説明

オゾン液生成装置及びオゾン液生成方法

【課題】 オゾン液排水の際にオゾン液とともにオゾンガスが漏洩するのを防ぎ、また、循環型オゾン液生成装置においては、オゾンガスの再利用率の低下を防ぐオゾン液生成装置及びオゾン液生成方法を実現する。
【解決手段】 オゾンガスを発生するオゾン発生手段と、前記オゾンガスと液体を混合し、オゾン液を生成する気液混合手段と、前記オゾン液を気液分離する貯液槽と、前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を検知する水位検知手段と、前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を制御する水位制御手段を備えたことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オゾン液を生成するオゾン液生成装置およびオゾン液生成方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、オゾン液生成装置は、オゾン発生器と気液混合器を備え、オゾン発生器で発生させたオゾンガスを水などの液体と混合させ、オゾン液を生成している。オゾン液生成装置には、大きく分けて非循環型と循環型がある。非循環型オゾン液生成装置は、オゾン発生器で発生させたオゾンガスを水などの液体と混合させ、オゾン液を生成するとともに、水などの液体に溶け込めずに残ったオゾンガスは、一旦保存槽などの密閉容器内部にストックされ、ガス分解してから外部に排出されるか、あるいはオゾンフィルタなどを通じて人体に影響がない程度のオゾン濃度にしてから外部に排出される。
【0003】
一方、特許文献1に示されるような循環型のオゾン水生成装置は、オゾン水を生成した際に、水などの液体に溶け込めずに残ったオゾンガスを回収して、再度オゾン発生器に送り、この排オゾンガスを用いてさらに濃度の高いオゾンガスを生成する方式である。オゾン発生器で発生させた大部分のオゾンガスは、水に対して溶解しきれないため、非循環型オゾン液生成装置では、オゾン液生成の効率が悪かった点を、循環型とすることで、オゾンガスの利用効率を高めることが出来る。
【0004】
図5は、特許文献1に示されたオゾン水生成装置500の全体構成を示すブロック図である。オゾン発生器501と気液混合器502と気体と液体に気液分離する機能を有する密封タンク503と、密封タンク503とオゾン発生器501とを接続するガス返送路504とを備え、密封タンク503によって分離されたオゾンガスを、ガス返送路504を介して除湿器505を経由して、オゾン発生器501に供給する。このため、排ガスに含まれる未溶解のオゾンガスを再利用することが可能である。
【0005】
また、一定時間、オゾン水の生成を続けると、気体が水に溶解してオゾン水生成装置の外部へ導出されるため、密封タンク503内の気体の体積が減少してしまう。そこで、密閉タンク503内の気体の減少量を検知できるレベルスイッチと、酸素ボンベからオゾン発生器501へ酸素の供給を制御する制御回路を設け、酸素の補充を行うことで、安定したオゾン水の生成を継続させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平2−207892号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記特許文献1に示されるオゾン水生成装置500を含む一般のオゾン水生成装置においては、密閉タンク503内のオゾン液が外部に排水されることにより、密閉タンク503内のオゾン水の水位が下がりすぎると、オゾン水と、気液分離されたオゾンガスの両方が排水口506から流れ出てしまい、有害なオゾンガスが外部に漏洩する虞がある。また、密閉タンク503内のオゾン水の水位が上がりすぎると、ガス返送路504を通じてオゾン水がオゾン発生器501側、あるいは除湿器505側に流出する可能性がある。さらに、循環型のオゾン水生成装置は、密閉タンク503で気液分離されたオゾンガスをガス返送路504にてオゾン発生器に送り、再利用する構成となっているため、外部に漏洩したオゾンガスの分は再利用に供することが出来ず、循環するオゾンガスの濃度が低下し、オゾンガスの再利用効率が悪くなる。
