JP2015040343A - オゾン含有液生成装置およびオゾン含有液生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発生するオゾンガスを適切に処理することが可能な小型でかつ簡素な構成の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、通流された水を電気分解することにより、気体状態のオゾンが含まれたオゾン含有液Ｂを生成するオゾン含有液生成部１０と、生成されたオゾン含有液Ｂを一時的に貯留することにより、貯留されたオゾン含有液Ｂを気体状態のオゾンが含まれた気液混合体Ｃと気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン溶解液Ｄとに分離する分離部２０と、分離された後の気液混合体Ｃから気体状態のオゾンを分解除去するオゾンガス分解部３０と、分離された後のオゾン溶解液Ｄと気体状態のオゾンが分解除去された後の気液混合体Ｅとを混合することにより、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン含有液Ｆを生成する混合部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オゾン含有液生成方法に関し、特に、水を電気分解することによってオゾン含有液を生成するいわゆる直接電解方式のオゾン含有液生成装置およびオゾン含有液生成方法に関する。

オゾン含有液生成方法の一つとして、水を電気分解することによって直接的にオゾン液を生成する直接電解方式が知られている。直接電解方式は、水に対して電気分解を行なうことによって得られる酸素をオゾンに変換し、これを水に溶解させることでオゾン含有液を生成するものである。

この直接電解方式のオゾン含有液生成装置が開示された文献としては、たとえば特開平１１−１２７７４号公報（特許文献１）がある。当該特許文献１に開示されたオゾン含有液生成装置は、外部から水が供給可能に構成されたタンクと、当該タンクに接続された循環経路と、当該循環経路上に設けられた電解セルおよびポンプとを備えており、電解セルに所定の電力が供給された状態でポンプを駆動することによってタンク内に貯留された水を電解セルに供給して電気分解を行ない、これによりタンク内に貯留された水を徐々にオゾン含有液に置換することで高濃度のオゾン含有液を得るものである。

ここで、電解セルに通流された後のオゾン含有液には、水に溶解しきらなかった気体状態のオゾン（余剰オゾンガス）が気泡として含まれるため、上記特許文献１に開示されたオゾン含有液生成装置においては、オゾン含有液の生成時において、タンクの上部に徐々にオゾンガスが溜まることになる。このオゾンガスは、人体に有害であるため、適切に処理することが必要である。

そのため、上記特許文献１に開示されたオゾン含有液生成装置においては、タンクの内部に液面センサを設けるとともに、タンクの上部に圧力調整弁およびオゾン分解触媒を含む排気機構を設けることとしている。これにより、液面センサを用いてタンク内のオゾン含有液の液位を常時監視しつつ、圧力調整弁を適切に制御することにより、タンクの上部に溜まったオゾンガスをオゾン分解触媒に接触させることで分解除去して外部に排出しつつ、高濃度のオゾン含有液の生成を可能にしている。

特開平１１−１２７７４号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたオゾン含有液生成装置にあっては、有害なオゾンガスが外部に排出されない反面、これを実現するために設置される液面センサおよび圧力調整弁による駆動制御が非常に複雑になってしまう問題がある。また、上述した液面センサや圧力調整弁を設置する分だけ装置が大型化したり装置構成が複雑化したりする問題も発生する。さらには、タンク内において貯留されたオゾン含有液から気泡を浮上させてオゾンガスを含む気体をオゾン含有液から確実に気液分離させるためには、相当程度の大きさおよび深さのタンクが必要であり、この点においても装置が大型化してしまう問題が生じる。

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、その目的とするところは、発生するオゾンガスを適切に処理することが可能な小型でかつ簡素な構成のオゾン含有液生成装置を提供することにあるとともに、発生するオゾンガスを適切に処理することが可能でかつ装置を小型化および簡素化できるオゾン含有液生成方法を提供することにある。

本発明に基づくオゾン含有液生成装置は、通流された水を電気分解することにより、気体状態のオゾンが含まれたオゾン含有液を生成するオゾン含有液生成部と、上記オゾン含有液生成部にて生成されたオゾン含有液を一時的に貯留することにより、貯留されたオゾン含有液を、気体状態のオゾンが含まれた気液混合体と、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン溶解液とに分離する分離部と、上記分離部にて分離された後の気液混合体から気体状態のオゾンを分解除去するオゾンガス分解部と、上記分離部にて分離された後のオゾン溶解液と、上記オゾンガス分解部によって気体状態のオゾンが分解除去された後の気液混合体とを混合することにより、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン含有液を生成する混合部とを備えている。

