JP5069383B1

JP5069383B1 - オゾン水生成装置

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Publication number: JP5069383B1
Application number: JP2012101984A
Authority: JP
Inventors: 重夫関口; 和隆村田
Original assignee: Nikka Micron Co Ltd
Current assignee: Nikka Micron Co Ltd
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: CN104271808B; US20150129419A1; US9920441B2; MY178677A; CN104271808A; JP2013226527A; WO2013161699A1

Abstract

【課題】オゾン水の生成効率が高く、また、高濃度のオゾン水を生成す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、触媒電極３を備え、触媒電極３が、第１筐体側から陽極３２、陽イオン交換膜３１及び陰極３３の順に設けられてなり、触媒電極３に原料水を供給し、陽極３２及び陰極３３間に直流電圧を印加することでオゾン水を生成するオゾン水生成装置１００であって、第１筐体１には、陽極用供給流路及び排出流路、第２筐体には、陰極用供給流路及び排出流路が設けられ、陽極３２と第１筐体１との間にクッション材１５が設けられ、第１筐体１に、第１筐体１を貫通し、触媒電極３を直接押圧する押圧部材４１，４２が設けられている。押圧部材４１，４２は、触媒電極３の少なくとも中央部を押圧する位置に配置され、押圧部材４１，４２による押圧により陽極３２、陽イオン交換膜３１及び陰極３３が圧接されている。
【選択図】図６

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を圧接させ、他方の面に陰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（例えば、特許文献１参照）。
ところで、陽極または陰極を陽イオン交換膜に圧接させるために、例えば、図８(a)、(b)に示すように、陽極３２及びグレーチング３４上に筐体１１を重ね合わせ、この筐体１１を貫通させて押しネジ４１をねじ込み、陽極３２を陽イオン交換膜３１に押圧する方法が知られている。図８では、筐体１１を貫通して、陽イオン交換膜３１に通じる原料水供給路５及び生成されたオゾン水が排出されるオゾン水排出路６が形成されている。そして、原料水供給路５から供給された原料水は、陽極３２及び陽イオン交換膜３１に接触して、生成されたオゾン水がオゾン水排出路６から排出されるようになっている。なお、図示しないが、陽イオン交換膜３１の下面には、陰極が配置されている。

特開平８−１３４６７８号公報

しかしながら、図８(b)に示すように、押しネジ４１をねじ込んでグレーチング３４及び陽極３２を陽イオン交換膜３１に押圧した場合、筐体１１とグレーチング３４との間に隙間Ｓが生じる。その結果、筐体１１に形成された原料水供給路５から供給された原料水が、当該隙間Ｓ内を流れ、余計な箇所を原料水が流れることとなり、陽イオン交換膜３１に原料水を効率良く供給することができない。そのため、オゾン水生成効率が低下し、高濃度のオゾン水を生成することができないという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、オゾン水の生成効率が高く、また、高濃度のオゾン水を生成す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。

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、
前記触媒電極と前記第１筐体との互いに対向する対向面間、または前記触媒電極と前記第２筐体との互いに対向する対向面間のうち少なくとも一方に、当該対向面にそれぞれ接触してクッション材が設けられ、
前記第１筐体または前記第２筐体の少なくとも一方に、当該第１筐体または第２筐体を貫通し、前記クッション材を前記触媒電極側に向けて押圧するか、あるいは、当該第１筐体または第２筐体を貫通し、前記触媒電極を直接押圧する押圧部材が設けられ、
前記押圧部材は、前記触媒電極の少なくとも平面視における中央部を押圧する位置に配置され、
前記押圧部材による前記触媒電極の押圧によって、前記陽極、前記陽イオン交換膜及び前記陰極が圧接されるとともに、圧縮されていた前記クッション材が伸張して、前記触媒電極と前記第１筐体との互いに対向する対向面間、または前記触媒電極と前記第２筐体との互いに対向する対向面間に、隙間が形成されないように密着す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、前記押圧部材は、複数設けられ、
複数の前記押圧部材は、前記触媒電極の少なくとも平面視における中央部を押圧する位置において、等間隔に配置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が提供される。

