JP3615992B2 - オゾン発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水電解式のオゾン発生装置では、イオン交換膜である固体高分子膜の両側に多孔質の陽極（オゾン極）と陰極（水素極）とを配した電解セルと、この電解セルを挟むようにして配設された陽極側セパレータと陰極側セパレータとを備えてなる電解槽を有し、陽極と陰極とに直流電圧を印加して、電解槽陽極側の電解水貯水部に電解水（原料水）として供給された純水（電導度の低い水）を電気分解することにより、電解槽陽極側にオゾンと酸素とを発生させ、電解槽陰極側に水素を発生させる。
【０００３】
電解槽陽極側に発生したオゾンは、オゾン処理装置へと送られ、ここで例えばプール水などの被処理水に含まれる有害物質の酸化分解や殺菌などに利用される。電解槽陰極側に発生した水素は電解槽から排出されて回収または排気される。
【０００４】
そして、このオゾン発生装置では、電解水貯水部に溜められている電解水は、メンテナンスや電解水の水質を測定して水質の悪化が認められた時などの非定常作業時を除いて、通常は排水されることなくオゾン発生の原料として消費されつづけ、消費された分だけが電解水供給装置から補給される。この時の電解水供給装置では、電解水が消費されて電解水貯水部の水位が所定レベルまで低下したら、水道水をイオン交換樹脂を介して電解水貯水部に供給する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のオゾン発生装置では次のような問題点を有している。
【０００６】
（１） 電解水を電解水貯水部に供給する際に、純水器内に滞留していた電導度の高い水が電解水貯水部に供給されてしまう可能性がある。電導度の高い水が電解水貯水部に供給されると、固体高分子膜（イオン交換膜）の劣化やオゾン発生性能の低下などを招く。
（２） オゾン発生停止中に電解水貯水部に残留しているオゾンにより、電解槽内の陽極が酸化されて劣化する可能性がある。
（３） オゾン発生運転中やオゾン発生停止中に電解槽の陽極から溶出する電極物質などの不純物や、構成材料や配管材料から溶出する不純物或いは純水中に微量に含まれる陽イオン、陰イオンなどが長時間のうちに蓄積されることにより、固体高分子膜（イオン交換膜）や電極物質に悪影響を与えて、固体高分子膜の劣化やオゾン発生効率の低下などを招く可能性がある。
【０００７】
従って、本発明は上記の問題点に鑑み、オゾン発生停止中に電解水貯水部に残留しているオゾンにより電解槽の陽極が劣化するのを防止すること、オゾン発生運転中やオゾン発生停止中に電解槽内に蓄積する不純物により固体高分子膜の劣化やオゾン発生効率の低下を招くのを防止することが可能なオゾン発生装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生運転開始時には、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部に貯溜されていた電解水を電解水排出手段により排出して、電解水貯水部の電解水の少なくとも一部（一部又は全部）を新たな純水に置換するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、第２発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生運転中には、常時、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給し、同時に、電解水の一部を電解水排出手段により電解水貯水部から排出するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、第３発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生停止時には、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部に貯溜されていた電解水を電解水排出手段により排出して、電解水貯水部の電解水の一部又は全部を新たな純水に置換するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、第４発明のオゾン発生装置は、第１，第２又は第３発明のオゾン発生装置において、
前記電解水排出手段は、前記電解水貯水部を仕切板によって第１領域と第２領域とに区分するとともに、電解水供給装置から供給される電解水は第１領域に流入し、この第１領域に流入した電解水のうちの一部が、前記仕切板の下側を通って第２領域へと流入した後、第２領域の電極部より上部に設けたオーバーフロー部からオーバーフローして電解水貯水部から排出されるように構成してなるものであることを特徴とする。
【００１３】
また、第５発明のオゾン発生装置は、第１，第２又は第３発明のオゾン発生装置において、
前記電解水排出手段は、前記電解水貯水部の電極部より上部に設けたオーバーフロー部に接続したオーバーフロー配管の基端を、前記電解水貯水部において水面よりも下方に位置させた構成であること特徴とする。
【００１４】
また、第６発明のオゾン発生装置は、第１，第２，第３，第４又は第５発明のオゾン発生装置において、
電解槽の水電解部と電解水貯水部とを分離し、これらの水電解部と電解水貯水部とを配管で連結するように構成したことを特徴とする。
【００１５】
この場合、水電解により発生したオゾンと酸素の混合ガスは、水電解部の陽極側から上部に位置する配管を通って電解水貯水部に至り、所要の用途に使用されるためオゾン排出配管より系外に排気される。また、前記オゾンと酸素の混合ガスが、上部の配管内を気泡として水電解部の陽極側から電解水貯水部へ移動する際に、ガスリフトにより電解水の一部も電解水貯水部へ移動する。この時の電解水の移動により、水電解部と電解水貯水部との間で電解水の循環が発生し、電解水は下部の配管を通り電解水貯水部から水電解部へ供給される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態に係るオゾン発生装置の構成図、図２は前記オゾン発生装置における電解槽部を復極式の電解槽に対応できるようにした他の構成を示す要部拡大図、図３は前記オゾン発生装置における電解槽のオーバーフロー配管部分の他の構成を示す要部拡大図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態のオゾン発生装置は水電解式のものであり、電解水を電気分解してオゾンを発生させるオゾン発生用電解槽１と、電解槽１に電解水を供給する電解水供給装置２と、電解槽１に接続された第１電解水供給弁３と、電解槽１に接続された第２電解水供給弁４と、電解水の供給制御を行うコントローラ５とを備えている。また、電解水供給装置２は純水タンク１６と純水器２２と循環ポンプ２８と電導度センサ２９とを備えている。
【００１９】
詳述すると、電解槽１はイオン交換膜である固体高分子膜６の両側に多孔質の陽極（オゾン極）７と陰極（水素極）８とを配した電解セル９と、この電解セル９を挟むようにして配設された陽極側セパレータ１０と陰極側セパレータ１１とを備えている。
【００２０】
