JP3025473B2 - 電解オゾン発生器およびそれを作るための方法 - Google Patents

電解オゾン発生器およびそれを作るための方法

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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解オゾン発生器
およびそれを作るための方法に関し、電気化学技術およ
びオゾン応用技術の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】消毒および滅菌のためにオゾンを用いる
ことの利点は、より多くの注目を集めている。現在のと
ころ、オゾン発生のための高周波数／電圧コロナ放電法
がもっとも用いられているが、オゾン発生のための電気
化学的方法を研究し、開発する大きな関心が払われてき
た。オゾン発生のための電気化学の基本原理は周知であ
り、次のとおりである、すなわち、原料としてイオン交
換水を用い、外的な直流電力を掛け、アノードとカソー
ドで次の電気化学反応がそれぞれ起こるであろう。
【０００３】カソードでの水素発生反応は、 ２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 ↑ （１） カソードでの陰極脱分極反応は、 １／２Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ （２） アノードでの主な反応は、 Ｈ2 Ｏ→１／３Ｏ3 ↑＋２ｅ- ＋２Ｈ+ （３） アノードでの副反応は、 Ｈ2 Ｏ→１／２Ｏ2 ↑＋２ｅ- ＋２Ｈ+ （４） アノードで発生したプロトンは、直流電場の下で、カチ
オン交換膜を通して水溶媒和プロトンの形態においてカ
ソードに向かって移動する。
【０００４】上記の電気化学的理論によれば、電解オゾ
ン発生器の本質的な部分は、電解槽である。その槽は、
アノード、カソード、電解液および水を有していなけれ
ばならない。
【０００５】中国特許出願ＣＮ８６１０８７９２Ａは、
膜、多くの導電性粒子および一片の水透過性および導電
性の基板を含む固形ポリマー電解質の構造を記載し、こ
こで、導電性粒子および水透過性および導電性基板（集
電板としての）は物理的または電気的方法において互い
に接触し、膜に挿入されるかまたは膜と結合する。膜
は、フッ化炭素化合物から作られることが好ましい。水
透過性および導電性基板をそれに挿入するために、その
フッ化炭素化合物を熱可塑性相とすることが好ましい。
水透過性および導電性基板は、炭素布、炭素紙、金属
網、金属フェルト、および多孔性金属シートその他から
選択することができ、炭素布が好ましい。圧縮、溶媒と
の混合および膜または他のポリマー粉末との混合のよう
な技術の使用により、活性電気的触媒粒子は膜表面に加
えられ得る。前記技術の態様は、活性電気的触媒粒子の
膜を、まず最初に活性電気的触媒粒子を熱可塑性ＰＴＦ
Ｅまたは膜のいずれかと粘着させることにより調製する
ことである。粘着材料／触媒の組成物は、多孔性膜状態
に作られる。次いでそれは集電体および膜の間に積層さ
れ得る。
【０００６】その膜は、３０μｍのサイズを有する１０
重量％の炭素粒子を含み、５％の白金粒子を有する熱可
塑性イオン交換膜の混合物として調製され得る。その混
合物は、０．０２５ｍｍ未満の厚さを有する膜を調製す
るために、１．２５分の間、３１０℃の温度および１ト
ン／ｉｎ2 （１５５ａｔｍ）の圧力で熱圧縮され得る。
膜は、通例の熱圧縮技術により、炭素布の集電体と膜と
の間に積層し得る。次いで炭素布は、炭素布といっしょ
の膜が約３０秒の間、１２０℃の温度および１ａｔｍの
圧力で予備加熱され、次いで、同じ温度および１〜２ト
ン／ｉｎ2 （１５５〜３１０ａｔｍ）の圧力で２２５秒
間維持され、次いで、約６０秒間２〜３トン／ｉｎ
2 （３１０〜４６５ａｔｍ）の圧力で加熱するような方
式で膜に挿入され得る。
【０００７】ＪＰ８８１８２／９２は、ＵＳデュポン・
カンパニーにより製造されるタイプ１１７のペルフルオ
ロスルホン酸カチオン交換膜の使用を示唆し、それは、
販売されているイオン粉末（イオン交換樹脂粉末）の懸
濁液で膜表面を被覆し、多孔性イオン交換樹脂膜を形成
するために５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を掛け、１８０〜２０
０℃で３０分間加熱することからなる。その被覆表面の
厚さは、１００μｍである。多孔性イオン交換膜の一表
面は、アノードとしての多孔性層を形成するために二酸
化鉛がしっかりと堆積し、一方、カソードを形成するた
めにイオン交換膜の他方の表面上にはルテニウムフィル
ムが化学的にめっきされる。
【０００８】二酸化鉛アノードの調製のための詳細な手
順は以下のとおりである。まず最初に、焼結されたタン
タル粉末からできている基板を７５％チタンおよび２５
％白金の溶液により被覆し、次いで、熱分解により白金
／タンタルの中間層を形成する。８００ｇ／ｌの硝酸鉛
溶液が電解液として用いられ、少量の硝酸が加えられた
後、溶液は７０℃に加熱され、次いで前記基板は電解液
中に浸漬される。電解液は１０Ａ／ｄｍ2 の電流密度で
予備電解され、次いで、アノードを形成するために、α
−二酸化鉛の層を４Ａ／ｄｍ2 の電流密度の下で、基板
表面上に電気的に堆積させる。その二酸化鉛の層の厚さ
は１００μｍである。電極構造を形成するために、この
二酸化鉛アノードをイオン交換樹脂膜の一方の側で、
１．０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力できつく圧縮する。
【０００９】ＪＰ４３３８９／９０およびＪＰ４３３９
０／９０はイオン交換樹脂膜および二酸化鉛電極コネク
ターを製造するための方法を提供し、それは、オゾン発
生のためのアノード触媒としての二酸化鉛被覆層が前記
イオン交換樹脂膜の一方の表面上に堆積し得るように、
鉛イオンを含む水溶液をカチオンまたはアニオン交換樹
脂膜に与える一方、次亜塩素酸溶液（または臭素溶液）
をその膜の他方の側に与えることからなる。
【００１０】ＵＳ４９２７８００は二酸化鉛の電気的堆
積層からなる電極触媒を開示し、それは、そこに分散さ
れたβ−二酸化鉛粉末を含む粒子および、それを製造す
るための方法を開示する。粒子はβ−二酸化鉛粉末を含
み、場合に応じてＰＴＦＥ、寒天、ペルフルオロイオン
交換樹脂およびその他から選択される電解的補触媒（ｃ
ｏｃａｔａｌｙｓｔ）を含む。電極触媒は、水の電解に
よりオゾンを作ることおよび水溶液の電解により過酸化
物を作ることについて有用である。
【００１１】上記の特許出願には共通の特徴がある。す
なわち、用いられたすべての電解質は固体ポリマー電解
質（ＳＰＥ）であり、典型的にはペルフルオロスルホン
酸カチオン交換膜であり、それは電解槽中で電解質とし
て働くのみならず、カソードおよびアノード室の間で絶
縁膜（ｉｓｏｌａｔｉｎｇ ｍｅｍｂｒａｎｅ）として
も働く。
【００１２】典型的には、カソード素材（触媒）は、白
