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Technisches Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser durch Elektrolyse und ein Verfahren zur Erzeugung von mit
Ozon angereichertem Wasser mit dieser Vorrichtung, und um genauer
zu sein, eine mit Ozon angereichertem Wasser erzeugende Vorrichtung
und ein Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
mit dieser Vorrichtung, in welcher eine Innenseite eines Gehäuses in
eine Anodenkammer und eine Kathodenkammer durch einen Festelektrolytfilm
abgegrenzt, eine Anodenelektrode, an der ein Edelmetall angebracht
ist, mit einer Ozon erzeugenden, katalytischen Wirkung an der Festelektrolytfilmoberfläche auf
der Anodenkammerseite angeordnet ist beziehungsweise eine Kathodenelektrode
an der Festelektrolytfilmoberfläche
auf der Kathodenkammerseite angeordnet ist.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Obwohl
sowohl ein Gaslösungsverfahren
als auch ein Wasserelektrolyseverfahren als typische verfahren zum
Erhalt von mit Ozon angereichertem Wasser im Stand der Technik wohl
bekannt waren, ist die Anwendung eines Wasserelektrolyseverfahrens in
den vergangenen Jahren wichtig zu erwähnen, welches einige Vorteile
aufweist, wie eine kleine Vorrichtung, die Verwendbarkeit von Wasser,
welches als Rohmaterial leicht zur Verfügung steht und die ausreichende
Anwendbarkeit von kleinen Energiequellenvorrichtung mit einigen
Dekaden Volt und einigen Dekaden Ampere.
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Als
eine Vorrichtung, die bei einem effizienten Verfahren zur Erzeugung
von Ozon durch das zuvor genannte Wasserelektrolyseverfahren zur
Anwendung kommt, handelt es sich um solche Vorrichtungen, wie sie
in dem japanischen offengelegt Patent mit den Nr. Hei 1-312092,
8-134677 und 8-134678 zum Beispiel beschrieben sind. Eine schematische,
vorgenommene Ausgestaltung dieser Vorrichtung ist in 13 gezeigt,
bei der ein innenseitiger Teil des Gehäuses 81 in die Anodenkammer 83 und
die Kathodenkammer 84 durch den Festelektrolytfilm 82 unterteilt
ist, die Anodenelektrode 86, die aus einem Edelmetall (Platin
oder Ähnlichem) 85 mit einer
Ozon erzeugenden, katalytischen Wirkung hergestellt ist, in Kontakt
mit der Festelektrolytfilmoberfläche
auf der Anodenkammerseite steht, beziehungsweise die Kathodenelektrode 88,
die aus einem Edelmetall (Platin, Silber und Ähnlichem) 87 hergestellt
ist, in Kontakt mit der Festelektrolytfilmoberfläche auf der Kathodenkammerseite
steht, sowohl die Anodenkammer 83 als auch die Kathodenkammer 84 mit
Rohwasserstromeinlässen 89, 90 und Auslasskanälen des
elektrolysierten Wasserstroms 91, 92 versehen
sind und ferner eine Gleichstrom-Energiequelle 93 zwischen
der Anodenelektrode 86 und der Kathodenelektrode 88 angeschlossen ist.
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Im
Fall der mit Ozon angereichertem Wasser erzeugenden Vorrichtung
mit der in 13 gezeigten Ausgestaltung,
kommt es, wenn ein Gleichstrom zwischen beiden Elektroden 86, 88 fließt, zu einer
Elektrolyse von Wasser zwischen dem Edelmetallkatalysator 85 der
Anode und Edelmetallkatalysator 87 der Kathode, wobei der
Festelektrolytfilm 82 dazwischen gehalten wird und sowohl
Sauerstoff als auch Ozon an der Anodenelektrode 86 beziehungsweise
Wasserstoff an der Kathodenelektrode 88 erzeugt werden und
das auf der Anodenseite erzeugte Ozon in Wasser gelöst wird,
um mit Ozon angereichertes Wasser zu erhalten. Um das mit Ozon angereicherte
Wasser in hoher Konzentration auf effiziente Weise durch diese Vorrichtung
zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser, hat eine der Anmelder
etwas in dem japanischen, offengelegten Patent mit der Nr. 8-134677
beschrieben. Deren Inhalt zeigt, dass das Edelmetall (Platin oder Ähnliches) 85 mit
einer Ozon erzeugenden, katalytischen Wirkung in einer Metallnetzform
ausgebildet ist und dass die Anodenelektrode 86 eine Ausgestaltung
aufweist, bei der ein aus Antikorrosionsmetall hergestelltes Lattennetz
auf die Katalysatorseitenoberfläche
aufgeschichtet ist. In dem Fall dieser Anodenelektrode 86 ist
der Strom des Rohwassers, das der Anodenkammer 83 zugeführt wird,
auf den durch das Metallnetz und das Maschennetz gebildeten Strömungsverlauf
beschränkt, so
dass eine stark turbulente Strömung
des Wassers hervorgerufen wird, um eine Wirbelströmung beim Durchströmen des
Metallnetzes und des Maschennetzes zu erzeugen, wird auf der Anodenseite
erzeugtes Ozon unmittelbar nach der Erzeugung des Ozons im Rohwasser
gelöst,
was zu einer stark turbulenten Strömung wird und gleichzeitig
wird diese Wirkung kontinuierlich akkumuliert, während das Wasser an der Anodenelektrodenoberfläche strömt, was
dazu führt,
dass das mit Ozon angereicherte Wasser in hoher Konzentration aufgrund
zweier Effekte, nämliche
eines sofortigen Lösens
und der akkumulierenden Wirkungen, erzeugt werden kann.
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Jedoch
zeigt selbst eine solche Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon
angereichertem Wasser, dass, falls ein kontinuierlicher Betrieb
durchgeführt
wird, um eine vorgegebene Ozonkonzentration bei einer anfänglich vorgegebenen
Stromdichte zu erreichen, eine Verschlechterung der Leistung des Films
selber gefördert
wird, und es schwierig wird, eine Ozonkonzentration mit dem Ablauf
der Zeit aufrechtzuerhalten, was dazu führt, dass eine Stromdichte
lediglich in dem Umfang erhöht
werden muss, der der verringerten Konzentration des Ozons entspricht.
Wie aus 14 zu verstehen ist, die eine
Relation zwischen der Ozonkonzentration und der Stromdichte zeigt,
dass ein kontinuierlicher Betrieb mit steigender Stromdichte dazu
führt,
dass die Stromdichte einen oberen Grenzwert in einem Bereich mit
variabler Stromdichte erreicht, welcher ein Grenzwert für die das
mit Ozon angereichertem Wasser erzeugende Vorrichtung (Zeit t1)
ist, nachfolgend dem oberen Grenzwert der Stromdichte kommt es zu einer
Verringerung der Ozonkonzentration und schließlich ist die Ozonkonzentration
niedriger als ein zulässiger
Wert, was dazu führt,
dass der Betrieb unterbrochen wird (Zeit t2). Dann um die Vorrichtung
in den Zustand ihres ursprünglichen
Leistungsvermögens
zurückzuversetzen
wird die mit Ozon angereichertes Wasser erzeugende Vorrichtung zerlegt,
um den Festelektrolytfilm selbst zu ersetzen, was dazu führt, dass
die Zerlegung der Vorrichtung und die mit dem Austausch des Elektrolyten
verbundene Arbeit recht schwierig ist und Zeit in Anspruch nimmt,
dass die Lebensdauer des Festelektrolytfilms kurz ist und die Nutzungseffizienz
des Festelektrolytfilm hinsichtlich der Erzeugung des mit Ozon angereichertem Wasser
niedrig gehalten wird.
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Diese
Erfindung erfolgte mit dem Ziel, die obigen Probleme zu eliminieren
und ihr Ziel ist es, den Grund der Verschlechterung der Leistung
des Festelektrolytfilm selbst zu studieren und die Lebensdauer des
Festelektrolytfilms zu steigern und gleichzeitig eine mit Ozon angereichertes
Wasser erzeugende Vorrichtung, die in der Lage ist, die Häufigkeit des
Zerlegens der Vorrichtung sowie die Häufigkeit des Austauschs des
Festelektrolytfilm zu verringern und ein rationelles Verfahren zum
Erzeugen des mit Ozon angereichertem Wassers unter Verwendung dieser
Vorrichtung bereitzustellen.
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Die
DE 42 27 732 offenbart eine
Elektrolysezelle, die eine Festelektrolytmembran umfasst, welche
den Anodenraum von dem Kathodenraum trennt, wobei die Festelektrolytmembran
in Oberflächenkontakt
auf der Seite der Anode und/oder der Kathode mit einer ebenen und
porösen
Elektrode oder solch einer Elektrode steht, welche aus einem elektrisch leitenden,
metallischen Festmaterial und einer porösen Beschichtung besteht. Die
Festelektrolytmembran wird zwischen angrenzenden vorderen oder dichtenden
Flächen
eines Satzes aus Zellengehäuseschalen
gehalten oder abgedichtet, wobei der Dichtdruck zwischen den angrenzenden
Dichtflächen
der Zellengehäuseschalen
und der Oberflächendruck der
zwei Elektroden auf die Festelektrolytmembran mittels externer Druckvorrichtungen
eingestellt werden kann. Der Kontaktdruck der zwei Elektroden auf die
Festelektrolytmembran ist unabhängig
von der Einstellung des Dichtdrucks der Zellengehäuseschalen
mittels einer externen Stellbefestigung anpassbar, welche durch
die Wand des Zellengehäuses
in Richtung des Anoden- oder Kathodenraums für eine darin angeordnete Druckbefestigung
verläuft.
Durch diese Maßnahme
werden die Elektroden auf die Festelektrolytmembran zu oder von
dieser weg bewegt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegenden Erfinder sind auf die obigen Probleme gestoßen, haben
den Oberflächenzustand des
Festelektrolytfilms nach dessen Austausch untersucht und erforscht,
um den Grund für
die Verschlechterung der Leistung des Festelektrolytfilm zu überprüfen. Jedoch
haben die vorliegenden Erfinder wieder den Festelektrolytfilm verwendet,
während zufällig kein
deutlicher Grund festgestellt werden konnte und haben herausgefunden,
dass der Film in einem Zustand verwendet werden kann, bei dem der Film
im Wesentlichen sein ursprüngliches
Leistungsvermögen
beibehält.
