JP2008161795A - Ozone water generator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ozone water generator which generates ozone by electrolysis of raw material water to generate ozone water, is a low cost, facilitates maintenance, and can stably generate the ozone water. <P>SOLUTION: The ozone water generator 1 comprises an electrolytic cell 10 in which a passage of the raw material water W2 in contact with an anode electrode 15 and a passage of washing water W1 in contact with a cathode electrode 16 are formed, and electrolyzes the raw material water W2 by applying a direct-current voltage between the electrodes to generate the ozone water. The ozone water generator 1 is equipped with a washing water tank 3 storing the washing water W1, forming the outflow port 3a and inflow port 3b of the washing water W1 at the bottom, and communicating with the passage of the washing water W1 in the electrolytic cell 10 via the outflow port 3a and inflow port 3b. The passage of the washing water W1 in the electrolytic cell 10 is installed so that its downstream side is higher than its upstream side and that it is positioned lower than the inflow port 3b of the washing water W1 bored in the washing water tank 3. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、原料水を電気分解し、アノード側にオゾンを発生しオゾン水を生成するオゾン水生成器に関する。   The present invention relates to an ozone water generator that electrolyzes raw water and generates ozone on the anode side to generate ozone water.

従来、オゾン水を生成する方法として、水道水等の原料水を電気分解することによりオゾン水を生成する電解法(電気分解法)が注目されている。この方法では、イオン交換膜の一面側に触媒金属からなるアノード電極を形成し、他面側に金属からなるカソード電極を形成して、アノード側の一面側に沿って原料水を流すと共に、両電極間に直流電圧を印加してアノード側にオゾンを発生させるものである。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for generating ozone water, an electrolysis method (electrolysis method) that generates ozone water by electrolyzing raw water such as tap water has attracted attention. In this method, an anode electrode made of a catalytic metal is formed on one surface side of an ion exchange membrane, a cathode electrode made of a metal is formed on the other surface side, and raw water is made to flow along one surface side of the anode side. A DC voltage is applied between the electrodes to generate ozone on the anode side.

しかしながら、前記電解法では、長時間使用していると、電極とイオン交換膜との間に、水の中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオン等の無機質が析出・堆積して電気抵抗値が高くなり、やがて電気分解が生じなくなるという問題があった。
このような問題に対し特許文献1には、電極付近のカルシウムイオンやマグネシウムイオン等の堆積を防ぎ、上記問題を解決するオゾン水生成器(オゾナイザー)が開示されている。
However, in the electrolysis method, when used for a long time, inorganic substances such as calcium ions and magnesium ions contained in water precipitate and deposit between the electrode and the ion exchange membrane, resulting in a high electrical resistance value. As a result, there was a problem that electrolysis did not occur.
For such a problem, Patent Document 1 discloses an ozone water generator (ozonizer) that prevents the deposition of calcium ions, magnesium ions, and the like in the vicinity of an electrode and solves the above problems.

特許文献1に開示のオゾン水生成器は、図12に示すように、イオン交換膜51が容器50内において該容器50を二分割に仕切るように取り付けられている。また、イオン交換膜51の一面側には触媒金属よりなる電極52を当接してアノード側となされ、他面側には金属よりなる電極53を当接してカソード側となされている。これにより、容器50内には、アノード室50aとカソード室50bとが形成されている。   As shown in FIG. 12, the ozone water generator disclosed in Patent Document 1 has an ion exchange membrane 51 attached so as to partition the container 50 in two in the container 50. Further, an electrode 52 made of a catalytic metal is brought into contact with one side of the ion exchange membrane 51 to be an anode side, and an electrode 53 made of metal is brought into contact with the other side to be a cathode side. Thus, an anode chamber 50a and a cathode chamber 50b are formed in the container 50.

さらに、アノード室50aには流入口55aと流出口56aとが設けられ、水道水等の原料水を流入口55aから導入し、電極52の面に沿って流した後、流出口56aから導出するよう構成されている。
一方、カソード室50bには流入口55bと流出口56bとが設けられ、洗浄水槽63内に収容した洗浄水62をポンプ64によって流入口55bから導入し、電極53の面に沿って流した後、流出口56bから導出するように構成されている。
Further, the anode chamber 50a is provided with an inflow port 55a and an outflow port 56a, and raw water such as tap water is introduced from the inflow port 55a, flows along the surface of the electrode 52, and then led out from the outflow port 56a. It is configured as follows.
On the other hand, the cathode chamber 50b is provided with an inlet 55b and an outlet 56b. After the cleaning water 62 accommodated in the cleaning water tank 63 is introduced from the inlet 55b by the pump 64 and flows along the surface of the electrode 53, , It is configured to be led out from the outflow port 56b.

ここで、電極52(アノード電極)と電極53(カソード電極)には、直流電源65より直流電圧が印加され、これにより原料水が電気分解し、アノード側にオゾン(O3)が発生するようになされている。そして、この電気分解時に発生したカルシウムイオンやマグネシウムイオン等の無機質は、アノード側よりイオン交換膜51を通ってカソード側に移動し、カソード室50bを循環する洗浄水62によって電極53から移動するようになされている。
特開2002−69679号公報
Here, a direct current voltage is applied from the direct current power source 65 to the electrode 52 (anode electrode) and the electrode 53 (cathode electrode), so that the raw water is electrolyzed and ozone (O 3 ) is generated on the anode side. Has been made. Then, inorganic substances such as calcium ions and magnesium ions generated during the electrolysis move from the anode side to the cathode side through the ion exchange membrane 51, and move from the electrode 53 by the washing water 62 circulating in the cathode chamber 50b. Has been made.
JP 2002-69679 A

特許文献1に開示のオゾン水生成器によれば、カルシウムイオンやマグネシウムイオン等の無機質が電極付近に堆積することなく、即ち電気抵抗値が高くなることがなく、長時間の間でも電気分解を行い、安定してオゾンを発生させることができる。
しかしながら、特許文献1に開示のオゾン水生成器にあっては、カソード側を循環する洗浄水62は強酸性を呈するため、耐腐食性のポンプ64を用いる必要があり、コストが高くなる上、その可動部のメンテナンス作業が煩雑であるという課題があった。
According to the ozone water generator disclosed in Patent Document 1, inorganic substances such as calcium ions and magnesium ions are not deposited in the vicinity of the electrode, that is, the electric resistance value is not increased, and electrolysis is performed even for a long time. Ozone can be generated stably.
However, in the ozone water generator disclosed in Patent Document 1, since the cleaning water 62 circulating on the cathode side exhibits strong acidity, it is necessary to use a corrosion-resistant pump 64, which increases costs. There was a problem that maintenance work of the movable part was complicated.

