JP2006516930A - 衛生化システム及びシステム部材 - Google Patents

Abstract

他のシステム構成要素と流体連通した一以上の容器を備えた多目的衛生化システムが開示されている。システムの構成要素には、オゾンを液体に取り込むための渦−ベンチュリ、オゾンを渦−ベンチュリに供給するためのオゾン発生装置、同時の液体の容器への流入と容器からの流出を可能にする二重逆止め弁、及びシステムを通る流体の流れを促進するポンプがある。任意に、任意の一体ガス放出弁を備えた気液分離装置、オゾン破壊装置、酸化還元電位オゾンセンサ、又はポースルー式前置フィルターを、センサに組み込むことができる。

Description

本発明は、概略的には、衛生化システム及びシステムの個々の構成要素に関するものである。

本願は、２００３年１月１０日に出願された米国特許出願第６０／４３８，９８６号及び２００３年６月２６日に出願された米国特許出願第６０／４８２，５１９号についての優先権を主張するものであり、その利益を享受する権利がある。それらの特許出願は、何れも、参照することによって本願明細書に組み込まれている。
微生物汚染は、病気の一番の原因である。バクテリアやウィルスは、水中、食物及び表面に存在する。現在、微生物の増殖を排除及び／又は低減するのに利用することのできる幾つかの異なる技術がある。しかしながら、個々の方法の有効性は、取り扱う物質と存在する微生物の種類によるものである。加えて、化学薬剤は、単独で又は衛生化の過程で生じた副生物を通じて、人間の健康に対する有害な作用を有する。

きつい化学薬品は、表面を衛生化することはできるが、なかなか抜けない臭いや使用者の肌への腐食作用を有することがあり、食物を衛生化するのには受け入れがたい。

レイドに与えられた米国特許第４，１７３，０５１号は、攪拌して野菜を洗浄するのにパドル（櫂状体）を用いた野菜洗い機を開示しているが、バクテリアを減少させる備えがない。

ウェンに与えられた米国特許第５，９２７，３０４号は、土を除去するのに振動を用い、バクテリアを殺すのに紫外線を用いる食物洗浄機を開示している。

多数回の衛生化又は消毒を適用可能にする衛生化システムに対する要望がある。水を、経済的に、現場で、単一のユニットで衛生化又は消毒する消費者にとって安全な方法への要望がある。さらに、食物、野菜、植物、及び多くの人々が定期的に接触する表面は、危険な化学薬剤を使用しない効果的な衛生化システムによって利益を得るであろう。

本願明細書で使用されるように、衛生化の語は、例えば水のような液体或いは例えば物体、表面又は食品のような固体等の物質から望ましくない成分の少なくとも一部を除去することを意味する。浄化の語は、水又は他の液体に関連して用いられる場合には、本願明細書において衛生化の語と同義に用いられる。本願明細書で使用されるように、消毒の語は、液体又は固体の何れかの高度な衛生化を意味する。消毒のレベルでは、生きているバクテリア、ウィルス及び／又は他の感染性の病原体の大多数が、液体又は固体から除去される。しかしながら、消毒は、衛生化の高度な形態であって消毒よりも完全なプロセスを暗示する滅菌の語と同義には用いられない。

水のオゾン化

オゾン（O_３）は、強い酸化剤であり、食物及び水の消毒剤として広く使用されている。例には、デンバー等に与えられた米国特許第６，１７１，６２５号、スミス等に与えられた米国特許第６，２００，６１８号、及びオーディ等に与えられた米国特許第６，４８５，７６９号がある。しかしながら、これらのシステムは、大きな産業用システムであり、消費者に引き渡す前の再汚染を防止することができない。

コンラッドに与えられた米国特許第６，３９１，１９１号は、水を消毒するのにオゾンを用いる家庭用水処理器を開示している。

米国特許第５，４６０，７０５号（マーフィー等）、米国特許第５，７７０，０３３号（マーフィー等）、及び米国特許第５，９８９，４０７号（アンドリュース等）は、オゾンを発生させることのできる装置を開示している。そのようにして生産されたオゾンは、水をオゾン化するのに使用することができる。

渦−ベンチュリ装置

渦−ベンチュリ装置の分野を特徴づける重要な先行技術文献には、マッゼイに与えられた米国特許第４，１２３，８００号、チェンに与えられた米国特許第４，９３１，２２５号、チェンに与えられた米国特許第５，０６１，４０６号、チェンに与えられた米国特許第５，３０２，３２５号、マッゼイに与えられた米国特許第５，８６３，１２８号、ベーリングに与えられた米国特許第５，８８０，３７８号、及びガルシアに与えられた米国特許第５，８９３，６４１号がある。

ある流体の他の流体中への分散は、広範な種類のオペレーションの重要な特徴である。例えば、夥しい数の気体の溶解、気体−液体反応、及び溶解した気体のガス・ストリッピングの用途に、気体が液体中に分散される。気体は、気体とも混合される。液体もまた、希釈のため又は液体−液体反応のために、他の液体中に分散される。例には、消毒剤又は肥料の水への混入がある。

ある流体（添加流体）を他の流体（主流体）に分散させるため、多くの装置が開発されている。斯かる装置の目的は、釣り合いのとれた量の一方の流体を、他の流体と接触させることである。この流体の計量に加え、添加流体を、主流体によく溶解させ、分散させることが望ましい。添加流体が気体の場合には、溶解の効率は、泡の大きさと運動による。小さな泡の激しい運動は、気体の溶解を促進する。激しい動きは、液体の混合も助ける。

例えば、チェンに与えられた米国特許第４，９３１，２２５号は、気体を液体中に分散させる方法と装置を開示している。気体は、ベンチュリの上流の液体に注入される。その後、気体−液体混合物は、ベンチュリを通って流れ、超音速に加速された後、亜音速に減速される。その結果生じた衝撃波は、気体の泡を粉砕し分散させる。

チェンに与えられた米国特許第５，０６１，４０６号は、気体／液体混合物のベンチュリ装置への流れを制御するため、調整可能なコニカルミキサーを用いる気体を液体中に分散させる方法を開示している。コニカルミキサーは、ベンチュリ内に環状の開口を形成し、開口の大きさを制御する。気体は、ベンチュリの上流に超音速で注入される。気体／液体混合物は、超音速に加速され、次いで亜超音に減速される。その結果生じた衝撃波は、気体を液体中に分散させる。

チェンに与えられた米国特許第５，３０２，３２５号は、コニカルミキサーを用いた気体を液体中に分散させる方法を開示している。このミキサーは、円筒状のパイプ内に配置され、環状の流れを生じさせる。気体は、超音速でミキサーの上流に注入される。液体／気体混合物は、環状のギャップを通過する際に超音速に加速され、亜音速に減速されてその結果生じた衝撃波が気体を分散させる。環状の流れは、流れのより大きな部分を超音速にする。

これらの装置は、気体を分散させるものの、気体を注入するための追加のエネルギーも要するという問題を有している。

ベンチュリを基にしたインジェクタ・ミキサーも公知である。マッゼイに与えられた米国特許第４，１２３，８００号は、収縮部、スロート部、及び拡張部を備えたベンチュリ装置を開示している。複数の口が、スロート部の内側に角度をあけて配置され、スロート部の周りの環状チャンバーと相互に連絡している。

マッゼイに与えられた米国特許第５，８６３，１２８号は、収縮部、スロート部、及び拡張部を備えたベンチュリ式のミキサー・インジェクタを開示している。注入口が、スロート部に連続溝として形作られている。収縮部内の複数の捩り羽根が、流れの外側部分に回転運動を生じさせ、拡張内の複数のまっすぐな羽根が、混合を良くするため、幾分かの回転運動を取り除く。

ガルシアに与えられた米国特許第５，８９３，６４１号は、収束部、スロート部、及び拡張部を有するベンチュリ駆動のインジェクタを開示している。第二の（添加）流体が、拡張部の出口近くの溝に放射状に配置された複数のポートを通して注入される。第二の流体は、主流体の流れに対して垂直に注入される。

気液分離装置

液体中に同伴ガスが存在することは、しばしば生じ、多くの場合、望ましくない。これらには、同伴ガスが騒音を生じさせ又は部品を破損することのあるボイラーシステム及び液圧システムがある。気体を意図的に同伴させるシステムもある。これらには、酸素を取り除くための液体中への窒素の添加がある。これらのシステムにおいては、その後、同伴ガス及び追い出したガスの両方を取り除き、脱気した液体を供給することが必要である。

気液分離装置の他の用途は、酸素又はオゾンが水中に連行された後に、溶解していないそれらの気体を取り除くためのものである。オゾンは、水を消毒するのに使用される。水は、ある一定量のオゾンを溶解させることができるが、ほとんどのオゾン化プロセスは、ある一定量の溶解していないオゾンガスをもたらすことになる。溶解していないオゾンを、大気中に直接放出するのは危険である。斯かるプロセスの結果として生じた溶解していないオゾンガスを除去し、処理をする方法が必要である。

酸化還元電位（ＯＲＰ）センサ

酸化還元電位（ＯＲＰ）センサは、本技術分野で公知である。例えば、キンレン等に与えられた米国特許第５，２１８，３０４号及びモスリー等による米国特許出願第２００３／０１１２０１２号において公知である。

キンレン等に与えられた米国特許第５，２１８，３０４号は、流体のｐＨ及びＯＲＰ（酸化還元電位）を測定するのに、流体に浸すことのできるセンサを記述している。記載のセンサは、銀−塩化銀の参照電極と、金又は好ましくは白金等の貴金属のＯＲＰ（酸化還元電位）検出電極とを使用している。斯かる参照電極を使用することの不都合には、消費財の製造可能性の他に、経費検討がある。

モスリー等による米国特許出願第２００３／０１１２０１２号は、センサ電極と参照電極とを有するガルバニックプローブを記述している。このプローブは、貴金属又はアンチモン又はビスマス（或いはそれらの酸化物又は水酸化物でもよい）の参照電極と、亜鉛又はマグネシウム（或いはそれらの酸化物又は水酸化物でもよい）の酸化還元電位（ＯＲＰ）検出電極とを使用している。斯かる検出電極を使用することの不都合には、経費と消費財の製造可能性がある。

衛生化装置及び方法

以下の米国特許は、消毒及び／又は衛生化プロセスに関するものである。ボッジャー等に与えられた米国特許第５，８５１，３７５号、ジョング等に与えられた米国特許第６，３７９，６２８号、クィン等に与えられた米国特許第６，０１９，０３１号、ブッシュネル等に与えられた米国特許第５，０４８，４０４号、ユィン等に与えられた米国特許第５，６９０，９７８号、ミッタル等に与えられた米国特許第６，０９３，４３２号、及びグプタに与えられた米国特許第６，０８６，９３２号。

ポピュラーな家庭用水濾過装置は、注いで濾過する（ポースルーの）ピッチャー式のものである。典型的には、装置の上部にある水受けに、未濾過の水が入れられる。重力の作用により、水は、水受けと集水リザーバとの間にある濾過媒体（通常は、粒状の活性炭からなる）を通って濾過される。しかる後、濾過した水は、集水リザーバから飲用に分取される。一般市民にとって、重力制御のピッチャー型濾水システムは、費用効果が高い。しかしながら、浄化された水は得られるが、重力濾過は、オゾンなどの衛生化ガスを浄化した水に導入することができない。さらに、そのようにして生成された浄化水は、バクテリア、ウィルス、又は他の望ましくない物質を可動化する(mobilize)又は洗い去ること以外は、浄化水が接触する表面に対する衛生化効果がほとんどない。

ポースルー式の装置は、より小さな微生物や病原菌を濾去し破壊することができない。水の流れを促進するためには、水を通す濾過媒体が、多孔性のものであることが必要である。この必要性のため、斯かる装置は、他の水処理装置ほどには効率よく水を浄化又は衛生化するものではない。この効率の悪さの一部は、追加の浄化工程の欠如であってフィルター自体のみに頼ることによって生じるものである。加えて、これらのピッチャー型ポースルー濾過システムに使用される濾過媒体又はカートリッジは、下に向かって集水リザーバに延び込んで、濾過した水と接触する。これは、もしも他の液体浄化又は消毒方法が用いられない場合には、不都合な場合がある。濾過媒体の多孔性は、微生物の浸入、集合及び増殖を促進してしまうことすらあり得る。したがって、濾過媒体が集水リザーバに延び込んでいる場合には、濾過した水が汚染される可能性が高くなる。

