JP2014004547A

JP2014004547A - オゾン水生成装置

Info

Publication number: JP2014004547A
Application number: JP2012142868A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Sekiguchi; 重夫関口; Kazutaka Murata; 和隆村田
Original assignee: Nikka Micron Co Ltd
Current assignee: Nikka Micron Co Ltd
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: JP5061266B1

Abstract

【課題】電気分解し易く、高濃度のオゾン水を生成することができるとともに、オゾン水生成効率を向上させることができるオゾン水生成装置を提供する。
【解決手段】陽極電極２２と陰極電極２３との間に陽イオン交換膜２１が挟持されてなる触媒電極２を備え、陽極電極２２及び陰極電極２３に原料水を供給するとともに、陽極電極２２と陰極電極２３との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成するオゾン水生成装置１００であって、陽極電極２２と陰極電極２３のうち少なくとも陽極電極２２の上流側に、陽イオン交換樹脂３２と、陰イオン交換樹脂３３とが設けられ、陽イオン交換樹脂３２の量が、陰イオン交換樹脂３３の量よりも多く、陽極電極２２と陰極電極２３のうち少なくとも陽極電極２２に、陽イオン交換樹脂３２及び陰イオン交換樹脂３３内を通過後の水道水を原料水として供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オゾン水生成装置に関する。

現在、産業用に普及しているオゾン水の製法は、大別して放電により生成したオゾンガスに溶解させるガス溶解法、電解により生成したオゾンガスを水に溶解させる電解ガス溶解法、電解面に原料水を直接接触させてオゾン水を生成させる直接電解法の３方式が実用されている。直接電解法は、ガス溶解法や電解ガス溶解法に比べて、より簡単な方法で高濃度のオゾン水を生成できると知られている。
このような直接電解法は、具体的には、ケーシング内を固形電解質膜によって陽極室と陰極室とに仕切り、陽極室側の固形電解室膜面に陽極電極を、陰極室側の固形電解質膜面に陰極電極をそれぞれ圧接して設けた装置を使用して、陽極室及び陰極室に水を供給するとともに陽極電極と陰極電極との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成している。

直接電解式のオゾン水生成装置では、原料水として水道水を使用した場合、水道水に含まれるカルシウムやマグネシウム、シリカが陽イオン交換膜に付着・固化して、陽イオン交換膜の性能を劣化させるため、陽イオン交換膜の寿命が短くなるという問題がある。
そこで、原料水である水道水を、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の両方を備えた軟水器に通して、カルシウム、マグネシウム及びシリカ等を予め除去して精製水とし、この精製水を陽極及び陰極にそれぞれ供給して、直流電圧を印加することによりオゾン水を生成する技術が知られている。ここで、通常、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とは、その体積比率が１：１もしくは、１：２とし、陰イオン交換樹脂の割合を多くしている。
しかしながら、このような精製水は、陽イオン交換膜にカルシウム、マグネシウムやシリカが付着・固化しにくいため、陽イオン交換膜の寿命を延ばすことができるものの、一般的に、精製水は、導電率が５μＳ／ｃｍ以下であり、導電率が低い。そのため、電気分解が困難であり、高濃度のオゾン水を生成することができず、また、オゾン水生成効率が悪いという問題がある。

一方、陽極側に、陽イオン交換樹脂を有する軟水器を設け、原料水を陽イオン交換樹脂に通した上で陽極に供給し、陰極側には、陰イオン交換樹脂を有する軟水器を設けて、原料水を陰イオン交換樹脂に通した上で陰極に供給し、電極への化合物の析出・付着を防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）
しかしながら、特許文献１の場合、陽極側に供給する原料水は、陽イオン交換樹脂のみしか通過させていないので、シリカが全く除去されずに原料水中に含まれてしまう。そのため、シリカが陽イオン交換膜に付着・固化して、陽イオン交換膜の性能を劣化させ、寿命が短くなるとともに、オゾン水生成効率も良くない。

特開２０１０−２０９３７０号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電気分解し易く、高濃度のオゾン水を生成することができるとともに、オゾン水生成効率を向上させることができるオゾン水生成装置を提供することを目的としている。

