JP5044228B2 - オゾン水生成装置 - Google Patents
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このような直接電解法は、具体的には、ケーシング内を固形電解質膜によって陽極室と陰極室とに仕切り、陽極室側の固形電解室膜面に陽極電極を、陰極室側の固形電解質膜面に陰極電極をそれぞれ圧接して設けた装置を使用して、陽極室及び陰極室に水を供給するとともに陽極電極と陰極電極との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成している。
上記直接電解法において使用する触媒電極に直流電圧を印加する場合、例えば図4(a),(b)に示すように、陽イオン交換膜501の一方の面に圧接した陽極電極502の厚さ方向に棒状電極503を設けてケーシング506の裏面に突出させ、陽イオン交換膜501の他方の面に圧接した陰極電極504側も同様に、厚さ方向に棒状電極505を設けてケーシング506の表面に突出させ、これら各棒状電極503,505を電極ターミナルとして、電源装置(図示しない)に接続している(例えば、特許文献1参照)。なお、図4(a)は、従来のオゾン水生成装置500を表面から見た際の透視図、図4(b)は、切断線IV−IVに沿って切断した際の矢視断面図である。図中、符号507は、ケーシング506内に原料水を供給する供給路、符号508は、ケーシング506で生成されたオゾン水が排出される排出路を示している。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、薄型化を図ることのできるオゾン水生成装置を提供することを目的としている。
前記陽極電極は、前記陽イオン交換膜の一方の面に圧接される陽極触媒22と、前記陽極触媒の前記陽イオン交換膜と反対側の面に圧接される陽極電極板24とを備え、
前記陰極電極は、前記陽イオン交換膜の他方の面に圧接される陰極触媒23と、前記陰極触媒の前記陽イオン交換膜と反対側の面に圧接される陰極電極板25とを備え、
内部が開口した枠状の容器1の開口部11に、前記陽極触媒、前記陽イオン交換膜及び前記陰極触媒が順に重ねて配置され、この容器の表裏面に前記陽極電極板及び前記陰極電極板が前記陽極触媒及び前記陰極触媒を挟み込むようにして互いに対向して設けられており、
前記陽極電極板及び前記陰極電極板は、平面方向へと延出した延出部242,252をそれぞれ有し、前記延出部が各電極ターミナルであることを特徴とする。
前記容器と前記陽極電極板との間及び前記容器と前記陰極電極板との間がシーリングされていることを特徴とする。
前記陽極電極板の前記陽イオン交換膜側を向く面に凹凸244Aが形成されていることを特徴とする。
前記容器には、前記陽極触媒に通じ、生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路16が形成され、
前記オゾン水排出路内に、オゾン水の濃度を検出する濃度検出手段(濃度検出センサ33)が設けられていることを特徴とする。
図1(a)は、オゾン水生成装置100の表面側から見た際の透視図、図1(b)は、切断線I(b)−I(b)に沿って切断した際の矢視断面図、図1(c)は、切断線I(c)−I(c)に沿って切断した際の矢視断面図、図2は、オゾン水生成装置100の分解斜視図である。
なお、以下の説明において、上下方向とは図2に示すZ方向を言い、左右方向とは図2に示すY方向を言い、表面や裏面は図2のX方向から見た場合を基準とする。
本発明に係るオゾン水生成装置100は、触媒電極2に原料水(例えば、水道水)を供給し、触媒電極2に直流電圧を印加することによって微細オゾン気泡を発生させて、発生間近の微細オゾン気泡を水に溶解させることによりオゾン水を生成することのできる装置である。
陽イオン交換膜(ナフイオン膜)21としては、従来公知のものを使用することができ、発生するオゾンに耐久性の強いフッ素系陽イオン交換膜を使用することができ、例えば厚さおよそ100〜300μmが好ましい。
陽極触媒22としては、オゾン発生触媒機能を有した金属を使用し、例えば、白金又は白金被覆金属を使用することができる。陽極触媒22は、水流が通過できるように、細い線材を格子状に織った織網状に形成することが好ましい。
