(57)【要約】【課題】精度よく濃度調整されたオゾン水を必要なときに必要な量だけ製造する方法を提供する。【解決手段】原料水にオゾン含有ガスを溶解させて所定濃度のオゾン水を製造する方法であって、容器内に上部空隙を残して所定量の原料水を満たす給水プロセスと、容器から原料水を導出しつつアスピレータを介して再び容器内に繰り返して戻す循環プロセスと、前記アスピレータの吸気口にオゾンガス発生源に繋がった給気管路を接続しておくとともに、この給気管路と容器からの排気管路とを接続しておき、前記循環プロセスによるアスピレータの吸引作用により前記所定濃度のオゾン含有ガスを容器内に導入しつつ容器内の前記空隙の気体を前記排気口より排出するオゾンガス導入プロセスと、オゾンガス導入プロセスを所定時間継続させたのちに、容器内の気液混合溶液を取り出すオゾン水取り出しプロセスとを含んでいる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料水にオゾン含有ガスを溶解させて所定濃度のオゾン水を製造する方法であって、
容器内に上部空隙を残して所定量の原料水を満たす給水プロセスと、
容器から原料水を導出しつつアスピレータを介して再び容器内に繰り返して戻す循環プロセスと、
前記アスピレータの吸気口にオゾンガス発生源に繋がった給気管路を接続しておくとともに、この給気管路と容器からの排気管路とを接続しておき、循環プロセスによるアスピレータの吸引作用によりオゾン含有ガスを容器内に導入しつつ容器内の上部空隙の気体を前記排気口より排出するオゾン溶解プロセスと、
オゾン溶解プロセスを所定時間継続させたのちに、容器内のオゾン水を取り出すオゾン水取り出しプロセスと、
を含むことを特徴とするオゾン水製造方法。
【請求項２】
原料水にオゾン含有ガスを溶解させて所定濃度のオゾン水を製造する方法であって、
容器内に上部空隙を残して所定量の原料水を満たす給水プロセスと、
容器から原料水を導出しつつアスピレータを介して再び容器内に繰り返して戻す循環プロセスと、
前記アスピレータの吸気口にオゾンガス発生源に繋がった給気管路を接続しておくとともに、この給気管路と容器からの排気管路とを接続しておき、循環プロセスによるアスピレータの吸引作用によりオゾン含有ガスを容器内に導入しつつ容器内の上記空隙の気体を前記排気口より排出するオゾン溶解プロセスと、
オゾン溶解プロセスの継続中に容器内のオゾン水、あるいは循環プロセスにより循環しているオゾン水のオゾン濃度を計測する濃度測定プロセスと、
濃度測定プロセスにより所定のオゾン濃度に達したことが検出されると、容器内のオゾン水を取り出すオゾン水取り出しプロセスと、
を含むことを特徴とするオゾン水製造方法。
【請求項３】
原料水にオゾン含有ガスを溶解させて所定濃度のオゾン水を製造する方法であって、
容器内に上部空隙を残して所定量の原料水を満たす給水プロセスと、
容器から原料水を導出しつつアスピレータを介して再び容器内に繰り返して戻す循環プロセスと、
前記アスピレータの吸気口にオゾンガス発生源に繋がった給気管路を接続しておくとともに、この給気管路と容器からの排気管路とを接続しておき、循環プロセスによるアスピレータの吸引作用によりオゾン含有ガスを容器内に導入しつつ容器内の上記空隙の気体を前記排気口より排出するオゾン溶解プロセスと、
オゾン溶解プロセスの継続中に容器内のオゾン水、あるいは循環プロセスにより循環しているオゾン水のオゾン濃度を計測する濃度測定プロセスと、
給気管路にオゾンを含まないオゾン非含有ガスを導入するための非オゾン供給管路を接続しておき、オゾン溶解プロセスの実行中に濃度測定プロセスにより所定の濃度以上のオゾンが検出された場合、給気管路からのオゾン含有ガスの導入を停止して前記非オゾン供給管路からオゾン非含有ガスを容器内に導入する非オゾン供給プロセスと、
非オゾン供給プロセスの実行中に濃度測定プロセスによりオゾン濃度が所定濃度以下であることが検出されると、非オゾン供給管路からのオゾン非含有ガスの導入を停止して前記給気管路からのオゾン含有ガスの導入を再開する濃度調整プロセスと、
非オゾン供給プロセスと濃度調整プロセスとを切り替えながら、濃度測定プロセスによりオゾン濃度が所定濃度に収束したことが検出されると、容器内のオゾン水を取り出すオゾン水取り出しプロセスと、
を含むことを特徴とするオゾン水製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記原料水として生理的食塩水を使用することを特徴とするオゾン水製造方法。
【請求項５】
原料水にオゾン含有ガスを溶解させてオゾン水を製造する装置であって、
アスピレータと、
排気口と、排水口と、アスピレータの気液吐出口に接続される気液供給口とが配設された気液分離容器と、
排水口とアスピレータの給水口とを連絡する循環管路と、
気液分離容器に所定量の原料水を給水する給水手段と、
気液分離容器内に満たされた所定量の液体を前記循環管路を介して排水口からアスピレータの給水口へと圧送するための送水手段と、
オゾン発生器を上流としてオゾン含有ガスを上流から下流へ通気・排出するオゾンガス通気管路と、
オゾン通気管路の途上に接続されるとともにアスピレータの吸気口に繋がる給気管路と、