請求項１の発明によれば、陽極電極と陰極電極との間に陽イオン交換膜が挟持されてなる触媒電極を備え、
前記陽極電極及び前記陰極電極に原料水を供給するとともに、前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成するオゾン水生成装置であって、
前記陽極電極と前記陰極電極のうち少なくとも前記陽極電極の上流側に、陽イオン交換樹脂と、陰イオン交換樹脂とが設けられ、
前記陽イオン交換樹脂の量が、前記陰イオン交換樹脂の量よりも多く、
前記陽極電極と前記陰極電極のうち少なくとも前記陽極電極に、前記陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン交換樹脂内を通過後の水道水を原料水として供給することを特徴とするオゾン水生成装置が提供される。

請求項２の発明によれば、前記陽イオン交換樹脂と前記陰イオン交換樹脂の体積比率が、２：１以上であることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水生成装置が提供される。

請求項３の発明によれば、前記陽イオン交換樹脂が、Ｈ型の陽イオン交換樹脂であり、
前記陰イオン交換樹脂が、ＯＨ型またはＣｌ型の陰イオン交換樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン水生成装置が提供される。

請求項４の発明によれば、前記陽イオン交換及び前記陰イオン交換樹脂のうち、少なくとも一方は複数個所に設けられており、これら陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂のうち、最も下流側には、前記陽イオン交換樹脂が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置が提供される。

請求項５の発明によれば、前記陽イオン交換樹脂と、前記陰イオン交換樹脂とは、同一の容器内に充填され、前記容器内で、前記陽イオン交換樹脂と前記陰イオン交換樹脂との間には、前記水道水が通過可能な仕切りが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置が提供される。

本発明によれば、電気分解し易く、高濃度のオゾン水を生成することができるとともに、オゾン水生成効率を向上させることができる。

第１の実施形態のオゾン水生成装置の概略を模式的に示した縦断面図である。第２の実施形態のオゾン水生成装置の概略を模式的に示した縦断面図である。第３の実施形態のオゾン水生成装置の概略を模式的に示した縦断面図である。第４の実施形態のオゾン水生成装置の概略を模式的に示した縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態のオゾン水生成装置の概略を模式的に示した縦断面図である。
オゾン水生成装置１００は、原料水が供給されるケーシング１内に触媒電極２を配置して構成したものである。そして、触媒電極２に直流電圧を印加することによって陽極電極２２側にオゾン気泡を発生させて、そのオゾン気泡を水に溶解させることによりオゾン水を生成する装置である。
本発明では、陽極電極２２と陰極電極２３のうち、少なくとも陽極電極２２側に供給する原料水として、水道水から軟水処理して得られた軟水を使用する。
なお、第１の実施形態では、陽極電極２２と陰極電極２３の両方に供給する原料水として軟水を使用した場合について説明する。

ケーシング１は、上下に長尺でその上下両端が閉塞された直方体状をなしている。ケーシング１の下面に、ケーシング１内に原料水（軟水）を供給するための供給流路１１a，１１bが設けられ、ケーシング１の上面にケーシング１内で生成された陽極電極２２側のオゾン水及び陰極電極２３側の陰極水を排出するための排出流路１２a，１２bが設けられている。
２つの供給流路１１a，１１bの間のケーシング１の内壁面には、後述する陽イオン交換膜２１の下端部が挿入される挿入孔１４が形成され、２つの排出流路１２a，１２bの間のケーシング１の内壁面にも、陽イオン交換膜２１の上端部が挿入される挿入孔１３が形成されている。
ケーシング１内には、供給流路１１a，１１bから原料水（軟水）が供給され、供給流路１１a，１１bから排出流路１２a，１２bへと水流が発生している。

陽極電極２２及び陰極電極２３の供給流路１１a，１１bの上流側には、軟水器３が設けられている。
軟水器３は、水が通過可能な容器３１と、容器３１内に充填された陽イオン交換樹脂３２及び陰イオン交換樹脂３３と、これら陽イオン交換樹脂３２及び陰イオン交換樹脂３３の間の仕切り３４と、を備えている。
本発明において、陽イオン交換樹脂３２の量は、陰イオン交換樹脂３３の量よりも多くなるように容器３１内に充填されている。陽イオン交換樹脂３２の量を陰イオン交換樹脂３３の量よりも多くすることによって、水道水中のカルシウム（Ｃａ）やマグネシウム（Ｍｇ）を確実に除去して、シリカをある程度残す（完全に除去しない）ことにより、導電率を上げることができる。その結果、電気分解に優れ、オゾン水生成効率を向上させることができる。
具体的には、陽イオン交換樹脂３２と陰イオン交換樹脂３３は、その体積比率が２：１〜９：１の割合で容器３１内に充填されていることが好ましく、特に、５：１〜９：１の範囲であることが好ましい。
陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の体積比率を、２：１以上の割合で充填することによって、より電気分解が促進され、極めて高濃度のオゾン水を生成することができるとともに、オゾン水生成効率に非常に優れる。

