JP3910095B2

JP3910095B2 - オゾン発生用の電解槽

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Publication number: JP3910095B2
Application number: JP2002106484A
Authority: JP
Inventors: 立人 ▲薛▼; 家▲青▼ ▲薛▼; 興振鍾; 翡珍謝; 玉霞謝; 俊兆周
Original assignee: 友▲きん▼科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: US6984295B2; US20030146105A1; JP2003293177A; EP1340841A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電源として電池を使用する電気分解におけるオゾン発生に関し、特に、電池およびスーパーキャパシターを使用してパルスパワーを提供する電解オゾン発生に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水中の全汚染物質のうち、腸内細菌およびウィルスならびに原虫シストを含む自然発生的な病原体は、汚染水の利用者に急性の病気または死さえも誘発する。相対的に、重金属など他の汚染物質の悪性効果は、通常伝染性および慢性である。下水設備にもよるのだが、例えば大腸菌、サルモネラ菌、コレラ菌、ロタウィルス、赤痢アメーバなどの病原体が引き起こす水系感染症は、容易に病気発生の原因となるとともに、流行病になる。上水中に存在する生物的汚染物質を撲滅または排除するには、主な４つの消毒・殺菌方法、すなわち塩素処理と、オゾン処理と、精密または阻害濾過と、紫外線光とが一般的に用いられている。オゾンは、水中で塩素よりも１５０倍強力であるとともに３０００倍高速に微生物細胞を殺す。さらに重要なことに、オゾンは細胞膜を分離後、残留物として酸素しか残さないのである。オゾンによる微生物の破壊は、ただ微生物の遺伝物質に浸透することによりその繁殖を抑制するだけの紫外線放射と比べてより効果的である。阻害濾過は、高価である一方、もう一方では悪の源泉を抹消するというよりむしろ微生物を保持している。実際のところ、オゾンは世界中の自治体の主な給水用の消毒剤となっている。
【０００３】
オゾンは、３つの酸素原子が１つの分子に結合した酸素の同素体である。光線は、酸素分子が単一原子に分裂することによりオゾンを自然に生成し、この単一原子は酸素と結合してその短命な三角形の種を形成する。オゾンはまた、太陽紫外線放射により大気の外層に間断なく発生する。オゾンを人工的に調製することもでき、それにはアルミニウムを裏打ちした管から成る、様々な数の誘電体の管に何千ボルトもの電圧を印加して、その中の空気をあの刺激臭のあるガスに交換する。「コロナ放電」としても知られる上記の方法を利用して、多くの報告が公開されてきているのみならず、また無声放電をもとに数多くの市販のオゾン発生装置が市場に出ている。その報告のうち米国特許番号５,５０３,８０８と、５,５２３,３１０と、５,８２４,２７４と、６,１３４,８０６とを引用のうちのいくつかとして挙げる。コロナ放電でオゾン発生するには、極めて高い電圧を必要とするだけでなく、乾燥した空気または純酸素をも要する。高電圧の電界で酸素が分解されると、窒素が一斉に解離されるとともに、窒素酸化物（NOx）として知られる有害性汚染物質が生成される。放電オゾン発生装置内の入力空気から湿度を除去することは、発生装置に対し腐食性のある硝酸（HNO₃）および亜硝酸（HNO₂）の生成を防ぐためである。オゾン発生のために入力空気の湿度を低下させることは、つまり空気の露点も下げることであり、簡単な事ではない。露点を下げることによりオゾン発生の著しい向上が可能となり、例えば、露点を-４０℃から-５０℃に下げると、オゾン発生効率は１５％まで増加する。しかしながら、コロナ放電を用いたオゾン発生において、湿度制御だけが唯一の難事ではなく、オゾン（O₃）漏れ（操作者と環境に有害）および水中O₃溶解度ならびに電気的安全性を含む他の問題があり、同様に配慮されなければならない。従って、高性能および制限の緩和したオゾン発生という選択肢が、微生物の消毒用オゾンについての一般的な支持に有利なのである。
