(57)【要約】【課題】オゾン濃度の高い状態でオゾン水を対象物に噴射させることのできるオゾン水噴射装置を提供する。【解決手段】オゾン水噴射装置１００は、オゾン水が貯留された水槽１と、水槽１に設けられてオゾン水を流出する流出管２１と、流出管２１の先端部に設けられてオゾン水を噴射するノズル２２と、オゾン水を加圧してノズル２２の先端部に移送する加圧ポンプＰとを備えている。そして、ノズル２２の先端部に、ノズル２２の径よりも小さく直線状に延出して噴射口２３に連通する延出部２４が設けられ、延出部２４の長さＭが噴射口２３の口径Ｎの少なくとも３倍以上である。【選択図】図１
2007125502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン水が貯留された水槽と、
前記水槽に設けられてオゾン水を流出する流出管と、
前記流出管の先端部に設けられてオゾン水を噴射するノズルと、
オゾン水を加圧して前記ノズルの先端部に移送する加圧手段とを備え、
前記ノズルの先端部に、前記ノズルの径よりも小さく直線状に延出して噴射口に連通する延出部が設けられ、
前記延出部の長さが前記噴射口の口径の少なくとも３倍以上であることを特徴とするオゾン水噴射装置。
【請求項２】
前記加圧手段は、渦巻き型遠心ポンプであることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水噴射装置。
【請求項３】
前記加圧手段は、ギヤーポンプであることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水噴射装置。
【請求項４】
前記加圧手段は、ダイヤフラム型ポンプであることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水噴射装置。
【請求項５】
前記水槽には、陽イオン交換膜の一方の面に陽極電極を圧接させ、他方の面に陰極電極を圧接してなる触媒電極が設けられ、
前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電流を印加し、前記陽極電極に原料水を接触させることによりオゾン水が生成され、生成されたオゾン水が前記流出管から流出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のオゾン水噴射装置。
【請求項６】
オゾン水が噴射される対象物の表面又は近傍に設けられて、噴射されるオゾン水のオゾン濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段によって検出されたオゾン濃度に基づいて前記触媒電極への通電を制御する通電制御手段とを備えていることを特徴とする請求項５に記載のオゾン水噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン水を噴射して殺菌や病害防止などに利用するためのオゾン水噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オゾン水はクリーンな殺菌性や生物に対する活性増進などの効用が周知となり、食品工業・農業から栽培漁業の海域浄化までの広い範囲で利用されるようになったことが知られている。医療関連域でも、既に手洗い殺菌や内視鏡殺菌などの用途に普及し始め、多くの医療分野において治療に役立つという研究者の報文が年々発表されている。
現在、産業用に普及しているオゾン水の製法は大別して放電により生成したオゾンガスに溶解させるガス溶解法、電解により生成したオゾンガスを水に溶解させる電解ガス溶解法、電解面に原料水を直接接触させてオゾン水を生成させる直接電解法（例えば、特許文献１参照）の３方式が実用されている。
特に最近では、直接電解法が他のガス溶解法に比べ小型経済的であり、かつ高濃度ガスの漏洩の危険がない等の理由から、野菜や食品の殺菌や付着農薬の分解など食品業界から農業分野にまで多く普及し始めている。
【０００３】
このように生成されたオゾン水について、その殺菌性や病害防止性を利用するために、例えば水槽中にオゾン水を満たしておき、その中に殺菌すべき野菜や果物を投入して殺菌し、その鮮度を長持ちさせる等の浸積法が普及している。
一方、スプレーノズルを用いて、手指などの対象物にオゾン水を噴射して殺菌したり、さらには農作物の表面にオゾン水を噴射して病害防止に役立てる等の用途も知られており、オゾン水による効果が判明している。
