JP2003112024A - オゾン水生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 高いオゾン濃度のオゾン水を生成する安
価なオゾン水生成装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 オゾン水生成装置（１１）は、水が流れ
る流路にエゼクター（２６）を設け、このエゼクター
（２６）にオゾンガスを導入することにより、水にオゾ
ンガスを混合してオゾン水を生成する。そして、エゼク
ター（２６）のオゾンガス導入部（２６ｂ）の上流側に
は、段部（２６ｃ）が形成され、この段部（２６ｃ）の
下流側のオゾン水出口の径（ｂ）が、段部（２６ｃ）の
上流側の水入口の径（ａ）の１.１ないし１.３倍の範囲
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、身体、床、容器、
用具、野菜、魚介類および肉類などを殺菌する際に用い
るオゾン水を生成するオゾン水生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のオゾン水生成装置としては、図６
に示す渦流ポンプを使用した装置や、水の電気分解を使
用した装置等が知られている。図６は渦流ポンプを使用
した従来のオゾン水生成装置の説明図である。図６にお
いて、酸素ボンベ０１から酸素がオゾン発生装置０２に
供給される。オゾン発生装置０２は、酸素に高圧電圧を
かけてオゾンを発生するオゾナイザー０３、および、こ
のオゾナイザー０３で発生したオゾンガス（すなわち、
オゾンと酸素との混合ガス）を送風するシロッコファン
０４を具備している。このオゾン発生装置０２は、酸素
ボンベ０１から供給された酸素からオゾンガスを生成
し、このオゾンガスをオゾン水生成用の渦流ポンプ０６
に移送する。この渦流ポンプ０６には水道水が供給され
ており、オゾン発生装置０２からのオゾンガスを圧縮微
細化して水道水に混合しオゾン水を生成する。また、渦
流ポンプ０６を用いたオゾン水生成装置以外に、水の電
気分解を利用したオゾン水生成装置がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の渦流ポンプ
０６を用いたオゾン水生成装置は、渦流ポンプ０６が特
殊なポンプで高価なため、製造コストが高くなる。ま
た、オゾンガスと水との混合効率が低い。一方、水の電
気分解を利用したオゾン水生成装置は、対極側に汚水が
副生成するため、汚水処理が問題となる。また、電極の
消耗が大きく、ランニングコストが上昇する。

【０００４】図７は従来のエゼクターを使用したオゾン
水生成装置の従来例の概略図である。図７において、酸
素ボンベ０１からの酸素は、オゾナイザー０３およびシ
ロッコファン０４を具備するオゾン発生装置０２でオゾ
ンガスになり、エゼクター０１１に導入される。そし
て、エゼクター０１１は、水が流れる流路に設けられて
おり、導入されたオゾンガスを、流れている水に混合さ
せて、オゾン水とする。この通常使用されているエゼク
ター０１１におけるオゾンガス導入部０１１ａは、上流
側の径ａと下流側の径ｂとが略同じ値となっている。前
記図７に示す従来のエゼクターを用いたオゾン水生成装
置では、渦流ポンプを用いたオゾン水生成装置よりも、
オゾンガスと水との混合効率が低く、オゾン濃度は渦流
ポンプを用いた場合の約半分である。そのため、生成さ
れたオゾン水による殺菌洗浄や脱臭などの効果が低いと
う問題点がある。

【０００５】本発明は、前記問題点に鑑み、高いオゾン
濃度のオゾン水を生成する安価なオゾン水生成装置を提
供することを技術的課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のオゾン水生成装
置（１１）は、水が流れる流路にエゼクター（２４）を
設け、このエゼクター（２４）にオゾンガスを導入する
ことにより、水にオゾンガスを混合してオゾン水を生成
する。そして、前記課題を解決するために、前記エゼク
ター（２４）のオゾンガス導入部（２４ｂ）の上流側に
は、段部（２４ｃ）が形成され、この段部（２４ｃ）の
下流側のオゾン水出口の径（ｂ）が、段部（２４ｃ）の
上流側の水入口の径（ａ）の１.１ないし１.３倍の範囲
であることを特徴としている。

