JP4933206B2

JP4933206B2 - オゾン水生成装置

Info

Publication number: JP4933206B2
Application number: JP2006250242A
Authority: JP
Inventors: 茂弘鈴木
Original assignee: 株式会社ハマネツ
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2026-09-15
Also published as: JP2008068218A

Description

本発明は、オゾン発生手段で発生したオゾンを水に溶解させてオゾン水を得るためのオゾン水生成装置に関するものである。

オゾンを水に溶解させたオゾン水は、その殺菌消毒効果が顕著であることから、厳しい衛生管理が必要とされる調理場や医療施設等の殺菌消毒剤として使用されている。かかるオゾン水は、対向する電極に電圧を印加させて放電させ、その間に酸素を流通させることによりオゾンを発生させた後、当該オゾンを水に溶解させることにより得られるものである。

オゾンを発生させるための従来のオゾン発生手段は、例えば特許文献１にて開示されているように、酸素を流通させる酸素流通路を挟み対向した部材（金属管）に電圧を印加することにより放電させ、当該酸素流通路を流通する酸素からオゾンを発生させるよう構成されている。また、かかるオゾン発生手段においては、放電によりオゾン発生装置が過度に高温となってしまうのを回避すべく、内部に冷却水を流通させている。
特開２００３−２０６１０８号公報

しかしながら、上記従来のオゾン発生手段を用いてオゾン水を生成しようとした場合、オゾン発生手段を過度に冷却してしまうと、酸素流通路の相対湿度が上がってしまい結露してしまうことから、放電が良好に行われなくなってしまうという問題がある。即ち、大気温度よりも著しく温度が低い冷却水を用いた場合、酸素流通路の相対湿度が上がって結露が生じ易くなるとともに、結露により放電が妨げられて、良好なオゾンの生成を維持できなくなってしまうのである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、オゾン発生手段を適度に冷却し得るとともに、オゾンの生成を良好に維持することができるオゾン水生成装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、内部に酸素供給源からの酸素を流通させる酸素流通路が形成されるとともに当該酸素流通路を挟んで対向した部位に電圧を印加して放電させることによりオゾンを発生させるオゾン発生手段を具備し、当該オゾン発生手段で発生したオゾンを水に溶解させてオゾン水を得るためのオゾン水生成装置において、前記オゾン発生手段で発生したオゾンを水と溶解した状態で所定量収容し得るオゾン溶解タンクと、該オゾン溶解タンクの気層側と前記オゾン発生手段の酸素流通路とを連結して前記オゾン溶解タンクの気層における酸素及びオゾンを前記酸素流通路に導く戻り流路と、前記オゾン発生手段内に形成され、冷却液を流通可能な冷却液流通路と、当該オゾン発生手段の冷却液流通路を流路の一部とした閉鎖型循環流路を成し、冷却液を循環して流通させ得る冷却液循環流路と、該冷却液循環流路の途中に配設され、ファンからの送風により当該冷却液循環流路内を流通する冷却液を大気との間で熱交換させ放熱可能なラジエータとを備え、前記オゾン溶解タンク内の液位が所定より上昇したことを検知すると前記酸素供給源から前記戻り流路を介して前記酸素流通路に酸素を供給する構成とされ、前記冷却液循環流路には、冷却液を所定容量収容し得る冷却液収容タンクが配設されるとともに、当該冷却液収容タンクが前記オゾン発生手段よりも下方に設置され、且つ、前記オゾン発生手段は、その酸素流通路が上下に延びる如く縦方向に設置されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、冷却液循環流路内を流通する冷却液でオゾン発生装置を適度に冷却し得るとともに、当該冷却水をラジエータにより放熱させているので、大気温度より温度を低下させることなく、過度に酸素流通路を冷却して相対湿度を上げてしまうのを回避できる。従って、酸素流通路の結露を抑制し、オゾンの生成を良好に維持することができる。
また、オゾン溶解タンク内の液位が所定より上昇したことを検知すると酸素流通路に酸素を供給するので、酸素の使用量を抑制することができ、より効率的にオゾンを発生させることができる。

さらに、冷却液収容タンクがオゾン発生手段よりも下方に設置されているので、冷却液の循環が停止された際、オゾン発生手段内の冷却液は自重により冷却液収容タンク内に自然と流れ、当該オゾン発生手段内で残留してしまうのを回避することができる。従って、大気温度が０℃以下である場合に冷却水が凍結したとしても、オゾン発生手段内での冷却液の凍結は回避され、体積膨張による破損等を防止することができる。

