オゾン水生成装置
【課題】アルコールを用いることなく、低コストで、かつ、皮膚の荒れを抑制しながらアルコールによる殺菌処理と同等の殺菌処理が行えるようにする。
【解決手段】オゾン水生成装置１は、オゾンを発生するオゾン発生器２と、オゾン発生器２で発生したオゾンと水とを混合させる混合槽４と、水のクラスターを分解する水クラスター分解装置５とを備えている。水クラスター分解装置５により水のクラスターを小さくすることで、クラスター間にオゾンを存在させ易くする。
【解決手段】オゾン水生成装置１は、オゾンを発生するオゾン発生器２と、オゾン発生器２で発生したオゾンと水とを混合させる混合槽４と、水のクラスターを分解する水クラスター分解装置５とを備えている。水クラスター分解装置５により水のクラスターを小さくすることで、クラスター間にオゾンを存在させ易くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水にオゾンを混合したオゾン水を生成するオゾン水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、病院や介護施設等では様々な場面で殺菌が行われている。特に、医者や看護師等の医療従事者は、病室や診察室等に入るときに、手指の殺菌処理が必須であり、各部屋にはアルコールが常備されている場合が多い（例えば、特許文献１参照）。このアルコールを手指に付着させた状態で手指を擦り合わせることで殺菌処理を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１５２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アルコールは高価であるため、施設の規模が大きく部屋数が多い場合には、アルコールを各部屋に設置するのに膨大なコストがかかる。
【０００５】
また、特許文献１のようなアルコールを用いて手指の殺菌処理を行うと、アルコールには脱脂作用があるので手指の油分が失われて皮膚が荒れるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アルコールを用いることなく、低コストで、かつ、アルコールによる殺菌処理と同等の殺菌処理が皮膚の荒れを抑制しながら行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、オゾン水に殺菌作用があることに着目し、殺菌に有効な濃度のオゾン水を生成して、その濃度を長時間維持できるようにした。
【０００８】
第１の発明は、オゾンを発生するオゾン発生器と、上記オゾン発生器で発生したオゾンと水とを混合させるための混合槽と、水のクラスターを分解するための水クラスター分解装置とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
この構成によれば、オゾンと水とを混合槽で混合させることで、オゾンが水に混合したオゾン水が得られる。また、水のクラスターは、複数の水分子が水素結合してなるものであるが、このクラスターが、水クラスター分解装置により分解されると小さなクラスターあるいは１つの水分子となる。これにより、クラスターとクラスターとの間、クラスターと１つの水分子との間にオゾンが容易に入り込んで単位水量当たりのオゾン含有量を多くして、所望濃度のオゾン水が得られる。さらに、一旦クラスターの間に存在したオゾンはクラスターの間から抜け出にくくなるので、オゾン水の濃度が低下し難くなる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、水クラスター分解装置は、水路内に磁力を発生させる磁力発生部を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
この構成によれば、磁力により水分子同士の水素結合が切断されてクラスターが小さくなる。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、混合槽には、オゾン水を吐出する管が設けられ、上記管には、磁力発生部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
この構成によれば、オゾン水を混合槽から吐出する際に水のクラスターが分解される。これにより、オゾン水の吐出直前にオゾンをクラスター間に確実に存在させて所望濃度のオゾン水が得られるようになる。
【００１４】
第４の発明は、第２の発明において、混合槽には、水を該混合槽内へ導入する管が設けられ、上記管には、磁力発生部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
この構成によれば、クラスターの小さい水が混合槽に導入されるので、混合槽内でオゾンを十分に混合させることが可能になる。
【００１６】
第５の発明は、第３または４の発明において、水クラスター分解装置は、磁力発生部を管の軸周りに回転駆動する駆動機構を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
この構成によれば、水路内において磁力線の方向が変化するので、水路内を流れる水に対し磁力を様々な方向から作用させて水のクラスターをより一層小さくすることが可能になる。
【００１８】
第６の発明は、第５の発明において、水クラスター分解装置は、管の軸方向の一部を構成し、該管に対し軸線周りに回転可能に支持された回転管を備え、上記回転管に磁力発生部が設けられ、駆動機構は、上記回転管を駆動するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
この構成によれば、回転管を回転させることで、回転管の内部を流れる水の流れを乱すことが可能になるので、水のクラスターに対し様々な方向から磁力を作用させて水のクラスターをより一層小さくすることが可能になる。
【００２０】
