JP2013240777A - オゾン含有液生成装置およびこれを備えた洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】性能の劣化や故障の発生が防止でき、低コストでかつ小型に製作でき、さらにはランニングコストが削減できるオゾン含有液生成装置を提供する。
【解決手段】オゾン含有液生成装置１Ａは、オゾンを発生させるオゾン発生器１０と、発生させたオゾンを水に含有させてオゾン水１００を生成する気液混合器２０と、オゾン発生器１０に原料ガスを導入する気体導入路Ｌ４と、気液混合器２０に水を導入する液体導入路Ｌ１と、生成したオゾン水１００を気液分離する気液分離器３０と、気液分離された後のオゾン水１００を外部に導出するオゾン含有液導出路Ｌ３と、オゾン水１００から分離された残留ガスをオゾン発生器１０に還流する気体還流路Ｌ６と、気体還流路Ｌ６上に設けられた液体トラップ４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、オゾン含有液を生成するオゾン含有液生成装置および当該オゾン含有液生成装置を備えた洗浄装置に関する。

オゾン含有液生成装置は、オゾン発生器と気液混合器とを備え、オゾン発生器で発生させたオゾンガスを気液混合器にて水等の液体に混合させることでオゾン含有液を生成するものである。生成されたオゾン含有液は、たとえば殺菌や有害物質の不活化といった洗浄用途に広く利用される。

通常、オゾン含有液生成装置には、生成したオゾン含有液を気液分離する気液分離器が付設される。当該気液分離器は、気液混合器において液体に溶解させることができなかったオゾンガスを含む残留ガスをオゾン含有液から分離して除去するためのものである。当該気液分離器を備えたオゾン含有液生成装置は、非循環型と呼ばれるものと、循環型と呼ばれるものとに大別される。

非循環型のオゾン含有液生成装置は、気液分離器においてオゾン含有液から分離された残留ガスを貯留槽等の内部において一時的に貯留し、当該残留ガスに含まれたオゾンガスを分解処理して少なくとも人体に影響がない程度にまでそのオゾン濃度が下げられた後にこれを外部に向けて排気するように構成されたものである。

一方、循環型のオゾン含有液生成装置は、気液分離器とオゾン発生器とを気体還流路を介して接続することにより、気液分離器においてオゾン含有液から分離された残留ガスを回収し、これを再度オゾン発生器に原料ガスとして供給するように構成されたものである。たとえば、特開平２−２０７８９２号公報（特許文献１）には、当該循環型のオゾン含有液生成装置に分類されるオゾン水生成装置が開示されている。

この循環型のオゾン含有液生成装置は、上述した非循環型のオゾン含有液生成装置に比べ、オゾンガスの分解処理を行なうための機構が不要になるといったメリットが得られるばかりでなく、オゾンガスを再利用することでオゾンガスの利用効率を高めたり、生成されるオゾン含有液におけるオゾン濃度を高めたりすることができるため、オゾン含有液の生成効率が向上するといったメリットも得られる。

特開平２−２０７８９２号公報

ここで、上述した循環型のオゾン含有液生成装置とした場合には、気体還流路を通流する残留ガスが、オゾンを溶解させるための液体の蒸気を飽和に近い状態で含有したものとなるため、当該残留ガスが気体還流路の流路壁と接触することによって結露し、流路壁に結露液が付着することとなってしまう。流路壁に付着した結露液は、気体還流路を通流する上記残留ガスによって下流側に押し出されてオゾン発生器に流入し、オゾン発生器のオゾン発生電極に付着することになる。

当該事象が生じることにより、循環型のオゾン含有液生成装置においては、オゾン発生電極における放電が不安定となったり、オゾン発生電極自体が当該結露液によって酸化されてしまったりし、結果としてオゾン発生器の性能の劣化や故障に繋がってしまうという問題があった。

これに関し、上記特許文献１に開示のオゾン水生成装置にあっては、上記気体還流路上に除湿器が設置されており、これによりオゾン発生器に還流される残留ガスが乾燥された後のものとなるように構成されることで、上述した問題の解決が図られている。なお、上記特許文献１には、除湿器として、シリカゲル等の乾燥剤によって水分を吸着除去するものか、あるいは残留ガスを積極的に冷却して水分を分離除去するものが使用できると記載されている。

しかしながら、これら除湿器は、いずれも複雑かつ大掛かりな構成のものであるため、当該構成を採用した場合には、オゾン含有液生成装置が全体として大型化してしまうことが避けられないといった問題や、製造コストおよびランニングコスト等が増大してしまうといった問題が別途生じてしまうことになる。

したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、性能の劣化や故障の発生が防止でき、低コストでかつ小型に製作でき、さらにはランニングコストが削減できるオゾン含有液生成装置およびこれを備えた洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明に基づくオゾン含有液生成装置は、酸素を含む気体を用いてオゾンを発生させるオゾン発生手段と、上記オゾン発生手段にて発生させたオゾンを液体に含有させることでオゾン含有液を生成するオゾン含有液生成手段と、上記オゾン発生手段に酸素を含む気体を導入する気体導入路と、上記オゾン含有液生成手段に液体を導入する液体導入路と、上記オゾン含有液生成手段にて生成されたオゾン含有液を一時的に貯留してこれを気液分離する気液分離手段と、上記気液分離手段にて気液分離された後のオゾン含有液を外部に導出するオゾン含有液導出路と、上記気液分離手段にてオゾン含有液から分離されたオゾンを含む気体を上記オゾン発生手段に還流する気体還流路と、上記気体還流路上に設けられた液体トラップとを備えている。