ポラスキー等に与えられた米国特許第５，２２２，０７８号は、ポースルー重力流水差しフィルターを開示している。

タナー等に与えられた米国特許第６，１０３，１１４号は、注ぎ口、注ぎ領域(pour area）、及び内部リザーバと濾水リザーバとの間のシールの設計によって交差汚染を防止しようとする装置を引用している。しかしながら、この設計におけるフィルターは、なお濾水リザーバに延び込んでおり、潜在的な汚染源である。タナー等に与えられた米国特許第６，２９０，８４８号は、全ての３〜４μのクリプトスポリジウム及び他の原生動物嚢子の９９．５％を除去するための多孔性粒状フィルターを開示している。やはりタナー等に与えられた米国特許第６，１０３，１１４号は、注ぐときに未処理の水が処理をした水と混ざるのを防止するため、リップが縁よりも高くなっているカラフ型のフィルター装置を記述している。

コンラッドに与えられた米国特許第６，３９１，１９１号は、水を消毒するため、オゾンと炭素片(carbon block)フィルターとを使用するポンプ付き家庭用水処理器を開示している。

シャノンに与えられた米国特許第６，２３８，５５２号は、上下のフィルターを有する浄水器用の万能インサートと、インサートをピッチャー内に滑り込ませるためのガイドを開示している。

ハンカマーに与えられた米国特許第４，９６９，９９６号及び第４，３０６，９７１号は、集水リザーバに延び込むカラム状濾過装置を開示している。この設計は、汚染源を潜在的に与えることがある。

カルターに与えられた米国特許第６，４０５，８７５号は、全ての３〜４μの粒子の９９．９５％を除去するイオン交換樹脂と炭素グラニュールとを有するカラフ型のフィルター装置を開示している。しかしながら、この装置は、濾水リザーバに延び込んでいるので、汚染を受けやすい。

本明細書において言及した全ての文献は、参照することによって組み込まれている。

そのため、浄化、衛生化又は消毒された水への好都合なアクセスを可能にする衛生化装置の改良に対する要望がある。高度の衛生化を達成するため、複数の技術を用いるシステムに対する要望もある。さらに、他の種類の衛生化と組み合わせた液体の浄化を可能にするシステムが、そのようにして生成した液体で物体、食物又は表面を衛生化する場合には、望ましい。

加えて、食物、物体又は表面を衛生化することのできる液体を製造することのできる効果的な衛生化システムに対する要望もある。

本発明の目的は、先行技術の衛生化又は消毒システムの少なくとも一つの不都合を防止又は軽減することである。本発明は、種々の水それ自体の衛生化と、そのようにして製造された水が接触するあらゆる種類の表面の衛生化ができるので、好都合である。多くの先行技術のシステムとは異なり、本発明は、食物、植物、及び食物が接触する表面に適用することができる。本発明の実施の一態様によれば、本システムは、あらゆる種類の用途に適したいろいろな処理容器を用いる使用のために、容易に変えることができる。

本発明の実施の一態様に係る衛生化システムが、オゾン化した液体を製造するために提供され、このシステムは、システムを通して液体を循環させるためのポンプと；オゾン化する液体源と相互作用して、同時のシステムへの流入とシステムからの流出を可能にするための二重逆止め弁と；液体に取り込むオゾンを生成するためのオゾン発生装置と；オゾンを液体に取り込むための渦−ベンチュリであって、中心長手方向軸を有していてこの長手方向軸に対して接線方向に液体が入る内部チャンバーを備え、渦−ベンチュリの内部チャンバーは、広くなった最初の部分、オゾン進入ポートが形成された細くなったウェスト部分、及びここからオゾン化した液体が放出される広くなった混合流体出口部分を有する渦−ベンチュリとを、備えており；オゾン進入ポートにオゾンを供給するため、オゾン発生装置が、渦−ベンチュリと流体連通している。

さらに、本発明の実施の一形態によれば、気体を液体に取り込むための渦−ベンチュリであって、内部チャンバー、液体入口、気体入口、及び気体−液体混合物出口を有する円筒状の本体を備え、内部チャンバーは、液体入口と気体−液体（混合物）出口との間に螺旋状の通路を有し、内部チャンバーは、直径が小さくなってほぼ円筒状のより狭いウェスト部分を形成する広くなった最初の部分、及びウェスト部分と比較して大きくなった直径にまで広がった広くなった出口部分を備えている渦−ベンチュリにおいて、内部チャンバーを通って流れる液体の渦効果を生じさせるため、液体入口は、接線方向に配置されて内部チャンバーに入り、気体入口は、ウェスト部分に形成された進入ポートを通じて内部チャンバーに入る渦−ベンチュリが提供される。

本発明のさらに別の実施の一形態として、オゾン化した液体を製造する衛生化システムであって、システムを通して液体を循環させるための主ポンプと、液体容器と、液体のシステムへの流入とシステムからの流出を同時にできるようにするための、液体容器内の二重逆止め弁と、液体に取り込むオゾンを生成するためのオゾン発生装置と、オゾン発生装置からのオゾンを液体に取り込むための、容器内に配置されて二重逆止め弁と流体連通するスパージャーと、オゾンをスパージャーへと移動させるための、オゾン発生装置と流体連通するオゾンポンプとを、備えている衛生化システムが提供される。

本衛生化システムは、住居での個人の使用と、産業用及び／又は医療用の使用の双方に、種々の用途がある。これらの用途の例には、浄化飲料水の調製、或いは物体又は表面の衛生化のためのオゾン化した飲料水の生成がある。本衛生化システムを用いて生成されたオゾン化水は、（起原が細菌に関する）ニキビ、足真菌などの病状の治療、切り傷の衛生化、皮膚の局所治療、医療装置の清掃に使用することができる。食品製造業の産業的使用は、本発明によって生成されたオゾン化水を用いることができる。例えば、レストラン、工場などの食品処理プラント（肉処理プラントなど）、食品包装プラント、製品が新鮮に保たれることが要求されるスーパーマーケットでの表面の清潔化における商業的使用がある。生鮮品の保存寿命は、本発明によって生成されたオゾン化水で定期的にスプレーすることによって延ばすことができる。従業員は、仕事場又は公共の場で手洗い用のオゾン化水が利用できることにより利益を受けることができる。本発明によって生成されたオゾン化水で、植物や花にスプレー又は水やりをすることができる。

家庭での使用には、野菜や果物を、ベースに取り付けたストレーナの形態の容器内ですすぐことができる。口腔の手入れには、斯くして生成されたオゾン化水を、歯、歯ブラシを洗浄するのに、又は、口内洗浄剤として使用することができる。家庭での傷の手当てには、消毒用アルコール又は過酸化水素などのより強い溶剤の代わりに、オゾン化水を取り入れることもできる。消臭剤として、靴などの表面又は内面をスプレーするのに、斯くして生成されたオゾン化水を使用することができる。

加えて、家庭での使用に、本システムは、カウンター載置形式のものとして、又は水を家庭用機器に供給する上流に作り付けられたユニットとして設置することができる。オゾン化した水を、衣類の洗濯又は皿洗いに使用することによって、要する洗剤の量を減らすこと又は洗剤を省くことができる。

多くの他の産業的及び住居用の用途を、当業者は思いつくことができるが、これらは、本発明の範囲内にあるものである。
本発明の他の面及び特徴は、添付の図面とともに本発明の具体的な実施の形態の以下の記載を検討することにより、当業者には明らかになろう。

概略的に、本発明は、衛生化システム及び斯かるシステムの個々の構成要素を提供するものである。このシステムは、流体の衛生化をすることができ、この流体は衛生化後に、食物又は表面などの広範な種類の対象物を衛生化するのに用いることのできる。対象物の衛生化は、システムの容器内で行ってもよく、又は、衛生化した流体を入れた容器を、ベースから取り外し、別の使用場所に運んでもよい。

本明細書において、ベースと少なくとも一つの取り外し可能な容器からなる多目的液体衛生化システムが説明される。ベースは、取り外し可能な容器から受ける水又は取り外し可能な容器へと流れる水を衛生化するための複数の浄化技術を含んでいる。

本明細書において、本発明に係るオゾン化した液体を製造する衛生化システムが説明される。このシステムの実施の一形態が、システムを通して液体を循環させるためのポンプと、オゾン化する液体源と相互作用して、同時のシステムへの流入とシステムからの流出を可能にするための二重逆止め弁と、液体に取り込むオゾンを生成するためのオゾン発生装置と、オゾンを液体に取り込むための渦−ベンチュリとを備えている。渦−ベンチュリは、中央長手方向軸を有していてこの長手方向軸に対して接線方向に液体が入る内部チャンバーを備えており、渦−ベンチュリの内部チャンバーは、広くなった最初の部分と、オゾン進入ポートが形成された細くなったウェスト部分と、ここからオゾン化した液体が放出される広くなった混合流体出口部分とを有している。オゾン発生装置は、オゾンをオゾン進入ポートに供給するため、渦−ベンチュリと流体連通している。

任意に、液体源（好ましくは水）は、ポンプと流体連通して配置された容器内に入っていてもよい。容器は、底部に二重逆止め弁を組み込んでいてもよく、液体は、二重逆止め弁を通って容器に入り、容器から出て循環される。容器は、取り外し可能であってもよいが、必ずしもそうである必要はない。さらなる選択肢として、二重逆止め弁が配置された複数の取り外し可能な容器を互換的に用いてもよい。

この実施の形態では、ポンプ、二重逆止め弁、オゾン発生装置、及び渦−ベンチュリを、一緒にベース内に配置してもよい。

追加の自由なシステムの構成要素を加えてもよい。例えば、システムは、オゾン発生装置、好ましくはコロナ放電オゾン発生装置を備えていてもよい。コロナ放電オゾン発生装置は、高電圧／高周波電源を用いてオゾンを発生させる。この場合、コロナ放電オゾン発生装置は、開口端及び各々の開口端における高圧電極を有するオゾン発生チャンバーと、チャンバーの末端に配置され、チャンバーに対して接線方向に形成された気体ポートを有し、渦流が発生装置を通れるようにする絶縁末端キャップと、誘電材料に接着された金属フォイルを備えた接地電極とを備えている。

システムは、加えて、流体中のオゾンレベルを検出するため、システムと流体連通する酸化還元電位（ＯＲＰ）センサを備えていてもよい。

気液分離装置から出てくる溶解していないオゾンガスを破壊するため、オゾン破壊装置が、気液分離装置の下流に気液分離装置と流体連通して、システムに組み込まれていてもよい。

さらに選択任意の構成要素が、溶解していない気体をオゾン化した液体から分離するため、渦−ベンチュリの下流に配置される気液分離装置である。存在する場合には、気液分離装置は、遠心力を用いて溶解していないオゾンガスを分離する。代表的な実施の形態として、分離装置は、渦−ベンチュリから出る気体−液体混合物が、圧力下に通って入る入り口と、入り口から続くチャンネルと、遠心力を生じさせて溶解していないオゾンガスをチャンネルの中央部へ、液体をチャンネルの周辺部へと移動させるため、気体−液体混合物を圧力下にチャンネル内で渦にする手段と、チャンネルの内側の周りに配置され、液体の一部が通って放出されるスロットと、液体が通過するスロットと連通している環状チャンバーと、気体が通ってチャンネルを出るチャンネル内の気体放出ポートを備えた気体放出弁とを備えていてもよい。

