JP4083677B2 - 水冷却器の水リザーバを消毒する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明はボトル水(望ましくは冷却水)のディスペンサーに関する。より具体的には、オゾンによって浄化された水を給水できるボトル水ディスペンサーの改良に関する。また、１又は２以上の給水栓(spigots)を有するキャビネット型水冷却器から給水される水を浄化する方法及び装置に関する。この冷却器は、キャビネット内部に収容されたリザーバ水供給部から手動操作によって水が注がれるようになっており、空気をリザーバの中へ拡散させるのに用いられる空気ディフューザーの改良された構造を開示する。

今日、キャビネット型の水ディスペンサーとして、幾つかのタイプが使用されている。このような水ディスペンサーの最も一般的なタイプは、開口した頂部に大きな反転ボトルを受ける床置き型キャビネットのものである。ボトルは、一般的には、プラスチック又はガラス材料から作られ、細いネック部を有している。ボトルを上下逆さまにして、キャビネットの頂部に置くと、ボトルのネック部がリザーバの中に進入し、使用中、リザーバの水は低い方に移動する。使用者がディスペンサーの給水栓から水を出すと、リザーバの水面は下降し、ボトルのネック部より下になった時、水はボトルから流れる。そして、圧力が平衡になるまで、気泡がボトルに進入する。ボトル反転型の水ディスペンサーは、米国その他の国の数多くの会社で販売されており、多くは冷却される。

その他タイプの水ディスペンサーとして、リザーバ又は水供給部を収容する外部キャビネットを有するものがある。キャビネットを有するこれらの水ディスペンサーには、底部に大ボトル(例えば、３又は５ガロンボトル)を置くタイプがある。ポンプにより、大ボトル内の水はリザーバへ移動する。一般的には、リザーバにおいて、水の冷却が行われる。

他のタイプの水ディスペンサーとして、キャビネット内に配備されたリザーバへ、水供給部(例えば、水道水、井戸水など)だけを接続するものがある。フロート弁又はその他の水レベル制御器を設けることにより、リザーバの中には常に水が一杯入っており、あふれることはない。水道水、井戸水又はその他の水源から供給される水は、リザーバに入る前に濾過又はその他の処理が行われる。

上記の水ディスペンサーは全てキャビネットを用いており、その外側には、１又は２以上の給水栓を有している。通常、これら給水栓は手動で操作が行われるが、自動操作の場合もある。例えば、水の販売機では、料金が支払われた後に、給水が行われる。水は、コインが機械に投入された後、自動的に注がれる。

キャビネット型水ディスペンサーの問題の１つに、リザーバを時々洗浄せねばならないことがある。リザーバは気密構造ではなく、呼吸をするため、時間の経過により、バクテリアがリザーバに容易に進入する。リザーバは、一般的に、キャビネットの中にあるため、消費者や最終使用者がリザーバを清浄することは容易でない。

反転ボトル型ディスペンサーの場合、頂部開口式が有する前記問題の他に、５ガロンボトル自体がバクテリアやジャーム(germs)の発生源となる。これらボトルの多くは、トラックで輸送されるので、ボトルは外気に曝露される。それらボトルの取扱いの際、通常は、操作者がボトルのネック部を掴むため、ボトルの当該部分は、使用中、開口したリザーバに連通する。しかしながら、これらボトルを取り扱う全ての人間に対し、手の頻繁な洗浄を、徹底させることは困難である。

このような水ディスペンサー又は冷却器の適切な浄化を行なうには、ボトルをキャビネットに連結する前に、使用者はボトルのネック部を注意深く清浄にせねばならない。また、リザーバを時々水抜きし、清浄にする必要がある。そのような水ディスペンサーの中のリザーバを清浄作業は時間がかかり、通常は、定期的に実行されることはない。

一般的なキャビネット型水ディスペンサーに設けられる給水口はまた汚染源でもある。これら給水口は一般的には手動操作であるため、それらを操作する使用者が汚染源でもある。非常に小さな子供の場合、給水口から直接飲むこともある。これはおそらく、給水口の高さ位置が、子供の口の高さ位置と略等しいためである。それゆえ、リザーバの他に給水口の清浄もまた、日常メンテナンス作業の一部となる

水柱が小さく、水の静的体積が少ない気泡式反応器によるオゾン拡散では、短時間で微生物を殺菌するのに十分な拡散オゾン値に到達させることは困難である。障害となる主な要因は、オゾン拡散接触表面積と時間である。
本発明は、オゾンの殺菌能力を制限する各要因を経済的に解消させる手段に関するものであり、小型自動オゾン化システムにおいて、オゾン発生器の上流及び下流の各位置の最適化に関するものである。この目的とするところは、今日使用されているあらゆる形状及びサイズの水ディスペンサーを、１台で経済的に浄化できる高寿命のシステムを提供することである。

オゾン水及び関連設備の浄化・殺菌産業では、最近まで、場所や設備費用の制約のない、大規模の商業、産業及び公共の用途に力を注いでいた。しかしながら、水ディスペンサー装置のように、適当サイズのオゾン設備における小規模の浄化と殺菌を経済的に行なうことに対する要請の増加が浮上している。

小規模用と大規模用との主な違いは、大規模用の場合、連続的に交換される大量の水をオゾン化するのに対し、小規模用の場合、殺菌又は浄化が適当レベルに達するまで、少量で一定の静的体積の水を、調節可能な時間間隔でオゾン化することである。大規模用の場合、時間を経てオゾン化される温度の低下及び静的水の体積の減少により変数の数が少なくなることが、小規模用に利用できる唯一の利点である。小規模用の要請に適合させるための設備の再構成及びコスト低減を行なう場合、利用可能な産業技術の多くは、基本原理を越えて、限界値のあることがわかった。

小規模用に対して従来技術をそのまま用いると、最低レベルの浄化を達成できないか、達成できたとしても、システムのコスト競争力がないかのどちらかである。

バブル反応器の方法では、オゾンの水への拡散に影響を及ぼす数多くの要因があり、小規模用途に関する技術的制約がある。費用と場所の制約により、小規模用では、大気を供給する小型オゾン発生器に限定され、オゾン発生能力は１重量％より少ない量である。これに対し、大規模用では、冷却されたＬＯＸが供給されるオゾン発生器を用いるため、オゾン発生能力は最大１２重量％である。オゾンは、冷水の中では、常温又は温水よりも多く溶解する。特定の小規模用では、この要因を制御することは殆んどできない。水ディスペンサーの場合、最適な平均水温が４〜８℃であるという点は好都合である。小規模用では、静的水量の水柱(water column)が小さい(数インチ程度)ため、オゾンと水の接触時間が大きな障害である。バブル反応器は、通常、拡散するよりも多くのオゾンを排出する。選択肢としては、処理時間(dwell time)を長くすること、空気流を少なくすること、気泡のサイズを小さくすることである。平均的な水ディスペンサーの容積が１〜３リットルの場合、水柱４〜６インチ(１０.１６〜１５.２４ｃｍ)(背圧０.１５〜０.２１ｐｓｉ)(１.０３ｋＰａ〜１.４５ｋＰａ)、オゾン１％濃度でのバブル接触時間０.５〜２秒であるのに対し、大規模用のものは水柱１６〜２０インチ(４０.６４ｃｍ〜５０.８ｃｍ)(６〜８.５ｐｓｉ)(４１.３７ｋＰａ〜５８.６１ｋＰａ)、オゾン１２重量％での接触時間１５〜２０秒である。小規模用のものは、主として間欠運転され、自動サイクルのプログラマブル装置であるので、この要因は、臨界処理時間の制御と出力可変のオゾン発生器の使用によって最適化され、水の種類、水量及び水柱高さに合わせて、サイクル幅及びオゾン濃度の両方が制御される。さらなる最適化は、ディフューザ材料の選択及び空気流の制御によって達成される。小規模システムは主として内的環境での使用が予定されているから、オゾン濃度を高くして過剰にオゾン化し、空気に対して過剰のオゾンを排出するので、空気の品質問題が生じる。小規模用のものを最適化するには、この健康上の危険を解消させさせることが必須条件である。

小型の水ディスペンサー(特に、容器を反転させたものを用いるタイプ)は、オゾン化された大量の空気を、少量の水が入った小型開放型のバブル反応器リザーバの中へ吹き込む際、空気移動によってリザーバが溢れるか、又は、蒸気相を生じ、蒸発により、大部分の水がリザーバから排出される。さらに困難なことは、表面の接触面積が不適当であるため、最小ヘッド圧力の損失と大きな気泡の発生があり、その結果、オゾンについて略全体システムの損失がある。これらの要因を最適化し、小規模用での成功をおさめることが重要である。大規模用の場合、微細気泡ディフューザを通じて流れを制御できるけれども、その使用は、高オゾン濃度供給ガスに限定され、大容量の微細気泡ディフューザを通して供給されるガスは、気泡保持時間が重要でない量の水を移動させる際、主として、汚泥(bio-solids)の酸化のためである。データは、飲料水の消毒又は浄化のパラメータを取り扱っていない。従って、拡散ガスと水の比、及び、ディフューザ面積と水体積の比は、低濃度のオゾン、時間依存性の小規模システムの飲料水の浄化には適用できない。

オゾン処理された空気の単位容量あたりの気泡をより小さくするディフューザ材料は、同体積の大きな気泡よりも表面積がより大きくなる。表面積が大きくなるほど、拡散による接触は多くなる。この要因を制限範囲内で最適化することは可能であり、小規模用途への適用を成功させる上で重要な要素の１つである。

内部気泡圧力(Internal Bubble Pressure)：微細気泡ディフューザによって作られる小気泡は、内部気泡圧力が高くなるため、圧力と温度の関係により大きな拡散がもたらされる。また、圧力が大きくなると、上昇速度(rise velocity)を遅らせるので、接触時間と、圧力／時間の拡散時間が増加し、構造の完全性がもたらされ、膨脹や凝集が少なくなる。この要因は、ディフューザ材料の選択及び空気流の制御によって最適化され、小規模用途への適用を成功させる上で重要である。

これまでの特許は、水ディスペンサーのオゾン発生器の様々な構成部品に関するものであるのに対し、本発明は、独特の空気流の制御とディフューザ技術を利用して、オゾンの拡散を最適化する手段を提供するものである。空気流を最適化する目的は２つあり、その１つは、低温プラズマのコロナ放電管を通る空気の通過時間を増やしてオゾン濃度を高めることであり、もう１つは、ディフューザの表面に発生する大気泡を少なくすることである。ガス拡散用気泡反応チャンバー内で小サイズの気泡を生成するために、表面積を大きくし、接触時間を増やすことは、長い間産業界の夢であった。しかしながら、これまでの技術では、その目標に達していない。

ディフューザのメーカーは、これまでにも、孔(pore)径が小さく、低透過性のディフューザを製造しているが、流れを開始させるのに大きなポンプ圧を必要とする場合がある。低圧・少容積の開放型システムでは、高圧用材料はポンプ寿命の低下を招く不都合があり、オゾン化に必要な小気泡を十分に供給することができない場合がある。与えられた媒体について、平均粒子及び得られる孔径が同じでも、メーカーによって処理技術が異なると、ＩＢＰが低いと、ディフューザは初期気泡圧力が大きく変動するため、同じサイズの気泡だけでなく、大量の気泡を生成することができない。原則として、同一材料及びパラメータのディフューザでも、内部気泡圧力が低くなると、活性表面の孔溝間の間隔が大きくなる。また、材料の流れ制限が少なくなると、同サイズ気泡の生成量が増加し、垂直方向の気泡速度は低下し、乱流は少なくなる。

これらの望ましい特性により、横方向及び縦方向への気泡の凝集は少なくなり、気泡膨脹と上昇速度は低下するから、拡散効率は向上する。初期気泡圧力が低圧用材料は、高圧用材料の性能に合わせるために、肉厚を厚くし、表面積を大きくする必要がある。そうしないと、気泡サイズの非最適比率が増加する。

１〜５０インチ(２.５４ｃｍ〜１２７ｃｍ)高さの水柱にて、特定気泡サイズを０.０５〜１リットル／分の流量で生成する平均粒径・内部気泡圧力のディフューザ材料において、気泡の有害反応を最小にするための条件として、ディフューザ表面における横方向及び縦方向の活性孔間隔を気泡直径の３倍にすることが挙げられる。この場合、孔と気泡径の比は、１：１２.５〜１：５０である。これら比率とディフューザ材料表面積の関係は、水量及び水柱に関する性能試験研究で取り扱われているが、既知オゾン濃度における空気流の速度変動とは独立しており、また、所定時間間隔における溶解オゾン濃度に関する気泡サイズ及び気泡群サイズとは独立している。

各状況の移送効率(transfer effciency)が求まると、気泡サイズ及び気泡群を求める可変ディフューザ表面積テストを行ない、移送効率を求めることができる。様々な流れと時間変化データをディフューザ面積データと比較し、気泡サイズ及び気泡群を比較することにより、最適なディフューザ材料表面積、流速及び滞留時間が得られる。

これまでの業務用規模のものは、気泡サイズと気泡体積との均衡を表している。孔サイズの小さなディフューザを固体分の多いＴＤＳ流体に誤適用することによる悪影響を受けており、孔の目詰まりが促進され、その影響はミネラル分や固体分の少ない飲料水の消毒にまで及んでいる。さらにまた、業務用規模の場合、毎日２４時間稼働する動的体系(dynamic systems)では休止時間を設けることができなかった。

最適材料を生み出すためには、これまでの実績及び研究データの不足から、孔サイズが非常に小さなディフューザを用いることは、殆んど諦められていた。今のところ、小規模用への関心が示されてはいても、ディフューザの新規な材料／構造の改革について、発展を引き起こすには至っていない。

ディフューザのメーカーは、比較的一様な孔サイズ規格に合わせて、孔サイズの小さなディフューザを製造するけれども、試験したほぼ全ての材料において、小さな孔径のものが相互連結して孔径が大きくなり、大量の空気が流れる。材料間の空気漏れを効果的に封じ込めることができないので、これはより複雑になることがある。試験結果では、空気流の流速が低下すると、透過性の高い溝を流れて生ずる大気泡が最初に無くなることを示している。この調節を行なうことにより、既存のディフューザを、ほぼ設計通りの容量で運転させることができるので、さらに良い方策が出現するまで、一時しのぎの手段として利用される。ディフューザと空気流の均衡を最適化することにより、大気泡の割合を少なくし、オゾン化に適した小気泡を適当に残存した状態は、平均的なディフューザ及び水柱高さの開放流速の約５０％で起こる。この空気量の減少は、低拡散特性をもたらす大気泡の体積に略等しい。

本発明は、改良された自己浄化式水ディスペンサー装置と、リザーバ及び該リザーバ内の水を浄化するオゾンを発生する改良された方法を提供するものである。

発明の要旨
本発明は、自己清浄式のキャビネット型水ディスペンサーを提供するもので、キャビネットは、カバーを有する上端部と、下端部を有している。上端部は、都市の上水道系の水やボトル内の水が入れられたリザーバを収容することができる。ディスペンサーの中には、反転した水入りボトル(例えば３〜５ガロン(１１.３６リットルから１８.９２７リットル)容量)を受けて保持するために、上部が開口しているものもある。ボトルには給水される水が入っており、ネック部と、給水用出口部を具えている。

キャビネット内に配備されたリザーバには、冷却され給水される水が収容される。冷却システムにより、リザーバ内の水が冷却される。リザーバは、所望により、加熱することもできる。ディフューザ(例えば、リング)は気泡をリザーバの中へ放出するものであるが、ディフューザは、リザーバの下端部の好ましくはリザーバの壁部に隣接して配備されているから、発せられた気泡はリザーバの壁部を擦りながら通る。

