(57)【要約】【課題】  オゾン液排水の際にオゾン液とともにオゾンガスが漏洩するのを防ぎ、また、循環型オゾン液生成装置においては、オゾンガスの再利用率の低下を防ぐオゾン液生成装置及びオゾン液生成方法を実現する。【解決手段】  オゾンガスを発生するオゾン発生手段と、前記オゾンガスと液体を混合し、オゾン液を生成する気液混合手段と、前記オゾン液を気液分離する貯液槽と、前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を検知する水位検知手段と、前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を制御する水位制御手段を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2013094712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンガスを発生するオゾン発生手段と、
前記オゾンガスと液体を混合し、オゾン液を生成する気液混合手段と、
前記オゾン液を気液分離する貯液槽と、
前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を検知する水位検知手段と、
前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を制御する水位制御手段を備えたことを特徴とするオゾン液生成装置。
【請求項２】
前記水位制御手段は、前記貯液槽の排水によりオゾンガスが漏洩し始める水位よりもオゾン液の水位が上部になるように制御することを特徴とする請求項１記載のオゾン液生成装置。
【請求項３】
前記オゾン液生成装置は、前記オゾン発生手段と前記気液混合手段と前記貯液槽との間に気体を循環させる循環経路を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のオゾン液生成装置。
【請求項４】
前記水位制御手段は、前記貯液槽と前記循環経路の接続位置よりもオゾン液の水位が下部になるように制御することを特徴とする請求項３記載のオゾン液生成装置。
【請求項５】
オゾンガスを発生させるオゾンガス発生工程と、
前記オゾンガスと液体を混合し、オゾン液を生成する気液混合工程と、
前記オゾン液を気液分離する気液分離工程と、
前記オゾン液の水位を検知する水位検知工程と、
前記オゾン液の水位を制御する水位制御工程を含むことを特徴とするオゾン液生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン液を生成するオゾン液生成装置およびオゾン液生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、オゾン液生成装置は、オゾン発生器と気液混合器を備え、オゾン発生器で発生させたオゾンガスを水などの液体と混合させ、オゾン液を生成している。オゾン液生成装置には、大きく分けて非循環型と循環型がある。非循環型オゾン液生成装置は、オゾン発生器で発生させたオゾンガスを水などの液体と混合させ、オゾン液を生成するとともに、水などの液体に溶け込めずに残ったオゾンガスは、一旦保存槽などの密閉容器内部にストックされ、ガス分解してから外部に排出されるか、あるいはオゾンフィルタなどを通じて人体に影響がない程度のオゾン濃度にしてから外部に排出される。
【０００３】
一方、特許文献１に示されるような循環型のオゾン水生成装置は、オゾン水を生成した際に、水などの液体に溶け込めずに残ったオゾンガスを回収して、再度オゾン発生器に送り、この排オゾンガスを用いてさらに濃度の高いオゾンガスを生成する方式である。オゾン発生器で発生させた大部分のオゾンガスは、水に対して溶解しきれないため、非循環型オゾン液生成装置では、オゾン液生成の効率が悪かった点を、循環型とすることで、オゾンガスの利用効率を高めることが出来る。
【０００４】
図５は、特許文献１に示されたオゾン水生成装置５００の全体構成を示すブロック図である。オゾン発生器５０１と気液混合器５０２と気体と液体に気液分離する機能を有する密封タンク５０３と、密封タンク５０３とオゾン発生器５０１とを接続するガス返送路５０４とを備え、密封タンク５０３によって分離されたオゾンガスを、ガス返送路５０４を介して除湿器５０５を経由して、オゾン発生器５０１に供給する。このため、排ガスに含まれる未溶解のオゾンガスを再利用することが可能である。
