JP2014172035A - Electrolyzed water generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水を電解処理する電解水生成装置に関する。 The present invention relates to an electrolyzed water generating apparatus that electrolyzes water.
水を電解処理する技術としては、下記の特許文献1が知られている。
The following
この特許文献1には、板状陽極、導電性膜、板状陰極を積層してなると共に導電性膜と板状陽極の界面の少なくとも一部が水と接触するように露出してなる電解電極デバイスが記載されている。この電解電極デバイスには、水を供給する配管に配置される。電解電極デバイスは、陽極としてダイヤモンド電極、導電性膜として固体高分子イオン交換膜、陰極として金属電極を積層している。また、この電解電極デバイスは、板状陰極及び導電性膜によって形成されたスリットに水を流通させて電解処理をしている。
しかしながら、特許文献1に記載された構成は、電解電極デバイス自身の凹凸によって配管内の水流を乱している。その結果、配管内に水の滞留部が生じ、電解処理で得られたオゾンの溶解効率が低下して、オゾン濃度が低下していた。
However, the configuration described in
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、電解処理した水のオゾン濃度を高め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する。 Then, this invention is proposed in view of the situation mentioned above, and it aims at providing the ozone water production | generation apparatus which can raise the ozone concentration of the electrolyzed water.
本発明の第1の態様に係る電解水生成装置は、陽極、導電性膜、陰極の順に積層してなり、前記導電性膜と前記陽極との界面の少なくとも一部が水と接触するように構成され、受入面から供給された水に電解処理をし、当該受入面から当該電解処理をした水を送り出す電解電極デバイスと、前記電解電極デバイスによって電解処理の対象となる水を供給する開口を有する流路を形成し、当該開口を形成する内壁に、前記電解電極デバイスの受入面が組み入れられている配管とを有することを特徴とする。 The electrolyzed water generating apparatus according to the first aspect of the present invention is formed by laminating an anode, a conductive film, and a cathode in this order, so that at least a part of the interface between the conductive film and the anode is in contact with water. An electrolysis electrode device configured to electrolyze water supplied from a receiving surface, and to send out the electrolyzed water from the receiving surface; and an opening for supplying water to be electrolyzed by the electrolysis electrode device And a pipe having a receiving surface of the electrolytic electrode device incorporated in an inner wall forming the opening.
本発明の第2の態様に係る電解水生成装置は、第1の態様の電解水生成装置であって、前記電解電極デバイスの受入面が、前記配管の開口を形成する内壁と略同一面となるよう前記電解電極デバイスが設置されていることを特徴とする。 The electrolyzed water generating apparatus according to the second aspect of the present invention is the electrolyzed water generating apparatus according to the first aspect, wherein the receiving surface of the electrolytic electrode device is substantially flush with the inner wall forming the opening of the pipe. It is characterized in that the electrolytic electrode device is installed.
本発明の第3の態様に係る電解水生成装置は、第1又は第2の態様の電解水生成装置であって、前記配管は、前記電解電極デバイスの水流入側における内壁から、前記電解電極デバイスの水流出側における内壁まで、前記開口と直交する断面積が略同一であることを特徴とする。 The electrolyzed water generating apparatus according to a third aspect of the present invention is the electrolyzed water generating apparatus according to the first or second aspect, wherein the pipe is connected to the electrolytic electrode from an inner wall on the water inflow side of the electrolytic electrode device. The cross-sectional area orthogonal to the opening is substantially the same up to the inner wall on the water outflow side of the device.
本発明によれば、開口を形成する内壁に電解電極デバイスの受入面を含めたので、水の滞留を抑制でき、電解処理した水のオゾン濃度を高めることができる。 According to the present invention, since the receiving surface of the electrolytic electrode device is included in the inner wall that forms the opening, the retention of water can be suppressed, and the ozone concentration of the electrolyzed water can be increased.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施形態として示す電解水生成装置は、例えば図1に示すように構成される。この電解水生成装置は、水に電気化学反応を起こす電解処理をして、オゾンが溶解された電解水を生成するものである。 The electrolyzed water generating apparatus shown as an embodiment of the present invention is configured as shown in FIG. 1, for example. This electrolyzed water generating apparatus performs electrolysis that causes an electrochemical reaction in water to generate electrolyzed water in which ozone is dissolved.