上記本発明に基づくオゾン含有液生成装置にあっては、上記オゾンガス分解部が、熱分解法、活性炭法、触媒法、紫外線法および薬液法のいずれかまたはその組み合わせに基づいて気体状態のオゾンを分解除去するものであることが好ましい。

上記本発明に基づくオゾン含有液生成装置にあっては、上記混合部が、ベンチュリー効果を利用してオゾン溶解液に気液混合体を混合させるものであることが好ましい。

上記本発明に基づくオゾン含有液生成装置にあっては、上記分離部が、上記オゾン含有液生成部にて生成されたオゾン含有液を導入するための導入口と、分離された後の気液混合体を導出するための第１導出口と、分離された後のオゾン溶解液を導出するための第２導出口とを有していることが好ましい。その場合には、上記第１導出口が、上記導入口および上記第２導出口よりも高い位置に設けられことが好ましく、また、上記導入口と上記第２導出口とを隔てるように上記分離部の底部から隔壁部が立設されていることが好ましい。

本発明に基づくオゾン含有液生成方法は、通流された水を電気分解することにより、気体状態のオゾンが含まれたオゾン含有液を生成するステップと、生成されたオゾン含有液を一時的に貯留することにより、貯留されたオゾン含有液を、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン溶解液と、気体状態のオゾンが含まれた気液混合体とに分離するステップと、分離された後の気液混合体から気体状態のオゾンを分解除去するステップと、分離された後のオゾン溶解液と、気体状態のオゾンが分解除去された後の気液混合体とを混合することにより、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン含有液を生成するステップとを備えている。

本発明によれば、発生するオゾンガスを適切に処理することが可能な小型でかつ簡素な構成のオゾン含有液生成装置を提供することができるとともに、発生するオゾンガスを適切に処理することが可能でかつ装置を小型化および簡素化できるオゾン含有液生成方法を提供することができる。

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図である。 図１に示すオゾン含有液生成部の模式断面図である。 図１に示す混合部の模式断面図である。 本発明の実施の形態２におけるオゾン含有液生成装置に具備される分離部の模式断面図である。 本発明の実施の形態３におけるオゾン含有液生成装置の概略図である。 本発明の実施の形態４におけるオゾン含有液生成装置の概略図である。

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、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。なお、図中に示す矢印は、それぞれ当該矢印が付された配管中を流れる液体または気液混合体の流動方向をそれぞれ表わしており、当該矢印に付された符号は、それぞれ液体または気液混合体の種類を表わしている。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるオゾン含有液生成装置の概略図である。また、図２は、図１に示すオゾン含有液生成部の模式断面図であり、図３は、図１に示す混合部の模式断面図である。まず、これら図１ないし図３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の構成について説明する。

図１に示すように、オゾン含有液生成装置１Ａは、ポンプ１０と、オゾン含有液生成部２０と、分離部３０と、オゾンガス分解部４０と、混合部５０と、吐出部６０と、これらを接続する配管Ｌ１〜Ｌ７とを主として備えている。

ポンプ１０は、外部に設置された水供給源（たとえば水道設備等）からオゾン含有液生成装置１Ａの内部に水Ａの供給を受けるためのものであり、その一端が配管Ｌ１に接続されており、その他端が配管Ｌ２に接続されている。ポンプ１０としては、所定の電力を受けることによって水Ａを圧送することができる一般的なポンプを使用することができる。

オゾン含有液生成部２０は、オゾン含有液Ｂを生成するものであり、その一端が配管Ｌ２に接続されており、その他端が配管Ｌ３に接続されている。オゾン含有液生成部２０は、通流された水Ａを所定の電力を受けることによって電気分解し、これによって得られる酸素をオゾンに変換して水Ａに溶解させるものである。

図２に示すように、オゾン含有液生成部２０は、水Ａが通流されるケーシング２１と、その内部に設置された電解セル２２とによって構成されており、ケーシング２１には、それぞれ配管Ｌ２および配管Ｌ３に接続される流入口２３および流出口２４が設けられている。一次側である流入口２３からケーシング２１の内部に流入した水Ａは、電解セル２２に接触することで電気分解され、これによりオゾン含有液Ｂが生成される。生成されたオゾン含有液Ｂは、二次側である流出口２４から外部に向けて流出する。

このとき、発生したオゾンのうち、水に溶解しきらなかった気体状態のオゾンである余剰オゾンガスは、電気分解によって生じる他の気体（たとえば酸素等）とともに気体状態のまま気泡ｂ１となってオゾン含有液Ｂ中に含まれることになる。したがって、流出口２４からは、気体状態のオゾンが含まれたオゾン含有液Ｂが外部に向けて流出することになる。