【特許文献１】特開平８−１３４６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のように対象物にオゾン水をスプレーノズルを用いて微粒化又は噴霧化した場合、図９に示すようにノズル２００の噴射口２０１でオゾン水が急激に減圧されて、オゾン水中の溶解オゾンガスが溶液から分離することがあった。そのため、オゾン水が対象物に到達したときにはオゾン濃度が噴射前の濃度に対して１０〜３０％という低濃度にまで減衰することが知られている。そのため、噴射時の著しいオゾン水の濃度減衰の対策が見当たらず普及が妨げられている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、オゾン濃度の高い状態でオゾン水を対象物に噴射させることのできるオゾン水噴射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、まずスプレーノズルにおけるオゾン濃度の大幅な減衰現象について実験を繰り返し考察したところ、オゾン水がノズルの噴射口において急激な減圧を受け、さらに水流が分断されることにより、溶解していたオゾンガスが溶液から分離することが判明した。したがって、この分離を防止するためにはオゾン水の急激な減圧を避け、さらに水流の微滴化分断も行わないで対象物まで到達させる必要があることを知った。そこで、オゾン水流を減圧せずに対象物に到達させるためには、加圧することにより連続した細流として噴射することが実用的であり、さらに細流として空気中に噴射させるためには、噴射口までの長さが一定以上あれば良いという知見を得た。
そこで、上記課題を解決するため請求項１の発明は、例えば図１に示すように、オゾン水が貯留された水槽１と、
前記水槽に設けられてオゾン水を流出する流出管２１と、
前記流出管の先端部に設けられてオゾン水を噴射するノズル２２と、
オゾン水を加圧して前記ノズルの先端部に移送する加圧手段（加圧ポンプＰ）とを備え、
前記ノズルの先端部に、前記ノズルの径よりも小さく直線状に延出して噴射口２３に連通する延出部２４が設けられ、
前記延出部の長さＭが前記噴射口の口径Ｎの少なくとも３倍以上であることを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、ノズルの先端部に、ノズルの径よりも小さく直線状に延出して噴射口に連通する延出部が設けられ、延出部の長さが噴射口の口径の少なくとも３倍以上であるので、加圧手段によって加圧されたオゾン水は延出部内で加速されて、連続した細流状となって噴射口から勢いよく噴射される。
つまり、オゾン水は、急激な減圧や攪拌によって溶解していたオゾンガスが溶液から分離してオゾン濃度が減衰し易いという性質をもつものであるので、図９に示す従来のようにノズルの先端部に直接、ノズルの径よりも小さな噴射口が設けられ、ノズルの先端部と噴射口との距離が短い場合には噴射口で急激な減圧を受けることから、オゾン水が噴霧状となって噴射され、水流が分断されてオゾンガスが溶液から分離してしまう。そのため、オゾン濃度の減衰が生じるが、本発明のように噴射口の口径の少なくとも３倍以上の長さを有する直線状に延出した延出部を設けてノズルの先端部と噴射口との距離をある程度確保し、さらにオゾン水を加圧することによって、噴射口での急激な減圧を防止できる。その結果、水流が分断されて、溶解していたオゾンガスが溶液から分離することがなくなり、連続した水流の状態で噴射口から噴射される。これにより、オゾン濃度の高い状態でオゾン水を対象物に到達させることができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のオゾン水噴射装置において、
前記加圧手段は、渦巻き型遠心ポンプであることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明によれば、加圧手段が渦巻き型円心ポンプであるので、噴射距離が１ｍ未満の場合においてはより簡単な設備でオゾン水を噴射することができる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１に記載のオゾン水噴射装置において、
前記加圧手段は、ギヤーポンプであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明によれば、加圧手段がギヤーポンプであるので、数ｍの距離の対象物にも細流を分断しないで的確に対象物に噴射させることができる。特に、農作物などに高濃度オゾン水を噴射して病害防止する等の目的に沿うことができる。