気液分離装置は、チャンバー内の液体と相互作用して液面が高いときに気体放出口を閉じるためのフロートを備えていてもよい。

本発明に係るシステムは、オゾン発生装置への電力供給を確認するため、高電圧高周波電源のコンデンサ結合検出装置(capacitor-coupled detector)を備えていてもよい。コンデンサ結合検出装置は、オゾン発生装置への高電圧／高周波リード線と接触する第一のワイヤと、オゾン発生装置への高電圧／高周波リード線にごく接近しており、第一のワイヤとの間がごく接近しているためにキャパシタンスが生じる第二のワイヤと、キャパシタンスを検出してオゾン発生装置への電力供給を確認するため、マイクロプロセッサ及び単安定素子(monostable)を備えた、第二のワイヤと導通する検出回路とを備えていてもよい。検出回路は、外部電源によって作動させてもよく、キャパシタンスを通じて作動させてもよい。

本システムは、加えて、酸化還元電位センサを備えていてもよく、このセンサは、銀又は銀メッキ製の参照電極と、白金、白金メッキ、金又は金メッキ製の酸化還元電位検出電極と、水の通路と流体接触している酸化還元電位センサと、処理時間を制御する連続監視センサとを備えている。

本発明の実施の形態は、気体を液体に取り込むための渦−ベンチュリにも関連するものであり、この渦−ベンチュリは、内部チャンバー、液体入口、気体入口及び気体−液体混合物出口を有する円筒状本体を備えており、内部チャンバーは、液体入口と気体−液体出口との間に螺旋状の通路を有し、広くなった最初の部分であって直径が減少してほぼ円筒形状の細くなったウェスト部分を形成する部分と、ウェスト部分と比較して直径が増加して広がる広くなった出口部分とを備えている。この実施の形態では、液体入口は、接線方向に配置されて内部チャンバーに入り、内部チャンバーを通って流れる液体の渦効果を生じさせ、気体入口は、ウェスト部分に形成された流入ポートを経て内部チャンバーに入る。

任意に、渦−ベンチュリは、内部チャンバー内の広くなった出口部分の表面に形成された一以上の羽根を有していてもよい。

本発明のさらに別の実施の形態が、オゾン化した液体を製造するための衛生化システムであって、システムを通して液体を循環させるための主ポンプと、液体容器と、液体のシステムへの流入とシステムからの流出を同時にできるようにするための液体容器内の二重逆止め弁と、液体に取り込むオゾンを生成するためのオゾン発生装置と、オゾン発生装置からのオゾンを液体に取り込むための、容器内に配置されて二重逆止め弁と流体連通するスパージャーと、オゾンをスパージャーへと移動させるための、オゾン発生装置と流体連通するオゾンポンプとを備えた衛生化システムである。

本発明に係るシステムは、加えて、本明細書で以下により詳細に説明するように、ポースルー濾過ユニットを備えていてもよい。

本発明の実施の一形態によれば、ベースは、ポンプ、ベンチュリ、遠心脱気装置、オゾン発生装置、オゾン破壊装置、酸化還元電位（ORP）センサ、及び適当な接続部と電子機器を備えている。どのプロセスが必要かによって、種々の容器を、ベースに配置することができる。水の衛生化用のピッチャー、野菜の衛生化用のボウルとストレーナ、或いは、表面を消毒するためのオゾン化した水を入れる噴霧器又は他の容器などがある。容器は、二重逆止め弁を組み込んでおり、二重逆止め弁は、ベースと連結して接続点が単一であることを可能にする。

実施の一形態によれば、ベースは、所定の位置にある容器の種類を自動的に検知することができ、そのため、適当なプログラムを作動させる。その他、使用者が、適当なプログラムを選択することもできる。

このシステムの構成要素を、この衛生化システムの更なる説明とともに、以下、個々に詳しく説明する。このシステムと組み合わせて用いることのできる３つの構成要素には、二重逆止め弁、渦−ベンチュリ（本明細書で、単に「ベンチュリ」と称することがある）、及びオゾン発生装置がある。これらの構成要素の各々を、以下、個別に説明する。更に別の選択自由な構成要素、例えば、一体になった気体放出弁を有する遠心気液分離装置（本明細書で、互換可能に「脱気装置」と称する）、オゾン破壊装置、酸化還元電位センサ、又は液体を衛生化することのできる他のあらゆる構成要素を用いることができる。

二重逆止め弁

本発明に係る二重逆止め弁アセンブリは、流体の制御、特に、容器に入る流体及び容器から出る流体の制御を、これに限定されるわけではないが、可能にするものである。容器は、永久的に取り付けられていても、取り外し可能であってもよく、容器への流入と容器からの流出は、同時に生じても順次生じてもよい。

逆止め弁は、流体の流れを一方向に制限する必要がある種々の用途に用いられる。例には、タンクを満たしたり空にしたりすること、及びパイプなどの導管における流体の流れの制御がある。しかしながら、二方向に同時に流れが必要な場合、例えば、タンクへの流入とタンクからの流出が同時に必要な場合には、二つの別々な逆止め弁が必要になるので、タンクには二つの開口が必要になる。

本発明の実施の一形態によれば、同じ逆止め弁アセンブリを通じて二つの独立の流れが、同時に又は独立に生じることを可能にする二重逆止め弁が提供される。

二重逆止め弁は、単一の逆止め弁アセンブリを通じて二つの別々の独立した流れが生じるのを可能にするものである。加えて、この装置は、各流れからの流体の十分な混合が達成されるまで、流れの分離がよくなるよう、独立した流れの一方又は両方の分流をすることのできるキャップを備えていてもよい。分流手段は、キャップの下に配置され、存在すれば、通り過ぎる流体の流れに回転方向を与えることができる。また、この逆止め弁アセンブリは、容器をベースとの連結部から取り外すことができるようにし、容器が所定の位置にない場合に、ベースと容器の何れからも流体が漏れるのを防止する。この逆止め弁アセンブリ内に収容されている二つの弁ステムは、独立して作動させることも、協働的に作動させることもできる。

二重逆止め弁は、独立に作動される第一と第二の弁であって、第一の弁が、第二の弁内に収容されて（特に、入れ子になって）いるものを備えていてもよい。このようにして、二つの独立した流体の流路が形成され、一方は第二の弁ステム中を通って第一の弁ステムの周りを流れ、第二の流れは第二の弁ステムの周りを流れる。

実施の一形態によれば、二重逆止め弁アセンブリは、入口と出口を有する外側ボディを備えており、第一及び第二の弁ステムは、外側ボディに収容されている。外側ボディは、第二の弁ステムの弁座である。第一の弁ステムは、第二の弁ステムよりも小さく、第二の弁ステム内に収容されており、共通の軸に沿って作動される。第二の弁ステムは、第二の弁ステム内を貫通し、内に第一の弁ステムが収容された円筒状の導管を有し、第一の弁ステムの弁座も備えている。そのため、流体が、第一の弁ステムの周りであって第二の弁ステムの中を通って流れることができる。別個のばねが、第一及び第二の弁ステムを取り巻いている。これらのばねは、弁に作用して、それらの弁それぞれの弁座と係合させる。第一及び第二の弁ステムは、独立に作動させることも、協働的に作動させることもできる。

これらの弁が開いている時には、二つの独立した流体の流れが生じ、一方の流れは、第二の弁ステムの周りを通り外側ボディの出口を通る流れであり、もう一方は、第二の弁ステム内を通過する第一の弁ステムの周りを通る流れである。

この実施の形態に係る二重逆止め弁アセンブリは、流体のインプット及び／又はアウトプットの制御が必要な永久的に取り付けられた又は移動可能な流体容器の壁と一体になっている。本発明とともに使用するための異なる種類の容器は、別の場所で説明する。この弁は、容器の下の壁（フロア）と一体になっているのが好ましい。

第一の弁ステムは、任意に、第一の弁ステムを部分的に貫通して形成され、第一の弁ステムがその弁座に当接していない時に流体を通過させる円筒状の導管を有していてもよい。

外側ボディは、任意に、放射状に配置され、出口並びに第一及び第二の弁ステムを包囲する一以上の突起部を備えていてもよい。これらの突起部は、取り付けボス又は分流手段の形態を採ることができる。突起部が分流手段である場合には、これらは、第二の弁ステムの周りから出る流体に回転運動を与える形態になっていてもよい。突起部が取り付けボスである場合には、斯かる取り付けボスは、取り外し可能なキャップを、第一及び第二の弁座を覆って外側ボディに取り付けるのに用いることができる。このような実施の形態では、キャップは、分流手段、中央に位置する導管及び弁座を備えていてもよい。

キャップは、取り付けボスに取り付けることができ、この場合には、キャップに備わった分流手段が、流体が流れて通るチャンネルを形成する。分流手段は、流体に回転運動を与えることができる。第一及び第二の弁ステムが開いている時は、第二の弁ステムはキャップ内の弁座に当接し、第一の弁座は、キャップの中央を通って形成された導管に進入する。そのため、二つの流路が効果的に分けられる。一方の流れは、キャップの下で分流手段を通り過ぎる第二の弁ステムの周りの流れであり、もう一方の流れは、キャップの中央の導管を通り抜ける第一の弁ステムの周りの流れである。

図１は、二重逆止め弁アセンブリ（１００）の実施の一形態の等角図である。二重逆止め弁アセンブリは、アセンブリを配置する容器の内側に対向する面に配置されたキャップ（１０２）を有している。キャップは、採用任意であるが、在れば、容器内の混合を促進する役をする。キャップの下には、扇形のブレード（１０４）があり、ブレードを通り過ぎる水の運動を促進する。第一の弁が、アセンブリの中心軸に沿って延びており、流体が下方への流れになって通れるようになっている。第一の弁は、第一の弁入口（図２及び図３に示す）と、第一の弁出口（１０６）とを有している。第二の弁が、第一の弁の周りに環状に形成されており、流体が（上方へ）流れて戻れるようになっている。第二の弁入口（１０８）が、アセンブリの下端に配置されており、第二の弁出口が、図２及び図３に示すように、アセンブリの上端でキャップの下に配置されている。

図２は、キャップを取り外した状態の、図１に示す二重逆止め弁アセンブリの実施の形態の平面図である。この図は、キャップの下に配置された扇形のブレード（１０４）を、より明瞭に示している。キャップを取り外すと、第一の弁入口（２０２）と第二の弁出口（２０４）が見える。

キャップが無い場合にも、二重逆止め弁は、同じ機能を保持するが、キャップを有する実施の形態と比較して、容器内の流体の十分な混合では及ばないことがある。

図３は、二重逆止め弁アセンブリ（１００）の断面図である。第一の逆止め弁ステム（３０２）が、第一の逆止め弁入口（２０２）内に嵌入しているのが示されている。第二の弁ステム（３０４）が、第一の逆止め弁入口（２０２）の外側に示されている。第一の弁ステムＯリング（３０６）が、第一の逆止め弁ステムの周りに配置されているのが示されている。第二の弁ステムＯリング（３０８）が、第二の弁ステムを包囲しているのが示されている。第二の弁ステムばね（３１０）が、第一の弁ステムばね（３１２）とともに示されている。外側ボディＯリング（３１４）が、二重逆止め弁アセンブリの外側にあって、アセンブリと合わせ部材との封止された（取り外し可能な）連結を可能にしている。

図４は、図１の二重逆止め弁アセンブリ（１００）の実施の形態と合わせ部材（４０２）の等角図である。合わせ部材は、第一及び第二の逆止め弁からの流体のためのリザーバを備えている。センターチューブ（４０４）が、第一の逆止め弁からの流体の流出を可能にする一方、リターンフローチューブ（４０６）が、流体が第二の逆止め弁に流入するのを可能にしている。この実施の形態では、二重逆止め弁アセンブリ及び合わせ部材は、取り外し可能に一緒に収納され、これらの構成要素の間の接合部は、図３に示す外側ボディＯリングによって封止されている。

図５は、図４に示す二重逆止め弁アセンブリと合わせ部材の平面図を示している。キャップ（１０２）は、連結点（５０２）を有するのが示されており、この連結点でキャップは扇形のブレードに固定されている。第一の弁入口（２０２）と第二の弁出口（２０４）が示されている。

