JP2006000697A - オゾン水の発生装置及びオゾン水とオゾンガスの生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低濃度のオゾン水とオゾンガスを生成するために、放電方式あるいは紫外線方式のオゾン発生体で、水中の溶存空気を解離してオゾンを生成し、人体に安全でオゾン臭くない低濃度のオゾン水とオゾンガスを簡便な構造で安定的に生成するオゾン水とオゾンガスの生成装置を提供する。
【解決手段】貯水槽１０１と貯水槽１０１の一画にオゾン発生部１０５を有し、貯水槽１００内に貯留された貯留水１０２の溶存酸素をオゾン発生部１０５により解離してオゾンを発生させ、貯留水１０２より低濃度のオゾン水を生成するとともに、オゾン水よりオゾンガスが遊離することにより、人体に安全で且つオゾン臭くない低濃度のオゾン水とオゾンガスを安定的に生成することとなる。
【選択図】図１

Description

本発明はオゾン水及びオゾンガスを除菌、脱臭、有害物質除去に利用したオゾン水の生成装置とオゾンガスの生成装置に関するものである。

従来、この種のオゾン水の生成装置は、放電方式または、紫外線方式のオゾン発生体により、空気中の酸素を分解して生成したオゾンガスを水に混合して、オゾン水を生成しているものである（例えば、特許文献１参照）。また、電解槽中の貯留水を電気分解してオゾン水を生成しているものである。

図４は特許文献１に記載された従来のオゾン水の生成装置を示すものである。

図に示すように、沿面放電型のセラミックオゾナイザー（図示せず）を用いたオゾン発生部２と、オゾン水をつくるオゾン溶解部５と原料水を取入れる原料水入口部１０とオゾン水出口部１１と前記原料水入り口部１０とオゾン水出口部１１を連通する原料水導入管１８とオゾン水の溶存オゾンを除くためのオゾン除去部１４４とから構成されている。

以上のように構成されたオゾン水の生成装置について、以下、その動作を説明する。

まず、沿面放電型のセラミックオゾナイザーを用いたオゾン発生部２を用いて空気中の酸素からオゾンを生成する。一方，原料水は原料水入口部１０より取入れ原料水導入管１８を介してオゾン溶解部５に導入される。オゾン溶解部５では原料水中に発生したオゾンガスを細かい泡として添加しオゾンを溶解してオゾン水を生成する。またこのオゾン水はオゾン除去部１４４の活性炭層を通してその溶存オゾンの大部分を除去し、極めて低濃度のオゾン水を生成する。

さらに、この発明で、オゾンガスを直接装置外に取り出せばオゾンガスを生成することも同時に可能である。
特開平６−１４４８０６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、空気中の酸素から生成したオゾンガスを細かい泡にして水に添加して、オゾンを溶解し、オゾン水を作る方式のため、発生オゾンガスの大半が水中に十分に溶解しきれずに、残存オゾンガスとなり、オゾン水生成装置の使用者が人体に危険なオゾン濃度にさらされるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、人体に安全で且つオゾン臭くない低濃度のオゾン水とオゾンガスの生成を簡便な構造で行うことのできるオゾン水の生成装置とオゾンガスの生成装置を提供することを目的とする。

また、空気清浄機、脱臭器、冷蔵庫などオゾンを利用した家庭電化製品では、オゾン水やオゾンガスの濃度はオゾン臭がしないレベルの低濃度が望まれる。しかしながら、上記従来の構成で生成したオゾン水は、オゾン臭が発生するような高濃度のものとなる為、生成したオゾン水を人体に安全で且つオゾン臭のしない低濃度のオゾン水にするためには、いったん生成したオゾン水をオゾン除去部でオゾン水中の溶存オゾンを再度除去しなければならず、オゾン水の安全性を高める為に新たにオゾン分解手段を設けなければならず、構造が複雑になるという課題を有していた。という課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、人体に安全で且つオゾン臭の少ない低濃度のオゾン水とオゾンガスの生成を、オゾン分解手段を設けることなく、簡単な構造で行うことを目的とする。

また、上記従来の構成では高濃度のオゾンガスを水中に溶解してオゾン水を生成するため、オゾン発生部の周辺材料は耐オゾン性の高い特殊材料でなければならず、コストが高くなるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、オゾン発生部の周辺材料は耐オゾン性の高い特殊材料を使用する必要のない低コストのオゾン水の生成装置およびオゾンガスの生成装置を提供することを目的とする。