【０００４】
電解を通じてのオゾン合成は、１６０年以上もの間知られている（最初の報告はSchonbeinによるAnn., Vol.５０の６１６頁（１８４０年））とともに、オゾン処理については３０年以上特許が付与されている（例えば１９６６年７月１４日の米国特許番号３,２５６,１６４）。電解中に、低い直流電圧および高い電流密度の印加のもと、オゾンが電解装置のアノード上に生成される。この電解処理はコロナ放電よりもより多くのエネルギーを消費するが（約６:１）、はるかに高い電流密度を有し（電解が５０％以上に達することができる一方で放電は約２％）、うまくエネルギー費用を補うことができる。さらには、オゾン発生の電解処理には、湿度制御と、オゾン漏れと、NＯx副生成物と、オゾン溶解度（オゾンは処理されるために水中で溶解しなくてはならない）といった問題がない。電解オゾン発生の収率に影響するいくつかの要素があり、それらはアノードと、電解液と、電圧と、電流密度と、浴温である。FollerおよびTobiasがJ Electrochem Soc., Vol.129 No.3 PR506-515で1982 年3 月に発表した”The Anodic Evolution of Ozone”に開示されているように、摂氏０度の７.３M フルオロリン酸（HPF₆）水溶液中のβ-PbO₂アノードに０.５A／cm²を印加することにより、５０％以上のオゾン電流密度に到達することができる。なお、この文献をここに引用文献に含む。β−PbO₂など高い酸素過電圧とともに安定材料をオゾン発生用アノードに用いることを除いては、電解オゾン発生は基本的に水の電解に類似している。ただし、酸素（O₂）が同様にアノードに生成されるとともに（オゾン電流効率はO₂からO₃の濃度比）、水素（H₂）がカソードに生成される。米国特許番号４,４１６,７４７と、４,９３５,１１０と、５,１１４,５４９と、５,９７２,１９６と、５,９９７,７０２と、６,１４３,１６３が開示するように、H₂およびO₂は電解セル中に生成されるので、オゾン発生の電解処理の多くの研究が、H₂とO₂の混合を防ぐために電極間にイオン交換薄膜を配置している。なお、上記特許を全て引用文献に含むものとする。上記のFollerの文献、米国特許番号４,３１６,７８２および４,５４１,９８９ならびに５,１５４,８９５において述べるとおり、オゾン発生の収率を促進するためにフッ素を含有したアニオンが電解処理の電解液に含まれる。なお、これら特許については全てここに引用文献として含むものとする。フッ素を含有したアニオンは、通常腐食性であり、一般使用のオゾン発生には適さないかもしれない。電解オゾン発生は、低い直流電圧および高電流で行われるとともに、その直流電力の条件は、スーパーキャパシターの性質と一致するため、従って本発明は、オゾン発生に電池およびスーパーキャパシターを具備するパワーモジュールを使用している。それに加えて、本発明は、電解液としてフッ素に替わり塩化ナトリウム（NaCl）を利用するとともに、電極分離用の薄膜なしに室温で電解を実行する。食塩は広く普及している商品であり、室温はオゾンの電流密度をやや損なうが、周囲温度より低い温度よりも温度を維持し易い。産業および家庭ならびに温泉センターの水の消毒用のみならず、食肉および魚ならびに果物の表面の殺菌用、また口腔清掃に使われるオゾン含有水のような個人的な衛生用に、簡単で手頃な価格かつ使い易いオゾン発生装置を、本発明により製造することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