オゾン発生器はハウジングの内部に支持されている。オゾン発生器のハウジングからディフューザへオゾンを運ぶために、流体ラインが空気ポンプと連通している。ブロワーが流れを発生させ、流体ラインがブロワーをオゾン発生器のハウジングに接続する。望ましい実施例において、オゾンは、リザーバ又は給水口の上流の流路へ送られる。

給水口には、選択された時間間隔でオゾン発生器を作動させるためのスイッチは配備される。オゾン発生器は選択された時間間隔(例えば数分)で運転が行われる。選択された時間の後、オゾン発生器は停止する。オゾンのにおいを分散させるために、空気ポンプにより所定時間、空気の流れを継続させる。次に、空気ポンプを停止し、冷却システムのコンプレッサーの運転を再開して水を冷却する。

ディフューザは例えばリング形状であり、リザーバ底部の側部周辺に配置される。このリングディフューザは、リザーバの底部と側壁との交差部の近傍に配置することができる。ディフューザは、複合構造にすることができ、一部が非多孔性コーティングで被覆された多孔性コアを含んでいる。リザーバは中央部を有することが好ましく、該中央部から空気が放出されるように設けられた開口を有することが好ましい。リザーバは略垂直な側壁を含むことができる。気泡が側壁に当たって放出されるように、ディフューザを配置することにより、リザーバの浄化中、側壁はオゾンの気泡で擦られる。

オゾン発生器のハウジングは、上ハウジング部と、下ハウジング部と、上下ハウジング部の間に配備されたガスケットとを具えている。オゾン発生器は、ハウジングの内部に収容される。ハウジングの接続具を通じて、空気のハウジングへの出入りが可能となる。ブロワーは、空気の流れを発生し、空気をオゾン発生器のハウジングへ、さらにオゾン発生器ハウジングから空気ディフューザへと運ぶ。所望により、ＨＥＰＡフィルターを空気取入口に配備し、空中の浮遊微生物を除去することができる。

本発明は、コンパクトで、簡単で、高強度で、オゾン化サイクルが自動化された水冷却器の浄化システム及び改良されたオゾン発生管(図３０〜図３５参照)を提供するものである。代表的な冷却器用リザーバの場合、断熱された上部冷却室のスペースの制約があり、これが小型化を決定づける技術的機能となる。本発明は、リザーバ内の拡散システムに対し、最短距離でオゾンを送達できる内蔵型のオゾン発生器の各要素を提供するもので、化学的に不安定なオゾンの劣化による損失を最小にすると共に、コンプレッサ室の冷却器用リザーバと比べて、リザーバの冷却コイルの下部空気温度に近いという利点がある。

一体化されてコンパクトなシステムに対する最終的要請は、単位要素に要するコスト、簡素さ及び信頼性である。本発明は、単純で、信頼性があり、耐久性にすぐれ、費用有効性の高い装置を提供するものであり、静的体積が変化する少量の水を繰り返して「スパイクオゾン処理(spike ozonate)」するのに必要な拡散システムへ、又は、要求即応給水栓から注がれた水の流れへ、安価で高濃度のオゾンの流れを送達できる能力を有している。マイクロオゾン発生システム及び小型ＵＶ浄化システムではこれまで不可能であった浄化レベルを達成するために、本発明では、接触−拡散の時間短縮が必須である。空気が供給される小型オゾン発生器のオゾン濃度レベルでは、これまで、水冷却器の浄化に利用することはできず、利用される用途は、冷却された供給ガス、液化酸素又はＬＯＸ供給ガスのどれかを必要とする嵩高い形態に限られていた。

本発明は、短サイクルの間欠的オゾン処理に適した高出力の小型オゾン発生器を提供するものである。本発明は、冷却器を浄化するだけでなく、給水された水質は、常に衛生的に消費できるものである。本発明の給水口／給水栓は、マイクロスイッチがオゾン発生器の電源回路に接続されており、マイクロスイッチが押されている間、回路を作動させる。或いはまた、マイクロスイッチが数回繰り返して押された時、タイマー／制御器に信号を送り、マイクロスイッチが解放されるまでの間、空気ポンプとオゾン発生器を作動させることもできる。

他の実施例において、リザーバの体積−圧力変化フロートセンサー又は大気用若しくは水中用差圧型トランスデューサを、冷却器リザーバの中に配備することにより、給水が終了した後も圧力が再び安定するまで、オゾン発生器の運転を続けることができる。

オゾンはオゾン発生器／ポンプによって給水栓の水路へ供給され、流路を経由し、給水口の水路に配備された追加のディフューザへ送られる。この構成により、オゾンによる空気汚染の虞れがなく、新鮮なオゾン水を生成し供給するために、拡散した少量のオゾンが流路内に注入される。新鮮なオゾン水のもつ安全かつ効果的な消毒特性は知られており、冷却器外部の飲用器具を消毒する手段、又は可能性のある生物災害や有機化合物の汚れを中和する手段が安全かつ効果的にもたらされる。

本発明は、エネルギー効率が良く、低コストで、間欠的に繰り返し使用できるリザーバを提供するものであり、高濃度オゾンサイクルによるリザーバ水のスパイク処理を提供するものである。高濃度オゾンサイクルは、冷却器のコンプレッサーサイクルにより、又はタイマー／制御器回路を通じて行われ、短時間のオゾン処理で細菌活動の停止レベルに達した後、受動的分散時間(passive dissipation time interval)となる。サイクルは、毎日２４時間連続する場合と、新たにオゾン処理された水を分配するために手操作式オゾン発生器を作動させて、無味、無害の細菌活動停止レベルになるまでオゾン処理する場合がある。このため、ボトル内の残存水、冷却器リザーバ、上水道の蛇口から供給される水の中には、有害な細菌は含まれない。

拡散オゾン及び生成した二次ペルオキシル基(peroxyl group)残留物を、冷却器リザーバの水から、ボトル中の水への混合移送において、標準の藍染試験により時間をかけて調べたところ、本発明のものは、処理量が多く、選択的サイクル実施が有効であることを示した。なお、藍染試験では、藍色素を冷却器リザーバに導入し、ボトルの水を加えると、色素が溶解し、ボトルの水によって水は青色に着色する。オゾン処理サイクルが行われた後、拡散オゾンが混ざりながら水ボトルに移動することが観察され、酸化剤感受性色素が劣化すると、着色した水が透明に戻る。

これら新規な特徴は、給水産業の現地での自動浄化システムに適用され、冷却器リザーバ及びボトル水の浄化だけでなく、給水栓の水路及び供給される水にも同じように適用される。自動サイクル式冷却器のサニタイザーで見られるものと同様なタイマー/コントローラ回路は、十分なマイクロチップメモリを具えており、プログラミングすることにより、長サイクルでのコンプレッサとの接続停止、アイスリングの融解、殺菌条件へのオゾン処理、その後の散逸、コンプレッサとの再接続を含めることができるし、間欠的に繰り返されるバクテリア停止サイクルの冷却器浄化サイクルや、マニュアルオーバーライド駆動により新たにオゾン処理した水の供給機能を含めることができる。

間欠的スパイクオゾン処理サイクルのみが必要な場合、タイマー回路が省略される場合もあり、電力回路を冷却器のコンプレッサに取り付けることにより、さらにシンプルで、費用効果の高いオゾン発生器−ポンプ−ディフューザを冷却器のコンプレッサーに配備することができる。その結果、ポンプとオゾン発生器は冷却サイクルと同じサイクルで動作する。

コンプレッサーのサイクルが、殺菌作用を得るのに必要なサイクルよりも長いとき、上記の構成の場合、コンプレッサーを起動して、バクテリアが停止する拡散オゾンレベルのサイクル幅になったときに電流を遮断するには、簡易でプログラム可能なタイマー/コントローラ回路を必要とする。本発明で使用可能なサイクルは、例えば、従来の自動サイクル式水冷却器の後付型又は一体型空気供給式マイクロオゾン発生器の場合、「スパイクオゾン処理」に必要なオゾン濃度及び拡散移動を得られなかったため、リザーバ容量が１ガロン(３.７９リットル)を超える大型冷却器よりもはるかに小さな最大静水容量２リットルの標準型冷却器や給水流量２１／分以下のものに対しては、所定の制限時間内に、少なくともバクテリア停止レベルに達することはできなかった。

低圧で運転する適当な拡散技術を用いて、水をスパイクオゾン処理するために必要なオゾン濃度は、出願人が知る限りにおいて最も出力が高いマイクロオゾン発生器の出力の３〜４倍である。従来のこのマイクロオゾン発生器は、６００〜８００ｍｇ/ｈｒのオゾン濃度を、空気中に連続的に供給可能なマイクロオゾン発生器であり、ディフューザ(好ましくはリング形状)に連繋される。このデイフューザは、気泡圧力低く、マイクロ多孔質の疎水性セラミック材料で構成されており、例えば米国特許第６,２８９,６９０号に開示された冷却器リザーバの底部に取り付けられている。所望のオゾン出力を得るために、既存のケースに収容された従来の電力回路の中で、このオゾン放電管が単純に置き換えられる。

冷却器のマイクロオゾン発生器システムは、システムのタイマー/コントローラ回路で駆動され、該システムで間欠的に繰り返されるサイクル幅は、異なる種類の水がオゾンにどのように反応するかを基礎として効果的に定めることができる。酸性の水の場合、オゾン処理は容易であるが、オゾンが飲用レベル以下に拡散するまで多くの時間を必要とする。一方、塩基性、即ちアルカリ性の水は、オゾン処理が困難であり、水温を変えたり、時間を長くしても、オゾンを拡散させることはできないであろう。

理想的には、リザーバの平均水温が４０^oＦ(４.４４℃)の冷却器では、間欠的に繰り返されるサイクルオゾン処理のサイクルは、ｐＨ９の水をバクテリア停止レベルにスパイクオゾン処理するのに必要な時間の長さに基づいて定められる。その時間は、ｐＨ５.２の蒸留水が溶解オゾン物を含まなくなる時間に設定される。これは、予めプログラムされた単一のタイマーサイクルを用いて、全ての種類の水に適応できる。

スパイクオゾン処理サイクルに関して更なる重要な因子は、水源における臭素の存在である。オゾン処理の際、水中の拡散オゾンが所定レベルを超えると、臭素及び臭素化合物は、発癌性物質の疑いがある臭素酸塩に変換される。ＦＤＡの安全飲料水に関する法令は最近改正され、飲料水に含まれる臭素酸塩の最大汚染レベルは１０ｍｇ/ｌであり、１年以内に５ｍｇ/ｌに下げられる可能性がある。臭素の臭素酸塩へのオゾン酸化は、オゾン濃度、暴露時間、温度及び水のｐＨの関数である。

種々の溶質を含有し、酸化によって臭素が臭素酸塩に変換される危険のある水のｐＨ範囲は１〜７である。特に処理直後の供給水のはｐＨは５〜７であり、水源としては、蒸留水や、ｐＨが中性のミネラル含有水などが、ボトル水用として用いられる。従って、スパイクオゾン処理は、安全で効率的な費用効果の高い唯一の手段となり得るもので、オゾン処理水の臭素酸塩の生成を制御する一方で、殺菌及び／又は浄化を十分なレベルで達成できる。幸運にも、冷却器の水温は十分に低いので、潜在的問題は、幾分緩和される。水が、オゾンによって簡単にスパイクされ、短い間隔で、臭素酸塩に関する拡散オゾン濃度の閾値以下に維持されると、結果として、高レベルの臭素及びその化合物を含む水の中で臭素酸塩の生成を最小にできる。

また、スパイクオゾン処理については、冷却器の能力に悪影響を及ぼすことなく、冷却水量の設計パラメータ内で運転するという条件の下で、冷却器のコンプレッサーのサイクルを、これら時間サイクルに合うように変更することにより、タイマー/コントローラを用いずに行なうことができる。水が、サイクル中、冷却器リザーバの中に未使用のまま残っている場合、停止したビオファージ(biophage)の大半は、生存できずに不活性になるので、バクテリア停止酸化レベルは、殺菌酸化状態に推移する。

本発明は、改良されたコロナ放電管を提供する。従来の２００ｍｇ/ｈｒのオゾン発生器は、適当な拡散技術を用いて、１〜２リットルの水に対し、バクテリア停止拡散オゾンレベルを２０分間得る能力がある。この拡散技術は、冷却器の冷却サイクルに近く、水中の拡散オゾンの量を低減して、オゾン拡散時間を改善することができる。しかし、従来のオゾン発生器は、冷却器から供給される水の流れを、スパイクオゾン処理することはできないので、水冷却器の多機能オゾン処理システムの他、冷却器リザーバの水をスパイクオゾン処理して、５分以内の運転時間内にバクテリア停止レベルとし、残りの１５分間で飲用レベル以下にオゾンを拡散させるシステムに適用することはできない。

サイクル幅が短いほど、冷却器及び水の浄化に対する保証は大きくなる。さらに、出力が小さな小型イオン発生器は、水量が１ガロン又はそれを超えるようなリザーバ容積が大きなタイプの冷却器を、効率的に浄化することができないこれまで、。水冷却器のオゾン浄化に関する考察が不十分であったため、低出力の小さなオゾン発生器を用いて、水を連続的にオゾン処理する方法を採用していた。この方法には、３つの不利益がある。第１に、オゾン化環境空気が連続的に導入されるため、コンプレッサーへのエネルギー負荷が増えることである。コンプレッサーは、水を冷却するために絶えず駆動しているので、コンプレッサー、オゾン発生器及びポンプの寿命は、短くなる。第２に、空気中の埃、有機物及びミクロ有機体が連続的に持ち込まれるので、放電管の寿命は短くなり、リザーバ及びそれに含まれる水に、汚染物質が取り込まれてしまうことである。それゆえ、酸化物の含有量が増加して水が飲用に適しなくなる虞れがある。埃や水分が、電極又は誘電体に付着すると、オーバーヒートが生じ、これによって放電管が故障すると、システムは、酸化処理及び浄化処理がされていない水が、連続的に冷却器リザーバに入り込むことになる。また、放電管の中で蓄積して詰まると、ポンプの故障が起こる。これに対し、本発明の実施例の放電管は、安価で、迅速な交換と使い捨て可能で、衛生的である。費用の点については、放電管の頻繁な交換を必要とするＵＶ浄化システム用の場合よりも遙かに安い。第３に、この使用目的のオゾン発生器は、出力が小さすぎてオゾンの拡散量が少なく、水中の含有物を十分に酸化させることができなかったり、冷却器の使用が頻繁な場合には、その作用を発揮する十分なレベルに達するまでの時間が不足することがある。

イオン化のために、空気の誘電破壊(dielectric breakdown)を行なう他に、コロナ放電方法によるオゾン生成により、光と熱が発生する。光の一部は、遠紫外線のイオン化放射スペクトルにあり、２原子の酸素分子結合を解裂を引き起こす。この結合解裂は、オゾン生成に必要とされる。このような遠紫外線のイオン化放射光の一部は、反射を利用して、維持及び再使用できる。反射面に円筒状の鏡を用いると、酸素からオゾンへの変換効率は、従来に比べて著しく増加する。

本発明の装置のさらなる実施例では、水ディスペンサーは、上端部、下端部及び内部を有するキャビネットを含んでいる。キャビネットの中には、リザーバが収容される。リザーバには、水が入れられる。キャビネットから水を供給するために、１又は２以上の給水栓がリザーバに連通している。各給水栓は、好ましくは手動操作式の弁ハンドルを具えており、弁ハンドルよって給水栓が開けられると、水が供給される。

