JP7024021B2 - オゾン処理装置 - Google Patents

Description

本発明はオゾン処理装置に関する。

オゾンによって被処理物の脱臭や殺菌を行うオゾン処理装置が広く用いられている。この種のオゾン処理装置は、オゾンを流体（気体や液体）に含有させるオゾン生成装置を備え、オゾンを含有させた流体を被処理物に供給して所要の効果を得る。

オゾン生成装置は外部から取り込んだ流体にオゾンを含有させてから流出させるが、オゾン生成装置に取り込まれた段階の流体に高濃度のオゾンが含まれていると、オゾン生成装置を構成する機器に対して害を及ぼす。例えば、特許文献１や特許文献２に記載されている従来のオゾン生成装置では、オゾン生成装置を密閉空間内で使用すると、オゾン生成装置から密閉空間に放出されたオゾンが、密閉空間内を循環した後に再びオゾン生成装置に取り込まれ、オゾンを発生させるランプ、ランプに電力を供給する電源、流体を循環させるファン等がオゾンによって劣化するおそれがある。

特許文献３に記載されている生活用品脱臭装置では、オゾン生成装置で発生させたオゾンを含む空気を処理室内に供給し、処理室内で脱臭を行った後の空気を装置外の大気中に排出する。この排出通路中にオゾン分解器を配設し、排出される空気に含まれるオゾンをオゾン分解器により分解してオゾン濃度を低下させる。このような構成であると、オゾン分解器の分解性能を超える高濃度のオゾンを処理室内に満たした場合や、オゾン分解器が劣化している場合に、十分にオゾンが分解されず、環境基準値以上のオゾンを含む空気が装置外に漏出してしまう。また、オゾンが残留した外気をオゾン生成装置が再び取り込んでしまい、オゾン生成装置の構成部品がオゾンによって劣化してしまうおそれもある。特に、エキシマランプのように効率よく高濃度のオゾンを生成する部品をオゾン生成装置に用いた場合に、顕著な問題となる。

特許文献４に記載されているロッカー等の脱臭装置では、脱臭の対象となる収納部とは別に設けた気流ダクト内に、空気の流れの上流側から順にファン、オゾン発生器、反応室及び触媒ユニットを設けている。ファンの回転により収納部から気流ダクトに吸引した空気に含まれる臭気成分が、オゾン発生器により供給されるオゾンにより反応室内で酸化分解され、脱臭済みの空気が気流ダクトから排出されて収納部に戻される。このとき、反応室で臭気成分と反応されなかった未反応のオゾンが触媒ユニットを通過することで分解される。このような構成であると、臭気成分とオゾンとの反応時間が短いので、効率的よく脱臭を行うことができないという問題がある。臭気成分とオゾンとの反応時間を長くさせるために反応室を大きくすると、脱臭装置をコンパクトにすることが難しい。また、気流ダクトからの排気に含まれるオゾンについては反応室の下流側に設けた触媒ユニットで分解するが、外部から気流ダクトに吸引する空気に含まれるオゾンについては対策されていないため、特許文献１ないし特許文献３と同様に、循環する空気に含まれるオゾンによってファンやオゾン発生器が劣化するおそれがある。

特開平７－１８７６１１号公報 特開平７－２３６６８４号公報 特開２００２－３４５９３７号公報 特開平９－２３９０１６号公報

本発明は、効率のよい脱臭や殺菌を行うことが可能なオゾン処理装置を提供することを目的とする。

本発明のオゾン処理装置は、オゾンを生成するオゾン発生手段と、流体を流れさせるファンと、オゾン発生手段の動作とファンの動作を制御する制御手段とを備えるオゾン生成装置を内部に収容し、オゾンにより処理される被処理物を配設して密閉される処理室を内部に形成する外部筐体を備え、オゾン生成装置の筐体の外側と外部筐体の内側で、流路管無しにオゾン生成装置の流出口と流入口を空間的に接続する流路を設け、オゾン生成装置の筐体の端壁に流入口が形成され、オゾン生成装置は、流入口と外部筐体とが近接する位置に収容され、制御手段は、オゾン発生手段を動作させてから時間差をおいてファンを動作させ、流出口から流出されたオゾンを含有する流体は、処理室を通って被処理物を処理した後に、外部筐体によって流れの向きが変えられて流入口から再び流入することを特徴とする。