また、オゾン水は急激な攪拌によりオゾン濃度が減衰するが、３〜５ｐｐｍの濃度では簡便な渦巻き型円心ポンプを使用しても支障がないが、高濃度の１０ｐｐｍの場合には、ギヤーポンプを使用する方が濃度減衰の防止に効果的である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１に記載のオゾン水噴射装置において、
前記加圧手段は、ダイヤフラム型ポンプであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明によれば、加圧手段がダイヤフラム型ポンプであり、オゾン水をダイヤフラムで圧縮するため、オゾン濃度の減衰は極めて少なく、高濃度のオゾン水を噴射させることができ、比較的小流量に適している。特に半導体の微細なトレンチ構造部などに高濃度オゾン水を噴射する場合や、近似研究の進んでいる人体組織や臓器などへの噴射にも適している。
【００１３】
請求項５の発明は、例えば図２〜４に示すように、請求項１〜４のいずれか一項に記載
のオゾン水噴射装置において、
前記水槽１Ａには、陽イオン交換膜３１Ａの一方の面に陽極電極３２Ａを圧接させ、他方の面に陰極電極３３Ａを圧接してなる触媒電極３Ａが設けられ、
前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電流を印加し、前記陽極電極に原料水を接触させることによりオゾン水が生成され、生成されたオゾン水が前記流出管から流出されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明によれば、水槽には、触媒電極が設けられているので、陽極電極と陰極電極との間に直流電流を印加し、陽極電極に原料水を接触させることによって原料水の電気分解により陽極電極面にオゾン気泡が発生し、陰極電極面に水素気泡が発生する。そして、発生したオゾン気泡が水槽内の原料水に溶解することによりオゾン水が生成され、さらに生成されたオゾン水が流出管から流出されるため、オゾン水を生成するための大掛かりで高額な装置を使用する必要もなく、オゾン水を簡易に生成してノズルを介して噴射させることができる。
【００１５】
請求項６の発明は、例えば図４に示すように、請求項５に記載のオゾン水噴射装置において、
オゾン水が噴射される対象物Ｔの表面又は近傍に設けられて、噴射されるオゾン水のオゾン濃度を検出する濃度検出手段（濃度検出センサＳ）と、
前記濃度検出手段によって検出されたオゾン濃度に基づいて前記触媒電極への通電を制御する通電制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明によれば、濃度検出手段で検出したオゾン濃度に基づいて通電制御手段が触媒電極への通電を制御するので、常に所定のオゾン濃度を維持した状態で対象物にオゾン水を噴射させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るオゾン水噴射装置によれば、加圧手段によって加圧されたオゾン水が直線状に延出した延出部内で加速され、連続した細流状となって噴射口から勢いよく噴射される。その結果、オゾン水中の溶解オゾンガスが水から分離することなく、オゾン濃度の高い状態でオゾン水を対象物に確実に噴射させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［第一の実施の形態］
図１(a)は、第一の実施の形態に係るオゾン水噴射装置１００の構成を示した概略図、図１(b)は、ノズル２２及び延出部２４の側断面図である。
本発明に係るオゾン水噴射装置１００は、予め生成されたオゾン水が貯留された水槽１と、水槽１に設けられて水槽１内のオゾン水を流出する流出管２１と、流出管２１の先端部に設けられてオゾン水を噴射するノズル２２と、オゾン水を加圧してノズル２２の先端部へオゾン水を移送する加圧ポンプ（加圧手段）Ｐとを備えている。
流出管２１には、例えばホース等が用いられ、水槽１に接続弁等を介して接続されており、加圧ポンプＰを介して先端部にノズル２２が取り付けられている。ノズル２２の先端部には、ノズル２２の径よりも小さく直線状に延出して噴射口２３に連通する延出部２３が設けられている。延出部２４の長さＭは噴射口２３の口径Ｎの少なくとも３倍以上である。具体的には、噴射口２３の口径が３ｍｍで、延出部２４の長さは１５ｍｍとすることが好ましい。また、延出部２４の口径は噴射口２３の口径Ｎとほぼ等しくなっている。
流出管２１、ノズル２２及び延出部２４は、例えば樹脂製や金属製等とすることができる。
【００１９】
加圧ポンプＰは、渦巻き型遠心ポンプ、ギヤーポンプ及びダイヤフラム型ポンプのいずれかを使用することが好ましい。
渦巻き型遠心ポンプは、噴射距離が１ｍ未満の場合においてはより簡単な設備でオゾン水を噴射することができるので好都合である。
