(57)【要約】【課題】酸化力が長期にわたって持続するオゾン水を生成する方法と、それに用いるオゾン生成装置を提供すること。【解決手段】オゾン水生成装置の酸素ナノバブル生成装置２が、水導入管４を通してポンプ８で圧送された水の旋回流に、酸素導入管５を通して供給された酸素を混合し、酸素が混合された旋回流を衝突させて酸素ナノバブル水を生成する。紫外線照射部３が、酸素ナノバブル水に紫外線を照射して、オゾンのナノバブルを含むオゾン水を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に酸素を混合させて酸素ナノバブル水を形成し、この酸素ナノバブル水に紫外線を照射して、オゾンを含有するオゾン水を生成することを特徴とするオゾン水生成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のオゾン水生成方法において、
上記酸素ナノバブル水は、水に対する酸素の混合割合が８ｐｐｍ以上２００ｐｐｍであることを特徴とするオゾン水生成方法。
【請求項３】
請求項１に記載のオゾン水生成方法において、
上記酸素ナノバブル水は、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の直径を有する酸素ナノバブルを含むことを特徴とするオゾン水生成方法。
【請求項４】
請求項１に記載のオゾン水生成方法において、
上記オゾン水は、水に対するオゾンの含有割合が１ｐｐｍ以上１５０ｐｐｍ以下であることを特徴とするオゾン水生成方法。
【請求項５】
請求項１に記載のオゾン水生成方法に用いるオゾン水生成装置であって、
水の旋回流を形成する複数の旋回室と、これらの旋回室に酸素を供給する酸素供給路と、上記複数の旋回室の出口に連なり、これらの旋回室から酸素が混合した状態で吐出された水の旋回流を衝突させる衝突室とを有する酸素ナノバブル生成装置と、
上記酸素ナノバブル生成装置で生成された酸素ナノバブル水に、紫外線を照射する紫外線照射部と
を備えることを特徴とするオゾン水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水及び酸素からオゾン水を生成する方法と、それに用いるオゾン水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、オゾンは、その強力な酸化力が種々の分野で利用されており、例えば殺菌、脱臭、生成食品等の鮮度保持等に利用されている。従来、オゾンを生成する方法としては、酸素を含有するガスに紫外線を照射して、このガス中の酸素に紫外線を吸収させることによってオゾンを発生させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０５７２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、オゾンは不安定であるため、気体の状態では酸化力の持続時間が数分と非常に短い。一方、水にオゾンを混合させて得られるオゾン水は、気体のオゾンよりも酸化力の持続時間が長く、また、酸化の対象への付着性が良好であるため、医療用の殺菌目的や生成食料品の鮮度保持等に活用されている。オゾン水は、水に気体のオゾンを噴出させて攪拌するバブリングにより生成される。
【０００５】
しかしながら、オゾン水の酸化力の持続時間は数十分程度であり、殺菌効果や鮮度保持効果を長期に保持することができないという不都合がある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、酸化力が長期にわたって持続するオゾン水を生成する方法と、それに用いるオゾン生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のオゾン水生成方法は、水に酸素を混合させて酸素ナノバブル水を形成し、この酸素ナノバブル水に紫外線を照射して、オゾンを含有するオゾン水を生成することを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、酸素ナノバブル水に紫外線を照射することにより、酸素ナノバブル水にナノバブルの状態で含まれる酸素を反応させてオゾンを生成して、オゾン水を生成する。こうして生成されたオゾン水は、水にナノバブルの状態のオゾンが含まれるので、オゾンの酸化力を、例えば数日以上の長期に渡って持続することができる。
