JP5069379B1 - オゾン水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤモンド成膜時における熱変形よる電極の割れや反りの発生を防止することができ、また、電極の電解し易い位置に原料水を確実に供給することができ、オゾン水の生成効率を上げることができるオゾン水生成装置を提供する。
【解決手段】第１筐体１、第２筐体２及び触媒電極３を備えたオゾン水生成装置１００において、第１筐体及び第２筐体間に収容室１４１，２４１が設けられ、第１筐体１には、収容室１４１に連通する陽極用供給流路５及び陽極用排出流路６が設けられ、第２筐体２には、収容室２４１に連通する陰極用供給流路７及び陰極用排出流路８が設けられ、陽極３２が、第１筐体１側の面に、陽極用供給流路５及び陽極用排出流路６に連通する複数の溝部３２２が形成され、かつ、当該溝部３２２内に陽イオン交換膜３１に連通する複数の貫通穴３２３が形成された基板３２１であり、基板３２１の第１筐体側の面にダイヤモンドが成膜されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、オゾン水生成装置に関する。

近年、オゾン水は食品の殺菌や悪臭ガスの脱臭などの用途に広範に使用されており、さらに医療や介護の分野で、数多い知見例が発表され始めている。また、半導体製造領域においても、超微細構造に対するオゾン酸化の特徴が認められ、オゾン水の使用が必須とされている。
このようなオゾン水の製法として、陽イオン交換膜の一方の面に陽極電極を圧接させ、他方の面に陰極電極を圧接してなる触媒電極の電解面に原料水を直接接触させて、水の電気分解によりオゾン水を生成させる直接電解法を利用したものが知られている。
直接電解法で使用する触媒電極は、白金、金、白金被覆チタン等を材料とすることが一般的である。しかしながら、上述のような材料を使用した場合、原料水の電気分解に伴って、電極が消耗・溶出するという現象が生じる。その結果、溶出した金属イオンが陽イオン交換膜に付着して反応を阻害してしまうため、オゾン水の生成効率が低下するという問題がある。
また、原料水として食塩水を使用していたが、オゾン発生に伴い不純物が生じることから、純水または精製水を使用することが好ましいとされている。しかしながら、純水または精製水のような電導性の低い水を使用する場合、上述の白金等からなる触媒電極では電解電流が流れにくく、オゾンの発生が微量であった。
そこで、陽極及び陰極に、導電性を付与したダイヤモンド薄膜を使用する技術が知られている。具体的には、エキスパンドメタルにダイヤモンド成膜した陽極や陰極について開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、チタン等の基板上にＣＶＤ法によってダイヤモンド薄膜を形成した陽極や陰極について開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−７０７０１号公報 特開２００７−４４６３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の陽極や陰極は、エキスパンドメタルに蒸着等のＣＶＤ法によってダイヤモンドを成膜するので、熱変形によってエキスパンドメタルが反ったり、割れ易いという問題がある。
また、特許文献１のオゾン水生成装置では、上記陽極や陰極を電解槽中に配置し、電解槽に原料水を流して、陽極や陰極に原料水を接触させる構成となっている。特許文献２では、電解セルの陽極室に陽極を配置し、陰極室に陰極を配置し、陽極室及び陰極室にそれぞれ原料水を流して、陽極及び陰極に原料水を接触させる構成となっている。そのため、上記特許文献１及び２のいずれの場合も、原料水の供給流路及び生成されたオゾン水の排出流路が電解槽内や陽極室において混在している。すなわち、供給流路及び排出流路が設定されていない。したがって、供給された原料水が陽極に接触しないまま排出されたり、陽極の電解し易い位置に原料水が確実に供給されない。その結果、生成されるオゾン水の濃度が低く、オゾン水生成効率も悪くなるという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ダイヤモンド成膜時における熱変形よる電極の割れや反りの発生を防止することができ、また、電極の電解し易い位置に原料水を確実に供給することができ、オゾン水の生成効率を上げることが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。