図1は電解水生成装置の一部断面図を示す。図2は図1に配管2内における水の流線を加えた図を示す。図3は電解電極デバイス1の上面図を示す。図4は、水通過方向に直交する方向における断面図を示す。図5は、電解電極デバイス1の分解図を示す。
FIG. 1 shows a partial cross-sectional view of an electrolyzed water generator. FIG. 2 is a view in which a streamline of water in the
電解水生成装置は、電解電極デバイス1、配管2、及び、電源部3を含む。この電解水生成装置は、配管部21及び水流入側配管部22から形成された配管2の開口から水が流入する。当該流入した水は、図2に示すような流線に沿って流れ、電解電極デバイス1によって電解処理が行われる。電解電極デバイス1によって電解処理された水は、配管部21及び水流出側配管部23から形成された配管2の開口から流出される。
The electrolyzed water generating apparatus includes an
電解電極デバイス1は、図1に示すように、板状陽極11、導電性膜13、板状陰極14の順に積層してなる。
As shown in FIG. 1, the
電解電極デバイス1は、導電性膜13と板状陽極11との界面の少なくとも一部が水と接触するように構成されている。図1に示す構成例では、導電性膜13及び板状陰極14が側面となり、板状陽極11が底部となっている溝部を形成している。この溝部において、導電性膜13と板状陽極11との界面の少なくとも一部が水と接触する。電解電極デバイス1は、水の受入面1Aから供給された水に電解処理をする。電解電極デバイス1は、当該受入面1Aから、当該電解処理をした水を送り出す。電解処理した水はオゾンを含み、図2に示すように、受入面1Aから送出されると水流出側2Bに向けて流れる。オゾンは、受入面1Aから送出されて水流出側2Bに向けて流れる過程で、水に溶解する。
The
電解電極デバイス1は、導電性膜13からのイオン供給及び電源部3からの電流を受けて、板状陽極11と導電性膜13との界面においてオゾンを電気化学的に生成させる電解処理を行う。この電気化学反応は、以下の通りである。
陽極側:3H2O→O3+6H++6e−
陰極側:2H++2e−→H2
The
Anode side: 3H2O → O3 + 6H + + 6e −
Cathode side: 2H + + 2e − → H2
板状陽極11は、ニオブを用いて形成した幅10mm、長さ50mm程度の導電性基板に導電性ダイヤモンド膜12が形成されている。この導電性ダイヤモンド膜12は、ボロンドーブ導電性を有するものである。導電性ダイヤモンド膜12は、プラズマCVD法によって、3μm程度の膜厚で導電性基板上に形成される。板状陽極11における導電性基板の一端には導線引出部が形成されている。板状陽極11は、導電性基板の導線引出部、導線を介して電源部3と接続されている。なお、電解電極デバイス1において、板状陽極11及び板状陰極14は板状であるが、膜状、網目状、線状であっても良い。
The plate-
導電性膜13は、導電性ダイヤモンド膜12が形成された板状陽極11上に配置される。導電性膜13は、プロトン導電型のイオン交換フィルムである。導電性膜13は、100〜200μm程度の厚みを有する。この導電性膜13は、図5に示すように、厚み方向に貫通したシート状通水孔13aが複数形成されている。本例において、各シート状通水孔13aを同一形状に設けている。また、本例において、複数のシート状通水孔13aは、一列に設けている。なお、シート状通水孔13aの形状及び配列は別の形態であってもよい。
The
板状陰極14は、導電性膜13上に配置されている。板状陰極14は、例えば厚みが1mm程度のステンレスの電極板からなる。この板状陰極14には、図5に示すように、厚み方向に貫通した通水孔14aが、複数形成されている。この通水孔14aは、シート状通水孔13aと同一又は互いに近似した開口形状を有する。また、通水孔14aは、シート状通水孔13aの配列と同一ピッチ、同一方向に列設されている。
The plate-
電解電極デバイス1は、板状陽極11に成膜した導電性ダイヤモンド膜12上に導電性膜13を載せ、導電性膜13上に板状陰極14を載せて構成されている。