第７の発明によれば、第１から６のいずれか１つの発明において、磁力発生部は、複数の磁石を備えており、磁石のＮ極とＳ極とが水流方向に交互に配置されていることを特徴とするものである。
【００２１】
この構成によれば、水路を流れている水が該水路を流れる過程で受ける磁力の方向及び大きさが変化する。これにより、水路内の水に対し様々な方向から磁力を作用させて水のクラスターをより一層小さくすることが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明によれば、水のクラスターを小さくすることで、オゾンを水に容易に混合させることができ、殺菌に有効な濃度のオゾン水を生成して、その濃度を長時間維持できる。これにより、医療機関等でアルコールを用いることなく、低コストで、かつ、皮膚の荒れを抑制しながらアルコールと同等の殺菌処理を行うことができる。
【００２３】
第２の発明によれば、取扱いの容易な磁力を利用して水のクラスターを小さくできる。
【００２４】
第３の発明によれば、オゾン水の吐出直前にオゾンをクラスター間に確実に存在させて所望濃度のオゾン水を得ることができ、オゾン水の使用時に殺菌効果を十分に得ることができる。
【００２５】
第４の発明によれば、クラスターの小さい水が混合槽に導入されるので、混合槽内でオゾンを十分に混合させることができ、オゾン水の使用時に殺菌効果を十分に得ることができる。
【００２６】
第５の発明によれば、水路内の水に対し磁力を様々な方向から作用させて水のクラスターをより一層小さくできるので、オゾンが水に混合し易くなる。
【００２７】
第６の発明によれば、回転管を回転させることで、回転管の内部で水の流れを乱すことができる。これにより、水のクラスターに対し様々な方向から磁力を作用させてクラスターをより一層小さくすることができ、オゾンが水に混合し易くなる。
【００２８】
第７の発明によれば、第５の発明と同様に、オゾンが水に混合し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態に係るオゾン水生成装置の構造を説明する概略図である。
【図２】水クラスター分解装置の拡大図である。
【図３】回転管の構造を説明する部分断面図である。
【図４】オゾン水を入れる容器の側面図である。
【図５】実施形態の変形例１に係る図１相当図である。
【図６】実施形態の変形例２に係る水導入管及び水クラスター分解装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態に係るオゾン水生成装置１を示すものである。このオゾン水生成装置１は、オゾンを供給するオゾン供給器２と、水を供給する水供給器３と、オゾンと水とを混合させる混合槽４と、水のクラスターを分解する水クラスター分解装置５と、オゾン供給器２、水供給器３及び水クラスター分解装置５を制御する制御装置６とを備えている。
【００３２】
混合槽４の上側には、オゾン及び水が別々に導入される気液導入空間Ｓ１を構成する導入部１０が設けられている。混合槽４の下側には、オゾン及び水を主に混合させる混合空間Ｓ２を構成する混合部１１が設けられている。
【００３３】
導入部１０は、上下方向に延びる円筒状に形成され、上端部は閉塞されている。導入部１０の下端部は開放されている。導入部１０の周壁の上側には、オゾンを導入するためのオゾン導入管１２が気液導入空間Ｓ１に連通するように設けられている。導入部１０の周壁におけるオゾン導入管１２よりも下側には、水を導入するための水導入管１３が気液導入空間Ｓ１に連通するように設けられている。オゾン導入管１２及び水導入管１３の軸線は、導入部１０の軸線に対し略直交するようになっている。
【００３４】
混合部１１は、上下方向に延びる円筒状に形成されおり、導入部１０よりも大きな直径を有している。混合部１１は、導入部１０と同軸上に配置され、混合部１１の上壁に導入部１０の下端部が取り付けられている。混合部１１の上壁の中心部には、混合空間Ｓ２を気液導入空間Ｓ１に連通させるための連通孔１１ａが貫通形成されている。
【００３５】
混合部１１の下壁には、オゾン水を混合空間Ｓ２から吐出させるための吐出管１５が混合空間Ｓ２に連通するように設けられている。この吐出管１５は、混合部１１と同軸上に配置され、下方へ延びている。
【００３６】
オゾン供給器２は、オゾンを発生させるオゾン発生装置２０と、オゾン発生装置２０で発生したオゾンを圧送する送給装置２１とを備えている。オゾン発生装置２０は、例えば、プラズマ放電法、光化学的作用法（ＵＶランプ法）、無声放電法（コロナ放電法）等のうち、いずれかの方法を利用してオゾンを発生させるように構成された周知のものである。無声放電法の場合は、図示しないが、２つの電極板の間に誘導体を介して交流高電圧を印加し、その間隙におこる放電現象を利用するものであり、放電現象が起こっている状態で、電極間に一定量の酸素を流すとオゾンが生成される。電極間の間隙は数ｍｍが好ましく、また、電圧は8,000〜12,000Vが好ましい。オゾン発生装置２０は、制御装置６で制御される。
【００３７】
オゾン供給器２には、オゾンの原料となる酸素を供給するための酸素供給管２２が設けられている。この酸素供給管２２は、医療施設に一般に設けられている酸素配管（図示せず）に接続されるようになっている。尚、酸素供給管２２を酸素ボンベに接続するようにしてもよい。
【００３８】
送給装置２１は、オゾン発生装置２０で発生したオゾンの圧力をポンプ機構等により高め、オゾンを圧送するように構成されており、オゾンの送給量を調節する流量制御弁（図示せず）を備えている。この流量制御弁は、流量を０にすることもできる。流量制御弁は、制御装置６で制御される。
【００３９】
水供給器３は、医療施設の水道配管（図示せず）に接続されている。水供給器３は、図示しないが、水圧を調節する圧調整器及び水の供給量を調節する流量制御弁を備えている。この流量制御弁は、流量を０にすることもできる。
【００４０】
