御器が
前記断水エラー信号が出力されていないときに設定する
通常電圧値と比較して電解セルが発生するオゾンガスの
量が１／１０〜１／３００となる値である。前記電解電
源制御器は、前記水位低下信号の出力が停止すると前記
電解セルに印加する電圧値を前記通常電圧値に復帰させ
る。

【００１６】第５の発明は、第３または第４の発明にお
いて、前記電解電源制御器は電池を内蔵し、この電池に
よって前記バックアップ電圧値による電源供給を行うオ
ゾン水製造装置とした。さらに、第３〜第５の発明のい
ずれかにおいて、前記電解セル運転制御機構は、前記バ
ックアップ電圧値による電源供給持続時間を計測するバ
ックアップ時間計測タイマを備え、前記電解電源制御器
は前記バックアップ時間計測タイマが所定時間以上の時
間を計測すると前記電解電解セルに供給する電源を停止
するオゾン水製造装置を第６の発明とした。

【００１７】第３〜第６の発明のいずれかにおいて、前
記電解セル運転制御機構は、電解電源制御器が前記水位
センサが基準水位以上であるときに出力する満水信号に
従って前記電解セルに供給する電源を停止するオゾン水
製造装置を第７の発明とし、前記電解セル運転制御機構
は、前記水位センサが基準水位以上であるときに出力す
る満水信号の出力持続時間を計測する満水時間計測タイ
マを備え、前記電解電源制御器は前記満水時間計測タイ
マが所定時間以上の時間を計測すると前記電解電解セル
に供給する電源を停止することを特徴とするオゾン水製
造装置を第８の発明とした。

【００１８】第９の発明は、第１〜第８の発明のいずれ
かにおいて、前記気液分離容器は、前後の内壁に接する
隔壁によって副室とその副室を取り囲む主室とに仕切ら
れ、前記副室の上端近傍および下端近傍の隔壁には前記
主室と連通する孔部が形成され、前記水位センサは、前
記内室に対面する外壁面の適宜な位置に設置される静電
容量式センサであり、少なくとも当該センサが設置され
る外壁部分は絶縁体によって形成されたオゾン水製造装
置としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】＝＝＝オゾン水製造装置の基本的
な構成と動作＝＝＝図１は本発明の実施例におけるオゾン水製造装置の概略
構成図である。このオゾン水製造装置は、供給された水
道水を精製度に応じた各グレードの純水（超純水）とし
て生成する浄水部１と、この浄水部１から供給される超
純水を電気分解してオゾンガスを生成するオゾン発生部
２と、このオゾンガスを水に溶解してオゾン水を得るオ
ゾン混合部３と、製造されたオゾン水を適宜に希釈して
外部に供給するオゾン水供給部４とによって構成されて
いる。

【００２０】＝＝＝浄水部＝＝＝浄水部１は各種フィルタや適宜な弁機構を含み、用途に
応じた純度の水を生成するための各種浄水系を含んでい
る。本実施例では、イオン交換処理浄水系、オゾン溶解
用水浄水系、簡易濾過系の３系統の浄水経路を含んでい
る。

【００２１】イオン交換処理浄水系は、電解セル３０に
て電気分解される０．０１〜２μＳ／ｃｍ程度の超純水
（電解原料水）を生成するための浄水器である。本実施
例では、水道水を活性炭フィルタ（プレフィルタ）１
１、逆浸透膜（ＲＯ膜）フィルタ１２、活性炭フィルタ
（ポストフィルタ）１３、イオン交換フィルタ１４の順
に通水して超純水を得ている。プレフィルタ１１は、後
段のＲＯ膜フィルタ１２が微粒子や塩素に弱いため、こ
れらを除去する役目を果たしている。ＲＯ膜フィルタ１
２は、加圧ポンプ１５によって半透膜に浸透圧以上の圧
力で加圧通水して５μＳ／ｃｍ程度の純水を取り出すた
めのフィルタである。ＲＯ膜フィルタ１２による逆浸透
濾過プロセスによって、活性炭水中の種々の成分はＲＯ
膜に対してプレフィルタ１１側に濃縮されて排出され
る。イオン交換処理浄水系において、イオン交換フィル
タの前段にこのＲＯ膜フィルタ１２を挿入することでイ
オン交換樹脂の長寿命化を図っている。