陽極電極板24は、矩形板状をなし、前後の長さは枠状の容器1(左端部の凸状部分以外の右端部側)と略等しく、左右の長さは容器1の長さよりも若干小さく形成されている。陽極電極板24は、容器1の裏面に設けられて、開口部11に配置された陽極触媒22を陽イオン交換膜21側に圧接するように、略中央に表面側を向くように平面視矩形状の凸部241が形成されている。また、陽極電極板24の上面24aには、陽極電極板24の表裏面に沿って水平に延出する平面視矩形状の延出部242が形成されている。この延出部242は、容器1の上面1aから突出するようになっており、陽極電極26の電極ターミナルとされている。このような陽極電極板24としては、例えば、耐オゾン材料としてチタンを使用することが好ましい。さらに、陽極電極板24と陽極触媒22との間に、水の流路を形成するとともに攪拌効果を上げるためにチタン製のグレーチング(図示しない)を設けることが好ましい。グレーチングとは線材を溶接したような一体格子状のものが挙げられる。
このように陽イオン交換膜21側に配置される陽極触媒22を格子状とし目の粗さを細かくすることによって、水流と接触して渦流を生じ、陽極触媒22で発生したオゾンの微泡を巻き込んで溶解を早めることができる。
陰極電極板25は、陽極電極板24と同様に矩形板状で、陽極電極板24と略等しい大きさをなし、枠状の容器1の表面に設けられて陽極電極板24と対向して配置されている。そして、開口部11に配置された陰極触媒23を陽イオン交換膜21側に圧接するように、略中央に裏面側を向くように平面視矩形状の凸部251が形成されている。陰極電極板25としては、例えば、陽極電極板24と同様にチタンを使用することが好ましいが、ステンレスなどの材料も使用することができる。陽極電極板24と同様の材料を使用する方が、接触電位差を少なくすることができ、また、製造上好都合であるためである。さらに、陰極電極板25と陰極触媒23との間に、水の流路を形成するとともに攪拌効果を上げるためにチタン製のグレーチング(図示しない)を設けることが好ましい。グレーチングとは線材を溶接したような一体格子状のものが挙げられる。また、陰極電極板25の上面25aには、陰極電極板25の表裏面に沿って水平に延出する平面視矩形状の延出部252が形成されている。この延出部252は、容器1の上面1aから突出するようになっており、陰極電極27の電極ターミナルとされている。
そして、陽極電極26の電極ターミナル(延出部242)と陰極電極27の電極ターミナル(延出部252)に、電源装置(図示しない)の出力端が電気的に接続されて、直流電圧が印加されている。各電極ターミナルは、導線(図示しない)を介して電源装置に接続され、陽極電極26と陰極電極27間に印加する直流電圧は、例えば6〜15ボルトが好ましい。
なお、陽極電極26の電極ターミナル(延出部242)と陰極電極27の電極ターミナル(延出部252)とは、平面視して互いに左右に配置されている。
また、原料水供給口14,15には、原料水供給管(図示しない)が取り付けられるようになっている。さらに、原料水供給管には、例えば、図示しないが水が貯留されたタンクに接続された定吐出圧の小型ポンプや水道栓に連結されている。
さらに、枠状の容器1には、陰極電極27側で生成された水素水を排出するための水素水排出路17が形成されている。水素水排出路17は、容器1の左側面1cを貫通して形成された陰極水排出口19から右側に延在し、開口部11を形成する内壁面に貫通し、側断面視直線状をなしている。この水素水排出路17は、陰極触媒23と陰極電極板25とによって形成される陰極室に連通し、オゾン水排出路16の表側にオゾン水排出路16と略平行に設けられている。
濃度検出センサ33は、検出電極(図示しない)と電位測定の基準となる比較電極(図示しない)、これら検出電極及び比較電極の一方の端部に結線して電位を測定する電位差計(図示しない)等から構成されている。検出電極及び比較電極は、容器1の上面1a側からオゾン水排出路16内にねじ込まれたネジの先端に固定されており、これによって検出電極及び比較電極がオゾン水排出路16を流れるオゾン水に接触するようになっている。そして、オゾン水に接触することで、検出電極のオゾン濃度変化による検出電極と比較電極との電位差を検出して濃度を測定する。
検出電極としては、例えば白金や金等からなる電極を使用し、比較電極としては銀や塩化銀を使用することが好ましい。
このようにして検出されたオゾン濃度に基づいて、オゾン水生成装置100内の制御部(図示しない)が予め設定されたオゾン濃度と一致するように、電源装置に陽極電極板24及び陰極電極板25間に印加する電圧を制御している。
