JPH07185572A - オゾン水生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はオゾン水の濃度が目標値になるよう
に自動的に濃度を調整するよう構成したオゾン水生成装
置を提供することを目的とする。 【構成】 オゾン水生成装置１は、供給された電圧値に
応じた濃度のオゾンガスを発生させるオゾンガス発生器
３と、オゾンガス発生器３により発生されたオゾンガス
を液体に混合するエゼクタ１３と、エゼクタ１３により
オゾンガスが混合されたオゾン水の濃度を検出する濃度
計１９と、オゾン水の濃度目標値を設定する濃度設定器
３１と、濃度計１９により検出されたオゾン水の濃度検
出値に基づいてオゾン水濃度が濃度設定器３１により設
定された濃度目標値となるようにオゾンガス発生器３に
印加される電圧値を調整する制御回路２９と、よりな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオゾン水生成装置に係
り、特にオゾン水の濃度が目標値になるように自動的に
濃度を調整するよう構成したオゾン水生成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば浄化設備のオゾン接触槽、魚介類
の養殖槽、水耕栽培の溶培槽等に用いられるオゾン水を
生成するオゾン水生成装置では、オゾン発生器で発生し
たオゾンガスをエゼクタやミキシングポンプにより気液
混合し、より高い濃度のオゾン水を生成している。この
ようにオゾン発生器より発生したオゾンガスは、微細な
オゾンガスの気泡となって水中に溶解することが望まし
い。そのため、オゾン水生成装置は、気液分離槽内に挿
入された管路を介してオゾンガスが混入した水流を気液
分離槽内に供給し、余分な未溶解オゾンガスを気液分離
槽の上部空間に導いて回収するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記構成の
オゾン水生成装置では、空気や酸素ボンベあるいはＰＳ
Ａ（Pressure Swing Adsorption ）分離法の酸素発生装
置から供給された高濃度の酸素を原料として用い、放電
現象や電解、紫外線によりオゾンガスを発生させた後、
オゾンガスを液体と混合させて高濃度のオゾン水を生成
するようになっている。ところが、外的因子（温度や流
量）によりオゾン水濃度が安定化しなかった。

【０００４】そのため、従来の装置では、目標とする任
意の濃度のオゾン水を得ることが難しく、また所定濃度
に達するまでにかなりの時間を要するため取り扱いが難
しかった。

【０００５】そこで、本発明は上記課題を解決したオゾ
ン水生成装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、供給された電
圧値に応じた濃度のオゾンガスを発生させるオゾンガス
発生手段と、該オゾンガス発生手段により発生されたオ
ゾンガスを液体に混合する気液混合手段と、該気液混合
手段によりオゾンガスが混合されたオゾン水の濃度を検
出する濃度検出手段と、前記気液混合手段により生成さ
れる前記オゾン水の濃度目標値を設定する濃度設定手段
と、前記濃度検出手段により検出されたオゾン水の濃度
検出値に基づいて前記オゾン水の濃度が該濃度設定手段
により設定された濃度目標値となるように前記オゾンガ
ス発生手段に印加される電圧値を調整する濃度調整手段
と、よりなることを特徴とする。

【０００７】

【作用】濃度検出手段により検出されたオゾン水の濃度
検出値に基づいてオゾン水の濃度が濃度設定手段により
設定された濃度目標値となるようにオゾンガス発生手段
に印加される電圧値を調整することにより、所定の濃度
のオゾン水を得ることができる。

【０００８】

【実施例】図１及び図２に本発明になるオゾン水生成装
置の一実施例を示す。

【０００９】両図中、オゾン水生成装置１は、大略、酸
素ガス発生部２と、オゾンガス発生器（オゾンガス発生
手段）３と、オゾン水生成部４とよりなる。上記酸素ガ
ス発生部２は例えばＰＳＡ（ Pressure Swing Adsorpti
on )分離法により大気中より高濃度の酸素を分離生成す
る。尚、上記ＰＳＡ分離法以外の酸素供給手段を酸素ガ
ス発生部２として用いてもよい。