【００２２】上記のイオン交換処理浄水器におけるプレ
フィルタ１１〜ＲＯ膜フィルタ１２〜ポストフィルタ１
４に至る通水経路はオゾン溶解用水浄水系も兼ねてい
る。本実施例において、ポストフィルタ１４には適宜な
活性孔径を有する繊維活性炭が使用されており、オゾン
の分解を促進させるオゾン消費物質（有機物など）が効
率よく吸着／除去されるようになっている。

【００２３】簡易濾過浄水系は、水道水を活性炭フィル
タ１６に通水する経路によって構成されている。活性炭
フィルタ１６から吐出される簡易濾過水は最終的にオゾ
ン水を取り出すときに希釈用としてオゾン水供給部４に
与えられる。

【００２４】＝＝＝オゾン発生部＝＝＝オゾン発生部２はイオン交換処理浄水系より供給される
超純水を電気分解してオゾンを含有した気液混合液を生
成するための電解セル３０と、その混合液を気液分離し
てオゾン含有ガスを捕集するための気液分離容器４０と
を主構成要素として含んでいる。電解セル３０は、多孔
質チタンに二酸化鉛を担持させた陽極３２と同じく多孔
質チタンに白金メッキを施した陰極３３とによってフッ
素樹脂系イオン交換膜を固体電解質とした水素イオン交
換膜（ＰＥＭ）３１を挟持した構成をなしている。な
お、陰極３３はＰＥＭ３１に圧接されている。

【００２５】イオン交換フィルタ１４からの超純水（電
解原料水）は、気液分離容器４０に導入されたのち、電
解セル３０の陽極３２側に案内される。そして、電源制
御部３４が電解セル３０の両極間３２、３３に印加した
電圧によって電解原料水が電気分解される。さらに、電
解セル３０の陽極３２側にて発生したオゾン含有酸素ガ
スやそのガスを含んだ気液混合水は再び気液分離容器４
０内へ循環する。

【００２６】なお、本実施例において、電源制御部３４
は、約３０アンペアの電流によって電気分解されるよう
に所定の電圧を両極間３２、３３に印加する。また、こ
の電気分解によって、約１００ｃｍ^３／ｈの消費率で電
解原料水が使用される。それによって、陽極３２側に酸
素とオゾンとが９：１程度の割合で発生する。

【００２７】気液分離容器４０内の電解原料水の水位は
水位センサ４１とそのセンサの出力に応じて開閉する電
磁バルブ１７とによって一定に保たれている。水位セン
サ４１は容器４０内の水位が所定水位以上であるとき
（満水時）と所定水位以下であるとき（減水時）とによ
って異なる信号（以下、満水信号および減水信号）を出
力する。

【００２８】一般的に水位センサ４１として廉価で信頼
性の高い静電容量式センサを使用している。周知の通
り、このセンサは絶縁体内部の水の静電容量を検出する
ものであり、絶縁体の外側にセンサを設置し、その設置
位置が水面より下にあれば満水信号を出力する。

【００２９】一方、オゾンガスに触れる容器や配管など
は、オゾンに耐性があるチタンを使用する場合が多い、
しかしチタンは金属であり上述の静電容量式水位センサ
をそのま使用することはできない。チタン製の気液分離
容器に静電容量式水位センサを使用する場合は、容器本
体から絶縁体製の配管を導出した枝管を設け、この部分
に静電容量式水位センサを設置している。

【００３０】これに対し、本実施例では、チタンそのも
のが高価であり切削加工コストも高いことから、オゾン
耐腐食性に優れるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレ
ン）を扁平な直方体容器状に成形し、この容器開口部に
チタン板を張り合わせて気液分離容器４０としている。
そして、ＰＴＦＥ容器の外壁に直接水位センサ４１を取
り付けている。もちろん、気液分離容器をすべてＰＴＦ
Ｅなどの絶縁体で形成してもよいし、水位センサが取り
付けられる部分の外壁のみを絶縁体とした金属容器とし
てもよい。

【００３１】また、気液分離容器４０内の水温は、熱電
対（温度センサ）４２が出力する信号によってヒータや
熱交換媒体の循環などの適宜な加熱／冷却機構（図示せ
ず）をフィードバック制御することでオゾン発生効率が
よいとされる水温（本実施例では５℃〜３５℃）に維持
されており、この温度調整された水が電解セルに導入さ
れるようになっている。