上記課題を解決するため、請求項１の発明によれば、
第１筐体と、
前記第１筐体に重ね合わされる第２筐体と、
前記第１筐体及び第２筐体を重ね合わせることによって形成された収容室に収容された触媒電極と、を備え、
前記触媒電極が、前記第１筐体側から陽極、陽イオン交換膜及び陰極の順に設けられてなり、
前記触媒電極に原料水を供給するとともに前記陽極及び前記陰極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であって、
前記第１筐体には、前記収容室に連通し、原料水を前記触媒電極の前記陽極に供給する陽極用供給流路及び生成された生成水を排出する陽極用排出流路が設けられ、
前記第２筐体には、前記収容室に連通し、原料水を前記触媒電極の前記陰極に供給する陰極用供給流路及び生成された生成水を排出する陰極用排出流路が設けられ、
前記陽極が、第１筐体側の面に、前記陽極用供給流路及び前記陽極用排出流路に連通する複数の溝部が形成され、かつ、当該溝部内に前記陽イオン交換膜に連通する複数の貫通穴が形成された基板であり、
前記基板の前記第１筐体側の面に、ダイヤモンドが成膜されていることを特徴とするオゾン水生成装置が提供される。

請求項２の発明によれば、前記陽極の外周に、当該外周を囲むようにパッキン材が設けら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が提供される。

請求項３の発明によれば、前記陽極の前記第１筐体側の面にクッション材が設けら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が提供される。

請求項４の発明によれば、前記パッキン材の硬度は、前記クッション材の硬度よりも高いことを特徴とする請求項３に記載のオゾン水生成装置が提供される。

請求項５の発明によれば、前記陽極を構成する基板がシリコンウェハであ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が提供される。

本発明によれば、ダイヤモンド成膜時における熱変形よる電極の割れや反りの発生を防止することができる。また、電極の電解し易い位置に原料水を確実に供給することができ、オゾン水の生成効率を上げることができる。

第１の実施形態のオゾン水生成装置の外観斜視図である。 オゾン水生成装置の分解斜視図である。 図２における切断線I−Iに沿って切断した際の矢視断面図である。 (a)は陽極の平面図、(b)は切断線II−IIに沿って切断した際の矢視断面図である。 第１パッキン材、第１クッション材及び陽極の断面図を示している。 第２の実施形態のオゾン水生成装置の分解斜視図である。 図６における切断線III−IIIに沿って切断した際の矢視断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態のオゾン水生成装置の外観斜視図、図２は、オゾン水生成装置の分解斜視図、図３は、図２における切断線I−Iに沿って切断した際の矢視断面図である。
図１〜図３に示すように、本発明に係るオゾン水生成装置１００は、第１筐体１と、第１筐体１に重ね合わされる第２筐体２と、これら第１筐体１及び第２筐体２の重ね合わせ面に形成された収容室１４４，２４４に収容される触媒電極３と、を備えている。
触媒電極３は、陽イオン交換膜３１と、陽イオン交換膜３１の一方の面に設けられた陽極３２と、陽イオン交換膜３１の他方の面に設けられた陰極３３と、を備えている。第１筐体１側から、陽極３２、陽イオン交換膜３１、陰極３３、第２筐体２の順に配置されている。
オゾン水生成装置１００は、陽極３２及び陰極３３にそれぞれ原料水を供給するとともに陽極３２及び陰極３３間に直流電圧を印加することによって、陽極３２側に微細オゾン気泡を発生させて、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。なお、陰極３３側には、水素が発生し、水素が水に溶解して水素水（陰極水）が生成される。

第１筐体１は、最も外側に配置される第１狭持板１１と、第１狭持板１１の内側に配置される第１保持板１３と、第１狭持板１１及び第１保持板１３の間に配置される第１シート材１２と、第１保持板１３の内側に配置されて、触媒電極３（陽極３２）が収容される第１パッキン材１４と、第１保持板１３と第１パッキン材１４との間に配置される第１クッション材１５と、から構成されている。

第１狭持板１１は、円板状をなしており、例えば、プラスチック製とすることが好ましい。第１狭持板１１には、表裏面を貫通して形成された陽極用供給流路１１１及び排出流路１１２が形成されている。
陽極用供給流路１１１には、外部から陽極３２に原料水を供給するための陽極用供給管９１が嵌め込まれるようになっている。
陽極用排出流路１１２には、生成水（オゾン水）を外部に排出するための陽極用排出管９２が嵌め込まれるようになっている。
これら陽極用供給流路１１１及び陽極用排出流路１１２の周囲に複数のボルト貫通穴１１３が等間隔に形成されている。
なお、陽極用供給管９１は、図示しないが、例えば、原料水が貯留されたタンクに接続されたり、水道管に接続されている。また、陽極用排出管９２は、例えば、生成されたオゾン水を貯留するためのタンクや、オゾン水を吐出させるノズル等に接続されている。
また、陽極用供給管９１に供給する原料水としては、水道水、精製水などが挙げられる。

