JP2011173038A - オゾン気泡含有水吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低濃度のオゾンガスを使用しても優れた殺菌効果を実現でき、安全性を考慮したオゾン気泡含有水吐出装置を提供する。
【解決手段】給水路１の下流端に吐出口２を備える。また、給水路１の途中に、オゾンガスを給水路１に混入してオゾンガス混入水を生成するオゾンガス混入制御部３と、減圧部を上流側に加圧部を下流側に有するベンチュリー管状の流路を形成する気泡発生部４とを備え、気泡発生部４はオゾンガス混入制御部３の下流側の給水路１に設けられている。オゾンガス混入制御部３で生成したオゾンガス混入水を気泡発生部４の減圧部及び加圧部に通過させて、オゾンガス混入水中の気泡を剪断することにより微細化したオゾンガスの気泡を発生させ、吐出口２からオゾンガスの気泡を含有するオゾン気泡含有水を吐出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オゾン気泡含有水吐出装置に関する。

従来より、溶存オゾン水を水中の有害物質や菌に反応させて殺菌することが行われている。溶存オゾン水を生成させるためには、高濃度オゾンガスを水中に投入して溶解させる方法、水中で電気分解を行う方法がある。前者は高濃度のオゾンガスを使用するため、廃オゾンガス処理や安全面で十分な配慮が必要である。後者は高濃度の溶存オゾン水を生成できる利点があるが、電気分解のための装置が大きく、定期的なメンテナンスが必要であり、イニシャルランニングコストが高いという問題があった。

そこで、溶存オゾン水に代わる殺菌機能水を安価で効率的に生成する技術として、微細気泡を含有する気泡含有水を利用した試みが行われている。例えば、本出願人は、オゾンガスを水中に混入するとともに気泡を微細化する技術手段を提案している（例えば、特許文献１，２参照）。しかしながら、オゾンガスを使用するため、依然として安全性の向上が課題としてあり、低濃度のオゾンガスを使用しても殺菌効果を有する装置が望まれている。また、微細気泡を発生させる方式としては、ベンチュリー管を利用する方式、気体を加圧溶解した水を圧力開放する方式、散気管を利用する方式等があるが、低濃度のオゾンガスを利用しての各方式で生成させたオゾン気泡含有水の殺菌効果についてはあまり検討されていない。

特開２００７−１１７３１４号公報 特開２００７−８９７０７号公報

本発明は以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、低濃度のオゾンガスを使用しても優れた殺菌効果を実現でき、安全性を考慮したオゾン気泡含有水吐出装置を提供することを課題としている。

本発明は以下のことを特徴としている。

第１に、本発明のオゾン気泡含有水吐出装置は、給水路の下流端に吐出口を備える。また、給水路の途中に、オゾン濃度が３０ｐｐｍ以下のオゾンガスを給水路に混入してオゾンガス混入水を生成するオゾンガス混入制御部と、減圧部を上流側に加圧部を下流側に有するベンチュリー管状の流路を形成する気泡発生部とを備え、気泡発生部はオゾンガス混入制御部の下流側の給水路に設けられている。オゾンガス混入制御部で生成したオゾンガス混入水を気泡発生部の減圧部及び加圧部に供給して通過させて、オゾンガス混入水中の気泡を剪断することにより微細化したオゾンガスの気泡を発生させ、吐出口からオゾンガスの気泡を含有するオゾン気泡含有水を吐出する。

第２に、上記第１の発明において、オゾンガス混入制御部よりも上流側の給水路に止水弁が設けられ、止水弁よりも下流側でかつオゾンガス混入制御部よりも上流側の給水路に大気開放弁が設けられている。前記大気開放弁は吐出口よりも上方の位置に設けられている。

第３に、上記第１または第２の発明において、オゾンガス混入制御部でボイド率が５％以上のオゾンガス混入水を生成させるようにしている。

第４に、上記第１から第３の発明において、オゾンガス混入制御部は、コロナ放電でオゾンガスを発生させるオゾンガス発生部を有している。

第５に、上記第１から第４の発明において、止水弁よりも下流側の給水路の通水の有無を検出する通水検知手段と、給水路へのオゾンガスの供給を停止するオゾンガス供給停止制御部とを備えている。前記オゾンガス供給停止制御部は、通水検知手段で給水路に通水が無いことを検出した場合にオゾンガスの供給を停止する。