水クラスター分解装置５は、混合槽４の下部に設けられており、吐出管１５から吐出する水のクラスターを分解して小さくするためのものである。図２及び図３に示すように、水クラスター分解装置５は、吐出管１５の軸方向の一部に設けられた回転管３０と、回転管３０の外周面に設けられた多数の磁石（磁力発生部）３１，３１，…と、回転管３０をその軸周りに回転駆動する駆動機構４０とを備えている。駆動機構４０は、従動及び駆動プーリ３６，３８と、モーター３２と、伝動ベルト３３とを備えている。
【００４１】
吐出管１５の軸方向中途部は、切除されており、この切除された部分に回転管３０が設けられている。回転管３０は、吐出管１５と同軸上に配置されている。回転管３０の内部は水路Ｒを構成している。 図３の白抜きの矢印は水の流れ方向を示している。尚、回転管３０の内径は、１ｍｍ以上４０ｍｍ以下に設定するのが好ましい。
【００４２】
回転管３０の上端部は、回転管３０よりも上方に位置する吐出管１５の一部に対し、周知のシール構造を有する軸受３５を介して回転可能に支持されている。回転管３０の下端部は、回転管３０よりも下方に位置する吐出管１５の一部に対し、同様にシール構造を有する軸受３５を介して支持されている。
【００４３】
回転管３０の外周面には、磁石３１が配設される凹部３０ａが全周に連続して形成されている。凹部３０ａには、磁石３１が螺旋状に３周並ぶように配置され、磁石３１は凹部３０ａの内面に固定されている。また、磁石３１は、回転管３０の外部から見たときに、周方向に隣り合うもの同士の磁極が反対になるように配置されている。さらに、軸方向に隣り合う磁石３１の磁極も、回転管３０の外部から見たときに反対となっている。つまり、磁石３１は、Ｎ極とＳ極が回転管３０の周方向に交互に並ぶとともに、軸方向（水流方向）にも交互に並んでいる。
【００４４】
尚、磁石３１は、螺旋状に１周又は２周並ぶように配置してもよいし、４周以上並ぶように配置してもよい。また、磁石３１は全て同じ形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。さらに、全ての磁石３１の磁力を同じにしてもよいし、異ならせてもよい。
【００４５】
磁石３１の種類としては、ネオジウム磁石等の永久磁石が好ましいが、電磁石を用いることも可能である。磁力は、回転管３０内において３００ガウス以上１２０００ガウス以下が好ましい。磁力が３００ガウス以上であれば、水のクラスターを分解するだけの強さは確保できる。
【００４６】
また、従動プーリ３６は、回転管３０の下端部に固定されている。
【００４７】
図２に示すように、モーター３２は、混合槽４の下壁部にブラケット３７を介して取り付けられている。モーター３２の出力軸３２ａは、回転管３０の軸線と平行となるように配置されて下方へ突出している。駆動プーリ３８は、出力軸３２ａに固定されている。伝動ベルト３３は、駆動プーリ３８と従動プーリ３６に巻き掛けられている。
【００４８】
また、モーター３２の回転速度及び回転方向は、制御装置６により任意に設定できるようになっている。
【００４９】
次に、上記のように構成されたオゾン生成装置１を用いてオゾン水を生成する場合について説明する。制御装置６は、まず、オゾン発生装置２０を作動させて酸素を原料にオゾンを発生させるとともに、オゾン供給器２の流量制御弁を開き、さらに、送給装置２１を作動させてオゾンをオゾン導入管１２に圧送する。また、制御装置６は、水供給器３の流量制御弁を開いて水を水導入管１３に流す。さらに、制御装置６は、モーター３２を回転させる。
【００５０】
オゾン導入管１２を流れたオゾンは、気液導入空間Ｓ１の上側に流入する。気液導入空間Ｓ１を形成する導入部１０は円筒状で下端が混合空間Ｓ２に連通しているので、気液導入空間Ｓ１に流入したオゾンは、図１に矢印で示すような旋回流を形成して下方へ流れていく。
【００５１】
また、水導入管１３を流れた水は、気液導入空間Ｓ１の下側に流入し、旋回流を形成して下方へ流れていく。気液導入空間Ｓ１では、オゾンの一部が水に混合する。
【００５２】
気液導入空間Ｓ１のオゾン及び水は、連通孔１１ａを通って混合空間Ｓ２に流入する。混合空間Ｓ２を形成する混合部１１は円筒状で、かつ、下端が吐出管１５に連通しているので、混合空間Ｓ２に流入したオゾン及び水は下方へ流れていく。この混合部１１の内径は導入部１０の内径よりも大きいので、混合空間Ｓ２に流入したオゾン及び水は旋回流を維持しながら、その流れが混合空間Ｓ２内に拡がっていき、やがて乱れ、これにより、オゾンが水に混合してオゾン水となり、吐出管１５から吐出される。
【００５３】
このとき、モーター３２の回転力は伝動ベルト３３により従動プーリ３６に伝達されて回転管３０が回転する。回転管３０の回転により、磁石３１が回転管３０の軸線周りに回転し、これにより、回転管３０内を流れる水に作用する磁力の向き及び大きさが変化する。
【００５４】
オゾン水が回転管３０の水路Ｒを流れる際、水のクラスターは磁石３１の磁力を受ける。この磁力により水分子の水素結合が切断されて小さなクラスターや１つの水分子となる。このとき、多数の磁石３１が回転していて水路Ｒ内の磁力の向き及び大きさが常に変化しているので、水のクラスターに対して様々な方向から様々な大きさの磁力が作用することになる。また、回転管３０が回転することにより、回転管３０の水路Ｒを流れる水の流れが乱され、このことによっても、水のクタスターに対して様々な方向から様々な大きさの磁力が作用することになる。
【００５５】
これらのことにより、オゾン水の流量が多くても、水のクラスターを小さくすることが可能になる。回転管３０の回転数としては、５０回転／分以上１０００回転／分以下が好ましく、より好ましくは、５００回転／分以上６００回転／分以下である。回転管３０の回転数は、水の流速に応じて変更するようにしてもよい。例えば、水の流速が早くなるほど、回転管３０の回転数を高くする。
【００５６】
これにより、クラスターとクラスターとの間、クラスターと１つの水分子との間にオゾンが容易に入り込んで単位水量当たりのオゾン含有量を多くして、所望濃度のオゾン水が得られる。さらに、一旦クラスターの間に存在したオゾンはクラスターの間から抜け出にくくなるので、オゾン水の濃度が低下し難くなる。