金族金属、金、銀、ニッケル、ルテニウムまたはそれら
の混合物から選択される。
【００１３】典型的には、アノード素材（触媒）は、白
金族金属、金、またはそれらの混合物、およびガラス質
の炭素、二酸化鉛から選択される。
【００１４】固体ポリマー電解質を有する上記の電解オ
ゾンジェネレーターの製造には次の３つのプロセスが関
わる。
【００１５】１．電極複合膜は熱圧縮プロセスにより製
造される。複雑な手順、厳しい条件、および高圧／温度
の必要性の結果、高いコストのプロセスとなる。加え
て、もし電極複合膜がジェネレーター全体に組み込まれ
るのに間に合わなかった場合、貯蔵空間における温度と
湿度の変化により、膜における水分含量はそれにしたが
って変化するであろうし、電極複合膜は対応する変形を
被るであろう。
【００１６】２．化学めっき（すなわち、電解なし）が
広がることにより、電気的触媒層がイオン交換膜の１つ
の側または２つの側に形成される。化学めっきプロセス
の間の、金属イオン、酸化剤または還元剤の濃度の変化
により、それぞれの調製において電極膜組成物の均一性
を保証することはほとんどなく、したがって、それぞれ
の成分の濃度、温度およびｐＨは厳密に不変に維持され
なければならず、さもなければ、触媒層の質はほとんど
保証されない。
【００１７】３．アノード触媒を調製する（例えば酸化
鉛が用いられるとき）ために、多孔性チタンが基質とし
て用いられる。基質上で、１層のβ−酸化鉛が電気的に
再沈着する。電解液において、一定の濃度の鉛イオンお
よび他の内容物が保証されねばならない。（上記分散め
っきプロセスを参照とするβ−酸化鉛粒子を含む構成成
分、ＰＴＦＥ、寒天、ペルフルオロイオン交換樹脂、そ
の他）このプロセスにおいて、めっき層における酸化鉛
の結晶形態は、ｐＨの値が変化するのにしたがって変化
するであろう。
【００１８】それゆえ、固体ポリマー電解質を有する電
解的オゾンジェネレーターにおいて用いられる触媒／イ
オン交換膜電極組成物の製造の技術において存在する、
複雑な手順、高いコストおよび大規模工業的製造の実行
不可能性のような幾つかの不利益および欠点が存在す
る。
【００１９】それに加えて、電解的オゾンジェネレータ
ーにおける電気化学的反応によりオゾンおよび酸素が発
生するとき、イオン交換水の消費が必須であり（式
（３）および（４）を参照）、電気化学的反応において
はプロトンの消費も起こる（式（１）および（２）を参
照）。プロトンは、アノード反応により生成し、カチオ
ン交換膜を通って、カソード／カチオン交換膜の界面に
移動するが、しかしそれはつねに水溶媒和プロトンの形
態で動き、それで、カソード室中のイオン交換水は電解
反応の進行とともに徐々に増加していき、一方、アノー
ド室中のそれは対応して減少する。その間に、界面で電
気化学的反応から熱が発生し、もしヒートシンキング
（熱減少）のための手段が採用されなければ、オゾンの
生産効率は減少するであろう。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、複雑なプロセスおよび高いコストのような電極製造
における先行技術の不利益を克服することであり、電解
オゾン発生器（ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ａｐｐａｒａｔ
ｕｓ）を提供することである。その機械は、独立の膜か
ら作られた複合体電極構造を有する。単純なプロセスに
より、低コストで大量生産を実現することは簡単であ
る。一方で、本発明による機械のカソード／アノード室
におけるイオン交換水は自動的に平衡を取ることがで
き、大気よりも高い圧力を有するオゾンを得ることがで
き、オゾン発生についての高い効率が達せられる。
【００２１】本発明のもう一つの目的は、上記の電解オ
ゾン発生器（ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇａｐｐａｒａｔｕ
ｓ）に取り付けられた電解オゾンジェネレーターを製造
するための方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明による電解オゾン
発生器は、電解オゾンジェネレーター、アノード循環水
パイプを通して前記ジェネレーターのアノード室に接続
されたアノード水タンク、およびカソード循環水パイプ
を通してそのジェネレーターのカソード室に接続された
カソード水タンクを含む。
【００２３】本発明の電解オゾン発生器によれば、電解
オゾンジェネレーターは、独立のカチオン交換膜、独立
のアノード触媒膜およびカチオン交換膜の両側それぞれ
に対して密に当接した独立のカソード触媒膜、アノード
触媒膜の他方の側でのアノード多孔性集電板、ならびに
カソード触媒膜の他方の側でのカソード多孔性集電板を
具備する。
【００２４】前記カチオン交換膜は、先行技術において
通常用いられるペルフルオロスルホン酸カチオン交換樹
脂から作られる。アノード触媒膜は、ポリテトラフルオ
ロエチレンおよび二酸化鉛を含む０．２〜０．３ｍｍの
厚さの膜である。カソード触媒膜は、ポリテトラフルオ
ロエチレンおよび白金−炭素粉末を含む０．１〜０．２
ｍｍの厚さの膜である。アノード多孔性集電板は、白
金、錫およびアンチモンの導電性酸化物の層により被覆
された、焼結した多孔性チタンの板である。カソード多
孔性集電板は、焼結した多孔性チタンの板である。
【００２５】本発明の電解オゾン発生器によれば、カソ
ード水タンクの位置はアノード水タンクのそれより高い
ところにあり、一方向平衡弁（オン／オフタイプの磁力
弁）はカソード水タンクとアノード水タンクの間に位置
してイオン交換水の自動的な平衡を実現し、圧縮された
オゾンの出力を可能とする。カソードおよびアノード水
タンク中のイオン交換水は、オゾン発生のための原料と
して用いられるのみならず、カソードおよびアノードに
とっての循環する冷却剤としても用いられる。本発明の
オゾン発生器のオゾンジェネレーターを製造するための
プロセスは以下のことからなる、すなわち、 ａ．５〜１５重量％の白金を含む白金炭素粉末およびあ
る量の２次蒸留水（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｄｉｓｔｉｌ
ｌｅｄ ｗａｔｅｒ）を有するポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）エマルジョン（懸濁液）の混合物を水
浴中で約８０℃で攪拌してペーストを形成し、次いで、
３０〜４０℃の温度でペーストを反復してローラー掛け
して、約０．１〜０．２ｍｍの厚さの膜を形成する。こ
こで、ＰＴＦＥの重量は、白金炭素粉末の５〜１５％で
あり、前記のローラー掛けされた膜を５０〜６０℃で乾
燥し、次いでそれを要求されるサイズに切断してカソー
ド触媒膜３３を得る。
【００２６】ｂ．二酸化鉛粉末およびある量の２次蒸留
水を有するＰＴＦＥエマルジョンの混合物を水浴中で約
８０℃で攪拌してペーストを形成し、次いで、３０〜４
０℃の温度でペーストを反復してローラー掛けして０．
２〜０．３ｍｍの厚さの膜を形成する。ここで、ＰＴＦ