オゾン通気管路の前記給気管路との接続点より下流側に接続されるとともに前記排気口に繋がる排気管路と、
前記送水手段により前記気液分離容器内の原料水を循環させながら、前記給気管路からのオゾン含有ガスを気液分離容器内にアスピレータを介して吸気・導入させるオゾン溶解手段と、
オゾン溶解手段によるオゾン含有ガスの導入開始時点から所定時間が経過すると、ガス導入動作を停止する濃度調整手段と、
を備えたことを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項６】
原料水にオゾン含有ガスを溶解させてオゾン水を製造する装置であって、
アスピレータと、
排気口と、排水口と、アスピレータの気液吐出口に接続される気液供給口とが配設された気液分離容器と、
排水口とアスピレータの給水口とを連絡する循環管路と、
気液分離容器に所定量の原料水を給水する給水手段と、
気液分離容器内に満たされた所定量の液体を前記循環管路を介して排水口からアスピレータの給水口へと圧送するための送水手段と、
オゾン発生器を上流としてオゾン含有ガスを上流から下流へ通気・排出するオゾンガス通気管路と、
オゾン通気管路の途上に接続されるとともにアスピレータの吸気口に繋がる給気管路と、
オゾン通気管路の前記給気管路との接続点より下流側に接続されるとともに前記排気口に繋がる排気管路と、
前記送水手段により前記気液分離容器内の原料水を循環させながら、前記給気管路からのオゾン含有ガスを気液分離容器内にアスピレータを介して吸気・導入させるオゾン溶解手段と、
気液分離容器内、あるいは循環管路内のオゾン水のオゾン濃度を計測する濃度測定手段と、
オゾン溶解手段の動作中に濃度測定手段により所定のオゾン濃度に達したことが検出されると、オゾン溶解手段を停止する濃度調整手段と、
を備えたことを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項７】
原料水にオゾン含有ガスを溶解させてオゾン水を製造する装置であって、
アスピレータと、
排気口と、排水口と、アスピレータの気液吐出口に接続される気液供給口とが配設された気液分離容器と、
排水口とアスピレータの給水口とを連絡する循環管路と、
気液分離容器に所定量の原料水を給水する給水手段と、
気液分離容器内に満たされた所定量の液体を前記循環管路を介して排水口からアスピレータの給水口へと圧送するための送水手段と、
オゾン発生器を上流としてオゾン含有ガスを上流から下流へ通気・排出するオゾンガス通気管路と、
オゾン通気管路の途上に接続されるとともにアスピレータの吸気口に繋がる給気管路と、
給気管路の途上に分岐・接続されるとともにオゾン非含有ガスの供給源に繋がる非オゾン供給管路と、
オゾン通気管路の前記給気管路との接続点より下流側に接続されるとともに前記排気口に繋がる排気管路と、
前記送水手段により前記気液分離容器内の原料水を循環させながら、前記給気管路からのオゾン含有ガスを気液分離容器内にアスピレータを介して吸気・導入させるオゾン溶解手段と
気液分離容器内、あるいは循環管路内のオゾン水のオゾン濃度を計測する濃度測定手段と、
濃度測定手段によりオゾン濃度が所定値以下であることが検出されると、前記給気管路からのオゾン含有ガスを気液分離容器内にアスピレータを介して吸気・導入させるオゾン溶解手段と、
オゾン溶解手段の動作中に前記濃度測定手段により所定の濃度以上のオゾンが検出された場合には、前記給気管路からのオゾン含有ガスの導入を停止するとともに、前記非オゾン供給管路からオゾン非含有ガスをアスピレータにより吸気させて気液分離容器内に導入する非オゾン供給手段と、
オゾン溶解手段と非オゾン供給手段の動作を切り替えながら、濃度測定手段により前記オゾン濃度が所定濃度に収束したことが検出されると、オゾン溶解手段と非オゾン供給手段の動作をともに停止する濃度調整手段と、
を備えたことを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかにおいて、前記アスピレータの吸気口に吸入されるオゾン含有ガスの流量を制限する手段を備えたことを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項９】
請求項５〜７のいずれかにおいて、前記送水手段と前記アスピレータ給水口との間に前記循環管路から分岐して開口する吐出口を備えるとともに、前記濃度調整手段の動作に連動して前記気液分離容器内のオゾン水をアスピレータの給水口へ循環させる経路から当該吐出口から排出する経路へ切り替えるオゾン水吐出手段を備えたことを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記排気管路から分岐して開口するオゾン非含有ガスの導入口を備えるとともに、前記オゾン水吐出手段の動作に連動して前記排気口から前記排気管路を経て気液分離容器内のガスを排出する経路から、前記導入口からオゾン非含有ガスを排気口を経て気液分離容器内に導入する経路へ切り替える手段を備えたことを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項１１】