オゾンは、強力かつ環境に優しい酸化体である。オゾンは、病原の微生物を殺すとともに、水からの除去がそうでなくても困難な多くの有機化合物を分解する。オゾンはその役目を終えた後、水中の酸素含有量が増加するO₂のみを追加利益として生成するのである。水のオゾン処理は、おそらく最も効果的で高速な滅菌水処理技術である。それでもなお、オゾン処理は安全かつ経済的な方法で行われるべきである。本発明の１つの特徴では、コロナ放電処理で遭遇するような水中のO₃分解問題を回避して、オゾンが直接水中に生成される電気分解を提供している。電極の安定性および値ごろ感を得るために、本発明は、カソードとして白金コートしたチタングリッド、アノードとしてそのグリッドに付着したβ-PbO₂を利用している。白金およびガラス状炭素など他のアノード材料と比べると、本発明のアノードは安価でありながらも、その性能は妥協したものではない。しかも、本発明の電解装置は、カソードからアノードを分離する薄膜を必要とせず、例えば塩化ナトリウム（NaCl ）、塩化カリウム（KCl）、硝酸ナトリウム（NaNO₃ ）、もしくは硝酸カリウム（KNO₃ ）などの中性塩をオゾン発生の促進に使用する。さらに電極およびバブラーを具備するこの装置は、水中に直接配置して消毒し、従って水路中に電極を設置することにより連続した貫流オゾン処理を成し遂げることが可能となる。
【０００６】
直流電解によるオゾン発生は、例えば、３V〜１８Vの低い直流電圧、およびO₃ガスの処理能力に決定的な高電流を用いる処理である。オゾン発生用の電極に電力を連続的か断続的かのどちらかで供給することができ、断続的な場合は高周波パルスによるものである。低い電圧および高電流のパルスパワーの供給に最高とされるのものは、瞬時に充電および放電可能なエネルギー貯蔵装置であるスーパーキャパシターである。本発明の別の特徴では、スーパーキャパシターおよび電池で構成するパワーモジュールが、オゾン発生用のエネルギー供給のために考案されている。このモジュールには発振回路が含まれており、そのため電極へ加えられた電力量を、その回路の衝動係数を変化させることにより制御することができる。一次電池および二次電池の両方とも、オゾン発生に必要なピーク電流を順に供給するスーパーキャパシターの充電用に用いることができる。本発明の電解装置は電池で作動するため、ユースポイントに設置するとともに都市電気から離して設置することができる。本発明の利用は、便利であるだけでなく、低電圧で作動するので電気的危険源ゼロを提供するのである。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、産業および家庭ならびに温泉センターの水の消毒用のみならず食肉および魚ならびに果物の表面の殺菌用、および口腔清掃に使われるオゾン含有水のような個人的な衛生用に、簡単で手頃な価格かつ使い易いオゾン発生装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、所望の目的を達成するために、この発明にかかるオゾン発生用の電解槽は、電解液に浸された２つのグリッド電極を具備し、２つのグリッド電極は、連続的または断続的に直流電源により動力供給され、電解液は少なくとも１つの中性塩から成り、２つのグリッド電極の第１電極はアノードであり、前記２つのグリッド電極の第２電極はカソードであることから構成される。
【０００９】
【発明の実施形態】
以下、この発明にかかる好適な実施形態を図面に基づいて説明する。以下の式で表現されるように、水を電解にかけると、H₂がカソードに生成され酸素O₂がアノードに生成されるのは一般的に知られている。
［式１］
カソード反応２H₂O−２e^- → H₂＋２OH⁺ E⁰＝０.０V
［式２］
アノード反応２H₂O−→ O₂＋４H⁺＋４e^- E⁰＝１.２３V
［式３］において示すように、オゾンの発生は電位の一層高いアノード処理である。
［式３］
３H₂O−→ O₃＋６H⁺＋６e^- E⁰＝１.６V
【００１０】
