JP5424225B2 - オゾン水生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、水道管に接続し水道水圧を利用してオゾン水を生成し、生成したオゾン水で食材とか、手指の除菌、消毒を行うための装置に関するものである。

水道管に接続してオゾン水を生成する装置には、放電方式または、紫外線方式のオゾン発生体により、空気中の酸素からオゾンガスを生成し、生成したオゾンガスを水に溶解させる方法と、水を電気分解してオゾン水を生成する方法とがある。
このなかでオゾンガスを生成し水に溶解させる方法には、一般にはエジェクター（エダクター）、アスピレータ等をもちいて、オゾンガスを吸引しながら流水と混合してオゾンの微細気泡を発生させて水に溶解する方法が採用されている（例えば、特許文献５、特許文献６参照）。
この方法は、高速の水流を作ってオゾンガスを吸入する方式なのでオゾンガスが水と接触する時間が短く、接触面積も少ないため、オゾンガスが水に溶解する量が少なく大部分のオゾンガスは大気中に放出されるという欠点がある。

このためオゾン水濃度の高い実用的なオゾン水を生成するために、高濃度のオゾンガスと水を混合した後、気液分離器により溶解しなかったオゾンガスを分離し再循環して溶解させる方法（例えば、特許文献１参照。）。
気泡液流生成用スプレーノズル（例えば、特許文献２参照）を液中に設置して、このスプレーノズルに水道水を供給することによりオゾンガスの取り込み量を増やす方法（例えば、特許文献３参照）。
水を微細化して供給し、溶解槽内で微細化した水にオゾンガスを接触させてオゾン水を生成する方法（例えば、特許文献４参照）等が提案されているがオゾンを溶解させる作用は十分とはいえない。

特許第３３８１７０５号特許公報 特許第４１３３０２１号特許公報 特許第４１５６４３５号特許公報 特許第３３９１５６０号特許公報 特開２００９−２２６３２３号公報 再公表２００８−０４４２６２

以上に述べたように、水道水圧だけで、オゾンガスを吸引して水道水に溶解させてオゾン水を生成する従来のエジェクター方式のオゾン水生成装置では、オゾンガスの吸入量が少なく、オゾンガスと水との接触面積と接触時間が短いためオゾンの溶解効率が悪く低濃度のオゾン水しか生成できず、殺菌作用が劣るという欠点がある。
殺菌作用のある濃度のオゾン水を生成しようとして、供給するオゾンガスの濃度を高くすれば、水に溶解しなかった気泡となっているオゾンガスがオゾン水の吐出時に、大気中に放出されるので安全衛生上問題があった。

本発明は、このような問題を解決しようとするものであり、オゾン溶解室でのオゾンガスの溶解効率を向上するとともに、オゾンガスの大気への放出をなくしたオゾン水生成装置を実現することを目的とするものである。

そして本発明は上記目的を達成するためにオゾンランプを内包し空気流入弁が取り付けられた気密容器の内部で空気中の酸素からオゾンを生成して、このオゾンを含んだ空気（以下オゾン化空気と称する）を収容しているオゾンガス生成収容器と、外部から供給される水道水を一定流量の水流にしてオゾン溶解分離器に供給する給水器と、オゾンガス生成収容器からオゾン化空気を吸引して該水道水にオゾン化空気の一部を溶解させるとともに余剰のオゾン化空気をオゾン水から分離して回収できるように構成したオゾンガス溶解分離器とで構成し高濃度のオゾン水を安全に作れるようにした、以下にこれらの構成機器についてそれぞれ説明する。

まずオゾンガス生成収容器は、外部からの空気は流入するが容器からはオゾン化空気が流出しないようにする空気流入弁が装着された気密容器であり、内部にはオゾンランプが配置されオゾンランプの点灯によりオゾンが生成される。
オゾンガス生成収容器のベースにはオゾン化空気供給孔が穿孔されており、それにオゾ化空気供給管が接続されている。
オゾンランプにより生成されたオゾン化空気はオゾンガス溶解分離器の内部で発生する負圧力により、オゾン化空気供給管を経てオゾンガス溶解分離器に送り出され、オゾンガス溶解分離器で溶解しなかったオゾン化空気はオゾン化空気排出孔から排出されて適正に処理される。
この作用により減少した気体の体積分は外部から空気流入弁を経て新たな空気が該オゾンガス生成収容器に流入する。

給水器は、オゾンガス溶解分離器の内部に設けられている気液分離室に溜まるオゾン水の水位が上がりすぎないように、水道水の流入量を一定にするための機器で、定流量弁とか減圧弁が用いられている。