ここで、オゾン含有液は、オゾンが溶媒に溶解した状態にある溶存オゾン液や、オゾンが気体状態で液中に含有されたオゾンガス含有液、溶存オゾンおよび気体状態のオゾンの両方を含有するオゾン液を含む。また、上述したオゾンが溶解される溶媒や、オゾンが気体状態で含まれた液としては、代表的には水が挙げられるが、これに限定されるものではない。

上記本発明に基づくオゾン含有液生成装置にあっては、上記液体トラップが、上記気体還流路の断面積よりも大きい断面積を有するトラップ室を有していることが好ましい。

上記本発明に基づくオゾン含有液生成装置にあっては、上記液体トラップにて捕捉した液体が、上記気液分離手段によって回収されるように構成されていることが好ましい。

上記本発明に基づくオゾン含有液生成装置にあっては、上記液体トラップが、上記気液分離手段に一体に設けられていることが好ましい。

上記本発明に基づくオゾン含有液生成装置において、上記液体トラップが、上記気体還流路の断面積よりも大きい断面積を有するトラップ室を有するとともに、上記気液分離手段の直上に位置するように上記気液分離手段に一体に設けられ、さらに、上記気液分離手段が、オゾン含有液を一時的に貯留してこれを気液分離するための気液分離室を有するように構成されている場合には、上記液体トラップにて捕捉した液体が上記気液分離手段によって回収されるように、上記トラップ室の底面が、上記液体トラップから見て上記気液分離手段側に位置する上記気体還流路の上記液体トラップに対する接続端側に向けて傾斜した傾斜形状を有していることが好ましい。

また、その場合において、上記気液分離室と上記トラップ室とが、上記液体トラップから見て上記気液分離手段側に位置する上記気体還流路としての開口部が形成された隔壁によって区画される場合には、一体化された上記気液分離手段および上記液体トラップが、上記気液分離室を規定する上面開口の第１容器部材と、上記隔壁を構成する隔壁部材と、上記トラップ室を規定する下面開口の第２容器部材とを含むとともに、これら第１容器部材、隔壁部材および第２容器部材がこの順で下方から上方に向かって積層されることで形成されていることが好ましい。

また、その場合において、上記気体導入路が、酸素を含む気体を導入するための吸気口と、上記吸気口が位置する側から上記オゾン発生手段が位置する側に向かう方向にのみ酸素を含む気体の流通を可能にする流通制限手段とを含んでいる場合には、上記液体トラップから見て上記オゾン発生手段側に位置する上記気体還流路の上記液体トラップに対する接続端が、上記開口部の直上の位置から偏在した位置に設けられるとともに、上記流通制限手段が、上記トラップ室に連通するように上記開口部の直上の位置に設けられていることが好ましい。

上記本発明に基づくオゾン含有液生成装置にあっては、上記液体トラップから見て上記オゾン発生手段側に位置する上記気体還流路の上記液体トラップに対する接続端が、上記トラップ室を規定する上記液体トラップの内壁面よりも上記トラップ室の内側に向けて突出するように設けられていることが好ましい。

上記本発明に基づくオゾン含有液生成装置にあっては、上記オゾン含有液生成手段が、ベンチュリー効果を利用してオゾンを液体に含有させる気液混合手段にて構成されていることが好ましい。

本発明に基づく洗浄装置は、上述した本発明に基づくオゾン含有液生成装置を備えている。

本発明によれば、性能の劣化や故障の発生が防止でき、低コストでかつ小型に製作でき、さらにはランニングコストが削減できるオゾン含有液生成装置およびこれを備えた洗浄装置とすることができる。

本発明の実施の形態１におけるオゾン含有液生成装置の概略的な構成を示す図である。 図１に示す気液混合器の模式断面図である。 図１に示す液体トラップ近傍の模式断面図である。 図１に示す液体トラップの他の構成例を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態２におけるオゾン含有液生成装置の概略的な構成を示す図である。 図５に示す液体トラップ近傍の模式断面図である。 実施例および比較例に係るオゾン含有液生成装置の経時的な性能の変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に基づいた変形例に係るオゾン含有液生成装置の液体トラップ近傍の模式断面図である。 図８に示す液体トラップのトラップ室の底面を上方から見た場合の模式平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態においては、ユニット化されることで通常の水道設備に洗浄ユニットして付設可能とされ、これによりオゾン含有液としてのオゾン水の生成が可能とされたオゾン含有液生成装置に本発明を適用した場合を例示する。なお、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるオゾン含有液生成装置の概略的な構成を示す図であり、図２は、図１に示す気液混合器の模式断面図である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ａの概略的な構成および気液混合器２０の詳細な構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ａは、オゾン発生手段としてのオゾン発生器１０と、オゾン含有液生成手段としての気液混合器２０と、気液分離手段としての気液分離器３０と、液体トラップ４０と、液体導入路Ｌ１と、オゾン含有液搬送路Ｌ２と、オゾン含有液導出路Ｌ３と、気体導入路Ｌ４と、オゾン搬送路Ｌ５と、気体還流路Ｌ６とを主として備えている。

液体導入路Ｌ１は、その一端に給液口２を有しており、その他端が気液混合器２０に接続されている。液体導入路Ｌ１の一端に設けられた給液口２は、外部の液体供給源である水道設備に接続され、これにより液体導入路Ｌ１は、水道設備から液体としての水道水の供給を受ける。給液口２を介して水道水の供給を受けた液体導入路Ｌ１は、供給された水道水を上記他端から気液混合器２０に導入する。