【0008】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、オゾン液(=オゾン水)生成装置において、オゾン液排水の際にオゾン液とともにオゾンガスが漏洩するのを防ぎ、また、循環型オゾン液生成装置においては、ガス返送路を通じてオゾン液が流出するのを防ぎ、また、オゾンガスの再利用率の低下を防ぐオゾン液生成装置及びオゾン液生成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係るオゾン液発生装置は、オゾンガスを発生するオゾン発生手段と、前記オゾンガスと液体を混合し、オゾン液を生成する気液混合手段と、前記オゾン液を気液分離する貯液槽と、前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を検知する水位検知手段と、前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を制御する水位制御手段を備えたことを特徴とする。
【0010】
また、前記水位制御手段は、前記貯液槽の排水によりオゾンガスが漏洩し始める水位よりもオゾン液の水位が上部になるように制御することを特徴としてもよい。
【0011】
また、前記オゾン液生成装置は、前記オゾン発生手段と前記気液混合手段と前記貯液槽との間に気体を循環させる循環経路を備えることを特徴としてもよい。また、前記水位制御手段は、前記貯液槽と前記循環経路の接続位置よりもオゾン液の水位が下部になるように制御することを特徴としてもよい。
【0012】
本発明に係るオゾン液生成方法は、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生工程と、前記オゾンガスと液体を混合し、オゾン液を生成する気液混合工程と、前記オゾン液を気液分離する気液分離工程と、前記オゾン液の水位を検知する水位検知工程と、前記オゾン液の水位を制御する水位制御工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、オゾン液生成装置において、オゾン液排水の際にオゾン液とともにオゾンガスが漏洩するのを防ぎ、また、循環型オゾン液生成装置においては、ガス返送路を通じてオゾン液が流出するのを防ぎ、また、オゾンガスの再利用率低下を防ぐオゾン液生成装置及びオゾン液生成方法を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施形態に係るオゾン液生成装置の概略図である。
【図2】実施形態に係る排水制御のフローチャートである。
【図3】実施形態に係る所定値の説明図である。
【図4】実施形態に係る複数の所定値の説明図である。
【図5】従来技術におけるオゾン液生成装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0016】
図1は、本実施形態に係るオゾン液生成装置100の概略図である。本実施形態では循環型のオゾン液生成装置を例に挙げて説明するが、非循環型のオゾン液生成装置についても、適用が可能である。
【0017】
オゾン液生成装置100には、オゾンガスを発生するオゾン発生器101と、液体とオゾンガスを混合する気液混合部102と、液体を貯液する貯液槽103とオゾン液生成装置100の外部から気体を導入する気体導入手段105、そして、これら装置間に気体または液体を循環させるために、経路a、b、cとからなる循環経路Aが設けられている。
【0018】
オゾン発生器101は、空気または酸素などの気体を導入する経路aと接続された導入口106と、金属などの電極により形成され、導入された空気や酸素を材料にオゾンガスを発生するオゾン発生電極と、オゾンガスを導出する導出口107を備えている。導入口106より導入された酸素または空気に含まれる酸素の一部などからオゾンガスが生成され、導出口107から導出される。ここで、オゾン発生器101は、導入される空気や酸素などの気体からオゾンガスを生成する構成であれば、一般的なオゾン発生器を用いることが可能である。
【0019】
気液混合部102は、オゾン液生成装置100の外部から水などの液体を導入する導入口108と、経路bに接続され、オゾンガスや空気などの気体を導入する導入口109と、経路cと接続され、気体と液体を混合した気液混合体を導出する導出口110とを備えている。導入口108から導入された水などの液体は、導入口109から導入された空気やオゾンガスなどの気体と混合され、導出口110からオゾン液などの気液混合体として導出される。