電流効率、あるいはオゾン発生のO₂およびオゾン（O₃）間の濃度比を増加するためには、酸素過電圧の高い材料を使用しなければならない。白金およびガラス状炭素は、オゾン発生に効果的で安定したアノードとしての候補材料である。この貴金属およびガラス質材料は両方とも、大規模なオゾン発生装置を製造するにはあまりに高価すぎる。しかしながら、酸化鉛、特に β-PbO₂ は、前記２つの材料よりもさらに低価格であり、理想的なアノード代用品である。鉛（Pb ）が最高の酸化状態にあるとき、酸化鉛（PbO₂）は、強いアノード分極に対して安定している。この酸化物は、硝酸鉛および硝酸ならびにフッ素ナトリウムの水溶液を用いて、適した基板上、例えば白金コートしたチタン（Ti/Pt）、イリジウム、酸化コートしたチタン、または酸化スズコートしたチタンにアノード付着する。 β-PbO₂の電着は、当業者が知るものとなっている。安定性（高い酸化状態への抵抗性）および費用に基づき、本発明は、アノード用の基板としてTi/Ptを使用し、このメッキされた金属をカソードとしても改質せずに用いる。図１は、容器１０１内または電解槽内のグリッドアノード１０５（Ti/Pt/ β-PbO₂）およびグリッドカソード１０７（Ti/Pt）の平行配置についての実施形態である。空気がバブラー１０９を介して、塩化ナトリウム（NaCl）１０g入り超純水１リットル等の電解液１０３内へ泡立ち、［式１］のH₂発生を抑制する。空気が果たす２つの機能があり、その１つは溶液中に発生するオゾンを運び出すこと、もう１つは［式４］が表すカソード反応用の燃料を供給することで、［式４］は反応［式１］を生産力で凌ぎ得るのでH_２発生が抑制される。
［式４］
O₂＋４H⁺＋４e^- → ２H₂O
【００１１】
Follerの米国特許番号４,３１６,７８２で開示しているように、多孔性のテフロン（登録商標）結合した固体炭素製カソードを復極した空気あるいは酸素が、H₂発生の抑制に用いられている。水素が発生してアノードを復極するとともにオゾンと混合しない限り、電極を分離するための薄膜は必要ない。薄膜がないため、従って電解装置のI-R損および費用はより軽減するものとなる。反応［式４］で水が生成されるので、故にセル１０１へ水を定期的に加わえるのを回避できる。Ti/Ptおよびテフロン（登録商標）結合した固体炭素の両方が、カソード１０７として本発明のオゾン発生に用いられている。約３０％以上のオゾンがTi/Ptに発生したため、Ti/Ptのほうがテフロン（登録商標）接合したカーボンソリッドよりも良好なカソード材料であることが分かった。これは、水素からの復極効果または水素発生がないことを意味する。
【００１２】
図２は、エンクロージャー２０２における電解配置についての別の実施形態を示し、エンクロージャー２０２において、アノード２０４およびカソード２０６は、円形であるとともに、中心に配置されたアノードを同軸にしている。また、空気もバブラー２０８を介してカソード２０６に供給され、前述の機能を実行する。電解液２００は、オゾン処理を必要とする塩水もしくは水であることが可能だ。換言すると、エンクロージャー２０２と、電極２０４および２０６と、バブラー２０８とを含む電解装置は、現場オゾン処理用に、水族館などの水中に直接設置して、水を清潔な状態で保つことができる。電解装置は、飲料水の消毒に十分なオゾン（例えば、市の水処理施設で一般的に利用されているのが１〜３ppm）を、水が電極を貫流することにより発生することができる。従って前記電解装置は、オンライン水処理用の水路の選択された接続口に電極を設置することにより、連続した貫流オゾン処理を提供することができるのである。図１および図２において描写するように電解槽は、いかなる形にも組み立てることができ、例えばブラシ取っ手などの用具の入れ物に合うように、また医療器具と半導体の表面洗浄および食肉、魚、果物の表面消毒に利用されるよう組み立てることができる。オゾンは、多くの乾式および湿式の生成の用途に対して効率的かつ経済的に1回限りの処置を提供することができる。
【００１３】
