JP2004057940A - オゾン水生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸素供給手段5およびオゾナイザー10を有し、前記酸素供給手段5からの酸素の流量が可変であるオゾン供給部1と、水Wを供給するための給水部2と、前記オゾン供給部1からのオゾンを給水部2からの水Wに溶存させてオゾン水Aとする混合部3とを備えたオゾン水生成装置Dであって、前記混合部3が、内壁面が下に凸のほぼ球面状に形成されたオーバーフロー槽27,27…を上下方向に複数有し、合流したオゾンおよび水Wが各オーバーフロー槽27を順次経るように構成するとともに、前記各オーバーフロー槽27が溶解タンク26内に収容されており、この溶解タンク26を、前記オゾン水Aを貯留するための貯留タンクに兼用させてある。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、食品の洗浄・殺菌に用いられるオゾン水を生成するためのオゾン水生成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のオゾン水生成装置として、図8に示すように、オゾン供給部48からのオゾンと、給水部49からの水Wとを、ポンプ50内で混合してオゾン水Aを生成するものがある。
【0003】
なお、前記オゾン供給部48は、上流側から順に、酸素ボンベ51と、流量計52と、前記酸素ボンベ51からの酸素をオゾンへと変換するためのオゾナイザー53と、電磁弁54とを備え、また、前記給水部49は、上流側から順に、給水源(図示せず)と、減圧弁55とを備えていた。さらに、前記ポンプ50の下流側には、圧力計56が設けられており、また、前記オゾナイザー53の近傍には、オゾナイザー53を冷却するためのファン57が設けられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のオゾン水生成装置では、オゾンと水とをポンプ50内で混合してオゾン水を生成していたのであるが、ポンプ50により流れるオゾンおよび水の流速が大きすぎ、水に対するオゾンの溶存が不充分であった。そのため、前記水に溶けず、ガスの状態で無駄に流れてしまうオゾンが多く、有害なオゾンガスが多く発生することは、危険性が増大することにもつながるという問題があった。また、生成されたオゾン水におけるオゾンの溶存率が低く、前記オゾン水の洗浄力・殺菌力の向上を図ることが難しいという問題があった。
【0005】
本発明は、かゝる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、オゾンの溶存率を上昇させることができ、ひいては、オゾンガス発生に伴う危険性の低下およびオゾン水の有する洗浄力・殺菌力の向上を容易に図ることができるオゾン水生成装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のオゾン水生成装置は、酸素供給手段およびオゾナイザーを有し、前記酸素供給手段からの酸素の流量が可変であるオゾン供給部と、水を供給するための給水部と、前記オゾン供給部からのオゾンを給水部からの水に溶存させてオゾン水とする混合部とを備えたオゾン水生成装置であって、前記混合部が、内壁面が下に凸のほぼ球面状に形成されたオーバーフロー槽を上下方向に複数有し、合流したオゾンおよび水が各オーバーフロー槽を順次経るように構成するとともに、前記各オーバーフロー槽が溶解タンク内に収容されており、この溶解タンクを、前記オゾン水を貯留するための貯留タンクに兼用させてある(請求項1)。
【0007】
また、前記溶解タンク内のオゾンガスを排出するための排出流路が設けられており、この排出流路が、前記オゾンガスを分解・無害化するための植物繊維からなるフィルタ部材を備えているとしてもよい(請求項2)。
【0008】
上記の構成によれば、オゾンの溶存率を上昇させることができ、ひいては、オゾンガス発生に伴う危険性の低下およびオゾン水の有する洗浄力・殺菌力の向上を容易に図ることができるオゾン水生成装置を提供することが可能となる。
【0009】