陽極側セパレータ１０には、電解水（原料水）として供給された純水（電導度の低い水）を溜めておく電解水貯水部１２が形成されている。この電解水貯水部１２は仕切板１３によって第１領域１２ａと第２領域１２ｂとに区分されている。第１領域１２ａと第２領域１２ｂは仕切板１３の下側で通じている。また、電解槽１の電解水貯水部１２と電解水供給装置２の純水タンク１６とを繋ぐ配管１４，１５は、何れも第１領域側に接続されている。配管１４，１５の途中には第１電解水供給弁３と第２電解水供給弁４とがそれぞれ設けられている。従って、第１電解水供給弁３又は第２電解水供給弁４を開くと、純水タンク１６内の純水が電解水として電解水貯水部１２の第１領域１２ａに流入する。
【００２１】
また、電解水貯水部１２における第１領域１２ｂの上部にはオーバーフロー部１７が設けられており、このオーバーフロー部１７にはオーバーフロー配管１８が接続されている。従って、第１領域１２ａに流入した電解水のうち、オゾン発生のために消費された分以外の未反応分の電解水は、仕切板１３の下側を通って第２領域１２ｂへと流入した後、第２領域１２ｂの上部に設けたオーバーフロー部１７からオーバーフロー配管１８を介してオーバーフローされることにより、電解水貯水部１２から排出される。このため、オゾン発生運転中、未反応分の電解水が長時間電解水貯水部１２に滞留することはなく、また、電解水貯水部１２の水位は常にオーバーフロー部１７の位置によって決まる所定の水位に維持される。
【００２２】
また、陽極側セパレータ１０にはオゾン排出配管１９が設けられ、陰極側セパレータ１１には水素排出配管２０が設けられている。電解槽１の陽極７と陰極８には直流電源２１が接続されている。従って、この直流電源２１から両極７，８に直流電圧が印加されると、電解槽陽極側の電解水貯水部１２に溜められている電解水が電気分解されることにより、電解槽陽極側にはオゾンと酸素とが発生し、電解槽陰極側には水素が発生する。電解槽陽極側に発生したオゾンは、オゾン排出配管１９を介してオゾン処理装置へと送られ、ここで例えばプール水などの被処理水に含まれる有害物質の酸化分解や殺菌などに利用される。電解槽陰極に発生した水素は、水素排出配管２０を介して排出され、回収または排気される。
【００２３】
電解水供給装置２では、純水タンク１６の出口と純水器２２の入口とを接続する配管２３の途中に循環ポンプ２８と三方の電磁弁又は電動弁である三方弁２４とが設けられている。また、純水器２２の出口とタンク２１の入口は配管２５によって接続されている。純水器２２はイオン交換樹脂を備えており、このイオン交換樹脂で水の純度を高めて純水を生成する。電導度センサ２９は純水タンク１６の出口側又はタンク内に設けられている。純水タンク１６の水位は高レベル測定用の第１水位センサ３０と低レベル測定用の第２水位センサ３１とによって測定される。また、三方弁２４には配管２６を介して電磁弁又は電動弁である水道水供給弁２７が接続されている。
【００２４】
従って、水道水供給弁２７を開け、且つ、三方弁２４の流れ方向を２４ｂ−２４ｃ方向にすると、これらの弁２４，２７を介して、水道水が純水器２２を経由して純水となり純水タンク１６に供給されて貯溜される。一方、三方弁２４の流れ方向を２４ａ−２４ｂ方向に切り換えて、循環ポンプ２８を起動すると、純水タンク１６内の水が循環ポンプ２８により純水タンク１６と純水器２２との間で循環されて電導度が所定値以下の純水（電導度の低い水）となる。このとき循環水の電導度が所定値以下となったか否かは電導度センサ２９の測定によって判断される。その後、第１電解水供給弁３又は第２電解水供給弁４を開けば、タンク２１内の純水が電解水貯水部１２の第１領域１２ａに供給される。
【００２５】
第１電解水供給弁３は電磁弁又電動弁であり、オゾン発生運転開始時及びオゾン発生停止時に電解水貯水部１２の電解水を純水タンク１６内の新たな（純度の高い綺麗な）純水に置換するための弁である。従って、電解水の置換を迅速に行うため、第１電解水供給弁３としては比較的容量の大きなもの（流量の多いもの）を用いる。
【００２６】
一方、第２電解水供給弁４は手動弁であり、オゾン発生運転中に常時純水タンク１６内の純水を電解水として電解水貯水部１２に供給するための弁である。従って、この第２電解水供給弁４の開度は第１電解水供給弁３の流量よりも低流量となるように調整される。具体的には、オゾン発生のために消費される電解水量よりもある程度多い量の電解水を供給するように第２電解水供給弁４の開度を設定する。設定した開度によって供給される電解水量が、オゾン発生で消費される電解水量よりも少なくて貯水量が減少した場合に警報を発するための第３水位センサ３２を備えている。なお、第１電解水供給弁３と第２電解水供給弁４とを一台の流量調整弁に置き換え、この流量調整弁の開度をオゾン発生運転開始時及びオゾン発生停止時には大きくし、オゾン発生運転中には小さくするようにしてもよい。
【００２７】
コントローラ５には、オゾン発生運転開始信号ａやオゾン発生停止信号ｂが入力される。これらのオゾン発生停止信号ａやオゾン発生運転信号ｂは、図示しない運転切り換えスイッチなど、オゾン発生装置の運転切り換えを行う適宜の装置から入力する。なお、オゾン発生運転を開始するときには、直流電源２１によって電解槽１の電極７，８に直流電圧を印加し、オゾン発生を停止するときには、この電極７，８への直流電圧の印加を停止する。
【００２８】
また、コントローラ５には、電導度センサ２９の電導度測定信号ｃ、第１水位センサ３０の水位測定信号ｄ、第２水位センサ３１の水位測定信号ｅ、第３水位センサ３２の水位測定信号ｆなども入力される。そして、コントローラ５では、これらの信号ａ〜ｆに基づいて第１電解水供給弁３、循環ポンプ２８、三方弁２４、水道水供給弁２７などを制御する。具体的には次のように制御する。
【００２９】
即ち、第２水位センサ３１の水位測定信号ｅに基づいて純水タンク１６の水位が所定レベルまで低下したと判断したら、三方弁２４の流れ方向を２４ｂ−２４ｃ方向とし、且つ、水道水供給弁２７を開けて水道水を純水タンク１６に補給し、第１水位センサ３０の水位測定信号ｄに基づいて純水タンク１６の水位を所定レベルまで回復させる。
【００３０】
そして、電解水供給装置２から電解槽１の電解水貯水部１２に電解水を供給する際には、三方弁２４の流れ方向を２４ａ−２４ｂ方向とし、且つ、循環ポンプ２８を起動して、純水タンク１６の出口側に設けた電導度センサ２９の電導度測定値ｃが所定値になるまで、純水タンク１６内の水を循環ポンプ１６により純水タンク１６と純水器２２との間で循環させる。
【００３１】
その後、オゾン発生運転開始時又はオゾン発生停止時であれば、第１電解水供給弁３を開いて純水タンク１６内の新たな純水を電解槽１の電解水貯水部１２に供給して電解水を置換する（詳細後述）。オゾン発生運転時であれば、事前に手動で第２電解水供給弁４の開度を適量に調整しておいて（流量調整弁を用いた場合には自動的に所定開度にして）、常時、純水タンク１６内の新たな純水を電解水貯水部１２に供給し、同時に、電解水の一部をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせることにより、電解水貯水部１２から排出する。なお、第２電解水供給弁４で設定した開度によって供給される電解水量が、オゾン発生で消費される電解水量よりも少なくて貯水量が減少した場合には、第３水位センサ３２から信号ｆを発信し、コントローラ５から警報を発する。
【００３２】
