オゾン水生成装置、オゾン水生成方法及びオゾン水
【課題】 高溶解度・高濃度オゾン水を効率よく簡単に生成することのできるオゾン水生成装置を提供する。
【解決手段】
被処理水を通過させるための配管（２７３）と、当該配管の途中に設けた気液混合構造（２０５）と、当該気液混合構造にオゾンを供給するためのオゾン供給構造（２０３）と、を含めて構成したオゾン水生成装置（２０１）において、当該気液混合構造には、内部に磁力を作用させるための磁石（２４３）を設けてある。被処理水とオゾンの双方に磁力を作用させることによって、高溶解度・高濃度オゾン水を効率よく簡単に生成することができる。
【解決手段】
被処理水を通過させるための配管（２７３）と、当該配管の途中に設けた気液混合構造（２０５）と、当該気液混合構造にオゾンを供給するためのオゾン供給構造（２０３）と、を含めて構成したオゾン水生成装置（２０１）において、当該気液混合構造には、内部に磁力を作用させるための磁石（２４３）を設けてある。被処理水とオゾンの双方に磁力を作用させることによって、高溶解度・高濃度オゾン水を効率よく簡単に生成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オゾン水生成装置、オゾン水生成装置に用いる気液混合構造、オゾン水生成方法及びオゾン水に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オゾン水生成装置として、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載されたオゾン水生成装置（以下、「従来の生成装置」という）は、被処理水を通過させるための管路と、管路の途中に設けられたオゾン注入器と、オゾン注入器上流の管路外壁に設けられた永久磁石と、を備えている。オゾン注入器は、通過する水の中にオゾンを散気させるためのものであり、上記オゾンは、オゾン注入器外部から供給される。永久磁石は、管路を流れる被処理水に、その管路の軸線方向に対し直交する方向から磁力を作用させるように配されている。永久磁石が設けられた理由を特許文献１は、永久磁石の磁力を利用して被処理水をイオン化すると共にクラスターを細分化することによって、オゾン溶解性を向上させるため、と説明する。また、永久磁石の磁界（磁力）を貫くように被処理水（水道水）を流すことによって、被処理水のイオン化が促進され、クラスターが細分化される旨が、特許文献１に永久磁石の磁力方向を管路の軸線に対し直交させた理由として記載されている。さらに、特許文献１は、オゾン注入器の上流に設けてある永久磁石を、上流の代わりに下流に設けること、上流と下流の双方に設けることを併せて開示しているが、何れにしろ、使用される磁石は、あくまでも管路内を流れる被処理水、すなわち、安定状態にある被処理水に対して磁力を作用させることを目的としたものである。
【特許文献１】特開２００３−１９４８６号公報（段落０００６、０００９、００１０、００１９、００２０、００２４、００２６、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、管路内を流れる被処理水に対して永久磁石の磁力を作用させる従来の生成装置では、たとえ、その作用方向を流れる被処理水に対する直交方向と一致させたものであっても、高い溶解度（高溶解度）をもった高濃度オゾン水を簡単に生成することはできない。この点は、後述する発明者らが行った実験結果をもって立証する。本発明が解決しようとする課題は、高溶解度をもった高濃度オゾン水を効率よく簡単に生成することのできるオゾン水生成装置、オゾン水生成装置に用いる気液混合構造、オゾン水生成方法を及びオゾン水を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた発明者は、磁力の作用対象、作用箇所、作用方向について、従来の生成装置のそれらとは全く異なる方向の見解を得た。すなわち、磁力は、被処理水に溶解する前のオゾンにも作用させるべきであること、そのためにはオゾン注入器の上流ではなくオゾン注入器そのものに磁石を設けるべきであること、オゾン注入器そのものに磁石を設けたことにより被処理水に対する磁力の作用方向を一定のものとすることができないこと、を発明者は知得した。本発明は、上記知得に基づいてなされたものである。発明の詳しい構成については、項を改めて説明する。なお、何れかの請求項記載の発明を説明するに当たって行う用語の定義等は、その性質上可能な範囲において、かつ、発明カテゴリーの違いや記載の順番等に関わらず、他の請求項記載の発明にも適用があるものとする。なお、本願において「被処理水」とは、オゾン溶解前の原水（地下水、水道水、河川水、雨水等）と、原水にオゾンを溶解させて生成したオゾン水と、の双方を含む概念であって、原水とオゾン水とは、オゾン水生成過程の各々に応じて適宜使い分けられるものとする。
【０００５】
（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項１の生成装置」という）は、被処理水を通過させるための配管と、当該配管の途中に設けた気液混合構造と、当該気液混合構造にオゾンを供給するためのオゾン供給構造と、を含めて構成したものである。当該気液混合構造には、内部に磁力を作用させるための磁石を設けてある。気液混合装置に磁石を設けるとともに、その上流及び／又は下流にも併せて磁石を設けてもよい。磁石は、天然磁石を用いることが構造を単純化させ保守を簡単なものとする上で好ましいが、適切な磁力を得られるものであれば電磁石等を用いることもできる。
【０００６】
請求項１の生成装置によれば、気液混合構造に磁石を設けたことから、磁石の磁力を被処理水とオゾンとを混合させる過程において作用させることになる。すなわち、被処理水だけでなく、被処理水に溶解していないオゾンにも磁力作用が及ぶ。オゾンを混合するときの被処理水は、大小さまざまな大きさのオゾン気泡を含み、その流れはきわめて不規則な乱流である。したがって、被処理水やオゾンに作用する磁力の方向はきわめて不規則であり、かつ、不安定である。不規則かつ不安定な磁力作用が、高溶解度をもった高濃度オゾン水の生成に効果的であることは後述する実験結果により明らかである一方、その因果関係は現在解明中である。発明者は、次のとおり推測する。すなわち、磁力の作用を受ける被処理水（オゾン）が乱流化しているということは、層流化した被処理水に比べて磁力の作用の下にある時間が長い。さらに、乱流化した被処理水（オゾン）は、入れ替わり立ち替わり磁石との距離が変化する。つまり、単位時間当たりに流れる被処理水に対して時間をかけて満遍なく磁力を作用させることができる。これが、被処理水のクラスター細分化を促進し、その結果、高溶解度をもった高濃度オゾン水の効率よい生成を実現するものと考えられる。
【０００７】
（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項２の生成装置」という）には、請求項１の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記気液混合構造が、小径路を有するベンチュリ管と、当該小径路に臨む位置に開口端を有するオゾン供給パイプと、を含めて構成してあり、当該オゾン供給パイプの接続端には、前記オゾン供給構造を接続してある。
【０００８】
請求項２の生成装置によれば、請求項１の生成装置の作用効果と基本的に同じ作用効果を奏するが、気液混合構造における作用効果が次のとおりとなる。すなわち、配管からベンチュリ管に流入するときの被処理水の圧力は、小径路に近づくにつれて一気に増加し、小径路通過後に一気に減少する。圧力減少する際のベンチュリ管内部は真空又は真空に近い負圧状態となり、この負圧状態によってオゾン供給パイプによって供給されたオゾンが被処理水内に吸引される。吸引されたオゾンは、上記圧力変化と、小径路通過に伴う被処理水の流れの変化等が複雑に絡み合い、一気に攪拌混合される。
【０００９】
（請求項３記載の発明の特徴）
請求項３記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項３の生成装置」という）には、請求項２の生成装置の基本構成を備えさせた上で、前記磁石が、前記ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路の近傍に磁力を作用させられるように構成してある。
【００１０】
請求項３の生成装置によれば、請求項２の生成装置の作用効果に加え、ベンチュリ管を通過する際及び／又は通過前後の被処理水に対して最も効率よく磁力を作用させることができる。発明者らの実験によれば、上記のとおり磁力を作用させたときに、最も効率よく高溶解度をもった高濃度オゾン水を生成することができた。その理由は、次のとおり推測される。すなわち、同じベンチュリ管に同じ磁石を設ける場合に、上記作用が生じるように設けることによってベンチュリ管の小径路を通過する際又はその通過前後は、被処理水に圧力変化が生じたりオゾンが吸引されたりするなど、被処理水の状態に大きな変化が生じる。この変化に合わせ被処理水に磁力を作用させることが、高溶解度・高濃度を実現する要因であると思われる。また、常磁性体であるオゾン気泡に磁力を作用させることも、高溶解度・高濃度実現に寄与していると推測される。
【００１１】
（請求項４記載の発明の特徴）
請求項４記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項４の生成装置」という）には、請求項２又は３の生成装置の基本構成に加え、前記磁石が、一方の磁石片と他方の磁石片とを含む磁気回路によって構成してあり、当該一方の磁石片と当該他方の磁石片とを、前記ベンチュリ管を挟んで対向させてある。
【００１２】
請求項４の生成装置の生成装置によれば、請求項２又は３の生成装置の作用効果に加え、磁気回路を構成することによってベンチュリ管内部の必要な箇所に集中的に磁力を作用させることができる。
【００１３】
（請求項５記載の発明の特徴）
請求項５記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項５の生成装置」という）には、請求項１乃至４いずれかの生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記磁石の磁力が、３０００〜２００００ガウスに設定してある。
【００１４】
請求項５の生成装置によれば、磁石の構成を簡単に、かつ、経済的に行うことができる。すなわち、上記磁力を持った磁石であれば、市場調達が容易であるから特別な磁石を用意する必要がない。特別な磁石ではないから安価である。上記範囲を超える磁力を持った磁石の採用を妨げる趣旨でないことはいうまでもない。
【００１５】
（請求項６記載の発明の特徴）
請求項６記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項６の生成装置」という）には、請求項１乃至５何れかの生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記気液混合構造を通過した被処理水を循環させて当該気液混合構造を再度通過させるための循環構造を、さらに含めて構成してあり、当該循環構造が、前記配管を含めて構成してある。
【００１６】
請求項６の生成装置によれば、請求項１乃至５何れかの生成装置の作用効果に加え、循環構造を有することによって、被処理水を循環させることができ、この循環によって被処理水に対するオゾン注入を繰り返して行うことができる。繰り返してオゾン注入を行えば、オゾン注入を一旦終えた被処理水に再度オゾン注入することによって、前者よりも後者のほうがオゾン溶解度並びにオゾン濃度を高めることが可能になる。循環させる回数は、求めるオゾン溶解度やオゾン濃度に応じて装置使用者が決定するとよい。
【００１７】
（請求項７記載の発明の特徴）
請求項７記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項７の生成装置」という）には、請求項６の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記循環構造の途中には、循環させる被処理水を一旦貯留させるための貯留タンクを設けてある。
【００１８】
請求項７の生成装置によれば、請求項６の生成装置の作用効果に加え、被処理水を一旦、貯留タンクに貯留することができ、この貯留によって被処理水を安定状態に置き、これによって、被処理水に対するオゾン溶解を熟成類似の作用によって促進させることができる。
【００１９】
（請求項８記載の発明の特徴）
請求項８記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項８の生成装置」という）には、請求項７の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記貯留タンク内の被処理水を５〜１５℃の範囲に保持するための温度保持構造を設けてある。
【００２０】
請求項８の生成装置によれば、請求項７の生成装置の作用効果に加え、温度保持構造を有することによって、被処理水の温度を上記範囲に保持することができる。オゾン水生成に使用する原水は長い配管内を搬送される場合が多く、そのような場合に搬送される原水は天候の影響を受けやすい。特に、夏季における水温上昇が著しい。また、被処理水を循環させるためには循環のためのエネルギーが必要であり、そのようなエネルギー源として、たとえば、ポンプがある。上記したエネルギー源は、一般に発熱を伴いその熱が被処理水の温度を高める場合がある。オゾン溶解は水温の影響を受け、水温が高くなると溶解度の低下が見られる。そこで、被処理水の温度を所定範囲に保つことによって、オゾン溶解を促進させる。他方、たとえば、寒冷地において被処理水が凍結する恐れがある場合は、ヒーター装置を設けて被処理水を加温するように構成してもよい。被処理水の冷却又は加温を不要とするのであれば、温度保持構造自体を省略してもよいし、設けてある温度保持構造の運転を停止してもよい。
【００２１】
（請求項９記載の発明の特徴）
請求項９記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項９の生成装置」という）には、請求項７又は８の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記循環構造途中の前記気液混合構造下流かつ前記貯留タンク上流には、当該循環構造を通過する被処理水を一旦貯留してオゾン溶解を促進するための溶解促進槽を設けてある。
【００２２】
請求項９の生成装置によれば、請求項７又は８の生成装置の作用効果に加え、溶解促進槽の働きによって被処理水に対するオゾン溶解が促進される。溶解促進槽に貯留された被処理水は、その貯留によって安定状態に置かれる。安定状態に置かれた被処理水は、それに対するオゾン溶解が熟成類似の作用によって促進される。気液混合構造において動的に溶解させられたオゾンは、溶解促進槽において静的に溶解させられ、両者の作用によって被処理水に対するオゾンの溶解が飛躍的に促進される。
【００２３】
（請求項１０記載の発明の特徴）
請求項１０記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項１０の生成装置」という）には、請求項９の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記溶解促進槽の頂部には、貯留してある被処理水から脱気したオゾンを排出可能とする脱気構造を設けてある。
【００２４】
請求項１０の生成装置によれば、請求項９の生成装置の作用効果に加え、被処理水を循環する過程において被処理水に溶解しなかったオゾンを装置外へ排出することができる。未溶解のオゾンを排出することによって、被処理水が含むオゾンは、溶解度の高いものであって低いものが排除される。したがって、真にオゾン溶解度の高いオゾン水が生成される。ここで、オゾンの溶解度が高い、ということは、被処理水中に溶解しているオゾン気泡の気泡径がナノメートル単位、好ましくは、たとえば、５０ｎｍ未満であること、さらに好ましくは３０ｎｍであることをいう。上記気泡径のオゾン気泡であれば、被処理水から容易に脱気しないからである。
【００２５】
（請求項１１記載の発明の特徴）
請求項１１記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項１１の生成装置」という）には、請求項６乃至１０の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記循環構造が、水へのオゾン混合を促進するための混合促進構造を、さらに含めて構成してあり、当該混合促進構造には、内部に磁力を作用させるための磁石を設けてある。「混合促進構造」とは、オゾンを含有する被処理水を物理的・機械的に攪拌する機能を持っている装置や部材等のことをいう。
【００２６】
請求項１１の生成装置によれば、請求項６乃至１０いずれかの生成装置の作用効果に加え、混合促進構造の中で物理的・機械的に攪拌される被処理水に磁力を作用させることができる。混合促進構造内にある被処理水は、その攪拌によって不安定な状態にあり、そのような状態にある被処理水に磁力を作用させることによってオゾン溶解度をより高めることができる。
【００２７】
（請求項１２記載の発明の特徴）
請求項１２記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項１２の生成装置」という）には、請求項１１の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記混合促進構造が、具体的に、スタティックミキサー及び／又は渦流ポンプあることを特徴とする。
【００２８】
請求項１２の生成装置によれば、請求項１１の生成装置の作用効果が、スタティックミキサーや渦流ポンプ等によって実現される。スタティックミキサーや渦流ポンプは、オゾン水生成装置において頻繁に使用される混合促進構造であって、これらに磁石を設けることは、その構造から困難なことではない。したがって、既存のスタティックミキサー等に大きな変更を加えることなく磁石を設置することができるので、大掛かりな設計変更等を行うことなくオゾンの高濃度化を実現することができる。
【００２９】
（請求項１３記載の発明の特徴）
請求項１３記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項１３の生成装置」という）には、請求項１１又は１２の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記磁石の磁力が、３０００〜２００００ガウスに設定してある。
【００３０】
請求項１３の生成装置によれば、請求項１１又は１２の生成装置の作用効果が、上記設定範囲の磁力をもった磁石によって実現することができる。磁力の強度を上記範囲に設定した理由は、その入手容易性にある。すなわち、本件発明に使用可能な磁石として、たとえば、ネオジュウム磁石があるが、このような磁石を市場調達しようとした場合に調達可能性が高く価格的にも使用可能なものとなると上記磁力範囲のものとなる。上記磁力範囲の磁石よりも強力な磁石が入手可能であれば、その磁石の使用を妨げる趣旨ではない。
【００３１】
（請求項１４記載の発明の特徴）
請求項１４記載の発明に係る気液混合構造（以下、適宜「請求項１４の混合構造」という）は、請求項２乃至５いずれかの生成装置に使用可能に構成してある。
【００３２】
請求項１４の混合構造は、新たに製造するオゾン水生成装置に組み込むことはもちろん、既存のオゾン水生成装置が有する既存の気液混合構造とともに、又は、これに代えて組み込むことができる。組み込むことによって、組み込んだオゾン水生成装置が生成するオゾン水のオゾン濃度を高めることができる。
【００３３】
（請求項１５記載の発明の特徴）
請求項１５記載の発明に係る気液混合構造（以下、適宜「請求項１５の混合構造」という）は、小径路を有するベンチュリ管と、当該小径路に臨む位置に開口端を有するオゾン供給パイプと、当該ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路近傍に磁力を作用させるための磁石と、を含めて構成してある。
【００３４】
請求項１５の混合構造は、新たに製造するオゾン水生成装置に組み込むことはもちろん、既存のオゾン水生成装置が有する既存の気液混合構造とともに、又は、これに代えて組み込むことができる。組み込むことによって、組み込んだオゾン水生成装置が生成するオゾン水のオゾン濃度を高めることができる。
【００３５】
（請求項１６記載の発明の特徴）
