(57)【要約】【課題】オゾン含有液生成装置において、設置位置および構成部品のレイアウトなどの制約が生じず、安全に使用可能とする。【解決手段】オゾン発生器１０と気液混合器２０と気体導入路Ｌ４と逆止弁５と液体導入路Ｌ１と気液分離器３０とオゾン含有液導出路Ｌ３と気体還流路Ｌ６とバルブ４０とを備える。オゾン含有液導出路Ｌ３は、貯留槽の側壁に接続された接続口と外部に向けてオゾン含有液を吐出する吐出口３とを有する。バルブ４０は、上記吐出口３の位置と貯留槽内のオゾン水１００の水位との鉛直方向における位置差Ｚ1に基づいて発生する水頭差をオゾン水１００がこのバルブ４０を通過する際の流動抵抗により減じて、上記水位が上記接続口の中心位置と同一の高さになった状態において貯留槽内の圧力と外部の圧力との圧力差を所定の圧力差より小さくする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を含む気体を用いてオゾンを発生させるオゾン発生手段と、
前記オゾン発生手段にて発生させたオゾンを液体に含有させることでオゾン含有液を生成するオゾン含有液生成手段と、
前記オゾン発生手段に酸素を含む気体を外部から導入する気体導入路と、
前記気体導入路上に設けられ、外部側の圧力が前記オゾン発生手段側の圧力より所定の圧力差以上高くなっている間のみ開放して外部側から前記オゾン発生手段側に前記気体を通流させる逆止弁と、
前記オゾン含有液生成手段に液体を導入する液体導入路と、
前記オゾン含有液生成手段にて生成されたオゾン含有液を一時的に貯留してこれを気液分離する気液分離機構と、
前記気液分離機構にて気液分離された後のオゾン含有液を外部に導出するオゾン含有液導出路と、
前記気液分離機構にてオゾン含有液から分離されたオゾンを含む気体を前記オゾン発生手段に還流するために前記気体導入路に接続された気体還流路と、
前記オゾン含有液導出路上に設けられた減圧手段と
を備え、
前記気液分離機構は、前記気体還流路に接続される排気口およびオゾン含有液を貯留する貯留槽を有し、かつ、該貯留槽内に貯留しているオゾン含有液の水位に応じて前記排気口の開閉度合いを制御する開閉器を含み、
前記オゾン含有液導出路は、前記貯留槽の側壁に接続された接続口と外部に向けてオゾン含有液を吐出する吐出口とを有し、
前記減圧手段は、前記吐出口の位置と前記水位との鉛直方向における位置差に基づいて発生する水頭差をオゾン含有液が該減圧手段を通過する際の流動抵抗により減じて、前記水位が前記接続口の中心位置と同一の高さになった状態において前記貯留槽内の圧力と外部の圧力との圧力差を前記所定の圧力差より小さくする、オゾン含有液生成装置。
【請求項２】
前記減圧手段が、前記吐出口の位置に対応して開閉度合いを変更可能なバルブである、請求項１に記載のオゾン含有液生成装置。
【請求項３】
前記減圧手段がオリフィスである、請求項１に記載のオゾン含有液生成装置。
【請求項４】
前記オゾン含有液生成手段が、ベンチュリー効果を利用してオゾンを液体に含有させる気液混合手段にて構成されている、請求項１から３のいずれかに記載のオゾン含有液生成装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のオゾン含有液生成装置を備えた、洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン含有液を生成するオゾン含有液生成装置および当該オゾン含有液生成装置を備えた洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾン含有液生成装置は、オゾン発生器と気液混合器とを備え、オゾン発生器で発生させたオゾンガスを気液混合器にて水などの液体に混合させることでオゾン含有液を生成するものである。生成されたオゾン含有液は、たとえば殺菌および有害物質の不活化といった洗浄用途に広く利用される。
【０００３】
通常、オゾン含有液生成装置には、生成したオゾン含有液を気液分離する気液分離器が付設される。当該気液分離器は、気液混合器において液体に溶解させることができなかったオゾンガスを含む残留ガスをオゾン含有液から分離して除去するためのものである。当該気液分離器を備えたオゾン含有液生成装置は、非循環型と呼ばれるものと、循環型と呼ばれるものとに大別される。
【０００４】
非循環型のオゾン含有液生成装置は、気液分離器においてオゾン含有液から分離された残留ガスを貯留槽などの内部において一時的に貯留し、当該残留ガスに含まれたオゾンガスを分解処理して少なくとも人体に影響がない程度にまでそのオゾン濃度が下げられた後にこれを外部に向けて排気するように構成されたものである。
【０００５】