【０００９】
ここで、酸素ナノバブル水とは、酸素のナノバブルを含んだ水をいう。また、ナノバブルとは、直径が１μ以下の気泡をいう。
【００１０】
また、酸素ナノバブル水に照射する紫外線は、波長が１３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下のものを用いるのが好ましく、特に１８５ｎｍの紫外線が好ましい。
【００１１】
一実施形態のオゾン水生成方法は、上記酸素ナノバブル水は、水に対する酸素の混合割合が８ｐｐｍ以上２００ｐｐｍである。
【００１２】
上記実施形態によれば、水に対する酸素の混合割合が８ｐｐｍ以上２００ｐｐｍの酸素ナノバブル水を用いることにより、酸化力の高いオゾン水が得られる。特に、オゾン濃度の高いオゾン水を生成する観点から、水に対する酸素の含有割合は５０ｐｐｍ以上であるのが好ましい。ここで、本発明において、ｐｐｍは重量比の割合である。
【００１３】
一実施形態のオゾン水生成方法は、上記酸素ナノバブル水は、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の直径を有する酸素ナノバブルを含む。
【００１４】
上記実施形態によれば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の直径を有する酸素ナノバブルに紫外線を照射することにより、オゾン濃度の高いオゾン水を得ることができる。特に、ナノバブルの生成効率と、水中でのナノバブルの保持期間が長くなる観点から、酸素ナノバブルの直径は５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であるのが好ましい。
【００１５】
一実施形態のオゾン水生成方法は、上記オゾン水は、水に対するオゾンの含有割合が１ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下である。
【００１６】
上記実施形態によれば、酸素ナノバブル水に紫外線を照射することにより、水に対するオゾンの含有割合が１ｐｐｍ以上１５０ｐｐｍ以下のオゾン水を得ることができる。特に、高い酸化力を得られると共に、効率的にオゾン水を生成する観点から、オゾン水の水に対するオゾンの含有割合は５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下であるのが好ましい。
【００１７】
本発明のオゾン水生成装置は、上記オゾン水生成方法に用いるオゾン水生成装置であって、
水の旋回流を形成する複数の旋回室と、これらの旋回室に酸素を供給する酸素供給路と、上記複数の旋回室の出口に連なり、これらの旋回室から酸素が混合した状態で吐出された水の旋回流を衝突させる衝突室とを有する酸素ナノバブル生成装置と、
上記酸素ナノバブル生成装置で生成された酸素ナノバブル水に、紫外線を照射する紫外線照射部と
を備えることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、酸素ナノバブル生成装置の複数の旋回室に水が夫々供給され、各旋回室に旋回流が形成される。この旋回室に酸素が供給され、水の旋回流に酸素が混合される。複数の旋回室で形成された水の旋回流が衝突室で互いに衝突し、この衝突の衝撃により、旋回流に混合されていた酸素が微細化して水中に分散する。こうして、水中に酸素のナノバブルが混合されてなる酸素ナノバブル水が生成される。続いて、紫外線照射部で酸素ナノバブル水に紫外線が照射され、ナノバブルの酸素が反応してオゾンが生成され、オゾンを含有するオゾン水が生成される。
【００１９】
このように、酸素ナノバブル生成装置で水中に分散させたナノバブルの酸素に、紫外線照射部で紫外線を照射してオゾンを生成するので、ナノバブルのオゾンを得ることができる。したがって、オゾンの酸化力が長期に渡って持続するオゾン水を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態のオゾン水生成装置を示す図である。
【図２】実施形態のオゾン水生成装置が備える酸素ナノバブル生成装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