請求項１６記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項１６の生成方法」という）は、小径路を有するベンチュリ管に被処理水を通過させ、当該小径路に臨む位置に開口端を配したオゾン供給パイプを介してオゾンを供給することによりオゾン水を生成するオゾン水生成方法において、当該ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路近傍に磁力を作用させることを特徴とする。
【００３６】
請求項１６の生成方法によれば、磁石の磁力を被処理水とオゾンとを混合させる過程において作用させることになる。すなわち、被処理水だけでなく、被処理水に溶解していないオゾンにも磁力作用が及ぶ。オゾンを混合するときの被処理水は、大小さまざまな大きさのオゾン気泡を含み、その流れはきわめて不規則な乱流である。したがって、被処理水やオゾンに作用する磁力の方向はきわめて不規則であり、かつ、不安定である。不規則かつ不安定な磁力作用が、高溶解度をもった高濃度オゾン水の生成に効果的であることは後述する実験結果により明らかである一方、その因果関係は現在解明中である。発明者は、次のとおり推測する。すなわち、磁力の作用を受ける被処理水（オゾン）が乱流化して不安定な状態にある。不安定な状態にある被処理水に磁力が作用することによって、被処理水のクラスター細分化を促進し、その結果、高溶解度をもった高濃度オゾン水の効率よい生成を実現するものと考えられる。なお、ベンチュリ管を通過するときの被処理水の圧力は、小径路に近づくにつれて一気に増加し、小径路通過後に一気に減少する。圧力減少する際のベンチュリ管内部は真空又は真空に近い負圧状態となり、この負圧状態によってオゾン供給パイプによって供給されたオゾンが被処理水内に吸引される。吸引されたオゾンは、上記圧力変化と、小径路通過に伴う被処理水の流れの変化等が複雑に絡み合い、一気に攪拌混合される。
【００３７】
（請求項１７記載の発明の特徴）
請求項１７記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項１７の生成方法」という）は、請求項１６の生成方法であって、前記ベンチュリ管を通過した被処理水を循環させ、オゾンを供給しながら前記ベンチュリ管を少なくとも１回再通過させることを特徴とする。
【００３８】
請求項１７の生成方法によれば、請求項１６の生成方法の作用効果に加え、循環させることによって被処理水に対するオゾン混合を繰り返して行うことができる。繰り返してオゾン混合を行えば、オゾン混合を一旦終えた被処理水に再度オゾン混合することによって、前者よりも後者のほうがオゾン溶解度並びにオゾン濃度を高めることが可能になる。循環させる回数は、求めるオゾン溶解度やオゾン濃度に応じて使用者が決定するとよい。
【００３９】
（請求項１８記載の発明の特徴）
請求項１８記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項１８の生成方法」という）は、請求項１７の生成方法であって、前記循環させた被処理水を貯留タンクに一旦貯留することを特徴とする。
【００４０】
請求項１８の生成方法によれば、請求項１７の生成方法の作用効果に加え、被処理水を一旦、貯留タンクに貯留することができ、この貯留によって被処理水を安定状態に置き、これによって、被処理水に対するオゾン溶解を熟成類似の作用によって促進させることができる。
【００４１】
（請求項１９記載の発明の特徴）
請求項１９記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項１９の生成方法」という）は、請求項１８の生成方法であって、前記貯留タンクに貯留した被処理水を、一旦取り出して５〜１５℃の範囲に保持することを特徴とする。
【００４２】
請求項１９の生成方法によれば、請求項１８の生成方法の作用効果に加え、被処理水の温度を上記範囲に保持することができる。オゾン溶解は水温の影響を受け、水温が高くなると溶解度の低下が見られることから、被処理水の温度を所定範囲に保つことによって、オゾン溶解を促進させる。
【００４３】
（請求項２０記載の発明の特徴）
請求項２０記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項２０の生成方法」という）は、請求項１６乃至１９いずれかの生成方法であって、オゾンを混合した後の被処理水を溶解促進槽に一旦貯留してオゾン溶解を促進することを特徴とする。
【００４４】
請求項２０の生成方法によれば、請求項１６乃至１９いずれかの生成方法の作用効果に加え、溶解促進槽の働きによって被処理水に対するオゾン溶解が促進される。溶解促進槽に貯留された被処理水は、その貯留によって安定状態に置かれる。安定状態に置かれた被処理水は、それに対するオゾン溶解が熟成類似の作用によって促進される。
【００４５】
（請求項２１記載の発明の特徴）
請求項２１記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項２１の生成方法」という）は、請求項２０の生成方法であって、前記溶解促進槽に貯留した被処理水から脱気したオゾンを、当該溶解促進槽外部へ排出することを特徴とする。
【００４６】
請求項２１の生成方法によれば、請求項２０の生成方法の作用効果に加え、被処理水を循環する過程において被処理水に溶解しなかったオゾンを装置外へ排出することができる。未溶解のオゾンを排出することによって、被処理水が含むオゾンは、溶解度の高いものであって低いものが排除される。したがって、真にオゾン溶解度の高いオゾン水が生成される。
【００４７】
（請求項２２記載の発明の特徴）
請求項２２記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項２２の生成方法」という）は、磁界中において、被処理水の水圧を圧力頂点に至るまで増圧させ当該圧力頂点に至った直後に減圧させるとともに当該圧力頂点に至った被処理水にオゾンを供給する
ことを特徴とする。
【００４８】
請求項２２の生成方法によれば、磁石の磁力を被処理水とオゾンとを混合させる過程において作用させることになる。すなわち、被処理水だけでなく、被処理水に溶解していないオゾンにも磁力作用が及ぶ。オゾンを混合するときの被処理水は、大小さまざまな大きさのオゾン気泡を含み、その流れはきわめて不規則な乱流である。したがって、被処理水やオゾンに作用する磁力の方向はきわめて不規則であり、かつ、不安定である。不規則かつ不安定な磁力作用が、高溶解度をもった高濃度オゾン水の生成に効果的であることは後述する実験結果により明らかである一方、その因果関係は現在解明中である。
【００４９】
（請求項２３記載の発明の特徴）
請求項２３記載の発明に係るオゾン水（以下、適宜「請求項２３のオゾン水」という）は、請求項１６乃至２２いずれか記載のオゾン水生成方法によって生成してあり、含有するオゾン気泡の粒径Ｒが、０<Ｒ<５０ｎｍである、すなわち、ゼロより大きく５０ｎｍより小さいことを特徴とする。
【００５０】
請求項２３のオゾン水によれば、オゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであるため、浮力を受けることがほとんどない。このため、オゾン気泡は、浮上せずにオゾン水（被処理水）の中に安定して滞留する。すなわち、オゾン水からのオゾン脱気が容易に生じない。このため、オゾン水の近くに鼻を近づけたときに、まったく、又は、ほとんどオゾン特有の臭いがしない。また、オゾン濃度も、発明者らの実験によれば、たとえば、常圧下において２０ｐｐｍ前後まで高濃度化することができる。高濃度のオゾン水は殺菌・消毒に有効であることはいうまでもなく、オゾン脱気がないため直接人体（たとえば、手や顔の洗浄）に適用することもできる。従来からあるオゾン水は、オゾン脱気が著しく脱気したオゾンが人体や家畜等の呼吸器官に悪影響を与える恐れがあったため、上記したように人体、家畜等に対して使用することは困難であった。また、オゾン水を使用したとしても、オゾン脱気によってオゾン濃度が低下してしまい、ほとんど殺菌等の効果が期待できなかった。さらに、塩化ナトリウム等の添加物（電解補助剤）を添加して生成したオゾン水（機能水）とは異なり、上記オゾン水は、被処理水とオゾンとを混合する気液混合方式によって生成したものであるから、添加物が含まれていない。添加物を含まない点においても上記オゾン水は人体等に対する使用に適している。
【００５１】
（請求項２４記載の発明の特徴）
請求項２４記載の発明に係るオゾン水（以下、適宜「請求項２４のオゾン水」という）は、気液混合方法によって生成してあり、含有するオゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであることを特徴とする。
【００５２】
請求項２４のオゾン水によれば、オゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであるため、浮力を受けることがほとんどない。このため、オゾン気泡は、浮上せずにオゾン水（被処理水）の中に安定して滞留する。すなわち、オゾン水からのオゾン脱気が容易に生じない。このため、オゾン水の近くに鼻を近づけたときに、まったく、又は、ほとんどオゾン特有の臭いがしない。また、オゾン濃度も、発明者らの実験によれば、たとえば、常圧下において２０ｐｐｍ前後まで高濃度化することができる。高濃度のオゾン水は殺菌・消毒に有効であることはいうまでもなく、オゾン脱気がないため直接人体（たとえば、手や顔の洗浄）に適用することもできる。従来からあるオゾン水は、オゾン脱気が著しく脱気したオゾンが人体や家畜等の呼吸器官に悪影響を与える恐れがあったため、上記したように人体、家畜等に対して使用することは困難であった。また、オゾン水を使用したとしても、オゾン脱気によってオゾン濃度が低下してしまい、ほとんど殺菌等の効果が期待できなかった。さらに、塩化ナトリウム等の添加物（電解補助剤）を添加して生成したオゾン水（機能水）とは異なり、上記オゾン水は、被処理水とオゾンとを混合する気液混合方式によって生成したものであるから、添加物が含まれていない。添加物を含まない点においても上記オゾン水は人体等に対する使用に適している。
【００５３】
（請求項２５記載の発明の特徴）
請求項２５記載の発明に係るオゾン水（以下、適宜「請求項２５のオゾン水」という）は、磁力を作用させながら被処理水にオゾンを混合させることによって生成してあり、含有するオゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであることを特徴とする。
【００５４】
請求項２５のオゾン水によれば、オゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであるため、浮力を受けることがほとんどない。このため、オゾン気泡は、浮上せずにオゾン水（被処理水）の中に安定して滞留する。すなわち、オゾン水からのオゾン脱気が容易に生じない。このため、オゾン水の近くに鼻を近づけたときに、まったく、又は、ほとんどオゾン特有の臭いがしない。また、オゾン濃度も、発明者らの実験によれば、たとえば、常圧下において２０ｐｐｍ前後まで高濃度化することができる。高濃度のオゾン水は殺菌・消毒に有効であることはいうまでもなく、オゾン脱気がないため直接人体（たとえば、手や顔の洗浄）に適用することもできる。従来からあるオゾン水は、オゾン脱気が著しく脱気したオゾンが人体や家畜等の呼吸器官に悪影響を与える恐れがあったため、上記したように人体、家畜等に対して使用することは困難であった。また、オゾン水を使用したとしても、オゾン脱気によってオゾン濃度が低下してしまい、ほとんど殺菌等の効果が期待できなかった。さらに、塩化ナトリウム等の添加物（電解補助剤）を添加して生成したオゾン水（機能水）とは異なり、上記オゾン水は、被処理水とオゾンとを混合する気液混合方式によって生成したものであるから、添加物が含まれていない。添加物を含まない点においても上記オゾン水は人体等に対する使用に適している。
【００５５】
（請求項２６記載の発明の特徴）
請求項２６記載の発明に係るオゾン水（以下、適宜「請求項２６のオゾン水」という）は、含有するオゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであることを特徴とする。
【００５６】
請求項２６のオゾン水によれば、オゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであるため、浮力を受けることがほとんどない。このため、オゾン気泡は、浮上せずにオゾン水（被処理水）の中に安定して滞留する。すなわち、オゾン水からのオゾン脱気が容易に生じない。このため、オゾン水の近くに鼻を近づけたときに、まったく、又は、ほとんどオゾン特有の臭いがしない。また、オゾン濃度も、発明者らの実験によれば、たとえば、常圧下において２０ｐｐｍ前後まで高濃度化することができる。高濃度のオゾン水は殺菌・消毒に有効であることはいうまでもなく、オゾン脱気がないため直接人体（たとえば、手や顔の洗浄）に適用することもできる。従来からあるオゾン水は、オゾン脱気が著しく脱気したオゾンが人体や家畜等の呼吸器官に悪影響を与える恐れがあったため、上記したように人体、家畜等に対して使用することは困難であった。また、オゾン水を使用したとしても、オゾン脱気によってオゾン濃度が低下してしまい、ほとんど殺菌等の効果が期待できなかった。さらに、ナトリウム等の添加物を添加して生成したオゾン水（機能水）とは異なり、上記オゾン水は、被処理水とオゾンとを混合する気液混合方式によって生成したものであるから、添加物が含まれていない。添加物を含まない点においても上記オゾン水は人体等に対する使用に適している。
【発明の効果】
【００５７】
本発明によれば、高溶解度をもった高濃度オゾン水を効率よく簡単に生成することのできるオゾン水生成装置、オゾン水生成装置に用いる気液混合構造、オゾン水生成方法を提供することができる。また、高溶解度をもった高濃度オゾン水を、提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
各図を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、オゾン水生成装置を備える消毒装置の概略構成図である。図２は、図１に示す消毒装置を構成する部材及び構造の相関図である。図３は、図１に示す原水細分化構造の縦断面図である。図４は、第１渦流ポンプの縦断面図である。図５は、第２渦流ポンプの縦断面図である。図６は、エジェクターの縦断面図である。図７は、スタティックミキサーの縦断面図である。図８は、サイクロンの縦断面図である。図９は、オゾン水生成装置の第１変形例を示す概略構成図である。図１０は、渦流ポンプの変形例を示す縦断面図である。図１１は、エジェクターの変形例を示す縦断面図である。図１２は、オゾン水生成装置の第２変形例を示す概略構成図である。図１３は、気液混合構造の正面図である。図１４は、図１３に示す気液混合構造の左側面図である。図１５は、図１４に示す気液混合構造のＸ−Ｘ断面図である。図１６は、一部を省略した気液混合構造の平面図である。図１７は、溶解促進槽の縦断面図である。図１８は、比較実験を行うためのオゾン水生成装置の概略構成図である。
【００５９】
（オゾン水生成装置の使用例）
図１及び２に基づいて、オゾン水生成装置の使用例について説明する。符号１は、オゾン水生成装置を備えた消毒装置を示している。すなわち、消毒装置１は、取水バルブ３と、取水バルブから取水した原水（被処理水）からオゾン水を生成するためのオゾン水生成装置５と、オゾン水生成装置が生成したオゾン水を取り出して散布するための加圧ポンプ７及びノズル９と、から概略構成してある。取水バルブ３は、電磁バルブであって、原水となる水道水又は井戸水の供給源に接続してある。オゾン水生成装置５は、被処理水にオゾンを溶解させて所定濃度のオゾン水を生成するためのものであり、本実施形態では後述する原水細分化構造１１とオゾン溶解構造１３により構成してある。加圧ポンプ７は、生成したオゾン水を所定圧力にまで加圧するポンプである。加圧ポンプ７によって加圧されたオゾン水の散布は、ノズル９（ノズル群９）を介して行う。ノズル９は、説明の便宜のために単数として扱うが、複数であってもよいし、複数である場合に互いに形状や孔径等が異なっていてもよい。消毒装置１は、オゾン水散布を行おうとする場所や施設（たとえば、豚舎や鶏舎等の畜舎）に設置して使用するのが一般的であるが、たとえば、これを車両に搭載して移動可能に構成することもできる。
【００６０】
（原水細分化構造）
図１及び３に基づいて説明する。原水細分化構造１１は、取水バルブ３から取り入れた原水のクラスターを細分化して細分化原水を生成するためのものである。原水細分化構造１１は、原水Ｇが流れる配管４の外周に配管４と同心円上に固定した金属製ケーシング１１ａと、パッキン１１ｂと、ケーシング１１ａ内に封入した磁石１１ｃ，１１ｃと、から構成してある。磁石１１ｃ，１１ｃは、原水に磁力を作用させるためのものである。磁石１１ｃ，１１ｃの磁力は、たとえば、１〜１．５Ｔ（１０，０００〜１５，０００ガウス）程度のものが好適である。原水Ｇのような水はクラスターＧｃを形成することが知られているが、原水細分化構造１１は、エネルギーを与えることによって原水のクラスターＧｃを細分化してクラスターＧｓとする機能を有している。図３に示すクラスターＧｃ，Ｇｓは、あくまでも説明のために示す概念図であり必ずしも同図に示すように細分化されるわけではなく、その測定方法も確立させているわけではないが、原水細分化構造１１を設けることにより、表１及び２に示すように濃度到達時間の短縮及びオゾンの半減時間延長が可能であることは現象的に明らかであり、このことから、加圧散布の際にオゾン水からオゾンが脱気したり分解したりする速度を有効に抑制することがわかる。磁石１１ｃの代わりに遠赤外線効果を作用しうる炭素チップ群や微細振動を与え得る超音波発生装置等を用いることもできる。なお、原水細分化構造１１を設ける位置は取水バルブ３の上流側でも下流側でもよい。さらに、配管４は、遠赤外線や磁力等の透過を妨げない材質、たとえば、塩化ビニール等で構成すべきことはいうまでもない。なお、原水細分化構造１１、すなわち、磁石は、これを、後述するように渦流ポンプ、エジェクター、スタティックミキサーの上流及び／又は下流側に適宜設けることもできる。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【表２】
【００６３】
（オゾン溶解構造）
図３及び４を参照する。オゾン溶解構造１３は、貯留タンク１５と、オゾン供給構造（オゾン供給装置）１９と、循環構造２１と、により構成してある。貯留タンク１５は、取水バルブ３を介して注入した原水及び／又はオゾン水を貯留するためのタンクであって、たとえば、３トン程度の貯留量を備えている。オゾン供給構造１９は、オゾンを生成供給するための装置であるが、必要なオゾン量を供給可能なものであればオゾン発生原理等に何ら制限はない。循環構造２１は、貯留タンク１５から取り出した被処理水、すなわち、細分化原水及び／又はオゾン水をオゾン溶解後に貯留タンク１５に戻すためのものであり、後述する複数の部材や構造によって構成してある。
【００６４】
（循環構造）
図１、２及び４乃至７を参照しながら説明する。循環構造２１は、第１渦流ポンプ３１、エジェクター３５、第１スタティックミキサー４１、第２渦流ポンプ３１´、第２スタティックミキサー５１、サイクロン５５、オゾン水帰還管６１及びオゾン帰還管６５と、上記各部材を連結する配管群によって構成してある。上記した構成のうち、オゾン帰還管６５を除いたものは貯留タンク１５から取り出した細分化原水及び／又はオゾン水にオゾンを溶解させ再び貯留タンク１５に戻す循環経路であって、オゾン帰還管６５はサイクロン５５から取り出した余剰オゾンを第２渦流ポンプ３１´に戻す循環経路である。以下、各構成要素について説明する。なお、原水のクラスターを細分化することはオゾン溶解の観点から好ましいことであることは前述したとおりである。他方で、このクラスターの細分化は、原水だけでなくオゾン水に対しても有効なオゾン溶解手段である。このため、循環構造２１を構成する各部材や装置の適宜な箇所に、前述した磁石１１ｃと同一若しくは類似の磁石を設け循環するオゾン水に磁力を作用させるようにするとよい。
【００６５】
（渦流ポンプ）
