JP2738467B2 - オゾン水製造装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオゾン発生の装置に関す
るもので、より詳細には液体中に電極を対向するように
設け、この電極に電圧を印加することによりオゾンを発
生させるようにしたオゾン水製造装置に関するものであ
る。
るもので、より詳細には液体中に電極を対向するように
設け、この電極に電圧を印加することによりオゾンを発
生させるようにしたオゾン水製造装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】オゾンは殺菌・消毒・漂白・脱臭作用が
優れているので各種用途に使用されており、最近は多用
途向きで小型のオゾン発生装置に対する要求が増大して
いる実情である。従来小型オゾン発生装置としては紫外
線型のものが使用されてきたが、近来は日本で開発され
た小型セラミック製の沿面放電型のものが使用されてい
る。
優れているので各種用途に使用されており、最近は多用
途向きで小型のオゾン発生装置に対する要求が増大して
いる実情である。従来小型オゾン発生装置としては紫外
線型のものが使用されてきたが、近来は日本で開発され
た小型セラミック製の沿面放電型のものが使用されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のオ
ゾン発生装置は水中で直接オゾンを発生させるものでは
なく、水中にオゾンを注入させるためには送風機により
搬送空気をオゾン発生装置内に送り、かくしてオゾンを
含有する搬送空気を気泡発生機能を利用して水中に注入
し、気泡中のオゾンが水との接触により水中に混入する
ようにした方法が使用されている。従って気泡発生器と
送風機との設置が必須であり、それに伴う経済的負担は
勿論、これらによる孔の閉塞、効率の低下、騒音などが
問題となり、また加湿器や洗濯機などのように、人々が
居住する生活空間においてこのような装置が使用された
場合は、水中に溶存されなかったオゾンが搬送空気と共
に生活空間に流出して人体に害を及ぼす問題も生ずるお
それがある。
ゾン発生装置は水中で直接オゾンを発生させるものでは
なく、水中にオゾンを注入させるためには送風機により
搬送空気をオゾン発生装置内に送り、かくしてオゾンを
含有する搬送空気を気泡発生機能を利用して水中に注入
し、気泡中のオゾンが水との接触により水中に混入する
ようにした方法が使用されている。従って気泡発生器と
送風機との設置が必須であり、それに伴う経済的負担は
勿論、これらによる孔の閉塞、効率の低下、騒音などが
問題となり、また加湿器や洗濯機などのように、人々が
居住する生活空間においてこのような装置が使用された
場合は、水中に溶存されなかったオゾンが搬送空気と共
に生活空間に流出して人体に害を及ぼす問題も生ずるお
それがある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の如き問題
点を解決するため送風機や気泡発生装置を必要としない
ようオゾンを水中で直接発生させる装置を提供すること
を目的とするものである。更に、本発明は簡単な構造に
より多量のオゾンを発生させる装置を提供するものであ
る。また本発明は簡単な構想である上に故障率の小さい
オゾン発生装置を提供することを目的とするものであ
る。本発明は液体(水またはH2 SO4 ,HCIO4 ,
HBF4 ,H3 PO4 等の水溶液)中に対向する電極を
設け、この電極に電源を印加して水分子(H2 O)を分
解して生じた酸素(O)と酸素(O2 )とを結合させ、
極めて小さい多数のオゾン気泡(O3 )を発生させ溶存
するようにした液中におけるオゾン発生装置であり、こ
のようにオゾンを溶存する水を直接または間接に使用
し、或るいは液中からオゾンを大気中に分離使用して殺
菌、消毒、漂白等をすることができる。
点を解決するため送風機や気泡発生装置を必要としない
ようオゾンを水中で直接発生させる装置を提供すること
を目的とするものである。更に、本発明は簡単な構造に
より多量のオゾンを発生させる装置を提供するものであ
る。また本発明は簡単な構想である上に故障率の小さい
オゾン発生装置を提供することを目的とするものであ
る。本発明は液体(水またはH2 SO4 ,HCIO4 ,
