JP3213250U - Ozone water generator - Google Patents
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Abstract
【課題】水道水などを原料にしてオゾン水を生成し、かつ、生成効率の高いオゾン水生成器を提供することにある。【解決手段】オゾン水生成器１００は、その表面をルテニウム膜で被覆したチタン板を有するアノード電極１０１と、カソード電極１０２と、アノード電極１０１およびカソード電極１０２を収納する円筒状体１０３と、を備え、電解液中において、アノード電極１０１とカソード電極１０２との間に電力を印加することによりオゾンを発生する。アノード電極１０１およびカソード電極１０２のそれぞれは、右螺旋状体で形成され、または左螺旋状体で形成され、アノード電極１０１とカソード電極１０２とは、接合面をずらして円筒状体１０３に接合された２重螺旋構造である。【選択図】図１An object of the present invention is to provide an ozone water generator that generates ozone water from tap water or the like and has high generation efficiency. An ozone water generator includes an anode electrode having a titanium plate whose surface is coated with a ruthenium film, a cathode electrode, and a cylindrical body that houses the anode electrode and the cathode electrode. In addition, ozone is generated by applying electric power between the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 in the electrolytic solution. Each of the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 is formed of a right spiral body or a left spiral body, and the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 are joined to the cylindrical body 103 by shifting the joining surfaces. It is a double spiral structure. [Selection] Figure 1
Description
本考案は、その表面をルテニウム膜で被覆したチタン板をアノード電極として電解に利用したオゾン水生成器に関するものである。 The present invention relates to an ozone water generator using a titanium plate whose surface is coated with a ruthenium film as an anode electrode for electrolysis.
従来、オゾン水を生成する方法として、酸素ガスからオゾナイザーで生成したオゾンガスをガス溶解機で溶解してオゾン水を製造する方法がある。しかし、近年、環境に優しい水からオゾン水を生成する方法が求められている。そこで、特殊な方法で水を直接電気分解してオゾン水を生成する方法が検討されている。 Conventionally, as a method of generating ozone water, there is a method of manufacturing ozone water by dissolving ozone gas generated from an oxygen gas by an ozonizer with a gas dissolver. However, in recent years, a method for generating ozone water from environmentally friendly water has been demanded. Therefore, a method for generating ozone water by directly electrolyzing water by a special method has been studied.
このような電気分解を用いる方法では陽極側の反応が重要であり、陽極でオゾンなどが生成される。従来は陽極材料として、高価な白金または導電性ダイヤモンドあるいは比較的安価なステンレスからなる電極などが使用されてきた。特許文献１では、白金層を有する多孔質給電体電極が使用され、特許文献２では、導電性ダイヤモンド構造の電極が使用されている。特許文献３では、ステンレス鋼の表面を窒化処理して製造した電極が使用されている。 In such a method using electrolysis, the reaction on the anode side is important, and ozone or the like is generated at the anode. Conventionally, as an anode material, an electrode made of expensive platinum, conductive diamond, or relatively inexpensive stainless steel has been used. In Patent Document 1, a porous power supply electrode having a platinum layer is used, and in Patent Document 2, an electrode having a conductive diamond structure is used. In Patent Document 3, an electrode manufactured by nitriding the surface of stainless steel is used.
特許文献１および２においてそれぞれ使用されている、白金および導電性ダイヤモンドは高価である。また、特許文献２において使用されているステンレス鋼は、微量であっても毒性がある六価クロムなどの酸化物を溶出する。これに対し、特許文献４〜６では、陽極の材料としてルテニウムを用いた電解装置が開示されている。 Platinum and conductive diamond used in Patent Documents 1 and 2 are expensive. Further, the stainless steel used in Patent Document 2 elutes oxides such as hexavalent chromium which are toxic even in a small amount. On the other hand, Patent Documents 4 to 6 disclose electrolyzers using ruthenium as an anode material.
本考案の目的は、水道水などを原料にしてオゾン水を生成し、かつ、生成効率の高いオゾン水生成器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ozone water generator that generates ozone water from tap water or the like and has high generation efficiency.
