JP5295753B2

JP5295753B2 - オゾン水生成装置

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Publication number: JP5295753B2
Application number: JP2008332130A
Authority: JP
Inventors: 隆谷岡; 典昭大久保; 幸一吉田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP2010150630A

Description

本発明は、固体電解質膜を用いる水電解法によって水から直接オゾン水を生成するオゾン水生成装置に関する。

オゾンは、殺菌、脱臭、脱色などの効果から食品関係、下水道、し尿処理、浴室、病院、老人施設、畜産、水産関係など種々の分野で利用と効果が期待されている。従来、オゾンが溶解した水であるオゾン水を生成する装置の一つとして、固体電解質膜と電極とを利用して井水や水道水等の水を電気分解することによりオゾン水を直接発生させる生成装置が用いられている。この装置においては、固体電解質膜で陽極室と陰極室に区画された電解槽における陽極室側から水の分解により酸素とともにオゾンが発生し、陰極室側では水素ガスの発生とともに液がアルカリ性となる。また、陰極室側には、陽極室側からＮａ^＋イオン、Ｃａ^２＋イオン、Ｍｇ^２＋イオン、などの陽イオンが固体電解質膜を透過してくる。このうち、Ｃａ^２＋イオン、Ｍｇ^２＋イオンは、アルカリ性において、ＯＨ⁻イオンや空気中の炭酸ガスが溶解した炭酸イオンと結合して難溶性の水酸化物や炭酸塩を生じ、電極に析出して電解性能を著しく低下させることが知られている。

このような問題に対し、Ｎａ型イオン交換樹脂を充填した軟水器をオゾン水生成装置の上流側に設け、水道水中の硬度成分であるＣａ^２＋イオン、Ｍｇ^２＋イオンをＮａ^＋イオンにイオン交換する方法を採用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載された原料水の前処理をおこなうオゾン水生成装置には、Ｎａ型イオン交換樹脂を充填した軟水器等の付属装置が必要となり装置が複雑になるという問題がある。
また、電解槽の陰極室側に供給する原料水に直接、酸性の洗浄液を供給して、難溶性塩の析出を防止する方法もあるが、定期的な洗浄液の全量交換、あるいは洗浄液供給装置を別途設ける必要があり装置及びその取り扱いが複雑になる。
そこで、取り扱いが容易でかつ維持管理コストおよびイニシャルコストを削減することが可能なオゾン水生成装置、及びオゾン水生成方法が望まれていた。

そのようなオゾン水生成方法として、固体電解質膜で陽極室と陰極室とに区画された電解槽における当該陽極室に原料水を供給する原料水供給工程と、前記陰極室に洗浄液を供給して前記陰極室内に配置されている陰極電極を洗浄する洗浄工程と、有機酸を含むとともに固形状に成型された洗浄剤を徐々に溶解させることで、前記洗浄液を生成する溶出工程とを備えたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
この構成によると、原料水供給工程により、陽極室内に配置されている陽極電極からＨ_２Ｏの電気分解によりオゾンが発生する。溶出工程においては、洗浄剤がその溶解度分だけ徐々に溶出し、ほぼ一定濃度の洗浄液を生成する。また、原料水が固体電解質膜を透過して陰極室側に移行することにより陰極室側の洗浄液が薄まったとしても、洗浄剤はその溶解度分だけ徐々に溶出していくため、ほぼ一定濃度の洗浄液となる。洗浄工程においては、陰極室に洗浄液が供給されて陰極室内が酸性状態に保たれるため、原料水に含まれるＣａ^２＋イオンやＭｇ^２＋イオンは陰極電極に難溶塩として析出することなく洗浄液中に溶解している状態を維持できる。
このように特許文献２に開示のオゾン水生成方法、及び当該方法を実施するためのオゾン水生成装置は、特許文献１に開示のものの技術的な課題を解決し、取り扱いが容易でかつ維持管理コストおよびイニシャルコストを削減することが可能なものとして、非常に有用である。

特許第３２６９７８４号公報特開２００８−６６６号公報

しかしながら、特許文献２に記載のオゾン水生成方法、及びオゾン水生成装置は以下に示すような更なる技術的な課題がある。

（１）過剰に洗浄剤を消費する可能性があること。
特許文献２に記載のオゾン水生成装置は、「固体電解質膜で陽極室と陰極室とに区画された電解槽」を備えた電解方式のものであるゆえ、陽極側から陰極側への水の移動が避けられず、その水の移動に伴って洗浄液タンクの水量が増加し、洗浄水がこぼれ出ることになる。即ち、特許文献２に記載の装置では、洗浄剤が飽和濃度まで溶解してなる高濃度の洗浄水がこぼれ出てしまうことになる。この場合、洗浄剤を無駄に消費してしまう。
（２）濃度の維持が困難であること。
溶解度の大きな洗浄剤を使用した場合、過剰濃度の洗浄液を生成してしまうおそれもある。例えば、洗浄液の必要濃度は、通常は洗浄剤の溶解度（飽和溶液の濃度）以下の濃度で足りるが、その場合においても、特許文献２に記載の方法では、洗浄液の濃度は常に飽和溶液の濃度になってしまう。そのため、洗浄液の濃度を、飽和溶液の濃度よりも低い適正な濃度に維持することが不可能である。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、取り扱いが容易でかつ維持管理コストおよびイニシャルコストを削減することが可能な、固体電解質膜を用いた水中電解法によるオゾン水生成装置であって、（１）洗浄剤の無駄な消費を回避でき、かつ、（２）洗浄液の濃度を適正な濃度に維持可能なオゾン水生成装置を提供することを目的とする。

