オゾン液生成器及びその生成方法
【課題】
オゾン液生成器に設けられた貯液槽の貯液量を効率的に調節することを可能にする。
【解決手段】
オゾンガスを発生するオゾン発生器１０１と、オゾンガスと液体を混合する気液混合器１０２と、導入される気液混合液を気液分離する貯液槽１０３と、オゾン発生器１０１と気液混合器１０２と貯液槽１０３との間に気体を循環させる循環経路Ａと、貯液槽１０３の貯液量に応じて貯液槽の気体導出口１１３から導出する気体の流動を制御する開閉制御手段１０４が設けられ、貯液槽１０２に貯液された液体の貯液量を調整する。
オゾン液生成器に設けられた貯液槽の貯液量を効率的に調節することを可能にする。
【解決手段】
オゾンガスを発生するオゾン発生器１０１と、オゾンガスと液体を混合する気液混合器１０２と、導入される気液混合液を気液分離する貯液槽１０３と、オゾン発生器１０１と気液混合器１０２と貯液槽１０３との間に気体を循環させる循環経路Ａと、貯液槽１０３の貯液量に応じて貯液槽の気体導出口１１３から導出する気体の流動を制御する開閉制御手段１０４が設けられ、貯液槽１０２に貯液された液体の貯液量を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン液生成器及びその生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、オゾン水生成器は、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、オゾン水を生成している。しかしながら、オゾンガスは水への溶解度が低いため、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ず排出されていた。
【０００３】
そこで、オゾンガスの利用効率を高めるため、未溶解の排オゾンガスを回収して再利用するオゾン水生成装置が開示されている。例えば、特許文献１は、オゾン発生器と気液混合器と気体と液体に気液分離する機能を有する密封タンクと、密封タンクとオゾン発生器とを接続するガス返送路とを備え、密封タンクによって分離されたオゾンガスをガス返送路を介してオゾン発生器に供給する。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。
【０００４】
また、上述の構成は、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、密封タンク内の気体の体積が減少してしまう。そこで、密閉タンク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】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のオゾン水生成装置は、密封タンクに設けられた気体の導出口に貯液量に応じて開閉する開閉弁などが設けられていないため、急激に密封タンクの水位が上昇した際に、ガス返送路への液体の侵入を強制的に遮断することができない。このため、気体の導出口を通じて液体が溢れだし、ガス返送路やオゾン発生器などが浸水してしまう。
【０００７】
一般的なオゾン発生器は絶縁物を挟んだ電極間に交流電圧を印加して無声放電を発生させ、電極間に大気圧以上の空気または酸素などの気体を通過させることによりオゾンガスを生成させている。電極形状の種類は様々なものがあり、２枚の平板の金属を並列に配列し放電させるタイプや、円筒形状をした金属と前記円筒形状の中心部分に配置された円柱状の金属との間で放電させるタイプなどがある。このオゾン発生器は、電極間により無声放電を生じさせるため、多量な水分を含む湿度の高い酸素や空気に基づきオゾンガスを発生させた場合、多量な窒素酸化物などが生じ、オゾン発生器の発生効率が低下してしまうことが知られている。このため、特許文献１のオゾン水生成装置は、急激な密封タンクの水位の上昇時に、密封タンクから液体が溢れだし、生成するオゾン水のオゾン水濃度を低下させてしまう課題がある。
【０００８】
また、密封タンクとガス返送路との気体の流動を開閉弁などにより、完全に遮断することができないため、正圧状態の密封タンクと接続されたガス返送路は、常に密封タンク内からガス返送路に向かって、気体が流動される状態となっている。
【０００９】
このため、酸素ボンベからオゾン発生器への酸素の供給は、正圧状態の密封タンクと連通したガス返送路の内圧より高い圧力で酸素を圧送しなければ、オゾン水生成装置に酸素を導入することができない。この結果、気液混合器の自吸による吸引力だけでは、密封タンク内の気体が酸素ボンベ側へ導出してしまい、大気のような低い圧力下のオゾン水生成装置の外部から気体を吸引することは困難であった。
【００１０】
本発明は上述の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は気体の導出を制御する制御弁を備えた貯液手段により、貯液量の調節を実現したオゾン液生成器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るオゾン液生成器は、オゾンガスを発生するオゾン発生器と、オゾンガスと液体を混合する気液混合器と、導入される気液混合液を気液分離する貯液槽と、オゾン発生器と気液混合器と貯液槽との間に気体を循環させる循環経路と、貯液槽の貯液量に応じて貯液槽の気体導出口から導出する気体の流動を制御する開閉制御手段が設けられている。
【００１２】
本発明に係るオゾン液生成器の循環経路は、外部から気体を導入する気体導入手段をさらに備えることがよい。
【００１３】
本発明に係るオゾン液生成方法は、オゾンガスと液体から生成したオゾン液を貯液槽により気液分離させ、気液分離させた気体を循環させてオゾン液を生成する方法で、貯液槽の液体の貯液量が特定量より少ないときに貯液槽から気体を導出させ、気体を循環させる工程と、貯液槽の液体の貯液量が特定量以上になったときに貯液槽から導出する気体の流動を停止させ、オゾン液生成器の外部から気体を導入する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、貯液槽の貯液量の調節を効率的に実現したオゾン液生成器を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る気液混合部の概略説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る圧送部を備えた配管に接続された気液混合部の概略説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る貯液槽の概略説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る貯液槽の概略説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る貯液槽の概略説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る貯液槽の概略説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る貯液槽の概略説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器のフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器のフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器の各構成部の気体流量及び気体圧力の変化を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器の第１のモードの気体の流れを示す模式図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器の第２のモードの気体の流れを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
本発明の一実施形態について図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器の概略図である。図１のオゾン液生成器１００は、気体または液体を循環する循環経路Ａを有し、循環経路Ａに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、貯液槽１０３の気体導出口１１３から導出する気体の流動を制御する開閉制御手段１０４と、液体を貯液する貯液槽１０３とオゾン液生成器の外部から気体を導入する気体導入手段１０５が設けられている。
【００１７】
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配管ｃ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ガス発生素子と、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。
【００１８】
気液混合部１０２は、オゾン液生成器の外部から水などの液体を導入する導入口１０８と、配管ａ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、配管ｂ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。
【００１９】
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状態を示す。また、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、オゾンガスを混合させる溶液が含まれる。
【００２０】
次に、気液混合部の一実施形態の詳細について、図２を用いて説明する。図２はベンチュリー型の気液混合部の概略説明図である。ベンチュリー型の気液混合部１０２ａは、液体が導入される導入口１０８と導入口１０８と連通した導入経路２１と、導入経路２１に連通し、導入経路２１に比べて小さな径を有する連通経路２２と、連通経路２２と連通し、連通経路２２に比べて大きな径を有する導出経路２３と、導出経路２３に連通された導出口１１０を備え、導出口１１０から液体が導出される。また、連通経路２２は、経路の途中に開設して設けられた導入口１０９を備え、配管ａを介してオゾン発生器１０１と接続されている。ここで、開設とは、配管の側面に穴などを設けることを示し、穴として配管に開設された開設口は、他の配管と連通させて接続させることが可能である。なお、穴の形状は、丸、楕円、多角形など適宜、自由に設計して構わない。
【００２１】
導入口１０８から液体を導入すると、導入経路２１を通り連通経路２２に到達した液体は、導入経路２１に比べ細い管に導入されるため、ベルヌーイの定理に知られるように、流速が増加し静圧が減少する。この結果、流動する液体の静圧は負圧になり、配管ａを介して連通経路２２へ向かい気体が自吸される。その後、導入された気体と液体が混合され、気液混合体として導出経路２３と連通された導出口１１０から導出される。ここで、オゾン発生器１０１により、オゾンガスを発生して導入されている場合、導入される液体とオゾンガスが混合され、オゾン液が生成される。ここで、気液混合部の一実施形態として、図２のベンチュリー型の気液混合部を用いて説明したが、気体の自吸が可能な気液混合部であれば、他の構成をした気液混合部を用いても構わない。
【００２２】
次に、他の気液混合部の一実施形態について、図３のように、配管ａまたは配管ｃに圧送部を備え、気体の自吸が不可能な気液混合部１０２と接続した概略説明図を用いて説明する。図３（ａ）は圧送部１１９を備えた配管ａと接続された気液混合部の一実施形態である。図３（ｂ）は圧送部１１９を備えた配管ｃと接続された気液混合部の一実施形態である。
【００２３】
圧送部１１９はポンプなどにより形成され、配管を介して気液混合部１０２に向かって気体を流動させることができる。また、配管に設けられる圧送部１１９の能力は、気液混合部１０２に対して気体を圧送する必要があるため、気液混合部１０２から圧送部１１９へかかる圧力よりも高い圧送能力を備えたものを配置する。
【００２４】
このため、図３（ａ）、（ｂ）のいずれの構成も自吸力がないタイプの気液混合部を配置した場合にも、自吸力がある気液混合部と同様に、循環経路Ａを介して気液混合部１０２に気体を導入し、導入口１０８から導入される液体と混合することが可能となる。
【００２５】
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。配管ｂに接続され液体を導入する導入口１１１と、オゾン液生成器の外部へ水やオゾン液などの液体を導出する液体導出口１１２と、配管ｃ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。貯液槽１０３の下層に導入された液体が貯液され、上層に空気やオゾンガスなどの気体が貯蔵され、気体と液体を分離することが可能であり、気液分離手段としての役割を担う。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、液体導出口１１２から水が導出されていても密封状態として表現する。
【００２６】
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溶液が貯液される。
【００２７】
また、気体導出口１１３は、貯液槽１０３に設けられた液体導出口１１２の位置より、重力方向に対して高い位置に設けられ、貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量に応じて、開閉制御する開閉制御手段１０４が備えられている。
【００２８】
開閉制御手段１０４は、一般的にタンクなどの貯液量が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役割を担い、貯液量が一定量より少ないときに弁が開状態となり、一定量を超えるときに弁が閉状態へと切り換わるように設計されている。このため、開閉制御手段１０４は、気液分離器１０３に貯液された貯液量が一定量を超えると気体導出口１１３が開状態から閉状態へ切り換わり、気体導出口１１３から気体が流出することを防ぎ、一定量を超える貯液槽１０３の貯液を防止する。
【００２９】