同様に、陰極電極板25の裏面には、凸部251の周囲を囲むようにOリング32が嵌め込まれている。そして、陰極電極板25の裏面と容器1の表面との間をシーリングし、耐圧性及び水密性を良好なものとしている。
二つの原料水供給路12,13を介して水を陽極室及び陰極室内に供給して、陽極触媒22、陽極電極板24、陰極触媒23及び陰極電極板25に水を連続接触させる。同時に電源装置を駆動させることによって、陽極電極26及び陰極電極27の各電極ターミナル(延出部242,252)を介して陽極電極板24と陰極電極板25との間に所定の電圧を印加する。この通電により水が電気分解されて、陽極電極26側にはオゾン気泡が発生し、陰極電極27側には水素気泡が発生する。発生したオゾン気泡は水に溶解してオゾン水となり、オゾン水排出路16を通って容器1の外部へ排出される。一方、水素気泡は水に溶解して水素水となり、陰極水流路17を通って容器1の外部に排出される。
また、容器1と陽極電極板24及び容器1と陰極電極板25との間がOリング31,32によってシーリングされているので、容器1と陽極電極板24及び陰極電極板25との間の水密性が確保され、陽極触媒22で発生したオゾン水等が外部に漏れるのを防止することができる。
容器1には、陽極触媒23に通じ、生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路16が形成され、オゾン水排出路16内にオゾン水の濃度を検出する濃度検出センサ33が設けられているので、設定した所定の濃度のオゾン水を生成することができる。
例えば、上記実施の形態では、格子状の陽極触媒23及び陰極触媒24は、それぞれ一枚ずつとしたが、これに限られるものではなく、その枚数は適宜変更可能である。また、陽イオン交換膜21は一枚としたが、二枚以上を重ねて使用しても構わない。
11 開口部
16 オゾン水排出路
21 陽イオン交換膜
22 陽極触媒
23 陰極触媒
24 陽極電極板
25 陰極電極板
26 陽極電極
27 陰極電極
33 濃度検出センサ(濃度検出手段)
100 オゾン水生成装置
242,252 延出部
244A 凹凸
Claims (5)
- 陽イオン交換膜の一方の面に陽極電極を圧接し、他方の面に陰極電極を圧接し、前記陽極電極及び前記陰極電極に水を供給するとともに前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成するオゾン水生成装置において、
前記陽極電極は、前記陽イオン交換膜の一方の面に圧接される陽極触媒と、前記陽極触媒の前記陽イオン交換膜と反対側の面に圧接される陽極電極板とを備え、
前記陰極電極は、前記陽イオン交換膜の他方の面に圧接される陰極触媒と、前記陰極触媒の前記陽イオン交換膜と反対側の面に圧接される陰極電極板とを備え、
内部が開口した枠状の容器の開口部に、前記陽極触媒、前記陽イオン交換膜及び前記陰極触媒が順に重ねて配置され、この容器の表裏面に前記陽極電極板及び前記陰極電極板が前記陽極触媒及び前記陰極触媒を挟み込むようにして互いに対向して設けられており、
前記陽極電極板及び前記陰極電極板は、平面方向へと延出した延出部をそれぞれ有し、前記延出部が各電極ターミナルであることを特徴とするオゾン水生成装置。 - 前記容器と前記陽極電極板との間及び前記容器と前記陰極電極板との間がシーリングされていることを特徴とする請求項1に記載のオゾン水生成装置。
- 前記陽極電極板の前記陽イオン交換膜側を向く面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のオゾン水生成装置。
- 前記容器には、前記陽極触媒に通じ、生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路が形成され、
前記オゾン水排出路内に、オゾン水の濃度を検出する濃度検出手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。 - 前記陽極電極板及び前記陰極電極板の各電極ターミナルが鉛直方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。
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