JP2018038944A - オゾン水シャワー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、水道水の圧力のみでオゾンガス濃度の高いオゾン水を生成する小型のオゾン水シャワー装置を提供することである。【解決手段】オゾン水シャワー装置は、空気からオゾンガスを発生するオゾン発生器と、このオゾン発生器により発生したオゾンガスと上水道から流入する水とを混合し溶解してオゾン水を生成するアスピレーターと、このアスピレーターから放出されたオゾン水を一時的に貯留し、加圧および撹拌されることで、オゾンガスの気泡がオゾン水にさらに溶解する密閉された加圧拡散混合器と、この加圧拡散混合器からのオゾン濃度の高まったオゾン水を放出するシャワーヘッドとを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、水道水の水圧のみを利用したオゾン水シャワー装置に関する。

従来よりオゾン水は食品の殺菌や医療用の殺菌などに幅広く使用されているが、毛髪を洗浄する温水シャワーにオゾンガスを溶解したオゾン水を使用すると消毒殺菌効果のほかに、古い毛髪用リンスや化粧薬剤などを分解させる洗浄効果があることや、毛根付近の血流を良くする効果があることが知られていた。また、ヘアーケアーを行った後の美容師の手や手首などを殺菌消毒したり、臭気を取り除くのにも効果が認められていた。

このようなオゾン水を生成する装置としては、オゾン発生器から発生するオゾンガスと空気の混合ガスに高圧力をかけて水のタンクへマイクロバブルとして導入して製造する装置や給水管へ圧力をかけて吹き込む方法のものであった。

一般に供給されている上水道の圧力はおよそ１５０ｋｐａから２００ｋｐａ（単位平方ｃｍ当たり１．５ｋｇから２．０ｋｇ）あるため、オゾンガスと空気の混合ガスを吹き込むにはかなりの圧力をかける必要があり、そのため混合ガスを加圧するための加圧ポンプを備えることになるため装置は大型となり、また制御も複雑となった。

これに対して、アスピレーターのような気液混合器を使用し水道水の水圧のみを利用するオゾン水生成装置が提案された。例えば、特許文献１に記載されているようなものであった。

図６は、特許文献１に記載された従来のオゾン含有液生成装置の構成を示すものである。

図６において、オゾン含有液生成装置６０は、オゾンを発生するオゾン発生器６１と、発生させたオゾンを水に含有させてオゾン水を生成する気液混合器６２と、オゾン発生器６１に原料ガスを導入する気体導入路６３と、気液混合器６２に水を導入する液体導入路６４と、生成したオゾン水６５を気液分離する気液分離機６６と、オゾン水６５から分離されたオゾンを含む気体を気体導入路６３に還流する還流気体還流路６７と、気液分離された後のオゾン水６５を外部に導出するオゾン含有液導出路６８と、液体導入路６４上に設けられ、気液混合器６２に導入される水の流量の上限を規制する定流量弁６９とを備えている。

特開２０１３−２０２４９３号公報

しかしながら、上記従来例のオゾン含有液生成装置では、吐出口７０からオゾン水と共に排気されるオゾンガス濃度を安全なレベルまで下げる必要があるため、気液分離機で余剰のオゾンを分離しオゾン発生器６１に戻したり、気液混合器６２への水の流量を制限する必要があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされ、その目的とするところは、簡単な構成で、水道水の圧力のみでオゾンガス濃度の高いオゾン水を生成する小型のオゾン水シャワー装置を提供することである。

上記従来の課題を解決する本発明に係るオゾン水シャワー装置は、空気からオゾンガスを発生するオゾン発生器と、このオゾン発生器により発生したオゾンガスと上水道から流入する水とを混合し溶解してオゾン水を生成するアスピレーターと、このアスピレーターから放出されたオゾン水を一時的に貯留し、加圧および撹拌されることで、オゾンガスの気泡がオゾン水にさらに溶解する密閉された加圧拡散混合器と、この加圧拡散混合器からのオゾン濃度の高まったオゾン水を放出するシャワーヘッドとを備えている。