例えば、液体導出口１１２から導出可能な水量以上の液体を導入口１１１に導入し、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増加する場合も、貯液槽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、気体導出口１１３から液体が溢れだすことを防止できる。なお、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。なお、図１の開閉制御手段１０４は貯液槽１０３の内部に設けられているが、循環経路Ａの気体導出口１１３と気体導入手段１０５との間の配管ｃに配置されていても構わない。
【００３０】
また、貯液槽１０３は気体と液体への気液分離の効率を向上させるため、貯液槽１０３に導入された液体の流動を抑制する位置に流動抑制板などの流動抑制手段を設けてもよい。貯液槽１０３に導入される気泡が含まれた液体は、導入口１１１から液体導出口１１２へ高速に流動する場合、液体に含まれる気泡を気液分離しきれず、液体導出口１１２から導出してしまうことがある。このため、貯液槽１０３内で液体の流動速度を抑え、気液分離の効率を向上させることが効果的である。
【００３１】
例えば、図４のように容器内に流動抑制板を備えた貯液槽１０３ａを用い、気液分離の効率を向上させてもよい。図４は本発明に係る貯液槽１０３ａの一実施形態を説明する概略説明図であり、図１の貯液槽１０３の底面に流動抑制手段を設けた構成をしている。図４（ａ）は貯液槽１０３ａの斜視図である。図４（ｂ）は貯液槽１０３ａを横から見た概略説明図である。
【００３２】
図４の貯液槽１０３ａは外壁４１に囲まれた密封可能な容器部１２０を有し、容器部１２０に液体を導入する導入口１１１と、オゾン液などの液体を導出する液体導出口１１２と、気体を導出する気体導出口１１３と流動抑制板４２を備えている。
【００３３】
気体導出口１１３は、貯液槽１０３ａに設けられた液体導出口１１２の位置より、重力方向に対して高い位置に設けられ、貯液槽１０３ａに貯液された液体の貯液量に応じて、開閉制御する開閉制御手段１０４が備えられている。なお、図４では、説明のため、開閉制御手段１０４を模式的に示しているが、本実施例に記載した開閉制御手段だけでなく、他の開閉制御手段を備えることが可能である。また、気体導出口１１３は効率的に気体を導出させるため容器部１２０の天井近傍に設け、液体導出口１１２は効率的に液体を導出させるため容器部１２０の底面近傍に設けることがよい。
【００３４】
流動抑制板４２は容器部の底面に配置され、導入口１１１から導入された液体の流動を抑制する流動抑制手段としての役割を担う。なお、図４では、長方体状の流動抑制板４２を記載しているが、導入される液体の流動を抑制することができれば、多角柱や多角錐や円弧状の壁など、他の形状の流動抑制板を形成させても構わない。
【００３５】
導入口１１１から導入された液体は、流動抑制板４２に衝突し、液体の流動速度が抑制された後に、液体導出口１１２から導出される。このため、導入された液体は一定時間、貯液槽１０３ａ内を滞留することになるため、オゾン液に含まれるオゾンガスなどの気体の気液分離をより効果的に行うことが可能となる。
【００３６】
また、例えば図５のような二重管構造の容器を備えた貯液槽１０３ｂを用い、気液分離の効率を向上させてもよい。図５は本発明に係る貯液槽１０３ｂの一実施形態を説明する概略説明図である。図５（ａ）は貯液槽１０３ｂの斜視図である。図５（ｂ）は貯液槽１０３ｂを横から見た概略説明図である。
【００３７】
図５の貯液槽１０３ｂは外壁５１に囲まれた液体や気体を貯蔵する容器部１２０を有し、容器部１２０に液体を導入する導入口１１１と、オゾン液などの液体を導出する液体導出口１１２と、気体を導出する気体導出口１１３を備えている。また、容器部１２０は、導入口１１１と連通し、内壁５２により形成された内水筒５３と外壁５１と内壁５２との間に形成され、液体を貯液可能な外水筒５４を備えた２重管構造として形成されている。気体導出口１１３は、内壁５２により形成される壁の高さより重力方向に対して高い位置に設けられ、液体導出口１１２は内壁５２により形成される壁の高さより重力方向に対して低い位置に設けられている。ここで、気体導出口１１３は効率的に気体を導出させるため容器部１２０の天井近傍に設け、液体導出口１１２は効率的に液体を導出させるため容器部１２０の底面近傍に設けることがよい。
【００３８】
導入口１１１から導入された液体は、容器部１２０の内水筒５３に貯液され、やがて貯液された液体の水位が内壁５２の壁の高さを超えて溢れると、外水筒５４に貯液されることとなる。その後、外水筒５４に貯液された液体は、液体導出口１１２から導出される。このため、貯液槽１０３ｂはオゾン液生成モード時に容器部１２０の下層に液体が貯液され、容器部１２０の上層に気体が貯蔵されることとなる。この結果、貯液槽１０３ｂは導入口１１１から液体を導入し、気体導出口１１３から気体を導出させることが可能となる。なお、貯液槽１０３ｂは、導入口１１１から導入させた液体の流れを内壁５２に衝突させることでさえぎり、内水筒５３に貯液させた後に、液体導出口１１２から導出させるため、オゾン液に含まれるオゾンガスなどの気体の気液分離をより効果的に行うことが可能となる。
【００３９】
なお、図５では液体導出口１１２を貯液槽１０３ｂの底面に設けているが、オゾン液を外水筒５４に貯液できるように、外水筒５４の底面と内壁５２の上部との間に位置する外壁５１に液体導出口１１２を設けても構わない。
【００４０】
また、気体導出口１１３は、貯液槽１０３ｂに設けられた液体導出口１１２の位置より、重力方向に対して高い位置に設けられ、貯液槽１０３ｂに貯液された液体の貯液量に応じて、開閉制御する開閉制御手段１０４が備えられている。なお、図５では、説明のため、開閉制御手段１０４を模式的に示しているが、本実施例に記載した開閉制御手段だけでなく、他の開閉制御手段を備えることが可能である。
【００４１】
なお、図５では、二重管構造により形成された貯液槽１０３ｂについて説明をしたが、円筒形状として構成する必要はなく、多角形等の二重構造にしてもよく、気体と液体を分離することが可能な構成であれば、他の構成を用いても構わない。
【００４２】
次に開閉制御手段を備えた貯液槽の一実施形態の詳細について図６の概略説明図を用いて説明する。図６（ａ）は貯液槽１０３の上面図である。図６（ｂ）は貯液槽１０３を横から見た概略説明図である。図６の貯液槽１０３は、液体や気体を密封して貯蔵可能な容器部１２０を備え、容器部１２０に液体を導入する導入口１１１と、液体を導出する液体導出口１１２と、気体を導出する気体導出口１１３と開閉制御手段１０４ａを有している。
【００４３】
容器部１２０は、例えば直径が３０〜８０ｍｍ、高さが１００〜３００ｍｍ程度の円筒形状をした密封可能な容器に導入口から３Ｌ／ｍｉｎ程度の水流量が導入するように設計されている。気体導出口１１３は、液体導出口１１２より重力方向に対して高い位置に設けられ、貯液槽１０３の液面に応じて開閉制御が可能な開閉制御手段１０４ａが備えられている。
【００４４】
図６の開閉制御手段１０４ａは、貯液槽に貯液された液体の液面に応じて開閉制御可能なフロート弁１０４ａとして形成されている。以下、図６の開閉制御手段１０４ａをフロート弁１０４ａとよぶ。
【００４５】
ここで、フロート弁とは、液体より比重の小さい物質からなる物体や中空の物体などが液体に浮く浮力を利用し、液体に浮かべた物体を上下させることで開閉状態を切り替える弁のことである。一般的にタンクなどに貯液された液体の液面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う。
【００４６】
図６のフロート弁１０４ａは、フロート１２１ａとフロートガイド１２２ａとフロート栓１２３ａから形成される。フロート１２１ａは、貯液槽に貯液される液体の比重より小さな値を有する物質からなる物体または中空の物体などにより形成され、貯液槽に貯液された液体に浮かべられ、液面の高さに応じて上下し、液面の上昇に応じて上昇し、液面の下降に応じて下降する。
【００４７】
フロート栓１２３ａは、フロート１２１ａと接続されており、気体導出口１１３と接触し、流路を塞ぐ栓としての役割を果たすため、円錐形状、円柱状、角柱状、球状、平板、円板などの形状をしている。なお、フロート弁１０４ａは、フロート１２１ａとフロート栓１２３ａとを個別に形成して接続させてもよいし、一体に形成させても構わない。例えばフロート栓１２３ａを貯液槽に貯液される液体の比重より小さな値を有する物質からなる物体または中空の物体などにより形成し、流路を塞ぐ栓の役割とフロート１２１ａの役割を兼ねさせてもよい。
【００４８】
フロートガイド１２２ａは、棒線状や平板状やストラップ状などに形成され、一端が容器部１２０ａに接続され、もう一端がフロート１２１ａまたはフロート栓１２３ａと接続される。フロートガイド１２２ａは、貯液槽に貯液された液面の上昇に応じて、フロート１２１ａが上昇し、気体導出口１１３をフロート栓１２３ａが閉塞するように設けられている。また、液面の下降に応じて、フロート１２１ａが下降し、気体導出口１１３の閉塞を解除する。
【００４９】
このため、貯液槽１０３に貯液された液体の水位が一定の水位より低いときは、気体導出口１１３は開状態となり、貯液槽１０３に液体を貯液し一定の水位以上になったときは、気体導出口１１３はフロート弁１０４ａにより塞がれ、閉状態となる。
【００５０】
例えば、図６では、円筒形状のフロート１２１ａと円錐形状のフロート栓１２３ａを含むフロート弁１０４ａを記載し、貯液槽の貯液量が低く、気体導出口１１３が開状態のときのフロート弁１０４ａを実線で示し、貯液槽の貯液量が高く、気体導出口１１３を塞ぐ閉状態のときのフロート弁１０４ａ´を点線で示している。
【００５１】
フロート弁１０４ａは、貯液槽１０３に貯液された液面が一定量を超えると気体導出口１１３を開状態から閉状態へと切り換えるため、気体導出口１１３から一定量を超える気体または液体の流出を防止する。このため、フロート弁１０４ａは水位センサや制御回路や電磁弁などを備えなくても動作が可能であり、低コストで小規模な構成にて貯液槽１０３に貯液された液面の調整を、自力で制御することが可能である。
【００５２】
なお、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く、また、気体と液体への気液分離の効率をあげるための装置や機構を設けてもよい。また、液体導出口１１２は、オゾンガスや空気などの気体が気泡として流出することを抑制するため、容器部の底面近傍に設けることが好ましい。また、導出口が設けられる方向は、中心に液体が導入されるように設けられても、円周方向に液体が導入されるように設けられても構わない。気体導出口１１３は効率的に気体を導出させるため、容器部の天井近傍に設けられることが好ましい。
【００５３】
また、図６では、液面の上昇に伴いフロート１２１ａが上昇し、貯液槽内１０３の気体導出口１１３の流路を塞ぐフロート弁を記載して説明しているが、他のフロート弁を備えた構成としてもよく、これに限定されない。
【００５４】
次に他の開閉制御手段を備えた貯液槽の一実施形態の詳細について図７の概略説明図を用いて説明する。図７（ａ）は貯液槽１０３の上面図である。図７（ｂ）は貯液槽１０３を横から見た概略説明図である。
【００５５】
図７の貯液槽１０３は、液体や気体を密封して貯蔵可能な容器部１２０を備え、容器部１２０に液体を導入する導入口１１１と、液体を導出する液体導出口１１２と、気体を導出する気体導出口１１３と開閉制御手段１０４ｂを有している。なお、図７の貯液槽は開閉制御手段１０４ｂを除き、図６の各構成要素と同一であるため、同一部分の構成要素には同一の番号を付与し、詳細な説明を省略する。
【００５６】
図７の開閉制御手段１０４ｂは、貯液槽に貯液された液体の液面に応じて開閉制御可能なフロート弁１０４ｂとして形成されている。以下、図７の開閉制御手段１０４ｂをフロート弁１０４ｂとよぶ。
【００５７】
フロート弁１０４ｂは、フロート１２１ｂとフロートガイド１２２ｂとフロート栓１２３ｂから形成される。
【００５８】
フロート１２１ｂは、貯液槽に貯液される液体の比重より小さな値を有する物質からなる物体または中空の物体などにより形成され、貯液槽に貯液された液体に浮かべられ、液面の高さに応じて上下し、液面の上昇に応じて上昇し、液面の下降に応じて下降する。
【００５９】
フロート栓１２３ｂは、気体導出口１１３と接触し、流路を塞ぐ栓としての役割を果たすため、円錐形状、円柱状、角柱状、球状、平板、円板などの形状をしている。
【００６０】
フロートガイド１２２ｂは、棒線状や平板状などに形成され、一端が容器部１２０に接続され、もう一端がフロート１２１ｂと接続されている。また、フロートガイド１２２ｂは、容器部１２０との接続点とフロート１２１ｂとの接続点との間の接続間の一部または全面にフロート栓１２３ｂが設けられ、貯液槽に貯液された液面の上昇に応じて、フロート１２１ｂが上昇し、フロート栓１２３ｂが気体導出口１１３を閉塞するように設けられている。ここで、フロート１２１ｂは、必ずしもフロートガイド１２２ｂの端に設けられる必要はなく、フロートガイド１２２の中間部分でフロート１２１ｂと接続されていてもよい。
【００６１】
このため、貯液槽１０３に貯液された液体の水位が一定の水位より低いときは、気体導出口１１３は開状態となり、貯液槽１０３に液体を貯液し一定の水位以上になったときは、気体導出口１１３はフロート弁１０４ｂにより塞がれ、閉状態となる。
【００６２】
なお、フロート弁１０４ｂは、フロートガイド１２２ｂとフロート栓１２３ｂとを個別に形成して接続させてもよいし、一体に形成させてもよい。例えばフロートガイド１２２ｂを気体導出口１１３を閉塞可能なゴムのような弾力性のある素材で形成し、フロートガイド１２２ｂの役割と、流路を塞ぐフロート栓１２３ｂとしての役割を兼ねさせてもよい。
【００６３】
例えば、図７では、円筒状のフロート１２１ｂと平板状のフロートガイド１２２ｂと平板上のフロート栓１２３ｂを含むフロート弁１０４ｂを記載し、貯液槽の液面の高さが低く、気体導出口１１３が開状態のときのフロート弁１０４ｂを実線で示し、液面の高さが高く、気体導出口１１３を塞ぐ閉状態のときのフロート弁１０４ｂ´を点線で示している。
【００６４】
このため、フロート弁１０４ｂは、貯液槽１０３に貯液された液面が一定の高さを超えると気体導出口１１３を開状態から閉状態へと切り換えるため、気体導出口１１３から一定量を超える気体または液体の流出を防止する。
【００６５】