気体導入路Ｌ４は、その一端に吸気口４を有しており、その他端がオゾン発生器１０に接続されている。気体導入路Ｌ４の一端に設けられた吸気口４からは、オゾンガスを発生させるための原料ガスとなる酸素を含む気体である空気が吸気され、これにより気体導入路Ｌ４は、外部から空気の供給を受ける。吸気口４を介して空気の供給を受けた気体導入路Ｌ４は、供給された空気を上記他端からオゾン発生器１０に導入する。

オゾン搬送路Ｌ５は、その一端がオゾン発生器１０に接続されており、その他端が気液混合器２０に接続されている。オゾン搬送路Ｌ５の上記一端からは、オゾン発生器１０において発生させられたオゾンガスを含む気体が導入され、これによりオゾン搬送路Ｌ５は、オゾン発生器１０から当該気体の供給を受ける。上記一端を介してオゾンガスを含む気体の供給を受けたオゾン搬送路Ｌ５は、供給された当該気体を上記他端から気液混合器２０に導入する。

オゾン含有液搬送路Ｌ２は、その一端が気液混合器２０に接続されており、その他端が気液分離器３０に接続されている。オゾン含有液搬送路Ｌ２の上記一端からは、気液混合器２０にて生成されたオゾン含有液としてのオゾン水が導入され、これによりオゾン含有液搬送路Ｌ２は、気液混合器２０からオゾン水の供給を受ける。上記一端を介してオゾン水の供給を受けたオゾン含有液搬送路Ｌ２は、供給されたオゾン水を上記他端から気液分離器３０に導入する。

オゾン含有液導出路Ｌ３は、その一端が気液分離器３０に接続されており、その他端に吐出口３を有している。オゾン含有液導出路Ｌ３の上記一端からは、気液分離器３０において気液分離が行われた後のオゾン水が導入され、これによりオゾン含有液導出路Ｌ３は、気液分離器３０から当該気液分離後のオゾン水の供給を受ける。上記一端を介して気液分離後のオゾン水の供給を受けたオゾン含有液導出路Ｌ３は、供給された気液分離後のオゾン水を上記他端に設けられた吐出口３から外部に向けて吐出する。

気体還流路Ｌ６は、その一端が気液分離器３０に接続されており、その他端がオゾン発生器１０に接続されている。気体還流路Ｌ６の上記一端からは、気液分離器３０において気液分離が行われることでオゾン水から分離されたオゾンガスを含む気体である残留ガスが導入され、これにより気体還流路Ｌ６は、気液分離器３０から残留ガスの供給を受ける。上記一端を介して残留ガスの供給を受けた気体還流路Ｌ６は、供給された残留ガスを上記他端からオゾン発生器１０に原料ガスとして還流する。

なお、図１中においては、気液分離器３０において気液分離が行なわれているオゾン水および吐出口３から吐出された気液分離後のオゾン水を区別することなく、これらをともに符号１００を用いて示している。

オゾン発生器１０は、気体導入路Ｌ４を介して導入された原料ガスからオゾンガスを発生させるものである。オゾン発生器１０としては、光化学反応法、放射線照射法または放電法のいずれかを利用してオゾンガスを発生させるものが使用できるが、特に好適には、放電法を利用するものが選択されて使用される。放電法には、主として無声放電方式によるものとコロナ放電方式によるものとが存在するが、いずれの使用も可能である。

本実施の形態においては、オゾン発生器１０として、無声放電方式のものを採用している。無声放電方式のオゾン発生器１０は、絶縁物を挟んだ一対のオゾン発生電極間に交流電圧を印加して無声放電を発生させ、オゾン発生電極間に大気圧以上の酸素を含む気体を通過させることにより、オゾンを発生させるものである。

気液混合器２０は、液体導入路Ｌ１を介して導入された液体としての水道水と、オゾン搬送路Ｌ５を介して導入されたオゾンガスを含む気体とから、オゾン含有液としてのオゾン水１００を生成するものである。ここで、本実施の形態においては、気液混合器２０として、ベンチュリー効果を利用することにより、オゾンガスを含む気体を水道水に含有させることができるベンチュリー型の気液混合手段を採用している。

図２に示すように、気液混合器２０は、液体が導入される大径流路部２１と、当該大径流路部２１の下流側に位置し、大径流路部２１を通流した液体が導入される小径流路部２２と、小径流路部２２の下流側に位置し、小径流路部２２を通流した液体が導入される円錐台形状の流路を含む円錐状流路部２３とを有している。また、気液混合器２０は、気体が導入される気体導入通路部２４を有しており、当該気体導入通路部２４は、上述した小径流路部２２に連通している。

大径流路部２１には、上述した液体導入路Ｌ１の上記他端が接続され、気体導入通路部２４には、上述したオゾン搬送路Ｌ５の上記他端が接続されている。また、円錐状流路部２３には、上述したオゾン含有液搬送路Ｌ２の上記一端が接続されている。

液体導入路Ｌ１から大径流路部２１に液体としての水道水が導入されると、大径流路部２１を通流した水道水は、当該大径流路部２１よりも内径の小さい小径流路部２２に導入される。そのため、ベルヌーイの定理によって知られるように、小径流路部２２においては、水道水の流速が増加し、静圧が減少することになる。

その結果、小径流路部２２を通流する水道水の静圧は負圧となり、気体導入通路部２４を介してオゾン搬送路Ｌ５からオゾンガスを含む気体が小径流路部２２内に向けて吸引される。そのため、小径流路部２２において、吸引されたオゾンガスを含む気体が水道水に対して混入されることになり、混入されたオゾンガスが水道水に溶解することになる。これにより、小径流路部２２において、オゾン水１００が生成される。