【００３２】なお、陰極３３側からは発生する水素ガス
は適宜に処理すればよい。本実施例では、水素用の気液
分離容器を用意してここで水素ガスを捕集し、それを燃
焼させて水蒸気にしてから廃棄している。

【００３３】＝＝＝オゾン混合部＝＝＝オゾン混合部３はオゾン発生部２から導入されたオゾン
含有酸素ガスを水に溶解させて所定濃度の１次オゾン水
を製造するプロセスを行う。原理的には、「液体に気体
を接触させて気体中の物質（溶質）を液体に溶解させる
場合において、液体と気体が充分に撹拌混合されて、溶
質を含む希薄溶液が気相と平衡にあるとすると、その濃
度は、溶媒および溶質の物質と、液相の温度と、気相の
圧力と、気相内の溶質物質の分圧とによって決まる固有
の値をとる。溶質物質の分圧が一定でも、溶液温度が低
くなるほど濃度は増大する。溶液温度が一定であれば、
濃度は分圧に比例する。」というヘンリーの法則を利用
している。

【００３４】オゾン混合部３は、気液分離容器４０から
導入したオゾン含有酸素ガスとオゾン溶解用水とを導入
して攪拌・混合する閉鎖型の気液混合容器５０と、この
容器５０内のオゾン水を熱電対６１と適宜な冷却／加熱
機構とによって所定温度に制御するための温度制御部６
０と、気液混合容器５０と温度制御部６０との循環路に
挿入されて水温制御されたオゾン水を循環させるための
循環ポンプ１８とを含んでいる。

【００３５】気液混合容器５０は、気液分離容器４０に
適用したものと同様の水位センサ５１が付帯しており、
浄水部１のポストフィルタ１３からこの容器５０に至る
管路中に挿入されている電磁バルブ１９が水位センサ５
１からの出力信号に応じて開閉することで、この容器５
０内の水位が一定に制御される。この水位制御によって
容器５０内に出現する余剰空間５２に導入されたオゾン
含有酸素ガスは、溶媒（オゾン溶解用水）に接触しつつ
導出部５３より排気される。この排気オゾンは、導出部
５３に継続して接続される低抵抗のオゾン処理触媒を通
して大気へと解放される。それによって、オゾンを人体
に影響のない酸素に分解しつつ容器５０内圧を極度に増
減させないようにしている。

【００３６】この実施例の攪拌／混合機構はアスピレー
タ５４を使用している。アスピレータ５４は温度制御部
６０から還流するオゾン水を縮径ノズル先端５５よりオ
ゾン水５７の水中あるいは水面に勢いよく噴出させると
ともに、その噴出に伴って発生する負圧によって余剰空
間５２側に開口する気体取り入れ口５６よりオゾン含有
酸素ガスを内部に取り込む。それによって、オゾン水５
７を継続的に攪拌しつつ効率よくオゾンを純水に溶解さ
せる。このようにして生成された１次オゾン水は、気液
混合容器５０と温度制御部６０との循環径路から分岐し
てオゾン水供給部４へ導出される。本実施例では温度制
御部６０に気液混合容器５０へ戻る管路とオゾン供給部
４へ案内される管路とが配設されている。

【００３７】＝＝＝オゾン水供給部＝＝＝オゾン水供給部４は、混合部３で得られる高濃度の１次
オゾン水を希釈して所望の濃度に調整した２次オゾン水
として外部に供給する。そのために、活性炭フィルタ１
６からの簡易濾過水の供給管路とオゾン混合部３からの
１次オゾン水の供給管路とに電磁バルブ（２０、２１）
を配設している。簡易濾過水の流量は活性炭フィルタ１
６の前段に配置した減圧弁２３で制限し、オゾン混合部
３からの１次オゾン水の流量は電磁バルブ２１の後段に
継続するニードルバルブ２４にて制限している。なお、
本実施例では、洗浄用の２次オゾン水を取り出すときに
人の手が機器に触れないようにするために、オゾン水吐
出部２２の近傍に人の手などをかざしたときに所定の信
号を出力する光電スイッチ２８を配設している。そし
て、この光電スイッチ２８からの出力信号に従ってバル
ブ制御部２６が各電磁バルブ（２０、２１）を適宜に開
閉制御することで、１次オゾン水を所望の濃度に希釈
し、オゾン水吐出部２２より吐出する。また、電磁バル
ブ（２０、２１）の開閉制御としては、まず、簡易濾過
水のみを予備洗浄用に一定量吐出させたのち、継続して
１次オゾン水をこの簡易濾過水に混合し始める。そし
て、１次オゾン水と簡易濾過水とをそれぞれに所定の流
量で混合し、所望の濃度の２次オゾン水に希釈する。