【０００７】また、本発明のオゾン水生成装置（１１）
は、前記エゼクター（２４）の下流に網を設け、エゼク
ター（２４）から流れ出るオゾン水がこの網を通過する
ように構成することが可能である。

【０００８】この様に構成されているオゾン水生成装置
（１１）で、オゾン水を生成する際には、エゼクター
（２４）の上流から水が流入する。そして、エゼクター
（２４）のオゾンガス導入部（２４ｂ）において、この
水流にオゾンガスが導入され、混合してオゾン水が生成
されて、エゼクター（２４）から流れ出す。このオゾン
ガス導入部（２４ｂ）の上流には段部（２４ｃ）が形成
され、この段部（２４ｃ）の下流側のオゾン水出口の径
（ｂ）が、段部（２４ｃ）の上流側の水入口の径（ａ）
の１.１ないし１.３倍の範囲であるので、オゾンガス導
入部（２４ｂ）の負圧を増大させることができるととも
に、乱流が発生し、オゾンガスを水流に効率よく混合拡
散させることができる。

【０００９】また、エゼクター（２４）から流れ出した
オゾン水は、網を通過する。この通過の際に、オゾン水
中のオゾンの気泡がさらに微細化され、オゾンの水への
混合拡散効率が向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】（実施例）次に、図面により本発
明の実施の形態の具体例（実施例）を説明する。図１は
本発明のオゾン水生成装置の要部の説明図である。図２
はエゼクターの説明図で、図２Ａが断面図、図２Ｂが流
入口側から見た図で図２Ａの矢印IIＢから見た図、図２
Ｃが平面図で図２Ａの矢印IIＣから見た図である。図３
はオゾン水生成装置の流体回路図である。

【００１１】図３において、オゾン水利用者側の設備と
して、酸素ボンベなどの酸素供給源１および給水弁２ａ
を具備する水道管などの水供給源２と、生成したオゾン
水を使用する殺菌洗浄装置や脱臭装置等のオゾン水使用
設備３が設けられている。この酸素供給源１、水供給源
２およびオゾン水使用設備３に、オゾン水生成装置１１
が接続されている。すなわち、酸素供給源１には、流量
調整弁１２および流量計１３を介してオゾン発生装置１
６が接続されている。このオゾン発生装置１６はオゾナ
イザー１７およびシロッコファン１８を具備しており、
オゾナイザー１７は酸素供給源１からの酸素に高圧電圧
をかけてオゾンを発生し、シロッコファン１８は、発生
したオゾンと酸素との混合ガスであるオゾンガスをオゾ
ン発生装置１６から吐出する。

【００１２】吐出されたオゾンガスは、逆止弁２１を介
して電磁弁２２に供給される。この電磁弁２２は、二位
置切換弁で、オゾン発生装置１６からの流路、オゾン分
解器（吸着触媒装置）２３への流路およびエゼクター２
４との流路が接続されている。電磁弁２２は、一方の位
置（図３に示す位置）にある場合には、オゾン発生装置
１６からの流路を遮断するとともに、オゾン分解器２３
とエゼクター２４とを連通させている。電磁弁２２が他
方の位置にある場合には、オゾン発生装置１６をエゼク
ター２４に連通させる。オゾン分解器２３はオゾンガス
を分解して放出する機能を有している。なお、前記エゼ
クター２４およびその下流側に接続されたＹ型ストレー
ナ２５の詳細は後述する。オゾン水生成装置１１でオゾ
ン水を生成する際には、電磁弁２２は、オゾン発生装置
１６をエゼクター２４に連通させており、オゾン発生装
置１６からのオゾンガスがエゼクター２４に導入され
る。一方、オゾン水生成装置１１でのオゾン水の生成を
中断する際には、電磁弁２２は、エゼクター２４をオゾ
ン分解器２３に連通させており、エゼクター２４内で分
離されたオゾンガスをオゾン分解器２３に流して分解し
ている。