Nach diesem Zustand versuchten die vorliegenden Erfinder, wieder
einen Festelektrolytfilm zu verwenden, der länger als eine bestimmte Zeitdauer
nach dem Austausch des Festelektrolytfilms darin verblieben ist
und haben festgestellt, dass der Film in ausreichendem Maße verwendet
werden kann. Wie zuvor beschrieben wurde, obwohl ein Grund dafür, dass
sich der Festelektrolytfilm in seiner Leistung erholt derzeitig
nicht klar ist, wird als ein Grund bei der aus dem Stand der Technik
bekannten, mit Ozon angereichertes Wasser erzeugenden Vorrichtung
angenommen, dass dadurch, dass die Elektroden immer gegen den Elektrolytfilm
mit einem elastischen Element oder Ähnlichem, das zwischen den
Elektroden und dem Gehäuse
platziert ist, gedrückt
werden, eine gewisse Störung
an den Löchern des
Films, wo Wasserstoffionen von der Anodenseite in Richtung der Kathodenseite
wandern, unter Einwirkung der Eindrückkraft und des Elektrolysevorgangs
auftritt, was dazu führt,
dass die Wasserstoffionen kaum noch durch die Löcher wandern, und die Störung beseitigt
wird, nachdem der Festelektrolytfilm entfernt wurde und länger als
eine spezifizierte Zeitdauer in Ruhe gelassen wurde. Des Weiteren und
für den
Fall, dass die Eindrückoberfläche jeder Elektrode
eine Oberfläche
ist, wie sie bei einem metallischen Netz gefunden wird, wird insbesondere
die Eindrückstelle
auf der Oberfläche
des Festelektrolytfilm geändert,
wenn die Film wieder verwendet wird so dass angenommen werden darf,
dass diese Tatsache die Erholung fördert.
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In
nachfolgender Untersuchung und nachfolgendem Studium wurde bestätigt, dass,
wenn die Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm gesteigert wird, nachdem
die Stromdichte den oberen Grenzwert in dem Bereich mit variabler Stromdichte
eines Grenzwerts der mit Ozon angereichertes Wasser erzeugende Vorrichtung
erreicht, mit Ozon angereichertes Wasser mit einer vorgegebenen
Konzentration unter einer geringeren Stromdichte hergestellt werden
kann, und folglich kann die Erzeugung des mit Ozon angereicherten
Wassers fortgesetzt werden, bis die Stromdichte wieder den oberen
Grenzwert in dem Bereich mit variabler Stromdichte erreicht. Es
wird angenommen, dass es zu diesem Zustand kommt, weil, obwohl die
Oberfläche
des Festelektrolytfilms, die durch die Elektroden bis dahin berührt worden
ist, beeinträchtigt
worden ist und der obere Grenzwert der Stromdichte erreicht wurde, eine
neue Auflageoberfläche
mit den Elektroden, d.h. ein Bereich, wo die Elektrolyse durchgeführt werden kann,
aufgrund der vergrößerten Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm vergrößert war
und weil die Leistung der Elektrolyse sich erholte, wodurch es ermöglicht wurde,
die Elektrolyse für
eine längere
Zeitdauer im Bereich von Stunden im Vergleich zum Stand der Technik
zu gewährleisten
und dann wurde es möglich,
die Lebensdauer des Festelektrolytfilms zu verlängern.
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Jedoch
selbst wenn der Festelektrolytfilm wieder oder länger verwendet werden kann,
wie zuvor beschrieben, werden die Elektroden der mit Ozon angereichertes
Wasser erzeugenden Vorrichtung aus dem Stand der Technik durch ein
elastisches Element oder Ähnlichem,
das zwischen jeder Elektrode und dem Gehäuse angeordnet ist, gegen den
Festelektrolytfilm gedrückt,
um einen Widerstand zwischen dem Festelektrolytfilm und jeder der
Elektroden zu verringern und um eine effiziente Ozonherstellung durchzuführen, musste
der Festelektrolytfilm, welcher seine Elektrolyseleistung nicht
beibehalten konnte, mit einem neuen nach der Zerlegung der Vorrichtung
ausgetauscht werden.
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Unter
Bezug auf das Vorhergehende ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist,
eine langzeitstabile und effiziente Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser durchzuführen
und insbesondere eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der der Festelektrolytfilm
kontinuierlich für
eine lange Zeitdauer verwendet werden kann.
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Es
kam zur vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die zuvor genannten
Merkmale, und sie ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenseite
eines Gehäuses
durch einen Festelektrolytfilm in eine Anodenkammer und eine Kathodenkammer
abgegrenzt ist, dass eine Anodenelektrode, an der Edelmetall angebracht
ist, mit einer Ozon erzeugenden katalytischen Wirkung so angeordnet
ist, dass sie gegen den Festelektrolytfilm an der Anodenkammer aufgedrückt wird,
dass eine Kathodenelektrode respektive so angeordnet ist, dass sie
gegen den Festelektrolytfilm an der Kathodenkammer aufgedrückt wird,
wobei sowohl die Anodenkammer als auch die Kathodenkammer mit einem
Rohwasserstrom-Einlasskanal
und einem Auslasskanal des elektrolysierten Wasserstroms versehen
sind, und dass eine Gleichspannung zwischen die Anodenelektrode
und die Kathodenelektrode angelegt wird, wobei entweder eine oder
beide Elektroden aus Anodenelektrode und Kathodenelektrode derart
angeordnet sind, dass sie durch ein bewegbares Antriebsmittel gegen
den Festelektrolytfilm aufgedrückt
oder davon entfernt werden können.
Mit solch einer Anordnung, wie zuvor erwähnt, gestaltet sich die Erfindung
derart, dass die Eindrückkraft
entweder einer oder beider Elektroden aus Anodenelektrode oder Kathodenelektrode
gegen den Festelektrolytfilm geändert
werden kann oder das Eindrücken
und das Entfernen wiederholt werden können.
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Des
Weiteren wird als das erste Verfahren zur Erzeugung des mit Ozon
angereicherten Wassers mit der Vorrichtung zur Erzeugung des mit
Ozon angereicherten Wassers der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zur Erzeugung des mit Ozon angereicherten Wassers bereitgestellt,
bei dem eine aus Edelmetall hergestellte Anodenelektrode mit einer Ozon
erzeugenden, katalytischen Wirkung auf einer Oberfläche eines
Festelektrolytfilms angeordnet wird, eine Kathodenelektrode auf
der anderen Oberfläche
des Festelektrolytfilms angeordnet wird, wenigstens eine der beiden
Elektroden an dem Festelektrolytfilm anbringbar und von diesem lösbar ist, eine
Gleichspannung zwischen den Elektroden angelegt wird, während Rohwasser
an jede der Elektroden strömt,
worin das mit Ozon angereicherte Wasser in einem Zustand erzeugt
wird, bei dem wenigstens eine der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm mit
einer vorgegebenen Eindrückkraft
aufgedrückt wird,
worin eine Konzentration des Ozons in dem mit Ozon angereicherten
Wasser detektiert wird, und eine Stromdichte des Gleichstroms in
Reaktion auf eine Variation der Konzentration des Ozons derart verändert wird,
dass die Konzentration des Ozons im Wesentlichen konstant werden
kann.
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Als
deren modifizierten Beispiele zu diesem Verfahren, gibt es ein Verfahren,
in dem die Stromdichte erhöht
wird, bevor die Ozonkonzentration in dem erzeugten, mit Ozon angereicherten
Wasser eine vorgegebene Konzentration unterschreitet und wenn die
Stromdichte einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht, eine Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm erhöht wird; ein Verfahren, bei
dem das Anlegen der Gleichspannung gestoppt wird, bevor die Ozonkonzentration
in dem erzeugten, mit Ozon angereichertem Wasser eine vorgegebene
Konzentration unterschreitet, eine Eindrückkraft der Elektroden gegen
den Festelektrolytfilm gelöst
wird, eine Gleichspannung nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer
wieder angelegt wird und die Elektroden wieder gegen den Festelektrolytfilm
aufgedrückt
werden, und die Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser wieder
gestartet wird; und ein Verfahren, bei dem der Vorgang, bei dem
die Stromdichte erhöht
wird, bevor die Ozonkonzentration in dem erzeugten, mit Ozon angereicherten
Wasser eine vorgegebenen Konzentration unterschreitet und der Vorgang,
dass die Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm erhöht wird, wenn die Stromdichte
einen vorgegeben oberen Grenzwert erreicht, mehr als einmal durchgeführt werden,
danach das Anlegen der Gleichspannung gestoppt wird, bevor die Konzentration
des Ozons eine vorgegebene Konzentration unterschreitet, eine Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm gelöst wird, eine Gleichspannung
nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer wieder angelegt wird
und die Elektroden wieder gegen den Festelektrolytfilm aufgedrückt werden,
um die Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser wieder zu starten.