図６は、図５の線Ａ−Ａに沿って得た図４の二重逆止め弁アセンブリと合わせ部材の断面図である。第一の弁ステム（３０２）、第二の弁ステム（３０４）、第一の弁ステムＯリング（３０６）、第二の弁ステムＯリング（３０８）、第二の弁ステムばね（３１０）、外側ボディＯリング（３１４）及び第一の弁ステムばね（３１２）が示されている。加えて、中央導管Ｏリング（６０２）が示されており、この中央導管Ｏリングは、二重逆止め弁アセンブリの合わせ部材に対する封止を可能にしている。この断面図にみられるように、第一の逆止め弁に流入する流体が、更なる処理のため、センターチューブ（４０４）を通って流れるのに対し、流体が、第二の逆止め弁を通って戻るのを待ちながら、リターンフローチューブ（４０６）を通って中央リザーバ（６０４）に流入する。二重逆止め弁アセンブリが、合わせ部材から取り外されると、流体は、第二の逆止め弁を通って上方に流れることができない。二重逆止め弁アセンブリが、合わせ部材と嵌合している時にのみ、流体が中央リザーバから流出することができる。このことが、容器がベースに適正に配置されていない場合に、流体を引き止めることができるようにしており、好都合である。

図７は、図４の二重逆止め弁アセンブリと合わせ部材の側面図である。キャップ（１０２）、センターチューブ（４０４）、リターンフローチューブ（４０６）、及び中央リザーバ（６０４）が示されている。この実施の形態では、リターンブローチューブは、角度のついた片寄った位置から中央リザーバに入り、このことが、中央リザーバ内での流体の混合を促進する。合わせ部材の上部（７０２）が示され、二重逆止め弁が合わせ部材と接合する領域を図説している。

渦−ベンチュリ装置

渦−ベンチュリ装置は、流体の注入と混合に関する本発明の一つの特徴である。具体的には、本発明のこの特徴は、ベンチュリの原理に基づいて流体の混合ができるようにするものであり、添加する流体との混合の前に主流体が装置に入るのを加速するための渦部材を導入している。本発明のシステムに組み込まれると、渦−ベンチュリ装置は、更なる衛生化プロセスに使用するオゾン化した水を生成するため、オゾン等の添加流体を、水等の主流体中に取り込むことができる。そのようにして生成されたオゾン化した水は、それ自体も、衛生化された生成物である。装置を、先ず、その機能の面から説明し、次いで、衛生化システムに組み込まれた場合におけるその役割の面から説明する。

渦−ベンチュリ装置は、主流体入口、添加流体入口、及び生成した混合流体のための出口を有している。主流体入口と混合流体出口との間には、主流体入口チャンネル、直径が小さくなる収縮部分、スロート、及び直径が大きくなる拡張部分がある。主流体入口は、出口を通る流れの軸に対して垂直に配置され、また、主流体入口は、入口チャンネルに対して接線方向の軸を有するように配置され、そのため、高速渦流を形成する。接線方向の（又は片寄った）主流体入口は、主として渦効果を生じさせる役割を果たし、その結果、主流体が高速で流れ、そのため、主流体と添加流体との間の混合が改善される。

この実施の形態によれば、添加流体入口は、装置内の中心に配置された中空なチューブ又は針を備えている。添加流体入口は、スロート部分に延び込み、そのため、入口の周りに環状のチャンネルを形成している。添加流体入口における一以上の添加流体出口ポートが、添加流体を、主流体と混合させるため、スロート部分に注入する。

本渦−ベンチュリ装置は、気体を注入するのに追加のエネルギーを利用する必要なしに、気体（又は添加流体）が分散されるという利点を有している。本発明は、添加流体を主流体中に引き込むのにベンチュリ効果を使用するという利点を有している。

本発明の渦−ベンチュリ装置の更なる利点は、主流体が接線方向に入ることが、環状チャンネル内の全体の流れに回転運動を与え、そのため、添加流体注入プロセスを通じて環状の流れを形成することである。これが、主流体の流れのより多くの部分を高速に到達させ、主流体の流れのより多くの部分を添加流体に直接接触させる。本発明は、また、清掃を容易にし、出口ポートの数、位置及び大きさの変更、或いは針の直径の変更、したがって、スロートの断面積の変更を可能にするものである。

本発明に係る渦−ベンチュリ装置の実施の一形態を、以下に説明する。

実施の一形態によれば、渦−ベンチュリは、主流体入口、添加流体入口及び出口を備えた円筒状の本体を有している。主流体入口と出口との間には、螺旋状の主流体入口チャンネル、形状が円錐台状(frusto-conical)又は、好ましくは、連続曲線状の何れかである直径が減少する収縮部分、ほぼ円筒状のスロート部分、及び形状が円錐台状である直径が増加する拡張部分がある。

この実施の形態では、主流体入口は、出口の流れの軸に対して垂直に、螺旋状の入口チャンネルに対して接戦方向に配置されており、そのため、高速の渦流を生じさせる。回転する流体の流速は、直径が小さくなるにつれて、上昇するため、静圧を低下させる。

この実施の形態に係る渦−ベンチュリ装置は、スロート部分に延び込んだ中心に位置する中空の針を備えた添加流体入口を有している。針とスロートの壁との間には、環状のチャンネルが形成されている。この実施の形態では、中空の針は、出口の流れの軸と平行に配置された出口ポート内において、スロート部分で終了する。その他、中空の針は、スロート部分を貫通して延び、拡張部分で終了し、端部に鋭利な点を有していてもよい。針には、複数の出口ポートが、針の軸に対して垂直に形成され、添加流体がスロート部分に注入されるように配置されていてもよい。

添加流体入口の針は、独立ボディの一部として形成することができ、渦−ベンチュリ装置から取り外し可能であってもよく或いは渦−ベンチュリ装置の残りの部分に永久的に取り付け又は結合されていてもよい。添加流体入口の針が取り外し可能である場合には、添加流体入口の針は、スナップ嵌め構造、クリップ、ねじ又は他の許容可能な取り付け手段によって本体に取り付け可能であってもよい。添加流体入口の針は、Ｏリング又は当業者にとって明らかに特定可能であろう他の方法によって、封止されていてもよい。

添加流体入口ボディは、主流体の流れが真空を生じさせるには不十分な場合に、添加流体入口からの主流体の逆流を防ぐための逆止め弁を組み込んでいてもよい。

取り外し可能な添加流体入口ボディは、添加流体入口ボディの清掃及び／又は交換を可能にするので、針の直径或いは出口ポートのサイズ、位置及び／又は数を変更して混合比及び／又は流量を変えることを可能にする。

本発明の実施の一態様に係る渦−ベンチュリ装置は、拡張部分に複数の羽根を有していてもよい。これらの羽根は、出口における流れの軸と平行に位置決めされ、放射状に配置されていてもよい。それらは、回転する流体の流れと相互作用して混合効率を上げることができる。

図８は、本発明の実施の一態様に係る渦−ベンチュリ装置（８００）の等角図である。主流体入口（８０２）及び混合流体出口（８０４）が示されている。任意の連結手段（８０６）が、渦−ベンチュリ装置を、他の構成要素と連結させることのできる、例えば、衛生化システム内の所定の位置に保持することのできる一つの可能な方法として図示されている。

図９は、図８に示す本発明の実施の形態に係る渦−ベンチュリ装置の端面図を示している。添加流体入口（９０２）が、主流体入口（８０２）の位置と共に図示されており、主流体入口は、主流体入口チャンネル外郭部（９０４）としての外観からわかる主流体入口チャンネルの円い形状に対して接線方向の軸を有していることがはっきりと示されている。

図１０は、図９の線Ｂ−Ｂに沿って得た図８の渦−ベンチュリ装置（８００）の実施の形態の中心を通る断面を示している。この図には、混合流体出口（８０４）、連結手段（８０６）、添加流体入口（９０２）、及び主流体入口チャンネル外郭部（９０４）が示されている。加えて、収縮部分（１００４）、スロート部分（１００６）、及び拡張部分（１００８）を有する主流体入口チャンネル（１００２）が、示されている。中心に位置する中空の針（１０１０）が、添加流体入口（９０２）から続いており、スロート部分（１００６）において鋭利な端点（１０１２）で終わっている。複数、この場合には四つ、の添加流体出口ポート（１０１４）が、添加流体を、スロート部分内で加速する主流体に注入することを可能にし、これらの添加流体出口ポートのうちの二つが図示されている。この実施の形態では、複数の斯かるポートが示されているが、本発明のためには、最小限一つの添加流体出口ポートが必要であることが理解さるべきである。添加流体と主流体との混合効率を高めるため、複数の羽根（１０１６）が、拡張部分（１００８）に存在し、渦効果から生じた回転する流体の流れと相互作用をする。装置に羽根は必須ではなく、一以上の羽根が存在する場合には、最低限一つの羽根を用いることができることが理解さるべきである。この場合には、四つの羽根が備わっており、そのうちの三つが断面図に示されている。拡張部分（１００８）が、流体を通過させて渦−ベンチュリ装置内を混合流体出口（８０４）へと導く真空（減圧）効果を有する低圧帯域を生じさせるため、混合流体出口の近くに配置されている。

本発明に係る衛生化システムの実施の形態に組み込まれる場合、渦−ベンチュリ装置は、オゾン発生装置の下流に配置される。そのため、添加流体取り入れ口には、上流のオゾン発生装置からオゾン化空気が供給される。オゾン化空気は、渦−ベンチュリ装置内に生じた真空（減圧）によって吸い込まれる。その他、オゾン化空気は、ポンプによって添加流体入口に供給されてもよい。二重逆止め弁を介してアクセスする容器からポンプで汲まれた水は、主流体入口に供給され、主流体入口チャンネル内に渦を形成し、ベンチュリ効果が、収縮部分を通して水を引き込むため、圧力を上昇させ、添加流体出口ポートを有するスロート部分を通過することにより、高圧と水の加速によってオゾンと水の効率的な混合を可能にし、更なる混合が、オゾンと水とが相互作用をして更に混ざる拡張部分において行われる。混合流体出口では、多くの（水及び）オゾンは水に溶解しており、添加オゾンの一部が分離したガスとして残っているだけである。このシステム内における残りのオゾンガス用に、一体の気体放出弁を有する気液分離装置が、混合流体出口の下流に続くよう、組み込まれていてもよい。

オゾン発生装置

本発明に係るシステムに組み込まれるオゾン発生装置は、費用効果の高いコロナ放電を発生させる装置である。オゾンは、酸素分子を二つの酸素原子に***させる放電（例えば「スパーク」）によって発生させることができる。この放電は、「コロナ放電」とも称する。これらの不安定な酸素原子は、他の酸素分子と結合し、この結合が、オゾンを生成する。

本発明の実施の一形態に係るオゾン発生装置は、コロナ放電式のオゾン発生装置であるのが好ましい。コロナ放電オゾン発生装置は、二つの円筒状の絶縁端部キャップと、高圧電極と、接地電極と、誘電材料とを備えている。長さに対して大きな内径を有するオゾン発生装置の構成が、長時間にわたる熱放散、したがって、オゾンの安定した量の産出を可能にする。

端部キャップは、誘電体と高圧電極との間に一定のエアギャップを維持するように設計されている。空気が、端部キャップに接線方向に入り、オゾン発生装置を通じて渦作用を生じさせ、そのため、誘電体と高圧電極との間に存在する時間を長くし、オゾン産出効率を上げる。端部キャップは、高圧電極の内径とほぼぴったりと整合した大きな開口端を有しており、コロナ放電プロセスの間、熱放散ができるようにしている。その他、ファンを、端部キャップに取り付けて発生装置に対流冷却をほどこしてもよい。しかしながら、熱放散を可能にするオゾン発生装置の大きな内径の設計により、ファンは、必ずしも必要ではない。

端部キャップは、接着剤を用いて接地電極面及び誘電体に接着されている。

好ましい誘電材料は、ホウ酸珪素ガラスであるが、セラミック又は熱可塑性プラスチックなどの他の材料も使用することができる。

大きな内径の、溶接した又は継ぎ目のないステンレス鋼チューブから構成された高圧電極が、コロナ放電プロセスの間の熱放散を可能にする。

この実施の形態によれば、接地電極面は、一方の面において高温接着剤と積層された薄いステンレス鋼フォイルを備えている。このフォイルは、次いで誘電材料（例えば、ガラス）に接着され、斯くして接地電極面を形成する。

