JP4564036B2

JP4564036B2 - オゾン含有活性水の噴霧システム

Info

Publication number: JP4564036B2
Application number: JP2007205758A
Authority: JP
Inventors: 信昂奥
Original assignee: 有限会社ベック九州
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: JP2009039218A

Description

この発明はオゾン含有活性水の噴霧システム、詳しくは活性水にオゾンを含ませたオゾン含有活性水を、例えば畜産場や水産施設などに噴霧することで、施設の消臭、殺菌、鎮塵が可能なオゾン含有活性水の噴霧システムに関する。

従来、畜産場や水産施設などにおいて、悪臭の発生、雑菌の繁殖、粉塵の飛散を抑えるため、オゾン水生成装置により生成されたオゾン水を、施設内の空間に噴霧する技術が開発されている（例えば、特許文献１など）。
特許文献１に開示された発明は、放電方式または紫外線方式のオゾン発生体により、空気中の酸素を分解したオゾンガスを水道水に混合してオゾン水を生成し、得られたオゾン水を噴霧ノズルにより噴霧するものである。

特開２００６−０３５００９号公報

しかしながら、特許文献１では、オゾン水の原料に水道水が使用されていた。水道水は、水分子を水素結合によって集団化したクラスタが大きい。そのため、以下に示す３つの問題点が発生していた。
（１）クラスタが大きい水道水は表面張力も大きい。そのため、霧化した水の粒子が粉塵と接触した時、この粒子が粉塵に付着しにくく、十分な鎮塵効果が得られなかった。
（２）オゾン水の生成工程では、水とオゾンガスとを混合し、水中にオゾンを溶かし込む作業が行われる。しかしながら、水道水はクラスタが大きく、その分、オゾンの混入量は少なくなり、オゾン水の生成効率が低下していた。
（３）また、水道水はオゾン水をオゾン水生成装置から噴霧ノズルへ導く送水管の内壁や噴霧ノズルの内壁に、水道水に微かに含まれるカルシウム分、マグネシウム分が付着しやすく、これらの路壁でスケールが発生しやすかった。その結果、送水管、これに連通した送水関連機器（送水ポンプ、流量計など）および噴霧ノズルに目詰まりが起きやすかった。

そこで、発明者は鋭意研究の結果、オゾン水の原料となる水に、水道水に比べてクラスタが小さい活性水を使用すれば、上述した全ての課題が解消されるとともに、活性水自体も消臭、殺菌、鎮塵、冷却の各効果を有することから、オゾンとの相乗効果によりこれらの効果が高まることを知見し、この発明を完成させた。
また、発明者は鋭意研究の結果、オゾン水生成装置により生成されたオゾン含有活性水をオゾン水生成装置を経ていったん貯蔵タンクに貯液後、ここから噴霧ノズルへ送水中のオゾン含有活性水の一部を貯蔵タンクへ戻すように構成したので、オゾン含有活性水の生成から噴霧までのタイムラグ（時間差）が短縮し、噴霧直前または噴霧時のオゾン含有活性水のオゾン濃度の低下を抑えることができることを知見し、この発明を完成させた。