オゾン処理装置は、被処理物を処理した後の流体に含まれるオゾンの少なくとも一部を除去するオゾン除去手段を備えてもよい。

本発明によると、被処理物の効率のよい脱臭や殺菌を行うことが可能なオゾン処理装置を得ることができる。

本発明を適用したオゾン生成装置の内部構造を示す断面図である。 本発明を適用した異なる実施形態のオゾン生成装置の内部構造を示す断面図である。 本発明を適用したオゾン処理装置の内部構造を示す断面図である。

図１に示すオゾン生成装置１０は、筐体１１に形成した流入口１２から流体を取り込み、筐体１１内で流体にオゾンを含有させて流出口１３から筐体１１外に排出する。筐体１１内には、ファン３０、エキシマランプ３１（オゾン発生手段）、電源３２（オゾン発生手段）及び始動補助光源３３が配設される。

筐体１１は、略平行な一対の端壁１４，１５と、端壁１４と端壁１５を接続する略平行な一対の側壁１６，１７とを有しており、端壁１４に流入口１２が形成され、端壁１５に流出口１３が形成されている。断面図である図１では端壁１４，１５と側壁１６，１７の４つの壁部のみを示しているが、筐体１１は流入口１２と流出口１３以外の箇所が密閉された構造になっている。側壁１６と側壁１７を結ぶ方向（図１の上下方向）を筐体１１の幅方向とする。筐体１１の幅方向において、流入口１２と流出口１３はそれぞれ対応する端壁１４，１５の略中央に位置している。筐体１１内には隔壁１８が設けられている。隔壁１８は、筐体１１の幅方向で側壁１６と側壁１７の間に位置し、側壁１６及び側壁１７と略平行に延設されており、側壁１６と隔壁１８の間にランプ収納室１９が形成され、側壁１７と隔壁１８の間に電源収納室２０が形成される。筐体１１内には、流入口１２とランプ収納室１９及び電源収納室２０の間を空間的に接続する流入室２１と、流出口１３とランプ収納室１９及び電源収納室２０の間を空間的に接続する流出室２２が形成される。

ファン３０は、流入口１２に隣接する位置で流入室２１内に配設されており、中心軸３０ｘを中心として回転する。ファン３０が回転すると、図１に白抜きの太矢印で示す流体の流れが生じる。まず筐体１１の外部から流入口１２を通して流入室２１内に流体が流入し、流入した流体は隔壁１８の両側に分流されてランプ収納室１９と電源収納室２０を通り、流出室２２で合流して流出口１３を通って筐体１１の外に排出される。つまり、流入口１２側を上流、流出口１３側を下流として流体が流れる流路が形成され、隔壁１８が設けられた範囲で流路が筐体１１の幅方向に分割されている。隔壁１８は、筐体１１の幅方向において中心軸３０ｘよりも側壁１７寄りの位置に配設されている。そのため、ファン３０が回転すると、流入室２１から下流に進む流体はランプ収納室１９側へ支配的に流れる。また、筐体１１の幅方向において、流入口１２の中心と流出口１３の中心はそれぞれ、ファン３０の中心軸３０ｘと略一致する位置にある。すなわち、幅方向において、流入口１２の中心と流出口１３の中心はいずれも、隔壁１８よりも側壁１６（ランプ収納室１９）寄りに位置している。

エキシマランプ３１はランプ収納室１９内に配設され、電源３２は電源収納室２０内に配設されている。エキシマランプ３１は紫外線を放射して周囲の酸素からオゾンを生成する。始動補助光源３３は隔壁１８に取り付けられており、紫外線を放射してエキシマランプ３１の始動を容易にさせる。電源３２は、ファン３０、エキシマランプ３１及び始動補助光源３３に電力を供給する。オゾン生成装置１０には筐体１１の外部から操作可能な操作部３４（制御手段）が設けられ、操作部３４を操作することによってオゾン生成装置１０におけるファン３０やエキシマランプ３１の動作を制御することができる。例えば、オゾン生成装置１０の起動時に、ファン３０とエキシマランプ３１をほぼ同時に動作させることや、先にエキシマランプ３１を点灯させ、所定（一定）の時間が経過した後、ファン３０を回転させることもできる。また、オゾン生成装置１０の停止時は、先にエキシマランプ３１を消灯させ、その消灯から所定（一定）の時間が経過した後、ファン３０の回転を止めるといった動作が可能である。