【００３８】＝＝＝フェイルセイフ機構＝＝＝本発明は、フェイルセイフ機構を備えたオゾン水製造装
置である。特に断水時には上記各構成部を適切に制御し
て安全性を確保し、断水が復旧したときには短時間で正
常な稼働状態に復帰できるようにしている。以下、本実
施例におけるフェイルセイフ機構について説明する。

【００３９】＝＝＝オゾン水供給停止機構＝＝＝水道水が断水するとオゾン混合部３にて生成された高濃
度の１次オゾン水が希釈されずにそのまま供給される恐
れがある。そのため、水道水の導入部に水圧を検知する
ための水圧センサ２５を設置し、このセンサ２５からの
信号に基づいてオゾン水の供給を停止させる。具体的に
は、水圧センサ２５が水圧に応じたレベルの電圧信号を
発生してこの信号をバルブ制御部２６に与える。バルブ
制御部２６は、所定の圧力以下に相当する電圧信号（断
水エラー信号）を検知すると希釈用水の供給バルブ２０
とオゾン混合部３から供給される１次オゾン水の供給バ
ルブ２１とを閉鎖してオゾン取り出し口からのオゾン水
供給を停止させる。

【００４０】＝＝＝断水時電解原料水供給機構＝＝＝本実施例において、電解セル３０には約３０アンペアと
いう大電流が流れている。したがって、断水状態で電解
セル３０を運転させれば発熱によって電解セル３０が破
損してしまう。しかしその一方で、電解セル３０は起動
時の動作状態が不安定であり、停止状態から運転を再開
させると安定してオゾンガスを発生する稼働状態にまで
復旧させるのに多くの時間を要する。そのため、断水時
においても電解セル３０に電解原料水を供給し続けて運
転を続行させることが望ましい。

【００４１】そこで、イオン交換処理浄水系にアキュム
レータ２７を挿入しておき、断水時にこのアキュムレー
タ２７が内部に蓄積した水を吐出すようにしている。周
知のごとく、アキュムレータ２７は本体の容器内部にプ
ラダと呼ばれる空気袋をそなえ、このプラダを圧縮する
ことでエネルギーを蓄積するものである。すなわち、通
常時はアキュムレータ２７の容器内に水が充填されてプ
ラダが圧縮状態になっている。断水時にはこのプラダが
内圧によって膨張し、容器内の水を吐き出す。これによ
って、イオン交換浄水系には断水時にも継続して通水さ
れ、電解セル３０に電解原料水が供給される。また、Ｒ
Ｏ膜フィルタ１２用の加圧ポンプ１５も圧力センサ２５
が断水を検知するとそれに連動して停止するようになっ
ている。それによって、高負荷によるポンプ１５の破損
を防止している。

【００４２】本実施例にて使用したアキュムレータ２７
は容量が１０００ｃｍ^３であり、ポストフィルタ１３と
イオン交換フィルタ１４との間の配管に挿入されてい
る。それによって、通常時と同様の割合（約１００ｃｍ
^３／ｈ）で電解原料水が消費されたとしても約１０時間
は「水涸れ」の心配がない。大抵の断水であれば、この
程度の時間内に復旧する場合が多い。もちろん、この時
間内に断水状態が必ず解除されるという保証はどこにも
ないため、本発明のオゾン水製造装置は、長時間の断水
にも対応した電解セル運転制御機構を備えている。

【００４３】＝＝＝電解セル運転制御機構＝＝＝長時間の断水に対応させるためには、アキュムレータ２
７内に蓄積されている水量が少なくなったときに電解セ
ル３０にて電気分解される電解原料水の量を減らせばよ
い。アキュムレータ２７内の残水量は断水エラー信号の
出力持続時間から推測してもよいが、本実施例では、フ
ィルタの目詰まりなど、断水以外の原因による電解セル
３０の「水涸れ」にも対応できるように、気液分離容器
４０内の水位によってアキュムレータ２７内の水量を間
接的に測定している。