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、原料水を電気分解することによりオゾンを発生させ、オゾン水を生成するオゾン水生成器において、低コストでメンテナンスが容易であり、安定してオゾン水を生成することのできるオゾン水生成器を提供することを目的とする。   The present invention has been made under the circumstances as described above, and in an ozone water generator that generates ozone water by electrolyzing raw water to generate ozone water, maintenance is easy at low cost. An object of the present invention is to provide an ozone water generator that can stably generate ozone water.

前記した課題を解決するために、本発明に係るオゾン水生成器は、イオン交換膜をアノード電極とカソード電極との間に配置すると共に前記アノード電極に接する原料水の流路と前記カソード電極に接する洗浄液の流路とが形成された電解槽を有し、前記電極間に直流電圧を印加することにより前記アノード電極に接する原料水を電気分解し、オゾン水を生成するオゾン水生成器であって、前記洗浄液を収容すると共に洗浄液の流出口及び流入口が底部に形成され、前記流出口及び流入口を介し前記電解槽における洗浄液の流路と連通する洗浄水タンクを備え、前記電解槽における洗浄液の流路は上流側よりも下流側が上方に設けられ、且つ、前記洗浄水タンクに形成された洗浄液の流入口よりも下方に設けられることに特徴を有する。   In order to solve the above-described problems, an ozone water generator according to the present invention includes an ion exchange membrane disposed between an anode electrode and a cathode electrode, and a flow path of raw water in contact with the anode electrode and the cathode electrode. An ozone water generator that has an electrolytic cell formed with a flow path for a cleaning solution in contact therewith and electrolyzes raw water in contact with the anode electrode by applying a DC voltage between the electrodes to generate ozone water. A cleaning water tank that contains the cleaning liquid and has an outlet and an inlet for the cleaning liquid formed at the bottom, and communicates with a flow path for the cleaning liquid in the electrolytic tank through the outlet and the inlet. The flow path of the cleaning liquid is characterized in that the downstream side is provided above the upstream side and is provided below the cleaning liquid inflow port formed in the cleaning water tank.

このように構成することにより、カソード側で原料水の電気分解時に発生した水素ガスを浮力により下流側に移動させ、槽外に排出することができる。その結果、洗浄液タンク内には電解槽から排出された水素ガスが連続的に浮上するため、圧力均衡の作用が働き、タンクと電解槽との間でカソード液を循環させることができる。
したがって、前記構成により、従来用いていたポンプ等の循環駆動源を用いる必要が無く、簡単な構成でメンテナンスも容易となり、製造費、メンテナンス費共に低コストを実現することができる。
By comprising in this way, the hydrogen gas generated at the time of electrolysis of raw material water on the cathode side can be moved to the downstream side by buoyancy and discharged out of the tank. As a result, the hydrogen gas discharged from the electrolytic cell continuously floats in the cleaning liquid tank, so that the action of pressure balance works and the catholyte can be circulated between the tank and the electrolytic cell.
Therefore, with the above-described configuration, it is not necessary to use a circulating drive source such as a pump that has been conventionally used, maintenance is easy with a simple configuration, and low manufacturing costs and maintenance costs can be realized.

また、前記カソード電極は、前記アノード電極の上側に設けられることが望ましい。
カソード電極及びアノード電極には、夫々洗浄液と原料水とをイオン交換膜に接触させるための複数の貫通孔が形成されているため、前記のように構成することにより、原料水の電気分解時においてカソード電極側で発生した水素ガスをカソード電極に形成された貫通孔に滞留させることなく、上方に浮上させ、槽外に排出することができる。
The cathode electrode is preferably provided on the upper side of the anode electrode.
Since the cathode electrode and the anode electrode are formed with a plurality of through holes for bringing the cleaning liquid and the raw material water into contact with the ion exchange membrane, respectively, by configuring as described above, at the time of electrolysis of the raw water The hydrogen gas generated on the cathode electrode side can be levitated upward without being retained in the through hole formed in the cathode electrode, and discharged out of the tank.

また、前記電解槽における洗浄液の流路において、前記洗浄液が流れる配管の径は上流側よりも下流側が大きく形成されていることが好ましい。
このように構成することにより、洗浄液の逆流を防止することができ、一方向に安定した洗浄液の流れを形成することができる。
Moreover, in the flow path of the cleaning liquid in the electrolytic cell, it is preferable that the diameter of the pipe through which the cleaning liquid flows is formed larger on the downstream side than on the upstream side.
By comprising in this way, the backflow of a washing | cleaning liquid can be prevented and the flow of the washing | cleaning liquid stabilized in one direction can be formed.

また、前記電解槽における洗浄液の流路において、前記カソード電極と接する流路には上流側から下流側に沿って、直線状の複数の溝部が形成されていることが望ましい。
このように構成することにより、洗浄液がカソード電極と接する流路において、洗浄液の流れを整流することができ、原料水の電気分解時にカソード側に放出されたカルシウムイオンやマグネシウムイオン等の無機質を電極付近から効果的に移動させ、槽外に排出することができる。
Moreover, in the flow path of the cleaning liquid in the electrolytic cell, it is preferable that a plurality of linear grooves are formed in the flow path in contact with the cathode electrode from the upstream side to the downstream side.
With this configuration, the flow of the cleaning liquid can be rectified in the flow path where the cleaning liquid is in contact with the cathode electrode, and inorganic substances such as calcium ions and magnesium ions released to the cathode side during the electrolysis of the raw material water are electroded. It can be moved effectively from the vicinity and discharged out of the tank.

