DE69837217T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von ozonwasser - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von ozonwasser Download PDF

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Noriaki Nada-ku Kobe-shi OKUBO
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Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • 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.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Offenbarung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • 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.
  • 2 zeigt den abgelösten Zustand der Elektroden in der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser, die in 1 gezeigt ist.
  • 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.
  • 4 zeigt einen abgelösten Zustand der Elektroden in der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser aus 3.
  • 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.
  • 6 zeigt einen abgelösten Zustand der Elektroden in der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser aus 5.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 12 ist eine schematische Schnittansicht in einer Breitenrichtung der Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 13 ist eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines wesentlichen Teils einer Vorrichtung zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß dem Stand der Technik.
  • 14 ist eine veranschaulichende Ansicht zur Darstellung einer Relation zwischen der Elektrolysedauer und der Stromdichte, um die Ozonkonzentration konstant zu halten.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • 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.

Claims (15)

  1. Mit Ozon angereichertes Wasser erzeugende Vorrichtung, in der eine Innenseite eines Gehäuses durch einen Festelektrolytfilm in eine Anodenkammer und eine Kathodenkammer abgegrenzt ist, eine aus Edelmetall hergestellte Anodenelektrode mit einer Ozon erzeugenden katalytischen Wirkung so angeordnet ist, dass sie gegen den Festelektrolytfilm an der Anodenkammer eingedrückt wird, eine Kathodenelektrode respektive so angeordnet ist, dass sie gegen den Festelektrolytfilm an der Kathodenkammer eingedrückt wird, in der sowohl die Anodenkammer als auch die Kathodenkammer mit einem Rohwasserstrom-Einlasskanal und einem Auslasskanal des elektrolysierten Wasserstroms versehen sind, und in der eine Gleichspannung zwischen die Anodenelektrode und die Kathodenelektrode angelegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass entweder eine oder beide Elektroden aus Anodenelektrode und Kathodenelektrode derart angeordnet sind, dass sie durch ein bewegbares Antriebsmittel gegen den Festelektrolytfilm eingedrückt oder davon entfernt werden können, und dass bewegbare Antriebsmittel eine mechanische, unter hydraulischem Druck betriebene Antriebsvorrichtung ist.
  2. Mit Ozon angereichertes Wasser erzeugende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der das bewegbare Antriebsmittel umfasst: ein ausziehbares oder zurückziehbares Filmelement, das mit jeder der Elektroden auf jeder rückwärtigen Oberflächen der Anodenelektrode und Kathodenelektrode verbunden und daran angeordnet ist, einen Raum, der durch das Filmelement auf einer Rückseite jeder Elektrode in jeder der Elektrodenkammern aus Anodenkammer und Kathodenkammer gebildet wird, ein Rohrsystem zur Durchströmung mit einem Druckmedium aus einer Druck erhöhenden Vorrichtung in den Raum, und ein Umschaltventil, das in dem Rohrsystem ausgebildet ist und das die Umschaltung des Raums zwischen der Druck erhöhenden Vorrichtung und einem auf Umgebungsdruck abfallenden Rohr gestattet, worin die Elektroden gegen den Festelektrolytfilm mit einem Druck des Druckmediums, das von der Druck erhöhenden Vorrichtung in den Raum zugeführt wird, das Druckmedium in dem Raum aus dem Raum mit dem zugeführten Druck des Rohwassers unter einem Betrieb des Umschaltventils abgelassen, um zu bewirken, dass die Elektroden von dem Festelektrolytfilm getrennt werden.
  3. Mit Ozon angereichertes Wasser erzeugende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der das bewegbare Antriebsmittel umfasst: ein ausziehbares oder zurückziehbares Filmelement, das mit jeder der Elektroden auf jeder rückwärtigen Oberflächen der Anodenelektrode und Kathodenelektrode verbunden und daran angeordnet ist, einen Raum, der durch das Filmelement auf einer Rückseite jeder Elektrode in jeder der Elektrodenkammern aus Anodenkammer und Kathodenkammer gebildet wird, ein Rohrsystem mit einer Druck erhöhenden Vorrichtung zur Strömung eines Druckmedium in den Raum, und ein öffnendes und schließendes Ventil, das an einem stromabwärts liegenden Seitenrohr des Auslasskanal des elektrolysierten Wasserstroms jeder Elektrodenkammer angeordnet ist und der zugeführte Druck des Rohwassers als ein Betriebsdruckmedium der Druck erhöhenden Vorrichtung verwendet wird.
  4. Mit Ozon angereichertes Wasser erzeugende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, in der die Anodenelektrode durch eine Edelmetallnetz mit Ozon erzeugenden katalytischen Wirkung gebildet wird und ein Metallmaschendrahtnetz mit ozonresistenter Eigenschaft auf einer rückwärtigen Oberfläche des Netzes angeordnet ist.
  5. Mit Ozon angereichertes Wasser erzeugende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, in der eine Eindrückkraft der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm in einer schrittweisen Art oder einer kontinuierlichen Art durch das bewegbare Antriebsmittel geändert werden kann.
  6. Mit Ozon angereichertes Wasser erzeugende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, in der eine Breite der Anodenelektrode so ausgebildet ist, dass sie kleiner als eine Breite der Kathodenelektrode ist und ein Maß der Anodenkammer, so ausgebildet ist, dass es kleiner als das der Kathodenkammer ist.