Ｅの重量は、二酸化鉛の１〜５％であり、前記のローラ
ー掛けされた膜を５０〜６０℃で乾燥し、次いでそれを
要求されるサイズに切断してアノード触媒膜３５を得
る。
【００２７】ｃ．前処理のために５〜２０重量％塩酸溶
液中で、焼結した多孔性チタンプレートを脱脂およびエ
ッチングし、次いで、塩素イオンが存在しなくなるまで
２次蒸留水でそれを洗浄し、次いでそのプレートを乾燥
し、白金、錫およびアンチモンを含む有機溶液でその表
面を被覆し、５００〜５３０℃の電気ストーブ中で酸化
してその表面上に白金、錫およびアンチモンを含む電気
伝導性酸化物の薄い層を形成し、アノード多孔性集電板
３６を得る。
【００２８】ｄ．前処理のために５〜２０重量％塩酸溶
液中で、焼結した多孔性チタンプレートを脱脂およびエ
ッチングし、次いで、塩素イオンが存在しなくなるまで
２次蒸留水でそれを洗浄し、乾燥してカソード多孔性集
電板３２を得る。
【００２９】本出願の電解オゾンジェネレーターは、上
記の独立の要素をこの分野で周知のほかの必要な要素と
組み合わせることにより得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の電解オゾン発生器は、以
後、図面を参照して詳細に記述されるであろう。
【００３１】本発明の電解オゾン発生器は、電解オゾン
ジェネレーター８、アノード循環水パイプ７を通して前
記ジェネレーター８のアノード室に接続されたアノード
水タンク１８、およびカソード循環水パイプ６を通して
ジェネレーター８のカソード室に接続されたカソード水
タンク４、一方向平衡弁１３、冷却ブロワー１０、１
１、水レベル検出器１９、２０、２１、２２および絶縁
（隔離）管（ｉｓｏｌａｔｉｎｇ ｔｕｂｅ）１７を具
備する。
【００３２】前記電解オゾンジェネレーター８は、カチ
オン交換膜３４、アノード触媒膜３５、アノード多孔性
集電板３６、アノード室フレーム３７、アノードヒート
シンキング板３８、カソード触媒膜３３、カソード多孔
性集電板３２、カソード室フレーム３０、流れ案内板３
１、抗腐食シート２８、流れ案内クランプ２７、シーリ
ングパッド２９、ねじ釘４０、ナット２５、ワッシャー
２６、４２、絶縁ワッシャー３９、および流れ案内スク
リュー４１を具備する。
【００３３】本発明の電解オゾン発生器において、アノ
ードの気体を迅速に導くために、アノード水タンク１８
の頂部に気体回収表面１８ａが存在する。気体回収表面
には細長い気体管１８ｂがあり、気体管の頂部にはオゾ
ンおよび酸素のための流出口２４がある。ミリポアダン
ピング板２３が流出口２４の内側に配置される。アノー
ド水タンクにおいて、絶縁（隔離）管１７が存在し、そ
れは石英またはチタンからできている。アノードの気体
（陽極反応により発生するオゾンおよび酸素）および循
環する水は、この管１７を通過し、アノード水タンクに
流入する。この絶縁管１７は、アノード水タンク中の溶
解水中へのオゾンの溶解を減少させるために取り付けら
れる。オゾンおよび酸素は気体回収表面１８ａを通過す
る。これは気体管１８ｂに入っていく。このように気体
と水の分離は、気体管の上方末端で達成される。分離さ
れたオゾンおよび酸素は、ミリポアダンピング板２３を
通り抜け、次いで、オゾンおよび酸素の流出口２４から
放出する。
【００３４】カソード水タンク４の位置はアノード水タ
ンク１８のそれより高くにある。その頂部には、水を加
える開放部２、水を加える開放部のキャップ１、および
水素流出口３が存在する。カソード水タンクにおいて、
水レベル検出器１９、２０、２１、２２が存在する。水
レベル検出器は、舌管（ｔｏｎｇｕｅ ｔｕｂｅ）２
２、浮遊ボール２１、永久磁石２０、および密閉管１９
により構築されている。カソード水タンクにおける水の
レベルが高すぎる、または低すぎるとき、ジェネレータ
ーの働きを止める信号が発されるであろう。
【００３５】カソード循環水パイプ６は、水循環回路を
形成して、カソード水タンク４およびカソード室フレー
ム３０に接続する。水循環を通して、陰極反応の間に発
生する熱は適時に移動する。
【００３６】アノード循環水パイプ７は、水循環回路を
形成して、アノード水タンク１８およびアノード室フレ
ーム３７に接続する。水循環を通して、陽極反応の間に
発生する熱は適時に移動する。
【００３７】電解オゾンジェネレーターの電気化学的反
応の原理に従って、オゾンおよび酸素を形成するため
に、陽極反応３および４においてイオン交換水は必要と
され消費される。陽極反応により発生したプロトンは、
水溶媒和プロトンの形態においてカチオン交換膜を通過
してカソードに移動する。電解反応を連続的に実施する
とき、アノード水タンクにおけるイオン交換水は連続的
に消費され、カソード水タンクにおけるイオン交換水は
連続的に増加する。カソード水タンクにおけるイオン交
換水はカチオン交換膜を通してアノード水タンクに戻す
ことができないので、その結果として、アノード水タン
クにおけるイオン交換水は完全に使い切ってしまうであ
ろう。
【００３８】この問題を解決するために、本発明によ
り、一方向平衡弁をカソード水タンクとアノード水タン
クの間に取り付ける。
【００３９】図１および図５を参照すると、一方向平衡
弁１３は、上部弁体５１、膜５０および下部弁体４９か
ら構成される。前記上部弁体５１はカソード水タンクコ
ネクター４３およびアノード水タンクコネクター５２を
有し、アノード水タンクコネクター５２においてはダン
ピング間隙５２ａが存在し、および円形密閉唇部４５が
存在する。前記一方向平衡下部弁体４９はアノード水タ
ンクコネクター４７、圧力限定弁口部４８および圧力限
定コック４８ａを有する。
【００４０】上部弁体５１のカソード水タンクコネクタ
ー４３はカソード水タンク４と接続し、アノード水タン
クコネクター５２はアノード水タンク１８と接続し、下
部弁体４９のアノード水タンクコネクター４７はアノー
ド水タンク１８と接続する。
【００４１】オゾンジェネレーターが働き始めると、ミ
リポアダンピング板２３のダンピングにより、アノード
水タンクにおけるオゾンおよび酸素は徐々に圧力Ｐを形
成する。この圧力Ｐは、一方向平衡弁の上部弁体５１の
アノード水タンクコネクター５２および下部弁体４９の
アノード水タンクコネクター４７を通して膜５０の両側
に移行する。この時、上部弁体５１はカソード水タンク
コネクター４３を有しているので、イオン交換水はアノ
ード水タンク１８からカソード水タンク４に流れる。水
は、アノード水タンクコネクター５２のダンピング間隙
５２ａを通って流れ、ΔＰの圧力降下を生み出す。ΔＰ
は膜５０の２つの側面の間に圧力の差（Ｐ．Ｄ）を作
る。このＰ．Ｄの下で、膜５０はそれが円形密閉唇部４
５を圧するまで上部弁体５１に向かう。この時、カソー
ド水タンク４とアノード水タンク１８の間の水の通路は
断絶される。アノード水タンク１８における圧力が維持
されることにより、膜はその状態を維持する。このよう
に、本発明のオゾン発生器はＰの圧力でオゾンおよび酸
素を生成しうる。
【００４２】オゾン発生器が働きを止める後に、圧力Ｐ
は徐々に消失する。もしカソード水タンク４の水レベル