また、前記酸素供給手段から供給される酸素の流量を可変としてあることから、生成するオゾン水のオゾン濃度を自在に設定することが可能となる。
【0010】
さらに、前記溶解タンクを、前記オゾン水を貯留するための貯留タンクに兼用させてあることから、オゾンを水に溶解させてオゾン水を生成するための手段と、生成したオゾン水を貯留するための貯留手段とを別に設ける場合に比して、構造をコンパクトにすることが可能となる。
【0011】
また、前記オーバーフロー槽の内壁面が、下に凸のほぼ球面状に形成されていることから、例えば、前記オーバーフロー槽の内壁面を断面がコの字形状となるように形成した場合に比して、オーバーフロー槽内に導入されたオゾンおよび水の対流がより理想に近い状態で行われることとなり、オーバーフロー槽内によどみなどが生じにくくなることから、オゾンおよび水の混合がより促進されることとなる。
【0012】
また、前記オゾナイザーが、複数の電極と、これらの電極を収容するケースとを備え、前記ケースの外面に互いに平行となる冷却用フィンを突設するとともに、前記冷却用フィンに対して風を送る送風手段を設けてあるとしてもよい(請求項3)。この場合には、前記電極に電圧をかけて放電を行ったときに、高温となった前記電極を効率よく冷却することが可能となり、ひいては、オゾンの発生率を長時間維持して、オゾン発生率の低下を防止することが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施例に係るオゾン水生成方法(以下、生成方法という)を実施するためのオゾン水生成装置(以下、生成装置という)Dの構成を概略的に示す説明図、図2は、前記生成装置Dの要部の構成を概略的に示す説明図である。
生成装置Dは、オゾン供給部1と、給水部2と、前記オゾン供給部1からのオゾン(O3 )を前記給水部2からの水Wに溶存(溶解)させてオゾン水Aとする混合部3と、この混合部3からのオゾン水Aを取り出す取り出し部4とを備えている。
【0014】
前記オゾン供給部1は、上流側から順に、例えば酸素ボンベからなる酸素供給手段5と、圧力スイッチ6と、電磁弁7と、レギュレーター8と、流量計9と、オゾナイザー10と、ストレーナー11と、電磁弁12と、水逆戻り防止スイッチ13と、逆止弁14とを備えている。
【0015】
前記酸素供給手段5は、レギュレーター5aを有しており、酸素ガスを一定圧(例えば、0.2mpa)で下流側へと供給する。そして、前記酸素供給手段5は、供給する酸素の圧を自在に設定できるように構成されており、これにより、供給する酸素の流量が可変となっている。
【0016】
前記レギュレーター8は、前記酸素供給手段5からの酸素ガスを一定圧(例えば、0.1mpa以下)にして、さらに下流側へと送るように構成されている。
【0017】
前記流量計9は、例えば、風量計であり、前記酸素供給手段5からの酸素ガスは、例えば、前記計量計9の計測値が2L/minとなるように供給されている。
【0018】
前記オゾナイザー10は、図3に示すように、対向する状態で配置された2つの電極15,16と、これら2つの電極15,16に交流電圧を加える印加手段17と、一方の電極16に固定された誘電体18と、これら2つの電極15,16および誘電体17を収容するケース19とを備えている。
【0019】
前記電極15,16は、例えばステンレスからなり、また、前記誘電体18は、例えばガラスからなる。
【0020】
前記ケース19は、例えば、アルミニウムからなり、その上流側にガスを導入するためのガス導入口(図示せず)を、また、その下流側に、内部のガスを導出するためのガス導出口19aをそれぞれ有している。さらに、ケース19の外面(左右両側面)には、互いに平行となる複数の冷却用フィン19b,19b…が突設されている。
【0021】
また、前記ケース19の近傍には、ケース19の前記冷却用フィン19b,19b…に向けて風を送るための送風手段としてのファン20,20が設けられている。
【0022】
すなわち、上記の構成からなるオゾナイザー10では、前記印加手段17のスイッチ17aをONにするとケース19内で放電(無声放電)が行われることになり、この状態で、ケース19内に酸素ガスを導入すると、前記放電によってオゾンが発生することとなる。そして、このとき、前記放電により、オゾナイザー10全体が高温となるが、前記冷却用フィン19b,19bに向けてファン20,20からの風が送られることにより、効率良くケース19が冷却され、ひいてはオゾナイザー10全体が冷却されることとなる。