なお、気液混合器２０においては、混入されたオゾンガスが完全に水道水に溶解させられることが好ましいが、キャビテーション現象が生じること等により、液中においてオゾンガスを含む気体が一部気泡状態で存在することになる。

生成されたオゾン水１００は、円錐状流路部２３に導入され、その後、当該円錐状流路部２３から排出されてオゾン含有液搬送路Ｌ２に導入される。

このように、ベンチュリー型の気液混合手段である気液混合器２０を利用することにより、気液混合器２０の作用によってオゾンガスを含む気体が自吸されて水道水に混入されることになるため、当該気体を水道水に混入させるための動力が不要となり、ランニングコストを低減することができるばかりでなく、構成の簡素化に伴って製造コストを削減することも可能になる。

図１に示すように、気液分離器３０は、オゾン水１００を一時的に貯留してこれを気液分離するものであり、オゾン水１００および残留ガスを貯留できる容器を含んでいる。当該気液分離器３０においては、気液混合器２０において水道水に溶解されなかったオゾンガスを含む残留ガスがオゾン水１００から分離される。

気液分離器３０においては、残留ガスがその比重差に基づいて液面に浮上し、オゾン水１００から分離されて気液分離器３０の上方に貯留されることになる。そのため、気液分離器３０の下方には、残留ガスを含まないオゾン水１００のみが貯留されることになり、気液分離器３０からは、オゾン含有液導出路Ｌ３を介して吐出口３に向けて残留ガスを含まないオゾン水１００のみが排出されることになる。

また、気液分離器３０の上方には、上述した気体還流路Ｌ６の一端が接続されている。気体還流路Ｌ６に接続された気液分離器３０の容器に設けられた排気口は、オゾン含有液導出路Ｌ３に接続された気液分離器３０の排液口よりも鉛直方向において上方（すなわち高所）に配置されている。これにより、気液分離器３０に貯留されたオゾンガスを含む残留ガスは、気体還流路Ｌ６に対して上記排気口を介して排出されることになる。

なお、気液分離器３０においては、気液混合器２０において水道水に溶解されなかったオゾンガスを含む残留ガスが完全にオゾン水１００から分離されることが好ましいが、微細気泡としてオゾン水１００中に含有されたオゾンガスを含む気体については、必ずしもこれがすべてオゾン水１００から分離される必要はなく、十分に微細化されずに比較的大きな気泡としてオゾン水１００中に含有されたオゾンガスを含む残留ガスについてのみこれがオゾン水１００から分離されるようにしてもよい。

液体トラップ４０は、上述した気体還流路Ｌ６上に設けられている。液体トラップ４０は、気体還流路Ｌ６において発生する結露液を捕捉するためのものである。ここで、本実施の形態においては、液体トラップ４０が、気体還流路Ｌ６の途中の位置に設けられている。なお、液体トラップ４０の詳細については、後述することとする。

気体導入路Ｌ４には、逆止弁５が設けられている。逆止弁５は、流体の流動方向を一方向に制限する流通制限手段であり、気体導入路Ｌ４の吸気口４側の圧力がオゾン発生器１０側の圧力よりも高い場合に開弁し、低い場合に閉弁する。

当該逆止弁５を設けることにより、気体導入路Ｌ４は、吸気口４側からオゾン発生器１０側に向かう方向にのみ原料ガスとしての空気を流通させることになる。したがって、万が一にも気体導入路Ｌ４のオゾン発生器１０側の圧力が吸気口４側の圧力よりも上昇した場合であっても、オゾンガスが逆流して吸気口４から外部に排出されてしまうことが防止でき、安全性の向上を図ることができる。

なお、上述した逆止弁５に代えて、原料ガスとしての空気の流量が制御可能な流量制御弁を流通制限手段として気体導入路Ｌ４に設けることとしてもよい。流量制御弁は、たとえば上記気体導入路Ｌ４を閉塞可能な弁体を含み、当該弁体の開弁量を調整することで吸気口４側からオゾン発生器１０側に向けての原料ガスとしての空気の流量を調整可能にするものであり、より具体的には、動力を要しない機械式のものや、動力を用いる電子式の電磁バルブ等が流通制限手段として使用できる。

次に、図１を参照して、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ａにおいてオゾン含有液としてのオゾン水１００を生成する動作について説明する。

外部の液体供給源である水道設備から給液口２を介して液体導入路Ｌ１に導入された水道水は、気液混合器２０に導入され、当該気液混合器２０内を通流する。これに伴い、上述した気液混合器２０の自吸作用により、吸気口４および気体導入路Ｌ４を介して原料ガスとしての空気が、また気体還流路Ｌ６を介して気液分離器３０に貯留された残留ガスが原料ガスとして、それぞれオゾン発生器１０に導入される。これにより、オゾン発生器１０においては、オゾンガスを含む気体が発生させられ、発生させられたオゾンガスを含む気体がオゾン搬送路Ｌ５を介して気液混合器２０に供給される。

供給されたオゾンガスを含む気体は、気液混合器２０において水道水に混入され、これにより気液混合器２０においてオゾン水１００が生成される。生成されたオゾン水１００は、オゾン含有液搬送路Ｌ２を介して気液分離器３０に導入され、当該気液分離器３０においてその気液分離が行なわれてオゾン水１００に含まれる残留ガスが分離された後にオゾン含有液導出路Ｌ３に導入されて吐出口３を介して外部に向けて吐出される。なお、気液分離器３０にてオゾン水１００から分離された残留ガスは、気体還流路Ｌ６を介して回収され、気体導入路Ｌ４を介して再びオゾン発生器１０へと送られる。