これにより、オゾン水シャワー装置は、水道水の圧力のみでオゾンガス濃度の高いオゾン水を生成することができ、装置全体を小型化することが可能となる。

また、アスピレーターは流入した水を渦状に回転させる渦発生器を備えるので、オゾン水シャワー装置は、加圧拡散混合器内でのオゾン水の撹拌が激しく行われ、気泡のオゾンガスがオゾン水に溶解しやすくなる。

また、オゾン水シャワー装置はオゾン発生器からのオゾンガスのオゾン濃度が２０ｐｐｍ乃至６０ｐｐｍであって、加圧拡散混合器の容量が、１秒単位当たりのオゾン水の流入量のおよそ３倍であるので、この濃度のオゾンガスが混合したオゾン水へオゾンの溶解が十分行われる時間、加圧拡散混合器で貯留されるので必要なオゾン濃度のオゾン水がシャワーヘッドから放出され、かつシャワーヘッドからは十分低濃度のオゾンガスが放出される。

また、オゾン水シャワー装置の加圧拡散混合器からシャワーヘッド側への単位時間当たりのオゾン水の流出量は、アスピレーター側からの単位時間当たりのオゾン水の流入量と同じもしくはやや大きいので、加圧拡散混合器がオゾン水で満たされることがなく、アスピレーターの自吸作用は常に働くことになる。

さらに、オゾン水シャワー装置のシャワーヘッドにはオゾン発生器の起動を制御するスイッチを備え、スイッチがオン状態のときにはアスピレーターでオゾンガスが混合され、スイッチがオフ状態のときには空気が混合される。

このため、シャワーヘッドから放出される水をオゾン水と空気濃度の高い水とに手元で切り替えられるので、操作者は洗浄対象物の汚染度に応じて適する水を容易に切り替えて使用することが可能となる。

本発明のオゾン水シャワー装置は、水道水の圧力のみでオゾン濃度の高いオゾン水を生成し、装置全体を小型に構成できるという利点がある。

本発明の実施の形態１におけるオゾン水シャワー装置の構成を示す図である。 図１に示したオゾン水シャワー装置におけるアスピレーターの構造を示す図である。 （Ａ）図１に示したオゾン水シャワー装置における加圧拡散混合器の空洞状態から気液混合水が流入したときの様子を示す図である。（Ｂ）加圧拡散混合器に気液混合水が貯留して撹拌される様子を示す図である。 本発明の実施の形態２におけるオゾン水シャワー装置の構成を示す図である。 図４に示したオゾン水シャワー装置におけるシャワーヘッダの構造を示す図である。 従来のオゾン含有液生成装置の構成を示す図である。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、装置全体を小型化することにより、美容室やヘヤ―サロンの洗面台に設置することを可能としたオゾン水シャワー装置を例にして説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるオゾン水シャワー装置の構成を示す図であり、図２は本実施の形態で使用するアスピレーター（ニシザワ製金属アスピレーター品名ＭＡ−２）の構造を示す図である。

まず、図１および図２を用いて本実施の形態におけるオゾン水シャワー装置の構成について説明する。

図１において、手動開閉バルブ２は上水道１からその水圧をそのまま維持した状態で加熱された温水を、オゾン水シャワー装置の給水口へ供給する開閉バルブである。オゾン水シャワー装置は、水流／水圧検出スイッチ３と、アスピレーター４と、オゾン発生器８と、加圧拡散混合器１０と、シャワーヘッド１１とを備えており、アスピレーター４内の流路と加圧拡散混合器１０の給水口とは流水路５を介して水平方向に一直線につながっている。

水流／水圧検出スイッチ３は手動開閉バルブ２からの温水の水流あるいは水圧を検出するスイッチであり、流路内の回転板に取り付けられたマグネットの移動によりオンオフ作動するリードスイッチとからなる水流スイッチや、流路内の水圧によりダイヤフラムがマイクロスイッチを押す水圧検出スイッチである。