ここで、オゾン発生運転開始時及びオゾン発生停止時について詳述する。コントローラ５では、オゾン発生運転開始信号ａを入力すると、第１電解水供給弁３を所定時間（オゾン発生停止中に電解水貯水部１２に貯溜されていた電解水が排出されるのに十分な時間）開放して純水タンク１６内の純水を電解水貯水部１２の第１領域１２ａに供給し、同時に、電解水貯水部１２に滞留していた電解水をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせて排出することにより、電解水貯水部１２の電解水の一部または全部を新たな純水に置換する。即ち、オゾン発生に悪影響を及ぼす不純物が存在する可能性のある電解水を電解水貯水部１２から排出して、電解水貯水部１２に新たな純水を供給する。
【００３３】
また、コントローラ５では、オゾン発生停止信号ｂを入力すると、オゾン発生運転開始時の場合と同様に、第１電解水供給弁３を所定時間（オゾン発生運転中に電解水貯水部１２に貯溜されていた電解水が排出されるのに十分な時間）開放して純水タンク１６内の純水を電解水貯水部１２の第１領域１２ａに供給し、同時に、電解水貯水部１２に滞留していた電解水をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせて排出することにより、電解水貯水部１２の電解水の一部または全部を新たな純水に置換する。即ち、オゾン発生運転中に発生したオゾンが残留し、または不純物が存在する可能性のある電解水を電解水貯水部１２から排出して、電解水貯水部１２に新たな純水を供給する。
【００３４】
また、図２に示すように、オゾン発生用電解槽の構成としては、複極式の水電解式オゾン発生装置についてもそれらの特徴が適用できるように、オゾン発生用電解槽１を、水電解部３５と電解水貯水部１２とに分離し、上部配管３３と下部配管３４の複数の配管で連結するように構成してもよい。
【００３５】
この場合、水電解により発生したオゾンと酸素の混合ガスは、水電解部３５の陽極７側から上部配管３３を通って電解水貯水部１２に至り、所要の用途に使用されるためオゾン排出配管１９より系外に排気される。また、前記オゾンと酸素の混合ガスが、上部配管３３内を気泡として水電解部３５の陽極７側から電解水貯水部１２へ移動する際に、ガスリフトにより電解水の一部も電解水貯水部１２へ移動する。この時の電解水の移動により、水電解部３５と電解水貯水部との間で電解水の循環が発生し、電解水は下部配管３４を通り電解水貯水部１２から水電解部３５へ供給される。なお、第２電解水供給弁４で設定した開度によって供給される電解水量が、オゾン発生で消費される電解水量よりも少なくて貯水量が減少した場合には、第３水位センサ３２から信号ｆを発信し、コントローラ５から警報を発する。また、図示は省略しているが、第１及び第２電解水供給弁３，４よりも上流側の構成は図１と同様である。
【００３６】
なお、図３に示すように、オーバーフロー構成としては、図１又は図２に示すように仕切板１２を設ける代わりに、オーバーフロー部１７に接続したオーバーフロー配管１８の基端を、電解水貯水部１２において水面よりも下方に位置させてもよい。即ち、電解水貯水部１２の電極部７，８より上部に設けたオーバーフロー部１７に接続したオーバーフロー配管１８の基端を、電解水貯水部１２において水面よりも下方に位置させてもよい。
【００３７】
以上のことから、本実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
【００３８】
即ち、本実施の形態によれば、電解水供給装置２から電解槽１の電解水貯水部１２に電解水を供給する際には、純水タンク１６の出口側に設けた電導度センサ２９の電導度測定値が所定値に達するまで純水タンク１６内の水を循環ポンプ２８により純水タンク１６と純水器２２との間で循環させ、その後、純水タンク１６内の純水を電解水として電解水貯水部１２に供給するように構成したため、純水器２２や純水タンク１６に滞留していた電導度の高い水が電解水貯水部１２に供給されてしまう虞がなく、電解水貯水部１２には常に高純度の電解水を供給することができる。このため、電導度の高い水による固体高分子膜（イオン交換膜）の劣化やオゾン発生効率の低下を防止することができる。
【００３９】
また、本実施の形態によれば、オゾン発生運転開始時には、電解水供給装置２から新たな純水を電解水として電解槽１の電解水貯水部１２に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部１２に貯溜されていた電解水をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせて排出することにより、電解水貯水部１２の電解水の一部または全部を新たな純水に置換するため、オゾン発生停止中に電解槽の陽極から溶出する電極物質などの不純物や、構成材料や配管材料から溶出する不純物或いは純水中に微量に含まれる陽イオン、陰イオンなどの蓄積により固体高分子膜６や電極物質に悪影響を与えて、固体高分子膜６の劣化やオゾン発生効率の低下を招くのを防止することができる。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、オゾン発生運転中には、常時、電解水供給装置２から新たな純水を電解水として電解槽１の電解水貯水部１２に供給し、同時に、電解水の一部をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせて排出するため、電解水の水質を測定するような複雑な機構等を構成すること無しに、比較的簡単な機構で電解水の入れ替えを実現したものである。このため、オゾン発生運転中に電解槽１の陽極７から溶出する電極物質などの不純物が蓄積するのを防ぐことができ、固体高分子膜６の劣化やオゾン発生効率の低下を防止することができる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、オゾン発生停止時には、電解水供給装置２から新たな純水を電解水として電解槽１の電解水貯水部１２に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部１２に貯溜されていた電解水（オゾンが残存している可能性のある水）をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせて排出することにより、電解水貯水部１２の電解水の一部または全部を新たな純水に置換するため、オゾン発生停止中において電解水貯水部１２に残留しているオゾンにより電解槽１の陽極７が劣化するのを防止するとともに、電解槽内のイオンの蓄積を解消することができる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、電解水排出手段として、電解水貯水部１２を仕切板１３によって第１領域１２ａと第２領域１２ｂとに区分するとともに、電解水供給装置２から供給される電解水は第１領域１２ａに流入し、この第１領域１２ａに流入した電解水のうちの一部が、仕切板１３の下側を通って第２領域１２ｂへと流入した後、第２領域１２ｂの電極部７，８より上部に設けたオーバーフロー部１７からオーバーフローして電解水貯水部１２から排出するように構成したため、水位センサによる電磁弁制御などの機構を要することなく、常時、電解水貯水部１２の水位を所定水位に容易且つ安価な機構で維持することができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、電解槽１の水電解部３５と電解水貯水部１２とを分離し、配管３３，３４で連結するように構成することにより、複極式の水電解式オゾン発生装置についても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、オーバーフロー部１７に接続したオーバーフロー配管１８の基端を、電解水貯水部１２において水面よりも下方に位置させることにより、仕切板１３の形態をとらずに同様の効果を得ることができる。