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Des
Weiteren wird als zweites Verfahren ein Verfahren zur Erzeugung
von mit Ozon angereichertem Wasser bereitgestellt, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass ein vorgegebener Gleichstromwert zwischen den Elektroden
unter dem Zustand, dass wenigstens eine der Elektroden gegen den
Festelektrolytfilm aufgedrückt
wird, angelegt wird, eine Ozonkonzentration des erzeugten, mit Ozon
angereicherten Wassers detektiert wird und eine Eindrückkraft der
Elektroden gegen den Festelektrolytfilm in Reaktion auf eine Variation
der Ozonkonzentration geändert
wird, so dass die Ozonkonzentration im Wesentlichen konstant gehalten
wird. Dieses zweite Verfahren weist einige modifizierte Beispiele
wie folgt auf. Das heißt,
es werden bereitgestellt: ein Verfahren, bei dem eine Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm erhöht wird, bevor die Ozonkonzentration
in dem erzeugten, mit Ozon angereicherten Wasser einen vorgegebenen
Wert unterschreitet und die Stromdichte erhöht wird, wenn die Eindrückkraft
einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht; oder ein Verfahren,
bei dem das Anlegen der Gleichspannung gestoppt wird, bevor die
Ozonkonzentration in dem erzeugten, mit Ozon angereicherten Wasser
eine vorgegebene Konzentration unterschreitet, eine Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm gelöst wird, eine Gleichspannung
nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer wieder angelegt wird
und die Elektroden wieder gegen den Festelektrolytfilm aufgedrückt werden,
um die Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser wieder zu starten;
und ein Verfahren, bei dem der Vorgang, dass die Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm erhöht wird, bevor die Ozonkonzentration
in dem erzeugten, mit Ozon angereicherten Wasser eine vorgegebenen
Konzentration unterschreitet und der Vorgang des Erhöhens der
Stromdichte, wenn die Eindrückkraft
einen vorgegebenen, oberen Grenzwert erreicht, mehr als einmal durchgeführt werden,
danach das Anlegen der Gleichspannung gestoppt wird, bevor die Konzentration
des Ozons eine vorgegebene Konzentration unterschreitet, eine Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm gelöst wird, eine Gleichspannung
nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer wieder angelegt wird
und die Elektroden wieder gegen den Festelektrolytfilm aufgedrückt werden,
um die Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser wieder zu starten.
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Bei
all diesen Verfahren wird eine Eindrückkraft entweder einer oder
beider Elektroden aus Anodenelektrode und Kathodenelektrode bezüglich des Festelektrolytfilm
geändert,
um eine neue Eindrückoberfläche zu erzeugen
und den Festelektrolytfilm zu aktivieren, was dazu führt, dass
eine fortlaufende Elektrolysezeit wesentlich verlängert werden
kann und die Lebensdauer des Films selbst verlängert werden kann. Gleichzeitig
ist es möglich
die Anzahl der Male des Zerlegens der Vorrichtung zur Erzeugung
des mit Ozon angereicherten Wassers zum Austausch des Festelektrolytfilms
zu verringern, was dazu führt,
dass die Wartung der Vorrichtung auch erleichtert werden kann.
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Des
Weiteren, welches Verfahren von diesen Verfahren auch zur Erzeugung
von mit Ozon angereichertem Wasser zu Anwendung kommt, wird eine fortlaufende
Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser in einem Zustand möglich, bei
dem mehrere Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser installiert sind, diese mehreren Vorrichtungen zur Erzeugung
von mit Ozon angereichertem Wasser beim Betrieb gewechselt werden, um
mit Ozon angereichertes Wasser kontinuierlich derart zu erzeugen,
das ein Erzeugungszustand von mit Ozon angereichertem Wasser bei
wenigstens einer Einheit der mit Ozon angereichertem Wasser erzeugenden
Vorrichtung herbeigeführt
wird, wobei ein Zustand vorliegt, bei dem das Anlegen der Gleichspannung
bei wenigstens einer Einheit der mit Ozon angereichertem Wasser
erzeugenden Vorrichtungen gestoppt ist und ein Eindrücken der
Elektroden gegen den Festelektrolytfilm gelöst ist.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 ist
eine schematische Schnittansicht zur Darstellung wesentlicher Teile,
um die erste bevorzugte Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu veranschaulichen und stellt den aufgedrückten Zustand
der Elektroden dar.
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2 zeigt
den abgelösten
Zustand der Elektroden in der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon
angereichertem Wasser, die in 1 gezeigt ist.
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3 ist
eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines wesentlichen
Teils, um die zweite bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur
Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung
zu veranschaulichen und stellt einen aufgedrückten Zustand der Elektroden
dar.
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4 zeigt
einen abgelösten
Zustand der Elektroden in der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon
angereichertem Wasser aus 3.
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5 ist
eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines wesentlichen
Teils, um die dritte bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung
zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß der vorliegenden
Erfindung zu veranschaulichen und stellt einen aufgedrückten Zustand
der Elektroden dar.
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6 zeigt
einen abgelösten
Zustand der Elektroden in der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon
angereichertem Wasser aus 5.
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7 ist
eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines wesentlichen
Teils, um die vierte bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung
zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß der vorliegenden
Erfindung zu veranschaulichen und stellt einen abgelösten Zustand
der Elektroden dar.
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8 ist eine schematische Schnittansicht, um
eine Änderung
eines Kontaktzustands zwischen den Elektroden und einem Festelektrolytfilm
bezogen auf einen Wert der Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm in der Vorrichtung zur
Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung
zu zeigen.
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9 ist
eine veranschaulichende Ansicht zur Darstellung einer Relation der
Ozonkonzentration, der Stromdichte und der Elektrolysedauer bezogen
auf die Eindrückkraft
der Elektroden in der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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10 ist
eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines wesentlichen
Teils um eine Abwandlung der vierten bevorzugten Ausführungsform der
Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß der vorliegenden
Erfindung, die in 7 gezeigt ist, zu veranschaulichen
und stellt einen abgelösten
Zustand der Elektroden dar.
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11 ist
eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines wesentlichen
Teils, um die fünfte
bevorzugte Ausführungsform
der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu veranschaulichen und stellt einen abgelösten Zustand
der Elektroden dar.
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12 ist
eine schematische Schnittansicht in einer Breitenrichtung der Vorrichtung
zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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13 ist
eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines wesentlichen
Teils einer Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser gemäß dem Stand
der Technik.
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14 ist
eine veranschaulichende Ansicht zur Darstellung einer Relation zwischen
der Elektrolysedauer und der Stromdichte, um die Ozonkonzentration
konstant zu halten.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden wird nun auf die Figuren Bezug genommen, die einige bevorzugte
Ausführungsformen
der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
darstellen, und das Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
unter Verwendung der Ozon erzeugenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nachfolgend im Detail beschrieben.
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Die 1 und 2 sind
schematische Schnittansichten zur Darstellung eines wesentlichen Teils
der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
gemäß der vorliegenden
Erfindung, worin 1 Zustand, in welchem die Elektroden
gegen den Festelektrolytfilm gepresst werden, und 2 zeigt
einen abgelösten
Zustand, bei welchem die Elektroden und der Festelektrolytfilm voneinander
jeweils getrennt sind. In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein
anodenseitiges Gehäuse,
das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein kathodenseitiges Gehäuse, das
Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Anodenelektrode, das Bezugszeichen 4 bezeichnet
eine Kathodenelektrode und das Bezugszeichen 5 bezeichnet
ein Festelektrolytfilm.
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Das
anodenseitige Gehäuse 1 und
das kathodenseitige Gehäuse 2 weisen
dieselbe Ausgestaltung in der vorliegenden Erfindung auf, sie sind
aus Material gebildet, das gegenüber
mit Ozon angereichertem Wasser beständig ist (zum Beispiel Teflon oder
Glas oder Ähnliches
oder komplexes Material, das mit diesen Materialien beschichtet
ist), ihre zentralen Bereiche sind mit einer Einrückung Einrückung 6 (7)
ausgebildet, die als eine Anodenkammer (eine Kathodenkammer) fungiert,
wobei sie eine Größe aufweist,
dass die Anodenelektrode 3 (die Kathodenelektrode 4,
das in Klammern angegebene Bezugszeichen bezieht sich jeweils auf
die Kathodenseite und dies wird ähnlich
hiernach fortlaufend so gehandhabt) schiebbar darin aufgenommen
ist, sowohl die vordere Seitenwand als auch die rückwärtige Seitenwand
sind mit einem Einlasskanal 8 (9) und einem Auslasskanal 10 (11)
für Rohwasser
bzw. elektrolysiertes Wasser versehen. Des Weiteren ist die Bodenwand
der Einrückung 6 (7) über ein
Durchgangsloch 12 (13) offen, um eine stabförmige Elektrode,
die später
beschrieben wird, einzusetzen, an der rückwärtigen Oberfläche des
Gehäuses 1 (2),
d.h. an der Außenseitenoberfläche der
Bodenwand des Gehäuses,
ist ein Hydraulikzylinder 14 (15) zur Vor- und
Zurückbewegung
der Elektrode 3 (4) angebracht.
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Ein
Edelmetallnetz 16 mit einer Ozon erzeugenden, katalytischen
Wirkung, ein aus Metall, wie Titan, hergestelltes Maschennetz 17 mit
Ozon resistenter Eigenschaft und Ähnlichem und eine Elektrodenplatte 18 sind
auf der Anodenelektrode 3 in dieser Reihenfolge geschichtet
und einstückig
miteinander durch Hartlöten
oder Schweißen
und gleichzeitig ist eine stabförmige
Elektrode 19 mit der rückwärtigen Oberfläche der
Elektrodenplatte 18 verbunden. Des Weiteren weist die Kathodenelektrode 4 dieselbe Ausgestaltung
wie die der Anodenelektrode 3 auf, worin ein Edelmetallnetz 20,
ein aus Metall, wie Titan, hergestelltes Maschennetz 21 mit
Ozon resistenter Eigenschaft und eine Elektrodenplatte 22 in
dieser Reihenfolge aufgeschichtet sind und dann eine stabförmige Elektrode 23 mit
der rückwärtigen Oberfläche der
Elektrodenplatte 22 verbunden ist. Sowohl die Anodenelektrode 3 als
auch die Kathodenelektrode 4 sind in der Einrückung 6,
die als eine Anodenkammer fungiert beziehungsweise in der Einrückung 7,
die als eine Kathodenkammer fungiert, derart aufgenommen, dass sie
vor und zurück
zu bewegen sind, wobei jede der stabförmigen Elektroden 19, 23 durch
jedes der Durchgangslöcher 12, 13 verläuft, die
an der Bodenwand jeder Einrückung 6, 7 offen sind,
ist dort befestigt und mit einer Gleichstrom-Energiequellenvorrichtung 24 verbunden.
Ferner sind die Endteile der stabförmigen Elektroden 19, 23 mit den
Stangen der hydraulischen Zylinder 14, 15 in isoliertem
Zustand verbunden (der Verbindungszustand zwischen der Stange und
der stabförmigen
Elektrode ist in der Figur weggelassen).