また、容器３１内において、陽イオン交換樹脂３２は陰イオン交換樹脂３３よりも下流側に充填されている。
陰イオン交換樹脂３３としては、シリカ（ＳｉＯ_２）や塩素（Ｃ等の陰イオンを捕捉することができるＯＨ型またはＣｌ型の強塩基性陰イオン交換樹脂を使用することができる。
陰イオン交換樹脂３３を通過した水道水は、シリカ及び陰イオンがＯＨイオンやＣｌイオンに交換されて、ｐＨが１０〜１２程度となる。
本発明では、特にＩ型の強塩基性陰イオン交換樹脂を使用することが、高濃度及び高効率でオゾン水を生成することができる点で好ましい。

陽イオン交換樹脂３２としては、ＣａイオンやＭｇイオン等の陽イオンを捕捉することができる水素型（Ｈ型）やナトリウム型（Ｎａ型）の強酸性陽イオン交換樹脂を使用することができる。
上記陰イオン交換樹脂３３を通過し、さらに、陽イオン交換樹脂３２を通過した水道水は、Ｃａイオン及びＭｇイオンがＨイオンやＮａイオンに交換されて、ｐＨが小さくなる。
本発明では、特にＨ型の陽イオン交換樹脂を使用することが、強酸性の軟水（ｐＨが３〜５程度）にすることができ、高濃度及び高効率でオゾン水を生成することができる点で好ましい。なお、図１では、Ｈ型の陽イオン交換樹脂を使用した場合を示している。

なお、陽イオン交換樹脂３２を陰イオン交換樹脂３３よりも下流側に充填したのは、陰イオン交換樹脂３３を通過後、陽イオン交換樹脂３２を通過した後の水道水は酸性に変わる。ここで、水中オゾンの安定性はｐＨに大きく依存し、ｐＨが低いほどオゾン分解速度が低下する。すなわち、陽イオン交換樹脂３２を通過後の水道水が酸性の場合、水中オゾンの安定性が高くなり、高濃度のオゾン水を生成できるとともに、オゾン水生成効率に優れるためである。
また、酸性雰囲気では、ＣａやＭｇは陽イオン交換膜２１の表面などに析出・固化しにくくなるので、ＣａやＭｇが原料水中に残っていたとしても、陽イオン交換膜２１の表面に析出・固化しにくくなる。

仕切り３４は、水道水が通過可能で、陽イオン交換樹脂３２と陰イオン交換樹脂３３とが混ざらないように仕切るためのもので、例えば、ウレタン製のスポンジ等を使用することができる。
このような仕切り３４を設けることで、陰イオン交換樹脂３３が陽イオン交換樹脂３２側に移動することを確実に防止することができる。

軟水器３の上流側は、水道栓４に連結されていても良いし、水道水が貯留されたタンクに接続された低吐出圧の小型ポンプ（図示しない）に連結されていても良い。
なお、水道栓４や小型ポンプと軟水器３との間に、例えば、活性炭フィルター５等を設けて、水道水中のゴミや塩素といった不純物を除去するようにしても良い。

触媒電極２は、ケーシング１内の略中央部に配置されて、陽イオン交換膜２１と、陽イオン交換膜２１の両面のうち一方の面に圧接された陽極電極２２と、他方の面に圧接された陰極電極２３とを備えている。
陽イオン交換膜２１は、上端部が挿入孔１３に嵌め込まれ、下端部が挿入孔１４に嵌め込まれて固定されている。さらに、ケーシング１の内壁面のうち陽極電極２２側を向く面には凹部が形成されて、この凹部内に陽極電極２２を保持する保持板１５が取り付けられて、陽極電極２２が保持板１５に保持されている。同様に、ケーシング１の内壁面のうち陰極電極２３側を向く面にも凹部が形成されて、この凹部内に陰極電極２３を保持する保持板１６が取り付けられ、陰極電極２３が保持板１６に保持されている。
このように、ケーシング１内に陽イオン交換膜２１と、陽極電極２２及び陰極電極２３とを配置することにより、陽イオン交換膜２１によって陽極電極２２側と陰極電極２３側が分離され、陽イオン交換膜２１の外周をケーシング１に固定でき、原料水、オゾン水並びに陰極水などが外部に漏れないように密閉されている。また、保持板１５，１６によって陽極電極２２及び陰極電極２３が陽イオン交換膜２１側に適度に圧接されている。そして、供給流路１１a，１１bから供給された原料水がそれぞれ陽極電極２２と陰極電極２３に連続的に接触するようになっている。
また、陽極電極２２と陰極電極２３との間には、電源装置（図示しない）の出力端２４が電気的に連結され、直流電圧が印加されるように構成されている。すなわち、陽極電極２２及び陰極電極２３は、各電極２２，２３に導線を介して電源装置に連結されている。印加する直流電圧は、例えば６〜１５ボルトが好ましい。