またさらに、オゾン発生手段は、その酸素流通路が上下に延びる如く縦方向に設置されているので、当該酸素流通路に結露が生じた場合であっても、自重により結露が下方へ垂れ落ち、オゾン発生手段による放電を良好に維持することができる。従って、オゾンの生成をより良好に維持することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係るオゾン水生成装置は、オゾンを発生させるとともにそのオゾンを水に溶解させてオゾン水を得るためのものであり、図１〜図３に示すように、オゾン発生手段２と、オゾン溶解タンク４と、冷却液収容タンク５と、酸素をオゾン発生手段２に供給するための酸素供給路Ｌ１と、オゾン発生手段２で発生したオゾンをオゾン溶解タンク４に供給するためのオゾン供給路Ｌ２と、オゾン溶解タンク４に接続されて原料水（工業水や水道水など）が流通する水供給路Ｌ４と、オゾン溶解タンク４に接続されて当該オゾン溶解タンク４内のオゾン水を排出するオゾン水排出路Ｌ５と、冷却液が流通する流路Ｌ６及びＬ７等とから主に構成されている。

尚、図中符号Ｌ１ａは、不図示の酸素供給源（酸素ボンベ等）と接続される酸素吸入口、符号Ｌ４ａは不図示の水供給源と接続される水吸入口、符号Ｌ５ａはオゾン水を吐出し得る吐出口をそれぞれ示しているとともに、水供給路Ｌ４の途中の符号Ｖ２は、バルブを示している。また、本オゾン水生成装置における種々構成要素は、筐体１内に配設されている。

オゾン発生手段２は、３重管方式の石英管から成り、図４及び図５に示すように、主に第１管状部材２ａ、第２管状部材２ｂ及び第３管状部材２ｃにて構成されている。即ち、第１管状部材２ａの外周を間隙を有しつつ覆う如く第２管状部材２ｂが形成され、更に当該第２管状部材２ｂの外周を間隙を有しつつ覆う如く第３管状部材２ｃが形成されており、第１管状部材２ａの内部が第１冷却液流通路Ｗ１、第１管状部材２ａと第２管状部材２ｂとの間の間隙が酸素流通路Ｏ、第２管状部材２ｂと第３管状部材２ｃとの間の間隙が第２冷却液流通路Ｗ２を構成している。

酸素流通路Ｏの一端は、酸素供給路Ｌ１が接続された戻り流路Ｌ３と接続されているとともに、他端はオゾン供給路Ｌ２と接続されている。また、酸素流路供給路Ｏを挟んで対向した部位（即ち、第１管状部材２ａ及び第２管状部材２ｂ）には、図示しない電極が形成されているとともに、これら電極に所定の電圧を印加し得る電圧印加手段３が接続されており、当該電圧印加手段３による電圧の印加で酸素流通路Ｏにおいて放電がなされるよう構成されている。

これにより、戻り流路Ｌ３を介して酸素供給路Ｌ１から供給された酸素（Ｏ_２）は、酸素流通路Ｏを流通する過程で放電により反応し、オゾン（Ｏ_３）が発生することとなり、その得られたオゾンがオゾン供給路Ｌ２に排出される。一方、冷却液を導入する流路Ｌ６は、第１冷却液流通路Ｗ１、接続流路Ｌ６ａ、第２冷却液流通路Ｗ２を介して流路Ｌ７と接続されており、これら流路を流通する冷却液によりオゾン発生手段２を冷却し得るようになている。

ところで、オゾン供給路Ｌ２の先端は、図３に示すように、水供給路Ｌ４に配設されたエジェクタ７に接続されており、オゾン発生手段２で発生したオゾンがエジェクタ７を介して原料水と共にオゾン溶解タンク４に至るよう構成されている。即ち、エジェクタ７により原料水とオゾンとが良好に混合し、原料水にオゾンが溶解してオゾン水が得られるとともに、その得られたオゾン水がオゾン溶解タンク４に所定量収容されるのである。かかるオゾン溶解タンク４内のオゾン水は、オゾン水排出路Ｌ５の吐出口Ｌ５ａから吐出可能とされ、例えば調理場や医療施設等の殺菌消毒剤として使用されることとなる。