【００４４】具体的には、アキュムレータ２７内に蓄積
されている水が多く、プラダによる吐出圧力が高いとき
は気液分離容器４０内の電解原料水は所定の水位に制御
されるが、プラダによる水の吐出圧力が低下すると、気
液分離容器４０内の水位は低下する一方となる。そし
て、電源制御部３４が水位センサ４１からの信号を監視
して減水信号の出力持続時間を計測し、所定時間以上計
測すると、電解セル３０への供給電源をバックアップ電
圧値に制限する。

【００４５】本実施例では、電源制御部３４は電池を内
蔵し、この電池からの電源供給に切り替えることでバッ
クアップ電圧値にしている。なお、この電圧値はオゾン
ガスの発生量にして１／１０〜１／３００となるように
設定されており、この実施例に使用される電解セル３０
では２ボルト前後である。また、電池は１次電池、２次
電池のいずれも使用できる。さらに、内蔵電池は停電時
における電解セル３０への電源供給にも使用される。も
ちろん、停電を考慮しなければ電池に代えて電源制御部
３４に可変電圧電源を使用することもできる。

【００４６】＝＝＝その他の安全機構＝＝＝さらに長い時間に渡る断水に対しては、電解セル３０へ
の電源供給を停止させる多重安全機構によって対応して
いる。これは、電源制御部３４がバックアップ電源に切
り替えてからの継続時間を測定し、所定の時間以上の経
過をもって電源供給を停止させることとしている。

【００４７】さらに電源制御部３４は、水位センサ４１
が出力する満水信号の持続時間を計測し、所定時間以上
持続したときは電解セル３０への電源供給を停止する動
作もおこなう。これは、気液分離容器４０内の水位を調
整するためのバルブ１７に異物が挟まってバルブ１７が
閉鎖できなくなるなど、何らかの原因で気液分離容器４
０の水位を制御できない場合に電解セル３０の運転を停
止させ、高濃度のオゾンガスが容器４０の外部に漏出す
るのを防止するためである。

【００４８】＝＝＝水位センサ誤動作対策＝＝＝電解セル３０にはオゾン発生触媒として二酸化鉛が使用
されている。電解セル３０を長時間運転させていくとこ
の二酸化鉛が徐々に電極からはがれ落ちる。そして、こ
の二酸化鉛が気液分離容器４０に混入すると、その粉末
が電解原料水の水面に浮遊し、容器４０内壁に付着す
る。水位センサ４１がこの付着した二酸化鉛を水面とし
て検出してしまうと、減水時にも正常水位であるかのよ
うに誤認してしまう。そのため、気液分離容器４０は水
位センサ４１の誤動作を防止するための工夫がなされて
いる。

【００４９】図２は本実施例における気液分離容器４０
の概略構造を一部破断斜視図として示している。気液分
離容器４０は、チタン製プレート４３とＰＴＦＥ製の扁
平な略直方体容器４４とを張り合わせて形成されてお
り、その内部には前後内壁に接する隔壁４５と容器４０
の上部内壁とによって矩形に仕切られた副室４６とその
副室４６を取り囲む主室４７とに区分けされた構造をな
している。そして、前記副室４６の上端近傍および下端
近傍の隔壁４５には前記主室４７と連通する孔部４８が
穿設され、水位センサ４１は、ＰＴＦＥ製容器４４にお
ける前記副室４６に対面する外壁面の適宜な位置に設置
されている。

【００５０】この２重内部構造によって電解原料水は孔
部４８を通して副室４６内に注・排水される。したがっ
て、主室４７とほぼ同じ水位となる。また、水面４９に
浮遊する二酸化鉛は孔部４８から進入しにくいため、主
に主室４７の水面に溜まることになる。なお、副室４６
の位置は所定水位に相当する高さにあればよく、本実施
例のように上部内側壁側に形成せず、左右どちらからの
側面の内壁側に形成してもよい。また、主室を回廊状と
してその中央部に副室が形成される構造とする事もでき
る。もちろん、気液分離容器４０の外形形状についても
直方体に限らず円筒形や球形など適宜な形状とすること
ができ、その内部に副室と主室とに仕切られるように隔
壁を適宜に形成すればよい。孔部についても、本実施例
に限らず、一方の孔部を下方の隔壁に設けたり、回廊状
の副室など上下に隔壁がある構造では上下隔壁に設けた
りすることもできる。