請求項３の発明によれば、前記クッション材は、シリコン製であ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。

本発明によれば、オゾン水の生成効率が高く、また、高濃度のオゾン水を生成することができる。

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。図２における切断線I−Iに沿って切断した際の、第１パッキン材、第１クッション材、グレーチング、陽極及び陽イオン交換膜の矢視断面図を示している。図２における切断線II−IIに沿って切断した際の、第１パッキン材、第１クッション材、グレーチング、陽極及び陽イオン交換膜の矢視断面図を示している。 (a)は、圧接前の触媒電極の断面図、(b)は、圧接時の触媒電極の断面図である。本発明の変形例であって、第１パッキン材、第１クッション材、グレーチング、陽極及び陽イオン交換膜の断面図を示している。従来例であって、(a)は、圧接前の触媒電極の断面図、(b)は、圧接時の触媒電極の断面図である。

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。
図１は、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、を備えている。
第１保持板１３の内側には、第１パッキン材１４が設けられている。また、第１パッキン材１４に形成された貫通穴（収容室１４４）に、第１クッション材１５、陽極３２及びグレーチング３４が収容されている。

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。
また、第１狭持板１１の中央部には、３つの押圧部材用貫通穴１１４が等間隔に形成されている。押圧部材用貫通穴１１４には、押しネジ４１がねじ込まれるとともに、ねじ込まれた押しネジ４１によって押圧される凸状部材４２の凸状部先端４２１aが嵌めこまれるようになっている。また、凸状部材４２の凸状部先端４２１aの外周には、Ｏリング４３が設けられており、Ｏリング４３によって水密性を確保している（図３参照）。
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１３１及び陽極用排出流路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。
また、第１保持板１３の中央部で、第１狭持板１１の押圧部材用貫通穴１１４に対応する位置に、３つの押圧部材用貫通穴１３４が等間隔に形成されている。押圧部材用貫通穴１３４には、凸状部材４２の凸状部４２１の一部が嵌め込まれるようになっている。

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。
また、第１シート材１２の中央部で、第１狭持板１１の押圧部材用貫通穴１１４に対応する位置に、３つの押圧部材用貫通穴１２４が等間隔に形成されている。押圧部材用貫通穴１２４には、凸状部材４２の凸状部４２１の一部が嵌め込まれるようになっている。

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ものを使用することが好ましい。なお、第１パッキン材１４の硬度は、後述する陽極３２（基板３２１）の硬度より低くなっている。
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、グレーチング３４及び第１クッション材１５が収容されるようになっている。すなわち、陽極３２、グレーチング３４及び第１クッション材１５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パッキン材１４の収容室１４４に収容され、陽極３２及びグレーチング３４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挟持板１１よりも平面視が小さな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の硬度と同じ、または、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には、第１保持板１３の陽極用供給流路１３１及び陽極用排出流路１３２に対応する位置にそれぞれ陽極用供給流路１５１及び陽極用排出流路１５２が形成されている。
また、第１クッション材１５の中央部で、第１狭持板１１の押圧部材用貫通穴１１４に対応する位置に、３つの押圧部材用貫通穴１５４が等間隔に形成されている。押圧部材用貫通穴１５４には、凸状部材４２の底部４２２が嵌め込まれるようになっている。

押しネジ４１は、第１狭持板１１の押圧部材用貫通穴１１４のうち上側部分に、ねじ込まれるようになっている。
凸状部材４２は、側断面視逆Ｔ字型をなしており、底部４２２と、底部４２２から突出する凸状部４２１と、を備えている。
底部４２２は、第１クッション材１５の押圧部材用貫通穴１５４に嵌めこまれている。凸状部４２１は、第１保持板１３、第１シート材１２及び第１狭持板１１の各押圧部材用貫通穴１３４，１２４，１１４に嵌め込まれて、凸状部先端４２１aの外周には、Ｏリング４３が設けられ、これによって水密性が確保されている。