請求項５〜７のいずれかにおいて、前記給水手段は、前記排水口と前記送水手段との間に前記循環管路から分岐・接続して原料水供給源に繋がる管路と、排水口からアスピレータ給水口への通水経路と、原料水供給源からアスピレータ給水口への通水経路とを切り替える給水管路切替手段と、当該給水管路切替手段と前記送水手段とにより、前記原料水供給源から原料水を前記気液分離容器内に供給する際、当該容器内で所定の水位に達すると、前記給水管路切替手段により通水経路を排水口からアスピレータ給水口への経路に切り替える手段とにより構成されていることを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項１２】
請求項５〜７のいずれかにおいて、前記気液分離容器内の液体の温度を一定に制御する手段を備えたことを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項１３】
請求項５において、前記気液分離容器内、あるいは循環管路内の液体の温度を測定する温度測定手段を備えるとともに、前記濃度調整手段は前記所定時間を前記温度測定手段が測定した温度に応じて設定することを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項１４】
請求項５において、前記気液分離容器内、あるいは循環管路内のの液体の温度を測定する温度測定手段と、当該容器内の液体を加熱または冷却する手段とを備えるとともに、前記濃度調整手段は、前記温度測定手段により所定の温度に達したことを検出してから、オゾン溶解手段によるオゾン含有ガスの導入を開始し、所定時間が経過すると、ガス導入動作を停止することを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項１５】
請求項５において、オゾン水のオゾン濃度の設定入力を受け付ける手段を備えるとともに、前記濃度調整手段は、前記オゾン溶解手段がオゾン含有ガスを導入する前記所定時間を当該設定濃度に応じて決定することを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項１６】
請求項６または７において、前記所定の濃度としてオゾン水のオゾン濃度の設定入力を受け付ける手段を備えたことを特徴とするオゾン水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は適宜に発生させたオゾンガスを水に溶解させて所定濃度のオゾン水を製造する方法に関し、とくに、簡便な機構によって所望の濃度のオゾン水を必要な量だけ必要なときに得るための改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オゾン（０３）は強い酸化力・殺菌力を有し、脱臭や滅菌などの用途に利用されている。その利用形態として医療施設などで使用されるオゾン水製造装置がある。この装置は、放電式や電解式など適宜な方式でオゾンガスを発生させるとともに、そのオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成する。そして、このオゾン水を手洗い用の洗浄水として利用するものである。
【０００３】
オゾン水は、その使用時において有効な殺菌力を有するとともに人体に無害とされる適度な濃度に精度よく調整されていなくてはならない。特にオゾン水製造装置が医療用具製造承認を得るためには、重量比で４±０．５ｐｐｍ程度の精度で濃度を制御することが必要とされている。また、４ｐｐｍの濃度のオゾン水で３０秒程度手洗いすることが殺菌効率および安全の両面から最も効果的であることが知られている。しかし、オゾンは極めて不安定な物質であり、一定濃度のオゾン水を精度よく供給することが困難であった。そこで、厳密な濃度制御を可能とするオゾン水製造方法が開発された（例えば、特許第３２０９８４３号参照）。
【０００４】
このオゾン水製造方法では、高精度に制御された高濃度のオゾン水を常時生成してそれを容器内に貯留するとともに、その高濃度オゾン水を手洗い時に希釈して所望の濃度のオゾン水を得ている。具体的には、オゾン発生器からの一定濃度のオゾン含有ガスを常に容器内に供給し、一定温度の純水と混合攪拌し続けると一定濃度の高濃度オゾン水が生成するという気液溶解平衡（ヘンリーの法則）を利用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
先に発明されたオゾン水製造方法に基づいてオゾン水を製造する装置は、オゾン水の原料水として水道水を逆浸透膜（ＲＯ膜）で処理した純水を使用し、またフィルター濾過した水道水で、その高濃度オゾン水を希釈して４ｐｐｍオゾン水とし、医療施設においての手洗いにオゾン水を使う用途を想定している。そのため、高度で複雑な浄水系が必要となり、装置自体が高価なものとなる。また、浄水系に含まれる逆浸透膜や活性炭等のフィルター類の定期的な交換が必要であり、ランニングコストも嵩む。もちろん、水道代やオゾン水の攪拌系に掛かる電気代もランニングコストを押し上げる。
【０００６】