本考案者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、オゾン電解に用いるアノード電極として、その表面をルテニウム膜で被覆したチタン板を使用し、かつ、アノード電極とカソード電極とを２重螺旋構造に形成することによって上記目的を達成できることを見出し、本考案を完成するに至った。ルテニウムの価格は、白金の価格の２０分の１程度である。 As a result of intensive research in view of the problems of the prior art, the present inventor has used a titanium plate whose surface is covered with a ruthenium film as the anode electrode used for ozone electrolysis, and the anode electrode and the cathode electrode. The present inventors have found that the above object can be achieved by forming a double spiral structure into the present invention. The price of ruthenium is about 1/20 of the price of platinum.
すなわち、本考案によるオゾン水生成器は、
（１）２重螺旋構造のアノード電極およびカソード電極、
（２）アノード電極およびカソード電極を収納する円筒状体、
を備えている。
That is, the ozone water generator according to the present invention is
(1) an anode electrode and a cathode electrode having a double spiral structure;
(2) a cylindrical body that houses the anode and cathode electrodes;
It has.
オゾン水生成器は、その表面をルテニウム膜で被覆したチタン板をアノード電極として使用し、チタン板をカソード電極として使用し、アノード電極およびカソード電極が樹脂製の円筒状体に収納される。 The ozone water generator uses a titanium plate whose surface is coated with a ruthenium film as an anode electrode, uses the titanium plate as a cathode electrode, and the anode electrode and the cathode electrode are housed in a resin-made cylindrical body.
アノード電極およびカソード電極は、隙間が１ミリメートル以上５ミリメートル以下で形成されて、２極の電極群を構成することが好ましい。 The anode electrode and the cathode electrode are preferably formed with a gap of 1 mm or more and 5 mm or less to form a bipolar electrode group.
オゾン水生成器に供給される電力は、電圧が５Ｖ以上１２Ｖ以下であり、電流が０．７Ａ以上１Ａ以下のＤＣ電力であることが好ましい。 The power supplied to the ozone water generator is preferably DC power having a voltage of 5 V to 12 V and a current of 0.7 A to 1 A.
水中での電解により生成されたオゾン水は、殺菌などに利用できる。 Ozone water generated by electrolysis in water can be used for sterilization and the like.
本考案によるオゾン水生成器によれば、水道水などを原料にしてオゾン水を生成することができる。また、アノード電極およびカソード電極が２重螺旋構造であることにより、生成されたガスが螺旋の勾配に沿って連続的に上昇するため、ガスの滞留が少なく、生成効率の高いオゾン水生成器を提供することができる。 According to the ozone water generator of the present invention, ozone water can be generated using tap water or the like as a raw material. Further, since the anode electrode and the cathode electrode have a double spiral structure, the generated gas continuously rises along the gradient of the spiral, so that an ozone water generator with low generation of gas and high generation efficiency can be obtained. Can be provided.
図１に、本実施の形態に係るオゾン水生成器１００を示し、図２に、本実施の形態に係るアノード電極１０１およびカソード電極１０２を示し、図３に、本実施の形態に係る円筒状体１０３を示す。 FIG. 1 shows an ozone water generator 100 according to this embodiment, FIG. 2 shows an anode electrode 101 and a cathode electrode 102 according to this embodiment, and FIG. 3 shows a cylindrical shape according to this embodiment. The body 103 is shown.
図１に示すように、オゾン水生成器１００は、水などの電解液の電解装置であり、螺旋状のアノード電極（陽極）１０１と、螺旋状のカソード電極（陰極）１０２と、アノード電極１０１およびカソード電極１０２を収納する円筒状体１０３とを備える。アノード電極１０１は、その表面をルテニウム膜で被覆したチタン板を有し、カソード電極１０２は、チタン板を有している。円筒状体１０３には電解液が注ぎ込まれ、電解液中において、アノード電極１０１とカソード電極１０２との間に電力を印加することにより、オゾン水生成器１００はオゾンを発生する。 As shown in FIG. 1, an ozone water generator 100 is an electrolytic device for an electrolytic solution such as water, and includes a spiral anode electrode (anode) 101, a spiral cathode electrode (cathode) 102, and an anode electrode 101. And a cylindrical body 103 that houses the cathode electrode 102. The anode electrode 101 has a titanium plate whose surface is covered with a ruthenium film, and the cathode electrode 102 has a titanium plate. An electrolytic solution is poured into the cylindrical body 103, and the ozone water generator 100 generates ozone by applying electric power between the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 in the electrolytic solution.