また、前記電解槽における原料水の流路において、前記アノード電極と接する流路には上流側から下流側に沿って、ジグザグ状の溝部が形成されていることが望ましい。
このように構成することにより、電解槽に供給された原料水はアノード電極板において流速が低下し、電気分解反応を効率的に行うことができる。
Moreover, in the flow path of the raw material water in the electrolytic cell, it is desirable that a zigzag groove is formed along the flow path in contact with the anode electrode from the upstream side to the downstream side.
By comprising in this way, the raw material water supplied to the electrolytic cell has a reduced flow velocity in the anode electrode plate, and the electrolysis reaction can be performed efficiently.

本発明によれば、原料水を電気分解することによりオゾンを発生させ、オゾン水を生成するオゾン水生成器において、低コストでメンテナンスが容易であり、安定してオゾン水を生成することのできるオゾン水生成器を得ることができる。   According to the present invention, ozone is generated by electrolyzing raw water to generate ozone water, and the ozone water generator that generates ozone water is easy to maintain at low cost and can stably generate ozone water. An ozone water generator can be obtained.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図1は本発明のオゾン水生成器の斜視図である。このオゾン水生成器1は、水道水等の原料水を電気分解することにより、オゾン(O3)を発生させ、オゾン水を生成するための装置である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an ozone water generator of the present invention. The ozone water generator 1 is an apparatus for generating ozone water by electrolyzing raw water such as tap water to generate ozone (O 3 ).

図1に示すように、オゾン水生成器1は、直方体状の支持台2の上面に円筒状のカソード液タンク3(洗浄液タンク)が設置され、支持台2の側部に、この支持台2よりも小さい直方体状の電解槽10の側部が面接触し取り付けられている。
カソード液タンク3は、純水または水道水に塩化ナトリウムを溶解し導電性が向上されると共に、クエン酸を溶解しpH値が下げられたカソード液W1(洗浄液)を収容する略密閉状態のタンクである。このタンク3の底部には流出口3aと流入口3bとが形成され、夫々は配管4、5を介し、電解槽10の側部に形成されたカソード液流入口10aとカソード液流出口10bとに接続されている。即ち、タンク3内のカソード液W1は電解槽10を循環することによって、電解槽10で原料水の電気分解により発生したマグネシウムイオンやカルシウムイオン等の無機質を電解槽10から排出するようになされている。
As shown in FIG. 1, the ozone water generator 1 has a cylindrical catholyte tank 3 (cleaning liquid tank) installed on the upper surface of a rectangular parallelepiped support base 2, and the support base 2 is located on the side of the support base 2. The side part of the smaller rectangular parallelepiped electrolytic cell 10 is in surface contact and attached.
The catholyte tank 3 is a substantially sealed tank that contains catholyte W1 (cleaning liquid) in which sodium chloride is dissolved in pure water or tap water to improve conductivity, and citric acid is dissolved to lower the pH value. It is. An outflow port 3a and an inflow port 3b are formed at the bottom of the tank 3, and the catholyte inflow port 10a and the catholyte outflow port 10b are formed on the sides of the electrolytic cell 10 via pipes 4 and 5, respectively. It is connected to the. That is, the catholyte W1 in the tank 3 is circulated through the electrolytic cell 10 so that inorganic substances such as magnesium ions and calcium ions generated by electrolysis of the raw material water in the electrolytic cell 10 are discharged from the electrolytic cell 10. Yes.

また、電解処理時において、電解槽10におけるカソード側では化学式(1)に従い水素(H2)が発生する。
[化1]
2H+ + 2e → H2↑ ・・・(1)
電解槽10のカソード側で発生した水素ガスは、後述するように自身の浮力により電解槽10から連続的に排出され、配管5を通ってカソード液タンク3中を浮上する。また、タンク3内のカソード液W1及び電解槽10内のカソード液W1の水圧は、均衡を維持するよう作用するため、電解槽10から排出された水素ガスがタンク3内を浮上すると、電解槽10にはカソード液流入口10aからカソード液W1が流入する。したがって、電解槽10から水素ガスがタンク3内に連続的に排出されると、カソード液W1は電解槽10とタンク3との間を循環するように構成されている。
尚、タンク3内を浮上する水素ガスは、タンク天板に設けられた排気管8から排気される。
Further, during the electrolytic treatment, hydrogen (H 2 ) is generated according to the chemical formula (1) on the cathode side in the electrolytic cell 10.
[Chemical 1]
2H + + 2e → H 2 ↑ (1)
The hydrogen gas generated on the cathode side of the electrolytic cell 10 is continuously discharged from the electrolytic cell 10 by its own buoyancy as described later, and floats in the catholyte tank 3 through the pipe 5. Further, since the water pressure of the catholyte W1 in the tank 3 and the catholyte W1 in the electrolytic cell 10 acts to maintain a balance, when the hydrogen gas discharged from the electrolytic cell 10 floats in the tank 3, the electrolytic cell 10, the catholyte W1 flows from the catholyte inlet 10a. Accordingly, when hydrogen gas is continuously discharged from the electrolytic cell 10 into the tank 3, the catholyte W <b> 1 is configured to circulate between the electrolytic cell 10 and the tank 3.
The hydrogen gas floating in the tank 3 is exhausted from an exhaust pipe 8 provided on the tank top plate.