【０００５】
また、一定時間、オゾン水の生成を続けると、気体が水に溶解してオゾン水生成装置の外部へ導出されるため、密封タンク５０３内の気体の体積が減少してしまう。そこで、密閉タンク５０３内の気体の減少量を検知できるレベルスイッチと、酸素ボンベからオゾン発生器５０１へ酸素の供給を制御する制御回路を設け、酸素の補充を行うことで、安定したオゾン水の生成を継続させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に示されるオゾン水生成装置５００を含む一般のオゾン水生成装置においては、密閉タンク５０３内のオゾン液が外部に排水されることにより、密閉タンク５０３内のオゾン水の水位が下がりすぎると、オゾン水と、気液分離されたオゾンガスの両方が排水口５０６から流れ出てしまい、有害なオゾンガスが外部に漏洩する虞がある。また、密閉タンク５０３内のオゾン水の水位が上がりすぎると、ガス返送路５０４を通じてオゾン水がオゾン発生器５０１側、あるいは除湿器５０５側に流出する可能性がある。さらに、循環型のオゾン水生成装置は、密閉タンク５０３で気液分離されたオゾンガスをガス返送路５０４にてオゾン発生器に送り、再利用する構成となっているため、外部に漏洩したオゾンガスの分は再利用に供することが出来ず、循環するオゾンガスの濃度が低下し、オゾンガスの再利用効率が悪くなる。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、オゾン液（＝オゾン水）生成装置において、オゾン液排水の際にオゾン液とともにオゾンガスが漏洩するのを防ぎ、また、循環型オゾン液生成装置においては、ガス返送路を通じてオゾン液が流出するのを防ぎ、また、オゾンガスの再利用率の低下を防ぐオゾン液生成装置及びオゾン液生成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るオゾン液発生装置は、オゾンガスを発生するオゾン発生手段と、前記オゾンガスと液体を混合し、オゾン液を生成する気液混合手段と、前記オゾン液を気液分離する貯液槽と、前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を検知する水位検知手段と、前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を制御する水位制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記水位制御手段は、前記貯液槽の排水によりオゾンガスが漏洩し始める水位よりもオゾン液の水位が上部になるように制御することを特徴としてもよい。
【００１１】
また、前記オゾン液生成装置は、前記オゾン発生手段と前記気液混合手段と前記貯液槽との間に気体を循環させる循環経路を備えることを特徴としてもよい。また、前記水位制御手段は、前記貯液槽と前記循環経路の接続位置よりもオゾン液の水位が下部になるように制御することを特徴としてもよい。
【００１２】
本発明に係るオゾン液生成方法は、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生工程と、前記オゾンガスと液体を混合し、オゾン液を生成する気液混合工程と、前記オゾン液を気液分離する気液分離工程と、前記オゾン液の水位を検知する水位検知工程と、前記オゾン液の水位を制御する水位制御工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、オゾン液生成装置において、オゾン液排水の際にオゾン液とともにオゾンガスが漏洩するのを防ぎ、また、循環型オゾン液生成装置においては、ガス返送路を通じてオゾン液が流出するのを防ぎ、また、オゾンガスの再利用率低下を防ぐオゾン液生成装置及びオゾン液生成方法を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るオゾン液生成装置の概略図である。
【図２】実施形態に係る排水制御のフローチャートである。
【図３】実施形態に係る所定値の説明図である。
【図４】実施形態に係る複数の所定値の説明図である。