陽イオン交換膜２１としては、従来公知のものを使用することができ、発生するオゾンに耐久性の強いフッ素系陽イオン交換膜を使用することができ、例えば厚さ１００〜３００μｍが好ましい。

陽極電極２２は、陽イオン交換膜２１を全面的に覆い隠すように密着されるものではなく、多数の通孔を設けて、陽イオン交換膜２１に接触部と非接触部とを有して重ねられている。すなわち、陽極電極２２はグレーチング状又はパンチングメタル状とすることが好ましい。なお、図１では陽極電極２２がグレーチング状の場合を示している。具体的に、グレーチング状とは線材を溶接した格子状で、パンチングメタル状とは金属板に多数の通孔を形成した多孔板状である。

陽極電極２２としては、オゾン発生触媒機能を有する材料を使用する。具体的には、安定性が良い点で、白金、金又はその被覆金属を使用することが好ましく、特にチタンに白金を被覆した金属を使用すると製造コストを安価に抑えることができる。また、シリコンウェハにダイヤモンドを成膜したものを使用しても良い。
ダイヤモンド成膜は、例えば、プラズマＣＶＤ法や熱フェラメントＣＶＤ法によって成膜することができる。

このようにグレーチング状の陽極電極２２とすることによって、陽極電極２２を構成する部材の交点部位が尖って外面に突出し、水流と接触して渦流を生じ、陽極電極２２で発生したオゾンの微泡を巻き込んで溶解を早めることができる。

陰極電極２３としては、オゾン発生触媒機能を有する金属を使用する。具体的には、安定性が良い点で、白金、金又はその被覆金属を使用することが好ましく、特にチタンに白金を被覆した金属を使用すると製造コストを安価に抑えることができる。また、シリコンウェハにダイヤモンド成膜したものを使用しても良い。
ダイヤモンド成膜は、上述と同様にプラズマＣＶＤ法や熱フェラメントＣＶＤ法によって成膜することができる。
また、陰極電極２３も陽極電極２２と同様にグレーチング状とすることが好ましく、特に、陰極電極部２３は陽極電極２２よりも目の粗さが粗くなるように形成されていることが好ましい。
以上の陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３は平板状に形成されて触媒電極２とされている。触媒電極２はケーシング１内の保持板１５，１６で圧接保持されている。

次に、上述の構成からなるオゾン水生成装置１００を使用してオゾン水を生成する方法について説明する。
まず、水道水を軟水器３に通過させる。ここで、陰イオン交換樹脂３３によって水道水中のＳｉＯ_２や陰イオンが除去され、その後、陽イオンン交換樹脂３２によってＣａ及びＭｇイオンが除去される。これによって水道水が軟水化されて、得られた軟水が、陽極電極２２側及び陰極電極２３側の供給流路１１a，１１bにそれぞれ供給される。
供給された軟水は、陽極電極２２及び陰極電極２３の各面に連続接触され、このとき同時に電源装置を駆動させることによって陽極電極２２及び陰極電極２３の間に所定の電圧を印加する。
この通電により、軟水が電気分解されて、陽極電極２２側の軟水中の水素が陽極電極２２側から陽イオン交換膜２１中を通過して陰極電極２３側へと加速して移動する。その結果、陽極電極２２側にはオゾン気泡が発生し、陰極電極２３側には水素気泡が発生する。
また、このとき軟水中には、ＣａやＭｇが含有されていないので、陽イオン交換膜２１に付着・固化することがない。また、たとえ残っていたとしても、軟水は強酸性であるので、付着や固化が抑制される。一方、軟水中にイオン成分がある程度、含有されていることから、導電率が高く、電気分解され易いので、オゾン気泡の発生が促進される。