The
この電解電極デバイス1は、板状陰極14の表面から通水孔14a及びシート状通水孔13aへ水を受け入れる。また、電解電極デバイス1は、シート状通水孔13aの端部と板状陽極11との界面で発生したオゾンを含む水を通水孔14a及びシート状通水孔13aから送り出す。すなわち、通水孔14aの上面が受入面1Aとなり、電解電極デバイス1は、当該受入面1Aから水を受け入れて、送り出す。
The
配管2は、電解電極デバイス1に電解処理の対象となる水を供給する。配管2は、水を供給する開口を有する水供給流路を形成している。配管2は、アクリル等の非導電性の樹脂を用いた部材からなる。また、配管2の外周面の側面には板状陽極11と同じ幅10mm、長さ50mm程度のハウジング部(開口)が形成されている。
The
配管2は、電解電極デバイス1を格納するための開口を有している。この開口は、水流入側配管部22及び水流出側配管部23によって形成されている。配管2は、水流入側配管部22と水流出側配管部23との間に電解電極デバイス1が格納される。
The
配管2は、開口を形成する内壁に、電解電極デバイス1の受入面1Aが含まれるよう構成されている。また、電解電極デバイス1は、板状陰極14の上面が、水流入側2A及び水流出側2Bにおける水流入側配管部22及び水流出側配管部23の内壁と略同一面となっていてもよい。換言すれば、配管2は、水流入側配管部22と水流出側配管部23によって形成している開口に、電解電極デバイス1の受入面1Aを組み入れるよう構成されている。これによって、配管2の流路を形成する面の一部が、電解電極デバイス1の受入面1Aによって形成されている。
The
電解電極デバイス1は、ハウジング15によって、配管2の内壁に受入面1Aが含まれるよう固定される。ハウジング15は、電解電極デバイス1を格納するものであり、アクリル等の非導電性の樹脂を用いた部材である。
The
ハウジング15には、図4に示すようにつば部15aが形成されている。つば部15aに対向する配管面にはシール溝26が構成され、シール溝26にはシール材25が配設されている。つば部15aと配管2は締結材16により一体構成となる。ここで、配管2における開口の幅W1は、板状陰極14の幅W3よりも小さく、板状陽極11の幅W2よりも大きい。電解電極デバイス1は、図5に示すように、板状陽極11、導電性膜13、板状陰極14が積層させ、シール材25を介して締結材16によりハウジング15を配管2に取り付けて、一体化されている。
As shown in FIG. 4, a
このような電解水生成装置は、上述したように、配管2の内壁に、電解電極デバイス1の受入面1Aが含まれている。これにより、電解電極デバイス1の受入面1Aが、水供給流路の開口を形成する配管2の内壁と略同一面となるよう電解電極デバイス1が設置されている。
In such an electrolyzed water generating apparatus, the receiving
このように構成することによって、電解水生成装置は、図1及び図3に示すように、水流入側2Aにおける配管2の断面積A1と、水流入側2Aにおける電解電極デバイス1の受入面1Aを含む配管2の断面積A2とが略同一となっている。同様に、電解水生成装置は、水流出側2Bにおける配管2の断面積A4と、水流出側2Bにおける電解電極デバイス1の受入面1Aを含む配管2の断面積A4とが略同一となっている。すなわち、電解電極デバイス1の設置部における水流入側2Aの内壁面から、電解電極デバイス1の設置部における水流出側2Bの内壁面まで、水供給流路と直交する断面積が略同一である。
By configuring in this way, the electrolyzed water generating apparatus, as shown in FIGS. 1 and 3, is a cross-sectional area A1 of the
以上のように構成された電解水生成装置についての動作、作用について説明する。 The operation and action of the electrolyzed water generating apparatus configured as described above will be described.