【図５】従来技術におけるオゾン液生成装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るオゾン液生成装置１００の概略図である。本実施形態では循環型のオゾン液生成装置を例に挙げて説明するが、非循環型のオゾン液生成装置についても、適用が可能である。
【００１７】
オゾン液生成装置１００には、オゾンガスを発生するオゾン発生器１０１と、液体とオゾンガスを混合する気液混合部１０２と、液体を貯液する貯液槽１０３とオゾン液生成装置１００の外部から気体を導入する気体導入手段１０５、そして、これら装置間に気体または液体を循環させるために、経路ａ、ｂ、ｃとからなる循環経路Ａが設けられている。
【００１８】
オゾン発生器１０１は、空気または酸素などの気体を導入する経路ａと接続された導入口１０６と、金属などの電極により形成され、導入された空気や酸素を材料にオゾンガスを発生するオゾン発生電極と、オゾンガスを導出する導出口１０７を備えている。導入口１０６より導入された酸素または空気に含まれる酸素の一部などからオゾンガスが生成され、導出口１０７から導出される。ここで、オゾン発生器１０１は、導入される空気や酸素などの気体からオゾンガスを生成する構成であれば、一般的なオゾン発生器を用いることが可能である。
【００１９】
気液混合部１０２は、オゾン液生成装置１００の外部から水などの液体を導入する導入口１０８と、経路ｂに接続され、オゾンガスや空気などの気体を導入する導入口１０９と、経路ｃと接続され、気体と液体を混合した気液混合体を導出する導出口１１０とを備えている。導入口１０８から導入された水などの液体は、導入口１０９から導入された空気やオゾンガスなどの気体と混合され、導出口１１０からオゾン液などの気液混合体として導出される。
【００２０】
ここで、気液混合体とは、液体に気体が溶解した液体、または、液体に気体が気泡として含まれた液体を示し、オゾン液とは、液体にオゾンガスが溶け込んだオゾン溶液または、液体にオゾンガスが気泡として混合されるオゾンバブル液が含まれる。また、オゾンガスが混合される液体は、水や農耕用の溶媒として利用される栽培養液や医療用の溶媒として利用される溶液などである。
【００２１】
貯液槽１０３は液体や気体が貯蔵できる密封可能な容器などからなる。経路ｃに接続され液体を導入する導入口１１１と、オゾン液生成装置１００の外部へ水やオゾン液などの液体を導出する排水口１１２と、貯液槽１０３内のオゾン液の水位を検知する水位検知手段としての水位センサ２０３と、水位センサ２０３で検知された水位に基づき、導出する液体量を調整して貯液槽１０３の水位を制御する水位制御手段としての排水制御手段１０４と、経路ａに接続され、空気やオゾンガスなどの気体を導出する気体導出口１１３とを備える。水位センサ２０３と排水制御手段１０４の仕組みについては後に詳述する。
【００２２】
導入口１１１より導入された液体は、気液分離手段である貯液槽１０３で、気体と液体に分離される。ここで、密封可能な容器とは物理的に密封された空間ではなく、気体が液体により閉じ込められた空間をもつ容器が含まれる。容器内に気体を封止することができれば、常時、排水口１１２から水が導出されていても密封状態として表現する。貯液槽１０３の形状は、円筒や多角柱や多角錐や円錐形状などの一般的な形状に形成させてよい。また、貯液槽１０３の大きさは設計に応じて、適宜、調整することが可能であり、配管の一部を広げて貯液槽を形成させても構わない。
【００２３】
例えば、貯液槽１０３は、オゾン液を貯液槽１０３の導入口１１１から導入する場合、オゾン液に気泡として含まれていたオゾンガスや空気などの気体が幾分か分離され、貯液槽１０３の上層に貯蔵され、貯液槽１０３の下層に液体にオゾンガスが溶解したオゾン液が貯液される。また、気体導出口１１３は、貯液槽１０３に設けられた排水口１１２の位置より、重力方向に対して高い位置に設けられ、気液分離されたオゾンガスは経路ａを通じて排出される。なお、貯液槽１０３には、気体導出口１１３の開閉を制御する開閉制御手段が備えられていてもよい。
【００２４】
循環経路Ａはホースやパイプなどからなる配管系から形成され、オゾン発生器１０１の導出口１０７と気液混合部１０２の導入口１０９との間を接続する経路ｂと、気液混合部１０２の導出口１１０と貯液槽１０３の導入口１１１との間を接続する経路ｃと、貯液槽１０３の気体導出口１１３とオゾン発生器１０１の導入口１０６との間を接続する経路ａから構成されている。経路ａは、その途中に開設して設けられた開設口１１４を備え、オゾン液生成装置１００の外部から内部への気体の導入を制御する気体導入手段１０５と接続されている。