ここで、陽極電極２２側では原料水はわずかな陽極電極２２の凹凸によって流れの方向が複雑に変わり渦流となる。そのため、陽極電極２２側では、発生したオゾン気泡をいち早く水中に取り込んで溶解させることによってオゾン水を生成し、陽極電極２２と陽イオン交換膜２１との間（正確には陽極電極２２と陰極電極２３との間）に電流が多く流れる状態を確保することになる。
このようにしてオゾン水が生成されると、オゾン水は排出流路１２aへと排出されてオゾン水貯留タンク等に貯留される。
一方、陰極電極２３側においては、水素気泡が発生し、排出流路１２bから陰極水として排出される。

以上、本発明の第１の実施形態によれば、陽極電極２２及び陰極電極２３の上流側に、陽イオン交換樹脂３２と、陰イオン交換樹脂３３とが設けられ、陽イオン交換樹脂３２の量が、陰イオン交換樹脂３３の量よりも多く、陽極電極２２及び陰極電極２３に、陽イオン交換樹脂３２及び陰イオン交換樹脂３３内を通過後の水道水を原料水として供給するので、従来のように陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂が同量の場合や、陰イオン交換樹脂の方が陽イオン交換樹脂よりも多い場合に比べて、導電率が高くなる。
すなわち、本発明では、水道水中のＣａやＭｇは、多量の陽イオン交換樹脂３２によって確実に捕捉され、水道水中のＳｉＯ_２は、陰イオン交換樹脂３３によって、ある程度、捕捉されることになる。そのため、水道水中に少し残留するＳｉＯ_２によって、導電率が高くなり、このような水道水を陽極電極２２及び陰極電極２３に原料水として供給することによって、電気分解が促進され、高濃度のオゾン水を生成することができるとともに、オゾン水生成効率を向上させることができる。

また、陽イオン交換樹脂３２は、陰イオン交換樹脂３３よりも下流側に設けられているので、まず、陰イオン交換樹脂３３によって水道水中のＳｉＯ_２が捕捉されてアルカリ性となり、その後、陽イオン交換樹脂３２によって水道水中のＮａやＭｇが捕捉されることで、酸性の軟水となる。したがって、このような酸性の軟水を電気分解することで発生したオゾンは、酸性溶液中ではオゾン分解速度が遅いため、この点においても高濃度かつ高効率でオゾン水を生成することができる。

また、陽イオン交換樹脂３２及び陰イオン交換樹脂３３は、１つの容器３１内に充填されているので、小型化を図ることができる。

なお、上記第１の実施形態の軟水器３では、１つの容器３１内に陽イオン交換樹脂３２及び陰イオン交換樹脂３３が、下流側と上流側とにそれぞれ充填されているとしたが、これに限らず、例えば、陽イオン交換樹脂３２と陰イオン交換樹脂３３とを別容器にそれぞれ充填するように構成しても良い。この場合も、陽イオン交換樹脂３２が充填された容器を、陰イオン交換樹脂３３が充填された容器よりも下流側に配置すれば良い。

［第２の実施形態］
図２は、第２の実施形態のオゾン水生成装置の概略を模式的に示した縦断面図である。
図２に示すように、第２の実施形態では、陽イオン交換樹脂３２が２箇所に設けられている場合で、上流側から順に陽イオン交換樹脂３２、陰イオン交換樹脂３３及び陽イオン交換樹脂３２の順に配置されている。また、陽イオン交換樹脂３２と陰イオン交換樹脂３３との間には、それぞれ仕切り３４が設けられている。
この場合においても、全ての陽イオン交換樹脂３２の合計量が、陰イオン交換樹脂３３の量に比べて多くなっており、体積比率が上述の通り２：１〜９：１の割合で容器３１内に充填されていることが好ましい。
その他の構成は、第１の実施形態と同様のため、同様の構成部分については、同様の符号を付してその説明を省略する。

以上、本発明の第２の実施形態によれば、陽イオン交換樹脂３２が２個所に設けられており、上流側から陽イオン交換樹脂３２、陰イオン交換樹脂３３及び陽イオン交換樹脂３３の順に配置されているので、水道水中のＣａやＭｇが、最も上流側の陽イオン交換樹脂３２と最も下流側の陽イオン交換樹脂３２によって、２段階でより確実に捕捉されることになる。したがって、高濃度のオゾン水生成及びオゾン水生成効率の向上を図ることができる。