また、電解槽10には、原料水W2を供給する配管6が接続される原料水流入口10cと、原料水の電気分解により発生したオゾンを含有するオゾン水を配管7から送出するためのオゾン水流出口10dとが形成されている。電解槽10内では、後述するように原料水W2に接するアノード電極と、カソード液W1に接するカソード電極とが設けられており、両電極間に直流電圧を印加することにより、原料水W2の電気分解が行われるようになされている。尚、両電極への電圧印加は、電解槽10の上面から突出したカソード電極棒13と、下面から突出したアノード電極棒(図1では示さず)を介し、直流電源30から直流電圧を印加することにより行われる。
尚、電解槽10内における原料水W2の電気分解は化学式(2)により行われ、原料水W2中にオゾン(O3)が生成される。
[化2]
3H2O → O3↑ + 6H+ + 6e ・・・ (2)
In addition, a raw water inlet 10c to which a pipe 6 for supplying raw water W2 is connected to the electrolytic cell 10 and an ozone water flow for sending out ozone water containing ozone generated by electrolysis of the raw water from the pipe 7 An outlet 10d is formed. In the electrolytic cell 10, an anode electrode in contact with the raw material water W2 and a cathode electrode in contact with the catholyte W1 are provided as will be described later. By applying a DC voltage between both electrodes, the electric power of the raw material water W2 is provided. Disassembly is performed. The voltage is applied to both electrodes by applying a DC voltage from the DC power source 30 via the cathode electrode bar 13 protruding from the upper surface of the electrolytic cell 10 and the anode electrode bar (not shown in FIG. 1) protruding from the lower surface. Is done.
The electrolysis of the raw water W2 in the electrolytic cell 10 is performed according to the chemical formula (2), and ozone (O 3 ) is generated in the raw water W2.
[Chemical 2]
3H 2 O → O 3 ↑ + 6H + + 6e (2)

続いてオゾン水生成を行う電解槽10の構造について、詳細に説明する。図2は電解槽10の斜視図であり、図3は図2のA−A線矢視断面図、図4は図2のB−B線矢視断面図、図5は図2のC−C矢視断面図である。
図2に示すように電解槽10は、カソードセル11(上側)とアノードセル12(下側)とが上下に重ねられ、その上下面に両セルをボルト等により固定するための天板21と底板22とが設けられている。
Next, the structure of the electrolytic cell 10 that generates ozone water will be described in detail. 2 is a perspective view of the electrolytic cell 10, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2, and FIG. It is C arrow sectional drawing.
As shown in FIG. 2, the electrolytic cell 10 has a cathode cell 11 (upper side) and an anode cell 12 (lower side) stacked one above the other, and a top plate 21 for fixing both cells to the upper and lower surfaces with bolts or the like. A bottom plate 22 is provided.

図3、図4の断面図に示すように、カソードセル11とアノードセル12との間には、イオン交換膜17が設けられ、このイオン交換膜17を挟むようにカソードセル11側にカソード電極板15(カソード電極)が設けられ、アノードセル12側にアノード電極板16(アノード電極)が設けられている。
図6のカソード電極板15の斜視図、図7のアノード電極板16の斜視図を示すように、両電極板15、16には夫々複数の貫通孔15a、16a(例えば直径3mm)が千鳥格子状に形成されており、カソード液W1及び原料水W2がイオン交換膜17に接するように構成されている。尚、カソード電極板15およびアノード電極板16は、例えばチタン(Ti)により形成されている。
As shown in the cross-sectional views of FIGS. 3 and 4, an ion exchange membrane 17 is provided between the cathode cell 11 and the anode cell 12, and the cathode electrode is disposed on the cathode cell 11 side so as to sandwich the ion exchange membrane 17. A plate 15 (cathode electrode) is provided, and an anode electrode plate 16 (anode electrode) is provided on the anode cell 12 side.
As shown in the perspective view of the cathode electrode plate 15 in FIG. 6 and the perspective view of the anode electrode plate 16 in FIG. 7, a plurality of through-holes 15a and 16a (for example, 3 mm in diameter) are formed in both electrode plates 15 and 16, respectively. It is formed in a child shape, and is configured such that the catholyte W1 and the raw water W2 are in contact with the ion exchange membrane 17. The cathode electrode plate 15 and the anode electrode plate 16 are made of, for example, titanium (Ti).

ここで、カソードセル11の構造について説明する。図8(a)はカソードセル11の電極板設置面の平面図であり、図8(b)は図8(a)のK−K線矢視断面図、図8(c)は図8(a)のI−I線矢視断面図である。
図8に示すように、カソードセル11の電極板設置面には、所定の深さ寸法の複数の溝部11aが所定間隔でセル長手方向(カソード液W1の流路方向)に平行に形成され、これにより複数のリブ11bが形成されている。これら複数のリブ11bの先端は、図3に示すようにカソード電極板15に当接し、電極板15を固定している。
Here, the structure of the cathode cell 11 will be described. 8A is a plan view of the electrode plate installation surface of the cathode cell 11, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line KK in FIG. 8A, and FIG. 8C is FIG. It is the II sectional view taken on the line of a).
As shown in FIG. 8, on the electrode plate installation surface of the cathode cell 11, a plurality of groove portions 11a having a predetermined depth are formed in parallel with the cell longitudinal direction (the flow direction of the catholyte W1) at predetermined intervals. Thereby, a plurality of ribs 11b are formed. The tips of the plurality of ribs 11b are in contact with the cathode electrode plate 15 to fix the electrode plate 15 as shown in FIG.

また、リブ11bの長手方向の両端側には所定容積を有する空間11d、11eが形成され、流入口10aから供給されるカソード液W1が空間11dに流れ込んだ後、全ての溝部11aを通って空間11eに流れ、その後、流出口10bから流れ出るようになされている。ここで複数の溝部11aは、カソード液W1の流路の上流側から下流側に沿って、直線状に形成されているため、電極に接するカソード液W1の流れが整流され、カソード電極側に放出されたカルシウムイオンやマグネシウムイオンが電極付近に堆積することなく効果的に槽外に流される。
尚、流入口10aから流出口10bまでのカソード液W1の流路において設けられる配管直径は、上流側よりも下流側において、より大きく形成されることが好ましく、これによりカソード液W1の逆流を防止し、一方向に安定したカソード液W1の流れを形成することができる。
In addition, spaces 11d and 11e having a predetermined volume are formed on both ends in the longitudinal direction of the rib 11b. After the catholyte W1 supplied from the inlet 10a flows into the space 11d, the spaces pass through all the grooves 11a. 11e, and then flows out from the outlet 10b. Here, since the plurality of grooves 11a are linearly formed from the upstream side to the downstream side of the flow path of the catholyte W1, the flow of the catholyte W1 in contact with the electrode is rectified and released to the cathode electrode side. Calcium ions and magnesium ions are effectively flowed out of the tank without being deposited near the electrodes.
The diameter of the pipe provided in the flow path of the catholyte W1 from the inlet 10a to the outlet 10b is preferably larger on the downstream side than on the upstream side, thereby preventing the backflow of the catholyte W1. Thus, a stable flow of the catholyte W1 can be formed in one direction.