図１及び４に基づいて、第１渦流ポンプについて説明する。第１渦流ポンプ３１は、厚手円盤状のポンプ本体３２と、ポンプ本体３２の一部としてポンプ本体３２から突き出る吸入部３２ａ及び吐出部３２ｂと、ポンプ本体３２内で回転するインペラ３３と、から概ね構成してある。吸入部３２ａは配管１６を介して貯留タンク１５に、吐出部３２ｂは逆止弁７１及び配管７０を介してエジェクター３５に、それぞれ接続してある。ポンプ本体３２内には環状の昇圧通路３２ｄが形成してあり、昇圧通路３２ｄには吸入部３２ａ内の吸入路３２ｅ及び吐出部３２ｂ内の吐出路３２ｆを連通させてある。インペラ３３は、インペラ本体３３ａと、インペラ本体３３ａの外周部から放射方向に延びる複数の羽根片３３ｂ，・・と、各羽根片３３ｂ，３３ｂ間に開口する羽根溝３３ｃ，・・と、を備えている。インペラ３３は、インペラ本体３３ａの中心に設けた回転軸３３ｄに接続したモーター（図示を省略）によってポンプ本体３２内で回転されるようになっている。インペラ３３の回転は、各羽根片３３ｂと各羽根溝３３ｃを昇圧通路３２ｄ内で回転させ、このとき、昇圧通路３２ｄ内に吸入路３２ｅを介して吸入した原水（オゾン水）を攪拌しながら圧送して吐出路３２ｆから吐出する。各羽根片３３ｂは回転によって各羽根溝３３ｃ内にある原水（オゾン水）を攪拌してオゾン溶解を促進しながら圧送する。つまり、第１渦流ポンプ３１は、オゾン溶解を促進するための混合促進構造としての機能と圧送構造としての機能を兼ね備えている。
【００６６】
なお、図５に示す第２渦流ポンプ３１´は、基本的に第１渦流ポンプ３１と同じ構造を有しており、異なるのは、第１渦流ポンプ３１が有していないオゾン帰還部３４を有している点だけである。すなわち、第２渦流ポンプ３１´の吸入部３２ａにはオゾン帰還部３４を設けてあり、オゾン帰還部３４内の帰還路３４ａを吸入路３２ｅに連通させてある。なお、オゾン帰還部３４以外の部材は上述したように異なる点がないので、これらの部材については図４に示す符号と同じ符号を図５において使用するにとめ、それらについての説明を省略する。第２渦流ポンプ３１´の吸入部３２ａは配管４２を介して第１スタティックミキサー４１に、同じく吐出部３２ｂは配管４６を介して第２スタティックミキサー５１に、それぞれ配管を介して接続してある。オゾン帰還部３４には、オゾン帰還管６５の一端を接続してある。
【００６７】
（エジェクター）
図１及び６を参照する。エジェクター３５は、細分化原水（オゾン水）にオゾンを溶解させるための気液混合構造であって、小径路３８を有するベンチュリ管３６と、小径路３８近傍にオゾン供給のためのオゾン供給パイプ３７と、から概ね構成してある。ベンチュリ管３６の入路３６ａ内に圧送された細分化原水（オゾン水）には、小径路３８内の細径路３６ｃを通過するときに生じる負圧によって、オゾン供給パイプ３７内の供給路３７ａから吸引されたオゾンが混入してオゾン溶解が行われるようになっている。小径路３８内の細径路３６ｃを通過したオゾン水は出路３６ｂから外部に圧送される。なお、オゾンは、オゾン供給パイプ３７に接続されたオゾン供給構造１９（図１参照）から配管２０と配管２０に設けたバルブ２３及び逆止弁２２を介して供給されるようになっている。
【００６８】
（スタティックミキサー）
図１及び７に基づいて説明する。第１スタティックミキサー４１と第２スタティックミキサー５１は同じ構造に構成してあるので、ここでは、第１スタティックミキサー４１の構造について説明する。第１スタティックミキサー４１は、円筒状の流管４１ａと、流管４１ａ内に設置した邪魔板群４１ｂと、によって構成してある。圧送されてきた、細分化原水（オゾン水）を機械的にせん断して併せて送られてきたオゾンの溶解を促進するための混合促進構造である。第１スタティックミキサー４１へのオゾン水圧送は第１渦流ポンプ３１によって行われ、第２スタティックミキサー５１へのオゾン水圧送は第２渦流ポンプ３１´によって行われる。第２スタティックミキサー５１の吐出側は、配管５２を介してサイクロン５５に接続してある。
【００６９】
（サイクロン）
図１及び８を参照する。サイクロン５５は、円筒状であって密閉されたサイクロン本体５６と、サイクロン本体５６上部に接続した気液分離装置５７と、から構成してある。サイクロン本体５６は、第２スタティックミキサー５１から配管５２を介して圧送されてきたオゾン水を内部で回転流動させることによってサイクロン効果を生じさせオゾンとの溶解を促進可能に構成してある。つまり、気液分離装置５７はオゾン水から脱気したオゾンを排出するための脱気構造として、サイクロン５５は、オゾン溶解を促進するための溶解促進槽として、それぞれ機能する。オゾン水内のオゾンは回転しながら上昇し、オゾン水から脱気した余剰オゾンは、サイクロン本体５６の上部空間５６ａに抜け気液分離装置５７を介してオゾン帰還管６５に送られる。オゾン帰還管６５内のオゾンは第２渦流ポンプ３１´の負圧によって吸引され再びオゾン水に混入させられる。
【００７０】
（加圧ポンプとノズル）
加圧ポンプ７及びノズル９（ノズル群９）に細霧させるときのオゾン水の平均粒径は、４０〜２００μｍ未満又は２００〜１０００μｍの範囲で使用目的等に応じて適宜設定するとよい。散布するオゾン水の圧力を上記した０．２〜０．８ＭＰａの範囲に設定する必要があることから、そのような圧力範囲内で細霧するためには平均粒径にも一定の限界があるという理由もあるが、ノズルから散布したオゾン水を効率よく家畜又は畜舎に行き渡らせ、さらに、子豚等に風邪を引かせたりする恐れが少ないからである。貯留タンク１５から配管１７を介して取り出されたオゾン水は、吸込み口から加圧ポンプ７に吸いこまれ、そこで加圧され吐出し口から送水ライン１０３に圧送され、さらに、電磁弁１０４を介して散布ライン１０５に圧送されるようになっている。このようにして散布ライン１０５の一方側から圧送されたオゾン水は、前述したように、その一部がノズル９から散布され、散布残りの余剰オゾン水は、散布ライン１０５の他方側に連通する戻しライン１０７を介して貯留タンク１５に戻せるようになっている。電磁弁１０４は、散布ライン１０５へのオゾン水の送水を阻止するための弁であるが、送水及びその遮断は加圧ポンプ７の稼動及びその停止のみによっても制御可能であるから省略も可能である。
【００７１】
（オゾン水生成装置の作用）
図１を参照する。取水バルブ３を介して取り入れられた水道水（原水、被処理水）は、原水細分化構造１１を介して貯留タンク１５内に注入される。このとき、注入された水道水のクラスターが原水細分化構造１１の遠赤外線作用によって細分化され、水道水は、細分化原水となっている。第１渦流ポンプ３１によって貯留タンク１５から取り出された細分化原水は、第１渦流ポンプによって気液混合構造として機能するエジェクター３５に圧送される。エジェクター３５の中にはオゾン供給構造１９によってオゾンが供給され、細分化原水（被処理水）へのオゾン溶解が行われる。エジェクター３５を通過したオゾン水は、第１スタティックミキサー４１によってオゾン溶解が促進されるとともに、第２渦流ポンプ３１´によって第２スタティックミキサー５１に圧送される。第２スタティックミキサー５１によってさらにオゾン溶解が促進されたオゾン水は、サイクロン５５内に注入される。サイクロン５５内のオゾン水は回転流動しサイクロン効果によってオゾン溶解がさらに促進される。サイクロン５５から取り出されたオゾン水はオゾン水帰還管６１を介して貯留タンク１５に戻される。この時点で、貯留タンク１５に注入された細分化原水がオゾン水となる。上記工程は、貯留タンク１５に貯留されているオゾン水（被処理水）のオゾン濃度が所望濃度になるまで繰り返して行われる。所望濃度に達したオゾン水は、貯留タンク１５から取り出され加圧ポンプ７によって圧送されノズル群９から散布される。散布後に残ったオゾン水はフィルター１０９を介して貯留タンク１５に戻され、前述したように再利用に供される。
【００７２】
ここで、第１渦流ポンプ３１と第２渦流ポンプ３１´とは、相互に加圧を補助し合って混合する。すなわち、第１渦流ポンプ３１と第２渦流ポンプ３１´とは基本的に同じ構造・能力を備えているが、加圧補助し合うことによって第１渦流ポンプ３１の吐出側よりも第２渦流ポンプ３１´の吐出側の方が若干高圧になる（サイクロン５５と気液分離装置５７を経て第２渦流ポンプ３１´に戻るオゾン帰還管６５は同圧になる）が、第２渦流ポンプ３１´の負圧によって余剰オゾンは第２渦流ポンプ３１´に帰還させられる。つまり、余剰オゾンの発生は極めて僅かなものとなり、これによって、オゾン供給構造１９の負担を小さくすることができる。
【００７３】
（オゾン水生成装置の第１変形例）
図９乃至１１を参照しながら、前述したオゾン水生成装置の第１変形例を備える消毒装置１Ａについて説明する。消毒装置１Ａは、消毒装置１と基本的に共通する構成を有しており、両者が主として異なるのは、消毒装置１に係るオゾン水生成装置５（オゾン溶解構造１３）が有していない温度保持装置（温度保持構造）６３を消毒装置１Ａに係るオゾン水生成装置５Ａ（オゾン溶解構造１３Ａ）が有している点、両者が有するサイクロン５５と、溶解促進槽２０６の形状が異なる点、第２渦流ポンプ３１´が有しない磁石３２ｍを第２渦流ポンプ３１´Ａが有している点、さらに、エジェクター３５が有していない磁石３６ｍをエジェクター３５Ａが有する点である。なお、図示は省略するが、スタティックミキサー５１に磁石を設けたものを採用することもできる。スタティックミキサーに磁石を設ける理由は、後述するようにオゾン溶解度を高めるためである。なお、溶解促進槽２０６は、後述する第２変形例の説明の中で説明する溶解促進槽２０６と同じ構造を有している。したがって、溶解促進槽２０６の構造は、第２変形例の説明の中で行う。
【００７４】
図１０に基づいて、本変形例に係る第２渦流ポンプ３１´Ａが、本実施形態に係る第２渦流ポンプ３１´と異なる点について説明する。両者共通する点については、第２渦流ポンプ３１´に用いた符号と同じ符号を図１０において使用するに止め、それらの点についての説明は省略する。すなわち、第２渦流ポンプ３１´Ａが有するポンプ本体３２の外側には、上述したように複数の磁石３２ｍ，・・をインペラ３３の回転方向に沿わせた所定間隔を介して取り付けてある。各磁石３２ｍは、ポンプ本体３２内にあるオゾン水に磁力を作用させることによってクラスター細分化を図り、これによって、オゾン溶解度を高めるためのものである。したがって、ポンプ本体３２は、各磁石３２ｍの磁力が透過可能な材質（たとえば、磁力が透過可能なステンレス等の金属や合成樹脂）によって構成してある。なお、後述するように、第１渦流ポンプ３１に、第２渦流ポンプ３１´Ａと同様に磁石を設けることが、高溶解度をもった高濃度オゾン水を生成する上で好ましい。
【００７５】
図１１に基づいて、本変形例に係るエジェクター３５Ａが、本実施形態に係る本実施形態に係るエジェクター３５と異なる点について説明する。両者共通する点については、エジェクター３５に用いた符号と同じ符号を図１１において使用するに止め、それらの点についての説明は省略する。すなわち、エジェクター３５Ａのベンチュリ管３６の外側には、前述したように複数の磁石３６ｍ，・・を長さ方向に沿わせた所定間隔を介して取り付けてある。各磁石３６ｍは、ベンチュリ管３６内にあるオゾン水に磁力を作用させることによってクラスター細分化を図り、これによって、オゾン溶解度を高めるためのものである。したがって、ベンチュリ管３６は、各磁石３６ｍの磁力が透過可能な材質（たとえば、磁力が透過可能なステンレス等の金属や合成樹脂）によって構成してある。なお、気液混合を行う装置として、エジェクターの代わりに膜モジュールの中に中空糸状のオゾンガスが透過可能な透過膜を束ね、この透過膜の内側に水を通過させてオゾンと混合させる溶解膜方式の装置（図示を省略）を使用することができる。そして、この溶解膜方式の装置に、磁石を設けて水のクラスター細分化を図ることも可能である。
【００７６】
（オゾン水生成装置の第２変形例）
図１２を参照しながら、オゾン水生成装置の第２変形例について説明する。第２変形例に係るオゾン水生成装置２０１は、貯留タンク２０２と、オゾンを生成して供給するためのオゾン供給構造２０３と、貯留タンク２０２から取り出した被処理水を貯留タンク２０２に戻すための循環構造２０４と、循環構造２０４の途中に設けた気液混合構造２０５及び溶解促進槽２０６と、貯留タンク２０２に付設した温度保持構造２０７と、から概ね構成してある。以下の説明は、説明の都合上、貯留タンク２０２、温度保持構造２０７、オゾン供給構造２０３、気液混合構造２０５、溶解促進槽２０６を行った後、最後に循環構造２０４について行う。
【００７７】
（貯留タンク周辺の構造）
図１２に示すように、貯留タンク２０２には取水バルブ２０２ｖを介して被処理水としての原水を注入可能に構成してある。貯留タンク２０２は取水した原水、及び、後述する循環構造２０４を介して循環させた被処理水（オゾン水）を貯留するためのものである。貯留タンク２０２に貯留された被処理水は、温度保持構造２０７によって、たとえば、５〜１５℃の範囲に保持されるようになっている。上記範囲に温度設定したのは、オゾン溶解を効率よく行い、かつ、溶解させたオゾンを容易に脱気させないために適当であるからである。温度保持構造２０７は、貯留タンク２０２から被処理水を取り出すためのポンプ２１１と、取り出した被処理水を冷却するための冷却機２１２と、から概ね構成してあり、貯留タンク２０２とポンプ２１１、ポンプ２１１と冷却機２１２、冷却機２１２と貯留タンク２０２の間は被処理水を通過させる配管２１３によって連結してある。上記構成によって、貯留タンク２０２に貯留された被処理水（原水及び／又はオゾン水）は、ポンプ２１１の働きによって貯留タンク２０２から取り出され、冷却機２１２に送られる。冷却機２１２は送られてきた被処理水を所定範囲の温度に冷却して貯留タンク２０２に戻す。ポンプ２１１は、図外にある温度計によって計測された貯留タンク２０２内の被処理水の温度が所定範囲を超え冷却の必要があるときにのみ作動するようになっている。貯留タンク２０２を設けた理由は、被処理水を一旦貯留することによって上記冷却を可能にするとともに、被処理水を安定状態に置き、これによって、被処理水に対するオゾン溶解を熟成類似の作用によって促進させるためである。なお、たとえば、寒冷地等において被処理水が凍結する恐れがある場合は、上記冷却機の代わりに、又は、上記冷却機とともにヒーター装置を用いて被処理水を加温するように構成することもできる。
【００７８】
（オゾン供給構造）
オゾン供給構造２０３は、オゾンを生成供給するための装置である。必要なオゾン量を供給可能なものであれば、オゾン供給構造２０３が作用するオゾン発生原理等に何ら制限はない。オゾン供給構造２０３によって生成されたオゾンは、オゾン供給管２１７の途中に設けた電磁バルブ２１８と逆止弁２１９を介して気液混合構造２０５に供給されるようになっている。
【００７９】
（気液混合構造）
図１２乃至１６を参照しながら気液混合構造２０５の詳細について説明する。気液混合構造２０５は、ベンチュリ管２３１と、オゾン供給パイプ２３９と、磁気回路２４３と、により概ね構成してある。ベンチュリ管２３１は、上流側（図１５の向かって右側）から送られた被処理水を下流側（図１５の向かって左側）へ通過させるためのパイプ状の外観を有している（図１３参照）。ベンチュリ管２３１を長手方向に貫く中空部は、上流側から下流側に向かって上流側大経路２３２、絞り傾斜路２３３、小径路２３４、開放傾斜路２３５及び下流側大経路２３６の順に連通している。上流側大経路２３２は、軸線方向に対して５０度前後の急角度をもって絞り方向に傾斜する絞り傾斜路２３３を介して小径路２３４に繋げられ、その後、開放傾斜路２３５によって同じく軸線方向に対して３０度前後の緩やかな角度を持って開放される。開放傾斜路２３５は、上流側大経路２３２と同じ外径の下流側大経路２３６に繋がっている。他方、小径路２３４には、そこにオゾン供給パイプ２３９の開口端を臨ませてある。オゾン供給パイプ２３９の供給端にはオゾン供給構造２０３と連通するオゾン供給管２１７が接続してある。小径路２３４の中、又は、その近傍は、被処理水の圧力変化によって真空又は真空に近い状態になるため、開口端に及んだオゾンは吸引され乱流化した被処理水内に散気される。なお、符号２４０は、ベンチュリ管２３１とオゾン供給パイプ２３９との間を補強するためのリブを示している。
【００８０】
ベンチュリ管２３１には、磁気回路２４３をネジ（図示を省略）固定してある。磁気回路２４３は、ベンチュリ管２３１を挟んで対向する一方の磁石片２４５及び他方の磁石片２４６と、一方の磁石片２４５と他方の磁石片２４６とを連結するとともに、ベンチュリ管２３１への磁石片取り付けの機能を有する断面Ｕ字状（図１４参照）の連結部材２４８と、により構成してある。磁石片２４５と磁石片２４６とは、小径路２３４（図１４では破線で示す。図１６併せて参照）及び／又はその近傍（特に、下流側）をその磁力線（磁界）が最も多く通過するように配するとよい。ただ、実際には、小径路２３４のみに磁力線を集中させることは技術的困難を伴うことから、小径路２３４及び小径路２３４の近傍の双方に磁力線を通過させることになろう。被処理水とオゾンの双方に磁力を作用させることによって、被処理水に対して最も効率よくオゾンを溶解させることができると考えられるからである。磁石片２４５及び磁石片２４６は、７，０００ガウス前後の磁力を持つネオジュウム磁石によって構成してある。磁力は強いほうがオゾン溶解効果が高いと思われるが、少なくとも３，０００ガウス以上のものが望まれる。ここで、７，０００ガウスの磁石を採用したのは、その調達容易性と経済性にある。７，０００ガウス以上の磁力を持つ磁石（天然磁石、電磁石等）の採用を妨げる趣旨ではない。連結部材２４８は、磁束漏れを抑制して磁力作用が被処理水等にできるだけ集中するように、磁力透磁率（μ）の大きい部材（たとえば、鉄）によって構成してある。
【００８１】
（気液混合構造の作用効果）
以上の構成により、上流側大経路２３２を通過した被処理水は、絞り傾斜路２３３を通過するときに圧縮されて水圧が急激に高まり、同時に通過速度も急激に上昇する。高圧・高速のピークは、小径路２３４に達したときである。小径路２３４を通過した被処理水は、開放傾斜路２３５の中で急激に減圧・減速し、後続する被処理水との衝突の衝撃等を受け乱流化する。その後、被処理水は下流側大経路２３６を抜け、気液混合構造２０５の外へ出る。散気されたオゾンは、被処理水の乱流に巻き込まれ大小様々な大きさの気泡となり攪拌作用を受ける。小径路２３４及び少なくともその下流を流れる被処理水（オゾン）には、上記攪拌作用とともに磁気回路２４３の働きによる磁力作用を受ける。すなわち、被処理水の水圧を圧力頂点（ピーク）に至るまで増圧させ当該圧力頂点に至った直後に減圧させるとともに当該圧力頂点に至った被処理水にオゾンを供給する、ことを磁界の中で行うことになる。攪拌作用と磁界の磁力作用が相乗効果を生み、その結果、被処理水にオゾンが溶解し高溶解度を持った高濃度オゾン水が生成される。
【００８２】
（溶解促進槽）
図１２及び１７を参照しながら、溶解促進槽２０６について説明する。溶解促進槽２０６は、天板２５３と底板２５４とによって上下端を密閉した円筒状の外壁２５５によって、その外観を構成してある。天板２５３の下面には、その下面から垂下する円筒状の内壁２５６を設けてある。内壁２５６に囲まれた空間が、被処理水を貯留するための貯留室２５８となる。内壁２５６の外径は外壁２５５の外径よりも小さく設定してあり、これによって、内壁２５６と外壁２５５との間に所定幅の壁間通路２５９が形成される。他方、内壁２５６の下端は、底板２５４まで届かず、底板２５４との間に所定幅の間隙を形成する。この間隙は、下端連通路２５７として機能する。すなわち、内壁２５６が囲む貯留室２５８は、下端連通路２５７を介して壁間通路２５９と連通している。他方、内壁２５６の天板２５３の近傍には複数の連通孔２５６ｈ，２５６ｈ，・・を貫通させてあり、貯留室２５８と壁間通路２５９とは各連通孔２５６ｈを介しても連通している。底板２５４の上面略中央には、細長の揚水管２６１を起立させてある。揚水管２６１の中空部下端は、底板２５４を貫通する入水孔２５４ｈと連通し、中空部上端は、揚水管２６１上端に形成した多数の小孔２６１ｈ，・・を介して貯留室２５８と連通している。揚水管２６１の上端は、内壁２５６が有する連通孔２５６ｈの位置よりも僅か下に位置させてある。外壁２５５の高さ方向上から略４分の１付近には、排水孔２５５ｈを貫通させてある。つまり、壁間通路２５９は、排水孔２５５ｈを介して外部と連通している。
【００８３】
天板２５３の略中央には、揚水孔２５３ｈを貫通させてある。揚水孔２５３ｈは、天板２５３の外部に配した気液分離装置２６５の内部に連通している。気液分離装置２６５は、揚水孔２５３ｈを介して貯留室２５８から押し上げられる被処理水と、この被処理水から脱気するオゾンとを分離排出するための脱気構造として機能する。気液分離装置２６５によって分離されたオゾンは、オゾン分解装置２６７によって分解して無害化した後に装置外部に放出するようになっている。被処理水に対するオゾン溶解度はきわめて高く、したがって、脱気するオゾンは極めて少ないが、より安全性を高めるためにオゾン分解装置２６７等を設けてある。揚水管２６１によって貯留室２５８内に送り込まれた被処理水は、後続する被処理水に押されて下降する。下端に達した被処理水は下端連通路２５７を折り返して壁間通路２５９内を上昇し、排水孔２５５ｈを介して外部に排水される。また、一部の被処理水は気液分離装置２６５内に押し上げられる。この間、熟成類似の作用によってオゾンが被処理水に溶解して高溶解度のオゾン水を生成する。他方、溶解し切れなかったり、一旦は溶解したが脱気したオゾンがある場合に、そのオゾンは気液分離装置２６５内に上昇しそこで分離される。したがって、被処理水から溶解しきれないオゾンは、そのほとんどを排除することができる。この結果、溶解促進槽２０６を通過した被処理水のオゾン溶解度は、飛躍的に高くなっている。