HBF4 ,H3 PO4 等の水溶液)中に対向する電極を
設け、この電極に電源を印加して水分子(H2 O)を分
解して生じた酸素(O)と酸素(O2 )とを結合させ、
極めて小さい多数のオゾン気泡(O3 )を発生させ溶存
するようにした液中におけるオゾン発生装置であり、こ
のようにオゾンを溶存する水を直接または間接に使用
し、或るいは液中からオゾンを大気中に分離使用して殺
菌、消毒、漂白等をすることができる。
【0005】本発明で用いる対向する電極は、イオン交
換膜などの隔膜を用いて両極間を区切り陽極室や陰極室
を設けることなく、そのまま液体中に浸漬され使用され
る。電極の形状は細帯形、すなわち、帯状の電極に切り
欠き部を設けたような形状であり、具体的には、図1に
示されように1つの細長い薄片の片側に、もしくは両側
に多数の別の細長い薄片を延ばしたような形状の電極
で、例えていえば、この電極は「櫛」や「魚の骨」のよ
うな形状を有するものである。さらに、電極自体を多孔
性基板で成形した多孔性板型の電極とすることも、ま
た、網状とした網型電極としても本発明の電極として使
用することができる。 (作用) 本発明に係る装置を水中に設置した場合、水中で直接分
子大程の極めて小さいオゾン気泡を発生させその全部を
水中に溶存させるので、送風機や気泡発生器の如き付随
装置を必要とせず、また生活空間へのオゾンの流出も生
じない長所を有するものである。
換膜などの隔膜を用いて両極間を区切り陽極室や陰極室
を設けることなく、そのまま液体中に浸漬され使用され
る。電極の形状は細帯形、すなわち、帯状の電極に切り
欠き部を設けたような形状であり、具体的には、図1に
示されように1つの細長い薄片の片側に、もしくは両側
に多数の別の細長い薄片を延ばしたような形状の電極
で、例えていえば、この電極は「櫛」や「魚の骨」のよ
うな形状を有するものである。さらに、電極自体を多孔
性基板で成形した多孔性板型の電極とすることも、ま
た、網状とした網型電極としても本発明の電極として使
用することができる。 (作用) 本発明に係る装置を水中に設置した場合、水中で直接分
子大程の極めて小さいオゾン気泡を発生させその全部を
水中に溶存させるので、送風機や気泡発生器の如き付随
装置を必要とせず、また生活空間へのオゾンの流出も生
じない長所を有するものである。
【0006】
【実施例】本発明を実施例に基づいて以下詳細に説明す
る。 実施例1 第1図は本発明の1実施例を示し、水の流出入を可能と
した流出入口(4)(4´)を設けた容器(1)中に3
対の細帯状の電極(2)(2´)を1mmの間隔に各1対
の電極が対向するよう基板(5)上に交互に配置し、各
対向する電極(2)(2´)の片方には外部電極接続端
子(3)(3´)を連設し、この外部電極端子(3)
(3´)にパルス電源回路から電圧を印加すると、水中
の対向する電極(2)(2´)から水の分子が分解され
水中でオゾンが発生するようにしたものである。対向す
る電極はオゾンの所要量により1対のみを設けてもよ
く、2対またはそれ以上多数を設けることも可能であ
る。電極材料としては白金(Pt)、酸化鉛(PbO
2 )、酸化錫(SnO2 )などの酸化しにくい金属を使
用して実験したところ満足な結果が得られた。電極間の
間隔は電極の大きさとパルス電圧により0.01〜2mm
の範囲内で調節が可能である。この際発生するオゾンの
量はオゾン発生用電極である対向する電極(2)(2
´)の細帯の長さを大きくし、又は供給電流を増加させ
ることにより増やすことができる。この対向する電極
(2)(2´)は線状に構成することもできるが、線が
長くなると使用中に短絡が生じやすい欠点を有すること
になる。しかし絶縁基板上にプリント,メッキ,又は半
導体製造技法(真空蒸着,CVD,エッチング,スクリ
ーン印刷等)等により形成した細帯形の場合は使用材料
が少量ですみ、大量生産も容易である上に、使用中の短
絡などの問題も生じない長所を有する。また第1図とは
異なり、容器(1)の上方にも追加設置が可能である。 実施例2
る。 実施例1 第1図は本発明の1実施例を示し、水の流出入を可能と
した流出入口(4)(4´)を設けた容器(1)中に3
対の細帯状の電極(2)(2´)を1mmの間隔に各1対
の電極が対向するよう基板(5)上に交互に配置し、各