【００５１】＝＝＝オゾン混合部における安全機構＝＝
＝地震などによるオゾン水製造装置本体の転倒や傾倒、あ
るいは、気液混合容器５０の水位センサ５１や浄水部２
からのオゾン溶解用水の供給制御を行う電磁バルブ１９
の故障によって水位制御できなくなったときなど、何ら
かの原因によって気液混合容器５０からオゾン水が流出
する可能性がある。オゾン処理触媒は水に触れるとオゾ
ン分解活性が妨げれるため、気液混合容器５０からオゾ
ン水が流出するとオゾンガスが分解されずに大気解放さ
れてしまう。

【００５２】そこで本実施例では、気液混合容器５０か
らオゾン処理触媒にいたる管路に透明なＰＦＡ（四フッ
化エチレン-パーフロロアルキルビニルエーテル共重合
樹脂）チューブを使用し、このチューブ内に流入する水
を光学センサによって検知している。そして、光学セン
サが水の流入を検知すると、オゾン水製造装置全体の動
作を停止させている。

【００５３】＝＝＝その他の実施例＝＝＝アキュムレータの挿入位置はイオン交換フィルタの
後段などイオン交換処理浄水系の適宜な通水経路中に挿
入することができる。

【００５４】気液分離容器に設置される水位センサ
を上下に２カ所設置し、上部のセンサが水面を検知した
場合を満水時とし、上下のセンサのどちらもが水面を検
知しない場合を減水時として、水位の調整や電解セルの
運転制御を行うこととしてもよい。例えば、下部センサ
が水面を検出しなければ気液分離容器内へ注水し、下部
センサが水面を検知したらその注水動作を停止するよう
にすれば所定水位に制御できる。また、上部センサが水
面を検知したら満水と判断して電解セルの運転を停止さ
せればよい。もちろん、上部センサが水面を検知してか
らの持続時間に従って電解セルの運転を停止するように
制御してもよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明のオゾン水製造装置によれば、水
道水導入部に水圧センサを設置して、この水圧センサが
断水を検知すると、オゾン水の供給を停止させる。それ
によって、希釈水不足による高濃度の１次オゾン水が外
部に供給されないようにすることができる。

【００５６】また、断水時にはアキュムレータに蓄積さ
れた水によって電解セルの電解原料水が供給される。し
たがって、断水時に電解セルを停止させることなく継続
して運転させることができる。断水状態が解除されたと
きには、電解セルはすでに運転状態にあるため、すぐに
安定してオゾンガスを発生／供給することが可能とな
り、オゾン水製造装置を短時間で稼働状態に復帰させる
ことができる。

【００５７】逆浸透膜フィルタなど、加圧通水するポン
プを含んだ浄水器を使用している場合、断水時にこのポ
ンプを停止させることでポンプの破損を防止している。

【００５８】電解セルに印加する電圧を低電圧のバック
アップ電圧値にまで制限することで電解セルで消費され
る電解原料水の量を減らすことができる。それによっ
て、長時間の断水にも対応することができる。電解セル
の運転制御としては、気液分離容器内の水位が減少して
からの持続時間や、水圧センサが断水を検知してからの
経過時間など、アキュムレータの水の吐出能力を勘案し
て適宜に設定することができる。なお、水位センサによ
る運転制御では、断水以外の電解原料水の供給不足にも
対応することができる。また、バックアップ電圧値によ
る電源として内蔵する電池を使用すれば、オゾン水製造
装置の低コスト化や小型化に寄与できる。

【００５９】気液分離容器内の水位が所定以上（満水状
態）であるとき、あるいは満水状態が所定時間以上持続
したときに電解セルを停止させることで、気液分離容器
からオゾンガスが漏出することを防止できる。これら満
水時における電解セルの運転制御は水位センサの設置形
態や水位検出方法などによって適宜な制御を採用でき
る。

【００６０】気液分離容器本体や気液分離容器の水位セ
ンサの設置位置の容器外壁部分を絶縁体で形成すれば安
価な静電容量式センサが使用できる。また、従来、金属
容器に静電容量式の水位センサを使用する場合に必要で
あった枝管の設置などが不必要となり、加工費に掛かる
コストを低減することが可能となる。しかも、本発明の
オゾン水製造装置に適用される気液分離容器内は、水位
計測用の副室と電解セルから気液分離容器内に混入する
不純物を留める主室との２重柔構造をなし、これら２室
が互いに連通する孔部によってほぼ同じ水位を保つよう
になっている。それによって、不純物によるセンサの誤
動作を確実に防止することができる。

