JP2018095903A - Diamond electrode, method for producing diamond electrode, and electrolyzed water generator - Google Patents

Diamond electrode, method for producing diamond electrode, and electrolyzed water generator Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diamond electrode, a method for producing a diamond electrode and an electrolytic water generator suppressing the deformation and cracks of a substrate for an electrode upon diamond vapor deposition and also improved in the generation efficiency of electrolyzed water.SOLUTION: Provided is a diamond electrode obtained by forming boron-doped diamond on the surface of a substrate for a rectangular electrode by vapor deposition. In the substrate for an electrode, a plurality of hole parts passing through both the faces of the substrate for an electrode are formed so as to be drawn up along the longitudinal direction and the transverse direction of the substrate for an electrode. In the substrate for an electrode, the respective hole parts mutually adjacent in the longitudinal direction or in the transverse direction have lines formed at pitch intervals P1, the respective hole parts mutually adjacent in the longitudinal direction or in the transverse direction have lines formed at pitch intervals P2 larger than the pitch intervals P1, and the number of the lines formed at the pitch intervals P1 is greater than the number of the lines formed at the pitch intervals P2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ダイヤモンド電極、ダイヤモンド電極の製造方法及び電解水生成装置に関する。   The present invention relates to a diamond electrode, a method for producing a diamond electrode, and an electrolyzed water generating apparatus.

近年、オゾン水は食品の殺菌や悪臭ガスの脱臭などの用途に広範に使用されており、さらに医療や介護の分野で、数多い知見例が発表され始めている。また、半導体製造領域においても、超微細構造に対するオゾン酸化の特徴が認められ、オゾン水の使用が必須とされている。
このようなオゾン水の製法として、陽イオン交換膜の一方の面に陽極電極を圧接させ、他方の面に陰極電極を圧接してなる触媒電極の電解面に原料水を直接接触させて、水の電気分解によりオゾン水を生成させる直接電解法を利用したものが知られている。
直接電解法で使用する触媒電極は、白金、金、白金被覆チタン等を材料とすることが一般的である。しかしながら、上述のような材料を使用した場合、原料水の電気分解に伴って、電極が消耗・溶出するという現象が生じる。その結果、溶出した金属イオンが陽イオン交換膜に付着して反応を阻害してしまうため、オゾン水の生成効率が低下するという問題がある。
また、原料水として食塩水を使用していたが、オゾン発生に伴い不純物が生じることから、純水又は精製水を使用することが好ましいとされている。しかしながら、純水又は精製水のような導電率の低い水を使用する場合、上述の白金等からなる触媒電極では電解電流が流れにくく、オゾンの発生が微量であった。
そこで、マイクロ波プラズマCVD法によって形成した自立体型導電性ダイヤモンド板を陽極として使用したり(例えば、特許文献1参照)、チタン等の電極用基板上にCVD法によってダイヤモンド薄膜を形成した陽極や陰極を使用することが知られている。
In recent years, ozone water has been widely used for applications such as sterilization of foods and deodorization of malodorous gases, and many examples of knowledge have begun to be published in the fields of medical care and nursing care. Also in the semiconductor manufacturing area, the feature of ozone oxidation with respect to the ultrafine structure is recognized, and the use of ozone water is essential.
As such a method for producing ozone water, the anode electrode is pressed against one surface of the cation exchange membrane, and the raw material water is brought into direct contact with the electrolytic surface of the catalyst electrode formed by pressing the cathode electrode against the other surface. A method using a direct electrolysis method in which ozone water is generated by electrolysis of benzene is known.
The catalyst electrode used in the direct electrolysis method is generally made of platinum, gold, platinum-coated titanium, or the like. However, when the above materials are used, a phenomenon occurs in which the electrodes are consumed and eluted as the raw water is electrolyzed. As a result, since the eluted metal ions adhere to the cation exchange membrane and inhibit the reaction, there is a problem that the generation efficiency of ozone water is lowered.
Moreover, although salt solution was used as raw material water, since impurities generate with ozone generation, it is considered preferable to use pure water or purified water. However, when water with low electrical conductivity, such as pure water or purified water, is used, it is difficult for the electrolysis current to flow through the above-described catalyst electrode made of platinum or the like, and generation of ozone was very small.
Therefore, an autostereoscopic conductive diamond plate formed by a microwave plasma CVD method is used as an anode (see, for example, Patent Document 1), or an anode or cathode in which a diamond thin film is formed on a substrate for electrodes such as titanium by a CVD method. Is known to use.

上述のように、電極用基板上にCVD法によってダイヤモンド薄膜を形成する場合、電極用基板は、オゾン水生成効率の点で、多孔状や網目状とすることが一般的である(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、このような多孔状や網目状の薄い電極用基板上にCVD法等の蒸着によってダイヤモンドを成膜する場合、1000〜1500℃程度の高温に基板を晒すため、電極用基板が弓なり状に反ったり、割れたりすることがあった。
なお、上記自立体型導電性ダイヤモンド板の場合には、上記のような変形や割れの問題は生じない。
As described above, when a diamond thin film is formed on an electrode substrate by a CVD method, the electrode substrate is generally porous or mesh-like in terms of ozone water generation efficiency (for example, patents). Reference 2).
However, when a diamond film is deposited on such a porous or mesh-like thin electrode substrate by vapor deposition such as CVD, the electrode substrate is exposed to a high temperature of about 1000 to 1500 ° C., so that the electrode substrate has a bow shape. It sometimes warped or cracked.
In the case of the self-stereoscopic conductive diamond plate, the above deformation and cracking problems do not occur.

特開2007−44630号公報JP 2007-44630 A 特許第4970115号公報Japanese Patent No. 4970115

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電極用基板上に蒸着によってダイヤモンドを成膜する場合に、電極用基板が反って変形したり、割れたりすることを抑制し、かつ、オゾン水等の電解水の生成効率を上げることができるダイヤモンド電極、ダイヤモンド電極の製造方法及び電解水生成装置を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and suppresses deformation and cracking of the electrode substrate when the diamond film is formed on the electrode substrate by vapor deposition. It is an object of the present invention to provide a diamond electrode, a method of manufacturing a diamond electrode, and an electrolyzed water generating apparatus that can increase the efficiency of generating electrolyzed water such as water.

本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、電極用基板に複数の穴部を形成する際に、ピッチ間隔P1で形成する穴部の列と、ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成する穴部の列とを設け、ピッチ間隔P1で形成する列の数を、ピッチ間隔P2で形成する列の数よりも多くすることによって、蒸着時に生じる電極用基板の変形や割れを抑制することができ、かつ、電解水の生成効率が上がることを見いだし本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
In order to solve the above problems, the present inventor, in the process of examining the cause of the above problems, when forming a plurality of holes in the electrode substrate, a row of holes formed at a pitch interval P1, and a pitch Electrode generated at the time of vapor deposition by providing a row of holes formed at a pitch interval P2 larger than the interval P1, and by increasing the number of columns formed at the pitch interval P1 to be greater than the number of columns formed at the pitch interval P2. The present inventors have found that the deformation and cracking of the substrate can be suppressed and the generation efficiency of the electrolyzed water is increased.
That is, the said subject which concerns on this invention is solved by the following means.

1.矩形板状の電極用基板の表面に、ホウ素をドープしたダイヤモンドを蒸着により形成してなるダイヤモンド電極であって、
前記電極用基板に、当該電極用基板の両面を貫通する複数の穴部が、前記電極用基板の縦方向及び横方向に沿って整列して形成されており、
前記電極用基板は、当該電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士が、ピッチ間隔P1で形成された列と、
前記電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士が、前記ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成された列と、を有し、
前記ピッチ間隔P1で形成された列の数が、前記ピッチ間隔P2で形成された列の数よりも多いことを特徴とするダイヤモンド電極。
1. A diamond electrode formed by vapor-depositing boron-doped diamond on the surface of a rectangular plate electrode substrate,
In the electrode substrate, a plurality of holes penetrating both surfaces of the electrode substrate are formed in alignment along the vertical and horizontal directions of the electrode substrate,
The electrode substrate has a row in which holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate are formed at a pitch interval P1, and
The holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate have a row formed with a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1,
The diamond electrode, wherein the number of rows formed at the pitch interval P1 is larger than the number of rows formed at the pitch interval P2.

2.前記ピッチ間隔P2で形成された列が、前記電極用基板の縦方向又は横方向における長さの1〜15%の範囲内の中央部に位置することを特徴とする第1項に記載のダイヤモンド電極。   2. 2. The diamond according to claim 1, wherein the row formed at the pitch interval P <b> 2 is located at a central portion within a range of 1 to 15% of the length in the vertical or horizontal direction of the electrode substrate. electrode.

3.前記ピッチ間隔P1が、0.1〜10.0mmの範囲内であり、
前記ピッチ間隔P2が、0.7〜15mmの範囲内であることを特徴とする第1項又は第2項に記載のダイヤモンド電極。
3. The pitch interval P1 is within a range of 0.1 to 10.0 mm,
The said pitch space | interval P2 exists in the range of 0.7-15 mm, The diamond electrode of 1st term | claim or 2nd term | claim characterized by the above-mentioned.

4.前記穴部の径が、0.5〜10.0mmの範囲内であることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載のダイヤモンド電極。   4). The diameter of the said hole part exists in the range of 0.5-10.0 mm, The diamond electrode as described in any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned.

5.前記穴部は、前記電極用基板の厚さ方向における側断面視で台形状をなしていることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載のダイヤモンド電極。   5. The diamond electrode according to any one of Items 1 to 4, wherein the hole portion has a trapezoidal shape in a side sectional view in the thickness direction of the electrode substrate.