ところで、最近、オゾン水が眼科の手術時の消毒剤、あるいは創傷箇所の消毒剤としても注目され始めている。眼科手術については、普通、消毒剤としてポピドンヨードが患部に使用されているが、残留性・刺激性が指摘されており、実際術後に糜爛発生やショック症状があるなど不具合が報告されている。そこで、作用が迅速で効果が及ぶスペクトルがウィルスから細菌までと広く、残留性が無いオゾン水が眼科手術時におけるポピドンヨードの代替消毒剤として注目されるようになった。しかし、手術自体の頻度は、平均的な眼科開業医で週に１〜２回が一般的であり、しかも、１回の手術で消毒剤として使われるオゾン水は３００ｍＬもあれば十分である。したがって従来のオゾン水製造装置をこのようなオゾン水使用環境で稼働させれば、電気代や水道代、メンテナンス費用が大きな負担となる。創傷箇所の消毒についても大量のオゾン水が常時必要なわけではない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み本発明を創作した。本発明は精度よく濃度調整されたオゾン水を必要なときに必要な量だけ製造する方法と、その方法に基づいてオゾン水を製造する装置とを提供することを目的としている。
【０００８】
基本となる発明は、原料水にオゾン含有ガスを溶解させて所定濃度のオゾン水を製造する方法であって、容器内に上部空隙を残して所定量の原料水を満たす給水プロセスと、容器から原料水を導出しつつアスピレータを介して再び容器内に繰り返して戻す循環プロセスと、前記アスピレータの吸気口にオゾンガス発生源に繋がった給気管路を接続しておくとともに、この給気管路と容器からの排気管路とを接続しておき、循環プロセスによるアスピレータの吸引作用によりオゾン含有ガスを容器内に導入しつつ容器内の上部空隙の気体を前記排気口より排出するオゾン溶解プロセスと、オゾン溶解プロセスを所定時間継続させたのちに、容器内のオゾン水を取り出すオゾン水取り出しプロセスとを含んでいる。
【０００９】
あるいは、前記給水プロセスと、前記循環プロセスと、前記オゾン溶解プロセスと、オゾン溶解プロセスの継続中に容器内のオゾン水、あるいは循環プロセスにより循環しているオゾン水のオゾン濃度を計測する濃度測定プロセスと、濃度測定プロセスにより所定のオゾン濃度に達したことが検出されると、容器内のオゾン水を取り出すオゾン水取り出しプロセスとを含むオゾン水製造方法としてもよい。
【００１０】
また、前記給水プロセスと、前記循環プロセスと、前記オゾン溶解プロセスと、前記濃度測定プロセスと、給気管路にオゾンを含まないガスを導入するための非オゾン供給管路を接続しておき、オゾン溶解プロセスの実行中に濃度測定プロセスにより所定の濃度以上のオゾンが検出された場合、給気管路からのオゾン含有ガスの導入を停止して前記非オゾン供給管路からオゾンを含まないオゾン非含有ガスを容器内に導入する非オゾン供給プロセスと、非オゾン供給プロセスの実行中に濃度測定プロセスによりオゾン濃度が所定濃度以下であることが検出されると、非オゾン供給管路からのオゾン非含有ガスの導入を停止して前記給気管路からのオゾン含有ガスの導入を再開する濃度調整プロセスと、非オゾン供給プロセスと濃度調整プロセスとを切り替えながら、濃度測定プロセスによりオゾン濃度が所定濃度に収束したことが検出されると、容器内のオゾン水を取り出すオゾン水取り出しプロセスとを含んだオゾン水製造方法とすることもできる。
【００１１】
なお、上記いずれかのオゾン水製造方法において、原料水として生理的食塩水を使用してもよい。
【００１２】
本発明は上記各方法に基づいてオゾン水を製造する装置にも及んでおり、アスピレータと、排気口と排水口とアスピレータの気液吐出口に接続される気液供給口とが配設された気液分離容器と、排水口とアスピレータの給水口とを連絡する循環管路と、気液分離容器に所定量の原料水を給水する給水手段と、気液分離容器内に満たされた所定量の液体を前記循環管路を介して排水口からアスピレータの給水口へと圧送するための送水手段と、オゾン発生器を上流としてオゾン含有ガスを上流から下流へ通気・排出するオゾンガス通気管路と、オゾン通気管路の途上に接続されるとともにアスピレータの吸気口に繋がる給気管路と、オゾン通気管路の前記給気管路との接続点より下流側に接続されるとともに前記排気口に繋がる排気管路と、前記送水手段により前記気液分離容器内の原料水を循環させながら、前記給気管路からのオゾン含有ガスを気液分離容器内にアスピレータを介して吸気・導入させるオゾン溶解手段と、オゾン溶解手段によるオゾン含有ガスの導入開始時点から所定時間が経過すると、ガス導入動作を停止する濃度調整手段とを備えている。
【００１３】
あるいは、前記アスピレータと、前記気液分離容器と、前記循環管路と、前記水手段と、前記送水手段と、前記オゾンガス通気管路と、前記給気管路と、前記排気管路と、前記オゾン溶解手段と、気液分離容器内、あるいは循環管路内のオゾン水のオゾン濃度を計測する濃度測定手段と、オゾン溶解手段の動作中に濃度測定手段により所定のオゾン濃度に達したことが検出されると、オゾン溶解手段を停止する濃度調整手段とを備えたオゾン水製造装置とすることもできる。
【００１４】