がアノード水タンク１８のそれより高ければ、水レベル
が原因となる圧力差により膜５０は下方弁体４９に向か
う。カソード水タンク４およびアノード水タンク１８
は、一方向平衡弁により再び互いに接続し、カソードお
よびアノード水タンクにおける水レベルは徐々にバラン
スを回復するであろう。
【００４３】アノード水タンク１８における圧力が高く
なりすぎると、一方向平衡弁の圧力限定コック４８ａが
開放するように圧力が掛けられ、このようにして圧力制
限保護の役割を果たす。
【００４４】カソード水タンク４およびアノード水タン
ク１８の間の一方向平衡弁の代わりとして、水のバラン
スを実現するために、本発明の電解オゾン発生器におい
てオン−オフタイプの磁力弁もまた配置し得る。機械が
操業し始めると、そのオン−オフタイプの磁力弁はカソ
ード水タンクとアノード水タンクの間の通路を遮断する
であろう。機械が働くのを止めると、そのオン−オフタ
イプの磁力弁はカソード水タンクをアノード水タンクと
接続するであろう。
【００４５】冷却ブロワー１０、１１は、電解オゾンジ
ェネレーター８の下に設置されており、その冷却空気は
上方に吹き、弱熱板（ｈｅａｔ ｓｉｎｋｉｎｇ ｐｌ
ａｔｅ）３８、アノード水タンク１８およびカソード水
タンク４を通り抜けて流れ、冷却効果を高める。
【００４６】本発明の電解オゾンジェネレーターは、次
の異なるプロセスにより個々に調製される次の独立の膜
を冷圧縮することにより製造される。
【００４７】本発明において用いられるカチオン交換膜
３４は、デュポン・カンパニー、ＵＳＡにより製造され
たペルフルオロスルホン酸カチオン交換膜（タイプＮ
ｏ．１１７）である。その処理プロセスは次のとおりで
ある。膜を１０％過酸化水素溶液中で８０〜９０℃で１
時間浸漬し、加熱して不純物を除去し去り、約６０℃の
多量の２次蒸留水ですすぐ。次いでその膜を８０〜９０
℃の２ｍｏｌ／ｌの硫酸溶液に漬け、半時間浸漬し加熱
して少量の金属イオンを除去し去る。最終的に、その膜
は、中性になるまで約６０℃の多量の２次蒸留水で洗浄
される。次いで、それは機械における使用のための準備
として２次蒸留水内に保存される。
【００４８】カソード触媒膜３３は次のように調製され
る。５〜１５重量％の白金を含む白金炭素粉末（２００
メッシュより小さなもの）およびテフロン（ＰＴＦＥ）
エマルジョン（懸濁液）の混合物を水浴中で約８０℃で
ある量の２次蒸留水とともに攪拌してペーストを形成
し、次いで、そのペーストを３０〜４０℃の温度で反復
してローラー掛けして約０．１〜０．２ｍｍの厚さの膜
に形成する。ここで、ＰＴＦＥの重量は白金炭素粉末の
５〜１５％である。前記のローラー掛けされた膜は５０
〜６０℃で乾燥され、次いで、機械における使用のため
の用意として要求されるサイズに切断される。このプロ
セスにより調製されたカソード触媒膜は多孔性であり導
電性を有する。触媒膜／カチオン交換膜の接触表面で生
成された水素およびプロトンとともに移動する水は、カ
ソード触媒膜のミリポアを通過してカソード室にスムー
ズに通じ得る。
【００４９】アノード触媒膜３５は次のように作られ
る。二酸化鉛粉末（２００メッシュより小さなもの）お
よびＰＴＦＥエマルジョンの混合物を水浴中で約８０℃
である量の２次蒸留水とともに攪拌してペーストを形成
し、次いで、３０〜４０℃の温度でそのペーストを反復
してローラー掛けして０．２〜０．３ｍｍの厚さを有す
る膜を形成する。ここで、ＰＴＦＥの重量は二酸化鉛の
１〜５％である。前記のローラー掛けされた膜は５０〜
６０℃で乾燥され、次いで、機械における使用について
用意される要求されたサイズに切断された。このプロセ
スにより調製されたアノード触媒膜は多孔性であり導電
性を有する。アノード触媒膜／カチオン交換膜の接触表
面で生成したオゾンおよび酸素は、アノード触媒膜のミ
リポアを通過してスムーズにアノード室に通じ得る。そ
の間に、イオン交換水は反対に、アノード触媒膜／カチ
オン交換膜の反応界面に膜を通って移動し、陽極反応に
参加し得る。また、イオン交換水の一部は、プロトンと
ともにカチオン交換膜を通って、カソード室に移動す
る。
【００５０】アノード多孔性集電板３６は次のように調
製される。焼結された多孔性チタンプレート（Ｄｍａｘ
＝２６μｍ、通気率（ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｒａｔ
ｅ）は１１９Ｍ3 ／ｍ2 ．ｈ．ｋＰａである）は、前処
理として５〜２０重量％の塩酸溶液中で脱脂およびエッ
チングされ、次いで、塩素イオンが存在しなくなるまで
２次蒸留水で洗浄する。次いでそのプレートは乾燥さ
れ、５００〜５３０℃の電気ストーブ内で白金、錫およ
びアンチモンを含む有機溶液で被覆され、多孔性集電板
の不動態化を防ぐためにその表面上に白金、錫およびア
ンチモンの導電性酸化物の薄層を形成する。上記のプロ
セスにより作られた多孔性集電板は伝導性および気体／
液体通過機能を有する（すなわち、発生した気体は集電
板を通って電極反応界面から出て行くことができ、一
方、イオン交換水は集電板を通って電極反応界面に入り
込むことができる）。白金、錫およびアンチモンを含む
前記有機溶液の重量組成は次のとおりである。濃塩酸３
〜９％、Ｈ2 ＰｔＣｌ6 ・６Ｈ2 Ｏ１〜２％、ＳｎＣｌ
4 ・５Ｈ2 Ｏ５〜１０％、ＳｂＣｌ3 ０．５〜１．５
％、Ｃ4 Ｈ9 ＯＨ６０〜９０％。
【００５１】多孔性カソード集電板３２は次のように調
製される。焼結された多孔性チタンプレートを、前処理
として５〜２０重量％塩酸溶液中で脱脂およびエッチン
グし、次いで、塩素イオンが存在しなくなるまで２次蒸
留水で洗浄し、乾燥する。多孔性集電板は伝導性および
気体／液体通過機能を有する。
【００５２】流れ案内板３１は金属チタンでできてお
り、図４において示されるように垂直的および水平的に
はめ込まれる。そのプレートは、カソード／アノードフ
レームに別々にはめ込まれており、カソード室およびア
ノード室を形成する。垂直および水平のスロット（ｓｌ
ｏｔ）を有するそれらの表面はカソード多孔性集電板お
よびアノード多孔性集電板と向かい合わせになってい
る。プレート３１の垂直および水平のスロットは、気体
生成物とともに対流循環し、広がるイオン交換水を保持
し得る。そのプレートは、伝導性と冷却の両方の機能を
有している。
【００５３】アノード室フレームはポリテトラフルオロ
エチレンでできており、図４において示される独立要素
として調製される。フレーム上の上部および下部の気体
／水ポートは、アノード室においてイオン交換水につい
ての循環回路を形成してアノード水タンク１８に接続す
る。陽極反応により発生する気体（オゾンおよび酸素）
の上昇する力及び水の温度差（アノード室におけるイオ
ン交換水の温度は、アノードタンクにおけるそれより高
い）を原因とする力により、水は、冷却効果を提供しな
がら自動的に循環する。
【００５４】図４に示されるように、カソード室フレー
ム３０は、有機ガラスすなわちＡＢＳ樹脂でできてい
る。フレーム上の上部および下部の気体／水ポートは、