【００１３】水供給源２は、バルブ付きのクイックカプ
ラ３１、水の流れを遮断または流通に切り換える電磁弁
３２および定流量調整弁３３を介してエゼクター２４に
接続されている。このエゼクター２４において、オゾン
発生装置１６からのオゾンガスが水流に混合されオゾン
水が生成される。このオゾン水は、Ｙ型ストレーナ２５
でオゾンと水とが混合された後、一定流量に制御するフ
ロースイッチ３６および定流量調整弁３７を介して中間
タンク３８に流入する。中間タンク３８の上部は、気液
分離器（空気抜弁）３９を介して前述のオゾン分解器２
３に接続されており、オゾン水から分離したオゾンガス
は、中間タンク３８および気液分離器３９を介してオゾ
ン分解器２３に流れ分解される。一方、中間タンク３８
の下部は、クイックカプラ４１を介してオゾン水使用設
備３に接続され、エゼクター２４からのオゾン水がオゾ
ン水使用設備３に供給され、オゾン水使用設備３におい
て、殺菌洗浄や脱臭に使用される。この様に、オゾン水
生成装置１１は、オゾン発生装置１６、エゼクター２４
およびオゾン分解器２３などを備えている。

【００１４】図１において、前述のエゼクター２４は水
供給源２からの水の流路を絞っているとともに、このエ
ゼクター２４の流路の側面に形成された２個の導入口２
４ａからオゾンガスが導入されている。この導入口２４
ａが開口しているオゾンガス導入部２４ｂには、上流側
に段部２４ｃが形成されており、この段部２４ｃの下流
側のオゾン水出口の径ｂが、段部２４ｃの上流側の水入
口の径ａの１.１ないし１.３倍となっている。また、オ
ゾンガス導入部２４ｂの水の流れに沿った各位置の断面
形状は一定に形成されている。エゼクター２４の下流側
には、１００〜２００メッシュのステンレス網付きＹ型
ストレーナ２５が直接取り付けられている。このＹ型ス
トレーナ２５の内部には、側壁がステンレス網からなる
筒体２５ａが配備され、Ｙ型ストレーナ２５に流入した
オゾン水は、筒体２５ａの一端の開口から筒体２５ａの
内部に流れ込み、網状の側壁を通って、Ｙ型ストレーナ
２５から流れ出し、フロースイッチ３６、定流量調整弁
３７および中間タンク３８などを介してオゾン水使用設
備３に供給される。

【００１５】この様に構成されているオゾン水生成装置
１１でオゾン水を生成する場合には、酸素ボンベなどの
酸素供給源１から酸素をオゾン水生成装置１１に供給す
る。オゾン水生成装置１１に供給された酸素は、流量調
整弁１２および流量計１３を通ってオゾン発生装置１６
に流入し、オゾナイザー１７で酸素に高圧電圧をかけて
オゾンを発生し、オゾンガスが逆止弁２１および電磁弁
２２を介してエゼクター２４の導入口２４ａからオゾン
ガス導入部２４ｂに導入される。

【００１６】一方、水道管などの水供給源２から、オゾ
ン水生成装置１１に水が供給され、供給された水は、カ
プラ３１、電磁弁３２および定流量調整弁３３を通って
エゼクター２４に流入する。そして、エゼクター２４の
オゾンガス導入部２４ｂにおいて、導入されたオゾンガ
スと水とが混合し、オゾン水となる。このオゾン水は、
エゼクター２４からＹ型ストレーナ２５に流れ込み、筒
体２５ａのステンレス網を通ってＹ型ストレーナ２５か
ら流れ出す。筒体２５ａの網を通過する際に、オゾン水
中のオゾンの気泡が、更に微細化され水中への分散率が
向上する。そして、Ｙ型ストレーナ２５から流れ出した
オゾン水は、フロースイッチ３６、定流量調整弁３７、
中間タンク３８およびカプラ４１を介してオゾン水使用
設備３に供給され、殺菌洗浄や脱臭に使用される。