アノード電極１０１は右螺旋状体で形成され、カソード電極１０２は右螺旋状体で形成される。または、アノード電極１０１は左螺旋状体で形成され、カソード電極１０２は左螺旋状体で形成される。本実施の形態では、図２に示すように、アノード電極１０１は右螺旋状体で形成され、カソード電極１０２は右螺旋状体で形成されている。アノード電極１０１とカソード電極１０２とは、接合面を１８０度ずらして円筒状体１０３に接合された２重螺旋構造である。アノード電極１０１とカソード電極１０２との間隔は、１ミリメートル以上５ミリメートル以下であることが好ましい。 The anode electrode 101 is formed of a right spiral body, and the cathode electrode 102 is formed of a right spiral body. Alternatively, the anode electrode 101 is formed of a left spiral body, and the cathode electrode 102 is formed of a left spiral body. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the anode electrode 101 is formed of a right spiral body, and the cathode electrode 102 is formed of a right spiral body. The anode electrode 101 and the cathode electrode 102 have a double helix structure in which the joining surfaces are joined to the cylindrical body 103 with a 180 ° shift. The distance between the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 is preferably 1 mm or more and 5 mm or less.
図１および図３に示すように、円筒状体１０３の内面には、アノード電極１０１を保持するアノード用溝１０６と、カソード電極１０２を保持するカソード用溝１０７とが形成されている。円筒状体１０３は、樹脂製の絶縁スペーサーで構成される。これにより、アノード電極１０１とカソード電極１０２とが、２極の電極群を構成する。 As shown in FIGS. 1 and 3, an anode groove 106 that holds the anode electrode 101 and a cathode groove 107 that holds the cathode electrode 102 are formed on the inner surface of the cylindrical body 103. The cylindrical body 103 is composed of a resin insulating spacer. As a result, the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 constitute a bipolar electrode group.
図１に示すように、アノード電極１０１およびカソード電極１０２は、円筒状体１０３の底部に形成された電極取付け穴１０５に挿入されたボルト・ナット１０４を介して、ＤＣ電源に接続される。これにより、アノード電極１０１およびカソード電極１０２は、電源側と導通状態で固定される。円筒状体１０３が樹脂製の絶縁スペーサーであることにより、アノード電極１０１とカソード電極１０２との絶縁状態が確保される。 As shown in FIG. 1, the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 are connected to a DC power source via bolts and nuts 104 inserted into electrode mounting holes 105 formed in the bottom of the cylindrical body 103. As a result, the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 are fixed in a conductive state with the power supply side. Since the cylindrical body 103 is an insulating spacer made of resin, an insulation state between the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 is ensured.
アノード電極１０１およびカソード電極１０２の板厚は、０．３ミリメートル以上１ミリメートル以下が望ましいが、特に制限されない。 The plate thickness of the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 is preferably 0.3 mm or more and 1 mm or less, but is not particularly limited.
アノード電極１０１およびカソード電極１０２に接続される電源供給装置は、ＤＣ電源であることが好ましく、２極電極間に供給されるＤＣ電力は、電圧が５Ｖ以上１２Ｖ以下であり、電流が０．７Ａ以上１Ａ以下であることが好ましい。 The power supply device connected to the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 is preferably a DC power supply, and the DC power supplied between the two electrode electrodes has a voltage of 5 V to 12 V and a current of 0.7 A. It is preferably 1A or less.
以下、添付図面に従って一実施例を説明する。ただし、本考案の範囲は、実施例に限定されない。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the embodiments.
図１に示す、螺旋状のアノード電極１０１と螺旋状のカソード電極１０２とを備えたオゾン水生成器１００により水中でのオゾン水生成試験を行った。 An ozone water generation test in water was performed using an ozone water generator 100 including a spiral anode electrode 101 and a spiral cathode electrode 102 shown in FIG.