【００４５】
そして、上記のことから、本実施の形態のオゾン発生装置は、高濃度のオゾンを発生する性能と高耐久性とを実現することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、第１発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生運転開始時には、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部に貯溜されていた電解水を電解水排出手段により排出して、電解水貯水部の電解水の一部または全部を新たな純水に置換するように構成したことを特徴とする。
【００４９】
従って、この第１発明のオゾン発生装置によれば、オゾン発生停止中に電解槽の陽極から溶出する電極物質などの不純物や、構成材料や配管材料から溶出する不純物或いは純水中に微量に含まれる陽イオン、陰イオンなどの蓄積により固体高分子膜や電極物質に悪影響を与えて、固体高分子膜の劣化やオゾン発生効率の低下を招くのを防止することができる。
【００５０】
また、第２発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生運転中には、常時、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給し、同時に、電解水の一部を電解水排出手段により電解水貯水部から排出するように構成したことを特徴とする。
【００５１】
従って、この第２発明のオゾン発生装置によれば、電解水の水質を測定するような複雑な機構等を構成すること無しに、比較的簡単な機構で電解水の入れ替えを実現したものである。このため、オゾン発生運転中に電解槽の陽極から溶出する電極物質などの不純物が蓄積するのを防ぐことができ、固定高分子膜の劣化やオゾン発生効率の低下を防止することができる。
【００５２】
また、第３発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生停止時には、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部に貯溜されていた電解水を電解水排出手段により排出して、電解水貯水部の電解水の一部または全部を新たな純水に置換するように構成したことを特徴とする。
【００５３】
従って、この第３発明のオゾン発生装置によれば、オゾン発生停止中において電解水貯水部に残留しているオゾンにより電解槽の陽極が劣化するのを防止するとともに、電解槽内のイオンの蓄積を解消することができる。
【００５４】
また、第４発明のオゾン発生装置は、第１，第２又は第３発明のオゾン発生装置において、
前記電解水排出手段は、前記電解水貯水部を仕切板によって第１領域と第２領域とに区分するとともに、電解水供給装置から供給される電解水は第１領域に流入し、この第１領域に流入した電解水のうちの一部が、前記仕切板の下側を通って第２領域へと流入した後、第２領域の上部に設けたオーバーフロー部からオーバーフローして電解水貯水部から排出されるように構成してなるものであることを特徴とする。
【００５５】
従って、この第４発明のオゾン発生装置によれば、水位センサによる電磁弁制御などの機構を要することなく、常時、電解水貯水部の水位を所定水位に容易且つ安価な機構で維持することができる。
【００５６】
また、第５発明のオゾン発生装置は、第１，第２又は第３発明のオゾン発生装置において、
前記電解水排出手段は、前記電解水貯水部の電極部より上部に設けたオーバーフロー部に接続したオーバーフロー配管の基端を、前記電解水貯水部において水面よりも下方に位置させた構成であること特徴とする。
【００５７】
従って、この第５発明のオゾン発生装置によれば、仕切板の形態をとらずに同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、第６発明のオゾン発生装置は、第１，第２，第３，第４又は第５発明のオゾン発生装置において、
電解槽の水電解部と電解水貯水部とを分離し、これらの水電解部と電解水貯水部とを配管で連結するように構成したことを特徴とする。
【００５９】
従って、この第６発明のオゾン発生装置によれば、複極式の水電解式オゾン発生装置についても上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るオゾン発生装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るオゾン発生装置における電解槽部を、複極式の電解槽に対応できるようにした他の構成を示す要部拡大図である。
【図３】前記オゾン発生装置における電解槽のオーバーフロー配管部分の他の構成を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
１ オゾン発生用電解槽
２ 電解水供給装置
３ 第１電解水供給弁
４ 第２電解水供給弁
５ コントローラ
６ 固体高分子膜（イオン交換膜）
７ オゾン極（陽極）
８ 水素極（陰極）
９ 電解セル
１０ オゾン極側セパレータ
１１ 水素極側セパレータ
１２ 電解水貯水部
１２ａ 第１領域
１２ｂ 第２領域
１３ 仕切板
１４ 配管
１５ 配管
１６ 純水タンク
１７ オーバーフロー部
１８ オーバーフロー配管
１９ オゾン排出配管
２０ 水素排出配管
２１ 直流電源
２２ 純水器
２３ 配管
２４ 三方弁
２５ 配管
２６ 配管
２７ 水道水供給弁
２８ 循環ポンプ
２９ 電導度センサ
３０ 第１水位センサ
３１ 第２水位センサ
３２ 第３水位センサ
３３ 上部配管
３４ 下部配管
３５ 水電解部
【発明の属する技術分野】
本発明は電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水電解式のオゾン発生装置では、イオン交換膜である固体高分子膜の両側に多孔質の陽極（オゾン極）と陰極（水素極）とを配した電解セルと、この電解セルを挟むようにして配設された陽極側セパレータと陰極側セパレータとを備えてなる電解槽を有し、陽極と陰極とに直流電圧を印加して、電解槽陽極側の電解水貯水部に電解水（原料水）として供給された純水（電導度の低い水）を電気分解することにより、電解槽陽極側にオゾンと酸素とを発生させ、電解槽陰極側に水素を発生させる。
【０００３】
電解槽陽極側に発生したオゾンは、オゾン処理装置へと送られ、ここで例えばプール水などの被処理水に含まれる有害物質の酸化分解や殺菌などに利用される。電解槽陰極側に発生した水素は電解槽から排出されて回収または排気される。
【０００４】
そして、このオゾン発生装置では、電解水貯水部に溜められている電解水は、メンテナンスや電解水の水質を測定して水質の悪化が認められた時などの非定常作業時を除いて、通常は排水されることなくオゾン発生の原料として消費されつづけ、消費された分だけが電解水供給装置から補給される。この時の電解水供給装置では、電解水が消費されて電解水貯水部の水位が所定レベルまで低下したら、水道水をイオン交換樹脂を介して電解水貯水部に供給する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のオゾン発生装置では次のような問題点を有している。