【００１７】この様に、上記実施例では、エゼクター２
４に段部２４ｃが設けられているため、オゾンガス導入
部２４ｂにおける負圧を大きくすることができ、オゾン
ガスの流入量が増大するとともに、乱流が生じ、水とオ
ゾンガスとが効率よく混合される。また、オゾン水が網
を通過しており、この網により水中のオゾンの気泡が、
更に微細化され、水中への分散率が向上する。その結
果、オゾン水からオゾンが分離するのに要する時間が長
くなり、長時間略一定のオゾン濃度を維持することがで
きる。そのため、短時間でオゾン濃度が低下することが
なく、殺菌洗浄効果が急速に低下することを防止するこ
とができる。さらに、ポンプなどで水流を加圧すること
なく、水道管の水圧のみでオゾン水を生成することがで
きるので、ランニングコストを低く抑えることができ
る。

【００１８】ところで、エゼクター２４における最適な
オゾン水出口の径ｂと水入口の径ａとの比を求めるため
に、ｂ／ａ比を変化させて、生成されるオゾン水のオゾ
ン濃度の変化を検証した。その結果を図４に示す。図４
はエゼクターのオゾンガス導入部における入口径と出口
径との比の変化に伴うオゾン濃度の変化を説明するため
の図で、図４Ａがオゾン濃度を示す表１、図４Ｂがオゾ
ン濃度の変化のグラフである。実験ＮＯ１は、ｂ／ａ比
は１であり、図７に図示する従来のエゼクター０１１を
用いた場合である。そして、実験ＮＯ２〜５は、ｂ／ａ
比は１を越えているとともに順次増大している。ｂ／ａ
比が１である実験ＮＯ１から、ｂ／ａ比が増大するに連
れてオゾン濃度は漸次増大し、実験ＮＯ３の２.０ppmを
ピークにして、実験ＮＯ４以降はｂ／ａ比が増大するに
連れてオゾン濃度は漸次減少している。この実験結果か
ら、高いオゾン濃度を得るためには、ｂ／ａ比は１.１
ないし１.３の範囲であることが好ましい。

【００１９】図５はオゾンガスと水との混合方式の差異
によるオゾン濃度の変化を検証した結果を示す図であ
り、オゾンガスと水との混合の各方式におけるオゾン濃
度を示す表２である。図５において、実験ＮＯ１は、上
記図１に図示するエゼクター２４が設けられている実施
例のオゾン水生成装置１１を用いて混合実験を行った。
実験ＮＯ２は、上記実施例のオゾン水生成装置１１から
Ｙ型ストレーナ２５を取り外して混合実験を行った。そ
の結果、オゾン濃度は実験ＮＯ１よりも低くなった。実
験ＮＯ３は、ｂ／ａ比が１の従来のエゼクターを用いて
混合実験を行った。その結果、オゾン濃度は実験ＮＯ１
および実験ＮＯ２よりも低くなった。

【００２０】実験ＮＯ４は、ｂ／ａ比が１の従来のエゼ
クターを用い、かつ、オゾン発生量を実験ＮＯ３よりも
増加させて混合実験を行った。その結果、オゾン濃度
は、実験ＮＯ３よりも増大はするが、依然として、実験
ＮＯ１および実験ＮＯ２よりも低くなった。実験ＮＯ５
は、図６に図示する渦流ポンプ０６を用いて混合実験を
行った。その結果、オゾン濃度は、実験ＮＯ３および実
験ＮＯ４よりも増大するが、実験ＮＯ１および実験ＮＯ
２よりも低くなった。以上の結果から、上記実施例のオ
ゾン水生成装置、特にＹ型ストレーナ２５を具備するオ
ゾン水生成装置が最適であることが判明した。また、身
体、容器、器具や床などの殺菌洗浄および脱臭をする際
に、大腸菌、黄色ブドウ球菌、レジオネラ菌や一般生菌
などの殺菌洗浄の効果を５秒以内にあげるには、オゾン
濃度は１.５ppm以上である必要がある。このオゾン濃度
が１.５ppm以上である要件を満たしているのは、実験Ｎ
Ｏ１、実験ＮＯ２および実験ＮＯ５であり、ｂ／ａ比が
１である従来のエゼクターを用いた場合には、オゾン濃
度が１.５ppm未満であり、上記要件を満たすことができ
ない。