カソード室においてイオン交換水について循環回路を形
成してカソード水タンク４に接続する。陰極反応により
発生する気体（水素）の上昇する力および水の温度差
（カソード室におけるイオン交換水の温度は、カソード
タンクにおけるそれより高い）を原因とする力により、
水は、冷却効果を提供しながら自動的に循環する。
【００５５】シーリングパッド２９はシリコーンゴムで
できている。それは、カソード室およびアノード室にお
いて気体およびイオン交換水のしっかりした密閉を保証
する。
【００５６】抗腐食シート２８は金属チタンでできてい
る。それは流れ案内クランプが腐食することを妨げる。
流れ案内クランプ２７はハードアルミニウム合金板から
できており、外的な直流電力と接続してジェネレーター
のカソードおよびアノードとして働く。
【００５７】本発明の電解オゾンジェネレーターは、次
の順序において冷圧縮により上記の独立要素から組み立
てられる。すなわち、アノード熱シンキング板３８、流
れ案内クランプ２７、抗腐食シート２８、シーリングパ
ッド２９、流れ案内板３１、アノード室フレーム３７、
シーリングパッド２９、アノード多孔性集電板３６、ア
ノード触媒膜３５、カチオン交換膜３４、カソード触媒
膜３３、カソード多孔性集電板３２、シーリングパッド
２９、流れ案内板３１、カソード室フレーム３０、シー
リングパッド２９、抗腐食シート２８および流れ案内ク
ランプ２７である。次いでそのアセンブリは、ボルト、
ナット、ワッシャーおよび絶縁ワッシャーで固定され
る。
【００５８】本発明の電解オゾン発生器は次の利点を有
する、すなわち、単純な製造プロセス、先行技術の機械
と比較して簡単な組み立て、本発明の機械を製造するた
めのコストは、先行技術の機械を製造するためのそれよ
り３０〜５０％低い。加えて、本発明の機械のカソード
水タンクおよびアノード水タンクにおけるイオン交換水
は自動的にバランスを取ることができ、大気よりも０．
１Ｍｐａ高い圧力を有するオゾンを生成できる。本発明
の機械は、高い生産効率で長く安定な運転を維持でき
る。次の表は、本発明の電解オゾン発生器と先行技術の
それとの比較を示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【実施例】
実施例１：電解オゾンジェネレーター８の製造 ａ．カチオン交換膜３４の調製：ペルフルオロスルホン
酸カチオン交換膜（タイプ番号１１７、デュポン・カン
パニー、ＵＳＡにより製造されたもの）を、１０％過酸
化水素溶液溶液中で９０℃で１時間浸漬し、加熱して有
機不純物を除去し、次いで、６０℃の多量の２次蒸留水
ですすいだ。次いで、その膜は、２ｍｏｌ／ｌの８０℃
の硫酸溶液に入れられ、半時間の間浸漬し加熱して少量
の金属イオンを除去した。最終的に、その膜を、それが
中性になるまで６０℃の多量の２次蒸留水で洗浄した。
それは、機械における使用のための用意ができるまで、
２次蒸留水中に保存された。
【００６１】ｂ．カソード触媒膜３３の調製：６重量％
の白金を含む白金炭素粉末（２００メッシュより小さい
もの）およびテフロン（ＰＴＦＥ）エマルジョン（懸濁
液）の混合物を、水浴中で、約８０℃である量の２次蒸
留水とともに攪拌してペーストを形成し、次いで、その
ペーストを３５℃の温度で反復してローラー掛けして
０．１ｍｍの厚さを有する膜を形成した。ここで、ＰＴ
ＦＥの重量は、白金炭素粉末の１０％であった。そのロ
ーラー掛けされた膜を６０℃で乾燥し、次いで機械にお
ける使用のための用意として必要とされるサイズに切断
された。
【００６２】ｃ．アノード触媒膜３５の調製：β−二酸
化鉛粉末（１８０メッシュより小さいもの）およびＰＴ
ＦＥエマルジョンの混合物を、水浴中で８０℃である量
の２次蒸留水とともに攪拌してペーストを形成し、次い
でそのペーストを４０℃の温度で反復してローラー掛け
して０．２ｍｍの厚さを有する膜を形成した。ここで、
ＰＴＦＥの重量は二酸化鉛粉末の２％であった。そのロ
ーラー掛けされた膜を５０℃で乾燥し、次いで、機械に
おける使用にとって用意される要求されるサイズに切断
される。
【００６３】ｄ．アノード多孔性集電板３６の調製：焼
結された多孔性チタンプレート（Ｄｍａｘ＝２６μｍ、
通気率は１１９Ｍ3 ／ｍ2 ．ｈｋＰａであった）を前処
理として１０重量％塩酸溶液中で脱脂およびエッチング
し、次いで、塩素イオンが存在しなくなるまで２次蒸留
水で洗浄した。次いでそのプレートを乾燥し、５２０℃
の電気ストーブ中で白金、錫およびアンチモンを含む有
機溶液でその表面を被覆して白金、錫およびアンチモン
の導電性酸化物の薄層を形成した。前記の白金、錫およ
びアンチモンを含む有機溶液の重量組成は次のとおりで
ある、すなわち、濃塩酸５％、Ｈ2 ＰｔＣｌ6 ・６Ｈ2
Ｏ１％、ＳｎＣｌ4 ・５Ｈ2 Ｏ８％、ＳｂＣｌ3 １．０
％、Ｃ4 Ｈ9 ＯＨ８５％である。
【００６４】ｅ．カソード多孔性集電板３２の調製：焼
結された多孔性チタンプレート（Ｄｍａｘ＝２６μｍ、
通気率は１１９Ｍ3 ／ｍ2 ．ｈｋＰａであった）を前処
理として、１０重量％塩酸溶液中で脱脂およびエッチン
グし、次いで、塩素イオンが存在しなくなるまで２次蒸
留水で洗浄し、空気により乾燥した。
【００６５】上記の５つの構成要素を８ｃｍ2 の正方形
断片に切断し、ついで他の構成要素と組み合わせて次の
順番でオゾンジェネレーターを形成した。すなわち、ア
ノード熱放散プレート３８、流れ案内クランプ２７、抗
腐食シート２８、シーリングパッド２９、流れ案内板３
１、アノード室フレーム３７、シーリングパッド２９、
アノード多孔性集電板３６、アノード触媒膜３５、カチ
オン交換膜３４、カソード触媒膜３３、カソード多孔性
集電板３２、シーリングパッド２９、流れ案内板３１、
カソード室フレーム３０、シーリングパッド２９、抗腐
食シート２８および流れ案内クランプ２７である。それ
らの中で、流れ案内板３１はチタンプレートからできて
おり、２．５ｍｍの幅で６ｍｍの深さの７つのスロット
がその一方の側に均一につけられている。カソード室フ
レーム３０は有機ガラスでできている。カソード室のサ
イズは３１×３１×９ｍｍ3 であった。上方および下方
の気体／水ポートの内部直径は４ｍｍであった。アノー
ド室フレーム３７はＰＴＦＥで作られ、その形態、サイ
ズおよび内部空間は、カソード室フレーム３０のそれら
と同じであった。すべての抗腐食シート２８は８ｍｍの
厚さおよび４０×４０ｍｍ2 の面積を有する純粋工業的
チタンで作られた。流動誘導クランプ２７は８ｍｍの厚
さおよび６０×６０ｍｍ2 の面積を有するハードアルミ
ニウム合金材料で作られた。次いで、すべての前記構成
要素は、ボルト４０、ナット２５、ワッシャー２６、４
２および絶縁ワッシャー３９によりしっかりと固定され
て本発明の電解オゾンジェネレーター８が得られた。
【００６６】実施例２：電解オゾンジェネレーター８の
製造 ａ．カチオン交換膜３４の調製：ペルフルオロスルホン
酸カチオン交換膜（タイプＮｏ．１１７、デュポン・カ
ンパニー、ＵＳＡによる製造）を１０％過酸化水素溶液
中で８０℃で１時間浸漬し、加熱して有機不純物を除去