また、電解槽中の貯留水を電気分解してオゾン水を生成する方式では、発生するオゾン濃度が高濃度であり、オゾンと同時に水素も発生することから、安全性に課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、安全性の高い低濃度のオゾンガスを安定的に供給するオゾン水およびオゾンガス生成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のオゾン水生成装置は貯水槽内の水中の溶存酸素をオゾン発生部により分解してオゾンを発生させ、オゾン水を生成することとしたものである。

これによって、水道水中に含まれる溶存酸素を直接水中で分解することで、発生した微量のオゾンを含むオゾン水を生成することとなる。

また、本発明のオゾン水とオゾンガスの生成装置は、貯水槽内の水中の溶存酸素をオゾン発生部により分解してオゾンを発生させ，オゾン水を生成するとともに、前記貯水槽内の貯留水の上部空間にオゾンガスを創出させることとしたものである。

これによって、微量のオゾンを含むオゾン水からは極微量のオゾンガスが放出されることとなる。

本発明のオゾン水の生成装置は、簡便な構造で人体に安全で、且つオゾン臭くない低濃度のオゾン水を生成することができる。

また、本発明のオゾン水とオゾンガスの生成装置は材料コストを低く抑えられ、低濃度のオゾン水とオゾンガスを安定的に同時に生成することができる。

請求項１に記載の発明は、水を貯える貯水槽と、前記貯水槽内の一画に備えたオゾン発生部とを有し、前記貯水槽内に貯留された水中の溶存酸素を前記オゾン発生部により分解してオゾンを発生させ前記貯留水よりオゾン水を生成することにより、水道水中に含まれる溶存酸素を直接水中で分解することで、発生した微量のオゾンを含むオゾン水を生成することができ、低濃度のオゾン水を精製する為のオゾン分解手段を設ける必要がなく、簡単な構造で、人体に安全で且つオゾン臭くない低濃度のオゾン水を生成することができる。

請求項２に記載の発明は、水を貯える貯水槽と、前記貯水槽内の一画に備えたオゾン発生部とを有し、前記貯水槽内に貯留された水中の溶存酸素を前記オゾン発生部により分解してオゾンを発生させ、前記貯留水よりオゾン水を生成するとともに、前記貯水槽内の前記貯留水の上部空間にオゾンガスを創出することにより、微量のオゾンを含むオゾン水から極めて微量のオゾンガスが放出されることとなり、人体に安全で、且つオゾン臭くない低濃度のオゾン水とオゾンガスを安定的に同時に生成することができる。

請求項３に記載の発明は、給水口と排水口とを設けた水を貯える貯水槽と、前記貯水槽内の一画に備えたオゾン発生部とを有し、前記給水口より給水されて前記貯水槽内に貯留された水中の溶存酸素を前記オゾン発生部により分解してオゾンを発生させ、前記貯留水よりオゾン水を生成して前記排水口より外部に供給することにより、貯水槽外に存在する対象物に低濃度のオゾン水を供給することとなり、対象物や目的に応じて人体に安全な低濃度のオゾン水を必要量供給することができる。

請求項４に記載の発明は、給水口と排水口と排気口とを設けた水を貯える貯水槽と、前記貯水槽内の一画に備えたオゾン発生部とを有し、前記給水口より給水されて前記貯水槽内に貯留された水中の溶存酸素を前記オゾン発生部により分解してオゾンを発生させ、前記貯留水よりオゾン水を生成するとともに、前記貯水槽内の前記貯留水の上部空間にオゾンガスを創出させ、前記排水口より前記オゾン水を外部に供給し、前記排気口より前記オゾンガスを外部に供給することにより、低濃度のオゾン水と低濃度のオゾンガスを貯水槽外の対象物に供給することとなり、対象物や目的に応じて人体に安全な低濃度のオゾン水とオゾンガスを個々に必要量供給することができるとともに、オゾン水で除菌・有害物質の除去をおこない、同時にオゾンガスで脱臭するといったように、多機能化することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明のオゾン発生部のオゾン発生方式は放電方式または紫外線方式とすることにより、水中の溶存酸素を分解してオゾンを生成することとなり、簡便な構造で人体に安全な低濃度のオゾン水を生成することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明のオゾン発生部は紫外線ランプであることにより、水中でオゾン発生領域の低波長の紫外線を照射し、溶存酸素を分解してオゾンを生成すると同時に、前記貯留水の紫外線除菌を行なうこととなり、貯留水の水腐れを防止し、清潔で人体に安全な低濃度のオゾン水を生成することができる。