接地電極面、誘電材料及び高圧電極の間の相対長さは、端部キャップを通じてこれらの構成要素間のアーク放電を排除するため、異なっている。

このオゾン発生装置の別の構成は、コロナ放電オゾン発生装置への入力端と流体連通して、例えばベース内に（システムがベースを組み込んでいる場合）、配置された空気ポンプを備えている。空気ポンプは、コロナ放電オゾン発生装置を通して空気を送るのに使用され、それにより、入ってくる空気の十分な供給を確保する。コロナ放電オゾン発生装置から出てくる帯電空気を、次いで、スパージャー又は多孔質セラミック構造体を用いて流体容器内に泡を立てて吹き込んでもよい。この場合、渦−ベンチュリの存在は、オゾンが容器内に直接取り込まれることになるので、任意である。複数の容器が備わっている場合には、各容器がスパージャーを収容し、ベースに流体連通している。もちろん、空気ポンプと渦−ベンチュリを組み込んだシステムとの組み合わせは、本発明に係るシステムに包含される。

図１１は、本発明の実施の一態様に係るオゾン発生装置（１１００）の等角図である。端部キャップ（１１０２、１１０４）、オゾン出口（１１０６）、及び空気入口（１１０８）が示されている。これらの入口及び出口は、何れも、オゾン発生装置を通るガス流軸に対して垂直に配置され、何れも、オゾン発生装置の周に対して接線方向に配置されている。このようにして、発生装置に入る空気は、螺旋状の道筋を進行してオゾン発生装置を通り、電極を通り過ぎる。そのため、螺旋状の道筋は、同じ体積の空気が、発生装置内でより長い暴露時間を有することを可能にするため、オゾン発生装置に入る空気の単位体積あたりのオゾンの量が多くなる。

図１２は、図１１に示すオゾン発生装置の平面図である。端部キャップ（１１０２、１１０４）、オゾン出口（１１０６）、空気入口（１１０８）が示されている。

図１３は、図１２の線Ｄ−Ｄに沿って得た図１１に示す実施の形態の中心を通る断面図である。高圧電極（１３０２）が、示されている。

図１４は、図１３の詳細断面Ｅから得たオゾン発生装置の誘電体、接着剤及び接地電極構造の詳細断面図である。この実施の形態における接地電極（１４０２）であるステンレス鋼フォイルが、最外層として示され、高温接着剤層（１４０４）が、接地電極の下に配置され、この場合にはガラスチューブである誘電体（１４０６）が、接着剤層の直ぐ下に示されている。一例では、高圧（内側）電極のための典型的な電圧は、約４０００Ｖであり、一方、接地（外側）電極は、０Ｖである。

本発明に係るシステムに組み込まれる場合には、オゾン発生装置の出口は、渦−ベンチュリの添加流体入口の上流にあって添加流体入口と連通し、それにより、中心に位置する中空の針の出口ポートを通して添加流体としてのオゾンを供給する。

本明細書で以下に述べるシステムの残りの構成要素は、任意のものであることが分かる。以下の構成要素は、何れも本発明のシステムが機能又は作用するのに存在が必要なわけではない。しかしながら、本発明の実施の一態様によれば、以下に述べる構成要素の各々が存在する。

一体の気体放出弁を有する遠心気液分離装置

遠心気液分離装置を、本発明に係る衛生化システムの実施の形態とともに使用することができる。この分離装置は、本明細書において、互換可能に「脱気装置」と称する。この分離装置は、一体になった気体放出弁を備えており、液流から同伴ガスを取り除くことを可能にしている。より具体的には、オゾンガスが、オゾン化した水の流れに連行された場合、この分離装置を用いて気体状のオゾンを除去することができる。

気液分離装置は、オゾン化した水から同伴オゾンガスを除去できるよう、渦−ベンチュリ装置の混合流体出口と流体連通している。気液分離装置は、溶解したオゾンを液相に残しながら、潜在的に有害なオゾンガスの効率的な除去と放出を促進する。したがって、脱気したオゾン化水の生成が、このシステムによって行われる。

本発明の実施の一形態によれば、液体−気体混合物が、液体−気体混合物入口を経て螺旋状チャンネルに、接線方向に注入され、これが高速の渦を生じさせる。渦を巻く液体−気体混合物はチューブを上昇し、遠心力のもとに、気体は渦の中心部に押しやられ、液体は周辺部に押しやられる。液体−気体混合物がチューブ内を上昇する際に、チューブの周りのスロットが、液体の一部を引き出し、引き出された液体は、液体出口を通って排出される。残りの液体−気体混合物は、上昇して弁チャンバーに入る。弁チャンバー内の液面は、必要に応じて気体を放出するポートを開閉するフロートと相互作用する。

本発明の実施の一形態では、気液分離装置が、遠心力を取り入れ、気体放出弁を備えている。液体−気体混合物が、圧力下にノズルを通り、分離装置のベース内において螺旋状チャンネルに、接線方向に進入する。液体−気体混合物は、速く回転する渦になってチューブを上昇する。渦が回転する際に、遠心力が生じ、より軽い気体を中心部に押しやり、より重い液体を外側に押しやってチューブの壁に押しつける。チューブの内側の周りに配置されたスロットが、液体の一部を、チューブの周りの環状チャンバーに引き込んだ後、出口チューブから排出する。残りの液体−気体混合物は、上昇して弁チャンバーに進入する。フロートが、液面と相互作用して、ポートを開閉する。気体は、液面に応じてポートから放出されるため、システム内の圧力が維持される。

この実施の形態によれば、フロートは、渦運動を乱すのを最小限にしながら、気体に中央を通過させることのできる円環体（トーラス）の形状を採ることができる。他には、球形だけでなく、中央の閉じたトーラスの形状を採ることもできる。フロートは、レバーアームとレバーアームに組み込まれたシールを介してポートと相互作用してもよい。レバーアームは、フロートの力（浮力及び重力の両方）を増加させ、液面が高いときはポートを効率的に封止し、液面が下がるとシールをポートから引き離す。この場合、レバーアームは、システムの内部圧力に抗して、シールをポートから効率的に引き離し、気体が逃げられるようにする。その他、電子フロートスイッチが、フロートとレバーアームの代わりをしてもよく、弁が開閉して空気を排除することができる。

気液分離装置のチューブは、円筒状又は下から上に増加する直径を有する円錐台状のいずれかでよい。

気液分離装置のベースにおける螺旋状チャンネルの底を形成するキャップが、取り外し可能で、それにより、分離装置の排液及び／又は清掃ができるようになっている。弁チャンバーのキャップが、気体出口ポート及びアームレバーの回転の中心を包含していてもよい。このキャップは、分離装置に永久的に固定されているか、又は弁アセンブリ及び／又は弁チャンバーの点検及び清掃のために取り外し可能であるかのいずれかである。

キャップは、バッフルのためのマウントを組み込んでいてもよい。バッフルは、その中心を通る穴を有していてもよく、フロートの中心軸と心が整合している。この穴は、気体が、バッフルを通り抜け、ポートを通って逃げられるようにしている。この穴は、また、アームがフロートと連結できるようにしている。取り付けると、バッフルは、流体が気体ポートを抜け出る機会を減少させる。

図１５は、本発明の実施の一形態に係る遠心気液分離装置（１５００）の等角図である。分離装置の円状チャンネルに対して接線方向の流れの軸を有する液体−気体混合物入口（１５０２）が、示されている。この構成は、高速の渦を形成することができる。中央チューブ（１５０４）が、入口の上に配置され、この中央チューブを通って、回転する液体−気体混合物が上昇する。中央チューブの上に配置された液体出口（１５０６）が、示されている。気体出口（１５０８）が、気液分離装置の上部に配置されている。気液分離装置を、本発明の衛生化システム内の所定の位置に保持するための任意のコネクタ（１５１０）が、示されている。

図１６は、図１５の気液分離装置の平面図である。液体出口（１５０６）、気体出口（１５０８）、及びコネクタ（１５１０）が示されている。

図１７は、図１６の線Ｃ−Ｃに沿って得た、図１５の気液分離装置の中心を通る断面図である。液体−気体混合物入口（１５０２）、中央チューブ（１５０４）、気体出口（１５０８）に加え、レバーアーム（１７０２）、レバーアーム保持部材（１７０４）、レバーアームの回転中心（１７０５）、弁チャンバー（１７０６）、レバーアームシール（１７０８）、弁チャンバーキャップ（１７１０）、フロート（１７１２）、渦チューブ（１７１４）及び分離装置ベース（１７１６）が示されている。この断面図において分かるように、中央チューブの上部における狭いギャップ（１７１８）が、渦チューブ（１７１４）と弁チャンバー（１７０６）の間で、液体を取り除くことができるようにしている。

気液分離装置は、システムの任意の構成要素であるが、存在すれば、ある特徴が、本明細書に記述の実施の形態にとって有益であることが示されている。気液分離装置が、全体の高さで約３〜６インチ（７．６２〜１５．２４ｃｍ）｛およそ４インチ（１０．１６ｃｍ）｝である本発明の小規模システムで使用される際には、以下の寸法を用いることができる。狭いギャップ（１７１８）は、０．０１〜０．１インチ（０．０２５４〜０．２５４ｃｍ）、好ましくは、０．０２〜０．０６インチ（０．０５０８〜０．１５２４ｃｍ）でよい。狭いギャップが中央チューブ（１５０４）と合う僅かなステップがあって好都合である。又は、上方に延びる何らかの種類のチューブの広がりが、好都合である。中央チューブ（１５０４）の高さは、全体の高さが４インチ（１０．１６ｃｍ）の実施の形態では、約１インチ（２．５４ｃｍ）でよい。しかしながら、全体の高さが３〜６インチ（７．６２〜１５．２４ｃｍ）の範囲の分離装置には、（それぞれ）、約０．５インチ（１．２７ｃｍ）〜約３インチ（７．６２ｃｍ）のいかなる高さも好都合であろう。寸法的に、中央チューブの高さは、分離装置全体の高さの約４分の１でよい。中央チューブの傾斜の角度は、０°（角度なし）〜約１５°の範囲をとることができる。

分離装置の入口ポートとチューブは、オゾンが水に溶解するのを助けるターボミキサーとして作用することができる。入口チューブが、分離装置の長手方向軸に対して接戦方向に配置され、入口への取り込みが速い構成により、この効果が達成され、よい混合が得られる。

気液分離装置の代替として、流体の流れにおける泡を壊すことのできる混合チューブ（即ち「バブルブレーカー」）を、使用することができる。混合チューブとバブルブレーカーのセットが、効果的にオゾンを水に溶解させる働きをし、オゾン脱気の代わりに使用することができる。バブルブレーカー混合チューブは、過剰のオゾンを抜き去りはしないが、オゾンの除去及び／又は破壊が必要でない或る管轄区域において使用することができる。

高電圧の供給不良を検出するための容量性高電圧検出システム

コロナ発生装置は、オゾン発生装置を用いる本発明の実施の形態に必要なオゾンを発生させるのに、高電圧及び高周波の電力供給に依るものである。発生装置が、この供給を受けていることを確認することは、装置が適正に機能していることを確認するのに役立つ。費用効果が高く信頼性のある検出システム（本明細書において互換可能に「高電圧検出装置」と称する）を説明する。この検出システムは、オゾン発生装置への電力供給を検知することができる。

高電圧検出装置は、オゾン発生装置への高周波で高電圧の電力供給が、小さなコンデンサを通じて、有用に大きな信号を、検出装置回路に送ることができることを利用している。この電気容量は、高電圧部品と検出回路への入力端との間に生じる。

電気容量は、単に、ワイヤの一端を検出回路の入力端に接続し、もう一方の端を、オゾン発生装置用の絶縁された高電圧供給ワイヤに巻き付けることによって生じる。

その他、高電圧検出装置ワイヤを高電圧供給ワイヤ又は他の高電圧部品の近傍に保持するための他の手段を、用いるのも同様によい。高電圧部品と検出回路への入力端との間に電気容量を生じさせてこれを利用する導電性及び絶縁性の部品の他の可能な配置構成は、当業者にとって自明であり、本発明に包含される。