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Der
Festelektrolytfilm 5 ist eine Fluorkationenaustauschmembran,
wobei dieser Film zwischen einer Umfangsendfläche, welche die Einrückung 6 des
anodenseitigen Gehäuses 1 bildet,
und einer Umfangsendfläche,
welche die Einrückung 7 des
kathodenseitigen Gehäuses 2 bildet,
gehalten und fixiert wird.
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Nun
wird ein Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
unter Verwendung der Ozon erzeugenden Vorrichtung mit der zuvor
genannten Ausgestaltung wie folgt beschrieben. Die hydraulischen
Zylinder 14, 15 werden so betrieben, dass sie
bewirken, dass sowohl die Anodenelektrode 3 und die Kathodenelektrode 4 nach
vorne geschoben werden, die Elektroden 4, 5 werden
gegen den Festelektrolytfilm 5 unter einem vorgegebenen
Druck aufgedrückt,
dann wird das öffnende
oder schließende
Ventil (nicht dargestellt) in einem Wasserzuführkreis geöffnet, um Rohwasser aus den
Stromeinlasskanälen 8, 9 in
Richtung der Stromauslässe 10, 11 zuzuführen und
gleichzeitig wird eine Gleichspannung zwischen der Anodenelektrode 3 und
der Kathodenelektrode 4 angelegt. Mit solch einer Anordnung,
wie oben beschrieben, werden sowohl Sauerstoff als auch Ozon an
der Anodenelektrode 3 erzeugt, beziehungsweise Wasserstoff
wird an der Kathodenelektrode 4 erzeugt, und das anodenseitig
erzeugte Ozon wird in dem Rohwasser gelöst, um mit Ozon angereichertes
Wasser zu erhalten. In the bevorzugten Ausführungsform, da das Edelmetallnetz 16 mit
einer Ozon erzeugenden, katalytischen Wirkung und das aus Metall
hergestellte Maschennetz 17 mit einer Ozon resistenten
Eigenschaft als die Anodenelektrode 3 insbesondere verwendet
werden, wird aus dem Rohwasser eine stark turbulente Strömung, während das
Rohwasser einen durch das Edelmetallnetz 16 und das Maschennetz 17 gebildeten
Strömungsdurchgang
durchströmt,
so dass sich eine Wirbelströmung
ausbildet, das an der Anodenelektrode 3 gebildete Ozon
wird augenblicklich im Rohwasser unmittelbar nach der Erzeugung
des Ozons gelöst
und gleichzeitig wird dessen Wirkung kontinuierlich akkumuliert,
während
das mit Ozon angereicherte Wasser entlang der Anodenelektrode 3 strömt, was
dazu führt,
dass ein mit Ozon in hoher Konzentration angereichertes Wasser aufgrund
zweier Effekte, nämlich
des augenblicklichen Lösens
und akkumulierenden Wirkungen, erhalten wird.
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Eine
Konzentration des mit Ozon angereicherten Wasser in dem Rohwasser
wird durch eine Ozonkonzentrationsmessvorrichtung (nicht dargestellt),
die in einem stromabwärts
liegenden Bereich des Auslasskanals für das mit Ozon angereicherte Wasser 10 installiert
ist, gemessen und ein Trend der abnehmenden Ozonkonzentration mit
fortschreitender Zeit wird detektiert, eine Stromdichte wird allmählich in
einem variablen Bereich der Stromdichte erhöht, um so die Ozonkonzentration
auf einem im Wesentlichen konstanten Wert zu halten. Dann als Ergebnis
der gesteigerten Stromdichte wird, falls dieser Wert einen zulässigen oberen
Grenzwert in dem variablen Bereich der Stromdichte erreicht, das öffnende
und schließende
Ventil im Wasserzuführrohrdurchgang
geschlossen, um die Zuführung
des Rohwassers zu stoppen, wie in 2 gezeigt
ist, und gleichzeitig wird die Gleichspannung, die zwischen der
Anodenelektrode 3 und der Kathodenelektrode 4 angelegt
ist, entfernt, danach werden die Hydraulikzylinder 14 und 15 aktiviert,
um eine Rückwärtsbewegung
der Anodenelektrode 3 und der Kathodenelektrode 4 zu
bewirken und sie von dem Festelektrolytfilm 5 zu trennen
und der Betrieb der Vorrichtung wird für eine vorgegebene Zeit unterbrochen,
bis sie sich in einen Zustand erholt hat, bei der der Festelektrolytfilm 5 wieder
für die
Elektrolyse verwendet werden kann. Dann nach Verstreichen einer
vorgegebenen Zeitdauer wird der zuvor genannte Vorgang wieder wiederholt,
um mit Ozon angereichertes Wasser zu erzeugen.
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Folglich,
obwohl der Unterbrechungszustand für eine spezifizierte Zeitdauer
zur Erholung der Leistungsfähigkeit
des Festelektrolytfilms 5 durch den zuvor genannten, sich
wiederholenden Vorgang erforderlich ist, kann dessen sich wiederholender
Betrieb durchgeführt
werden, so dass der Festelektrolytfilm 5 für eine lange
Zeitdauer im vergleich zum Stand der Technik verwendet werden kann,
und ferner kann das mit Ozon angereicherte Wasser erzeugt werden, während auf
die Erholung der Leistungsfähigkeit
des Films ohne Zerlegung der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon
angereichertem Wasser oder ohne den Austausch des Festelektrolytfilms 5 mit
einem anderen gewartet werden kann, was in einer ökonomischen
und effizienten Erzeugung des mit Ozon angereicherten Wasser resultiert.
Um solche Wirkungen und Effekte auf die zuvor beschriebene effiziente Weise
zu erreichen, ist es auch möglich,
sowohl diese Vorrichtung als auch eine andere Vorrichtung für die Erzeugung
von mit Ozon angereichertem Wasser mit derselben Ausgestaltung wie
die zuvor erwähnte Seite
an Seite anzuordnen, während
die Leistungsfähigkeit
des Film des Festelektrolytfilms 5 sich erholt und sie
unter einer Wechselbedingung zu verwenden.
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Bei
dem zuvor erwähnten
Beispiel wurde ein Ausführungsbeispiel
erläutert,
bei dem die Hydraulikzylinder 14, 15 sowohl am
anodenseitigen Gehäuse 1 als
auch am kathodenseitigen Gehäuse 2 angeordnet
sind. Jedoch kann auch Anwendung finden, dass die Hydraulikzylinder
an irgendeinem der Gehäuse angeordnet
sind und in diesem Fall kann die andere Elektrode durch ein elastisches
Element gebildet werden, das zwischen der Elektrode und dem Gehäuse angeordnet
ist. Obwohl dieselben Wirkungen und Effekte, wie solche, die zuvor
beschrieben wurden, selbst bei einer Verwendung einer solchen Ausgestaltung
auftreten, ist es fraglich, ob nicht eine leicht schlechtere Erholungswirkung
im Vergleich mit dem Fall der Wiederholung der Trennung und Kontaktierung
beider Elektroden auftreten dürfte,
aufgrund der Tatsache, dass die Elektrode, die nicht von dem Festelektrolytfilm 5 entfernt
wird, nicht ihren Kontaktpunkt mit dem Film ändert. Des Weiteren sind bei
der zuvor erwähnten,
bevorzugten Ausführungsform
die Hydraulikzylinder als mittel zum Schieben und Ziehen der Elektroden
offenbart und als die Hydraulikzylinder ist ein pneumatisches Zylindersystem am
meisten geeignet im Hinblick auf die Tatsache, dass dieses eine
dämpfende
Funktion aufweist, obwohl ein Flüssigkeitsdruckzylinder
auch im Hinblick auf seine Arbeitsgeschwindigkeit zur Anwendung kommen
kann, und weitere andere mechanische Antriebsmittel zum Beispiel
ein Zahnstangenmechanismus oder ein Verbindungsmechanismus oder Ähnliche
können
auch verwendet werden und die Vorrichtung zur Bewegung der Elektrode
ist in der vorliegenden Erfindung nicht auf hydraulische Mittel
im einzelnen und im Grunde genommen sind sie optional.
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Als
nächstes,
die 3 und 4 sind schematische Schnittansichten
zur Darstellung eines wesentlichen Teils, um die zweite bevorzugte
Ausführungsform
der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu veranschaulichen, worin 3 einen
Zustand zeigt, bei welchem die Elektroden gegen den Festelektrolytfilm
aufgedrückt
sind, und 4 zeigt einen Zustand, bei welchem
die Elektroden von dem Festelektrolytfilm wegbewegt sind. In beiden
Figuren bezeichnen jeweils das Bezugszeichen 31 ein anodenseitiges
Gehäuse,
das Bezugszeichen 32 ein kathodenseitiges Gehäuse, das
Bezugszeichen 33 eine Anodenelektrode, das Bezugszeichen 34 eine
Kathodenelektrode und das Bezugszeichen 35 einen Festelektrolytfilm.
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Das
anodenseitige Gehäuse 31 und
das kathodenseitige Gehäuse 32 weisen
dieselbe Ausgestaltung zueinander in der bevorzugten Ausführungsform
auf, wobei sie aus einem Material hergestellt sind, welches resistent
gegenüber
mit Ozon angereichertem Wasser ist, ihre zentralen Bereiche sind
mit einer Einrückung 36 (37)
ausgebildet, die als eine Anodenkammer (eine Kathodenkammer) fungieren, welche
solch eine Größe aufweisen,
dass die Anodenelektrode 33 (die Kathodenelektrode 34)
darin aufgenommen werden kann und gleichzeitig sind Elemente 38 (39)
mit einem Bodenabschnitt und einem ringförmigen Element 40 (41)
einander überlappend
angeordnet, wobei jedes ringförmige
Element 40 (41) in einer vorderen Seitenwand und
einer rückwärtigen Seitenwand
mit einem Stromeinlass 42 (43) beziehungsweise
einem Stromauslass 46 (47) für Wasser versehen ist. Des
Weiteren ist die Bodenwand des Elements 38 (39)
mit einem Durchgangsloch 46 (47) offen, und sowohl
eine drucksteigernde Vorrichtung 48 (eine Pumpe, ein Kompressor
und Ähnliches)
als auch ein Rohr zum Druckablass an die Atmosphäre 49 sind durch die
Rohre mit dem Durchgangsloch 46 (47) über ein
Umschaltventil 50 verbunden.