一方、循環型のオゾン含有液生成装置は、気液分離器とオゾン発生器とを気体還流路を介して接続することにより、気液分離器においてオゾン含有液から分離された残留ガスを回収し、これを再度オゾン発生器に原料ガスとして供給するように構成されたものである。たとえば、特開平２−２０７８９２号公報(特許文献１)には、当該循環型のオゾン含有液生成装置に分類されるオゾン水生成装置が開示されている。
【０００６】
この循環型のオゾン含有液生成装置は、上述した非循環型のオゾン含有液生成装置に比べ、オゾンガスの分解処理を行なうための機構が不要になるといったメリットが得られるばかりでなく、オゾンガスを再利用することでオゾンガスの利用効率を高めたり、生成されるオゾン含有液におけるオゾン濃度を高めたりすることができるため、オゾン含有液の生成効率が向上するといったメリットも得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−２０７８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した循環型のオゾン含有液生成装置にあっては、生成したオゾン含有液を外部に吐出する吐出口が気液分離器内に貯留されているオゾン含有液の液面よりも低い位置にある状態において、オゾン含有液を生成させた際に、気液分離器内に貯留されたオゾンガスを含む残留ガスが上記吐出口を介して外部に漏れ出してしまうという安全面での懸念があった。
【０００９】
これは、オゾン発生器に原料ガスを導入するための気体導入路に上述した気体還流路を介して気液分離器が連通しているためであり、オゾン含有液の生成動作中に、気液分離器が上述した気体導入路および気体還流路を介して外部に連通した場合、気液分離器内に原料ガスが導入され続けて、上記吐出口からのオゾンガスの漏出が止まらなくなるためである。
【００１０】
このような問題が生じないようにするためには、気液分離器内に貯留されたオゾン含有液の液面よりも必ず高所に位置するように吐出口を設置することが必要となり、そのように構成した場合には、オゾン含有液生成装置の設置位置およびその構成部品のレイアウトなどが大幅に制限されてしまうことになり、多くの制約を伴うものとなってしまう。
【００１１】
したがって、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、設置位置および構成部品のレイアウトなどの制約が生じず、安全にその使用が可能なオゾン含有液生成装置およびこれを備えた洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に基づくオゾン含有液生成装置は、酸素を含む気体を用いてオゾンを発生させるオゾン発生手段と、オゾン発生手段にて発生させたオゾンを液体に含有させることでオゾン含有液を生成するオゾン含有液生成手段とを備える。また、オゾン含有液生成装置は、オゾン発生手段に酸素を含む気体を外部から導入する気体導入路と、気体導入路上に設けられ、外部側の圧力がオゾン発生手段側の圧力より所定の圧力差以上高くなっている間のみ開放して外部側からオゾン発生手段側に前記気体を通流させる逆止弁と、オゾン含有液生成手段に液体を導入する液体導入路とを備える。さらに、オゾン含有液生成装置は、オゾン含有液生成手段にて生成されたオゾン含有液を一時的に貯留してこれを気液分離する気液分離機構と、気液分離機構にて気液分離された後のオゾン含有液を外部に導出するオゾン含有液導出路と、気液分離機構にてオゾン含有液から分離されたオゾンを含む気体をオゾン発生手段に還流するために気体導入路に接続された気体還流路と、オゾン含有液導出路上に設けられた減圧手段とを備える。気液分離機構は、気体還流路に接続される排気口およびオゾン含有液を貯留する貯留槽を有し、かつ、貯留槽内に貯留しているオゾン含有液の水位に応じて排気口の開閉度合いを制御する開閉器を含む。オゾン含有液導出路は、貯留槽の側壁に接続された接続口と外部に向けてオゾン含有液を吐出する吐出口とを有する。減圧手段は、上記吐出口の位置と上記水位との鉛直方向における位置差に基づいて発生する水頭差をオゾン含有液がこの減圧手段を通過する際の流動抵抗により減じて、水位が上記接続口の中心位置と同一の高さになった状態において貯留槽内の圧力と外部の圧力との圧力差を上記所定の圧力差より小さくする。
【００１３】
本発明の一形態においては、減圧手段が、上記吐出口の位置に対応して開閉度合いを変更可能なバルブである。
【００１４】
本発明の一形態においては、減圧手段がオリフィスである。
本発明の一形態においては、オゾン含有液生成機構が、ベンチュリー効果を利用してオゾンを液体に含有させる気液混合手段にて構成されている。
【００１５】