6.第1項から第5項までのいずれか一項に記載のダイヤモンド電極の製造方法であって、
前記電極用基板に、当該電極用基板の両面を貫通する複数の穴部を、前記電極用基板の縦方向及び横方向に沿って整列して形成する際に、
前記電極用基板に、当該電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士を、ピッチ間隔P1で形成する列と、
前記電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士を、前記ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成する列と、を設け、
前記ピッチ間隔P1で形成する列の数を、前記ピッチ間隔P2で形成する列の数よりも多くすることを特徴とするダイヤモンド電極の製造方法。
6). A method for producing a diamond electrode according to any one of items 1 to 5,
When forming a plurality of holes penetrating both surfaces of the electrode substrate in the electrode substrate in alignment along the vertical and horizontal directions of the electrode substrate,
A row in which holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate are formed in the electrode substrate at a pitch interval P1,
A row in which holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate are formed at a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1, and
A method for manufacturing a diamond electrode, wherein the number of rows formed at the pitch interval P1 is larger than the number of rows formed at the pitch interval P2.

7.第1項から第5項までのいずれか一項に記載のダイヤモンド電極を備えたことを特徴とする電解水生成装置。   7). An electrolyzed water generating apparatus comprising the diamond electrode according to any one of items 1 to 5.

本発明によれば、電極用基板上に蒸着によってダイヤモンドを成膜する場合に、電極用基板が反って変形したり、割れたりすることを抑制することができる。また、電解水の生成効率を向上させることができる。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
本発明では、電極用基板に、縦方向又は横方向に隣接する穴部同士がピッチ間隔P1で形成された列と、前記ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成された列とを設け、前記ピッチ間隔P1で形成された列の数を、前記ピッチ間隔P2で形成された列の数よりも多くするので、蒸着時に高温雰囲気下に電極用基板を晒した際に、全てピッチ間隔P1で形成された電極用基板の場合に比べて、ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成された穴部の列が補強となって、電極用基板の強度が増し、弓なり状に反ったり、割れたりすることがなくなる。
また、一般的に、電極用基板の強度を上げる方法として、穴部を全く形成しない列を設けることが考えらえるが、この場合には、電解水の生成効率が低下することから、全く穴部を形成しない列とするのではなく、ピッチ間隔の大きな穴部の列(ピッチ間隔P2で形成された列)をピッチ間隔の小さな穴部の列(ピッチ間隔P1で形成された列)より少ないものの、ある程度形成することにより、強度を保ちつつ、電解水の生成効率を上げることができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when forming diamond into a film by vapor deposition on the electrode substrate, it can suppress that an electrode substrate warps and deform | transforms or cracks. Moreover, the production efficiency of electrolyzed water can be improved.
The expression mechanism or action mechanism of the effect of the present invention is not clear, but is presumed as follows.
In the present invention, the electrode substrate is provided with a row in which holes adjacent in the vertical direction or the horizontal direction are formed at a pitch interval P1, and a row formed at a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1, Since the number of rows formed at the pitch interval P1 is larger than the number of rows formed at the pitch interval P2, when the electrode substrate is exposed to a high temperature atmosphere during vapor deposition, all the pitch intervals P1 are used. Compared with the case of the formed electrode substrate, the row of holes formed at the pitch interval P2 larger than the pitch interval P1 is reinforced, the strength of the electrode substrate is increased, and the bow of the electrode substrate is warped or cracked. It will not be.
In general, as a method for increasing the strength of the electrode substrate, it is conceivable to provide a row in which no hole is formed at all. Rather than forming a row without forming a portion, a row of holes with a large pitch interval (a row formed with a pitch interval P2) is less than a row of hole portions with a small pitch interval (a row formed with a pitch interval P1). However, by forming it to some extent, the generation efficiency of electrolyzed water can be increased while maintaining the strength.

(a)は、本発明のダイヤモンド電極の平面図、(b)は、(a)のX−X線における矢視断面図である。(A) is a top view of the diamond electrode of this invention, (b) is arrow sectional drawing in the XX of (a). 本発明の変形例であり、ダイヤモンド電極の平面図である。It is a modification of this invention and is a top view of a diamond electrode. 本発明の変形例であり、ダイヤモンド電極の断面図である。It is a modification of this invention and is sectional drawing of a diamond electrode. オゾン水生成装置の概略を模式的に示した側断面図である。It is the sectional side view which showed the outline of the ozone water production | generation apparatus typically. (a)〜(d)は、比較例のダイヤモンド電極の平面図、(e)及び(f)は、本発明のダイヤモンド電極の平面図である。(A)-(d) is a top view of the diamond electrode of a comparative example, (e) And (f) is a top view of the diamond electrode of this invention.

本発明のダイヤモンド電極は、矩形板状の電極用基板の表面に、ホウ素をドープしたダイヤモンドを蒸着により形成してなるダイヤモンド電極であって、前記電極用基板に、当該電極用基板の両面を貫通する複数の穴部が、前記電極用基板の縦方向及び横方向に沿って整列して形成されており、前記電極用基板は、当該電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士が、ピッチ間隔P1で形成された列と、前記電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士が、前記ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成された列と、を有し、前記ピッチ間隔P1で形成された列の数が、前記ピッチ間隔P2で形成された列の数よりも多いことを特徴とする。この特徴は、各請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記ピッチ間隔P2で形成された列が、前記電極用基板の縦方向又は横方向における長さの1〜15%の範囲内の中央部に位置することが、蒸着時における電極用基板の反りや割れをより効果的に抑制できる点で好ましい。
前記ピッチ間隔P1が、0.1〜10.0mmの範囲内であり、前記ピッチ間隔P2が、0.7〜15mmの範囲内であることが、電極用基板の強度面で好ましい。
前記穴部の径が、0.5〜10.0mmの範囲内であることが、電解水の生成効率が上がる点で好ましい。
前記穴部は、前記電極用基板の厚さ方向における側断面視で台形状をなしていることが、穴部の表面積が増大し、電解水の生成効率が上がる点で好ましい。
The diamond electrode of the present invention is a diamond electrode formed by vapor-depositing boron-doped diamond on the surface of a rectangular plate-like electrode substrate, and penetrates both sides of the electrode substrate through the electrode substrate. A plurality of holes are formed in alignment along the vertical and horizontal directions of the electrode substrate, and the electrode substrates are adjacent to each other in the vertical or horizontal direction of the electrode substrate. A row formed with a pitch interval P1 and a row where holes adjacent to each other in the vertical or horizontal direction of the electrode substrate are formed with a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1. And the number of columns formed at the pitch interval P1 is larger than the number of columns formed at the pitch interval P2. This feature is a technical feature common to the claimed invention.
As an embodiment of the present invention, from the viewpoint of the effect of the present invention, the rows formed with the pitch interval P2 are within the range of 1 to 15% of the length in the vertical or horizontal direction of the electrode substrate. It is preferable that it is located in the center part from the point which can suppress more effectively the curvature and crack of the electrode substrate at the time of vapor deposition.
It is preferable in terms of strength of the electrode substrate that the pitch interval P1 is in the range of 0.1 to 10.0 mm and the pitch interval P2 is in the range of 0.7 to 15 mm.
The diameter of the hole is preferably in the range of 0.5 to 10.0 mm from the viewpoint of increasing the efficiency of electrolyzed water generation.
It is preferable that the hole portion has a trapezoidal shape in a side sectional view in the thickness direction of the electrode substrate in terms of increasing the surface area of the hole portion and increasing the generation efficiency of electrolyzed water.

本発明のダイヤモンド電極の製造方法は、前記電極用基板に、当該電極用基板の両面を貫通する複数の穴部を、前記電極用基板の縦方向及び横方向に沿って整列して形成する際に、前記電極用基板に、当該電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士を、ピッチ間隔P1で形成する列と、前記電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士を、前記ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成する列と、を設け、前記ピッチ間隔P1で形成する列の数を、前記ピッチ間隔P2で形成する列の数よりも多くすることを特徴とする。
本発明のダイヤモンド電極は、電解水生成装置に好適に用いられる。
In the method for producing a diamond electrode according to the present invention, a plurality of holes penetrating both surfaces of the electrode substrate are formed in the electrode substrate so as to be aligned along the vertical direction and the horizontal direction of the electrode substrate. Further, the electrode substrate is adjacent to each other in a row in which holes adjacent to each other in the vertical or horizontal direction of the electrode substrate are formed at a pitch interval P1, and in the vertical or horizontal direction of the electrode substrate. A row in which the hole portions are formed at a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1 is provided, and the number of rows formed at the pitch interval P1 is larger than the number of rows formed at the pitch interval P2. It is characterized by that.
The diamond electrode of this invention is used suitably for an electrolyzed water generating apparatus.

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。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。   Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, in this application, "-" is used in the meaning which includes the numerical value described before and behind that as a lower limit and an upper limit.

[ダイヤモンド電極]
図1(a)は、本発明のダイヤモンド電極の平面図、図1(b)は、図1(a)のX−X線における矢視断面図である。
本発明のダイヤモンド電極200は、矩形板状の電極用基板201の表面に、ホウ素をドープしたダイヤモンドを蒸着により形成してなるダイヤモンド電極である。
電極用基板201は、平面視正方形状であってもよいし、平面視長方形状であってもよいが、より反り防止の効果を得ることができる点で、平面視長方形状であることが好ましい。
平面視長方形状の場合、電極用基板201の長手方向の長さが、15〜750mmの範囲内であり、短手方向の長さが、10〜500mmの範囲内であることが好ましい。
平面視正方形状の場合は、一辺の長さが、10〜750mmの範囲内であることが好ましい。
また、電極用基板201の厚さは、0.5〜5.0mmの範囲内であることが好ましい。
[Diamond electrode]
FIG. 1A is a plan view of the diamond electrode of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
The diamond electrode 200 of the present invention is a diamond electrode formed by depositing boron-doped diamond on the surface of a rectangular plate-shaped electrode substrate 201.
The electrode substrate 201 may have a square shape in plan view or a rectangular shape in plan view, but is preferably in a rectangular shape in plan view from the viewpoint of obtaining an effect of preventing warpage. .
In the case of a rectangular shape in plan view, the length in the longitudinal direction of the electrode substrate 201 is preferably in the range of 15 to 750 mm, and the length in the lateral direction is preferably in the range of 10 to 500 mm.
In the case of a square shape in plan view, the length of one side is preferably in the range of 10 to 750 mm.
The thickness of the electrode substrate 201 is preferably in the range of 0.5 to 5.0 mm.