オゾンガス溶解分離器は、上面に給水孔が下面にオゾン水吐出孔が穿孔され該給水孔から該オゾン水吐出孔までの流路の途中に円筒形状のオゾン溶解室と、該オゾン溶解室の下方に広い空間の気液分離室と、該気液分離室からＳ字形状の流路（Ｓ字トラップと称する）が形成され、該オゾン溶解室にはオゾン化空気吸入孔が、該気液分離室の上部にはオゾン化空気排出孔がそれぞれ穿孔されているケースと、ノズルプレートと、金網から構成されおり該オゾン溶解室の上部に該ノズルプレートが、下部に該金網が装着されている。

オゾンガス溶解分離器の作用は、給水器から供給される水道水でオゾンガス生成収容器に収容されているオゾン化空気を吸引して、水道水にオゾン化空気を溶解させてオゾン水を生成し、水に溶解しなかった余剰のオゾン化空気をオゾン水から分離して適正な処理ができるように一か所に集めて該オゾン溶解分離器から排出する。
これらのことを達成する手段に、ノズルプレート、金網、気液分離室が設けられている。次これらの作用を説明する。

ノズルプレートには複数の円錐台形状の孔が穿孔されている、この穴から吐出される水流は下方に向かって扇状に広がった水流となり、他の流路から吐出された水流と衝突しオゾン溶解室内で微細な水滴流となり、オゾン化空気を巻き込んだ気液混合流となって下方に設置された金網に向かって流れる。
気体の液体への溶解量は気液の接触面積、接触時間、気体の圧力等に比例するので、大きな水粒子よりも微細な水粒子の表面積のほうが、全体での表面積が大きくなり、オゾン化空気と水との接触面積が増えるのでオゾン化空気の水への溶解量が増大しより高い濃度のオゾン水が生成される。

次に金網の作用を説明する、金網に成形された格子穴を気液混合流が通過するとき、水滴流はオゾン化空気を巻き込んだ気泡を生成して金網から流出する。この気泡を生成する現象は市販されている泡沫栓（例えば、特開平８−３０９２３４）と同じような作用であり、ノズルプレートと金網の間のオゾン溶解室の空間は負圧となり、この気泡となって流出した気体の体積に相当する量のオゾン化空気がオゾンガス生成収容器からオゾン化空気供給管を経由してオゾンガス溶解分離器に吸入される。

気液分離室の作用を説明する、気液分離室からオゾン水吐出口までの流路には、Ｓ字状のＳ字トラップが形成されているので一定の水位で水が貯められ、オゾン化空気が該オゾン水吐出口から外部に流出しないように水封されている。
この気液分離室に貯められたオゾン水の水面上に金網を通過した気泡を含む気液混合流が吐出されると、気泡が破壊されて液体と気体に分離され、分離された気体はオゾン化空気排出孔からオゾンガス溶解分離器の外部に排出される。
一方、分離された液体は気液分離室の下部に溜まり水位を上昇させ、水位が上昇するとＳ字トラップを経て該オゾン水吐出口から外部に流出される。

上述したように本発明のオゾン水生成装置は、簡単な構造で高濃度のオゾン水を生成するとともに、オゾンガスの大気中への放出をなくすことが可能なオゾン水生成装置を提供することができる。

本発明の一実施例に係るオゾン水生成装置の構成を示すブロック図。 本発明のオゾン水生成装置に係る排出オゾンガスの無害化を説明するためのブロック図。 本発明のオゾン水生成装置に係るオゾンの回収再利用を説明するためのブロック図。 本発明のオゾンガス生成収容器の構造を示す断面図 本発明のオゾンガス溶解分離器の構造を示す断面図 本発明のオゾンガス溶解分離器のケースの他の実施例を示す断面図 本発明のオゾンガス溶解分離器のノズルプレートの実施例を示す断面図 本発明のノズルプレートの他の実施例を示す断面図

以下、本発明の実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。

図１において、水道水は給水器６を通して一定流量の水流にしてからオゾンガス溶解分離器２の上部から供給される。
１はオゾンガス生成収容器で空気中に含まれる酸素からオゾンを生成して容器内に収容している、２はオゾン溶解分離器でこの内部でオゾン化空気を水に溶解させ、溶解しなかった余剰のオゾン化空気とオゾン水とを分離する。
オゾン化空気はオゾンガス生成収容器１からオゾン化空気供給管３を通って供給され、溶解しなかった余剰のオゾン化空気はオゾン化空気排出孔５８から排出され、生成されたオゾン水はオゾン水吐出口５３から吐出される。

図２はオゾン化空気排出孔５８にオゾン化空気回収管４を接続し、排出された余剰のオゾン化空気をオゾン分解器５で無害化してから大気中に放出するようにしている。
図３はオゾンガス溶解分離器２から排出される余剰のオゾン化空気をオゾンガス回収管４を通してオゾンガス生成収容器１に戻し、オゾンガス生成収容器１で生成されたオゾン化空気がオゾンガス溶解分離器２との間を循環するようにした。
こうすることによりオゾンガスが装置外部に放出されることなく、高濃度のオゾン水を安全に生成することができる。