【００１０】ここで、ＰＳＡ分離法を用いた場合の酸素
ガス発生部２の構成について説明する。

【００１１】酸素ガス発生部２は、大気中の空気を圧縮
する空気圧縮機５と、空気圧縮機５から供給された圧縮
空気を除湿するエアドライヤ６と、エアドライヤ６から
供給された圧縮空気を原料気体（空気は、窒素が７８
％、酸素が１８％、残りが他の成分である）として空気
中に含まれる酸素分子を分離生成する一対の吸着槽７，
８と、一対の吸着槽７，８より取り出された酸素ガスを
貯留する酸素ガス槽９とを有する。

【００１２】エアドライヤ６と一対の吸着槽７，８とを
接続する管路及び一対の吸着槽７，８とガス槽９とを接
続する管路には、電磁弁よりなるバルブＶ₁ 〜Ｖ₈ が配
設されている。又、吸着槽７，８には、ゼオライトの吸
着剤（図示せず）が充填されている。このゼオライト
は、空気圧縮機５により圧縮された圧縮空気が吸着槽
７，８内に供給されて吸着槽７，８内が加圧されると、
圧縮空気中に含まれる窒素分子を吸着する。そして、ゼ
オライトに吸着されなかった吸着槽７，８内の残りの酸
素分子が取り出される。

【００１３】従って、上記各バルブＶ₁ 〜Ｖ₈ を開閉制
御することにより、吸着槽７，８は交互に昇圧工程（吸
着）、減圧工程（再生）、取出工程、均圧工程、還流工
程よりなる酸素生成サイクルを繰り返して酸素濃度がお
よそ９０％に濃縮された高濃度酸素ガスを酸素ガス槽９
に供給する。

【００１４】尚、上記吸着槽７，８においては、一方が
昇圧工程のとき、他方が減圧工程が行われるように一連
の酸素生成サイクルを１８０°ずらして交互に高濃度酸
素ガスが取り出されるように各バルブＶ₁ 〜Ｖ₈ は開閉
制御される。又、上記各工程毎のバルブＶ₁ 〜Ｖ₈ の開
閉制御は次のように行う。

【００１５】 昇圧工程のときは、バルブＶ₁ 又はＶ
₂ のみを開弁し、他のバルブを閉弁状態に保つ。これに
より、圧縮空気が吸着槽７又は８に供給される。

【００１６】 減圧工程のときは、バルブＶ₃ 又はＶ
₄ のみを開弁し、他のバルブを閉弁状態に保つ。これに
より、吸着槽７又は８内の窒素ガスが排気される。

【００１７】 取出工程のときは、バルブＶ₅ 又はＶ
₆ のみを開弁し、他のバルブを閉弁状態に保つ。これに
より、吸着槽７又は８内でゼオライトに吸着された窒素
以外の酸素分子が取り出されて酸素ガス槽９に供給され
る。

【００１８】 均圧工程のときは、バルブＶ₇ ，Ｖ₈
のみを開弁し、他のバルブを閉弁状態に保つ。これによ
り、吸着槽７_, ８内の圧力が均一になる。

【００１９】上記構成とされた酸素ガス発生部２の酸素
ガス槽９は取出管路１０を介してオゾン発生器３と接続
されている。この取出管路１０には、電磁弁よりなる取
出用弁１１が配設されている。従って、取出用弁１１が
開弁されると、酸素ガス槽９の酸素ガスはオゾンガス発
生器３に供給される。

【００２０】オゾンガス発生器３は例えば無声放電法に
よりオゾン（Ｏ₃ ）を発生させる構成であり、電極間に
電圧を印加して無声放電を生じさせてオゾン（Ｏ₃ ）を
発生させる。尚、オゾンガス発生器３には、上記酸素ガ
ス発生部２により生成された高濃度酸素ガスが酸素ガス
槽９から供給されるため、オゾンガスを連続的に生成す
ることができる。