また、前記アスピレータと、前記気液分離容器と、前記循環管路と、前記給水手段と、前記送水手段と、前記オゾンガス通気管路と、前記給気管路と、前記非オゾン供給管路と、前記排気管路と、前記濃度測定手段と、濃度測定手段によりオゾン濃度が所定値以下であることが検出されると、前記給気管路からのオゾン含有ガスを気液分離容器内にアスピレータを介して吸気・導入させるオゾン溶解手段と、オゾン溶解手段の動作中に前記濃度測定手段により所定の濃度以上のオゾンが検出された場合には、前記給気管路からのオゾン含有ガスの導入を停止するとともに、前記非オゾン供給管路からオゾン非含有ガスをアスピレータにより吸気させて気液分離容器内に導入する非オゾン供給手段と、オゾン溶解手段と非オゾン供給手段の動作を切り替えながら、濃度測定手段により前記オゾン濃度が所定濃度に収束したことが検出されると、オゾン溶解手段と非オゾン供給手段の動作をともに停止する濃度調整手段とを備えたオゾン水製造装置としてもよい。
【００１５】
上記いずれかのオゾン水製造装置において、前記アスピレータの吸気口に吸入されるオゾン含有ガスの流量を制限する手段が設けられていてもよい。
【００１６】
また、前記送水手段と前記アスピレータ給水口との間に前記循環管路から分岐して開口する吐出口を備えるとともに、前記濃度調整手段の動作に連動して前記気液分離容器内のオゾン水をアスピレータの給水口へ循環させる経路から当該吐出口から排出する経路へ切り替えるオゾン水吐出手段を備えたオゾン水製造装置とすることもできる。なお、このオゾン水製造装置では、前記排気管路から分岐して開口するオゾン非含有ガスの導入口を備えるとともに、前記オゾン水吐出手段の動作に連動して前記排気口から前記排気管路を経て気液分離容器内のガスを排出する経路から、前記導入口からオゾン非含有ガスを排気口を経て気液分離容器内に導入する経路へ切り替える手段を備えていてもよい。
【００１７】
前記給水手段が、前記排水口と前記送水手段との間に前記循環管路から分岐・接続して原料水供給源に繋がる管路と、排水口からアスピレータ給水口への通水経路と、原料水供給源からアスピレータ給水口への通水経路とを切り替える給水管路切替手段と、当該給水管路切替手段と前記送水手段とにより、前記原料水供給源から原料水を前記気液分離容器内に供給する際、当該容器内で所定の水位に達すると、前記給水管路切替手段により通水経路を排水口からアスピレータ給水口への経路に切り替える手段とにより構成されているオゾン水製造装置とすることもできる。
【００１８】
前記気液分離容器内の液体の温度を一定に制御する手段を備えたオゾン水製造装置としてもよい。なお、濃度調整手段がオゾン溶解プロセスを所定時間継続するように構成された前記オゾン水製造装置については、前記気液分離容器内、あるいは循環管路内のの液体の温度を測定する温度測定手段を備えるとともに、前記濃度調整手段は前記所定時間を前記温度測定手段が測定した温度に応じてオゾン溶解プロセスの継続時間を設定することとしてもよい。または、前記温度測定手段と、当該容器内の液体を加熱または冷却する手段とを備えるとともに、前記濃度調整手段は、前記温度測定手段により所定の温度に達したことを検出してから、オゾン溶解手段によるオゾン含有ガスの導入を開始し、所定時間が経過すると、ガス導入動作を停止してもよい。
【００１９】
また、オゾン水のオゾン濃度の設定入力を受け付ける手段を備えたオゾン水製造装置とし、その設定濃度に応じてオゾン含有ガスの導入継続時間や濃度測定手段による測定濃度に基づく制御を行うようにしてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
＝＝＝オゾン水製造方法＝＝＝
図１に本発明のオゾン水の製造方法における原理モデルを示した。上部に空隙４０を残した状態で所定量の原料水３０を容器１に入れておき、ポンプなどの送水手段が挿入された管路（循環管路）８を介してこの容器１内の原料水３０を排出し、その排出原料水３０をアスピレータ２の給水口３より再び容器１内に繰り返して戻す循環操作を行う。
【００２１】
また、アスピレータ２の吸気口４に、放電式あるいは電解式など適宜な方式のオゾン発生器を（図示せず）に繋がった給気管路９を接続しておき、容器１からの排気管路１０をこの給気管路９に接続しておく。容器１内の原料水３０が循環すると、アスピレータ２の吸引作用により、オゾン含有ガスが給気管路９を介してアスピレータ２内に吸気される。そして、オゾン含有ガスと原料水３０がアスピレータ２内で混合されて容器１内に吐き出され、オゾン水となる。そして、容器１内に吐き出されたオゾン水をさらに循環させると、オゾン含有ガスがさらにそのオゾン水に混合・溶解してオゾン水のオゾン濃度が高くなっていく。
【００２２】
なお、容器１内の空隙４０にある未溶解のオゾン含有ガスの一部は排気口７から再度給気管路９を介してアスピレータ２内に吸気され、残りは排気管路１０を経て容器１外部へ排出される。このため、オゾン発生器が陰圧になったり、管路が陰圧で平たくつぶれたりすることがない。例えば、３０Ａで稼動する単層のオゾン発生水電解セルを採用した場合、毎分１００ｍＬ程度のオゾン含有ガスを発生するが、アスピレータ２はその数倍ものガスを吸引する能力がある。したがって、この排気管路１０からアスピレータ２への再循環回路、すなわち、給気管路９と排気管路１０との接続が本発明の要件となる。
【００２３】