請求項７に記載の発明は請求項１から６のいずれか一項に記載の発明のオゾン発生部を前記貯水槽内の貯留水に浸漬させることにより、水中の溶存酸素のみ分解してオゾンを発生し、オゾン水を生成することとなり、オゾンは水中溶存酸素分しか発生しないため、長時間連続運転をした場合でも、オゾン水濃度を人体に安全な低濃度に維持することができる。

請求項８に記載の発明は請求項７に記載の前記オゾン発生部は少なくとも前記排水口より下方に位置することにより、前記貯水槽内の貯留水の排水時に、前記排水口の下限位置までは貯留水が残るため、前記オゾン発生部は常時水中に浸漬した状態となり、排水後にオゾン発生部が運転状態であっても、前記貯水槽内のオゾンガス濃度は高濃度になることはなく安全性を確保できる。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の発明のオゾン発生部の作動を前記貯水槽内の貯留水の水位により制御することにより、前記貯水槽内の貯留水の水位が所定水位以上で前記オゾン発生部を作動し、前記貯留水の水位が所定水位より低い場合、前記オゾン発生部を作動しないこととなり、前記貯水槽内の貯留水が貯留してない場合や、前記オゾン発生部が貯留水に浸漬しない空焚き状態で前記オゾン発生部を作動し、前記貯水槽内のオゾンガス濃度が高濃度になることを防止できる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるオゾン水とオゾンガスの生成装置の横断面図である。

図２は水中放電および空中放電によるオゾン発生量の温度特性図である。

図１において、１００はオゾン水とオゾンガスの生成装置である。貯水槽１０１は貯留水１０２を貯留するもので、上部は開放型の槽である。前記貯水槽１０１の下部に凸部１０３と前記凸部１０３よりも上部で前記貯水槽１０１の下部に位置するところに排水口１０４が設けられている。オゾン発生体１０５は高電圧放電方式でオゾンを発生し、電極部１０６と電源部１０７から構成される。前記電極部１０６は貯水槽１０１内に前記電源部１０７は前記貯水槽１０１の槽外に位置するよう、構成されている。

以上のように構成されたオゾン水とオゾンガスの生成装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、前記貯水槽１０１内に貯留水１０２を入れる。この際、使用する水は水道水を用いる。次にオゾン発生体１０５の電源部１０６の電源を運転させると、電極部１０７に高電圧が印加され、放電される。電極部１０６からの放電によって、貯留水１０１中の溶存酸素が電子との衝突により酸素原子に解離される。また、酸素原子は溶存酸素分子と結合してオゾンが発生するとともに、水分子と反応してＯＨラジカルを同時に生成する。発生したオゾンは貯留水１０２に溶存し、オゾン水が生成され、排水口１０４より貯水槽１０１外に供給される。排水口１０４からのオゾン水排水が終了した時点、凸部１０３内にはオゾン水が残水した状態となり、その残水中に電極部１０６が浸漬した状態となる。また、生成されたオゾン水からは、オゾンガスが遊離し、貯水槽１０１の上部より外にオゾンガスが徐々に放出される。

次に図２は一定空間において、水中溶存酸素からオゾンを発生する水中放電と従来の空気中の酸素からオゾンを発生する空中放電のオゾン発生量を図２（ａ）に示し、図２（ａ）に対応する温度の影響を図２（ｂ）に示したものである。

この実験にあたっては、商用電源よりＤＣ１２Ｖ程度の入力から約１５０ｍＡ程度の出力で空気中および水中で放電を行い、２１０分程度のオゾン濃度および温度の変化を確認した。また、水中放電の際には約２Ｌ程度の貯留水とした。

従来の空中放電は外気温度変動の影響が大きく、外気温度が低いとオゾン発生量が多くなり、逆に外気温度が高くなるとオゾン発生量が少なくなる特性をもつ。一方、本発明の水中放電は、オゾンガスをオゾン水からの遊離により生成するため、外部の温度変動の影響が空気に比べ小さく、外気温度変動によるオゾン発生量の変動幅も小さくなる。したがって、オゾン水からオゾンガスを発生する本発明の実施の形態の方が安定してオゾンガスを生成することができる。