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Die
Anodenelektrode 33 ist so ausgebildet, dass ein Edelmetallnetz 51 mit
einer Ozon erzeugenden, katalytischen Wirkung, ein aus Metall, wie
Titan, hergestelltes Maschennetz 52 mit einer gegenüber Ozon
resistenten Eigenschaft und eine Elektrodenplatte 53 in
Abfolge aufgeschichtet sind und einstückig durch Hartlöten verbunden
sind und gleichzeitig ist ein ausdehnbares oder zusammenziehbares Gummidiaphragma 54 mit
der rückwärtigen Oberfläche der
Elektrodenplatte 53 verbunden. Des Weiteren weist die Kathodenelektrode 34 dieselbe
Ausgestaltung wie die der Anodenelektrode 33 auf, wobei ein
Edelmetallnetz 55, ein aus Metall hergestelltes Maschennetz 56 mit
einer gegenüber
Ozon resistenten Eigenschaft und eine Elektrodenplatte 57 in
Abfolge aufgeschichtet sind und an ausdehnbares oder zusammenziehbares
Gummidiaphragma 58 mit der rückwärtigen Oberfläche der
Elektrodenplatte 57 verbunden ist. Dann sind sowohl die
Anodenelektrode 33 als auch die Kathodenelektrode 34 durch
Schrauben und Muttern (nicht dargestellt) mit den ausdehnbaren oder
zusammenziehbaren Gummidiaphragmas 54, 58 verbunden,
die zwischen den Elementen 38, 39 mit Bodenabschnitten
und den ringförmigen Elementen 40, 41 gehalten
werden und ferner ist jedes von Ihnen in der Einrückung 36,
die als Anodenkammer fungiert, und in der Einrückung 37, die als Kathodenkammer
fungiert, derart aufgenommen, dass nach vorne und nach hinten zu
bewegen sind. Ferner bezeichnen die Bezugszeichen 59 und 60 öffnende
oder schließende
Ventile, die an einem stromabwärts
liegenden Seitenrohr jedes der Stromauslässe 44, 45 angeordnet
sind.
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Der
Festelektrolytfilm 35 ist eine Fluorkationenaustauschmembran,
welche zwischen einer Umfangsendfläche (einer Umfangsendfläche des
ringförmigen
Elements 40), die die Einrückung 36 des anodenseitigen
Gehäuses 31 bildet,
und einer Umfangsendfläche
(eine Umfangsendfläche
des ringförmigen
Elements 41), welches die Einrückung 37 des kathodenseitigen
Gehäuses 32 bildet,
gehalten und befestigt ist.
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Dann
wird das Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
unter Anwendung der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser mit der zuvor genannten Ausgestaltung wie folgt beschrieben.
Zuerst wird das Umschaltventil 50 auf die drucksteigernde
Vorrichtung 48 umgeschaltet und gleichzeitig wird die drucksteigernde
Vorrichtung 48 so betrieben, das Druckluft einem rückwärtigen Raum
sowohl der Anodenelektrode 33 als auch der Kathodenelektrode 34 zugeführt wird,
um eine Vergrößerung des
Druckes in dem Raum zu verursachen. Mit solch einer obigen Anordnung
wird sowohl die Anodenelektrode 33 als auch die Kathodenelektrode 34 gegen
den Festelektrolytfilm 35 aufgedrückt. Dann werden das öffnende
oder schließende
Ventil (nicht dargestellt) in dem Wasserzuführrohr und die öffnenden
oder schließenden
Ventile 59, 60 auf der stromabwärts liegenden
Seite der Stromauslasskanäle 44, 45 geöffnet, um
zu bewirken, dass das Rohwasser aus den Stromeinlasskanälen 42, 43 in
Richtung der Stromauslasskanäle 44, 45 strömt, und
gleichzeitig wird eine Gleichspannung zwischen der Anodenelektrode 33 und
der Kathodenelektrode 34 angelegt. Mit solch einer Anordnung
wie die obige werden sowohl Sauerstoff als auch Ozon an der Anodenelektrode 33 erzeugt,
Wasserstoff wird an der Kathodenelektrode 34 erzeugt und
Ozon, das an der Anodenelektrode erzeugt wird, wird in dem Rohwasser
gelöst,
um mit Ozon angereichertes Wasser auf dieselbe Weise wie bei der
in den 1 und 2 gezeigten Vorrichtung zur
Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser. Ebenso werden in dieser
bevorzugten Ausführungsform
das Edelmetallnetz 51 mit Ozon erzeugender, katalytischer
Funktion und das Maschennetz 52 als Anodenelektrode 33 auf
dieselbe Weise wie zuvor beschrieben verwendet, so dass das Rohwasser
zu einer stark turbulenten Strömung
wird, um einen Wirbelstrom zu erzeugen während es durch den Strömungsdurchgang fließt, der
durch dieses Edelmetallnetz 51 und dieses Maschennetz 52 gebildet
wird, das an der Anodenelektrode 33 erzeugte Ozon wird
augenblicklich unmittelbar nach dessen Erzeugung gelöst, und
gleichzeitig wird dessen Wirkung kontinuierlich akkumuliert, während es
entlang der Anodenelektrode 33 strömt mit dem Ergebnis, dass die
Tatsache, dass ein mit Ozon in hoher Konzentration angereichertes
Wasser mit Hilfe der zwei Effekte eines augenblicklichen Lösens und
der akkumulierenden Wirkung erhalten werden kann, dieselbe wie zuvor
beschrieben ist.
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Dann
wird die Konzentration des mit Ozon angereicherten Wassers in dem
erhaltenen Rohwasser durch eine Ozonkonzentrationsmessvorrichtung (nicht
dargestellt), die an geeigneter Stelle in einem stromabwärts liegenden
Bereich des Stromauslasskanals 44 angeordnet ist, gemessen
und dann wird diese durch einen Anstieg der Stromdichte derart gesteuert,
dass ein gewünschter
Ozonkonzentrationswert wie zuvor beschrieben beibehalten werden kann.
Dann während
die ansteigende Stromdichte den zulässigen oberen Grenzwert in
einem variablen Bereich der Stromdichte in der Vorrichtung zur Erzeugung
von mit Ozon angereichertem Wasser erreicht, wird die Gleichspannung,
welche zwischen der Anodenelektrode 33 und der Kathodenelektrode 34 angelegt
wurde, weggenommen, wie in 4 gezeigt ist,
das Umschaltventil 50 wird auf das Rohr zum Druckablass
an die Atmosphäre 49 umgeschaltet und
gleichzeitig werden die öffnenden
oder schließenden
Ventile 59, 60 auf der stromabwärts liegenden
Seite der Stromauslasskanäle 44, 45 geschlossen,
um den Austritt des elektrolysierten Wassers zu stoppen. Der Zuführwasserdruck
des Rohwassers kann auf die Innenseite des ausdehnbaren oder zusammenziehbaren
Gummidiaphragmas 54, 58 wirken, das sich im Zustand
der Unterbrechung des Austritts von elektrolysiertem Wasser befindet,
wodurch sowohl die Anodenelektrode 33 als auch die Kathodenelektrode 34 jeweils
zurückgedrückt werden
und vom Festelektrolytfilm 35 getrennt werden. Dieser Zustand
wird für
eine vorgegebene Zeitdauer beibehalten, bis dessen Leistung sich
derart erholt hat, dass der Festelektrolytfilm 35 für die Elektrolyse wieder
verwendet werden kann. Nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer
und mit Erholung der Leistung des Films, wird der zuvor genannte
Betrieb wiederholt, um die Erzeugung des mit Ozon angereicherten
Wassers durchzuführen.
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Folglich,
obwohl die Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser in der bevorzugten Ausführungsform
einen Unterbrechungszustand für
eine spezifizierte Zeitdauer zur Erholung des Festelektrolytfilm 35 unter
Anwendung des zuvor genannten sich wiederholenden Vorgangs auf dieselbe
Weise wie die in den 1 und 2 gezeigte Vorrichtung
zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser erfordert, kann
deren Neustart im Betrieb durchgeführt werden, so dass der Festelektrolytfilm 35 für eine lange
Zeitdauer im Vergleich zum Stand der Technik verwendet werden kann.
Des Weiteren, weil mit Ozon angereichertes Wasser erzeugt werden
kann, während
eine Zeit zur Erholung des Festelektrolytfilms 35 ohne
Zerlegen der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser und ferner ohne einen Austausch des Festelektrolytfilms 25 mit
einem neuen abgewartet wird, kann eine ökonomische und effiziente Erzeugung
von mit Ozon angereichertem Wasser durchgeführt werden. Um solche Wirkungen
und Effekte, wie die zuvor beschriebenen, in einer noch effizienteren
Weise zu erhalten, ist eine andere mit Ozon angereichertes Wasser
erzeugende Vorrichtung mit derselben Ausgestaltung wie die der zuvor
genannten Vorrichtung Seite an Seite mit der vorhergehenden Vorrichtung
angeordnet oder ein drucksteigernder Mechanismus wie eine drucksteigernde
Vorrichtung 48 oder Ähnliches kann
in seiner Verwendung umgeschaltet werden und ein Hauptkörper einer
anderen mit Ozon angereichertes Wasser erzeugenden Vorrichtung mit
derselben Ausgestaltung wie die vorhergehende Vorrichtung ist Seite
an Seite mit der vorhergehenden Vorrichtung angeordnet, und zwischen
diesen wird bei deren Verwendung umgeschaltet, während sich die Leistungsfähigkeit
des Films des Festelektrolytfilm 35 erholt, um eine kontinuierliche
Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser durchführen zu können.
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In
dem zuvor genanten Beispiel, obwohl die drucksteigernde Vorrichtung 48,
die als drucksteigernder Mechanismus wirkt, und ein pneumatisches System
unter Verwendung eines Rohres zum Druckablass an die Atmosphäre 49 und
des Umschaltventils 50 als Beispiel beschrieben wurden,
kann ein Flüssigkeitsdrucksystem
unter Verwendung eines Wassertanks, einer Hydraulikpumpe und eines
Ablassventils auch zur Anwendung kommen und im Falle des Flüssigkeitsdrucks
treten keine Dichteschwankungen aufgrund des Druckes auf, was dazu
führt, dass
eine schnelle und positive Eindrückkraft
erhalten werden.