第１の発明によれば、オゾンガスを水中に混入させるとともにベンチュリー管状の流路を利用してオゾンガスの微細気泡を発生させているので、低濃度のオゾンガスを使用しても優れた殺菌効果を実現できる。また、低濃度のオゾンガスを使用することにより、吐出口から漂うオゾンガスの濃度を低減できるので、安全性も確保できる。

第２の発明によれば、使用後、給水路中に残存するオゾンガスを含有する水を吐出口から吐出することができる。また、オゾンガスを含有する水が止水弁の上流側に逆流することを防止できる。

第３の発明によれば、より一層殺菌効果が優れたオゾン気泡含有水を生成することができる。

第４の発明によれば、給水路に安定してオゾンガスを供給することができる。

第５の発明によれば、給水路に通水されていない状態ではオゾンガスの供給が確実に停止されるので、より安全性を確保することができる。

本発明のオゾン気泡含有水吐出装置の一実施形態を示した概略説明図である。 流し台の斜視図である。 図１のオゾン気泡含有水吐出装置の気泡発生部の概略説明図である。 各方式で生成したオゾン気泡含有水を用いて殺菌試験を実施し、各オゾン気泡含有水の殺菌効果を比較した図である。 濃度５０ｐｐｍまたは２０ｐｐｍのオゾンガスを使用して各方式で生成したオゾン気泡含有水を用いて殺菌試験を実施し、各オゾン気泡含有水の殺菌効果を比較した図である。 気泡発生部の別の実施形態を示した概略説明図である。 オゾン気泡含有水吐出装置の別の実施形態を示した概略説明図である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明のオゾン気泡含有水吐出装置の一実施形態を示した概略説明図であり、図２は、流し台の斜視図である。図３は、図１のオゾン気泡含有水吐出装置の気泡発生部の概略説明図である。

本実施形態のオゾン気泡含有水吐出装置は、キッチンの流し台３０に水を供給する給水路１の下流端に吐出口２を備え、給水路１の途中にオゾンガス混入制御部３と気泡発生部４を備えている。流し台３０の周縁にはカラン３１が設けられており、その吐出口がオゾン気泡含有水吐出装置の吐出口２とされる。

流し台３０の給水路１の上流端には、湯水配管５が接続されており、給水路１に温水の供給が可能とされている。

給水路１の途中には、上流側から順に定流量弁６、止水弁７、大気開放弁８、そして上記したオゾンガス混入制御部３、気泡発生部４が設けられている。定流量弁６では、給水路１の水を減圧して流量を一定にして下流側に送り、止水弁７は、電磁弁であり、カラン３１に設けられた操作部３３の操作で開閉して吐出口２からの水の吐出と停止を切り替える。ここで、給水路１の止水弁７よりも下流側の流路は、流し台３０の上面を構成するカウンター３２から上方に延び下方に折り返した逆Ｊ字状に形成されており、カウンター３２よりも上方の部分はカラン３１内に形成されている。本実施形態では、カラン３１の上端部、つまり逆Ｊ字形状の流路の折り返し部に大気開放弁８が設けられており、大気開放弁８は吐出口２よりも上方の位置に設けられている。大気開放弁８は給水路１を流れる水の水圧の変化により開閉するフロート弁であって、止水弁７を開いて給水路１に水が流れている時には閉成して給水路１を密閉状態としている。一方、止水弁７を閉じて水の流れが停止している時には開成して給水路１を大気開放状態とする。

オゾンガス混入制御部３は、オゾンガスを給水路１に混入するオゾンガス混入部と、オゾンガスの給水路１への供給量を調整するオゾンガス供給量調整部９と、所定濃度のオゾンガスを生成するオゾンガス発生部１０とを有する。

オゾンガス混入部は、給水路１の大気開放弁８よりも下流側の流路に接続されるオゾンガス供給流路１１と、オゾンガス導入手段とから構成されており、給水路１を流れる水にオゾンガスが気泡として混入されてオゾン混入水が生成される。オゾンガス導入手段としては、エアポンプによりオゾンガスを水に圧送する強制混入機構や、構成の簡略化を図り得る、給水路１を流れる水にオゾンガスをエゼクター効果にて自然に引き込ませるエゼクター機構が採用される。エゼクター機構の場合、例えば、図３及び図５に示すように、給水路１に絞り部１２を設けるなどして形成した給水路１の負圧発生部１３にオゾンガス供給流路１１が接続されて構成される。