リザーバの中には、所望により、水を冷却する冷却システムを設けることができる。オゾン発生器のハウジングは、キャビネットに隣接して、好ましくはキャビネットの内部に支持される。ハウジングの内部に、オゾン発生器がある。また、オゾン発生器のハウジングは空気流ラインを具えており、該ラインを通じて、空気は、ハウジング内部へ送られ、また、ハウジング内部からリザーバへ送られる。

本発明の一部として用いられる空気ポンプは、システムの圧力損を十分にカバーできる能力を有しており、最も大型の水ディスペンサーや自動販売機内にある水及びリザーバ表面を殺菌するのに必要な十分な体積のオゾン化空気を、ポンプ材料に永久変形を生じることなく、また、能力損失及び故障を招くオーバーヒートを起こすことなく、連続的に供給する能力を有していなければならない。オゾン処理する静水量が少ない場合、熱拡散と、弾性材料の復元を短時間の間欠サイクルのポンプ運転で達成できるような自動システムを設計する必要があるので、空気ポンプは、長期間の連続運転で一般的に使われるタイプである必要はない。

停止後に残留オゾンが逆戻りする可能性を無くすために、耐オゾン性のポンプ構成材が選択され、用いられる。適切なオゾン耐性弾性材料としては、例えば、バイトン(登録商標)及びシリコーンポリマーがあり、影響がより少ない例として、ＥＰＤＭゴム材料が用いられる。強力な耐オゾン性構成材として、３１６ステンレス鋼、セラミックス、ガラスの他に、ポリカーボネート、テフロン(登録商標)、カイナー(登録商標)、及び特定種類のポリプロピレン形成物のようなポリマー材料がある。

本発明は、長寿命且つ小容量で、水ディペンサーの浄化を行なうための低圧用空気ポンプの製造パラメータを開示するもので、該パラメータは、最高５ｐｓｉ(３４.５ｋＰａ)の「シャットイン(shut in)」圧力、制約のない条件下のオープンフロー圧力が０.１ｐｓｉ(０.６９ｋＰａ)で、制約のない条件下での流量が１〜１０Ｌ/分である。この最適範囲は、シャットイン圧力が約３.４〜４ｐｓｉ(２３.４４ｋＰａ〜２７.５８ｋＰａ)であり、オープンフロー圧力が約０.１ｐｓｉ(０.６９ｋＰａ)で、流量が約１.２〜４Ｌ/分である。これらのポンプの代表例は、１００〜１１０/２２０〜２４０ＶＡＣ、２〜１２Ｗ、５０〜６０Ｈｚ、又は、６〜２４ＶＡＣ若しくは直流電磁ダイアフラム型のもので、可変流量調節弁を必要に応じて内蔵してもよい。また、これらのポンプには、可変モータ速度による流量制御を行ない、低電圧で回転するＡＣ又はＤＣモータを具えたダイアフラム型のものを用いることもできる。

これらのポンプは、全てのシステム損失と、平均海水面５０''＝１.８ｐｓｉ(１２７ｃｍ＝１２.４１ｋＰａ)での水柱の水圧ヘッドに抗して水を送給するのに十分な圧力を有しており、空気流量の制御により、１０,０００'(３.０５ｋｍ)を超える高さで過剰の空気流がもたらされる。本発明に係るポンプは、水ディスペンサーの浄化システム専用に用いられるポンプである。

本発明の一実施例では、リングが有する概念及び機能を保持しつつ、好ましいディフューザの設計形状を提供する。これによって、リング形状及び材料選択の自由度がより大きくなり、水ディスペンサーの違いによるリザーバの寸法及び形状の変化に、それらを適合させることができる。さらに、本発明は、ディフューザ材料のパラメータ及び性能特性の具体的範囲を定める。この範囲は、前述の圧力及び出力を有するポンプで使用するのに適している。また、本発明は、微細気泡のディフューザ及び拡散において、新規な材料、構成及び原理に係る技術を教示する。

リング形状の一実施例は、固定型の単一材料構造の代わりとなるものであり、その概念は、自在性且つ適応性のあるセグメント化されたディフューザである。そのディフューザは、長尺に作製し、いわゆるバーブ接続具を用いて長さの異なる同一材料の部材に容易に接続することができ、特定の長さに切断することができ、リザーバの任意の形状又は寸法に適合するように容易に曲げることができる。このディフューザは、その外側の端部から、水ディスペンサのリザーバ側壁にぶつかるように気泡を放出するので、側壁の浄化作用が促進される。また、リザーバ水の一部は、小さな泡の粘性で引きずられるので、上下に流動する水流が促進され、気泡はボトルに進入し難くなる。このような気泡の進入は、水ボトルを反転させるタイプや、その他あらゆるタイプの水ディスペンサで見受けられる。低速又は下降する微小な気泡の流れは、大きな気泡のような上昇はないため、気泡の維持時間が長くなり、オゾンとの接触時間が増す。

本発明では、ディフューザ材料で作られ、筒状の帽子型タブレット(図３７Ａ〜図３７Ｆ参照)の形状の小さなセグメント、又は、面取りされた直角のコーナー部を有する段付きの矩形セグメントが用いられる。これらのセグメントは、耐オゾン性のシリコーン又はバイトンのように、連続弾性ハウジング材料に埋め込まれる(図３６乃至図４０を参照)。熱形成重合プロセスにて、液状のポリマー原料は、加圧されて、モールドのキャビティに注入される。キャビティには、上記セグメントが収容されている。シリコーン又はバイトンのハウジングは、ディフューザセグメント材料の凹凸のある表面に合わせて作られる。ハウジングは、冷却後、モールドから取り外される。ポリマーで形成された本体部は、個々のディフューザセグメントの表面及び端部の周囲で収縮するので、永久的な圧力シールが形成される。各セグメントは、外側の平らな面以外の全ての面がシールで覆われる。該平面に対向する面は、内側の空気流通路に開いており、空気流ポンプに繋がっている。空気通路は、ディフューザセグメントを包む弾性材料内に設けられ、各ディフューザセグメントに連繋されている。ディフューザセグメント間に十分な空間を設けることにより、壁の厚さに対する自由度が増す。このため、空気供給通路の空気流の制約が排除され、多くのタイプの水ディスペンサーのリザーバ基部で見られるアプセット部に対応させることができる。一旦形成されると、可撓性材料を所望の長さに切断するか、又は、他の部材の端部に接合して、特定リザーバの形状に合わせて、断面積が略同じとなるように屈曲して、Ｔ型接続具により、オゾン化空気の供給ラインに接続される。ディフューザリングは、リザーバの内径(ＩＤ)とディフューザの外径(ＯＤ)との間に十分な環状の間隔が設けられるように、その外径は０.２５インチ(０.６４ｃｍ)まで小さくすることができる。ディフューザから放出された気泡は、リザーバの壁でリバウンドし、ディフューザ面に戻されるときに気泡どうしが衝突するので、気泡の凝集は最小になる。ここでは、生成した気泡は環状通路に供給されると共に、リザーバの壁に当たって上昇して、ディフューザの周囲に水の対流が形成される。

リザーバの水全体に起こるトロイダル状の対流は、この実施例における唯一のタイプの乱流である。このディフューザの設計では、食品用グレードの耐オゾン性ディフューザ材料が使われており、該材料は、多孔質の融解アルミナ若しくはシリコンカーバイド粒子、又は、多孔質の焼結粒子からなるステンレス鋼若しくはチタンである。長尺状に作られた可撓性ディフューザ材料に特有な利点として、単一閉ループ形状にできる他、費用効果の高い材料を数回巻いてフラットコイル状に形成し、必要な場合に、ディフューザの表面積をより大きくできることである。

自在性且つ適応性のあるディフューザ構造の第２実施例は、連続的で薄く幅の狭い帯体を特徴とする。これは、食品用グレードの焼結粒子のステンレス鋼又はチタン金属の材料から形成される。これらの材料は、通常、曲げると破損し易い。しかしながら、薄い帯状又はリボン状の新規な形状とし、平面部の厚さが１ｍｍであるから、密着曲げ以外の全ての曲げ加工が可能であり、壁の厚さが薄く、食品用グレードのステンレス鋼又はポリマー基材を用いて、空気流路を有するハウジングを作ることができる。この構造では、どんな材料でも断面寸法を最小にすることが可能であり、リザーバの水の移動を最小にすることができ、拡散を必要とする所望の表面積となるように、平坦なヘリコイル(heli-coil)を密着させながら容易に巻くことができる。さらなるループを形成したり、幅狭の２面ディフューザを用い、コイル間に所望の間隔を開けることにより、表面積が増加し、衝突による気泡凝集が回避され、水の対流が促進される利点があり、拡散による混合が改善され、気泡の上昇による水ボトルへの進入の虞れはなく、ディスペンサーの移動で水が溢れ出ることもない。

ディフューザ手段の第３の実施例は、弾性筒状体の膜状ディフューザである。この実施例では、優先的にスロットが設けられた弾性チューブであり、空気に対して透過性であるが、水に対しては不透過性である。従って、チューブ自体がチェック弁を構成する。その主な利点は、可撓性と、孔の詰まりに対する抵抗性である。弾性チューブの直径は小さく、その肉厚は薄い。弾性チューブには、位置がずれたスロットの列が幾つか設けられており、スロットの長さは、０.２５ｍｍ以下、スロット列は、１〜２ｍｍの間隔をあけて設
けられる。スロットは、チューブの一方側の入口として供され、ディフューザのチューブに方向性がもたらされる。このチューブは、直径０.２５ｍｍ以下であり、気泡はディフューザから瞬時に解放されるので、気泡の凝集は起こらない。材料の外面にテフロン(登録商標)のコーティングを施すことにより、気泡の瞬時の放出は確実に行われる。所望の結果を得るためには、材料の壁厚は、０.２５〜０.５ｍｍのオーダが好ましい。チューブの外径は３/８''〜３/４''(０.９５ｃｍ〜１.９１ｃｍ)であり、所望の長さに切断されて、リザーバの周囲に沿って曲げられる。チューブの両端は、Ｔ型バーブ接続具に接続され、スロットは、リザーバの壁に向かって外向きに配置され、ディフューザリングが形成される。また、表面積がより大きなディフューザを必要とする用途では、チューブを、より長くなるように切断して、フラットコイル状に配置してもよい。十分に小さいチューブを使用することができない場合、長さが短い大径の膜状ディフューザチューブを用いることができる。チューブは、リングのハウジングに取り付けられ、断面チャンネル状の外向きフランジが設けられる。開口部にチューブ部が配置され、２個のスナップリングを用いて、チャンネル部に沿って圧力シールされる。スナップリングは、チャンネル部に設けられたアプセット部に取り付けられ、弾性材料による圧力シールを形成する。バーブ接続具は、リングの端部の一方に接続され、リング状空気通路に空気を供給する接続手段として供される。

水ディスペンサーの浄化用に適したディフューザ材料は、通常は、下記のパラメータ及び特性を有するものが好ましい。このようなディフューザは、空気ポンプの動作能力範囲の全ての水柱高さで最適に動作できることが好ましい。それらは、適量の小さな気泡を生成できるものである。気泡と残留オゾンの接触時間を改善し、オゾンの拡散を最大レベルにするためには、気泡の直径は、０.１〜１ｍｍの範囲が好ましく、気泡の上昇速度は、１〜１０ｃｍ/秒が好ましい。硬質のディフューザ材料は、空気流の制御下でこの能力を有しており、表面の平均孔径は、１０〜６０ミクロンの範囲にあり、水柱の高さ及びオゾン処理される水量に応じて、０.０５〜２Ｌ/分の空気流量で運転するとき、濡れた媒体(wetted media)の初期気泡圧力は、空気中の測定では、０.１〜０.７ｐｓｉである。最適なパラメータ範囲は、平均孔径が１０〜５０ミクロンであり、濡れた媒体の初期気泡圧力は、０.１〜０.５５ｐｓｉ(０.９６ｋＰａ〜３.７９ｋＰａ)であり、流量は、０.１〜０.５Ｌ/分である。

親水性の薄層、有極性の薄層、又はナノ粒子で構成された薄層が、孔を閉じることなくディフューザの表面に施されると、孔の開口における表面エネルギーが増加する。これにより、小さな気泡の生成が促進される。薄層は、厚さが最小であり、孔の凹みで多少保護されるので、摩耗し難くなっている。軽量粉末のコーティングは厚さが最小で、孔の内部まで進入しないから、通路の詰まり、汚れ、又は透過性の制約は最小限に抑えられる。この目的に適した薄層として、例えば、有極性金属ナノ粒子、アルミナ、シリカ若しくはシリコンカーバイドの球状ナノ粒子、ゼオライト若しくはシリカゲルのナノ材料がある。これらの材料は、外側表面に溶着されて、研削されるため、孔の開口周辺部に接した領域に限定される。上昇速度の大きな気泡は、渦状の乱流を生成し、横方向及び縦方向への気泡の凝集を促進するが、このディフューザの場合、このような大きな気泡の生成を少なくする。また、垂直方向の気泡の流れの流速差があると、気泡がディフューザから最初の２インチ(５.０８ｃｍ)を上昇する間に気泡の凝集が起こるが、このディフューザの場合、垂直方向の気泡の流れの流速差を最小にする。

本発明のディフューザは、拡散技術の新規な原理を提供する。バブルリアクターによる気泡の生成は、ディフューザ材料のみによって行われ、水柱を通って浮上する間、気体どうしの表面が接触する。様々な半透過性の無機コーティングを外側に配置し、気泡を出口に向けて流す実験では、新たな現象が観察された。ディフューザの出口から放出された気泡の流れのすぐ下に置いたサンプルは、オゾンの拡散レベルは著しく高くなった。不透過性コーティングが施されたディフューザリングと同じように、比較のために同じ位置で試験を行なった。ディフューザの第２グループの場合、オゾンの拡散レベルは同じ様に高くならなかった。非光沢性(non-glazed)コーティングの実験では、水に対して半透過性であり、本質的に可湿性(wettable)又は親水性であることを示した。コーティングは水分を含むと、十分な残留透過性を示した。また、水柱の重量作用による毛細管圧力により、自由水(free water)は、ディフューザの内部空気圧に抗して、ディフューザ材料に戻される。水柱が移動した後、透過性ディフューザ材料を通る空気の流れは、蒸発により内部で乾燥する傾向を示す。この蒸発には、結合水(bound water)の一部が含まれるか否かは不明であるが、自由水の大半は確かに含まれている。静水中の拡散オゾン濃度を長時間測定すると、一般的に、拡散率は、最初は高いが、やがて安定して平坦になる。これは、主として、流体がオゾンで徐々に飽和されることによるが、その割合は、ストーン内部からの水の蒸発に起因するであろう。ここで働く原理は、加圧下で蒸発する冷却水が、オゾンガス雰囲気にさらされて、オゾンが飽和した水蒸気と自由水からなる相が、ディフューザ材料内に生じて、泡と共に排出されることである。飽和した自由水と水蒸気からなる相は、オゾンガスと比較して水に非常に溶けやすい。蒸気の小滴には液面に引きつけられる大きな力が直ちに作用するため、液面に衝突する蒸気の小滴は液体に進入する。どんな蒸気温度でも、１秒間に単位面積に衝突する分子数は、蒸気圧に比例する。従って、液相への再凝縮が直ちに起こる。オゾンは、高圧の冷水によく溶解することから、表面積が非常に大きい低温蒸気をオゾンの拡散に利用すると、短い時間で、ガス飽和蒸気となり、蒸気相から液相に戻る。