この発明は、オゾン水の消臭、殺菌、鎮塵、冷却の各効果、および、オゾン水の生成効率がそれぞれ高まり、しかもスケール発生に伴う送水管およびこれに連通した送水関連機器の目詰まりや噴霧手段の機能低下も防止することができるオゾン含有活性水の噴霧システムを提供することを目的としている。
また、この発明は、オゾン含有活性水が生成されてから噴霧されるまでのタイムラグに起因した噴霧直前または噴霧時のオゾン含有活性水のオゾン濃度の低下を抑制することができるオゾン含有活性水の噴霧システムを提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、活性水を生成する活性水生成装置と、酸素を分解して得たオゾンを前記活性水中に含有させ、該活性水をオゾン含有活性水とするオゾン水生成装置と、前記オゾン含有活性水を噴霧する噴霧手段とを備えたオゾン含有活性水の噴霧システムであって、前記噴霧手段は、前記オゾン水生成装置により生成されたオゾン含有活性水を貯液する貯蔵タンクと、圧縮空気を発生する圧縮空気発生装置と、前記貯蔵タンクからのオゾン含有活性水に前記圧縮空気発生装置で発生した圧縮空気を混合して噴霧する複数の噴霧ノズルと、前記貯蔵タンクからこれら複数の噴霧ノズルに対してオゾン含有活性水を送水する送水管と、一端がこの送水管の途中に接続され、この送水管を流れるオゾン含有活性水の一部を前記貯蔵タンクへ戻して循環させるバイパス管と、一端が前記圧縮空気発生装置に接続されたエア配管と、一端がこのエア配管に接続されるとともに、他端が前記複数の噴霧ノズルにそれぞれ連通された複数の枝管と、前記エア配管の少なくとも一つの枝管とこのエア配管との連通部分より上流側に一端が、その下流側に他端がそれぞれ連通されたリリーフ管とを備えたオゾン含有活性水の噴霧システムである。

請求項１に記載の発明によれば、活性水生成装置により活性水を生成し、その後、活性水をオゾン水生成装置に供給し、ここで酸素を分解して得たオゾンを活性水に含ませてオゾン含有活性水を生成する。その後、噴霧手段によりオゾン含有活性水を噴霧する。
オゾン含有活性水は、水道水に比べて水分子のクラスタが小さく、表面張力も小さい。そのため、霧化した水の粒子が粉塵に付着しやすく、高い鎮塵効果が得られ、また水道水を噴霧したときに比べて周辺空気の冷却効果が高い。しかも、オゾン水を生成する際、水道水に比べてオゾンの混入量が増大し、オゾン水の生成効率を高めることができる。
さらに、クラスタが大きい水道水に比べて、オゾン水生成装置から噴霧手段へオゾン水を導く送水管の内壁や噴霧手段の内部水路の内壁に、スケールがそれぞれ発生しにくい。その結果、送水管、これに連通した例えば送水ポンプや流量計などの送水関連機器の目詰まりおよび噴霧手段の機能低下が起きにくくなる。
また、活性水は、それ自体がオゾンと同様の消臭、殺菌および鎮塵の各効果を有している。そのため、噴霧されたオゾン含有活性水には、これらの機能に対して、オゾンとの相乗効果を期待することができる。

オゾン含有活性水の噴霧システムは、例えば畜産施設、水産施設、一般産業廃棄物のリサイクル施設、医療施設、介護施設、浴場施設、岩盤浴施設、食品加工施設、農業関連施設などで利用することができる。
ここでいう活性水とは、水道水に比べてクラスタおよび表面張力が小さい水をいう。例えば、電解水（アルカリイオン水、酸性水、強酸化水など）、磁気処理水、超純水、ミネラル添加水（単分子イオン化カルシウム水など）を採用することができる。
活性水生成装置としては、陽極および陰極を有して水を電気分解するもの、磁石を有して水を磁気処理するもの、ミネラル活性石を有して水にミネラル分を添加するものなどを採用することができる。
オゾン含有活性水とは、オゾンが活性水中に含まれている水をいう。
活性水中にオゾンを含ませる方法としては、例えば、空気を放電素子に晒して放電によりオゾンを生成し、そのオゾンを活性水に例えばバブリングなどで混入する方法を採用することができる。その他、活性水中の溶存酸素を、直接水中で分解する方法などを採用することができる。

噴霧手段とは、オゾン含有活性水を、例えば平均粒子径が７．５〜１２μｍの水の粒子（ドライフォグ；ミスト）として噴射させるものである。
具体的な噴霧手段としては、例えば水（オゾン含有活性水）を圧送ポンプの圧送力により吹き出す１流体ノズルを使用するもの、水と圧縮空気とを混合して吹き出す２流体ノズルを使用するもの、回転円盤の遠心力で水を霧状にし、ファンにより拡散させる遠心式加湿器、超音波振動子を振動させて水を霧化させる超音波加湿器などを採用することができる。
オゾン含有活性水の平均粒子径は、７．５〜１２μｍである。