なお、第２の実施形態では、陽イオン交換樹脂３２は２箇所に設けるとし、上流側から陽イオン交換樹脂３２、陰イオン交換樹脂３３及び陽イオン交換樹脂３２の順に配置するとしたが、最も下流側に陽イオン交換樹脂３２を配置すれば、これに限らず、陰イオン交換樹脂３３も複数個所設けても良い。具体的には、上流側から陰イオン交換樹脂３３、陽イオン交換樹脂３２、陰イオン交換樹脂３３及び陽イオン交換樹脂３２の順に配置しても良い。

また、１つの容器３１内に、上流側の陽イオン交換樹脂３２、陰イオン交換樹脂３３及び下流側の陽イオン交換樹脂３２が、個別に充填されているとしたが、これに限らず、例えば、上流側の陽イオン交換樹脂３２、陰イオン交換樹脂３３及び下流側の陽イオン交換樹脂３２を別容器にそれぞれ充填するように構成しても良い。

［第３の実施形態］
図３は、第３の実施形態のオゾン水生成装置の概略を模式的に示した縦断面図である。
図３に示すように、第３の実施形態では、陽イオン交換樹脂３２が２箇所に設けられている場合で、上流側から順に、陰イオン交換樹脂３３及び２つの陽イオン交換樹脂３２の順に配置されている。さらに、第２の実施形態とは異なり、２つの陽イオン交換樹脂３２と、陰イオン交換樹脂３３とが、それぞれ個別の容器３１内に充填されている。
その他の構成は、第１の実施形態と同様のため、同様の構成部分については、同様の符号を付してその説明を省略する。

以上、本発明の第３の実施形態によれば、陰イオン交換樹脂３３の下流側に２つの陽イオン交換樹脂３２が設けられているので、水道水中のＣａやＭｇが、２つの陽イオン交換樹脂３２によって、２段階でより確実に捕捉されることになる。したがって、高濃度のオゾン水生成及びオゾン水生成効率の向上を図ることができる。
また、各イオン交換樹脂３２，３３は、個別の容器３１内に充填されているので、陽イオン交換樹脂３２と陰イオン交換樹脂３３とが混ざり合うことを確実に防止することができる。

［第４の実施形態］
図４は、第４の実施形態のオゾン水生成装置の概略を模式的に示した縦断面図である。
図４に示すように、第４の実施形態では、陽極電極２２側のみに、水道水から軟水化した軟水を原料水として供給し、陰極電極２３側には、食塩水を原料水として供給する場合である。
この場合、陽極電極２２及び陰極電極２３として、白金又はその被覆金属を使用することが好ましく、特にチタンに白金を被覆した金属を使用すると製造コストを安価に抑えることができる点で好ましい。
その他の構成は、第１の実施形態と同様のため、同様の構成部分については、同様の符号を付してその説明を省略する。

以上、本発明の第４の実施形態によれば、第１の実施形態に比べて、陰極電極２３には食塩水を原料水として供給するので、電気分解が容易になる点で好ましい。

次に、本発明のオゾン水生成装置による効果について、実施例を挙げて説明する。
下記の実施例１〜１２に示すオゾン水生成装置を使用して、水道水からオゾン水を生成した。水道水の流量は、０．５Ｌ/ｍｉｎであり、水温は、２０℃〜２４℃とした。
＜実施例１＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器を備えていないオゾン水生成装置を使用し、水道水を陽極電極側及び陰極電極側にそのまま供給した。

＜実施例２＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器の容器内にＯＨ型の陰イオン交換樹脂のみ充填したオゾン水生成装置を使用した。

＜実施例３＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器の容器内にＨ型の陽イオン交換樹脂のみ充填したオゾン水生成装置を使用した。

＜実施例４＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器の容器内にＮａ型の陽イオン交換樹脂のみ充填したオゾン水生成装置を使用した。

＜実施例５＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器の容器内の上流側にＨ型の陽イオン交換樹脂を充填し、下流側にＯＨ型の陰イオン交換樹脂を充填した。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との体積比は、１：１とした。

＜実施例６＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器の容器内の上流側にＨ型の陽イオン交換樹脂を充填し、下流側にＯＨ型の陰イオン交換樹脂を充填した。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との体積比は、２：１とした。