【００８４】
（循環構造）
図１２を参照しながら、循環構造について説明する。循環構造２０４は、気液混合構造２０５を通過した被処理水（既に原水からオゾン水になっている）を循環させて再度、気液混合構造２０５を通過させる機能を有している。再度、気液混合構造２０５を通過させるのは、既にオゾンを溶解させた被処理水に再度オゾンを注入することによって、オゾンの溶解度と濃度をさらに高めるためである。循環構造２０４は、ポンプ２７１を駆動源とし、貯留タンク２０２と溶解促進槽２０６を主要な構成要素とする。すなわち、ポンプ２７１は、貯留タンク２０２から配管２７０を介して取り出した被処理水を逆止弁２７２及び配管２７３を介して気液混合構造２０５に圧送する。圧送によって気液混合構造２０５を通過した被処理水は、配管２７４及び溶解促進槽２０６を抜け配管２７５を介して貯留タンク２０２に戻される。循環構造２０４は、上記した工程を必要に応じて繰り返して実施可能に構成してある。循環させる回数は、生成しようとするオゾン水のオゾン溶解度やオゾン濃度等を得るために自由に設定することができる。なお、符号２７６は、配管２７５の途中に設けたバルブを示している。バルブ２７６は、その開閉によって気液混合構造２０５の小径路２３４（図１５参照）を通過させる被処理水の水圧を制御することを主目的として設けてある。
【００８５】
（実験例）
図１２及び１８を参照しながら、実験例について説明する。ここで、示す実験例は、背景技術の欄において説明した磁石の使用方法と本発明に係る磁石の使用方法の違いによって、オゾンの溶解度や濃度に著しい差が生じることを主として示すためのものである。本実験例では、本件発明に係る装置として図１２に示すオゾン生成装置（以下、「本件装置」という）を使用し、比較対象となる装置として図１８に示すオゾン生成装置（以下、「比較装置」という）を使用した。比較装置には、本件装置の構造と基本的に同じ構造を備えさせてあるが、磁気回路２４３の取付位置のみを異ならせてある。このため、図１８では磁気回路を除き図１２で使用する符号と同じ符号を使用し、図１８に示す磁気回路には気液混合構造２０５の上流側にあるものに符号２４３ａを、下流側にあるものに符号２４３ｂを、それぞれ付してある。整理すると、図１２に示す本件装置は、磁気回路２４３と一体となった気液混合構造２０５を備え、図１８に示す比較装置は、気液混合構造２０５の上流側配管に磁気回路２４３ａを、同じく下流側配管に磁気回路２４３ｂを、それぞれ同時に又は選択的に取り付け取り外しできるように構成してある。なお、気液混合構造２０５として、米国マジェーインジェクター社（ＭＡＺＺＥＩ ＩＮＪＥＣＴＯＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）製のモデル３８４を、磁気回路には７０００ガウスのものを、それぞれ使用した。
【００８６】
（濃度比較実験）
表３及び４を参照しながら、濃度比較実験について説明する。表３は、オゾン水のオゾン濃度と濃度上昇時間との関係を示している。表４は、表３に示すオゾン水のオゾン濃度が生成装置の運転停止後にゼロになるまでに要する時間を示している。ゼロになるまでの時間が長ければ長いほどオゾン溶解度が高いことを示す。表３及び４において、記号「□」は本件装置を用いて生成したオゾン水（以下、「本件オゾン水」という）を、記号「×」は比較装置から磁気回路のみを取り外した気液混合構造を用いて生成したオゾン水（以下、「磁気なしオゾン水」という）を、記号「△」は比較装置において気液混合構造２０５と磁気回路２４３ａとにより生成したオゾン水（以下、「上流側磁気オゾン水」という）を、記号「○」は比較装置において気液混合構造２０５と磁気回路２４３ｂとにより生成したオゾン水（以下、「下流側磁気オゾン水」という）を、そして、記号「◇」は比較装置において気液混合構造２０５と磁気回路２４３ａ及び磁気回路２４３ｂの双方とにより生成したオゾン水（以下、「両側磁気オゾン水」という）を、それぞれ示している。被処理水の温度は５℃、周囲湿度は３６〜４３％、周囲温度は１７℃であった。
【００８７】
【表３】
【００８８】
【表４】
【００８９】
表３が示すように、生成装置運転開始後の生成時間３５分で本件オゾン水はオゾン濃度２０ｐｐｍに到達したが、同条件下において、磁気なしオゾン水はオゾン濃度８ｐｐｍ前後、下流側磁気オゾン水はオゾン濃度１１ｐｐｍ前後、上流側磁気オゾン水はオゾン濃度１２ｐｐｍ前後、両側磁気オゾン水はオゾン濃度１３ｐｐｍ前後までしか上昇しなかった。このことから、まず、磁気回路を設けることにより設けない場合に比べてオゾン濃度を高められること、次に、同じ磁気回路を設けるとしても気液混合構造と一体化させた場合と気液混合構造以外の箇所に設けた場合とでは前者の方が後者よりも少なくとも７ｐｐｍ高いオゾン水を生成可能であること、が分かった。つまり、オゾン濃度について本件オゾン水は、両側磁気オゾン水に比べて略５４％（（２０−１３）／１３×１００）高い、という結果を得た。
【００９０】
表４が示すように、オゾン濃度２０ｐｐｍに達した本件オゾン水のオゾン濃度がゼロになるまでに３２時間以上要したのに対し、比較対象となるオゾン水のうち最も長くかかった両側磁気オゾン水のオゾン濃度は１３ｐｐｍからゼロになるまでの時間は略３．５時間しか要しなかった。したがって、本件オゾン水は両側磁気オゾン水に比べて１０倍近い時間オゾンを含有していたことになる。換言すると、両側磁気オゾン水に比べて本件オゾン水は、同じ時間をかけて同量のオゾンを注入し溶解させたオゾンを１０倍近い時間保持していたことになる。本件オゾン水のオゾン溶解度の高さを端的に示している。
【００９１】
（オゾン気泡の粒径測定実験）
表５及び６を参照しながら、本件オゾン水が含有するオゾン気泡の粒径測定実験について説明する。表５及び６は、本件オゾン水に含まれるオゾン気泡の粒径分布を示す（左側縦軸参照）。本測定実験では、オゾン濃度とオゾン濃度保持時間との関係から４種類の本件オゾン水を測定対象とした。まず、オゾン濃度を３ｐｐｍと１４ｐｐｍの２種類とし、次に、各濃度それぞれ当該濃度に達した直後のオゾン水（以下、各々「３ｐｐｍ直後オゾン水」「１４ｐｐｍ直後オゾン水」という）と、当該濃度に達した後その濃度を１５分間維持させたオゾン水（以下、各々「３ｐｐｍ維持オゾン水」「１４ｐｐｍ維持オゾン水」という）と、に分けた。つまり、「３ｐｐｍ直後オゾン水」「３ｐｐｍ維持オゾン水」「１４ｐｐｍ直後オゾン水」「１４ｐｐｍ維持オゾン水」の４種類が、本測定実験に係る測定対象である。ここで、本測定実験に使用した本件オゾン水の原水には、水道水を０．０５μｍ（５０ｎｍ）の微粒子絶対濾過の逆浸透膜で濾過して得た純水を用いた。本実験で純水を得るために使用した装置は、セナー株式会社製超純水装置（型名：Ｍｏｄｅｌ・ＵＨＰ）である。水道水には５０ｎｍ以上の不純物（たとえば、鉄分やマグネシウム）が含まれているため、濾過してない原水から生成したオゾン水を測定対象としても、そこに含まれる不純物を測定してしまい測定誤差が生じかねないので、濾過によって予め不純物を取り除いておくことによってオゾンの気泡粒径の正しい測定ができるようにするためである。水道水以外の原水、たとえば、井戸水や河川水についても同じことがいえる。オゾン気泡の粒径測定に使用した測定器は、動的光散乱式粒径分布測定装置（株式会社堀場製作所（ＨＯＲＩＢＡ，Ｌｔｄ）：型式ＬＢ５００））である。原水から不純物を濾過せずともオゾン気泡の粒径を正しく測定できる手段があれば、その手段を用いて測定可能であることはいうまでもない。
【００９２】
【表５】
【００９３】
【表６】
【００９４】
まず、表５に基づいて、３ｐｐｍ直後オゾン水と３ｐｐｍ維持オゾン水について考察する。表５右端のグラフが３ｐｐｍ直後オゾン水を示し、同じく左端のグラフが３ｐｐｍ維持オゾン水を示している。３ｐｐｍ直後オゾン水は、１．３μｍ（１３００ｎｍ）〜６．０μｍ（６０００ｎｍ）の粒径を持ったオゾン気泡を含有していることが分かった。他方、３ｐｐｍ維持オゾン水は、０．００３４ｎｍ（３．４０ｎｍ）〜０．００５０μｍ（５．００ｎｍ）の粒径を持ったオゾン気泡を含有していることが分かった。
【００９５】
次に、表６に基づいて１４ｐｐｍ直後オゾン水と１４ｐｐｍ維持オゾン水について考察する。表６右端のグラフが１４ｐｐｍ直後オゾン水を示し、同じく左端のグラフが１４ｐｐｍ維持オゾン水を示している。１４ｐｐｍ直後オゾン水は、２．３μｍ（２３００ｎｍ）〜６．０μｍ（６０００ｎｍ）の粒径を持ったオゾン気泡を含有していることが分かった。他方、１４ｐｐｍ維持オゾン水は、０．００３４ｎｍ（３．４０ｎｍ）〜０．００５８μｍ（５．８０ｎｍ）の粒径を持ったオゾン気泡を含有していることが分かった。
【００９６】
上記実験から明らかになった第１の点は、同じ濃度を持ったオゾン水であっても、当該濃度に達した直後のオゾン水（直後オゾン水）と当該濃度を所定時間維持したオゾン水（維持オゾン水）とでは含有されるオゾン気泡の粒径（以下、「気泡粒径」という）が異なるということである。３ｐｐｍオゾン水の場合、直後オゾン水の気泡粒径最小値は、維持オゾン水の気泡粒径最大値の、２６０倍（１３００／５．０）の大きさを持っている。同様に１４ｐｐｍオゾン水の場合は、約４００倍（２３００／５．８）の大きさを持っている。つまり、当該濃度を所定時間維持すること、すなわち、被処理水であるオゾン水を循環させることによって気泡粒径を小さくすることができるということである。気泡粒径５０未満のオゾン気泡であれば安定して水溶液中に浮遊させることができる。本願発明に係るオゾン水生成方法によれば、オゾン気泡の粒径Ｒが、５０ｎｍ未満（０<Ｒ<５０ｎｍ）のオゾン気泡を含有するオゾン水、すなわち、溶解度の高いオゾン水を得られることが分かった。これが、実験から明らかになった第２の点である。なお、本実験によれば、オゾン気泡の粒径Ｒの実測最低値は３．４ｎｍであり、それ以下の値は計測されていない。計測されないのは測定装置の測定能力の限界に起因すると思われる。他方、オゾン気泡の粒径Ｒは、濃度達成直後に比べ濃度維持後の方が小さくなっていることから、粒径小型化の延長線上には限りなくゼロに近い粒径Ｒを持ったオゾン気泡が存在しうることが容易に想像できる。
【００９７】
（ｐＨ測定実験）
なお、上記４種類のオゾン水、すなわち、「３ｐｐｍ直後オゾン水」「３ｐｐｍ維持オゾン水」「１４ｐｐｍ直後オゾン水」及び「１４ｐｐｍ維持オゾン水」についてｐＨ測定実験を行った。その結果は、表５及び６に線グラフで示してある（右側縦軸参照）。いずれのオゾン水についても、オゾン溶解の前後においてｐＨ７．３前後を示した。すなわち、オゾン溶解は原水のｐＨにほとんど変化を与えないことがわかった。井戸水や水道水は概ね中性（ｐＨ６．５〜７．５）を示すことから、気液混合方式によって生成した本件オゾン水は、ｐＨを調整するための添加物を添加しなくても中性を示すことがわかった。もっとも、原水がアルカリ性である場合は、オゾン溶解がオゾン水のｐＨを変化させないことからアルカリ性のオゾン水が生成される場合もあり得よう。
【００９８】
上記実験結果を総括する。上記実験対象となった本件オゾン水は、何ら添加物を加えることなく原水にオゾンを混合させるという気液混合によって生成されたものである。さらに、オゾン溶解度が高いため常圧下においても容易にオゾンが脱気しない。したがって、無添加とオゾン脱気がない点で、たとえば、家畜や人体に散布しても安全である。また、オゾン濃度を極めて高くすることができるので、本件オゾン水を使用すれば、効率のより洗浄・殺菌効果等を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】オゾン水生成装置を備える消毒装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す消毒装置を構成する部材及び構造の相関図である。
【図３】図１に示す原水細分化構造の縦断面図である。
【図４】第１渦流ポンプの縦断面図である。
【図５】第２渦流ポンプの縦断面図である。
【図６】エジェクターの縦断面図である。
【図７】スタティックミキサーの縦断面図である。
【図８】サイクロンの縦断面図である。
【図９】オゾン水生成装置の第１変形例を示す概略構成図である。
【図１０】渦流ポンプの変形例を示す縦断面図である。
【図１１】エジェクターの変形例を示す縦断面図である。
【図１２】オゾン水生成装置の第２変形例を示す概略構成図である。
【図１３】気液混合構造の正面図である。
【図１４】図１３に示す気液混合構造の左側面図である。
【図１５】図１４に示す気液混合構造のＸ−Ｘ断面図である。
【図１６】一部を省略した気液混合構造の平面図である。
【図１７】溶解促進槽の縦断面図である。
【図１８】比較実験を行うためのオゾン水生成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 消毒装置
１Ａ 消毒装置
３ 取水バルブ
４ 配管
５ オゾン水生成装置
７ 加圧ポンプ
９ ノズル（ノズル群）
１１ 原水細分化構造
１１ａ ケーシング
１１ｂ パッキン
１１ｃ 磁石（炭素チップ群、超音波発生装置）
１３ オゾン溶解構造
１５ 貯留タンク
１６ 配管
１７ 配管
１９ オゾン供給構造（オゾン供給装置）
２０ 配管
２１ 循環構造
２２ 逆止弁
２３ バルブ
３１ 第１渦流ポンプ
３１´ 第２渦流ポンプ
３１´Ａ 渦流ポンプ
３２ ポンプ本体
３２ａ 吸入部
３２ｂ 吐出部
３２ｄ 昇圧通路
３２ｅ 吸入路
３２ｆ 吐出路
３２ｍ 磁石
３３ インペラ
３３ａ インペラ本体
３３ｂ 羽根片
３３ｃ 羽根溝
３３ｄ 回転軸
３４ オゾン帰還部
３４ａ 帰還路
３５ エジェクター
３５Ａ エジェクター
３６ ベンチュリ管
３６ａ 入路
３６ｂ 出路
３６ｃ 細径路
３６ｍ 磁石
３７ オゾン供給パイプ
３７ａ 供給路
３８ 小径路
４１ スタティックミキサー
４１ａ 流管
４１ｂ 邪魔板群
４２ 配管
４６ 配管
５１ スタティックミキサー
５２ 配管
５５ サイクロン
５６ サイクロン本体
５６ａ 上部空間
５７ 気液分離装置
６１ オゾン水帰還管
６３ 温度保持装置
６５ オゾン帰還管
７０ 配管
７１ 逆止弁
１０３ 送水ライン
１０４ 電磁弁
１０５ 散布ライン
１０７ 戻しライン
１０９ フィルター
２０１ オゾン水生成装置
２０２ 貯留タンク
２０３ オゾン供給構造
２０４ 循環構造
２０５ 気液混合構造
２０６ 溶解促進槽
２０７ 温度保持構造
２３１ ベンチュリ管
２３２ 上流側大径路
２３３ 絞り傾斜路
２３４ 小径路
２３５ 開放傾斜路
２３６ 下流側大径路
２３９ オゾン供給パイプ
２４３ 磁気回路
２４５ 一方の磁石片
２４６ 他方の磁石片
２６５ 気液分離装置
２６７ オゾン分解装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オゾン水生成装置、オゾン水生成装置に用いる気液混合構造、オゾン水生成方法及びオゾン水に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オゾン水生成装置として、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載されたオゾン水生成装置（以下、「従来の生成装置」という）は、被処理水を通過させるための管路と、管路の途中に設けられたオゾン注入器と、オゾン注入器上流の管路外壁に設けられた永久磁石と、を備えている。オゾン注入器は、通過する水の中にオゾンを散気させるためのものであり、上記オゾンは、オゾン注入器外部から供給される。永久磁石は、管路を流れる被処理水に、その管路の軸線方向に対し直交する方向から磁力を作用させるように配されている。永久磁石が設けられた理由を特許文献１は、永久磁石の磁力を利用して被処理水をイオン化すると共にクラスターを細分化することによって、オゾン溶解性を向上させるため、と説明する。また、永久磁石の磁界（磁力）を貫くように被処理水（水道水）を流すことによって、被処理水のイオン化が促進され、クラスターが細分化される旨が、特許文献１に永久磁石の磁力方向を管路の軸線に対し直交させた理由として記載されている。さらに、特許文献１は、オゾン注入器の上流に設けてある永久磁石を、上流の代わりに下流に設けること、上流と下流の双方に設けることを併せて開示しているが、何れにしろ、使用される磁石は、あくまでも管路内を流れる被処理水、すなわち、安定状態にある被処理水に対して磁力を作用させることを目的としたものである。
【特許文献１】特開２００３−１９４８６号公報（段落０００６、０００９、００１０、００１９、００２０、００２４、００２６、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、管路内を流れる被処理水に対して永久磁石の磁力を作用させる従来の生成装置では、たとえ、その作用方向を流れる被処理水に対する直交方向と一致させたものであっても、高い溶解度（高溶解度）をもった高濃度オゾン水を簡単に生成することはできない。この点は、後述する発明者らが行った実験結果をもって立証する。本発明が解決しようとする課題は、高溶解度をもった高濃度オゾン水を効率よく簡単に生成することのできるオゾン水生成装置、オゾン水生成装置に用いる気液混合構造、オゾン水生成方法を及びオゾン水を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた発明者は、磁力の作用対象、作用箇所、作用方向について、従来の生成装置のそれらとは全く異なる方向の見解を得た。すなわち、磁力は、被処理水に溶解する前のオゾンにも作用させるべきであること、そのためにはオゾン注入器の上流ではなくオゾン注入器そのものに磁石を設けるべきであること、オゾン注入器そのものに磁石を設けたことにより被処理水に対する磁力の作用方向を一定のものとすることができないこと、を発明者は知得した。本発明は、上記知得に基づいてなされたものである。発明の詳しい構成については、項を改めて説明する。なお、何れかの請求項記載の発明を説明するに当たって行う用語の定義等は、その性質上可能な範囲において、かつ、発明カテゴリーの違いや記載の順番等に関わらず、他の請求項記載の発明にも適用があるものとする。なお、本願において「被処理水」とは、オゾン溶解前の原水（地下水、水道水、河川水、雨水等）と、原水にオゾンを溶解させて生成したオゾン水と、の双方を含む概念であって、原水とオゾン水とは、オゾン水生成過程の各々に応じて適宜使い分けられるものとする。
【０００５】
（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項１の生成装置」という）は、被処理水を通過させるための配管と、当該配管の途中に設けた気液混合構造と、当該気液混合構造にオゾンを供給するためのオゾン供給構造と、を含めて構成したものである。当該気液混合構造には、内部に磁力を作用させるための磁石を設けてある。気液混合装置に磁石を設けるとともに、その上流及び／又は下流にも併せて磁石を設けてもよい。磁石は、天然磁石を用いることが構造を単純化させ保守を簡単なものとする上で好ましいが、適切な磁力を得られるものであれば電磁石等を用いることもできる。
【０００６】
請求項１の生成装置によれば、気液混合構造に磁石を設けたことから、磁石の磁力を被処理水とオゾンとを混合させる過程において作用させることになる。すなわち、被処理水だけでなく、被処理水に溶解していないオゾンにも磁力作用が及ぶ。オゾンを混合するときの被処理水は、大小さまざまな大きさのオゾン気泡を含み、その流れはきわめて不規則な乱流である。したがって、被処理水やオゾンに作用する磁力の方向はきわめて不規則であり、かつ、不安定である。不規則かつ不安定な磁力作用が、高溶解度をもった高濃度オゾン水の生成に効果的であることは後述する実験結果により明らかである一方、その因果関係は現在解明中である。発明者は、次のとおり推測する。すなわち、磁力の作用を受ける被処理水（オゾン）が乱流化しているということは、層流化した被処理水に比べて磁力の作用の下にある時間が長い。さらに、乱流化した被処理水（オゾン）は、入れ替わり立ち替わり磁石との距離が変化する。つまり、単位時間当たりに流れる被処理水に対して時間をかけて満遍なく磁力を作用させることができる。これが、被処理水のクラスター細分化を促進し、その結果、高溶解度をもった高濃度オゾン水の効率よい生成を実現するものと考えられる。