オゾンガス供給量調整部９は、オゾンガス供給流路１１に設けられている。操作部３３での操作で給水路１を流れる水への混入量が調整され、給水路１を流れる水のボイド率（水中の気泡の体積率）が調整される。オゾンガス導入手段として強制混入機構を採用した場合には、ボイド率を最大５０％程度まで高めることができる。本実施形態ではボイド率が少なくとも５％以上のオゾン混入水になるようにオゾンガス供給量調整部９でオゾンガスの混入量を調整してオゾンガス混入水を生成している。これによって安全性のために３０ｐｐｍ以下の低濃度のオゾンガスを混入しても、殺菌効果が優れたオゾン気泡含有水を生成することができる。なお、オゾンガスの濃度としては、安全性のために３０ｐｐｍ以下であることが必要であるが、２０ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０ｐｐｍ以下であることが特に好ましい。この場合の下限は、０．３ｐｐｍ程度であり、これより低い場合、殺菌効果がほとんど得られなくなる。また、ボイド率は５〜５０％が好ましく、２０〜５０％が特に好ましい。

オゾンガス発生部１０は、コロナ放電でオゾンガスを発生させる高電圧放電部で構成され、オゾンガス供給流路１１の上流側に接続されており、給水路１へのオゾンガスの混入が可能とされている。また、オゾンガス発生部１０は、外部から空気を取り込んでオゾンガスの濃度を調整できるようにも構成されており、操作部３３での操作でオゾンガスの生成やオゾンガスの濃度を３０ｐｐｍ以下に調整することが可能とされている。

気泡発生部４は、給水路１の流路径が縮小してベンチュリー管状の流路が形成されており、流路径が縮小する狭小部の上流側に減圧部１５、下流側に加圧部１６を有する。具体的には、減圧部１５は下流側に向かって流路径を縮小した流路からなり、加圧部１６は下流側に向かって流路径を拡大した流路となっている。オゾン混入水が減圧部１５及び加圧部１６を通過する際に生じる圧力変動に伴って含有する比較的大きな気泡が剪断され、これにより気泡が微細化されて泡径０．１〜１０００μｍ程度の微細気泡が得られる。

ところで、本実施形態では、ベンチュリー管状の流路を形成する気泡発生部４で気泡を微細化している（以下、ベンチュリー方式ともいう）が、その理由は次のとおりである。微細気泡を発生させる方式としては、ベンチュリー方式以外に、気体を加圧溶解した水を圧力開放する方式（以下、加圧溶解方式ともいう）、散気管を利用する方式（以下、散気管方式ともいう）、気体混入水にジェット噴流を生じさせるなどして気体混入水中の気泡に対して剪断力を作用させる方式（以下、せん断方式ともいう）がある。しかしながら、上述したように、低濃度のオゾンガスを利用しての各方式で生成させたオゾン気泡含有水の殺菌効果についてはあまり検討されていなかった。本発明者らは、これら方式によるオゾン気泡含有水の殺菌効果を詳細に検討した結果、ベンチュリー方式で生成させたオゾン気泡含有水が、その導入するオゾンガスの濃度が低濃度であっても優れた殺菌効果を維持できることを見出した。

図４は、各方式（ベンチュリー方式、散気管方式、加圧溶解方式）で生成したオゾン気泡含有水を用いて殺菌試験を実施し、各オゾン気泡含有水の殺菌効果を比較した図である。縦軸の抗菌活性値は、ブランクサンプルに対して何桁菌数が低下したかを示す指標であり、数値が高いほど殺菌効果が高いことを示す。殺菌試験は、以下の手順で実施した。
（１）大腸菌を前培養（３７℃、１日間）後、菌数が１０^８ＣＦＵ／ｍＬになるよう調製する。
（２）バケツに（１）の調製液を１ｍＬ投入し、オゾン気泡含有水を１０Ｌ投入する（１０の４乗評価）。
（３）３分間室温で保持した後、平板希釈法にて菌数測定を行う（３７℃、１日間培養、大腸菌用ペトリフィルム）。