ディフューザ内の低温水蒸気を拡散するための２つのディフューザ技術を明らかにする。第１の方法は、受動的な方法であり、既存のディフューザ材料の外側表面に、半透過性の毛細管材料のコーティングを部分的に形成し、水柱のみの作用により、水分をディフューザに戻すものである。気泡を拡散させるのに必要な水量に相当するディフューザの露出面と、コーティングに利用される表面を加えた表面積に等しくなるように、余分の表面積を有する特定のディフューザ材料を選択し、単位時間内に気泡拡散による質量移動を行なうのに必要な空気を推定する。コーティングには、水に対して透過性を有し、加圧空気に対して不透過性を有するものが適用される。これには、表面エネルギーが低いディフューザ材料に対し、表面エネルギーの高いコーティングを選択して配置され、特定の水柱圧力が作用すると、ディフューザへの流体移動が行われ、結果として、ディフューザは再び湿潤する。適切なコーティングは、透過性に対する両方の要求を満たし、さらには、親水性又は有極性材料が分散した相の凝集物(aggregates)は、ＨＥＲＡコーポレーション製の低温プロセス用のアルミノシリケート、マイクロ多孔質、疑似セラミック(pseudo-ceramic)である加水分解セメントである。この材料を用いると、ディフューザ上にキルン焼成又は焼結によるコーティングを施す工程を追加する必要はない。これら工程は、透過性に悪影響を及ぼす。実際のところ、低コストのディフューザは、その材料を用いてのみ得られる。このようなディフューザが設けられると、水は、連続的に循環してディフューザに戻り、ディフューザ内での蒸発によって、低温水蒸気相が生成する。蒸気相の小滴はナノスケールであり、該蒸気相は、オゾン雰囲気に曝されて、オゾンが飽和した蒸気が生成される。該蒸気は、ディフューザから放出されると、直ちにリアクターの水量に変換され、バブルリアクターの拡散効率は大きく向上する。

開示する第２の手段は、ディフューザの空気供給用キャビティ又はチャンバー内で、水蒸気及びオゾンガスの混合相を生成する活性的方法である。オゾン化された空気と微細な霧状の水は両方とも、ポンプによってチャンバー内に送られ、前混合が行われて、ディフューザのキャビティ内で、オゾンが蒸気相に拡散する。その後、混合相は、透過性のより高いディフューザを通って水中に拡散する。このタイプのディフューザは、微細孔が内部に形成されたディフューザであり、好ましくは、気泡用ディフューザ内で、軸方向に取り付けられる。純水は、微細孔が形成されたディフューザを通ってポンプで送り出され、環状の空気供給通路内で、低温水蒸気相に変換される。空気供給通路では、低温蒸気相は、加圧され、オゾン化された供給空気と混合され、透過性のより高い気泡用ディフューザ材料を通って、ポンプで送り出される。反応チャンバーは、環状の容積を有し、加圧ガスは、十分な接触時間をかけて低温蒸気の一部に溶解できる十分な大きさを有しており、その後、透過性のより高い気泡用ディフューザを通って放出される。気体の大部分は、水蒸気に拡散し、主たる水の中に直ちに溶解するから、水蒸気に囲まれた少量の残留ガスは、ベンチュリオリフィスを通って押し出される。ベンチュリオリフィスの孔は、湿った毛細管であり、弾性の水膜を有している。これらの構成によって、より小さく拡散し易い気泡とアンチバブル(anti-bubble)が生成される。アンチバブルは、自由水(bulk water)中の薄い層によって囲まれた高密度の低温水滴のコアからなる公知の二重層形態である。この種の気泡は上昇せずに逆流し、環状に取り込まれた気体は、自由流体及びそれに含まれる小滴の中に拡散し、最後に消滅する。この拡散形態によりもたらされるガス拡散による質量移動効率は、固定式ミキサーを用いたベンチェリサイホンジェット拡散によるものと同等かそれより大きい。このプロセスは、使用時点で起こるので、ベンチェリサイホンジェット方法に関連する通常のオゾン再循環ループ損失及び不安定性損失は、解消される。気泡に対してより小さなガス相が作用するので、この方法は、他の全ての水ディスペンサーの浄化方法よりも好ましい。ディフューザ内の混合相ガス溶液全体に適切な処理を施した場合、その方法は、バブルリアクターの代替となるであろう。水ディスペンサーのオゾン浄化システムを使用するために、この新しい拡散原理と、２つの新規な拡散技術について権利請求する。

水ディスペンサーの浄化システムにおいて、オキシダント濃度を高めたり、気泡サイズ、気泡群サイズ及び上昇特性を調整するために、オゾン発生器及びディフューザを通る空気の流れを手操作で調節するか、或いは制御又は測定する２つの構成を開示する。

より高機能を有する自動フィードバック制御手段を用いてオゾン浄化システムの空気流の測定を行ない、モータＲＰＭ電圧の調整又はポンプハウジングに取り付けられたニードル弁によってポンプの流量制御を行なうこともできるが、第１の構成例は、オリフィス型のニードル弁の流量調節を、リザーバ内の気泡サイズの変化を目視観察によって行なうものである。この場合、耐オゾン金属又はポリマーから作られた流量制御弁は、空気ポンプとオゾン放電管の間か、又は、放電管より下流に配置される。なお、放電管は、タイマーのサイクル制御回路と共に単一モジュールの中に配備されている。弁棒は、モジュールケースの孔の中を通っている。ダイヤル指針を具え、垂直方向に線条が入ったダイヤル指針付きのノブを、弁棒の上に挿入する。流量目盛りが付され、閉位置から全開まで３４０度の回転可能なデカールを、先がとがったアプセット部と共に外側ケーシングに配備する。アプセット部は、該ケーシングの中にモールド形成され、その停止位置は、ノブに設けられた溝状の条線で定められる。この構成は、ラチェット機構として作用し、所望する最適流量を維持することが可能となる。

第２の流量制御の構成例は、可変式のインライン流量計で構成され、オゾン供給ライン管の垂直部に取り付けられる。

水ディスぺンサー浄化システムにおいて、オゾン発生器及びディフューザを通る空気の流れを自動制御するシステムの第３の望ましい方法を開示する。バネ負荷式可変オリフィスとして知られている既存の空気流レギュレータに修正を加えて、この用途に使用する。この修正は、２重調整式オリフィス、該オリフィスの抵抗を変化させるネジ調整、及び弁本体を形成する薄いバイメタル材料について行われる。弁本体は、ヒートシンクと第２の調整機構又はサーモスタッドの双方として機能する。この種の装置は、温度と空気流の変化に反応すると共に、特定の流量を維持する。張力調整ネジを設けることにより、特定流量となるように、流れのパラメータを調節することができる。一旦調整が行われると、流れは、上述した要領にて維持される。この場合、自動流量調整機構は、オゾン発生器の下流に配置される。

バイメタル材料は、２つの異なる線形熱膨張係数を有しており、その目的は、温度変化に対する反応を良くすることである。外側の材料は、耐オゾン材料の２倍であり、ニッケルメッキされた銅であるのが好ましい。バイメタル材料は、バネの様に、温度に反応するように設計される。

温度依存性流量制御器を設ける理由は、オゾン発生器を通る空気流を停止し、オゾン濃度が上昇するので、空気の密度と温度が上昇するためである。流れが長時間停止すると、温度上昇によってオゾンが破壊し、空気の熱膨張によって空気密度は低下して、流量が増加する。このように、過剰の熱を逃し、処理オゾンの破壊を防止するために、空気流を一時的に増加させる手段を設けている。

オゾン化された空気の熱は、壁部が薄いバイメタルのヘリコイル型蛇腹状の弁体に伝達され、線膨張が大きくなる。従って、空気温度が最適範囲になるまで、僅かに大きな空気流がディフューザに流れる。この実施例では、自動弁の流量制御機構は、従来の水冷エンジンに使用される流量調整機能付きサーモスタッドと似ている。空気は、熱の不良導体であるので、空気の流れは、バイメタル蛇腹の螺旋表面全体に亘って螺旋形となり、金属への熱伝導は、最大且つ均等になる。第２の調整可能オリフィス又はサーモスタッドオリフィス及びシートは、弁/蛇腹の基部に配置される。第１オリフィスにより冷却中の空気流の調節が行われると、その機構は温度変化に対して自由に反応し、空気流及び空気温度の二次的調節が自動的に行われる。装置は、シンプルであり、入手が容易で安価な最少量の材料から作ることができるので、装置を安く製造し販売することができる。装置は、水ディスペンサーのオゾン浄化装置に用いられ、自動空気流/温度制御オプティマイザとして使用される。

図１〜図３は、本発明の装置の望ましい実施例を示しており、その全体を、図１中、符号(10)で表している。水ディスペンサー(10)は、開放型リザーバをオゾンで間欠的に消毒するための改良された装置である。装置(10)は、下端部(12)と上端部(13)を有するキャビネット(11)を具えている。上端部(13)には、開口(17)を有するカバー(14)が載っている。

開口(17)には、環状フランジ(15)とガスケット(16)が配備され、ガスケット(16)はボトル(18)との境界面となる。ボトル(18)は市販のもので、米国では、数ガロン容量(例えば５ガロン)のものが代表的である。ボトル(18)は、縮径したネック部(19)を有しており、該ネック部は、図１及び図３に示される如く、使用中、開放型リザーバ(20)の中に収容される。リザーバ(20)には、給水して消費される水が入っており、ボトルのネック部(19)の開口が、キャビネット(11)の内部でリザーバ(20)に連通している。使用中、リザーバ(20)の水位が低下すると、気泡がボトル(18)に入り、圧力が等しくなるまで、リザーバ(20)に水が補給される。

リザーバ(20)の内部(21)は、リザーバ側壁(22)とリザーバ底壁(23)で囲まれている。リザーバは、例えば、略円筒形の形状であり、ステンレス鋼又はプラスチック材料から作られている。リザーバ(20)は、頂部(24)が開口しており、ボトル(18)のネック部(19)に連通している。

使用中、リザーバ(20)の水面(25)は、給水が行われたり、ボトルから補給されるときに僅かに変化する。リザーバ(20)内の水を取り出すために、１又は２以上の給水栓(26)(27)が配備される。例えば、図３に示す実施例では、左側の給水栓(26)は、流体ライン(35)が、リザーバ(20)内の水の表面(25)及びその近傍にまで延びている。リザーバ(20)は冷却コイル(28)の近傍にないため、給水栓(26)から取り出されるリザーバ(20)の水は常温である。給水栓(27)は、リザーバ(20)内の水に連通するポート(36)を具えている。冷却コイル(28)はリザーバ(20)の下端部に配置されるため、給水栓(27)からは冷却された水が取り出される。実際に、例えば、流体ライン(35)に発熱体を配備すると、水ディスペンサー装置(10)は、常温水、冷却された水、又は加熱された水のどれを供給することもできる。

リザーバ(20)の下端部で水を冷却するために、コンプレッサ(29)を含む冷却システムを配備することができる。冷却システムは、コンプレッサ(29)に接続された流体ライン(30)(31)を有しており、冷却液をコイル(28)に送り、次に、リザーバ(20)内の水冷却システムの一部である熱交換器(32)へ送る。装置(10)への電力は、電線(33)によって供給される。電線(33)には、例えばプラグ(34)が設けられている。プラグ(34)は、図２に示されるように、レセプタクル(44)とプラグ(43)を有する制御器(42)に取り付けることができる。このように、電力は、選択的に、電線(33)を経てコンプレッサ(29)へ送られるか、又は、電線(41)を経てハウジング(40)内のオゾン発生器(50)へ送られる。この特徴を有するから、オゾン発生器(50)を用いて、リザーバ(20)内の水を消毒するためのオゾンを、リザーバ(20)の内壁を擦りながら移送させる際、コンプレッサを停止させておくことができる。

図１及び図２において、ハウジング(40)には、リザーバ(20)内の水を浄化するためのオゾンを発生するオゾン発生器(50)が配備されている。また、ハウジング(40)には、オゾン発生器ハウジング(57)を通ってディフューザ(37)へ空気を供給するモータ駆動部(53)とブロワー(54)が収容されている。空気ライン(38)は、オゾン発生器ハウジング(57)とオゾンディフューザ(37)との間を接続されている。接続具(39)は、図１及び図２に示されるように、空気ライン(38)をオゾン発生器(57)に取り付ける接続手段として供される。

ハウジング(40)には、図１に示されるように、ハウジング既存のキャビネット(11)に固定することにより、ハウジング(40)を後からキャビネット(11)に取り付けることができるように、ハウジング(40)にフランジ(45)と開口(46)を設けることができる。

図２に示すハウジング(40)は、下端部(47)と上端部(48)を有している。上端部(48)には開口(49)が設けられており、該開口にオゾン発生器ハウジング(57)が取り付けられる。オゾン発生器(50)は、図２に示される通り、ハウジング(57)の中に収容される。ハウジング(57)は、下ハウジング部(58)と上ハウジング部(59)を含んでいる。組立時、下ハウジング部(58)のフランジ(60)と上ハウジング部(59)のフランジ(61)は、夫々がガスケット(62)に当接する。

図１及び図２に示されるように、締結ボルト(63)を用いて、ハウジング(57)は、ハウジング(40)の内ネジ孔(64)に取り付けられる。使用者が装置(10)から水を取り出しているとき、通常は、制御器(42)により、オゾン発生器(50)を停止させる。リザーバ(20)の殺菌に使用されるオゾンは独特の臭いがするため、選択された時間、リザーバ(20)に入れられた水を浄化し、リザーバ(20)の内壁とボトルネック部(19)を浄化することが望ましい。制御器(42)は、市販のものを用いることができ、例えば早朝の時間帯(例えば午前３時〜午前４時)にオゾン発生器が作動するようにし、コンプレッサ(29)と冷却システムが停止した時にのみ、変圧器(51)とモータード駆動部(53)を作動させることができる。これは、コンプレッサ(29)に電気を供給する電線(33)及びプラグ(34)への電流を遮断することによって行なわれる。

コンプレッサ(29)への電気接続が切れると、変圧器(51)とモーター駆動部(53)が作動する。オゾン発生器ハウジング(57)の内部でオゾンを発生させるために、変圧器(51)は、オゾン発生器(50)に非常に高い電圧を発生させる。このオゾンはハウジング(57)内部で発生すると、空気ポンプ(54)によって空気が流体ライン(55)へ送られ、開口(56)を通り、ハウジング(57)の内部へ送られる。空気が空気ポンプ(54)及び流体ライン(55)に入る前に、ＨＥＰＡフィルタ(71)により、空気中の微生物が除去される。空気圧によってハウジング(57)に向かう流れとなるため、空気は接続具(39)から空気ライン(38)へ排出される。空気は空気ライン(38)を通り、リザーバ(20)の側壁の底部に配備されたディフューザ(37)又は(37A)(図７〜１４)に運ばれる。ディフューザ(37)又は(37A)の具体的配置と、該ディフューザからのオゾンを含む空気の流れについては、図４〜図１４に更に詳しく示している。図４のリザーバの平面図に示すように、ディフューザ(37)又は(37A)は、リザーバ(20)の周囲３６０度及びその側壁(22)に設けられることが望ましい。その理由は、図３に示されるように、オゾンの気泡(67)を利用して、側壁(22)の内面が擦られて洗浄できるようにするためである。