また、図8に示すようにカソードセル11の中央のリブ11bには貫通孔11cが形成され、図4に示すように、貫通孔11cにカソード電極棒13が挿通されている。そして、図示するように、その先端はカソード電極板15に形成された複数の貫通孔15aのいずれかに嵌合し、後端は電解槽10の上面から突出している。
また、電極棒13を伝ったカソード液W1の漏れを防止するため、カソードセル11における貫通孔11cよりも外側には円筒状の凹部11fが形成され、凹部11fに設けられたOリング24によりシーリング処理がなされている。尚、Oリング24は、凹部11fに嵌合する押さえ板25により固定されている。
Further, as shown in FIG. 8, a through hole 11c is formed in the central rib 11b of the cathode cell 11, and as shown in FIG. 4, a cathode electrode rod 13 is inserted into the through hole 11c. As shown in the figure, the front end is fitted into any of a plurality of through holes 15 a formed in the cathode electrode plate 15, and the rear end protrudes from the upper surface of the electrolytic cell 10.
Further, in order to prevent leakage of the catholyte W1 transmitted through the electrode rod 13, a cylindrical recess 11f is formed outside the through hole 11c in the cathode cell 11, and sealing is performed by an O-ring 24 provided in the recess 11f. Processing has been done. The O-ring 24 is fixed by a pressing plate 25 that fits into the recess 11f.

さらに、アノードセル12側の構造について説明する。図9(a)はアノードセル12の電極板設置面の平面図、図9(b)は図9(a)のD−D線矢視断面図である。また、図10(a)はアノードセル12に設置するアノードセルブロック18の斜視図、図10(b)はアノードセルブロック18のアノード電極板16との接触面の平面図である。   Further, the structure on the anode cell 12 side will be described. FIG. 9A is a plan view of the electrode plate installation surface of the anode cell 12, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. 9A. FIG. 10A is a perspective view of the anode cell block 18 installed in the anode cell 12, and FIG. 10B is a plan view of a contact surface of the anode cell block 18 with the anode electrode plate 16.

図9に示すように、アノードセル12の電極板設置面には、略直方形状に所定の深さ寸法を有する凹部12aが形成され、この凹部12aにアノードセルブロック18が設置される。アノードセルブロック18は図10に示すように、板状ブロック18aの一方の面に、板状ブロック18aの長手方向に夫々菱形の断面を有する複数の突起棒18bが千鳥格子状に所定間隔で設けられる。そして、図3、図4に示すように、それら複数の突起棒18bがアノード電極板16に当接するよう凹部12aに設けられる。   As shown in FIG. 9, a recess 12a having a predetermined depth is formed in a substantially rectangular shape on the electrode plate mounting surface of the anode cell 12, and the anode cell block 18 is set in the recess 12a. As shown in FIG. 10, the anode cell block 18 has a plurality of protruding rods 18b each having a rhombus cross section in the longitudinal direction of the plate block 18a on one surface of the plate block 18a at a predetermined interval in a staggered pattern. Provided. As shown in FIGS. 3 and 4, the plurality of protruding rods 18 b are provided in the recess 12 a so as to contact the anode electrode plate 16.

また、アノードセル12の凹部12aにアノードセルブロック18が設置された状態で、アノードセルブロック18の長手方向の両端側には、所定の容積を有する空間12c、12dが形成されている。このため、流入口10cから供給される原料水W2は、空間12cに流れ込んだ後、アノードセルブロック18の溝部18dを流れるようになされている。そして、原料水W2は、溝部18dを通過する間に電気分解が行われ、その後、空間12dに流れて流出口10dからオゾン水として送出されるよう構成されている。ここで、溝部18dにより形成される流路は、千鳥格子状に設けられた複数の突起棒18bによりジグザグ状であるため、供給された原料水W2はアノード電極板16において流速が低下し、電気分解反応が効果的に行われる。   In addition, in a state where the anode cell block 18 is installed in the recess 12 a of the anode cell 12, spaces 12 c and 12 d having a predetermined volume are formed on both ends in the longitudinal direction of the anode cell block 18. For this reason, the raw material water W2 supplied from the inflow port 10c flows into the space 12c and then flows through the groove 18d of the anode cell block 18. The raw material water W2 is electrolyzed while passing through the groove 18d, and then flows into the space 12d and is sent out as ozone water from the outlet 10d. Here, since the flow path formed by the grooves 18d is zigzag by the plurality of protruding bars 18b provided in a staggered pattern, the flow rate of the supplied raw material water W2 decreases in the anode electrode plate 16, The electrolysis reaction takes place effectively.