対向する電極(2)(2´)の片方には外部電極接続端
子(3)(3´)を連設し、この外部電極端子(3)
(3´)にパルス電源回路から電圧を印加すると、水中
の対向する電極(2)(2´)から水の分子が分解され
水中でオゾンが発生するようにしたものである。対向す
る電極はオゾンの所要量により1対のみを設けてもよ
く、2対またはそれ以上多数を設けることも可能であ
る。電極材料としては白金(Pt)、酸化鉛(PbO
2 )、酸化錫(SnO2 )などの酸化しにくい金属を使
用して実験したところ満足な結果が得られた。電極間の
間隔は電極の大きさとパルス電圧により0.01〜2mm
の範囲内で調節が可能である。この際発生するオゾンの
量はオゾン発生用電極である対向する電極(2)(2
´)の細帯の長さを大きくし、又は供給電流を増加させ
ることにより増やすことができる。この対向する電極
(2)(2´)は線状に構成することもできるが、線が
長くなると使用中に短絡が生じやすい欠点を有すること
になる。しかし絶縁基板上にプリント,メッキ,又は半
導体製造技法(真空蒸着,CVD,エッチング,スクリ
ーン印刷等)等により形成した細帯形の場合は使用材料
が少量ですみ、大量生産も容易である上に、使用中の短
絡などの問題も生じない長所を有する。また第1図とは
異なり、容器(1)の上方にも追加設置が可能である。 実施例2
【0007】第2図は本発明の他の実施例を示し、対向
する電極を多孔性基板(12)(12´)で形成して外
部電極接続端子(13)(13´)を連設し水の流出入
口(14)(14´)を有する容器(11)中に、対向
するように隔離材(15)(15´)を介在させて設置
した水中におけるオゾン発生装置を示すものである。上
記の如き水中におけるオゾン発生装置を実験したとこ
ろ、オゾン発生効率は多少低減したけれども、電極の短
絡による問題点は解消した。多孔性基板電極(12)
(12´)は網型の電極に構成することも勿論可能であ
る。本発明者の韓国特願第87−15779号及び第8
8−9916号は、対向する電極の形状を線型、針状
型、環状型に構成したものであるが、このような構成に
おいてオゾン発生量を増やすべく装置を大きくした場
合、線型のものは線の長さが長くなり使用中に線の短絡
がひんぱんに生じ、針状型のものは製造上および使用
上、針棒の先端の摩耗等の問題点があり、環状のものは
対向する電極板の隔たりを極めて接近させたときは電極
板の間に生じたオゾンが両電極板の間から外部に出るの
が困難となり放熱効果も不良であるのでオゾンの発生効
率が高くない欠点を有し、従って本発明の装置には使用
できないものである。そこで本発明者は各種形状の電極
を作って実験したところ、電極の形状を細帯形に絶縁基
板上に形成することにより上記の問題点を全て解消する
ことができたのである。即ち、プリント、メッキ、又は
半導体製造技法などを利用することにより、電極間の隔
たりを一定に保持し、しかもその隔たりを極めて近接
(0.01〜1mm)させることができるので、電極相互
間に印加される電圧が大いに減少し電極の間で熱として
消耗される電力を最小限度にへらすことができるので、
板状電極の形状に比してオゾンの発生効率が非常に高く
なるのみならず、対向する細帯の端面の間に大きな不平
等電界が形成されるのでオゾンの発生効率が大となり、
また線型や針状の電極に比して短絡事故や摩耗性の問題
が解消し、装置の信頼性と安定性とが大きく向上するの
は勿論、使用材料(例えばPt等)の量も大いに減少
(1/10以下)して大量生産が容易となり、製造コス
トを大きく低減させることができるものである。
する電極を多孔性基板(12)(12´)で形成して外
部電極接続端子(13)(13´)を連設し水の流出入
口(14)(14´)を有する容器(11)中に、対向
するように隔離材(15)(15´)を介在させて設置
した水中におけるオゾン発生装置を示すものである。上
記の如き水中におけるオゾン発生装置を実験したとこ
ろ、オゾン発生効率は多少低減したけれども、電極の短
絡による問題点は解消した。多孔性基板電極(12)
(12´)は網型の電極に構成することも勿論可能であ
る。本発明者の韓国特願第87−15779号及び第8
8−9916号は、対向する電極の形状を線型、針状
型、環状型に構成したものであるが、このような構成に