ディフューザ(37)又は(37A)は、ディフューザ(37)又は(37A)とリザーバ(20)の底壁(23)との間を延びる複数の脚(68)によって支持される。ディフューザ(37)の開口(69)は、図６に示されるように、リザーバ(20)の底壁(23)と側壁(22)に対して傾いている。開口(69)の壁(22)(23)に対する角度(70)は、約４５度が望ましい。開口(69)が壁(22)(23)に対して傾斜することにより、気泡(67)は、側壁(22)に対して外向きに排出されるので、リザーバ(20)の内壁(22)を擦ってきれいにする効果は最大となる。オゾンの気泡(67)が内壁(22)を擦ることにより、側壁(22)は磨かれ、リザーバ(20)内に水のローリングフロー(rolling flow)が生ずる。気泡(67)は、リザーバ(20)の表面(25)に衝突し、内向きに流れる。この様な循環が起こることにより、リザーバ(20)内の全ての水は確実に浄化される。更にまた、ディフューザ(37)から出る気泡は壁(22)に対して外向きに進むので、気泡(67)がネック部(19)を通ってボトル(18)へ進入することはなく、装置が溢れることはない。

図７〜図１４は、ディフューザの他の構成例を示しており、ディフューザの全体を、符号(37A)で示している。ディフューザ(37A)は、図８に示されるように、断面円形の中空の多孔質体(72)を有している。多孔質体(72)は、食品用グレードの多孔性セラミック材を用いることができる。多孔質体(72)は、図７に示されるように、略Ｃ字形であるが、図１１に示される断面形状でもよい。図８、図９及び図１０は、ディフューザ(37A)の製造方法を示している。図８を参照すると、多孔質体(72)は、中空孔(75)を囲む内表面(73)と、外表面(74)とを有している。図９において、多孔質体(72)に非多孔質のコーティング(例えば、可燃性の食品用グレードの非多孔質エポキシ)を形成し、外部コーティング(76)により、空気が通らないようにしている。図１０を参照すると、回転軸(89)を有する回転式グラインダー(88)を用いて、非多孔質コーティング(76)の一部を取り除き、露出面(90)が形成される(図１０及び図１１参照)。

空気がエルボ形接続具(79)を通って注入されると、空気は、中空孔(75)に入り、次に多孔質体(72)を通って拡散する。コーティング(76)は、空気の通過を防止するため、空気は露出面(90)しか通過することはできない。露出面(90)は、図７及び図１１に示されるように、Ｃ字形のディフューザ(37A)の外側に設けられている。図１３は、この露出面(90)の拡大図であり、気泡(92)が脱出する状態を矢印(91)で示している。

エルボ形接続具(79)は、胴部(80)から２本の脚(81)(82)が延びている。食品グレードのエポキシ等の結合材(83)を用いて、コーティング(76)を施した多孔質体(72)を、エルボ形接続具(79)に接合する。脚(81)(82)の各々は、内部に流体が通る孔(84)を有しており、孔(84)(85)は胴部(80)の中で連通しているため、空気は、脚(81)の孔(84)から脚(82)の孔(85)へ流れる。脚(81)は外ネジ(86)を有しており、該外ネジを空気ラインに接続することができる。脚(81)に用いる他のコネクタとして、スタブ型接続具、クランプ接続具などを使用することができる。エルボ形接続具(79)の脚は、内面(73)で多孔質体(72)と接続部を形成するための同様な接続材料となり得る。脚(82)のこの様な接続構造は、図１２に示されるスタブ型接続具の他、外ネジその他の接続構造でもよい。

図７において、ディフューザ(37A)は、閉じた端部(78)と、エルボ形接続具(79)を受ける端部(79)とを有している。閉じた端部(78)は、図１４に示されており、コーティング(76)と同じ材料を用いて閉じることができる。

図１５〜図２７は、本発明装置の第２実施例を示している。第２実施例は、手動操作式の給水栓(100)に、オゾン発生器を自動的に作動させる特別なスイッチ装置が配備されている。なお、オゾン発生器は、例えば、図１〜図１４の望ましい実施例の如きものである。図１５〜図１８の第２実施例は、給水栓(100)の他に、キャビネット(11)、リザーバ(20)及び図１〜図１４の実施例の種々の流体ラインを含んでいることは理解されるべきである。換言すると、第２実施例では、給水栓(100)は、図１〜図１４の給水栓(26)(27)と置き換えられている。給水栓(100)の操作によってオゾンが発生し、オゾンはリザーバ内の水へ運ばれる。オゾンは又、リザーバと給水栓を繋ぐ流路に送られ、給水される水の消毒が行われる。

図１５〜図１８において、給水栓(100)は、ハウジング(101)にハンドル(102)が取り付けられており、使用者は、ハンドル(102)を操作することにより、給水栓(100)から水が注水される。

図１８に示されるように、使用者(141)がハンドル(102)を押し下げて、弁が開位置に移動すると、使用者が保持している容器の中に水が注がれるだけでなく、オゾンを発生して、流体出口(107)に連通する中空横孔(105)が消毒される。横孔(105)へ供給されるオゾンの濃度は、給水される水を消毒するのに十分で、且つ不快な臭いや味を生じない程度の極く低濃度である。

給水栓(100)のハウジング(101)は環状フランジ(103)を有しており、該フランジは、キャビネット(例えば、図１〜図１４の望ましい実施例に示すキャビネット(11))の前面と係合することができる。フランジ(103)は、キャビネット(11)の前面に形成された開口からネジ部(104)が挿入されたとき、ハウジング(101)のストッパーとして作用する。ネジ部(104)には、ナット又はその他の締結具が螺合可能に取り付けられ、給水栓のハウジング(101)がキャビネット(11)前部の開口に固定される。

キャビネット(11)のリザーバから給水される水は、横孔(105)に連通するリザーバ又は流路を通って流れる。縦孔(106)は、横孔(105)から流体出口(107)へ延びている。

弁本体(108)は、図１７及び図１８に示された流体出口(107)を開閉するために設けられる。図１７では、流体出口は閉じている。図１８では、流体出口(107)は開いているため、水を注ぐことができる。弁本体(108)(図１６参照)は、環状肩部(109)と操作ロッド用ソケット(110)を有している。操作ロッド(111)は環状フランジ(119)を有しており、該フランジは、図１７及び図１８に示されるように、使用時にソケット(110)に収容される。操作ロッド(111)には、下部環状フランジ(119)と上部環状フランジ(118)の間に環状溝(120)が設けられている。基本的に、環状肩部(109)は、組立状態で環状溝(120)に嵌まっている。

使用者(141)がハンドル(102)を押していないときは、弁本体(108)は、伸縮バネ(112)の作用によって常に閉位置にある。ロッド(111)は、弁本体(108)のソケット(113)に入っている。弁本体(108)の上端部に、防水シール(132)が配備される。防水シール(132)は、キャップ(114)と係合して、遮水する。

キャップ(114)の内ネジ(115)は、弁ハウジング(101)の外ネジ(116)と係合する。キャップ(114)と複式接触部材(127)を結合するために、保持器(117)が配備される。キャップ(114)の中央開口部(126)に、操作ロッド(111)が挿入される。同様に、複式接触部材(127)に、略円筒形の縦通路(140)が設けられ、その中に操作ロッド(111)が挿入される。操作ロッド(111)の上端部には、ハンドル(102)の横孔(121)に対応する横孔(122)が設けられる。ピン(123)は、図１６〜図１８に示されるように、ハンドル(102)の横孔(121)と操作ロッド(111)の横孔(122)を連結する。

ハンドル(102)はカム面(124)を具えており、使用者(141)が矢印(142)(図１８参照)の方向にハンドル(102)を下向きに押すと、カム面(124)の作用によって操作ロッド(111)は持ち上げられる。図１６に示すように、操作ロッド(111)の上端部には、金属カラー(125)が設けられている。ハンドル(102)が図１８に示す位置まで押し下げられたとき、スイッチ装置によってオゾン発生器は作動するが、カラー(125)はそのスイッチ装置の一部である。カラー(125)は、複式接触部材(127)の電線(130)(131)と接触する。図１８に示すように、金属カラー(125)が電線(130)(131)の両方に接触すると、回路が閉じて、オゾン発生器及びブロワーが作動する。

弁ハウジング(101)には凹部(128)が形成され、複式接触部材(127)のプラグ(129)が入れられる。弁ハウジング(101)では、電線(138)(139)がソケット(128)、更には図１８に示されるように、プラグ(129)に繋がっている。電線(138)(139)は、図１〜図１４の実施例に示されたオゾン発生器及びブロワーに接続されている。ハンドル(102)が、図１８に示された位置に押し下げられると、オゾン発生器と空気ポンプは同時に作動し、オゾンは流体管(136)の中を通り、ハウジング(101)の横孔(105)に配置されたオゾン供給用接続具(133)へ流れる。或いはまた、ハンドル(102)が押し下げられたとき、タイマーが作動するようにし、オゾン発生器とブロワーは、タイムアウト後に作動するようにもできる。オゾン供給用接続具(133)は、中空孔(137)とディフューザ(134)を有しており、オゾンは、これらを通じて、中空孔(105)の水の中へ送給される。オゾンを供給する管(136)と接続具(133)とを接続するために、バーブ型コネクタ(135)が設けられる。

図１９〜図２７は、給水栓の他の実施例を示しており、その全体を、図１９〜図２０では符号(100A)、図２１では(100B)、図２２〜図２３では(100C)、図２４では(100D)、図２５では(100E)、図２６〜図２７では(100F)で示している。図１９〜図２０に示す給水栓(100A)は、(26)(27)の如き市販の給水栓と同様である。図１９において、給水栓(100A)は、ハウジング(143)、ハンドル(144)及び流量センサー(145)を有しており、流量センサー(145)が検知した水量に応じて、オゾン発生器及び空気ポンプを作動させる。弁ハンドル(144)の操作によって給水栓(100A)が開き、水が中空孔(105)の中を流れると、水量は流量センサー(145)によって検知される。流量センサー(145)とその導線(146)は市販のものである。このようなセンサー(145)と導線(146)を用いて、図１〜図１４のブロワーとオゾン発生器を作動させることができる。

図２１において、給水栓(100B)は、磁石(147)とセンサー(170)を具えた磁気流量センサーを有している。図２２及び図２３において、給水栓(100C)は、導線(148)(149)を具えた電磁石型流量センサーの流量計を有している。図２２において、電源(173)は、流量センサー(172)を有する電磁石(171)に電力を供給する。このような電磁石式流量センサー(171)(172)は商業的に入手することができる。導線(174)(175)を通じて、流量センサー(171)(172)は図１〜図１４のオゾン発生器及びブロワーを作動させることができる。

図２４〜図２７において、給水栓(100D)は、延長管が設けられた公知の本体部を含んでいる。図２４において、流量センサー(145)は、軸方向に中空孔(177)を有する延長管(176)に取り付けられる。延長管(176)は、市販の標準型給水栓(26)(27)へ接着又は螺合される。図１〜図１４のオゾン発生器からオゾンが通る流体ライン(136)は、公知の給水栓(26)に直接取り付けられた接続具(133)に連通している。ディフューザ(134)は、給水栓(26)の上流の中空孔(177)へオゾンを供給する。流量センサー(145)及び導線(146)によって流れが検知されると、図２４の給水栓装置(100D)を用いて、図１〜図１４のオゾン発生器及びブロワーが作動する。

図２５の給水栓(100E)は、軸方向に中空孔(179)を有する延長管(178)を含んでいる。電磁石(171)を有する電磁石式流量センサー(172)は、管(178)に取り付けられ、導線(173)を通じて電力が供給される。センサー(172)は、導線(174)(175)を通じて、図１〜図１４のオゾン発生器及びブロワーに連繋され、これらを作動させる。中空孔(179)を有する管(178)は、標準の給水栓(図２５参照)に接着又は螺合される。

図２６及び図２７において、給水栓(100F)は、軸方向に中空孔(181)が設けられた管(180)を有している。流量センサー(145)とディフューザ(134)は両方とも接続具(133)によって管(180)へ接続されている。管(180)は、接着剤又は螺合又はその他手段により、給水栓(26)に連繋される。ナット(182)により、給水栓(100F)を、キャビネット(111)及びリザーバ(20)に取り付けることができる。

図２８は、本発明の装置の他の実施例の正面断面図であり、符号(10A)で示している。図２８において、オゾンは、水の浄化を行なうために、給水栓の操作に応じて発生させる。オゾン発生器は図示していないが、タイマー(185)で作動するポンプ(186)に連繋されている。図１〜図１４の望ましい実施例のオゾン発生器は図２８でも用いることができ、発生したオゾンは、ポンプ(186)によって送給され、流体ライン(136)を通じてディフューザ(37)へ送られる。また、流体ライン(136)は、給水栓(26)に接続された延長管(184)に繋がっている。図２８に示されるように、延長管(184)は、給水栓(26)とリザーバ(20)との間に配備される。図２８において、図示のボトル反転型水冷却器は、上部に開口を有するキャビネット(11)を有しており、これについては、図１〜図１４を参照して説明した。反転ボトル(18)は、首部(19)がリザーバ(20)の中に進入している。給水栓(26)を操作して給水が始まると、水面は、第１のレベル(89)から、それより下のレベル(90)に下がる。これにより、フロート(188)は下がり、フロート(188)の接点(193)が、電線(194)(196)を有する回路を閉じる。この結果、タイマーによってポンプ(186)とオゾン発生器が作動し、オゾンは、ディフューザ(137)及び延長管(184)の一方又は両方に送られる。このように、使用者が給水栓のハンドル部を押し下げて給水栓(26)が停止すると、オゾンが発生する。

図２９において、追加の実施例を符号(10B)で示している。図２９において、キャビネット(11)の上端部(13)に、タイマー(185)とポンプ(186)が配備されている。オゾン発生器(図２９、図１〜図１４、図３０〜図３４に示す)を用いて発生したオゾンは、ポンプ(186)によって送られる。図２９において、圧力コントローラ(191)(192)が配備されている。水面がレベル(189)からレベル(190)へ低下することによる圧力変化を、センサー(191)(192)の一方又は両方を用いて監視し、導線(197)(198)を通して、タイマー(185)とポンプ(186)を作動させる。図２８の実施例の場合、給水栓(26)のハンドルを押し下げると、水面はレベル(189)からレベル(190)に低下する。このように、発生したオゾンは、ディフューザ(37)を用いてリザーバ(20)へ送られ、及び／又は、流体ライン(136)を用いて延長管(184)へ送られる。このように、オゾンは、給水栓(26)の作動に応答して発生する。

図３０〜図３５は、本発明の装置の他の実施例を示しており、図３０〜図３３、図３５に符号(150)で示している。図３０〜図３５のオゾン発生器又はオゾン放電管(150)は絶縁性の筒状体(151)に特徴を有しており、例えば、軸方向に中空孔(152)を有する円筒形状のガラス管(例えば、Corning(登録商標)、Pyrex(登録商標))が用いられる。筒状体(151)の外面(166)に、一対のフォイル接着層が設けられる。これらの層は、フォイル接着テープ層(153)とフォイル接着層(155)を含んでいる。これらの各層は、剥離ライナーを有する接着テープの形態でもよい。図３０において、フォイル接着テープ部(153)は剥離ライナー(154)を有している。小さなフォイル接着テープ部(155)は剥離ライナー(156)を有している。