【００２５】
気体導入手段１０５は、第１の逆止弁１１５が設けられた経路ｄにより構成され、経路ｄの一方は、経路ａの経路の途中に設けられた開設口１１４と連通して接続され、もう一方は大気または酸素や空気を貯蔵したガスボンベなどと連通した外部口１１６が形成されている。ここで、逆止弁とは、気体や液体などの流体が流動する配管などに取り付けられ、流体がある方向から逆方向への流れを止めるための制御弁である。逆止弁が設けられた経路は流体を一方向にのみ流動させることが可能となる。このため、第１の逆止弁１１５が設けられた経路ｄは、外部口１１６から経路ｂへの一方向にのみ気体を流動させるため、循環経路から外部への気体の解放を防止する。
【００２６】
なお、気体導入手段１０５は、オゾン液生成装置１００の外部から内部へ気体の導入が可能な手段であればよく、開設口１１４に配管を介さず、逆止弁を備えた構成としても構わない。また、逆止弁の代わりにオゾン液生成器１００への導入を制御可能な開閉バルブや電子的に制御が可能な電磁バルブ等により構成してもよい。
【００２７】
また、配管ｄにはオゾンガスを還元する機能を有するオゾンフィルタ１１７を設けてもよい。オゾンフィルタ１１７はフィルタを通るオゾンガスを分解することが可能なため、万が一、第１の逆止弁１１５がオゾンガスに腐食されて破損した場合にも、オゾン液生成装置１００の内部のオゾンガスが外部空間に漏れ出すのを防ぎ、外部口１１６から気体を安全に開放することができる。なお、オゾンフィルタ１１７はオゾン分解触媒を格子状に構成した紙やアルミニウム付着させたものなど一般的なオゾンフィルタを配置する。
【００２８】
また、経路ａは貯液槽１０３の気体導出口１１３と開設口１１４との間に第２の逆止弁１１８を設けてもよい。第２の逆止弁１１８は、気体導出口１１３から開設口１１４へ向かって気体が流動するように設けられているため、外部口１１６から導入される気体が経路ａを介して貯液槽１０３の気体導出口１１３から侵入することを防止する。
【００２９】
次に、水位センサ２０３と排水制御手段１０４の仕組みについて説明する。水位センサ２０３は、貯液槽１０３に設けられ、貯液槽１０３内のオゾン液の水位を検知する水位検知手段として機能する。排水制御手段１０４は、貯液槽１０３の内部または、排水口１１２近傍に設けられ、水位センサ２０３で検知された水位に基づき、導出する液体量を調整して貯液槽１０３の水位を制御する水位制御手段として機能する。つまり、排水制御手段１０４は、貯液槽１０３内のオゾン液の水位を一定範囲に保つように自動的に調整する水位調整手段としての役割を担い、水位センサ２０３によって検知されたオゾン液の水位が、あらかじめ定められた所定値より少ないときに弁を絞る状態となり、所定値を超えるときに弁が開く状態へと切り換わるように設計されている。このため、排水制御手段１０４は、貯液槽１０３に貯液された貯液量が一定量を下回ると排水口１１２を絞る状態へ切り換え、排水口１１２からオゾン液が流出することを防ぎ、貯液槽１０３の貯液の水位が一定量を下回ることを防止する。
【００３０】
図２は、本実施形態におけるオゾン液生成装置１００の排水制御のフローチャートである。本フローチャートに基づき、排水制御の工程について説明する。なお、フローチャートにおけるＳは、各工程のステップを表す。
【００３１】
まず、Ｓ２０１において、オゾン液生成装置１００のスイッチがＯＮされ、装置のスタートが指示されると、Ｓ２０２において、オゾン発生器１０１により発生したオゾンガスが気液混合部１０２に導入される。このオゾンガスと気液混合部１０２に導入された液体が混合され、オゾン液生成が行われ、貯液槽１０３に送られる。
【００３２】
次にＳ２０３において貯液槽１０３内のオゾン液の水位が水位センサ２０３により検知される。次に、Ｓ２０４において、排水制御手段１０４があらかじめ設定された所定値Ｐと水位センサ２０３が検知した水位Ｑとを比較する。
【００３３】
ここで、水位Ｑが所定値Ｐ以下の場合は、Ｓ２０５において、排水制御手段１０４が排水口１１２を開いた状態から絞る状態へ切り換え、排水口１１２からオゾン液が流出することを防ぎ、オゾン液生成を継続する。その後Ｓ２０６にてオゾン液が必要量に達したかどうかが目視あるいは、機械的に判定され、オゾン液が必要量に達している場合は、Ｓ２０７にてオゾン液の生成を停止する。オゾン液が必要量に達していない場合は、更にオゾン液生成を継続し、その後再びＳ２０３にて水位センサ２０３で水位を検知する。