そして、押しネジ４１を第１狭持板１１の押圧部材用貫通穴１１４にねじ込むことによって、凸状部材４２の凸状部先端４２１aを下方（触媒電極３側）に押し込み、後述するグレーチング３４を介して、陽極３２、陽イオン交換膜３１及び陰極３３を押圧して圧接するようになっている。

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、を備えている。
第２保持板２３の内側には、第２パッキン材２４が設けられている。また、第２パッキン材２４に形成された貫通穴（収容室２４４）に、第２クッション材２５、陰極３３及びグレーチング３５が収容されている。

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２３１及び陰極用排出流路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ものを使用することが好ましい。なお、第２パッキン材２４の硬度は、陰極３３の硬度より低いことが好ましい。
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及びグレーチング３５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及びグレーチング３５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の硬度と同じ、または、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の硬度と同じ、または、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陰極用供給流路２５１及び陰極用排出流路２５２が形成されている。
また、陰極用供給流路２５１及び陰極用排出流路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、陰極３３及びグレーチング３４，３５を有している。
図４は、図２における切断線I−Iに沿って切断した際の、第１パッキン材、第１クッション材、グレーチング、陽極及び陽イオン交換膜の矢視断面図、図５は、図２における切断線II−IIに沿って切断した際の、第１パッキン材、第１クッション材、グレーチング、陽極及び陽イオン交換膜の矢視断面図を示している。

図４及び図５に示すように、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後述する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。

また、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ことが、高濃度のオゾン水を生成できる点で好ましい。
さらに、基板３２１には、表面から裏面に貫通する多数の貫通穴３２３が形成されている。貫通穴３２３の径は、φ０．５〜φ３．０程度が好ましい。これら貫通穴３２３は、後述するグレーチング３４を介して、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、さらに、陽極用排出流路１１２，１２２，１３２，１５２にも連通している。

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。
このような陽極３２の製造方法としては、まず、基板３２１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。

陽極３２は、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、グレーチング３４を介して第１クッション材１５が配置されるようになっている。
グレーチング３４は、陽極３２と平面視が同じ大きさの円板状をなしている。グレーチング３４としては、例えば、チタン製、ステンレス製等とすることが好ましい。なお、グレーチング３４とは、線材を溶接した格子状をなした部材である。
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。具体的には、陽極３２の厚さは、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度が好ましく、グレーチング３４の厚さは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度が好ましい。第１パッキン材１４の厚さＮは、１．０ｍｍ〜４．０ｍｍ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、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後述する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には、表面から裏面に貫通する多数の貫通穴３３３が形成されている。貫通穴３３３の径は、φ０．５〜φ３．０程度が好ましい。これら貫通穴３３３は、後述するグレーチング３５を介して、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の陰極用供給流路２１１，２２１，２３１，２５１に連通し、さらに、陰極用排出流路２１２，２２２，２３２，２５２にも連通している。

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。

なお、上記陽極３２及び陰極３３は、基板３２１，３３１に複数の貫通穴３２３，３３３を形成し、さらにダイヤモンド成膜したものを使用したが、これに限らず、陽イオン交換膜３１を全面的に覆い隠すように密着するものではなく、多数の通孔を設けて、陽イオン交換膜３１に接触部と非接触部とを有して重ねられることができれば、エキスパンドメタル状またはパンチングメタル状のものを使用しても良い。

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の一方の面に接触するように陽極３２が配置され、他方の面に接触するように陰極３３が配置され、さらに陽極３２及び陰極３３の陽イオン交換膜３１と反対側の面にグレーチング３４，３５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にグレーチング３５及び陰極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、グレーチング３４及び第１クッション材１５を収容する。

