JP5948708B2 - オゾン水生成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、オゾン水生成装置に関する。
オゾン水は、殺菌、漂白、有機物の分解などの分野で広く利用されている。また、オゾンの発生手段としては、例えば、放電方式や電解方式などが知られているが、電解方式は、純水（水）があればよいこと、比較的高濃度のオゾンガスが得やすいことなどの特徴によって、洗浄用などのオゾン水の生成装置などに利用されている。
具体的には、例えば特許文献１には、継続して長時間運転できる電解方式のオゾン水生成装置が提案されている。
しかしながら、特許文献１のような従来のオゾン水生成装置の場合には、電解槽で生成したオゾン水に未溶解のオゾンガスが混入する恐れがあった。この場合、吐水とともに未溶解のオゾンガスが大気に放出されて周囲の環境のオゾン濃度の上昇を招くため、悪臭を生じ、場合によっては人体に悪影響を与える恐れもあると考えられる。
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、未溶解のオゾンガスの大気への放出を抑制することができるオゾン水生成装置を提供することを課題としている。
上記の課題を解決するために、本発明のオゾン水生成装置は、水の電気分解によって生成したオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成するオゾン水生成装置であって、オゾン発生器を備え、このオゾン発生器によって発生したオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成する電解槽と、前記電解槽に水を供給する供給路と、前記電解槽で生成されたオゾン水を吐水する吐水路と、前記吐水路の中間に設けられ、前記吐水路の上流側よりも流路径が拡大している拡大部と、前記拡大部から上方に分岐して、前記供給路または前記吐水路の上流側のうちの少なくともいずれかと接続する循環路と、前記循環路に設けられた気泡破砕部とを備え、前記電解槽で生成されたオゾン水は、前記拡大部を通じて前記吐水路の下流から吐水され、かつ、前記電解槽で生成されたオゾン水の一部と未溶解のオゾンガスは、前記拡大部から前記循環路へと流れて前記気泡破砕部で気泡が微細化されて、前記供給路または前記吐水路の上流側のうちの少なくともいずれかへと再供給されることを特徴としている。]
このオゾン水生成装置では、前記拡大部および前記循環路が２以上設けられていることがより好ましい。
本発明のオゾン水生成装置によれば、未溶解のオゾンガスの大気への放出を抑制することができる。
図１は、本発明のオゾン水生成装置の第１実施形態の概要を例示したブロック図である。
オゾン水生成装置１は、水（純水や水道水など）を電気分解して生成したオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成するものであって、電解槽２と、供給路３と、吐水路４と、拡大部５と、循環路６とを有している。図１中の矢印は、供給路３から電解槽２への水の流れ、電解槽２から吐水路４へのオゾン水の流れおよび循環路６から再供給されるオゾン水（未溶解のオゾンガスを含む）の流れを例示している。
電解槽２は、オゾン発生器２１と溶解部２２とを備えている。オゾン発生器２１の具体的な構成は特に限定されず、電極を介して水を電気分解してオゾンガスを生成する電解方式のものを適宜採用することができる。より具体的には、例えばオゾン発生器２１は、電源と接続した陽極と陰極との間を高分子隔膜で仕切る構造を有するものを例示することができる。このような高分子隔膜としては、例えば、耐オゾン性を有するポリテトラフルオロエチレンなどを基体としたイオン交換膜を例示することができる。また、電極（陽極、陰極）の材料などについても特に限定されず、白金電極やダイヤモンド電極などを使用することができる。なかでもダイヤモンド電極は、電気分解で発生する水素と酸素の発生を抑制することができ、オゾンを効率よく生成できるため特に好ましい。
供給路３は電解槽２と連通しており、オゾン水生成装置１は、この供給路３を通じて電解槽２に水が供給される。
電解槽２では、供給路３から供給された水をオゾン発生器２１によって電気分解し、オゾン発生器２１の陽極から発生したオゾンガスを溶解部２２で溶解させることでオゾン水を生成することができる。なお、オゾン発生器２１から発生するオゾンガスは、少量の水素や酸素を含む混合ガスの形態であってもよい。