【0023】
また、前記印加手段17のスイッチ17aをOFFにすると、ケース19内で放電が行われない状態となるため、前記酸素供給手段5からの酸素はオゾンとなることなく、オゾナイザー10を通過することとなる。
【0024】
前記ストレーナー11は、前記オゾナイザー9内で放電を行ったときに生じる金属粉を除去するためのフィルタ11aを有している。
【0025】
前記給水部2は、上流側から順に、給水源(図示せず)と、減圧弁21と、フロースイッチ22と、1次側圧力計23と、逆止弁24とを備えている。
【0026】
そして、前記給水部2は、任意の流量で水Wをその下流側に供給できるように構成されている。
【0027】
前記混合部3は、上流側から順に、前記オゾン供給部1からのオゾンおよび前記給水部2からの水Wが合流する合流部25と、合流したオゾンおよび水Wが導入される溶解タンク26とを備えている。
【0028】
図4(A)は、前記溶解タンク26の構成を概略的に示す縦断面図、図4(B)は、図4(A)のX−X線断面図である。
前記溶解タンク26は、内壁面が下に凸のほぼ球面形状(半球面形状)に形成されたオーバーフロー槽27を上下方向に複数(本実施例では3つ)有するとともに、各オーバーフロー槽27の上方に導入管28を有し、前記合流部25にて合流したオゾンおよび水が、各オーバーフロー槽27および導入管28を交互に順次経るように構成してある。
【0029】
詳しくは、前記溶解タンク26の内部は、隔離壁29によって上下方向に複数(本実施例では3つ)の区画室30,30…に分け隔てられており、各区画室30内のほぼ中央部には、各区画室30(溶解タンク26)の側壁に対して複数(本実施例では3つ)のブリッジ27a,27a…を介して前記オーバーフロー槽27が設けられている。また、各オーバーフロー槽27の周縁には、オーバーフローするオゾンおよび水Wを下方へと流し落とすための溝27bが設けられている。
【0030】
そして、各区画室30内には、下端が前記オーバーフロー槽27に臨むようにして前記導入管28が配置されている。また、前記隔離壁29のほぼ中央部には、貫通孔29aが形成されており、溶解タンク26内の上から2つめ以下の各区画室30内(すなわち、溶解タンク26内の最も上の区画室30を除いた各区画室30内)に設けられた各導入管28は、各区画室30の上壁を形成する前記隔離壁29の貫通孔29aを挿通する状態となっており、その上端部28aが隔離壁29を介して上側にある区画室30の内側に突出した状態となっている。
【0031】
なお、溶解タンク26内の上から2つめ以下の各区画室30内に設けられた前記各導入管28は、その上端部28aが、上側ほど径の大きくなるテーパ状となっており、また、その上端が、挿通した隔離壁29の上面よりも上方に位置している。一方、前記溶解タンク26内の一番上の区画室30内に設けられた前記導入管28は、上記他の導入管28とは異なり、前記合流部25からのオゾンおよび水Wを溶解タンク26内に導入するためのものであることから、前記上端部28aを有していてもよいが、有していなくてもよい。
【0032】
また、溶解タンク26の適宜の箇所(本実施例では、上から2つめの区画室30の側壁)に、溶解タンク26の内部の圧力を測定し、表示するための圧力計31が設けられている。
【0033】
さらに、溶解タンク26の底壁(すなわち、最も下にある区画室30の底壁)には、溶解タンク26内で生成されたオゾン水Aを取り出すための取り出し口32が設けられている。
【0034】
また、溶解タンク26内の上から2つめ以下の各区画室30内に配置された各オーバーフロー槽27の上端から適宜の距離だけ上方に離れた位置には、前記導入管28に挿通される隔壁33が設けられている。なお、前記隔壁33は、設けなくともよい。
【0035】
また、溶解タンク26の上部には溶解タンク26内において前記水に溶存せずにガスの状態となっているオゾンを、分解・無害化した状態で外部に排出するための排出流路34が接続されている。