【０００６】
（１） 電解水を電解水貯水部に供給する際に、純水器内に滞留していた電導度の高い水が電解水貯水部に供給されてしまう可能性がある。電導度の高い水が電解水貯水部に供給されると、固体高分子膜（イオン交換膜）の劣化やオゾン発生性能の低下などを招く。
（２） オゾン発生停止中に電解水貯水部に残留しているオゾンにより、電解槽内の陽極が酸化されて劣化する可能性がある。
（３） オゾン発生運転中やオゾン発生停止中に電解槽の陽極から溶出する電極物質などの不純物や、構成材料や配管材料から溶出する不純物或いは純水中に微量に含まれる陽イオン、陰イオンなどが長時間のうちに蓄積されることにより、固体高分子膜（イオン交換膜）や電極物質に悪影響を与えて、固体高分子膜の劣化やオゾン発生効率の低下などを招く可能性がある。
【０００７】
従って、本発明は上記の問題点に鑑み、オゾン発生停止中に電解水貯水部に残留しているオゾンにより電解槽の陽極が劣化するのを防止すること、オゾン発生運転中やオゾン発生停止中に電解槽内に蓄積する不純物により固体高分子膜の劣化やオゾン発生効率の低下を招くのを防止することが可能なオゾン発生装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生運転開始時には、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部に貯溜されていた電解水を電解水排出手段により排出して、電解水貯水部の電解水の少なくとも一部（一部又は全部）を新たな純水に置換するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、第２発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生運転中には、常時、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給し、同時に、電解水の一部を電解水排出手段により電解水貯水部から排出するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、第３発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生停止時には、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部に貯溜されていた電解水を電解水排出手段により排出して、電解水貯水部の電解水の一部又は全部を新たな純水に置換するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、第４発明のオゾン発生装置は、第１，第２又は第３発明のオゾン発生装置において、
前記電解水排出手段は、前記電解水貯水部を仕切板によって第１領域と第２領域とに区分するとともに、電解水供給装置から供給される電解水は第１領域に流入し、この第１領域に流入した電解水のうちの一部が、前記仕切板の下側を通って第２領域へと流入した後、第２領域の電極部より上部に設けたオーバーフロー部からオーバーフローして電解水貯水部から排出されるように構成してなるものであることを特徴とする。
【００１３】
また、第５発明のオゾン発生装置は、第１，第２又は第３発明のオゾン発生装置において、
前記電解水排出手段は、前記電解水貯水部の電極部より上部に設けたオーバーフロー部に接続したオーバーフロー配管の基端を、前記電解水貯水部において水面よりも下方に位置させた構成であること特徴とする。
【００１４】
また、第６発明のオゾン発生装置は、第１，第２，第３，第４又は第５発明のオゾン発生装置において、
電解槽の水電解部と電解水貯水部とを分離し、これらの水電解部と電解水貯水部とを配管で連結するように構成したことを特徴とする。
【００１５】
この場合、水電解により発生したオゾンと酸素の混合ガスは、水電解部の陽極側から上部に位置する配管を通って電解水貯水部に至り、所要の用途に使用されるためオゾン排出配管より系外に排気される。また、前記オゾンと酸素の混合ガスが、上部の配管内を気泡として水電解部の陽極側から電解水貯水部へ移動する際に、ガスリフトにより電解水の一部も電解水貯水部へ移動する。この時の電解水の移動により、水電解部と電解水貯水部との間で電解水の循環が発生し、電解水は下部の配管を通り電解水貯水部から水電解部へ供給される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態に係るオゾン発生装置の構成図、図２は前記オゾン発生装置における電解槽部を復極式の電解槽に対応できるようにした他の構成を示す要部拡大図、図３は前記オゾン発生装置における電解槽のオーバーフロー配管部分の他の構成を示す要部拡大図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態のオゾン発生装置は水電解式のものであり、電解水を電気分解してオゾンを発生させるオゾン発生用電解槽１と、電解槽１に電解水を供給する電解水供給装置２と、電解槽１に接続された第１電解水供給弁３と、電解槽１に接続された第２電解水供給弁４と、電解水の供給制御を行うコントローラ５とを備えている。また、電解水供給装置２は純水タンク１６と純水器２２と循環ポンプ２８と電導度センサ２９とを備えている。
【００１９】
詳述すると、電解槽１はイオン交換膜である固体高分子膜６の両側に多孔質の陽極（オゾン極）７と陰極（水素極）８とを配した電解セル９と、この電解セル９を挟むようにして配設された陽極側セパレータ１０と陰極側セパレータ１１とを備えている。
【００２０】
陽極側セパレータ１０には、電解水（原料水）として供給された純水（電導度の低い水）を溜めておく電解水貯水部１２が形成されている。この電解水貯水部１２は仕切板１３によって第１領域１２ａと第２領域１２ｂとに区分されている。第１領域１２ａと第２領域１２ｂは仕切板１３の下側で通じている。また、電解槽１の電解水貯水部１２と電解水供給装置２の純水タンク１６とを繋ぐ配管１４，１５は、何れも第１領域側に接続されている。配管１４，１５の途中には第１電解水供給弁３と第２電解水供給弁４とがそれぞれ設けられている。従って、第１電解水供給弁３又は第２電解水供給弁４を開くと、純水タンク１６内の純水が電解水として電解水貯水部１２の第１領域１２ａに流入する。
【００２１】
また、電解水貯水部１２における第１領域１２ｂの上部にはオーバーフロー部１７が設けられており、このオーバーフロー部１７にはオーバーフロー配管１８が接続されている。従って、第１領域１２ａに流入した電解水のうち、オゾン発生のために消費された分以外の未反応分の電解水は、仕切板１３の下側を通って第２領域１２ｂへと流入した後、第２領域１２ｂの上部に設けたオーバーフロー部１７からオーバーフロー配管１８を介してオーバーフローされることにより、電解水貯水部１２から排出される。このため、オゾン発生運転中、未反応分の電解水が長時間電解水貯水部１２に滞留することはなく、また、電解水貯水部１２の水位は常にオーバーフロー部１７の位置によって決まる所定の水位に維持される。
【００２２】