図２に上記オゾン水製造方法において、オゾン水の濃度を簡単に精度よく調整するための原理図を示した。この図は、循環管路８を介して容器１内の液体を循環させた状態で所定濃度のオゾン含有ガスを容器１内に導入し始めてからの経過時間と、容器１内のオゾン水のオゾン濃度との関係を示している。この例では、原料水３０の量を３００ｍＬとし、毎分２Ｌで容器１内の液体を循環させる。そして、２３８ｇ／ｍ３のオゾン含有ガスを供給している。なお、原料水の水温と電気伝導度は、それぞれ１９．７℃、０．８９μＳ／ｃｍであった。
【００２４】
この図が示すように、本発明の方法によりオゾン水を製造すれば、オゾン含有ガスを導入してからの時間とオゾン水のオゾン濃度とに明確な相関関係が得られる。したがって、所望の濃度のオゾン水を得るためには、オゾン含有ガスの導入継続時間を測定し、相関関係に基づいて特定される時間になった時点でオゾンガスの導入を停止し、容器１内のオゾン水を取り出せばよい。
【００２５】
＝＝＝オゾン水製造装置の構造＝＝＝
図３に本発明の実施例として、上述の方法に基づいてオゾン水を製造する装置の概略構造を示した。アスピレータ２と、上部に排気口７とアスピレータ２の気液吐出口を兼ねた気液供給口５とが配設されるとともに下方に排水口６が配設された気液分離容器（以下、容器）１とを主体として、この容器１に接続された各種管路、各管路に挿入されたバルブやポンプ、水位センサなどによって構成されている。そして、制御回路部２１が各バルブやポンプを所定の手順に基づいて開閉制御するとともに、タイマーを内蔵して所定のバルブの動作継続時間を監視し、設定した時間に達すると適宜なバルブを開閉制御して、所定濃度のオゾン水を所定量製造する。なお本実施例のオゾン水製造装置は、オゾンガス発生源として電解式オゾン発生器を使用している。具体的には、固体電解質膜を隔膜とし、陽極に二酸化鉛を使用した電解セルを組み込んだ水電解式オゾン発生器を使用している。
【００２６】
また、オゾン濃度は温度によっても変化し、装置の設置環境によっては、時間・季節などに応じて大きな温度差があると、所望の濃度が設定されてもオゾン含有ガスを容器内に導入する継続時間を一律に決めることができない。そこで本実施例では、原料水を容器内に給水してそれを循環させながら原料水を加熱するとともに、容器１内の原料水の温度を監視する。そして、原料水が所定の温度になった時点でオゾン含有ガスを所望の濃度に応じた時間導入してオゾン水を製造し、そのオゾン水を吐出することとしている。しかも、ヒーターなどの加熱手段を別途設けず、オゾン発生器の発熱を利用して原料水を加熱する機構を採用しており、この加熱に係わるコストも抑えることができるようになっている。
【００２７】
具体的には、温度の監視手段として容器１内に熱電対を組込むとともに、加熱手段として、オゾン発生器の発熱部分と０．５ｍｍのチタン板を介して容器１と背中合わせにした熱交換機構を備えている。それによって、通常運転電流密度に切替えたときにオゾン発生器が発熱すると、その熱がチタン板を通じて容器１に満たされた原料水に伝わり、原料水を温める。なおこの方式は、オゾン発生器の温度上昇を抑えるという効果も得られる。なお、熱電対などの温度監視手段を循環管路８内に組み込んでもよい。
【００２８】
容器１の排水口６とアスピレータ２の給水口３とが循環管路８より接続されており、循環管路８には３方バルブＡ１４を介して吐出管路１２の一端が接続されているとともに、このバルブＡ１４に対して排水口６側にポンプ１８が挿入されている。ポンプ１８に対して排水口６側には３方バルブＢ１５を介して原料水の供給管路１３が接続されており、ポンプ１８を作動させてバルブＢ１５を原料水供給管路１３側に開くとともに、バルブＡ１４をアスピレータ２側に開くと原料水が容器１内に導入される。
【００２９】
容器１内には水位センサ（満水センサ）１９が取りつけられている。制御回路部２１は、このセンサ１９から所定水位に達した旨の信号を受け取ると、原料水供給管路１３側を閉じて排水口６側を開くようにバルブＢ１５を制御する。それによって、容器１内に所定量の原料水が満たされると、この原料水が循環管路８を介して、排水口６・バルブＢ１５・バルブＡ１４・アスピレータ２・容器１・排水口６の順に循環することになる。
【００３０】
バルブＡ１４を吐出管路１２側に開いてポンプを作動させると、容器１内の液体が吐出管路１２の他端にある吐出口より容器１外へ排出される。なお、ポンプ１８とバルブＢ１３との間にはポンプに連動する水位センサ（渇水センサ）２０が挿入されており、オゾン水を吐出するときに循環管路８内が空になると、すなわち水位が検出されなくなると、ポンプ１８を停止して容器１内の残留オゾンガスが吐出口から外部に漏出しないようにしている。
【００３１】
また、オゾン発生器に繋がる給気管路９がアスピレータ２の吸気口４に接続され、この給気管路９と排気口７からのオゾン排気管路１０とが接続されている。この例では、一端がオゾン発生器に接続され、他端にオゾン分解触媒２３が配設されたオゾン通気管路１１において、オゾン発生器側に給気管路９が分岐・接続されている。給気管路９にはバルブＤ１７が挿入されている。
【００３２】
なお、この例ではアスピレータ２から吸入されるオゾン含有ガスの通過量を任意の量に調整するために、アスピレータ２の吸気口４近辺にニードルバルブ２２が挿入されている。もちろんニードルバルブ２２に代えて、管路を通過するガス流量を可変制御するバルブを採用し、給気管路９からアスピレータ吸気口４へのガス流量を一定に制御してもよい。