まず、電解電極デバイス1へ水を供給するために、配管2へ給水を開始する。
First, in order to supply water to the
電解電極デバイス1を水中に浸した状態で、電源部3により電解電極デバイス1の板状陽極11と板状陰極14との間に電圧を印加する。すると、電解電極デバイス1のシート状通水孔13a及び通水孔14a内の水中にて電解処理がなされ、オゾンが生成される。
With the
このとき、電解電極デバイス1に供給された水は、水流入側配管部22の水流入側2Aから電解電極デバイス1の受入面1Aから流入し、オゾンが生成される電解電極デバイス1の表面を経由して、電解電極デバイス11受入面1Aから流出する。この流出した水は、水流出側配管部23の水流出側2Bを介して、配管2の開口から排出される。
At this time, the water supplied to the
ここで、配管2の内壁に電解電極デバイス1の受入面1Aが組み入れられているので、電解電極デバイス1の近傍の段差が小さくなっている。これにより、電解電極デバイス1へ供給する水が、配管2の水流入側2Aから水流の乱れなく電解電極デバイス1の受入面1Aへ流入する。これにより、配管2内の水流が乱れることなく電解電極デバイス1に通水でき、電解電極デバイス1の受入面1A付近での滞留を回避できる。これにより、発生したオゾンが気泡に成長することを抑制して水流出側2Bから流出するオゾン水のオゾン濃度を向上させることができる。
Here, since the receiving
比較例を挙げると、図11に示すように、配管2の内壁に電解電極デバイス1を取り付けた場合には、電解電極デバイス1の存在によって局所的に流量が変化し、水の流速が低くなる滞留部A,B,Cが発生する。このような滞留部A,B,Cが生ずると、当該滞留部A,B,Cにおいてはオゾン泡が大きくなる。したがって、オゾンが水に溶解せずに気泡となり水中から放出するために水中のオゾン濃度が低下する。これに対し、電解水生成装置は、図2に示したように滞留部の発生を抑制して、オゾン濃度の低下を抑制できる。
If a comparative example is given, as shown in FIG. 11, when the
また、本実施形態における電解水生成装置は、電解電極デバイス1の受入面1Aにおける板状陰極14が、配管2と略同一面に形成している。これにより、配管2内の水流が乱れることなく電解電極デバイス1に通水できるので、水の滞留の発生を抑制してオゾン濃度を向上させることができる。
In the electrolyzed water generating apparatus according to the present embodiment, the plate-
更に、本実施形態における配管2は、水通過方向に鉛直方向の断面積が水流入側2Aの水流入側配管部22から、水流出側2Bの水流出側配管部23まで、断面積A1〜A4が略同一の構成となっている。これにより、配管2内の水流が乱れることなく電解電極デバイス1に通水できるので、水の滞留の発生を抑制してオゾン濃度を向上させることができる。
Furthermore, the
更にまた、電解水生成装置によれば、簡易的な構成で電解電極デバイス1を格納するハウジング15を配管の外側から固定することができる。これにより、電解水生成装置は、組み立て易く、メンテナンスが容易である。
Furthermore, according to the electrolyzed water generating apparatus, the
更にまた、電解水生成装置は、簡易的な構成で配管2の水漏れを抑制することができる。また、配管2における開口の一部を電解電極デバイス1の積層に用いることで簡易的な構成で水流の乱れを無くすことができる。
Furthermore, the electrolyzed water generating apparatus can suppress water leakage of the
つぎに、第2実施形態として示す電解水生成装置について説明する。なお、第1実施形態と同様の部分については同一符号を付することにより省略する。 Below, the electrolyzed water generating apparatus shown as 2nd Embodiment is demonstrated. In addition, about the part similar to 1st Embodiment, it abbreviate | omits by attaching | subjecting the same code | symbol.