【0036】
前記排出流路34は、上流側から順に、バッファタンク35と、逆止弁(圧力止弁)36と、オゾン(オゾンガス)を分解・無害化するためのフィルタ部材37aをほぼチューブ状(円筒状)のケース体37bに内蔵させてなるオゾン処理部38とを備えている。
【0037】
前記フィルタ部材37は、例えば、オゾン(オゾンガス)を吸収する手段(吸着剤)となるオガクズなどの植物繊維からなる。なお、前記オガクズとしては、例えば、杉材,ヒノキ材,竹材等のオガクズを用いることができる。
【0038】
一方、溶解タンク26の内部には、溶解タンク26内のオゾンガスを前記排出流路34へと送り出すための送出流路39が設けられている。ここで、前記送出流路39は、各区画室30内の上方を連通させた状態で設けられており、これにより、各区画室30内にて存在するオゾンガスが、前記送出流路39を経て、前記排出流路34へと至ることとなる。
【0039】
また、上記の構成からなる溶解タンク26の上流側、すなわち、溶解タンク26と前記合流部25との間には、逆止弁40を有する流路41が接続されている。
【0040】
上記の構成からなる溶解タンク26に導入された合流部25からのオゾンおよび水Wは、まず、一番上の区画室30内にあるオーバーフロー槽27内に収容され、オーバーフロー槽27内に所定量以上のオゾンおよび水Wが貯留されると、オーバーフローして前記オーバーフロー槽27の周縁に設けられた溝27bから下方にある隔離壁29の上面に向かって流れ落ちることとなる。
【0041】
そして、隔離壁29の上面よりも、溶解タンク26内において一番上の区画室30からその直下にある区画室(上から2つめの区画室)30に続く導入管28の上端部28aの上端のほうが高い位置にあることから、前記オゾンおよび水Wは前記隔離壁29の上方においても所定量だけ貯留され、オーバーフローすることによって、前記導入管28内へと流れ込むこととなる。
【0042】
上記のようにして導入管28内に流れ込んだオゾンおよび水Wは、溶解タンク26内において上から2つめの区画室30内にあるオーバーフロー槽27内に収容され、その後も、上記と同様にして1つずつ下の区画室30に向かい、最終的には、前記取り出し口32から溶解タンク26の下流側へと導出されるのである。
【0043】
そして、溶解タンク26内に導入されたオゾンおよび水Wが溶解タンク26の下側に向かうに伴い、オゾンが水Wに溶解し、前記水W中におけるオゾンの溶存率が上昇し、これにより、供給したオゾンのほとんど全て(この実施例では、98%以上)が水Wに溶解してなるオゾン水Aが生成されるのである。
【0044】
一方、上記各区画室30内において、水Wに溶けずにガスの状態となっているオゾン(オゾンガス)は、各区画室30の上側の空間内に至り、各区画室30の上側に接続されている前記送出流路39から溶解タンク26の上側の空間へと向かう。その後、溶解タンク26の上側の空間と連通する状態の前記排出流路34を経て、外部へと排出されることとなる。
【0045】
そして、前記溶解タンク26は、上述したように、前記オゾンおよび水Wを、前記各オーバーフロー槽27内と、各隔離壁29上とに貯留することができる構造を有していることから、前記溶解タンク26を、前記オゾン水Aを貯留するための貯留タンクとしても用いることができるのである。
【0046】
前記取り出し部4は、上流側から順に、2次側圧力計42と、逆止弁43とを有しており、また、その上流端が、前記混合部3の溶解タンク26の取り出し口32に接続されており、溶解タンク26からのオゾン水Aをその下流端側より供給対象へと送りだすように構成されている。
【0047】
上記の構成からなるオゾン水生成装置Dでは、前記オゾン供給部1からのオゾンおよび前記給水部2からの水Wは、前記混合部3の合流部25で合流した後、溶解タンク26内の上下方向に複数配置されたオーバーフロー槽を順次経ることによって、オゾンが水Wに溶解し、高濃度のオゾン水Aが生成されるのである。
【0048】