【００５７】
オゾン水の濃度は、オゾンの供給量及び水の供給量により調節することができ、この実施形態では、１ｐｐｍ以上５ｐｐｍ以下とされている。この値は、手指の殺菌を、従来のアルコールと同等に行うことができる程度の値である。
【００５８】
上記のようにして生成されたオゾン水は、図４に示すような容器５０に注入されて病室や診察室まで運ばれる。容器５０の蓋５０ａには、ポンプ機構５１が設けられている。このポンプ機構５１は、操作部５１ａとノズル５１ｂとを有している。操作部５１ａを上下に動かすことで容器５０内のオゾン水を汲み上げてノズル５１ｂから吐出するように構成されている。ポンプ機構５１ａは、周知の構造のものである。
【００５９】
容器５０の一部には、オゾン水の残量を確認するための残量確認窓５０ｂが設けられている。残量確認窓５０ｂは透明であり、残量の目安となる目盛を有している。
【００６０】
以上説明したように、この実施形態に係るオゾン生成装置１によれば、水のクラスターを小さくすることで、オゾンを水に容易に混合させることができ、殺菌に有効な濃度のオゾン水を生成して、その濃度を長時間維持できる。これにより、医療機関等でアルコールを用いることなく、低コストで、かつ、皮膚の荒れを抑制しながらアルコールと同等の殺菌処理を行うことができる。
【００６１】
また、水クラスター分解装置５をオゾン水の吐出側に設けたので、オゾン水の吐出直前にオゾンをクラスター間に確実に存在させて所望濃度のオゾン水を得ることができ、オゾン水の使用時に殺菌効果を十分に得ることができる。
【００６２】
また、水を流しながら、連続してオゾン水を生成できる。
【００６３】
尚、上記実施形態では、水クラスター分解装置５をオゾン水の吐出側に設けているが、これに限らず、例えば、図５に示す変形例１のように、水の供給側に設けてもよい。この変形例１では、水供給管３の中途部に回転管３０を設けている。これにより、混合槽４に流入する前の水のクラスターが分解されるので、混合槽４内でオゾンを水に対し十分に混合させることができる。
【００６４】
また、水クラスター分解装置５は、オゾン水の吐出側と、水の供給側の両方に設けてもよい。
【００６５】
また、図６に示す変形例２のように、水導入管１３を螺旋状に形成してもよい。この変形例２では、水導入管１３を挟むようにして磁石３１，３１が配設されており、これら磁石３１，３１により水クラスター分解装置５が構成されている。この場合、磁石３１は動かないが、水導入管１３が螺旋状であることから水導入管１３を流れる水に対しては、磁力の方向及び大きさが変化することになる。これにより、水分子同士の水素結合を切断でき、水のクラスターが小さくなる。
【００６６】
また、上記実施形態では、水のクラスターを磁力により小さくするようにしているが、これに限らず、例えば、水を硬質物に対して高圧噴射することによって水のクラスターを小さくするようにしてもよい。この場合、水を高圧噴射するためのポンプ及びノズルをオゾン水生成装置１に設ける。
【００６７】
また、オゾン水生成装置１には、水を冷却する冷却装置を設けてもよい。これにより、オゾンを混合させる際に水の温度を低下させておくことが可能になり、単位水量当たりのオゾン含有量を多くすることができる。冷却装置としては、例えば冷凍サイクルを利用した装置が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上説明したように、本発明にかかるオゾン水生成装置は、例えば、病院等の医療施設で使用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ オゾン水生成装置
２ オゾン供給器
３ 水供給器
４ 混合槽
５ 水クラスター分解装置
１２ オゾン導入管
１３ 水導入管
３０ 回転管
３１ 磁石（磁力発生部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水にオゾンを混合したオゾン水を生成するオゾン水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、病院や介護施設等では様々な場面で殺菌が行われている。特に、医者や看護師等の医療従事者は、病室や診察室等に入るときに、手指の殺菌処理が必須であり、各部屋にはアルコールが常備されている場合が多い（例えば、特許文献１参照）。このアルコールを手指に付着させた状態で手指を擦り合わせることで殺菌処理を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１５２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アルコールは高価であるため、施設の規模が大きく部屋数が多い場合には、アルコールを各部屋に設置するのに膨大なコストがかかる。
【０００５】
また、特許文献１のようなアルコールを用いて手指の殺菌処理を行うと、アルコールには脱脂作用があるので手指の油分が失われて皮膚が荒れるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アルコールを用いることなく、低コストで、かつ、アルコールによる殺菌処理と同等の殺菌処理が皮膚の荒れを抑制しながら行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、オゾン水に殺菌作用があることに着目し、殺菌に有効な濃度のオゾン水を生成して、その濃度を長時間維持できるようにした。
【０００８】
第１の発明は、オゾンを発生するオゾン発生器と、上記オゾン発生器で発生したオゾンと水とを混合させるための混合槽と、水のクラスターを分解するための水クラスター分解装置とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