【００２１】オゾン水生成部４は、上記オゾンガス発生
器３により生成されたオゾンガスを水流に混入させるエ
ジェクタ（気液混合手段）１３と、オゾンガス発生器３
とエジェクタ１３とを連通するオゾンガス供給管路１４
に配設されたオゾンガス供給弁１５と、エジェクタ１３
と貯水タンク（図示せず）とを連通する給水管路１６に
配設された給水弁１７と、エジェクタ１３から供給され
たオゾン水に含まれている未溶解オゾンガスを分離させ
る気液分離装置１８と、気液分離装置１８で生成された
オゾン水の濃度を測定する濃度計（濃度検出手段）１９
と、よりなる。

【００２２】又、エジェクタ１３は内部の流路がテーパ
状に絞られており、給水管路１６より給水された水はエ
ジェクタ１３内で加速される。オゾンガス供給管路１４
を介してオゾン発生器３から供給されたオゾンガスは、
エジェクタ１３内で加速された水流により吸引されて混
合されて高濃度のオゾン水になる。

【００２３】従って、オゾン発生器３から供給されたオ
ゾンガスは、エジェクタ１３内で加速された水流の吸引
力により吸引され、溶解オゾンガスとなって水流に混入
される。このようにしてオゾンガスが混入されたオゾン
水は、オゾン水供給管路２０を介して気液分離装置１８
に供給される。

【００２４】気液分離装置１８は、エジェクタ１３で混
合されたオゾン水がオゾン水供給管路２０を介して供給
される第１の気液分離槽２１と、第１の気液分離槽２１
で分離することができなかった未溶解オゾンガスを分離
させる第２の気液分離槽２２と、よりなる。円筒状に形
成された第１の気液分離槽２１は気液分離装置１８の内
部に設けられ、第１の気液分離槽２１の周囲に第２の気
液分離槽２２が設けられている。又、オゾン水供給管路
２３には、オゾン水を圧送するポンプ２４と、電磁弁よ
りなる開閉弁２５と、オゾン水の供給量を計測する流量
計２６とが配設されている。

【００２５】従って、第１の気液分離槽２１で溢れたオ
ゾン水は、第２の気液分離槽２２に流入し第２の気液分
離槽２２の底部に接続されたオゾン水供給管路２３を介
して下流側へ給送される。このようにオゾン水が第１の
気液分離槽２１の底部から上方に流れ、さらに第２の気
液分離槽２２の底部へ流れる間に余分な未溶解オゾンガ
スが分離される。

【００２６】従って、第２の気液分離槽２２から取り出
されたオゾン水は、不要な未溶解オゾンガスが分離さ
れ、溶解オゾンガスのみが溶解した状態となる。そのた
め、オゾン水のオゾン濃度が均一になるとともに、下流
側でオゾン水を使用する際に未溶解オゾンガスが大きな
泡となって吐出することがない。

【００２７】そして、気液分離装置１８で分離された未
溶解オゾンガスは、気液分離装置１８の上部空間に溜ま
り、オゾンガス回収管路２７を介してオゾン分解器２８
に供給される。

【００２８】このオゾン分解器２８は、内部にオゾンガ
スを酸素ガスに分解するための活性炭あるいは触媒等が
設けられており、オゾンガス回収管路２７を介して供給
された未溶解オゾンガスを無害化して大気中に放出す
る。

【００２９】上記構成のオゾン水生成部４におけるオゾ
ンガス発生器３に印加される電圧値と気液分離装置１８
から得られるオゾン水の濃度との関係は、図２に示すグ
ラフのように表せる。例えばオゾン水濃度目標値をＡ濃
度に設定した場合、オゾンガス発生器３に印加される電
圧値Ｂとなる。

【００３０】制御回路２９は、上記オゾンガス発生器３
に印加される電圧値とオゾン水の濃度との関係のデータ
テーブルが格納されたメモリ（ＲＯＭ）３０を有する。
又、メモリ３０には、上記濃度計１９及び流量計２６か
らの検出信号が入力されると、オゾン水濃度が濃度目標
値となるようにオゾンガス発生器３に印加される電圧値
を調整する濃度調整プログラム（濃度調整手段）が格納
されている。