本発明の実施形態は、医療機関で殺菌のために用いられるオゾン水を生成するオゾン水生成方法に関し、図１に構成を模式的に示したオゾン水生成装置を用いて、酸素及び水からオゾン水を生成する。
【００２３】
図１に示すように、オゾン水生成装置は、ケーシング１内に、水と酸素から酸素ナノバブル水を生成する酸素ナノバブル生成装置２と、酸素ナノバブル生成装置１で生成された酸素ナノバブル水に紫外線を照射する紫外線照射部３を備える。酸素ナノバブル生成装置２は、水を取り入れる水導入管４と、気体の酸素を取り入れる酸素導入管５とに接続されている。水導入管４は、病室や処置室に設けられた給水ライン６に接続され、酸素導入管５は、病室や処置室に設けられた酸素供給ライン７に接続される。
【００２４】
ケーシング１内には、水導入管４に介設されて酸素ナノバブル生成装置２へ水を圧送するポンプ８と、酸素導入管５に介設されて酸素ナノバブル生成装置２へ供給する酸素の流量を調整する流量調整弁９が設けられている。ポンプ８と流量調整弁９の動作は、ケーシング１内に設けられた制御部１０によって制御するようになっている。
【００２５】
図２は、酸素ナノバブル生成装置２の構成を模式的に示した図である。図２に示すように、酸素ナノバブル生成装置２は、ケーシング２２内に、微細化ブロック２３を収容して構成される。微細化ブロック２３は、ステンレス鋼で構成され、先端が互いに連通する概ね円錐状の２つの旋回室２４と、２つの旋回室２４の連通位置からブロックの底面に向かって延びる排出路２５が内部に形成されている。２つの旋回室２４の間に挟まれた排出路２５の部分は、酸素を含んだ水の旋回流が衝突する衝突室となっている。
【００２６】
ケーシング２２は、水供給管２２ａを通してポンプ８から水が圧送され、圧送された水を、ケーシング２２と微細化ブロック２３との間に所定の圧力が付与された状態で保持して、微細化ブロック２３内に導くように構成されている。
【００２７】
微細化ブロック２３に形成された２つの旋回室２４は、中心軸が略一直線上に配置され、これら２つの旋回室２４の中心軸と直行する方向に、排出路２５が延在している。概ね円錐状の旋回室２４の側面には、排出路２５から遠い位置に、ケーシング２２内と連通する水導入路２６が夫々形成されている。水導入路２６は、円錐状の側面に接するように、旋回室２４に連通している。また、旋回室２４の端面には、酸素導入管５の先端に分岐して連なると共に、この酸素導入管５で導かれた酸素を旋回室２４に供給する酸素供給管２７が連通している。微細化ブロック２３の排出路２５は、ケーシング２２の外部に延出して紫外線照射部３に連なる排出管２２ｂに接続されている。
【００２８】
紫外線照射部３は、酸素ナノバブル生成装置２の排出管２２ｂに接続されたガラス製の透光管路と、投光管路に対向して配置された紫外線照射部を備える。酸素ナノバブル生成装置２からの酸素ナノバブル水が透光管路を流下するに伴い、この酸素ナノバブル水に、紫外線照射部から出射された紫外線が照射されるように形成されている。紫外線照射部は水銀ランプを用いて形成され、波長が１８５ｎｍの紫外線を発生して酸素ナノバブル水に照射する。なお、紫外線照射部は、水銀ランプ以外に、ＬＥＤ装置を用いて形成されてもよい。また、紫外線照射部は、透光管路を流れる酸素ナノバブル水に紫外線を照射する以外に、水槽等に酸素ナノバブル水を貯留して紫外線を照射するように構成されてもよい。また、酸素ナノバブル水に照射する紫外線は、１８５ｎｍの波長の紫外線が好ましいが、１３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の他の波長の紫外線を用いてもよい。
【００２９】
本実施形態のオゾン水生成装置は、次のようにしてオゾン水を生成する。まず、給水ライン６のバルブ１６と酸素供給ライン７のバルブ１７が開かれ、オゾン水生成装置が起動される。オゾン水生成装置が起動すると、制御部１０の制御によりポンプ８が起動し、所定の流量と圧力の水が酸素ナノバブル生成装置２に供給される。これと共に、制御部１０の制御により流量調整弁９が開かれ、所定の流量の酸素が酸素ナノバブル生成装置２に供給される。ポンプ８が酸素ナノバブル生成装置２に圧送する水の流量は、水供給管２２ａにおいて１Ｌ／ｍｉｎ以上５０Ｌ／ｍｉｎ以下であり、かつ、圧力は、０．１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下であるのが好ましい。特に好ましくは、水供給管２２ａでの水の圧力が０．５ＭＰａ以上５ＭＰａである。また、流量調整弁９を通じて酸素ナノバブル生成装置２に供給する酸素の流量は、水の流量に対して８ｐｐｍ以上２００ｐｐｍとなる流量である。ここで、酸素ナノバブル生成装置２は、酸素をナノバブルの状態で水に分散させることができるので、オゾン濃度の高いオゾン水を生成するために、水に対する酸素の含有割合を５０ｐｐｍ以上とするのが好ましい。
