JP2015003294A - Electrolytic 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、陽極としてのダイヤモンド電極、導電性膜としての固体高分子イオン交換膜、陰極としての金属電極を積層して構成されている。また、この電解電極デバイスは、板状陰極及び導電性膜をスリット状に形成し、当該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。このため、配管内における水の滞留を抑制することが望まれている。
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電解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 electrolyzed water generating 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、前記電解電極デバイスを収容する配管とを有し、前記配管の内壁と前記電解電極デバイスの受入面とを繋ぐ傾斜面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 that accommodates the electrolytic electrode device, and has an inclined surface that connects an inner wall of the pipe and a receiving surface of the electrolytic electrode device.
本発明によれば、配管の内壁と電解電極デバイスの受入面とを繋ぐ傾斜面を有するので、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 this invention, since it has the inclined surface which connects the inner wall of piping, and the receiving surface of an electrolytic electrode device, retention of water can be suppressed and the ozone concentration of the electrolyzed water can be raised.
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は電解水生成装置の他の形態を示す図である。図4は電解電極デバイス1の上面図を示す。
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、電源部3、及び、傾斜面形成部材4A,4Bを含む。配管2は、その内壁に電解電極デバイス1を収容している。電解電極デバイス1が配管2に収容された状態で、電解電極デバイス1の水流入方向の両端に傾斜面形成部材4A,4Bが設けられている。傾斜面形成部材4Aは、電解電極デバイス1の水流入側2Aに設けられる。傾斜面形成部材4Bは、電解電極デバイス1の水流出側2Bに設けられる。傾斜面形成部材4Aは、水流入側配管部22の内壁から電解電極デバイス1の受入面1Aを繋ぐような傾斜面41を形成する。傾斜面形成部材4Bは、水流出側配管部23の内壁から電解電極デバイス1の受入面1Aを繋ぐような傾斜面42を形成する。なお、本実施形態において、傾斜面41、42は略直線状となっているが、これには限らず、曲線状であってもよい。
The electrolyzed water generating apparatus includes an
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。
In this electrolyzed water generating apparatus, water flows from the opening of the
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、水流入側2Aを介して受入面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: 3H 2 O → O 3 + 6H + + 6e −
Cathode side: 2H + + 2e − → H 2
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34を介して電源部3の陽極側31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、厚み方向に貫通したシート状通水孔が複数形成されている。本例において、各シート状通水孔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は、一列に設けている。なお、シート状通水孔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、導線33を介して電源部3の陰極側32と接続されている。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、厚み方向に貫通した通水孔が、複数形成されている。この通水孔は、シート状通水孔と同一又は互いに近似した開口形状を有する。また、通水孔は、シート状通水孔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。導電性膜13及び板状陰極14は、後述する図4のように、水の流れる方向に直交するようなスリット状に形成される。
The
この電解電極デバイス1は、板状陰極14の表面から通水孔及びシート状通水孔へ水を受け入れる。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及びシート状通水孔から送り出す。すなわち、通水孔の上面が受入面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24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。本実施形態において、配管2の内壁上に電解電極デバイス1が設置される。さらに、配管2の内壁には、当該内壁と電解電極デバイス1の受入面1Aとを繋ぐように傾斜面形成部材4A,4Bが設置される。
The
このような電解水生成装置は、上述したように、傾斜面形成部材4A,4Bによって、配管2の内壁と電解電極デバイス1の受入面1Aとを繋ぐ傾斜面41、42が設けられている。これにより、電解水生成装置は、傾斜面形成部材4Aによって形成される傾斜面41と電解電極デバイス1の受入面1Aと傾斜面形成部材4Bによって形成される傾斜面42とを繋げるよう構成できる。
As described above, the electrolyzed water generating apparatus is provided with 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のシート状通水孔及び通水孔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、傾斜面形成部材4Aの傾斜面41、水流入側配管部22の水流入側2Aを介して電解電極デバイス1の受入面1Aに流入する。さらに水は、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、傾斜面形成部材4Bの傾斜面42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、傾斜面41、42と電解電極デバイス1の受入面1Aとが繋がっているので、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付近での滞留を抑制できる。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
比較例を挙げると、図7に示すように、配管2の内壁上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。