図３０の矢印(157)は、フォイル接着テープ部(153)(155)の筒状体(151)外面への取付けを示している。筒状体(151)の中空孔(152)に、電極(158)が配置される。電極(158)の一端部はクランプ(164)となっており、筒状体(151)の一端に取り付けられる。電極(158)の露出部(165)は、筒状体(151)の外面(156)に配置される。フォイル接着テープ部(153)は、図３０及び図３１の露出部(165)を覆うことのできるサイズ及び形状であることが望ましい。

図３０において、露出部(165)とフォイル接着テープ部(155)の幅は、図示の如く、夫々「Ｄ１」である。フォイル接着テープ部(153)は、フォイル接着テープ部(155)から離間しており、筒状体(151)の周囲を取り囲むことのできるサイズ及び形状であり、図３１に示されるように、一部に電極が充填された筒状体(151)に沿って長さ方向に延びている。図３０及び図３１の矢印「Ｄ２」は、シート(153)の幅と、筒状体(151)の中空孔(152)に電極(158)を配置したときにシート(153)と対応する電極(158)の部分を示している。一対の金属バネクリップ(159)は、回路基板(169)に取り付けられたリード(167)(168)に接続されている。この様に、回路基板は、オゾン用電力回路及び空気ブロワー(ポンプ)と電気的に接続されたタイミング回路として供され、クランプ(159)及びリード(168)を介して放電管(150)を作動させる。簡単なタイミング回路により、オゾン発生器(150)用ポンプ又は空気ブロワーを所定時間作動させる。ほぼ同時に、ブロワー(169)は、タイミング回路によって作動する。タイミング回路は、オゾン発生器(150)及びブロワー(169)を所定時間作動させた後、それらを停止させる。

図３２に示されるように、筒状体(151)の端部に流入管(160)が取り付けられている。また、筒状体(151)の他方の端部(流入管(160)と反対側)には、流出管(161)が取り付けられる。組立に際し、ガラス管(151)を安全カバー(162)で覆い、保護することができる。空気ポンプ(169)は、筒状体(151)の中空孔(162)に空気を通すために、空気ポンプ(169)を流入管(160)に接続することができる。図３４において、負極性(−)のフォイル(153)は反射管として作用し、遠紫外線オゾン(far UV ozone)を、筒状体(151)の中心軸及び電極(158)の近傍に集中させる効果があり、出力を増加させることができる。これに対し、従来技術では、遠紫外線の反射による集中がなく、分散する。オゾン発生器(150)は、図１〜図１６の実施例に示すオゾン発生器(50)の代わりに用いることができるし、図１７〜図２９の実施例に示すオゾン発生器として使用することもできる。

図３４において、(−)極性のフォイル電極反射管は、筒状体(151)の中心軸の(＋)極性の電極(158)に酸素解裂(oxygen cleaving)領域の遠紫外線を集中させるための円筒形ミラーとして機能する。遠紫外線は、一次熱(primary heat)発生範囲を超えているので、空気加熱に著しく寄与する。誘電加熱の場合、その大半は、低質量−高表面積で薄肉のラジエータ材料の(−)極性の外部フォイル電極によって吸収され、筒状体外部の周囲空気へ放射状に送られる。この方法では、オゾン放電管は低温であるので、オゾン分解に寄与しない。従来技術では、遠紫外線領域の放射線は反射による集中がなく、分散する点において、本発明は従来技術の構造とは異なる。

図３６〜図４７は、ディフューザの様々な構造を示しており、図１〜図３５に示す本発明の方法及び装置にも使用することができる。

図３６はディフューザ(37B)の斜視図である。図示のディフューザ(37B)の形状は、円形であるが、図３７に示すように矩形でもよい。図示のディフューザ(37B)は、シリコーン管(200)であり、空気が通る中空孔(201)を有している。接続具(202)はコネクタ(203)を含んでおり、該コネクタと、図１〜図３５に示す実施例のオゾン発生器とが配管接続され、シリコーン管(200)の中空孔(201)へ空気を送ることが可能となる。シリコーン管(200)は、中空孔(201)を囲む壁(204)を有している。壁(204)には複数の孔(205)が設けられ、各孔(205)にはディフューザインサート(206)が配備されている(図３７Ａ〜図３７Ｆを参照)。図３７Ａ〜図３７Ｃは、フランジを有する実施例を示している。図３７Ｄ〜図３７Ｆは、フランジを有し、面取りされた(transverse radiused)基部の実施例を示している。インサート(206)は、ディフューザ材料であり、例えばディフューザ・ストーン・インサート材料である。ディフューザ(206)は、食品用グレードの焼結金属(例えば、アルミニウム、ステンレスのシート)から作ることもできる。インサート材料は、図３７Ａ〜図３７Ｆに示されるどのインサート(205)に対しても選択することができる。

図３８〜図４０は、他の実施例のディフューザ(37C)の斜視図である。図３８〜図４０に示す実施例では、ディフューザ(37C)は、スタブ接続具(214)で連結されたモジュール(213)を含んでおり、追加の接続具(215)を用いてモジュール(213)を円形に連結している。接続具(215)は、オゾン発生器とディフューザ(37C)を接続する配管の入口(216)として供される。図４４のブレード(217)は、どのモジュール(213)についても選択された長さに切断できることを示している。

ディフューザ(37C)は、端部どうしが連結されたモジュール(213)から構成される。単一のモジュール(213)を、図３８〜図３９に示している。モジュール(213)は、ツーピース成形(図３８)又はワンピース成形(図３９)である。各モジュール(213)は、流路(212)を有する管体(207)を含んでいる。図３８において、流路(212)は、上部(210)と下部(211)の各々が断面半円形の長い溝で、上部と下部を組み合わせて断面円形の中空孔が形成される。ディフューザのソケット(209)にはインサート(206)が収容される。インサートは、食品用グレードの焼結金属、ストーンの他、図面の実施例で示したどの材料であってよい。ソケット(209)は、円筒形の壁部(208)によって囲まれている。インサート(206)は、フランジを有する底部を含むことができる。図３９において、流路(212)は、引抜棒によって形成されることができる。

図４１〜図４２は、ディフューザ(37d)の他の実施例を示しており、これは、小径チューブを有する筒状体の膜状ディフューザを含んでいる。ディフューザ(37d)は、細長い円筒形で弾性の管体(207)を含んでおり、円筒壁(219)が中空孔(220)を囲んでいる。管体(218)の壁(219)には複数の小さなスロット(221)が設けられており、該スロット通じて、オゾンは中空孔(220)から出て行くことができる。バーブコネクタ(222)は、Ｔ字形接続具であって、管体(218)の両端に取り付けられると、図４２に示されるような円形ディフューザが形成される。ハーブコネクタ(222)の一方を入口として開口しておくと、該開口を通じて、オゾンが接続具(222)に送られ、中空孔(220)を通り、次にスロット(221)を通って周囲のリザーバ(20)に送られる。

図４３〜図４５において、ディフューザの他の実施例を符号(37E)で示している。ディフューザ(37E)は、本体部(223)には、外向きに開口する角溝(224)が形成されている。角溝(224)は、複数の小さな貫通スロット(232)を有する薄膜構造のシート(231)で被覆されている。薄膜シート(231)は、食品用グレードのシリコーン、ＥＰＤＭゴム、Vitronなどの耐オゾン材料から作ることができる。

角溝(224)には入口に接続具(225)が設けられ、オゾンは矢印(226)の方向に送られ、接続具の中へ進む。矢印(227)で示すように、オゾンはシート(231)のスロット(232)を通って角溝(224)から排出され、次に、リザーバ(20)内部に収容された水をオゾン処理するために、周囲のリザーバ(20)に送られる。

保持用アッパーリング(228)と保持用アンダーリング(229)を本体部(223)に取り付けて、膜状のシート(231)を保持するために、互いに符合する形状の連結部を設けることができる。保持用アッパーリング(228)は連結用凸部(240)を有し、本体部(223)の連結用係合部(241)と連結される。同様に、本体部(223)の連結用凸部(242)は、保持用アンダーリング(229)の連結用係合部(243)と連結される。図４４及び図４５は、保持用のアンダー及びアンダーリング(228)(229)と本体部(223)の組立状態を示している。

完成したディフューザ(37E)には中央に開口(230)がある。スロット(232)とシート(231)は、中央の開口(230)から離れる方向に向いているから、スロット(232)を出たオゾンは、矢印(227)の方向に進み、図１〜図１４の実施例のように、略円筒形のリザーバの側壁を擦りながら進む。この実施例では、溝(232)は、リザーバ(20)の側壁(22)の極く近傍に配置されるので、スロット(232)を出て行くオゾン気泡は、リザーバ(20)の側壁(22)を擦りながら進むことができ、側壁(22)を消毒することができる。なお、リザーバが正方形又は矩形の場合、その形状により適合させるために、図４３〜図４５に示される本発明のディフューザ(37E)を正方形又は矩形にすることができる。

図４３Ａ及び図４５Ａに示すディフューザは、図４３〜図４５で示したものと同様である。シート(231A)は、耐オゾン性の焼結金属(例えば、焼結チタン)である。本体部(223B)は、ブロー溝(224A)を具えている。接続具(225A)が入口(226A)に接続され、オゾンは溝(224A)に送られる。アッパーリング(228A)とアンダーリング(229A)は、シート(231)を本体(223B)に保持する。
図４５Ａは、ステンレス鋼製ディフューザ(223B)の他の実施例を示している。シート(231A)は、１層又は複数層であり得る。本体部(223B)は、シート材から、薄肉のステンレステープ又はリボン材がロールクリンプされる。シート材を用いて、図４５Ａに示される本体部(223B)が形成される。

図４６において、ディフューザの他の実施例を符号(37F)で示している。ディフューザ(37F)は、水ディフューザの中に気体を拡散するものである。ディフューザ(37F)の上方の水面(233)は、加圧水の水柱補助値を変化させる。ディフューザ(37F)は、低透水性材料のコーティング(235)が施された本体部(234)には、相互に連結された孔を有する溝(236)が設けられており、図４６に示されるように、周溝(236)と低透水性の毛細管溝(237)が連通している。水柱によってもたらされる圧力差が水面(233)下で補助的に作用し、溝(237)の毛細管作用によって、水はディフューザ・センサー(238)の中へ戻される。高透水性のディフューザ用ストーン(239)は、中央の開口(238)に隣接して配備され、溝(244)と相互連結される。

オゾンは、例えば図１〜図３５で説明したオゾン発生器から、中央の開口(238)へ運ばれる。オゾンは、次に、溝(244)を通って進み、水面(233)がもたらす圧力変化によって溝(236)(237)から浸出した水と混ざる。それゆえ、気泡(245)は、混合されたガス相と、拡散されたガス・水相を有している。

図４７Ａ、図４７Ｂ及び図４７Ｃにおいて、ディフューザは符号(37G)で示されている。ディフューザ(37G)は、水供給ポンプ(250)とガス供給ポンプ(251)を用いている。ポンプで送り込まれた水が通る流路(252)は、ディフューザの低透水性部(253)に連通している。ポンプ(251)により、オゾンガスは、流路(254)を通り、ディフューザの高透水性部(255)に送られる。図４７Ｂ及び図４７Ｃにおいて、ディフューザの低透水性部(253)は、低透水性の低いディフューザ(253)の孔をライニングする水層(256)を有している。図４７Ｃを参照すると、拡散ガスの冷却で生じた水蒸気の小滴(257)は、低透水性ディフューザ(253)の孔の中を通り、(258)で示すように、拡散ガスと水蒸気として現れる。

図４８に示すディフューザ(37H)は、透水性が高く、初期気泡圧力が低く、ほぼ疎水性の媒体(260)である。粒子間の間隔(261)は、気泡が衝突又は凝集を起こすことなく通過するのに十分な大きさである。ほぼ疎水性又は微粒子材料(つまりナノ微粒子材料)からなる溶融粉末のコーティング(263)は、孔の入口又はオリフィス(262)に配備され、水層の弾性膜が結合して、表面エネルギーが変化するので、表面が透水性となる。この構成により、ディフューザ(37H)を通るときの圧力損失が少ない超微細な弾性膜が生成する。水は、孔表面と連続的に通じているため、含水状態が維持され、微細直径のベンチュリ・オリフィスが(262)の位置に生成する。

図４９〜図５１は、オゾン処理された少量の空気を測定する空気制御弁を具えた可変式流量計を示している。図４９〜図５１の制御弁(270)は、両端にバーブ接続具(271)(272)が配備され、これらにプラスチック管その他の低速用管材が接続される。胴部(273)には、中空孔(274)にボール(275)が収容され、上部に接続具(276)が螺合される。接続具(276)の突スタブ接続具(271)は、図５０及び図５１に示されるように、中空孔(274)に進入している。

ネジ付きスリーブ(277)は、胴部(273)の拡大した下端部(278)に取り付けられる。Ｏリング(279)が、スリーブ(277)のフランジ(280)とスタブ接続具(272)のフランジ(281)との間に配置される。弁部材(282)は、スリーブ(277)の内ネジ(285)に螺合する外ねじ(284)を有するフランジ(283)を含んでいる。使用に際し、使用者は、スリーブ(277)のギザギザ面(286)を握り、それを回転させて、弁部材(282)の円錐部(287)に対する位置を調節する。これにより、中空孔(274)を流れる空気の量が調節される。ボール(275)は、流量表示体として供され、図示の如く、胴部(273)は透明で、目盛りが付されている。

図５２及び図５３は、温度補正可能で流量可変型の空気流量制御弁(300)を示している。制御弁(300)は、内部に中空部(302)を有する弁ハウジング(301)を含んでいる。流体入口(303)と流体出口(304)が図示の如く配備される。中空部(302)には蛇腹(305)が収容される。オゾン処理された空気は、入口(303)から出口(304)へ流れ、図５２の矢印(306)で示されるように、蛇腹(305)の周りを周方向に流れる。

蛇腹(305)の内部(307)は、入口(303)から出口(304)へ流れる気体の温度に反応する。矢印(306)のように流れる気体温度が低すぎる場合、蛇腹(305)は、矢印(308)の方向に延びる結果、弁座(309)は、図５３に示されるように、蛇腹(305)の底部の円錐面(310)によって閉じる。なお、蛇腹(305)の位置を微調整するために、調節ノブ(311)を設けることもできる。蛇腹(305)は、熱伝達に対する感度が高い胴メッキの螺旋型蛇腹であり、膨脹収縮可能なサーモスタット材料として供される。図５４〜図５８は、本発明の装置の望ましい実施例を示しており、その全体は、図５４中、符号(400)で表されている。水ディスペンサー(400)はキャビネット(401)を有しており、該キャビネットは、例えば、反転ボトル型キャビネットである。しかしながら、本発明は、他の型のキャビネットを用いることもできる。例えば、下端部に水ボトルを収容するキャビネットや、給水部に直接接続され、給水ボトルを有しないキャビネットなどを用いることができる。

キャビネット(401)は上カバー部(402)を有し、該カバー部は、開口(405)を囲む環状フランジ(403)を含んでいる。ボトル(406)とキャビネット(401)の間をシールするために、ガスケット(404)を用いることができる。

ボトル(406)は、首部(407)と、リザーバ(409)に連通する開口(408)とを有している。リザーバ(409)は、正方形又は円形の底部(410)と側壁(411)を含んでいる。リザーバ(409)の底部(410)の出口(412)は、流路(413)に連通している。水は流路(413)の中空孔(414)を通り、リザーバ(409)から給水栓(415)へ流れる。

図５５〜図５７において、給水栓(415)は弁(416)を具えており、使用者が弁(416)を把持して出口開口(417)を開けると、水は、開口(417)を通り、所望のグラス、コップ等の容器へ給水される。給水栓(415)を作動させる弁(416)は、当該分野で知られている。