ギヤーポンプは、より高圧を印加することができ、数ｍの距離の対象物にも的確に細流を分断しないで対象物Ｔに噴射することができる。特に、農作物などに高濃度オゾン水を噴射して病害防止する等の目的に沿うことができる。
ダイヤフラム型ポンプは、オゾン水をダイヤフラムで圧縮するためオゾン濃度の減衰は極めて少なく、高濃度のオゾン水を噴射することができ、比較的小流量に適している。特に、半導体の微細なトレンチ構造部などに高濃度オゾン水を噴射する用途に適している。
【００２０】
次に、オゾン水噴射装置１００の作用について説明する。
水槽１内に貯留されたオゾン水は、流出管２１内へ流出し、加圧ポンプＰによって加圧されることで流出管２１の先端部に設けられたノズル２２の噴射口２３から対象物Ｔへと噴射される。このとき、ノズル２２の延出部２４の長さＭが噴射口２３の口径Ｎの３倍以上であるから、噴射口２３で急激に減圧されることなく延出部２４内でオゾン水が加速されて、噴射口２３から噴射されるオゾン水は細流状となり、勢いよく噴射されることになる。
【００２１】
ここで、本発明のオゾン水噴射装置１００を使用して延出部２４を有するノズル２２の噴射口２３からオゾン水を噴射させた場合の本発明例と、延出部２４のないノズル２００を使用して噴射させた場合の比較例とを挙げて本発明の効果について説明する。
本発明の一実施例として、延出部２４の長さＭを１５ｍｍ、噴射口２３の口径Ｎを３ｍｍとし、加圧ポンプＰで加圧してオゾン濃度５ｐｐｍのオゾン水を噴射させた。このとき、噴射口２３から１００ｍｍの地点でのオゾン水のオゾン濃度と、３００ｍｍの地点でのオゾン濃度について測定した。
一方、比較例として、延出部２４のないノズル２００（図９の場合）を使用して、同様にオゾン濃度５ｐｐｍのオゾン水を噴射させて、噴射口２０１から１００ｍｍの地点と、３００ｍｍの地点におけるオゾン濃度を測定した。その結果を表１に示す。
【表１】
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この結果から明らかなように、本発明のように直線状に延出した延出部２４を設けた場合には、１００ｍｍの地点や３００ｍｍの地点においても、オゾン濃度がほとんど減衰していないことが認められる。一方、比較例の場合には、１００ｍｍの地点では０．９ｐｐｍとなり、噴射前の濃度の約１８％にまでオゾン濃度が減衰し、３００ｍｍの地点ではオゾン水が霧化して濃度が検出できなかったことから、噴射口２０１での急激な減圧によりオゾンガスが溶液から分離したことが認められる。これにより、本発明のオゾン濃度の維持に関する効果が明らかである。
【００２２】
以上、本発明の第一の実施の形態によれば、ノズル２２の先端部にノズル２２の径よりも小さく直線状に延出する延出部２４を設け、延出部２４の長さＭが噴射口２３の口径Ｎの少なくとも３倍以上であるので、加圧ポンプＰによって加圧されたオゾン水は延出部２４内で水流となって流れ、噴射口２３では急激に減圧されない。そのため、オゾンガスが溶液から分離することもなく、連続した水流の状態で噴射口２３から噴射され、オゾン濃度の高い状態でオゾン水を対象物Ｔに到達させることができる。
【００２３】
［第二の実施の形態］
図２は、第二の実施の形態に係るオゾン水噴射装置の水槽１Ａを示した斜視図、図３は、水槽１Ａの平断面図、図４は、ノズル２２Ａ及び延出部２４Ａの側断面図である。
第二の実施の形態は、第一の実施の形態のオゾン水を貯留する水槽１と異なり、水槽１Ａ内でオゾン水が生成されるよう構成されており、オゾン水が生成される水槽１Ａに、流出管２１Ａや加圧ポンプＰが接続されている。
第二の実施の形態における水槽１Ａ内には、原料水が満たされており、触媒電極３Ａが配置されている。そして、触媒電極３Ａに直流電圧を印加することによってオゾン気泡を発生させて、そのオゾン気泡を原料水に溶解させることによりオゾン水が生成される。
【００２４】
水槽１Ａは、平断面視略Ｔ字状をなした略箱体であって、長手方向に延びる側面の一部が外側に突出して突出部分１１Ａを有している。水槽１Ａの短手方向における一端面には、水槽１Ａ内に原料水を流入するための流入管２０Ａが取り付けられ、他端面には水槽１Ａ内で反応して生成されたオゾン水が流出する流出管２１Ａが取り付けられている。
【００２５】
流入管２０Ａは、原料水が貯留された原料水貯留タンク（図示略）にポンプ（図示略）を介して連結されている。また、流出管２１Ａは、水槽１Ａ内で生成されて流出するオゾン水を加圧する加圧ポンプＰに連結され、流出管２１Ａの先端部にはノズル２２Ａが設けられている。このノズル２２Ａの先端部に、ノズル２２Ａの径よりも小さく直線状に延出して噴射口２３に連通する延出部２４Ａが設けられている。このノズル２２Ａは、第一の実施の形態のノズル２２と同様のものであり、延出部２４Ａの長さＭは、噴射口２３Ａの口径Ｎの少なくとも３倍以上である。