尚、図9に示すようにアノードセル12の凹部12aには中央に貫通孔12bが形成され、図10(b)に示すようにアノードセルブロック18の中央には貫通孔18cが形成され、図3、図4に示すように、これら貫通孔12b、18cにアノード電極棒14が挿通されている。そして、図3、図4に示すように、その先端はアノード電極板16に形成された複数の貫通孔16aのいずれかに嵌合し、後端は電解槽10の下面から突出している。
また、電極棒14を伝った原料水W2の漏れを防止するため、アノードセル12における貫通孔12bよりも外側には円筒状の凹部12eが形成され、凹部12eに設けられたOリング23によりシーリング処理がなされている。尚、Oリング23は、凹部11eに嵌合する押さえ板20により固定されている。
As shown in FIG. 9, a through hole 12b is formed at the center of the recess 12a of the anode cell 12, and a through hole 18c is formed at the center of the anode cell block 18 as shown in FIG. 3. As shown in FIG. 4, the anode electrode rod 14 is inserted into the through holes 12b and 18c. As shown in FIGS. 3 and 4, the front end is fitted into one of the plurality of through holes 16 a formed in the anode electrode plate 16, and the rear end protrudes from the lower surface of the electrolytic cell 10.
Further, in order to prevent leakage of the raw water W2 transmitted through the electrode rod 14, a cylindrical recess 12e is formed outside the through hole 12b in the anode cell 12, and sealing is performed by an O-ring 23 provided in the recess 12e. Processing has been done. The O-ring 23 is fixed by a holding plate 20 that fits into the recess 11e.

前記構造を有する電解槽10は、図1に示すように支持台2の側面に、水平軸xに対し所定角θの勾配を有して取り付けられている。具体的には、カソード液W1の流入口10aから流出口10bまでの流路において、下流側が上流側よりも上方となるよう設けられ、また、その流路はカソード液タンク3の底部に形成された流入口3bよりも下方に設けられている。
さらに、水素ガスが発生するカソード電極板15は、アノード電極板16の上側に設けられているため、発生した水素ガスが浮力によりカソード電極板15の複数の貫通孔15aに滞留しないようになされている。
As shown in FIG. 1, the electrolytic cell 10 having the above structure is attached to the side surface of the support base 2 with a gradient of a predetermined angle θ with respect to the horizontal axis x. Specifically, in the flow path from the inlet 10 a to the outlet 10 b of the catholyte W 1, the downstream side is provided higher than the upstream side, and the flow path is formed at the bottom of the catholyte tank 3. It is provided below the inflow port 3b.
Furthermore, since the cathode electrode plate 15 that generates hydrogen gas is provided above the anode electrode plate 16, the generated hydrogen gas is prevented from staying in the plurality of through holes 15a of the cathode electrode plate 15 due to buoyancy. Yes.

このような構成により、原料水W2の電気分解時にカソード電極板15付近で発生した水素ガスは、カソードセル11において直線状に複数形成された溝部11aに浮力により移動し、流路の勾配により下流側に移動し、槽外に排出される。
したがって、タンク7の流出口3bから水素ガスが連続的に排出されて浮上し、圧力均衡の作用により、カソード液W1はポンプ等の循環駆動源を用いることなく電解槽10とタンク3との間を循環する。
With such a configuration, the hydrogen gas generated in the vicinity of the cathode electrode plate 15 at the time of electrolysis of the raw water W2 moves to the grooves 11a formed in a plurality of straight lines in the cathode cell 11 by buoyancy, and downstream due to the gradient of the flow path. It moves to the side and is discharged out of the tank.
Accordingly, hydrogen gas is continuously discharged from the outlet 3b of the tank 7 and floats, and the catholyte W1 is allowed to flow between the electrolytic cell 10 and the tank 3 without using a circulation driving source such as a pump by the action of pressure balance. Circulate.

前記した構成のオゾン水生成器1においては、次のようにオゾン水を得ることができる。配管6からは、例えば水道水からなる原料水W2が電解槽10に供給され、アノード電極板16に原料水W1が接触した状態となされる。
また、カソード液タンク3内にカソード液W1が充填されると、カソード液W1は配管4及び配管5を介し電解槽10のカソードセル11内に供給される。
In the ozone water generator 1 configured as described above, ozone water can be obtained as follows. From the pipe 6, raw water W 2 made of, for example, tap water is supplied to the electrolytic cell 10, and the raw water W 1 is brought into contact with the anode electrode plate 16.
Further, when the catholyte tank 3 is filled with the catholyte W 1, the catholyte W 1 is supplied into the cathode cell 11 of the electrolytic cell 10 through the pipe 4 and the pipe 5.

次いで、直流電源30からカソード電極棒13及びアノード電極棒14を介し両電極間に直流電圧が印加されると、電解槽10内のアノード電極側において原料水W2の電気分解が行われ、原料水W2中にオゾン(O3)が生成される。したがって、電解槽10で発生したオゾンを含むオゾン水は配管7より送出される。 Next, when a DC voltage is applied between the electrodes via the cathode electrode rod 13 and the anode electrode rod 14 from the DC power source 30, the raw water W2 is electrolyzed on the anode electrode side in the electrolytic cell 10, and the raw water Ozone (O 3 ) is generated in W2. Therefore, ozone water containing ozone generated in the electrolytic cell 10 is sent out from the pipe 7.

一方、原料水W2の電気分解が行われる間、電解槽10内のカソード電極側においては、水素ガスが発生すると共に、イオン交換膜17を通過してカルシウムイオンやマグネシウムイオンが放出される。
ここで、電解槽10内におけるカソード液W1の流路は、上流側よりも下流側が上方となるよう設けられ、カソード電極板15がアノード電極板16の上側に位置するため、カソード電極側で発生した水素ガスは、浮力により下流側に移動し、電解槽10の流出口10bから槽外に排出され、さらに配管5を通ってタンク3内を連続的に浮上する。
On the other hand, while the raw water W2 is electrolyzed, hydrogen gas is generated on the cathode electrode side in the electrolytic cell 10, and calcium ions and magnesium ions are released through the ion exchange membrane 17.
Here, the flow path of the catholyte W1 in the electrolytic cell 10 is provided so that the downstream side is higher than the upstream side, and the cathode electrode plate 15 is located above the anode electrode plate 16, so that it is generated on the cathode electrode side. The hydrogen gas moved to the downstream side by buoyancy, discharged from the outflow port 10b of the electrolytic cell 10 to the outside of the cell, and further floats in the tank 3 through the pipe 5.