また、吐水路４も電解槽２と連通しており、電解槽２で生成したオゾン水は、吐水路４を通じて外部へ吐水される。供給路３および吐水路４の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、水供給源（図示していない）から圧送された水を供給路３を通じて電解槽２内に連続的に供給してオゾン水を生成し、このオゾン水を吐水路４から連続的に吐水できるものであることが好ましい。
拡大部５は、吐水路４の中間に設けられており、接続する吐水路４の上流側よりも流路径が拡大している。拡大部５の具体的な形状、大きさなどは適宜設計することができる。
循環路６は、拡大部５から上方に分岐しており、吐水路４の上流側と接続している。循環路６は、オゾン水の一部を拡大部５から吐水路４の上流側へ再供給するための経路として機能する。なお、循環路６は、拡大部５から上方に向かって分岐していればよく、鉛直方向のみならず、斜め上方向へ分岐していてもよい。
このオゾン水生成装置１では、電解槽２で生成されたオゾンガスが水に溶解してオゾン水が生成され、生成されたオゾン水は吐水路４を流れ、拡大部５を通じて吐水路４の下流側から吐水される。この際、拡大部５では流路径が拡大しているため、吐水路４を流れるオゾン水が拡大部５に達するとオゾン水の流速が遅くなり、オゾン水に含まれる未溶解のオゾンガスの気泡の合一が促進される。そして、合一して浮上しやすくなったオゾンガスの気泡と一部のオゾン水は、拡大部５から上方に分岐する循環路６を通じて拡大部５より上流側の吐水路４に再供給される。そして、再供給された未溶解のオゾンガスは、吐水路４内のオゾン水と合流して溶解し、拡大部５を通過して吐水路４の下流から吐水される。なお、再供給されたオゾンガスの気泡の一部が未溶解のままオゾン水中に残存する場合には、再び拡大部５で合一が促された後、循環路６へと流れ、上流側の吐水路４へ再供給される。
このように、オゾン水生成装置１では、拡大部５において未溶解のオゾンガスの気泡の合一が促進され、この未溶解のオゾンガスを含むオゾン水が循環路６を通じて上流側の吐水路４へ再供給される。このため、拡大部５から下流の吐水路４へと流れたオゾン水には、未溶解のオゾンガスがほとんど含まれず、オゾン水の吐水に伴って、大気中へ未溶解のオゾンガスが放出されることが抑制される。
図２は、本発明のオゾン水生成装置の第２実施形態の概要を例示したブロック図である。第１実施形態と共通する部分についての説明は一部省略する。
オゾン水生成装置１は、拡大部５から分岐した循環路６が供給路３と接続している。
第１実施形態と同様に、オゾン水生成装置１は、電解槽２で生成されたオゾン水が吐水路４へと流れると、拡大部５においてオゾン水の流速が遅くなるため、オゾン水に含まれる未溶解のオゾンガスの気泡の合一が促進される。そして、合一して浮上しやすくなったオゾンガスの気泡と一部のオゾン水は、拡大部５から上方に分岐する循環路６を通じて供給路３に再供給され、供給路３内の水と合流して水に溶解し、電解槽２へと供給される。電解槽２では、新たに生成されたオゾンガスがさらに溶解してオゾン水が生成され、吐水路４へと流れ、拡大部５を通過して吐水路４の下流から吐水される。
このため、拡大部５から下流の吐水路４へと流れたオゾン水には、未溶解のオゾンガスがほとんど含まれず、オゾン水の吐水に伴って、大気中へ未溶解のオゾンガスが放出されることが抑制される。
図３は、本発明のオゾン水生成装置の第３実施形態の概要を例示したブロック図である。第１実施形態と共通する部分についての説明は一部省略する。
オゾン水生成装置１は、拡大部５から分岐した循環路６が、気泡破砕部７を介して供給路３と接続している。気泡破砕部７は、未溶解のオゾンガスの気泡を破砕して微細化することができるものであれば特に限定されず、例えば、超音波で気泡を圧壊するものや、旋回流やせん断流を生じさせて気泡を微細化するものなどであってよい。
第１実施形態と同様に、オゾン水生成装置１は、電解槽２で生成されたオゾン水が吐水路４へと流れると、拡大部５においてオゾン水の流速が遅くなるため、オゾン水に含まれる未溶解のオゾンガスの気泡の合一が促進される。そして、合一して浮上しやすくなったオゾンガスの気泡と一部のオゾン水は、拡大部５から上方に分岐する循環路６へと流れ、気泡破砕部７で微細化されて、供給路３に再供給される。供給路３に再供給されたオゾンガスは、気泡が微細化されているため、供給路３内を流れる水との合流によって効率的に水に溶解し、電解槽２へと供給される。電解槽２では、新たに生成されたオゾンガスがさらに溶解してオゾン水が生成され、吐水路４へと流れ、拡大部５を通過して、吐水路４の下流から吐水される。