し、次いで６０℃の多量の２次蒸留水ですすいだ。次い
でその膜を８０℃の２ｍｏｌ／ｌの硫酸溶液に入れ、半
時間浸漬し加熱して少量の金属イオンを除去した。最終
的にその膜を、それが中性になるまで６０℃の多量の２
次蒸留水により洗浄した。それは機械における使用のた
めに用意して２次蒸留水中に保存された。
【００６７】ｂ．カソード触媒膜３３の調製：１２重量
％の白金を含む白金炭素粉末（２００メッシュより小さ
いもの）およびテフロン（ＰＴＦＥ）エマルジョン（懸
濁液）の混合物を、水浴中で約８０℃である量の２次蒸
留水と攪拌してペーストを形成し、次いで、そのペース
トを４０℃の温度で反復してローラー掛けして０．２ｍ
ｍの厚さの膜を形成した。ここでＰＴＦＥの重量は白金
炭素粉末の１５％であった。ローラー掛けされた膜を６
０℃で乾燥し、次いで、機械における使用のために用意
された要求されるサイズに切断した。
【００６８】ｃ．アノード触媒膜３５の調製：β−二酸
化鉛粉末（１８０メッシュスクリーンを通過したもの）
およびＰＴＦＥエマルジョンの混合物を、水浴中で８０
℃である量の２次蒸留水とともに攪拌してペーストを形
成し、次いでそのペーストを３５℃の温度で反復してロ
ーラー掛けして０．２ｍｍの厚さの膜を形成した。ここ
でＰＴＦＥの重量は二酸化鉛粉末の１％であった。ロー
ラー掛けされた膜を６０℃で乾燥し、次いで、機械にお
ける使用のために用意された要求されたサイズに切断し
た。
【００６９】ｄ．アノード多孔性集電板３６の調製：焼
結した多孔性チタンプレート（Ｄｍａｘ＝２６μｍ、通
気率は１１９Ｍ3 ／ｍ2 ．ｈｋＰａであった）を前処理
として１０重量％塩酸溶液中で脱脂しエッチングし、次
いで、塩素イオンが存在しなくなるまで２次蒸留水で洗
浄した。次いでそのプレートを乾燥し、５００℃の電気
ストーブ中で白金、錫およびアンチモンを含む有機溶液
でその表面上を被覆して白金、錫およびアンチモンの導
電酸化物の薄層を形成した。白金、錫およびアンチモン
を含む前記有機溶液の重量組成は、次のとおりである、
すなわち、濃塩酸２％、Ｈ2 ＰｔＣｌ6 ・６Ｈ2 Ｏ２
％、ＳｎＣｌ4 ・５Ｈ2 Ｏ１０％、ＳｂＣｌ3 １．０
％、Ｃ4 Ｈ9 ＯＨ７８％。
【００７０】ｅ．カソード多孔性集電板３２の調製：焼
結した多孔性チタンプレート（Ｄｍａｘ＝２６μｍ、通
気率は１１９Ｍ3 ／ｍ2 ．ｈｋＰａであった）を前処理
として１０重量％塩酸溶液中で脱脂しエッチングし、次
いで塩素イオンが存在しなくなるまで２次蒸留水で洗浄
し、空気により乾燥した。
【００７１】実施例１において記述されたものと同じ方
法を用いて、上記構成要素は他の構成要素と組み合わせ
られて本発明の電解オゾンジェネレーター８を形成し
た。
【００７２】実施例３：電解オゾンジェネレーター８の
調製 ａ．カチオン交換膜３４の調製：ペルフルオロスルホン
酸カチオン交換膜（タイプＮｏ．１１７、デュポン・カ
ンパニー、ＵＳＡにより製造されたもの）を１０％過酸
化水素溶液中で８５℃で１時間、浸漬し加熱して有機不
純物を除去し、次いで、６０℃の多量の２次蒸留水です
すいだ。次いでその膜を８０℃の２ｍｏｌ／ｌの硫酸溶
液に入れ、半時間浸漬し加熱して少量の金属イオンを除
去した。最終的に、その膜をそれが中性になるまで６０
℃の多量の２次蒸留水で洗浄した。それは機械における
使用のために用意されて２次蒸留水中に保存された。
【００７３】ｂ．カソード触媒膜３３の調製：１０重量
％の白金を含む白金炭素粉末（２００メッシュより小さ
いもの）およびテフロン（ＰＴＦＥ）エマルジョン（懸
濁液）の混合物を、水浴中で約８０℃である量の２次蒸
留水とともに攪拌してペーストを形成し、次いで、その
ペーストを３０℃の温度で反復してローラー掛けして
０．１ｍｍの厚さを有する膜を形成した。ここで、ＰＴ
ＦＥの重量は白金炭素粉末の５％であった。ローラー掛
けされた膜を６０℃で乾燥し、次いで機械における使用
にために用意された要求されるサイズに切断した。
【００７４】ｃ．アノード触媒膜３５の調製：β−二酸
化鉛粉末（１８０メッシュ未満）およびＰＴＦＥエマル
ジョンの混合物を、水浴中で８０℃で、ある量の２次蒸
留水とともに攪拌してペーストを形成し、次いで、その
ペーストを３０℃の温度で反復してローラー掛けして
０．３ｍｍの厚さを有する膜を形成した。ここでＰＴＦ
Ｅの重量は二酸化鉛粉末の１．５％であった。そのロー
ラー掛けされた膜を６０℃で乾燥し、ついで機械におけ
る使用のための用意として要求されるサイズに切断し
た。
【００７５】ｄ．アノード多孔性集電板３６の調製：焼
結した多孔性チタンプレート（Ｄｍａｘ＝２６μｍ、通
気率は１１９Ｍ3 ／ｍ2 ．ｈｋＰａであった）を、前処
理として１０重量％塩酸溶液中で脱脂しエッチングし、
次いで塩素イオンが存在しなくなるまで２次蒸留水で洗
浄した。その後そのプレートを乾燥し、５２０℃の電気
ストーブ中で白金、錫およびアンチモンを含む有機溶液
によりその表面上を被覆して白金、錫およびアンチモン
の導電性酸化物の薄層を形成した。白金、錫およびアン
チモンを含む前記有機溶液の重量組成は次のとおりであ
った。すなわち、濃塩酸１．５％、Ｈ2 ＰｔＣｌ6 ・６
Ｈ2 Ｏ１．５％、ＳｎＣｌ4 ・５Ｈ2 Ｏ５％、ＳｂＣｌ
3 ０．５％、Ｃ4 Ｈ9 ＯＨ９０％。
【００７６】ｅ．カソード多孔性集電板３２の調製：焼
結した多孔性チタンプレート（Ｄｍａｘ＝２６μｍ、通
気率は１１９Ｍ3 ／ｍ2 ．ｈｋＰａであった）を、前処
理として１０重量％塩酸溶液中で脱脂しエッチングし、
次いで塩素イオンが存在しなくなるまで２次蒸留水で洗
浄し、空気により乾燥した。
【００７７】実施例１において記述したものと同じ方法
を用いて、上記の構成要素を他の構成要素と組み合わせ
て本発明の電解オゾンジェネレーター８を形成した。
【００７８】実施例４：本発明の電解オゾン発生器の組
み立ておよび適用 実施例１の電解オゾンジェネレーターおよび以下の構成
要素を用いることにより、本発明の電解オゾン発生器を
この分野における通常知られた方法により組み立てた。
【００７９】すなわち、１５００mlのカソード水タンク
４、１２００mlのアノード水タンク１８、一方向平衡弁
１３、冷却ブロワー１０、１１、アノード循環水パイプ
７、カソード循環水パイプ６、水レベル検出器１９、２
０、２１、２２および絶縁（隔離）管１７である。
【００８０】本発明の電解オゾン発生器を、ジェネレー
ターの槽電圧が３．５０±０．１Ｖであり、周囲の温度
が約２５℃であり、１．５Ａ／ｃｍ2 の電流密度で、２
４時間連続的に操業したとき、アノードおよびカソード
タンク内のイオン交換水の温度は約３０℃に維持するこ
とができ、オゾン発生効率は１８％であった。
【００８１】大気よりも０．０８Ｍｐａ高い圧力を有す
るオゾンをアノード水タンクから得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電解オゾン発生器の構造の模式図であ
る。
【図２】（図１で示された）電解オゾンジェネレーター
の構造の模式図である。
【図３】図２の部分Ｉの拡大図である。
【図４】図２の拡大分解図である。