おいてオゾン発生量を増やすべく装置を大きくした場
合、線型のものは線の長さが長くなり使用中に線の短絡
がひんぱんに生じ、針状型のものは製造上および使用
上、針棒の先端の摩耗等の問題点があり、環状のものは
対向する電極板の隔たりを極めて接近させたときは電極
板の間に生じたオゾンが両電極板の間から外部に出るの
が困難となり放熱効果も不良であるのでオゾンの発生効
率が高くない欠点を有し、従って本発明の装置には使用
できないものである。そこで本発明者は各種形状の電極
を作って実験したところ、電極の形状を細帯形に絶縁基
板上に形成することにより上記の問題点を全て解消する
ことができたのである。即ち、プリント、メッキ、又は
半導体製造技法などを利用することにより、電極間の隔
たりを一定に保持し、しかもその隔たりを極めて近接
(0.01〜1mm)させることができるので、電極相互
間に印加される電圧が大いに減少し電極の間で熱として
消耗される電力を最小限度にへらすことができるので、
板状電極の形状に比してオゾンの発生効率が非常に高く
なるのみならず、対向する細帯の端面の間に大きな不平
等電界が形成されるのでオゾンの発生効率が大となり、
また線型や針状の電極に比して短絡事故や摩耗性の問題
が解消し、装置の信頼性と安定性とが大きく向上するの
は勿論、使用材料(例えばPt等)の量も大いに減少
(1/10以下)して大量生産が容易となり、製造コス
トを大きく低減させることができるものである。
【0008】しかし極小型のオゾン発生装置の場合は、
前述の韓国特願第87−15779号および第88−9
916号における如き電極の形状に構成しても利用しよ
うとするオゾンの量が少ないので、対向する電極の形状
も簡単なものですまされるので別に問題はない。また細
帯形の対向する電極が形成された絶縁基板は容器の上下
側のみならず、中間位置に設置することも可能であり、
特に細帯形の対向電極を絶縁基板の両面に設ける場合
は、設置位置に制限を受けない。そして、対向電極
(2)(2´)を形成した基板(5)は本出願の如き平
板型と使用の用途により円筒型、四面体型、パイプ型な
ど各種の形状に変形可能であり、またこの基板(5)の
多数個を直列または並列に連結して使用する用途および
必要とするオゾン量の変化に合せて増減使用することが
できる。またこの基板(5)に直接孔をあけて、この電
極板を通して水が流れるようにして使用することもでき
る。本発明は前述の韓国特願第87−15779号(水
中におけるオゾン発生方法およびその装置)と、第88
−9916号(オゾン水の製造方法および装置)におけ
る電源印加装置を改良したものである。即ち、韓国特願
第87−15779号および第88−9916号の場
合、直流電圧を印加するものとされているので、使用時
間の増加に伴い、対向する電極に水中の不純物が大いに
付着し電流を大きく減少させ、したがってオゾンの発生
量も大きく減少し、結局使用不可能となる欠点を有して
いた。そこで本発明では対向電極(2)(2´),(1
2)(12´)に直流電圧の外、正負が交番(21)
(22)する矩形波電圧(20)を印加することによ
り、不純物の付着を全然なくすることができ、更に交番
パルス電圧の周波数を変動させることにより、直流電圧
印加時のオゾン発生量よりもオゾン発生量を大きく増加
(最大1.5倍)させることができる。この場合、交番
する矩形波パルス電圧(20)に休止時間(23)をも
たせることが可能であり、またこの休止時間(23)を
適切に選べば(0.1〜1000mS)電源回路内の出
力半導体素子を保護する役割を果たすことになる。しか
し使用電流が少ないときは休止時間(23)を設けなく
てもよい場合もある。また本発明のオゾン発生装置を電
気伝導度が大きくない水の代わりに電気伝導度の大きい
停滞溶液(例H2 SO4 、HCIO4 、HBF4 、H3
PO4 等)を入れた上開の溶液槽内に設置して電源電圧
(直流またはパルス)を印加すると溶液中に大きな電流
が流れ、この電流に比例して多量のオゾンが発生し溶液
中で飽和状態となり、更に溶液槽内からオゾン気泡が空
気中に放出される。この際、搬送気体(空気、窒素な
ど)を溶液槽の上方に送ると、搬送気体中にオゾンが含
まれるようになり、オゾン濃度も搬送気体の流量の調節
により調節可能である。