【０００７】
（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項２の生成装置」という）には、請求項１の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記気液混合構造が、小径路を有するベンチュリ管と、当該小径路に臨む位置に開口端を有するオゾン供給パイプと、を含めて構成してあり、当該オゾン供給パイプの接続端には、前記オゾン供給構造を接続してある。
【０００８】
請求項２の生成装置によれば、請求項１の生成装置の作用効果と基本的に同じ作用効果を奏するが、気液混合構造における作用効果が次のとおりとなる。すなわち、配管からベンチュリ管に流入するときの被処理水の圧力は、小径路に近づくにつれて一気に増加し、小径路通過後に一気に減少する。圧力減少する際のベンチュリ管内部は真空又は真空に近い負圧状態となり、この負圧状態によってオゾン供給パイプによって供給されたオゾンが被処理水内に吸引される。吸引されたオゾンは、上記圧力変化と、小径路通過に伴う被処理水の流れの変化等が複雑に絡み合い、一気に攪拌混合される。
【０００９】
（請求項３記載の発明の特徴）
請求項３記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項３の生成装置」という）には、請求項２の生成装置の基本構成を備えさせた上で、前記磁石が、前記ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路の近傍に磁力を作用させられるように構成してある。
【００１０】
請求項３の生成装置によれば、請求項２の生成装置の作用効果に加え、ベンチュリ管を通過する際及び／又は通過前後の被処理水に対して最も効率よく磁力を作用させることができる。発明者らの実験によれば、上記のとおり磁力を作用させたときに、最も効率よく高溶解度をもった高濃度オゾン水を生成することができた。その理由は、次のとおり推測される。すなわち、同じベンチュリ管に同じ磁石を設ける場合に、上記作用が生じるように設けることによってベンチュリ管の小径路を通過する際又はその通過前後は、被処理水に圧力変化が生じたりオゾンが吸引されたりするなど、被処理水の状態に大きな変化が生じる。この変化に合わせ被処理水に磁力を作用させることが、高溶解度・高濃度を実現する要因であると思われる。また、常磁性体であるオゾン気泡に磁力を作用させることも、高溶解度・高濃度実現に寄与していると推測される。
【００１１】
（請求項４記載の発明の特徴）
請求項４記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項４の生成装置」という）には、請求項２又は３の生成装置の基本構成に加え、前記磁石が、一方の磁石片と他方の磁石片とを含む磁気回路によって構成してあり、当該一方の磁石片と当該他方の磁石片とを、前記ベンチュリ管を挟んで対向させてある。
【００１２】
請求項４の生成装置の生成装置によれば、請求項２又は３の生成装置の作用効果に加え、磁気回路を構成することによってベンチュリ管内部の必要な箇所に集中的に磁力を作用させることができる。
【００１３】
（請求項５記載の発明の特徴）
請求項５記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項５の生成装置」という）には、請求項１乃至４いずれかの生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記磁石の磁力が、３０００〜２００００ガウスに設定してある。
【００１４】
請求項５の生成装置によれば、磁石の構成を簡単に、かつ、経済的に行うことができる。すなわち、上記磁力を持った磁石であれば、市場調達が容易であるから特別な磁石を用意する必要がない。特別な磁石ではないから安価である。上記範囲を超える磁力を持った磁石の採用を妨げる趣旨でないことはいうまでもない。
【００１５】
（請求項６記載の発明の特徴）
請求項６記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項６の生成装置」という）には、請求項１乃至５何れかの生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記気液混合構造を通過した被処理水を循環させて当該気液混合構造を再度通過させるための循環構造を、さらに含めて構成してあり、当該循環構造が、前記配管を含めて構成してある。
【００１６】
請求項６の生成装置によれば、請求項１乃至５何れかの生成装置の作用効果に加え、循環構造を有することによって、被処理水を循環させることができ、この循環によって被処理水に対するオゾン注入を繰り返して行うことができる。繰り返してオゾン注入を行えば、オゾン注入を一旦終えた被処理水に再度オゾン注入することによって、前者よりも後者のほうがオゾン溶解度並びにオゾン濃度を高めることが可能になる。循環させる回数は、求めるオゾン溶解度やオゾン濃度に応じて装置使用者が決定するとよい。
【００１７】
（請求項７記載の発明の特徴）
請求項７記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項７の生成装置」という）には、請求項６の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記循環構造の途中には、循環させる被処理水を一旦貯留させるための貯留タンクを設けてある。
【００１８】
請求項７の生成装置によれば、請求項６の生成装置の作用効果に加え、被処理水を一旦、貯留タンクに貯留することができ、この貯留によって被処理水を安定状態に置き、これによって、被処理水に対するオゾン溶解を熟成類似の作用によって促進させることができる。
【００１９】
（請求項８記載の発明の特徴）
請求項８記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項８の生成装置」という）には、請求項７の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記貯留タンク内の被処理水を５〜１５℃の範囲に保持するための温度保持構造を設けてある。
【００２０】
請求項８の生成装置によれば、請求項７の生成装置の作用効果に加え、温度保持構造を有することによって、被処理水の温度を上記範囲に保持することができる。オゾン水生成に使用する原水は長い配管内を搬送される場合が多く、そのような場合に搬送される原水は天候の影響を受けやすい。特に、夏季における水温上昇が著しい。また、被処理水を循環させるためには循環のためのエネルギーが必要であり、そのようなエネルギー源として、たとえば、ポンプがある。上記したエネルギー源は、一般に発熱を伴いその熱が被処理水の温度を高める場合がある。オゾン溶解は水温の影響を受け、水温が高くなると溶解度の低下が見られる。そこで、被処理水の温度を所定範囲に保つことによって、オゾン溶解を促進させる。他方、たとえば、寒冷地において被処理水が凍結する恐れがある場合は、ヒーター装置を設けて被処理水を加温するように構成してもよい。被処理水の冷却又は加温を不要とするのであれば、温度保持構造自体を省略してもよいし、設けてある温度保持構造の運転を停止してもよい。
【００２１】
（請求項９記載の発明の特徴）
請求項９記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項９の生成装置」という）には、請求項７又は８の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記循環構造途中の前記気液混合構造下流かつ前記貯留タンク上流には、当該循環構造を通過する被処理水を一旦貯留してオゾン溶解を促進するための溶解促進槽を設けてある。
【００２２】
請求項９の生成装置によれば、請求項７又は８の生成装置の作用効果に加え、溶解促進槽の働きによって被処理水に対するオゾン溶解が促進される。溶解促進槽に貯留された被処理水は、その貯留によって安定状態に置かれる。安定状態に置かれた被処理水は、それに対するオゾン溶解が熟成類似の作用によって促進される。気液混合構造において動的に溶解させられたオゾンは、溶解促進槽において静的に溶解させられ、両者の作用によって被処理水に対するオゾンの溶解が飛躍的に促進される。
【００２３】
（請求項１０記載の発明の特徴）
請求項１０記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項１０の生成装置」という）には、請求項９の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記溶解促進槽の頂部には、貯留してある被処理水から脱気したオゾンを排出可能とする脱気構造を設けてある。
【００２４】
請求項１０の生成装置によれば、請求項９の生成装置の作用効果に加え、被処理水を循環する過程において被処理水に溶解しなかったオゾンを装置外へ排出することができる。未溶解のオゾンを排出することによって、被処理水が含むオゾンは、溶解度の高いものであって低いものが排除される。したがって、真にオゾン溶解度の高いオゾン水が生成される。ここで、オゾンの溶解度が高い、ということは、被処理水中に溶解しているオゾン気泡の気泡径がナノメートル単位、好ましくは、たとえば、５０ｎｍ未満であること、さらに好ましくは３０ｎｍであることをいう。上記気泡径のオゾン気泡であれば、被処理水から容易に脱気しないからである。
【００２５】
（請求項１１記載の発明の特徴）
請求項１１記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項１１の生成装置」という）には、請求項６乃至１０の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記循環構造が、水へのオゾン混合を促進するための混合促進構造を、さらに含めて構成してあり、当該混合促進構造には、内部に磁力を作用させるための磁石を設けてある。「混合促進構造」とは、オゾンを含有する被処理水を物理的・機械的に攪拌する機能を持っている装置や部材等のことをいう。
【００２６】
請求項１１の生成装置によれば、請求項６乃至１０いずれかの生成装置の作用効果に加え、混合促進構造の中で物理的・機械的に攪拌される被処理水に磁力を作用させることができる。混合促進構造内にある被処理水は、その攪拌によって不安定な状態にあり、そのような状態にある被処理水に磁力を作用させることによってオゾン溶解度をより高めることができる。
【００２７】
（請求項１２記載の発明の特徴）
請求項１２記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項１２の生成装置」という）には、請求項１１の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記混合促進構造が、具体的に、スタティックミキサー及び／又は渦流ポンプあることを特徴とする。
【００２８】
請求項１２の生成装置によれば、請求項１１の生成装置の作用効果が、スタティックミキサーや渦流ポンプ等によって実現される。スタティックミキサーや渦流ポンプは、オゾン水生成装置において頻繁に使用される混合促進構造であって、これらに磁石を設けることは、その構造から困難なことではない。したがって、既存のスタティックミキサー等に大きな変更を加えることなく磁石を設置することができるので、大掛かりな設計変更等を行うことなくオゾンの高濃度化を実現することができる。
【００２９】
（請求項１３記載の発明の特徴）
請求項１３記載の発明に係るオゾン水生成装置（以下、適宜「請求項１３の生成装置」という）には、請求項１１又は１２の生成装置の基本的構成を備えさせた上で、前記磁石の磁力が、３０００〜２００００ガウスに設定してある。
【００３０】
請求項１３の生成装置によれば、請求項１１又は１２の生成装置の作用効果が、上記設定範囲の磁力をもった磁石によって実現することができる。磁力の強度を上記範囲に設定した理由は、その入手容易性にある。すなわち、本件発明に使用可能な磁石として、たとえば、ネオジュウム磁石があるが、このような磁石を市場調達しようとした場合に調達可能性が高く価格的にも使用可能なものとなると上記磁力範囲のものとなる。上記磁力範囲の磁石よりも強力な磁石が入手可能であれば、その磁石の使用を妨げる趣旨ではない。
【００３１】
（請求項１４記載の発明の特徴）
請求項１４記載の発明に係る気液混合構造（以下、適宜「請求項１４の混合構造」という）は、請求項２乃至５いずれかの生成装置に使用可能に構成してある。
【００３２】
請求項１４の混合構造は、新たに製造するオゾン水生成装置に組み込むことはもちろん、既存のオゾン水生成装置が有する既存の気液混合構造とともに、又は、これに代えて組み込むことができる。組み込むことによって、組み込んだオゾン水生成装置が生成するオゾン水のオゾン濃度を高めることができる。
【００３３】
（請求項１５記載の発明の特徴）
請求項１５記載の発明に係る気液混合構造（以下、適宜「請求項１５の混合構造」という）は、小径路を有するベンチュリ管と、当該小径路に臨む位置に開口端を有するオゾン供給パイプと、当該ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路近傍に磁力を作用させるための磁石と、を含めて構成してある。
【００３４】
請求項１５の混合構造は、新たに製造するオゾン水生成装置に組み込むことはもちろん、既存のオゾン水生成装置が有する既存の気液混合構造とともに、又は、これに代えて組み込むことができる。組み込むことによって、組み込んだオゾン水生成装置が生成するオゾン水のオゾン濃度を高めることができる。
【００３５】
（請求項１６記載の発明の特徴）
請求項１６記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項１６の生成方法」という）は、小径路を有するベンチュリ管に被処理水を通過させ、当該小径路に臨む位置に開口端を配したオゾン供給パイプを介してオゾンを供給することによりオゾン水を生成するオゾン水生成方法において、当該ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路近傍に磁力を作用させることを特徴とする。
【００３６】
請求項１６の生成方法によれば、磁石の磁力を被処理水とオゾンとを混合させる過程において作用させることになる。すなわち、被処理水だけでなく、被処理水に溶解していないオゾンにも磁力作用が及ぶ。オゾンを混合するときの被処理水は、大小さまざまな大きさのオゾン気泡を含み、その流れはきわめて不規則な乱流である。したがって、被処理水やオゾンに作用する磁力の方向はきわめて不規則であり、かつ、不安定である。不規則かつ不安定な磁力作用が、高溶解度をもった高濃度オゾン水の生成に効果的であることは後述する実験結果により明らかである一方、その因果関係は現在解明中である。発明者は、次のとおり推測する。すなわち、磁力の作用を受ける被処理水（オゾン）が乱流化して不安定な状態にある。不安定な状態にある被処理水に磁力が作用することによって、被処理水のクラスター細分化を促進し、その結果、高溶解度をもった高濃度オゾン水の効率よい生成を実現するものと考えられる。なお、ベンチュリ管を通過するときの被処理水の圧力は、小径路に近づくにつれて一気に増加し、小径路通過後に一気に減少する。圧力減少する際のベンチュリ管内部は真空又は真空に近い負圧状態となり、この負圧状態によってオゾン供給パイプによって供給されたオゾンが被処理水内に吸引される。吸引されたオゾンは、上記圧力変化と、小径路通過に伴う被処理水の流れの変化等が複雑に絡み合い、一気に攪拌混合される。
【００３７】
（請求項１７記載の発明の特徴）
請求項１７記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項１７の生成方法」という）は、請求項１６の生成方法であって、前記ベンチュリ管を通過した被処理水を循環させ、オゾンを供給しながら前記ベンチュリ管を少なくとも１回再通過させることを特徴とする。
【００３８】
請求項１７の生成方法によれば、請求項１６の生成方法の作用効果に加え、循環させることによって被処理水に対するオゾン混合を繰り返して行うことができる。繰り返してオゾン混合を行えば、オゾン混合を一旦終えた被処理水に再度オゾン混合することによって、前者よりも後者のほうがオゾン溶解度並びにオゾン濃度を高めることが可能になる。循環させる回数は、求めるオゾン溶解度やオゾン濃度に応じて使用者が決定するとよい。
【００３９】
（請求項１８記載の発明の特徴）
請求項１８記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項１８の生成方法」という）は、請求項１７の生成方法であって、前記循環させた被処理水を貯留タンクに一旦貯留することを特徴とする。
【００４０】
請求項１８の生成方法によれば、請求項１７の生成方法の作用効果に加え、被処理水を一旦、貯留タンクに貯留することができ、この貯留によって被処理水を安定状態に置き、これによって、被処理水に対するオゾン溶解を熟成類似の作用によって促進させることができる。
【００４１】
（請求項１９記載の発明の特徴）
請求項１９記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項１９の生成方法」という）は、請求項１８の生成方法であって、前記貯留タンクに貯留した被処理水を、一旦取り出して５〜１５℃の範囲に保持することを特徴とする。
【００４２】
請求項１９の生成方法によれば、請求項１８の生成方法の作用効果に加え、被処理水の温度を上記範囲に保持することができる。オゾン溶解は水温の影響を受け、水温が高くなると溶解度の低下が見られることから、被処理水の温度を所定範囲に保つことによって、オゾン溶解を促進させる。
【００４３】
（請求項２０記載の発明の特徴）
請求項２０記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項２０の生成方法」という）は、請求項１６乃至１９いずれかの生成方法であって、オゾンを混合した後の被処理水を溶解促進槽に一旦貯留してオゾン溶解を促進することを特徴とする。
【００４４】
請求項２０の生成方法によれば、請求項１６乃至１９いずれかの生成方法の作用効果に加え、溶解促進槽の働きによって被処理水に対するオゾン溶解が促進される。溶解促進槽に貯留された被処理水は、その貯留によって安定状態に置かれる。安定状態に置かれた被処理水は、それに対するオゾン溶解が熟成類似の作用によって促進される。
【００４５】
（請求項２１記載の発明の特徴）
請求項２１記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項２１の生成方法」という）は、請求項２０の生成方法であって、前記溶解促進槽に貯留した被処理水から脱気したオゾンを、当該溶解促進槽外部へ排出することを特徴とする。
【００４６】
請求項２１の生成方法によれば、請求項２０の生成方法の作用効果に加え、被処理水を循環する過程において被処理水に溶解しなかったオゾンを装置外へ排出することができる。未溶解のオゾンを排出することによって、被処理水が含むオゾンは、溶解度の高いものであって低いものが排除される。したがって、真にオゾン溶解度の高いオゾン水が生成される。
【００４７】
（請求項２２記載の発明の特徴）
請求項２２記載の発明に係るオゾン水生成方法（以下、適宜「請求項２２の生成方法」という）は、磁界中において、被処理水の水圧を圧力頂点に至るまで増圧させ当該圧力頂点に至った直後に減圧させるとともに当該圧力頂点に至った被処理水にオゾンを供給する
ことを特徴とする。
【００４８】
請求項２２の生成方法によれば、磁石の磁力を被処理水とオゾンとを混合させる過程において作用させることになる。すなわち、被処理水だけでなく、被処理水に溶解していないオゾンにも磁力作用が及ぶ。オゾンを混合するときの被処理水は、大小さまざまな大きさのオゾン気泡を含み、その流れはきわめて不規則な乱流である。したがって、被処理水やオゾンに作用する磁力の方向はきわめて不規則であり、かつ、不安定である。不規則かつ不安定な磁力作用が、高溶解度をもった高濃度オゾン水の生成に効果的であることは後述する実験結果により明らかである一方、その因果関係は現在解明中である。
【００４９】
（請求項２３記載の発明の特徴）
請求項２３記載の発明に係るオゾン水（以下、適宜「請求項２３のオゾン水」という）は、請求項１６乃至２２いずれか記載のオゾン水生成方法によって生成してあり、含有するオゾン気泡の粒径Ｒが、０<Ｒ<５０ｎｍである、すなわち、ゼロより大きく５０ｎｍより小さいことを特徴とする。
【００５０】