また、タンク3内において電解槽10から排出された水素ガスが連続的に浮上すると、圧力均衡の作用が働き、カソード液W1が電解槽10とタンク3との間を循環する。したがって、電解槽10内におけるカソード液W1の一方向の流れが形成され、カソード電極側に放出されたカルシウムイオンやマグネシウムイオンは、電解槽10から排出されるため、長時間の間、安定してオゾン水が得られる。   Further, when the hydrogen gas discharged from the electrolytic cell 10 continuously floats in the tank 3, a pressure balancing action works, and the catholyte W <b> 1 circulates between the electrolytic cell 10 and the tank 3. Accordingly, a one-way flow of the catholyte W1 in the electrolytic cell 10 is formed, and the calcium ions and magnesium ions released to the cathode electrode side are discharged from the electrolytic cell 10 and are thus stable for a long time. Ozone water is obtained.

以上の実施の形態によれば、電解槽10内でのカソード液W1の流路において、下流側が上流側よりも上方となるよう設けられ、カソード電極がアノード電極の上側となされるため、カソード側で原料水W2の電気分解時に発生した水素ガスを浮力により下流側に移動させ、槽外に排出することができる。即ち、カソード液タンク3内には電解槽10から排出された水素ガスが連続的に浮上し、これにより圧力均衡の作用が働き、タンク3と電解槽10との間でカソード液W1を循環させることができる。   According to the above embodiment, in the flow path of the catholyte W1 in the electrolytic cell 10, the downstream side is provided higher than the upstream side, and the cathode electrode is located above the anode electrode. Thus, the hydrogen gas generated during the electrolysis of the raw water W2 can be moved downstream by buoyancy and discharged out of the tank. That is, the hydrogen gas discharged from the electrolytic cell 10 continuously floats in the catholyte tank 3, thereby causing a pressure balancing action and circulating the catholyte W 1 between the tank 3 and the electrolytic cell 10. be able to.

また、これにより電解槽10内におけるカソード液W1に流れが形成され、さらにカソード液W1の流路において上流側から下流側に沿って複数の直線状の溝部11aが形成されているため、カソード液W1の流れが整流される。したがって、原料水W2の電気分解時にカソード側に放出されたカルシウムイオンやマグネシウムイオンを電極付近から効果的に移動させ、槽外に排出することができる。
よって、前記構成により、従来用いていたポンプ等の循環駆動源を用いる必要が無く、簡単な構成でメンテナンスも容易となり、製造費、メンテナンス費共に低コストを実現することができる。
Further, as a result, a flow is formed in the catholyte W1 in the electrolytic cell 10, and a plurality of linear grooves 11a are formed from the upstream side to the downstream side in the flow path of the catholyte W1. The flow of W1 is rectified. Therefore, calcium ions and magnesium ions released to the cathode side during the electrolysis of the raw water W2 can be effectively moved from the vicinity of the electrodes and discharged out of the tank.
Therefore, with the above-described configuration, it is not necessary to use a circulating drive source such as a pump that has been conventionally used, and maintenance is facilitated with a simple configuration, and both manufacturing costs and maintenance costs can be reduced.

尚、前記実施の形態においては、電解槽10を支持台2の側面に、水平軸xに対し所定角θの勾配を有して取り付けられる例を示したが、それに限定されず、電解槽10におけるカソード液W1の流路において、下流側が上流側よりも上方となるよう設けられ、且つ、その流路がカソード液タンク3の流入口3bよりも下方に設けられれば、他の形態を採用することができる。   In the above-described embodiment, the example in which the electrolytic cell 10 is attached to the side surface of the support base 2 with a gradient of the predetermined angle θ with respect to the horizontal axis x has been described. In the flow path of the catholyte W1 in the above, if the downstream side is provided higher than the upstream side and the flow path is provided below the inlet 3b of the catholyte tank 3, another form is adopted. be able to.

例えば、図11に示すように、支持台2の下面を水平軸xに対し角度θの勾配を有するよう形成し、そこに電解槽10の上面を面接触させて取り付けてもよい。その際、電解槽10でのカソード液W1の流路において、下流側(流出口10f)が上流側(流入側10a)よりも上方となるよう取り付けることによって、槽内で発生した水素ガスを槽外に排出することができる。尚、図11においては、カソード液W1の電解槽10からの流出口10fを電解槽10の上面に形成した例を示している。   For example, as shown in FIG. 11, the lower surface of the support base 2 may be formed so as to have a gradient of an angle θ with respect to the horizontal axis x, and the upper surface of the electrolytic cell 10 may be attached in surface contact therewith. At that time, in the flow path of the catholyte W1 in the electrolytic cell 10, the hydrogen gas generated in the cell is stored by attaching the downstream side (outflow port 10f) to the upstream side (inflow side 10a). Can be discharged outside. In addition, in FIG. 11, the example which formed the outflow port 10f from the electrolytic cell 10 of the catholyte W1 in the upper surface of the electrolytic cell 10 is shown.

また、前記した本発明に係る実施の形態(図1、図11)において、電解槽10内でカソード液W1が電極に接触しない部分の流路(配管)は、特に流出側において、カソード電極側で発生した水素ガスをより排出しやすくするため、流路方向に短く形成することが望ましい。   In the embodiment according to the present invention (FIGS. 1 and 11), the flow path (pipe) in the portion where the catholyte W1 does not contact the electrode in the electrolytic cell 10 is on the cathode electrode side, particularly on the outflow side. In order to make it easier to discharge the hydrogen gas generated in step 1, it is desirable that the gas be formed short in the flow path direction.

本発明は、原料水を電気分解しオゾン水を生成するオゾン水生成器に適用される。   The present invention is applied to an ozone water generator that electrolyzes raw water to generate ozone water.