電極用基板201としては、例えば、安定性が良い点で、チタン、タングステン、白金、金又はその被覆金属を使用することが好ましい。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。また、金属以外にも、曲がるセラミックスを使用することもできる。さらに、ダイヤモンド成膜の密着性が良好な(剥離防止できる)点で、シリコンウェハが最も好ましい。   As the electrode substrate 201, for example, titanium, tungsten, platinum, gold, or a coating metal thereof is preferably used in terms of stability. In particular, the use of a metal in which titanium is coated with platinum is preferable in that the manufacturing cost can be kept low. In addition to metals, bending ceramics can also be used. Furthermore, a silicon wafer is most preferable from the viewpoint of good adhesion in diamond film formation (it can prevent peeling).

電極用基板201には、当該電極用基板201の両面を厚さ方向に貫通する複数の穴部202が、電極用基板201の縦方向及び横方向に沿って整列して形成されている。
このような複数の穴部202は、オゾン発生用の電極として使用した場合、穴部202を介して、原料水が陽イオン交換膜に接触するようになっており、発生したオゾン気泡や、水素イオン、水等が移動する流路となる。
また、このような複数の穴部202により、後述する陽イオン交換膜を全面的に覆い隠すように密着しない形状のもとなる。これによって、陽イオン交換膜に陽極電極(ダイヤモンド電極)を圧接した際に、陽イオン交換膜に陽極電極が接触する部分と接触しない部分とが生じることによって、原料水が流れた際に渦流を生じ、陽極電極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。
In the electrode substrate 201, a plurality of holes 202 penetrating both surfaces of the electrode substrate 201 in the thickness direction are formed in alignment along the vertical direction and the horizontal direction of the electrode substrate 201.
When such a plurality of holes 202 are used as an electrode for generating ozone, the raw water is brought into contact with the cation exchange membrane through the holes 202, and the generated ozone bubbles and hydrogen It becomes a channel through which ions, water, and the like move.
Further, such a plurality of hole portions 202 form a shape that does not adhere so as to completely cover a cation exchange membrane described later. As a result, when the anode electrode (diamond electrode) is pressed against the cation exchange membrane, a portion where the anode electrode is in contact with a portion where the anode electrode is in contact with the cation exchange membrane is generated, so that eddy current is generated when the raw material water flows. Ozone bubbles generated at the anode electrode can be entrained to accelerate dissolution.

電極用基板201は、電極用基板201の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴202,202同士が、ピッチ間隔P1で形成された列と、電極用基板201の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部202,202同士が、前記ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成された列と、を有する。そして、本発明では、前記ピッチ間隔P1で形成された列の数が、前記ピッチ間隔P2で形成された列の数よりも多いことを特徴とする。   The electrode substrate 201 is adjacent to a row in which holes 202, 202 adjacent to each other in the vertical or horizontal direction of the electrode substrate 201 are formed at a pitch interval P <b> 1 and in the vertical or horizontal direction of the electrode substrate 201. The hole portions 202, 202 to be formed have a row formed with a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1. In the present invention, the number of columns formed at the pitch interval P1 is larger than the number of columns formed at the pitch interval P2.

また、本発明では、前記ピッチ間隔P1が、0.1〜10.0mmの範囲内であり、前記ピッチ間隔P2が、0.7〜15mmの範囲内であることが、電極用基板201の強度面で好ましい。
さらに、穴部202の径は、0.5〜10.0mmの範囲内であることが、オゾン水等の電解水生成効率が上がる点で好ましい。
In the present invention, the pitch interval P1 is in the range of 0.1 to 10.0 mm, and the pitch interval P2 is in the range of 0.7 to 15 mm. In terms of surface.
Furthermore, it is preferable that the diameter of the hole 202 is in the range of 0.5 to 10.0 mm from the viewpoint of increasing the efficiency of generating electrolyzed water such as ozone water.

具体的には、例えば、図1では、電極用基板201の縦方向における1列目には、横方向に沿って7個の穴部202がピッチ間隔P1で等間隔に形成されている。また、縦方向における2列目、4列目及び5列目も、横方向に沿って7個の穴部202がピッチ間隔P1で等間隔に形成されている。一方、縦方向における3列目は、横方向に沿って4個の穴部202が、ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で等間隔に形成されている。
また、横方向における右から1列目、3列目、5列目及び7列目においては、縦方向に沿って5個の穴部202がピッチ間隔P1で等間隔に形成されている。なお、横方向における2列目、4列目及び6列目の穴部202は、P1の間隔とP2の間隔が混在しており、等間隔には形成されていない。
このように、ダイヤモンド電極200には、ピッチ間隔P1で形成された列の数が、ピッチ間隔P2で形成された列の数よりも多くなっている。図1の場合には、ピッチ間隔P1で形成された列の数は8個で、ピッチ間隔P2で形成された列の数は1個となっている。
Specifically, for example, in FIG. 1, in the first row in the vertical direction of the electrode substrate 201, seven hole portions 202 are formed at equal intervals with a pitch interval P1 along the horizontal direction. In the second, fourth, and fifth rows in the vertical direction, seven hole portions 202 are formed at equal intervals with a pitch interval P1 along the horizontal direction. On the other hand, in the third row in the vertical direction, four holes 202 are formed at equal intervals with a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1 along the horizontal direction.
In the first, third, fifth, and seventh rows from the right in the horizontal direction, five holes 202 are formed at equal intervals in the vertical direction at a pitch interval P1. Note that the holes 202 in the second row, the fourth row, and the sixth row in the horizontal direction are mixed at the intervals P1 and P2, and are not formed at equal intervals.
Thus, in the diamond electrode 200, the number of rows formed at the pitch interval P1 is larger than the number of rows formed at the pitch interval P2. In the case of FIG. 1, the number of columns formed at the pitch interval P1 is eight, and the number of columns formed at the pitch interval P2 is one.

また、図2に示すダイヤモンド電極200の場合、縦方向における1列目、3列目及び5列目が、横方向に沿って穴部202がピッチ間隔P1で等間隔に形成され、縦方向における2列目及び4列目が、横方向に沿って穴部202がピッチ間隔P2で等間隔に形成されている。横方向においては、右から1列目、3列目、5列目及び7列目が、縦方向に沿って穴部202がピッチ間隔P1で等間隔に形成され、2列目、4列目及び6列目が、縦方向に沿って穴部202がピッチ間隔P2で等間隔に形成されている。
そして、このダイヤモンド電極200においても、ピッチ間隔P1で形成された列の数(7個)が、ピッチ間隔P2で形成された列の数(5個)よりも多くなっている。
In the case of the diamond electrode 200 shown in FIG. 2, the first row, the third row, and the fifth row in the vertical direction have holes 202 formed at equal intervals along the horizontal direction at a pitch interval P1. In the second row and the fourth row, the holes 202 are formed at equal intervals along the horizontal direction at a pitch interval P2. In the horizontal direction, the first row, the third row, the fifth row, and the seventh row from the right are formed at equal intervals along the vertical direction with the hole portions 202 formed at the pitch interval P1, and the second row, the fourth row. In the sixth row, the holes 202 are formed at equal intervals along the vertical direction at a pitch interval P2.
Also in this diamond electrode 200, the number of rows formed with the pitch interval P1 (7) is larger than the number of rows formed with the pitch interval P2 (5).

また、本発明では、特に、前記ピッチ間隔P2で形成された列が、電極用基板201の縦方向又は横方向における長さの1〜15%の範囲内の中央部に位置する列であることが、蒸着時における電極用基板201の反りや割れをより効果的に抑制できる点で好ましい。
図1の場合、ピッチ間隔P2で形成された列が、電極用基板201の縦方向における長さの1〜15%の範囲内の中央部、すなわち、縦方向における3列目に位置している。なお、前記ピッチ間隔P2で形成された列は、縦方向における3列目に限らず、電極用基板201の縦方向又は横方向における1〜15%の範囲内の中央部に位置すればよく、例えば、図示しないが、横方向における右から4列目の位置にしてもよい。
In the present invention, in particular, the row formed at the pitch interval P2 is a row located in the center within the range of 1 to 15% of the length of the electrode substrate 201 in the vertical or horizontal direction. However, it is preferable at the point which can suppress more effectively the curvature and the crack of the electrode substrate 201 at the time of vapor deposition.
In the case of FIG. 1, the row formed at the pitch interval P2 is located in the center within the range of 1 to 15% of the length in the vertical direction of the electrode substrate 201, that is, in the third row in the vertical direction. . Note that the row formed at the pitch interval P2 is not limited to the third row in the vertical direction, and may be located at the center within the range of 1 to 15% in the vertical or horizontal direction of the electrode substrate 201. For example, although not shown, the position may be the fourth column from the right in the horizontal direction.

さらに、ピッチ間隔P2で形成された列は、1列に限らず、2列以上としてもよい。2列以上とする場合には、例えば、穴部202の径を小さくして、穴部202の個数を増やすことが好ましい。   Furthermore, the number of rows formed at the pitch interval P2 is not limited to one, and may be two or more. In the case of two or more rows, for example, it is preferable to reduce the diameter of the hole 202 and increase the number of the holes 202.

また、図1に示す穴部202は、平面視で円形状、側断面視で矩形状をなしているが、これに限らず、例えば、図3に示す穴部203のように、平面視で円形状、側断面視で台形状をなしたものであってもよい。すなわち、電極用基板201の上面に開口する穴部203の径が、電極用基板201の下面に開口する穴部203の径よりも大きくなっている。このような側断面視で台形状をなした穴部203とすることによって、図1に示すような側断面視で矩形状の穴部202よりも、表面積を大きくすることができ、オゾン水等の電解水生成効率に有利となる。なお、図3に示す側断面視台形状の穴部203を形成した場合、穴部203の径の大きい側の電極面をイオン交換膜側に配置することが好ましい。   Further, the hole 202 shown in FIG. 1 is circular in a plan view and rectangular in a side sectional view, but is not limited to this, for example, in a plan view like the hole 203 shown in FIG. It may have a circular shape or a trapezoidal shape in a side sectional view. That is, the diameter of the hole 203 opened on the upper surface of the electrode substrate 201 is larger than the diameter of the hole 203 opened on the lower surface of the electrode substrate 201. By forming the trapezoidal hole 203 in such a side sectional view, the surface area can be made larger than the rectangular hole 202 in the side sectional view as shown in FIG. This is advantageous in the efficiency of electrolyzed water generation. When the hole 203 having a trapezoidal shape in a side sectional view shown in FIG. 3 is formed, it is preferable that the electrode surface having the larger diameter of the hole 203 is disposed on the ion exchange membrane side.