そして、上記の構成からなるオゾン水生成装置Dでは、前記混合部3の溶解タンク26にて、オゾンおよび水Wの流速を落とすことにより、確実にオゾンを水Wに溶解させることができるため、オゾンの溶存率(オゾン濃度)を上昇させることができ、オゾン水の有する洗浄力・殺菌力の向上を容易に図ることができる。
【0049】
また、オゾンの溶存率を上昇させることにより、水Wに溶解せずにガス状態となるオゾンの量を減らすことができるため、オゾンガス発生に伴う危険性が低下することとなる。
【0050】
さらに、前記酸素供給手段5から供給される酸素の流量を可変としてあり、これに伴って、前記オゾナイザー10にて発生させるオゾンの量も可変であることから、生成するオゾン水Aのオゾン濃度を自在に設定することが可能となる。また、前記オゾン供給部1からのオゾンの流量だけでなく、前記給水部2からの水Wの流量をも調整することによって、生成するオゾン水Aの流量およびオゾン濃度をより容易にかつ細かく設定することが可能となる。
【0051】
また、上記の構成からなるオゾン水生成装置Dにおいて、前記オゾナイザー10のスイッチ17aをOFFにし、酸素供給手段5からの酸素をそのまま混合部3へと送り、前記混合部3にて、前記酸素を前記給水部2からの水Wに溶存させるようにすれば、高酸素水を生成することも可能となる。
【0052】
また、前記オゾナイザー10の前記ケース19が、外面に冷却用フィン19b,19b…を有することから、前記2つの電極15,16に電圧をかけて放電を行ったときに、高温となった前記オゾナイザー10を前記ファン20によって効率よく冷却することが可能となる。
【0053】
また、前記溶解タンクを、前記オゾン水Aを貯留するための貯留タンクとしても用いることから、オゾンを水に溶解させてオゾン水Aを生成するための手段と、生成したオゾン水Aを貯留するための貯留手段とを別に設ける場合に比して、構造をコンパクトにすることが可能となる。
【0054】
なお、上記実施例では、図4(A)に示すように、前記溶解タンク26の各導入管28はほぼ直線状となっているが、このような構成に限るものではなく、例えば、図5に示すように、前記各導入管28を螺旋状に形成してもよい。このように構成した場合には、前記導入管28内を通過する際のオゾンおよび水Wの移動時間および移動距離をかせぐことができ、水Wに対するオゾンの溶解がより促進されることとなる。
【0055】
また、上記実施例では、図2に示すように、前記排出流路34に、オゾン(オゾンガス)を分解・無害化するためのフィルタ部材37aをほぼチューブ状(円筒状)のケース体37bに内蔵させてなるオゾン処理部38を設けているが、前記フィルタ部材37aに代えて、図6に示す構成を有する袋状体44を、前記ケース体37b内に内蔵させるようにしてもよい。
【0056】
すなわち、前記袋状体44は、オゾン(オゾンガス)を吸収する手段(吸着剤)となるものであり、例えば綿製で通気性を有する袋45内に、植物片・粉(オガクズ)などの植物繊維を収容してなる。
【0057】
なお、前記フィルタ部座37aおよび袋状体44に用いるオガクズとしては、例えば、杉材,ヒノキ材,竹材等のオガクズを用いることができる。
【0058】
そして、内部をオゾンが通過することによってオゾンを吸収した状態の前記袋状体44は、例えば、土壌に返す(具体的には、埋設・散布などする)と、自然分解し、このとき、土壌改良材としての機能を発揮することともなるため、前記オゾンを有効活用できるというメリットが得られる。
【0059】
なお、前記オゾン処理部38は、上記二つの構成からなるものに限られず、例えば、ヒータなどの加熱手段によってオゾンを加熱して、その分解・無害化を図るものであってもよい。
【0060】
また、前記給水部3に、図7に示す純水化手段45を設けてもよい。すなわち、前記純水化手段45は、前記給水部3の給水源からの水Wを純水化するためのものであり、ほぼチューブ状(円筒状)のケース体45a内に、上流側から順に、イオン交換膜46と、RO膜47とを設けてなる。そして、前記給水源からの水Wがイオン交換膜46およびRO膜47を透過した後に、下流側の混合部3へと送られるように構成されている。
【0061】
そして、前記給水源からの水Wは、前記イオン交換膜46を透過することで、水W中に含まれるNa,Mg等が除去されるのであり、前記RO膜47を透過することで、水W中に含まれるFe,SiO2 等が除去されることになる。