ここで、気体還流路Ｌ６を通流する残留ガスは、水蒸気を飽和に近い状態で含有しているため、当該残留ガスが気体還流路Ｌ６の流路壁と接触することによって結露が生じ、結露液としてのオゾン水１００が発生する。発生した結露液としてのオゾン水１００がオゾン発生器１０に流入した場合には、前述したようにオゾン発生器１０の性能劣化や故障に繋がることとなってしまう。そこで、本実施の形態においては、上述したように気体還流路Ｌ６上に液体トラップ４０を設けることにより、当該問題の解決が図られている。

図３は、図１に示す液体トラップ近傍の模式断面図である。以下においては、この図３を参照して、液体トラップ４０の詳細な構成および上記問題の解決が図られる理由について説明する。

図３に示すように、液体トラップ４０は、気液分離器３０側に位置する気体還流路Ｌ６に入口側開口部４３を介して接続されるとともに、オゾン発生器１０側に位置する気体還流路Ｌ６に出口側開口部４４を介して接続された容器４１によって構成されており、その内部にトラップ室４２を備えている。トラップ室４２は、気体還流路Ｌ６の断面積よりも大きい断面積を有する空間にて構成されており、その下部に結露液としてのオゾン水１００を貯留する貯留部４２ａを有している。

気液分離器３０側に位置する気体還流路Ｌ６において発生した結露液としてのオゾン水１００の液滴１０１は、気体還流路Ｌ６を通流する残留ガスによって押し出されることで当該残留ガスとともに入口側開口部４３を介して液体トラップ４０のトラップ室４２に流入する。トラップ室４２に流入した液滴１０１は、トラップ室４２の内部において落下し、トラップ室４２の下部に設けられた貯留部４２ａによって受け止められて貯留される。

一方、トラップ室４２に流入した残留ガスは、トラップ室４２内を通流し、出口側開口部４４を介してオゾン発生器１０側に位置する気体還流路Ｌ６に流出する。ここで、トラップ室４２から流出することでオゾン発生器１０側に位置する気体還流路Ｌ６に流入した残留ガスは、上記液体トラップ４０の作用によって結露液としてのオゾン水１００が取り除かれた後のものであるため、上述した液滴１０１はほとんど含まれていないことになる。

そのため、上記構成を採用することにより、結露液としてのオゾン水１００が液体トラップ４０によって捕捉されることになるため、当該結露液としてのオゾン水１００がオゾン発生器１０に流入してしまうことが効果的に防止できることになる。したがって、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ａとすることにより、オゾン発生器１０の性能劣化や故障が抑制できることになり、安定した性能を長期間にわたって発揮できるものとすることができる。

また、上述した液体トラップ４０は、内部にトラップ室４２が設けられた容器４１を気体還流路Ｌ６の途中位置に設置するという非常に簡素な構成で実現できるため、上記構成を採用することにより、別途乾燥剤を設けたり、積極的に残留ガスを冷却する冷却手段を設けたりする場合に比べ、低コストでかつ小型に製作することができ、またランニングコストの削減が可能になるオゾン含有液生成装置とすることができる。

加えて、上述した如くの、気体還流路Ｌ６の断面積よりも大きい断面積を有するトラップ室４２を備えた液体トラップ４０とすることにより、流路壁の残留ガスに接触する面積も増大することになるため、結露液の発生も促進されることになり、残留ガスからより多くの水蒸気が取り除かれることになる。したがって、上記構成を採用することにより、この点においてもオゾン発生器１０の性能劣化や故障が抑制できることになる。なお、当該効果を高めるためには、残留ガスの流動方向に沿ってトラップ室４２の長さを長くすることが好ましいが、残留ガスから水蒸気を完全に除去する必要はなく、オゾン発生器１０に悪影響が出ない程度にまで水蒸気の除去が可能な長さとすればよい。

以上において説明したように、本実施の形態の如くの構成を採用することにより、性能の劣化や故障の発生が防止でき、低コストでかつ小型に製作でき、さらにはランニングコストが削減できるオゾン含有液生成装置１Ａとすることができる。

図４は、図１に示す液体トラップの他の構成例を示す模式断面図である。次に、この図４を参照して、液体トラップ４０の他の構成例について説明する。

図４に示すように、本構成例においては、オゾン発生器１０側に位置する気体還流路Ｌ６の液体トラップ４０側の端部がトラップ室４２内に向けて突出するように設けられており、これにより液体トラップ４０の出口側開口部４４が、流路壁としての容器４１の内壁面よりもトラップ室４２の内側に配設されている。

このように構成すれば、出口側開口部４４を容器４１の内壁面から遠ざけることが可能になるため、上述した図３に示す液体トラップとした場合に比べ、結露液としてのオゾン水１００がオゾン発生器１０側に位置する気体還流路Ｌ６に流入してしまうことをより確実に防止することができる。したがって、当該構成を採用した場合には、オゾン発生器１０に性能劣化や故障が生じてしまうことをより効果的に防止することができる。

なお、上述した図３および図４に示す液体トラップ４０は、いずれもトラップ室４２に設けられた貯留部４２ａの容量を大きくすることにより、貯留した結露液としてのオゾン水１００がオゾン含有液生成装置１Ａの非動作時において自然に蒸発するように構成したものであるが、液体トラップ４０にて捕捉した結露液としてのオゾン水１００を気液分離器３０に戻すように構成することとしてもよい。

具体的には、図３および図４に示すように液体トラップ４０を水平配置した状態のまま、容器４１に設けられる入口側開口部４３を容器４１に設けられる出口側開口部４４よりも低所に配設することとすれば、結露液としてのオゾン水１００の水位が上昇した場合にも、これが入口側開口部４３から気液分離器３０側に位置する気体還流路Ｌ６に流入することで気液分離器３０によって回収されることになるため、結露液としてのオゾン水１００が出口側開口部４４から流出してしまうことが防止できる。