本発明に基づくオゾン含有液生成装置は、上記のいずれかのオゾン含有液生成装置を備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、設置位置および構成部品のレイアウトなどの制約が生じず、安全にその使用が可能なオゾン含有液生成装置およびこれを備えた洗浄装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態におけるオゾン含有液生成装置の構成を示す系統図である。
【図２】図１に示す気液混合器の断面図である。
【図３】比較例のオゾン含有液生成装置の構成を示す系統図である。
【図４】比較例において、気液分離器の貯水槽内のオゾン水の水位がオゾン含有液導出路の接続口の中心位置と同一の高さになった状態を示す図である。
【図５】同実施形態に係る減圧手段であるバルブの構成を示す側面図である。
【図６】オリフィスで構成した変形例の減圧手段を示す正面図である。
【図７】同実施形態において、気液分離器の貯水槽内のオゾン水の水位がオゾン含有液導出路の接続口の中心位置と同一の高さになった状態を示す図である。
【図８】同実施形態において、気液分離器の貯水槽内のオゾン水の水位が上昇した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施形態においては、ユニット化されることで通常の水道設備に洗浄ユニットとして付設可能とされ、これによりオゾン含有液としてのオゾン水の生成が可能とされたオゾン含有液生成装置に本発明を適用した場合を例示する。なお、同一のまたは共通する部分について図中に同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態におけるオゾン含有液生成装置の構成を示す系統図である。図２は、図１に示す気液混合器の断面図である。図１，２を参照して、本実施形態におけるオゾン含有液生成装置１の概略的な構成および気液混合器２０の詳細な構成について説明する。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態におけるオゾン含有液生成装置１は、オゾン発生手段としてのオゾン発生器１０と、オゾン含有液生成手段としての気液混合器２０と、気液分離手段としての気液分離器３０と、液体導入路Ｌ１と、オゾン含有液搬送路Ｌ２と、オゾン含有液導出路Ｌ３と、気体導入路Ｌ４と、オゾン搬送路Ｌ５と、気体還流路Ｌ６とを主として備えている。
【００２１】
液体導入路Ｌ１は、その一端に給液口２を有しており、その他端が気液混合器２０に接続されている。液体導入路Ｌ１の一端に設けられた給液口２は、外部の液体供給源である水道設備に接続され、これにより液体導入路Ｌ１は、水道設備から液体としての水道水の供給を受ける。給液口２を介して水道水の供給を受けた液体導入路Ｌ１は、供給された水道水を上記他端から気液混合器２０に導入する。
【００２２】
気体導入路Ｌ４は、その一端に吸気口４を有しており、その他端がオゾン発生器１０に接続されている。気体導入路Ｌ４の一端に設けられた吸気口４からは、オゾンガスを発生させるための原料ガスとなる酸素を含む気体である空気が吸気され、これにより気体導入路Ｌ４は、外部から空気の供給を受ける。吸気口４を介して空気の供給を受けた気体導入路Ｌ４は、供給された空気を上記他端からオゾン発生器１０に導入する。
【００２３】
オゾン搬送路Ｌ５は、その一端がオゾン発生器１０に接続されており、その他端が気液混合器２０に接続されている。オゾン搬送路Ｌ５の上記一端からは、オゾン発生器１０において発生させられたオゾンガスを含む気体が導入され、これによりオゾン搬送路Ｌ５は、オゾン発生器１０から当該気体の供給を受ける。上記一端を介してオゾンガスを含む気体の供給を受けたオゾン搬送路Ｌ５は、供給された当該気体を上記他端から気液混合器２０に導入する。
【００２４】
オゾン含有液搬送路Ｌ２は、その一端が気液混合器２０に接続されており、その他端が気液分離器３０に接続されている。オゾン含有液搬送路Ｌ２の上記一端からは、気液混合器２０にて生成されたオゾン含有液としてのオゾン水が導入され、これによりオゾン含有液搬送路Ｌ２は、気液混合器２０からオゾン水の供給を受ける。上記一端を介してオゾン水の供給を受けたオゾン含有液搬送路Ｌ２は、供給されたオゾン水を上記他端から気液分離器３０に導入する。
【００２５】
オゾン含有液導出路Ｌ３は、その一端に気液分離器３０の貯留槽の側壁に接続された接続口を、その他端に吐出口３を有している。オゾン含有液導出路Ｌ３の上記一端からは、気液分離器３０において気液分離が行われた後のオゾン水が導入され、これによりオゾン含有液導出路Ｌ３は、気液分離器３０から当該気液分離後のオゾン水の供給を受ける。上記一端を介して気液分離後のオゾン水の供給を受けたオゾン含有液導出路Ｌ３は、供給された気液分離後のオゾン水を上記他端に設けられた吐出口３から外部に向けて吐出する。オゾン含有液導出路Ｌ３の途中には、後述する減圧手段が設けられている。
【００２６】