＜実施例７＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器の容器内の上流側にＯＨ型の陰イオン交換樹脂を充填し、下流側にＨ型の陽イオン交換樹脂を充填した。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との体積比は、１：１とした。

＜実施例８＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器の容器内の上流側にＯＨ型の陰イオン交換樹脂を充填し、下流側にＨ型の陽イオン交換樹脂を充填した。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との体積比は、９：１とした。

＜実施例９＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器の容器内の上流側にＯＨ型の陰イオン交換樹脂を充填し、下流側にＨ型の陽イオン交換樹脂を充填した。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との体積比は、２：１とした。

＜実施例１０＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器の容器内の上流側にＯＨ型の陰イオン交換樹脂を充填し、下流側にＮａ型の陽イオン交換樹脂を充填した。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との体積比は、１：１とした。

＜実施例１１＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器の容器内の上流側にＮａ型の陽イオン交換樹脂を充填し、下流側にＯＨ型の陰イオン交換樹脂を充填した。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との体積比は、２：１とした。

＜実施例１２＞
図１に示すオゾン水生成装置において、軟水器の容器内の上流側にＯＨ型の陰イオン交換樹脂を充填し、下流側にＮａ型の陽イオン交換樹脂を充填した。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との体積比は、２：１とした。

＜評価＞
≪ｐＨ≫
上記実施例において、軟水器を通過後で、陽極電極及び陰極電極に供給する前の原料水のｐＨを測定した。測定結果を表１に示した。

≪導電率≫
上記実施例において、軟水器を通過後で、陽極電極及び陰極電極に供給する前の原料水
の導電率を堀場製作所社製Ｆ−５５によって測定した。

≪オゾン水濃度≫
上記実施例で生成したオゾン水の濃度を、よう素滴定法によって測定した。

≪オゾン水温度≫
上記実施例で生成したオゾン水の温度を測定した。

≪Ｃａ濃度≫
上記実施例で生成したオゾン水中のＣａ濃度を、共立理化学研究所社製パックテストによって測定した。

≪ＳｉＯ_２濃度≫
上記実施例で生成したオゾン水中のＳｉＯ_２濃度を、共立理化学研究所社製デジタルパックテストによって測定した。

表１に示す結果より、実施例６、８、９、１１及び１２は、実施例１〜５、７、１０に比べて、オゾン水濃度が高く、Ｃａ及びＳｉＯ_２濃度の低いオゾン水を生成することができた。特に、実施例８及び９は、１０ｐｐｍ以上のオゾン水を生成することができた。
なお、Ｎａ型の陽イオン交換樹脂を使用した実施例１１及び１２は、オゾン水濃度減衰が実施例６、１１及び１２よりも極端に早かった。

２触媒電極
２１陽イオン交換膜
２２陽極電極
２３陰極電極
３１容器
３２陽イオン交換樹脂
３３陰イオン交換樹脂
３４仕切り
１００オゾン水生成装置

Claims

陽極電極と陰極電極との間に陽イオン交換膜が挟持されてなる触媒電極を備え、
前記陽極電極及び前記陰極電極に原料水を供給するとともに、前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成するオゾン水生成装置であって、
前記陽極電極と前記陰極電極のうち少なくとも前記陽極電極の上流側に、陽イオン交換樹脂と、陰イオン交換樹脂とが設けられ、
前記陽イオン交換樹脂の量が、前記陰イオン交換樹脂の量よりも多く、
前記陽極電極と前記陰極電極のうち少なくとも前記陽極電極に、前記陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン交換樹脂内を通過後の水道水を原料水として供給することを特徴とするオゾン水生成装置。
前記陽イオン交換樹脂と前記陰イオン交換樹脂の体積比率が、２：１以上であることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水生成装置。
前記陽イオン交換樹脂が、Ｈ型の陽イオン交換樹脂であり、
前記陰イオン交換樹脂が、ＯＨ型またはＣｌ型の陰イオン交換樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン水生成装置。
前記陽イオン交換及び前記陰イオン交換樹脂のうち、少なくとも一方は複数個所に設けられており、
これら陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂のうち、最も下流側には、前記陽イオン交換樹脂が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。
前記陽イオン交換樹脂と、前記陰イオン交換樹脂とは、同一の容器内に充填され、
前記容器内で、前記陽イオン交換樹脂と前記陰イオン交換樹脂との間には、前記水道水が通過可能な仕切りが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。