この構成によれば、オゾンと水とを混合槽で混合させることで、オゾンが水に混合したオゾン水が得られる。また、水のクラスターは、複数の水分子が水素結合してなるものであるが、このクラスターが、水クラスター分解装置により分解されると小さなクラスターあるいは１つの水分子となる。これにより、クラスターとクラスターとの間、クラスターと１つの水分子との間にオゾンが容易に入り込んで単位水量当たりのオゾン含有量を多くして、所望濃度のオゾン水が得られる。さらに、一旦クラスターの間に存在したオゾンはクラスターの間から抜け出にくくなるので、オゾン水の濃度が低下し難くなる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、水クラスター分解装置は、水路内に磁力を発生させる磁力発生部を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
この構成によれば、磁力により水分子同士の水素結合が切断されてクラスターが小さくなる。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、混合槽には、オゾン水を吐出する管が設けられ、上記管には、磁力発生部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
この構成によれば、オゾン水を混合槽から吐出する際に水のクラスターが分解される。これにより、オゾン水の吐出直前にオゾンをクラスター間に確実に存在させて所望濃度のオゾン水が得られるようになる。
【００１４】
第４の発明は、第２の発明において、混合槽には、水を該混合槽内へ導入する管が設けられ、上記管には、磁力発生部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
この構成によれば、クラスターの小さい水が混合槽に導入されるので、混合槽内でオゾンを十分に混合させることが可能になる。
【００１６】
第５の発明は、第３または４の発明において、水クラスター分解装置は、磁力発生部を管の軸周りに回転駆動する駆動機構を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
この構成によれば、水路内において磁力線の方向が変化するので、水路内を流れる水に対し磁力を様々な方向から作用させて水のクラスターをより一層小さくすることが可能になる。
【００１８】
第６の発明は、第５の発明において、水クラスター分解装置は、管の軸方向の一部を構成し、該管に対し軸線周りに回転可能に支持された回転管を備え、上記回転管に磁力発生部が設けられ、駆動機構は、上記回転管を駆動するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
この構成によれば、回転管を回転させることで、回転管の内部を流れる水の流れを乱すことが可能になるので、水のクラスターに対し様々な方向から磁力を作用させて水のクラスターをより一層小さくすることが可能になる。
【００２０】
第７の発明によれば、第１から６のいずれか１つの発明において、磁力発生部は、複数の磁石を備えており、磁石のＮ極とＳ極とが水流方向に交互に配置されていることを特徴とするものである。
【００２１】
この構成によれば、水路を流れている水が該水路を流れる過程で受ける磁力の方向及び大きさが変化する。これにより、水路内の水に対し様々な方向から磁力を作用させて水のクラスターをより一層小さくすることが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明によれば、水のクラスターを小さくすることで、オゾンを水に容易に混合させることができ、殺菌に有効な濃度のオゾン水を生成して、その濃度を長時間維持できる。これにより、医療機関等でアルコールを用いることなく、低コストで、かつ、皮膚の荒れを抑制しながらアルコールと同等の殺菌処理を行うことができる。
【００２３】
第２の発明によれば、取扱いの容易な磁力を利用して水のクラスターを小さくできる。
【００２４】
第３の発明によれば、オゾン水の吐出直前にオゾンをクラスター間に確実に存在させて所望濃度のオゾン水を得ることができ、オゾン水の使用時に殺菌効果を十分に得ることができる。
【００２５】
第４の発明によれば、クラスターの小さい水が混合槽に導入されるので、混合槽内でオゾンを十分に混合させることができ、オゾン水の使用時に殺菌効果を十分に得ることができる。
【００２６】
第５の発明によれば、水路内の水に対し磁力を様々な方向から作用させて水のクラスターをより一層小さくできるので、オゾンが水に混合し易くなる。
【００２７】
第６の発明によれば、回転管を回転させることで、回転管の内部で水の流れを乱すことができる。これにより、水のクラスターに対し様々な方向から磁力を作用させてクラスターをより一層小さくすることができ、オゾンが水に混合し易くなる。
【００２８】
第７の発明によれば、第５の発明と同様に、オゾンが水に混合し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態に係るオゾン水生成装置の構造を説明する概略図である。
【図２】水クラスター分解装置の拡大図である。
【図３】回転管の構造を説明する部分断面図である。
【図４】オゾン水を入れる容器の側面図である。
【図５】実施形態の変形例１に係る図１相当図である。
【図６】実施形態の変形例２に係る水導入管及び水クラスター分解装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態に係るオゾン水生成装置１を示すものである。このオゾン水生成装置１は、オゾンを供給するオゾン供給器２と、水を供給する水供給器３と、オゾンと水とを混合させる混合槽４と、水のクラスターを分解する水クラスター分解装置５と、オゾン供給器２、水供給器３及び水クラスター分解装置５を制御する制御装置６とを備えている。
【００３２】
混合槽４の上側には、オゾン及び水が別々に導入される気液導入空間Ｓ１を構成する導入部１０が設けられている。混合槽４の下側には、オゾン及び水を主に混合させる混合空間Ｓ２を構成する混合部１１が設けられている。