  7. Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser unter Verwendung der, das mit Ozon angereicherte Wasser erzeugenden, Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, in der eine aus Edelmetall hergestellte Anodenelektrode mit einer Ozon erzeugenden katalytischen Wirkung auf einer Oberfläche eines Festelektrolytfilms angeordnet ist, eine Kathodenelektrode auf der anderen Oberfläche des Festelektrolytfilms angeordnet ist, wenigstens eine der beiden Elektroden vor und zurück bezüglich des Festelektrolytfilms bewegbar ist, eine Gleichspannung zwischen den Elektroden angelegt wird, während Rohwasser an jede der Elektroden strömt, um mit Ozon angereichertes Wasser zu erzeugen, worin das mit Ozon angereicherte Wasser in einem Zustand erzeugt wird, bei dem wenigstens eine der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm mit einer vorgegebenen Eindrückkraft eingedrückt ist, worin eine Konzentration des Ozons in dem mit Ozon angereicherten Wasser detektiert wird, und eine Stromdichte des Gleichstroms in Reaktion auf eine Variation des Konzentration des Ozons derart verändert wird, das die Konzentration des Ozons im Wesentlichen konstant werden kann.
  8. Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß Anspruch 7, in der eine Konzentration des Ozons in dem mit Ozon angereicherten Wasser detektiert wird, und die Stromdichte erhöht wird, bevor die Konzentration einen vorgegebenen Wert unterschreitet und wenn die Stromdichte einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht, eine Eindrückkraft der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm erhöht wird.
  9. Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß Anspruch 7, in der eine Konzentration des Ozons in dem mit Ozon angereicherten Wasser detektiert wird, und das Anlegen der Gleichspannung gestoppt wird, bevor die Konzentration 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 eingedrückt werden, um die Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser wieder zu starten.
  10. Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß Anspruch 7, in der eine Konzentration des Ozons in dem mit Ozon angereicherten Wasser detektiert wird, und das Anlegen der Gleichspannung gestoppt wird, bevor die Konzentration eine vorgegebene Konzentration unterschreitet, in der, wenn die Stromdichte einen vorgegeben oberen Grenzwert erreicht, ein Vorgang zur Erhöhung der Eindrückkraft der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm mehr als einmal durchgeführt wird, 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 eingedrückt werden, um die Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser wieder zu starten.
  11. Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser unter Verwendung der, das mit Ozon angereicherte Wasser erzeugenden, Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, in der eine aus Edelmetall hergestellte Anodenelektrode mit einer Ozon erzeugenden katalytischen Wirkung auf einer Oberfläche eines Festelektrolytfilms angeordnet ist, eine Kathodenelektrode auf der anderen Oberfläche des Festelektrolytfilms angeordnet ist, wenigstens eine der beiden Elektroden vor und zurück bezüglich des Festelektrolytfilms bewegbar ist, eine Gleichspannung zwischen den Elektroden angelegt wird, während Rohwasser an jede der Elektroden strömt, um mit Ozon angereichertes Wasser zu erzeugen, worin ein vorgegebener Gleichstromwert zwischen den Elektroden in einem Zustand angelegt wird, bei dem wenigstens eine der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm eingedrückt ist, worin eine Konzentration des Ozons in dem mit Ozon angereicherten Wasser detektiert wird, und eine Eindrückkraft der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm in Reaktion auf eine Variation des Konzentration des Ozons derart verändert wird, das die Konzentration des Ozons im Wesentlichen konstant werden kann.
  12. Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß Anspruch 11, in der eine Konzentration des Ozons in dem mit Ozon angereicherten Wasser detektiert wird, und eine Eindrückkraft der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm erhöht wird, bevor die Konzentration einen vorgegebenen Wert unterschreitet und wenn die Stromdichte einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht, die Stromdichte erhöht wird.
  13. Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß Anspruch 11, in der eine Konzentration des Ozons in dem mit Ozon angereicherten Wasser detektiert wird, und das Anlegen der Gleichspannung gestoppt wird, bevor die Konzentration eine vorgegebene Konzentration unterschreitet, eine Eindrückkraft der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm gelöst wird, eine Gleichspannung nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer wieder angelegt wird und gleichzeitig die Elektroden gegen den Festelektrolytfilm eingedrückt werden, um die Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser wieder zu starten.
  14. Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß Anspruch 11, in der eine Konzentration des Ozons in dem mit Ozon angereicherten Wasser detektiert wird, eine Eindrückkraft der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm erhöht wird, bevor die Konzentration eine vorgegebene Konzentration unterschreitet, in der, wenn die Eindrückkraft einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht, danach ein Vorgang zur Erhöhung der Stromdichte mehr als einmal durchgeführt wird, 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 eingedrückt werden, um die Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser wieder zu starten.
  15. Verfahren zur Erzeugung von mit Ozon angereichertem Wasser gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, bei dem mehrere das mit Ozon angereicherte Wasser erzeugende Vorrichtung installiert sind, zwischen den mehreren das mit Ozon angereicherte Wasser erzeugenden Vorrichtungen im Betrieb umgeschaltet wird, um in kontinuierlicher Weise das mit Ozon angereicherte Wasser derart zu erzeugen, dass ein Zustand erzeugt wird, bei dem wenigstens eine Einheit der das mit Ozon angereicherte Wasser erzeugenden Vorrichtungen sich in einem Zustand befindet, bei dem das Anlegen der Gleichspannung in wenigstens einer Einheit der das mit Ozon angereicherte Wasser erzeugenden Vorrichtungen gestoppt ist und ein Eindrücken der Elektroden gegen den Festelektrolytfilm aufgehoben ist.
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