第１保持板１３は、第１狭持板１１と平面視が同じ大きさの円板状をなしており、第１狭持板１１の厚さよりも薄くなっている。
第１保持板１３は、例えば、金属製とすること好ましい。
第１保持板１３の表面には、第１狭持板１１の陽極用供給流路１１１及び陽極用排出流路１１２に対応する位置に、それぞれ溝状の凹部が形成されている。凹部に、第１保持板１３の裏面に貫通する７個の陽極用供給流路１３１及び７個の陽極用排出流路１３２が形成されている。
また、これら陽極用供給流路１３１及び陽極用排出流路１３２の周囲で、第１狭持板１１のボルト貫通穴１１３に対応する位置に、複数のボルト貫通穴１３３が等間隔に形成されている。

第１シート材１２は、第１狭持板１１と第１保持板１３との間に設けられ、第１狭持板１１及び第１保持板１３の間の水密性を確保するためのパッキンとして機能する。第１シート材１２は、第１狭持板１１及び第１保持板１３と平面視が同じ大きさの円板状をなしており、例えば、シリコン製とすることが好ましい。
また、第１シート材１２には、第１狭持板１１の陽極用供給流路１１１及び陽極用排出流路１１２に対応する位置にそれぞれ陽極用供給流路１２１及び陽極用排出流路１２２が形成されている。
また、陽極用供給流路１２１及び陽極用排出流路１２２の周囲に複数のボルト貫通穴１２３が形成されている。

第１パッキン材１４は、第１保持板１３の内側に設けられて、第１狭持板１１及び第１保持板１３と平面視が同じ大きさの円板状をなしており、例えば、フッ素系樹脂、パイトンゴム、エチレンプロピレンゴム、ガスケット材などからなる硬度の高いものを使用することが好ましい。
第１パッキン材１４には、中央に平面視円形状の貫通穴である収容室１４４が形成されている。後述するが、この収容室１４４に触媒電極３の陽極３２が収容されるようになっている。すなわち、陽極３２の外周が第１パッキン材１４によって囲まれて保護される。
また、収容室１４４の周囲には、複数のボルト貫通穴１４３が形成されている。

第１クッション材１５は、第１保持板１３と第１パッキン材１４との間に設けられ、第１パッキン材１４や陽極３２に荷重が加わった際の荷重を吸収する機能を有している。
第１クッション材１５は、第１パッキン材１４と平面視が同じ大きさの円板状をなしている。第１クッション材１５の硬度は、第１パッキン材１４の硬度よりも低く、第１クッション材１５は、例えば、シリコン製（シリコンゴム、シリコンスポンジ）とすることが好ましい。
第１クッション材１５の硬度を第１パッキン材１４の硬度より低くすることによって、オゾン水生成装置１００を組み立てる際（圧接時）に、第１パッキン材１４が第１クッション材１５に押し込まれることになる。その結果、第１パッキン材１４がストッパーとして機能し、陽極３２に加わる荷重を低減でき、陽極３２（ダイヤモンド成膜）の割れを防止することができるという効果が得られる。一方、第１クッション材１５の硬度が第１パッキン材１４の硬度よりも高い場合には、圧接時に、第１パッキン材１４が第１クッション材１５に押し込まれずに、第１クッション材１５によって押し潰されてしまい、第１パッキン材１４がストッパーとして機能せずに、陽極３２に加わる荷重が大きくなり、陽極３２（ダイヤモンド成膜）が割れてしまう。また、圧接時に偏りができ、第１クッション材１５と第１パッキン材１４とが密着しない部分から水漏れが発生する可能性がある。
第１クッション材１５には、第１保持板１３の７個の陽極用供給流路１３１及び７個の陽極用排出流路１３２に対応する位置にそれぞれ７個の陽極用供給流路１５１及び７個の陽極用排出流路１５２が形成されている。
また、陽極用供給流路１５１及び陽極用排出流路１５２の周囲に複数のボルト貫通穴１５３が形成されている。