ケーシング２１および電解セル２２としては、既知の各種のものが使用可能であるが、本実施の形態においては、ケーシング２１として、内径がφ５ｍｍのチューブ状の配管を使用し、電解セル２２として、太さがφ３ｍｍの棒状のオゾン水生成電極を使用している。このように、ケーシング２１の内面と電解セル２２の表面との間の隙間を狭くすることにより、電解セル２２の表面において発生するオゾンと水Ａとの接触頻度を高めることができ、これによってオゾンの溶解効率を向上させることが可能になり、結果として高濃度のオゾン含有液Ｂを生成することができる。

分離部３０は、オゾン含有液Ｂを一時的に貯留するものであり、配管Ｌ３〜Ｌ５に接続されている。分離部３０は、オゾン含有液Ｂを一時的に貯留することにより、貯留されたオゾン含有液Ｂを、気体状態のオゾン（すなわち気泡ｂ１）が含まれた気液混合体Ｃと、気体状態のオゾン（すなわち気泡ｂ１）が実質的に含まれないオゾン溶解液Ｄとに分離する。

具体的には、オゾン含有液Ｂに含まれる気泡ｂ１が分離部３０の内部においてその浮力に基づいて上昇することにより、これが分離部３０の上部に集められることになり、これによって分離部３０においてオゾン含有液Ｂが気液混合体Ｃとオゾン溶解液Ｄとに分離される。その際、分離部３０の上部に集められた気泡ｂ１は、オゾン含有液Ｂから完全に気液分離される必要はなく、分離部３０の上部においてその一部が気泡ｂ１のままオゾン含有液Ｂに含まれていてよい。

分離部３０に接続された配管Ｌ３〜Ｌ５のうち、分離部３０にオゾン含有液Ｂを導入する配管Ｌ３と、分離部３０からオゾン溶解液Ｄを外部に導出する配管Ｌ５とは、分離部３０の下部において分離部３０に接続されており、分離部３０から気液混合体Ｃを外部に導出する配管Ｌ４は、分離部３０の上部において分離部３０に接続されている。すなわち、配管Ｌ４は、配管Ｌ３，Ｌ５が接続された位置よりも高い位置において分離部３０に接続されている。

ここで、分離部３０からオゾン溶解液Ｄを外部に導出する配管Ｌ５は、その下流側において混合部５０および吐出部６０に接続されている。そのため、これら混合部５０および吐出部６０が有する流動負荷により、分離部３０の内部においてオゾン含有液Ｂによる液位が形成されることになり、その結果、分離部３０におけるオゾン含有液Ｂの一時的な貯留が可能となり、上述した分離処理が可能になる。

また、上述した混合部５０および吐出部６０による流動負荷を適切に設定するとともに、分離部３０に接続される配管Ｌ３と配管Ｌ５との間の距離を適切に広く設定することにより、分離部３０から配管Ｌ５に気泡ｂ１が導出されてしまうことが確実に防止できる。

分離部３０としては、耐オゾン性を有する部材または耐オゾン性を有する被膜等によって表面がコーティングされた部材等によって形成されたタンクが使用できる。タンクの形状は、特に制限されるものではなく、中空円柱状、中空多角柱状、中空円錐状、中空多角錐状等、様々な形状のものが使用できる。また、分離部３０は、必ずしもタンクによって構成されている必要はなく、配管の一部を拡径すること等によってこれが構成されていてもよい。

なお、上述したように、分離部３０においては、その上部において気体と液体とが完全に分離されて液体中に気泡が含まれない程度にまで気液分離が行なわれる必要がないため、分離部３０の容量は比較的小容量で足り、この点においてオゾン含有液生成装置１Ａを従来に比して小型に構成することができる。

オゾンガス分解部４０は、気液混合体Ｃに含まれる気体状態のオゾンを分解除去するものであり、その一端が配管Ｌ４に接続されており、その他端が配管Ｌ６に接続されている。オゾンガス分解部４０は、配管Ｌ４から流入した気液混合体Ｃ中の気泡ｂ１に含まれるオゾンガスを分解除去することにより、気液混合体Ｃを気体状態のオゾンが実質的に含まれない気液混合体Ｅにし、これを配管Ｌ６に向けて流出させる。なお、オゾンガス分解部４０から流出する気液混合体Ｅは、気液混合体Ｃにもともと含まれていたオゾンガス以外の気体と、オゾンガスが分解除去されることで発生するオゾンガス以外の気体とを気泡ｂ２（図３参照）として含むものとなる。