また、オゾン溶解タンク４の上部（気層側）からは、戻り流路Ｌ３、排気流路Ｌ９が延設されるとともに、下部からは液位監視管Ｌ８が上方に向かって延設されている。然るに、戻り流路Ｌ３は、その途中に液位監視管Ｌ８の分岐管Ｌ８ａ、Ｌ８ｂを介して延設され、オゾン発生手段２の酸素流通路Ｏに連通するよう構成されている。これにより、オゾン溶解タンク４の気層中に放出された酸素やオゾン等がオゾン発生手段２の酸素流通路Ｏに再び導かれることとなる。尚、図中の符号１１、Ｖ３は、排気流路Ｌ９に接続された圧力センサ及びバルブを示しており、これらによって、装置の使用初期におけるオゾン溶解タンク４内の圧力監視及び圧力の逃がしを行い得るようになっている。

更に、液位監視管Ｌ８は、上端の分岐管Ｌ８ａ、Ｌ８ｂにて戻り流路Ｌ３の途中と接続されているため、オゾン溶解タンク４内のオゾン水が何らかの理由（原料水と同一配管上で稼動する電磁弁等の急閉による急激なオゾン溶解タンク４内部の圧力上昇などの理由）で吹き上がり、戻り流路Ｌ３に至った場合でも当該オゾン溶解タンク４内に戻し得るよう構成されている。尚、オゾン溶解タンク４内の圧力が過大となり、オゾン水が戻り流路Ｌ３に至った状態で一定時間（予め設定された時間）経過しても戻らない場合には、液位センサ６が信号を発し、安全のために装置全体が停止されるとともに、異常を知らせるべくアラーム等が鳴るよう構成されている。

また更に、液位監視管Ｌ８の途中には、液位センサ６が配設されており、かかる液位センサ６にてオゾン溶解タンク４内の液位が所定より上昇したことを検知すると、酸素供給路Ｌ１の途中に配設されたバルブＶ１を開け、オゾン発生手段２の酸素流通路Ｏに酸素を供給し得るよう構成されている。これにより、酸素の使用量を抑制することができ、より効率的にオゾンを発生させることができる。

ここで、本実施形態においては、オゾン発生手段２の冷却液流通路Ｗ１、Ｗ２を流路の一部とした閉鎖型循環流路を成し、冷却液を循環して流通させ得る冷却液循環流路が構成されている。より具体的には、冷却液循環流路は、流路Ｌ６、Ｌ７、冷却液流通路Ｗ１、Ｗ２及び冷却液収容タンク５から成るとともに、冷却液収容タンク５内の冷却液がポンプＰの駆動力により流路Ｌ６を介して冷却液流通路Ｗ１、Ｗ２に至り、オゾン発生手段２を冷却した後、流路Ｌ７を介して冷却液収容タンク５内に戻るようになっている。

上記の如き冷却液循環流路の途中（流路Ｌ７）には、ファン９からの送風により当該冷却液循環流路内を流通する冷却液を大気との間で熱交換させ放熱可能なラジエータ８が形成されている。即ち、ラジエータ８は、流路が細く且つ格子状等に形成されて冷却液を流通させる一方、モータＭにより駆動されるファン９から送られた風がラジエータ８に当たり、当該ラジエータ８内の冷却液が効率よく冷却されるのである。

また、冷却液循環流路の途中（流路Ｌ７であってラジエータ８より上流側）には、冷却液の温度を検知する温度センサ１０が配設されており、当該温度センサ１０にて検知された温度に基づきファン９のモータＭが制御されるよう構成されている。これにより、冷却循環流路を循環する冷却液の温度を最適値とすることができ、オゾン発生手段２を効率的に冷却させることができる。

然るに、本実施形態においては、図１に示すように、冷却液収容タンク５がオゾン発生手段２よりも下方に設置されている。これにより、ポンプＰの駆動の停止に伴って冷却液の循環が停止された際、オゾン発生手段２内（具体的には、第１冷却液流通路Ｗ１及び第２冷却液流通路Ｗ２）の冷却液は自重により冷却液収容タンク５内に自然と流れ、当該オゾン発生手段２内で残留してしまうのを回避することができる。従って、大気温度が０℃以下である場合に冷却液が凍結したとしても、オゾン発生手段２内での冷却液の凍結は回避され、体積膨張による破損等を防止することができる。

更に、本実施形態においては、オゾン発生手段２は、その酸素流通路Ｏが上下に延びる如く縦方向に設置（即ち、図１に示すように、オゾン発生手段２の長手方向が上下となった状態）されているので、当該酸素流通路Ｏに結露が生じた場合であっても、自重により結露が下方へ垂れ落ち、オゾン発生手段２による放電を良好に維持することができる。従って、オゾンの生成をより良好に維持することができる。尚、垂れ落ちた結露は、オゾン供給路Ｌ２を介して水供給路Ｌ４に至り、オゾン水と共にオゾン溶解タンク４内に収容されることとなる。