図１〜図３に示すように、第２筐体２は、最も外側に配置される第２狭持板２１と、第２狭持板２１の内側に配置される第２保持板２３と、第２狭持板２１及び第２保持板２３の間に配置される第２シート材２２と、第２保持板２３の内側に配置されて、触媒電極３（陰極３３）が収容される第２パッキン材２４と、第２保持板２３と第２パッキン材２４との間に配置される第２クッション材２５と、から構成されている。
第２狭持板２１は、円板状をなしており、例えば、プラスチック製とすることが好ましい。
第２狭持板２１には、表裏面を貫通して形成された陰極用供給流路２１１及び陰極用排出流路２１２が形成されている。
陰極用供給流路２１１には、外部から陰極３３に原料水を供給するための陰極用供給管９３が嵌め込まれるようになっている。
陰極用排出流路２１２には、生成水（陰極水）を外部に排出するための陰極用排出管９４が嵌め込まれるようになっている。
これら陰極用供給流路２１１及び陰極用排出流路２１２の周囲に複数のボルト貫通穴２１３が等間隔に形成されている。
なお、陰極用供給管９３は、図示しないが、例えば、原料水が貯留されたタンクに接続されたり、水道管に接続されている。また、陰極用排出管９４は、例えば、生成された陰極水を貯留するためのタンクに接続されている。
また、陰極用供給管９３に供給する原料水としては、水道水、精製水などが挙げられる。

第２保持板２３は、第２狭持板２１と平面視が同じ大きさの円板状をなしており、第２狭持板２１の厚さよりも薄くなっている。
第２保持板２３は、例えば、金属製とすることが好ましい。
第２保持板２３の裏面には、第２狭持板２１の陰極用供給流路２１１及び陰極用排出流路２１２に対応する位置に、それぞれ溝状の凹部が形成されている。凹部に、第２保持板２３の表面に貫通する７個の陰極用供給流路２３１及び７個の陰極用排出流路２３２が形成されている。
また、これら陰極用供給流路２３１及び陰極用排出流路２３２の周囲で、第２狭持板２１のボルト貫通穴２１３に対応する位置に、複数のボルト貫通穴２３３が等間隔に形成されている。

第２シート材２２は、第２狭持板２１と第２保持板２３との間に設けられ、第２狭持板２１及び第２保持板２３の間の水密性を確保するためのパッキンとして機能する。第２シート材２２は、第２狭持板２１及び第２保持板２３と平面視が同じ大きさの円板状をなしており、例えば、シリコン製とすることが好ましい。
また、第２シート材２２には、第２狭持板２１の陰極用供給流路２１１及び陰極用排出流路２１２に対応する位置にそれぞれ陰極用供給流路２２１及び陰極用排出流路２２２が形成されている。
また、陰極用供給流路２２１及び陰極用排出流路２２２の周囲に複数のボルト貫通穴２２３が形成されている。

第２パッキン材２４は、第２保持板２３の内側に設けられて、第１狭持板２１及び第１保持板２３と平面視が同じ大きさの円板状をなしており、例えば、フッ素系樹脂、パイトンゴム、エチレンプロピレンゴム、ガスケット材などからなる硬度の高いものを使用することが好ましい。
第２パッキン材２４には、第１パッキン材１４の収容室１４４と同様に平面視円形状の貫通穴である収容室２４４が形成されている。後述するが、この収容室２４４に、触媒電極３の陰極３３がそれぞれ収容されるようになっている。すなわち、陰極３３の外周が第２パッキン材２４によって囲まれて保護される。
また、収容室２４４の周囲には、複数のボルト貫通穴２４３が形成されている。