【００３３】
オゾン通気管路１１のオゾン分解触媒２３側には、排気管路１０が分岐・接続されている。排気管路１０に接続されている３方バルブＣ１６は、排気口７側を共通とし、排気口７とオゾン通気管路１１側、または排気口７と大気などの非オゾンガスを導入する非オゾン導入管路２４側に切り替えて連絡させる動作をする。そして、オゾン水吐出時にこのバルブＣ１６を非オゾン導入管路側２４に開く。それによって、オゾン含有ガスがオゾン通気管路１１から排気口７を経由して容器１内に吸入されてしまうことを防ぎ、次の機会にオゾン水を製造する際、再現性よく濃度調整できるようにしている。すなわち、この容器１内に吸入されたオゾン含有ガスによりオゾン水の濃度が変動することを防止している。
【００３４】
＝＝＝オゾン水製造手順＝＝＝
本実施例のオゾン水製造装置において、所定濃度のオゾン水を得るための手順の一例を示す。本実施例では、制御回路部２１はオゾン発生器におけるオゾンガス発生に係わる制御も行っており、まず、オゾン水の製造指示を受け付けると、電解式オゾン発生器の電解セルに所定の電流密度で通電しオゾンガスを発生させる。なお、この電解式オゾン発生器に対する通電制御には特殊な省電力技術が採用されており、オゾン発生に係わる電気代も削減できるようになっている。周知の通り、電解式オゾン発生器は、電解セルへの通電を停止すると、個体電解質膜が破損してしまう場合がある。そこで、バックアップ電流として極めて微弱な電流を常時流しておく。しかし、その通電状態からオゾンガス発生時の通常運転電流密度の電流を流したとしても、所定の濃度のオゾンガスが安定して発生するようになるまで数時間から数日間を要することが知られている。これでは、必要なときにオゾン水を手早く得ることはできない。かといって、常時１〜３Ａ／ｃｍ２程度の通常運転電流密度で電流を流しておいては電気代が嵩む。また、電解セルが発熱し、その熱によって電極が破損する可能性があることから、強制的に冷却するための高価な冷却機構を別途設ける必要がある。もちろん強制冷却に水冷を採用すれば水道代が別途掛かり、冷却器を採用すれば電気代がさらに掛かる。そこで電解セルへの通電条件を検討し、オゾン水を製造しないときには、強制冷却が不要な程度の発熱で済む電流として０．１〜０．３Ａ／ｃｍ２程度の省電力電流を流しておき、この状態から電解セルに通常運転電流密度で電流を流すと、極めて早く一定濃度のオゾンガスを安定して発生するようになることを突き止めた。本実施例のオゾン水製造装置にはこの省電力技術が採用されている。
【００３５】
以上の通電制御手順に従ってオゾンガスを発生させる。このとき、バルブＤ１７を閉じた状態にしておき、オゾン含有ガスをオゾン通気管路１１に供給しておく。制御回路部２１は、所望の濃度の設定入力を受け付けると、このオゾン水製造装置におけるオゾン水濃度とオゾン含有ガス導入継続時間との相関関係に基づいて、設定濃度に応じたバルブＤ１７の開放継続時間を設定する。そして、オゾン水の製造開始操作を受け付けると、まず、バルブＢ１５を原料水供給管路１３側に開きポンプ１８を作動させ、容器１内に原料水を給水する。満水センサ１９が所定の水位を検出するとバルブＢ１３を排水口６側に開く。それによって、容器１内に所定量の原料水が貯まり、その原料水が循環管路８を介して循環する。
【００３６】
そして、原料水を循環させている状態で熱電対によって検出される原料水温度が所定温度に到達したら、バルブＤ１７を開き、オゾン含有ガスをアスピレータ吸気口４より吸引させる。それによって、オゾン含有ガスが原料水と混合されて気液供給口５から容器１内に吹き込まれる。なお、オゾン含有ガスにおけるオゾン濃度は一定濃度に保たれているものとする。また、バルブＣ１６をオゾン通気管路１１側に開き、容器１内に吹き込まれた原料水から分離した未溶解のオゾン含有ガスを排気口７から排気管路１０を経てオゾン通気管路１１に排出させる。未溶解のオゾン含有ガスの一部は、この通気管路１１の末端にあるオゾン分解触媒２３により酸素に置換され大気中に放出される経路を辿るが、大部分は、オゾン通気管路１１をこの経路とは逆に、給気管路９を経て吸気口４から再度容器１に吹き込まれる経路を辿る。
【００３７】
バルブＤ１７の開放継続時間が設定時間に達すると、バルブＤ１７を閉じ、容器１内へのオゾン含有ガス導入を停止するとともに、オゾン発生器の電流を省電力電流に切替える。そして、３方バルブＡ１４を吐出管路１２側に開くとともに３方バルブＣ１６を非オゾン導入管路２４側に開き、吐出口より容器１内のオゾン水を吐出させる。渇水センサ２０が水位を検出しなくなると、ポンプ１８の動作を停止し、３方バルブＡ１２をアスピレータ２側に開く。
【００３８】
＝＝＝原料水について＝＝＝
オゾン水を消毒・殺菌に使用する場合、原料水としては、普通、滅菌精製水や注射用蒸留水が使用される。また、眼科手術時の殺菌用途としてオゾン水を利用する場合、食塩水を加えて等張化すると患部・術部への刺激が少ないことが知られている。そのことから、上記オゾン水製造装置に原料水として生理的食塩水を使用すれば、等張化されたオゾン水を製造することができる。
【００３９】