図４はオゾンガス生成収容器１の構造を示す図であって、図４においてカバー４１とベース４２とは気密構造になっていて内部にオゾンランプ４３が配置されている。
ベース４２はオゾン化空気を適正に処理するために、オゾンガス供給管３と接続するオゾン化空気供給孔４４と、オゾン化空気回収管４と接続するオゾン化空気回収孔４５とが穿孔されおり、外気は流入するが容器からはガスを流出しないようにする空気流入弁４６が装着されている。
オゾンランプ４３は交換できるようにソケット４７を介してベース４２に取り付けられている。
図２のオゾンを回収せずにオゾン分解器５でオゾンを無害化する実施例の場合はオゾン化空気回収管４がオゾン分解器５に接続されるのでオゾン化空気回収孔４５は不要である。

図５はオゾンガス解分離器２の構造を示す断面図であって図において、オゾンガス溶解分離器２は複数の穴が穿孔されているノズルプレート５１と該ノズルプレート５１の下方で数ｃｍはなれたところに配置した金網５２と該ノズルプレート５１と該金網５２とを保持するケース５６とから構成されている。

該ケース５６は、上部に給水孔５４と、それに続いて該ノズルプレート５１と該金網５２とで形成された溶解室５０が、該溶解室５０の下方に気液分離室５９が、該気液分離室５９の下部からＳ字形状をしたＳ字トラップ５５が形成されオゾン水吐出口５３へと連通している。
Ｓ字トラップのＳ字の上面ＢとＳ字の下面Ｃとの間には水が蓄えられて水封された状態となる。
蓄えられたオゾン水の水面Ｈは該気液分離室５９に流入する水量とオゾン水吐出口５３から流出する水量により変化するため給水器６でこの水面Ｈが一定になるようにしている。

さらに該ケース５６にはノズルプレート５１のすぐ下に穿孔されたオゾン化空気吸入孔５７と、該気液分離室５９の上部にオゾン化空気排出孔５８が穿孔されている。

図６はオゾンガス溶解分離器２のケース５３の他の実施例で、
溶解室５０の中心軸Ｅは気液分離室に蓄えられるオゾン水の水面Ｈに対して直角ではなく、８０度から５０度程度の傾きをもたせてある、これは気液分離室５９で分離されたオゾン化空気が溶解室５０から吐出される気液混合流に巻き込まれないようにして、オゾン水吐出口５３から流出しないようにするためである。
オゾン化空気吸気孔５７はオゾン溶解室５０から、オゾン化空気排出孔５８は気液分離室５９からそれぞれケース５６の上面まで穿孔されている、これは装置を設計するときのデザイン上の都合であり動作原理に変化はない、またオゾン水吐出口５３の位置もＳ字トラップのＢ面より下であればどこに設けても問題はない。

図７はノズルプレート５１の断面図であって、図７に示す複数の円錐台形状の孔７１が穿孔されている、この穴から吐出された水流は下方に向かって扇状に広がった水流となり、他の流路から吐出された水流と衝突し微細な水粒子を生成する。

図８はノズルプレート５１の他の実施例で、円錐台形状の孔７１がオゾン溶解室５０の中心軸Ｅに向かって互いに交差するように作られており、水流が互いに衝突するようにしている。
７１ 円錐台形状の孔
Ｅ オゾン溶解室中心軸
Ｂ Ｓ字トラップ上面
Ｃ Ｓ字トラップ下面
Ｈ 気液分離室に蓄えられたオゾン水の水面

Claims (2)

1. 上面に給水孔が下面にオゾン水吐出孔が穿孔され該給水孔から該オゾン水吐出孔までの流路の途中に溶解室があり該溶解室の側壁にオゾン化空気吸入孔が穿孔されており該溶解室の下方には気液分離室があり該気液分離室の上部にオゾン化空気排出孔が穿孔されているオゾンガス溶解分離器と
   空気中の酸素からオゾンを生成するオゾン発生器を内包し生成したオゾンを収容しているオゾンガス生成収容器と
   外部から供給される加圧された水を定流量でオゾンガス溶解分離器に供給する給水器と
   前記オゾンガス生成収容器から前記オゾンガス溶解分離器に向かってオゾンガスが流れるように接続されたオゾン化空気供給管と
   前記オゾンガス溶解分離器から該オゾンガス生成収容器に向かってオゾン化空気が流れるように接続されたオゾン化空気回収管とからなるオゾン水生成装置において、
   オゾン溶解室を複数の円錐台形状の孔が穿孔されているノズルプレートと
   該ノズルプレートの下方で流路に垂直に配置した金網とで構成し、
   該溶解室の下方に配置された気液分離室には該オゾン水吐出孔までの間にＳ字形状の流路を形成したことを特徴とするオゾン水生成装置。
2. 前記ノズルプレートはノズルプレートから吐出される液流が溶解室の中心軸上で互いに衝突するように孔が穿孔されていることを特徴とする請求項１記載のオゾン水生成器。

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