請求項２３のオゾン水によれば、オゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであるため、浮力を受けることがほとんどない。このため、オゾン気泡は、浮上せずにオゾン水（被処理水）の中に安定して滞留する。すなわち、オゾン水からのオゾン脱気が容易に生じない。このため、オゾン水の近くに鼻を近づけたときに、まったく、又は、ほとんどオゾン特有の臭いがしない。また、オゾン濃度も、発明者らの実験によれば、たとえば、常圧下において２０ｐｐｍ前後まで高濃度化することができる。高濃度のオゾン水は殺菌・消毒に有効であることはいうまでもなく、オゾン脱気がないため直接人体（たとえば、手や顔の洗浄）に適用することもできる。従来からあるオゾン水は、オゾン脱気が著しく脱気したオゾンが人体や家畜等の呼吸器官に悪影響を与える恐れがあったため、上記したように人体、家畜等に対して使用することは困難であった。また、オゾン水を使用したとしても、オゾン脱気によってオゾン濃度が低下してしまい、ほとんど殺菌等の効果が期待できなかった。さらに、塩化ナトリウム等の添加物（電解補助剤）を添加して生成したオゾン水（機能水）とは異なり、上記オゾン水は、被処理水とオゾンとを混合する気液混合方式によって生成したものであるから、添加物が含まれていない。添加物を含まない点においても上記オゾン水は人体等に対する使用に適している。
【００５１】
（請求項２４記載の発明の特徴）
請求項２４記載の発明に係るオゾン水（以下、適宜「請求項２４のオゾン水」という）は、気液混合方法によって生成してあり、含有するオゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであることを特徴とする。
【００５２】
請求項２４のオゾン水によれば、オゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであるため、浮力を受けることがほとんどない。このため、オゾン気泡は、浮上せずにオゾン水（被処理水）の中に安定して滞留する。すなわち、オゾン水からのオゾン脱気が容易に生じない。このため、オゾン水の近くに鼻を近づけたときに、まったく、又は、ほとんどオゾン特有の臭いがしない。また、オゾン濃度も、発明者らの実験によれば、たとえば、常圧下において２０ｐｐｍ前後まで高濃度化することができる。高濃度のオゾン水は殺菌・消毒に有効であることはいうまでもなく、オゾン脱気がないため直接人体（たとえば、手や顔の洗浄）に適用することもできる。従来からあるオゾン水は、オゾン脱気が著しく脱気したオゾンが人体や家畜等の呼吸器官に悪影響を与える恐れがあったため、上記したように人体、家畜等に対して使用することは困難であった。また、オゾン水を使用したとしても、オゾン脱気によってオゾン濃度が低下してしまい、ほとんど殺菌等の効果が期待できなかった。さらに、塩化ナトリウム等の添加物（電解補助剤）を添加して生成したオゾン水（機能水）とは異なり、上記オゾン水は、被処理水とオゾンとを混合する気液混合方式によって生成したものであるから、添加物が含まれていない。添加物を含まない点においても上記オゾン水は人体等に対する使用に適している。
【００５３】
（請求項２５記載の発明の特徴）
請求項２５記載の発明に係るオゾン水（以下、適宜「請求項２５のオゾン水」という）は、磁力を作用させながら被処理水にオゾンを混合させることによって生成してあり、含有するオゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであることを特徴とする。
【００５４】
請求項２５のオゾン水によれば、オゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであるため、浮力を受けることがほとんどない。このため、オゾン気泡は、浮上せずにオゾン水（被処理水）の中に安定して滞留する。すなわち、オゾン水からのオゾン脱気が容易に生じない。このため、オゾン水の近くに鼻を近づけたときに、まったく、又は、ほとんどオゾン特有の臭いがしない。また、オゾン濃度も、発明者らの実験によれば、たとえば、常圧下において２０ｐｐｍ前後まで高濃度化することができる。高濃度のオゾン水は殺菌・消毒に有効であることはいうまでもなく、オゾン脱気がないため直接人体（たとえば、手や顔の洗浄）に適用することもできる。従来からあるオゾン水は、オゾン脱気が著しく脱気したオゾンが人体や家畜等の呼吸器官に悪影響を与える恐れがあったため、上記したように人体、家畜等に対して使用することは困難であった。また、オゾン水を使用したとしても、オゾン脱気によってオゾン濃度が低下してしまい、ほとんど殺菌等の効果が期待できなかった。さらに、塩化ナトリウム等の添加物（電解補助剤）を添加して生成したオゾン水（機能水）とは異なり、上記オゾン水は、被処理水とオゾンとを混合する気液混合方式によって生成したものであるから、添加物が含まれていない。添加物を含まない点においても上記オゾン水は人体等に対する使用に適している。
【００５５】
（請求項２６記載の発明の特徴）
請求項２６記載の発明に係るオゾン水（以下、適宜「請求項２６のオゾン水」という）は、含有するオゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであることを特徴とする。
【００５６】
請求項２６のオゾン水によれば、オゾン気泡の粒径Ｒが０<Ｒ<５０ｎｍであるため、浮力を受けることがほとんどない。このため、オゾン気泡は、浮上せずにオゾン水（被処理水）の中に安定して滞留する。すなわち、オゾン水からのオゾン脱気が容易に生じない。このため、オゾン水の近くに鼻を近づけたときに、まったく、又は、ほとんどオゾン特有の臭いがしない。また、オゾン濃度も、発明者らの実験によれば、たとえば、常圧下において２０ｐｐｍ前後まで高濃度化することができる。高濃度のオゾン水は殺菌・消毒に有効であることはいうまでもなく、オゾン脱気がないため直接人体（たとえば、手や顔の洗浄）に適用することもできる。従来からあるオゾン水は、オゾン脱気が著しく脱気したオゾンが人体や家畜等の呼吸器官に悪影響を与える恐れがあったため、上記したように人体、家畜等に対して使用することは困難であった。また、オゾン水を使用したとしても、オゾン脱気によってオゾン濃度が低下してしまい、ほとんど殺菌等の効果が期待できなかった。さらに、ナトリウム等の添加物を添加して生成したオゾン水（機能水）とは異なり、上記オゾン水は、被処理水とオゾンとを混合する気液混合方式によって生成したものであるから、添加物が含まれていない。添加物を含まない点においても上記オゾン水は人体等に対する使用に適している。
【発明の効果】
【００５７】
本発明によれば、高溶解度をもった高濃度オゾン水を効率よく簡単に生成することのできるオゾン水生成装置、オゾン水生成装置に用いる気液混合構造、オゾン水生成方法を提供することができる。また、高溶解度をもった高濃度オゾン水を、提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
各図を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、オゾン水生成装置を備える消毒装置の概略構成図である。図２は、図１に示す消毒装置を構成する部材及び構造の相関図である。図３は、図１に示す原水細分化構造の縦断面図である。図４は、第１渦流ポンプの縦断面図である。図５は、第２渦流ポンプの縦断面図である。図６は、エジェクターの縦断面図である。図７は、スタティックミキサーの縦断面図である。図８は、サイクロンの縦断面図である。図９は、オゾン水生成装置の第１変形例を示す概略構成図である。図１０は、渦流ポンプの変形例を示す縦断面図である。図１１は、エジェクターの変形例を示す縦断面図である。図１２は、オゾン水生成装置の第２変形例を示す概略構成図である。図１３は、気液混合構造の正面図である。図１４は、図１３に示す気液混合構造の左側面図である。図１５は、図１４に示す気液混合構造のＸ−Ｘ断面図である。図１６は、一部を省略した気液混合構造の平面図である。図１７は、溶解促進槽の縦断面図である。図１８は、比較実験を行うためのオゾン水生成装置の概略構成図である。
【００５９】
（オゾン水生成装置の使用例）
図１及び２に基づいて、オゾン水生成装置の使用例について説明する。符号１は、オゾン水生成装置を備えた消毒装置を示している。すなわち、消毒装置１は、取水バルブ３と、取水バルブから取水した原水（被処理水）からオゾン水を生成するためのオゾン水生成装置５と、オゾン水生成装置が生成したオゾン水を取り出して散布するための加圧ポンプ７及びノズル９と、から概略構成してある。取水バルブ３は、電磁バルブであって、原水となる水道水又は井戸水の供給源に接続してある。オゾン水生成装置５は、被処理水にオゾンを溶解させて所定濃度のオゾン水を生成するためのものであり、本実施形態では後述する原水細分化構造１１とオゾン溶解構造１３により構成してある。加圧ポンプ７は、生成したオゾン水を所定圧力にまで加圧するポンプである。加圧ポンプ７によって加圧されたオゾン水の散布は、ノズル９（ノズル群９）を介して行う。ノズル９は、説明の便宜のために単数として扱うが、複数であってもよいし、複数である場合に互いに形状や孔径等が異なっていてもよい。消毒装置１は、オゾン水散布を行おうとする場所や施設（たとえば、豚舎や鶏舎等の畜舎）に設置して使用するのが一般的であるが、たとえば、これを車両に搭載して移動可能に構成することもできる。
【００６０】
（原水細分化構造）
図１及び３に基づいて説明する。原水細分化構造１１は、取水バルブ３から取り入れた原水のクラスターを細分化して細分化原水を生成するためのものである。原水細分化構造１１は、原水Ｇが流れる配管４の外周に配管４と同心円上に固定した金属製ケーシング１１ａと、パッキン１１ｂと、ケーシング１１ａ内に封入した磁石１１ｃ，１１ｃと、から構成してある。磁石１１ｃ，１１ｃは、原水に磁力を作用させるためのものである。磁石１１ｃ，１１ｃの磁力は、たとえば、１〜１．５Ｔ（１０，０００〜１５，０００ガウス）程度のものが好適である。原水Ｇのような水はクラスターＧｃを形成することが知られているが、原水細分化構造１１は、エネルギーを与えることによって原水のクラスターＧｃを細分化してクラスターＧｓとする機能を有している。図３に示すクラスターＧｃ，Ｇｓは、あくまでも説明のために示す概念図であり必ずしも同図に示すように細分化されるわけではなく、その測定方法も確立させているわけではないが、原水細分化構造１１を設けることにより、表１及び２に示すように濃度到達時間の短縮及びオゾンの半減時間延長が可能であることは現象的に明らかであり、このことから、加圧散布の際にオゾン水からオゾンが脱気したり分解したりする速度を有効に抑制することがわかる。磁石１１ｃの代わりに遠赤外線効果を作用しうる炭素チップ群や微細振動を与え得る超音波発生装置等を用いることもできる。なお、原水細分化構造１１を設ける位置は取水バルブ３の上流側でも下流側でもよい。さらに、配管４は、遠赤外線や磁力等の透過を妨げない材質、たとえば、塩化ビニール等で構成すべきことはいうまでもない。なお、原水細分化構造１１、すなわち、磁石は、これを、後述するように渦流ポンプ、エジェクター、スタティックミキサーの上流及び／又は下流側に適宜設けることもできる。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【表２】
【００６３】
（オゾン溶解構造）
図３及び４を参照する。オゾン溶解構造１３は、貯留タンク１５と、オゾン供給構造（オゾン供給装置）１９と、循環構造２１と、により構成してある。貯留タンク１５は、取水バルブ３を介して注入した原水及び／又はオゾン水を貯留するためのタンクであって、たとえば、３トン程度の貯留量を備えている。オゾン供給構造１９は、オゾンを生成供給するための装置であるが、必要なオゾン量を供給可能なものであればオゾン発生原理等に何ら制限はない。循環構造２１は、貯留タンク１５から取り出した被処理水、すなわち、細分化原水及び／又はオゾン水をオゾン溶解後に貯留タンク１５に戻すためのものであり、後述する複数の部材や構造によって構成してある。
【００６４】
（循環構造）
図１、２及び４乃至７を参照しながら説明する。循環構造２１は、第１渦流ポンプ３１、エジェクター３５、第１スタティックミキサー４１、第２渦流ポンプ３１´、第２スタティックミキサー５１、サイクロン５５、オゾン水帰還管６１及びオゾン帰還管６５と、上記各部材を連結する配管群によって構成してある。上記した構成のうち、オゾン帰還管６５を除いたものは貯留タンク１５から取り出した細分化原水及び／又はオゾン水にオゾンを溶解させ再び貯留タンク１５に戻す循環経路であって、オゾン帰還管６５はサイクロン５５から取り出した余剰オゾンを第２渦流ポンプ３１´に戻す循環経路である。以下、各構成要素について説明する。なお、原水のクラスターを細分化することはオゾン溶解の観点から好ましいことであることは前述したとおりである。他方で、このクラスターの細分化は、原水だけでなくオゾン水に対しても有効なオゾン溶解手段である。このため、循環構造２１を構成する各部材や装置の適宜な箇所に、前述した磁石１１ｃと同一若しくは類似の磁石を設け循環するオゾン水に磁力を作用させるようにするとよい。
【００６５】
（渦流ポンプ）
図１及び４に基づいて、第１渦流ポンプについて説明する。第１渦流ポンプ３１は、厚手円盤状のポンプ本体３２と、ポンプ本体３２の一部としてポンプ本体３２から突き出る吸入部３２ａ及び吐出部３２ｂと、ポンプ本体３２内で回転するインペラ３３と、から概ね構成してある。吸入部３２ａは配管１６を介して貯留タンク１５に、吐出部３２ｂは逆止弁７１及び配管７０を介してエジェクター３５に、それぞれ接続してある。ポンプ本体３２内には環状の昇圧通路３２ｄが形成してあり、昇圧通路３２ｄには吸入部３２ａ内の吸入路３２ｅ及び吐出部３２ｂ内の吐出路３２ｆを連通させてある。インペラ３３は、インペラ本体３３ａと、インペラ本体３３ａの外周部から放射方向に延びる複数の羽根片３３ｂ，・・と、各羽根片３３ｂ，３３ｂ間に開口する羽根溝３３ｃ，・・と、を備えている。インペラ３３は、インペラ本体３３ａの中心に設けた回転軸３３ｄに接続したモーター（図示を省略）によってポンプ本体３２内で回転されるようになっている。インペラ３３の回転は、各羽根片３３ｂと各羽根溝３３ｃを昇圧通路３２ｄ内で回転させ、このとき、昇圧通路３２ｄ内に吸入路３２ｅを介して吸入した原水（オゾン水）を攪拌しながら圧送して吐出路３２ｆから吐出する。各羽根片３３ｂは回転によって各羽根溝３３ｃ内にある原水（オゾン水）を攪拌してオゾン溶解を促進しながら圧送する。つまり、第１渦流ポンプ３１は、オゾン溶解を促進するための混合促進構造としての機能と圧送構造としての機能を兼ね備えている。
【００６６】
なお、図５に示す第２渦流ポンプ３１´は、基本的に第１渦流ポンプ３１と同じ構造を有しており、異なるのは、第１渦流ポンプ３１が有していないオゾン帰還部３４を有している点だけである。すなわち、第２渦流ポンプ３１´の吸入部３２ａにはオゾン帰還部３４を設けてあり、オゾン帰還部３４内の帰還路３４ａを吸入路３２ｅに連通させてある。なお、オゾン帰還部３４以外の部材は上述したように異なる点がないので、これらの部材については図４に示す符号と同じ符号を図５において使用するにとめ、それらについての説明を省略する。第２渦流ポンプ３１´の吸入部３２ａは配管４２を介して第１スタティックミキサー４１に、同じく吐出部３２ｂは配管４６を介して第２スタティックミキサー５１に、それぞれ配管を介して接続してある。オゾン帰還部３４には、オゾン帰還管６５の一端を接続してある。
【００６７】
（エジェクター）
図１及び６を参照する。エジェクター３５は、細分化原水（オゾン水）にオゾンを溶解させるための気液混合構造であって、小径路３８を有するベンチュリ管３６と、小径路３８近傍にオゾン供給のためのオゾン供給パイプ３７と、から概ね構成してある。ベンチュリ管３６の入路３６ａ内に圧送された細分化原水（オゾン水）には、小径路３８内の細径路３６ｃを通過するときに生じる負圧によって、オゾン供給パイプ３７内の供給路３７ａから吸引されたオゾンが混入してオゾン溶解が行われるようになっている。小径路３８内の細径路３６ｃを通過したオゾン水は出路３６ｂから外部に圧送される。なお、オゾンは、オゾン供給パイプ３７に接続されたオゾン供給構造１９（図１参照）から配管２０と配管２０に設けたバルブ２３及び逆止弁２２を介して供給されるようになっている。
【００６８】
（スタティックミキサー）
図１及び７に基づいて説明する。第１スタティックミキサー４１と第２スタティックミキサー５１は同じ構造に構成してあるので、ここでは、第１スタティックミキサー４１の構造について説明する。第１スタティックミキサー４１は、円筒状の流管４１ａと、流管４１ａ内に設置した邪魔板群４１ｂと、によって構成してある。圧送されてきた、細分化原水（オゾン水）を機械的にせん断して併せて送られてきたオゾンの溶解を促進するための混合促進構造である。第１スタティックミキサー４１へのオゾン水圧送は第１渦流ポンプ３１によって行われ、第２スタティックミキサー５１へのオゾン水圧送は第２渦流ポンプ３１´によって行われる。第２スタティックミキサー５１の吐出側は、配管５２を介してサイクロン５５に接続してある。
【００６９】
（サイクロン）
図１及び８を参照する。サイクロン５５は、円筒状であって密閉されたサイクロン本体５６と、サイクロン本体５６上部に接続した気液分離装置５７と、から構成してある。サイクロン本体５６は、第２スタティックミキサー５１から配管５２を介して圧送されてきたオゾン水を内部で回転流動させることによってサイクロン効果を生じさせオゾンとの溶解を促進可能に構成してある。つまり、気液分離装置５７はオゾン水から脱気したオゾンを排出するための脱気構造として、サイクロン５５は、オゾン溶解を促進するための溶解促進槽として、それぞれ機能する。オゾン水内のオゾンは回転しながら上昇し、オゾン水から脱気した余剰オゾンは、サイクロン本体５６の上部空間５６ａに抜け気液分離装置５７を介してオゾン帰還管６５に送られる。オゾン帰還管６５内のオゾンは第２渦流ポンプ３１´の負圧によって吸引され再びオゾン水に混入させられる。
【００７０】
（加圧ポンプとノズル）
加圧ポンプ７及びノズル９（ノズル群９）に細霧させるときのオゾン水の平均粒径は、４０〜２００μｍ未満又は２００〜１０００μｍの範囲で使用目的等に応じて適宜設定するとよい。散布するオゾン水の圧力を上記した０．２〜０．８ＭＰａの範囲に設定する必要があることから、そのような圧力範囲内で細霧するためには平均粒径にも一定の限界があるという理由もあるが、ノズルから散布したオゾン水を効率よく家畜又は畜舎に行き渡らせ、さらに、子豚等に風邪を引かせたりする恐れが少ないからである。貯留タンク１５から配管１７を介して取り出されたオゾン水は、吸込み口から加圧ポンプ７に吸いこまれ、そこで加圧され吐出し口から送水ライン１０３に圧送され、さらに、電磁弁１０４を介して散布ライン１０５に圧送されるようになっている。このようにして散布ライン１０５の一方側から圧送されたオゾン水は、前述したように、その一部がノズル９から散布され、散布残りの余剰オゾン水は、散布ライン１０５の他方側に連通する戻しライン１０７を介して貯留タンク１５に戻せるようになっている。電磁弁１０４は、散布ライン１０５へのオゾン水の送水を阻止するための弁であるが、送水及びその遮断は加圧ポンプ７の稼動及びその停止のみによっても制御可能であるから省略も可能である。
【００７１】
（オゾン水生成装置の作用）
図１を参照する。取水バルブ３を介して取り入れられた水道水（原水、被処理水）は、原水細分化構造１１を介して貯留タンク１５内に注入される。このとき、注入された水道水のクラスターが原水細分化構造１１の遠赤外線作用によって細分化され、水道水は、細分化原水となっている。第１渦流ポンプ３１によって貯留タンク１５から取り出された細分化原水は、第１渦流ポンプによって気液混合構造として機能するエジェクター３５に圧送される。エジェクター３５の中にはオゾン供給構造１９によってオゾンが供給され、細分化原水（被処理水）へのオゾン溶解が行われる。エジェクター３５を通過したオゾン水は、第１スタティックミキサー４１によってオゾン溶解が促進されるとともに、第２渦流ポンプ３１´によって第２スタティックミキサー５１に圧送される。第２スタティックミキサー５１によってさらにオゾン溶解が促進されたオゾン水は、サイクロン５５内に注入される。サイクロン５５内のオゾン水は回転流動しサイクロン効果によってオゾン溶解がさらに促進される。サイクロン５５から取り出されたオゾン水はオゾン水帰還管６１を介して貯留タンク１５に戻される。この時点で、貯留タンク１５に注入された細分化原水がオゾン水となる。上記工程は、貯留タンク１５に貯留されているオゾン水（被処理水）のオゾン濃度が所望濃度になるまで繰り返して行われる。所望濃度に達したオゾン水は、貯留タンク１５から取り出され加圧ポンプ７によって圧送されノズル群９から散布される。散布後に残ったオゾン水はフィルター１０９を介して貯留タンク１５に戻され、前述したように再利用に供される。