【００３４】
一方、水位Ｑが所定値Ｐよりも大きい場合は、Ｓ２０８において、排水制御手段１０４が排水口１１２を絞った状態から開く状態へ切り換え、オゾン液を排出する。その後再びＳ２０３にて水位センサ２０３で水位を検知する。
【００３５】
このような方法により、排水口１１２から導出可能な水量以上の液体が導出され、時間の経過に伴い、徐々に貯液槽１０３に貯液される貯液量が減少する場合も、貯液槽１０３の貯液量を一定の範囲に調整することが可能であるため、水位が下がりすぎて排水口１１２からオゾン液とともにオゾンガスが漏れ出すことを防止できる。
【００３６】
排水制御手段１０４にあらかじめ設定される所定値Ｐは、例えば、図３（ａ）に示すように排水口１１２も重力方向に対して高い任意の位置を所定値Ｐとする。もし、所定値Ｐが設定されない、あるいは排水口１１２か、それ以下の位置に設定された場合は、図３（ｂ）に示すようにオゾン液とオゾンガスが両方とも外部に排出される可能性がある。このため、所定値Ｐは排水口１１２より上になるように設定する必要がある。
【００３７】
また、貯液槽１０３内の温度、貯液の濃度やその他の条件に応じて、オゾンガスの溶け込み具合を調整するために所定値Ｐの値を決定し、水位を変えることによって貯液槽１０３内の気圧を制御することも可能である。さらに言えば、所定値Ｐを気体導出口１１３よりも重力方向に対して低い位置に設定することで、貯液槽１０３のオゾン液の水位が上がりすぎて、貯液槽１０３の気体導出口１１３からオゾン液が流出するのを防ぐことができる。また、本実施形態のように、循環型オゾン液生成装置においては、オゾンガスがオゾン液とともに外部に排出されて、再利用に供するオゾンガス量が低下し、オゾンガスの再利用率低下を防ぐことができる。
【００３８】
また、図４に示すように、所定値を複数設定してもよい。例えば所定値をＰ、Ｐ´の二つに設定した場合を説明する。貯液槽１０３の内のオゾン液の水位が図４における所定値Ｐ´を超えると、排水制御手段１０４は、排水口１１２を閉状態から開状態へ切り換え、排水口１１２からオゾン液を排出し、貯液槽１０３のオゾン液の水位が上がりすぎて、貯液槽１０３の気体導出口１１３からオゾン液が流出するのを防ぐことができる。所定値は、貯液槽１０３と循環経路の接続位置よりも下部に設定する。
【００３９】
一方、貯液槽１０３の内のオゾン液の水位が図４における所定値Ｐを下回ると、排水制御手段１０４は、排水口１１２を開状態から閉状態へ切り換え、排水口１１２からのオゾン液排出を止め、貯液槽１０３のオゾン液の水位が下がりすぎて、貯液槽１０３の排水口１１２からオゾン液とともにオゾンガスが流出するのを防ぐことができる。なお、水位センサ２０３と排水制御手段１０４は一体化された構成としてもよいし、別々の構成としても構わない。
【００４０】
以上のように、水位センサ２０３と排水制御手段１０４を用いることにより、オゾン液生成装置において、オゾン液排水の際にオゾン液とともにオゾンガスが漏洩するのを防ぐことが出来る。また、循環型オゾン液生成装置においては、ガス返送路を通じてオゾン液が流出するのを防ぎ、さらには、オゾンガスの再利用率低下を防ぐオゾン液生成装置及びオゾン液生成方法を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係るオゾン液生成装置は、従来からオゾン液の利用されている分野に用いられるオゾン液生成装置に有効に利用することが出来る。
【符号の説明】
【００４２】
１００  オゾン液生成装置
１０１  オゾン発生器
１０２  気液混合部
１０３  貯液槽
１０４  排水制御手段
１０５  気体導入手段
１０６、１０８、１０９，１１１  導入口
１０７、１１０  導出口
１１２  排水口
１１３  気体導出口
１１４  開設口
１１５  第１の逆止弁
１１６  外部口
１１７  オゾンフィルタ
１１８  第２の逆止弁
２０３  水位センサ
【図１】
2013094712.tif 000003
【図２】
2013094712.tif 000004
【図３】
2013094712.tif 000005
【図４】
2013094712.tif 000006
【図５】
2013094712.tif 000007