第２クッション材２５は、第２保持板２３と第２パッキン材２４との間に設けられ、第２パッキン材２４及び陰極３３に荷重が加わった際の荷重を吸収する機能を有している。
第２クッション材２５は、第２パッキン材２４と平面視が同じ大きさの円板状をなしており、第２パッキン材２４の硬度よりも低い、例えば、シリコン製（シリコンゴム、シリコンスポンジ）とすることが好ましい。
第２クッション材２５の硬度を第２パッキン材２４の硬度よりも低くすることによって、オゾン水生成装置１００を組み立てる際（圧接時）に、第２パッキン材２４が第２クッション材２５に押し込まれることになる。その結果、第２パッキン材２４がストッパーとして機能し、陰極３３に加わる荷重を低減でき、陰極３３の割れを防止することができるという効果が得られる。
第２クッション材２５には、第２保持板２３の陰極用供給流路２３１及び陰極用排出流路２３２に対応する位置にそれぞれ７個の陽極用供給流路２５１及び７個の陽極用排出流路２５２が形成されている。
また、陽極用供給流路２５１及び陽極用排出流路２５２の周囲に複数のボルト貫通穴２５３が形成されている。

触媒電極３は、陽極３２、陽イオン交換膜３１及び陰極３３を有している。
図４は、陽極を示しており、(a)は陽極の平面図、(b)は切断線II−IIに沿って切断した際の矢視断面図、図５は、第１パッキン材、第１クッション材及び陽極の断面図を示している。
陽極３２は、平面視円形状の基板３２１からなる。
基板３２１としては、オゾン発生触媒機能を有する金属を使用する。具体的には、安定性が良い点で白金、金またはその被覆金属を使用することが好ましく、特にチタンに白金を被覆した金属を使用すると製造コストを安価に抑えることができる。また、シリコンウェハを使用するとダイヤモンド成膜の密着性がいい（剥離防止）ができることから最も好ましい。
基板３２１の第１筐体１側の面（図２中、表面側）には、複数（７個）の溝部３２２が互いに平行となるように所定間隔に形成されている。
これら各溝部３２２内に、基板３２１の裏面に貫通する多数の貫通穴３２３が形成されている。
溝部３２２の幅は、例えば、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度が好ましく、溝部３２２の深さは、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度が好ましい。貫通穴３２３の径は、φ０．５〜φ３．０程度が好ましい。
各溝部３２２の一端部側に位置する７個の貫通穴３２３aは、第１狭持板１１、第１シート材１２、第１保持板１３及び第１クッション材１５の陽極用供給流路１１１，１２１，１３１，１５１に連通している。また、各溝部３２２のうち他端部側に位置する貫通穴３２３bは、第１狭持板１１、第１シート材１２、第１保持板１３及び第１クッション材１５の陽極用排出流路１１２，１２２，１３２，１５２に連通している。
なお、溝部３２２は、基板３２１の第１筐体側の面にのみ設けるとしたが、陽イオン交換膜３１側の面にも同様にして設けても構わない。
また、図２及び図４では、溝部３２１を７個示したが、７個に限らず、さらに多数形成することが、オゾン水生成効率を向上させることができるため好ましい。

このような基板３２１の少なくとも第１筐体側の面にダイヤモンドが成膜されている。
ダイヤモンド成膜は、例えば、プラズマＣＶＤ法や熱フェラメントＣＶＤ法によって成膜することができる。
陽極３２の製造方法としては、まず、基板３２１の第１筐体１側の面に複数の溝部３２２をエッチングなどによって形成し、その後、各溝部３２２にエッチング、レーザー加工などによって複数の貫通穴３２３を形成する。さらに、基板３２１の少なくとも第１筐体側の面に蒸着等によりダイヤモンドを成膜する。

このような陽極３２は、図５に示すように、第１パッキン材１４の収容室１４４に収容されて、陽極３２の外周が第１パッキン材１４に囲まれるようになっている。陽極３２の陽イオン交換膜３１と反対側の面には、第１クッション材１５が配置されるようになっている。
陽極３２は、第１パッキン材１４の収容室１４４に嵌め込まれる大きさとなっている。
陽極３２の厚さは、具体的には、０．６ｍｍ〜３．０ｍｍ程度が好ましい。

陽イオン交換膜３１は、平面視円形状をなしており、第１狭持板１１の平面視の大きさと同じである。陽イオン交換膜３１の外周には、複数のボルト貫通穴３１３が等間隔に形成されている。
陽イオン交換膜３１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る。また、厚さは、１００〜３００μｍ程度が好ましい。