上記殺菌試験で用いたオゾン気泡含有水は、濃度３ｐｐｍのオゾンガスを純水に混入量を変えて混入し、各方式で微細気泡を発生させて生成した。

図４の結果から、ベンチュリー方式は、ボイド率を増やすことで殺菌効果が向上し、また、他方式に比べて殺菌効果が優れていることがわかる。散気管方式ではベンチュリー方式ほど泡径を微細化できず泡径が大きいため十分な殺菌効果が得られず、加圧溶解方式ではボイド率を４％より増やすことができないため十分な殺菌効果が得られないと考えられる。このようにベンチュリー方式は低濃度のオゾンガスを用いても優れた殺菌効果を示す。

図５は、濃度５０ｐｐｍまたは２０ｐｐｍのオゾンガスを純水に混入して各方式（加圧溶解方式、ベンチュリー方式、せん断方式、散気管方式）で生成したオゾン気泡含有水（ボイド率３％）を用いて殺菌試験を実施し、各オゾン気泡含有水の殺菌効果を比較した図である。（ａ）が濃度５０ｐｐｍのオゾンガスを使用した結果であり、（ｂ）が濃度２０ｐｐｍのオゾンガスを使用した結果である。殺菌試験の条件は図４の殺菌試験と同じである。

図５の結果から、オゾン濃度が高い５０ｐｐｍのオゾンガスを使用した場合、各方式ともに優れた殺菌効果を示し、方式の違いによる殺菌効果の差はあまりない。これはオゾン濃度が高いため、各方式間で殺菌効果に差がつかなかったものと考えられる。一方、オゾン濃度が比較的低い２０ｐｐｍのオゾンガスを使用した場合には、ベンチュリー方式と加圧溶解方式の抗菌活性値が同程度であり、その他の方式ではベンチュリー方式と加圧溶解方式の抗菌活性値よりも低い。これはその他の方式では泡径が大きいため十分な殺菌効果が得られないと考えられる。

ところで、オゾンガスの気泡と菌との接触効率を高めれば殺菌効果を向上させることができると考えられるが、そのためにも気泡を微細化し、かつボイド率を高めることが殺菌効果の向上に有効である。この点、加圧溶解方式はボイド率を４％より増やすことができないため不利であり、実際、図４の結果ではより低濃度のオゾンガスを使用した場合には十分な殺菌効果が得られない。

以上の知見に基づき、本実施形態では、気泡を微細化でき、かつボイド率を高めることができるベンチュリー方式を採用して、低濃度のオゾンガスを使用した場合でも優れた殺菌効果を実現している。

気泡発生部４の別の実施形態として、図６に示すように、減圧部１５及び加圧部１６が多段に設けられていてもよい。図６の例では、上流側に１個の狭小部、下流側に５個の狭小部が並列に設けられ、上流側に一組の減圧部１５及び加圧部１６、下流側に５組の減圧部１５及び加圧部１６が設けられている。このように減圧部１５及び加圧部１６が多段に設けられていることにより、前段（上流側）で気泡を粉砕してある程度小さな気泡とした後、後段（下流側）でより小さく微細気泡化させることができるので、より小さい微細気泡を大量に発生させることができる。

以上のオゾン気泡含有水吐出装置を用いて流し台３０にオゾン気泡含有水を吐出させるには、カラン３１に設けた操作部３３を操作して止水弁７を開く。これにより湯水配管５を通じて給水路１に水が供給され、供給された水は、定流量弁６及び止水弁７を通過した後、カラン３１の吐出口２から吐出される。このとき、カラン３１内の給水路１において、給水路１を流れる水にオゾンガス混入制御部３から所定量のオゾンガスが混入されてオゾンガス混入水が生成される。その後、気泡発生部４でオゾンガス混入水に含まれる気泡が微細化されてオゾン気泡含有水となり、吐出口２から吐出される。吐出されたオゾン気泡含有水は、例えば、手洗いや、食材、ふきん、まな板等の殺菌、食材の脱臭等、殺菌機能水として利用される。