図１８は、本発明の実施の形態とともに用いることのできる容量性検出装置（又は高電圧検出装置）回路の模式図である。導体が近接していることに起因する電気容量が、信号を送る。高電圧検出装置が示されており、この装置における（共通路に戻って回路を完成させる）電流路は、配線接続されていても、漂遊容量によって与えられていてもよい。高電圧検出装置は、高電圧供給不良の検出のため、マイクロプロセッサと連係する。

図１８に示すように、オゾン発生装置には、高周波交流電源が備わっている。高電圧検出システム（１８００）のこの実施の形態は、以下のように作動する。オゾン発生装置に給電する高電圧は、オゾン発生装置への供給ワイヤ（１８０２）を通っている。このワイヤは、オゾン発生装置（１８０６）のための高周波交流電源（１８０４）に接続されている。オゾン発生装置に給電する高電圧に非常に近接したワイヤ（１８０８）が、全長の一部に関して、ワイヤ（１８０２）に非常に近接している。これが、コンデンサ（１８０３）として印された小さな電気容量を生じさせる。

ワイヤ（１８０２）を通る高周波で高電圧の信号が、少しの電流がコンデンサ（１８０３）を通って流れるようにする。この電流は、ワイヤ（１８０８）を通して高電圧検出装置（１８１０）の入力端に電圧を出現させる。

ワイヤ（１８０８）の電流のための電流路（１８１２）は、回路共通路（１８１４）と接続する点線として示されている流路（１８１２）で完了する。この電流路は、漂遊容量によって与えられてもよく、或いは、ワイヤ、抵抗体、コンデンサ又は有限インピーダンスの他の形態のような物理的構成要素によって与えられてもよい。

高電圧検出装置回路（１８１０）は、いろいろな態様で実施することができ、このことは、電気設計の分野の当業者によって理解されよう。高電圧検出装置の典型的な実施の態様を示す回路（１８１６）は、単安定フリップフロップであり、この単安定フリップフロップは、電圧がワイヤ（１８０８）に現れると、「ON」になる。この単安定フリップフロップ（１８１８）は、時間切れになると「OFF」状態に戻り、この状態では、単安定フリップフロップは、ワイヤ（１８０８）に現れる信号によって再びONになる。マイクロプロセッサ（１８２０）が、このフリップフロップの活動を監視し、フリップフロップが、時間の適当な部分を「ON」状態で過ごしていることを確認する。単安定フリップフロップが、許容可能な時間のパーセンテージの間「ＯＮ」でないことを、プロセッサが検知すると、プロセッサは、高電圧供給不良を登録する。

この実施の形態では、システムは、コロナ放電発生装置への適当な電力供給を確認するため、高電圧で高周波の電力供給の検出装置を、さらに追加して備えている。検出装置は、コロナ発生装置への高電圧／高周波リード線と接触しているリード線（又は「第一のワイヤ」）と、コロナ発生装置への高電圧／高周波リード線と非常に近接したリード線（又は「第二のワイヤ」）と、検出回路とを備えている。検出回路は、外部から電力供給されるか、検出ワイヤの電気容量を通じて電力供給されるかのいずれかでよい。この実施の形態では、電気容量は、第一のワイヤと第二のワイヤが非常に近接しているために生じる。検出回路は、電気容量を検出する目的で、第二のワイヤと導通している。この回路は、コロナ放電発生装置への電力供給を確認するため、マイクロプロセッサと単安定フリップフロップとを有している。

酸化還元電位（ＯＲＰ）センサ

衛生化システムの処理時間は、手動で又は自動的に制御することができる。自動制御が所望の場合には、時間によって制御するか、結果として生じたオゾン化した水のオゾン濃度レベルによって制御するかのいずれかの選択肢がある。本システムの好ましい実施の一形態では、プロセスの制御は、オゾン濃度によって決定される。したがって、水におけるオゾン化を検知するセンサが、組み込まれていてもよい。このセンサは、オゾン化した流体と接触しているかぎり、本発明のシステム内のいかなる場所に配置してもよい。

本明細書で説明するセンサは、本発明のシステムに組み込むことのできる多数のあらゆるセンサのうちの一つである。この実施の形態では、参照電極とORP検知電極とが、衛生化システムと流体接触している。参照電極である第一の電極は、銀材料からなっている。この電極は、無垢の銀でもよく、基体上にメッキをした銀でもよい。ORP検知電極は、白金又は金のいずれかの貴金属であり、無垢の白金又は金でもよく、或いは、この金属は、基体上にメッキされていてもよい。

好ましい実施の一態様では、参照電極及びORP検知電極は、ステンレス鋼のネジの上にメッキされる。次いで、これらのネジは、各ネジの下部が入口チューブを通る水の流れと流体接触するように、入口チューブにねじ込まれる。リード線が、ターミナルラグを用いて、これらのネジに取り付けられる。オゾンが豊富な水が通過すると、酸化還元電位が発生する。この電位は、システムの標準電子部品によって判定され、したがって、処理時間を制御する。

ネジは、容易に大量生産することができ、銀と白金のメッキ方法は、当業者には周知で、当業者によって広く用いられている。センサの組み立ては簡単であり、経済的である。

図１９は、衛生化システムの合わせ部材（４０２）、例えば、図４の二重逆止め弁（１００）に取り付けられた状態で示す合わせ部材内におけるＯＲＰセンサの位置と好ましい実施の形態を例示している。センターチューブ（４０４）、リターンブローチューブ（４０６）、及び中央リザーバ（６０４）が、示されている。流体が通過してシステムに入るセンターチューブに近接した電極（１９０２及び１９０４）の配置が示されている。

重力供給フィルター及び他の任意の水浄化技術

本発明は、重力供給フィルターを備えていてもよい。斯かる実施の形態では、重力供給フィルターは、布地間押出炭素フィルター、非押出炭素フィルター、又は全く活性炭を含まない布地フィルターでよい。重力供給フィルターは、液体容器の上流に配置してもよく、上部リザーバの形で液体容器と一体となり、容器の容積を上部リザーバと濾過水リザーバに分けてもよい。重力供給フィルターは、濾過水リザーバ内の水中に延び込んでいないのが好ましい。しかしながら、本システムは、濾過水リザーバ内へ下方に延び込む重力供給フィルターを、濾過水リザーバ内へ下方に延び込まないフィルターの代替として、備えていてもよい。斯かるフィルターは、取り外し可能な、使い捨ての、及び／又は再充填可能なカートリッジの形でよい。

追加の浄化技術を、本システムに加えて任意に用いることができる。例えば、電極；限外、精密及びナノ濾過；紫外線（ＵＶ）光源；又は追加の曝気／酸素添加などである。追加の浄化技術は、存在する場合には、水がシステムを通って流れる際に、水に作用するよう、適当に仕組まれる。追加の浄化技術として、電極を組み込んで電極を通り過ぎる水を衛生化又は浄化するパルス電場衛生化技術を、用いることができる。例えば、斯かる技術は、２００４年１月９日に出願された本出願人の同時係属の国際出願第ＰＣＴ／ＣＡ２００４／００００４３号に、記載されており、この国際出願の内容は、参照することにより、本願明細書中に組み込まれている。

重力濾過を伴う本発明の実施の形態は、未濾過の水を受けるための上部リザーバを有する容器を備えている。上部リザーバは、下部開口と、通過する未濾過の水を濾過するための上部リザーバの下部開口内の濾過媒体と、濾過媒体を通過した水を受けるための下部濾過水リザーバとを有している。濾過水リザーバは、二重逆止め弁と連結する下部開口を有している。

重力濾過を用いる本発明の実施の一形態では、容器が、布地間平坦押出炭素シートを濾過媒体として有するピッチャーを備えていてもよい。押出炭素シートは、上部リザーバのフロアに配置されている。上部リザーバを覆うため、蓋が備わっていてもよい。上部リザーバに収容された水は、ゆっくりと押出炭素シートをしみ通り、ピッチャーの下部リザーバに流れ込む。ピッチャーは、ベースの特定の場所に位置するようになっていてもよい。さらに別の代替として、ピッチャーの下部リザーバと連結するエアポンプが、下部（濾過水）リザーバ内にあるスパージャー媒体に空気を供給し、それにより、ピッチャー内に収容された水の中に泡を放出し、更なる水の浄化を可能にしている。この実施の形態では、泡の循環を助けるため、スパージャー媒体の上に、プラスチックのリフレクタが配置されていてもよい。実際、これは、押出炭素フィルターを通す濾過による水の浄化と、ピッチャーと連通したポンプを用いる曝気／酸素添加による水の浄化の両方を可能にしている。適当なピッチャーへの水の流入とピッチャーからの水の流出が行われるのを確実にするため、二重逆止め弁が、この実施の形態に組み込まれていてもよい。ベースに載置されたピッチャーの検知ができるようにするため(ベースに載置されているのがピッチャーであることを検知することができるよう)、ベース内で電子制御装置を用いてもよい。押出炭素フィルターは、上部リザーバのフロアより下に延びていないのが好ましいが、上部リザーバのフロアよりも下に延び、下部リザーバに収容された水に延び込む押出炭素フィルターを使用できることが理解さるべきである。

多目的衛生化システム

本発明に係るシステムは、流体容器と、オゾンの生成、流体のオゾン化、及び流体容器へと戻る流体の循環をすることができる構成要素とを有する多目的衛生化システムである。任意に、本明細書で開示された液体浄化技術と組み合わせて、他の液体浄化技術を用いてもよい。加えて、任意の、過剰の（未溶解の）オゾンを除去するための手段、オゾンレベルを検知するための手段、及び過剰オゾンを破壊するための手段を用いることができる。流体容器は、任意に、取り外し可能であってもよい。これらの構成要素は、容器を載置するベース内に収納されていてもよい。

本発明の実施の一態様によれば、システムの構成要素は、容器を載置することのできるベース、又は（容器が取り外し可能でない場合には）容器が連結しているベースに収納されていてもよい。これらの構成要素には、ポンプ、オゾン発生装置、及びオゾンを主流体に取り込むための渦−ベンチュリが含まれる。液体が同時に、容器に流入し容器から流出できるようにするための二重逆止め弁が、容器と連結され、容器が取り外し可能な実施の形態に関しては、ベースと一体の合わせ部材を有していてもよい。遠心気液分離装置が、ベース内に含まれているのも任意である。さらに別の選択肢として、オゾン破壊装置、酸化還元電位（ＯＲＰ）センサ、及び制御電子機器が、組み込まれていてもよい。

容器（又は複数の容器）は、取り外し可能であるか又はシステム内に固定されているかのいずれかでよい。容器が、システムと一体になっている（システムから容易に取り外せない）場合には、容器は、貯蔵タンクの形であってもよい。この種の容器は、容器がポータブルであることを、使用者が必ずしも必要としない大規模な設計に適用することができる。しかしながら、小規模の又は住宅の用途には、オゾン化した水のアリコートを、例えば蛇口を通して、又は選択した機器への導管を介して、汲み取ることのできる固定位置の取り外しのできない容器を有することも望ましい。

実施の一形態によれば、システムは、複数の取り外し可能な容器を備えている。もちろん、本発明のシステムは、一つの容器が必須なだけであり、この容器は取り外し可能である必要はない。一つより多くの容器が備わっており、これらの容器が取り外し可能である実施の形態を、本明細書で以下に記述する。この実施の形態では、どの種類の流体容器がベースに連結されているかを検知し、適当なプログラムを起動するため，制御電子機器が、自動検知回路を組み込んでいる。例えば、飲料水のために必要な流体容器が検知された場合には、より低いレベルのオゾン化が望ましい。また、表面を清潔にするのに用いることのできる流体容器が検知された場合には、より高いレベルのオゾン化が望ましい。

自動検知回路の代替として、使用者は、適当なサイクルを選択してもよい。処理時間を、手動で制御することもでき、時間及び／又は得られる水のオゾン濃度に基づく自動制御に設定することもできる。

取り外し可能な容器は、それらの底部に、ベースユニットと連結する二重逆止め弁を組み込んでいる。この構成は、単一の連結点を使用しながら、水が同時に容器から流出し容器に流入することを可能にしている。