以上のように本実施の形態では、放電方式でオゾンを発生するオゾン発生部を貯水槽内の貯留水中に浸漬することにより、貯水槽内の貯留水中の溶存酸素を解離して、オゾンとＯＨラジカルを発生することとなり、一般的に空気中の溶存酸素が約２０％であるのに対して、水中の溶存酸素は約０．６％であり、原料酸素である水中溶存酸素は非常に少ないため、オゾン生成量も同様に空中放電に比べ、はるかに少なくなることから、発生したオゾンは貯留水中に溶存した状態となり、人体に安全な低濃度のオゾンとオゾンよりも酸化力の強いＯＨラジカルを含むオゾン水を生成することができる。

また、本実施の形態では、貯水槽の上部を開放型とし、下部に排水口を設けることにより、貯水槽の上部からは貯水槽内のオゾン水から遊離するオゾンガスが放出され、排水口からはオゾン水が貯水槽外に供給されることとなり、特殊材料を必要としない簡便な構造で、低濃度オゾンガスと低濃度オゾン水を同時に供給することができる。

また、従来の技術で用いられている空中放電によるオゾンガスの発生量は外気温度変動の影響が大きく、安定して発生するのが困難であるのに対して、本実施の形態では、オゾンガスをオゾン水からの遊離により生成することにより、外部の温度変動の影響が、空気に比べ小さいことから、発生するオゾンガス量への影響が小さくなり、人体に安全な低濃度のオゾンガスを安定的に供給することができる。

また、本実施の形態では、貯水槽の下部に凸部を設け、前記凸部にオゾン発生体の発生部を設けることにより、貯水槽内の貯留水を排水口より排出した後でも常時凸部には貯留水が残水することとなり、貯水槽が空状態時にオゾン発生体の空中放電を防止できるとともに、仮にオゾン発生体を空焚きした場合でも、オゾン水及びオゾンガスは人体に安全な低濃度とすることができる。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２のオゾン水とオゾンガスの発生装置の横断面図である。

図３において、図１と同一手段、同一部材は同一番号で示している。

図３において、オゾン水とオゾンガスの生成装置１００は貯水槽１０１の上部に給水口１０８と排気口１０９がまた、貯水槽１０１の下部には排水口１０４が設けられている。紫外線ランプ１１０はランプ管１１０ａ、ランプ管１１０ａの片側に電極１１０ｂとを配しており、貯水槽１０１の底面に設置されている。紫外線ランプ１１０のランプ管１１０ａは純度の高い石英ガラスを材料とした２重管構造をしており、ランプ管１１０ａ内には低圧の水銀蒸気とアルゴン、キセノン等の不活性ガスが封入されている。紫外線ランプ１１０のランプ管１１０ａは貯水槽１１０の底面に位置し、電極１１０ｂは貯水槽１１０の外に位置するように設置している。貯水槽１０１には貯水槽１０１内の貯留水１０２の水位を検知する水位センサー（図示せず）が備えられている。

以上のように構成されたオゾン水とオゾンガスの生成装置について、以下その動作、作用を説明する。

給水口１０８より水が貯水槽内に供給される。貯水槽１０１の貯留水１０２の水位が所定水位以上まで給水されると、紫外線ランプ１１０が点灯する。紫外線ランプ１１０が点灯されると紫外線ランプ１１０のランプ管１１０ａより紫外線が発生する。紫外線ランプ１１０より発生した紫外線は貯水槽内の貯留水中の溶存酸素を解離して、オゾンを生成し、水中に溶存するとともに、酸素原子と水分子の反応によりＯＨラジカルを生成する。また、オゾン水からオゾンが解離して貯水槽１０１の上部にオゾンガスとして滞留する。次に排水口１０４よりオゾン水を貯水槽１０１の外へ供給する。また、排気口１０９より、オゾンガスを貯水槽１０１外に供給する。