気体還流路Ｌ６は、その一端が気液分離器３０に接続されており、その他端が気体導入路Ｌ４に接続されている。気体還流路Ｌ６の上記一端からは、気液分離器３０において気液分離が行われることでオゾン水から分離されたオゾンガスを含む気体である残留ガスが導入され、これにより気体還流路Ｌ６は、気液分離器３０から残留ガスの供給を受ける。上記一端を介して残留ガスの供給を受けた気体還流路Ｌ６は、供給された残留ガスを上記他端から気体導入路Ｌ４を介してオゾン発生器１０に原料ガスとして還流する。
【００２７】
なお、図１中においては、気液分離器３０において気液分離が行なわれているオゾン水および吐出口３から吐出された気液分離後のオゾン水を区別することなく、これらをともに符号１００を用いて示している。
【００２８】
オゾン発生器１０は、気体導入路Ｌ４を介して導入された原料ガスからオゾンガスを発生させるものである。オゾン発生器１０としては、光化学反応法、放射線照射法または放電法のいずれかを利用してオゾンガスを発生させるものが使用できるが、特に好適には、放電法を利用するものが選択されて使用される。放電法には、主として無声放電方式によるものとコロナ放電方式によるものとが存在するが、いずれの使用も可能である。
【００２９】
本実施形態においては、オゾン発生器１０として、無声放電方式のものを採用している。無声放電方式のオゾン発生器１０は、絶縁物を挟んだ一対のオゾン発生電極間に交流電圧を印加して無声放電を発生させ、オゾン発生電極間に大気圧以上の酸素を含む気体を通過させることにより、オゾンを発生させるものである。
【００３０】
気液混合器２０は、液体導入路Ｌ１を介して導入された液体としての水道水と、オゾン搬送路Ｌ５を介して導入されたオゾンガスを含む気体とから、オゾン含有液としてのオゾン水１００を生成するものである。ここで、本実施形態においては、気液混合器２０として、ベンチュリー効果を利用することにより、オゾンガスを含む気体を水道水に含有させることができるベンチュリー型の気液混合手段を採用している。
【００３１】
図２に示すように、気液混合器２０は、液体が導入される大径流路部２１と、当該大径流路部２１の下流側に位置し、大径流路部２１を通流した液体が導入される小径流路部２２と、小径流路部２２の下流側に位置し、小径流路部２２を通流した液体が導入される円錐台形状の流路を含む円錐状流路部２３とを有している。また、気液混合器２０は、気体が導入される気体導入通路部２４を有しており、当該気体導入通路部２４は、上述した小径流路部２２に連通している。
【００３２】
大径流路部２１には、上述した液体導入路Ｌ１の上記他端が接続され、オゾン供給配管には、上述したオゾン搬送路Ｌ５の上記他端が接続されている。また、円錐状流路部２３には、上述したオゾン含有液搬送路Ｌ２の上記一端が接続されている。
【００３３】
液体導入路Ｌ１から大径流路部２１に液体としての水道水が導入されると、大径流路部２１を通流した水道水は、当該大径流路部２１よりも内径の小さい小径流路部２２に導入される。そのため、ベルヌーイの定理によって知られるように、小径流路部２２においては、水道水の流速が増加し、静圧が減少することになる。
【００３４】
その結果、小径流路部２２を通流する水道水の静圧は負圧となり、オゾン供給配管を介してオゾン搬送路Ｌ５からオゾンガスを含む気体が小径流路部２２内に向けて吸引される。そのため、小径流路部２２において、吸引されたオゾンガスを含む気体が水道水に対して混入されることになり、混入されたオゾンガスが水道水に溶解することになる。これにより、小径流路部２２において、オゾン水１００が生成される。
【００３５】
なお、気液混合器２０においては、混入されたオゾンガスが完全に水道水に溶解させられることが好ましいが、キャビテーション現象が生じることなどにより、液中においてオゾンガスを含む気体が一部気泡状態で存在することになる。
【００３６】
生成されたオゾン水１００は、円錐状流路部２３に導入され、その後、当該円錐状流路部２３から排出されてオゾン含有液搬送路Ｌ２に導入される。
【００３７】
このように、ベンチュリー型の気液混合手段である気液混合器２０を利用することにより、気液混合器２０の作用によってオゾンガスを含む気体が自吸されて水道水に混入されることになるため、当該気体を水道水に混入させるための動力が不要となり、ランニングコストを低減することができるばかりでなく、構成の簡素化に伴って製造コストを削減することも可能になる。
【００３８】
図１に示すように、気液分離器３０は、オゾン水１００を一時的に貯留してこれを気液分離するものであり、オゾン水１００および残留ガスを貯留できる貯留槽を含んでいる。当該気液分離器３０においては、気液混合器２０において水道水に溶解されなかったオゾンガスを含む残留ガスがオゾン水１００から分離される。