上記実施形態によれば、冷却液循環流路内を流通する冷却液でオゾン発生装置２を適度に冷却し得るとともに、当該冷却水をラジエータ８により放熱させているので、大気温度より温度を低下させることなく、過度に酸素流通路Ｏを冷却して相対湿度を上げてしまうのを回避できる。従って、酸素流通路Ｏの結露を抑制し、オゾンの生成を良好に維持することができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば３重管方式の石英管に代えて２重管方式のオゾン発生手段を具備したもの、或いはその他の形態のオゾン発生手段を具備したものに適用してもよい。また、冷却液循環流路内で流通させる冷却液は、水或いは不凍液など冷却効果の高いものであればよい。更に、本実施形態においては、酸素供給路Ｌ１の端部に酸素供給源（酸素ボンベ等）と接続される酸素吸入口が形成されているのみであるが、オゾン水生成装置の筐体１内に酸素ボンベ等の酸素供給源を配設したものとしてもよい。

オゾン発生手段で発生したオゾンを水と溶解した状態で所定量収容し得るオゾン溶解タンクと、該オゾン溶解タンクの気層側とオゾン発生手段の酸素流通路とを連結してオゾン溶解タンクの気層における酸素及びオゾンを酸素流通路に導く戻り流路と、オゾン発生手段の冷却液流通路を流路の一部とした閉鎖型循環流路を成し、冷却液を循環して流通させ得る冷却液循環流路と、該冷却液循環流路の途中に配設され、ファンからの送風により当該冷却液循環流路内を流通する冷却液を大気との間で熱交換させ放熱可能なラジエータとを具備し、オゾン溶解タンク内の液位が所定より上昇したことを検知すると酸素供給源から戻り流路を介して酸素流通路に酸素を供給する構成とされ、冷却液循環流路には、冷却液を所定容量収容し得る冷却液収容タンクが配設されるとともに、当該冷却液収容タンクがオゾン発生手段よりも下方に設置され、且つ、オゾン発生手段は、その酸素流通路が上下に延びる如く縦方向に設置されたオゾン水生成装置であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

本発明の実施形態に係るオゾン水生成装置の内部構成を示す正面透視図同オゾン水生成装置の内部構成を示す平面透視図同オゾン水生成装置における構成要素の接続状態を示す概略図同オゾン水生成装置におけるオゾン発生手段を示す縦断面図図４におけるＶ−Ｖ線断面図

符号の説明

１筐体
２オゾン発生手段
３電圧印加手段
４オゾン溶解タンク
５冷却液収容タンク
６液位センサ
７エジェクタ
８ラジエータ
９ファン
１０温度センサ
１１圧力センサ
Ｏ酸素流通路
Ｗ１第１冷却液流通路
Ｗ２第２冷却液流通路

Claims

内部に酸素供給源からの酸素を流通させる酸素流通路が形成されるとともに当該酸素流通路を挟んで対向した部位に電圧を印加して放電させることによりオゾンを発生させるオゾン発生手段を具備し、当該オゾン発生手段で発生したオゾンを水に溶解させてオゾン水を得るためのオゾン水生成装置において、
前記オゾン発生手段で発生したオゾンを水と溶解した状態で所定量収容し得るオゾン溶解タンクと、
該オゾン溶解タンクの気層側と前記オゾン発生手段の酸素流通路とを連結して前記オゾン溶解タンクの気層における酸素及びオゾンを前記酸素流通路に導く戻り流路と、
前記オゾン発生手段内に形成され、冷却液を流通可能な冷却液流通路と、
当該オゾン発生手段の冷却液流通路を流路の一部とした閉鎖型循環流路を成し、冷却液を循環して流通させ得る冷却液循環流路と、
該冷却液循環流路の途中に配設され、ファンからの送風により当該冷却液循環流路内を流通する冷却液を大気との間で熱交換させ放熱可能なラジエータと、
を備え、前記オゾン溶解タンク内の液位が所定より上昇したことを検知すると前記酸素供給源から前記戻り流路を介して前記酸素流通路に酸素を供給する構成とされ、
前記冷却液循環流路には、冷却液を所定容量収容し得る冷却液収容タンクが配設されるとともに、当該冷却液収容タンクが前記オゾン発生手段よりも下方に設置され、且つ、前記オゾン発生手段は、その酸素流通路が上下に延びる如く縦方向に設置されたことを特徴とするオゾン水生成装置。