また、穴部202の形状は、その他、種々の形状に変更可能である。   Further, the shape of the hole 202 can be changed to various other shapes.

本発明のダイヤモンド電極200は、上記のような電極用基板201の表面(少なくとも後述する陽イオン交換膜側の面)に、ホウ素をドープしたダイヤモンドを成膜したものであることが好ましい。また、本発明のダイヤモンド電極200を、電解水(微酸性水、強酸性水、アルカリ性水等)を生成するための電極として使用する場合には、電極用基板201の両面に、ホウ素をドープしたダイヤモンドを成膜したものであることが好ましい。   The diamond electrode 200 of the present invention is preferably obtained by depositing boron-doped diamond on the surface of the electrode substrate 201 as described above (at least the surface on the cation exchange membrane side described later). When the diamond electrode 200 of the present invention is used as an electrode for generating electrolyzed water (slightly acidic water, strongly acidic water, alkaline water, etc.), both sides of the electrode substrate 201 are doped with boron. It is preferable that a diamond film is formed.

ホウ素のドープ量は、ダイヤモンドの炭素に対して0.1〜8.0%の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、1.0〜5.0%の範囲内であることが好ましい。
ホウ素のドープ量を0.1〜8.0%の範囲内としたのは、ドープ量を0.1%未満とした場合、導電率が小さくなり、例えばオゾン等の生成が低下してしまうためであり、ドープ量を8.0%より多くすることは理論的に困難なためである。ホウ素のドープ量を0.1〜8.0%の範囲内とすることによって、導電率が大きくなり、電流効率が向上することからオゾン発生に有利となる。
The doping amount of boron is preferably in the range of 0.1 to 8.0%, more preferably in the range of 1.0 to 5.0% with respect to the carbon of the diamond.
The reason why the boron doping amount is in the range of 0.1 to 8.0% is that when the doping amount is less than 0.1%, the conductivity decreases, for example, generation of ozone or the like decreases. This is because it is theoretically difficult to increase the doping amount to more than 8.0%. By making the boron doping amount in the range of 0.1 to 8.0%, the conductivity is increased and the current efficiency is improved, which is advantageous for ozone generation.

[ダイヤモンド電極の製造方法]
本発明のダイヤモンド電極の製造方法は、前記電極用基板に、当該電極用基板の両面を貫通する複数の穴部を、前記電極用基板の縦方向及び横方向に沿って整列して形成する際に、前記電極用基板に、当該電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士を、ピッチ間隔P1で形成する列と、前記電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士を、前記ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成する列と、を設け、前記ピッチ間隔P1で形成する列の数を、前記ピッチ間隔P2で形成する列の数よりも多くすることを特徴とする。
[Diamond Electrode Manufacturing Method]
In the method for producing a diamond electrode according to the present invention, a plurality of holes penetrating both surfaces of the electrode substrate are formed in the electrode substrate so as to be aligned along the vertical direction and the horizontal direction of the electrode substrate. Further, the electrode substrate is adjacent to each other in a row in which holes adjacent to each other in the vertical or horizontal direction of the electrode substrate are formed at a pitch interval P1, and in the vertical or horizontal direction of the electrode substrate. A row in which the hole portions are formed at a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1 is provided, and the number of rows formed at the pitch interval P1 is larger than the number of rows formed at the pitch interval P2. It is characterized by that.

電極用基板に複数の穴部を形成する方法としては、例えば、レーザー加工機を用いて形成することができる。   As a method of forming a plurality of holes in the electrode substrate, for example, it can be formed using a laser processing machine.

ホウ素をドープしたダイヤモンドの成膜方法としては、例えば、プラズマCVD法や熱フェラメントCVD法等が挙げられる。
プラズマCVD法の場合、具体的には、チャンバー内に電極用基板を配置し、チャンバー内に予め水素ガスを導入して、水素ガスによりプラズマを発生させておく。次いで、炭素源としてアセトン又はメタンガス等、ホウ素源としてトリメトキシボラン又はトリメチルボロン等を、キャリアガスである水素、窒素、Ar等によりバブリングを行って気化して原料ガスとし、この原料ガスを、上記プラズマ発生のための水素ガスとは別ラインからチャンバー内に導入する。このようにしてチャンバー内に配置した電極用基板上に、ホウ素をドープしたダイヤモンドを成膜する。なお、チャンバー内の温度は、1000〜1500℃の範囲内が好ましい。
Examples of a method for forming a boron-doped diamond film include a plasma CVD method and a thermal fermentation CVD method.
In the case of the plasma CVD method, specifically, an electrode substrate is placed in a chamber, hydrogen gas is introduced into the chamber in advance, and plasma is generated by the hydrogen gas. Next, acetone or methane gas or the like as a carbon source, trimethoxyborane or trimethylboron or the like as a boron source is vaporized by bubbling with hydrogen, nitrogen, Ar or the like as a carrier gas, and this raw material gas is Hydrogen gas for plasma generation is introduced into the chamber from a separate line. Thus, a boron-doped diamond film is formed on the electrode substrate disposed in the chamber. The temperature in the chamber is preferably in the range of 1000 to 1500 ° C.

ホウ素をダイヤモンドの炭素に対して0.1〜8.0%の範囲でドープするためには、液体原料のアセトンとトリメトキシボランの仕込み量を変えることによって、炭素/ホウ素比を調整し、所定のドープ量となるようにする。
また、ホウ素を高濃度にドープする際は、上記液体原料をキャリアガスのバブリングにより気化して原料ガスとした上で、チャンバー内に導入するが、その際の原料ガスのチャンバー内への導入流量を例えばニードルバルブにより絞ることによって制御する。
具体的に、ドープ量を0.1〜8.0%の範囲とするための条件としては、プラズマ出力2500〜5000W、チャンバー内圧力110〜130Trr、炭素源圧力2000〜3500Pa、成膜時間を8時間程度とすることが好ましい。なお、ここで言う炭素源圧力とは、上述の気化した原料ガス(アセトン+トリメトキシボランをキャリアガスによりバブリングして気化した炭素源(ホウ素源))が、バルブにより制御されてチャンバー内へ導入される前の圧力を言う。すなわち、バルブを通る前の気化した炭素源(ホウ素源)の圧力である。
In order to dope boron in the range of 0.1 to 8.0% with respect to the carbon of diamond, the carbon / boron ratio is adjusted by changing the amounts of liquid raw material acetone and trimethoxyborane, The dope amount should be set as follows.
In addition, when doping boron at a high concentration, the liquid raw material is vaporized by bubbling a carrier gas to form a raw material gas, which is then introduced into the chamber. The flow rate of the raw material gas introduced into the chamber at that time Is controlled by, for example, throttling with a needle valve.
Specifically, the conditions for adjusting the doping amount in the range of 0.1 to 8.0% are as follows: plasma output 2500 to 5000 W, chamber internal pressure 110 to 130 Trr, carbon source pressure 2000 to 3500 Pa, film formation time 8 It is preferable that the time be about. The carbon source pressure referred to here is the above-mentioned vaporized source gas (carbon source vaporized by bubbling acetone + trimethoxyborane with a carrier gas (boron source)) introduced into the chamber under the control of a valve. Say the pressure before being done. That is, the pressure of the vaporized carbon source (boron source) before passing through the valve.

本発明のダイヤモンド電極200は、電解水生成装置に適用することができる。電解水生成装置の一例として、オゾン水を生成するオゾン水生成装置、水素水を生成する水素水生成装置、強酸性電解水を生成する装置、アルカリ性電解水を生成する装置、弱酸性電解水を生成する装置、微酸性電解水を生成する装置、電解次亜水を生成する装置、アルカリイオン水を生成する装置等が挙げられる。
以下では、オゾン水生成装置に本発明のダイヤモンド電極200を適用した場合について説明する。
The diamond electrode 200 of the present invention can be applied to an electrolyzed water generator. As an example of the electrolyzed water generating device, an ozone water generating device that generates ozone water, a hydrogen water generating device that generates hydrogen water, a device that generates strongly acidic electrolyzed water, a device that generates alkaline electrolyzed water, and a weakly acidic electrolyzed water Examples thereof include a device for generating, a device for generating slightly acidic electrolyzed water, a device for generating electrolytic hyposulfite, and a device for generating alkaline ionized water.
Below, the case where the diamond electrode 200 of this invention is applied to an ozone water production | generation apparatus is demonstrated.

[オゾン水生成装置]
オゾン水生成装置は、上述した本発明のダイヤモンド電極を備える。
図4は、オゾン水生成装置の概略を模式的に示した側断面図である。
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。
触媒電極2は、陽イオン交換膜21と、陽イオン交換膜21の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。そして、触媒電極2の陽極電極22と陰極電極23間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、そのオゾン気泡を原料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り、本発明は、直接電解式のオゾン水生成装置である。
[Ozone water generator]
The ozone water generator includes the diamond electrode of the present invention described above.
FIG. 4 is a side sectional view schematically showing an outline of the ozone water generating apparatus.
The ozone water generating apparatus 100 is configured by arranging a catalyst electrode 2 in a casing 1 to which raw water is supplied.
The catalyst electrode 2 includes a cation exchange membrane 21, an anode electrode 22 that is in pressure contact with one surface of the cation exchange membrane 21, and a cathode electrode 23 that is in pressure contact with the other surface. Then, by applying a DC voltage between the anode electrode 22 and the cathode electrode 23 of the catalyst electrode 2, ozone bubbles are generated on the anode electrode 22 side, and ozone water is generated by dissolving the ozone bubbles in the raw material water. The present invention is a direct electrolysis type ozone water generator.