【００３３】
導入部１０は、上下方向に延びる円筒状に形成され、上端部は閉塞されている。導入部１０の下端部は開放されている。導入部１０の周壁の上側には、オゾンを導入するためのオゾン導入管１２が気液導入空間Ｓ１に連通するように設けられている。導入部１０の周壁におけるオゾン導入管１２よりも下側には、水を導入するための水導入管１３が気液導入空間Ｓ１に連通するように設けられている。オゾン導入管１２及び水導入管１３の軸線は、導入部１０の軸線に対し略直交するようになっている。
【００３４】
混合部１１は、上下方向に延びる円筒状に形成されおり、導入部１０よりも大きな直径を有している。混合部１１は、導入部１０と同軸上に配置され、混合部１１の上壁に導入部１０の下端部が取り付けられている。混合部１１の上壁の中心部には、混合空間Ｓ２を気液導入空間Ｓ１に連通させるための連通孔１１ａが貫通形成されている。
【００３５】
混合部１１の下壁には、オゾン水を混合空間Ｓ２から吐出させるための吐出管１５が混合空間Ｓ２に連通するように設けられている。この吐出管１５は、混合部１１と同軸上に配置され、下方へ延びている。
【００３６】
オゾン供給器２は、オゾンを発生させるオゾン発生装置２０と、オゾン発生装置２０で発生したオゾンを圧送する送給装置２１とを備えている。オゾン発生装置２０は、例えば、プラズマ放電法、光化学的作用法（ＵＶランプ法）、無声放電法（コロナ放電法）等のうち、いずれかの方法を利用してオゾンを発生させるように構成された周知のものである。無声放電法の場合は、図示しないが、２つの電極板の間に誘導体を介して交流高電圧を印加し、その間隙におこる放電現象を利用するものであり、放電現象が起こっている状態で、電極間に一定量の酸素を流すとオゾンが生成される。電極間の間隙は数ｍｍが好ましく、また、電圧は8,000〜12,000Vが好ましい。オゾン発生装置２０は、制御装置６で制御される。
【００３７】
オゾン供給器２には、オゾンの原料となる酸素を供給するための酸素供給管２２が設けられている。この酸素供給管２２は、医療施設に一般に設けられている酸素配管（図示せず）に接続されるようになっている。尚、酸素供給管２２を酸素ボンベに接続するようにしてもよい。
【００３８】
送給装置２１は、オゾン発生装置２０で発生したオゾンの圧力をポンプ機構等により高め、オゾンを圧送するように構成されており、オゾンの送給量を調節する流量制御弁（図示せず）を備えている。この流量制御弁は、流量を０にすることもできる。流量制御弁は、制御装置６で制御される。
【００３９】
水供給器３は、医療施設の水道配管（図示せず）に接続されている。水供給器３は、図示しないが、水圧を調節する圧調整器及び水の供給量を調節する流量制御弁を備えている。この流量制御弁は、流量を０にすることもできる。
【００４０】
水クラスター分解装置５は、混合槽４の下部に設けられており、吐出管１５から吐出する水のクラスターを分解して小さくするためのものである。図２及び図３に示すように、水クラスター分解装置５は、吐出管１５の軸方向の一部に設けられた回転管３０と、回転管３０の外周面に設けられた多数の磁石（磁力発生部）３１，３１，…と、回転管３０をその軸周りに回転駆動する駆動機構４０とを備えている。駆動機構４０は、従動及び駆動プーリ３６，３８と、モーター３２と、伝動ベルト３３とを備えている。
【００４１】
吐出管１５の軸方向中途部は、切除されており、この切除された部分に回転管３０が設けられている。回転管３０は、吐出管１５と同軸上に配置されている。回転管３０の内部は水路Ｒを構成している。 図３の白抜きの矢印は水の流れ方向を示している。尚、回転管３０の内径は、１ｍｍ以上４０ｍｍ以下に設定するのが好ましい。
【００４２】
回転管３０の上端部は、回転管３０よりも上方に位置する吐出管１５の一部に対し、周知のシール構造を有する軸受３５を介して回転可能に支持されている。回転管３０の下端部は、回転管３０よりも下方に位置する吐出管１５の一部に対し、同様にシール構造を有する軸受３５を介して支持されている。
【００４３】
回転管３０の外周面には、磁石３１が配設される凹部３０ａが全周に連続して形成されている。凹部３０ａには、磁石３１が螺旋状に３周並ぶように配置され、磁石３１は凹部３０ａの内面に固定されている。また、磁石３１は、回転管３０の外部から見たときに、周方向に隣り合うもの同士の磁極が反対になるように配置されている。さらに、軸方向に隣り合う磁石３１の磁極も、回転管３０の外部から見たときに反対となっている。つまり、磁石３１は、Ｎ極とＳ極が回転管３０の周方向に交互に並ぶとともに、軸方向（水流方向）にも交互に並んでいる。
【００４４】
尚、磁石３１は、螺旋状に１周又は２周並ぶように配置してもよいし、４周以上並ぶように配置してもよい。また、磁石３１は全て同じ形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。さらに、全ての磁石３１の磁力を同じにしてもよいし、異ならせてもよい。
【００４５】
磁石３１の種類としては、ネオジウム磁石等の永久磁石が好ましいが、電磁石を用いることも可能である。磁力は、回転管３０内において３００ガウス以上１２０００ガウス以下が好ましい。磁力が３００ガウス以上であれば、水のクラスターを分解するだけの強さは確保できる。
【００４６】
また、従動プーリ３６は、回転管３０の下端部に固定されている。
【００４７】
図２に示すように、モーター３２は、混合槽４の下壁部にブラケット３７を介して取り付けられている。モーター３２の出力軸３２ａは、回転管３０の軸線と平行となるように配置されて下方へ突出している。駆動プーリ３８は、出力軸３２ａに固定されている。伝動ベルト３３は、駆動プーリ３８と従動プーリ３６に巻き掛けられている。
【００４８】
また、モーター３２の回転速度及び回転方向は、制御装置６により任意に設定できるようになっている。
【００４９】