【００７２】
ここで、第１渦流ポンプ３１と第２渦流ポンプ３１´とは、相互に加圧を補助し合って混合する。すなわち、第１渦流ポンプ３１と第２渦流ポンプ３１´とは基本的に同じ構造・能力を備えているが、加圧補助し合うことによって第１渦流ポンプ３１の吐出側よりも第２渦流ポンプ３１´の吐出側の方が若干高圧になる（サイクロン５５と気液分離装置５７を経て第２渦流ポンプ３１´に戻るオゾン帰還管６５は同圧になる）が、第２渦流ポンプ３１´の負圧によって余剰オゾンは第２渦流ポンプ３１´に帰還させられる。つまり、余剰オゾンの発生は極めて僅かなものとなり、これによって、オゾン供給構造１９の負担を小さくすることができる。
【００７３】
（オゾン水生成装置の第１変形例）
図９乃至１１を参照しながら、前述したオゾン水生成装置の第１変形例を備える消毒装置１Ａについて説明する。消毒装置１Ａは、消毒装置１と基本的に共通する構成を有しており、両者が主として異なるのは、消毒装置１に係るオゾン水生成装置５（オゾン溶解構造１３）が有していない温度保持装置（温度保持構造）６３を消毒装置１Ａに係るオゾン水生成装置５Ａ（オゾン溶解構造１３Ａ）が有している点、両者が有するサイクロン５５と、溶解促進槽２０６の形状が異なる点、第２渦流ポンプ３１´が有しない磁石３２ｍを第２渦流ポンプ３１´Ａが有している点、さらに、エジェクター３５が有していない磁石３６ｍをエジェクター３５Ａが有する点である。なお、図示は省略するが、スタティックミキサー５１に磁石を設けたものを採用することもできる。スタティックミキサーに磁石を設ける理由は、後述するようにオゾン溶解度を高めるためである。なお、溶解促進槽２０６は、後述する第２変形例の説明の中で説明する溶解促進槽２０６と同じ構造を有している。したがって、溶解促進槽２０６の構造は、第２変形例の説明の中で行う。
【００７４】
図１０に基づいて、本変形例に係る第２渦流ポンプ３１´Ａが、本実施形態に係る第２渦流ポンプ３１´と異なる点について説明する。両者共通する点については、第２渦流ポンプ３１´に用いた符号と同じ符号を図１０において使用するに止め、それらの点についての説明は省略する。すなわち、第２渦流ポンプ３１´Ａが有するポンプ本体３２の外側には、上述したように複数の磁石３２ｍ，・・をインペラ３３の回転方向に沿わせた所定間隔を介して取り付けてある。各磁石３２ｍは、ポンプ本体３２内にあるオゾン水に磁力を作用させることによってクラスター細分化を図り、これによって、オゾン溶解度を高めるためのものである。したがって、ポンプ本体３２は、各磁石３２ｍの磁力が透過可能な材質（たとえば、磁力が透過可能なステンレス等の金属や合成樹脂）によって構成してある。なお、後述するように、第１渦流ポンプ３１に、第２渦流ポンプ３１´Ａと同様に磁石を設けることが、高溶解度をもった高濃度オゾン水を生成する上で好ましい。
【００７５】
図１１に基づいて、本変形例に係るエジェクター３５Ａが、本実施形態に係る本実施形態に係るエジェクター３５と異なる点について説明する。両者共通する点については、エジェクター３５に用いた符号と同じ符号を図１１において使用するに止め、それらの点についての説明は省略する。すなわち、エジェクター３５Ａのベンチュリ管３６の外側には、前述したように複数の磁石３６ｍ，・・を長さ方向に沿わせた所定間隔を介して取り付けてある。各磁石３６ｍは、ベンチュリ管３６内にあるオゾン水に磁力を作用させることによってクラスター細分化を図り、これによって、オゾン溶解度を高めるためのものである。したがって、ベンチュリ管３６は、各磁石３６ｍの磁力が透過可能な材質（たとえば、磁力が透過可能なステンレス等の金属や合成樹脂）によって構成してある。なお、気液混合を行う装置として、エジェクターの代わりに膜モジュールの中に中空糸状のオゾンガスが透過可能な透過膜を束ね、この透過膜の内側に水を通過させてオゾンと混合させる溶解膜方式の装置（図示を省略）を使用することができる。そして、この溶解膜方式の装置に、磁石を設けて水のクラスター細分化を図ることも可能である。
【００７６】
（オゾン水生成装置の第２変形例）
図１２を参照しながら、オゾン水生成装置の第２変形例について説明する。第２変形例に係るオゾン水生成装置２０１は、貯留タンク２０２と、オゾンを生成して供給するためのオゾン供給構造２０３と、貯留タンク２０２から取り出した被処理水を貯留タンク２０２に戻すための循環構造２０４と、循環構造２０４の途中に設けた気液混合構造２０５及び溶解促進槽２０６と、貯留タンク２０２に付設した温度保持構造２０７と、から概ね構成してある。以下の説明は、説明の都合上、貯留タンク２０２、温度保持構造２０７、オゾン供給構造２０３、気液混合構造２０５、溶解促進槽２０６を行った後、最後に循環構造２０４について行う。
【００７７】
（貯留タンク周辺の構造）
図１２に示すように、貯留タンク２０２には取水バルブ２０２ｖを介して被処理水としての原水を注入可能に構成してある。貯留タンク２０２は取水した原水、及び、後述する循環構造２０４を介して循環させた被処理水（オゾン水）を貯留するためのものである。貯留タンク２０２に貯留された被処理水は、温度保持構造２０７によって、たとえば、５〜１５℃の範囲に保持されるようになっている。上記範囲に温度設定したのは、オゾン溶解を効率よく行い、かつ、溶解させたオゾンを容易に脱気させないために適当であるからである。温度保持構造２０７は、貯留タンク２０２から被処理水を取り出すためのポンプ２１１と、取り出した被処理水を冷却するための冷却機２１２と、から概ね構成してあり、貯留タンク２０２とポンプ２１１、ポンプ２１１と冷却機２１２、冷却機２１２と貯留タンク２０２の間は被処理水を通過させる配管２１３によって連結してある。上記構成によって、貯留タンク２０２に貯留された被処理水（原水及び／又はオゾン水）は、ポンプ２１１の働きによって貯留タンク２０２から取り出され、冷却機２１２に送られる。冷却機２１２は送られてきた被処理水を所定範囲の温度に冷却して貯留タンク２０２に戻す。ポンプ２１１は、図外にある温度計によって計測された貯留タンク２０２内の被処理水の温度が所定範囲を超え冷却の必要があるときにのみ作動するようになっている。貯留タンク２０２を設けた理由は、被処理水を一旦貯留することによって上記冷却を可能にするとともに、被処理水を安定状態に置き、これによって、被処理水に対するオゾン溶解を熟成類似の作用によって促進させるためである。なお、たとえば、寒冷地等において被処理水が凍結する恐れがある場合は、上記冷却機の代わりに、又は、上記冷却機とともにヒーター装置を用いて被処理水を加温するように構成することもできる。
【００７８】
（オゾン供給構造）
オゾン供給構造２０３は、オゾンを生成供給するための装置である。必要なオゾン量を供給可能なものであれば、オゾン供給構造２０３が作用するオゾン発生原理等に何ら制限はない。オゾン供給構造２０３によって生成されたオゾンは、オゾン供給管２１７の途中に設けた電磁バルブ２１８と逆止弁２１９を介して気液混合構造２０５に供給されるようになっている。
【００７９】
（気液混合構造）
図１２乃至１６を参照しながら気液混合構造２０５の詳細について説明する。気液混合構造２０５は、ベンチュリ管２３１と、オゾン供給パイプ２３９と、磁気回路２４３と、により概ね構成してある。ベンチュリ管２３１は、上流側（図１５の向かって右側）から送られた被処理水を下流側（図１５の向かって左側）へ通過させるためのパイプ状の外観を有している（図１３参照）。ベンチュリ管２３１を長手方向に貫く中空部は、上流側から下流側に向かって上流側大経路２３２、絞り傾斜路２３３、小径路２３４、開放傾斜路２３５及び下流側大経路２３６の順に連通している。上流側大経路２３２は、軸線方向に対して５０度前後の急角度をもって絞り方向に傾斜する絞り傾斜路２３３を介して小径路２３４に繋げられ、その後、開放傾斜路２３５によって同じく軸線方向に対して３０度前後の緩やかな角度を持って開放される。開放傾斜路２３５は、上流側大経路２３２と同じ外径の下流側大経路２３６に繋がっている。他方、小径路２３４には、そこにオゾン供給パイプ２３９の開口端を臨ませてある。オゾン供給パイプ２３９の供給端にはオゾン供給構造２０３と連通するオゾン供給管２１７が接続してある。小径路２３４の中、又は、その近傍は、被処理水の圧力変化によって真空又は真空に近い状態になるため、開口端に及んだオゾンは吸引され乱流化した被処理水内に散気される。なお、符号２４０は、ベンチュリ管２３１とオゾン供給パイプ２３９との間を補強するためのリブを示している。
【００８０】
ベンチュリ管２３１には、磁気回路２４３をネジ（図示を省略）固定してある。磁気回路２４３は、ベンチュリ管２３１を挟んで対向する一方の磁石片２４５及び他方の磁石片２４６と、一方の磁石片２４５と他方の磁石片２４６とを連結するとともに、ベンチュリ管２３１への磁石片取り付けの機能を有する断面Ｕ字状（図１４参照）の連結部材２４８と、により構成してある。磁石片２４５と磁石片２４６とは、小径路２３４（図１４では破線で示す。図１６併せて参照）及び／又はその近傍（特に、下流側）をその磁力線（磁界）が最も多く通過するように配するとよい。ただ、実際には、小径路２３４のみに磁力線を集中させることは技術的困難を伴うことから、小径路２３４及び小径路２３４の近傍の双方に磁力線を通過させることになろう。被処理水とオゾンの双方に磁力を作用させることによって、被処理水に対して最も効率よくオゾンを溶解させることができると考えられるからである。磁石片２４５及び磁石片２４６は、７，０００ガウス前後の磁力を持つネオジュウム磁石によって構成してある。磁力は強いほうがオゾン溶解効果が高いと思われるが、少なくとも３，０００ガウス以上のものが望まれる。ここで、７，０００ガウスの磁石を採用したのは、その調達容易性と経済性にある。７，０００ガウス以上の磁力を持つ磁石（天然磁石、電磁石等）の採用を妨げる趣旨ではない。連結部材２４８は、磁束漏れを抑制して磁力作用が被処理水等にできるだけ集中するように、磁力透磁率（μ）の大きい部材（たとえば、鉄）によって構成してある。
【００８１】
（気液混合構造の作用効果）
以上の構成により、上流側大経路２３２を通過した被処理水は、絞り傾斜路２３３を通過するときに圧縮されて水圧が急激に高まり、同時に通過速度も急激に上昇する。高圧・高速のピークは、小径路２３４に達したときである。小径路２３４を通過した被処理水は、開放傾斜路２３５の中で急激に減圧・減速し、後続する被処理水との衝突の衝撃等を受け乱流化する。その後、被処理水は下流側大経路２３６を抜け、気液混合構造２０５の外へ出る。散気されたオゾンは、被処理水の乱流に巻き込まれ大小様々な大きさの気泡となり攪拌作用を受ける。小径路２３４及び少なくともその下流を流れる被処理水（オゾン）には、上記攪拌作用とともに磁気回路２４３の働きによる磁力作用を受ける。すなわち、被処理水の水圧を圧力頂点（ピーク）に至るまで増圧させ当該圧力頂点に至った直後に減圧させるとともに当該圧力頂点に至った被処理水にオゾンを供給する、ことを磁界の中で行うことになる。攪拌作用と磁界の磁力作用が相乗効果を生み、その結果、被処理水にオゾンが溶解し高溶解度を持った高濃度オゾン水が生成される。
【００８２】
（溶解促進槽）
図１２及び１７を参照しながら、溶解促進槽２０６について説明する。溶解促進槽２０６は、天板２５３と底板２５４とによって上下端を密閉した円筒状の外壁２５５によって、その外観を構成してある。天板２５３の下面には、その下面から垂下する円筒状の内壁２５６を設けてある。内壁２５６に囲まれた空間が、被処理水を貯留するための貯留室２５８となる。内壁２５６の外径は外壁２５５の外径よりも小さく設定してあり、これによって、内壁２５６と外壁２５５との間に所定幅の壁間通路２５９が形成される。他方、内壁２５６の下端は、底板２５４まで届かず、底板２５４との間に所定幅の間隙を形成する。この間隙は、下端連通路２５７として機能する。すなわち、内壁２５６が囲む貯留室２５８は、下端連通路２５７を介して壁間通路２５９と連通している。他方、内壁２５６の天板２５３の近傍には複数の連通孔２５６ｈ，２５６ｈ，・・を貫通させてあり、貯留室２５８と壁間通路２５９とは各連通孔２５６ｈを介しても連通している。底板２５４の上面略中央には、細長の揚水管２６１を起立させてある。揚水管２６１の中空部下端は、底板２５４を貫通する入水孔２５４ｈと連通し、中空部上端は、揚水管２６１上端に形成した多数の小孔２６１ｈ，・・を介して貯留室２５８と連通している。揚水管２６１の上端は、内壁２５６が有する連通孔２５６ｈの位置よりも僅か下に位置させてある。外壁２５５の高さ方向上から略４分の１付近には、排水孔２５５ｈを貫通させてある。つまり、壁間通路２５９は、排水孔２５５ｈを介して外部と連通している。
【００８３】
天板２５３の略中央には、揚水孔２５３ｈを貫通させてある。揚水孔２５３ｈは、天板２５３の外部に配した気液分離装置２６５の内部に連通している。気液分離装置２６５は、揚水孔２５３ｈを介して貯留室２５８から押し上げられる被処理水と、この被処理水から脱気するオゾンとを分離排出するための脱気構造として機能する。気液分離装置２６５によって分離されたオゾンは、オゾン分解装置２６７によって分解して無害化した後に装置外部に放出するようになっている。被処理水に対するオゾン溶解度はきわめて高く、したがって、脱気するオゾンは極めて少ないが、より安全性を高めるためにオゾン分解装置２６７等を設けてある。揚水管２６１によって貯留室２５８内に送り込まれた被処理水は、後続する被処理水に押されて下降する。下端に達した被処理水は下端連通路２５７を折り返して壁間通路２５９内を上昇し、排水孔２５５ｈを介して外部に排水される。また、一部の被処理水は気液分離装置２６５内に押し上げられる。この間、熟成類似の作用によってオゾンが被処理水に溶解して高溶解度のオゾン水を生成する。他方、溶解し切れなかったり、一旦は溶解したが脱気したオゾンがある場合に、そのオゾンは気液分離装置２６５内に上昇しそこで分離される。したがって、被処理水から溶解しきれないオゾンは、そのほとんどを排除することができる。この結果、溶解促進槽２０６を通過した被処理水のオゾン溶解度は、飛躍的に高くなっている。
【００８４】
（循環構造）
図１２を参照しながら、循環構造について説明する。循環構造２０４は、気液混合構造２０５を通過した被処理水（既に原水からオゾン水になっている）を循環させて再度、気液混合構造２０５を通過させる機能を有している。再度、気液混合構造２０５を通過させるのは、既にオゾンを溶解させた被処理水に再度オゾンを注入することによって、オゾンの溶解度と濃度をさらに高めるためである。循環構造２０４は、ポンプ２７１を駆動源とし、貯留タンク２０２と溶解促進槽２０６を主要な構成要素とする。すなわち、ポンプ２７１は、貯留タンク２０２から配管２７０を介して取り出した被処理水を逆止弁２７２及び配管２７３を介して気液混合構造２０５に圧送する。圧送によって気液混合構造２０５を通過した被処理水は、配管２７４及び溶解促進槽２０６を抜け配管２７５を介して貯留タンク２０２に戻される。循環構造２０４は、上記した工程を必要に応じて繰り返して実施可能に構成してある。循環させる回数は、生成しようとするオゾン水のオゾン溶解度やオゾン濃度等を得るために自由に設定することができる。なお、符号２７６は、配管２７５の途中に設けたバルブを示している。バルブ２７６は、その開閉によって気液混合構造２０５の小径路２３４（図１５参照）を通過させる被処理水の水圧を制御することを主目的として設けてある。
【００８５】
（実験例）
図１２及び１８を参照しながら、実験例について説明する。ここで、示す実験例は、背景技術の欄において説明した磁石の使用方法と本発明に係る磁石の使用方法の違いによって、オゾンの溶解度や濃度に著しい差が生じることを主として示すためのものである。本実験例では、本件発明に係る装置として図１２に示すオゾン生成装置（以下、「本件装置」という）を使用し、比較対象となる装置として図１８に示すオゾン生成装置（以下、「比較装置」という）を使用した。比較装置には、本件装置の構造と基本的に同じ構造を備えさせてあるが、磁気回路２４３の取付位置のみを異ならせてある。このため、図１８では磁気回路を除き図１２で使用する符号と同じ符号を使用し、図１８に示す磁気回路には気液混合構造２０５の上流側にあるものに符号２４３ａを、下流側にあるものに符号２４３ｂを、それぞれ付してある。整理すると、図１２に示す本件装置は、磁気回路２４３と一体となった気液混合構造２０５を備え、図１８に示す比較装置は、気液混合構造２０５の上流側配管に磁気回路２４３ａを、同じく下流側配管に磁気回路２４３ｂを、それぞれ同時に又は選択的に取り付け取り外しできるように構成してある。なお、気液混合構造２０５として、米国マジェーインジェクター社（ＭＡＺＺＥＩ ＩＮＪＥＣＴＯＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）製のモデル３８４を、磁気回路には７０００ガウスのものを、それぞれ使用した。
【００８６】
（濃度比較実験）
表３及び４を参照しながら、濃度比較実験について説明する。表３は、オゾン水のオゾン濃度と濃度上昇時間との関係を示している。表４は、表３に示すオゾン水のオゾン濃度が生成装置の運転停止後にゼロになるまでに要する時間を示している。ゼロになるまでの時間が長ければ長いほどオゾン溶解度が高いことを示す。表３及び４において、記号「□」は本件装置を用いて生成したオゾン水（以下、「本件オゾン水」という）を、記号「×」は比較装置から磁気回路のみを取り外した気液混合構造を用いて生成したオゾン水（以下、「磁気なしオゾン水」という）を、記号「△」は比較装置において気液混合構造２０５と磁気回路２４３ａとにより生成したオゾン水（以下、「上流側磁気オゾン水」という）を、記号「○」は比較装置において気液混合構造２０５と磁気回路２４３ｂとにより生成したオゾン水（以下、「下流側磁気オゾン水」という）を、そして、記号「◇」は比較装置において気液混合構造２０５と磁気回路２４３ａ及び磁気回路２４３ｂの双方とにより生成したオゾン水（以下、「両側磁気オゾン水」という）を、それぞれ示している。被処理水の温度は５℃、周囲湿度は３６〜４３％、周囲温度は１７℃であった。
【００８７】
【表３】
【００８８】
【表４】
【００８９】
表３が示すように、生成装置運転開始後の生成時間３５分で本件オゾン水はオゾン濃度２０ｐｐｍに到達したが、同条件下において、磁気なしオゾン水はオゾン濃度８ｐｐｍ前後、下流側磁気オゾン水はオゾン濃度１１ｐｐｍ前後、上流側磁気オゾン水はオゾン濃度１２ｐｐｍ前後、両側磁気オゾン水はオゾン濃度１３ｐｐｍ前後までしか上昇しなかった。このことから、まず、磁気回路を設けることにより設けない場合に比べてオゾン濃度を高められること、次に、同じ磁気回路を設けるとしても気液混合構造と一体化させた場合と気液混合構造以外の箇所に設けた場合とでは前者の方が後者よりも少なくとも７ｐｐｍ高いオゾン水を生成可能であること、が分かった。つまり、オゾン濃度について本件オゾン水は、両側磁気オゾン水に比べて略５４％（（２０−１３）／１３×１００）高い、という結果を得た。
【００９０】
表４が示すように、オゾン濃度２０ｐｐｍに達した本件オゾン水のオゾン濃度がゼロになるまでに３２時間以上要したのに対し、比較対象となるオゾン水のうち最も長くかかった両側磁気オゾン水のオゾン濃度は１３ｐｐｍからゼロになるまでの時間は略３．５時間しか要しなかった。したがって、本件オゾン水は両側磁気オゾン水に比べて１０倍近い時間オゾンを含有していたことになる。換言すると、両側磁気オゾン水に比べて本件オゾン水は、同じ時間をかけて同量のオゾンを注入し溶解させたオゾンを１０倍近い時間保持していたことになる。本件オゾン水のオゾン溶解度の高さを端的に示している。
【００９１】
（オゾン気泡の粒径測定実験）