次に、第１クッション材１５に形成された押圧部材用貫通穴１５４に、凸状部材４２の底部４２２を嵌めこむ。
その後、第１クッション材１５に、第１保持板１３及び第１シート材１２を重ね合わせる。このとき、第１保持板１３及び第１シート材１２に形成された押圧部材用貫通穴１３４，１２４に、凸状部材４２の凸状部４２１を嵌めこむ。
さらに、第１シート材１２に第１狭持板１１を重ね合わせる。このとき、第１狭持板１１に形成された押圧部材用貫通穴１１４に、凸状部材４２の凸状部先端４２１aを嵌めこむ。
その後、図６(a)に示すように、押圧部材用貫通穴１１４に、押しネジ４１をねじ込み、凸状部材４２の凸状部先端４２１aを押し込む。これによって、図６(b)に示すように、凸状部材４２がグレーチング３４を介して陽極３２、陽イオン交換膜３１及び陰極３３を圧接する。
このとき、図６(a)で圧縮されていた第１クッション材１５が伸張して、グレーチング３４と第１保持板１３との間に隙間が形成されないように、グレーチング３４と第１保持板１３との間が密着し、水密性が確保される。したがって、図６(b)の点線矢印で示すように、原料水が余計な箇所を流れたり、外部に漏れることなく、陽極３２及び陽イオン交換膜３１に確実に供給されて、オゾン水を効率良く、高濃度で生成することができる。
また、押しネジ４１及び凸状部材４２が、陽極３２及びグレーチング３４の中央部において等間隔に設けられているので、グレーチング３４が均一に押圧され、陽極３２、陽イオン交換膜３１及び陰極３３が均一に圧接される。

なお、図６(a)では、陽イオン交換膜３１と陽極３２との間には、空間が設けられているように図示したが、実際には、陽イオン交換膜３１上に陽極３２が重ねられている。つまり、図６(b)に示すように、押しネジ４１で押圧することで、陽イオン交換膜３１と陽極３２との間がより密着するようになっており、このことを分かり易くするために、図６(a)では、説明の関係上、陽イオン交換膜３１と陽極３２との間に空間が設けられているように図示している。

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、各部材が固定されて、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。この場合、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、押圧部材用貫通穴を形成し、押しネジ及び凸状部材によってグレーチング３５を介して陰極３３、陽イオン交換膜３１及び陽極３２を圧接する。
また、上記の押しネジ４１及び凸状部材４２は、陽極側だけでなく、陽極及び陰極側の両方に設けて、陽極３２、陽イオン交換膜３１及び陰極３３を圧接する構成としても構わない。

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、グレーチング３４を介して陽極３２の貫通穴３２３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、グレーチング３４を介して陽極３２の貫通穴３２３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、グレーチング３５を介して陰極３３の貫通穴３３３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、グレーチング３５を介して陰極３３の貫通穴３３３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、グレーチング３４を介して、貫通穴３２３を流れて、収容室１４４に収容された陽極３２の全体及び陽イオン交換膜３１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３２３からグレーチング３４、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、グレーチング３５を介して貫通穴３３３a流れて、収容室２４４に収容された陰極３３の全体及び陽イオン交換膜３１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３３３からグレーチング３５、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、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（グレーチング３４）と第１筐体１（第１保持板１３）との間に第１クッション材１５が設けられ、第１筐体１に、当該第１筐体１を貫通し、触媒電極３を直接押圧する押しネジ４１及び凸状部材４２からなる押圧部材が設けられ、押圧部材は、触媒電極３の少なくとも中央部を押圧する位置に配置され、押圧部材による触媒電極３の押圧によって、陽極３２、陽イオン交換膜３１及び陰極３３が圧接されているので、図８に示す従来のように、クッション材が設けられていない場合に比べて、本発明では、押圧部材が、直接、触媒電極３を押圧することによって、触媒電極３が下方に移動した際に第１筐体１と触媒電極３との間に形成される隙間が、これまで圧縮されていた第１クッション材１５が伸張することにより埋められて、第１筐体１と触媒電極３との間の水密性が確保される。そのため、第１筐体１と触媒電極３との間など、余計な箇所に原料水が流れずに、陽極３２及び陽イオン交換膜３１に確実に原料水を供給してオゾン水を生成することができる。その結果、オゾン水の生成効率が高く、また、高濃度のオゾン水を生成することができる。