ケーシング1は、互いに対向配置された第1筐体13及び第2筐体14から構成されている。
第1筐体13及び第2筐体14は、板状をなし、互いに対向する対向面に凹部131,141が形成されている。これら第1筐体13及び第2筐体14の凹部131,141同士を互いに対向させることによって、収容室3が形成されている。収容室3には、触媒電極2が収容されている。
第1筐体13及び第2筐体14の下面には、収容室3内に原料水を供給するための供給流路11a,11bが形成され、第1筐体13及び第2筐体14の上面に収容室3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が形成されている。
第1筐体13と第2筐体14の対向面間には、陽イオン交換膜21が狭持されている。すなわち、陽イオン交換膜21の外周が第1筐体13及び第2筐体14によって狭持されて固定されている。
陽イオン交換膜21の第1筐体13側の面には、陽極電極22が設けられ、第2筐体14側の面には陰極電極23が設けられている。さらに、陽極電極22の陽イオン交換膜21と反対側の面には、保持板15が配置され、陰極電極23の陽イオン交換膜21と反対側の面にも、保持板16が配置されている。保持板15は、第1筐体13の内壁面に嵌め込まれ、保持板16は、第2筐体14の内壁面に嵌め込まれている。
そして、第1筐体13に嵌め込まれた保持板15と、第2筐体14に嵌め込まれた保持板16によって、陽極電極22、陰極電極23及び陽イオン交換膜21が適度に圧接されている。
このようにして陽イオン交換膜21によって収容室3内が、陽極電極22側と陰極電極23側とに分割されている。また、原料水、オゾン水並びに陰極水などが、第1筐体13及び第2筐体14の対向面間から外部に漏れないように密閉されている。
The casing 1 is composed of a first housing 13 and a second housing 14 that are arranged to face each other.
The first casing 13 and the second casing 14 have a plate shape, and recesses 131 and 141 are formed on opposing surfaces facing each other. The housing chamber 3 is formed by making the concave portions 131 and 141 of the first housing 13 and the second housing 14 face each other. A catalyst electrode 2 is accommodated in the accommodating chamber 3.
Supply channels 11 a and 11 b for supplying raw water into the storage chamber 3 are formed on the lower surfaces of the first casing 13 and the second casing 14, and the first casing 13 and the second casing 14 Discharge passages 12a and 12b are formed on the upper surface for discharging ozone water on the anode electrode 22 side and cathode water on the cathode electrode 23 side generated in the storage chamber 3.
A cation exchange membrane 21 is sandwiched between the opposing surfaces of the first housing 13 and the second housing 14. That is, the outer periphery of the cation exchange membrane 21 is held and fixed by the first housing 13 and the second housing 14.
An anode electrode 22 is provided on the surface of the cation exchange membrane 21 on the first housing 13 side, and a cathode electrode 23 is provided on the surface of the second housing 14 side. Further, the holding plate 15 is disposed on the surface of the anode electrode 22 opposite to the cation exchange membrane 21, and the holding plate 16 is disposed on the surface of the cathode electrode 23 opposite to the cation exchange membrane 21. Yes. The holding plate 15 is fitted into the inner wall surface of the first housing 13, and the holding plate 16 is fitted into the inner wall surface of the second housing 14.
The anode electrode 22, the cathode electrode 23, and the cation exchange membrane 21 are appropriately pressed by the holding plate 15 fitted into the first housing 13 and the holding plate 16 fitted into the second housing 14. .
In this way, the interior of the storage chamber 3 is divided into the anode electrode 22 side and the cathode electrode 23 side by the cation exchange membrane 21. Further, the raw water, ozone water, cathode water, and the like are sealed so as not to leak to the outside from between the facing surfaces of the first housing 13 and the second housing 14.

原料水は、供給流路11a,11bから供給され、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。そして、供給流路11a,11bから供給された原料水は、収容室3内においてそれぞれ陽極電極22と陰極電極23に連続的に接触するようになっている。   The raw water is supplied from the supply channels 11a and 11b, and water flows are generated from the supply channels 11a and 11b to the discharge channels 12a and 12b. The raw water supplied from the supply channels 11a and 11b is in continuous contact with the anode electrode 22 and the cathode electrode 23 in the storage chamber 3, respectively.

次に、触媒電極2について詳細に説明する。
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の範囲内が好ましい。
Next, the catalyst electrode 2 will be described in detail.
As the cation exchange membrane 21, a conventionally known one can be used, and a fluorine-based cation exchange membrane having a high durability against the generated ozone can be used. For example, the thickness is in the range of 100 to 300 μm. preferable.

陽極電極22は、上述した本発明のダイヤモンド電極200を使用することができる。
陰極電極23も、上述した本発明のダイヤモンド電極200を使用することが好ましい。なお、陰極電極23は、上記本発明のダイヤモンド電極以外に、安定性が良い点で、チタン、タングステン、白金、金又はその被覆金属を使用することもでき、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。
As the anode electrode 22, the diamond electrode 200 of the present invention described above can be used.
The cathode electrode 23 is also preferably the diamond electrode 200 of the present invention described above. The cathode electrode 23 can be made of titanium, tungsten, platinum, gold, or a coating metal thereof in addition to the diamond electrode of the present invention, and particularly a metal in which titanium is coated with platinum. If used, the manufacturing cost can be kept low.

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。
また、陽極電極22と陰極電極23との間には、電源装置80の出力端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24を介して電源装置80に連結されている。印加する直流電圧は、例えば6〜15ボルトの範囲内が好ましい。
The cation exchange membrane 21, the anode electrode 22, and the cathode electrode 23 described above are formed in a flat plate shape to serve as the catalyst electrode 2. The catalyst electrode 2 is held in pressure contact with holding plates 15 and 16 in the casing 1.
Further, the output terminal of the power supply device 80 is electrically connected between the anode electrode 22 and the cathode electrode 23 so that a DC voltage is applied. In other words, the anode electrode 22 and the cathode electrode 23 are connected to the power supply device 80 via the conductive wires 24 to the electrodes 22 and 23. The DC voltage to be applied is preferably in the range of 6 to 15 volts, for example.

なお、陽極電極22及び陰極電極23の供給流路11a,11bの上流側は、原料水供給部60に接続されている。
原料水供給部60としては、原料水が貯留されたタンク及びタンクに接続された低吐出圧の小型ポンプ等からなるものが挙げられる。原料水としては、純水を使用する。本発明で言う純水とは、導電率が0.5〜5μS/cmの範囲内のものを言う。
The upstream side of the supply channels 11 a and 11 b of the anode electrode 22 and the cathode electrode 23 is connected to the raw water supply unit 60.
Examples of the raw water supply unit 60 include a tank in which raw water is stored and a small pump having a low discharge pressure connected to the tank. Pure water is used as raw material water. The pure water as referred to in the present invention refers to that having a conductivity in the range of 0.5 to 5 μS / cm.

また、図示しないが、陽極電極22側の供給流路11aと排出流路12aとを配管で接続してループ状にして循環させても良い。このようにループ状にすることで、オゾン水による配管洗浄を行うことができる。さらに、図示しないが、陰極電極23側も供給流路11bと排出流路12bとを配管で接続してループ状にして循環させ、原料水を再利用しても良い。   Although not shown, the supply flow channel 11a and the discharge flow channel 12a on the anode electrode 22 side may be connected by piping to be circulated in a loop. In this way, the pipe can be washed with ozone water. Furthermore, although not shown, the source electrode water may be reused by connecting the supply flow channel 11b and the discharge flow channel 12b in a loop by circulating them in a loop.

陽極電極22の排出流路12aの下流側には、陽極電極22側で生成されたオゾン水の
濃度を検出する濃度検出センサ50が設けられている。
なお、上述のように陽極電極22側の供給流路11aと排出流路12aとを配管で接続してループ状にした場合は、排出流路12aの下流側直ぐの位置に限らず、原料水供給部6
0の上流側直ぐの位置に設けても良く、ループ状の配管のいずれに設けても良く、また、複数個所に設けても良い。
A concentration detection sensor 50 that detects the concentration of the ozone water generated on the anode electrode 22 side is provided on the downstream side of the discharge channel 12 a of the anode electrode 22.
As described above, when the supply channel 11a on the anode electrode 22 side and the discharge channel 12a are connected by piping to form a loop shape, the raw water is not limited to the position immediately downstream of the discharge channel 12a. Supply unit 6
It may be provided at a position immediately upstream of 0, may be provided in any of the loop-shaped pipes, and may be provided at a plurality of locations.

濃度検出センサ50は、オゾン水の濃度を測定することができるものであれば、特に限定しないが、例えば、検出電極(図示しない)と、比較電極(図示しない)と、これら検出電極及び比較電極の一方の端部に結線して電流値を測定する電流計(図示しない)等から構成されたものが挙げられる。この濃度検出センサ50は、比較電極及び検出電極をオゾン水に浸すことによって発生する起電力からオゾン水のオゾン濃度に対応した電流値を得るガルバニ式の濃度検出センサである。
電流計は、オゾン水生成装置100の制御部70に電気的に接続されており、電流計で測定された出力値が制御部70に出力されるようになっている。
検出電極としては、例えば白金や金等からなる電極を使用し、比較電極としては銀や塩化銀を使用することが好ましい。
このような検出電極及び比較電極は、陽極電極22の排出流路12aを流れるオゾン水
に接触するようになっている。そして、検出電極及び比較電極がオゾン水に接触することで、検出電極のオゾン濃度変化による電流値を検出して濃度を測定する。
The concentration detection sensor 50 is not particularly limited as long as it can measure the concentration of ozone water. For example, the detection electrode (not shown), the comparison electrode (not shown), and these detection electrode and comparison electrode And an ammeter (not shown) that measures the current value by connecting to one of the ends. The concentration detection sensor 50 is a galvanic concentration detection sensor that obtains a current value corresponding to the ozone concentration of ozone water from an electromotive force generated by immersing the comparison electrode and the detection electrode in ozone water.
The ammeter is electrically connected to the control unit 70 of the ozone water generating apparatus 100, and an output value measured by the ammeter is output to the control unit 70.
As the detection electrode, it is preferable to use, for example, an electrode made of platinum or gold, and as the comparison electrode, silver or silver chloride is used.
Such a detection electrode and a comparison electrode are in contact with ozone water flowing through the discharge channel 12a of the anode electrode 22. Then, when the detection electrode and the comparison electrode are in contact with the ozone water, the current value due to the ozone concentration change of the detection electrode is detected and the concentration is measured.