図6は電解水生成装置の一部断面図を示す。図7は配管2内における水の流線を示す。図8は電解電極デバイス1の上面図を示す。
FIG. 6 shows a partial cross-sectional view of the electrolyzed water generating device. FIG. 7 shows water flow lines in the
第2実施形態として示す電解水生成装置は、図6に示すように、電解電極デバイス1における板状陽極11の表面を、電解電極デバイス1の受入面1Aとする点で、第1実施形態とは異なる。すなわち、電解電極デバイス1において水の受け入れ及び送り出しをする受入面1Aとしての板状陽極11の表面が、配管2の開口を形成する内壁と略同一面としている。これにより、第2実施形態として示す電解水生成装置は、配管2の内壁に、電解電極デバイス1の受入面1Aが含まれているものとする。
The electrolyzed water generating apparatus shown as the second embodiment is different from the first embodiment in that the surface of the plate-
この電解水生成装置は、図7に示すように、水流入側2Aから電解電極デバイス1に流入した水が、受入面1Aとしての板状陽極11の表面を通過して、導電性膜13及び板状陰極14に到達する。この水のうち、板状陽極11と導電性膜13との界面において水の電気化学反応が生じ、オゾンが発生する。このオゾンは、受入面1Aとしての板状陽極11の表面から送り出されて、水流出側2B側に流れる過程で水に溶解する。
As shown in FIG. 7, in this electrolyzed water generating apparatus, the water flowing into the
このような電解水生成装置によれば、受入面1Aとしての板状陽極11の表面で生成したオゾンを乱れなく電解電極デバイス1から水流出側2Bに排出する。これにより、配管2内の水流の乱れをなくして電解電極デバイス1に通水できるので、水の滞留を回避し、オゾン濃度を向上させることができる。
According to such an electrolyzed water generating apparatus, ozone generated on the surface of the plate-
つぎに、第3実施形態として示す電解水生成装置について説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分については同一符号を付することにより省略する。 Below, the electrolyzed water generating apparatus shown as 3rd Embodiment is demonstrated. In addition, about the part similar to embodiment mentioned above, it abbreviate | omits by attaching | subjecting the same code | symbol.
図9は電解水生成装置の一部断面図を示す。図10は配管2内における水の流線を示す。
FIG. 9 shows a partial cross-sectional view of the electrolyzed water generating device. FIG. 10 shows water flow lines in the
第3実施形態として示す電解水生成装置は、図9に示すように、電解電極デバイス1の水流入側2Aのみで、板状陰極14の表面と配管2の水流入側配管部22とが略同一面に形成されている。
As shown in FIG. 9, the electrolyzed water generating apparatus shown as the third embodiment has only the
このような電解水生成装置は、第1実施形態と同様に、電解電極デバイス1に供給された水が、水流入側配管部22の水流入側2Aから電解電極デバイス1の受入面1Aに流入する。この水の一部は、板状陽極11と導電性膜13との界面を経由して、電解電極デバイス1の受入面1Aから流出する。この流出した水は、水流出側配管部23の水流出側2Bを介して、配管2の開口から排出される。
In such an electrolyzed water generating apparatus, as in the first embodiment, the water supplied to the
このような電解水生成装置でも、配管2内の水流が乱れることなく電解電極デバイス1に通水でき、電解電極デバイス1の受入面1A付近での滞留を回避できる。これにより、発生したオゾンが気泡に成長することを抑制して水流出側2Bから流出するオゾン水のオゾン濃度を向上させることができる。
Even in such an electrolyzed water generating apparatus, water can be passed through the
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.
上述した実施形態の電解水生成装置は、板状陽極11と板状陰極14が同一の配管2内に配置されるものであるが、板状陽極11と板状陰極14が導電性膜13と介して2室に分離される構成であってもよい。また、電解水生成装置は、電解水としてオゾンを生成するが、板状陰極14と導電性膜13の界面で発生する水素であっても、水素濃度を向上できる。
In the electrolyzed water generating apparatus of the above-described embodiment, the plate-
1 電解電極デバイス
1A 受入面
2 配管
11 板状陽極
13 導電性膜
14 板状陰極
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電解電極デバイスによって電解処理の対象となる水を供給する開口を有する流路を形成し、当該開口を形成する内壁に、前記電解電極デバイスの受入面が組み入れられている配管と
を有することを特徴とする電解水生成装置。 An anode, a conductive film, and a cathode are laminated in this order, and at least part of the interface between the conductive film and the anode is in contact with water, and the electrolytic treatment is performed on the water supplied from the receiving surface. , An electrolytic electrode device for sending out the water subjected to the electrolytic treatment from the receiving surface;
Forming a flow path having an opening for supplying water to be subjected to electrolytic treatment by the electrolytic electrode device, and having a pipe in which a receiving surface of the electrolytic electrode device is incorporated in an inner wall forming the opening. A characteristic electrolyzed water generating device.
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