また、図３および図４に示す構成の液体トラップ４０をそのまま入口側開口部４３が出口側開口部４４よりも低所に位置するように傾斜させたり、あるいは鉛直方向に沿って起立した姿勢となるように垂直配置させたりすることとしてもよい。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるオゾン含有液生成装置の概略的な構成を示す図であり、図６は、図５に示す液体トラップ近傍の模式断面図である。以下、これら図５および図６を参照して、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｂの概略的な構成および液体トラップ４０の詳細について説明する。

図５に示すように、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｂは、液体トラップ４０が気体還流路Ｌ６の気液分離器３０側の端部に設けられるとともに、これが気液分離器３０と一体に設けられている点において、上述した実施の形態１におけるオゾン含有液生成装置１Ａと相違している。

具体的には、図６に示すように、オゾン含有液生成装置１Ｂにあっては、液体トラップ４０の容器４１は、気液分離器３０の容器３１の上部に一体に設けられており、これら液体トラップ４０と気液分離器３０との間に位置する隔壁５０により、トラップ室４２と気液分離器３０の内部の空間とが区画されている。当該隔壁５０の所定位置には、トラップ室４２と気液分離器３０の内部の空間とを連通する貫通孔が設けられており、当該貫通孔によって液体トラップ４０の入口側開口部４３が構成されている。

また、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｂにあっては、上述した図４の場合と同様に、気体還流路Ｌ６の液体トラップ４０側の端部がトラップ室４２内に向けて突出するように設けられており、これにより液体トラップ４０の出口側開口部４４が、流路壁としての容器４１の内壁面よりもトラップ室４２の内側に配設されている。

ここで、残留ガスが入口側開口部４３を介して気液分離器３０からトラップ室４２に流入することにより、容器４１の流路壁にて発生した結露液としてのオゾン水１００の液滴１０１は、トラップ室４２の内部において落下し、トラップ室４２の下部に設けられた貯留部４２ａによって受け止められ、その後、入口側開口部４３を介して気液分離器３０に戻されることになる。

一方で、トラップ室４２に流入した残留ガスは、トラップ室４２内を通流し、出口側開口部４４を介して気体還流路Ｌ６に流出する。ここで、トラップ室４２から流出することで気体還流路Ｌ６に流入した残留ガスは、上記液体トラップ４０の作用によって結露液としてのオゾン水１００が取り除かれた後のものであるため、上述した液滴１０１はほとんど含まれていないことになる。

したがって、このように構成した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果と同様の効果が得られることになる。さらには、上記構成を採用することにより、液体トラップ４０にて捕捉した結露液としてのオゾン水１００が気液分離器３０にて回収されるように容易に構成することができる効果が得られるとともに、部品点数の削減が図られて製造コストが削減できる効果も得られる。

以下においては、上述した本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｂと、これとは構成の異なるオゾン含有液生成装置をそれぞれ実施例および比較例として実際に試作するとともに、それらの経時的な性能の変化を検証した検証試験について説明する。なお、比較例に係るオゾン含有液生成装置は、上述した本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｂにおいて、液体トラップ４０を設けずに、気体還流路Ｌ６を気液分離器３０の内部の空間に直接接続した構成のものである。

検証試験においては、実施例および比較例に係るオゾン含有液生成装置を断続的に繰り返し動作させ、そのエージング回数が所定の回数（０回、１００００回、２００００回）となった時点で吐出口から吐出されるオゾン水のオゾン濃度を測定することにより、経時的な性能の変化を確認した。

図７は、実施例および比較例に係るオゾン含有液生成装置の経時的な性能の変化を示すグラフである。図７においては、横軸がエージング回数（回）を、縦軸がオゾン濃度（ｍｇ／Ｌ）をそれぞれ表わしている。

図７に示すように、初期において同等の性能を有していた実施例および比較例に係るオゾン含有液生成装置は、エージング回数を重ねるに連れ、その性能に差が生じることが確認された。

具体的には、比較例に係るオゾン含有液生成装置から吐出されるオゾン水のオゾン濃度は、初期に約０．８ｍｇ／Ｌであったものが、エージング回数１００００回の時点において約０．５５ｍｇ／Ｌに低下し、さらにエージング回数２００００回の時点において約０．５ｍｇ／Ｌにまで低下している。これに対し、実施例に係るオゾン含有液生成装置から吐出されるオゾン水のオゾン濃度は、初期に約０．８ｍｇ／Ｌであったものが、エージング回数１００００回の時点および２００００回の時点のいずれにおいても、約０．７ｍｇ／Ｌにまでにしか低下していない。

このように、実施例および比較例に係るオゾン含有液生成装置において経時的な性能の変化に差が生じた理由は、一意に実施例に係るオゾン含有液生成装置において、液体トラップを設けたことにあり、当該液体トラップによって、気体還流経路において発生する結露液としてのオゾン水がオゾン発生器に流入することが抑制できている点にあると考察される。

したがって、以上の検証試験の結果から、本発明により、性能の劣化や故障の発生が効果的に防止できることが確認された。

図８は、本実施の形態に基づいた変形例に係るオゾン含有液生成装置の液体トラップ近傍の模式断面図であり、図９は、図８に示す液体トラップのトラップ室の底面を上方から見た場合の模式平面図である。以下、これら図８および図９を参照して、本変形例に係るオゾン含有液生成装置について説明する。