なお、オゾン濃度を測定する方式として、上述のガルバニ式以外に、例えば、紫外線吸収率からオゾン水濃度を測定する紫外線吸収方式を用いても構わない。   As a method for measuring the ozone concentration, in addition to the above-described galvanic method, for example, an ultraviolet absorption method for measuring the ozone water concentration from the ultraviolet absorption rate may be used.

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、陽極電極22及び陰極電極23側の供給流路11a,11bから原料水(純水)をケーシング1内に供給する。そして、これら原料水を、陽極電極22及び陰極電極23の各面に連続接触させる。
同時に、電源装置80を駆動させることによって、陽極電極22及び陰極電極23間に所定の電圧を印加する。この通電により原料水が電気分解されて、原料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。
Next, a method for generating ozone water using the ozone water generating apparatus 100 having the above-described configuration will be described.
First, raw water (pure water) is supplied into the casing 1 from the supply channels 11 a and 11 b on the anode electrode 22 and cathode electrode 23 side. Then, these raw material waters are brought into continuous contact with each surface of the anode electrode 22 and the cathode electrode 23.
At the same time, a predetermined voltage is applied between the anode electrode 22 and the cathode electrode 23 by driving the power supply device 80. By this energization, the raw water is electrolyzed, and hydrogen in the raw water passes through the cation exchange membrane 21 from the anode electrode 22 side and accelerates and moves to the cathode electrode 23 side. As a result, ozone bubbles are generated on the anode electrode 22 side, and hydrogen bubbles are generated on the cathode electrode 23 side.

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から水素水(陰極水)として排出される。
Here, on the anode electrode 22 side, the direction of the flow of raw material water is complicated due to slight unevenness of the anode electrode 22 and becomes a vortex. Therefore, on the anode electrode 22 side, the generated ozone bubbles are quickly taken into water and dissolved to generate ozone water, and between the anode electrode 22 and the cation exchange membrane 21 (more precisely, the anode electrode 22 and the cathode electrode). 23), a state where a large amount of current flows is ensured.
When ozone water is generated in this way, the ozone water is discharged to the discharge flow path 12a. On the other hand, on the cathode electrode 23 side, hydrogen bubbles are generated and discharged as hydrogen water (cathode water) from the discharge channel 12b.

また、通電中に、濃度検出センサ50によってオゾン濃度が測定される。そして、測定されたオゾン水の濃度が制御部70に出力され、制御部70は、出力された測定濃度が、予め設定された濃度となるように、電源装置80の出力調整を行うことによって、陽極32及び陰極33間の印加電圧が制御される。このようにして、生成されたオゾン水の濃度が設定濃度に維持され、濃度低下を防止し、高濃度のオゾン水を安定して生成することができる。   Further, the ozone concentration is measured by the concentration detection sensor 50 during energization. Then, the measured concentration of ozone water is output to the control unit 70, and the control unit 70 adjusts the output of the power supply device 80 so that the output measured concentration becomes a preset concentration. The applied voltage between the anode 32 and the cathode 33 is controlled. Thus, the density | concentration of produced | generated ozone water is maintained by setting density | concentration, a density | concentration fall can be prevented and high concentration ozone water can be produced | generated stably.

オゾン水生成装置100は、例えば、オゾン水で手洗いが可能な手洗い装置等に用いることができる。
また、本発明の電解水生成装置の一例として、オゾン水生成装置100を説明したが、下記のような各電解水(機能水)を生成する装置に適用しても構わない。なお、下記に示す各電解水は、電解水のpH、電解水を生成するための電解層(2室型(隔膜有)、一室型(無隔膜))、生成される生成極及び被電解液の種類によって分類されている。
(1)強酸性電解水:pH2.2〜2.7、二室型で生成極は陽極、被電解液が0.2%未満の食塩水
(2)アルカリ性電解水:pH11〜11.5、二室型で生成極は陰極、被電解液が0.2%未満の食塩水
(3)弱酸性電解水:pH2.7〜5、二室型、被電解液が0.1%未満の食塩水
(4)微酸性電解水:pH5〜6.5、一室型、被電解液が2〜6%の希塩酸または塩酸/食塩水
(5)電解次亜水:pH7.5より大きい、一室型、被電解液が0.1%未満の食塩水
(6)アルカリイオン水:pH8〜10、二室型で生成極は陰極、被電解液が水道水
したがって、上記の各電解水を生成する装置に、本発明のダイヤモンド電極200を使用する場合には、基本的に上述したオゾン水生成装置100において使用した原料水の代わりに上記の各被電解液を用い、一室型の場合にはイオン交換膜を設けない構成で、二室型の場合には上述したオゾン水生成装置100と同様の構成とすればよい。なお、特にダイヤモンド電極200としては、電極用基板201の両面にホウ素をドープしたダイヤモンドを成膜したものであることが好ましい。
また、電解水生成装置の一例として、水素水を生成する装置は、上述したオゾン水生成装置100と同様のものが挙げられる。すなわち、上記オゾン水生成装置100における陰極側から水素水が生成される。
The ozone water generating apparatus 100 can be used, for example, in a hand washing apparatus capable of hand washing with ozone water.
Moreover, although the ozone water production | generation apparatus 100 was demonstrated as an example of the electrolyzed water production | generation apparatus of this invention, you may apply to the apparatus which produces | generates each of the following electrolyzed water (functional water). In addition, each electrolyzed water shown below is the pH of electrolyzed water, the electrolysis layer for producing electrolyzed water (two-chamber type (with a diaphragm), one-chamber type (non-diaphragm)), the produced | generated production | generation electrode, and electrolysis It is classified according to the type of liquid.
(1) Strongly acidic electrolyzed water: pH 2.2 to 2.7, a two-chamber type, the production electrode is an anode, and the saline solution is less than 0.2% (2) Alkaline electrolyzed water: pH 11 to 11.5, The two-chamber type cathode is a cathode, the electrolyte solution is less than 0.2% saline (3) weakly acidic electrolyzed water: pH 2.7-5, two-chamber type, the electrolyte solution is less than 0.1% salt Water (4) Slightly acidic electrolyzed water: pH 5 to 6.5, one-chamber type, dilute hydrochloric acid or hydrochloric acid / saline solution with an electrolyzed solution of 2 to 6% Type, saline solution with less than 0.1% electrolyte (6) Alkaline ionized water: pH 8-10, two-chamber type, cathode is produced, electrolyte solution is tap water Therefore, the above electrolyzed water is produced When the diamond electrode 200 of the present invention is used in the apparatus, basically, instead of the raw water used in the ozone water generating apparatus 100 described above. In the case of the one-chamber type, the ion exchange membrane is not provided, and in the case of the two-chamber type, the same configuration as that of the ozone water generating apparatus 100 may be used. In particular, the diamond electrode 200 is preferably formed by depositing diamond doped with boron on both surfaces of the electrode substrate 201.
In addition, as an example of the electrolyzed water generating apparatus, an apparatus for generating hydrogen water may be the same as the ozone water generating apparatus 100 described above. That is, hydrogen water is generated from the cathode side in the ozone water generator 100.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

(1)実施例1
[ダイヤモンド電極(1)の製造]
電極用基板201として、80mm×80mm、厚さ3.0mmのチタン基材を用意した。そして、この電極用基板201に、図5(a)に示すように、縦方向及び横方向に5個ずつの穴部202をレーザー加工機を用いて、ピッチ間隔P1で等間隔に形成した。穴部202の径及びピッチ間隔P1は、下記表Iに示すとおりである。
(1) Example 1
[Production of diamond electrode (1)]
As the electrode substrate 201, a titanium substrate having a size of 80 mm × 80 mm and a thickness of 3.0 mm was prepared. Then, as shown in FIG. 5A, five holes 202 in the vertical direction and the horizontal direction were formed in the electrode substrate 201 at equal intervals with a pitch interval P1 using a laser processing machine. The diameter and pitch interval P1 of the holes 202 are as shown in Table I below.

上記のようにして穴部を形成した電極用基板を、チャンバー内に配置し、プラズマ発生用の水素ガスをチャンバー内に導入してプラズマを発生させた。次いで、炭素源としてアセトンを用い、ホウ素源としてトリメトキシボランを用い、キャリアガスとして水素ガスを用い、アセトン及びトリメトキシボランをキャリアガスである水素ガスによるバブリングを行って気化して原料ガスとした上で、プラズマ用水素ガスとは別ラインでチャンバー内に原料ガスを導入した。なお、トリメトキシボランとアセトンの混合比は、ホウ素ドープ量が3.0%となるように仕込み量を調製した。
また、プラズマ発生用の水素ガスのチャンバー内への導入流量532sccm、原料ガスのチャンバー内への流量10.8sccm、プラズマ出力4991W、チャンバー内圧力121.5Torr、炭素源圧力3061Pa、製膜時間8時間とした。
これによって、シリコンウェハの上面に、ホウ素ドープ量がダイヤモンドの炭素に対して3.0%のダイヤモンド電極(1)が得られた。
The electrode substrate in which the hole portion was formed as described above was placed in the chamber, and plasma was generated by introducing hydrogen gas for plasma generation into the chamber. Next, acetone is used as a carbon source, trimethoxyborane is used as a boron source, hydrogen gas is used as a carrier gas, and acetone and trimethoxyborane are bubbled with hydrogen gas as a carrier gas to be vaporized to obtain a raw material gas. Above, the source gas was introduced into the chamber on a separate line from the plasma hydrogen gas. The mixing amount of trimethoxyborane and acetone was adjusted so that the boron doping amount was 3.0%.
In addition, the flow rate of hydrogen gas for generating plasma into the chamber is 532 sccm, the flow rate of source gas into the chamber is 10.8 sccm, the plasma output is 4991 W, the pressure in the chamber is 121.5 Torr, the carbon source pressure is 3061 Pa, and the deposition time is 8 hours. It was.
As a result, a diamond electrode (1) having a boron doping amount of 3.0% with respect to carbon of diamond was obtained on the upper surface of the silicon wafer.