オゾンガス分解部４０としては、オゾンガスを分解除去することができる既知の各種のオゾンガス分解手段が使用できる。たとえば、オゾンガス分解部４０としては、熱分解法、活性炭法、触媒法、紫外線法および薬液法のいずれかまたはその組み合わせに基づいたオゾンガス分解手段が使用できるが、本実施の形態においては、活性炭を用いたオゾンガス分解フィルタを使用している。ここで、オゾンガス分解フィルタは、活性炭の細孔内にオゾンガスを吸着させ、炭素とオゾンガスとの反応を利用してオゾンガスを分解除去するものである。

混合部５０は、オゾン溶解液Ｄと気液混合体Ｅとを混合することにより、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン含有液Ｆを生成するものであり、配管Ｌ５〜Ｌ７に接続されている。ここで、本実施の形態においては、混合部５０として、ベンチュリー効果を利用することにより、オゾン溶解液Ｄと気液混合体Ｅとを混合させることができるベンチュリー型の混合器を使用している。

図３に示すように、混合部５０は、オゾン溶解液Ｄが導入される大径流路部５１と、当該大径流路部５１の下流側に位置し、大径流路部５１に連通する小径流路部５２と、小径流路部５２の下流側に位置し、小径流路部５２に連通する円錐台形状の流路を含む円錐状流路部５３とを有している。これら大径流路部５１、小径流路部５２および円錐状流路部５３は、互いに直線状に並ぶように配設されている。

また、混合部５０は、気液混合体Ｅが導入される比較的小径の気液混合体導入路５４を有しており、当該気液混合体導入路５４は、上述した小径流路部５２に連通している。なお、気液混合体導入路５４は、上述した大径流路部５１、小径流路部５２および円錐状流路部５３が並ぶ方向と交差する方向に延在して設けられている。

大径流路部５１には、上述した配管Ｌ５が接続されており、円錐状流路部５３には、上述した配管Ｌ７が接続されている。一方、気液混合体導入路５４には、上述した配管Ｌ６が接続されている。

配管Ｌ５から大径流路部５１にオゾン溶解液Ｄが導入されると、大径流路部５１を通流したオゾン溶解液Ｄは、当該大径流路部５１よりも内径の小さい小径流路部５２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５２においては、オゾン溶解液Ｄ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５２を通流するオゾン溶解液Ｄの静圧は負圧となり、気液混合体導入路５４を介して配管Ｌ６から気液混合体Ｅが小径流路部５２内に向けて吸引される。そのため、小径流路部５２において、吸引された気液混合体Ｅがオゾン溶解液Ｄに対して混入されることになり、オゾン溶解液Ｄと気液混合体Ｅとが混合されることになる。これにより、小径流路部５２において、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン含有液Ｆが生成される。

生成されたオゾン含有液Ｆは、円錐状流路部５３に導入され、その後、当該円錐状流路部５３から排出されて配管Ｌ７に導入される。

このように、混合部５０としてベンチュリー型の混合器を利用することにより、混合部５０の作用によって気液混合体Ｅが自吸されてオゾン溶解液Ｄに混入されることになるため、気液混合体Ｃをオゾンガス分解部４０に導入させるための動力と、気液混合体Ｅを混合部５０に導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。

吐出部６０は、オゾン含有液Ｆを外部に向けて吐出するためのものであり、配管Ｌ７に接続されている。吐出部６０としては、各種のものが使用できるが、たとえば吐出流量の調節が可能なノズル体等にて構成されていることが好ましい。

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の動作について説明するとともに、本実施の形態におけるオゾン含有液生成方法について説明する。

オゾン含有液Ｆの生成に際しては、ポンプ１０に所定の電力が供給されることによってポンプ１０が駆動されるとともに、電解セル２２に所定の電力が供給されることによってオゾン含有液生成部２０が駆動される。これにより、オゾン含有液生成装置１Ａの外部に設置された図示しない水供給源から配管Ｌ１，Ｌ２を経由して水Ａがオゾン含有液生成部２０に導入されることになるとともに、当該オゾン含有液生成部２０において、導入された水Ａに対して電気分解が行なわれることで気体状態のオゾンを含むオゾン含有液Ｂが生成される。

オゾン含有液生成部２０において生成されたオゾン含有液Ｂは、ポンプ１０によって圧送されることで配管Ｌ３を経由して分離部３０に導入される。分離部３０においては、気体状態のオゾンを含むオゾン含有液Ｂが一時的に貯留され、気体状態のオゾンを含む気泡ｂ１がその浮力と上述した混合部５０の有する自吸作用によって上昇することにより、当該オゾン含有液Ｂが、気体状態のオゾンが含まれた気液混合体Ｃと、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン溶解液Ｄとに分離される。なお、このうちの気液混合体Ｃは、分離部３０の上部に位置することになり、オゾン溶解液Ｄは、分離部３０の下部に位置することになる。