このような水槽１Ａのうち突出部分１１Ａには、その底部に水槽１Ａの内壁面１１aに沿って触媒電極３Ａが配設されている。
【００２６】
触媒電極３Ａは、陽イオン交換膜３１Ａの一方の面に陽極電極３２Ａを密着させ、他方の面に陰極電極３３Ａを密着させてなるもので、陰極電極３３Ａ面が突出部分１１Ａを形成する長手方向における内壁面１１a側を向き、陽極電極３２Ａ面が前記内壁面１１aと対向する内壁面１１b側を向くように配されている。このように触媒電極３Ａを配置することにより、流入管２０Ａから水槽１Ａ内に流入された原料水の大部分が陽極電極３２Ａ面に連続接触して流れる第一の流路４１Ａと、流入管２０Ａから水槽１Ａ内に流入された原料水の一部が分岐して陰極電極３３Ａ面と突出部分１１Ａを形成する長手方向における内壁面１１aとの間を陰極電極３３Ａ面と連続接触して流れる第二の流路４２Ａとに仕切られている。
また、陽極電極３２Ａと陰極電極３３Ａとの間には、電源装置（図示しない）の出力端３４Ａが電気的に連結され、直流電圧が印加されるように構成されている。すなわち、陽極電極３２Ａ及び陰極電極３３Ａは、各電極３２Ａ、３３Ａに導線を介して電源装置に連結されている。印加する直流電圧は、例えば６〜１５ボルトが好ましい。
【００２７】
陽イオン交換膜３１Ａとしては、従来公知のものを使用することができ、発生するオゾンに耐久性の強いフッ素系陽イオン交換膜を使用することができ、例えば厚さ２００〜３００ミクロンが好ましい。
【００２８】
陽極電極３２Ａと陰極電極３３Ａとは、陽イオン交換膜３１Ａを全面的に覆い隠すように密着されるものではなく、多数の通孔を設けて、陽極電極３２Ａと陰極電極３３Ａとは陽イオン交換膜３１Ａに接触部と非接触部とを有して重ねられている。すなわち、陽極電極３２Ａ及び陰極電極３３Ａはグレーチング状又はパンチングメタル状をなしている。図３ではグレーチングの場合を示している。特に、陰極電極３３Ａは陽極電極３２Ａよりも目の粗さが粗くなるように形成されている。具体的に、グレーチング状とは線材を溶接した格子状で、パンチングメタル状とは金属板に多数の通孔を形成した多孔板状である。
【００２９】
陽極電極３２Ａとしてはオゾン発生触媒機能を有した金属を使用し、この金属としては二酸化鉛が最も広く知られている。しかし、この二酸化鉛は加工が難しく、微小な通孔が不規則に存在するポーラス体を使用しているが、二酸化鉛のポーラス体は脆弱で耐久性に劣り、さらにはオゾン水中に鉛が溶出する可能性もあることから、純粋なオゾン水を得るため、白金又は白金被覆金属の電極を使用することが好ましく、特に、本発明ではチタンに白金を被覆した金属を使用することが好ましい。
一方、陰極電極３３Ａとしては、金、銀、白金、チタンの金属を使用することが好ましく、特に銀又は銀を被服した金属を使用することがより好ましい。
そして、陽極電極３２Ａは平面状の金属をグレーチング状に加工することが望ましい。また、被覆処理としては、例えばメッキや熱着等により行うことができる。
【００３０】
このようにグレーチング状の陽極電極３２Ａとすることによって、陽極電極３２Ａを構成する部材の交点部位Ｘが尖って外面に突出し、水流と接触して渦流を生じ、陽極電極３２Ａで発生したオゾンの微泡を巻き込んで溶解を早めることができる。
【００３１】
また、パンチングメタル状の電極とした場合には、多孔板は略平面的であるので、多孔板と平行な水はこの多孔板内をほとんど流過しづらいので、例えば、ラス網の下に重ねて併用することがより好ましい。
【００３２】
このような陽イオン交換膜３１Ａ、陽極電極３２Ａ及び陰極電極３３Ａは、それぞれ板状に形成されており、これらを密着させた後、絶縁性の接合部材（図示しない）により接合されることによって触媒電極３Ａとされている。また、触媒電極３Ａの水槽１Ａへの固定方法としては、例えば、水槽１Ａの突出部分１１Ａにおける内壁面１１aから陰極電極３３Ａに向けて所定箇所に棒状の取付部材（図示しない）を設けて、これによって支持するように固定しても良い。ここで使用する取付部材は、耐オゾン性の材料からなるものが好ましい。また、その他、水槽１Ａの底面に触媒電極３Ａを直接固定しても良く、特に限定しない。
【００３３】
また、図４に示すように、オゾン水噴射装置は、対象物Ｔの表面又は近傍にオゾン濃度を検出するオゾン濃度検出センサ（濃度検出手段）Ｓと、オゾン濃度検出センサＳにより検出したオゾン濃度に基づいて触媒電極３Ａへの通電を制御する通電制御手段（図示しない）とを備えている。
オゾン濃度検出センサＳは、対象物Ｔに噴射するオゾン濃度を検出できるように、対象物Ｔの表面又は近傍に設けられている。また、オゾン濃度検出センサＳは、図示しないが検出電極と電位測定の基準となる比較電極、これら検出電極及び比較電極の一方の端部に結線して電位を測定する電位差計等から構成されている。したがって、検出電極及び比較電極の先端部（他方の端部）を対象物に噴射するオゾン水に接触させ、検出電極のオゾン濃度変化による検出電極と比較電極との電位差を検出して濃度を測定する。
検出電極としては、例えば白金や金等からなる電極を使用し、比較電極としては銀／塩化銀を使用することが好ましい。
このようにして検出されたオゾン濃度と、予め設定されたオゾン濃度とが一致するように電源装置の通電制御部（通電制御手段）が陽極電極３２Ａ及び陰極電極３３Ａ間の電圧を制御するように構成されている。
【００３４】
次に、上述の構成をなしたオゾン水噴射装置の作用について説明する。
図２〜図４に示すように、流入管２０Ａから原料水を水槽１Ａ内に流入させて、水槽１Ａ内を満たして水流を発生させておく。
同時に、電源装置を駆動させることによって陽極電極３２Ａ及び陰極電極３３Ａ間に所定の電圧を印加する。この通電により原料水が電気分解されて、陽極電極３２Ａ側にはオゾン気泡が発生し、陰極電極３３Ａ側には水素気泡が発生する。
【００３５】
また、第一の流路４１Ａでは水流が発生しているので、陽極電極３２Ａ側において原料水はわずかな陽極電極３２Ａの凹凸によって流れの方向が複雑に変わり渦流となる。そのため、陽極電極３２Ａ側では、発生したオゾン気泡をいち早く水中に取り込んで溶解させることによってオゾン水を生成し、陽極電極３２Ａと陽イオン交換膜３１Ａとの間（正確には陽極電極３２Ａと陰極電極３３Ａとの間）に電流が多く流れる状態を確保することになる。
【００３６】
一方、第二の流路４２Ａにおいても水流が発生しているため、陰極電極３３Ａ側において、水流は陽極電極３２Ａと同様に陰極電極３３Ａの凹凸によって流れの方向が変わるが、陽極電極３２Ａよりも目の粗い電極であるので、流れの方向が陽極電極３２Ａほど複雑に変わることはない。そのため、陰極電極３３Ａで発生した水素気泡はある程度の大きさになった後、ゆっくりと陰極電極３３Ａから離されてその浮力によって、水面へと上昇し、水素ガスとして系外に放出されるか、あるいは一部は流水中に取り込まれて水素懸濁水として第二の流路４２Ａから第一の流路４１Ａへと流れ、オゾン水と混合される。
【００３７】
以上のようにしてオゾン水が生成されると、オゾン水は流出管２１Ａへと流出されて流出管２１Ａ内で加圧ポンプＰによって加圧される。そして、先端部に設けられたノズル２２Ａの噴射口２３Ａから対象物Ｔへと噴射される。このとき、ノズル２２Ａの延出部２４Ａの長さＭが噴射口２３Ａの口径Ｎの３倍以上であるから、噴射口２３Ａで急激に減圧されることなく延出部２４Ａ内でオゾン水が加速されて、噴射口２３Ａから噴射されるオゾン水は細流状となり、勢いよく噴射されることになる。
【００３８】
また、ノズル２２Ａから噴射されたオゾン水は、オゾン濃度検出センサＳによって対象物Ｔの近傍でオゾン濃度が測定され、オゾン濃度が予め設定されたオゾン濃度となるように電源装置の陽極電極３２Ａ及び陰極電極３３Ａ間の電圧が制御される。
【００３９】
なお、上記実施の形態において、陰極電極３３Ａで発生した水素を第二の流路４２Ａから第一の流路４１Ａに流れないように第二の流路４２Ａに別の流路を形成して、第一の流路４１Ａを流れるオゾン水と混合しないように構成しても構わない。
【００４０】
以上、本発明の第二の実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様にノズル２２Ａの先端部にノズル２２Ａの径よりも小さく直線状に延出する延出部２４Ａを設け、延出部２４Ａの長さＭが噴射口２３Ａの口径Ｎの少なくとも３倍以上であるので、連続した水流の状態で噴射口２３Ａから噴射され、高濃度の状態でオゾン水を対象物Ｔに到達させることができる。
また、水槽１Ａには、触媒電極３Ａが設けられているので、陽極電極３２Ａと陰極電極３３Ａとの間に直流電流を印加し、陽極電極３２Ａに原料水を接触させることにより原料水の電気分解により随時オゾン水が生成され、さらに生成されたオゾン水が流出管２１Ａから流出されるので、オゾン水を生成するための大掛かりで高額な装置を使用する必要もなく、オゾン水を簡易に生成してノズル２２Ａを介して噴射させることができる。