また、陽極側セパレータ１０にはオゾン排出配管１９が設けられ、陰極側セパレータ１１には水素排出配管２０が設けられている。電解槽１の陽極７と陰極８には直流電源２１が接続されている。従って、この直流電源２１から両極７，８に直流電圧が印加されると、電解槽陽極側の電解水貯水部１２に溜められている電解水が電気分解されることにより、電解槽陽極側にはオゾンと酸素とが発生し、電解槽陰極側には水素が発生する。電解槽陽極側に発生したオゾンは、オゾン排出配管１９を介してオゾン処理装置へと送られ、ここで例えばプール水などの被処理水に含まれる有害物質の酸化分解や殺菌などに利用される。電解槽陰極に発生した水素は、水素排出配管２０を介して排出され、回収または排気される。
【００２３】
電解水供給装置２では、純水タンク１６の出口と純水器２２の入口とを接続する配管２３の途中に循環ポンプ２８と三方の電磁弁又は電動弁である三方弁２４とが設けられている。また、純水器２２の出口とタンク２１の入口は配管２５によって接続されている。純水器２２はイオン交換樹脂を備えており、このイオン交換樹脂で水の純度を高めて純水を生成する。電導度センサ２９は純水タンク１６の出口側又はタンク内に設けられている。純水タンク１６の水位は高レベル測定用の第１水位センサ３０と低レベル測定用の第２水位センサ３１とによって測定される。また、三方弁２４には配管２６を介して電磁弁又は電動弁である水道水供給弁２７が接続されている。
【００２４】
従って、水道水供給弁２７を開け、且つ、三方弁２４の流れ方向を２４ｂ−２４ｃ方向にすると、これらの弁２４，２７を介して、水道水が純水器２２を経由して純水となり純水タンク１６に供給されて貯溜される。一方、三方弁２４の流れ方向を２４ａ−２４ｂ方向に切り換えて、循環ポンプ２８を起動すると、純水タンク１６内の水が循環ポンプ２８により純水タンク１６と純水器２２との間で循環されて電導度が所定値以下の純水（電導度の低い水）となる。このとき循環水の電導度が所定値以下となったか否かは電導度センサ２９の測定によって判断される。その後、第１電解水供給弁３又は第２電解水供給弁４を開けば、タンク２１内の純水が電解水貯水部１２の第１領域１２ａに供給される。
【００２５】
第１電解水供給弁３は電磁弁又電動弁であり、オゾン発生運転開始時及びオゾン発生停止時に電解水貯水部１２の電解水を純水タンク１６内の新たな（純度の高い綺麗な）純水に置換するための弁である。従って、電解水の置換を迅速に行うため、第１電解水供給弁３としては比較的容量の大きなもの（流量の多いもの）を用いる。
【００２６】
一方、第２電解水供給弁４は手動弁であり、オゾン発生運転中に常時純水タンク１６内の純水を電解水として電解水貯水部１２に供給するための弁である。従って、この第２電解水供給弁４の開度は第１電解水供給弁３の流量よりも低流量となるように調整される。具体的には、オゾン発生のために消費される電解水量よりもある程度多い量の電解水を供給するように第２電解水供給弁４の開度を設定する。設定した開度によって供給される電解水量が、オゾン発生で消費される電解水量よりも少なくて貯水量が減少した場合に警報を発するための第３水位センサ３２を備えている。なお、第１電解水供給弁３と第２電解水供給弁４とを一台の流量調整弁に置き換え、この流量調整弁の開度をオゾン発生運転開始時及びオゾン発生停止時には大きくし、オゾン発生運転中には小さくするようにしてもよい。
【００２７】
コントローラ５には、オゾン発生運転開始信号ａやオゾン発生停止信号ｂが入力される。これらのオゾン発生停止信号ａやオゾン発生運転信号ｂは、図示しない運転切り換えスイッチなど、オゾン発生装置の運転切り換えを行う適宜の装置から入力する。なお、オゾン発生運転を開始するときには、直流電源２１によって電解槽１の電極７，８に直流電圧を印加し、オゾン発生を停止するときには、この電極７，８への直流電圧の印加を停止する。
【００２８】
また、コントローラ５には、電導度センサ２９の電導度測定信号ｃ、第１水位センサ３０の水位測定信号ｄ、第２水位センサ３１の水位測定信号ｅ、第３水位センサ３２の水位測定信号ｆなども入力される。そして、コントローラ５では、これらの信号ａ〜ｆに基づいて第１電解水供給弁３、循環ポンプ２８、三方弁２４、水道水供給弁２７などを制御する。具体的には次のように制御する。
【００２９】
即ち、第２水位センサ３１の水位測定信号ｅに基づいて純水タンク１６の水位が所定レベルまで低下したと判断したら、三方弁２４の流れ方向を２４ｂ−２４ｃ方向とし、且つ、水道水供給弁２７を開けて水道水を純水タンク１６に補給し、第１水位センサ３０の水位測定信号ｄに基づいて純水タンク１６の水位を所定レベルまで回復させる。
【００３０】
そして、電解水供給装置２から電解槽１の電解水貯水部１２に電解水を供給する際には、三方弁２４の流れ方向を２４ａ−２４ｂ方向とし、且つ、循環ポンプ２８を起動して、純水タンク１６の出口側に設けた電導度センサ２９の電導度測定値ｃが所定値になるまで、純水タンク１６内の水を循環ポンプ１６により純水タンク１６と純水器２２との間で循環させる。
【００３１】
その後、オゾン発生運転開始時又はオゾン発生停止時であれば、第１電解水供給弁３を開いて純水タンク１６内の新たな純水を電解槽１の電解水貯水部１２に供給して電解水を置換する（詳細後述）。オゾン発生運転時であれば、事前に手動で第２電解水供給弁４の開度を適量に調整しておいて（流量調整弁を用いた場合には自動的に所定開度にして）、常時、純水タンク１６内の新たな純水を電解水貯水部１２に供給し、同時に、電解水の一部をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせることにより、電解水貯水部１２から排出する。なお、第２電解水供給弁４で設定した開度によって供給される電解水量が、オゾン発生で消費される電解水量よりも少なくて貯水量が減少した場合には、第３水位センサ３２から信号ｆを発信し、コントローラ５から警報を発する。
【００３２】
ここで、オゾン発生運転開始時及びオゾン発生停止時について詳述する。コントローラ５では、オゾン発生運転開始信号ａを入力すると、第１電解水供給弁３を所定時間（オゾン発生停止中に電解水貯水部１２に貯溜されていた電解水が排出されるのに十分な時間）開放して純水タンク１６内の純水を電解水貯水部１２の第１領域１２ａに供給し、同時に、電解水貯水部１２に滞留していた電解水をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせて排出することにより、電解水貯水部１２の電解水の一部または全部を新たな純水に置換する。即ち、オゾン発生に悪影響を及ぼす不純物が存在する可能性のある電解水を電解水貯水部１２から排出して、電解水貯水部１２に新たな純水を供給する。
【００３３】
また、コントローラ５では、オゾン発生停止信号ｂを入力すると、オゾン発生運転開始時の場合と同様に、第１電解水供給弁３を所定時間（オゾン発生運転中に電解水貯水部１２に貯溜されていた電解水が排出されるのに十分な時間）開放して純水タンク１６内の純水を電解水貯水部１２の第１領域１２ａに供給し、同時に、電解水貯水部１２に滞留していた電解水をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせて排出することにより、電解水貯水部１２の電解水の一部または全部を新たな純水に置換する。即ち、オゾン発生運転中に発生したオゾンが残留し、または不純物が存在する可能性のある電解水を電解水貯水部１２から排出して、電解水貯水部１２に新たな純水を供給する。