【0020】
ここで、気液混合体とは、液体に気体が溶解した液体、または、液体に気体が気泡として含まれた液体を示し、オゾン液とは、液体にオゾンガスが溶け込んだオゾン溶液または、液体にオゾンガスが気泡として混合されるオゾンバブル液が含まれる。また、オゾンガスが混合される液体は、水や農耕用の溶媒として利用される栽培養液や医療用の溶媒として利用される溶液などである。
【0021】
貯液槽103は液体や気体が貯蔵できる密封可能な容器などからなる。経路cに接続され液体を導入する導入口111と、オゾン液生成装置100の外部へ水やオゾン液などの液体を導出する排水口112と、貯液槽103内のオゾン液の水位を検知する水位検知手段としての水位センサ203と、水位センサ203で検知された水位に基づき、導出する液体量を調整して貯液槽103の水位を制御する水位制御手段としての排水制御手段104と、経路aに接続され、空気やオゾンガスなどの気体を導出する気体導出口113とを備える。水位センサ203と排水制御手段104の仕組みについては後に詳述する。
【0022】
導入口111より導入された液体は、気液分離手段である貯液槽103で、気体と液体に分離される。ここで、密封可能な容器とは物理的に密封された空間ではなく、気体が液体により閉じ込められた空間をもつ容器が含まれる。容器内に気体を封止することができれば、常時、排水口112から水が導出されていても密封状態として表現する。貯液槽103の形状は、円筒や多角柱や多角錐や円錐形状などの一般的な形状に形成させてよい。また、貯液槽103の大きさは設計に応じて、適宜、調整することが可能であり、配管の一部を広げて貯液槽を形成させても構わない。
【0023】
例えば、貯液槽103は、オゾン液を貯液槽103の導入口111から導入する場合、オゾン液に気泡として含まれていたオゾンガスや空気などの気体が幾分か分離され、貯液槽103の上層に貯蔵され、貯液槽103の下層に液体にオゾンガスが溶解したオゾン液が貯液される。また、気体導出口113は、貯液槽103に設けられた排水口112の位置より、重力方向に対して高い位置に設けられ、気液分離されたオゾンガスは経路aを通じて排出される。なお、貯液槽103には、気体導出口113の開閉を制御する開閉制御手段が備えられていてもよい。
【0024】
循環経路Aはホースやパイプなどからなる配管系から形成され、オゾン発生器101の導出口107と気液混合部102の導入口109との間を接続する経路bと、気液混合部102の導出口110と貯液槽103の導入口111との間を接続する経路cと、貯液槽103の気体導出口113とオゾン発生器101の導入口106との間を接続する経路aから構成されている。経路aは、その途中に開設して設けられた開設口114を備え、オゾン液生成装置100の外部から内部への気体の導入を制御する気体導入手段105と接続されている。
【0025】
気体導入手段105は、第1の逆止弁115が設けられた経路dにより構成され、経路dの一方は、経路aの経路の途中に設けられた開設口114と連通して接続され、もう一方は大気または酸素や空気を貯蔵したガスボンベなどと連通した外部口116が形成されている。ここで、逆止弁とは、気体や液体などの流体が流動する配管などに取り付けられ、流体がある方向から逆方向への流れを止めるための制御弁である。逆止弁が設けられた経路は流体を一方向にのみ流動させることが可能となる。このため、第1の逆止弁115が設けられた経路dは、外部口116から経路bへの一方向にのみ気体を流動させるため、循環経路から外部への気体の解放を防止する。
【0026】
なお、気体導入手段105は、オゾン液生成装置100の外部から内部へ気体の導入が可能な手段であればよく、開設口114に配管を介さず、逆止弁を備えた構成としても構わない。また、逆止弁の代わりにオゾン液生成器100への導入を制御可能な開閉バルブや電子的に制御が可能な電磁バルブ等により構成してもよい。
【0027】
また、配管dにはオゾンガスを還元する機能を有するオゾンフィルタ117を設けてもよい。オゾンフィルタ117はフィルタを通るオゾンガスを分解することが可能なため、万が一、第1の逆止弁115がオゾンガスに腐食されて破損した場合にも、オゾン液生成装置100の内部のオゾンガスが外部空間に漏れ出すのを防ぎ、外部口116から気体を安全に開放することができる。なお、オゾンフィルタ117はオゾン分解触媒を格子状に構成した紙やアルミニウム付着させたものなど一般的なオゾンフィルタを配置する。