オゾン生成装置１０はさらに、オゾンを除去する能力を有するオゾン除去手段４０を備えている。オゾンの除去とは、分解や吸着のように流体に含まれるオゾンを減らす機能全般を含む概念であり、オゾンを吸着分解する活性炭や触媒、波長２５４ｎｍの光を放射してオゾンを分解する低圧水銀ランプ等、任意のものをオゾン除去手段４０として選択可能である。オゾン除去手段４０は流入口１２の入り口に設けられており、流入口１２から流入室２１内に流入する流体のオゾン濃度を低下させることができる。

以上の構成のオゾン生成装置１０は、筐体１１の外部にある流体にオゾンが含まれている場合に、上流側に位置するオゾン除去手段４０によってオゾンの少なくとも一部を除去してから流入口１２を通して筐体１１内に流体を流入させるため、筐体１１内に配設されているファン３０、エキシマランプ３１、電源３２及び始動補助光源３３等の構成部品がオゾンにより劣化することを防止または軽減できる。筐体１１の流入室２１に流入した流体（オゾン除去手段４０によるオゾン除去を経た流体）は、ランプ収納室１９を通過する際に、エキシマランプ３１により生成された高濃度のオゾンを含有する状態となる。一方、電源収納室２０を通る流体は、オゾン除去手段４０によりオゾンが除去された状態を維持して電源３２を冷却する。そして、ランプ収納室１９と電源収納室２０のそれぞれを通ったオゾン濃度の異なる流体が流出室２２で合流し、オゾンが含有された流体が流出口１３から排出される。流入口１２から流入室２１に流れる流体よりも、流出室２２から流出口１３に流れる流体の方がオゾンの濃度が高い。このようにオゾン生成装置１０は、上流側に設けたオゾン除去手段４０によってオゾンを除去して筐体１１内の構成部品をオゾンによる劣化から守りつつ、高濃度のオゾンを含む流体を効率よく外部に供給することができる。また、流入口１２を塞ぐ程度の大きさのオゾン除去手段４０を設けた構成は、オゾン生成装置１０のコンパクト化も損なわない。

オゾン生成装置１０ではさらに、エキシマランプ３１と電源３２の間に設けた隔壁１８によって、エキシマランプ３１が放射する紫外線から電源３２を保護することができる。また、上述のように、筐体１１の幅方向において隔壁１８をファン３０の中心軸３０ｘよりも電源３２（側壁１７）側に配置したことで、流入室２１から下流に進む流体がエキシマランプ３１を有するランプ収納室１９側へ支配的に流れ、流体に効率よくオゾンを含有させることができる。

以上に説明したオゾン生成装置１０では、最も上流側の流入口１２に隣接する位置にオゾン除去手段４０を配設しているが、オゾン除去手段を配設する位置を異ならせることもできる。その一例として示す図２のオゾン生成装置１１０では、オゾン除去手段１４０を電源収納室２０内における電源３２の上流に配設している。この構成によると、流入室２１からランプ収納室１９と電源収納室２０に分流される流体のうち、電源収納室２０を通って電源３２を冷却する流体に含有されるオゾンの少なくとも一部をオゾン除去手段１４０によって除去することで、オゾンによる電源３２の劣化を防止または軽減できる。このように、オゾン発生手段の一部の構成要素の上流に限定した形態でオゾン除去手段を設ける構成も有効である。

また、図２のオゾン除去手段１４０に加えて、ランプ収納室１９内におけるエキシマランプ３１の上流側にオゾン除去手段を配設することも可能である。この構成では、図１のオゾン生成装置１０と同じく、エキシマランプ３１と電源３２の両方についてオゾンによる劣化を防ぐ効果が得られる。さらなる変形例として、流入室２１内にオゾン除去手段を配設することも可能である。つまり、オゾン発生手段を構成する要素よりも上流側であるという条件を満たしていれば、任意の位置にオゾン除去手段を配置することができる。