また、排水口１０４よりオゾン水が排水され、水位センサーが所定水位を検知すると、紫外線ランプ１１０は停止する。

以上のように、本実施の形態では、貯水槽に排水口と排気口とを設けることにより、オゾン水とオゾンガスを貯水槽外に供給することとなり、低濃度のオゾン水は除菌や有害物質除去を目的とした洗浄に用いることができ、低濃度のオゾンガスは室内や指定空間の脱臭に用いることができる。このように、オゾン水とオゾンガスを同時に使用することも、個々に使用することも可能な多目的なオゾン水とオゾンガスの生成装置を供給できる。

また、本実施の形態では、オゾン発生部に紫外線ランプを用いることにより、貯留水よりオゾン水を生成するとともに、紫外線により、貯留水を除菌することとなり、貯水槽内の貯留水の水腐れ防止ができ、清潔なオゾン水とオゾンガスの生成装置を提供することができる。

また、本実施の形態では、貯水槽に貯水槽内の貯留水の水位を検知する水位センサーを備えることにより、貯水槽内の貯留水が所定水位となると水位センサーが検知して、紫外線ランプを停止することとなり、紫外線ランプの貯留水から露出した状態での点灯を防止し、安全性の高いオゾン水とオゾンガスの生成装置を供給することができる。

以上のように、本発明にかかるオゾン水とオゾン水の発生装置は、低濃度のオゾン水と低濃度のオゾンガスを安定的に生成し、高性能な脱臭、除菌、有害物質の除去を行なうことができるため、家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵庫、食品洗浄器、食器洗浄器、医療器具洗浄器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるオゾン水とオゾンガスの生成装置の断面図 水中放電および空中放電によるオゾン発生量の温度特性図 本発明の実施の形態２におけるオゾン水とオゾンガスの生成装置の断面図 従来のオゾン水の生成装置の断面図

符号の説明

１００ オゾン水とオゾンガスの生成装置
１０１ 貯水槽
１０２ 貯留水
１０４ 排水口
１０６ オゾン発生部
１０８ 給水口
１０９ 排気口
１１０ 紫外線ランプ

Claims (9)

1. 貯留水を貯える貯水槽と、前記貯水槽内の一画に備えたオゾン発生部とを有し、前記貯留水中の溶存酸素を前記オゾン発生部により分解してオゾンを発生させ、前記貯留水よりオゾン水を生成するオゾン水の生成装置。
2. 貯留水を貯える貯水槽と、前記貯水槽内の一画に備えたオゾン発生部とを有し、前記貯留水中の溶存酸素を前記オゾン発生部により分解してオゾンを発生させることで、前記貯留水よりオゾン水を生成するとともに、前記貯水槽内の前記貯留水の上部空間にオゾンガスを創出させてなるオゾン水とオゾンガスの生成装置。
3. 給水口と排水口とを設けた貯留水を貯える貯水槽と、前記貯水槽内の一画に備えたオゾン発生部とを有し、前記給水口より給水され前記貯留水中の溶存酸素を前記オゾン発生部により分解してオゾンを発生させることによりオゾン水を生成して前記排水口より外部に供給するオゾン水の生成装置。
4. 給水口と排水口と排気口とを設けた貯留水を貯える貯水槽と、前記貯水槽内の一画に備えたオゾン発生部とを有し、前記給水口より給水されて前記貯留水中の溶存酸素を前記オゾン発生部により分解してオゾンを発生させ、前記貯留水よりオゾン水を生成するとともに、前記貯水槽内の前記貯留水の上部空間にオゾンガスを創出させ、前記排水口より前記オゾン水を外部に供給し、前記排気口より前記オゾンガスを外部に供給するオゾン水とオゾンガスの生成装置。
5. 前記オゾン発生部のオゾン発生方式は、放電方式または紫外線方式である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のオゾン水の生成装置またはオゾン水とオゾンガスの生成装置。
6. 前記オゾン発生部は紫外線ランプを備える請求項５に記載のオゾン水の生成装置またはオゾン水とオゾンガスの生成装置。
7. 前記オゾン発生部を前記貯留水に浸漬させた請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のオゾン水の生成装置またはオゾン水とオゾンガスの生成装置。
8. 前記オゾン発生部は少なくとも前記排水口より下方に位置する請求項７に記載のオゾン水の生成装置またはオゾン水とオゾンガスの生成装置。
9. 前記貯水槽内の貯留水の水位により前記オゾン発生部の作動を制御する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のオゾン水の生成装置またはオゾン水とオゾンガスの生成装置。

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