本発明に係るオゾン水生成装置は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明のオゾン水生成装置は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明に係るオゾン水生成装置における第１の特徴は、原料水を電気分解することでオゾン水を生成するオゾン水生成装置であって、固体電解質膜で区画された陽極室と陰極室とを有し、当該陽極室に前記原料水が供給される電解槽と、洗浄液を貯留可能な洗浄液タンクと前記陰極室と、前記洗浄液タンクと、循環ポンプとが介設された洗浄液循環流路と、少なくとも有機酸あるいは中性塩を含む洗浄剤を溶解させることで、洗浄液を生成する溶解部と、前記洗浄液タンクの内部の液位を検知するための液位検知手段と、前記洗浄液タンクから当該洗浄液タンクの内部の洗浄液を排出する洗浄液排出手段と、前記洗浄液タンクへ前記溶解部にて生成された洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記液位検知手段にて検知された液位に応じて、前記洗浄液排出手段と前記洗浄液供給手段とを制御する制御手段と、を備えたことである。

この構成によると、洗浄液タンクの液位（液面の高さ）に応じて、洗浄液タンクから洗浄液の排出、あるいは溶解部から洗浄液タンクへ洗浄液の供給ができる。
ここで、洗浄液タンク内の洗浄液の濃度は、溶解部における洗浄液の濃度よりも低いので、洗浄液タンクから洗浄液が排出される場合においては、溶解部から洗浄液が排出される場合に比べ、溶解した洗浄剤の排出を抑えることができる。また、予め洗浄液の排出量に相当する（排出溶液中に含まれる）洗浄剤とほぼ同じ量を洗浄液タンクに供給しておくことが可能であり、過剰な供給が不要となる。これにより、洗浄剤の無駄な消費を回避することができる。
また、洗浄液タンクの液位に応じた所定のタイミングで溶解部の洗浄液を洗浄液タンクに自動供給できるので、洗浄液タンクから陰極室に供給される洗浄液の濃度を適正な濃度に維持することができる。
これにより、安定して十分なオゾン水の生成を維持することができる。
尚、自動で洗浄液の濃度調整がなされるため、取り扱いが容易であり、管理コストを削減することができる。また、軟水器等の付属装置の設置は不要であるため、イニシャルコストを削減することができる。

また、本発明に係るオゾン水生成装置における第２の特徴は、前記洗浄液供給手段は、前記陰極室から排出される洗浄液の少なくとも一部を前記溶解部を経て前記洗浄液タンクに供給可能に構成されてなることである。

この構成によると、溶解部での洗浄液の生成に、洗浄液循環流路を通じる洗浄液を利用するため、洗浄液の循環する系の外部からの液の供給を必要としない。
また、溶解部での洗浄液の生成に、循環ポンプにて温度が上昇された洗浄液が利用されるため、格別の加熱手段を設けずとも、溶解部での洗浄剤の溶解が容易となる。

また、本発明に係るオゾン水生成装置における第３の特徴は、前記溶解部が、前記洗浄液タンクとは別の洗浄剤タンクに構成されてなり、前記洗浄剤タンクが、当該洗浄剤タンクの底面から略鉛直方向に立設され且つ当該洗浄剤タンクの上面とは間隙を有する仕切り板にて第１槽と第２槽とに区切られてなり、前記第１槽に前記洗浄剤が貯留され、前記第１槽の洗浄液が前記洗浄液タンクに供給される際には、当該第１槽の洗浄液が前記仕切り板を越流して前記第２槽に流れ、次いで、前記洗浄液タンクに供給されるよう構成されたことである。

この構成によると、第１槽で予め洗浄剤を溶解しておくことが可能となり、未溶解分についてもその未溶解分の洗浄剤（固体状の洗浄剤）を第１槽に止めておくことができる。即ち、溶解を促進できるとともに未溶解分の洗浄剤の洗浄液タンクへの流出を防ぐことができる。これにより、洗浄液循環流路を通じる洗浄液の濃度の管理が容易となる。

また、本発明に係るオゾン水生成装置における第４の特徴は、前記溶解部が、前記洗浄液タンクに添設された洗浄剤タンクに構成されてなり、前記洗浄剤タンクと前記洗浄液タンクとが、当該洗浄剤タンクの底面から略鉛直方向に立設され且つ当該洗浄剤タンクの上面とは間隙を有する仕切り板にて区切られてなり、前記洗浄剤タンクに前記洗浄剤が貯留され、前記洗浄剤タンクの洗浄液が前記洗浄液タンクに供給される際には、当該洗浄剤タンクの洗浄液が前記仕切り板を越流して前記洗浄液タンクに供給されるよう構成されたことである。

この構成によると、洗浄剤タンクで予め洗浄剤を溶解しておくことが可能となり、未溶解分についてもその未溶解分の洗浄剤（固体状の洗浄剤）を洗浄剤タンクに止めておくことができる。即ち、溶解を促進できるとともに未溶解分の洗浄剤の洗浄液タンクへの流出を防ぐことができる。これにより、洗浄液循環流路を通じる洗浄液の濃度の管理が容易となる。
また、溶解部が、洗浄液タンクに添設された洗浄剤タンクに構成されてなるので、装置全体をコンパクトにできる。
更に、洗浄剤タンクで溶解して得られた洗浄液が洗浄液タンクに供給される際には、当該洗浄剤タンクの洗浄液が仕切り板を越流して洗浄液タンクに供給されるよう構成されているので、洗浄液タンクと洗浄剤タンクとの接続配管が不要である。そのため、接続配管内での塩の析出により、接続配管が閉塞して、洗浄剤タンクから洗浄液タンクへの洗浄液の供給が妨げられることはない。