この発明によれば、オゾン水生成装置からのオゾン含有活性水はいったん貯蔵タンクに貯液後、送水管から噴霧ノズルへ送水される。ここで、オゾン含有活性水と圧縮空気発生装置からの圧縮空気とが混合され、微細な水の粒子として噴霧される。このとき、送水管を流れるオゾン含有活性水の一部がオゾン水生成装置を経て再び貯蔵タンクへ戻され、循環水となる。オゾンは半減期が短く、配管が長くなって送水時間が長くなるほど噴霧ノズルから噴霧されたオゾン含有活性水中のオゾン濃度は低下する。そこで、このように送水管を流れるオゾン含有活性水の一部がオゾン水生成装置を経て再び貯蔵タンクへ戻ることで、オゾン含有活性水の生成から噴霧までのタイムラグ（時間差）が短くなり、噴霧直前または噴霧時のオゾン含有活性水のオゾン濃度の低下を抑えることができる。

貯蔵タンク内でのオゾン含有活性水の温度は５〜３０℃が好ましい。これは、環境温度が高くなるほど、オゾンの半減期が短くなるためである。同様の理由から、送水管の途中には、放熱器などの冷却手段を設けた方が好ましい。
噴霧ノズルとしては、例えば株式会社いけうち製、ドライフォグ加湿器「ＡＫＩＭｉｓｔ”Ｄ”」を採用することができる。
圧縮空気発生装置としては、レシプロ方式、ツインスクリュー方式、スクロール方式、ダブルシース方式などの各種のコンプレッサを採用することができる。
バイパス管は、その一端部（上流部）が送水管のどの位置に連通されてもよい。ただし、オゾン含有活性水中のオゾン濃度の低下を効果的に抑えるには、送水管の上流部（貯蔵タンクの近傍）が好ましい。

また、この発明によれば、エア配管には、エア配管と枝管との連通部分に、少なくとも１本の枝管を跨いでリリーフ管が設けられているので、リリーフ管の水圧調整作用により、各噴霧ノズルへ供給されるオゾン含有活性水の圧力のバラつきを抑えることができる。
噴霧ノズルの使用本数は２本でも、３本以上でもよい。
リリーフ管の使用本数も１本でも、２本以上でもよい。
「枝管を跨ぐリリーフ管」とは、枝管を中間にしてそれよりエア配管の上流部分とそれよりエア配管の下流部分とを連通（バイパス）したリリーフ管をいう。
エア配管において、リリーフ配管が跨ぐ枝管の本数は、１本でも２本以上でもよい。

請求項１に記載の発明によれば、噴霧手段により噴霧されるオゾン水の原料として、水道水に比べて水分子のクラスタが小さく、表面張力も小さい活性水を採用したので、霧化した水の粒子が粉塵に付着しやすく、高い鎮塵効果が得られる。さらに、オゾン含有活性水は水道水に比べて冷却性能が高く、周辺温度を下げやすい。しかも、オゾン水を生成する際、水道水に比べてオゾンの混入量が増大し、オゾン水の生成効率を高めることができる。
さらに、水道水に比べてクラスタが小さいので、オゾン水生成装置から噴霧手段へオゾン水を導く送水管の内壁や噴霧手段の内部水路の内壁に、スケールがそれぞれ発生しにくい。その結果、送水管およびこれに連通した各種の送水関連機器の目詰まりおよび噴霧手段の機能低下が起きにくい。
また、活性水は、それ自体がオゾンと同様の消臭、殺菌および鎮塵の各効果を有しているので、噴霧されたオゾン含有活性水には、これらの機能に対してオゾンとの相乗効果を期待することができる。

特に、貯蔵タンクから噴霧ノズルへ送水中のオゾン含有活性水の一部を、オゾン水製造装置を再び通し、貯蔵タンクへ戻すように構成したので、オゾン含有活性水の生成から噴霧までのタイムラグ（時間差）が短縮し、噴霧直前または噴霧時のオゾン含有活性水のオゾン濃度の低下を抑えることができる。