陰極３３は、陽極３２と同様に平面視円形状の基板３３１からなる。
基板３３１としては、オゾン発生触媒機能を有する金属を使用する。具体的には、上述の陽極３２と同様に、安定性が良い点で、白金、金又はその被覆金属を使用することが好ましく、特にチタンに白金を被覆した金属を使用すると製造コストを安価に抑えることができる。また、シリコンウェハを使用するとダイヤモンド成膜の密着性がいい（剥離しづらい）ことから最も好ましい。
基板３３１の第２筐体２側の面（図２中、裏面側）には、複数（７個）の溝部３３２が互いに平行となるように所定間隔に形成されている。
これら各溝部３３２内に、基板３３１の表面に貫通する多数の貫通穴３３３が形成されている。
各溝部３３２の一端部側に位置する７個の貫通穴３３３aは、第２狭持板２１、第２シート材２２、第２保持板２３及び第２クッション材２５の陰極用供給流路２１１，２２１，２３１，２５１に連通している。また、各溝部３３２の他端部側に位置する貫通穴３３３bは、第２狭持板２１、第２シート材２２、第２保持板２３及び第２クッション材２５の陰極用排出流路２１２，２２２，２３２，２５２に連通している。

なお、溝部３３２は、基板３３１の第２筐体側の面にのみ設けるとしたが、陽イオン交換膜側の面にも同様にして設けても構わない。また、溝部３３２の個数も適宜変更可能である。
このような基板３３１の少なくとも第２筐体側の面に、陽極３２の場合と同様にダイヤモンドが成膜されている。
また、陰極３３の製造方法は、陽極３２と同様の方法により製造することができる。

また、陽極３２と陰極３３との間には、電源装置（図示しない）の出力端が電気的に連結され、直流電圧が印加されるように構成されている。すなわち、陽極３２及び陰極３３は、各電極３２，３３に導線を介して電源装置に連結されている。印加する直流電圧は、例えば６〜２４ボルトの範囲内が好ましい。

以上のように、陽イオン交換膜３１の一方の面に、溝部３２２と反対側の面が接触するように陽極３２が配置され、他方の面に溝部３３２と反対側の面が接触するように陰極３３が配置されて、これらが圧接されて触媒電極３が構成されている。

オゾン水生成装置１００を組み立てる手順としては、図２に示すように、下側の部材から順に、第２狭持板２１、第２シート材２２、第２保持板２３、第２クッション材２５及び第２パッキン材２４を重ね合わせていき、さらに、第２パッキン材２４に形成された収容室２４４に陰極３３を収容し、さらに、陽イオン交換膜３１及び第１パッキン材１４を重ね合わせる。第１パッキン材１４に形成された収容室１４４に陽極３２を収容し、さらに、第１クッション材１５、第１保持板１３、第１シート材１２及び第１狭持板１１を重ね合わせる。
最後に、各部材に形成されたボルト貫通穴１１３，１２３，１３３，１４３，１５３，２１３，２２３，２３３，２４３，２５３にボルトＭを挿入して締結することによって圧接されて、オゾン水生成装置１００が組み立てられる。
なお、上記のオゾン水生成装置１００の組み立て手順では、図２において、下側の部材から順に重ね合わせるとしたが、これに限らず、図２において上側の部材から順に部材を重ね合わせても良い。

なお、図２の符号中、カッコ書きの数字は、組み立てた際に形成される流路の符号を示している。
以上のようにして組み立てられたオゾン水生成装置１００では、第１狭持板１１、第１シート材１２、第１保持板１３及び第１クッション材１５に形成された陽極用供給流路１１１，１２１，１３１，１５１が、互いに連通して一本の陽極用供給流路５とされる。この陽極用供給流路５は、陽極３２の７個の貫通穴３２３aに連通している。
さらに、第１狭持板１１、第１シート材１２、第１保持板１３及び第１クッション材１５に形成された陽極用排出流路１１２，１２２，１３２，１５２が、互いに連通して一本の陽極用排出流路６とされる。この陽極用排出流路６は、陽極３２の７個の貫通穴３２３bに連通している。