表５及び６を参照しながら、本件オゾン水が含有するオゾン気泡の粒径測定実験について説明する。表５及び６は、本件オゾン水に含まれるオゾン気泡の粒径分布を示す（左側縦軸参照）。本測定実験では、オゾン濃度とオゾン濃度保持時間との関係から４種類の本件オゾン水を測定対象とした。まず、オゾン濃度を３ｐｐｍと１４ｐｐｍの２種類とし、次に、各濃度それぞれ当該濃度に達した直後のオゾン水（以下、各々「３ｐｐｍ直後オゾン水」「１４ｐｐｍ直後オゾン水」という）と、当該濃度に達した後その濃度を１５分間維持させたオゾン水（以下、各々「３ｐｐｍ維持オゾン水」「１４ｐｐｍ維持オゾン水」という）と、に分けた。つまり、「３ｐｐｍ直後オゾン水」「３ｐｐｍ維持オゾン水」「１４ｐｐｍ直後オゾン水」「１４ｐｐｍ維持オゾン水」の４種類が、本測定実験に係る測定対象である。ここで、本測定実験に使用した本件オゾン水の原水には、水道水を０．０５μｍ（５０ｎｍ）の微粒子絶対濾過の逆浸透膜で濾過して得た純水を用いた。本実験で純水を得るために使用した装置は、セナー株式会社製超純水装置（型名：Ｍｏｄｅｌ・ＵＨＰ）である。水道水には５０ｎｍ以上の不純物（たとえば、鉄分やマグネシウム）が含まれているため、濾過してない原水から生成したオゾン水を測定対象としても、そこに含まれる不純物を測定してしまい測定誤差が生じかねないので、濾過によって予め不純物を取り除いておくことによってオゾンの気泡粒径の正しい測定ができるようにするためである。水道水以外の原水、たとえば、井戸水や河川水についても同じことがいえる。オゾン気泡の粒径測定に使用した測定器は、動的光散乱式粒径分布測定装置（株式会社堀場製作所（ＨＯＲＩＢＡ，Ｌｔｄ）：型式ＬＢ５００））である。原水から不純物を濾過せずともオゾン気泡の粒径を正しく測定できる手段があれば、その手段を用いて測定可能であることはいうまでもない。
【００９２】
【表５】
【００９３】
【表６】
【００９４】
まず、表５に基づいて、３ｐｐｍ直後オゾン水と３ｐｐｍ維持オゾン水について考察する。表５右端のグラフが３ｐｐｍ直後オゾン水を示し、同じく左端のグラフが３ｐｐｍ維持オゾン水を示している。３ｐｐｍ直後オゾン水は、１．３μｍ（１３００ｎｍ）〜６．０μｍ（６０００ｎｍ）の粒径を持ったオゾン気泡を含有していることが分かった。他方、３ｐｐｍ維持オゾン水は、０．００３４ｎｍ（３．４０ｎｍ）〜０．００５０μｍ（５．００ｎｍ）の粒径を持ったオゾン気泡を含有していることが分かった。
【００９５】
次に、表６に基づいて１４ｐｐｍ直後オゾン水と１４ｐｐｍ維持オゾン水について考察する。表６右端のグラフが１４ｐｐｍ直後オゾン水を示し、同じく左端のグラフが１４ｐｐｍ維持オゾン水を示している。１４ｐｐｍ直後オゾン水は、２．３μｍ（２３００ｎｍ）〜６．０μｍ（６０００ｎｍ）の粒径を持ったオゾン気泡を含有していることが分かった。他方、１４ｐｐｍ維持オゾン水は、０．００３４ｎｍ（３．４０ｎｍ）〜０．００５８μｍ（５．８０ｎｍ）の粒径を持ったオゾン気泡を含有していることが分かった。
【００９６】
上記実験から明らかになった第１の点は、同じ濃度を持ったオゾン水であっても、当該濃度に達した直後のオゾン水（直後オゾン水）と当該濃度を所定時間維持したオゾン水（維持オゾン水）とでは含有されるオゾン気泡の粒径（以下、「気泡粒径」という）が異なるということである。３ｐｐｍオゾン水の場合、直後オゾン水の気泡粒径最小値は、維持オゾン水の気泡粒径最大値の、２６０倍（１３００／５．０）の大きさを持っている。同様に１４ｐｐｍオゾン水の場合は、約４００倍（２３００／５．８）の大きさを持っている。つまり、当該濃度を所定時間維持すること、すなわち、被処理水であるオゾン水を循環させることによって気泡粒径を小さくすることができるということである。気泡粒径５０未満のオゾン気泡であれば安定して水溶液中に浮遊させることができる。本願発明に係るオゾン水生成方法によれば、オゾン気泡の粒径Ｒが、５０ｎｍ未満（０<Ｒ<５０ｎｍ）のオゾン気泡を含有するオゾン水、すなわち、溶解度の高いオゾン水を得られることが分かった。これが、実験から明らかになった第２の点である。なお、本実験によれば、オゾン気泡の粒径Ｒの実測最低値は３．４ｎｍであり、それ以下の値は計測されていない。計測されないのは測定装置の測定能力の限界に起因すると思われる。他方、オゾン気泡の粒径Ｒは、濃度達成直後に比べ濃度維持後の方が小さくなっていることから、粒径小型化の延長線上には限りなくゼロに近い粒径Ｒを持ったオゾン気泡が存在しうることが容易に想像できる。
【００９７】
（ｐＨ測定実験）
なお、上記４種類のオゾン水、すなわち、「３ｐｐｍ直後オゾン水」「３ｐｐｍ維持オゾン水」「１４ｐｐｍ直後オゾン水」及び「１４ｐｐｍ維持オゾン水」についてｐＨ測定実験を行った。その結果は、表５及び６に線グラフで示してある（右側縦軸参照）。いずれのオゾン水についても、オゾン溶解の前後においてｐＨ７．３前後を示した。すなわち、オゾン溶解は原水のｐＨにほとんど変化を与えないことがわかった。井戸水や水道水は概ね中性（ｐＨ６．５〜７．５）を示すことから、気液混合方式によって生成した本件オゾン水は、ｐＨを調整するための添加物を添加しなくても中性を示すことがわかった。もっとも、原水がアルカリ性である場合は、オゾン溶解がオゾン水のｐＨを変化させないことからアルカリ性のオゾン水が生成される場合もあり得よう。
【００９８】
上記実験結果を総括する。上記実験対象となった本件オゾン水は、何ら添加物を加えることなく原水にオゾンを混合させるという気液混合によって生成されたものである。さらに、オゾン溶解度が高いため常圧下においても容易にオゾンが脱気しない。したがって、無添加とオゾン脱気がない点で、たとえば、家畜や人体に散布しても安全である。また、オゾン濃度を極めて高くすることができるので、本件オゾン水を使用すれば、効率のより洗浄・殺菌効果等を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】オゾン水生成装置を備える消毒装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す消毒装置を構成する部材及び構造の相関図である。
【図３】図１に示す原水細分化構造の縦断面図である。
【図４】第１渦流ポンプの縦断面図である。
【図５】第２渦流ポンプの縦断面図である。
【図６】エジェクターの縦断面図である。
【図７】スタティックミキサーの縦断面図である。
【図８】サイクロンの縦断面図である。
【図９】オゾン水生成装置の第１変形例を示す概略構成図である。
【図１０】渦流ポンプの変形例を示す縦断面図である。
【図１１】エジェクターの変形例を示す縦断面図である。
【図１２】オゾン水生成装置の第２変形例を示す概略構成図である。
【図１３】気液混合構造の正面図である。
【図１４】図１３に示す気液混合構造の左側面図である。
【図１５】図１４に示す気液混合構造のＸ−Ｘ断面図である。
【図１６】一部を省略した気液混合構造の平面図である。
【図１７】溶解促進槽の縦断面図である。
【図１８】比較実験を行うためのオゾン水生成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 消毒装置
１Ａ 消毒装置
３ 取水バルブ
４ 配管
５ オゾン水生成装置
７ 加圧ポンプ
９ ノズル（ノズル群）
１１ 原水細分化構造
１１ａ ケーシング
１１ｂ パッキン
１１ｃ 磁石（炭素チップ群、超音波発生装置）
１３ オゾン溶解構造
１５ 貯留タンク
１６ 配管
１７ 配管
１９ オゾン供給構造（オゾン供給装置）
２０ 配管
２１ 循環構造
２２ 逆止弁
２３ バルブ
３１ 第１渦流ポンプ
３１´ 第２渦流ポンプ
３１´Ａ 渦流ポンプ
３２ ポンプ本体
３２ａ 吸入部
３２ｂ 吐出部
３２ｄ 昇圧通路
３２ｅ 吸入路
３２ｆ 吐出路
３２ｍ 磁石
３３ インペラ
３３ａ インペラ本体
３３ｂ 羽根片
３３ｃ 羽根溝
３３ｄ 回転軸
３４ オゾン帰還部
３４ａ 帰還路
３５ エジェクター
３５Ａ エジェクター
３６ ベンチュリ管
３６ａ 入路
３６ｂ 出路
３６ｃ 細径路
３６ｍ 磁石
３７ オゾン供給パイプ
３７ａ 供給路
３８ 小径路
４１ スタティックミキサー
４１ａ 流管
４１ｂ 邪魔板群
４２ 配管
４６ 配管
５１ スタティックミキサー
５２ 配管
５５ サイクロン
５６ サイクロン本体
５６ａ 上部空間
５７ 気液分離装置
６１ オゾン水帰還管
６３ 温度保持装置
６５ オゾン帰還管
７０ 配管
７１ 逆止弁
１０３ 送水ライン
１０４ 電磁弁
１０５ 散布ライン
１０７ 戻しライン
１０９ フィルター
２０１ オゾン水生成装置
２０２ 貯留タンク
２０３ オゾン供給構造
２０４ 循環構造
２０５ 気液混合構造
２０６ 溶解促進槽
２０７ 温度保持構造
２３１ ベンチュリ管
２３２ 上流側大径路
２３３ 絞り傾斜路
２３４ 小径路
２３５ 開放傾斜路
２３６ 下流側大径路
２３９ オゾン供給パイプ
２４３ 磁気回路
２４５ 一方の磁石片
２４６ 他方の磁石片
２６５ 気液分離装置
２６７ オゾン分解装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を通過させるための配管と、
当該配管の途中に設けた気液混合構造と、
当該気液混合構造にオゾンを供給するためのオゾン供給構造と、を含めて構成したオゾン水生成装置において、
当該気液混合構造には、内部に磁力を作用させるための磁石を設けてある
ことを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項２】
前記気液混合構造が、小径路を有するベンチュリ管と、当該小径路に臨む位置に開口端を有するオゾン供給パイプと、を含めて構成してあり、
当該オゾン供給パイプの接続端には、前記オゾン供給構造を接続してある
ことを特徴とする請求項１記載のオゾン水生成装置。
【請求項３】
前記磁石が、前記ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路近傍に磁力を作用させられるように構成してある
ことを特徴とする請求項２記載のオゾン水生成装置。
【請求項４】
前記磁石が、一方の磁石片と他方の磁石片とを含む磁気回路によって構成してあり、
当該一方の磁石片と当該他方の磁石片とを、前記ベンチュリ管を挟んで対向させてある
ことを特徴とする請求項２又は３記載のオゾン水生成装置。
【請求項５】
前記磁石の磁力が、３０００〜２００００ガウスに設定してある
ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のオゾン水生成装置。
【請求項６】
前記気液混合構造を通過した被処理水を循環させて当該気液混合構造を再度通過させるための循環構造を、さらに含めて構成してあり、
当該循環構造が、前記配管を含めて構成してある
ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載のオゾン水生成装置。
【請求項７】
前記循環構造の途中には、循環させる被処理水を一旦貯留させるための貯留タンクを設けてある
ことを特徴とする請求項６記載のオゾン水生成装置。
【請求項８】
前記貯留タンク内の被処理水を５〜１５℃の範囲に保持するための温度保持構造を設けてある
ことを特徴とする請求項７記載のオゾン水生成装置。
【請求項９】
前記循環構造途中の前記気液混合構造下流かつ前記貯留タンク上流には、当該循環構造を通過する被処理水を一旦貯留してオゾン溶解を促進するための溶解促進槽を設けてある
ことを特徴とする請求項７又は８記載のオゾン水生成装置。
【請求項１０】
前記溶解促進槽の頂部には、貯留してある被処理水から脱気したオゾンを排出可能とする脱気構造を設けてある
ことを特徴とする請求項９記載のオゾン水生成装置。
【請求項１１】
前記循環構造が、水へのオゾン混合を促進するための混合促進構造を、さらに含めて構成してあり、
当該混合促進構造には、内部に磁力を作用させるための磁石を設けてある
ことを特徴とする請求項６乃至１０いずれか記載のオゾン水生成装置。
【請求項１２】
前記混合促進構造が、スタティックミキサー及び／又は渦流ポンプである
ことを特徴とする請求項１１記載のオゾン水生成装置。
【請求項１３】
前記磁石の磁力が、３０００〜２００００ガウスに設定してある
ことを特徴とする請求項１１又は１２記載のオゾン水生成装置
【請求項１４】
請求項２乃至５いずれか記載のオゾン水生成装置に使用可能に構成してある
ことを特徴とするオゾン水生成装置に用いる気液混合構造。
【請求項１５】
小径路を有するベンチュリ管と、当該小径路に臨む位置に開口端を有するオゾン供給パイプと、当該ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路近傍に磁力を作用させるための磁石と、を含めて構成してある
ことを特徴とするオゾン水生成装置に用いる気液混合構造。
【請求項１６】
小径路を有するベンチュリ管に被処理水を通過させ、当該小径路に臨む位置に開口端を配したオゾン供給パイプを介してオゾンを供給することによりオゾン水を生成するオゾン水生成方法において、
当該ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路近傍に磁力を作用させる
ことを特徴とするオゾン水生成方法。
【請求項１７】
前記ベンチュリ管を通過した被処理水を循環させ、オゾンを供給しながら前記ベンチュリ管を少なくとも１回再通過させる
ことを特徴とする請求項１６記載のオゾン水生成方法。
【請求項１８】
前記循環させた被処理水を貯留タンクに一旦貯留する
ことを特徴とする請求項１７記載のオゾン水生成方法。
【請求項１９】
前記貯留タンクに貯留した被処理水を、一旦取り出して５〜１５℃の範囲に保持する
ことを特徴とする請求項１８記載のオゾン水生成装置。
【請求項２０】
オゾンを混合した後の被処理水を溶解促進槽に一旦貯留してオゾン溶解を促進する
ことを特徴とする請求項１６乃至１９いずれか記載のオゾン水生成方法。
【請求項２１】
前記溶解促進槽に貯留した被処理水から脱気したオゾンを、当該溶解促進槽外部へ排出する
ことを特徴とする請求項２０記載のオゾン水生成方法。
【請求項２２】
磁界中において、被処理水の水圧を圧力頂点に至るまで増圧させ当該圧力頂点に至った直後に減圧させるとともに当該圧力頂点に至った被処理水にオゾンを供給する
ことを特徴とするオゾン水生成方法。
【請求項２３】
請求項１６乃至２２いずれか記載のオゾン水生成方法によって生成してあり、
含有するオゾン気泡の粒径Ｒが、０<Ｒ<５０ｎｍである
ことを特徴とするオゾン水。
【請求項２４】
気液混合方法によって生成してあり
含有するオゾン気泡の粒径Ｒが、０<Ｒ<５０ｎｍである
ことを特徴とするオゾン水。
【請求項２５】
磁力を作用させながら被処理水にオゾンを混合させることによって生成してあり、
含有するオゾン気泡の粒径Ｒが、０<Ｒ<５０ｎｍである
ことを特徴とするオゾン水。
【請求項２６】
含有するオゾン気泡の粒径Ｒが、０<Ｒ<５０ｎｍである
ことを特徴とするオゾン水。
【請求項１】
被処理水を通過させるための配管と、
当該配管の途中に設けた気液混合構造と、
当該気液混合構造にオゾンを供給するためのオゾン供給構造と、を含めて構成したオゾン水生成装置において、
当該気液混合構造には、内部に磁力を作用させるための磁石を設けてある
ことを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項２】
前記気液混合構造が、小径路を有するベンチュリ管と、当該小径路に臨む位置に開口端を有するオゾン供給パイプと、を含めて構成してあり、
当該オゾン供給パイプの接続端には、前記オゾン供給構造を接続してある
ことを特徴とする請求項１記載のオゾン水生成装置。
【請求項３】
前記磁石が、前記ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路近傍に磁力を作用させられるように構成してある
ことを特徴とする請求項２記載のオゾン水生成装置。
【請求項４】
前記磁石が、一方の磁石片と他方の磁石片とを含む磁気回路によって構成してあり、
当該一方の磁石片と当該他方の磁石片とを、前記ベンチュリ管を挟んで対向させてある
ことを特徴とする請求項２又は３記載のオゾン水生成装置。
【請求項５】
前記磁石の磁力が、３０００〜２００００ガウスに設定してある
ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のオゾン水生成装置。
【請求項６】
前記気液混合構造を通過した被処理水を循環させて当該気液混合構造を再度通過させるための循環構造を、さらに含めて構成してあり、
当該循環構造が、前記配管を含めて構成してある
ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載のオゾン水生成装置。
【請求項７】
前記循環構造の途中には、循環させる被処理水を一旦貯留させるための貯留タンクを設けてある
ことを特徴とする請求項６記載のオゾン水生成装置。
【請求項８】
前記貯留タンク内の被処理水を５〜１５℃の範囲に保持するための温度保持構造を設けてある
ことを特徴とする請求項７記載のオゾン水生成装置。
【請求項９】
前記循環構造途中の前記気液混合構造下流かつ前記貯留タンク上流には、当該循環構造を通過する被処理水を一旦貯留してオゾン溶解を促進するための溶解促進槽を設けてある
ことを特徴とする請求項７又は８記載のオゾン水生成装置。
【請求項１０】
前記溶解促進槽の頂部には、貯留してある被処理水から脱気したオゾンを排出可能とする脱気構造を設けてある
ことを特徴とする請求項９記載のオゾン水生成装置。
【請求項１１】
前記循環構造が、水へのオゾン混合を促進するための混合促進構造を、さらに含めて構成してあり、
当該混合促進構造には、内部に磁力を作用させるための磁石を設けてある
ことを特徴とする請求項６乃至１０いずれか記載のオゾン水生成装置。
【請求項１２】
前記混合促進構造が、スタティックミキサー及び／又は渦流ポンプである
ことを特徴とする請求項１１記載のオゾン水生成装置。
【請求項１３】
前記磁石の磁力が、３０００〜２００００ガウスに設定してある
ことを特徴とする請求項１１又は１２記載のオゾン水生成装置
【請求項１４】
請求項２乃至５いずれか記載のオゾン水生成装置に使用可能に構成してある
ことを特徴とするオゾン水生成装置に用いる気液混合構造。
【請求項１５】
小径路を有するベンチュリ管と、当該小径路に臨む位置に開口端を有するオゾン供給パイプと、当該ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路近傍に磁力を作用させるための磁石と、を含めて構成してある
ことを特徴とするオゾン水生成装置に用いる気液混合構造。
【請求項１６】
小径路を有するベンチュリ管に被処理水を通過させ、当該小径路に臨む位置に開口端を配したオゾン供給パイプを介してオゾンを供給することによりオゾン水を生成するオゾン水生成方法において、
当該ベンチュリ管の少なくとも小径路及び／又は小径路近傍に磁力を作用させる
ことを特徴とするオゾン水生成方法。
【請求項１７】
前記ベンチュリ管を通過した被処理水を循環させ、オゾンを供給しながら前記ベンチュリ管を少なくとも１回再通過させる
ことを特徴とする請求項１６記載のオゾン水生成方法。
【請求項１８】
前記循環させた被処理水を貯留タンクに一旦貯留する
ことを特徴とする請求項１７記載のオゾン水生成方法。
【請求項１９】
前記貯留タンクに貯留した被処理水を、一旦取り出して５〜１５℃の範囲に保持する
ことを特徴とする請求項１８記載のオゾン水生成装置。
【請求項２０】
オゾンを混合した後の被処理水を溶解促進槽に一旦貯留してオゾン溶解を促進する
ことを特徴とする請求項１６乃至１９いずれか記載のオゾン水生成方法。
【請求項２１】
前記溶解促進槽に貯留した被処理水から脱気したオゾンを、当該溶解促進槽外部へ排出する
ことを特徴とする請求項２０記載のオゾン水生成方法。
【請求項２２】
磁界中において、被処理水の水圧を圧力頂点に至るまで増圧させ当該圧力頂点に至った直後に減圧させるとともに当該圧力頂点に至った被処理水にオゾンを供給する
ことを特徴とするオゾン水生成方法。
【請求項２３】
請求項１６乃至２２いずれか記載のオゾン水生成方法によって生成してあり、
含有するオゾン気泡の粒径Ｒが、０<Ｒ<５０ｎｍである
ことを特徴とするオゾン水。
【請求項２４】
気液混合方法によって生成してあり
含有するオゾン気泡の粒径Ｒが、０<Ｒ<５０ｎｍである
ことを特徴とするオゾン水。
【請求項２５】
磁力を作用させながら被処理水にオゾンを混合させることによって生成してあり、
含有するオゾン気泡の粒径Ｒが、０<Ｒ<５０ｎｍである
ことを特徴とするオゾン水。
【請求項２６】
含有するオゾン気泡の粒径Ｒが、０<Ｒ<５０ｎｍである
ことを特徴とするオゾン水。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−１６７８３０（Ｐ２００７−１６７８３０Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４３８７６（Ｐ２００６−４３８７６）
【出願日】平成１８年２月２１日（２００６．２．２１）
【出願人】（５０３４２８７４７）
【出願人】（５０３４２８４７１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２１日（２００６．２．２１）
【出願人】（５０３４２８７４７）
【出願人】（５０３４２８４７１）
【Ｆターム（参考）】
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