【００６１】さらに、この２重内部構造によって水位を
極めて正確に検知することも可能となる。すなわち、電
解セルからオゾン含有ガスの気泡を含んだ電解原料水が
流入しても気泡が主室に留まるという効果や、浄水部か
らの電解原料水注入に伴う水面上の波面に対しても副室
には波面による水位の変位が及びにくいという効果によ
って、水面上の気泡や波打ちによる水位センサの誤動作
を確実に防止できるためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるオゾン水製造装置の概
略構成図である。

【図２】上記実施例における気液分離容器の内部構造を
一部破断斜視図として示している。

【符号の説明】

１浄水部２オゾン発生部３オゾン混合部４オゾン水供給部１２逆浸透膜フィルタ１３ポストフィルタ１４イオン交換フィルタ１６活性炭フィルタ２０、２１電磁バルブ２２オゾン水吐出部２６バルブ制御部２７アキュムレータ３０電解セル３４電源制御部４０気液分離容器４１水位センサ５０気液混合容器

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｂ４Ｇ０３５ 1/46 1/46 Ｚ４Ｇ０４２ 1/78 1/78 // Ｃ０２Ｆ 1/28 1/28 Ｆ 1/42 1/42 ＡＦターム(参考） 4D006 GA03 HA95 JA53Z JA68Z KA01 KA12 KA72 KB11 KB12 KB14 KE23R KE25R MB02 MC28X PA01 PB06 PC02 PC41 4D024 AA02 AA03 AB04 AB11 BA02 BB02 DB03 DB05 DB06 DB09 DB19 4D025 AA04 DA03 DA05 DA06 4D050 AA04 AA05 AB04 AB06 BB02 BD04 BD08 CA01 CA08 CA09 CA10 CA15 4D061 DA03 DB01 DB20 EA01 EB13 EB26 EB30 EB37 EB39 FA01 FA06 FA08 FA09 FA13 FA16 GA02 GA04 GA09 GA14 GA15 GA18 GC01 GC04 GC14 GC15 GC18 4G035 AA01 4G042 CA04 CE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】つぎの浄水部（１）と、オゾン発生部
（２）と、オゾン混合部（３）と、オゾン水供給部
（４）と、断水時給水制御機構（５）と、断水時電解原
料水供給機構（６）とを備えることを特徴とするオゾン
水製造装置。（１）浄水部イオン交換フィルタを含んだ浄水経路に水道水を通水し
て電気伝導度が０．０１〜２．００μＳ／ｃｍの電解原
料水を吐出するためのイオン交換処理器と、水道水を処
理してオゾンガスの溶解用水を得るためのオゾン溶解用
水生成器と、前記水道水を簡易濾過してオゾン希釈用水
を得るための簡易濾過浄水器とを備える。（２）オゾン発生部前記電解原料水を電気分解してオゾンガスを発生させる
電解セルと、この電解セルの陽極側から発生するオゾン
含有ガスと前記電解原料水とを貯留しつつこれらを分離
する気液分離容器と、前記気液分離容器内の前記電解原
料水の水位を検知する水位センサと、このセンサからの
水位信号に従って前記気液分離容器内を基準水位に保つ
ための電解原料水注水制御機構とを備える。（３）オゾン混合部閉鎖型の気液混合容器と、前記オゾン溶解用水生成器か
ら吐出される前記溶解用水を前記気液混合容器に注入し
て当該容器内に気相と液相が存在するように水位を適宜
に保つための溶解用水注水制御機構と、前記気液混合容
器内の液体と気体とを継続的に攪拌混合させるための混
合手段とを備えて前記気液混合容器内に注入された前記
オゾン溶解用水にオゾンガスを溶解させて１次オゾン水
を得る。（４）オゾン水供給部前記気液混合容器内の１次オゾン水を所定流量で取り出
すためのオゾン水取り出し機構と、前記オゾン希釈用水
を所定流量で供給して前記オゾン水取り出し機構により
取り出された１次オゾン水に混合希釈して２次オゾン水
を得るオゾン水希釈機構と、このオゾン水希釈機構によ
って得られた前記２次オゾン水を外部に供給するための
２次オゾン水供給機構とを備える。（５）断水時給水制御機構前記浄水部における水道水の導入部に水圧センサが設置
され、前記オゾン水供給部における前記２次オゾン水供