水中のオゾン濃度は、従来的にヨウ素還元方法を用いて決定され、ヨウ素還元方法は、ヨウ化物がオゾンにより酸化されてヨウ化物にその後反応するヨウ素になり、次の反応化学量論で茶色の三ヨウ化媒体を生成する。
［式５］
O₃＋２H⁺＋３I^- → I₃ ^-+ H₂O + O₂
三ヨウ化物イオン（I₃ ^-）は、三ヨウ化付きの青色を生成するための指示薬としてでんぷんを使い、一般的な滴定剤およびチオ硫酸ナトリウムにより量を定める。この滴定では、三ヨウ化がヨウ化物に還元し、他方チオ硫酸塩は、テトラチオネートに酸化する。
［式６］
I₃ ^-+ ２S₂O₃ ^2-→３I^-＋ S₄O₆ ^2-
青色が次第になくなるとすぐ、終点が達成され滴定が完了する。次にオゾン濃度が反応［式６］に加えられたチオ硫酸塩の量から算出される。基本解決法において、I₃ ^-はヨウ素（I^-）およびヨウ化水素（HOI）に対して不均衡である。HOIはチオ硫酸イオン（S₂O₃ ^2-）を硫酸イオン（SO₄ ^2-）に酸化するので、反応［式６］の化学量論はエラーの結果変化する。従ってS₂O₃ ^2-とともにI₃ ^-の滴定は、pＨ９未満で実施すべきである。電解液としてNaClを用いる電解オゾン発生において、溶液のpHは電解の前後に６.９から８.９に変化するのが分かっており、このようなpH範囲は、オゾン濃度決定のためのヨウ素還元滴定について、優れた精密度を保証するのに十分である。
【００１４】
電気分解を用いたオゾン生成がコロナ放電よりも優位であるという利点の１つは、例えば３V〜１８Vの低い直流電圧が湿式法に使用されることである。この直流電圧は、コロナ放電で必要とされる電圧（通常何千ボルトもの電圧を使用）よりもはるかに低く、これは電解方法が費用効果に優れているとともに、変圧器および都市電気ならびに電気事故予防が必要ないことを意味する。電気分解は、同一量のO₃の発生に、コロナ放電よりも高い電流密度を必要とするかもしれないが、エネルギー需要を満たす独創的な方法がある。それは、必要とする電圧および電力を経済的かつ効率的に供給するスーパーキャパシターである。スーパーキャパシターは、ほぼ電池の水準までエネルギーを貯蔵することができる一方、もう一方で従来のコンデンサーと同じくらい瞬時に充電および放電することができる。それ故に、スーパーキャパシターは、オゾンの電解発生について、電池を含む直流電源の理想的な装置である。図３は、３つの機能ブロック、IおよびIIならびにIIIから成るそのような「スーパーキャパシター／電池」ハイブリッド電力回路構成を示す。ブロックIは、並列に接続した電池３０１およびスーパーキャパシター３０３を含む電力回路であり、他方ダイオード３０２は、スーパーキャパシター３０３による逆充電から電池３０１を守るためのものである。電池３０１は、例えば乾電池、鉛酸蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、金属−空気二次電池、燃料電池、太陽電池である。電池３０１が供給するエネルギーを利用し、スーパーキャパシター３０２は、次いでO₃発生のために出力装置３１４もしくは電極１および電極２（電極１は正極で電極２は負極）へ電力を供給する。出力装置３１４およびN極FET３１３は、スイッチング回路のブロックIIを形成する。FET３１３による何百ヘルツもの周波数での瞬時電源スイッチで、パルスパワーがスーパーキャパシター３１２から出力装置３１４へと供給される。FET３１３の作動周波数およびサイクルは、ブロックIIIに示す自励マルチレベル発振回路により操作される。第1に発信機は、変換器としても知られる高速なC-MOS NOTゲート３０５およC-MOS NOTゲート３０６を具備し、すなわち出力は常に入力と反対である。例えば、入力Aが低い場合、出力Bは高く、出力Cは低い。出力Bが高い場合、充電電流がBから抵抗器３０７およびダイオード３１０を介して充電コンデンサー３１１へと貫流する。同様に、同一の充電電流が、抵抗器３０４をポイントAへと貫流する。抵抗器３０４はゲート３０５を守る電流制限器である。コンデンサー３１１が設定電圧に充電されるとともにポイントA が高くなると、ポイントBは直ぐに低く変化するとともに、ポイントCが再度高く充電される。