【図５】一方向性平衡弁の構造の模式図である。
【符号の説明】
１…キャップ ２…開放部 ３…水素流出口 ４…カソード水タンク ６…カソード循環水パイプ ７…アノード循環水パイプ ８…電解オゾンジェネレーター １０，１１…冷却ブロワー １３…一方向平衡弁 １７…絶縁（隔離）管 １８…アノード水タンク １８ａ…気体回収表面 １８ｂ…気体管 １９，２０，２１，２２…水レベル検出器（１９…密閉
管、２０…永久磁石、２１…浮遊ボール、２２…舌管）
２３…ミリポアダンピング板 ２４…流出口 ２５…ナット ２６，４２…ワッシャー ２７…流れ案内クランプ ２８…抗腐食シート ２９…シーリングパッド ３０…カソード室フレーム ３１…流れ案内板 ３２…カソード多孔性集電板 ３３…カソード触媒膜 ３４…カチオン交換膜 ３５…アノード触媒膜 ３６…アノード多孔性集電板 ３７…アノード室フレーム ３８…アノードヒートシンキング板 ３９…絶縁ワッシャー ４０…ねじ釘 ４１…流れ案内スクリュー ４３…カソード水タンクコネクター ４５…円形密閉唇部 ４７，５２…アノード水タンクコネクター ４８…圧力限定弁口部 ４８ａ…圧力限定コック ４９…下部弁体 ５０…膜 ５１…上部弁体 ５２ａ…ダンピング間隙
フロントページの続き (72)発明者 ユアンクァン・ツォウ 中華人民共和国、ウーハン・ユニバーシ ティ、ミドル − イースト・ディスト リクト ナンバー 20−２−11 (72)発明者 ソン・フウ 中華人民共和国、シャンハイ、ジャーデ ィン・ディストリクト、フーアンドゥ・ インダストリアル・ゾーン（番地なし) (72)発明者 ロン・ガオ 中華人民共和国、ウーハン・ユニバーシ ティ、ルオナンシル・ロード、ナンバー １−３−８ (56)参考文献 特開 平２−259090（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−194270（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−81361（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08 C01B 13/10

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電解オゾンジェネレーター、アノード循
    環水パイプを通して前記ジェネレーターのアノード室に
    接続されたアノード水タンク、およびカソード循環水パ
    イプを通して前記ジェネレーターのカソード室に接続さ
    れたカソード水タンクを具備する電解オゾン発生器であ
    って、前記電解オゾンジェネレーターが独立のカチオン
    交換膜、そのカチオン交換膜の両側にそれぞれ密に当接
    した独立のアノード触媒膜および独立のカソード触媒
    膜、そのアノード触媒膜の他方の側のアノード多孔性集
    電板、およびそのカソード触媒膜の他方の側のカソード
    多孔性集電板を備え、各膜および各板は、異なるプロセ
    スにより予め独立に調製され、冷圧縮により互いに組み
    立てられることを特徴とする電解オゾン発生器。
  2. 【請求項２】 前記電解オゾンジェネレーターにおいて
    アノード多孔性集電板が白金、錫およびアンチモンの導
    電性酸化物の層で被覆された焼結された多孔性チタン板
    である請求項１記載の電解オゾン発生器。
  3. 【請求項３】 前記アノード水タンクの頂部において気
    体回収表面が存在し、その気体回収表面上に細長い気体
    管が存在し、その気体管の頂部にオゾンおよび酸素のた
    めの流出口が存在し、流出口の内部にミリポアダンピン
    グ板が存在し、アノード水タンクの内部に絶縁管が存在
    し、アノード水タンクがアノード循環水パイプを通して
    アノード室のフレームに接続して水循環回路を形成する
    請求項１記載の電解オゾン発生器。
  4. 【請求項４】 前記カソード水タンクがアノード水タン
    クより高く位置しており、その頂部には水添加口、その
    水添加口のキャップ、水素流出口が存在し、カソード水
    タンクの内部には水レベル検出器が存在し、カソード水
    タンクはカソード循環水パイプを通してカソード室のフ
    レームに接続して水循環回路を形成し、 カソード水タンクとアノード水タンクの間に上部弁体、
    膜、および下部弁体から構成される一方向平衡弁が存在
    し、前記上部弁体はカソード水タンクコネクターおよび
    アノード水タンクコネクターを有し、アノード水タンク
    コネクターおよび円形密閉唇部においてはダンピング間
    隙が存在し、前記一方向平衡下部弁体はアノード水タン
    クコネクター、圧力限定弁口部および圧力限定コックを
    有することを特徴とする請求項１記載の電解オゾン発生
    器。
  5. 【請求項５】 オン／オフタイプの電磁弁がカソード水
    タンクとアノード水タンクの間に設置されている請求項
    ４記載の電解オゾン発生器。
  6. 【請求項６】 （ａ）５〜１５重量％の白金を含む白金
    炭素粉末およびある量の２次蒸留水を有するポリテトラ
    フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）エマルジョン（懸濁液）
    の混合物を水浴中で約８０℃で攪拌してペーストを形成
    し、次いで、３０〜４０℃の温度でペーストを反復して
    ローラー掛けして、約０．１〜０．２ｍｍの厚さの膜を
    形成し、ここで、ＰＴＦＥの重量は、白金炭素粉末の５
    〜１５％であり、前記のローラー掛けされた膜を５０〜
    ６０℃で乾燥し、次いでそれを要求されるサイズに切断
    してカソード触媒膜を得ること、 （ｂ）二酸化鉛粉末およびある量の２次蒸留水を有する
    ＰＴＦＥエマルジョンの混合物を水浴中で約８０℃で攪
    拌してペーストを形成し、次いで、３０〜４０℃の温度
    でペーストを反復してローラー掛けして０．２〜０．３
    ｍｍの厚さの膜を形成し、ここで、ＰＴＦＥの重量は、
    二酸化鉛の１〜５％であり、前記のローラー掛けされた
    膜を５０〜６０℃で乾燥し、次いでそれを要求されるサ
    イズに切断してアノード触媒膜を得ること、 （ｃ）前処理のために５〜２０重量％塩酸溶液中で、焼
    結した多孔性チタンプレートを脱脂およびエッチング
    し、次いで、塩素イオンが存在しなくなるまで２次蒸留
    水でそれを洗浄し、次いでそのプレートを乾燥し、白
    金、錫およびアンチモンを含む有機溶液でその表面を被
    覆し、５００〜５３０℃の電気ストーブ中で酸化してそ
    の表面上に白金、錫およびアンチモンを含む電気伝導性
    酸化物の薄い層を形成し、アノード多孔性集電板を得る
    こと、 （ｄ）前処理のために５〜２０重量％塩酸溶液中で焼結
    した多孔性チタンプレートを脱脂およびエッチングし、