【0028】
また、経路aは貯液槽103の気体導出口113と開設口114との間に第2の逆止弁118を設けてもよい。第2の逆止弁118は、気体導出口113から開設口114へ向かって気体が流動するように設けられているため、外部口116から導入される気体が経路aを介して貯液槽103の気体導出口113から侵入することを防止する。
【0029】
次に、水位センサ203と排水制御手段104の仕組みについて説明する。水位センサ203は、貯液槽103に設けられ、貯液槽103内のオゾン液の水位を検知する水位検知手段として機能する。排水制御手段104は、貯液槽103の内部または、排水口112近傍に設けられ、水位センサ203で検知された水位に基づき、導出する液体量を調整して貯液槽103の水位を制御する水位制御手段として機能する。つまり、排水制御手段104は、貯液槽103内のオゾン液の水位を一定範囲に保つように自動的に調整する水位調整手段としての役割を担い、水位センサ203によって検知されたオゾン液の水位が、あらかじめ定められた所定値より少ないときに弁を絞る状態となり、所定値を超えるときに弁が開く状態へと切り換わるように設計されている。このため、排水制御手段104は、貯液槽103に貯液された貯液量が一定量を下回ると排水口112を絞る状態へ切り換え、排水口112からオゾン液が流出することを防ぎ、貯液槽103の貯液の水位が一定量を下回ることを防止する。
【0030】
図2は、本実施形態におけるオゾン液生成装置100の排水制御のフローチャートである。本フローチャートに基づき、排水制御の工程について説明する。なお、フローチャートにおけるSは、各工程のステップを表す。
【0031】
まず、S201において、オゾン液生成装置100のスイッチがONされ、装置のスタートが指示されると、S202において、オゾン発生器101により発生したオゾンガスが気液混合部102に導入される。このオゾンガスと気液混合部102に導入された液体が混合され、オゾン液生成が行われ、貯液槽103に送られる。
【0032】
次にS203において貯液槽103内のオゾン液の水位が水位センサ203により検知される。次に、S204において、排水制御手段104があらかじめ設定された所定値Pと水位センサ203が検知した水位Qとを比較する。
【0033】
ここで、水位Qが所定値P以下の場合は、S205において、排水制御手段104が排水口112を開いた状態から絞る状態へ切り換え、排水口112からオゾン液が流出することを防ぎ、オゾン液生成を継続する。その後S206にてオゾン液が必要量に達したかどうかが目視あるいは、機械的に判定され、オゾン液が必要量に達している場合は、S207にてオゾン液の生成を停止する。オゾン液が必要量に達していない場合は、更にオゾン液生成を継続し、その後再びS203にて水位センサ203で水位を検知する。
【0034】
一方、水位Qが所定値Pよりも大きい場合は、S208において、排水制御手段104が排水口112を絞った状態から開く状態へ切り換え、オゾン液を排出する。その後再びS203にて水位センサ203で水位を検知する。
【0035】
このような方法により、排水口112から導出可能な水量以上の液体が導出され、時間の経過に伴い、徐々に貯液槽103に貯液される貯液量が減少する場合も、貯液槽103の貯液量を一定の範囲に調整することが可能であるため、水位が下がりすぎて排水口112からオゾン液とともにオゾンガスが漏れ出すことを防止できる。
【0036】
排水制御手段104にあらかじめ設定される所定値Pは、例えば、図3(a)に示すように排水口112も重力方向に対して高い任意の位置を所定値Pとする。もし、所定値Pが設定されない、あるいは排水口112か、それ以下の位置に設定された場合は、図3(b)に示すようにオゾン液とオゾンガスが両方とも外部に排出される可能性がある。このため、所定値Pは排水口112より上になるように設定する必要がある。
【0037】
また、貯液槽103内の温度、貯液の濃度やその他の条件に応じて、オゾンガスの溶け込み具合を調整するために所定値Pの値を決定し、水位を変えることによって貯液槽103内の気圧を制御することも可能である。さらに言えば、所定値Pを気体導出口113よりも重力方向に対して低い位置に設定することで、貯液槽103のオゾン液の水位が上がりすぎて、貯液槽103の気体導出口113からオゾン液が流出するのを防ぐことができる。また、本実施形態のように、循環型オゾン液生成装置においては、オゾンガスがオゾン液とともに外部に排出されて、再利用に供するオゾンガス量が低下し、オゾンガスの再利用率低下を防ぐことができる。