オゾン発生器８は絶縁物を挟んだ金属電極間に交流高電圧を印加して無声放電を生じさせ、外部からの空気６を電極間に通過させることにより、オゾンガスを発生するものである。このため、空気中の粉じんはオゾンガスの生成に支障を起こすのでオゾンガス発生器８の空気取り入れ部には空気用フィルター７を備えている。また、オゾンガス発生器８は高電圧回路を備えており水分の浸入は好ましくないので、逆止弁９を設けている。

このオゾン発生器８はＤＣ電源（ＡＣアダプター）で駆動するが、電源スイッチ１２と水流／水圧検出スイッチ３の両方がオン状態となった場合のみ動作する。

アスピレーター４は小型の金属製アスピレーターであり、給水口２１から流入した液体と吸気口２３から流入する気体とを混合し、放水口２２から気液混合水を放出するものである。

図２において、給水口２１と放水口２２間の途中に液体流路を狭窄し断面積を小さくすることでベンチュリー効果による圧力低下が狭窄部に生じる。本実施の形態の例では、給水口２１での温水の水圧が１５０ｋｐａから２００ｋｐａのとき、この狭窄部では最大２０ｍｍＨｇの減圧（負圧）が発生する。

この減圧によって、空気フィルタ７を通して空気６がオゾンガス発生器８へ取り込まれ、オゾンガスと空気の混合ガスとなってアスピレーター４の吸気口から吸い込まれる。そして、吸引された混合ガスは低圧状態で温水へ混入し、温水は気液混合水となって放水口から放出される。

さらに、アスピレーター４の給水口２１には通過する液体を渦状に回転するために傾斜した形状の羽根２４が設けられており、これにより気液混合水は放水口２２から渦状に回転しながら流出する。

また、アスピレーター４の吸気口２３には逆流防止弁２５が設けられており、狭窄部の圧力が吸気口２３の圧力より低くなると吸気口２３から気体が流入するが、狭窄部の圧力が高くなったときは逆流防止弁２５が吸気口２３側に移動し気体の流路を塞ぐ。これは上記のオゾンガス発生器８で説明した逆止弁９に相当する。

加圧拡散混合器１０は、円筒型空洞を横置きにした密閉のタンクであり、円筒の一方の円板中央に流水路５につながる給水口を有し、他方の円板中央に放水口を備える。このタンクの内部容量は５００ｍｌから１０００ｍｌであり、これは後述するように気液混合水の流量を毎分１０リットルから２０リットルとしているので、１秒当たりの気液混合水の流入量のおよそ３倍である。また、放水口の口径（内径）は給水口の口径（内径）と同じもしくはやや大きく設定され、タンク内が気液混合水で満たされないようにしている。これはタンク内が気液混合水で満たされてしまうとアスピレーター４での温水の流れが制限され混合ガスを自吸する作用が十分働かなくなるからである。なお、本実施の形態の場合、放水口の口径は給水口の口径と同じであることが好ましい。

以上のように構成されたオゾン水シャワー装置について、以下にその動作を説明する。

まず、手動開閉バルブ２が閉じられていると温水がアスピレーター４へ流れないため、水流／水圧検出スイッチ３がオフ状態となり、オゾンガス発生器８は動作せず、また、アスピレーター４内での自吸作用も起こらないので吸気口へ空気が吸い込まれることもない。

次に、手動開閉バルブ２が開かれると温水がアスピレーター４へ流れるため、水流／水圧検出スイッチ３がオン状態となり、オゾンガス発生器８で放電が開始される。

次に、アスピレーター４に温水が流れると、自吸作用により外気（空気）６が空気用フィルタ７を通過してオゾンガス発生器８に取り込まれ、オゾンガスが生成される。このオゾンガスと空気との混合ガスは逆流防止弁９を通過してアスピレーター４の吸気口へ供給される。そして、アスピレーター４内で温水に混入し、気液混合水となって放水口から流水路５に流出される。このとき、気液混合水はアスピレーター４内の傾斜した羽根により強力に渦状に回転しながら流水路５を通過し、加圧拡散混合器１０のタンク内に放出される。