As shown in FIG. 7, when the
以上のように、この電解水生成装置によれば、電解電極デバイス1の受入面1Aに繋がる傾斜面41、42を形成している。これにより、配管2内の水流が乱れることを抑制して電解電極デバイス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。
As described above, according to the electrolyzed water generating apparatus, the
上述した電解水生成装置において、配管2は、少なくとも傾斜面41の水流入側から電解電極デバイス1の水流出側2Bまで、水が流れる開口と直交する断面積が略同一であることが望ましい。すなわち、電解水生成装置は、水供給流路24の面積が略一定となっていることが望ましい。
In the electrolyzed water generating apparatus described above, it is desirable that the
具体的には、この電解水生成装置は、図3に示すように、傾斜面形成部材4A,4Bに対向して配管部21に断面積調整部材5A、5Bが設置されている。断面積調整部材5Aは、配管2の水流入側に設けられている。断面積調整部材5Aは、配管2の開口から電解電極デバイス1の水流入側2A側に至るまで形成されている。断面積調整部材5Aは、傾斜面形成部材4Aと対向する部分が傾斜面51に形成されている。これにより、開口と直交する断面積Ca、Cbを略同一とすることができる。断面積調整部材5Bは、配管2の水流出側に設けられている。断面積調整部材5Bは、電解電極デバイス1の水流出側2B側から配管2の開口に至るまで形成されている。断面積調整部材5Bは、傾斜面形成部材4Bと対向する部分が傾斜面52に形成されている。これにより、開口と直交する断面積Cc、Cdを略同一とすることができる。
Specifically, as shown in FIG. 3, the electrolyzed water generating device is provided with cross-sectional area adjusting members 5 </ b> A and 5 </ b> B in the
このような電解水生成装置は、断面積調整部材5A、5Bが形成されていることによって、配管2の水流入側の開口から配管2の水流出側の開口に亘り、断面積を同一にすることができる。具体的には、図4に示すように、配管2の水流入側から傾斜面形成部材4Aの開口の断面積Ca、電解電極デバイス1上の開口の断面積Cb、Cc、傾斜面形成部材4Bから配管2の水流出側の開口の断面積Cdを略同一にすることができる。
Such an electrolyzed water generating apparatus has the same cross-sectional area from the water inflow side opening of the
このように構成することによって、電解水生成装置は、少なくとも傾斜面形成部材4Aから傾斜面形成部材4Bに至るまでにおける水の流れる断面積を略同一にすることができる。これにより、配管2内において開口面積が変わることによって水の流速が変わることを抑制して電解電極デバイス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。
By comprising in this way, the electrolyzed water generating apparatus can make the cross-sectional area through which the water flows at least from the inclined
また、この電解水生成装置は、配管2が、少なくとも傾斜面41の水流入側から電解電極デバイス1の水流出側2Bまで、水が流れる開口と直交する断面積が略同一であればよい。すなわち、断面積Ca、Cb、Ccまでが同一であれば、電解電極デバイス1上における水の流速を略同一にすることができ、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, the
つぎに、本実施形態における他の電解水生成装置について説明する。 Below, the other electrolyzed water generating apparatus in this embodiment is demonstrated.
図5は電解水生成装置の一部断面図を示す。図6は配管2内における水の流線を示す。
FIG. 5 shows a partial cross-sectional view of the electrolyzed water generating device. FIG. 6 shows water flow lines in the
この電解水生成装置は、傾斜面41が、配管2の内面と電解電極デバイス1の受入面1Aのみとを繋ぐよう形成されていてもよい。図5及び図6に示すように、電解水生成装置は、電解電極デバイス1の水流入側2Aにのみ傾斜面形成部材4Aが設けられている。この傾斜面形成部材4Aにより傾斜面41を形成する。
In this electrolyzed water generating apparatus, the
電解電極デバイス1の水流出側2Bにおける水流出側配管部23は、水が流れる開口を直角に屈曲させるように形成されている。水流出側配管部23は、電解電極デバイス1に接する端部が、受入面1Aと繋がるような曲面23aに形成されている。これにより、電解電極デバイス1の水流出側2Bにおいて、電解電極デバイス1と水流出側配管部23との間の段差が抑制されている。
The water outflow
なお、電解電極デバイス1は、図5に示すように板状陽極11の一部が配管2に組み込まれていてもよい。この場合、傾斜面形成部材4Aは、電解電極デバイス1が配管2の内壁から突出する高さの受入面1Aと配管2の内壁とを繋ぐような傾斜面41を形成する。また、電解電極デバイス1は、図6に示すように配管2の内壁上に設置されていてもよい。
In the
このような電解水生成装置は、電解電極デバイス1の水流入側2Aのみに傾斜面形成部材4Aを配置することにより、上述した電解水生成装置と同様に、電解電極デバイス1の表面上における水の滞留を抑制し、オゾン濃度を向上させることができる。
Such an electrolyzed water generating apparatus arranges the inclined surface forming member 4 </ b> A only on the
さらに、図5及び図6に示した電解水生成装置においては、水が流れる開口と直交する断面積を略同一とするために、傾斜面形成部材4Aと対向する配管部21に断面積調整部材が設けられていても良いことは勿論である。
Further, in the electrolyzed water generating device shown in FIGS. 5 and 6, the cross-sectional area adjusting member is provided on 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、前記電解電極デバイスを収容する配管とを有し、
前記配管の内壁と前記電解電極デバイスの受入面とを繋ぐ傾斜面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 for accommodating the electrolytic electrode device;
An electrolyzed water generating apparatus comprising an inclined surface connecting an inner wall of the pipe and a receiving surface of the electrolytic electrode device.
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