【００３９】
気液分離器３０においては、残留ガスがその比重差に基づいて液面に浮上し、オゾン水１００から分離されて気液分離器３０の上方に貯留されることになる。そのため、気液分離器３０の下方には、残留ガスを含まないオゾン水１００のみが貯留されることになり、気液分離器３０からは、オゾン含有液導出路Ｌ３を介して吐出口３に向けて残留ガスを含まないオゾン水１００のみが排出されることになる。
【００４０】
また、気液分離器３０の上方には、上述した気体還流路Ｌ６の一端が接続されている。気体還流路Ｌ６に接続された気液分離器３０の貯留槽に設けられた排気口６は、オゾン含有液導出路Ｌ３に接続された気液分離器３０の排液口よりも鉛直方向において上方（すなわち高所）に配置されている。これにより、気液分離器３０に貯留されたオゾンガスを含む残留ガスは、通常、気体還流路Ｌ６に対して排気口６を介して排出されることになる。
【００４１】
なお、気液分離器３０においては、気液混合器２０において水道水に溶解されなかったオゾンガスを含む残留ガスが完全にオゾン水１００から分離されることが好ましいが、微細気泡としてオゾン水１００中に含有されたオゾンガスを含む気体については、必ずしもこれがすべてオゾン水１００から分離される必要はなく、十分に微細化されずに比較的大きな気泡としてオゾン水１００中に含有されたオゾンガスを含む残留ガスについてのみこれがオゾン水１００から分離されるようにしてもよい。
【００４２】
気液分離機３０内には、貯留槽内に貯留されているオゾン水１００の水位に対応して排気口６の開閉度合いを制御する開閉器が設けられている。開閉器は、オゾン水１００上に浮かべられた浮子３１と、気液分離器３０の貯留槽の上部内壁と浮子３１とに両端を接続された棒状部材３２と、棒状部材３２の中間位置の上部に取り付けられて排気口６の開閉を行なう開閉弁３３とを含む。
【００４３】
開閉器においては、気液分離器３０に貯留されているオゾン水１００の水位が減少して浮子３１が下降すると、棒状部材３２が傾いて開閉弁３３が排気口６から離れることにより排気口６を開放する。気液分離器３０に貯留されているオゾン水１００の水位が増加して浮子３１が上昇すると、棒状部材３２が略水平に位置して開閉弁３３が排気口６に近づいて接触することにより排気口６を閉塞する。このように、開閉器は、気液分離器３０に貯留されているオゾン水１００の水位に対応して排気口６の開閉度合いを制御する。
【００４４】
気体導入路Ｌ４には、逆止弁５が設けられている。逆止弁５は、流体の流動方向を一方向に制限する流通制限手段である。逆止弁５は、気体導入路Ｌ４の吸気口４側の圧力とオゾン発生器１０側の圧力との圧力差が所定の圧力差以上高くなっている間は開弁し、それ以外のときは閉弁する。
【００４５】
逆止弁５を設けることにより、気体導入路Ｌ４は、吸気口４側からオゾン発生器１０側に向かう方向にのみ原料ガスとしての空気を流通させることになる。したがって、万が一にも気体導入路Ｌ４のオゾン発生器１０側の圧力が吸気口４側の圧力よりも上昇した場合であっても、オゾンガスが逆流して吸気口４から外部に排出されてしまうことが防止でき、安全性の向上を図ることができる。
【００４６】
なお、開閉器により排気口６が閉塞された状態において逆止弁５が開くことにより、オゾン発生器１０に外部から空気が供給される。
【００４７】
次に、図１を参照して、本実施形態におけるオゾン含有液生成装置１においてオゾン含有液としてのオゾン水１００を生成する動作について説明する。
【００４８】
外部の液体供給源である水道設備から給液口２を介して液体導入路Ｌ１に導入された水道水は、気液混合器２０に導入され、当該気液混合器２０内を通流する。これに伴い、上述した気液混合器２０の自吸作用により、吸気口４および気体導入路Ｌ４を介して原料ガスとしての空気が、また気体還流路Ｌ６を介して気液分離器３０に貯留された残留ガスが原料ガスとして、それぞれオゾン発生器１０に導入される。これにより、オゾン発生器１０においては、オゾンガスを含む気体が発生させられ、発生させられたオゾンガスを含む気体がオゾン搬送路Ｌ５を介して気液混合器２０に供給される。
【００４９】
供給されたオゾンガスを含む気体は、気液混合器２０において水道水に混入され、これにより気液混合器２０においてオゾン水１００が生成される。生成されたオゾン水１００は、オゾン含有液搬送路Ｌ２を介して気液分離器３０に導入され、当該気液分離器３０においてその気液分離が行なわれてオゾン水１００に含まれる残留ガスが分離された後にオゾン含有液導出路Ｌ３に導入されて吐出口３を介して外部に向けて吐出される。なお、気液分離器３０にてオゾン水１００から分離された残留ガスは、気体還流路Ｌ６を介して回収され、気体導入路Ｌ４を介して再びオゾン発生器１０へと送られる。
【００５０】