図３はこのときの加圧拡散混合器１０のタンク内に噴出した気液混合水の様子を示した図である。なお、図中の○は気泡を表している。

図３（Ａ）は、加圧拡散混合器１０が空洞状態から気液混合水が流入したときの様子を示すもので、給水口３１から流入した気液混合水は噴出し、対抗する放水口側の面に衝突しながらタンク内に渦を巻きながら溜まっていく。このとき、タンク内の圧力は貯留していた空気や気泡からのオゾンガスにより上昇する。

図３（Ｂ）はタンク内に気液混合水が溜まり、安定して放水口からオゾンガスの溶解したオゾン水が放出される様子を示すものである。この状態では、気液混合水の流れが給水口から流入した後、急激に流れが遅くなるので、アスピレーター４で気液混合水となったときの水圧が１０ｋｐａから２０ｋｐａまで低下していたものが、５０ｋｐａから１００ｋｐａまで上昇する。そして、加圧下に置かれることでオゾンガスと空気との混合ガスは微細化し温水への溶解が進む。さらに気液混合水は渦状に回転しながら流入するためタンク内で撹拌され混合ガスの気泡が温水と接触する時間が増加することも作用し、オゾンガスの温水への溶解度が高まる。

そして、最後に、オゾン濃度が高められた状態で、気液混合水であるオゾン水は加圧拡散混合器１０の放水口３２からホースでシャワーヘッド１１へ流れ、放出される。

以上のように、アスピレーター４で混合されたオゾンガスと空気との混合ガスと温水との気液混合水が加圧拡散混合器１０内で加圧され、撹拌されることにより、微細化されたオゾンガスの気泡の温水への溶解が進むこととなる。具体的な数値としては、オゾン発生器８で発生するオゾンガス濃度２０ｐｐｍ〜６０ｐｐｍ、温水の流量毎分１０リットル〜２０リットルの場合、シャワーヘッド１１の接続部での温水のオゾン水濃度は０．５ｐｐｍ〜３ｐｐｍとすることができた。このことは、加圧拡散混合器１０が備えられていない場合の同じ条件下での温水のオゾン水濃度が０．１ｐｐｍ〜０．５ｐｐｍであるので、本発明に係る加圧拡散混合器１０はオゾン水濃度を約５倍にする効果があることを示している。なお、このオゾン水の濃度は除菌効果や汚染有機物の分解に必要とされる０．５ｐｐｍ〜２ｐｐｍをクリアしており、本発明のオゾン水シャワー装置は殺菌消毒用途や消臭用途に使用可能であるといえる。

また、シャワーヘッド１１から気体として放出されるオゾンガス濃度は、シャワーヘッド１１部分で、本発明に係る加圧拡散混合器１０が備えられていない場合１ｐｐｍ〜３ｐｐｍであったが、本発明の実施の形態では加圧拡散混合器１０を備えることにより、０．０６ｐｐｍ以下であり、その後屋内で急速に拡散して０．０２ｐｐｍから０．０５ｐｐｍ以下となった。このことは、オゾンガスの大気汚染許容濃度は０．１ｐｐｍ以下とされているので、本実施の形態のオゾン水シャワー装置は使用上安全であることを示している。

なお、本実施の形態では、上水道からの水道水を加熱した温水を使用したが、これに限らず、加熱前の水道水を使用することも可能である。

また、本実施の形態では、アスピレーターに傾斜した羽根を付した構成により通過した気液混合水を渦状に回転させたが、これに限らず、アスピレーター内部あるいはその前後の流路中に複数の捻じれた管からなる渦発生器を設けて、気液混合水を渦状に回転させる構成も可能である。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態のオゾン水シャワー装置の構成図である。実施の形態１と相違する点は、手元スイッチ１３がある点であり、この手元スイッチ１３は水流／水圧検出スイッチ３とオゾン発生器８との間に直列につながっている。これにより、手元スイッチ１３は、オゾン発生器８からオゾンガスを発生させる、あるいは発生させないを切り替えるものとなる。

図５は、シャワーヘッド１１とオゾン水シャワー装置本体までのホースの構造を示す図である。

図５において、手元スイッチ１３はシャワーヘッドに取り付けられ、その手元スイッチからの信号線がオゾン水を通すホースに沿った形で一体構造となってオゾン水シャワー装置本体まで伸びている。信号線はオゾン水シャワー装置本体内でホースと分離し、オゾン発生器８に接続する。