本発明の実施の一形態では、容器をベースに配置すると、自動検知回路が起動される。適当なプログラム（その容器に特定のプログラムであることも任意である）が、起動されて準備完了ライトが点灯する。そこで、使用者は、ボタンを押すことによってプロセスを始動させる。ポンプが、容器から水を汲み、その水を送ってベンチュリに通す。ベンチュリは、オゾン発生装置から得たオゾンを豊富にした空気を引き込む気体入口を有している。オゾン発生装置は、コロナ放電式のものでよく、空気中の酸素の一部をオゾンに変換する。或いは、オゾン発生装置は、受け入れ可能な他のどのようなタイプのものでもよい。オゾンは、渦−ベンチュリにおいて水と混合されてオゾン化された水を生成する。次いで、オゾン化した水は、遠心気液分離装置に進入し、遠心気液分離装置は、オゾン化した水に存在する溶解した気体を残しながら、空気や未溶解のオゾンなどの溶解していない気体を除去する。除去した気体は、オゾン破壊装置に送ることができ、オゾン破壊装置は、オゾンを酸素に変換し、酸素を大気中に安全に放出する。

その他、気液分離装置は、排除した気体を、ベンチュリの入口に送り返して水に再び溶解させてもよく、或いは、排除した気体を、オゾン発生装置の入口に送り込んでも同様に効果的である。オゾン化された水は、気液分離装置を離れ、流体容器に送り返される。このサイクルは、所定の時間及び／又はオゾン濃度に達するまで続けられる。水中のオゾンのレベルを連続的に監視してユニットのプロセスサイクルを制御するＯＲＰセンサが、システムの入口に配置されている。

気液分離装置から排除された気体の再溶解の更なる代替として、或る管轄区域では、斯かる（オゾンを含む）排除された気体を、大気に放出するのも任意である。管轄区域において規則が認めるのであれば、オゾンを含む排除された気体のリサイクルも、オゾンの破壊も必要がない。北アメリカには、排除されたオゾンの許容可能なレベルを定める規則が存在する。

プロセスが終了すると、容器を取り外すことができることを示す光及び／又は可聴アラームによって、使用者に対する連絡がなされる。

各容器は、その底部に二重逆止め弁を組み込んでいてもよく、この二重逆止め弁は、システムベースの受け口に連結され、漏れなしに容器を取り外すことを可能にする。この逆止め弁は、追加の連結部を必要とすることなしに、水が容器から流出し、容器に流入して戻ることができるようにする。水は、ポンプ又は他の手段によって容器から流出し、ベンチュリを通り、脱気装置を通って、容器に流入して戻る。プロセスは、予め設定された時間及び／又はオゾン濃度に達するまで続けられる。オゾンが、オゾン発生装置で生成され、ベンチュリで水と混合される。気液分離装置が、同伴空気とともに溶解していないオゾンを取り除く。気液分離装置によって取り除かれたオゾンは、オゾン破壊装置によって解離され、大気中に安全に放出される。

容器は、任意に、持ち運びのできる水を衛生化するための水差し（ピッチャー）の形態を採ることができる。容器は、果物や野菜を衛生化するためのボウルとストレーナの形態を採ることもできる。その他、容器は、表面に適用するオゾン化した水を容れるスプレーボトルの形態、又は表面を清掃するためのリザーバとパッドの形態を採ることができる。容器は、小さな対象物、例えば入れ歯、幼児のおしゃぶり等を衛生化するための内部及び外部容器の形態を採ることもできる。また、容器は、より多量のオゾン化した水が必要な場合には、オゾン化した水を入れるデカンタでもよい。例には、肉などの食物にかける場合、用具（台所用品）や手をすすぐ場合がある。

本衛生化システムは、住居での個人の使用と、産業用及び／又は医療用の使用の双方に、種々の用途がある。これらの用途の例には、浄化飲料水の調製、或いは物体又は表面の衛生化のためのオゾン化した飲料水の生成がある。本衛生化システムを用いて生成されたオゾン化水は、（起原が細菌に関する）ニキビ、足真菌などの病状の治療、切り傷の衛生化、皮膚の局所治療、医療装置の清掃に使用することができる。食品製造業の産業的使用は、本発明によって生成されたオゾン化水を用いることができる。例えば、レストラン、工場などの食品処理プラント（肉処理プラントなど）、食品包装プラント、製品が新鮮に保たれることが要求されるスーパーマーケットでの表面の清潔化における商業的使用がある。生鮮品の保存寿命は、本発明によって生成されたオゾン化水で定期的にスプレーすることによって延ばすことができる。従業員は、仕事場又は公共の場で手洗い用のオゾン化水が利用できることにより利益を受けることができる。本発明によって生成されたオゾン化水で、植物や花にスプレー又は水やりをすることができる。

家庭での使用には、野菜や果物を、ベースに取り付けたストレーナの形態の容器内ですすぐことができる。口腔の手入れには、斯くして生成されたオゾン化水を、歯、歯ブラシを洗浄するのに、又は、口内洗浄剤として使用することができる。家庭での傷の手当てには、消毒用アルコール又は過酸化水素などのより強い溶剤の代わりに、オゾン化水を取り入れることもできる。消臭剤として、靴などの表面又は内面をスプレーするのに、斯くして生成されたオゾン化水を使用することができる。

加えて、家庭での使用に、本システムは、カウンター載置形式のものとして、又は水を家庭用機器に供給する上流に作り付けられたユニットとして設置することができる。オゾン化した水を、衣類の洗濯又は皿洗いに使用することによって、要する洗剤の量を減らすこと又は洗剤を省くことができる。

多くの他の産業的及び住居用の用途を、当業者は思いつくことができるが、これらは、本発明の範囲内にあるものである。

図２０は、本発明に係る多目的衛生化システムの実施の一形態の模式図である。図２０は、ベース（１）、及び取り外し可能な容器（２）を示している。この処理容器は、単一の連結部を介して水が容器に流入し、容器から流出できるようにする二重逆止め弁（３）を組み込んでいる。容器がベースに配置されると、二重逆止め弁は、ソケット（２１）と連結する。電子機器（９）に組み込まれた自動検知回路が、適当なプログラムを起動してオゾン化プロセスを開始する。

ワイヤ（２０）を通じて１１５Ｖの交流によって電力が供給される。電子機器は、この主電力を、ワイヤ（１９）を介してポンプ（４）に供給される１２Ｖの直流と、ワイヤ（１８）を介してオゾン発生装置（６）に供給するための高電圧の交流に変換する。

システムが稼働している時は、水が、容器から汲み出され、二重逆止め弁を通ってソケットに入り、導管（１０）を通ってポンプに入る。次いで、水は、導管（１１）を通って流れ、渦−ベンチュリ（５）に入る。水が、渦−ベンチュリを通って流れる際に、水は、空気を入力端（１３）を通してオゾン発生装置に引き込み、チューブ（１２）を介して渦−ベンチュリに引き込む真空（減圧）を発生させる。オゾン発生装置は、コロナ放電式のものであり、空気中の酸素の一部をオゾンに変換する。

オゾンと空気を含んだ泡を有する水は、導管（１４）を通ってベンチュリを離れ、遠心気液分離装置（７）に入る。気液分離装置内に生じた遠心力が、全ての空気と未溶解のオゾンを水から追い出す。抜き出された気体は、チューブ（１６）を経てオゾン破壊装置（８）に送られる。オゾンを酸素に解離させ、酸素を大気（１７）に安全に放出する破壊装置は、カルライト（ＣＡＲＵＬＩＴＥ：商標）触媒を含んでいるのが好ましい（ＣＡＲＵＬＩＴＥは、イリノイ州、ペルーのカールス社（Ｃａｒｕｓ Ｃｏｒｐ．）の登録商標である）。

今や溶解したオゾンを含む水は、導管（１５）及びソケット（２１）を経、二重逆止め弁を通って、容器（２）に送り返される。プロセスは、プログラムが終了するまで続けられる。

図２１は、容器として、本システムとともに用いることのできるスプレーボトル（２１００）を示している。

図２２は、容器として、本システムとともに用いることのできるカラフェ（２２００）を示している。

図２３は、容器として、本システムとともに用いることのできる表面洗浄用のパッド付きリザーバ（２３００）を示している。

図２４は、容器として、本システムとともに用いることのできるストレーナとボウルの組み合わせ（２４００）を示している。ストレーナ（２４０２）は、液体が通過してボウル（２４０６）に入るための開口（２４０４）を有する容器の内側部分として示されており、ボウルは、容器の外側部分として示されている。容器に出入りするために水が流れて通る液体インターフェース（２４０８）が、容器の底に見える。このインターフェースは、容器の底に配置された二重逆止め弁（図示せず）と、流体連通している。

図２５は、本発明に係る図２１〜図２４に描かれた容器のいずれとも連結することのできるベース（２５００）の実施の一形態の斜視図である。ベースは、容器の底に在る二重逆止め弁と連結する合わせ部材（２５０２）を備えている。制御ボタン表示パッド（２５０４）が、使用者がアクセスできるベースの前方に面する部分に示されている。制御ボタン表示パッドは、制御手段又は表示ウィンドウをいくつ備えていてもよい。斯かる制御手段又は表示ウィンドウには、ｏｎ／ｏｆｆボタン、プログラム選択ボタン、容器内の液体が十分に処理された時に使用者に対して示す「準備完了」ライト、又は使用者に適当なメッセージを伝えるいかなる種類の読み取り表示手段が、含まれていてもよいが、これらに限定はされない。当業者は、パッドに他の種類の制御手段又は表示ウィンドウを含めることを、容易に決定することができよう。この実施の形態では、処理を行う構成要素は、カウンター上に置くこと又はユニットの設置ができるコンパクトな態様でベース内に収容される大きさになっている。しかしながら、例えば、永久的な設置になる大規模なシステムでは、構成要素は、ベース自体に収納されている必要がないことが、理解さるべきである。

図２６は、ポースルー式の濾過ユニットを組み込んだシステムの実施の一形態の模式図である。この実施の形態では、取り外し可能な容器（２６０２）が、未濾過の水（２６０６）を収容する上部リザーバ（２６０４）を備えている。未濾過の水は、フィルター（２６０８）、例えば、布地間押出炭素フィルターを通り抜ける。フィルターを通り抜ける水は、濾水リザーバ（２６１０）に落ち、この濾水リザーバは、その底で二重逆止め弁と連結している。この容器は、渦−ベンチュリ（２６１６）、ポンプ（２６１８）、及びオゾン発生装置（２６２０）を収納したベース（２６１４）に載置されている。

図２７は、本発明の実施の一態様の模式図である。この実施の形態に係るオゾン化された水を製造する衛生化システムが、システムを通して液体を循環させるためのポンプ（２７０２）、オゾン化する液体源（２７０６）と相互作用して、同時のシステムへの流入とシステムからの流出を可能にするための二重逆止め弁（２７０４）、液体に取り込むオゾンを生成するためのオゾン発生装置（２７０８）、及びオゾンを液体に取り込むための渦−ベンチュリ（２７１０）を備えている。他の箇所でより詳細に説明したように、渦−ベンチュリは、中心長手方向軸を有していてこの長手方向軸に対して接線方向に液体が入る内部チャンバーを備えており、渦−ベンチュリの内部チャンバーは、広くなった最初の部分、オゾン進入ポートが形成された細くなったウェスト部分、及びここからオゾン化された液体が放出される広くなった混合流体出口部分を有している。オゾン発生装置は、オゾン進入ポートにオゾンを供給するため、渦―ベンチュリと流体連通している。

本発明の上述の実施の形態は、単なる例示であることを意図するものである。具体的な実施の形態に対し、本明細書に添付の請求の範囲によってのみ定義される本発明の範囲を逸脱することなしに、当業者によって改変、変更及び変形がなされ得るものである。

本衛生化システムは、住居での個人の使用と、産業用及び／又は医療用の使用の双方に、種々の用途がある。多くの産業的及び住居用の用途を、当業者は思いつくことができるが、これらは、本発明の範囲内にあるものである。