給機構に付帯するオゾン水吐出制御バルブが前記水圧セ
ンサが所定水圧以下であるときに出力する断水エラー信
号に従って閉鎖し、前記２次オゾン水の外部供給を停止
させる。（６）断水時電解原料水供給機構前記イオン交換処理器における適宜な通水経路にアキュ
ムレータが挿入され、当該イオン交換処理器に導入され
る前記水道水が断水したときに、このアキュムレータが
内部に蓄積した水を吐出することで前記電解原料水を前
記電解セルに供給し続ける。
【請求項２】請求項１において、前記オゾン溶解用水
生成器は逆浸透膜フィルタと、この逆浸透膜フィルタに
加圧通水するための加圧ポンプとを含んで構成される逆
浸透膜浄水器であって、前記断水時給水制御機構は、前
記断水エラー信号の出力に従って前記加圧ポンプの運転
を停止させるための加圧ポンプ制御手段を含むことを特
徴とするオゾン水製造装置。
【請求項３】請求項１または２において、つぎの電解
セル運転制御機構（３１）を備えることを特徴とするオ
ゾン水製造装置。（３１）電解セル運転制御機構前記水圧センサが出力する前記断水エラー信号の持続時
間を計測する断水時間計測タイマと、この断水時間計測
タイマが所定以上の時間を計測すると前記電解セルに供
給する電源電圧をバックアップ電圧値に設定する電解電
源制御器とを含む。前記バックアップ電圧値は、前記電
解電源制御器が前記断水エラー信号が出力されていない
ときに設定する通常電圧値と比較して電解セルが発生す
るオゾンガスの量が１／１０〜１／３００となる値であ
る。前記電解電源制御器は、前記断水エラー信号の出力
が停止すると前記電解セルに印加する電圧値を前記通常
電圧値に復帰させる。
【請求項４】請求項１または２において、つぎの電解
セル運転制御機構（４１）を備えることを特徴とするオ
ゾン水製造装置。（４１）電解セル運転制御機構前記オゾン発生部の前記水位センサからの水位信号に従
って前記電解セルに供給する電源電圧値を制御する電解
電源制御器と、前記水位センサが基準水位以下であると
きに出力する減水信号の出力持続時間を計測する減水時
間計測タイマとを含む。前記電解電源制御器は前記減水
時間計測タイマが所定以上の時間を計測すると前記電解
セルに供給する電源電圧をバックアップ電圧値に設定す
る。前記バックアップ電圧値は、前記電解電源制御器が
前記断水エラー信号が出力されていないときに設定する
通常電圧値と比較して電解セルが発生するオゾンガスの
量が１／１０〜１／３００となる値である。前記電解電
源制御器は、前記水位低下信号の出力が停止すると前記
電解セルに印加する電圧値を前記通常電圧値に復帰させ
る。
【請求項５】請求項３または４において、前記電解電
源制御器は電池を内蔵し、この電池によって前記バック
アップ電圧値による電源供給を行うことを特徴とするオ
ゾン水製造装置。
【請求項６】請求項３〜５のいずれかにおいて、前記
電解セル運転制御機構は、前記バックアップ電圧値によ
る電源供給持続時間を計測するバックアップ時間計測タ
イマを備え、前記電解電源制御器は前記バックアップ時
間計測タイマが所定時間以上の時間を計測すると前記電
解電解セルに供給する電源を停止することを特徴とする
オゾン水製造装置。
【請求項７】請求項３〜６のいずれかにおいて、前記
電解セル運転制御機構は、電解電源制御器が前記水位セ
ンサが基準水位以上であるときに出力する満水信号に従
って前記電解セルに供給する電源を停止することを特徴
とするオゾン水製造装置。
【請求項８】請求項３〜６のいずれかにおいて、前記
電解セル運転制御機構は、前記水位センサが基準水位以
上であるときに出力する満水信号の出力持続時間を計測
する満水時間計測タイマを備え、前記電解電源制御器は
前記満水時間計測タイマが所定時間以上の時間を計測す
ると前記電解電解セルに供給する電源を停止することを
特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかにおいて、前記
気液分離容器は、前後の内壁に接する隔壁によって副室
とその副室を取り囲む主室とに仕切られ、前記副室の上
端近傍および下端近傍の隔壁には前記主室と連通する孔
部が形成され、前記水位センサは、前記内室に対面する
外壁面の適宜な位置に設置される静電容量式センサであ
り、少なくとも当該センサが設置される外壁部分は絶縁
体によって形成されることを特徴とするオゾン水製造装
置。