なお、本実施例のオゾン水製造装置は、少量のオゾン水を必要なときにその都度製造するため、既製品の各種医療用水を原料水としてそのまま利用することができ、高度な浄水装置を必要としない。そのため装置の製造コストを極めて安価にすることができる。
【００４０】
＝＝＝濃度調整について＝＝＝
上記実施例のように加熱手段を設けず、原料水の温度に応じてオゾン含有ガスの導入継続時間を可変制御してもよい。すなわち、容器内や循環管路内に熱電対などの温度センサを設置し、その温度センサによる測定温度に応じて継続時間を可変設定する。例えば、容器内の液温に応じた時間・濃度特性曲線（図２参照）をあらかじめ用意しておけば、この特性に基づいて、設定濃度と温度とに応じて開放継続時間を決定することができる。なお、この温度に応じたオゾン水製造手順としては、温度センサによる測定温度出力が安定するまでの時間（液温になじむまでの時間）を考慮し、容器内に所定量の原料水が給水されてから、循環管路を介して容器内の原料水を所定時間循環させてから、温度センサによる測定温度に応じてオゾン含有ガスの導入継続時間を決定するようにしてもよい。
【００４１】
＝＝＝温度調整＝＝＝
眼科手術時の消毒液としてオゾン水を使用する際、オゾン水の浸透圧とともに温度をぬるま湯程度に温めるとより刺激が少ないことも知られている。したがって、上記実施例のオゾン水製造装置に容器内のオゾン水を一定の温度に制御する手段を付帯させてもよい。例えば、容器内あるいは容器外に加熱手段（ヒータなど）を設けるとともに、容器内や循環管路内に温度センサを設置する。そして、温度センサの測定温度に応じて加熱手段をフィードバック制御する手段を備えた構成とすればよい。
【００４２】
＝＝＝濃度測定によるフィードバック制御＝＝＝
オゾン水の濃度を、例えば循環管路の途上に挿入した濃度計により測定しながら、オゾン含有ガスの導入を制御し、所望の濃度に達したときにそのオゾン含有ガスの導入系を停止して容器内のオゾン水を取り出す製造方法も考えられる。図４にその方法に基づくオゾン水製造装置の実施例を概略構造図として示した。この例では、給気管路９の途上に大気などのオゾン非含有ガスをバルブＥ２７を介してアスピレータ２の吸気口４へ導くための非オゾン供給管路２６が接続している。また、循環管路８の途上にはオゾン濃度計２５が挿入されている。もちろん、容器１内に濃度計を設置する構成としてもよい。
【００４３】
この構成のオゾン水製造装置におけるオゾン水製造手順としては、所望の濃度を設定した上で、原料水を循環させながらオゾン含有ガスを導入する。濃度計２５で循環管路８中のオゾン水の濃度を測定し、所望の濃度を超えたらバルブＤ１７を閉じるとともにバルブＥ２７を開けてオゾン非含有ガスを容器１内に供給する。濃度計２５が所望の濃度を下回ったら、バルブＥ２７を閉じてバルブＤ１７を開け、オゾン含有ガスを供給する。このようにフィードバック制御しながら濃度が所定誤差内で所望の濃度に収束したら、バルブＤ１７とＥ２７をともに閉じるとともに、バルブＡ１４を吐出管路１２側に開いて容器１内のオゾン水を吐出させる。この際、上記実施例と同様にバルブＣ１６を非オゾン導入管路２４側に開いて容器１内にオゾン含有ガスが吸入されないようにする。また、渇水センサ２０により循環管路８内にオゾン水がなくなったことを検出するとポンプ１８を停止して吐出し動作を停止する。
【００４４】
もちろん、フィードバック制御をせず、オゾン含有ガスを導入し始めたのち、設定した濃度に達した時点でオゾン水を吐出してもよい。また、この場合には非オゾン供給管路２６を設ける必要はない。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のオゾン水製造方法によれば、精度よく濃度調整されたオゾン水を必要なときに必要な量だけ製造することができる。そのため、この方法を採用すれば、例えば、手術時や創傷箇所の殺菌・消毒など、使用頻度が低く１回の使用量が少ない医療用途に最適なオゾン水製造装置を提供することができる。
【００４６】
このオゾン水製造装置は、オゾン水製造において原料水に掛かるコストやランニングコストを抑えることができる。また、少量のオゾン水を使用する用途に最適であるため、原料水を別途製造せず、既成品の原料水を使用してもコスト的に折り合う。したがって、特別な浄水装置を必要とせず、装置自体の製造コストを削減することができる。装置も小型軽量となり設置スペースを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオゾン水製造方法の原理モデル図である。
【図２】上記オゾン水製造方法により製造されるオゾン水のオゾン濃度を調整するための原理図である。
【図３】上記オゾン水製造方法を採用したオゾン水製造装置の実施例における概略構成図である。
【図４】上記オゾン水製造装置のその他の実施例の概略構成図である。
【符号の説明】
１  気液分離容器
２  アスピレータ
８  循環管路
９  給気管路
１０  排気管路
１８  ポンプ
【図１】
2005021798.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005021798.tif 000005
【図４】
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