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Dann
sind die 5 und 6 schematische
Schnittansichten zur Darstellung eines wesentlichen Teils der dritten
bevorzugten Ausführungsform der
Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei 5 einen Zustand zeigt, bei welchem
die Elektroden gegen den Festelektrolytfilm aufgedrückt sind,
und 6 einen Zustand zeigt, bei welchem die Elektroden
von dem Festelektrolytfilm wegbewegt sind. Der Vorrichtung zur Erzeugung
von mit Ozon angereichertem Wasser, die in diesen Figuren gezeigt
ist, weist im Wesentlichen dieselbe Ausgestaltung wie die in den 3 und 4 gezeigte
Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser auf,
abgesehen von der Tatsache, dass eine drucksteigernde Vorrichtung 61 anstelle
der drucksteigernden Vorrichtung 48, dem Rohr zum Druckablass
an die Atmosphäre 49 und
dem Umschaltventil 50 in der in den 3 und 4 gezeigten
Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser vorgesehen
ist, deren Hauptunterscheidungspunkt wird nachfolgend beschrieben
um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden. Zuerst ist die drucksteigernde
Vorrichtung 61 mit einer Rohrleitung 65 versehen,
während
ein Magnetventil 64 auf der Seite des positiven Drucks
eines Kolbens mit großem Durchmesser 62 in
einer Zylinderkammer 63 und einer Rohrleitung 67 angeordnet
ist, während
ein Magnetventil 66 auf einer Gegendruckseite angeordnet ist,
welche mit dem Rohwasserzuführrohrdurchgang verbunden
sind, wobei die Magnetventile 68, 69 sowohl zwischen
den Magnetventilen 64, 66 als auch der drucksteigernden
Vorrichtung 61 angeordnet sind, und ein Ablassrohr 71 für einen
Wasser ablassenden Durchgang 70. Des Weiteren ist die Seite
des positiven Drucks eines Kolbens mit kleinem Durchmesser 72 in
der Zylinderkammer 73 mit einer Rohrleitung 75 versehen,
während
ein Rückschlagventil 74 zwischen
dem Durchgangsloch 46, 47 des Gehäuses 31, 32 angeordnet
ist, und es gibt eine Rohrleitung 77 mit einem Magnetventil 76 darin,
die als Umgehungsrohrvorlauf für
das Rückschlagventil 74 fungiert.
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Dann
wird das Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
unter Verwendung der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser mit der zuvor beschriebenen Ausgestaltung beschrieben. Zuerst
werden in einem Zustand, in welchem die Magnetventile 64, 69 geöffnet sind
und die Magnetventile 66, 68, 76 geschlossen sind,
das öffnende
oder schließende
Ventil (nicht dargestellt) in Wasserzuführrohrdurchgang und die öffnenden
oder schließenden
Ventile 59, 60 auf der stromabwärts liegenden
Seite des Stromauslasskanäle 44, 45 geöffnet und
dann beginnt die Zuführung von
Rohwasser aus den Stromeinlasskanälen 42, 43 in
Richtung der Stromauslasskanäle 44, 45.
Durch diese Zuführung
von Wasser kann ein Wasserzuführdruck
gegen die Seite des positiven Drucks eines Kolbens mit großem Durchmesser 62 der
drucksteigernden Vorrichtung 61 wirken, wobei der Wasserzuführdruck
zum Hochdruck wird und gegen die Seite des positiven Drucks des
Kolbens mit kleinem Durchmesser 72 wirkt, was dazu führt, dass
dieser Hochdruck auf einen rückwärtigen Raum
sowohl der Anodenelektrode 33 als auch der Kathodenelektrode 34 über die
Rohrleitung 75 wirken kann, um den Druck in einem Druckmedium
(bevorzugt Wasser), das in diesem Raum eingeschlossen ist, zu steigern.
Durch diesen gesteigerten Druck werden sowohl die Anodenelektrode 33 als
auch die Kathodenelektrode 34 gegen den Festelektrolytfilm 35 aufgedrückt. Dann wird
eine Gleichspannung zwischen der Anodenelektrode 33 und
der Kathodenelektrode 34 angelegt. Mit solch einer Anordnung
wie die obige kann die folgende, wie zuvor beschriebene Reaktion
auftreten, nämlich
dass sowohl Sauerstoff als auch Ozon an der Anodenelektrode 33 erzeugt
werden und dass Wasserstoff an der Kathodenelektrode 34 auf
dieselbe Weise erzeugt wurden, wie bei der in den 1 bis 4 jeweils
gezeigten Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser festgestellt wurde, und das an der Anodenelektrode 33 erzeugte Ozon
wird in dem Rohwasser gelöst,
und mit Ozon angereichertes Wasser wird produziert.
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Eine
Konzentration des mit Ozon angereicherten Wassers, das sich im Rohwasser
befindet, wird derart geregelt, dass die Menge des aufgenommenen
Ozons durch eine Konzentrationsmessvorrichtung (nicht dargestellt),
die auf der stromabwärts liegenden
Seite des Stromauslasskanals 44 angeordnet ist, gemessen
wird und eine Stromdichte erhöht
wird, um einen vorgegebenen Konzentrationswert an Ozon aufrechtzuerhalten.
Dann, wenn der zunehmende Wert der Stromdichte den oberen Grenzwert
erreicht, wird die zwischen der Anodenelektrode 33 und
der Kathodenelektrode 34 angelegte Gleichspannung weggenommen,
die Magnetventile 64, 69 werden geschlossen, und
die Magnetventile 66, 68, 76 werden geöffnet und
gleichzeitig werden die öffnenden
oder schließenden
Ventile 59, 60 auf der stromabwärts liegenden
Seite des Stromauslasskanals 44, 45 geschlossen,
um das Rohwasser zu stoppen. Aufgrund der Unterbrechung der Zuführung von
Rohwasser kann der Wasserzuführdruck
des Rohwassers von der Innenseite des ausdehnbaren oder zusammenziehbaren
Gummidiaphragmas 54, 58 und von der Gegendruckseite
des Kolbens mit großem
Durchmesser 62 der drucksteigernden Vorrichtung 61 einwirken,
wie in 6 gezeigt ist, wodurch sowohl die Anodenelektrode 33 als
auch die Kathodenelektrode 34 von dem Festelektrolytfilm 35 gelöst und davon
getrennt werden. Der Unterbrechungszustand wird für eine vorgegebene
Zeitdauer unter diesem Zustand aufrechterhalten, bis die Leistung
des Festelektrolytfilms 35 sich in einem solchen Umfang
erholt hat, dass er zur Elektrolyse verwendet werden kann. Nach
Verstreichen der vorgegebenen Zeitdauer wird der zuvor beschriebene
Betrieb wieder wiederholt, um mit Ozon angereichertes Wasser zu
erzeugen.
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Folglich
gestattet die Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser mit der zuvor beschriebenen Ausgestaltung auch die Durchführung des
Neustarts im Betrieb durch den zuvor beschriebenen wiederholten
Betrieb auf dieselbe Weise wie bei der in den 1 bis 4 gezeigten
Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser, selbst
obwohl ein Unterbrechungszustand für eine spezifizierte Zeitdauer
zur Erholung des Festelektrolytfilms 35 erforderlich ist,
was dazu führt, dass
der Festelektrolytfilm 35 für eine lange Zeitdauer verwendet
werden kann und dass mit Ozon angereichertes Wasser erzeugt werden
kann, während dessen
Erholungszeit abgewartet wird ohne die Zerlegung der Vorrichtung
zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser und ohne den Austausch des
Festelektrolytfilms 35 mit einem neuen, so dass eine ökonomische
und effiziente Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser durchgeführt werden kann,
und um solche Wirkungen und Effekte, wie die zuvor beschriebenen,
in einer noch effizienteren Weise zu erhalten, ist eine andere mit
Ozon angereichertes Wasser erzeugende Vorrichtung mit derselben Ausgestaltung
Seite an Seite mit der vorhergehenden Vorrichtung angeordnet oder
die drucksteigernde Vorrichtung 61 kann in ihrem Umschaltzustand verwendet
werden und ein Hauptkörper
einer anderen mit Ozon angereichertes Wasser erzeugenden Vorrichtung
ist Seite an Seite mit der vorhergehenden Vorrichtung angeordnet,
und zwischen diesen wird bei deren Verwendung umgeschaltet, während sich die
Leistungsfähigkeit
des Films des Festelektrolytfilm 35 erholt.
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Als
nächstes, 7 ist
eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines wesentlichen Teils,
um die vierte, bevorzugte Ausführungsform
der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu veranschaulichen. Die Vorrichtung zur Erzeugung von
mit Ozon angereichertem Wasser, die in 7 gezeigt
ist, weist grundsätzlich
dieselbe Ausgestaltung wie die auf, die in den 3 und 4 gezeigt ist,
abgesehen von der Anordnung bei der zwei Druckregelventile 78A, 78B und
ein Magnetventil 79 anstelle des Rohres zum Druckablass
an die Atmosphäre 49 und
des Umschaltventils 50 of der in den 3 und 4 gezeigten
Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser verwendet
werden, und dieselben Ausgestaltungen sind mit denselben Bezugszeichen
versehen und deren detaillierte Beschreibung entfällt nachfolgend.
-
In 7 sind
die Druckregelventile 78A, 78B parallel zwischen
der drucksteigernden Vorrichtung 48 und dem Magnetventil 79 angeordnet
und ein Stelldruck eines Druckregelventil 78A ist niedriger
als ein Stelldruck des anderen Druckregelventils 78B eingestellt.
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Nachfolgend
wird ein Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
unter Verwendung der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser mit der zuvor beschriebenen Ausgestaltung beschrieben, worin
zuerst das Magnetventil 79 so betätigt wird, dass ein Strömungsdurchgang
des Druckregelventils 78A mit einem niedrig eingestellten
Druck mit der drucksteigernden Vorrichtung 48 (der in der
Figur gezeigte Zustand) verbindend bewirkt wird, die drucksteigernde Vorrichtung 48 so
betrieben wird, dass Druckluft einem rückwärtigen Raum sowohl der Anodenelektrode
als auch der Kathodenelektrode zugeführt wird, um den Druck darin
zu erhöhen.