同様にして、第２狭持板２１、第２シート材２２、第２保持板２３及び第２クッション材２５に形成された陰極用供給流路２１１，２２１，２３１，２５１が、互いに連通して一本の陰極用供給流路７とされる。この陰極用供給流路７は、陰極３３の７個の貫通穴３３３aに連通している。
さらに、第２狭持板２１、第２シート材２２、第２保持板２３及び第２クッション材２５に形成された陰極用排出流路２１２，２２２，２３２，２５２が、互いに連通して一本の陰極用排出流路８とされる。この陰極用排出流路８は、陰極３３の７個の貫通穴３３３bに連通している。

なお、陽極用排出管９２の下流側には、図示しないが、濃度検出センサが設けられている。濃度検出センサは、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、陽極用排出管９２を流れるオゾン水に接触するようになっている。そして、検出電極及び比較電極が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３２及び陰極３３間に印加する電力量を制御している。

次に、上述のオゾン水生成装置１００の動作について説明する。
陽極用供給管９１及び陰極用供給管９３から原料水を供給すると同時に、電源装置を駆動させることによって、陽極３２及び陰極３３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、陽極側にはオゾン気泡及び酸素気泡が発生し、陰極側には水素気泡が発生する。

詳細に説明すると、図２及び図３の矢印で示されるように、陽極用供給管９１から原料水を供給すると、原料水は、陽極用供給流路１１１，１２１，１３１，１５１を流れて、貫通穴３２３aから溝部３２２を流れつつ、その他の貫通穴３２３も流れて、収容室１４４に収容された陽極３２の全体に接触する。
陽極３２に原料水が接触することによって、オゾン気泡が発生し、発生したオゾン気泡は水に溶解して高濃度のオゾン水となり、貫通穴３２３bから陽極用排出流路１５２，１３２，１２２，１１２を介して陽極用排出管９２を流れて外部に排出される。

一方、陰極用供給管９３から原料水を供給すると、原料水は、陰極用供給流路２１１，２２１，２３１，２５１を流れて、貫通穴３３３aから溝部３３２を流れつつ、その他の貫通穴３３３も流れて、収容室２４４に収容された陰極３３の全体に接触する。
陰極３３に原料水が接触することによって、水素気泡が発生し、発生した水素気泡は水に溶解して水素水（陰極水）となり、貫通穴３３３bから陰極用排出流路２５２，２３２，２２２，２１２を介して陰極用排出管９４を流れて外部に排出される。

なお、図２に示される矢印は、図面の関係上、陽極３２に形成された７つの溝部３２２のうち１つの溝部３２２に原料水が供給されてオゾン水が生成される場合を例に示したものであって、実際には、７つの溝部３２２全てに原料水が供給されてオゾン水が生成される。同様にして、陰極３３側においても７つの溝部３３２全てに原料水が供給されるものとする。

なお、通電中に、同時に濃度検出センサによって、陽極用排出管９２内のオゾン水濃度が測定され、制御部は予め設定されたオゾン濃度となるように電源装置の出力調整を行うことによって、陽極３２及び陰極３３間の電力量が制御される。以上のようにして、設定濃度のオゾン水が生成される。

以上、本実施形態によれば、陽極３２が、第１筐体１側の面に、陽極用供給流路５（１１１，１２１，１３１，１５１）及び陽極用排出流路６（１５２，１３２，１２２，１１２）に連通する複数の溝部３２２が形成され、かつ、当該溝部３２２内に陽イオン交換膜３１に連通する複数の貫通穴３２３が形成された基板３２１であるので、複数の溝部３２２内を原料水が流れることによって、陽極３２の電解し易い位置に原料水を確実に供給することができ、オゾン水の生成効率を上げることができる。また、各溝部３２２内に複数の貫通穴３２３が形成されていることから、原料水が溝部３２２内を流れつつ、貫通穴３２３を介して陽イオン交換膜３１に供給され、流路が確保される。また、溝部３２２を設けることによって、流路が確保されることから、流路確保のために別途エキスパンドメタル等を設ける必要もなくなり、より小型化を図ることができる。
また、溝部３２２と貫通穴３２３によって陽極３２の表面積が大きくなることから、原料水との接触面積が増加し、この点においてもオゾン水の生成効率を上げることができる。
また、基板３２１の第１筐体１側の面にダイヤモンドが成膜されているので、原料水として従来のように食塩水ではなく、精製水等を使用することができ、不純物が生成されずに高濃度のオゾン水を生成することができる。
さらに、基板３２１に複数の溝部３２２が形成されていることから、ダイヤモンド成膜時における熱変形よる陽極３２の割れや反りの発生を防止することができる。