分離部３０において分離された後のオゾン溶解液Ｄは、分離部３０の内圧が上昇することに伴って混合部５０および吐出部６０の有する流動負荷に抗して配管Ｌ５に流出し、当該配管Ｌ５を経由して混合部５０に導入される。

その際、上述した混合部５０の有する自吸作用に基づき、分離部３０において分離された後の気液混合体Ｃは、配管Ｌ４を経由してオゾンガス分解部４０に導入される。オゾンガス分解部４０に導入された気液混合体Ｃに含まれる気体状態のオゾンは、当該オゾンガス分解部４０において分解除去される。これにより、オゾンガス分解部４０に導入された気液混合体Ｃは、気体状態のオゾンが実質的に含まれない気液混合体Ｅとされ、この気液混合体Ｅが、上述した混合部５０の有する自吸作用に基づき、配管Ｌ６を経由して混合部５０に導入される。

混合部５０においては、導入されたオゾン溶解液Ｄと気液混合体Ｅとが混合され、これによりオゾン含有液Ｆが生成される。このとき、上述したようにオゾン溶解液Ｄおよび気液混合体Ｅともに気体状態のオゾンを実質的に含んでいないため、混合後のオゾン含有液Ｆは、水に溶解しきらなかった気体状態のオゾンである余剰オゾンガスを実質的に含まないものとなり、安全性に優れたものとなる。

混合部５０において生成されたオゾン含有液Ｆは、配管Ｌ７を経由して吐出部６０に導入され、吐出部６０を介して外部に向けて吐出される。

以上において説明したように、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ａにおいては、オゾン含有液生成部２０にて発生することが不可避である、水に溶解しきらなかった気体状態のオゾンである余剰オゾンガスを、気液混合体Ｃの状態でオゾンガス分解部４０に導入し、当該オゾンガス分解部４０にて余剰オゾンガスを分解除去することとしている。また、これに加え、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ａにおいては、余剰オゾンガスを分解除去した後の気液混合体Ｅをオゾン溶解液Ｄに混合することにより、余剰オゾンガスが実質的に含まれないオゾン含有液Ｆを生成することとしている。

そのため、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、従来のオゾン含有液生成装置において必要であった液面センサや圧力調整弁といった構成部品を設けずとも、発生するオゾンガスを適切に処理することが可能になるため、これら構成部品が不要になる分だけ、小型でかつ簡素な構成のオゾン含有液生成装置とすることができる。また、液面センサや圧力調整弁を必要としないため、複雑な制御が必要になることもなく、この点においても従来に比してより簡素な構成のオゾン含有液生成装置とすることができる。

また、本実施の形態におけるオゾン含有液生成方法は、上述した本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ａの動作に基づいて、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン含有液を生成するものであり、通流された水Ａを電気分解することにより、気体状態のオゾンが含まれたオゾン含有液Ｂを生成するステップと、生成されたオゾン含有液Ｂを一時的に貯留することにより、貯留されたオゾン含有液Ｂを、気体状態のオゾンが含まれた気液混合体Ｃと、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン溶解液Ｄとに分離するステップと、分離された後の気液混合体Ｃから気体状態のオゾンを分解除去するステップと、分離された後のオゾン溶解液Ｄと、気体状態のオゾンが分解除去された後の気液混合体Ｅとを混合することにより、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン含有液Ｆを生成するステップとを備えるものである。

このように、本実施の形態におけるオゾン含有液生成方法を採用することにより、上述したように、発生するオゾンガスを適切に処理することが可能でかつ装置を小型化および簡素化することができる。

（実施の形態２）
図４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に具備される分離部の模式断面図である。次に、この図４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について説明する。なお、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｂは、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と比較した場合に、分離部３０の構成においてのみ相違するものである。

図４に示すように、オゾン含有液生成装置１Ｂにあっては、分離部３０として、内部の空間が第１貯留室３３Ａと第２貯留室３３Ｂとに区画されたものが使用されている。具体的には、分離部３０は、ケーシング３１と、当該ケーシング３１の底部３１ａから立設された隔壁部３２とを有しており、当該隔壁部３２によって上述した第１貯留室３３Ａと第２貯留室３３Ｂとが仕切られている。ここで、隔壁部３２は、ケーシング３１の上部において第１貯留室３３Ａと第２貯留室３３Ｂとが通じることとなるように、ケーシング３１の底部３１ａから分離部３０の鉛直方向に沿った途中位置にまで達するように設けられている。