給水栓の流路(418)は、流路(413)の中空孔(414)に連通している。給水栓(415)には、流路(418)の他に、給水栓(415)の中を通る一対の通路が設けられている。これらの通路には、第１通路(419)と第２通路(420)がある。第１通路(419)は、内ネジを有する開口(427)まで延びている。開口(427)には、開口(424)を有するディフューザ・ストーン(423)が入れられる。空気は、ディフューザ石の中を通って開口(427)に入り、図５５の矢印(435)で示されるように、給水栓の流路(418)に小さな気泡が供給される。

使用時、オゾンは、流体ライン(430)を通って接続具(428)に送られ、図５５の矢印(435)によって示されるように、通路(419)に送られる。ライン(430)と通路(419)を流れるオゾンは、小気泡のオゾンとして供給され、給水栓の通路(418)と流路(413)の中空孔(414)を消毒し、浄化する。給水栓の流路(418)は、殆ど又は全ての冷却水ディスペンサの中のリザーバ壁(411)の近傍にあるから、水ボトルに入る気泡及び給水される水に影響を及ぼさない。

図５４及び図５５において、給水栓の流路(418)に入る気泡は、矢印(435)で示される如く、流路(413)の水平部を通り、次に、図５４に示す如く、流路(413)の垂直部を通り、出口(412)に向かって上向きに進んでリザーバ(409)に入る。このように、給水栓の流路(418)と流路(413)を消毒するのに用いたものと同じ気泡が、リザーバ(409)に入り、リザーバの消毒が行われる。

リザーバ(409)は、流体ライン(437)を用いて消毒され、流体ライン(437)は、図５４の矢印(439)で示されるように、オゾン発生器モジュール(432)からディフューザ(434)に延びている。第２通路(420)は、リザーバ(409)からオゾンを受け取る。オゾンは流体ライン(431)の中を通る。流体ライン(431)は、図１７に示されるように、接続具(429)及び第２通路(420)に連通している。オゾンは第２通路(420)を流れる。第２通路(420)は給水栓の給水用開口(417)と接線位置(421)で連通している。これにより、図５６及び図５７の矢印(422)で示されるように、給水用開口(417)の内部にオゾンの渦巻状流れが発生する。

オゾン発生器モジュール(432)は、オゾン発生器(438)と空気ブロワー(440)から構成される。矢印(433)で示されている空気の流れは、ブロワーによって作り出され、発生したオゾンは、流体ライン(430)(431)(437)の中に送られる。

図５９〜図６２は、給水栓と該給水栓に連通する流路の追加の構成を示している。図２０において、リザーバ(441)は、側壁(443)と底部(444)を含んでいる。リザーバ(441)は、給水栓(450)の入口部(455)を受ける１つの開口(442)を有している。図２０及び図２１において、オゾンは、流体ライン(430)を通り、給水栓(450)とリザーバ(430)の両方に送られる。図２０及び図２１では、ブロワー(440)とオゾン発生器(438)からは、流体ライン(430)に直接流れるので、流体ライン(430)は取り除かれている。なお、オゾンは、流体ライン(430)を通って、ディフューザ(434)に通じる流体ライン(446A)と、ディフューザ(434A)に通じる流体ライン(446B)へ進む。

給水栓(450)は、図２０に示されるように、接続具(445)に連通する流体ライン(446A,B)を含んでいる。流体ライン(446A,B)は、給水栓の流路(453)にＴ部(図５９参照)を含んでいる。流体ライン(446A,B)は、接続具(447)とディフューザ(434A)の間にある。この様に、オゾンは、流体ライン(430)を通り、発生器(438)から接続具(445)へ流れ、流体ライン(446A)、接続具(447)へ流れ、次にディフューザ(434)へ流れる。また、オゾンは、流体ライン(430)を通り、発生器(438)から接続具(445)へ流れ、流体ライン(446B)を通り、ディフューザ(434A)へ流れる。リザーバ(441)の壁(443)(444)に設けられた唯一の開口は、図５９に示すように、給水栓の入口部(455)を受ける開口(442)である。

給水栓(450)を操作するために、出口開口(453)を開ける弁(452)が設けられており、水は流路(453)を通り、リザーバ(441)から出口開口(451)へ流れる。図５９の矢印(448)は、使用中の流体ライン(430)内のオゾンの流れ方向を示している。給水栓(450)の環状フランジ(454)は、キャビネット(401)への取付手段となり、締まり嵌め、接着剤、その他の適当な接続手段を用いて、開口(442)の中に取り付けられる。

図６１及び図６２は、給水栓の追加の２つの構成を示しており、図６１では給水栓(460)、図６２では給水栓(460A)として表されている。図２２の給水栓(460)は、流路(461)、環状フランジ(462)及び入口部(464)を有している。給水栓(460)は、流路(461)に連通するオゾン流路(465)を具えている。弁部材(467)は、オゾンが流体ライン(430)から水入口開口(456)に直接流入するのを防止する。オゾンが流路(461)の中に分配されているとき、背圧(back pressure)によって弁部材(467)は閉じている。弁部材(467)は、給水栓(460)の枢軸(468)に回動可能に取り付けられている。

弁部材(467)は、通常は、重力と背圧によって閉じられているが、弁(452)が開いて、水が給水されているときに開く。弁部材(467)は、浮力によって部分的に開いている。しかしながら、弁部材(467)は、矢印(466)によって示されるように、オゾンが流れ始めると閉じる。給水栓(460)は、図５９に示す弁部材(452)と弁出口(451)を含む給水部と同じものを具えている。それら給水部は、説明を明瞭にするために、図６４から除いている。

図６１において、矢印(466)は、流体ライン(430)から接続具(447)を通り、オゾン流路(465)へ流れるオゾンの流れを示している。流路(465)の中を流れるオゾンは、ディフューザ(434)に連結された接続具(447)に達する。オゾンは、流体ライン(430)からディフューザ(434)に流れるが、リザーバの壁(443)に第２の開口は必要でない。矢印(469)は、弁部材(467)の開閉を示している。

図６２に、給水口(460A)の他の実施例を示している。給水口の入口部(464A)は後付け部品(retrofit part)であるため、給水口(468)は、既存の給水口を修正するのに用いられる構造である。図６２において、冷却器／ディスペンサーの既存の給水口は、後付けされた給水口入口部(464A)を受けることができるように、ミルで加工されている。入口部(464A)は、水の流入口(471)とオゾン通路(470)を具えている。オゾン通路(470)は、入口部(464A)と一体成形可能な接続具(473)に連通している。図６２の矢印(472)は、弁(452)が開いたときに給水される水の通路を示しており、水は、リザーバ(441)から水の流入口(471)及び給水路(461)へ流れる。給水が行われず、流体ライン(430)を通じてオゾンを供給すべきときは、弁部材(467)は重力と背圧によって閉じる。オゾンは、給水路(461)とオゾン通路(470)とに入る。

本発明の特徴、目的及び利点をさらに理解するために、添付の図面に関連する以下の詳細な説明を参照すべきである。なお、説明中、同じ符号は、同じ構成要素を示している。
本発明に係る装置の好ましい実施例の正面断面図である。 本発明に係る装置の好ましい実施例の部分分解斜視図であり、オソン生成器の部分を示している。 本発明に係る装置の好ましい実施例の部分正面断面図であり、リザーバ、ボトル及びオソンディフューザ部分を示している。 本発明に係る装置の好ましい実施例の部分図であり、開口型リザーバ及びオゾンディフューザを示している。 図４の５−５線に沿う断面図である。 オゾンディフューザとリザーバの位置関係を示す部分正面図である。 本発明に係る装置の好ましい実施例の部分図であり、ディフューザの他の構成例を示している。 図７のディフューザの部分断面図であり、多孔質の本体部を示している。 図７のディフューザの部分断面図であって、非多孔質の表面の一部を研削する前の状態を示す図である。 図７のディフューザの研削工程を示す部分概略図である。 図７の１１−１１線に沿う断面図である。 図７の１２−１２線に沿う断面図である。 図７のディフューザを示す部分斜視図である。 図７の１４−１４線に沿う断面図である。 本発明に係る装置の第２実施例の部分斜視図である。 本発明に係る装置の第２実施例の分解断面正面図である。 本発明に係る装置の第２実施例の部分断面正面図であり、閉位置における給水栓と弁を示している。 本発明に係る装置の第２実施例の部分断面正面図であり、開位置における給水栓と弁を示している。 本発明に係る装置の第２実施例の部分断面正面図であり、流量計スイッチを具える給水栓を示している。 本発明に係る装置の第２実施例の部分斜視図であり、図１９の給水栓を示している。 本発明に係る装置の第２実施例の一部である給水栓の他の構成例を一部破断して示す正面図である。 本発明に係る装置の第２実施例の一部である給水栓の他の構成例を一部破断して示す正面図である。 図２２の給水栓を示す部分斜視図である。 本発明に係る装置の第２実施例の部分断面正面図であり、給水栓の他の構成例を示している。 本発明に係る装置の第２実施例の部分断面正面図であり、給水栓の他の構成例を示している。 本発明に係る装置の第２実施例の部分断面正面図であり、給水栓の他の構成例を示している。 本発明に係る装置の第２実施例の部分斜視図である。 本発明に係る装置の第２実施例の断面正面図である。 本発明に係る装置の第２実施例の他の断面正面図であり、空気圧スイッチと共に用いられる。 図１〜図２９の実施例に使用される他のオゾン発生器の斜視図である。 図３０のオゾン発生器の部分斜視図である。 図３０〜図３１のオゾン発生器の斜視図である。 図３０〜図３２のオゾン発生器の斜視図である。 図３２の３４−３４線に沿う断面図である。 図３０〜図３４の改良されたオゾン発生器の斜視図である。 本発明に係る装置の第３実施例の部分斜視図であり、改良されたディフューザを示している。 本発明に係る装置の第３実施例の部分斜視図であり、改良された矩形ディフューザを示している。 ディフューザに用いられる個々のディフューザ要素の平面図である。 ディフューザに用いられる個々のディフューザ要素の側面図である。 ディフューザに用いられる個々のディフューザ要素の底面図である。 ディフューザに用いられる個々のディフューザ要素の他の実施例の平面図である。 ディフューザに用いられる個々のディフューザ要素の他の実施例の側面図である。 ディフューザに用いられる個々のディフューザ要素の他の実施例の底面図である。 本発明に係る装置の第３実施例の部分斜視図であり、改良されたディフューザ及びその製造方法を示している。 本発明に係る装置の第３実施例の部分斜視図であり、改良されたディフューザ及びその製造方法を示している。 本発明に係る装置の第３実施例の部分斜視図であり、改良されたディフューザ及びその製造方法を示している。 本発明に係る装置の第４実施例の部分正面図であり、改良されたディフューザを示している。 図４１のディフューザの部分斜視図である。 本発明に係る装置の第５実施例の分解正面図であり、改良されたディフューザを示している。 図４３のディフューザに類似したディフューザを示す図であり、使用中にオゾンを拡散する焼結金属シートを用いている。 図４３のディフューザの断面図である。 図４４のディフューザに類似したディフューザを示す図であり、使用中にオゾンを拡散する焼結金属シートを用いている。 本発明に用いられる他のディフューザの斜視図である。 図４５のディフューザに類似したディフューザを示す図であり、使用中にオゾンを拡散する焼結金属シートを用いている。 本発明に係る装置の第６実施例の断面図であり、ディフューザの他の構成例及びその動作を示している。 第７実施例の略図であり、本発明で使用されるディフューザの他の構成例を示している。 第７実施例の略図であり、本発明で使用されるディフューザの他の構成例を示している。 第７実施例の略図であり、本発明で使用されるディフューザの他の構成例を示している。 第８実施例の略図であり、融解粉末のコーティングがされた構成例を含むディフューザの他の実施例を示している。 本発明の実施例に用いられ、空気制御弁を具えるインライン可変流量計の正面図である。 図４９の制御弁の断面図である。 図４９〜図５０の制御弁の分解断面図である。 本発明の実施例に用いられ、温度補償型可変流量式空気制御弁の部分断面図であり、開位置の状態を示している。 図５２の制御バルブの部分断面図であり、閉位置の状態を示している。 本発明に係る装置の好ましい実施例の断面正面図である。 図５４の５５−５５線に沿う断面図である。 図５４の５６−５６線に沿う断面図である。 本発明に係る装置の他の実施例の分解斜視図である。 図５４の５８−５８線に沿う断面図である。 本発明に係る装置の他の実施例の断面正面図であり、給水栓の他の構成例を示している。 図５９の６０−６０線に沿う断面図である。 本発明に係る装置の他の実施例の断面正面図であり、給水栓の他の構成例を示している。 本発明に係る装置の他の実施例の断面正面図であり、給水栓の他の構成例を示している。