Dieser erhöhte Druck
bewirkt, dass sowohl die Anodenelektrode 33 als auch die
Kathodenelektrode 34 gegen den Festelektrolytfilm 35 mit
dem eingestellten Druck des Druckregelventils 78A aufgedrückt werden.
Das öffnende
oder schließende
Ventil (nicht dargestellt) in dem Wasserzuführrohrdurchgang und die öffnenden oder
schließenden
Ventile 59, 60 auf der stromabwärts liegenden
Seite des Stromauslasskanals 44, 45 werden geöffnet, um
zu bewirken, dass Rohwasser aus den Stromeinlasskanälen 42, 43 in
Richtung der Stromauslasskanäle 44, 45 strömt und gleichzeitig,
wenn eine Gleichspannung is zwischen der Anodenelektrode 33 und
der Kathodenelektrode 34 angelegt wird, werden sowohl Sauerstoff
als auch Ozon an der Anodenelektrode 33 erzeugt und Wasserstoff wird
an der Kathodenelektrode 34 auf dieselbe Weise wie zuvor
beschrieben erzeugt, das erzeugte Ozon wird im Rohwasser gelöst, um mit
Ozon angereichertes Wasser zu bilden. Die Konzentration des hergestellten,
mit Ozon angereicherten Wassers wird durch eine Konzentrationsmessvorrichtung
(nicht dargestellt) gemessen, die in einem stromabwärts liegenden
Bereich des Stromauslasskanals 44 angeordnet ist, gemessen
und diese wird durch Zunahme der Stromdichte so geregelt, dass ein
gewünschter Konzentrationswert
beibehalten wird. Dann, wie in 9 gezeigt
ist, wenn eine Stromdichte im Zeitpunkt t1 einen vorgegebenen, oberen
Grenzwert erreicht, wird das Magnetventil 79 so betätigt, dass
ein Strömungsdurchgang
des Druckregelventil 78B mit einem eingestellten Druck
high mit der drucksteigernden Vorrichtung 48 verbindend
bewirkt wird. Mit solch einer Anordnung wie der obigen wird ein
Druck in einem rückwärtigen Raum
sowowhl der Anodenelektrode 33 als auch der Kathodenelektrode 34 gesteigert
und die Eindrückdrücke der
Anodenelektrode 33 und der Kathodenelektrode 34 gegen
den Festelektrolytfilm 35 werden gesteigert, so dass wie
in 8 gezeigt, die Fläche der
Eindrückoberfläche A des Edelmetallnetz 51 mit
Ozon erzeugender, katalytischer Wirkung der Anodenelektrode 33 gegen
den Festelektrolytfilm 35 von dem Zustand des geringen Eindrückdruckes
in 8(a) auf den Zustand des Hocheindrückdruckes
in 8(b) vergrößert wird und eine neue Eindrückoberfläche erzeugt
wird. Im Ergebnis, wie in 9 gezeigt
ist, da eine vorgegebene Stromdichte, die zur Erzeugung des mit
Ozon angereicherten Wassers in einer vorgegebenen Konzentration
an Ozon angelegt wird, vom Zeitpunkt t1, an dem die Eindrückkraft
zunimmt, damit beginnt abzunehmen, ist es möglich, die Erzeugung von mit Ozon
angereichertem Wasser mit vorgegebener Ozonkonzentration während einer
Dauer t2 fortzusetzen, bis die Stromdichte einen vorgegebenen, oberen
Grenzwert erreicht und dann kann die Elektrolysezeit des Festelektrolytfilms 35 ausgedehnt
werden.
-
Dem
Zeitpunkt t2 nachfolgend, obwohl der Betrieb mit einer auf dem oberen
Grenzwert gehaltenen Stromdichte durchgeführt wird, nimmt die Leistung
des Festelektrolytfilm 35 allmählich ab, was dazu führt, dass
die Konzentration an Ozon in dem mit Ozon angereicherten Wasser
auch allmählich
abnimmt. Somit wird der Betrieb der Vorrichtung zum vorgegebenen
Zeitpunkt t3 innerhalb eines Bereichs, in dem eine Verringerung
der Ozonkonzentration zugelassen ist, unterbrochen. Diese Betriebsunterbrechung
der Vorrichtung bewirken ein Ablösen
der Anodenelektrode 33 und der Kathodenelektrode 34 und der
Eindrückkraft
vom Festelektrolytfilm 35 auf dieselbe Weise wie im zuvor
beschriebenen Fall, was dazu führt,
dass sich die Leistung des Festelektrolytfilm 35 erholt.
-
Obwohl
bei der zuvor beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform ein Beispiel beschrieben wurde,
bei dem zwei Druckregelventile 78A, 78B verwendet
werden, beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf dieses Beispiel
beschränkt,
und es ist möglich,
einen zweifachen Druckanstiegsvorgang, der in 9 gezeigt
ist, dreifach durchzuführen
und eine fortlaufende Betriebsdauer durch Anordnung von drei Druckregelventilen 78A, 78B, 78C und
zwei Magnetventilen 79A, 79B wie in 10 gezeigt,
innerhalb eines Bereichs, bei dem die Erzeugung von mit Ozon angereichertem
Wasser effizient durchgeführt
werden kann, auszudehnen. Das heißt in 10 sind
die Stelldrücke
der drei Druckregelventile 78A, 78B, 78C so
eingestellt, dass sie die Relation 78A < 78B < 78C erfüllen, worin zuerst das Druckregelventil 78A mit der
drucksteigernden Vorrichtung 48 verbunden ist, damit jede
Elektrode 33, 34 gegen den Festelektrolytfilm 35 bei
niedrigem Druck aufgedrückt
wird, um mit Ozon angereichertes Wasser zu erzeugen und wenn die
Stromdichte einen anfänglichen
oberen Grenzwert zum Zeitpunkt t1 erreicht, wie in 9 gezeigt ist,
wird bezüglich
des Druckregelventils von dem Ventil 78A der Niedrigdruckeinstellung
zum Ventil 78B der mittleren Druckeinstellung umgeschaltet. Dann,
wie in den 8(a) und 8(b) gezeigt,
verbreitert sich eine Eindrückkontaktfläche zwischen
der Elektrode und dem Festelektrolytfilm, und es wird wieder möglich, mit
Ozon angereichertes Wasser mit vorgegebener Konzentration unter
einer geringen Stromdichte, wie in 9 gezeigt,
zu erzeugen. Nachfolgend mit forgesetztem Betrieb, da die Stromdichte
wieder erhöht
wird, um zu bewirken, dass die Ozonkonzentration in dem mit Ozon
angereicherten Wasser auf einer vorgegebenen Konzentration gehalten
wird und da die Konzentration des Ozons unter Anwendung des zuvor
beschriebenen Vorgangs zunimmt und die Stromdichte den oberen Grenzwert zum
Zeitpunkt t2 das zweite Mal erreicht, wird bezüglich des Druckregelventils
vom Ventil 78B der mittleren Druckeinstellung auf Ventil 78C der
Hochdruckeinstellung umgeschaltet, was dazu führt, dass die Stromdichte ähnlich verringert
wird, und diese den oberen Grenzwert einen drittes Mal durch einen
Anstieg der Stromdichte erreicht. Zu diesem Zeitpunkt werden eine
Unterbrechung des Betriebs der Vorrichtung, verursacht durch die
Trennung der Elektroden von dem Festelektrolytfilm und eine Erholung
der Leistung des Festelektrolytfilms durchgeführt.
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Ferner,
obwohl es auch möglich
ist, eine große
Anzahl an Druckregelventil 78 und Magnetventilen 79 anzuordnen
und um einen ähnlichen
mehrstufigen Betrieb durchzuführen,
ist es ebenso unmöglich,
dass die Anzahl der Druckregelventil 78 und der Magnetventils 79 unbegrenzt
zunimmt, aber ein elektrisch, pneumatischer Regler ist anstelle
dieser Elemente angeordnet und ein Eindrückkraft wird in einer stufenlosen
Weise durch diesen Elektro-Vakuum-Regler gesteuert. Des Weiteren
wie durch die gestrichelte Linie in den 7 und 10 angedeutet, kann
auch zur Anwendung kommen, dass das Rohr zum Druckablass an die
Atmosphäre 49 und
das Umschaltventil 50, wie in 3 gezeigt,
auf der stromabwärts
liegenden Seite des Magnetventils 70 oder der stromabwärts liegenden
Seite des Elektro-Vakuum-Reglers
angeordnet sind. Auf diese Weise nachdem das Rohr zum Druckablass
an die Atmosphäre 49 und
das Umschaltventil 50 so angeordnet sind, dass bewirkt
wird, dass die Eindrückkraft,
die an den Festelektrolytfilm 35 ausgeübt wird, sich in einer stufenweisen
Art oder kontinuierlich ändert,
um einen fortlaufenden Betrieb durchzuführen, falls die zunehmende
Stromdichte in dem finalen Zustand den oberen Grenzwert erreicht,
wird derselbe Betrieb wie in 3 gezeigt
durchgeführt,
um zu bewirken, dass sowohl die Anodenelektrode 33 als
auch die Kathodenelektrode 34 jeweils von dem Festelektrolytfilm 35 gelöst werden,
der Unterbrechungsbetrieb wird für eine
vorgegebene Zeitdauer durchgeführt,
bis sich der Festelektrolytfilm 35 wieder in den Zustand
erholt hat, in dem er in der Lage ist, zur Elektrolyse verwendet
zu werden und nachfolgend werden wieder ein Betrieb der Steigerung
einer Eindrückkraft
der Anodenelektrode 33 und der Kathodenelektrode 34 gegen
den Festelektrolytfilm 35 und ein Betrieb zur Trennung
der Elektroden von dem Festelektrolytfilm zur Leistungserholung
wiederholt durchgeführt,
um eine Verlängerung
der Lebensdauer des Festelektrolytfilms 35 in wesentlichen
Umfang zu ermöglichen.