【0038】
また、図4に示すように、所定値を複数設定してもよい。例えば所定値をP、P´の二つに設定した場合を説明する。貯液槽103の内のオゾン液の水位が図4における所定値P´を超えると、排水制御手段104は、排水口112を閉状態から開状態へ切り換え、排水口112からオゾン液を排出し、貯液槽103のオゾン液の水位が上がりすぎて、貯液槽103の気体導出口113からオゾン液が流出するのを防ぐことができる。所定値は、貯液槽103と循環経路の接続位置よりも下部に設定する。
【0039】
一方、貯液槽103の内のオゾン液の水位が図4における所定値Pを下回ると、排水制御手段104は、排水口112を開状態から閉状態へ切り換え、排水口112からのオゾン液排出を止め、貯液槽103のオゾン液の水位が下がりすぎて、貯液槽103の排水口112からオゾン液とともにオゾンガスが流出するのを防ぐことができる。なお、水位センサ203と排水制御手段104は一体化された構成としてもよいし、別々の構成としても構わない。
【0040】
以上のように、水位センサ203と排水制御手段104を用いることにより、オゾン液生成装置において、オゾン液排水の際にオゾン液とともにオゾンガスが漏洩するのを防ぐことが出来る。また、循環型オゾン液生成装置においては、ガス返送路を通じてオゾン液が流出するのを防ぎ、さらには、オゾンガスの再利用率低下を防ぐオゾン液生成装置及びオゾン液生成方法を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明に係るオゾン液生成装置は、従来からオゾン液の利用されている分野に用いられるオゾン液生成装置に有効に利用することが出来る。
【符号の説明】
【0042】
100 オゾン液生成装置
101 オゾン発生器
102 気液混合部
103 貯液槽
104 排水制御手段
105 気体導入手段
106、108、109,111 導入口
107、110 導出口
112 排水口
113 気体導出口
114 開設口
115 第1の逆止弁
116 外部口
117 オゾンフィルタ
118 第2の逆止弁
203 水位センサ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
オゾンガスを発生するオゾン発生手段と、
前記オゾンガスと液体を混合し、オゾン液を生成する気液混合手段と、
前記オゾン液を気液分離する貯液槽と、
前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を検知する水位検知手段と、
前記貯液槽内の前記オゾン液の水位を制御する水位制御手段を備えたことを特徴とするオゾン液生成装置。
【請求項2】
前記水位制御手段は、前記貯液槽の排水によりオゾンガスが漏洩し始める水位よりもオゾン液の水位が上部になるように制御することを特徴とする請求項1記載のオゾン液生成装置。
【請求項3】
前記オゾン液生成装置は、前記オゾン発生手段と前記気液混合手段と前記貯液槽との間に気体を循環させる循環経路を備えることを特徴とする請求項1または請求項2記載のオゾン液生成装置。
【請求項4】
前記水位制御手段は、前記貯液槽と前記循環経路の接続位置よりもオゾン液の水位が下部になるように制御することを特徴とする請求項3記載のオゾン液生成装置。
【請求項5】
オゾンガスを発生させるオゾンガス発生工程と、
前記オゾンガスと液体を混合し、オゾン液を生成する気液混合工程と、
前記オゾン液を気液分離する気液分離工程と、
前記オゾン液の水位を検知する水位検知工程と、
前記オゾン液の水位を制御する水位制御工程を含むことを特徴とするオゾン液生成方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−94712(P2013−94712A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−238130(P2011−238130)
【出願日】平成23年10月31日(2011.10.31)
【出願人】(000005049)シャープ株式会社 (33,933)
【Fターム(参考)】