【００２１】以上、本発明の実施の形態を詳述したが、
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、
種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を
下記に例示する。 （１）オゾン水が通過する網は、必ずしもＹ型ストレー
ナ２５である必要はない。また、網の材質は必ずしもス
テンレスである必要はない。 （２）酸素供給源１は酸素ボンベであるが、他の酸素供
給源であることも可能である。水供給源２は水道管であ
るが、他の水供給源であることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、オゾンガス導入部の上
流には段部が形成され、この段部の下流側のオゾン水出
口の径が、段部の上流側の水入口の径の１.１ないし１.
３倍の範囲であるので、オゾンガスが水流に効率よく混
合拡散することができる。しかも、渦流ポンプなどを用
いておらず、製造コストやランニングコストを軽減する
ことができる。

【００２３】また、エゼクターから流れ出したオゾン水
は、網を通過するので、この網により、オゾン水中のオ
ゾンの気泡がさらに微細化され、オゾンの水への混合拡
散効率が向上する。したがって、生成されたオゾン水か
らオゾンが空気中へ遊離することが減少し、オゾン水の
オゾン濃度が急速に低下することを防止することができ
る。その結果、オゾン濃度を長時間略一定に維持するこ
とができるため、殺菌洗浄効果や脱臭効果を長時間高い
水準に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明のオゾン水生成装置の要部の説
明図である。

【図２】 図２はエゼクターの説明図で、図２Ａが断面
図、図２Ｂが流入口側から見た図で図２Ａの矢印IIＢか
ら見た図、図２Ｃが平面図で図２Ａの矢印IIＣから見た
図である。

【図３】 図３はオゾン水生成装置の流体回路図であ
る。

【図４】 図４はエゼクターのオゾンガス導入部におけ
る入口径と出口径との比の変化に伴うオゾン濃度の変化
を説明するための図で、図４Ａがオゾン濃度を示す表
１、図４Ｂがオゾン濃度の変化のグラフである。

【図５】 図５はオゾンガスと水との混合方式の差異に
よるオゾン濃度の変化を検証した結果を示す図であり、
オゾンガスと水との混合の各方式におけるオゾン濃度を
示す表２である。

【図６】 図６は渦流ポンプを使用した従来のオゾン水
生成装置の説明図である。

【図７】 図７は従来のエゼクターを具備するオゾン水
生成装置の検討例の概略図である。

【符号の説明】

ａ…水入口の径、ｂ…オゾン水出口の径、１１…オゾン
水生成装置、２４…エゼクター、２４ｂ…オゾンガス導
入部、２４ｃ…段部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 溝口 英昭 神奈川県川崎市麻生区東百合丘４−30−９ Ｆターム(参考） 4D050 BB02 BD03 4G035 AA01 AB20 AB27 AC01 AC23 AE13

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水が流れる流路にエゼクターを設け、こ
   のエゼクターにオゾンガスを導入することにより、水に
   オゾンガスを混合してオゾン水を生成するオゾン水生成
   装置であって、 前記エゼクターのオゾンガス導入部の上流側に段部が形
   成され、この段部の下流側のオゾン水出口の径が、段部
   の上流側の水入口の径の１.１ないし１.３倍の範囲であ
   ることを特徴とするオゾン水生成装置。
2. 【請求項２】 前記エゼクターの下流に網を設け、エゼ
   クターから流れ出るオゾン水がこの網を通過することを
   特徴とする請求項１記載のオゾン水生成装置。