【００３０】
水供給管２２ａからケーシング２２内に供給された水は、ポンプ８による圧送圧力に応じた圧力を呈してケーシング２２と微細化ブロック２３の間に保持され、水導入路２６を通って微細化ブロック２３の２つの旋回室２４に夫々流入する。水導入路２６が旋回室２４の側面に接して連通していることにより、水導入路２６を通った水は、旋回室２４内で旋回流を形成する。旋回室２４内で形成される水の旋回流に、酸素供給管２７を通して供給された酸素が混合される。
【００３１】
微細化ブロック２３の旋回室２４で酸素が混合された水の旋回流は、略円錐形の旋回室２４内を先端側に流れ、排出路２５内の衝突室に吐出される。２つの旋回室２４，２４から吐出された水の旋回流が、衝突室で衝突することにより、水に混合していた酸素の泡が破壊され、微細化されて、直径が１０ｎｍ以上５００ｎｍのナノバブルとなる。こうして、酸素のナノバブルが混合及び分散された酸素ナノバブル水は、排出路２５と排出管２２ｂを通って矢印Ｗで示すようにケーシング２２外に排出され、紫外線照射部３に導かれる。
【００３２】
紫外線照射部３では、排出管２２ｂを通って酸素ナノバブル生成装置２から導かれた酸素ナノバブル水が、透光管路を流下する際に、紫外線照射部から出射された紫外線に照射される。酸素ナノバブル水は、波長が１８５ｎｍの紫外線が照射されることにより、ナノバブルの酸素が反応してオゾンを生成する。紫外線照射部３では、水に対して１ｐｐｍ以上１５０ｐｐｍ以下の濃度のオゾンが生成される。ここで、オゾンによる高い酸化力を得るために、水に対するオゾンの含有割合を５ｐｐｍ以上とするのが好ましい。また、効率的にオゾン水を生成する観点から、水に対するオゾンの含有割合は１００ｐｐｍ以下とするのが好ましい。
【００３３】
こうして紫外線照射部３で生成されたオゾンを含むオゾン水は、オゾン水排出管１１を通してケーシング１の外部に排出され、消毒液等として用いられる。
【００３４】
このように、本実施形態のオゾン水生成方法によれば、水に対する酸素の含有割合が８ｐｐｍ以上２００ｐｐｍである比較的高濃度の酸素を含有する酸素ナノバブル水に、紫外線を照射することにより、水に対するオゾンの含有割合が１ｐｐｍ以上１５０ｐｐｍ以下の比較的高濃度のオゾンを含有するオゾン水を得ることができる。しかも、こうして生成されたオゾン水は、水にナノバブルの状態のオゾンが含まれるので、オゾンの酸化力を長期に渡って持続することができる。
【００３５】
また、本実施形態のオゾン水生成装置は、病室や処置室に設けられた給水ライン６及び酸素供給ライン７に接続することにより、比較的高濃度のオゾンを含有するオゾン水を、使用する対象の近傍で生成して直ぐに用いることができる。したがって、医療機関において、殺菌及び消毒効果を効果的に得ることができる。
【００３６】
本実施形態において、酸素ナノバブル生成装置２は２つの旋回室２４，２４を有したが、３つ以上の旋回室を有してもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、酸素ナノバブル生成装置２により、酸素を混合した旋回流を衝突させて酸素のナノバブルを生成したが、他の方法で酸素のナノバブルを生成してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  ケーシング
２  酸素ナノバブル生成装置
３  紫外線照射部
４  水導入管
５  酸素導入管
８  ポンプ
９  流量調整弁
１０  制御部
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月26日(2010.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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