符号の説明

(10) 水ディスペンサー
(10A) 水ディスペンサー
(10B) 水ディスペンサー
(10C) 水ディスペンサー
(11) キャビネット
(12) 下端部
(13) 上端部
(14) カバー
(15) 環状フランジ
(16) ガスケット
(17) 開口
(18) ボトル
(19) ボトルネック部
(20) リザーバ
(21) 内部
(22) リザーバの側壁
(23) リザーバの底壁
(24) 上部開口
(25) 水面
(26) 給水栓
(27) 給水栓
(28) 冷却コイル
(29) コンプレッサ
(30) 流体ライン
(31) 流体ライン
(32) 熱交換器
(33) 電線
(34) プラグ
(35) 流体ライン
(36) 出口ポート
(37) ディフューザ
(37A) ディフューザ
(37B) ディフューザ
(37C) ディフューザ
(37D) ディフューザ
(37E) ディフューザ
(37F) ディフューザ
(38) 空気ライン
(39) 接続具
(40) ハウジング
(41) 電線
(42) 制御器
(43) プラグ
(44) レセプタクル
(45) フランジ
(46) 孔
(47) 下端部
(48) 上端部
(49) 開口
(50) オゾン発生器
(51) 変圧器
(52) 電線
(53) モータ
(54) ブロワー
(55) 空気ライン
(56) 空気入口
(57) オゾン発生器ハウジング
(58) 下ハウジング部
(59) 上ハウジング部
(60) フランジ
(61) フランジ
(62) ガスケット
(63) 締結ボルト
(64) 内ネジ孔
(65) 矢印
(66) 矢印
(67) 気泡
(68) 脚
(69) 開口
(70) 角度
(71) フィルター
(72) 多孔質体
(73) 内面
(74) 外面
(75) 中空孔
(76) 非多孔質コーティング
(77) 端部
(78) 端部
(79) エルボ形接続具
(80) 胴部
(81) 脚
(82) 脚
(83) 結合材
(84) 孔
(85) 孔
(86) 外ネジ
(87) スタブ接続具
(88) 回転式グラインダー
(89) 軸
(90) 露出面
(91) 矢印
(92) 気泡
(100) 給水栓
(100A) 給水栓
(100B) 給水栓
(100C) 給水栓
(100D) 給水栓
(100E) 給水栓
(100F) 給水栓
(101) 給水栓ハウジング
(102) ハンドル
(103) 環状フランジ
(104) ネジ部
(105) 横孔
(106) 縦孔
(107) 流体出口
(108) 弁本体
(109) 環状肩部
(110) 操作ロッド用ソケット
(111) 操作ロッド
(112) 伸縮バネ
(113) ソケット
(114) キャップ
(115) 内ネジ
(116) 外ネジ
(117) 保持器
(118) 環状フランジ
(119) 環状フランジ
(120) 環状溝
(121) 横孔
(122) 横孔
(123) ピン
(124) カム面
(125) カラー
(126) 中央開口
(127) 複式接触部材(dual contact barrel)
(128) 凹部
(129) プラグ
(130) 電線
(131) 電線
(132) 耐水シール
(133) オゾン供給用接続具
(134) ディフューザ
(135) バーブ型コネクタ
(136) 流体管
(137) 中空孔
(138) 電線
(139) 電線
(140) 通路
(141) 使用者
(142) 矢印
(143) 給水栓本体
(144) 弁ハンドル
(145) 流量センサー
(146) 電線
(147) 磁気センサー
(148) 電線
(149) 電線
(150) オゾン放電管
(151) 絶縁性筒状体
(152) 中空孔
(153) フォイル接着テープ部
(154) 剥離ライナー
(155) フォイル接着テープ部
(156) 剥離ライナー
(157) 矢印
(158) 電極
(159) バネクリップ
(160) 管
(161) 管
(162) 安全カバー
(163) 回路
(164) クランプ
(165) 露出部
(166) 外面
(167) リード
(168) リード
(169) ブロワー
(170) 流量センサー
(171) 電磁石
(172) 流量センサー
(173) 電源ライン
(174) 導線
(175) 導線
(176) 延長管
(177) 中空孔
(178) 延長管
(179) 中空孔
(180) 延長管
(181) 中空孔
(182) ナット
(183) 外ネジ
(184) 中空管
(185) タイマー
(186) ポンプ
(187) フロート弁制御器
(188) フロート
(189) 水面
(190) 水面
(191) 空気圧制御器
(192) 流体圧制御器
(193) 接点
(194) 電線
(195) 矢印
(196) 電線
(197) 導線
(198) 導線
(200) シリコーン管
(201) 中空孔
(202) 接続具
(203) コネクタ
(204) 壁
(205) 孔
(206) ディフューザインサート
(207) 管体
(208) 壁
(209) ソケット
(210) 上部
(211) 下部
(212) 流路
(213) モジュール
(214) スラブ接続具
(215) 接続具
(216) 入口
(217) ブレード
(218) 管体
(219) 壁
(220) 中空孔
(221) スロット
(222) コネクタ
(223) 環状本体部
(223A) 本体部
(223B) 本体部
(224) 環状溝
(224A) 流路
(225) 入口接続具
(225A) 接続具
(226) 矢印
(226A) 入口
(227) 矢印
(228) 上部保持器
(228A) アッパーリング
(229) 下部保持器
(229A) アンダーリング
(230) 開口
(231) 環状シート
(231A) 焼結金属シート
(232) 開口スロット
(233) 水面
(234) 本体
(235) コーティング
(236) 流路
(237) 流路
(238) 中心
(239) ディフューザ材料
(240) 連結用環状部
(241) 連結用環状部
(242) 連結用環状部
(243) 連結用環状部
(244) 流路
(245) 気泡
(250) ポンプ
(251) ポンプ
(252) 流路
(253) ディフューザ部
(254) 流路
(255) ディフューザ部
(256) ライニング
(257) 水滴
(258) 気体と蒸気の混合物
(260) 媒体
(261) 気泡の間隔
(262) オリフィス
(263) コーティング
(270) 制御弁
(271) 接続具
(272) 接続具
(273) 胴部
(274) 中空孔
(275) ボール
(276) 接続具
(277) 拡大した下端部
(278) 下端部
(279) Ｏリング
(280) フランジ
(281) フランジ
(282) 弁部材
(283) フランジ
(284) ネジ部
(285) 内ネジ
(286) ギザギザ部
(287) 弁座
(300) 弁
(301) ハウジング
(302) 中空部
(303) 流体入口
(304) 出口
(305) 蛇腹
(306) 矢印
(307) 内部
(308) 矢印
(309) 弁座
(310) 円錐面
(311) ノブ
(400) 水ディスペンサー
(401) キャビネット
(402) カバー
(403) 環状フランジ
(404) ガスケット
(405) 開口
(406) ボトル
(407) 首部
(408) 開口
(409) リザーバ
(410) 底部
(411) 壁
(412) 出口
(413) 流路
(414) 中空孔
(415) 給水栓
(416) 弁
(417) 給水口
(418) 給水栓の流路
(419) 第１通路
(420) 第２通路
(421) 接線位置
(422) 螺旋形矢印
(423) ディフューザ
(424) 開口
(425) Ｏリング
(426) キャップ
(427) 内ネジ開口
(428) 接続具
(429) 接続具
(430) オゾンの流体ライン
(431) オゾンの流体ライン
(432) オゾン発生器モジュール
(438) オゾン発生器
(439) 矢印
(440) ブロワー
(441) リザーバ
(442) 開口
(443) 壁
(444) 底部
(445) 接続具
(446) 流体ライン
(446A) 流体ライン部
(446B) 流体ライン部
(447) 接続具
(448) 矢印
(450) 給水栓
(451) 出口
(452) 弁
(453) 給水栓の流路
(454) 環状フランジ
(455) 給水栓の入口部
(456) 水入口の開口
(457) 矢印
(460) 給水栓
(460A) 給水栓
(461) 給水路
(462) 環状フランジ
(463) 接続具
(464) 給水栓の入口部
(464A) 給水栓の入口部
(465) オゾン流路
(466) 矢印
(467) 弁部材
(468) 枢軸
(469) 矢印
(470) オゾン通路
(471) 水の流入口
(472) 矢印
(473) 接続具

Claims (49)

1. 水のディスペンサーであって、
   ａ）上端部及び下端部があるキャビネットと、
   ｂ）キャビネット内に配置され、水面が内部に位置するように水が入れられているリザーバと、
   ｃ）リザーバ内に配備され、リザーバの中に気泡を放出するディフューザであって、生成される気泡の大きさを規定する微細孔を有する多孔質体からなるディフューザと、
   ｄ）キャビネットに配備され、リザーバから水を給水する１又は２以上の給水栓と、
   ｅ）キャビネットに隣接して配置され、内部にオゾン発生器が設けられたオゾン発生器用ハウジングと、
   ｆ）オゾン発生器とディフューザとの間で空気が通る空気流ラインと、
   ｇ）オゾン発生器用ハウジングから空気流ラインを通ってディフューザに空気を送給するポンプと、を具えており、
   ｈ）ポンプ出力は、約１〜１０リットル/分である、
   水ディスペンサー。
2. ポンプは、空気流が可変のモータ式又は電磁ダイアフラムポンプである請求項１に記載の水ディスペンサー。
3. ポンプ出力は、約１.５〜２.０リットル/分である請求項１又は２に記載の水ディスペンサー。
4. ポンプが発生する空気流は、約０.０５〜１.０リットル/分でハウジングを通ることができる量であり、ディフューザが生成する気泡の平均直径は、約０.２５〜０.９０ｍｍである請求項１乃至３のいずれかに記載の水ディスペンサー。
5. ポンプの最大シャットイン圧力は、約３４ｋＰａである請求項１乃至４のいずれかに記載の水ディスペンサー。
6. ポンプのオープンフロー圧力は、約０.７ｋＰａである請求項１に記載の水ディスペンサー。
7. ディフューザの平均微細孔サイズは、約１０〜６０ミクロンである請求項１乃至６のいずれかに記載の水ディスペンサー。
8. ディフューザの平均微細孔サイズは、約１０〜４０ミクロンである請求項１乃至６のいずれかに記載の水ディスペンサー。
9. ディフューザは、微細孔及び微細孔通路を有する材料から作られており、気泡の流れが横方向に凝集しないように、微細孔通路は間隔をあけて設けられる請求項１乃至８のいずれかに記載の水ディスペンサー。
10. ディフューザが生成する気泡の直径は、約０.２５〜０.９０ｍｍである請求項１乃至９のいずれかに記載の水ディスペンサー。
11. ディフューザが生成する気泡の上昇速度は、約４.３〜１５.２ｃｍ/秒である請求項１乃至１０のいずれかに記載の水ディスペンサー。
12. ディフューザとポンプは、リザーバの中を上昇中に大きく膨張しない気泡のみを放出するように構成されている請求項１乃至１１のいずれかに記載の水ディスペンサー。
13. 流量調節可能で、ブロワーで発生した空気の流れを計測する流量計弁をさらに具える請求項１乃至１２のいずれかに記載の水ディスペンサー。
14. 流量計弁は、温度感受性であって、配管システム及び流量計を流れる空気及びオゾンの温度に基づいて、流量を変化させることができる請求項１３に記載の水ディスペンサー。
15. 流量計弁は絞りを具えており、それによってオゾン濃度を増加させる請求項１３又は１４に記載の水ディスペンサー。
16. 弁は、大きな気泡が発生しないように、発生する気泡を最適サイズに調節する請求項１３乃至１５のいずれかに記載の水ディスペンサー。
17. 弁は、大きな気泡が発生しないように、発生する気泡を最適サイズに調節することにより、発生した気泡を最適サイズよりも大きなサイズの気泡へ凝集し難くするか又は凝集しないようにする請求項１３乃至１６のいずれかに記載の水ディスペンサー。
18. 流量計弁は、０〜２リットル/分の空気流を供給することができる請求項１３乃至１７のいずれかに記載の水ディスペンサー。
19. 流量計弁は、０.０５〜０.５リットル/分の空気流を供給することができる請求項１３乃至１７のいずれかに記載の水ディスペンサー。
20. 給水栓の少なくとも一つは、流体ラインを通じてオゾンを受けるポートを少なくとも一つ有している請求項１乃至１９のいずれかに記載の水ディスペンサー。
21. ポートの少なくとも一つはディフューザを含んでいる請求項２０に記載の水ディスペンサー。
22. ディフューザは取り外し可能である請求項２１に記載の水ディスペンサー。
23. オゾンを生成するオゾン発生器は、給水栓の少なくとも一つに連繋された給水栓弁の一つが作動することによって駆動される請求項１乃至２２のいずれかに記載の水ディスペンサー。
24. オゾン発生器は、給水栓の少なくとも一つに連繋された給水栓ハンドルを手動操作することによって駆動される請求項２３に記載の水ディスペンサー。
25. 給水栓の少なくとも一つは、給水栓の少なくとも１つに連繋されたハンドルと、給水栓のハンドルを手動操作することによって駆動する電気スイッチとを有しており、該電気スイッチはオゾン発生器に接続されている請求項２０乃至２３のいずれかに記載の水ディスペンサー。
26. ディフューザの管はほぼ円形である請求項１乃至２５のいずれかに記載の水ディスペンサー。
27. ディフューザは食品用グレードの不溶性の乾燥セラミック材料を含んでいる請求項１乃至２６のいずれかに記載の水ディスペンサー。
28. ディフューザは、リザーバの底部の側壁の周囲に配置されている請求項１乃至２７のいずれかに記載の水ディスペンサー。
29. リザーバは略垂直な側壁を有しており、ディフューザは、放出する気泡が側壁に当たるように配置される請求項１乃至２８のいずれかに記載の水ディスペンサー。
30. 補充手段をさらに具えており、該補充手段は、中央に水の入口があり、ディフューザはリザーバの壁に隣接して配置される請求項１乃至２９のいずれかに記載の水ディスペンサー。
31. オゾン発生器は、リザーバの底壁から数インチ上方で気泡化しリザーバ内の水を殺菌するのに十分な量のオゾンを発生させる請求項１乃至３０のいずれかに記載の水ディスペンサー。
32. 気泡は、リザーバ内で約５.１〜２５.４ｃｍ上昇する請求項１乃至３０のいずれかに記載の水ディスペンサー。
33. 気泡は、リザーバ内で約１０.２〜２０.３ｃｍ上昇する請求項１乃至３０のいずれかに記載の水ディスペンサー。
34. オゾン発生器が停止した後、空気が、第１及び第２空気流ラインを通ってオゾン発生器ハウジング及び空気ディフューザへ所定時間流れるように、オゾン発生器が空気流の生成を続けられるようにする手段をさらに具えている、請求項１乃至３３のいずれかに記載の水ディスペンサー。
35. 給水栓、リザーバ、及び給水栓とリザーバを接続する通路を有するキャビネット付水ディスペンサーを消毒する方法であって、
    ａ）キャビネットに隣接して配置されたオゾン発生器によってオゾンを生成する工程と、
    ｂ）生成したオゾンを、オゾン発生器ハウジングの内部に集める工程と、
    ｃ）オゾン発生器ハウジングに集められたオゾンを、リザーバの内部に配備され、微細孔を有する多孔質体からなるディフューザに送る工程と、
    ｄ）ディフューザから、該ディフューザの微細孔によって規定される大きさの気泡を、リザーバ内の水に放出する工程と、を有しており、
    工程ｃ）で、オゾンは、リザーバ内のオゾン濃度がリザーバ内の水１リットル当たり約０ . １〜０ . ８ｍｇとなる流量でディフューザへ送られる、方法。
36. ディフューザの微細孔は、平均直径が約１０〜６０ミクロンである請求項３５に記載の方法。
37. 工程ｄ）でディフューザが生成する気泡の平均直径は、約０.１〜２.０ｍｍである請求項３５に記載の方法。
38. ディフューザが生成する気泡の上昇速度は、約４.３〜１５.２ｃｍ/秒である請求項３５乃至３７のいずれかに記載の方法。
39. 工程ａ）において、オゾン発生器は、リザーバの底壁から数インチ上方で気泡化しリザーバ内の水を殺菌するのに十分な量のオゾンを生成する請求項３５乃至３８のいずれかに記載の方法。
40. 工程ｄ）において、気泡は、リザーバ内で約５.１ｃｍ〜２５.４ｃｍ上昇する請求項３５乃至３８のいずれかに記載の方法。
41. 工程ｄ）において、気泡は、リザーバ内で約１０.２ｃｍ〜２０.３ｃｍ上昇する請求項３５乃至３９のいずれかに記載の方法。
42. 使用されるディフューザは、多孔質セラミック材料で作られており、セラミック材料の多孔性度によって気泡サイズを制御する工程をさらに含んでいる請求項３５乃至４１のいずれかに記載の方法。
43. 給水栓は、該給水栓及びオゾン発生器に連繋された弁を含んでおり、工程ａ）において、オゾンは、オゾン発生器が給水栓の操作に反応することによって生成される請求項３５乃至４２のいずれかに記載の方法。
44. 給水栓はハンドルを有しており、オゾン発生器は、給水栓のハンドルを手動操作することによって駆動する請求項３５乃至４２のいずれかに記載の方法。
45. リザーバは略垂直な側壁を有しており、ディフューザは、放出する気泡が側壁に当たるように配置される請求項３５乃至４４のいずれかに記載の方法。
46. ディフューザは、リザーバの底部の側壁の周囲に配置される請求項３５乃至４５のいずれかに記載の方法。
47. 水ディスペンサーは補充手段を有しており、該補充手段は、中央に水の入口があり、ディフューザはリザーバの壁に隣接して配置される請求項３５乃至４６のいずれかに記載の方法。
48. オゾン発生器が停止した後、空気が、第１及び第２空気流ラインを通ってオゾン発生器ハウジング及び空気ディフューザへ所定時間流れるように、オゾン発生器が空気流の生成を続けられるようにする手段をさらに具えている請求項３５乃至４７のいずれかに記載の方法。
49. ディフューザが生成する気泡の平均直径は、約０.１〜２.０ｍｍである請求項１乃至９及び請求項１１乃至３４のいずれかに記載の水ディスペンサー。

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