第１貯留室３３Ａを規定する部分のケーシング３１の底部３１ａには、気体状態のオゾンが含まれたオゾン含有液Ｂを導入するための導入口３４が設けられており、第２貯留室３３Ｂを規定する部分のケーシング３１の底部３１ａには、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン溶解液Ｄを外部に導出するための第２導出口３５Ｂが設けられている。一方、ケーシング３１の内部の空間のうち、第１貯留室３３Ａと第２貯留室３３Ｂとが通じた空間を規定する部分のケーシング３１には、気体状態のオゾンが含まれた気液混合体Ｃを外部に導出するための第１導出口３５Ａが設けられている。

このように構成することにより、分離部３０にて分離された後の気液混合体Ｃをオゾンガス分解部４０に向けて導出するための第１導出口３５Ａが、オゾン含有液生成部２０にて生成されたオゾン含有液Ｂを分離部３０に導入するための導入口３４および分離部３０にて分離された後のオゾン溶解液Ｄを混合部５０に向けて導出するための第２導出口３５Ｂよりも高い位置に設けられることになるとともに、これらのうちの導入口３４と第２導出口３５Ｂとが、隔壁部３２によって隔てられることになる。これにより、分離部３０に導入されたオゾン含有液Ｂは、第１貯留室３３Ａに貯留された後に隔壁部３２を乗り越えて第２貯留室３３Ｂに向けて流動することになる。

そのため、上記構成を採用することにより、導入口３４を介して分離部３０に導入されたオゾン含有液Ｂに含まれる気泡ｂ１を容易に分離部３０の上部において集めることができ、当該気泡ｂ１が第２導出口３５Ｂに至ることが防止できる。したがって、第２導出口３５Ｂから導出されるオゾン溶解液Ｄに余剰オゾンガスを含む気泡ｂ１が含まれてしまうことをより確実に防止することができるとともに、分離部３０に導入できるオゾン含有液Ｂの流量を増大させることが可能になる。また、導入口３４と第２導出口３５Ｂとが隔壁部３２によって隔てられるように構成することにより、これら導入口３４と第２導出口３５Ｂとをより近い位置に設けることが可能になるため、分離部３０を大幅に小型化することもできる。

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１Ｂとすることにより、上述した実施の形態１において説明した効果が得られるばかりでなく、さらなる装置の小型化と、オゾン含有液の使用可能流量の増加とが同時に達成できることになる。なお、分離部３０に設けられる隔壁部３２の大きさ（主として高さ）や形状等は、当該分離部３０に導入されるオゾン含有液Ｂの流量や当該分離部３０から導出される気液混合体Ｃおよびオゾン溶解液Ｄの流量に応じて適宜調節することが好ましい。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３におけるオゾン含有液生成装置の概略図である。次に、この図５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１Ｃについて説明する。なお、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｃは、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と比較した場合に、所定の位置に循環経路を有している点において主として相違している。

図５に示すように、オゾン含有液生成装置１Ｃは、ポンプ１０、オゾン含有液生成部２０、分離部３０、オゾンガス分解部４０、混合部５０、吐出部６０および配管Ｌ１〜Ｌ７の構成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と同様の構成を有しており、さらに第１三方弁７１、第２三方弁７２、開閉弁７３および配管Ｌ８を備えている。

第１三方弁７１は、ポンプ１０の上流側においてポンプ１０の接続先を切り替えるものであり、図示しない外部の水供給源とポンプ１０とを接続する配管Ｌ１上に設けられている。第１三方弁７１は、図示しない制御部によってその動作が制御され、後述する給水時においてポンプ１０と外部の水供給源とを接続し、後述する循環動作時および吐水時においてポンプ１０と配管Ｌ８とを接続する。

第２三方弁７２は、分離部３０の下流側においてオゾン溶解液Ｄの導出先を切り替えるものであり、分離部３０と混合部５０とを接続する配管Ｌ５上に設けられている。第２三方弁７２は、図示しない制御部によってその動作が制御され、後述する給水時および循環動作時において分離部３０と配管Ｌ８とを接続し、後述する吐水時において分離部３０と混合部５０とを接続する。

開閉弁７３は、分離部３０とオゾンガス分解部４０との接続／非接続を切り替えるものであり、分離部３０とオゾンガス分解部４０とを接続する配管Ｌ４上に設けられている。開閉弁７３は、図示しない制御部によってその動作が制御され、後述する給水時および循環動作時において分離部３０とオゾンガス分解部４０とを非接続にし、後述する吐水時において分離部３０とオゾンガス分解部４０とを接続する。