また、陽極３２の外周に当該外周を囲むように第１パッキン材１４が設けられているので、第１パッキン材１４によって陽極３２が保護されて、圧接時に、第１パッキン材１４がストッパーとして機能し、陽極３２に加わる荷重を低減することができる。その結果、陽極３２（ダイヤモンド成膜）が割れるのを防止することができる。
また、陽極３２の第１筐体１側の面に第１クッション材１５が設けられているので、圧接時など、陽極３２に荷重が加わった際に、第１クッション材１５によって荷重を吸収することができ、陽極３２（ダイヤモンド薄膜）の割れ等を防止することができる。

［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態のオゾン水生成装置の分解斜視図、図７は、図６における切断線III−IIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
第２の実施形態は、第１の実施形態とは異なり、陰極にダイヤモンドが成膜されていない場合である。その他は、第１の実施形態と同様のため、同様の構成部分については同様の符号を付してその説明を省略する。
図６及び図７に示すように、陰極は、平面視円形状の基板であり、基板はオゾン発生触媒機能を有する金属である。具体的には、安定性が良い点で、白金、金又はその被覆金属を使用することが好ましく、特にチタンに白金を被覆した金属を使用すると製造コストを安価に抑えることができる。また、陰極３３は、エキスパンドメタル状またはパンチングメタル状である。
さらに、陰極３３の第２筐体側の面には、陰極３３と同じ大きさのチタン製のエキスパンドメタル３５が設けられている。

このような陰極３３の外側（第２筐体側）には、第２クッション材２５Ａが設けられている。第２クッション材２５Ａは、基本的には第１の実施形態の第２クッション材２５と同様であるが、陰極用供給流路２５１Ａ及び陰極用排出流路２５２Ａの個数が１個となっている。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 第１筐体
２ 第２筐体
３ 触媒電極
１４ 第１パッキン材
１５ 第１クッション材
３１ 陽イオン交換膜
３２ 陽極
３３ 陰極
１００ オゾン水生成装置
５，１１１，１２１，１３１，１５１ 陽極用供給流路
６，１１２，１２２，１３２，１５２ 陽極用排出流路
７，２１１，２２１，２３１，２５１ 陰極用供給流路
８，２１２，２２２，２３２，２５２ 陰極用排出流路
１４１，２４１ 収容室
３２１ 基板
３２２ 溝部
３２３ 貫通穴

Claims (5)

1. 第１筐体と、
   前記第１筐体に重ね合わされる第２筐体と、
   前記第１筐体及び第２筐体を重ね合わせることによって形成された収容室に収容された触媒電極と、を備え、
   前記触媒電極が、前記第１筐体側から陽極、陽イオン交換膜及び陰極の順に設けられてなり、
   前記触媒電極に原料水を供給するとともに前記陽極及び前記陰極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であって、
   前記第１筐体には、前記収容室に連通し、原料水を前記触媒電極の前記陽極に供給する陽極用供給流路及び生成された生成水を排出する陽極用排出流路が設けられ、
   前記第２筐体には、前記収容室に連通し、原料水を前記触媒電極の前記陰極に供給する陰極用供給流路及び生成された生成水を排出する陰極用排出流路が設けられ、
   前記陽極が、第１筐体側の面に、前記陽極用供給流路及び前記陽極用排出流路に連通する複数の溝部が形成され、かつ、当該溝部内に前記陽イオン交換膜に連通する複数の貫通穴が形成された基板であり、
   前記基板の前記第１筐体側の面に、ダイヤモンドが成膜されていることを特徴とするオゾン水生成装置。
2. 前記陽極の外周に、当該外周を囲むようにパッキン材が設けら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。
3. 前記陽極の前記第１筐体側の面にクッション材が設けら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。
4. 前記パッキン材の硬度は、前記クッション材の硬度よりも高いことを特徴とする請求項３に記載のオゾン水生成装置。
5. 前記陽極を構成する基板がシリコンウェハであ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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