図８に示すように、本変形例に係るオゾン含有液生成装置は、気液分離器３０と液体トラップ４０とが一体に構成されている点において、上述した本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｂと共通している。一方で、本変形例に係るオゾン含有液生成装置は、液体トラップ４０が設けられた部分近傍の具体的な構造において、上述した本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｂと相違している。

より詳細には、本変形例に係るオゾン含有液生成装置にあっては、一体化された気液分離器３０および液体トラップ４０が、容器３１からなる上面開口の第１容器部材と、隔壁５０を構成する隔壁部材と、容器４１からなる下面開口の第２容器部材の３つの部材を含んでおり、これら第１容器部材、隔壁部材および第２容器部材がこの順で下方から上方に向かって積層されることで形成されている。

これにより、気液分離器３０の内部の空間である気液分離室は、容器３１および隔壁５０によって規定されることになる。また、液体トラップ４０の内部の空間であるトラップ室４２は、隔壁５０および容器４１によって規定されることになり、特にトラップ室４２の底面は、隔壁５０の上面によって規定されることになる。なお、第１容器部材と隔壁部材との間および隔壁部材と第２容器部材との間には、これら気液分離室およびトラップ室４２がいずれも外部に対して気密に封止されることとなるように、適宜Ｏリング等のシール部材が介装される。

したがって、このように構成することにより、液体トラップ４０が、気液分離器３０の直上の位置において気液分離器３０と一体に設けられることになり、簡易な構成でこれらを一体化させることが可能になる。そのため、製造の際の組付作業が容易化することになり、製造コストをさらに削減できる効果が得られる。

隔壁５０の所定位置には、貫通孔が設けられることで入口側開口部４３が設けられている。当該入口側開口部４３は、液体トラップ４０から見て気液分離器３０側に位置する気体還流路Ｌ６に相当することになる。

ここで、図８および図９に示すように、本変形例に係るオゾン含有液生成装置にあっては、トラップ室４２の底面である隔壁５０の上面が、上述した入口側開口部４３が位置する部分に向けて傾斜する傾斜面５１にて構成されている。このように構成することにより、液体トラップ４０にて捕捉された結露液としてのオゾン水１００の液滴１０１が、当該傾斜面５１をつたって入口側開口部４３に集められることになるため、より効率的に当該オゾン水１００を気液分離器３０にて回収することが可能になる。なお、図８および図９においては、傾斜面５１をつたって流れるオゾン水１００の流れの向きを模式的に破線矢印にて表わしている。

また、図８に示すように、本変形例に係るオゾン含有液生成装置にあっては、液体トラップ４０から見てオゾン発生器１０側に位置する気体還流路Ｌ６の液体トラップ４０に対する接続端である出口側開口部４４が、上述した入口側開口部４３の直上の位置から偏在した位置に配設されている。このように構成することにより、トラップ室４２の水平方向に沿った大きさを拡大することができるため、上述したトラップ室４２の傾斜面５１にて構成される底面の大きさを大きく確保することが可能となり、液体トラップ４０にてオゾン水１００を捕捉してこれを気液分離器３０にて回収させる機能がより高められることになる。

さらに、図８に示すように、本変形例に係るオゾン含有液生成装置にあっては、気体導入路Ｌ４と、当該気体導入路Ｌ４に設けられる吸気口４および流通制限手段としての逆止弁５が、いずれも上述した入口側開口部４３の直上の位置に配設されている。このように構成することにより、一体化された気液分離器３０および液体トラップ４０に対して、さらに気体導入路Ｌ４をも一体化させることが可能になるとともに、一体化後においてその体格を小さく構成することができるため、装置構成のさらなる簡素化および小型化が図られることになる。

以上において説明した本発明の実施の形態１および２ならびにその変形例においては、オゾン含有液生成手段としてベンチュリー型の気液混合器２０を利用することとし、これにより気液混合器２０の自吸作用によって気液混合器２０に原料ガスが供給されるように構成した場合を例示したが、オゾン含有液生成手段として自吸作用を有しない気液混合手段を用いることも可能である。その場合には、気体導入路Ｌ４、オゾン搬送路Ｌ５および気体還流路Ｌ６に必要に応じてポンプ等の気体を強制的に圧送する手段を設けることとすればよい。

また、上述した本発明の実施の形態１および２ならびにその変形例においては、気液分離手段として容器を備えた気液分離器３０を設けた場合を例示したが、気液分離が可能なものであればどのようなものでも気液分離手段として利用することが可能であり、たとえばオゾン含有液搬送路Ｌ２およびオゾン含有液導出路Ｌ３を繋ぐ部分の配管の一部を広げて気液分離手段とすることも可能である。

また、上述した本発明の実施の形態１および２ならびにその変形例においては、外部の空気を原料ガスとして吸気するように構成した場合を例示したが、酸素ボンベ等に気体導入路Ｌ４の吸気口４が接続されて使用されることとしてもよい。

また、上述した本発明の実施の形態１および２ならびにその変形例においては、ユニット化されることで通常の水道設備に洗浄ユニットとして付設可能とされたオゾン含有液生成装置１Ａ，１Ｂに本発明を適用した場合を例示したが、通常の水道設備と予め一体化されるように構成された洗浄装置に本発明を適用してもよい。さらには、通常の水道設備以外の他の給液設備に洗浄ユニットして付設可能とされたオゾン含有液生成装置に本発明を適用してもよいし、通常の水道設備以外の他の給液設備に一体化されるように構成された洗浄装置に本発明を適用することとしてもよい。