前述の韓国特願第87−15779号および第88−9
916号における如き電極の形状に構成しても利用しよ
うとするオゾンの量が少ないので、対向する電極の形状
も簡単なものですまされるので別に問題はない。また細
帯形の対向する電極が形成された絶縁基板は容器の上下
側のみならず、中間位置に設置することも可能であり、
特に細帯形の対向電極を絶縁基板の両面に設ける場合
は、設置位置に制限を受けない。そして、対向電極
(2)(2´)を形成した基板(5)は本出願の如き平
板型と使用の用途により円筒型、四面体型、パイプ型な
ど各種の形状に変形可能であり、またこの基板(5)の
多数個を直列または並列に連結して使用する用途および
必要とするオゾン量の変化に合せて増減使用することが
できる。またこの基板(5)に直接孔をあけて、この電
極板を通して水が流れるようにして使用することもでき
る。本発明は前述の韓国特願第87−15779号(水
中におけるオゾン発生方法およびその装置)と、第88
−9916号(オゾン水の製造方法および装置)におけ
る電源印加装置を改良したものである。即ち、韓国特願
第87−15779号および第88−9916号の場
合、直流電圧を印加するものとされているので、使用時
間の増加に伴い、対向する電極に水中の不純物が大いに
付着し電流を大きく減少させ、したがってオゾンの発生
量も大きく減少し、結局使用不可能となる欠点を有して
いた。そこで本発明では対向電極(2)(2´),(1
2)(12´)に直流電圧の外、正負が交番(21)
(22)する矩形波電圧(20)を印加することによ
り、不純物の付着を全然なくすることができ、更に交番
パルス電圧の周波数を変動させることにより、直流電圧
印加時のオゾン発生量よりもオゾン発生量を大きく増加
(最大1.5倍)させることができる。この場合、交番
する矩形波パルス電圧(20)に休止時間(23)をも
たせることが可能であり、またこの休止時間(23)を
適切に選べば(0.1〜1000mS)電源回路内の出
力半導体素子を保護する役割を果たすことになる。しか
し使用電流が少ないときは休止時間(23)を設けなく
てもよい場合もある。また本発明のオゾン発生装置を電
気伝導度が大きくない水の代わりに電気伝導度の大きい
停滞溶液(例H2 SO4 、HCIO4 、HBF4 、H3
PO4 等)を入れた上開の溶液槽内に設置して電源電圧
(直流またはパルス)を印加すると溶液中に大きな電流
が流れ、この電流に比例して多量のオゾンが発生し溶液
中で飽和状態となり、更に溶液槽内からオゾン気泡が空
気中に放出される。この際、搬送気体(空気、窒素な
ど)を溶液槽の上方に送ると、搬送気体中にオゾンが含
まれるようになり、オゾン濃度も搬送気体の流量の調節
により調節可能である。
【0009】
【発明の効果】このような方法は従来のオゾン発生装置
とはその発生原理が全然異なるものであるが、同様の用
途に使用可能であり、しかも従来のオゾン発生濃度(2
%)に比してより高い濃度(10%)までも得られる長
所を有するものであり、効率の向上をも期することので
きる長所を有するものである。このような本発明の装置
は従来の型の用途の如く空気中におけるオゾン発生装置
としても使用可能であり、水中に溶存するオゾンを得る
ためには従来の型のものに比して送風機や気泡発生器を
使用しないので経済的であり、故障率が小さく、生活空
間へのオゾンの洩出がなく、装置の効率と寿命、信頼性
が大きいので、各種用途に適合するオゾン発生装置であ
り、極めて有効に使用できるものである。即ち、食品製
造工程中、製薬工程中、小用途の上下水処理、食品およ
び農水産物の殺菌、保管、貯蔵、そして一般産業におい
ては勿論、一般家庭や公衆衛生業(食品業所、ホテル、
病院、ふろ屋など)における殺菌消毒など、各種分野に
おいて極めて適切に適用、使用できるものである。
とはその発生原理が全然異なるものであるが、同様の用
途に使用可能であり、しかも従来のオゾン発生濃度(2
%)に比してより高い濃度(10%)までも得られる長
所を有するものであり、効率の向上をも期することので
きる長所を有するものである。このような本発明の装置
は従来の型の用途の如く空気中におけるオゾン発生装置
としても使用可能であり、水中に溶存するオゾンを得る
ためには従来の型のものに比して送風機や気泡発生器を