また、本発明に係るオゾン水生成装置における第５の特徴は、前記循環ポンプの吐出側と前記陰極室との間の流路に開閉弁が介設されており、前記循環ポンプの吐出側と前記開閉弁との間の流路から分岐して、前記溶解部に接続される戻り流路を備えることである。

この構成によると、オゾン水の生成が不要な場合には、開閉弁を閉じることで、循環ポンプの運転を継続しながら、洗浄液の濃度調整が可能となる。

また、本発明に係るオゾン水生成装置における第６の特徴は、前記洗浄液循環流路内に洗浄液の導電率を検出するための導電率計を備えてなることである。

この構成によると、循環する洗浄液の濃度を把握でき、導電率の低下、ひいては洗浄液の濃度の低下に応じて、洗浄剤を洗浄剤タンクから洗浄液循環流路内に供給することなどが可能となる。

本発明によれば、取り扱いが容易でかつ維持管理コストおよびイニシャルコストを削減できるとともに、洗浄液の無駄な消費を回避することができ、かつ、洗浄液タンクから陰極室に供給される洗浄液の濃度を適正な濃度に維持することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のオゾン水生成装置１を示す図である。
第１実施形態のオゾン水生成装置１は、固体電解質膜４で陽極室５と陰極室６とに区画された電解槽３と、洗浄液を貯留可能な洗浄液タンク７と、循環ポンプ８とを備える装置である。図１における矢印は、Ｃａ^２＋イオンおよびＭｇ^２＋イオンのうちの少なくともいずれかを含む原料水（以下、原料水と記載する）、オゾン水、洗浄液の流れ方向を示す。オゾン水生成装置１は、電解槽３における陽極室５に外部から供給される原料水を電気分解することでオゾン水を製造する装置であり、製造されたオゾン水を陽極室５に接続された流路１１から排出する。また、上述の陰極室６と、洗浄液タンク７と、循環ポンプ８とは洗浄液循環流路１２に介設されている。
外部からの原料水が流入する流路１０は電解槽３の陽極室５に接続する流路である。当該流路１０を経由して陽極室５に供給された原料水は、電解槽３の陽極室５と陰極室６に、陽極電極５ａ及び陰極電極６ａを介して印加される直流電圧により電気分解される。これにより、陽極室５側でオゾン水が製造される。このとき、原料水に含まれるＣａ^２＋イオン、Ｍｇ^２＋イオンなどの陽イオンや原料水の一部が固体電解質膜４を透過して陰極室６側に移動する。陰極室６内に配置されている陰極電極６ａを洗浄する場合は、酸性の洗浄液を、循環ポンプ８により洗浄液タンク７と電解槽３の陰極室６との間を接続する洗浄液循環流路１２を通じて循環させる。ここで、陰極室６側では、水の電気分解によりＯＨ⁻イオンが発生し、このＯＨ⁻イオンと陽極室５側から移動してきたＣａ^２＋イオン、Ｍｇ^２＋イオンなどの陽イオンとが難溶性の塩を形成して陰極室６内に配置された陰極電極周辺に析出する可能性がある。しかし、これらの化合物は液が酸性条件化であれば析出することがないため、上述のように陰極室６の介設された洗浄液循環流路１２に酸性の洗浄液を循環させることにより、陰極室６に難溶性の塩が析出することを抑制している。

洗浄液の酸濃度は、高濃度である必要はなく、酸としては、塩酸、硝酸、硫酸などの無機酸も使用できるが、これらの強酸は危険であるため、カルシウムやマグネシウムの溶解が可能なクエン酸等の有機酸が好ましい。しかし、クエン酸だけでなく、例えば、コハク酸、グルコン酸、乳酸、フマル酸、ＤＬリンゴ酸などの有機酸も使用できる。一方、洗浄液の濃度は、オゾン水の生成過程において原料水の一部が固体電解質膜４を透過して陰極室６側に移動することにより徐々に薄まって、Ｃａ^２＋イオン等の溶解度が低下する可能性がある。そのため、オゾン水生成装置１は、洗浄液循環流路１２を通じる洗浄液の濃度を維持するための以下の構成を備えている。

まず、オゾン水生成装置１には、クエン酸の粉末状の洗浄剤９が投入された洗浄剤タンク３０(溶解部)が設けられている。粉末状の洗浄剤９は、一部溶解せずに残るように、洗浄剤タンク３０に投入される。即ち、洗浄剤タンク３０内の洗浄液が飽和濃度になる量よりも、多い量の粉末状の洗浄剤９が投入される。尚、洗浄剤９は、粉末状に限らず、粒状であってもよい。また、後述する洗浄液排出手段によって、洗浄液が排出されるに伴い、減少する洗浄剤の量が把握できる場合には、その量と同じ量の洗浄剤を投入してもよい。

尚、洗浄剤９は、クエン酸、あるいはＣａ溶解度の大きい有機酸、たとえばフマル酸、コハク酸、グルコン酸、乳酸、リンゴ酸等も使用可能である。また、洗浄液の電解質濃度を高めて、電解反応を容易にするため、電解質としてＮａＣｌ、Ｎａ_２ＳＯ_４、ＫＣｌ、Ｋ_２ＳＯ_４等を混合して使用することも可能ある。
特に、電気伝導度の低い原水を使用してオゾン水を生成する場合には、前記有機酸と前記中性塩を混合した洗浄剤を使用することによって、効率よくオゾン水を生成することが可能となる。なお、原水が純水あるいはそれに近い純度のものである場合には、前記中性塩のみで、効率よくオゾン水を生成することができる。そして、中性塩には、ＮａＣｌ、Ｎａ_２ＳＯ_４、ＫＣｌ、Ｋ_２ＳＯ_４などが好適である。

洗浄剤タンク３０は洗浄液循環流路１２の陰極室６の下流で且つ洗浄液タンク７の上流の分岐箇所Ａから分岐し、洗浄液タンク７に通じる分岐流路１３ａ,１３ｂに介設されている。また、分岐箇所Ａより下流で且つ洗浄液タンク７より上流の洗浄液循環流路１２には電磁弁４１が介設されるとともに、分岐箇所Ａと洗浄剤タンク３０との間の分岐流路１３ａには電磁弁４２が介設されている。すなわち、図示しない制御手段による電磁弁４１及び電磁弁４２の開閉制御によって、陰極室６から排出される洗浄液の少なくとも一部を洗浄剤タンク３０を経て洗浄液タンク７に供給可能に構成されている。換言すれば、洗浄剤タンク３０が介設された分岐流路１３ａ,１３ｂ、及び分岐流路１３ａに設けられた電磁弁４２によって、洗浄液タンク７に洗浄液を供給するための洗浄液供給手段が構成されているとも言える。

また、洗浄液タンク７には排出流路１４が接続され、その排出流路１４には電磁弁４３が介設されている。すなわち、図示しない制御手段による電磁弁４３の開閉制御によって、洗浄液タンク７の内部の洗浄液を排出可能に構成されている。換言すれば、排出流路１４、及び電磁弁４３によって、洗浄液タンク７から洗浄液を排出するための洗浄液排出手段が構成されているとも言える。

また洗浄液タンク７の内部の液位を検知するための液位検知手段として、液面センサー５１と液面センサー５２が設けられている。なお、ここでは、液面センサー５１、液面センサー５２ともに、各センサーの位置より液位が高くなっている際に「ＯＮ」（作動）の旨の信号を発し、それ以外の場合には「ＯＦＦ」（非作動）の旨の信号を発する（「ＯＮ」（作動）の旨の信号を発しない）ものとする。また、液面センサー５１は、液面センサー５２よりも低い位置に設けられている。当該液面センサー５１は液位の下限を検知するために設けられている。また、液面センサー５２は、液位の上限を検知するために設けられている。

＜オゾン水生成装置１の駆動状態＞
まず、通常の状態（以下、「通常循環状態」と記載する。）では、電磁弁４１は開、電磁弁４２,４３は閉である。
通常循環状態においては、洗浄液タンク７の洗浄液は、洗浄液循環流路１２を循環することになる。

そして、陽極室５側から陰極室６側への原料水の移動により、洗浄液タンク７内の液位が上昇し、洗浄液タンク７内の液面センサー５２が「ＯＮ」となると、図示しない制御手段は電磁弁４３を開き、洗浄液タンク７内の洗浄液が排水される。以下、この状態を洗浄液排出状態と記載する。
尚、制御手段は、液面センサー５１,５２、及び電磁弁４１,４２,４３が電気的に接続されたコンピュータやＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）等を用いて構成することができる。

洗浄液排出状態を経て、液位が低下し、液面センサー５１が「ＯＦＦ」となると、制御手段は電磁弁４３を閉じる。更に、制御手段は、電磁弁４２を開く共に、電磁弁４１を閉じ、洗浄液循環流路１２を循環している洗浄液が、洗浄剤タンク３０に流れ込む。以下、この状態を濃度調整状態と記載する。

濃度調整状態においては、洗浄剤タンク３０では、洗浄液の流入により、水位が上昇し、洗浄液タンク７に接続された分岐流路１３ｂへの排出口まで達すると、当該分岐流路１３ｂを通じて洗浄液が洗浄液タンク７に流出する。
尚、洗浄液の流入により、溶解せずに残っていた洗浄剤９が徐々に溶解して、比較的高濃度の洗浄液が生成される。そのため、濃度調整状態において、洗浄液タンク７には、比較的高濃度の洗浄液が供給されることになる。そして、洗浄液タンク７内にて希釈されて、所定の濃度になる。
この濃度調整状態は、所定時間だけ継続される。所定時間が経過後、制御手段は電磁弁４１を開き、電磁弁４２を閉じる。そして、上述した通常循環状態に移行する。

＜オゾン水生成装置１内を流れる液体について＞
オゾン水生成装置１内を流れる液体に関する諸データについては以下のとおりである。
（１）オゾン水生成装置への原料水供給量：３ L/min
（２）生成されるオゾン水の濃度：１０ mg/L
（３）洗浄液の種類：クエン酸＋ＮａＣｌ溶液
（４）循環する洗浄液の流量：０．７ L/min
（５）循環する洗浄液の量：４ L

なお、図２は、洗浄液の排水、洗浄剤の追加を定期的に実施した場合の、洗浄液量、洗浄剤の量、洗浄液の濃度の推移を模式的に示した図である。

＜第１実施形態の効果＞
以上説明したように、オゾン水生成装置１は、原料水を電気分解することでオゾン水を生成するものであって、固体電解質膜４で区画された陽極室５と陰極室６とを有し、当該陽極室５に前記原料水が供給される電解槽３と、洗浄液を貯留可能な洗浄液タンク７と、陰極室６と洗浄液タンク７と循環ポンプ８とが介設された洗浄液循環流路１２と、クエン酸の粉末状の洗浄剤９を徐々に溶解させることで、洗浄液を生成する洗浄剤タンク３０と、洗浄液タンク７の内部の液位を検知するための液面センサー５１,５２と、洗浄液タンク７から当該洗浄液タンク７の内部の洗浄液を排出する排出流路１４と、当該排出流路１４に設けられた電磁弁４３と、洗浄液循環流路１２から分岐して洗浄剤タンク３０に接続するとともに当該洗浄剤タンク３０にて生成された洗浄液を洗浄液タンク７へ供給する分岐流路１３ａ,１３ｂと、当該分岐流路１３ａに設けられた電磁弁４２と、洗浄液循環流路１２から分岐流路１３ａへの分岐箇所Ａと洗浄液タンク７との間の洗浄液循環流路１２に設けられた電磁弁４１と、液面センサー５１,５２にて検知された液位に応じて、電磁弁４１,４２,４３を制御し、洗浄液タンク７へ洗浄液タンク７の洗浄液を給液、もしくは洗浄液タンク７から洗浄液を排液する制御手段と、を備える。

この構成により、洗浄液タンク７の液位（液面の高さ）に応じて、洗浄液タンク７から洗浄液の排出、あるいは洗浄剤タンク３０から洗浄液タンク７へ洗浄液の供給ができる。
ここで、洗浄液タンク７内の洗浄液の濃度は、洗浄剤タンク３０における洗浄液の濃度よりも低いので、洗浄液タンク７から洗浄液が排出される場合においては、洗浄剤タンク３０から洗浄液が排出される場合に比べ、溶解した洗浄剤９の排出を抑えることができる。また、予め洗浄液の排出量に相応する（排出液中に含まれる）洗浄剤とほぼ同じ量を洗浄剤タンク３０に供給しておくことが可能であり、過剰な供給が不要となる。これにより、洗浄剤９の無駄な消費を回避することができる。
また、洗浄液タンク７の液位に応じた所定のタイミングで洗浄剤タンク３０の洗浄液を洗浄液タンク７に自動供給できるので、洗浄液タンク７から陰極室６に供給される洗浄液の濃度を適正な濃度に維持することができる。
これにより、安定して十分なオゾン水の生成を維持することができる。
尚、自動で洗浄液の濃度調整がなされるため、取り扱いが容易であり、管理コストを削減することができる。また、軟水器等の付属装置の設置は不要であるため、イニシャルコストを削減することができる。

また、電磁弁４２を開くことで、洗浄液循環流路１２から分岐する分岐流路１３ａ,１３ｂを介して、陰極室６から排出される洗浄液の少なくとも一部を洗浄剤タンク３０を経て洗浄液タンク７に供給可能である。

この構成により、洗浄剤タンク３０での洗浄液の生成に、洗浄液循環流路１２を通じる洗浄液を利用するため、外部（洗浄液の循環する系の外部）からの液の供給を必要としない。
また、洗浄液循環流路１２を通じる洗浄液は循環ポンプ８にてその温度が上昇されているため、格別の加熱手段を設けずとも、洗浄剤タンク３０での洗浄剤９の溶解が容易となる。

本実施形態では、粉末状の洗浄剤９を洗浄剤タンク３０に投入しているが、未溶解の洗浄剤が洗浄剤タンク３０から流出することをより確実に防ぐため、粉末状あるいは粒状の洗浄剤を固形状に固めた洗浄剤を投入してもよい。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態のオゾン水生成装置１Ａを示す図である。この第２実施形態のオゾン水生成装置１Ａは、第１実施形態のオゾン水生成装置１と多くの構成を共通するが、洗浄剤タンクの構成が異なっている。具体的には、このオゾン水生成装置１Ａにおける洗浄剤タンク３０Ａでは、その内部が第１槽３１と第２槽３２とに区分されて構成されている点で相違がある。尚、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

洗浄剤タンク３０Ａ（溶解部）は洗浄液タンク７とは別に構成されている。そして洗浄剤タンク３０Ａは、その洗浄剤タンク３０Ａの底面から略鉛直方向に立設され且つその洗浄剤タンク３０Ａの上面とは間隙を有する仕切り板３３にて第１槽３１と第２槽３２に区切られている。また第１槽３１に洗浄剤９が貯留されている。

洗浄液循環流路１２の分岐箇所Ａから分岐した分岐流路１３ａは、洗浄剤タンク３０Ａの第１槽３１に陰極室６から排出された洗浄液が供給されるように、当該洗浄剤タンク３０Ａに接続されている。
また、洗浄剤タンク３０Ａから洗浄液タンク７につながる分岐流路１３ｂは、洗浄剤タンク３０Ａの第２槽３２から洗浄液タンク７に延びている。
尚、当該分岐流路１３ｂは、仕切り板３３の上端よりも低い位置で第２槽３２に接続されている。

この構成によると、制御手段により電磁弁４２が開かれた濃度調整状態においては、分岐流路１３ａから第１槽３１に洗浄液が供給されることにより、第１槽３１の水位が上がる。そして、第１槽３１の洗浄液が仕切り板３３を越流して第２槽３２に流れる。これにより、第２槽３２の水位が上がり、分岐流路１３ｂに第２槽３２の洗浄液が流れ、洗浄液タンク７に洗浄液が供給される。

＜第２実施形態の効果＞
このように、第２実施形態のオゾン水生成装置１Ａは、洗浄剤タンク３０Ａが、洗浄液タンク７とは別に構成されてなり、洗浄剤タンク３０Ａが、当該洗浄剤タンク３０Ａの底面から略鉛直方向に立設され且つ当該洗浄剤タンク３０Ａの上面とは間隙を有する仕切り板３３にて第１槽３１と第２槽３２とに区切られてなる。そして、第１槽３１に洗浄剤が貯留され、第１槽３１の洗浄液が洗浄液タンク７に供給される際には、第１槽３１の洗浄液が仕切り板３３を越流して第２槽３２に流れ、次いで、洗浄液タンク７に供給されるように構成されている。

この構成によると、未溶解分の洗浄剤９を第１槽３１に止めておくことができる。すなわち、未溶解分の洗浄剤９の洗浄液タンク７への流出を防ぎ、洗浄液循環流路１２を通じる洗浄液の濃度の管理が容易となる。

また、第１槽３１の洗浄液が洗浄液タンク７に供給される際には、第１槽３１の洗浄液が仕切り板３３を越流して第２槽３２に流れる用に構成されており、非常に構成が簡単である。即ち、複数のタンクを配管で連結する構成によって洗浄剤９の流出を防ぐ場合に比べ、簡易な構成で洗浄剤の流出を防ぐことができる。

尚、洗浄剤タンク３０Ａ内に仕切り板３３を複数設置して、洗浄剤タンク３０Ａを３つ以上に区分してもよい。例えば、一の洗浄剤タンクに２つの仕切り板を設置して３つの槽に区分した場合は、分岐流路１３ａから洗浄液が供給される第１槽に洗浄剤９を配置し、仕切り板を越流して第１槽から第２槽に供給され、同様に当該第２槽から第３槽に供給され、当該第３槽から分岐流路１３ｂを介して洗浄液タンク７に供給されるように構成することができる。３つ以上の仕切り板を設置する場合も同様に構成できる。この場合、より確実に洗浄液タンク７に未溶解分の洗浄剤９が流出することを防止できる。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態のオゾン水生成装置１Ｂを示す図である。この第３実施形態のオゾン水生成装置１Ｂは、第２実施形態のオゾン水生成装置１Ａと多くの構成を共通するが、洗浄剤タンクの構成で相違がある。尚、第２実施形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

相違部分を具体的に説明すると以下の通りである。
オゾン水生成装置１Ｂでは、洗浄剤タンク３０Ｂ（溶解部）が、洗浄液タンク７の内部に添設されている。
また、洗浄剤タンク３０Ｂと洗浄液タンク７とが、洗浄剤タンク３０Ｂの底面から略鉛直方向に立設され且つその洗浄剤タンク３０Ｂの上面とは間隙を有する仕切り板３４にて区切られている。洗浄剤タンク３０Ｂには、洗浄剤９が貯留されている。

洗浄液循環流路１２の分岐箇所Ａから分岐した分岐流路１３ａは、洗浄剤タンク３０Ｂに陰極室６から排出された洗浄液が供給されるように、当該洗浄液タンク７に接続されている。そして、洗浄剤タンク３０Ｂの洗浄液が洗浄液タンク７に供給される際には、分岐流路１３ａを介して洗浄剤タンク３０Ｂに供給された洗浄液が、仕切り板３４を越流して洗浄液タンク７に供給される。

＜第３実施形態の効果＞
第３実施形態のオゾン水生成装置１Ｂは、洗浄剤タンク３０Ｂが洗浄液タンク７内に設けられ、かつ、当該洗浄剤タンク３０Ｂから溢れ出た洗浄液が洗浄液タンク７に溜まるように構成されている。

この構成によると、第２実施形態のオゾン水生成装置１Ａと同様に、未溶解分の洗浄剤９の洗浄液タンク７への流出を防ぐことができる。

更に、洗浄剤タンク３０Ｂが、洗浄液タンク７の内部に添設されているので（洗浄剤タンク３０Ｂと洗浄液タンク７とが一体化されているので）、装置全体をコンパクトにできるだけでなく、両タンクの接続配管が不要にできるため、洗浄液の配管ライン中での析出による閉塞をなくすことができる。

（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態のオゾン水生成装置１Ｃを示す図である。この第４実施形態のオゾン水生成装置１Ｃは、第３実施形態のオゾン水生成装置１Ｂと多くの構成を共通するが、洗浄剤の溶解時に洗浄液を洗浄液タンク７に供給するための構成において、相違がある。尚、第３実施形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

第４実施形態のオゾン水生成装置１Ｃは、陰極室６から延びる洗浄液循環流路１２が直接、洗浄液タンク７に接続されている。
また、循環ポンプ８の吐出側と陰極室６との間の洗浄液循環流路１２に流量調整弁４４と電磁弁４６が介設されている。
また、循環ポンプ８の吐出側と流量調整弁４４との間の洗浄液循環流路１２から分岐箇所Ｂにて分岐して、洗浄液タンク７の内部に設けられた洗浄剤タンク３０Ｂに対して、循環ポンプ８から吐出された洗浄液を供給可能に接続される戻り流路３５を備える。
戻り流路３５には、三方電磁弁４５が設けられている。
また、オゾン水生成装置１Ｃは、当該三方電磁弁４５を介して戻り流路３５から分岐して洗浄液タンク７に接続されるバイパス流路３６を備えている。

また、洗浄液タンク７には、第３実施形態と異なり、一つの液面センサー５２のみ設けられている。当該液面センサー５２は液位の上限を検知するために設けられている。また、洗浄液タンク７における洗浄液の排出口（排出流路１４への接続部）は、正常時（洗浄液の初期充填量）の液面レベルに設けられている。

オゾン水生成装置１Ｃでは、洗浄液の循環量の調整を、流量調整弁４４と三方電磁弁４５とを調整して行なうよう構成されている。
通常循環状態においては、電磁弁４６は開かれており、且つ、流量調整弁４４は所定流量が流れるよう、所定の開度に設定された上で開かれている。このとき、三方電磁弁４５は、分岐箇所Ｂから分岐して流路３５を流れる洗浄液がバイパス流路３６のみに流れるように切り換えられる。したがって、通常循環状態においては、洗浄液が洗浄液循環流路１２を循環するとともに、一部の洗浄液が陰極室６を通らずに流路３５及びバイパス流路３６を介して循環する。
尚、分岐箇所Ｂから洗浄液タンク７及び洗浄剤タンク３０Ｂへの洗浄液の通過を完全に遮断するように三方電磁弁４５を制御するように構成してもよい。この場合は、通常循環状態において、洗浄液は洗浄液循環流路１２のみを循環することになる。

通常循環状態において、洗浄液タンク７の液位が上昇し、液面センサー５２が「ＯＮ」となると、洗浄液排出状態に移行し、電磁弁４３が開いて、洗浄液が洗浄液タンク７から排出される。
電磁弁４３が開いた洗浄液排出状態は、液面センサー５２が「ＯＮ」になってから、所定時間経過すると終了し、電磁弁４３が閉じられる。
尚、液面センサー５２が「ＯＮ」になってから所定時間経過する前に、液位が排出流路１４の排出口まで低下すれば、排水は自動的に停止することになる。

液面センサー５２が「ＯＮ」になってから所定時間経過すると、循環ポンプ８の吐出口から洗浄液タンク７への戻り流路３５に設置されている三方電磁弁４５が制御され、洗浄液タンク７へのバイパス流路３６から、洗浄剤タンク３０Ｂへの流路３５に切り替わる。これにより、循環している洗浄液の一部により洗浄剤９の溶解が開始される。
この間においても、陰極室６側に供給された洗浄液は、洗浄液循環流路１２を通って、洗浄剤タンク３０Ｂではなく、洗浄液タンク７に戻り、循環する。

ここで、オゾン水生成を停止する操作がなされると、電磁弁４６は完全に閉じられ、陰極室６への洗浄液供給が停止される。
この場合においても、循環ポンプ８の稼動は継続される。そして、オゾン水生成時と同様に、液面センサー５２が「ＯＮ」になってから所定時間経過すると、三方電磁弁４５が制御され、洗浄液タンク７へのバイパス流路３６から、洗浄剤タンク３０Ｂへの流路３５に切り替わる。結果として、洗浄液は、陰極室６を通過せずに流路３５及びバイパス流路３６を通過して循環するとともに、所定の濃度で維持されることになる。

オゾン水生成を再開する操作がなされると、オゾン水生成装置１Ｃは、通常循環状態として駆動される。即ち、電磁弁４６が開き、陰極室６側への洗浄液供給が再開される。

＜第４実施形態の効果＞
第４実施形態のオゾン水生成装置１Ｃは、循環ポンプ８の吐出側と陰極室６との間の洗浄液循環流路１２に流量調整弁４４と電磁弁４６とが介設されており、循環ポンプ８の吐出側と流量調整弁４４との間の洗浄液循環流路１２の分岐箇所Ｂから分岐して、洗浄剤タンク３０Ｂに接続される戻り流路３５を備える。

この構成によると、洗浄剤９の溶解中にオゾン水生成を中止した場合でも、電磁弁４６を閉じることにより、循環ポンプ８の稼動が継続可能となり、洗浄剤９の溶解を継続できる。すなわち、陽極室５への原料水供給を停止した時（オゾン水の生成が不要な時）にも、所定の濃度になるまで洗浄剤９の溶解を継続させ、洗浄液の濃度調整が可能となる。

また、洗浄液タンク７における洗浄液の排出口（排出流路１４への接続部）は、正常時（洗浄液の初期充填量）の液面レベルに設けられている。

この構成によると、洗浄液タンク７内の洗浄液は排出時、液面レベルが排出口まで低下すると自動的に排出が停止する。そのため、水位の下限を検出する液面センサーは不要であり、当該液面センサーの異常等による、過剰な洗浄液排出が防止できる。