ここで、上述した洗浄装置としては、キッチン、浴室、トイレ、洗面所等に設けられる水回り設備や、住戸や工場等に付設される配管あるいは工場等に設置された機械設備の洗浄に使用される洗浄装置、工場等に設置された生産設備としての部品の洗浄装置や食料品を含む各種商品や製品の洗浄装置、医療施設等において使用される各種の洗浄装置、手洗い器や洗顔器をはじめとする各種美容健康器具、建物の床面や壁面等を対称とする殺菌や消臭、漂白等を目的とした各種の清掃装置などが挙げられる。

このように、本発明は、その趣旨に照らして逸脱しない範囲で各種の洗浄ユニットや洗浄装置に適用が可能である。

以上において開示した上記実施の形態ならびにその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１Ａ，１Ｂ オゾン含有液生成装置、２ 吸液口、３ 吐出口、４ 吸気口、５ 逆止弁、１０ オゾン発生器、２０ 気液混合器、２１ 大径流路部、２２ 小径流路部、２３ 円錐状流路部、２４ 気体導入通路部、３０ 気液分離器、３１ 容器（第１容器部材）、４０ 液体トラップ、４１ 容器（第２容器部材）、４２ トラップ室、４２ａ 貯留部、４３ 入口側開口部、４４ 出口側開口部、５０ 隔壁（隔壁部材）、５１ 傾斜面、１００ オゾン水、１０１ 液滴、Ｌ１ 液体導入路、Ｌ２ オゾン含有液搬送路、Ｌ３ オゾン含有液導出路、Ｌ４ 気体導入路、Ｌ５ オゾン搬送路、Ｌ６ 気体還流路。

Claims (11)

1. 酸素を含む気体を用いてオゾンを発生させるオゾン発生手段と、
   前記オゾン発生手段にて発生させたオゾンを液体に含有させることでオゾン含有液を生成するオゾン含有液生成手段と、
   前記オゾン発生手段に酸素を含む気体を導入する気体導入路と、
   前記オゾン含有液生成手段に液体を導入する液体導入路と、
   前記オゾン含有液生成手段にて生成されたオゾン含有液を一時的に貯留してこれを気液分離する気液分離手段と、
   前記気液分離手段にて気液分離された後のオゾン含有液を外部に導出するオゾン含有液導出路と、
   前記気液分離手段にてオゾン含有液から分離されたオゾンを含む気体を前記オゾン発生手段に還流する気体還流路と、
   前記気体還流路上に設けられた液体トラップとを備えた、オゾン含有液生成装置。
2. 前記液体トラップが、前記気体還流路の断面積よりも大きい断面積を有するトラップ室を有している、請求項１に記載のオゾン含有液生成装置。
3. 前記液体トラップから見て前記オゾン発生手段側に位置する前記気体還流路の前記液体トラップに対する接続端が、前記トラップ室を規定する前記液体トラップの内壁面よりも前記トラップ室の内側に向けて突出するように設けられている、請求項２に記載のオゾン含有液生成装置。
4. 前記液体トラップにて捕捉した液体が、前記気液分離手段によって回収されるように構成されている、請求項１から３のいずれかに記載のオゾン含有液生成装置。
5. 前記液体トラップが、前記気液分離手段に一体に設けられている、請求項１から４のいずれかに記載のオゾン含有液生成装置。
6. 前記液体トラップが、前記気体還流路の断面積よりも大きい断面積を有するトラップ室を有し、前記気液分離手段の直上に位置するように前記気液分離手段に一体に設けられ、
   前記気液分離手段が、オゾン含有液を一時的に貯留してこれを気液分離するための気液分離室を有し、
   前記液体トラップにて捕捉した液体が前記気液分離手段によって回収されるように、前記トラップ室の底面が、前記液体トラップから見て前記気液分離手段側に位置する前記気体還流路の前記液体トラップに対する接続端側に向けて傾斜した傾斜形状を有している、請求項１に記載のオゾン含有液生成装置。
7. 前記気液分離室と前記トラップ室とが、前記液体トラップから見て前記気液分離手段側に位置する前記気体還流路としての開口部が形成された隔壁によって区画され、
   一体化された前記気液分離手段および前記液体トラップが、前記気液分離室を規定する上面開口の第１容器部材と、前記隔壁を構成する隔壁部材と、前記トラップ室を規定する下面開口の第２容器部材とを含み、これら第１容器部材、隔壁部材および第２容器部材がこの順で下方から上方に向かって積層されることで形成されている、請求項６に記載のオゾン含有液生成装置。
8. 前記気体導入路が、酸素を含む気体を導入するための吸気口と、前記吸気口が位置する側から前記オゾン発生手段が位置する側に向かう方向にのみ酸素を含む気体の流通を可能にする流通制限手段とを含み、
   前記液体トラップから見て前記オゾン発生手段側に位置する前記気体還流路の前記液体トラップに対する接続端が、前記開口部の直上の位置から偏在した位置に設けられ、
   前記流通制限手段が、前記トラップ室に連通するように前記開口部の直上の位置に設けられている、請求項７に記載のオゾン含有液生成装置。
9. 前記液体トラップから見て前記オゾン発生手段側に位置する前記気体還流路の前記液体トラップに対する接続端が、前記トラップ室を規定する前記液体トラップの内壁面よりも前記トラップ室の内側に向けて突出するように設けられている、請求項６から８のいずれかに記載のオゾン含有液生成装置。
10. 前記オゾン含有液生成手段が、ベンチュリー効果を利用してオゾンを液体に含有させる気液混合手段にて構成されている、請求項１から９のいずれかに記載のオゾン含有液生成装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載のオゾン含有液生成装置を備えた、洗浄装置。

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