【００３４】
また、図２に示すように、オゾン発生用電解槽の構成としては、複極式の水電解式オゾン発生装置についてもそれらの特徴が適用できるように、オゾン発生用電解槽１を、水電解部３５と電解水貯水部１２とに分離し、上部配管３３と下部配管３４の複数の配管で連結するように構成してもよい。
【００３５】
この場合、水電解により発生したオゾンと酸素の混合ガスは、水電解部３５の陽極７側から上部配管３３を通って電解水貯水部１２に至り、所要の用途に使用されるためオゾン排出配管１９より系外に排気される。また、前記オゾンと酸素の混合ガスが、上部配管３３内を気泡として水電解部３５の陽極７側から電解水貯水部１２へ移動する際に、ガスリフトにより電解水の一部も電解水貯水部１２へ移動する。この時の電解水の移動により、水電解部３５と電解水貯水部との間で電解水の循環が発生し、電解水は下部配管３４を通り電解水貯水部１２から水電解部３５へ供給される。なお、第２電解水供給弁４で設定した開度によって供給される電解水量が、オゾン発生で消費される電解水量よりも少なくて貯水量が減少した場合には、第３水位センサ３２から信号ｆを発信し、コントローラ５から警報を発する。また、図示は省略しているが、第１及び第２電解水供給弁３，４よりも上流側の構成は図１と同様である。
【００３６】
なお、図３に示すように、オーバーフロー構成としては、図１又は図２に示すように仕切板１２を設ける代わりに、オーバーフロー部１７に接続したオーバーフロー配管１８の基端を、電解水貯水部１２において水面よりも下方に位置させてもよい。即ち、電解水貯水部１２の電極部７，８より上部に設けたオーバーフロー部１７に接続したオーバーフロー配管１８の基端を、電解水貯水部１２において水面よりも下方に位置させてもよい。
【００３７】
以上のことから、本実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
【００３８】
即ち、本実施の形態によれば、電解水供給装置２から電解槽１の電解水貯水部１２に電解水を供給する際には、純水タンク１６の出口側に設けた電導度センサ２９の電導度測定値が所定値に達するまで純水タンク１６内の水を循環ポンプ２８により純水タンク１６と純水器２２との間で循環させ、その後、純水タンク１６内の純水を電解水として電解水貯水部１２に供給するように構成したため、純水器２２や純水タンク１６に滞留していた電導度の高い水が電解水貯水部１２に供給されてしまう虞がなく、電解水貯水部１２には常に高純度の電解水を供給することができる。このため、電導度の高い水による固体高分子膜（イオン交換膜）の劣化やオゾン発生効率の低下を防止することができる。
【００３９】
また、本実施の形態によれば、オゾン発生運転開始時には、電解水供給装置２から新たな純水を電解水として電解槽１の電解水貯水部１２に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部１２に貯溜されていた電解水をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせて排出することにより、電解水貯水部１２の電解水の一部または全部を新たな純水に置換するため、オゾン発生停止中に電解槽の陽極から溶出する電極物質などの不純物や、構成材料や配管材料から溶出する不純物或いは純水中に微量に含まれる陽イオン、陰イオンなどの蓄積により固体高分子膜６や電極物質に悪影響を与えて、固体高分子膜６の劣化やオゾン発生効率の低下を招くのを防止することができる。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、オゾン発生運転中には、常時、電解水供給装置２から新たな純水を電解水として電解槽１の電解水貯水部１２に供給し、同時に、電解水の一部をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせて排出するため、電解水の水質を測定するような複雑な機構等を構成すること無しに、比較的簡単な機構で電解水の入れ替えを実現したものである。このため、オゾン発生運転中に電解槽１の陽極７から溶出する電極物質などの不純物が蓄積するのを防ぐことができ、固体高分子膜６の劣化やオゾン発生効率の低下を防止することができる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、オゾン発生停止時には、電解水供給装置２から新たな純水を電解水として電解槽１の電解水貯水部１２に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部１２に貯溜されていた電解水（オゾンが残存している可能性のある水）をオーバーフロー部１７からオーバーフローさせて排出することにより、電解水貯水部１２の電解水の一部または全部を新たな純水に置換するため、オゾン発生停止中において電解水貯水部１２に残留しているオゾンにより電解槽１の陽極７が劣化するのを防止するとともに、電解槽内のイオンの蓄積を解消することができる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、電解水排出手段として、電解水貯水部１２を仕切板１３によって第１領域１２ａと第２領域１２ｂとに区分するとともに、電解水供給装置２から供給される電解水は第１領域１２ａに流入し、この第１領域１２ａに流入した電解水のうちの一部が、仕切板１３の下側を通って第２領域１２ｂへと流入した後、第２領域１２ｂの電極部７，８より上部に設けたオーバーフロー部１７からオーバーフローして電解水貯水部１２から排出するように構成したため、水位センサによる電磁弁制御などの機構を要することなく、常時、電解水貯水部１２の水位を所定水位に容易且つ安価な機構で維持することができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、電解槽１の水電解部３５と電解水貯水部１２とを分離し、配管３３，３４で連結するように構成することにより、複極式の水電解式オゾン発生装置についても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、オーバーフロー部１７に接続したオーバーフロー配管１８の基端を、電解水貯水部１２において水面よりも下方に位置させることにより、仕切板１３の形態をとらずに同様の効果を得ることができる。
【００４５】
そして、上記のことから、本実施の形態のオゾン発生装置は、高濃度のオゾンを発生する性能と高耐久性とを実現することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、第１発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生運転開始時には、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部に貯溜されていた電解水を電解水排出手段により排出して、電解水貯水部の電解水の一部または全部を新たな純水に置換するように構成したことを特徴とする。
【００４９】
従って、この第１発明のオゾン発生装置によれば、オゾン発生停止中に電解槽の陽極から溶出する電極物質などの不純物や、構成材料や配管材料から溶出する不純物或いは純水中に微量に含まれる陽イオン、陰イオンなどの蓄積により固体高分子膜や電極物質に悪影響を与えて、固体高分子膜の劣化やオゾン発生効率の低下を招くのを防止することができる。