次に、上記のように構成されたオゾン生成装置１を用いてオゾン水を生成する場合について説明する。制御装置６は、まず、オゾン発生装置２０を作動させて酸素を原料にオゾンを発生させるとともに、オゾン供給器２の流量制御弁を開き、さらに、送給装置２１を作動させてオゾンをオゾン導入管１２に圧送する。また、制御装置６は、水供給器３の流量制御弁を開いて水を水導入管１３に流す。さらに、制御装置６は、モーター３２を回転させる。
【００５０】
オゾン導入管１２を流れたオゾンは、気液導入空間Ｓ１の上側に流入する。気液導入空間Ｓ１を形成する導入部１０は円筒状で下端が混合空間Ｓ２に連通しているので、気液導入空間Ｓ１に流入したオゾンは、図１に矢印で示すような旋回流を形成して下方へ流れていく。
【００５１】
また、水導入管１３を流れた水は、気液導入空間Ｓ１の下側に流入し、旋回流を形成して下方へ流れていく。気液導入空間Ｓ１では、オゾンの一部が水に混合する。
【００５２】
気液導入空間Ｓ１のオゾン及び水は、連通孔１１ａを通って混合空間Ｓ２に流入する。混合空間Ｓ２を形成する混合部１１は円筒状で、かつ、下端が吐出管１５に連通しているので、混合空間Ｓ２に流入したオゾン及び水は下方へ流れていく。この混合部１１の内径は導入部１０の内径よりも大きいので、混合空間Ｓ２に流入したオゾン及び水は旋回流を維持しながら、その流れが混合空間Ｓ２内に拡がっていき、やがて乱れ、これにより、オゾンが水に混合してオゾン水となり、吐出管１５から吐出される。
【００５３】
このとき、モーター３２の回転力は伝動ベルト３３により従動プーリ３６に伝達されて回転管３０が回転する。回転管３０の回転により、磁石３１が回転管３０の軸線周りに回転し、これにより、回転管３０内を流れる水に作用する磁力の向き及び大きさが変化する。
【００５４】
オゾン水が回転管３０の水路Ｒを流れる際、水のクラスターは磁石３１の磁力を受ける。この磁力により水分子の水素結合が切断されて小さなクラスターや１つの水分子となる。このとき、多数の磁石３１が回転していて水路Ｒ内の磁力の向き及び大きさが常に変化しているので、水のクラスターに対して様々な方向から様々な大きさの磁力が作用することになる。また、回転管３０が回転することにより、回転管３０の水路Ｒを流れる水の流れが乱され、このことによっても、水のクタスターに対して様々な方向から様々な大きさの磁力が作用することになる。
【００５５】
これらのことにより、オゾン水の流量が多くても、水のクラスターを小さくすることが可能になる。回転管３０の回転数としては、５０回転／分以上１０００回転／分以下が好ましく、より好ましくは、５００回転／分以上６００回転／分以下である。回転管３０の回転数は、水の流速に応じて変更するようにしてもよい。例えば、水の流速が早くなるほど、回転管３０の回転数を高くする。
【００５６】
これにより、クラスターとクラスターとの間、クラスターと１つの水分子との間にオゾンが容易に入り込んで単位水量当たりのオゾン含有量を多くして、所望濃度のオゾン水が得られる。さらに、一旦クラスターの間に存在したオゾンはクラスターの間から抜け出にくくなるので、オゾン水の濃度が低下し難くなる。
【００５７】
オゾン水の濃度は、オゾンの供給量及び水の供給量により調節することができ、この実施形態では、１ｐｐｍ以上５ｐｐｍ以下とされている。この値は、手指の殺菌を、従来のアルコールと同等に行うことができる程度の値である。
【００５８】
上記のようにして生成されたオゾン水は、図４に示すような容器５０に注入されて病室や診察室まで運ばれる。容器５０の蓋５０ａには、ポンプ機構５１が設けられている。このポンプ機構５１は、操作部５１ａとノズル５１ｂとを有している。操作部５１ａを上下に動かすことで容器５０内のオゾン水を汲み上げてノズル５１ｂから吐出するように構成されている。ポンプ機構５１ａは、周知の構造のものである。
【００５９】
容器５０の一部には、オゾン水の残量を確認するための残量確認窓５０ｂが設けられている。残量確認窓５０ｂは透明であり、残量の目安となる目盛を有している。
【００６０】
以上説明したように、この実施形態に係るオゾン生成装置１によれば、水のクラスターを小さくすることで、オゾンを水に容易に混合させることができ、殺菌に有効な濃度のオゾン水を生成して、その濃度を長時間維持できる。これにより、医療機関等でアルコールを用いることなく、低コストで、かつ、皮膚の荒れを抑制しながらアルコールと同等の殺菌処理を行うことができる。
【００６１】
また、水クラスター分解装置５をオゾン水の吐出側に設けたので、オゾン水の吐出直前にオゾンをクラスター間に確実に存在させて所望濃度のオゾン水を得ることができ、オゾン水の使用時に殺菌効果を十分に得ることができる。
【００６２】
また、水を流しながら、連続してオゾン水を生成できる。
【００６３】
尚、上記実施形態では、水クラスター分解装置５をオゾン水の吐出側に設けているが、これに限らず、例えば、図５に示す変形例１のように、水の供給側に設けてもよい。この変形例１では、水供給管３の中途部に回転管３０を設けている。これにより、混合槽４に流入する前の水のクラスターが分解されるので、混合槽４内でオゾンを水に対し十分に混合させることができる。
【００６４】
また、水クラスター分解装置５は、オゾン水の吐出側と、水の供給側の両方に設けてもよい。
【００６５】
また、図６に示す変形例２のように、水導入管１３を螺旋状に形成してもよい。この変形例２では、水導入管１３を挟むようにして磁石３１，３１が配設されており、これら磁石３１，３１により水クラスター分解装置５が構成されている。この場合、磁石３１は動かないが、水導入管１３が螺旋状であることから水導入管１３を流れる水に対しては、磁力の方向及び大きさが変化することになる。これにより、水分子同士の水素結合を切断でき、水のクラスターが小さくなる。
【００６６】
また、上記実施形態では、水のクラスターを磁力により小さくするようにしているが、これに限らず、例えば、水を硬質物に対して高圧噴射することによって水のクラスターを小さくするようにしてもよい。この場合、水を高圧噴射するためのポンプ及びノズルをオゾン水生成装置１に設ける。