オゾン含有液Ｆの生成に際しては、まず、給水時において、図示しない制御部が、ポンプ１０がその上流側において図示しない外部の水供給源に接続され、分離部３０がその下流側において配管Ｌ８に接続されるとともにオゾンガス分解部４０に非接続となるように、第１三方弁７１、第２三方弁７２および開閉弁７３を切り替え操作する。この状態において、ポンプ１０およびオゾン含有液生成部２０が駆動されることにより、分離部３０がオゾン含有液Ｂにて満たされる。

次に、循環動作時において、図示しない制御部が、ポンプ１０がその上流側において配管Ｌ８に接続されるように、第１三方弁７１を切り替え操作する。この状態において、ポンプ１０およびオゾン含有液生成部２０の駆動が継続されることにより、分離部３０内のオゾン溶解液Ｄ’が、配管Ｌ５、第２三方弁７２、配管Ｌ８、第１三方弁７１、配管Ｌ１、ポンプ１０、配管Ｌ２、オゾン含有液生成部２０、配管Ｌ３、分離部３０を循環経路としてこの順で当該循環経路内を循環することになり、当該オゾン溶解液Ｄ’のオゾン濃度が徐々に高められることになる。

その際、第１三方弁７１、第２三方弁７２および開閉弁７３によって当該循環経路が他の配管系から切り離されて独立した系となることにより、当該循環経路は、独立した圧力容器を構成することになり、内圧の上昇に伴って水へのオゾンの溶解が促進されることになり、非常に高濃度のオゾン溶解液を得ることが可能になる。

次に、吐水時において、図示しない制御部が、分離部３０がその下流側において混合部５０に接続されるとともにオゾンガス分解部４０に接続されるように、第２三方弁７２および開閉弁７３を切り替え操作する。これにより、上述した循環動作によってオゾン濃度が高められたオゾン溶解液Ｄが混合部５０に導入されるとともに、気液混合体Ｃがオゾンガス分解部４０を経由することで気液混合体Ｅとされて混合部５０に導入されることになり、これらオゾン溶解液Ｄと気液混合体Ｃとが混合されて余剰オゾンガスである気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン含有液Ｆが生成され、生成されたオゾン含有液Ｆが吐出部６０を介して外部に供給されることになる。

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１Ｃとすることにより、上述した実施の形態１において説明した効果が得られるばかりでなく、より高濃度のオゾン含有液を生成してこれを外部に供給することが可能になる。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４におけるオゾン含有液生成装置の概略図である。次に、この図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１Ｄについて説明する。なお、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｄは、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と比較した場合に、混合部５０の構成において主として相違している。

図６に示すように、オゾン含有液生成装置１Ｄは、ポンプ１０、オゾン含有液生成部２０、分離部３０、オゾンガス分解部４０、吐出部６０および配管Ｌ１〜Ｌ７の構成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と同様の構成を有しており、さらにポンプ８０を備えているとともに、混合部５０としてＴ字管型の混合器を備えている。

ポンプ８０は、分離部３０に貯留された気液混合体Ｃをオゾンガス分解部４０に導入するとともに、オゾンガス分解部４０にて処理された後の気液混合体Ｅを混合部５０に導入するものであり、オゾンガス分解部４０と混合部５０とを接続する配管Ｌ６上に設けられている。

混合部５０としてのＴ字管型の混合器は、上述した実施の形態１において説明した混合部５０としてのベンチュリー型の混合器と異なり、特に小径流路部５２等を有していない。そのため、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｄにおいては、混合部５０が自吸作用を発揮しないため、上述したポンプ８０を併せ備えた構成としている。

ここで、オゾン含有液生成装置１Ｄにおける動作は、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の動作と基本的に同様であるが、オゾン含有液Ｆの生成の際に、ポンプ８０を駆動することによって気液混合体Ｃをオゾンガス分解部４０に導入させるとともに気液混合体Ｅを混合部５０に導入させる点において、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の動作と異なることとなる。

このように構成した場合にも、上述した実施の形態１の場合とほぼ同様の効果が得られることになり、小型でかつ簡素な構成のオゾン含有液生成装置とすることができる。

なお、本実施の形態におけるオゾン含有液生成装置１Ｄは、特に小流量のオゾン含有液を外部に向けて供給する場合に好適な構成であり、たとえば小流量のオゾン噴霧機に好適に適用できる形態ものである。