二重逆止め弁アセンブリの実施の一形態の等角図である。 キャップを取り除いた状態の、図１に示す二重逆止め弁アセンブリの実施の形態の平面図である。 図１の二重逆止め弁アセンブリの実施の形態の断面図を示している。 本発明の実施の形態に係る二重逆止め弁アセンブリと合わせ部品の等角図である。 図４の実施の形態に係る合わせ部品を合体させた二重逆止め弁アセンブリのキャップの平面図を示している。 図５の線Ａ−Ａに沿って得た図４の二重逆止め弁アセンブリと合わせ部品の実施の形態の断面図を示している。 二重逆止め弁アセンブリと合わせ部品の側面図を示している。 本発明の実施の一形態に係る渦−ベンチュリの等角図である。 図８に示す渦ベンチュリの端面図を示している。 図９の線Ｂ−Ｂに沿って得た図８に示す渦−ベンチュリの実施の形態の中心を通る断面図を示している。 本発明の実施の一形態に係るオゾン発生装置の等角図である。 図１１に示すオゾン発生装置の平面図である。 図１２の線Ｄ−Ｄに沿って得た図１１に示す実施の形態の中心を通る断面図である。 図１３の詳細部分Ｅから得た、オゾン発生装置の誘電体、接着剤及び接地電極の構成の詳細断面図である。 本発明の実施の一形態に係る遠心気液分離装置の等角図である。 図１５の気液分離装置の平面図である。 図１６の線C−Cに沿って得た、図１５の気液分離装置の中心を通る断面図である。 本発明の実施の形態により使用することのできる高電圧検出回路の模式図である。 本発明の実施の形態とともに使用することのできるORPセンサの実施の一形態の断面図である。 本発明に係るシステムの実施の一形態の模式図である。 容器として本システムとともに用いることのできるスプレーボトルを示している。 容器として本システムとともに用いることのできるカラフを示している。 容器として本システムとともに用いることのできる表面を清潔にするためのパッド付きリザーバを示している。 容器として本システムとともに用いることのできるストレーナとボウルの組み合わせを示している。 容器が連結することのできる本発明に係るベースユニットの実施の形態の斜視図である。 ポースルー式の濾過ユニットを組み込んだシステムの実施の一形態の模式図である。 本発明に係るシステムの実施の一形態の模式図である。

符号の説明

１００ 二重逆止めアセンブリ １０２ キャップ １０４ ブレード
１０６ 第一の弁出口 １０８ 第二の弁入口 ２０２ 第一の弁入口
２０４ 第二の弁出口 ３０２ 第一の弁ステム ３０４ 第二の弁ステム
３０６ 第一の弁ステムＯリング ３０８ 第二の弁ステムＯリング
３１０ 第二の弁ステムばね ３１２ 第一の弁ステムばね
３１４ 外側ボディＯリング ４０２ 合わせ部材 ４０４ センターチューブ
４０６ リターンフローチューブ ５０２ 連結点 ６０２ 中央導管Ｏリング
６０４ 中央リザーバ ７０２ 合わせ部材の上部
８００ 渦−ベンチュリ装置 ８０２ 主流体入口 ８０４ 混合流体出口
８０６ 連結手段 ９０２ 添加流体入口 ９０４ 主流体入口チャンネル外郭部
１００２ 主流体入口チャンネル １００４ 収縮部分 １００６ スロート部分
１００８ 拡張部分 １０１０ 中空の針 １０１２ 鋭利な端点
１０１４ 出口ポート １０１６ 複数の羽根 １１００ オゾン発生装置
１１０２、１１０４ 端部キャップ １１０６ オゾン出口 １１０８ 空気入口
１３０２ 高圧電極 １４０２ 接地電極 １４０４ 高音接着剤層
１４０６ 誘電体 １５００ 遠心気液分離装置 １５０２ 液体−気体混合物入口
１５０４ 中央チューブ １５０６ 液体出口 １５０８ 気体出口
１５１１ コネクタ １７０２ レバーアーム １７０４ レバーアーム保持部材
１７０５ 回転中心 １７０６ 弁チャンバー １７０８ レバーアームシール
１７１０ 弁チャンバーキャップ １７１２ フロート １７１４ 渦チューブ
１７１６ 分離装置ベース １７１８ ギャップ １８００ 高電圧検知システム
１８０２ 供給ワイヤ １８０３ コンデンサ １８０４ 高周波交流電源
１８０６ オゾン発生装置 １８０８ ワイヤ １８１０ 高電圧検出装置
１８１２ 電流路 １８１４ 回路共通路 １８１８ 単安定フリップフロップ
１８２０ マイクロプロセッサ １９０２、１９０４ センターチューブに近接した電極
１ ベース ２ 取り外し可能な容器 ３ 二重逆止め弁 ４ ポンプ
５ 渦−ベンチュリ ６ オゾン発生装置 ７ 遠心気液分離装置
８ オゾン破壊装置 ９ 電子機器 １０、１１、１４、１５ 導管
１３ 入力端 １２、１６ チューブ １７ 大気 １８、１９、２０ ワイヤ
２１ ソケット ２１００ スプレーボトル ２２００ カラフェ
２３００ パッド付きリザーバ ２４００ ストレーナとボウルの組み合わせ
２４０６ ボウル ２４０４ 開口 ２４０８ 流体インターフェース
２５００ ベース ２５０２ 合わせ部材 ２５０４ 制御ボタン表示パッド
２６０２ 取り外し可能な容器 ２６０４ 上部リザーバ ２６０６ 未濾過の水
２６０８ フィルター ２６１０ 濾水リザーバ ２６１４ ベース
２６１６ 渦−ベンチュリ ２６１８ ポンプ ２６２０ オゾン発生装置
２７０２ ポンプ ２７０４ 二重逆止め弁 ２７０６ オゾン化する液体源
２７０８ オゾン発生装置 ２７１０ 渦−ベンチュリ

Claims (20)

1. オゾン化した液体を製造する衛生化システムであって、
   システムを通して液体を循環させるためのポンプと、
   オゾン化する液体源と相互作用して、同時のシステムへの流入とシステムからの流出を可能にするための二重逆止め弁と、
   液体に取り込むオゾンを生成するためのオゾン発生装置と、
   オゾンを液体に取り込むための渦−ベンチュリであって、中心長手方向軸を有していてこの長手方向軸に対して接線方向に液体が入る内部チャンバーを備え、渦−ベンチュリの内部チャンバーは、広くなった最初の部分、オゾン進入ポートが形成された細くなったウェスト部分、及びここからオゾン化した液体が放出される広くなった混合流体出口部分を有する渦−ベンチュリとを、備え、
   オゾン進入ポートにオゾンを供給するため、オゾン発生装置が、渦−ベンチュリと流体連通しているシステム。
2. 液体源が、ポンプと流体連通して配置された容器内に収容されている請求項１に記載のシステム。
3. 容器が、二重逆止め弁を備え、液体が、二重逆止め弁を通って容器に入り、容器から出て循環する請求項２に記載のシステム。
4. 容器が、取り外し可能である請求項２又は３に記載のシステム。
5. 二重逆止め弁が配置された複数の取り外し可能な容器が、交換可能に用いられる請求項２に記載のシステム。
6. ポンプ、二重逆止め弁、オゾン発生装置、及び渦−ベンチュリが、ベース内に配置されている請求項１〜５の何れか一つに記載のシステム。
7. オゾン発生装置が、コロナ放電オゾン発生装置を備えている請求項１〜６の何れか一つに記載のシステム。
8. コロナ放電オゾン発生装置が、高電圧／高周波電源を用いてオゾンを発生させ、前記コロナ放電オゾン発生装置は、
   開口端、及び各々の開口端に高圧電極を有するオゾン発生チャンバーと、
   チャンバーの末端に配置された絶縁端部キャップであって、チャンバーに対して接線方向に形成された気体ポートを有し、渦流が発生装置を通るようにするキャップと、
   誘電材料に接着された金属フォイルを備えた接地電極とを、
   備えている請求項７に記載のシステム。
9. システムと流体連通した、流体のオゾンレベルを検知するための酸化還元電位（ORP）センサを、追加して備えている請求項１〜８の何れか一つに記載のシステム。
10. 溶解していない気体をオゾン化した液体から分離させるための気液分離装置を、渦−ベンチュリの下流に、追加して備えている請求項１〜９の何れか一つに記載のシステム。
11. 気液分離装置から出てくる溶解していないオゾンガスを破壊するための、気液分離装置の下流にあって気液分離装置と連通したオゾン破壊装置を、追加して備えている請求項１０に記載のシステム。
12. 気液分離装置は、溶解していないオゾンガスを、遠心力を用いて分離し、分離装置は、
    渦−ベンチュリから出る気体−液体混合物が、圧力下に通って入る入口と、
    入口から続くチャンネルと、
    遠心力を生じさせて溶解していないオゾンガスをチャンネルの中央部へ、液体をチャンネルの周辺部へと移動させるため、気体−液体混合物を圧力下にチャンネル内で渦にする手段と、
    チャンネルの内側の周りに配置され、液体の一部が通って放出されるスロットと、
    液体が通過するスロットと連通している環状チャンバーと、
    気体が通ってチャンネルを出るチャンネル内の気体放出ポートを備えた気体放出弁とを、備えている請求項１０又は１１に記載のシステム。
13. チャンバー内の液面が高いときに、気体放出ポートを閉じるため、チャンバー内の液体と相互作用するためのフロートを、追加して備えている請求項１２に記載のシステム。
14. オゾン発生装置への電力の供給を確認するため、高電圧高周波電源のコンデンサ結合検出装置を追加して備えたシステムであって、コンデンサ結合検出装置は、
    オゾン発生装置への高電圧／高周波リード線と接触した第一のワイヤと、
    オゾン発生装置への高電圧／高周波リードと非常に近接した第二のワイヤであって、第一のワイヤとの間が非常に近接しているために電気容量が生じる第二のワイヤと、
    電気容量を検出してオゾン発生装置への電力供給を確認するため、第二のワイヤと導通し、マイクロプロセッサ及び単安定素子を備えた検出回路とを、
    備えている請求項１〜１３の何れか一つに記載のシステム。
15. 前記検出回路は、外部電源によって又は前記電気容量によって作動する請求項１４記載のシステム。
16. 銀又は銀メッキからなる参照電極と、
    白金、白金メッキ、金又は金メッキからなる酸化還元電位検出電極と、
    水路と流体接触している酸化還元電位センサと、
    処理時間を制御する連続監視センサとを、
    備えた酸化還元電位センサを、追加して備えた請求項１に記載のシステム。
17. 気体を液体に取り込むための渦−ベンチュリであって、
    内部チャンバー、液体入口、気体入口、及び気体−液体混合物出口を有する円筒状の本体を備え、内部チャンバーは、液体入口と気体−液体（混合物）出口との間に螺旋状の通路を有し、
    内部チャンバーは、直径が小さくなってほぼ円筒状のより狭いウェスト部分を形成する広くなった最初の部分、及びウェスト部分と比較して大きくなった直径にまで広がった広くなった出口部分を備えている渦−ベンチュリにおいて、
    内部チャンバーを通って流れる液体の渦効果を生じさせるため、液体入口は、接線方向に配置されて内部チャンバーに入り、気体入口は、ウェスト部分に形成された進入ポートを通じて内部チャンバーに入る渦−ベンチュリ。
18. 内部チャンバー内の広くなった出口部分の表面に形成された一以上の羽根を有する請求項１７に記載の渦−ベンチュリ。
19. オゾン化した液体を製造する衛生化システムであって、
    システムを通して液体を循環させるための主ポンプと、
    液体容器と、
    液体のシステムへの流入とシステムからの流出を同時にできるようにするための、液体容器内の二重逆止め弁と、
    液体に取り込むオゾンを生成するためのオゾン発生装置と、
    オゾン発生装置からのオゾンを液体に取り込むための、容器内に配置されて二重逆止め弁と流体連通するスパージャーと、
    オゾンをスパージャーへと移動させるための、オゾン発生装置と流体連通するオゾンポンプとを、
    備えている衛生化システム。
20. ポースルー濾過ユニットを、追加して備えている請求項１に記載のシステム。

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