図３に示すオゾン処理装置５０は、先に説明した図１のオゾン生成装置１０を外部筐体５１内に収めたものである。外部筐体５１内には、オゾン生成装置１０における流出口１３の下流側と流入口１２の上流側を空間的に接続する処理室５２が形成されており、処理室５２内には被処理物５３が配設される。オゾン生成装置１０のファン３０を回転させると、流入口１２から流入室２１内に流入した流体がランプ収納室１９と電源収納室２０に分流する。流入室２１内の流体はオゾン除去手段４０によりオゾンの少なくとも一部が除去されており、ランプ収納室１９を通る流体にはエキシマランプ３１により生成したオゾンが含有され、電源収納室２０を通る流体はオゾン除去手段４０によりオゾンが除去された状態が維持され、これらの流体が流出室２２で合流して流出口１３から流出して処理室５２内に流れる。流出口１３から流出したオゾンを含む流体は、処理室５２内で被処理物５３を処理した後に、オゾン除去手段４０で残留オゾンの少なくとも一部が除去されて流入口１２から再び流入室２１に流入する。このような構成にすることで、外部筐体５１内の密閉した処理室５２に対してエキシマランプ３１により高濃度のオゾンを含む流体を供給した場合でも、処理室５２を経てオゾン生成装置１０に再び流入する流体のオゾン濃度をオゾン除去手段４０により下げるので、オゾン生成装置１０内のファン３０、エキシマランプ３１、電源３２及び始動補助光源３３等がオゾンにより劣化することを防止または軽減できる。また、オゾン生成装置１０における上流側にオゾン除去手段４０を配設しているため、オゾン生成装置１０のコンパクト化は損なわずに、処理室５２については被処理物５３を処理するための十分な大きさや形状に設定することができ、効率よく被処理物５３の脱臭や殺菌を行うことが可能である。なお、図３のオゾン処理装置５０は図１のオゾン生成装置１０を外部筐体５１内に収めているが、外部筐体５１内に図２のオゾン生成装置１１０等の異なる形態のオゾン生成手段を収めることもできる。

図３に示すオゾン処理装置５０の動作は、オゾン生成装置１０の筐体１１に設けた操作部３４もしくはオゾン処理装置５０の外部筐体５１に設けた操作部（図示せず）を介して制御する。動作態様の一例としては、まず始動補助光源３３を照射してエキシマランプ３１を点灯させる。エキシマランプ３１の点灯から所定（一定）の時間経過後、ファン３０を回転させる。先にエキシマランプ３１を点灯させることで、ランプ収納室１９内の残存流体にオゾンを含ませておくことができるため、オゾン生成装置１０の起動初期段階からオゾンが含有した流体を筐体１１の外に排出できる。

そして、処理室５２内で被処理物５３を処理した後、エキシマランプ３１を消灯させる。エキシマランプ３１の消灯後に時間差をおいてファン３０の回転を止めて、オゾン生成装置１０の動作を停止させる。先にエキシマランプ３１を消灯させることで、ランプ収納室１９を通る流体にオゾンは含有されなくなり、電源収納室２０を通る流体はオゾン除去手段４０により少なくとも一部のオゾンが除去された状態が維持されるため、流出口１３から流出した流体のオゾン濃度は下がる。そして、流出口１３から流出した流体は、処理室５２を通って再びオゾン除去手段４０でオゾンの少なくとも一部が除去されて流入口１２から再び流入室２１に流入する。すなわち、エキシマランプ３１を消灯させた後もファン３０を回転させて流体の循環を継続させることで、オゾン処理装置５０内（オゾン生成装置１０内および処理室５２内）を流れる流体に含まれるオゾンは、オゾン除去手段によって徐々に除去される。このような動作にすることで、オゾン処理装置５０内のオゾン濃度を効率良く環境基準値以下まで下げることができ、オゾン処理装置５０を安全に使用することができる。エキシマランプ３１の消灯（オゾンの生成停止）後にファン３０の回転を停止するタイミングとしては、所定（一定）の時間経過後に自動的に停止するように制御することができる。また、オゾン生成装置１０の筐体１１もしくはオゾン処理装置５０の外部筐体５１には、一定濃度以上のオゾンが含まれるか否かを検出するオゾンセンサ（図示せず）を設けてもよい。この構成では、エキシマランプ３１の消灯（オゾンの生成停止）後に、オゾンセンサによって検出されるオゾンの濃度が所定値以下になったときにファン３０を停止させるように制御することができる。なお、オゾン処理装置５０の動作態様は上述に限らず、適宜制御できる。