以下、減圧手段の構成および作用効果について、減圧手段を有さない比較例のオゾン含有液生成装置と比較して詳細に説明する。なお、比較例のオゾン含有液生成装置は、減圧手段を有さない点のみ本実施形態に係るオゾン含有液生成装置と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００５１】
図３は、比較例のオゾン含有液生成装置の構成を示す系統図である。図４は、比較例において、気液分離器の貯水槽内のオゾン水の水位がオゾン含有液導出路の接続口の中心位置と同一の高さになった状態を示す図である。
【００５２】
図３に示すように、比較例のオゾン含有液生成装置２００において、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３は、気液分離器３０の貯水槽の底面の位置より低い位置にある。そのため、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３と、気液分離器３０の貯水槽内に貯留されているオゾン水１００の水位との鉛直方向における位置差Ｚ0に基づいて水頭差が発生する。
【００５３】
この水頭差により、気液分離器３０の貯水槽においては、オゾン含有液搬送路Ｌ２から導入されるオゾン水１００より多くの流量で、オゾン含有液導出路Ｌ３にオゾン水１００が流出する。その結果、気液分離器３０の貯水槽内におけるオゾン水１００の水位が低下する。気液分離器３０の貯水槽内におけるオゾン水１００の水位が低下すると、貯水槽内の圧力が低下する。
【００５４】
図４に示すように、気液分離器３０の貯水槽内におけるオゾン水１００の水位が、オゾン含有液導出路Ｌ３における気液分離器３０との接続口の中心位置と同一の高さになるまで低下した場合、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３と、気液分離器３０の貯水槽内に貯留されているオゾン水１００の水位との鉛直方向における位置差Ｚ1に基づいて水頭差が発生する。
【００５５】
この水頭差により、気液分離器３０の貯水槽においては、オゾン含有液搬送路Ｌ２から導入されるオゾン水１００より多くの流量で、オゾン含有液導出路Ｌ３にオゾン水１００が流出する。また、矢印１０１で示すように、気液分離器３０の貯水槽内の残留ガスがオゾン含有液導出路Ｌ３に流入して吐出口３から吐出される。
【００５６】
このとき、気液分離器３０の貯水槽内においては、オゾン水１００の水位の低下による圧力の低下と、残留ガスの放出による圧力の低下との両方の要因により圧力が大きく低下している。その結果、気液分離器３０の貯留槽内の圧力と外部の圧力との圧力差が、逆止弁５が開放する上記所定の圧力差以上に大きくなる。
【００５７】
すると、逆止弁５が開放して、気体導入路Ｌ４および気体還流路Ｌ６と連通している気液分離器３０の貯水槽の内圧は外気圧と等しくなる。すなわち、気液分離器３０の貯水槽内の圧力が急上昇する。これにより、気液分離器３０の貯留槽内の圧力と外部の圧力との圧力差がなくなって、逆止弁５が閉じる。
【００５８】
上記のように逆止弁５が開放すると、気体導入路Ｌ４および気体還流路Ｌ６と連通している気液分離器３０の貯水槽内に外気が流入する。すると、気液分離器３０の貯留槽内の残ガスが追い出されて、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３から残ガスがさらに吐出される。
【００５９】
このように、気液分離器３０の貯留槽内の残ガスであるオゾンガスがオゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３から放出されることは好ましくない。
【００６０】
そこで、本実施形態に係るオゾン含有液生成装置においては、オゾン含有液導出路Ｌ３上に減圧手段を設けている。図５は、本実施形態に係る減圧手段であるバルブの構成を示す側面図である。
【００６１】
図５に示すように、本実施形態に係るオゾン含有液生成装置１においては、オゾン含有液導出路Ｌ３の流路４２の大きさを調節するための絞り部４１を含むバルブ４０が、オゾン含有液導出路Ｌ３上に設けられている。
【００６２】
バルブ４０の絞り部４１によりオゾン含有液導出路Ｌ３の流路４２が狭くされるほど、オゾン含有液導出路Ｌ３を通流するオゾン水１００の流動抵抗が大きくなる。この流動抵抗が大きくなると、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３の位置と気液分離器３０の貯水槽内のオゾン水１００の水位との鉛直方向における位置差に基づいて発生する水頭差は相殺されて小さくなる。
【００６３】