【００５０】
また、第２発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生運転中には、常時、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給し、同時に、電解水の一部を電解水排出手段により電解水貯水部から排出するように構成したことを特徴とする。
【００５１】
従って、この第２発明のオゾン発生装置によれば、電解水の水質を測定するような複雑な機構等を構成すること無しに、比較的簡単な機構で電解水の入れ替えを実現したものである。このため、オゾン発生運転中に電解槽の陽極から溶出する電極物質などの不純物が蓄積するのを防ぐことができ、固定高分子膜の劣化やオゾン発生効率の低下を防止することができる。
【００５２】
また、第３発明のオゾン発生装置は、電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生停止時には、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部に貯溜されていた電解水を電解水排出手段により排出して、電解水貯水部の電解水の一部または全部を新たな純水に置換するように構成したことを特徴とする。
【００５３】
従って、この第３発明のオゾン発生装置によれば、オゾン発生停止中において電解水貯水部に残留しているオゾンにより電解槽の陽極が劣化するのを防止するとともに、電解槽内のイオンの蓄積を解消することができる。
【００５４】
また、第４発明のオゾン発生装置は、第１，第２又は第３発明のオゾン発生装置において、
前記電解水排出手段は、前記電解水貯水部を仕切板によって第１領域と第２領域とに区分するとともに、電解水供給装置から供給される電解水は第１領域に流入し、この第１領域に流入した電解水のうちの一部が、前記仕切板の下側を通って第２領域へと流入した後、第２領域の上部に設けたオーバーフロー部からオーバーフローして電解水貯水部から排出されるように構成してなるものであることを特徴とする。
【００５５】
従って、この第４発明のオゾン発生装置によれば、水位センサによる電磁弁制御などの機構を要することなく、常時、電解水貯水部の水位を所定水位に容易且つ安価な機構で維持することができる。
【００５６】
また、第５発明のオゾン発生装置は、第１，第２又は第３発明のオゾン発生装置において、
前記電解水排出手段は、前記電解水貯水部の電極部より上部に設けたオーバーフロー部に接続したオーバーフロー配管の基端を、前記電解水貯水部において水面よりも下方に位置させた構成であること特徴とする。
【００５７】
従って、この第５発明のオゾン発生装置によれば、仕切板の形態をとらずに同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、第６発明のオゾン発生装置は、第１，第２，第３，第４又は第５発明のオゾン発生装置において、
電解槽の水電解部と電解水貯水部とを分離し、これらの水電解部と電解水貯水部とを配管で連結するように構成したことを特徴とする。
【００５９】
従って、この第６発明のオゾン発生装置によれば、複極式の水電解式オゾン発生装置についても上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るオゾン発生装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るオゾン発生装置における電解槽部を、複極式の電解槽に対応できるようにした他の構成を示す要部拡大図である。
【図３】前記オゾン発生装置における電解槽のオーバーフロー配管部分の他の構成を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
１ オゾン発生用電解槽
２ 電解水供給装置
３ 第１電解水供給弁
４ 第２電解水供給弁
５ コントローラ
６ 固体高分子膜（イオン交換膜）
７ オゾン極（陽極）
８ 水素極（陰極）
９ 電解セル
１０ オゾン極側セパレータ
１１ 水素極側セパレータ
１２ 電解水貯水部
１２ａ 第１領域
１２ｂ 第２領域
１３ 仕切板
１４ 配管
１５ 配管
１６ 純水タンク
１７ オーバーフロー部
１８ オーバーフロー配管
１９ オゾン排出配管
２０ 水素排出配管
２１ 直流電源
２２ 純水器
２３ 配管
２４ 三方弁
２５ 配管
２６ 配管
２７ 水道水供給弁
２８ 循環ポンプ
２９ 電導度センサ
３０ 第１水位センサ
３１ 第２水位センサ
３２ 第３水位センサ
３３ 上部配管
３４ 下部配管
３５ 水電解部
Claims (6)
- 電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生運転開始時には、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部に貯溜されていた電解水を電解水排出手段により排出して、電解水貯水部の電解水の一部または全部を新たな純水に置換するように構成したことを特徴とするオゾン発生装置。 - 電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生運転中には、常時、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給し、同時に、電解水の一部を電解水排出手段により電解水貯水部から排出するように構成したことを特徴とするオゾン発生装置。 - 電解水供給装置からオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に供給した電解水を電気分解してオゾンを発生するオゾン発生装置において、
オゾン発生停止時には、電解水供給装置から新たな純水を電解水としてオゾン発生用電解槽の電解水貯水部に所定時間供給し、同時に、電解水貯水部に貯溜されていた電解水を電解水排出手段により排出して、電解水貯水部の電解水の一部または全部を新たな純水に置換するように構成したことを特徴とするオゾン発生装置。 - 請求項１，２又は３に記載するオゾン発生装置において、
前記電解水排出手段は、前記電解水貯水部を仕切板によって第１領域と第２領域とに区分するとともに、電解水供給装置から供給される電解水は第１領域に流入し、この第１領域に流入した電解水のうちの一部が、前記仕切板の下側を通って第２領域へと流入した後、第２領域の電極部より上部に設けたオーバーフロー部からオーバーフローして電解水貯水部から排出されるように構成してなるものであることを特徴とするオゾン発生装置。 - 請求項１，２又は３に記載するオゾン発生装置において、
前記電解水排出手段は、前記電解水貯水部の電極部より上部に設けたオーバーフロー部に接続したオーバーフロー配管の基端を、前記電解水貯水部において水面よりも下方に位置させた構成であること特徴とするオゾン発生装置。 - 請求項１，２，３，４又は５に記載するオゾン発生装置において、
電解槽の水電解部と電解水貯水部とを分離し、これらの水電解部と電解水貯水部とを配管で連結するように構成したことを特徴とするオゾン発生装置。
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