（第５実施形態）
図６は、本発明の第５実施形態のオゾン水生成装置１Ｄを示す図である。
この第５実施形態のオゾン水生成装置１Ｄは、第１実施形態のオゾン水生成装置１と多くの構成を共通する。ただし、この第５実施形態のオゾン水生成装置１Ｄには、洗浄液タンク７の内部且つ洗浄液に侵漬（洗浄液と接触）する位置に、導電率計６１が設けられているの対し、第１実施形態のオゾン水生成装置１にはそれが設けられていない点において、相違がある。
洗浄液タンク７の内部に設けられた導電率計６１は、同タンク内の洗浄液の導電率を検出しており、検出された導電率は、図示しない制御手段に送信される。上述した第１実施形態のオゾン水生成装置では、濃度調整状態を所定時間だけ継続するように構成されていたが、この第５実施形態のオゾン水生成装置では、濃度調整状態を導電率計６１にて検出された洗浄液の導電率に応じて継続するように構成されている。
すなわち、濃度調整状態となってから（通常は、この際には、導電率は所定値より小さくなっている）、導電率計６１から送信される導電率が所定値より小さい限り、制御手段は電磁弁４１を閉、電磁弁４２を開としている濃度調整状態を維持する。そして、導電率計６１から送信される導電率が所定値以上、ひいては洗浄剤の濃度が所定の濃度以上となると、制御手段は電磁弁４１を開き、電磁弁４２を閉じる。そして、通常循環状態に移行する。
また、導電率計６１から送信される導電率が所定値より小さくなった場合に、制御手段は電磁弁４１を閉じて、電磁弁４２を開いて、濃度調整状態に移行するよう、構成しても良い。
＜第５実施形態の効果＞
この構成により、洗浄液の導電率に応じて、洗浄液の濃度の調整が可能となり、より正確な洗浄液の濃度管理が可能となる。なお、導電率計６１は洗浄液タンク６の内部に設けられずとも良く、洗浄液循環流路１２の内部のいずれかの位置に、洗浄液と接触するよう、設けられていれば良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。

本発明の第１実施形態に係るオゾン水生成装置を示す概略図である。本発明の第１実施形態に係るオゾン水生成装置での洗浄液量等の推移を示す図である。本発明の第２実施形態に係るオゾン水生成装置を示す概略図である。本発明の第３実施形態に係るオゾン水生成装置を示す概略図である。本発明の第４実施形態に係るオゾン水生成装置を示す概略図である。本発明の第５実施形態に係るオゾン水生成装置を示す概略図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄオゾン水生成装置
３電解槽
４固体電解質膜
５陽極室
６陰極室
７洗浄液タンク
８循環ポンプ
９洗浄剤
１２洗浄液循環流路
３０洗浄剤タンク（溶解部）
５１、５２液面センサー
６１導電率計

Claims

原料水を電気分解することでオゾン水を生成するオゾン水生成装置であって、
固体電解質膜で区画された陽極室と陰極室とを有し、当該陽極室に前記原料水が供給されると共に当該陰極室に洗浄液が供給される電解槽と、
洗浄液を貯留する洗浄液タンクと、
前記陰極室と、前記洗浄液タンクと、循環ポンプとが介設された洗浄液循環流路と、
少なくとも有機酸あるいは中性塩を含む洗浄剤を溶解させることで、洗浄液を生成する洗浄剤タンクと、
前記洗浄液タンクの内部の液位を検知するための液位検知手段と、
前記洗浄液タンクから前記洗浄液循環流路の外へ当該洗浄液タンクの内部の洗浄液を排出する洗浄液排出手段と、
前記洗浄液タンクへ前記洗浄剤タンクにて生成された洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、
前記液位検知手段にて検知された液位に応じて、前記洗浄液排出手段と前記洗浄液供給手段とを制御する制御手段と、
を備えたオゾン水生成装置。
前記洗浄液供給手段は、前記陰極室から排出される洗浄液の少なくとも一部を前記洗浄剤タンクを経て前記洗浄液タンクに供給するように構成されてなる
請求項１に記載のオゾン水生成装置。
前記洗浄剤タンクが、前記洗浄液タンクとは別に構成されてなり、
前記洗浄剤タンクが、当該洗浄剤タンクの底面から略鉛直方向に立設され且つ当該洗浄剤タンクの上面とは間隙を有する仕切り板にて第１槽と第２槽とに区切られてなり、
前記第１槽に前記洗浄剤が貯留され、
前記第１槽の洗浄液が前記洗浄液タンクに供給される際には、当該第１槽の洗浄液が前記仕切り板を越流して前記第２槽に流れ、次いで、前記洗浄液タンクに供給されるよう構成された請求項１または請求項２に記載のオゾン水生成装置。
前記洗浄剤タンクが、前記洗浄液タンクに添設されてなり、
前記洗浄剤タンクと前記洗浄液タンクとが、当該洗浄剤タンクの底面から略鉛直方向に立設され且つ当該洗浄剤タンクの上面とは間隙を有する仕切り板にて区切られてなり、
前記洗浄剤タンクに前記洗浄剤が貯留され、
前記洗浄剤タンクの洗浄液が前記洗浄液タンクに供給される際には、当該洗浄剤タンクの洗浄液が前記仕切り板を越流して前記洗浄液タンクに供給されるよう構成された請求項１または請求項２に記載のオゾン水生成装置。
前記循環ポンプの吐出側と前記陰極室との間の流路に開閉弁が介設されており、
前記循環ポンプの吐出側と前記開閉弁との間の流路から分岐して、前記洗浄剤タンクに接続される戻り流路を備える
請求項１〜４のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。
前記洗浄液循環流路内に洗浄液の導電率を検出するための導電率計を備えてなる請求項１〜５のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。