また、押圧部材は、触媒電極３の少なくとも中央部を押圧する位置に配置されているので、陽極３２、陽イオン交換膜３１及び陰極３３を均一に圧接することができ、この点においてもオゾン水の生成効率が高く、高濃度のオゾン水を生成することができる。

押圧部材が複数設けられ、複数の押圧部材は、触媒電極３の少なくとも中央部を押圧する位置において等間隔に配置されているので、より均一に触媒電極３を圧接させることができ、より高濃度のオゾン水を生成することができる。
第１クッション材１５は、シリコン製であるので、密着性が高く、第１筐体１と触媒電極３との間の水密性をより高めることができ、オゾン水生成効率の向上及び高濃度のオゾン水を生成することができる。

さらに、押圧部材は、グレーチング３４を直接押圧する凸状部材４２と、当該凸状部材４２を押圧する押しネジ４１とから構成されているので、グレーチング３４を直接する押圧する押しネジ４１のみの構成の場合に比べて、凸状部材４２の面積の広い底部４２２で陽極３２を押圧することができ、より強固に圧接することができる。また、凸状部材４２の凸状部先端４２１aの外周にＯリング４３を設けることによって、水密性を保持することができる。

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。
上記実施形態では、押しネジ４１及び凸状部材４２が、グレーチング３４を直接押圧し、グレーチング３４を介して陽極３２を陽イオン交換膜３１に圧接する構成としたが、例えば、図７に示すように、押しネジ４１及び凸状部材４２が、第１クッション材１５を直接押圧し、第１クッション材１５を介してグレーチング３４及び陽極３２を陽イオン交換膜３１に圧接する構成としても良い。
また、上記実施形態では、陽極３２を陽イオン交換膜３１に圧接する手段として、押しネジ４１及び凸状部材４２を使用したが、凸状部材４２を設けずに押しネジ４１のみを使用しても良い。
さらに、上記押しネジ４１及び凸状部材４２の個数は、それぞれ３つずつとしたが、陽極３２及び陽イオン交換膜３１の少なくとも中央部を押圧できれば、特に限定されるものではない。

１第１筐体
２第２筐体
３触媒電極
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
４１押しネジ（押圧部材）
４２凸状部材（押圧部材）

Claims

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、
前記触媒電極と前記第１筐体との互いに対向する対向面間、または前記触媒電極と前記第２筐体との互いに対向する対向面間のうち少なくとも一方に、当該対向面にそれぞれ接触してクッション材が設けられ、
前記第１筐体または前記第２筐体の少なくとも一方に、当該第１筐体または第２筐体を貫通し、前記クッション材を前記触媒電極側に向けて押圧するか、あるいは、当該第１筐体または第２筐体を貫通し、前記触媒電極を直接押圧する押圧部材が設けられ、
前記押圧部材は、前記触媒電極の少なくとも平面視における中央部を押圧する位置に配置され、
前記押圧部材による前記触媒電極の押圧によって、前記陽極、前記陽イオン交換膜及び前記陰極が圧接されるとともに、圧縮されていた前記クッション材が伸張して、前記触媒電極と前記第１筐体との互いに対向する対向面間、または前記触媒電極と前記第２筐体との互いに対向する対向面間に、隙間が形成されないように密着することを特徴とするオゾン水生成装置。
前記押圧部材は、複数設けられ、
複数の前記押圧部材は、前記触媒電極の少なくとも平面視における中央部を押圧する位置において、等間隔に配置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。
前記クッション材は、シリコン製であ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。