このため、拡大部５から下流の吐水路４へと流れたオゾン水には、未溶解のオゾンガスがほとんど含まれず、オゾン水の吐水に伴って、大気中へ未溶解のオゾンガスが放出されることが抑制される。
図４は、本発明のオゾン水生成装置の第４実施形態の概要を例示したブロック図である。第１実施形態と共通する部分についての説明は一部省略する。
オゾン水生成装置１は、吐水路４の上流側に第１拡大部５a、下流側に第２拡大部５bが配設されている。第１拡大部５aおよび第２拡大部５bは、いずれも接続する吐水路４よりも流路径が拡大している。
第１拡大部５aからは上方に向かって第１循環路６aが分岐しており、この第１循環路６aは、供給路３と接続している。また、第２拡大部５bからは上方に向かって第２循環路６bが分岐しており、この第２循環路６bは、上流側の吐水路４（第１拡大部５aと第２拡大部５bの間の吐水路４）と接続している。
オゾン水生成装置１は、電解槽２で生成されたオゾン水が吐水路４へと流れると、第１拡大部５aにおいてオゾン水の流速が遅くなるため、オゾン水に含まれる未溶解のオゾンガスの気泡の合一が促進される。そして、合一して浮上しやすくなったオゾンガスの気泡と一部のオゾン水は、第１拡大部５aから上方に分岐する第１循環路６aを通じて供給路３に再供給され、供給路３内の水と合流して水に溶解し、電解槽２へと供給される。電解槽２では、新たに生成されたオゾンガスがさらに溶解してオゾン水が生成され、吐水路４へと流れる。
また、第１拡大部５aを通過したオゾン水に未溶解のオゾンガスの気泡が含まれている場合には、第２拡大部５bに達した際にオゾン水の流速が遅くなるため、気泡の合一が促進される。そして、合一して浮上しやすくなったオゾンガスの気泡と一部のオゾン水は、第２拡大部５bから上方に分岐する第２循環路６bを通じて吐水路４の上流側に供給され、吐水路４内のオゾン水と合流して溶解し、第２拡大部５bを通過して吐水路４の下流から吐水される。
このオゾン水生成装置１は、拡大部および循環路が２つ設けられているため（第１拡大部５a、第２拡大部５bおよび第１循環路６a、第２循環路６b）、より確実に未溶解のオゾンガスを上流側へ再供給することができる。このため、第１拡大部５aおよび第２拡大部５bを通過して下流の吐水路４へと流れたオゾン水には、未溶解のオゾンガスがほとんど含まれず、オゾン水の吐水に伴って、大気中へ未溶解のオゾンガスが放出されることがより確実に抑制される。
本発明のオゾン水生成装置は、以上の実施形態に限定されることはない。例えば、拡大部は、未溶解のオゾンガスの気泡の合一および循環路への分離・供給が可能であれば、各種の形態に設計することができる。また、拡大部および循環路は３以上設けることもできる。さらに、例えば、第１、第４実施形態においても、循環路（第４実施形態においては第１、第２循環路）に気泡破砕部を設けることもできる。
１ オゾン水生成装置
２ 電解槽
２１ オゾン発生器
３ 供給路
４ 吐水路
５ 拡大部
６ 循環路
７ 気泡破砕部
２ 電解槽
２１ オゾン発生器
３ 供給路
４ 吐水路
５ 拡大部
６ 循環路
７ 気泡破砕部
Claims (2)
- 水の電気分解によって生成したオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成するオゾン水生成装置であって、
オゾン発生器を備え、このオゾン発生器によって発生したオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成する電解槽と、
前記電解槽に水を供給する供給路と、
前記電解槽で生成されたオゾン水を吐水する吐水路と、
前記吐水路の中間に設けられ、前記吐水路の上流側よりも流路径が拡大している拡大部と、
前記拡大部から上方に分岐して、前記供給路または前記吐水路の上流側のうちの少なくともいずれかと接続する循環路と、
前記循環路に設けられた気泡破砕部と、
を備え、
前記電解槽で生成されたオゾン水は、前記拡大部を通じて前記吐水路の下流から吐水され、かつ、前記電解槽で生成されたオゾン水の一部と未溶解のオゾンガスは、前記拡大部から前記循環路へと流れて前記気泡破砕部で気泡が微細化されて、前記供給路または前記吐水路の上流側のうちの少なくともいずれかへと再供給されることを特徴とするオゾン水生成装置。 - 前記拡大部および前記循環路が２以上設けられていることを特徴とする請求項１のオゾン水生成装置。
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