また、エア配管には、エア配管と枝管との連通部分に、少なくとも１本の枝管を跨ぐようにリリーフ管が設けられているので、リリーフ管のエア圧調整作用により、各噴霧ノズルへ供給されるオゾン含有活性水の圧力のバラつきを抑えることができる。

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、畜産施設内に施工されたオゾン含有活性水の噴霧システムを例にとる。

図１において、１０はこの発明の実施例１に係るオゾン含有活性水の噴霧システムである。オゾン含有活性水の噴霧システム１０は、畜産施設に配備されるもので、水分子のクラスタが水道水より小さい活性水を生成する活性水生成装置１１と、酸素を分解して得たオゾンを活性水中に含有させ、活性水をオゾン含有活性水とするオゾン水生成装置１２と、オゾン含有活性水を噴霧する噴霧手段１３とを備えている。

以下、これらの構成体を具体的に説明する。
活性水生成装置１１は、水道水が送水される第１送水管４０に、上流から順に濾過フィルタ１４と活水器１５と流量計３１とが配設されている。活水器１５には、例えば水道水にミネラル分を添加する原料となる麦飯石、トルマリンなどの各種のセラミックスボール（直径２ｍｍ）が充填されている。
第１送水管４０は、その下流端がオゾン水生成装置１２の導水部に連通されている。第１送水管４０のうち、濾過フィルタ１４の上流近傍に第１弁Ｖ１、濾過フィルタ１４と活水器１５との間の部分に第２弁Ｖ２、流量計３１の設置部分から下流へ向かって第３弁Ｖ３、逆止弁Ｖ４、電磁弁Ｖ５、減圧弁Ｖ６、第１放熱器１６が順に配設されている。各弁Ｖ１〜Ｖ３は手動式の開閉弁である。

オゾン水生成装置１２は、放電方式のオゾン発生体を有している。オゾン発生体により空気中の酸素を分解することでオゾンガスを生成し、オゾンガスを活性水中にバブリングしてオゾン含有活性水を得る。
その後、オゾン含有活性水は、第２送水管１７を通して貯蔵タンク１８にいったん貯液される。貯蔵タンク１８は液面センサ１８ａを有し、貯蔵タンク１８の底部には第３送水管１９の一端（上流端）が連通されている。第３送水管１９の他端（下流端）は、第１送水管４０のうち、電磁弁Ｖ５と減圧弁Ｖ６との間の配管部分に連通されている。第３送水管１９は、畜産施設の床から室内壁を経て天井に配管されている。第３送水管１９の上流部に渦流ポンプ２０が設けられ、第３送水管１９の下流部には電磁弁Ｖ７が設けられている。

第３送水管１９の天井部分には、所定ピッチで多数個の噴霧ノズル２１が分岐水管２２を介して配設されている。各噴霧ノズル２１としては、株式会社いけうち製のドライフォグ加湿器「ＡＫＩＭｉｓｔ”Ｄ”」が採用されている（図２）。各噴霧ノズル２１は、略卵形の本体ケーシング２３を有し、本体ケーシング２３の周壁の一部に、一対の霧噴射部２４が対向状態で突設されている。また、各噴霧ノズル２１には、エアー管２５を介して、コンプレッサ（圧縮空気発生装置）２６により発生した圧縮空気を各噴霧ノズル２１に供給するエア配管２７がそれぞれ連通されている。各噴霧ノズル２１からは、オゾン含有活性水のドライミスト（平均粒径７．５μｍ）が、噴霧量２．４リットル／Ｈｒでそれぞれ噴霧される。なお、エア配管２７の各エアー管２５との連通部分には、このエアー管２５との連結部を跨ぐように（バイパスして）リリーフ管４２を設けてもよい。この場合には、リリーフ管４２のエアー圧力調整の作用により、各噴霧ノズル２１へ供給されるオゾン含有活性水の圧力のバラつきを抑えることができる。