[ダイヤモンド電極(2)の製造]
上記ダイヤモンド電極(1)の製造において、穴部の配置パターンを、図5(a)に代えて図5(b)に示すパターンとした以外は、同様にしてダイヤモンド電極(2)を製造した。穴部の径、穴部の個数、ピッチ間隔P1及びピッチ間隔P2は、下記表Iに示すとおりである。
[Production of diamond electrode (2)]
A diamond electrode (2) was produced in the same manner as in the production of the diamond electrode (1) except that the hole pattern was changed to the pattern shown in FIG. 5 (b) instead of FIG. 5 (a). The diameter of the hole, the number of holes, the pitch interval P1, and the pitch interval P2 are as shown in Table I below.

[ダイヤモンド電極(3)の製造]
上記ダイヤモンド電極(1)の製造において、穴部の配置パターンを、図5(a)に代えて図5(c)に示すパターンとした以外は、同様にしてダイヤモンド電極(3)を製造した。すなわち、図5(c)に示す配置パターンは、電極用基板の中心部を通ってコーナー部に伸びる斜め方向の列に穴部を形成しないパターンである。穴部の径、穴部の個数、ピッチ間隔P1及びピッチ間隔P2は、下記表Iに示すとおりである。
[Production of diamond electrode (3)]
A diamond electrode (3) was produced in the same manner as in the production of the diamond electrode (1) except that the hole pattern was changed to the pattern shown in FIG. 5 (c) instead of FIG. 5 (a). That is, the arrangement pattern shown in FIG. 5C is a pattern in which holes are not formed in diagonal rows extending to the corners through the center of the electrode substrate. The diameter of the hole, the number of holes, the pitch interval P1, and the pitch interval P2 are as shown in Table I below.

[ダイヤモンド電極(4)の製造]
上記ダイヤモンド電極(1)の製造において、穴部の配置パターンを、図5(a)に代えて図5(d)に示すパターンとした以外は、同様にしてダイヤモンド電極(4)を製造した。すなわち、図5(d)に示す配置パターンは、電極用基板の縦方向における中央部(3列目)に穴部を形成しない列を設けたパターンである。穴部の径、穴部の個数、ピッチ間隔P1及びピッチ間隔P2は、下記表Iに示すとおりである。
[Production of diamond electrode (4)]
A diamond electrode (4) was produced in the same manner as in the production of the diamond electrode (1) except that the hole pattern was changed to the pattern shown in FIG. 5 (d) instead of FIG. 5 (a). That is, the arrangement pattern shown in FIG. 5D is a pattern in which a row in which no hole is formed is provided in the central portion (third row) in the vertical direction of the electrode substrate. The diameter of the hole, the number of holes, the pitch interval P1, and the pitch interval P2 are as shown in Table I below.

[ダイヤモンド電極(5)の製造]
上記ダイヤモンド電極(1)の製造において、穴部の配置パターンを、図5(a)に代えて図5(e)に示すパターンとした以外は、同様にしてダイヤモンド電極(5)を製造した。すなわち、図5(e)に示す配置パターンは、電極用基板の縦方向における中央部(3列目)に並ぶ穴部のピッチ間隔P2を、その他の1列目、2列目、4列目及び5列目に並ぶ穴部のピッチ間隔P1よりも大きくしたパターンである。穴部の径、穴部の個数、ピッチ間隔P1及びピッチ間隔P2は、下記表Iに示すとおりである。
[Production of diamond electrode (5)]
In the production of the diamond electrode (1), a diamond electrode (5) was produced in the same manner except that the hole pattern was changed to the pattern shown in FIG. 5 (e) instead of FIG. 5 (a). That is, in the arrangement pattern shown in FIG. 5E, the pitch interval P2 of the holes arranged in the center portion (third row) in the vertical direction of the electrode substrate is set to the other first row, second row, fourth row. And a pattern that is larger than the pitch interval P1 of the holes arranged in the fifth row. The diameter of the hole, the number of holes, the pitch interval P1, and the pitch interval P2 are as shown in Table I below.

[ダイヤモンド電極(6)の製造]
上記ダイヤモンド電極(1)の製造において、穴部の配置パターンを、図5(a)に代えて図5(f)に示すパターンとした以外は、同様にしてダイヤモンド電極(6)を製造した。すなわち、図5(f)に示す配置パターンは、電極用基板の縦方向における2列目及び4列目に並ぶ穴部のピッチ間隔P2を、1列目、3列目及び5列目に並ぶ穴部のピッチ間隔P1よりも大きくしたパターンである。穴部の径、穴部の個数、ピッチ間隔P1及びピッチ間隔P2は、下記表Iに示すとおりである。
[Production of diamond electrode (6)]
A diamond electrode (6) was produced in the same manner as in the production of the diamond electrode (1) except that the hole pattern was changed to the pattern shown in FIG. 5 (f) instead of FIG. 5 (a). That is, in the arrangement pattern shown in FIG. 5F, the pitch intervals P2 of the holes arranged in the second and fourth rows in the vertical direction of the electrode substrate are arranged in the first, third, and fifth rows. The pattern is larger than the pitch interval P1 of the holes. The diameter of the hole, the number of holes, the pitch interval P1, and the pitch interval P2 are as shown in Table I below.

(2)実施例2
[ダイヤモンド電極(7)の製造]
上記ダイヤモンド電極(1)の製造において、大きさが40mm×40mmの電極用基板を使用し、かつ、穴部の径、穴部の個数、ピッチ間隔P1を、下記表Iに示すとおりとした以外は、同様にしてダイヤモンド電極(7)を製造した。すなわち、電極用基板の縦方向及び横方向に沿って、穴部をピッチ間隔P1で等間隔に形成した。
(2) Example 2
[Production of diamond electrode (7)]
In the production of the diamond electrode (1), an electrode substrate having a size of 40 mm × 40 mm was used, and the diameter of the hole, the number of holes, and the pitch interval P1 were as shown in Table I below. Produced a diamond electrode (7) in the same manner. That is, the holes were formed at equal intervals with a pitch interval P1 along the vertical and horizontal directions of the electrode substrate.

[ダイヤモンド電極(8)の製造]
上記ダイヤモンド電極(5)の製造において、大きさが40mm×40mmの電極用基板を使用し、かつ、穴部の径、穴部の個数、ピッチ間隔P1及びピッチ間隔P2を、下記表Iに示すとおりとした以外は、同様にしてダイヤモンド電極(8)を製造した。すなわち、電極用基板の縦方向における中央一列のみをピッチ間隔P2で形成し、それ以外の列はピッチ間隔P1で形成した。
[Production of diamond electrode (8)]
In the production of the diamond electrode (5), an electrode substrate having a size of 40 mm × 40 mm is used, and the diameter of the hole, the number of the holes, the pitch interval P1, and the pitch interval P2 are shown in Table I below. A diamond electrode (8) was produced in the same manner as described above. That is, only one central row in the vertical direction of the electrode substrate was formed with a pitch interval P2, and the other rows were formed with a pitch interval P1.

[評価方法]
下記の評価を行い、その結果を下記表Iに示した。
<反り量>
上記のようにして製造したダイヤモンド電極について、ダイヤモンドを蒸着する前の電極用基板からの反り量を測定した。反り量は、最も反り量が大きかった箇所について測定した。反り量は、3mm以下を実用上問題なしとする。
[Evaluation method]
The following evaluations were performed and the results are shown in Table I below.
<Warpage amount>
About the diamond electrode manufactured as mentioned above, the curvature amount from the electrode substrate before vapor-depositing diamond was measured. The amount of warpage was measured at a location where the amount of warpage was the largest. A warp amount of 3 mm or less is regarded as practically no problem.

<オゾン濃度>
上記のようにして製造したダイヤモンド電極を陽極及び陰極として用い、陽イオン交換膜(ナフイオン膜)の両面にそれぞれ圧接して、図4に示すオゾン水生成装置を作製した。そして、陽極電極及び陰極電極に2.0〜2.8Vの電位を10分間印加すると同時に、陽極電極及び陰極電極に原料水を供給してオゾン水を発生させた。供給する原料水としては、23.1℃、導電率0.685μS/cm、流量1.070L/minの純水を使用した。そして、生成したオゾン水の最大オゾン濃度を既知の濃度センサを用いて測定した。
<Ozone concentration>
The diamond electrode produced as described above was used as an anode and a cathode, and was pressed against both surfaces of a cation exchange membrane (naphth ion membrane) to produce an ozone water generator shown in FIG. Then, a potential of 2.0 to 2.8 V was applied to the anode electrode and the cathode electrode for 10 minutes, and simultaneously, raw water was supplied to the anode electrode and the cathode electrode to generate ozone water. As raw material water to be supplied, pure water having 23.1 ° C., conductivity of 0.685 μS / cm, and a flow rate of 1.070 L / min was used. Then, the maximum ozone concentration of the generated ozone water was measured using a known concentration sensor.