バルブ４０の絞り部４１によるオゾン含有液導出路Ｌ３の流路４２の開閉度合いは、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３の位置に対応して決定される。すなわち、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３の位置が低いほど、オゾン含有液導出路Ｌ３の流路４２がバルブ４０の絞り部４１により狭くされる。
【００６４】
なお、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３の位置が予め決められている場合には、減圧手段はバルブに限られず、オリフィスでもよい。図６は、オリフィスで構成した変形例の減圧手段を示す正面図である。
【００６５】
図６に示すように、複数の小孔４２ａを有するオリフィス４０ａをオゾン含有液導出路Ｌ３上に設けてもよい。このようにした場合にも、オリフィス４０ａによってオゾン含有液導出路Ｌ３の流路を狭くして、オゾン含有液導出路Ｌ３を通流するオゾン水１００の流動抵抗大きくすることができる。オリフィス４０ａの複数の小孔４２ａの数および各小孔４２ａの大きさは、得たい流動抵抗の大きさにより決定される。
【００６６】
図１に示すように、本実施形態に係るオゾン含有液生成装置１において、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３は、比較例と同様に気液分離器３０の貯水槽の底面の位置より低い位置にある。そのため、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３と、気液分離器３０の貯水槽内に貯留されているオゾン水１００の水位との鉛直方向における位置差Ｚに基づいて水頭差が発生する。
【００６７】
この水頭差により、気液分離器３０の貯水槽においては、オゾン含有液搬送路Ｌ２から導入されるオゾン水１００より多くの流量で、オゾン含有液導出路Ｌ３にオゾン水１００が流出する。その結果、気液分離器３０の貯水槽内におけるオゾン水１００の水位が低下する。気液分離器３０の貯水槽内におけるオゾン水１００の水位が低下すると、貯水槽内の圧力が低下する。
【００６８】
図７は、本実施形態において、気液分離器の貯水槽内のオゾン水の水位がオゾン含有液導出路の接続口の中心位置と同一の高さになった状態を示す図である。
【００６９】
図７に示すように、気液分離器３０の貯水槽内におけるオゾン水１００の水位が、オゾン含有液導出路Ｌ３における気液分離器３０との接続口の中心位置と同一の高さになるまで低下した場合、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３と、気液分離器３０の貯水槽内に貯留されているオゾン水１００の水位との鉛直方向における位置差Ｚ1に基づいて水頭差が発生する。
【００７０】
この水頭差により、気液分離器３０の貯水槽においては、オゾン含有液搬送路Ｌ２から導入されるオゾン水１００より多くの流量で、オゾン含有液導出路Ｌ３にオゾン水１００が流出する。また、矢印１０１で示すように、気液分離器３０の貯水槽内の残留ガスがオゾン含有液導出路Ｌ３に流入して吐出口３から吐出される。
【００７１】
このとき、気液分離器３０の貯水槽内においては、オゾン水１００の水位の低下による圧力の低下と、残留ガスの放出による圧力の低下との両方の要因により圧力が低下している。ただし、本実施形態においては、バルブ４０をオゾン含有液導出路Ｌ３上に設けているため、バルブ４０を通過する際のオゾン水１００の流動抵抗により、比較例と比べて気液分離器３０の貯留槽内の圧力が高く維持される。その結果、気液分離器３０の貯留槽内の圧力と外部の圧力との圧力差が、逆止弁５が開放する上記所定の圧力差より小さくなる。
【００７２】
すなわち、バルブ４０は、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３の位置と気液分離器３０の貯水槽内のオゾン水１００の水位との鉛直方向における位置差に基づいて発生する水頭差を、オゾン水１００がこのバルブ４０を通過する際の流動抵抗により減じて、上記水位が接続口の中心位置と同一の高さになった状態において貯留槽内の圧力と外部の圧力との圧力差を上記所定の圧力差より小さくする。
【００７３】
この場合、逆止弁５は閉じたままであるため、気液分離器３０の貯留槽内の圧力は低いまま維持される。すると、気液分離器３０の貯留槽内において、放出された残ガスの体積分を埋め合わせるようにオゾン水１００が貯留される。
【００７４】
図８は、本実施形態において、気液分離器の貯水槽内のオゾン水の水位が上昇した状態を示す図である。図８に示すように、気液分離器３０の貯留槽内のオゾン水１００の水位が上昇して、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３と、気液分離器３０の貯水槽内に貯留されているオゾン水１００の水位との鉛直方向における位置差Ｚ2は位置差Ｚ1より大きくなる。