【0062】
上記のように純水化された水Wに、前記オゾン供給部1からのオゾンを混合部3にて溶解させて生成したオゾン水Aは、その純度が高いことから、殺菌力が上昇し、また、例えば、半導体ウエハの洗浄に用いることも可能となる。
【0063】
また、上記実施例では、溶解タンク26内に設けるオーバーフロー槽27の数を3つとしているが、このような構成に限るものではない。例えば、前記水Wに溶存させるオゾン(あるいは酸素)の濃度を高濃度(8ppm以上)とする場合には、前記オーバーフロー槽27を5段以上設けるなどすればよい。
【0064】
また、上記実施例では、前記オゾン供給部1に、酸素ガスを供給する酸素供給手段5を設けているが、このような構成に限るものではなく、例えば、前記酸素供給手段5に代えて、空気供給手段(図示せず)を設け、酸素ガスに代えて空気を供給するようにしてもよい。ただし、この場合には、空気を前記オゾナイザー10に通過させるとNOX が生じるため、このNOX を除去する手段等を前記オゾン供給部1中のオゾナイザー10の下流側に別途設けることが望ましい。
【0065】
なお、本実施例の生成方法は、上記の構成からなる生成装置Dを用いて実施できるものであり、前記生成装置Dと同様の効果を得ることができるものである。
【0066】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、オゾンの溶存率を上昇させることができ、ひいては、オゾンガス発生に伴う危険性の低下およびオゾン水の有する洗浄力・殺菌力の向上を容易に図ることができるオゾン水生成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るオゾン水生成方法を実施するためのオゾン水生成装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図2】上記実施例の要部の構成を概略的に示す説明図である。
【図3】上記実施例におけるオゾナイザーの構成を概略的に示す説明図である。
【図4】(A)は、上記実施例における溶解タンクの構成を概略的に示す縦断面図、(B)は、前記溶解タンクの要部を概略的に示す横断面図である。
【図5】上記実施例における導入管の変形例の構成を概略的に示す説明図である。
【図6】上記実施例におけるオゾン処理部の変形例の構成を概略的に示す説明図である。
【図7】上記実施例における純水化手段の構成を概略的に示す説明図である。
【図8】従来のイオン水生成装置の構成を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
1…オゾン供給部、2…給水部、3…混合部、5…酸素供給手段、10…オゾナイザー、26…溶解タンク、27…オーバーフロー槽、A…オゾン水、D…オゾン水生成装置、W…水。
Claims (3)
- 酸素供給手段およびオゾナイザーを有し、前記酸素供給手段からの酸素の流量が可変であるオゾン供給部と、水を供給するための給水部と、前記オゾン供給部からのオゾンを給水部からの水に溶存させてオゾン水とする混合部とを備えたオゾン水生成装置であって、前記混合部が、内壁面が下に凸のほぼ球面状に形成されたオーバーフロー槽を上下方向に複数有し、合流したオゾンおよび水が各オーバーフロー槽を順次経るように構成するとともに、前記各オーバーフロー槽が溶解タンク内に収容されており、この溶解タンクを、前記オゾン水を貯留するための貯留タンクに兼用させてあることを特徴とするオゾン水生成装置。
- 前記溶解タンク内のオゾンガスを排出するための排出流路が設けられており、この排出流路が、前記オゾンガスを分解・無害化するための植物繊維からなるフィルタ部材を備えている請求項1に記載のオゾン水生成装置。
- 前記オゾナイザーが、複数の電極と、これらの電極を収容するケースとを備え、前記ケースの外面に互いに平行となる冷却用フィンを突設するとともに、前記冷却用フィンに対して風を送る送風手段を設けてある請求項1または2に記載のオゾン水生成装置。
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