図1は、本発明のオゾン水生成器の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an ozone water generator of the present invention. 図2は、図1のオゾン水生成器が有する電解槽10の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the electrolytic cell 10 included in the ozone water generator of FIG. 図3は、図2のA−A線矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 図4は、図4は図2のB−B線矢視断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 図5は、図2のC−C矢視断面図である。5 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 図6は、電解槽が有するカソード電極板の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a cathode electrode plate included in the electrolytic cell. 図7は、電解槽が有するアノード電極板の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of an anode electrode plate included in the electrolytic cell. 図8(a)は、カソードセルの電極板設置面の平面図、図8(b)は図8(a)のK−K線矢視断面図、図8(c)は図8(a)のI−I線矢視断面図である。8A is a plan view of the electrode plate installation surface of the cathode cell, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line KK in FIG. 8A, and FIG. 8C is FIG. 8A. It is II sectional view taken on the line. 図9(a)は、アノードセルの電極板設置面の平面図、図9(b)は図9(a)のD−D線矢視断面図である。9A is a plan view of the electrode plate installation surface of the anode cell, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 9A. 図10(a)は、アノードセルに設置するアノードセルブロックの斜視図、図10(b)はアノードセルブロックのアノード電極板との接触面の平面図である。FIG. 10A is a perspective view of an anode cell block installed in the anode cell, and FIG. 10B is a plan view of a contact surface with the anode electrode plate of the anode cell block. 本発明のオゾン水生成器の他の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other form of the ozone water generator of this invention. 従来のオゾン水生成器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional ozone water generator.

符号の説明Explanation of symbols

1 オゾン水生成器
2 支持台
3 カソード水タンク(洗浄水タンク)
3a 流出口
3b 流入口
4 配管
5 配管
6 配管
7 配管
8 排気管
10 電解槽
10a カソード液流入口
10b カソード液流出口
10c 原料水流入口
10d オゾン水流出口
11 カソードセル
11a 溝部
11b リブ
11c 貫通孔
11d 空間
11e 空間
11f 凹部
12 アノードセル
12a 凹部
12b 貫通孔
12c 空間
12d 空間
12e 凹部
13 カソード電極棒
14 アノード電極棒
15 カソード電極板(カソード電極)
15a 貫通孔
16 アノード電極板(アノード電極)
16a 貫通孔
17 イオン交換膜
18 アノードブロック
18a 板状ブロック
18b 突起棒
20 押さえ板
21 天板
22 底板
23 Oリング
24 Oリング
25 押さえ板
30 直流電源
W1 カソード液(洗浄液)
W2 原料水
1 Ozone water generator 2 Support stand 3 Cathode water tank (wash water tank)
3a Outlet 3b Inlet 4 Piping 5 Piping 6 Piping 7 Piping 8 Exhaust Pipe 10 Electrolyzer 10a Cathode Liquid Inlet 10b Cathode Liquid Outlet 10c Raw Material Water Inlet 10d Ozone Water Outlet 11 Cathode Cell 11a Groove 11b Rib 11c Space 11d 11e space 11f recess 12 anode cell 12a recess 12b through hole 12c space 12d space 12e recess 13 cathode electrode rod 14 anode electrode rod 15 cathode electrode plate (cathode electrode)
15a Through hole 16 Anode electrode plate (anode electrode)
16a Through-hole 17 Ion exchange membrane 18 Anode block 18a Plate-shaped block 18b Projection rod 20 Holding plate 21 Top plate 22 Bottom plate 23 O-ring 24 O-ring 25 Holding plate 30 DC power supply W1 Cathode solution (cleaning solution)
W2 raw water

Claims (5)

イオン交換膜をアノード電極とカソード電極との間に配置すると共に前記アノード電極に接する原料水の流路と前記カソード電極に接する洗浄液の流路とが形成された電解槽を有し、前記電極間に直流電圧を印加することにより前記アノード電極に接する原料水を電気分解し、オゾン水を生成するオゾン水生成器であって、
前記洗浄液を収容すると共に洗浄液の流出口及び流入口が底部に形成され、前記流出口及び流入口を介し前記電解槽における洗浄液の流路と連通する洗浄水タンクを備え、
前記電解槽における洗浄液の流路は上流側よりも下流側が上方に設けられ、且つ、前記洗浄水タンクに形成された洗浄液の流入口よりも下方に設けられることを特徴とするオゾン水生成器。
An electrolytic cell in which an ion exchange membrane is disposed between the anode electrode and the cathode electrode and a flow path of raw water in contact with the anode electrode and a flow path of cleaning liquid in contact with the cathode electrode are formed; An ozone water generator that electrolyzes raw water in contact with the anode electrode by applying a direct current voltage to generate ozone water,
A cleaning water tank that contains the cleaning liquid and has an outlet and an inlet for the cleaning liquid formed at the bottom, and communicates with a flow path of the cleaning liquid in the electrolytic cell through the outlet and the inlet,
The ozone water generator is characterized in that the flow path of the cleaning liquid in the electrolytic bath is provided on the upstream side of the upstream side and below the inlet of the cleaning liquid formed in the cleaning water tank.
前記カソード電極は、前記アノード電極の上側に設けられることを特徴とする請求項1に記載されたオゾン水生成器。   The ozone water generator according to claim 1, wherein the cathode electrode is provided on an upper side of the anode electrode. 前記電解槽における洗浄液の流路において、前記洗浄液が流れる配管の径は上流側よりも下流側が大きく形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載されたオゾン水生成器。   3. The ozone water generator according to claim 1, wherein, in the flow path of the cleaning liquid in the electrolytic bath, the diameter of the pipe through which the cleaning liquid flows is formed larger on the downstream side than on the upstream side. 前記電解槽における洗浄液の流路において、前記カソード電極と接する流路には上流側から下流側に沿って、直線状の複数の溝部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載されたオゾン水生成器。   The flow path of the cleaning liquid in the electrolytic cell is formed with a plurality of linear grooves from the upstream side to the downstream side in the flow path in contact with the cathode electrode. The ozone water generator described in any one of 3 above. 前記電解槽における原料水の流路において、前記アノード電極と接する流路には上流側から下流側に沿って、ジグザグ状の溝部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載されたオゾン水生成器。   The zigzag-shaped groove part is formed in the flow path which contacts the said anode electrode from the upstream to the downstream from the flow path of the raw material water in the said electrolytic cell. An ozone water generator described in any of the above.
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