【００６７】
また、オゾン水生成装置１には、水を冷却する冷却装置を設けてもよい。これにより、オゾンを混合させる際に水の温度を低下させておくことが可能になり、単位水量当たりのオゾン含有量を多くすることができる。冷却装置としては、例えば冷凍サイクルを利用した装置が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上説明したように、本発明にかかるオゾン水生成装置は、例えば、病院等の医療施設で使用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ オゾン水生成装置
２ オゾン供給器
３ 水供給器
４ 混合槽
５ 水クラスター分解装置
１２ オゾン導入管
１３ 水導入管
３０ 回転管
３１ 磁石（磁力発生部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンを発生するオゾン発生器と、
上記オゾン発生器で発生したオゾンと水とを混合させるための混合槽と、
水のクラスターを分解するための水クラスター分解装置とを備えていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のオゾン水生成装置において、
水クラスター分解装置は、水路内に磁力を発生させる磁力発生部を備えていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項３】
請求項２に記載のオゾン水生成装置において、
混合槽には、オゾン水を吐出する管が設けられ、
上記管には、磁力発生部が設けられていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項４】
請求項２に記載のオゾン水生成装置において、
混合槽には、水を該混合槽内へ導入する管が設けられ、
上記管には、磁力発生部が設けられていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のオゾン水生成装置において、
水クラスター分解装置は、磁力発生部を管の軸周りに回転駆動する駆動機構を備えていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項６】
請求項５に記載のオゾン水生成装置において、
水クラスター分解装置は、管の軸方向の一部を構成し、該管に対し軸線周りに回転可能に支持された回転管を備え、
上記回転管に磁力発生部が設けられ、
駆動機構は、上記回転管を駆動するように構成されていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載のオゾン水生成装置において、
磁力発生部は、複数の磁石を備えており、
磁石のＮ極とＳ極とが水流方向に交互に配置されていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項１】
オゾンを発生するオゾン発生器と、
上記オゾン発生器で発生したオゾンと水とを混合させるための混合槽と、
水のクラスターを分解するための水クラスター分解装置とを備えていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のオゾン水生成装置において、
水クラスター分解装置は、水路内に磁力を発生させる磁力発生部を備えていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項３】
請求項２に記載のオゾン水生成装置において、
混合槽には、オゾン水を吐出する管が設けられ、
上記管には、磁力発生部が設けられていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項４】
請求項２に記載のオゾン水生成装置において、
混合槽には、水を該混合槽内へ導入する管が設けられ、
上記管には、磁力発生部が設けられていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のオゾン水生成装置において、
水クラスター分解装置は、磁力発生部を管の軸周りに回転駆動する駆動機構を備えていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項６】
請求項５に記載のオゾン水生成装置において、
水クラスター分解装置は、管の軸方向の一部を構成し、該管に対し軸線周りに回転可能に支持された回転管を備え、
上記回転管に磁力発生部が設けられ、
駆動機構は、上記回転管を駆動するように構成されていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載のオゾン水生成装置において、
磁力発生部は、複数の磁石を備えており、
磁石のＮ極とＳ極とが水流方向に交互に配置されていることを特徴とするオゾン水生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−９８２７４（Ｐ２０１１−９８２７４Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５４１３２（Ｐ２００９−２５４１３２）
【出願日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（５０８２１４２７１）合同会社ジャパン・メディカル・クリエーティブ (4)
【出願人】（５９６０６０１０３）エクセル株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（５０８２１４２７１）合同会社ジャパン・メディカル・クリエーティブ (4)
【出願人】（５９６０６０１０３）エクセル株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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