すなわち、混合部５０としてベンチュリー型の混合器を用いる場合には、自吸作用を得るためにオゾン溶解液Ｄの流量を相当程度高めることが必要であるため、吐出部６０の流動負荷を極端に高めることが困難であるのに対し、混合部５０としてＴ字管型の混合器を用いる本実施の形態における構成においては、ポンプ８０を用いることによって混合部５０において強制的にオゾン溶解液Ｄに対して気液混合体Ｅを混合できるため、吐出部６０の流動負荷を相当程度高めることが可能になり、結果として小流量のオゾン含有液を外部に向けて供給することが可能になる。

また、その場合には、上述したように吐出部６０の流動負荷を相当程度高めることができるため、ポンプ１０と吐出部６０との間の配管系の内圧を高めることができ、この内圧の上昇に伴って水へのオゾンの溶解が促進されることになり、より高濃度のオゾン溶解液を得ることも可能になる。

以上において説明した本発明の実施の形態１ないし４においては、オゾン含有液生成装置として、給水手段であるポンプ１０と吐水手段である吐出部６０とを備えた洗浄装置に本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、これら給水手段や吐水手段が予めオゾン含有液生成装置に組み込まれている必要性は必ずしもなく、これらを除く他の構成が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たオゾン含有液生成装置にも当然に本発明の適用が可能である。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。

また、上述した本発明の実施の形態１ないし４における特徴的な構成は、本発明の趣旨に照らして逸脱しない範囲で相互に組み合わせることが当然に可能である。

以上において開示した上記実施の形態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〜１Ｄ オゾン含有液生成装置、１０ ポンプ、２０ オゾン含有液生成部、２１ ケーシング、２２ 電解セル、２３ 流入口、２４ 流出口、３０ 分離部、３１ ケーシング、３１ａ 底部、３２ 隔壁部、３３Ａ 第１貯留室、３３Ｂ 第２貯留室、３４ 導入口、３５Ａ 第１導出口、３５Ｂ 第２導出口、４０ オゾンガス分解部、５０ 混合部、５１ 大径流路部、５２ 小径流路部、５３ 円錐状流路部、５４ 気液混合体導入路、６０ 吐出部、７１ 第１三方弁、７２ 第２三方弁、７３ 開閉弁、８０ ポンプ、Ｌ１〜Ｌ８ 配管。

Claims (5)

1. 通流された水を電気分解することにより、気体状態のオゾンが含まれたオゾン含有液を生成するオゾン含有液生成部と、
   前記オゾン含有液生成部にて生成されたオゾン含有液を一時的に貯留することにより、貯留されたオゾン含有液を、気体状態のオゾンが含まれた気液混合体と、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン溶解液とに分離する分離部と、
   前記分離部にて分離された後の気液混合体から気体状態のオゾンを分解除去するオゾンガス分解部と、
   前記分離部にて分離された後のオゾン溶解液と、前記オゾンガス分解部によって気体状態のオゾンが分解除去された後の気液混合体とを混合することにより、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン含有液を生成する混合部とを備えた、オゾン含有液生成装置。
2. 前記オゾンガス分解部が、熱分解法、活性炭法、触媒法、紫外線法および薬液法のいずれかまたはその組み合わせに基づいて気体状態のオゾンを分解除去するものである、請求項１に記載のオゾン含有液生成装置。
3. 前記混合部が、ベンチュリー効果を利用してオゾン溶解液に気液混合体を混合させるものである、請求項１または２に記載のオゾン含有液生成装置。
4. 前記分離部は、前記オゾン含有液生成部にて生成されたオゾン含有液を導入するための導入口と、分離された後の気液混合体を導出するための第１導出口と、分離された後のオゾン溶解液を導出するための第２導出口とを有し、
   前記第１導出口は、前記導入口および前記第２導出口よりも高い位置に設けられ、
   前記導入口と前記第２導出口とを隔てるように前記分離部の底部から隔壁部が立設されている、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. 通流された水を電気分解することにより、気体状態のオゾンが含まれたオゾン含有液を生成するステップと、
   生成されたオゾン含有液を一時的に貯留することにより、貯留されたオゾン含有液を、気体状態のオゾンが含まれた気液混合体と、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン溶解液とに分離するステップと、
   分離された後の気液混合体から気体状態のオゾンを分解除去するステップと、
   分離された後のオゾン溶解液と、気体状態のオゾンが分解除去された後の気液混合体とを混合することにより、気体状態のオゾンが実質的に含まれないオゾン含有液を生成するステップとを備える、オゾン含有液生成方法。

Images