【００７５】
これにより、オゾン含有液導出路Ｌ３に接続された気液分離器３０の排液口は、オゾン水１００中に位置するため、気液分離器３０の貯水槽内の残ガスがオゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３から放出されることを抑制できる。
【００７６】
なお、バルブ４０による流動抵抗(水頭)は、以下のように算出される。
図７に示す状態において、オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３の位置と気液分離器３０の貯水槽内のオゾン水１００の水位との鉛直方向における位置差に基づいて発生する水頭差をＺ1とする。ベルヌーイの式より下記の式(１)が成り立つ。
ｖ12／２ｇ＋Ｐ1／ρｇ＋Ｚ1＝ｖ22／２ｇ＋Ｐ2／ρｇ＋ｈ・・・(１)
ここで、ｖ1：気液分離器３０の貯水槽内におけるオゾン水１００の速度、Ｐ1：気液分離器３０の貯水槽内の圧力、ｖ2：オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３におけるオゾン水１００の速度、Ｐ2：オゾン含有液導出路Ｌ３の吐出口３における圧力、ｇ：重力加速度、ρ：水の密度、ｈ：バルブ４０の流動抵抗である。
【００７７】
ｖ1＝０、Ｐ2＝０(大気圧)であるため、式(１)から下記の式(２)が導出される。
Ｐ1／ρｇ＝−Ｚ1＋ｖ22／２ｇ＋ｈ・・・(２)
式(２)から求められる気液分離器３０の貯水槽内の圧力Ｐ1と外部との圧力差が、逆止弁５が開放する所定の圧力差より小さくなるように、バルブ４０の流動抵抗(水頭)ｈを決定すればよい。
【００７８】
たとえば、逆止弁５が開放する所定の圧力差が５ｋＰａである場合、気液分離器３０の貯水槽内の圧力Ｐ1と外部との圧力差が３ｋＰａとなるように、バルブ４０の流動抵抗(水頭)ｈを決定する。
【００７９】
以上において説明したように、本実施形態におけるオゾン含有液生成装置１とすることにより、吐出口３がどのような位置に設置された場合であっても吐出口３を介してオゾンガスを含む残留ガスが流出してしまうことを抑制可能となるため、安全なオゾン含有液生成装置とすることができるとともに、気液分離器３０内に貯留されたオゾン水１００の液面よりも必ず高所に吐出口３を設置する必要がなくなるため、設置位置や構成部品のレイアウトなどの制約が生じないオゾン含有液生成装置とすることができる。
【００８０】
上述した本発明の実施形態においては、ユニット化されることで通常の水道設備に洗浄ユニットとして付設可能とされたオゾン含有液生成装置１に本発明を適用した場合を例示したが、通常の水道設備と予め一体化されるように構成された洗浄装置に本発明を適用してもよい。さらには、通常の水道設備以外の他の給液設備に洗浄ユニットして付設可能とされたオゾン含有液生成装置に本発明を適用してもよいし、通常の水道設備以外の他の給液設備に一体化されるように構成された洗浄装置に本発明を適用することとしてもよい。
【００８１】
ここで、上述した洗浄装置としては、キッチン、浴室、トイレ、洗面所などに設けられる水回り設備や、住戸や工場などに付設される配管あるいは工場などに設置された機械設備の洗浄に使用される洗浄装置、工場などに設置された生産設備としての部品の洗浄装置や食料品を含む各種商品や製品の洗浄装置、医療施設などにおいて使用される各種の洗浄装置、手洗い器や洗顔器をはじめとする各種美容健康器具、建物の床面や壁面などを対称とする殺菌や消臭、漂白などを目的とした各種の清掃装置などが挙げられる。
【００８２】
このように、本発明は、その趣旨に照らして逸脱しない範囲で各種の洗浄ユニットや洗浄装置に適用が可能である。
【００８３】
以上において開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００８４】
１，２００  オゾン含有液生成装置、２  給液口、３  吐出口、４  吸気口、５  逆止弁、６  排気口、１０  オゾン発生器、２０  気液混合器、２１  大径流路部、２２  小径流路部、２３  円錐状流路部、２４  気体導入通路部、３０  気液分離器、３１  浮子、３２  棒状部材、３３  開閉弁、４０  バルブ、４０ａ  オリフィス、４１  絞り部、４２  流路、４２ａ  小孔、１００  オゾン水、Ｌ１  液体導入路、Ｌ２  オゾン含有液搬送路、Ｌ３  オゾン含有液導出路、Ｌ４  気体導入路、Ｌ５  オゾン搬送路、Ｌ６  気体還流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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