アノード電極１０１とカソード電極１０２とが２極の電極群を構成する電解装置を製作した。アノード電極１０１およびカソード電極１０２は、樹脂製の絶縁スペーサーである円筒状体１０３の溝に保持され、アノード電極１０１とカソード電極１０２との間隔は例えば１．４ミリメートルである。アノード電極１０１およびカソード電極１０２は、金属製の電極固定ナット１０８と電極固定ネジ１０９で固定した。 An electrolytic device was manufactured in which the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 constitute a bipolar electrode group. The anode electrode 101 and the cathode electrode 102 are held in a groove of a cylindrical body 103 that is a resin insulating spacer, and the distance between the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 is 1.4 millimeters, for example. The anode electrode 101 and the cathode electrode 102 were fixed with a metal electrode fixing nut 108 and an electrode fixing screw 109.
電解装置の電源は、ＡＣ−ＤＣスイッチング電源を使用して、ＤＣ電圧が９Ｖ、電流が例えば０．７Ａの電力を供給した。円筒状体１０３に水道水５００ｍｌを入れて、円筒状体１０３の内部にアノード電極１０１およびカソード電極１０２を設置して上述の電力を供給した。 As the power source of the electrolyzer, an AC-DC switching power source was used to supply power with a DC voltage of 9 V and a current of, for example, 0.7 A. The cylindrical body 103 was charged with 500 ml of tap water, the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 were installed inside the cylindrical body 103, and the above-described electric power was supplied.
図４は、アノード電極とカソード電極との間の電流値の時間変化を示すグラフ図である。 FIG. 4 is a graph showing the time change of the current value between the anode electrode and the cathode electrode.
アノード電極１０１およびカソード電極１０２が対向する面積は２００ｃｍ２である。この時の電流安定値は７４０ｍＡ、電流密度は３．７５ｍＡ／ｃｍ２であった。前記特許文献３に記載のステンレス鋼の表面を窒化処理した電極での「六価クロムの不溶出最大電流密度」は、３ｍＡ／ｃｍ２であり、本実施例における電流密度には及ばない。また、本実施例において使用している電極の材料はチタンおよびルテニウムであり、クロムを含んでいないため、本実施例では六価クロムは溶出しない。初回の電解試験では、電流値が８４０ｍＡであったが、時間経過とともに電流値が下がり７４０ｍＡ付近で安定した。その後の電解試験では、最初の電流値が７５０ｍＡ付近から徐々に低下して７４０ｍＡで安定しており、チタン板の表面を被覆するルテニウム膜の耐久性が確認できた。 The area where the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 face each other is 200 cm 2 . At this time, the current stable value was 740 mA, and the current density was 3.75 mA / cm 2 . The “non-eluting maximum current density of hexavalent chromium” in the electrode obtained by nitriding the surface of stainless steel described in Patent Document 3 is 3 mA / cm 2 , which is not equivalent to the current density in this example. In addition, since the material of the electrode used in this example is titanium and ruthenium and does not contain chromium, hexavalent chromium does not elute in this example. In the first electrolysis test, the current value was 840 mA, but the current value decreased with time and stabilized at around 740 mA. In the subsequent electrolytic test, the initial current value gradually decreased from around 750 mA and stabilized at 740 mA, and the durability of the ruthenium film covering the surface of the titanium plate was confirmed.
図５は、生成されたオゾン水の溶存オゾン濃度の時間変化を示すグラフ図である。 FIG. 5 is a graph showing the change over time in the dissolved ozone concentration of the generated ozone water.
生成したオゾン水の溶存オゾン濃度は、６分後に４．４ｐｐｍに達し、殺菌水として用いるには十分な値となった。 The dissolved ozone concentration of the generated ozone water reached 4.4 ppm after 6 minutes, which was a sufficient value for use as sterilizing water.
しかしながら、電流密度を上げていくと、電気的ストレスに耐えきれずにルテニウムの溶出が始まることが推測される。ルテニウムの溶出量も電流密度の増大に比例して増えることが考えられる。 However, when the current density is increased, it is presumed that elution of ruthenium starts without being able to withstand electrical stress. It is conceivable that the amount of ruthenium eluted increases in proportion to the increase in current density.