また、第３送水管１９のうち、渦流ポンプ２０の下流近傍には、第２の送水管１９中のオゾン含有活性水が過剰圧となったとき、安全弁Ｖ８の作用により、管内を流れるオゾン含有活性水の一部を貯蔵タンク１８へ戻し、第２の送水管１９中のオゾン含有活性水の過剰圧を自動的に調整するリリーフ配管２８の一端が連通されている。
さらに、第３送水管１９のうち、電磁弁Ｖ７の設置部分の上流近傍には、各噴霧ノズル２１で使用しきれなかった余剰のオゾン含有活性水の一部を貯蔵タンク１８に戻す余水バイパス管２９の一端が連通されている。余水バイパス管２９には、その下流に向かって電磁弁Ｖ９と第２放熱器３０とが順次離間して配設されている。第１送水管４０に第１放熱器１６を設け、第３送水管１９に第２放熱器３０を設けることで、両管１９，４０内を流れる活性水の温度を放熱により低下させる。これにより、水温が高まることでオゾンの半減期が短くなることを抑制することができる。
前記噴霧手段１３は、貯蔵タンク１８、第３送水管１９、各噴霧ノズル２１、エアー管２５、コンプレッサ２６、エア配管２７を有している。
なお、図１において、４１はエア配管２７のすべてのエアー管２５を跨いで配設されたエアループ配管である。
また、これらのバルブ、ポンプ、ノズルはいずれも制御盤３２からの電気信号に基づいて個別に制御される構成となっている。その制御は、制御盤３２の記憶装置に格納したプログラムによることもできる。

次に、図１および図３のフローシートを参照して、実施例１に係るオゾン含有活性水の噴霧システム１０の作動を説明する。まず、弁Ｖ９を残して全ての弁Ｖ１〜Ｖ８を開いておく。
第１送水管４０から活性水生成装置１１へ供給された水道水は、濾過フィルタ１４による異物の濾過後、活水器１５を通過した際に各種のセラミックスボールと接触し、所定のミネラル分が添加された活性水（ミネラル水）となる。その後、流量計１６により計量され、活性水生成装置１１から排出される。活性水はクラスタが小さくて表面張力も小さい。しかも、酸化還元電位を３００〜５００ミリボルトより小さくすることで、水の物性を変化させて錆びにくい水としている。

次に、活性水は第１送水管４０からオゾン水生成装置１２に供給される。その途中、活性水は減圧弁Ｖ６により減圧され、第１放熱器１６による熱交換により冷却される。オゾン水生成装置１２では、オゾン発生体により空気中の酸素を分解することでオゾンガスが生成され、得られたオゾンガスを活性水中にバブリングし、オゾン含有活性水が得られる。オゾン水を生成する際、水道水に比べて活性水の方が水分子のクラスタが小さくその表面張力も小さい。そのため、活性水へのオゾンの混入量が増大し、オゾン水の生成効率が高まり、活性水のオゾン濃度を高めることができる。

その後、オゾン含有活性水は、第２送水管１７を経て貯蔵タンク１８に貯液される。それから、オゾン含有活性水は、渦流ポンプ２０の圧送力により、第３送水管１９から畜産施設の天井に配設された各噴霧ノズル２１へそれぞれ供給される。第２の送水管１９中のオゾン含有活性水が過剰圧になれば、安全弁Ｖ８の作用により、管内を流れるオゾン含有活性水の一部がリリーフ配管２８から貯蔵タンク１８へ戻され、その過剰圧が自動調整される。また、各噴霧ノズル２１には、エア配管２７を通してコンプレッサ２６からの圧縮空気もそれぞれ供給されている。よって、各噴霧ノズル２１では、圧縮空気と混合されたオゾン含有活性水が、一対の霧噴射部２４から平均粒径７．５μｍのドライミストとして、２．４リットル／Ｈｒでそれぞれ噴霧される（図２）。