以上の各実施形態のオゾン生成装置１０，１１０では、流入口１２と流出口１３を筐体１１の幅方向の略中央に配置している。この構成と異なり、流入口１２や流出口１３を筐体１１の幅方向でランプ収納室１９（側壁１６）側に寄せて配置してもよい。筐体１１の幅方向において、流入口１２と流出口１３のそれぞれの中心は隔壁１８に関して電源収納室２０よりもランプ収納室１９（側壁１６）寄りに位置しているが、さらに筐体１１の端壁１４，１５に関しても、流入口１２と流出口１３をランプ収納室１９寄りの配置にしてもよい。これらのような配置にすることで、筐体１１内で分流される流体がランプ収納室１９側に流れやすくなり、エキシマランプ３１による流体へのオゾンの含有を効率的に行わせることができる。

本発明のオゾン生成装置とオゾン処理装置は、オゾンを含有させる流体として気体と液体のいずれに適用することも可能である。実施形態のオゾン生成装置１０，１１０とオゾン処理装置５０はそれぞれ、オゾン発生手段としてエキシマランプ３１を有し、このタイプはオゾンを含有させる流体として気体（空気）が適している。しかし、オゾン発生手段等の構成を適宜変更することで、流体として液体を用いるタイプのオゾン生成装置やオゾン処理装置にも適用が可能である。また、エキシマランプ３１以外にもオゾン発生手段として、低圧水銀ランプや、放電を利用したもの（放電方式）が適用可能である。

なお、オゾン生成装置１０，１１０とオゾン処理装置５０は、上述の形態に限定されるものではない。本発明はオゾン発生手段を備えたオゾン生成装置及びオゾン処理装置全般に適応可能である。

１０ １１０ オゾン生成装置
１１ 筐体
１２ 流入口
１３ 流出口
１４ １５ 端壁
１６ １７ 側壁
１８ 隔壁
１９ ランプ収納室
２０ 電源収納室
２１ 流入室
２２ 流出室
３０ ファン
３０ｘ 中心軸
３１ エキシマランプ（オゾン発生手段）
３２ 電源（オゾン発生手段）
３３ 始動補助光源
３４ 操作部（制御手段）
４０ １４０ オゾン除去手段
５０ オゾン処理装置
５１ 外部筐体
５２ 処理室
５３ 被処理物

Claims (2)

1. オゾンを生成するオゾン発生手段と、流体を流れさせるファンと、前記オゾン発生手段の動作と前記ファンの動作を制御する制御手段とを備えるオゾン生成装置を内部に収容し、オゾンにより処理される被処理物を配設して密閉される処理室を内部に形成する外部筐体を備え、
   前記オゾン生成装置の筐体の外側と前記外部筐体の内側で、流路管無しに前記オゾン生成装置の流出口と流入口を空間的に接続する流路を設け、
   前記オゾン生成装置の前記筐体の端壁に前記流入口が形成され、前記オゾン生成装置は、前記流入口と前記外部筐体とが近接する位置に収容され、
   前記制御手段は、前記オゾン発生手段を動作させてから時間差をおいて前記ファンを動作させ、
   前記流出口から流出されたオゾンを含有する流体は、前記処理室を通って前記被処理物を処理した後に、前記外部筐体によって流れの向きが変えられて前記流入口から再び流入することを特徴とするオゾン処理装置。
2. 前記被処理物を処理した後の流体に含まれるオゾンの少なくとも一部を除去するオゾン除去手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のオゾン処理装置。

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