このように、ＤＣ電圧が１２Ｖより大きく、電流が１Ａ以上の電源による電解では、電流密度が高くなるため、ＤＣ電圧が１２Ｖ以下の電源と比較して、アノード電極を構成するルテニウム膜の寿命が短くなると容易に想定できる。このため、電源はＤＣ１２Ｖ以下を使用するのが望ましい。 As described above, in the electrolysis using a power source having a DC voltage larger than 12V and a current of 1A or more, the current density becomes high, so that the life of the ruthenium film constituting the anode electrode is longer than that of the power source having a DC voltage of 12V or less. It can be easily assumed that the length becomes shorter. For this reason, it is desirable to use DC 12V or less as a power source.
アノード電極１０１およびカソード電極１０２を２重螺旋構造に形成したことで、平板に重ねて形成した平板状の電極構成に比べて、生成されたガスが螺旋の勾配に沿って連続的に上昇するため、ガスの滞留が少ない事が確認できた。 Since the anode electrode 101 and the cathode electrode 102 are formed in a double spiral structure, the generated gas continuously rises along the gradient of the spiral as compared with the plate-like electrode configuration formed by overlapping the flat plate. It was confirmed that there was little gas retention.
１００ オゾン水生成器（電解装置）
１０１ アノード電極（陽極）
１０２ カソード電極（陰極）
１０３ 円筒状体（絶縁スペーサー）
１０４ ボルト・ナット
１０５ 電極取付け穴
１０６ アノード用溝
１０７ カソード用溝
１０８ 電極固定ナット
１０９ 電極固定ネジ
100 Ozone water generator (electrolyzer)
101 Anode electrode (anode)
102 Cathode electrode (cathode)
103 Cylindrical body (insulating spacer)
104 Bolt / Nut 105 Electrode mounting hole 106 Groove for anode 107 Groove for cathode 108 Electrode fixing nut 109 Electrode fixing screw
Claims (4)
前記アノード電極と離間して設けられたカソード電極と、
前記アノード電極および前記カソード電極を収納する円筒状体と、
を備え、
電解液中において、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電力を印加することによりオゾンを発生するオゾン水生成器であって、
前記アノード電極および前記カソード電極のそれぞれは、右螺旋状体で形成され、または左螺旋状体で形成され、
前記アノード電極と前記カソード電極とは、接合面をずらして前記円筒状体に接合された２重螺旋構造であることを特徴とするオゾン水生成器。 An anode electrode having a titanium plate containing ruthenium;
A cathode electrode provided apart from the anode electrode;
A cylindrical body that houses the anode electrode and the cathode electrode;
With
In an electrolyte solution, an ozone water generator that generates ozone by applying electric power between the anode electrode and the cathode electrode,
Each of the anode electrode and the cathode electrode is formed of a right spiral or a left spiral,
The ozone water generator is characterized in that the anode electrode and the cathode electrode have a double spiral structure in which the joining surfaces are shifted and joined to the cylindrical body.
前記アノード電極と前記カソード電極との間隔は、１ミリメートル以上５ミリメートル以下であることを特徴とするオゾン水生成器。 The ozone water generator according to claim 1,
An interval between the anode electrode and the cathode electrode is not less than 1 millimeter and not more than 5 millimeters.
前記円筒状体の内面には、前記アノード電極を保持するアノード用溝と、前記カソード電極を保持するカソード用溝とが形成され、
前記円筒状体は、樹脂製の絶縁スペーサーであることを特徴とするオゾン水生成器。 The ozone water generator according to claim 1 or 2,
On the inner surface of the cylindrical body, an anode groove for holding the anode electrode and a cathode groove for holding the cathode electrode are formed,
The cylindrical water is an insulating spacer made of resin, and is an ozone water generator.
前記電力は、電圧が５Ｖ以上１２Ｖ以下であり、電流が０．７Ａ以上１Ａ以下のＤＣ電力であることを特徴とするオゾン水生成器。 In the ozone water generator according to any one of claims 1 to 3,
The electric power is a DC power having a voltage of 5V to 12V and a current of 0.7A to 1A.
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