Figure 2018095903
Figure 2018095903

上記表Iに示す結果より、ダイヤモンド電極(1)のように、全て同じピッチ間隔P1で形成した場合には、生成されるオゾン濃度は高く、オゾン発生効率はよいものの、蒸着時における反りが発生した。また、ダイヤモンド電極(2)のように、ピッチ間隔P1で形成した列の数が、ピッチ間隔P2で形成した列の数よりも少ない場合には、反りの発生は抑制できるものの、オゾン濃度が低い。
一方、ダイヤモンド電極(3)のように、ピッチ間隔P1で形成された列が無い場合や、ダイヤモンド電極(4)のように、ピッチ間隔P2で形成された列が無い場合にも、オゾン濃度が低い。
本発明のダイヤモンド電極(5)及び(6)のように、ピッチ間隔P1で形成された列と、ピッチ間隔P2で形成された列とを有し、ピッチ間隔P1で形成された列の数が、ピッチ間隔P2で形成された列の数よりも少ない場合に、反りの発生を抑制しつつ、高いオゾン濃度が得られた。
なお、ダイヤモンド電極(7)及び(8)の評価結果からわかるように、この傾向は、電極用基板の大きさ及び穴の個数や穴の径を変えた場合にも、同様のことが言える。
From the results shown in Table I above, when the diamond electrodes (1) are all formed at the same pitch interval P1, the generated ozone concentration is high and the ozone generation efficiency is good, but warpage occurs during vapor deposition. did. Further, when the number of rows formed at the pitch interval P1 is smaller than the number of rows formed at the pitch interval P2 as in the diamond electrode (2), the occurrence of warpage can be suppressed, but the ozone concentration is low. .
On the other hand, even when there is no row formed with the pitch interval P1 as in the diamond electrode (3) or when there is no row formed with the pitch interval P2 as in the diamond electrode (4), the ozone concentration is high. Low.
As in the diamond electrodes (5) and (6) of the present invention, the number of rows formed at the pitch interval P1 includes rows formed at the pitch interval P1 and rows formed at the pitch interval P2. When the number of rows formed with the pitch interval P2 is smaller, a high ozone concentration was obtained while suppressing the occurrence of warpage.
As can be seen from the evaluation results of the diamond electrodes (7) and (8), this tendency is the same when the size of the electrode substrate, the number of holes, and the diameter of the holes are changed.

また、実施例1及び実施例2では、電極用基板が平面視正方形である場合について行ったが、平面視長方形の場合も、図5(a)〜図5(f)の配置パターンで同様の実験を行った結果、ピッチ間隔P1で形成された列と、ピッチ間隔P2で形成された列とを有し、ピッチ間隔P1で形成された列の数が、ピッチ間隔P2で形成された列の数よりも少ない場合(図5(e)及び図5(f)の配置パターンの場合)に、反りの発生を抑制しつつ、高いオゾン濃度が得られた。
さらに、上記実施例1及び2では、ダイヤモンド電極をオゾン水生成に使用したが、オゾン水以外の上述した電解水を生成する場合にも使用すると、本発明のダイヤモンド電極の場合には高い濃度の電解水が得られた。
Moreover, in Example 1 and Example 2, it carried out about the case where the electrode substrate has a square shape in plan view. However, the same arrangement pattern shown in FIGS. 5A to 5F also applies to a rectangular shape in plan view. As a result of the experiment, the number of columns formed at the pitch interval P2 is equal to the number of columns formed at the pitch interval P2 and the columns formed at the pitch interval P1. When the number is less than the number (in the case of the arrangement patterns of FIGS. 5E and 5F), a high ozone concentration was obtained while suppressing the occurrence of warping.
Further, in Examples 1 and 2 described above, the diamond electrode was used for generating ozone water. However, when the above-described electrolytic water other than ozone water is used, the diamond electrode of the present invention has a high concentration. Electrolyzed water was obtained.

2 触媒電極
21 陽イオン交換膜
22 陽極電極
23 陰極電極
100 オゾン水生成装置
200 ダイヤモンド電極
201 電極用基板
202、203 穴部
P1 ピッチ間隔
P2 ピッチ間隔
2 Catalytic electrode 21 Cation exchange membrane 22 Anode electrode 23 Cathode electrode 100 Ozone water generator 200 Diamond electrode 201 Electrode substrate 202, 203 Hole P1 Pitch interval P2 Pitch interval

1.矩形板状の電極用基板の表面に、ホウ素をドープしたダイヤモンドを蒸着により形成してなるダイヤモンド電極であって、
前記電極用基板に、当該電極用基板の両面を貫通する複数の穴部が、前記電極用基板の縦方向及び横方向に沿って整列して形成されており、
前記電極用基板は、当該電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士が、ピッチ間隔P1で形成された列と、
前記電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士が、前記ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成された列と、を有し、
前記ピッチ間隔P1で形成された列の数が、前記ピッチ間隔P2で形成された列の数よりも多く、
前記ピッチ間隔P1が0.1〜10mmの範囲内であり、前記ピッチ間隔P2が0.7〜15mmの範囲内であり、かつ、前記穴部の径が0.5〜10.0mmの範囲内であることを特徴とするダイヤモンド電極。
1. A diamond electrode formed by vapor-depositing boron-doped diamond on the surface of a rectangular plate electrode substrate,
In the electrode substrate, a plurality of holes penetrating both surfaces of the electrode substrate are formed in alignment along the vertical and horizontal directions of the electrode substrate,
The electrode substrate has a row in which holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate are formed at a pitch interval P1, and
The holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate have a row formed with a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1,
The number of columns that are formed at a pitch interval P1 is, rather multi than the number of rows formed by the pitch distance P2,
The pitch interval P1 is in the range of 0.1 to 10 mm, the pitch interval P2 is in the range of 0.7 to 15 mm, and the diameter of the hole is in the range of 0.5 to 10.0 mm. The diamond electrode characterized by being.

.前記穴部は、前記電極用基板の厚さ方向における側断面視で台形状をなしていることを特徴とする第1項又は2項に記載のダイヤモンド電極。 3 . The diamond electrode according to claim 1 or 2 , wherein the hole portion has a trapezoidal shape in a side sectional view in the thickness direction of the electrode substrate.

.第1項から第項までのいずれか一項に記載のダイヤモンド電極の製造方法であって、
前記電極用基板に、当該電極用基板の両面を貫通する複数の穴部を、前記電極用基板の縦方向及び横方向に沿って整列して形成する際に、
前記電極用基板に、当該電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士を、ピッチ間隔P1で形成する列と、
前記電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士を、前記ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成する列と、を設け、
前記ピッチ間隔P1で形成する列の数を、前記ピッチ間隔P2で形成する列の数よりも多くすることを特徴とするダイヤモンド電極の製造方法。
4 . The method for producing a diamond electrode according to any one of items 1 to 3 ,
When forming a plurality of holes penetrating both surfaces of the electrode substrate in the electrode substrate in alignment along the vertical and horizontal directions of the electrode substrate,
A row in which holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate are formed in the electrode substrate at a pitch interval P1,
A row in which holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate are formed at a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1, and
A method for manufacturing a diamond electrode, wherein the number of rows formed at the pitch interval P1 is larger than the number of rows formed at the pitch interval P2.

.第1項から第項までのいずれか一項に記載のダイヤモンド電極を備えたことを特徴とする電解水生成装置。 5 . An electrolyzed water generating apparatus comprising the diamond electrode according to any one of items 1 to 3 .

Claims (7)

矩形板状の電極用基板の表面に、ホウ素をドープしたダイヤモンドを蒸着により形成してなるダイヤモンド電極であって、
前記電極用基板に、当該電極用基板の両面を貫通する複数の穴部が、前記電極用基板の縦方向及び横方向に沿って整列して形成されており、
前記電極用基板は、当該電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士が、ピッチ間隔P1で形成された列と、
前記電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士が、前記ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成された列と、を有し、
前記ピッチ間隔P1で形成された列の数が、前記ピッチ間隔P2で形成された列の数よりも多いことを特徴とするダイヤモンド電極。
A diamond electrode formed by vapor-depositing boron-doped diamond on the surface of a rectangular plate electrode substrate,
In the electrode substrate, a plurality of holes penetrating both surfaces of the electrode substrate are formed in alignment along the vertical and horizontal directions of the electrode substrate,
The electrode substrate has a row in which holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate are formed at a pitch interval P1, and
The holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate have a row formed with a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1,
The diamond electrode, wherein the number of rows formed at the pitch interval P1 is larger than the number of rows formed at the pitch interval P2.
前記ピッチ間隔P2で形成された列が、前記電極用基板の縦方向又は横方向における長さの1〜15%の範囲内の中央部に位置することを特徴とする請求項1に記載のダイヤモンド電極。   2. The diamond according to claim 1, wherein the row formed at the pitch interval P <b> 2 is located at a central portion within a range of 1 to 15% of a length in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate. electrode. 前記ピッチ間隔P1が、0.1〜10mmの範囲内であり、
前記ピッチ間隔P2が、0.7〜15mmの範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のダイヤモンド電極。
The pitch interval P1 is within a range of 0.1 to 10 mm,
The diamond electrode according to claim 1 or 2, wherein the pitch interval P2 is in a range of 0.7 to 15 mm.
前記穴部の径が、0.5〜10.0mmの範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のダイヤモンド電極。   The diameter of the said hole part exists in the range of 0.5-10.0 mm, The diamond electrode as described in any one of Claim 1- Claim 3 characterized by the above-mentioned. 前記穴部は、前記電極用基板の厚さ方向における側断面視で台形状をなしていることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のダイヤモンド電極。   The diamond electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein the hole portion has a trapezoidal shape in a side sectional view in the thickness direction of the electrode substrate. 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のダイヤモンド電極の製造方法であって、
前記電極用基板に、当該電極用基板の両面を貫通する複数の穴部を、前記電極用基板の縦方向及び横方向に沿って整列して形成する際に、
前記電極用基板に、当該電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士を、ピッチ間隔P1で形成する列と、
前記電極用基板の縦方向又は横方向に互いに隣接する穴部同士を、前記ピッチ間隔P1よりも大きなピッチ間隔P2で形成する列と、を設け、
前記ピッチ間隔P1で形成する列の数を、前記ピッチ間隔P2で形成する列の数よりも多くすることを特徴とするダイヤモンド電極の製造方法。
A method for producing a diamond electrode according to any one of claims 1 to 5,
When forming a plurality of holes penetrating both surfaces of the electrode substrate in the electrode substrate in alignment along the vertical and horizontal directions of the electrode substrate,
A row in which holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate are formed in the electrode substrate at a pitch interval P1,
A row in which holes adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction of the electrode substrate are formed at a pitch interval P2 larger than the pitch interval P1, and
A method for manufacturing a diamond electrode, wherein the number of rows formed at the pitch interval P1 is larger than the number of rows formed at the pitch interval P2.
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のダイヤモンド電極を備えたことを特徴とする電解水生成装置。   An electrolyzed water generating apparatus comprising the diamond electrode according to any one of claims 1 to 5.
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