【００３１】３１はオゾン水濃度を設定する濃度設定器
（濃度設定手段）で、例えばテンキーのように数値入力
できるようになっている。即ち、濃度設定器３１が操作
されると、オゾン水濃度目標値が制御回路２９に登録さ
れる。

【００３２】３２は電圧調整器で、制御回路２９からの
指令によりオゾンガス発生器３に印加される電圧値を調
整して指令された電圧をオゾンガス発生器３に供給す
る。

【００３３】ここで、制御回路２９が実行する処理につ
き、図３を併せ参照して説明する。

【００３４】図３中、制御回路２９は、上記濃度調整プ
ログラムに基づいて以下の処理を実行する。先ず、ステ
ップＳ１（以下「ステップ」を省略する）において、濃
度設定器３１により入力されたオゾン水濃度Ａを設定す
る。尚、このオゾン水濃度Ａの目標値には±ａ程度の許
容範囲が設けられている。

【００３５】続いて、Ｓ２に進み、濃度設定器３１によ
り入力されたオゾン水濃度Ａが設定完了したかどうかを
確認する。尚、Ｓ２において、オゾン水濃度Ａの設定完
了が確認されないときは、上記Ｓ１に戻り、再度濃度設
定器３１により入力されたオゾン水濃度Ａを再度設定す
る。

【００３６】次のＳ３では、オゾンガス発生器３に供給
する電圧を上記メモリ３０に記憶されたデータテーブル
より算出し、その電圧値を電圧調整器３２に出力する。
そのため、電圧調整器３２は供給電圧を制御回路２９か
ら指示された電圧値となるように調整する。

【００３７】これにより、オゾンガス発生器３は電圧調
整器３２から印加された電圧によりオゾンガスを発生さ
せる。さらに、オゾン発生器３から供給されたオゾンガ
スは、エジェクタ１３内で加速された水流の吸引力によ
り吸引され、溶解オゾンガスとなって水流に混入され
る。そして、オゾンガスが混入されたオゾン水は、気液
分離装置１８に供給されて不要な未溶解オゾンガスが分
離され、溶解オゾンガスのみが溶解した状態となる。

【００３８】尚、気液分離装置１８で未溶解オゾンガス
が分離されたオゾン水の濃度は、濃度計１９により常時
計測されており、気液分離装置１８からの供給量は流量
計２６により計測されている。

【００３９】又、Ｓ１で２回目以降の処理であるとき
は、すでに濃度設定済みのため、上記Ｓ２，Ｓ３の処理
が省略される。

【００４０】次のＳ４では、濃度計１９により検出され
た濃度検出値Ｃを読み込む。そして、Ｓ５に進み、｜Ｃ
−Ａ｜＜ａかどうかをチェックする。即ち、Ｓ５では、
濃度計１９により測定された現在のオゾン水濃度Ｃが濃
度設定器３１により設定された目標値Ａに対してその差
が許容範囲±ａに入っているかどうをチェックする。

【００４１】もし、Ｓ５において｜Ｃ−Ａ｜＜ａのとき
は、現在のオゾン水濃度Ｃが略目標値Ａと等しいと判断
して上記Ｓ４に戻る。

【００４２】しかし、Ｓ５において｜Ｃ−Ａ｜≧ａのと
きは、Ｓ６に進み、｜Ｃ−Ａ｜＞＋ａかどうをチェック
する。そして、Ｓ６において、Ｃ−Ａ＞＋ａのときは、
Ｓ７に進み、電圧調整器３２に設定電圧Ｂを１段階下げ
るように指示する。その結果、電圧調整器３２は電圧値
を１段階下げるように調整して指令された１段階低い電
圧をオゾンガス発生器３に供給する。