また、図７のフロート弁１０４ｂは、てこの原理を利用し、気体導出口１１３に対して、より高い押圧により閉塞させることが可能である。フロートガイド１２２ｂと容器部１２０との接続点を支点ｘ、フロートガイド１２２ｂとフロート１２１ｂとの接続点を力点ｙ、フロート栓１２３ｂと気体導出口１１３とが接触するフロート栓１２３ｂの接触部ｚを作用点とすることで、てこの原理の利用が可能となる。このため、低い浮力しか得られない小さなフロート１２１ｂを利用して導出口を閉状態にさせることができるため、フロート弁１０４ｂの省スペース化を図ることが可能となる。なお、てこの原理をより有効に利用するためには、力点ｙであるフロート１２１ｂは、支点ｘから可能な限り遠くに配置することがよく、例えばフロート１２１ｂはフロートガイド１２２ｂの端部に設けることがよい。また、作用点ｚであるフロート栓１２３ｂは、支点ｘから可能な限り近い位置に配置することがよいため、気体導出口１１３及びフロート栓１２３ｂは、支点ｘから可能な限り近い位置に設けることがよい。
【００６６】
次に、他の開閉制御手段を備えた貯液槽の一実施形態の詳細について図８の概略説明図を用いて説明する。図８（ａ）は貯液槽１０３の上面図である。図８（ｂ）は貯液槽１０３を横から見た概略説明図である。図８の貯液槽１０３は、液体や気体を密封して貯蔵可能な容器部１２０を備え、容器部１２０に液体を導入する導入口１１１と、液体を導出する液体導出口１１２と、気体を導出する気体導出口１１３と開閉制御手段１０４ｃを有している。
【００６７】
気体導出口１１３は、液体導出口１１２より重力方向に対して高い位置に設けられ、貯液槽１０３の液面に応じて開閉制御が可能な自重開閉制御手段１０４ｃが備えられている。
【００６８】
図８の自重開閉制御手段１０４ｃは、容器部に貯液された液体の重量により気体導出口を開閉する自重開閉制御手段１０４ｃとして形成されている。以下、図８の開閉制御手段１０４ｃを自重開閉制御手段１０４ｃとよぶ。
【００６９】
自重開閉制御手段とは、重力方向に移動可能な容器に貯液された液体の重力を利用し、貯液量が一定量より低いときに導出口を開状態とさせ、一定量以上になったときに閉状態とさせるように開閉状態を切り替える弁のことである。一般的にタンクなどに貯液された液体の液面を一定範囲に保つように自動的に調整する貯水量調整手段としての役割を担う。
【００７０】
図８の自重開閉制御手段１０４ｃは、容器部１２０を重力方向に隔てる仕切り板１２６と、仕切り板１２６に接続された支持部１２８と、支持部１２８に接続された自重栓１２４と、自重栓１２４と密着して合わせることで、気体導出口１１３の流路を塞ぎ、閉状態にさせる閉塞部１２５と、仕切り板１２６が受ける重力の大きさに応じて、仕切り板１２６を重力方向に移動させる弾性手段１２７を備えている。
【００７１】
仕切り板１２６は、容器部１２０の断面と同様な形状をしており、ゴムなどの柔軟性を有する素材により形成され、容器部１２０を２つの空間に隔てる役割を果たす。重力方向に対して仕切り板１２６の上方に位置する第１の貯蔵室１３０には導入口１１１と、液体導出口１１２と、気体導出口１１３が設けられ、液体が導入され貯液される構成となっている。一方、重力方向に対して仕切り板１２６の下方に位置する第２の貯蔵室１３１は、弾性手段１２７が形成され、弾性手段１２７は仕切り板１２６に対して一定の圧力で押圧している。
【００７２】
また、仕切り板１２６は容器部１２０に沿い上下に移動が可能なパッキンとしての機能を有する。例えば、円板の形状をしており、容器部１２０と接触する仕切り板１２６の外周部がゴムなどの柔軟性を有する素材により形成させてもよい。なお、弾性手段１２７を格納した空間は、仕切り板１２６を柔軟に上下させるために通気口１２９を設けておくことがよい。
【００７３】
支持部１２８は、棒線状またはストラップ状に形成され、一端が仕切り板１２６に接続され、もう一端が自重栓１２４に接続され、仕切り板１２６の移動にともない自重栓１２４を上下させる。
【００７４】
閉塞部１２５は、容器部１２０に連通する気体導出口１１３を円柱状の容器が囲むように設けられ、円柱状の容器に容器部１２０に連通する穴が設けられている。また、閉塞部１２５は自重栓１２４が収納され、自重栓１２４の上下の移動により閉塞部１２５の穴と自重栓１２４が密着することで、気体導出口１１３への流路を塞ぐことが可能な構成となっている。なお、閉塞部１２５の形状は円柱状に限らず、円錐、多角柱、多角錐などの形状でもよく、閉塞部１２５と自重栓１２４により、気体導出口１１３への流路を塞ぐことが可能な構成であればよい。また、自重栓１２４の形状は閉塞部１２５に設けられた穴を塞ぐことが可能であればよく、円板の形状に限らず、平板、球状など他の形状にて形成しても構わない。
【００７５】
例えば、図８では、円柱状の閉塞部１２５に設けられた穴を円板状の自重栓１２４が塞ぐ構成になっている。このため、自重栓１２４が重力方向に下降することにより、閉塞部１２５の穴を塞ぎ、自重栓１２４が重力方向に上昇することにより、閉塞部１２５の穴が解放されることとなる。
【００７６】
弾性手段１２７はバネなどにより形成され、容器部１２０の底面と仕切り板１２６に接続され、仕切り板１２６に対して反発力として一定の押力を発生させる。なお、バネのような弾性手段１２７の換わりに第２の貯蔵室１３１を密封させておき、第１の貯蔵室１３０から仕切り板１２６に対する押圧に応じた気体の圧縮により、仕切り板１２６が重力方向に上下する現象を利用してもよい。
【００７７】
なお、図８では、自重開閉制御手段１０４ｃを記載し、貯液槽の液体の貯液量が軽く、気体導出口１１３が開状態のときの自重開閉制御手段１０４ｃを実線で示し、貯液量が重く、気体導出口１１３を塞ぐ閉状態のときの自重開閉制御手段１０４ｃ´を点線で示している。
【００７８】
このため、自重開閉制御手段１０４ｃは、貯液槽１０３の液体の重量が一定重量を超えると気体導出口１１３を開状態から閉状態へと切り換えるため、気体導出口１１３から一定量を超える気体または液体の流出を防止する。このため、自重開閉制御手段１０４ｃは重量センサや制御回路や電磁弁などを備えなくても動作が可能であり、低コストで小規模な構成にて貯液槽１０３に貯液された貯液量の調整を自力で制御することが可能である。
【００７９】
貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量が、一定の貯液量より低いときは、気体導出口１１３を閉状態とさせ、一定の貯液量より高いときは気体導出口１１３を閉状態とさせる。なお、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く、また、気体と液体への気液分離の効率をあげるための装置や機構を設けてもよい。
【００８０】
また、液体導出口１１２は、オゾンガスや空気などの気体が気泡として流出することを抑制するため、容器部の底面近傍に設けることが好ましい。気体導出口１１３は効率的に気体を導出させるため、容器部の天井及び天井近傍に設けられることが好ましい。なお、図８の自重開閉制御手段１０４ｃは、容器に貯液された液体の重力を利用し、開閉制御する構成であればよく、図８の構成に限定されない。
【００８１】
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１１１との間を接続する配管ａと、気液混合部１０２の導出口１１０と貯液槽１０３の導入口１１１との間を接続する配管ｂ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との間を接続する配管ｃから構成されている。
【００８２】
配管ｃは、経路の途中に開設して設けられた開設口１１４を備え、オゾン液生成器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。
【００８３】
気体導入手段１０５は、第１の逆止弁１１５が設けられた配管ｄにより構成され、配管ｄの一方は、配管ｃの経路の途中に開設して設けられた開設口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。
【００８４】
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配管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が設けられた配管ｄは、外部口１１６から配管ａ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。
【００８５】
なお、気体導入手段１０５は、貯液槽１０３とオゾン発生器１０１とをつなぐ配管ｄに取り付けられているが、この位置に限定されない。オゾン発生器１０１と混合部１０２の間の配管ａに取り付けられてもよい。
【００８６】
なお、気体導入手段１０５は、オゾン液生成器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、逆止弁の換わりにオゾン水生成器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。
【００８７】
また、配管ｄ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、外部口１１６から気体を安全に開放することができる。このため、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、オゾン水生成器１００の内部のオゾンガスが外部空間に漏れ出すのを防ぐことができる。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。
【００８８】
また、配管ｃは貯液槽１０３の導入口１１１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配管ｃ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。このため、第２の逆止弁１１８によって、開閉制御手段の動作が安定し、外部口１１６から吸入した気体を確実に貯液槽１０３の導入口１１１から導入させ液面調整をすることができる。
【００８９】
≪動作説明≫
次に本発明に係るオゾン液生成器の動作について図１〜図１３を用いて説明する。なお、説明を簡略化するため、気体は空気、液体は水を用い、オゾン水を生成する説明を行うが、気体は空気の他に酸素などを利用してもよく、液体は水の他にオゾンガスを溶解させることが可能な溶液であれば他の溶液を利用してオゾン溶液を生成しても構わない。
【００９０】
図９は本発明に係るオゾン液生成器のフローチャートである。本発明に係るオゾン液生成器は、図９のように第１のモードによる動作と、第２のモードによる動作とを含み、貯液槽１０３に貯液された貯液量の値である貯液量Ｘの増減に応じ、あらかじめ定められた特定の値Ｈを閾値として以下のようにモード切り替えが行われる。
【００９１】
図９に示すＳ１において、気液混合部１０２に水を導入し、オゾン発生器１０１をＯＮ状態にし、オゾン液の生成を開始する。ここで、貯液槽１０３は既に貯液されていた液体の貯液量Ｘが空の状態または値Ｈより少ない状態で生成を開始し、気液混合部１０２に導入する水の流量は、貯液槽１０３の液体導出口１１２から導出される液体の導出量より多量な水を導入する。このため、貯液槽１０３に貯液される貯液量Ｘは、時間の経過とともに増加することとなる。
【００９２】
次にＳ２において、貯液槽１０３に貯液された貯液量Ｘがあらかじめ設定した特定の値Ｈ以上になっているかを確認する。ここで、特定の値Ｈは、貯液槽から液体を溢れださないように設定する際は、貯液槽１０３の貯液可能な貯液量よりも低く設定する。
【００９３】
また、例えば、貯液槽１０３に開閉制御手段１０４として、図６や図７に記載されたフロート弁や図８に記載された自重開閉制御手段などの自動的に自力で開閉できる制御手段を設ける場合、開閉制御手段１０４が閉状態になるときの貯液量の値を特定の値Ｈとする。このとき、自動的に開閉制御手段１０４は貯液量Ｘと特定の値Ｈを比較していることとなる。
【００９４】
なお、開閉制御手段１０４を電磁弁として形成する場合、差圧式水位センサやレベルセンサなどの一般的な水位センサや重量センサなどを用いて貯液槽１０３に貯液された貯液量をセンシングして、センシングした貯液量Ｘと特定の値Ｈとを比較してもよい。
【００９５】
Ｓ２において、貯液量Ｘが特定の値Ｈより小さいときはＳ３に進み、第１のモードにてオゾン液を生成する。ここで、第１のモードとは開閉制御手段１０４が開状態で、気体導入手段１０５が閉状態にてオゾン液生成器の循環経路Ａに気体を循環させて、オゾン液を生成させる内部気体循環モードを示す。Ｓ３にて、この第１のモードにて動作を行い、Ｓ５に進む。
【００９６】
一方、Ｓ２において、貯液量Ｘが特定の値Ｈ以上になっているときはＳ４に進み、第２のモードにて動作を行う。ここで、第２のモードとは、開閉制御手段１０４が閉状態で、気体導入手段１０５が開状態にてオゾン液生成器の外部から気体導入手段１０５を介して気体を導入させる外部気体導入モードを示す。Ｓ４にて、この第２のモードにて動作を行い、Ｓ５に進む。
【００９７】
なお、例えば、オゾン液生成器が図６や図７に記載されたフロート弁や図８に記載された自重開閉制御手段などのように自動的に自力に開閉できる開閉制御手段１０４と、逆止弁を備えた気体導入手段１０５を備える場合は、電子的な制御を行わずに機械的にモードの切り替えを行うことが可能である。
【００９８】
貯液槽１０３の貯液量Ｘが特定の値Ｈに達するときに自動的に気体または液体の流動を遮断するため、貯液量Ｘが特定の値Ｈを超えず、貯液槽１０３の気体導出口１１３から液体の導出を防止することが可能となる。
【００９９】
Ｓ５では、オゾン液の生成を停止させるか否かの選択を確認する。Ｓ５において、オゾン液の生成を停止させるときは、液体の導入を停止し、オゾン発生器１０１の電源をＯＦＦ状態にして、オゾン液生成器を停止させる。ここで、オゾン液生成器の生成停止は、あらかじめ終了時間をプログラムしておいてもよく、例えば、生成開始から一定時間が経過したときにオゾン液の生成を停止させる選択をするようにしておいてもよい。また、オゾン液の生成量に応じて生成が停止されるようにプログラムされていてもよく、例えば、オゾン液生成器により生成されるオゾン液生成量をセンシングし、一定量以上になったときにオゾン液の生成を停止させる選択をするようにしておいてもよい。また、オゾン液生成器は、手動により命令したオゾン液の生成を停止させる選択を確認し、生成を停止させてもよい。
【０１００】
Ｓ５において、オゾン液生成器を停止させないときは、再び、Ｓ２に戻り、Ｓ５にてオゾン液生成器を停止させるまで、上記の動作を繰り返す。このため、オゾン液生成器によりオゾン液の生成を開始させてから停止させるまで、貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量Ｘは、特定の値Ｈより低い値になるように制御する。
【０１０１】
なお、Ｓ５におけるオゾン液生成器の生成停止は、フローチャートのどの工程の間にも手動で行うことが可能であり、例えば図１０のフローチャートのように、オゾン液生成器による生成を開始してから、手動で停止させるまで、Ｓ２とＳ３の工程と、Ｓ２とＳ４の工程とを交互に繰り返すように設定してもよい。この場合、Ｓ４の工程の後にＳ２の工程に戻り、また、Ｓ３の工程の後にＳ２の工程に戻るように制御されるため、オゾン液の生成が停止されるまで、オゾン液生成器は、第１のモードと第２のモードとを交互に切り替えて動作することとなる。
【０１０２】
なお、上述のフローチャートに基づき、各構成部について電気的な制御を行う場合、開閉制御手段１０４や気体導入手段１０５を電磁弁として形成させ、電磁弁に対する開閉制御の命令や各構成部に対する開始や停止の命令などを制御するコントロール手段を備えてもよい。
【０１０３】
図１１は図９または図１０に示すフローチャートにともなうオゾン液生成器の各構成部の圧力、流量の変化の実験結果を模式的に示した図である。ここで、図１１の貯液量（Ｘ）は、貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量を示している。図１１の気体導出口の気体流量と気体導出口の気体圧力は、気体導出口１１３を流動する気体の流量と気体の圧力を示している。図１１の気体導入手段の気体流量は、気体導入手段１０５を流動する気体の流量を示している。図１１のオゾン発生器の気体流量は、オゾン発生器１０１を流動する気体の流量を示している。なお、開閉制御手段１０４は、貯液槽１０３の内部に設けられ、気体導出口１１３は貯液槽１０３の外部に連通して設けられた構成である。
【０１０４】
また、実験はオゾン発生量１００ｍｇ／ｈのオゾン発生器と、連通経路が径φ２．６ｍｍ×長さ５ｍｍのベンチュリー型の気液混合部１０２ａと、導入口φ９ｍｍ、気体導出口φ１ｍｍ、液体導出口φ９ｍｍ、貯液許容量２００ｃｃの貯液槽を用い、水流量３．５Ｌ／ｍｉｎ、水圧０．１５ＭＰａの水を気液混合器に導入して測定したものである。図１１でＨ＝４００ｃｃ、ａ１＝３９０ｃｃ、ｂ１＝２．８Ｌ／ｍｉｎ、ｃ１＝２０ＫＰａ、Ｃ２＝−３ＫＰａ、ｄ１＝１．５Ｌ／ｍｉｎ程度の値となるが、説明のため、模式的に示して説明を行う。
【０１０５】
はじめに気液混合部１０２に水を導入し、オゾン発生器１０１をＯＮ状態にし、オゾン液の生成を開始する。図１１のｔ０及び図９または図１０のフローチャートのＳ１の状態に該当する。ここで、貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量の値Ｘは空の状態で、貯液槽１０３から導出する液体の導出量よりも多量な水を気液混合部１０２に導入する。
【０１０６】
次に動作を開始すると、動作開始直後の貯液槽１０３の貯液量の値Ｘは特定の値Ｈよりも小さいため（Ｘ＜Ｈ）、オゾン液生成器１００は、気体導出口１１３が開状態となり、気体導入手段が閉状態となる第１のモードとして動作が開始する。図１１のｔ０〜ｔ１及び、図９または図１０のＳ３の状態に該当する。
【０１０７】
気液混合部１０２の導入口１０８から導入された水は、配管ｂを介して貯液槽１０３に導入されて貯液される。このため、貯液槽１０３に貯蔵されていた空気の一部は、導入された水に押し出されように貯液槽１０３の液体導出口１１２から導出される。やがて、貯液槽１０３に貯液された水の水位が高くなり、貯液槽１０３の液体導出口１１２が位置する高さを超えると、液体導出口１１２は水により塞がれる。
【０１０８】
このとき、オゾン液生成器１００内の空気は、貯液槽１０３と配管ａと配管ｃの空間に閉じ込められた密封状態となる。ここで、密封状態とは物理的に密封された状態ではなく、気体が液体により閉じ込められた状態を示す。
【０１０９】
閉じ込められた空気は水流により流動され、配管ｃを介してオゾン発生器１０１に導入され、オゾンガスが生成される。このため、気体導出口１１３の気体流量及びオゾン発生器１０１の気体流量はｂ１となり、気体導出口の気体圧力はｃ１となる。
【０１１０】
なお、オゾン液生成器の生成を開始後、液体導出口１１２が液体で塞がれ、貯液槽１０３内の気体が密封状態となるまでの経過時間は、極めて短時間となる構成にて説明を行っているため、図１１の気体導出口の気体流量と気体圧力は、オゾン液生成器の生成開始後、急激に上昇した模式図となっている。
【０１１１】
オゾン発生器１０１に導入されたオゾンガスは、配管ａを介して、気液混合部１０２の導入口１０９から導入され、もう一方の導入口１０８から導入された水と混合されることでオゾン液が生成される。生成したオゾン液は、配管ｂを介して、貯液槽１０３に導出され、気体と液体に分離される。
【０１１２】
ここで、気体と液体に分離とは、オゾン液には液体にオゾンガスが溶け込んだオゾン溶液や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ているため、貯液槽１０３にてオゾンガスや空気などを含む気体とオゾン溶液を含む液体に分離されることを示す。
【０１１３】
分離されたオゾンガスや空気を含む気体は、もとの閉じ込められた空間に戻り、再び循環することになる。このため、オゾン液生成器内の気体は、図１２のオゾン液生成器の第１のモードの気体の流れを示す模式図のように、貯液槽１０３→配管ｃ→オゾン発生器１０１→配管ａ→気液混合部１０２→配管ｂ→貯液槽１０３→配管ｃ→オゾン発生器１０１→気液混合部１０２→の順に循環することになる。この結果、オゾン発生器１０１は、水に溶解しきれず気液分離されたオゾンガスを含む気体をもとにオゾン液を生成するため、気体を循環させずにオゾン液を生成させる構成に比べ、より高濃度なオゾン液を生成することが可能となる。なお、貯液槽１０３の貯液量は、時間の経過とともに徐々に増加していく。
【０１１４】
次に、さらに動作を続け、徐々に貯液槽１０３の貯液量が増加し、貯液量の値Ｘが特定の値Ｈ以上になると、オゾン液生成器１００は、気体導出口１１３が閉状態となり、気体導入手段１０５が開状態となる第２のモードに切り替わり、動作を開始する。図１１のｔ１〜ｔ２及び図９または図１０のフローチャートのＳ４の状態に該当する。
【０１１５】
例えば、貯液槽１０３に開閉制御手段１０４として、図６や図７に記載されたフロート弁や図８に記載された自重開閉制御手段などの自動的に自力で開閉できる制御手段を設ける場合、開閉制御手段１０４は図１１のｔ１にて自動的に閉状態となる。
【０１１６】
第２のモードに切り替わると開閉制御手段１０４は閉状態に切り替わるため、貯液槽１０３の気体導出口１１３から導出する気体の流動が止まり、気体導出口１１３の気体圧力はｃ２まで低下し、負圧となる。これは気体導出口１１３が開閉制御手段１０４により物理的に遮断されることで、正圧状態の貯液槽１０３の気体により圧送されていた気体導出口１１３の気体は、気液混合部１０２の吸引力により吸引され、負圧になることに起因する。
【０１１７】
また、気体導出口１１３と連通した配管ｃも負圧になり、図１３のオゾン液生成器の第２のモードの模式図のように気体導入手段１０５を介してオゾン液生成器の外部から内部へ空気が吸引される。このときの気体導入手段１０５の気体流量はｄ１である。
【０１１８】
なお、気体導入手段１０５は、開閉制御手段１０４に連動して電子的な開閉制御がなされ、気体を導入する構成としても構わないが、例えば、オゾン液生成器の内部から外部への気体の流動を止める逆止弁１１５を有する気体導入手段１０５を備えることで、負圧になった配管ａに対して、自動的に外部から気体を吸引することが可能となる。このため、電子的な開閉制御のための電磁弁や制御装置などを必要とせず、低コストかつ省スペースな構成にて、気体の導入が可能となる。
【０１１９】
吸引された空気はオゾン発生器１０１にてオゾンガスとなり、気液混合部１０２で水と混合された後に、気液混合体として、貯液槽１０３へ導入される。貯液槽１０３に導入された気液混合体は、再び、気泡として含まれていたオゾンガスまたは空気などの気体と液体に分離され、貯液槽１０３内部の空気の体積が増加する。この結果、貯液槽１０３に貯蔵される気体の体積が増加し、貯液槽１０３に貯液可能な液体の体積が減少するため、貯液槽１０３の貯液量Ｘは減少し、特定の値Ｈより低くなり、再び第１のモードに切り替わる。図１１のｔ２〜ｔ４及び図９または図１０のフローチャートのＳ３の状態に該当する。例えば、開閉制御手段１０４として図６や図７に記載されたフロート弁や図８に記載された自重開閉制御手段などのように自動的に自力に開閉できる開閉制御手段を備えた場合は、流路を閉塞できる貯液量Ｘより少なくなり、自動的に開閉制御手段１０４が開状態に切り替わる状態を示す。
【０１２０】
第１のモード切り替わった直後はｔ１〜ｔ２の期間に気体導入手段１０５から導入された空気が循環経路を介して貯液槽１０３に導入されるため、貯液槽１０３の貯液量は減少し、やがて安定する。このときの貯液槽１０３の貯液量Ｘは図１１のａ１であり、図１１のｔ３に該当する。図１１では説明のため、模式的に示しているが、Ｈとａ１との値の差は極めて小さく、Ｈとａ１はほぼ等しい値となるように構成させることが可能である。
【０１２１】
その後、オゾン液生成器は前述の第１のモードと同様に動作し、貯液槽１０３の貯液量Ｘは再び上昇に転じる。そして、貯液量Ｘが特定の値Ｈ以上になると第２のモードに切り替わり、動作を開始する。図１１のｔ４〜ｔ５及び図９または図１０のフローチャートのＳ４の状態に該当する。
【０１２２】
以降、図１１のｔ４〜ｔ７にように、貯液槽の貯液量に応じて前述の第１のモードと第２のモードに交互に切り替わり、貯液槽１０３の貯液量Ｘを一定の貯液量に調整することが可能となる。
【０１２３】
なお、第２のモードの動作期間は、図１１では説明のため、模式的に示しているが、実施構成の設計により調整が適宜可能であり、極めて短時間に動作するように構成しても構わない。
【０１２４】
なお、上述のモード切り替えは、貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量Ｘに応じて、開閉制御手段１０４により、自動的に切り替えが行われるように設定されているが、開閉制御手段１０４による自動的な切り替えは、図６〜図８の開閉制御手段のように機械的な装置により開閉制御がなされても、電子的な制御により開閉制御がなされても構わない。
【０１２５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２６】
１００ オゾン液生成器
１０１ オゾン発生器
１０２ 気液混合部
１０３ 貯液槽
１０４ 開閉制御手段
１０５ 気体導入手段
１０６ 導入口
１０７ 導出口
１０８ 導入口
１０９ 導入口
１１０ 導出口
１１１ 導入口
１１２ 液体導出口
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
１０４ａ、１０４ｂ フロート弁
１０４ｃ 自重開閉制御手段
１１９ 圧送部
１２０ 容器部
１２１ａ、１２１ｂ フロート
１２２ａ、１２２ｂ フロートガイド
１２３ａ、１２３ｂ フロート栓
１２４ 自重栓
１２５ 閉塞部
１２６ 仕切り板
１２７ 弾性手段
１２８ 支持部
１２９ 通気口
１３０ 第１の貯蔵室
１３１ 第２の貯蔵室
２１ 導入経路
２２ 連通経路
２３ 導出経路
４１ 外壁
４２ 流動抑制板
５１ 外壁
５２ 内壁
５３ 内水筒
５４ 外水筒
Ａ 循環経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン液生成器及びその生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、オゾン水生成器は、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、オゾン水を生成している。しかしながら、オゾンガスは水への溶解度が低いため、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ず排出されていた。
【０００３】
そこで、オゾンガスの利用効率を高めるため、未溶解の排オゾンガスを回収して再利用するオゾン水生成装置が開示されている。例えば、特許文献１は、オゾン発生器と気液混合器と気体と液体に気液分離する機能を有する密封タンクと、密封タンクとオゾン発生器とを接続するガス返送路とを備え、密封タンクによって分離されたオゾンガスをガス返送路を介してオゾン発生器に供給する。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。
【０００４】
また、上述の構成は、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、密封タンク内の気体の体積が減少してしまう。そこで、密閉タンク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】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のオゾン水生成装置は、密封タンクに設けられた気体の導出口に貯液量に応じて開閉する開閉弁などが設けられていないため、急激に密封タンクの水位が上昇した際に、ガス返送路への液体の侵入を強制的に遮断することができない。このため、気体の導出口を通じて液体が溢れだし、ガス返送路やオゾン発生器などが浸水してしまう。
【０００７】
一般的なオゾン発生器は絶縁物を挟んだ電極間に交流電圧を印加して無声放電を発生させ、電極間に大気圧以上の空気または酸素などの気体を通過させることによりオゾンガスを生成させている。電極形状の種類は様々なものがあり、２枚の平板の金属を並列に配列し放電させるタイプや、円筒形状をした金属と前記円筒形状の中心部分に配置された円柱状の金属との間で放電させるタイプなどがある。このオゾン発生器は、電極間により無声放電を生じさせるため、多量な水分を含む湿度の高い酸素や空気に基づきオゾンガスを発生させた場合、多量な窒素酸化物などが生じ、オゾン発生器の発生効率が低下してしまうことが知られている。このため、特許文献１のオゾン水生成装置は、急激な密封タンクの水位の上昇時に、密封タンクから液体が溢れだし、生成するオゾン水のオゾン水濃度を低下させてしまう課題がある。
【０００８】
また、密封タンクとガス返送路との気体の流動を開閉弁などにより、完全に遮断することができないため、正圧状態の密封タンクと接続されたガス返送路は、常に密封タンク内からガス返送路に向かって、気体が流動される状態となっている。
【０００９】
このため、酸素ボンベからオゾン発生器への酸素の供給は、正圧状態の密封タンクと連通したガス返送路の内圧より高い圧力で酸素を圧送しなければ、オゾン水生成装置に酸素を導入することができない。この結果、気液混合器の自吸による吸引力だけでは、密封タンク内の気体が酸素ボンベ側へ導出してしまい、大気のような低い圧力下のオゾン水生成装置の外部から気体を吸引することは困難であった。
【００１０】
本発明は上述の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は気体の導出を制御する制御弁を備えた貯液手段により、貯液量の調節を実現したオゾン液生成器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るオゾン液生成器は、オゾンガスを発生するオゾン発生器と、オゾンガスと液体を混合する気液混合器と、導入される気液混合液を気液分離する貯液槽と、オゾン発生器と気液混合器と貯液槽との間に気体を循環させる循環経路と、貯液槽の貯液量に応じて貯液槽の気体導出口から導出する気体の流動を制御する開閉制御手段が設けられている。
【００１２】
本発明に係るオゾン液生成器の循環経路は、外部から気体を導入する気体導入手段をさらに備えることがよい。
【００１３】
本発明に係るオゾン液生成方法は、オゾンガスと液体から生成したオゾン液を貯液槽により気液分離させ、気液分離させた気体を循環させてオゾン液を生成する方法で、貯液槽の液体の貯液量が特定量より少ないときに貯液槽から気体を導出させ、気体を循環させる工程と、貯液槽の液体の貯液量が特定量以上になったときに貯液槽から導出する気体の流動を停止させ、オゾン液生成器の外部から気体を導入する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、貯液槽の貯液量の調節を効率的に実現したオゾン液生成器を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る気液混合部の概略説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る圧送部を備えた配管に接続された気液混合部の概略説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る貯液槽の概略説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る貯液槽の概略説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る貯液槽の概略説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る貯液槽の概略説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る貯液槽の概略説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器のフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器のフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器の各構成部の気体流量及び気体圧力の変化を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器の第１のモードの気体の流れを示す模式図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器の第２のモードの気体の流れを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
本発明の一実施形態について図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るオゾン液生成器の概略図である。図１のオゾン液生成器１００は、気体または液体を循環する循環経路Ａを有し、循環経路Ａに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、貯液槽１０３の気体導出口１１３から導出する気体の流動を制御する開閉制御手段１０４と、液体を貯液する貯液槽１０３とオゾン液生成器の外部から気体を導入する気体導入手段１０５が設けられている。
【００１７】
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配管ｃ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ガス発生素子と、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。
【００１８】
気液混合部１０２は、オゾン液生成器の外部から水などの液体を導入する導入口１０８と、配管ａ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、配管ｂ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。
【００１９】
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状態を示す。また、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、オゾンガスを混合させる溶液が含まれる。
【００２０】
次に、気液混合部の一実施形態の詳細について、図２を用いて説明する。図２はベンチュリー型の気液混合部の概略説明図である。ベンチュリー型の気液混合部１０２ａは、液体が導入される導入口１０８と導入口１０８と連通した導入経路２１と、導入経路２１に連通し、導入経路２１に比べて小さな径を有する連通経路２２と、連通経路２２と連通し、連通経路２２に比べて大きな径を有する導出経路２３と、導出経路２３に連通された導出口１１０を備え、導出口１１０から液体が導出される。また、連通経路２２は、経路の途中に開設して設けられた導入口１０９を備え、配管ａを介してオゾン発生器１０１と接続されている。ここで、開設とは、配管の側面に穴などを設けることを示し、穴として配管に開設された開設口は、他の配管と連通させて接続させることが可能である。なお、穴の形状は、丸、楕円、多角形など適宜、自由に設計して構わない。
【００２１】
導入口１０８から液体を導入すると、導入経路２１を通り連通経路２２に到達した液体は、導入経路２１に比べ細い管に導入されるため、ベルヌーイの定理に知られるように、流速が増加し静圧が減少する。この結果、流動する液体の静圧は負圧になり、配管ａを介して連通経路２２へ向かい気体が自吸される。その後、導入された気体と液体が混合され、気液混合体として導出経路２３と連通された導出口１１０から導出される。ここで、オゾン発生器１０１により、オゾンガスを発生して導入されている場合、導入される液体とオゾンガスが混合され、オゾン液が生成される。ここで、気液混合部の一実施形態として、図２のベンチュリー型の気液混合部を用いて説明したが、気体の自吸が可能な気液混合部であれば、他の構成をした気液混合部を用いても構わない。
【００２２】
次に、他の気液混合部の一実施形態について、図３のように、配管ａまたは配管ｃに圧送部を備え、気体の自吸が不可能な気液混合部１０２と接続した概略説明図を用いて説明する。図３（ａ）は圧送部１１９を備えた配管ａと接続された気液混合部の一実施形態である。図３（ｂ）は圧送部１１９を備えた配管ｃと接続された気液混合部の一実施形態である。
【００２３】
圧送部１１９はポンプなどにより形成され、配管を介して気液混合部１０２に向かって気体を流動させることができる。また、配管に設けられる圧送部１１９の能力は、気液混合部１０２に対して気体を圧送する必要があるため、気液混合部１０２から圧送部１１９へかかる圧力よりも高い圧送能力を備えたものを配置する。
【００２４】
このため、図３（ａ）、（ｂ）のいずれの構成も自吸力がないタイプの気液混合部を配置した場合にも、自吸力がある気液混合部と同様に、循環経路Ａを介して気液混合部１０２に気体を導入し、導入口１０８から導入される液体と混合することが可能となる。
【００２５】
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。配管ｂに接続され液体を導入する導入口１１１と、オゾン液生成器の外部へ水やオゾン液などの液体を導出する液体導出口１１２と、配管ｃ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。貯液槽１０３の下層に導入された液体が貯液され、上層に空気やオゾンガスなどの気体が貯蔵され、気体と液体を分離することが可能であり、気液分離手段としての役割を担う。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、液体導出口１１２から水が導出されていても密封状態として表現する。
【００２６】
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溶液が貯液される。
【００２７】
また、気体導出口１１３は、貯液槽１０３に設けられた液体導出口１１２の位置より、重力方向に対して高い位置に設けられ、貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量に応じて、開閉制御する開閉制御手段１０４が備えられている。
【００２８】
開閉制御手段１０４は、一般的にタンクなどの貯液量が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役割を担い、貯液量が一定量より少ないときに弁が開状態となり、一定量を超えるときに弁が閉状態へと切り換わるように設計されている。このため、開閉制御手段１０４は、気液分離器１０３に貯液された貯液量が一定量を超えると気体導出口１１３が開状態から閉状態へ切り換わり、気体導出口１１３から気体が流出することを防ぎ、一定量を超える貯液槽１０３の貯液を防止する。
【００２９】
例えば、液体導出口１１２から導出可能な水量以上の液体を導入口１１１に導入し、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増加する場合も、貯液槽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、気体導出口１１３から液体が溢れだすことを防止できる。なお、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。なお、図１の開閉制御手段１０４は貯液槽１０３の内部に設けられているが、循環経路Ａの気体導出口１１３と気体導入手段１０５との間の配管ｃに配置されていても構わない。
【００３０】
また、貯液槽１０３は気体と液体への気液分離の効率を向上させるため、貯液槽１０３に導入された液体の流動を抑制する位置に流動抑制板などの流動抑制手段を設けてもよい。貯液槽１０３に導入される気泡が含まれた液体は、導入口１１１から液体導出口１１２へ高速に流動する場合、液体に含まれる気泡を気液分離しきれず、液体導出口１１２から導出してしまうことがある。このため、貯液槽１０３内で液体の流動速度を抑え、気液分離の効率を向上させることが効果的である。
【００３１】
例えば、図４のように容器内に流動抑制板を備えた貯液槽１０３ａを用い、気液分離の効率を向上させてもよい。図４は本発明に係る貯液槽１０３ａの一実施形態を説明する概略説明図であり、図１の貯液槽１０３の底面に流動抑制手段を設けた構成をしている。図４（ａ）は貯液槽１０３ａの斜視図である。図４（ｂ）は貯液槽１０３ａを横から見た概略説明図である。
【００３２】
図４の貯液槽１０３ａは外壁４１に囲まれた密封可能な容器部１２０を有し、容器部１２０に液体を導入する導入口１１１と、オゾン液などの液体を導出する液体導出口１１２と、気体を導出する気体導出口１１３と流動抑制板４２を備えている。
【００３３】
気体導出口１１３は、貯液槽１０３ａに設けられた液体導出口１１２の位置より、重力方向に対して高い位置に設けられ、貯液槽１０３ａに貯液された液体の貯液量に応じて、開閉制御する開閉制御手段１０４が備えられている。なお、図４では、説明のため、開閉制御手段１０４を模式的に示しているが、本実施例に記載した開閉制御手段だけでなく、他の開閉制御手段を備えることが可能である。また、気体導出口１１３は効率的に気体を導出させるため容器部１２０の天井近傍に設け、液体導出口１１２は効率的に液体を導出させるため容器部１２０の底面近傍に設けることがよい。
【００３４】
流動抑制板４２は容器部の底面に配置され、導入口１１１から導入された液体の流動を抑制する流動抑制手段としての役割を担う。なお、図４では、長方体状の流動抑制板４２を記載しているが、導入される液体の流動を抑制することができれば、多角柱や多角錐や円弧状の壁など、他の形状の流動抑制板を形成させても構わない。
【００３５】
導入口１１１から導入された液体は、流動抑制板４２に衝突し、液体の流動速度が抑制された後に、液体導出口１１２から導出される。このため、導入された液体は一定時間、貯液槽１０３ａ内を滞留することになるため、オゾン液に含まれるオゾンガスなどの気体の気液分離をより効果的に行うことが可能となる。
【００３６】
また、例えば図５のような二重管構造の容器を備えた貯液槽１０３ｂを用い、気液分離の効率を向上させてもよい。図５は本発明に係る貯液槽１０３ｂの一実施形態を説明する概略説明図である。図５（ａ）は貯液槽１０３ｂの斜視図である。図５（ｂ）は貯液槽１０３ｂを横から見た概略説明図である。
【００３７】
図５の貯液槽１０３ｂは外壁５１に囲まれた液体や気体を貯蔵する容器部１２０を有し、容器部１２０に液体を導入する導入口１１１と、オゾン液などの液体を導出する液体導出口１１２と、気体を導出する気体導出口１１３を備えている。また、容器部１２０は、導入口１１１と連通し、内壁５２により形成された内水筒５３と外壁５１と内壁５２との間に形成され、液体を貯液可能な外水筒５４を備えた２重管構造として形成されている。気体導出口１１３は、内壁５２により形成される壁の高さより重力方向に対して高い位置に設けられ、液体導出口１１２は内壁５２により形成される壁の高さより重力方向に対して低い位置に設けられている。ここで、気体導出口１１３は効率的に気体を導出させるため容器部１２０の天井近傍に設け、液体導出口１１２は効率的に液体を導出させるため容器部１２０の底面近傍に設けることがよい。
【００３８】
導入口１１１から導入された液体は、容器部１２０の内水筒５３に貯液され、やがて貯液された液体の水位が内壁５２の壁の高さを超えて溢れると、外水筒５４に貯液されることとなる。その後、外水筒５４に貯液された液体は、液体導出口１１２から導出される。このため、貯液槽１０３ｂはオゾン液生成モード時に容器部１２０の下層に液体が貯液され、容器部１２０の上層に気体が貯蔵されることとなる。この結果、貯液槽１０３ｂは導入口１１１から液体を導入し、気体導出口１１３から気体を導出させることが可能となる。なお、貯液槽１０３ｂは、導入口１１１から導入させた液体の流れを内壁５２に衝突させることでさえぎり、内水筒５３に貯液させた後に、液体導出口１１２から導出させるため、オゾン液に含まれるオゾンガスなどの気体の気液分離をより効果的に行うことが可能となる。
【００３９】
なお、図５では液体導出口１１２を貯液槽１０３ｂの底面に設けているが、オゾン液を外水筒５４に貯液できるように、外水筒５４の底面と内壁５２の上部との間に位置する外壁５１に液体導出口１１２を設けても構わない。
【００４０】
また、気体導出口１１３は、貯液槽１０３ｂに設けられた液体導出口１１２の位置より、重力方向に対して高い位置に設けられ、貯液槽１０３ｂに貯液された液体の貯液量に応じて、開閉制御する開閉制御手段１０４が備えられている。なお、図５では、説明のため、開閉制御手段１０４を模式的に示しているが、本実施例に記載した開閉制御手段だけでなく、他の開閉制御手段を備えることが可能である。
【００４１】
なお、図５では、二重管構造により形成された貯液槽１０３ｂについて説明をしたが、円筒形状として構成する必要はなく、多角形等の二重構造にしてもよく、気体と液体を分離することが可能な構成であれば、他の構成を用いても構わない。
【００４２】
次に開閉制御手段を備えた貯液槽の一実施形態の詳細について図６の概略説明図を用いて説明する。図６（ａ）は貯液槽１０３の上面図である。図６（ｂ）は貯液槽１０３を横から見た概略説明図である。図６の貯液槽１０３は、液体や気体を密封して貯蔵可能な容器部１２０を備え、容器部１２０に液体を導入する導入口１１１と、液体を導出する液体導出口１１２と、気体を導出する気体導出口１１３と開閉制御手段１０４ａを有している。
【００４３】
容器部１２０は、例えば直径が３０〜８０ｍｍ、高さが１００〜３００ｍｍ程度の円筒形状をした密封可能な容器に導入口から３Ｌ／ｍｉｎ程度の水流量が導入するように設計されている。気体導出口１１３は、液体導出口１１２より重力方向に対して高い位置に設けられ、貯液槽１０３の液面に応じて開閉制御が可能な開閉制御手段１０４ａが備えられている。
【００４４】
図６の開閉制御手段１０４ａは、貯液槽に貯液された液体の液面に応じて開閉制御可能なフロート弁１０４ａとして形成されている。以下、図６の開閉制御手段１０４ａをフロート弁１０４ａとよぶ。
【００４５】
ここで、フロート弁とは、液体より比重の小さい物質からなる物体や中空の物体などが液体に浮く浮力を利用し、液体に浮かべた物体を上下させることで開閉状態を切り替える弁のことである。一般的にタンクなどに貯液された液体の液面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う。
【００４６】
図６のフロート弁１０４ａは、フロート１２１ａとフロートガイド１２２ａとフロート栓１２３ａから形成される。フロート１２１ａは、貯液槽に貯液される液体の比重より小さな値を有する物質からなる物体または中空の物体などにより形成され、貯液槽に貯液された液体に浮かべられ、液面の高さに応じて上下し、液面の上昇に応じて上昇し、液面の下降に応じて下降する。
【００４７】
フロート栓１２３ａは、フロート１２１ａと接続されており、気体導出口１１３と接触し、流路を塞ぐ栓としての役割を果たすため、円錐形状、円柱状、角柱状、球状、平板、円板などの形状をしている。なお、フロート弁１０４ａは、フロート１２１ａとフロート栓１２３ａとを個別に形成して接続させてもよいし、一体に形成させても構わない。例えばフロート栓１２３ａを貯液槽に貯液される液体の比重より小さな値を有する物質からなる物体または中空の物体などにより形成し、流路を塞ぐ栓の役割とフロート１２１ａの役割を兼ねさせてもよい。
【００４８】
フロートガイド１２２ａは、棒線状や平板状やストラップ状などに形成され、一端が容器部１２０ａに接続され、もう一端がフロート１２１ａまたはフロート栓１２３ａと接続される。フロートガイド１２２ａは、貯液槽に貯液された液面の上昇に応じて、フロート１２１ａが上昇し、気体導出口１１３をフロート栓１２３ａが閉塞するように設けられている。また、液面の下降に応じて、フロート１２１ａが下降し、気体導出口１１３の閉塞を解除する。
【００４９】
このため、貯液槽１０３に貯液された液体の水位が一定の水位より低いときは、気体導出口１１３は開状態となり、貯液槽１０３に液体を貯液し一定の水位以上になったときは、気体導出口１１３はフロート弁１０４ａにより塞がれ、閉状態となる。
【００５０】
例えば、図６では、円筒形状のフロート１２１ａと円錐形状のフロート栓１２３ａを含むフロート弁１０４ａを記載し、貯液槽の貯液量が低く、気体導出口１１３が開状態のときのフロート弁１０４ａを実線で示し、貯液槽の貯液量が高く、気体導出口１１３を塞ぐ閉状態のときのフロート弁１０４ａ´を点線で示している。
【００５１】
フロート弁１０４ａは、貯液槽１０３に貯液された液面が一定量を超えると気体導出口１１３を開状態から閉状態へと切り換えるため、気体導出口１１３から一定量を超える気体または液体の流出を防止する。このため、フロート弁１０４ａは水位センサや制御回路や電磁弁などを備えなくても動作が可能であり、低コストで小規模な構成にて貯液槽１０３に貯液された液面の調整を、自力で制御することが可能である。
【００５２】
なお、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く、また、気体と液体への気液分離の効率をあげるための装置や機構を設けてもよい。また、液体導出口１１２は、オゾンガスや空気などの気体が気泡として流出することを抑制するため、容器部の底面近傍に設けることが好ましい。また、導出口が設けられる方向は、中心に液体が導入されるように設けられても、円周方向に液体が導入されるように設けられても構わない。気体導出口１１３は効率的に気体を導出させるため、容器部の天井近傍に設けられることが好ましい。
【００５３】
また、図６では、液面の上昇に伴いフロート１２１ａが上昇し、貯液槽内１０３の気体導出口１１３の流路を塞ぐフロート弁を記載して説明しているが、他のフロート弁を備えた構成としてもよく、これに限定されない。
【００５４】
次に他の開閉制御手段を備えた貯液槽の一実施形態の詳細について図７の概略説明図を用いて説明する。図７（ａ）は貯液槽１０３の上面図である。図７（ｂ）は貯液槽１０３を横から見た概略説明図である。
【００５５】
図７の貯液槽１０３は、液体や気体を密封して貯蔵可能な容器部１２０を備え、容器部１２０に液体を導入する導入口１１１と、液体を導出する液体導出口１１２と、気体を導出する気体導出口１１３と開閉制御手段１０４ｂを有している。なお、図７の貯液槽は開閉制御手段１０４ｂを除き、図６の各構成要素と同一であるため、同一部分の構成要素には同一の番号を付与し、詳細な説明を省略する。
【００５６】
図７の開閉制御手段１０４ｂは、貯液槽に貯液された液体の液面に応じて開閉制御可能なフロート弁１０４ｂとして形成されている。以下、図７の開閉制御手段１０４ｂをフロート弁１０４ｂとよぶ。
【００５７】
フロート弁１０４ｂは、フロート１２１ｂとフロートガイド１２２ｂとフロート栓１２３ｂから形成される。
【００５８】
フロート１２１ｂは、貯液槽に貯液される液体の比重より小さな値を有する物質からなる物体または中空の物体などにより形成され、貯液槽に貯液された液体に浮かべられ、液面の高さに応じて上下し、液面の上昇に応じて上昇し、液面の下降に応じて下降する。
【００５９】
フロート栓１２３ｂは、気体導出口１１３と接触し、流路を塞ぐ栓としての役割を果たすため、円錐形状、円柱状、角柱状、球状、平板、円板などの形状をしている。
【００６０】
フロートガイド１２２ｂは、棒線状や平板状などに形成され、一端が容器部１２０に接続され、もう一端がフロート１２１ｂと接続されている。また、フロートガイド１２２ｂは、容器部１２０との接続点とフロート１２１ｂとの接続点との間の接続間の一部または全面にフロート栓１２３ｂが設けられ、貯液槽に貯液された液面の上昇に応じて、フロート１２１ｂが上昇し、フロート栓１２３ｂが気体導出口１１３を閉塞するように設けられている。ここで、フロート１２１ｂは、必ずしもフロートガイド１２２ｂの端に設けられる必要はなく、フロートガイド１２２の中間部分でフロート１２１ｂと接続されていてもよい。
【００６１】
このため、貯液槽１０３に貯液された液体の水位が一定の水位より低いときは、気体導出口１１３は開状態となり、貯液槽１０３に液体を貯液し一定の水位以上になったときは、気体導出口１１３はフロート弁１０４ｂにより塞がれ、閉状態となる。
【００６２】
なお、フロート弁１０４ｂは、フロートガイド１２２ｂとフロート栓１２３ｂとを個別に形成して接続させてもよいし、一体に形成させてもよい。例えばフロートガイド１２２ｂを気体導出口１１３を閉塞可能なゴムのような弾力性のある素材で形成し、フロートガイド１２２ｂの役割と、流路を塞ぐフロート栓１２３ｂとしての役割を兼ねさせてもよい。
【００６３】
例えば、図７では、円筒状のフロート１２１ｂと平板状のフロートガイド１２２ｂと平板上のフロート栓１２３ｂを含むフロート弁１０４ｂを記載し、貯液槽の液面の高さが低く、気体導出口１１３が開状態のときのフロート弁１０４ｂを実線で示し、液面の高さが高く、気体導出口１１３を塞ぐ閉状態のときのフロート弁１０４ｂ´を点線で示している。
【００６４】
このため、フロート弁１０４ｂは、貯液槽１０３に貯液された液面が一定の高さを超えると気体導出口１１３を開状態から閉状態へと切り換えるため、気体導出口１１３から一定量を超える気体または液体の流出を防止する。
【００６５】
また、図７のフロート弁１０４ｂは、てこの原理を利用し、気体導出口１１３に対して、より高い押圧により閉塞させることが可能である。フロートガイド１２２ｂと容器部１２０との接続点を支点ｘ、フロートガイド１２２ｂとフロート１２１ｂとの接続点を力点ｙ、フロート栓１２３ｂと気体導出口１１３とが接触するフロート栓１２３ｂの接触部ｚを作用点とすることで、てこの原理の利用が可能となる。このため、低い浮力しか得られない小さなフロート１２１ｂを利用して導出口を閉状態にさせることができるため、フロート弁１０４ｂの省スペース化を図ることが可能となる。なお、てこの原理をより有効に利用するためには、力点ｙであるフロート１２１ｂは、支点ｘから可能な限り遠くに配置することがよく、例えばフロート１２１ｂはフロートガイド１２２ｂの端部に設けることがよい。また、作用点ｚであるフロート栓１２３ｂは、支点ｘから可能な限り近い位置に配置することがよいため、気体導出口１１３及びフロート栓１２３ｂは、支点ｘから可能な限り近い位置に設けることがよい。
【００６６】
次に、他の開閉制御手段を備えた貯液槽の一実施形態の詳細について図８の概略説明図を用いて説明する。図８（ａ）は貯液槽１０３の上面図である。図８（ｂ）は貯液槽１０３を横から見た概略説明図である。図８の貯液槽１０３は、液体や気体を密封して貯蔵可能な容器部１２０を備え、容器部１２０に液体を導入する導入口１１１と、液体を導出する液体導出口１１２と、気体を導出する気体導出口１１３と開閉制御手段１０４ｃを有している。
【００６７】
気体導出口１１３は、液体導出口１１２より重力方向に対して高い位置に設けられ、貯液槽１０３の液面に応じて開閉制御が可能な自重開閉制御手段１０４ｃが備えられている。
【００６８】
図８の自重開閉制御手段１０４ｃは、容器部に貯液された液体の重量により気体導出口を開閉する自重開閉制御手段１０４ｃとして形成されている。以下、図８の開閉制御手段１０４ｃを自重開閉制御手段１０４ｃとよぶ。
【００６９】
自重開閉制御手段とは、重力方向に移動可能な容器に貯液された液体の重力を利用し、貯液量が一定量より低いときに導出口を開状態とさせ、一定量以上になったときに閉状態とさせるように開閉状態を切り替える弁のことである。一般的にタンクなどに貯液された液体の液面を一定範囲に保つように自動的に調整する貯水量調整手段としての役割を担う。
【００７０】
図８の自重開閉制御手段１０４ｃは、容器部１２０を重力方向に隔てる仕切り板１２６と、仕切り板１２６に接続された支持部１２８と、支持部１２８に接続された自重栓１２４と、自重栓１２４と密着して合わせることで、気体導出口１１３の流路を塞ぎ、閉状態にさせる閉塞部１２５と、仕切り板１２６が受ける重力の大きさに応じて、仕切り板１２６を重力方向に移動させる弾性手段１２７を備えている。
【００７１】
仕切り板１２６は、容器部１２０の断面と同様な形状をしており、ゴムなどの柔軟性を有する素材により形成され、容器部１２０を２つの空間に隔てる役割を果たす。重力方向に対して仕切り板１２６の上方に位置する第１の貯蔵室１３０には導入口１１１と、液体導出口１１２と、気体導出口１１３が設けられ、液体が導入され貯液される構成となっている。一方、重力方向に対して仕切り板１２６の下方に位置する第２の貯蔵室１３１は、弾性手段１２７が形成され、弾性手段１２７は仕切り板１２６に対して一定の圧力で押圧している。
【００７２】
また、仕切り板１２６は容器部１２０に沿い上下に移動が可能なパッキンとしての機能を有する。例えば、円板の形状をしており、容器部１２０と接触する仕切り板１２６の外周部がゴムなどの柔軟性を有する素材により形成させてもよい。なお、弾性手段１２７を格納した空間は、仕切り板１２６を柔軟に上下させるために通気口１２９を設けておくことがよい。
【００７３】
支持部１２８は、棒線状またはストラップ状に形成され、一端が仕切り板１２６に接続され、もう一端が自重栓１２４に接続され、仕切り板１２６の移動にともない自重栓１２４を上下させる。
【００７４】
閉塞部１２５は、容器部１２０に連通する気体導出口１１３を円柱状の容器が囲むように設けられ、円柱状の容器に容器部１２０に連通する穴が設けられている。また、閉塞部１２５は自重栓１２４が収納され、自重栓１２４の上下の移動により閉塞部１２５の穴と自重栓１２４が密着することで、気体導出口１１３への流路を塞ぐことが可能な構成となっている。なお、閉塞部１２５の形状は円柱状に限らず、円錐、多角柱、多角錐などの形状でもよく、閉塞部１２５と自重栓１２４により、気体導出口１１３への流路を塞ぐことが可能な構成であればよい。また、自重栓１２４の形状は閉塞部１２５に設けられた穴を塞ぐことが可能であればよく、円板の形状に限らず、平板、球状など他の形状にて形成しても構わない。
【００７５】
例えば、図８では、円柱状の閉塞部１２５に設けられた穴を円板状の自重栓１２４が塞ぐ構成になっている。このため、自重栓１２４が重力方向に下降することにより、閉塞部１２５の穴を塞ぎ、自重栓１２４が重力方向に上昇することにより、閉塞部１２５の穴が解放されることとなる。
【００７６】
弾性手段１２７はバネなどにより形成され、容器部１２０の底面と仕切り板１２６に接続され、仕切り板１２６に対して反発力として一定の押力を発生させる。なお、バネのような弾性手段１２７の換わりに第２の貯蔵室１３１を密封させておき、第１の貯蔵室１３０から仕切り板１２６に対する押圧に応じた気体の圧縮により、仕切り板１２６が重力方向に上下する現象を利用してもよい。
【００７７】
なお、図８では、自重開閉制御手段１０４ｃを記載し、貯液槽の液体の貯液量が軽く、気体導出口１１３が開状態のときの自重開閉制御手段１０４ｃを実線で示し、貯液量が重く、気体導出口１１３を塞ぐ閉状態のときの自重開閉制御手段１０４ｃ´を点線で示している。
【００７８】
このため、自重開閉制御手段１０４ｃは、貯液槽１０３の液体の重量が一定重量を超えると気体導出口１１３を開状態から閉状態へと切り換えるため、気体導出口１１３から一定量を超える気体または液体の流出を防止する。このため、自重開閉制御手段１０４ｃは重量センサや制御回路や電磁弁などを備えなくても動作が可能であり、低コストで小規模な構成にて貯液槽１０３に貯液された貯液量の調整を自力で制御することが可能である。
【００７９】
貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量が、一定の貯液量より低いときは、気体導出口１１３を閉状態とさせ、一定の貯液量より高いときは気体導出口１１３を閉状態とさせる。なお、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く、また、気体と液体への気液分離の効率をあげるための装置や機構を設けてもよい。
【００８０】
また、液体導出口１１２は、オゾンガスや空気などの気体が気泡として流出することを抑制するため、容器部の底面近傍に設けることが好ましい。気体導出口１１３は効率的に気体を導出させるため、容器部の天井及び天井近傍に設けられることが好ましい。なお、図８の自重開閉制御手段１０４ｃは、容器に貯液された液体の重力を利用し、開閉制御する構成であればよく、図８の構成に限定されない。
【００８１】
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１１１との間を接続する配管ａと、気液混合部１０２の導出口１１０と貯液槽１０３の導入口１１１との間を接続する配管ｂ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との間を接続する配管ｃから構成されている。
【００８２】
配管ｃは、経路の途中に開設して設けられた開設口１１４を備え、オゾン液生成器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。
【００８３】
気体導入手段１０５は、第１の逆止弁１１５が設けられた配管ｄにより構成され、配管ｄの一方は、配管ｃの経路の途中に開設して設けられた開設口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。
【００８４】
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配管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が設けられた配管ｄは、外部口１１６から配管ａ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。
【００８５】
なお、気体導入手段１０５は、貯液槽１０３とオゾン発生器１０１とをつなぐ配管ｄに取り付けられているが、この位置に限定されない。オゾン発生器１０１と混合部１０２の間の配管ａに取り付けられてもよい。
【００８６】
なお、気体導入手段１０５は、オゾン液生成器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、逆止弁の換わりにオゾン水生成器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。
【００８７】
また、配管ｄ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、外部口１１６から気体を安全に開放することができる。このため、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、オゾン水生成器１００の内部のオゾンガスが外部空間に漏れ出すのを防ぐことができる。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。
【００８８】
また、配管ｃは貯液槽１０３の導入口１１１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配管ｃ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。このため、第２の逆止弁１１８によって、開閉制御手段の動作が安定し、外部口１１６から吸入した気体を確実に貯液槽１０３の導入口１１１から導入させ液面調整をすることができる。
【００８９】
≪動作説明≫
次に本発明に係るオゾン液生成器の動作について図１〜図１３を用いて説明する。なお、説明を簡略化するため、気体は空気、液体は水を用い、オゾン水を生成する説明を行うが、気体は空気の他に酸素などを利用してもよく、液体は水の他にオゾンガスを溶解させることが可能な溶液であれば他の溶液を利用してオゾン溶液を生成しても構わない。
【００９０】
図９は本発明に係るオゾン液生成器のフローチャートである。本発明に係るオゾン液生成器は、図９のように第１のモードによる動作と、第２のモードによる動作とを含み、貯液槽１０３に貯液された貯液量の値である貯液量Ｘの増減に応じ、あらかじめ定められた特定の値Ｈを閾値として以下のようにモード切り替えが行われる。
【００９１】
図９に示すＳ１において、気液混合部１０２に水を導入し、オゾン発生器１０１をＯＮ状態にし、オゾン液の生成を開始する。ここで、貯液槽１０３は既に貯液されていた液体の貯液量Ｘが空の状態または値Ｈより少ない状態で生成を開始し、気液混合部１０２に導入する水の流量は、貯液槽１０３の液体導出口１１２から導出される液体の導出量より多量な水を導入する。このため、貯液槽１０３に貯液される貯液量Ｘは、時間の経過とともに増加することとなる。
【００９２】
次にＳ２において、貯液槽１０３に貯液された貯液量Ｘがあらかじめ設定した特定の値Ｈ以上になっているかを確認する。ここで、特定の値Ｈは、貯液槽から液体を溢れださないように設定する際は、貯液槽１０３の貯液可能な貯液量よりも低く設定する。
【００９３】
また、例えば、貯液槽１０３に開閉制御手段１０４として、図６や図７に記載されたフロート弁や図８に記載された自重開閉制御手段などの自動的に自力で開閉できる制御手段を設ける場合、開閉制御手段１０４が閉状態になるときの貯液量の値を特定の値Ｈとする。このとき、自動的に開閉制御手段１０４は貯液量Ｘと特定の値Ｈを比較していることとなる。
【００９４】
なお、開閉制御手段１０４を電磁弁として形成する場合、差圧式水位センサやレベルセンサなどの一般的な水位センサや重量センサなどを用いて貯液槽１０３に貯液された貯液量をセンシングして、センシングした貯液量Ｘと特定の値Ｈとを比較してもよい。
【００９５】
Ｓ２において、貯液量Ｘが特定の値Ｈより小さいときはＳ３に進み、第１のモードにてオゾン液を生成する。ここで、第１のモードとは開閉制御手段１０４が開状態で、気体導入手段１０５が閉状態にてオゾン液生成器の循環経路Ａに気体を循環させて、オゾン液を生成させる内部気体循環モードを示す。Ｓ３にて、この第１のモードにて動作を行い、Ｓ５に進む。
【００９６】
一方、Ｓ２において、貯液量Ｘが特定の値Ｈ以上になっているときはＳ４に進み、第２のモードにて動作を行う。ここで、第２のモードとは、開閉制御手段１０４が閉状態で、気体導入手段１０５が開状態にてオゾン液生成器の外部から気体導入手段１０５を介して気体を導入させる外部気体導入モードを示す。Ｓ４にて、この第２のモードにて動作を行い、Ｓ５に進む。
【００９７】
なお、例えば、オゾン液生成器が図６や図７に記載されたフロート弁や図８に記載された自重開閉制御手段などのように自動的に自力に開閉できる開閉制御手段１０４と、逆止弁を備えた気体導入手段１０５を備える場合は、電子的な制御を行わずに機械的にモードの切り替えを行うことが可能である。
【００９８】
貯液槽１０３の貯液量Ｘが特定の値Ｈに達するときに自動的に気体または液体の流動を遮断するため、貯液量Ｘが特定の値Ｈを超えず、貯液槽１０３の気体導出口１１３から液体の導出を防止することが可能となる。
【００９９】
Ｓ５では、オゾン液の生成を停止させるか否かの選択を確認する。Ｓ５において、オゾン液の生成を停止させるときは、液体の導入を停止し、オゾン発生器１０１の電源をＯＦＦ状態にして、オゾン液生成器を停止させる。ここで、オゾン液生成器の生成停止は、あらかじめ終了時間をプログラムしておいてもよく、例えば、生成開始から一定時間が経過したときにオゾン液の生成を停止させる選択をするようにしておいてもよい。また、オゾン液の生成量に応じて生成が停止されるようにプログラムされていてもよく、例えば、オゾン液生成器により生成されるオゾン液生成量をセンシングし、一定量以上になったときにオゾン液の生成を停止させる選択をするようにしておいてもよい。また、オゾン液生成器は、手動により命令したオゾン液の生成を停止させる選択を確認し、生成を停止させてもよい。
【０１００】
Ｓ５において、オゾン液生成器を停止させないときは、再び、Ｓ２に戻り、Ｓ５にてオゾン液生成器を停止させるまで、上記の動作を繰り返す。このため、オゾン液生成器によりオゾン液の生成を開始させてから停止させるまで、貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量Ｘは、特定の値Ｈより低い値になるように制御する。
【０１０１】
なお、Ｓ５におけるオゾン液生成器の生成停止は、フローチャートのどの工程の間にも手動で行うことが可能であり、例えば図１０のフローチャートのように、オゾン液生成器による生成を開始してから、手動で停止させるまで、Ｓ２とＳ３の工程と、Ｓ２とＳ４の工程とを交互に繰り返すように設定してもよい。この場合、Ｓ４の工程の後にＳ２の工程に戻り、また、Ｓ３の工程の後にＳ２の工程に戻るように制御されるため、オゾン液の生成が停止されるまで、オゾン液生成器は、第１のモードと第２のモードとを交互に切り替えて動作することとなる。
【０１０２】
なお、上述のフローチャートに基づき、各構成部について電気的な制御を行う場合、開閉制御手段１０４や気体導入手段１０５を電磁弁として形成させ、電磁弁に対する開閉制御の命令や各構成部に対する開始や停止の命令などを制御するコントロール手段を備えてもよい。
【０１０３】
図１１は図９または図１０に示すフローチャートにともなうオゾン液生成器の各構成部の圧力、流量の変化の実験結果を模式的に示した図である。ここで、図１１の貯液量（Ｘ）は、貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量を示している。図１１の気体導出口の気体流量と気体導出口の気体圧力は、気体導出口１１３を流動する気体の流量と気体の圧力を示している。図１１の気体導入手段の気体流量は、気体導入手段１０５を流動する気体の流量を示している。図１１のオゾン発生器の気体流量は、オゾン発生器１０１を流動する気体の流量を示している。なお、開閉制御手段１０４は、貯液槽１０３の内部に設けられ、気体導出口１１３は貯液槽１０３の外部に連通して設けられた構成である。
【０１０４】
また、実験はオゾン発生量１００ｍｇ／ｈのオゾン発生器と、連通経路が径φ２．６ｍｍ×長さ５ｍｍのベンチュリー型の気液混合部１０２ａと、導入口φ９ｍｍ、気体導出口φ１ｍｍ、液体導出口φ９ｍｍ、貯液許容量２００ｃｃの貯液槽を用い、水流量３．５Ｌ／ｍｉｎ、水圧０．１５ＭＰａの水を気液混合器に導入して測定したものである。図１１でＨ＝４００ｃｃ、ａ１＝３９０ｃｃ、ｂ１＝２．８Ｌ／ｍｉｎ、ｃ１＝２０ＫＰａ、Ｃ２＝−３ＫＰａ、ｄ１＝１．５Ｌ／ｍｉｎ程度の値となるが、説明のため、模式的に示して説明を行う。
【０１０５】
はじめに気液混合部１０２に水を導入し、オゾン発生器１０１をＯＮ状態にし、オゾン液の生成を開始する。図１１のｔ０及び図９または図１０のフローチャートのＳ１の状態に該当する。ここで、貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量の値Ｘは空の状態で、貯液槽１０３から導出する液体の導出量よりも多量な水を気液混合部１０２に導入する。
【０１０６】
次に動作を開始すると、動作開始直後の貯液槽１０３の貯液量の値Ｘは特定の値Ｈよりも小さいため（Ｘ＜Ｈ）、オゾン液生成器１００は、気体導出口１１３が開状態となり、気体導入手段が閉状態となる第１のモードとして動作が開始する。図１１のｔ０〜ｔ１及び、図９または図１０のＳ３の状態に該当する。
【０１０７】
気液混合部１０２の導入口１０８から導入された水は、配管ｂを介して貯液槽１０３に導入されて貯液される。このため、貯液槽１０３に貯蔵されていた空気の一部は、導入された水に押し出されように貯液槽１０３の液体導出口１１２から導出される。やがて、貯液槽１０３に貯液された水の水位が高くなり、貯液槽１０３の液体導出口１１２が位置する高さを超えると、液体導出口１１２は水により塞がれる。
【０１０８】
このとき、オゾン液生成器１００内の空気は、貯液槽１０３と配管ａと配管ｃの空間に閉じ込められた密封状態となる。ここで、密封状態とは物理的に密封された状態ではなく、気体が液体により閉じ込められた状態を示す。
【０１０９】
閉じ込められた空気は水流により流動され、配管ｃを介してオゾン発生器１０１に導入され、オゾンガスが生成される。このため、気体導出口１１３の気体流量及びオゾン発生器１０１の気体流量はｂ１となり、気体導出口の気体圧力はｃ１となる。
【０１１０】
なお、オゾン液生成器の生成を開始後、液体導出口１１２が液体で塞がれ、貯液槽１０３内の気体が密封状態となるまでの経過時間は、極めて短時間となる構成にて説明を行っているため、図１１の気体導出口の気体流量と気体圧力は、オゾン液生成器の生成開始後、急激に上昇した模式図となっている。
【０１１１】
オゾン発生器１０１に導入されたオゾンガスは、配管ａを介して、気液混合部１０２の導入口１０９から導入され、もう一方の導入口１０８から導入された水と混合されることでオゾン液が生成される。生成したオゾン液は、配管ｂを介して、貯液槽１０３に導出され、気体と液体に分離される。
【０１１２】
ここで、気体と液体に分離とは、オゾン液には液体にオゾンガスが溶け込んだオゾン溶液や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ているため、貯液槽１０３にてオゾンガスや空気などを含む気体とオゾン溶液を含む液体に分離されることを示す。
【０１１３】
分離されたオゾンガスや空気を含む気体は、もとの閉じ込められた空間に戻り、再び循環することになる。このため、オゾン液生成器内の気体は、図１２のオゾン液生成器の第１のモードの気体の流れを示す模式図のように、貯液槽１０３→配管ｃ→オゾン発生器１０１→配管ａ→気液混合部１０２→配管ｂ→貯液槽１０３→配管ｃ→オゾン発生器１０１→気液混合部１０２→の順に循環することになる。この結果、オゾン発生器１０１は、水に溶解しきれず気液分離されたオゾンガスを含む気体をもとにオゾン液を生成するため、気体を循環させずにオゾン液を生成させる構成に比べ、より高濃度なオゾン液を生成することが可能となる。なお、貯液槽１０３の貯液量は、時間の経過とともに徐々に増加していく。
【０１１４】
次に、さらに動作を続け、徐々に貯液槽１０３の貯液量が増加し、貯液量の値Ｘが特定の値Ｈ以上になると、オゾン液生成器１００は、気体導出口１１３が閉状態となり、気体導入手段１０５が開状態となる第２のモードに切り替わり、動作を開始する。図１１のｔ１〜ｔ２及び図９または図１０のフローチャートのＳ４の状態に該当する。
【０１１５】
例えば、貯液槽１０３に開閉制御手段１０４として、図６や図７に記載されたフロート弁や図８に記載された自重開閉制御手段などの自動的に自力で開閉できる制御手段を設ける場合、開閉制御手段１０４は図１１のｔ１にて自動的に閉状態となる。
【０１１６】
第２のモードに切り替わると開閉制御手段１０４は閉状態に切り替わるため、貯液槽１０３の気体導出口１１３から導出する気体の流動が止まり、気体導出口１１３の気体圧力はｃ２まで低下し、負圧となる。これは気体導出口１１３が開閉制御手段１０４により物理的に遮断されることで、正圧状態の貯液槽１０３の気体により圧送されていた気体導出口１１３の気体は、気液混合部１０２の吸引力により吸引され、負圧になることに起因する。
【０１１７】
また、気体導出口１１３と連通した配管ｃも負圧になり、図１３のオゾン液生成器の第２のモードの模式図のように気体導入手段１０５を介してオゾン液生成器の外部から内部へ空気が吸引される。このときの気体導入手段１０５の気体流量はｄ１である。
【０１１８】
なお、気体導入手段１０５は、開閉制御手段１０４に連動して電子的な開閉制御がなされ、気体を導入する構成としても構わないが、例えば、オゾン液生成器の内部から外部への気体の流動を止める逆止弁１１５を有する気体導入手段１０５を備えることで、負圧になった配管ａに対して、自動的に外部から気体を吸引することが可能となる。このため、電子的な開閉制御のための電磁弁や制御装置などを必要とせず、低コストかつ省スペースな構成にて、気体の導入が可能となる。
【０１１９】
吸引された空気はオゾン発生器１０１にてオゾンガスとなり、気液混合部１０２で水と混合された後に、気液混合体として、貯液槽１０３へ導入される。貯液槽１０３に導入された気液混合体は、再び、気泡として含まれていたオゾンガスまたは空気などの気体と液体に分離され、貯液槽１０３内部の空気の体積が増加する。この結果、貯液槽１０３に貯蔵される気体の体積が増加し、貯液槽１０３に貯液可能な液体の体積が減少するため、貯液槽１０３の貯液量Ｘは減少し、特定の値Ｈより低くなり、再び第１のモードに切り替わる。図１１のｔ２〜ｔ４及び図９または図１０のフローチャートのＳ３の状態に該当する。例えば、開閉制御手段１０４として図６や図７に記載されたフロート弁や図８に記載された自重開閉制御手段などのように自動的に自力に開閉できる開閉制御手段を備えた場合は、流路を閉塞できる貯液量Ｘより少なくなり、自動的に開閉制御手段１０４が開状態に切り替わる状態を示す。
【０１２０】
第１のモード切り替わった直後はｔ１〜ｔ２の期間に気体導入手段１０５から導入された空気が循環経路を介して貯液槽１０３に導入されるため、貯液槽１０３の貯液量は減少し、やがて安定する。このときの貯液槽１０３の貯液量Ｘは図１１のａ１であり、図１１のｔ３に該当する。図１１では説明のため、模式的に示しているが、Ｈとａ１との値の差は極めて小さく、Ｈとａ１はほぼ等しい値となるように構成させることが可能である。
【０１２１】
その後、オゾン液生成器は前述の第１のモードと同様に動作し、貯液槽１０３の貯液量Ｘは再び上昇に転じる。そして、貯液量Ｘが特定の値Ｈ以上になると第２のモードに切り替わり、動作を開始する。図１１のｔ４〜ｔ５及び図９または図１０のフローチャートのＳ４の状態に該当する。
【０１２２】
以降、図１１のｔ４〜ｔ７にように、貯液槽の貯液量に応じて前述の第１のモードと第２のモードに交互に切り替わり、貯液槽１０３の貯液量Ｘを一定の貯液量に調整することが可能となる。
【０１２３】
なお、第２のモードの動作期間は、図１１では説明のため、模式的に示しているが、実施構成の設計により調整が適宜可能であり、極めて短時間に動作するように構成しても構わない。
【０１２４】
なお、上述のモード切り替えは、貯液槽１０３に貯液された液体の貯液量Ｘに応じて、開閉制御手段１０４により、自動的に切り替えが行われるように設定されているが、開閉制御手段１０４による自動的な切り替えは、図６〜図８の開閉制御手段のように機械的な装置により開閉制御がなされても、電子的な制御により開閉制御がなされても構わない。
【０１２５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２６】
１００ オゾン液生成器
１０１ オゾン発生器
１０２ 気液混合部
１０３ 貯液槽
１０４ 開閉制御手段
１０５ 気体導入手段
１０６ 導入口
１０７ 導出口
１０８ 導入口
１０９ 導入口
１１０ 導出口
１１１ 導入口
１１２ 液体導出口
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
１０４ａ、１０４ｂ フロート弁
１０４ｃ 自重開閉制御手段
１１９ 圧送部
１２０ 容器部
１２１ａ、１２１ｂ フロート
１２２ａ、１２２ｂ フロートガイド
１２３ａ、１２３ｂ フロート栓
１２４ 自重栓
１２５ 閉塞部
１２６ 仕切り板
１２７ 弾性手段
１２８ 支持部
１２９ 通気口
１３０ 第１の貯蔵室
１３１ 第２の貯蔵室
２１ 導入経路
２２ 連通経路
２３ 導出経路
４１ 外壁
４２ 流動抑制板
５１ 外壁
５２ 内壁
５３ 内水筒
５４ 外水筒
Ａ 循環経路
【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器と、
前記オゾンガスと液体を混合する気液混合器と、
導入される気液混合液を気液分離する貯液槽と、
オゾン発生器と気液混合器と貯液槽との間に気体を循環させる循環経路と、
前記貯液槽の貯液量に応じて前記貯液槽の気体導出口から導出する気体の流動を制御する開閉制御手段が設けられていることを特徴とするオゾン液生成器。
【請求項２】
前記開閉制御手段は、前記貯液槽内に貯液された液面が一定の高さ以上になったときに前記貯液槽の前記気体導出口の流路を塞ぐフロート弁であることを特徴とする請求項１に記載のオゾン液生成器。
【請求項３】
前記フロート弁は、前記貯液槽の液体に浮かべられるフロートと、
前記貯液槽の前記気体導出口を塞ぐフロート栓と、
前記フロート栓を前記貯液槽の前記気体導出口への移動を促すフロートガイドからなることを特徴とする請求項２に記載のオゾン液生成器。
【請求項４】
前記フロートガイドは線状または板状の形状をしており、前記貯液槽と前記フロートに接続され、前記貯液槽と前記フロートとの接続間に前記フロート栓が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のオゾン液生成器。
【請求項５】
前記開閉制御手段は、前記貯液槽に貯液された液体の重量が一定の重さ以上になったときに前記貯液槽の前記気体導出口の流路を塞ぐ自重開閉制御手段であることを特徴とする請求項１に記載のオゾン液生成器。
【請求項６】
前記自重開閉制御手段は、
前記貯液槽を重力方向に隔てる仕切り板と、
前記仕切り板を一定の圧力で押圧する弾性手段と、
前記仕切り板に支持部を介して接続された自重栓と、
前記気体導出口に設けられ、前記自重栓と合わせて流路を閉塞させる閉塞部と
を備える請求項５に記載のオゾン液生成器。
【請求項７】
前記循環経路は、外部から気体を導入する気体導入手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のオゾン液生成器。
【請求項８】
前記気体導入手段は、前記循環経路の内部から前記気体導入手段の外部への気体の流動を止める逆止弁を備えていることを特徴とする請求項７に記載のオゾン液生成器。
【請求項９】
前記循環経路は、前記貯液槽の前記気体導出口と前記気体導入手段との間に、前記オゾン発生器から前記貯液槽への気体の流れを止める逆止弁が設けられる請求項７に記載のオゾン水生成器。
【請求項１０】
オゾンガスと液体から生成したオゾン液を貯液槽により気液分離させ、気液分離させた気体を循環させるオゾン液生成器のオゾン液生成方法であって
前記貯液槽の液体の貯液量が特定量より少ないときに前記貯液槽から気体を導出させ、気体を循環させる工程と
前記貯液槽の液体の貯液量が特定量以上になったときに前記貯液槽から導出する気体の流動を停止させ、オゾン液生成器の外部から気体を導入する工程と、を含むことを特徴とするオゾン液生成方法。
【請求項１１】
オゾンガスと液体から生成したオゾン液を貯液槽により気液分離させ、気液分離させた気体を循環させるオゾン液生成器の貯液方法であって、
前記貯液槽の貯液量が特定量以上になったときに前記貯液槽から導出する気体の流動を停止させ、オゾン液生成器の外部から気体を導入し、前記貯液槽の貯液量を調整することを特徴とする貯液方法。
【請求項１】
オゾンガスを発生するオゾン発生器と、
前記オゾンガスと液体を混合する気液混合器と、
導入される気液混合液を気液分離する貯液槽と、
オゾン発生器と気液混合器と貯液槽との間に気体を循環させる循環経路と、
前記貯液槽の貯液量に応じて前記貯液槽の気体導出口から導出する気体の流動を制御する開閉制御手段が設けられていることを特徴とするオゾン液生成器。
【請求項２】
前記開閉制御手段は、前記貯液槽内に貯液された液面が一定の高さ以上になったときに前記貯液槽の前記気体導出口の流路を塞ぐフロート弁であることを特徴とする請求項１に記載のオゾン液生成器。
【請求項３】
前記フロート弁は、前記貯液槽の液体に浮かべられるフロートと、
前記貯液槽の前記気体導出口を塞ぐフロート栓と、
前記フロート栓を前記貯液槽の前記気体導出口への移動を促すフロートガイドからなることを特徴とする請求項２に記載のオゾン液生成器。
【請求項４】
前記フロートガイドは線状または板状の形状をしており、前記貯液槽と前記フロートに接続され、前記貯液槽と前記フロートとの接続間に前記フロート栓が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のオゾン液生成器。
【請求項５】
前記開閉制御手段は、前記貯液槽に貯液された液体の重量が一定の重さ以上になったときに前記貯液槽の前記気体導出口の流路を塞ぐ自重開閉制御手段であることを特徴とする請求項１に記載のオゾン液生成器。
【請求項６】
前記自重開閉制御手段は、
前記貯液槽を重力方向に隔てる仕切り板と、
前記仕切り板を一定の圧力で押圧する弾性手段と、
前記仕切り板に支持部を介して接続された自重栓と、
前記気体導出口に設けられ、前記自重栓と合わせて流路を閉塞させる閉塞部と
を備える請求項５に記載のオゾン液生成器。
【請求項７】
前記循環経路は、外部から気体を導入する気体導入手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のオゾン液生成器。
【請求項８】
前記気体導入手段は、前記循環経路の内部から前記気体導入手段の外部への気体の流動を止める逆止弁を備えていることを特徴とする請求項７に記載のオゾン液生成器。
【請求項９】
前記循環経路は、前記貯液槽の前記気体導出口と前記気体導入手段との間に、前記オゾン発生器から前記貯液槽への気体の流れを止める逆止弁が設けられる請求項７に記載のオゾン水生成器。
【請求項１０】
オゾンガスと液体から生成したオゾン液を貯液槽により気液分離させ、気液分離させた気体を循環させるオゾン液生成器のオゾン液生成方法であって
前記貯液槽の液体の貯液量が特定量より少ないときに前記貯液槽から気体を導出させ、気体を循環させる工程と
前記貯液槽の液体の貯液量が特定量以上になったときに前記貯液槽から導出する気体の流動を停止させ、オゾン液生成器の外部から気体を導入する工程と、を含むことを特徴とするオゾン液生成方法。
【請求項１１】
オゾンガスと液体から生成したオゾン液を貯液槽により気液分離させ、気液分離させた気体を循環させるオゾン液生成器の貯液方法であって、
前記貯液槽の貯液量が特定量以上になったときに前記貯液槽から導出する気体の流動を停止させ、オゾン液生成器の外部から気体を導入し、前記貯液槽の貯液量を調整することを特徴とする貯液方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１９６５８９（Ｐ２０１２−１９６５８９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０５１０（Ｐ２０１１−６０５１０）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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