以上のように構成されたオゾン水シャワー装置について、以下にその動作を説明する。

手元スイッチがオンの場合は、手動開閉バルブ２が開かれると水流／水圧検出スイッチ３がオンとなり、オゾン発生器８までの水流／水圧検出スイッチ３と手元スイッチ１３とで形成される閉ループが完成しオゾン発生器８が動作を開始する。その後の動作は実施の形態１と同一である。

次に、手元スイッチがオフの場合は、手動開閉バルブ２が開かれ水流／水圧検出スイッチ３がオンとなっても、オゾン発生器８までの閉ループが完成しないのでオゾン発生器８が動作を開始しない。このため、手動バルブ２を通過した温水がアスピレーター４に流入し、アスピレーター４内での自吸作用が生じた時には、オゾン発生器８から空気のみが供給される。

その後、加圧拡散混合器１０で空気が温水に溶解し、空気の溶解度が高められた温水がシャワーヘッド１１から放出される。

以上のように、シャワーヘッド１１に手元スイッチ１３を設けたことにより、シャワーヘッド１１から放出される温水をオゾン水と空気濃度の高い温水とに手元で切り替えられるので、操作者は洗浄対象物の汚染度に応じて適する温水を容易に切り替えて使用することが可能となる。

本発明はオゾン水シャワー装置に有用であり、装置全体を小型化することができるので美容室やヘヤ―サロンの洗面台に設置して毛髪や毛根の殺菌、洗浄や美容師の手などを洗浄、脱臭するのに適している。

１ 温水
２ 手動開閉バルブ
３ 水流／水圧検出スイッチ
４ アスピレーター
５ 流水路
６ 空気
７ 空気用フィルタ
８ オゾン発生器
９ 逆止弁
１０ 加圧拡散混合器
１１ シャワーヘッド
１２ 電源スイッチ
１３ 手元スイッチ
２１ 給水口
２２ 放水口
２３ 吸気口
２４ 羽根
２５ 逆流防止弁
３１ 給水口
３２ 放水口
６０ オゾン含有液生成装置
６１ オゾン発生器
６２ 気液混合器
６３ 気体導入路
６４ 液体導入路
６５ オゾン水
６６ 気液分離機
６７ 還流気体還流路
６８ オゾン含有液導出路
６９ 定流量弁

Claims (5)

1. 空気からオゾンガスを発生するオゾン発生器と、
   当該オゾン発生器により発生した前記オゾンガスと上水道から流入する水とを混合し溶解してオゾン水を生成するアスピレーターと、
   当該アスピレーターから放出された前記オゾン水を一時的に貯留し、加圧および撹拌されることで、前記オゾンガスの気泡が前記オゾン水にさらに溶解する密閉された加圧拡散混合器と、
   当該加圧拡散混合器からのオゾン濃度の高まったオゾン水を放出するシャワーヘッドと
   を備えたオゾン水シャワー装置。
2. 前記アスピレーターは流入した水を渦状に回転させる渦発生器を備える、
   請求項１に記載のオゾン水シャワー装置。
3. 前記オゾン発生器からのオゾンガスのオゾン濃度が２０ｐｐｍ乃至６０ｐｐｍであって、
   前記加圧拡散混合器の容量が、１秒単位時間当たりのオゾン水の流入量のおよそ３倍である
   ことを特徴とする請求項２に記載のオゾン水シャワー装置。
4. 前記加圧拡散混合器から前記シャワーヘッド側への単位時間当たりの前記オゾン水の流出量は、前記アスピレーター側からの単位時間当たりの前記オゾン水の流入量と同じもしくはやや大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載のオゾン水シャワー装置。
5. 前記シャワーヘッドには前記オゾン発生器の起動を制御するスイッチを備え、スイッチがオン状態のときには前記アスピレーターでオゾンガスが混合され、スイッチがオフ状態のときには空気が混合される
   ことを特徴とする請求項１に記載のオゾン水シャワー装置。

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