【００４３】尚、オゾンガス発生器３の印加電圧を調整
した場合、気液分離装置１８で未溶解オゾンガスが分離
されたオゾン水の濃度は、安定するまで所定時間（例え
ば５〜６分）かかる。そのため、Ｓ９では、所定時間経
過したどうかをチェックする。そして、オゾンガス発生
器３の印加電圧を調整してから所定時間経過すると、気
液分離装置１８内のオゾン水濃度が安定する。

【００４４】次のＳ１０では、濃度設定変更があるかど
うかを確認する。もし、濃度設定変更があるときは、Ｓ
２に戻り、濃度設定器３１により入力されたオゾン水濃
度Ａを設定する。しかし、Ｓ１０において、濃度設定変
更がないときは、Ｓ１１に進み、運転停止かどうかを確
認する。

【００４５】Ｓ１１で運転停止釦（図示せず）がオンに
操作されないときは、Ｓ４に戻り、オゾンガス発生器３
の印加電圧を調整した後に濃度計１９により検出された
濃度検出値Ｃを読み込む。そして、上記Ｓ４〜Ｓ１１の
処理を繰り返す。しかし、Ｓ１１で運転停止釦（図示せ
ず）がオンに操作されたときは、一連の処理を終了して
オゾン水生成装置１を停止させる。

【００４６】又、上記Ｓ６において、Ｃ−Ａ＞＋ａでな
いときは、Ｓ８に進み、電圧調整器３２に設定電圧Ｂを
１段階上げるように指示する。その結果、電圧調整器３
２は電圧値を１段階上げるように調整して指令された１
段階高い電圧をオゾンガス発生器３に供給する。その後
は上記Ｓ９〜Ｓ１１の処理を実行する。

【００４７】このように、濃度計１９により検出された
濃度検出値Ｃと濃度設定器３１により設定されたオゾン
水濃度Ａとの差を監視することにより、気液分離装置１
８から吐出されるオゾン水が目標値の濃度Ａとなるよう
にオゾンガス発生器３の印加電圧を自動的に微調整す
る。そのため、オゾン水生成装置１は、濃度設定器３１
により設定された濃度のオゾン水を安定供給することが
可能となる。

【００４８】

【発明の効果】上述の如く、本発明になるオゾン水生成
装置は、濃度検出手段により検出されたオゾン水の濃度
検出値に基づいてオゾン水の濃度が濃度設定手段により
設定された濃度目標値となるようにオゾンガス発生手段
に印加される電圧値を調整するため、所定の濃度のオゾ
ン水を安定供給することができる。しかも、濃度調整手
段を作動させることにより比較的容易に目標とする任意
の濃度を有するオゾン水が得られる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるオゾン水生成装置の一実施例の構
成を示す概略構成図である。

【図２】図１に示す装置の濃度特性を示すグラフであ
る。

【図３】制御回路が実行する処理を説明するためのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ オゾン水生成装置 ２ 酸素ガス発生部 ３ オゾンガス発生器 ４ オゾン水生成部 ５ 空気圧縮機 ６ エアドライヤ ７，８ 吸着槽 ９ 酸素ガス槽 １３ エジェクタ １８ 気体分離装置 １９ 濃度計 ２１ 第１の気液分離槽 ２２ 第２の気液分離槽 ２６ 流量計 ２８ オゾン分解器 ２９ 制御回路 ３０ メモリ ３１ 電圧調整器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給された電圧値に応じた濃度のオゾン
   ガスを発生させるオゾンガス発生手段と、 該オゾンガス発生手段により発生されたオゾンガスを液
   体に混合する気液混合手段と、 該気液混合手段によりオゾンガスが混合されたオゾン水
   の濃度を検出する濃度検出手段と、 前記気液混合手段により生成される前記オゾン水の濃度
   目標値を設定する濃度設定手段と、 前記濃度検出手段により検出されたオゾン水の濃度検出
   値に基づいて前記オゾン水の濃度が該濃度設定手段によ
   り設定された濃度目標値となるように前記オゾンガス発
   生手段に印加される電圧値を調整する濃度調整手段と、 よりなることを特徴とするオゾン水生成装置。