【００１５】
コンデンサー３１１は、充電停止の瞬間後すぐに、ゲート３０６の出力へ放電する。ゲート３０６の出力は方形波であり、電流制限器としての機能を果たし抵抗器３１２を貫流して、FET３１３を作動する。コンデンサー３１１の放電開始と同一の瞬間、コンデンサー３１１の新しい充電・放電サイクルを誘発して、ポイントAは低くなり、すなわちポイントBにとっては高く変換されるのである。NOTゲート３０５およびNOTゲート３０６は、自励振動では本質的にフリップフロップのように実行する。発振器の周波数は、主に抵抗器３０７の抵抗およびコンデンサー３１１の静電容量により決定する。それにもかかわらず、抵抗器３０４および抵抗器３０８は両方とも、発振周波数およびサイクルにも同様に影響を及ぼす。アンチパラレルダイオード３０９およびアンチパラレルダイオード３１０がチョッパを形成する。可変抵抗器３０８を最右端に設置すると、ポイントBからコンデンサー３１１への充電電流は最大になり、従ってコンデンサー３１１を最短時間で充電および放電するとともに、ポイントCから出力される方形波は最小幅になる。FET３１３はそれ以降、最短のON時間あるいは最小のデューティレシオを有するとともに、出力装置３１４はスーパーキャパシター３０３から最少電力を受けることになる。これに反して、可変抵抗器３０８が最左端に移動する場合、コンデンサー３１１は、ポイントBからの最小充電電流で最も遅く充電および放電し、出力Cは最大幅を有するとともにFET３１３は最大のデューティレシオを有し、出力装置３１４は最大電力を受ける。要約すれば、図３は、電解オゾン発生について、FET３１３のデューティレシオを１％〜９９％までに変動することにより選択された水準のパルスパワーを発することのできる1つの実施形態である。従って、望ましい量のオゾンが電解で発生するのである。以下に挙げるのは、浄水および真水の生成に簡単で経済的かつ容易に使用できる電解オゾン発生についての本発明について、制限するためではなく実証するためのいくつかの実験データである。
【００１６】
＜第１実施例＞
図１に示す電解槽を使用し、種々の一定直流電圧のもと異なる量のオゾンが発生した。電解槽は以下の条件で使用した。
アノード：Ｔｉ/Ｐｔ/-ＰｂＯ₂
カソード：Ｔｉ/Ｐｔ
電極面積：１０cm²
電圧：直流電源からの一定電圧
電解液：１重量％塩化ナトリウム水溶液１００ml
浴温：室温
電解時間：１分
オゾン濃度はヨウ素還元方法で決定された。各印加電圧下において、電流記録とともにオゾン濃度を表１において一覧する。
【表１】

【００１７】
オゾン収率を印加電圧に対しグラフ上に点で示すと、図４（a）の結果となる。図面から理解できるように、オゾン発生は、上記の電解条件において約１８ボルトで最高に達する。
【００１８】
＜第２実施例＞
第１実施例と同一の電解装置および同一の電解条件で、直流電圧２４ボルトおよび異なる電解液を使用し、異なるオゾン濃度が発生した。結果は以下の表２に示すとおりである。
【表２】

【００１９】
＜第３実施例＞
電解液以外は第１実施例と同一の電解装置で、１０重量％塩化ナトリウム（NaCl）水溶液が電極を２つの流速で貫流する。オゾンが発生するとともに、集積した１００mlの排水を採取した。各流速でのオゾン濃度は、ヨウ素還元滴定を利用して決定する。これを表３に示す。
【表３】

【００２０】
本発明を使用して、水の消毒用の連続したオンラインオゾン処理を実現可能なのは、明らかである。
【００２１】
＜第４実施例＞
１２V鉛酸蓄電池およびスーパーキャパシター以外は第１実施例と同一の電解装置を、図３において電解オゾン発生の説明のとおり電源として使用する。表４は、異なるデューティレシオ下でのオゾン収率を示す。
【表４】

【００２２】