オゾン含有活性水は、このように水道水に比べて水分子のクラスタが小さく、表面張力も小さい。そのため、霧化した水の粒子が粉塵に付着しやすく、高い鎮塵効果が得られる（図４）。同じように、水の粒子には空気中を漂う臭気成分や細菌も吸着される。さらに、オゾン含有活性水は水道水に比べて熱吸収効果が高く、周辺温度を下げやすい。
噴霧後の余剰のオゾン含有活性水は、第３送水管１９の下流端から第１送水管４０に戻される。その際、一部のオゾン含有活性水は余水バイパス管２９を通って貯蔵タンク１８へ直接戻される。

このように、噴霧手段１３により噴霧されるイオン水の原料として、水道水に比べて水分子のクラスタが小さく、表面張力も小さい活性水を採用したので、オゾン水生成装置１２から噴霧手段１３へオゾン水を導く第３送水管１９の内壁や噴霧ノズル２１の内壁に、スケールがそれぞれ発生しにくい。その結果、第３送水管１９およびこれに連通した送水関連機器（渦流ポンプ２０、水量計など）、噴霧ノズル２１の目詰まりがそれぞれ起きにくい。
また、活性水は、それ自体がオゾンと同様の消臭、殺菌および鎮塵の各効果を有しているので、噴霧されたオゾン含有活性水には、これらの機能に対してオゾンとの相乗効果を期待することができる。
さらに、貯蔵タンク１８から噴霧ノズル２１へ送水中のオゾン含有活性水の一部を、オゾン水生成装置１２を経て貯蔵タンク１８へ戻すように構成したので、オゾン含有活性水の生成から噴霧までのタイムラグが短縮し、噴霧直前または噴霧時のオゾン含有活性水のオゾン濃度の低下を抑えることができる。

この発明の実施例１に係るオゾン含有活性水の噴霧システムの全体構成図である。この発明の実施例１に係るオゾン含有活性水の噴霧システムの噴霧手段の噴霧ノズルを示す斜視図である。この発明の実施例１に係るオゾン含有活性水の噴霧システムの作動を示すフローシートである。この発明の実施例１に係るオゾン含有活性水の噴霧システムにより噴霧されたオゾン含有活性水による臭気成分などの吸着状態を示す拡大正面図である。

１０オゾン含有活性水の噴霧システム、
１１活性水生成装置、
１２オゾン水生成装置、
１３噴霧手段、
１８貯蔵タンク、
１９第３送水管、
２１噴霧ノズル、
２５エアー管、
２６コンプレッサ（圧縮空気発生装置）、
２７エア配管、
４２リリーフ管。

Claims

活性水を生成する活性水生成装置と、
酸素を分解して得たオゾンを前記活性水中に含有させ、該活性水をオゾン含有活性水とするオゾン水生成装置と、
前記オゾン含有活性水を噴霧する噴霧手段とを備えたオゾン含有活性水の噴霧システムであって、
前記噴霧手段は、
前記オゾン水生成装置により生成されたオゾン含有活性水を貯液する貯蔵タンクと、
圧縮空気を発生する圧縮空気発生装置と、
前記貯蔵タンクからのオゾン含有活性水に前記圧縮空気発生装置で発生した圧縮空気を混合して噴霧する複数の噴霧ノズルと、
前記貯蔵タンクからこれら複数の噴霧ノズルに対してオゾン含有活性水を送水する送水管と、
一端がこの送水管の途中に接続され、この送水管を流れるオゾン含有活性水の一部を前記貯蔵タンクへ戻して循環させるバイパス管と、
一端が前記圧縮空気発生装置に接続されたエア配管と、
一端がこのエア配管に接続されるとともに、他端が前記複数の噴霧ノズルにそれぞれ連通された複数の枝管と、
前記エア配管の少なくとも一つの枝管とこのエア配管との連通部分より上流側に一端が、その下流側に他端がそれぞれ連通されたリリーフ管とを備えたオゾン含有活性水の噴霧システム。