    次いで、塩素イオンが存在しなくなるまで２次蒸留水で
    それを洗浄し、乾燥してカソード多孔性集電板を得るこ
    とを含む請求項１記載の前記電解オゾンジェネレーター
    を製造するための方法。
  7. 【請求項７】 前記カソード触媒膜を製造するために用
    いられる白金炭素粉末の粒子直径が２００メッシュより
    小さい請求項６記載のオゾンジェネレーターを製造する
    ための方法。
  8. 【請求項８】 前記アノード触媒膜を製造するために用
    いられる二酸化鉛の粒子直径が１８０メッシュより小さ
    い請求項６記載のオゾンジェネレーターを製造するため
    の方法。
  9. 【請求項９】 前記アノード触媒膜を製造するために用
    いられる二酸化鉛がβ−二酸化鉛である請求項６または
    請求項８記載のオゾンジェネレーターを製造するための
    方法。
  10. 【請求項１０】 前記アノード多孔性集電板を製造する
    ために用いられる白金、錫およびアンチモンを含む有機
    溶液の重量組成が、濃塩酸３〜９％、Ｈ2 ＰｔＣｌ6 ・
    ６Ｈ2 Ｏ１〜２％、ＳｎＣｌ4 ・５Ｈ2 Ｏ５〜１０％、
    ＳｂＣｌ3 ０．５〜１．５％、Ｃ4 Ｈ9 ＯＨ６０〜９０
    ％である請求項６記載のオゾンジェネレーターを製造す
    るための方法。
  11. 【請求項１１】 前記アノード多孔性集電板を製造する
    ために用いられる焼結した多孔性チタンプレートの最大
    間隙直径は２６μｍであり、その通気率は１１９ｍ3 ／
    ｍ2 ．ｈ．ｋＰａである請求項６記載のオゾンジェネレ
    ーターを製造するための方法。
  12. 【請求項１２】 前記カソード多孔性集電板を製造する
    ために用いられる焼結した多孔性チタンプレートの最大
    間隙直径は２６μｍであり、その通気率は１１９ｍ3 ／
    ｍ2 ．ｈ．ｋＰａである請求項６記載のオゾンジェネレ
    ーターを製造するための方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001181876A (ja) 1999-12-22 2001-07-03 Teeiku Wan Sogo Jimusho:Kk オゾン発生用電解セルとその製造方法
TW200528390A (en) * 2004-02-25 2005-09-01 Toshiba Mitsubishi Elec Inc Apparatus and method of producing ozone gas
CN1900367A (zh) * 2005-07-20 2007-01-24 徐名勇 电解臭氧发生器的一种阳极结构
CN2854261Y (zh) * 2005-07-20 2007-01-03 徐名勇 一种用于臭氧/臭氧水回路中的薄膜式单向阀
HUP0501204A2 (en) 2005-12-23 2007-07-30 Thales Rt Ozone generating electrolytic cell
CN101250710B (zh) * 2008-03-28 2010-06-09 陕西科技大学 电解式臭氧发生器及其阴极催化层的制备工艺
CN101289749B (zh) * 2008-06-04 2010-10-06 徐伟钧 一种电解臭氧发生器的阳极紧固弹簧压板结构
CN101698942B (zh) * 2009-02-11 2011-08-10 徐名勇 膜电极电解臭氧发生器
CN201746592U (zh) * 2010-06-22 2011-02-16 刘迅 一种水电解装置
CN102181879A (zh) * 2011-04-12 2011-09-14 周美荣 一种对阴极水可回收利用的电解式臭氧发生装置
CN103498954B (zh) * 2013-10-11 2015-07-08 苏州竞立制氢设备有限公司 一种双系统平衡阀
CN104032326B (zh) * 2014-03-03 2017-02-01 上海维埃姆环保科技有限公司 一种钛钢导流板以及采用该导流板的发生器
CN103981532A (zh) * 2014-05-30 2014-08-13 李欣 新式膜电极电解臭氧发生器
CN107469121A (zh) * 2017-09-29 2017-12-15 深圳欧威奇科技有限公司 一种空气净化消毒机
CN107441543A (zh) * 2017-09-29 2017-12-08 深圳欧威奇科技有限公司 空气净化消毒机
CN108301013B (zh) * 2018-02-14 2020-05-12 中氧科技（广州）有限公司 一种臭氧用的改性二氧化铅阳极的制备方法
CN108977828B (zh) * 2018-10-19 2023-11-03 胡松 一种膜电极电解臭氧发生器及其制备工艺
CN109338399A (zh) * 2018-11-19 2019-02-15 武汉威蒙环保科技有限公司 一种内置气/水循环电解式臭氧发生装置
CN110484927A (zh) * 2019-09-11 2019-11-22 武汉威蒙环保科技有限公司 一种结构紧凑的电解式臭氧发生器
CN112744903A (zh) * 2019-10-30 2021-05-04 无锡维邦工业设备成套技术有限公司 一种电解水制臭氧式纯化水灭菌系统
CN114293211B (zh) * 2021-12-30 2023-09-05 深圳康诚博信科技有限公司 具有快速拆装结构的臭氧发生器及其阴极预制膜制备方法
CN115449821A (zh) * 2022-10-14 2022-12-09 东莞市南柏电子科技有限公司 阳极及其制备方法、臭氧产生系统和管道消毒器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4316782A (en) * 1980-05-29 1982-02-23 Regents Of The University Of California Electrolytic process for the production of ozone
JP2840753B2 (ja) * 1989-03-31 1998-12-24 株式会社ササクラ オゾンの電解製造法
JPH0320488A (ja) * 1989-06-19 1991-01-29 Permelec Electrode Ltd オゾン発生水電解方法
US5460705A (en) * 1993-07-13 1995-10-24 Lynntech, Inc. Method and apparatus for electrochemical production of ozone
CN2229460Y (zh) * 1993-11-24 1996-06-19 武汉大学 固体聚合物电解质膜复合电极电解臭氧发生器
JPH07157301A (ja) * 1993-12-08 1995-06-20 Hitachi Maxell Ltd オゾン発生器

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