吐出口２からのオゾン気泡含有水の吐出を停止するには操作部３３を操作して止水弁７を閉じる。これにより湯水配管５から給水路１への給水が停止され、大気開放弁８が開き、給水路１内は大気開放される。ここでカラン３１の吐出口２は大気開放弁８よりも下方に位置するので、大気開放弁８が開いた際には給水路１の大気開放弁８よりも下流側部分に溜まった、オゾンガス混入水やオゾンガス気泡含有水等のオゾンガスを含有する水が吐出口２から排出される。これにより、使用後、給水路１中に残存するオゾンガスを含有する水を吐出口２から吐出することができる。また、オゾンガスを含有する水が止水弁７の上流側に逆流することも防止できる。

図７はオゾン気泡含有水吐出装置の別の実施形態を示した概略説明図である。

本実施形態では、図１のオゾン気泡含有水吐出装置において、止水弁７よりも下流側の給水路にフローセンサ等の通水検知手段１７が設けられており、給水路１へのオゾンガスの供給を停止するオゾンガス供給停止制御部１８を操作部３３に備えている。通水検知手段１７は、給水路１の通水の有無を検出するものであり、オゾンガス供給停止制御部１８は、通水検知手段１７で給水路１に通水が無いことを検出した場合にオゾンガス混入制御部３から給水路１へのオゾンガスの供給を停止する。止水弁７を閉じて湯水配管５から給水路１への給水を停止すると給水路１は通水していない状態となるので、オゾンガス供給停止制御部１８によりオゾンガス混入制御部３から給水路１へのオゾンガスの供給が停止される。このため、給水路１への給水を停止した後は、確実に給水路１へのオゾンガスの供給を停止できるのでより安全性を確保することができる。

また、安全装置としてタイマー等を設置してオゾンガスの供給を停止させるようにしてもよい。例えば、オゾンガス混入制御部よりオゾンガスの供給が開始されてから所定時間経過後にオゾンガスの供給を自動的に停止させる。これによって一層安全性が確保される。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。例えば、上記実施形態ではオゾン気泡含有水吐出装置をキッチンの流し台に適用した例を例示したが、浴室、トイレ、洗面等の住戸で用いられる水を使う設備をはじめ、工場等で使用される水廻り設備に適用されてもよい。

１ 給水路
２ 吐出口
３ オゾンガス混入制御部
４ 気泡発生部
７ 止水弁
８ 大気開放弁
９ オゾンガス供給量調整部
１０ オゾンガス発生部
１５ 減圧部
１６ 加圧部
１７ 通水検知手段
１８ オゾンガス供給停止制御部

Claims (5)

1. 給水路の下流端に吐出口を備えるとともに、給水路の途中に、オゾン濃度が３０ｐｐｍ以下のオゾンガスを給水路に混入してオゾンガス混入水を生成するオゾンガス混入制御部と、減圧部を上流側に加圧部を下流側に有するベンチュリー管状の流路を形成する気泡発生部とを備えており、気泡発生部はオゾンガス混入制御部の下流側の給水路に設けられており、オゾンガス混入制御部で生成したオゾンガス混入水を気泡発生部の減圧部及び加圧部に通過させて、オゾンガス混入水中の気泡を剪断することにより微細化したオゾンガスの気泡を発生させ、吐出口からオゾンガスの気泡を含有するオゾン気泡含有水を吐出することを特徴とするオゾン気泡含有水吐出装置。
2. オゾンガス混入制御部よりも上流側の給水路に止水弁が設けられ、止水弁よりも下流側でかつオゾンガス混入制御部よりも上流側の給水路に大気開放弁が設けられており、前記大気開放弁は吐出口よりも上方の位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のオゾン気泡含有水吐出装置。
3. オゾンガス混入制御部でボイド率が５％以上のオゾンガス混入水を生成させるようにしていることを特徴とする請求項１または２に記載のオゾン気泡含有水吐出装置。
4. オゾンガス混入制御部は、コロナ放電でオゾンガスを発生させるオゾンガス発生部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のオゾン気泡含有水吐出装置。
5. 止水弁よりも下流側の給水路の通水の有無を検出する通水検知手段と、給水路へのオゾンガスの供給を停止するオゾンガス供給停止制御部とを備えており、前記オゾンガス供給停止制御部は、通水検知手段で給水路に通水が無いことを検出した場合にオゾンガスの供給を停止することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のオゾン気泡含有水吐出装置。

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