そして、対象物Ｔの表面又は近傍に濃度検出センサＳが設けられているので、濃度検出センサＳで検出したオゾン濃度に基づいて通電制御手段が触媒電極３Ａへの通電を制御することにより、常に所定のオゾン濃度を維持した状態で対象物Ｔにオゾン水を噴射させることができる。
【００４１】
［第三の実施の形態］
図５は、第三の実施の形態に係るオゾン水噴射装置の水槽１Ｂの斜視図、図６は、水槽１Ｂの側断面図、図７は、水槽１Ｂの平断面図である。
第三の実施の形態も、第一の実施の形態のオゾン水を貯留する水槽１と異なり、水槽１Ｂ内でオゾン水が生成されるよう構成されており、オゾン水が生成される水槽１Ｂに、流出管（図示しない）や加圧ポンプ（図示しない）が接続されている。
第三の実施の形態における水槽１Ｂは、第二の実施の形態の水槽１Ａと異なり略円筒形状であり、水槽１Ｂの上端部近傍まで原料水で満たされている。水槽１Ａには、水槽１Ａ内で生成されたオゾン水を流出する流出管が設けられている。流出管は、オゾン水を加圧する加圧ポンプに連結され、流出管の先端部にはノズル（図示しない）が設けられている。このノズルは、噴射口に連通する直線状に延出した延出部を有し、ノズルは第一の実施の形態のノズル２２と同様のものであり、延出部の長さは、噴射口の口径の少なくとも３倍以上である。
また、水槽１Ｂの下側には、水槽１Ｂの内壁面に沿って円弧状に触媒電極３Ｂが配設さ
れている。
【００４２】
触媒電極３Ｂは、陽イオン交換膜３１Ｂの一方の面に陽極電極３２Ｂを密着させ、他方の面に陰極電極３３Ｂを密着させてなるものである。陽イオン交換膜３１Ｂ、陽極電極３２Ｂ及び陰極電極３３Ｂの構成材料等は、円弧状に形成した以外は第二の実施の形態の陽イオン交換膜３１Ａ、陽極電極３２Ａ及び陰極電極３３Ａからなる触媒電極３Ａと同様であるためその説明を省略する。
円弧状の触媒電極３Ｂは、水槽１Ｂの中心部側に陽極電極３２Ｂが配置され、外側に陰極電極３３Ｂが配置されるように水槽１Ｂ内に固定されている。
水槽１Ｂ内の固定方法としては、例えば、水槽１Ｂの内壁面から陰極電極３３Ｂに向けて所定箇所に棒状の取付部材（図示しない）を設けて、これによって支持するように固定しても良い。ここで使用する取付部材は、耐オゾン性の材料からなるものが好ましい。また、その他、水槽１Ｂの底面に触媒電極３Ｂを直接固定しても良く、特に限定しない。
【００４３】
また、水槽１Ｂ内には、円筒中心部に向けて水槽１Ｂ内に旋回水流を発生させるための回転子５Ｂ及び攪拌装置からなる旋回水流発生手段を備えている。
攪拌装置としては、マグネットスターラ６Ｂ（図６のみ図示）を使用することが好ましく、装置本体６１Ｂと、装置本体６１Ｂ内のモータ６２Ａと、このモータ６２Ｂの回転軸に連結されて回転する磁石６３Ｂから構成されており、マグネットスターラ６Ｂの上面に載置された水槽１Ｂ内のマグネット回転子５Ｂを所望の回転数で回転させることができるようになっている。このように攪拌装置はマグネットにより攪拌する非接触式の装置であるので、水槽１Ｂ内の底部に貫通穴を設けて直接、回転子５Ｂを回転させて旋回水流を発生させる接触式の装置に比べて、貫通穴付近にパッキン処理をする必要もなく、パッキンによるオゾン水の劣化が生じることもない。その他の旋回水流発生手段としては、ポンプで駆動するインペラを使用することができる。
【００４４】
なお、上記第二の実施の形態の図４で説明したように、第三の実施の形態のオゾン水噴射装置は、対象物の表面又は近傍にオゾン濃度を検出するオゾン濃度検出センサと、オゾン濃度検出センサにより検出したオゾン濃度に基づいて触媒電極への通電を制御する通電制御手段とを備えている。
【００４５】
図８は、水素誘導路７Ｂが設けられた水槽１Ｂの平断面図である。
また、図８に示すように、水槽１Ｂ内には、陰極電極３３Ｂから発生した水素を旋回水流によって陰極電極３３Ｂから離して水面又は外気に放出させる水素誘導路７Ｂを設けても良い。この水素誘導路７Ｂは、水槽１Ｂ内において触媒電極３Ｂの上方から水槽１Ｂの上端部に延在する円筒状部材７１Ｂを配設することによって、水槽１Ｂの内周面と円筒部材７１Ｂとの隙間に形成する。このように水素誘導路７Ｂを設けることによって、陰極電極３３Ｂから発生した水素気泡を、水素誘導路７Ｂを介して水面又は外気に放出することができる。円筒状部材７１Ｂの水槽１Ｂへの固定方法は、例えば、上方から円筒状部材７１Ｂを吊り下げる構成としても良いし、水槽１Ｂ内の内面に、円筒状部材７１Ｂを挟み込んで支持する棒状の部材を設けて固定する構成としても良く、特に限定しない。図８中、図７と同様の構成部分については同様の符号を付した。
【００４６】
次に、上述の構成をなしたオゾン水噴射装置の作用について説明する。