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Als
nächstes, 11 ist
eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines wesentlichen Teils,
um die fünfte
bevorzugte Ausführungsform
der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser
gemäß der vorliegenden
Erfindung darzustellen, wobei diese bevorzugte Ausführungsform
grundsätzlich
dieselbe Ausgestaltung wie die der in 7 gezeigten
Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser abgesehen von
der Anordnung aufweist, bei der die zwei Druckregelventile 78A, 78B und
das Magnetventil 79 in der Vorrichtung zur Erzeugung von
mit Ozon angereichertem Wasser, die in 7 gezeigt
ist, in einem Durchgangsloch 46 angeordnet sind, wobei
das Magnetventil 80A darin angeordnet ist und das andere Durchgangsloch 47 durch
ein Rohr mit der drucksteigernden Vorrichtung 48 verbunden
ist, wobei das Magnetventil 80B darin angeordnet ist. Das
heißt
in 11 kann die Eindrückkraft der Anodenelektrode 33 gegen
den Festelektrolytfilm 35 in zwei Stufen durch die zwei
Druckregelventile 78A, 78B eingestellt werden
und im Gegensatz dazu wird eine Eindrückkraft der Kathodenelektrode 34 gegen
den Festelektrolytfilm 35 konstant gehalten. Mit solch
einer Anordnung, wie der obigen, wird lediglich die Eindrückkraft
der Anodenelektrode 33 gegen den Festelektrolytfilm 35 in
zwei Stufen geändert,
um einen fortlaufenden Betrieb durchzuführen. Ferner werden die Magnetventile 80A, 80B umgeschaltet,
um zu ermöglichen,
dass ein hydraulischer Eindrückdruck
jeder der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm 35 an
die Atmosphäre
abgelassen wird. Des Weiteren, um zu verhindern, dass der Festelektrolytfilm 35 während der
Lösezeit
beschädigt
wird, wird ein Timing vorgegeben, bei dem das Magnetventil 80A vor
dem Magnetventil 80B zum Öffnen freigegeben wird.
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In
der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser,
welche in den 1 bis 11 gezeigt
ist und zuvor beschrieben wurde, wurde eine symmetrische Gestaltung
beschrieben, bei der sowohl die Anodenelektrode, die Kathodenelektrode,
die Anodenkammer als auch die Kathodenkammer dieselbe Längslänge und
Breite aufweisen, obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel
beschränkt
ist, und es kann umgesetzt werden, dass die Breite der Anodenelektrode 33 kleiner als
die Breite der Kathodenkammer 34 eingestellt ist und gleichzeitig
in Übereinstimmung
mit diesem Zustand die Breite der Anodenkammer 36 kleiner
als die Breite der Kathodenkammer 37 ausgestaltet ist. Solch
eine Ausbildung wie die zuvor genannte bewirkt, dass der Festelektrolytfilm 35 leicht
zwischen der Anodenkammer 36 und der Kathodenkammer 37 (eine
zentrale Position der Rohwasserströmung) in einem Zustand anzuordnen
ist, bei dem der Film zwischen der Anodenelektrode 33 und
der Kathodenelektrode 34 gehalten wird, wenn das mit Ozon
angereicherte Wasser erzeugt wird, was dazu führt, dass ein Zuwachs der Effizienz
bei der Erzeugung des mit Ozon angereicherten Wassers erwartet wird.
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Die
obige Beschreibung erfolget mit Bezug auf ein System, bei welchem
die elektrolytische Reaktion in einem Zustand durchgeführt wird,
bei dem die Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm auf einem im Wesentlichen
konstanten Wert gehalten wird und eine Stromdichte derart erhöht wird,
dass eine Konzentration des Ozons in dem hergestellten, mit Ozon
angereicherten Wasser im Wesentlichen konstant gehalten werden kann,
obwohl ein anderes Verfahren angewandt werden kann, bei welchem
eine Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm derart geändert wird,
dass eine Konzentration des Ozons in dem hergestellten, mit Ozon
angereicherten Wasser im Wesentlichen konstant bleiben kann bei
einer konstant gehaltenen Stromdichte. Um genauer zu sein, die folgenden
Verfahren können
realisiert werden:
- (1) ein Verfahren, bei welchem
eine Elektrolysereaktion unter einem Zustand durchgeführt wird,
bei welchem eine Stromdichte im Wesentlichen auf einem vorbestimmten
Wert gehalten wird, eine Konzentration des Ozons in dem erzeugten,
mit Ozon angereicherten Wasser gemessen wird, eine Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm derart geändert wird,
dass eine Konzentration des Ozons im Wesentlichen konstant werden
kann, und wenn die Eindrückkraft
einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht, das Anlegen einer
Gleichspannung unterbrochen wird, um die Erzeugung des mit Ozon
angereicherten Wassers zu beenden und gleichzeitig werden die Elektroden
von dem Festelektrolytfilm getrennt, um die Eindrückkraft
gegen den Festelektrolytfilm zu lösen, die Leistung des Festelektrolytfilm
erholt sich und nach diesem betrieb wird die Elektrolyse wieder
gestartet; und
- (2) ein Verfahren, bei welchem eine Elektrolysereaktion unter
einem Zustand durchgeführt
wird, bei welchem eine Stromdichte auf einem ersten voreingestellten
Wert einer geringen Stromdichte gehalten wird, eine Konzentration
des Ozons in dem erzeugten, mit Ozon angereicherten Wasser gemessen
wird, eine Eindrückkraft
der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm derart geändert wird, dass
eine Konzentration des Ozons im Wesentlichen konstant werden kann
und wenn die Stromdichte einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht,
die Eindrückkraft
auf einen zweiten voreingestellten Wert, der größer als der erste Wert ist, gesteigert
wird, dadurch eine erforderliche Eindrückkraft verringert wird und
nachfolgend der Elektrolysebetrieb fortgesetzt wird und gleichzeitig
die Eindrückkraft
derart gesteigert wird, dass die Konzentration des Ozons im Wesentlichen konstant
werden kann, wenn die Stromdichte den vorgegebenen oberen Grenzwert
erreicht, die Eindrückkraft
wieder auf einen höheren
dritten voreingestellten Wert gesteigert wird, ein nachfolgender ähnlicher
Betrieb wiederholt wird, bis sowohl die Stromdichte als auch die
Eindrückkraft die
oberen Grenzwerte der Vorrichtung erreichen, wenn beide Werte die
oberen Grenzwerte der Vorrichtung erreichen, das Anlegen einer Gleichspannung
unterbrochen wird, um die Erzeugung des mit Ozon angereicherten
Wassers zu beenden und gleichzeitig werden die Elektroden von dem
Festelektrolytfilm getrennt, um die Eindrückkraft gegen den Festelektrolytfilm
zu lösen,
die Leistung des Festelektrolytfilm erholt sich und nach diesem
betrieb wird die Elektrolyse wieder gestartet.
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In
der zuvor genannten Beschreibung wird in dem Fall, dass eine Konzentration
des erzeugten, mit Ozon angereicherten Wassers gemessen wird und entweder
die Stromdichte oder die Eindrückkraft
derart geändert
wird, dass deren Wert den voreingestellten Wert annimmt, kommt es
zu einer spezifischen Verzögerung
zwischen diesen Variationen und der Änderung der Konzentration des
mit Ozon angereicherten Wassers, so dass es bevorzugt ist, die Stromdichte
zu erhöhen
oder die Eindrückkraft
unter Berücksichtigung
dieser Verzögerungen
derart zu erhöhen,
dass die Konzentration des Ozons in dem erzeugten, mit Ozon angereichertem
Wasser nicht weniger wird als ein vorgegebener Wert. Da insbesondere
die Variation der Konzentration des mit Ozon angereicherten Wassers,
die durch die Variation der Eindrückkraft verursacht wird, durch
eine Größe der Vorrichtung
oder eine Gestalt jeder Elektrode oder einen Aufbau jeder Elektrode
und Ähnliches
beeinflusst wird, ist es bevorzugt das meistgeeignete Änderungstiming über den
tatsächlichen
Betrieb voreinzustellen. Im Gegenzug wird eine Variation der Konzentration
des mit Ozon angereicherten Wassers, die durch eine Variation der
Stromdichte verursacht wird, unter einem, relativ schnellen Timing
detektiert, so dass es ein praktikables und bevorzugtes System ist, eine
Variation der Stromdichte als Steuerfaktor zu verwenden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Wie
zuvor beschrieben und gemäß der Vorrichtung
zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser der vorliegenden
Erfindung, da eine oder beide Elektroden aus Anodenelektrode und
Kathodenelektrode derart angeordnet sind, dass sie gegen den Festelektrolytfilm
mittels eines bewegbaren Antriebsmittel aufgedrückt und von diesem weggedrückt werden
können,
selbst wenn sich die Leistung des Festelektrolytfilms verschlechtert
und die Konzentration an Ozon abnimmt, kann sich die Leistung des
Films durch Zunahme der Eindrückkraft
jeder der Elektroden oder durch Entfernen der Elektroden von dem
Film erholen, eine fortlaufende Verwendung des Films kann verwirklicht
werden, ohne dass der Film durch einen neuen ersetzt wird, die Lebensdauer
des Festelektrolyten kann verbessert werden und die Kosten bei der
Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser können verringert werden. Ferner
kann die Anzahl der Male, bei der die Vorrichtung zur Erzeugung
von mit Ozon angereichertem Wasser zerlegt wird und der Festelektrolytfilm
durch einen neuen ersetzt wird, wesentlich verringert werden, was
dazu führt,
dass erwartet werden darf, dass diese viele Effekte aufweist, dass
eine Betriebsgeschwindigkeit der Vorrichtung zur Erzeugung von mit
Ozon angereichertem Wasser verbessert werden kann und dass deren
Wartung leichter ausgeführt
werden kann, so dass es möglich
sein wird, mit Ozon angereichertes Wasser in vielen Gebieten, wie
dem Kochen von Nahrung, der Sterilisierung während des Waschbetriebs und
der Sterilisierung von Wasser im Küchenbereich, zu verwenden.