オゾン収率をデューティレシオに対してグラフ上に点で示すと、図４（ｂ）の結果となる。予想通り、より多くのエネルギーが電解槽に供給されるため、より大きなデューティレシオでより多くのオゾンが発生する。これは、高いオゾン濃度を必要としない用途には便利である。従って水処理について注文に応じた水準のオゾンを、デューティレシオの制御を利用して容易に達成することができる。上記の例により、水処理のための電解オゾン発生について、本発明は明らかに実現可能である。
【００２３】
以上のごとく、この発明を好適な実施例により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【００２４】
【発明の効果】
上記構成により、この発明にかかるオゾン発生用の電解槽は、水路中に電極を設置することで連続した貫流オゾン処理を成し遂げることができ、便利なだけでなく、低電圧で作動するため電気的危険源ゼロを提供するのである
従って、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明にかかる実施形態に基づく、オゾンガス発生用のグリッド電極の平行配置および電解槽の図である。
【図２】図２は、この発明にかかる別の実施形態に基づく、オゾンガス発生用のグリッド電極の同軸配置および電解槽の図である。
【図３】図３は、この発明にかかる実施形態に基づく、オゾンガス発生にパルスパワーを供給するための、電池およびスーパーキャパシターならびに発振回路を具備するパワーモジュールの回路図である。
【図４】（a）は、この発明にかかる実施例に基づく、オゾン収率と印加電圧との関係をグラフで示した図であり、（b）は、オゾン収率とデューティレシオとの関係をグラフで示した図である。
【符号の説明】
１０１容器
１０３電解液
１０５グリッドアノード
１０７グリッドカソード
２００電解液
２０２エンクロージャー
２０４アノード
２０６カソード
２０８バブラー
３０１電池
３０２ダイオード
３０３スーパーキャパシター
３０４抵抗器
３０５ C-MOS NOTゲート
３０６ C-MOS NOTゲート
３０７抵抗器
３０８抵抗器
３０９アンチパラレルダイオード
３１０アンチパラレルダイオード
３１１コンデンサー
３１２スーパーキャパシター
３１３ N極FET
３１４出力装置

Claims

電解液に浸された２つのグリッド電極を具備し、前記２つのグリッド電極は、連続的または断続的に直流電源により動力供給され、前記電解液は少なくとも１つの中性塩を含むとともに、前記２つのグリッド電極の第１電極はアノードであるとともに、前記２つのグリッド電極の第２電極はカソードであり、前記直流電源が、電池およびスーパーキャパシターならびに発振器から成る構成回路を具備するオゾン発生用の電解槽。
上記アノードは、β-二酸化鉛（β-ＰｂＯ₂）層が塗布されており且つ上記中性塩を含む電解液に浸されている請求項１記載のオゾン発生用の電解槽。
上記アノードは、白金および酸化イリジウムならびに酸化スズから成るグループから選択される別の材料が塗布されているチタンである請求項１記載のオゾン発生用の電解槽。
上記アノードは、さらにβ-ＰｂＯ₂層が塗布されており且つ上記中性塩を含む電解液に浸されている請求項３記載のオゾン発生用の電解槽。
上記カソードは、白金および酸化イリジウムならびに酸化スズから成る群から選択される別の材料が塗布されているチタンである、請求項１記載のオゾン発生用の電解槽。
上記中性塩が、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と、塩化カリウム（ＫＣｌ）と、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ₃）と、硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）とから成るグループから選択される、少なくとも１つの塩である請求項１記載のオゾン発生用の電解槽。
上記電解液中に気泡を供給するためのバブラーを、更に具備する請求項１記載のオゾン発生用の電解槽。