まず、水槽１Ｂ内に精製水を満たし、攪拌装置を駆動させることによって回転子５Ｂを回転させて、水槽１Ｂ内に一定の速度の旋回水流を発生させておく。
そして、電源装置を駆動させることによって陽極電極３２Ｂ及び陰極電極３３Ｂ間に所定の電圧を印加する。ここで、陰極電極３３Ｂに塩化銀を使用しているので、通電により陽極電極３２Ｂと陰極電極３３Ｂとの間に電路が形成されて、水槽１Ｂ内の中心部側を旋回する精製水が陽極電極３２Ｂに接触することによって陽極電極３２Ｂ上に酸素と多量のオゾンが発生し、発生したオゾンは旋回水流中に溶解してオゾン水化する。陰極電極３３Ｂでは、水槽１Ｂ内の内壁面側を旋回する精製水が陰極電極３３Ｂに接触することによって水素が生成される。
【００４７】
また、第二の実施の形態と同様に、旋回水流によって陽極電極３２Ｂ側ではわずかな陽極電極３２Ｂの凹凸によって流れの方向が複雑に変わり、渦流が発生し、陽イオン交換膜３１Ｂの表面に発生したオゾン気泡をいち早く水中に取り込んで溶解させることによってオゾン水を生成し、陽極電極３２Ｂと陽イオン交換膜３１Ｂとの間に電流が多く流れる状態を確保することになる。
【００４８】
一方、陰極電極３３Ｂ側でも陰極電極３３Ｂの凹凸によって流れの方向が変わるが、陽極電極３２Ｂよりも目の粗い電極であるので、流れの方向が陽極電極３２Ｂほど複雑に変わることはなく、陰極電極３３Ｂで発生した水素気泡はある程度の大きさになった後、ゆっくりと陰極電極３３Ｂから離されてその浮力によって、水面へと上昇し、水素ガスとして系外に放出されるか、あるいは一部は流水中に取り込まれて水素懸濁水として、オゾン水と混合される。
【００４９】
以上のようにしてオゾン水が生成されると、オゾン水は流出管へと流出されて流出管内で加圧ポンプによって加圧される。そして、先端部に設けられたノズルの噴射口から対象物へと噴射される。このとき、ノズルの延出部の長さが噴射口の口径の３倍以上であるから、延出部内でオゾン水が加速され、噴射口から噴射されるオゾン水は細流状となり、勢いよく噴射されることになる。
【００５０】
また、ノズルから噴射されたオゾン水は、オゾン濃度検出センサによって対象物の近傍でオゾン濃度が測定され、オゾン濃度が予め設定されたオゾン濃度となるように電源装置の陽極電極３２Ｂ及び陰極電極３３Ｂ間の電圧が制御される。
【００５１】
以上、本発明の第三の実施の形態によれば、第二の実施の形態と同様の効果を得ることができるのでその説明を省略する。
【００５２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述したノズル２２，２２Ａの形状は、直線状に延出し、上述の長さＭを有する延出部２４，２４Ａを備えたものであれば適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示したものであって、(a)はオゾン水噴射装置１００の構成を示した概略図、(b)はノズル２２及び延出部２４を示した側断面図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態を示したものであって、オゾン水噴射装置の水槽１Ａの斜視図である。
【図３】水槽１Ａの平断面図である。
【図４】ノズル２２Ａ及び延出部２４Ａを示した側断面図である。
【図５】第三の実施の形態を示したものであって、オゾン水噴射装置の水槽１Ｂの斜視図である。
【図６】水槽１Ｂの側断面図である。
【図７】水槽１Ｂの平断面図である。
【図８】水素誘導路７Ｂが設けられた水槽１Ｂの平断面図である。
【図９】従来例を示したものであって、ノズル２００の側断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ，１Ｂ  水槽
３Ａ，３Ｂ  触媒電極
２１，２１Ａ  流出管
２２，２２Ａ  ノズル
２４，２４Ａ  延出部
３１Ａ，３１Ｂ  陽イオン交換膜
３２Ａ，３２Ｂ  陽極電極
３３Ａ，３３Ｂ  陰極電極
１００  オゾン水噴射装置
Ｍ  延出部の長さ
Ｎ  噴射口の口径
Ｐ  加圧ポンプ
Ｓ  濃度検出センサ（濃度検出手段）
【図１】
2007125502.tif 000004
【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】
2007125502.tif 000010
【図８】
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【図９】
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