使用しないので経済的であり、故障率が小さく、生活空
間へのオゾンの洩出がなく、装置の効率と寿命、信頼性
が大きいので、各種用途に適合するオゾン発生装置であ
り、極めて有効に使用できるものである。即ち、食品製
造工程中、製薬工程中、小用途の上下水処理、食品およ
び農水産物の殺菌、保管、貯蔵、そして一般産業におい
ては勿論、一般家庭や公衆衛生業(食品業所、ホテル、
病院、ふろ屋など)における殺菌消毒など、各種分野に
おいて極めて適切に適用、使用できるものである。
【図1】本発明の1実施例を示す図面である。
【図2】本発明の他の実施例を示す図面である。
【図3】本発明の装置に印加される電圧波形図である。
2,2´ 対向電極 5 絶縁基板 12,12´ 網型対向電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャエ ドゥック ムーン 大韓民国 タエグ スソン−ク ブメオ −ドン 300 ガーデン ハイツ 101− 502 (56)参考文献 特開 平1−312092(JP,A) 特公 昭63−67556(JP,B2)
Claims (4)
- 【請求項1】 正負交番する矩形波パルス電圧が印加さ
れた1対以上の対向する電極(2)(2′)を水または
水溶液中に設けることを特徴とするオゾン水製造装置。 - 【請求項2】 正負交番する矩形波パルス電圧が休止時
間を持つ請求項1記載のオゾン水製造装置。 - 【請求項3】 対向する電極(2)(2′)の少なくと
も片方を細帯形に形成した請求項1記載のオゾン水製造
装置。 - 【請求項4】 細帯形の対向する電極(2)(2′)を
絶縁基板(5)上に交互に設けた請求項3記載のオゾン
水製造装置。
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---|---|
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ITMI20121909A1 (it) | 2012-11-09 | 2014-05-10 | Industrie De Nora Spa | Cella elettrolitica dotata di microelettrodi |
FR3000749B1 (fr) * | 2013-01-08 | 2016-05-06 | Centre Nat De La Rech Scient (C N R S) | Dispositif et procede de synthese d'especes intermediaires d'une entite chimique par voie electrochimique |
KR101668985B1 (ko) * | 2014-06-19 | 2016-11-09 | 주식회사 공진에너지 | 전기분해를 이용한 열 발생 장치 |
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- 1990-03-03 KR KR9002787A patent/KR920003216B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1991
- 1991-02-27 US US07/661,203 patent/US5154895A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-01 DE DE4106568A patent/DE4106568C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-04 JP JP3061079A patent/JP2738467B2/ja not_active Expired - Fee Related
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DE4106568C2 (de) | 1996-02-01 |
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US5154895A (en) | 1992-10-13 |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |