JP5133592B2 - オゾン水生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、オゾン水生成装置に関する。

現在、産業用に普及しているオゾン水の製法は、大別して放電により生成したオゾンガスに溶解させるガス溶解法、電解により生成したオゾンガスを水に溶解させる電解ガス溶解法、電解面に原料水を直接接触させてオゾン水を生成させる直接電解法の３方式が実用されている。直接電解法は、ガス溶解法や電解ガス溶解法に比べて、より簡単な方法で高濃度のオゾン水を生成できると知られている。
このような直接電解法は、例えば特許文献１に示すように、陽極側カバーと陰極側カバーとからなる筐体内に、固形電解質膜と、その両面に設けられた陽極電極板及び陰極電極板とを収容し、陽極電極板と陰極電極板との間に直流電流を供給した状態で、陽極電極に通じる流入口から原水を供給し、陰極電極に通じる流入口から電解液を供給させることにより原水を電気分解してオゾン水を生成している。ここで、陽極電極に通じる流入口は、陽極側カバーの表面から陽極電極に連通するように流路が形成されてなり、陰極電極に通じる流入口は、陰極側カバーの表面から陰極電極に連通するように流路が形成され、陽イオン交換膜を挟んだ陽極電極側と陰極電極側とをそれぞれ原水及び電解水が流通するようになっている。
特開２００２−２９２３７０号公報

しかしながら、上記従来のオゾン水生成装置は、二つの流入口が互いに対向配置された陽極側カバーと陰極側カバーとにそれぞれ設けられており、そのため装置自体が大型化するという問題がある。また、上述のように二つの流入口をカバー内にそれぞれ設けることは流路が複雑となり、簡単な樹脂成形によって形成する場合には複雑な流路の形成が困難である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、原料水供給のための複雑な流路を形成することなく単純な構造で、小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。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、例えば、図５〜図８に示すように、陽極電極２２と陰極電極２３との間に陽イオン交換膜２１が狭持されてなる触媒電極２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１００において、
前記触媒電極が収容されたケース本体１に、前記陽極電極及び前記陰極電極に水を供給する原料水供給路１３が設けられ、
前記陽イオン交換膜の前記原料水供給路に臨む部分に、前記陽極電極と前記陰極電極とが互いに連通する連通穴２１１が設けられ、
前記原料水供給路から流れた水が、前記陽極電極及び前記陰極電極のうち一方の電極に供給されるとともに、前記連通穴を介して他方の電極に供給されることを特徴とするオゾン水生成装置。

請求項１の発明によれば、陽イオン交換膜の原料水供給路に臨む部分に、陽極電極と陰極電極とが互いに連通する連通穴が設けられ、原料水供給路から流れた水が一方の電極に供給されるとともに、連通穴を介して他方の電極に供給されるので、原料水供給路を陽極電極側と陰極電極側とでそれぞれ個別に形成して複雑な供給路とすることなく、連通穴を形成するだけで一つの原料水供給路を共有して、水を陽極電極側と陰極電極側とにそれぞれ容易に供給することができる。したがって、構造も単純となり、装置の小型化を図ることができる。

請求項２の発明は、例えば、図５〜図８に示すように、請求項１に記載のオゾン水生成装置において、
前記ケース本体に、前記陽極電極に連通して、前記陽極電極で生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路１４と、前記陰極電極に連通して、前記陰極電極で生成された陰極水を排出する陰極水排出路１５とが、それぞれ設けられ、
前記オゾン水排出路及び前記陰極水排出路の各排出口（オゾン水排出口１４３、陰極水排出口１５３）が前記ケース本体の同一面に隣接して設けられ、
前記オゾン水排出路の前記陽極電極に連通する部分と、前記陰極水排出路の前記陰極電極に連通する部分とが、前記陽極電極と前記陰極電極との間に狭持された前記陽イオン交換膜によって仕切られていることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、オゾン水排出路の陽極電極に連通する部分と、陰極水排出路の陰極電極に連通する部分とが、両電極間に狭持された陽イオン交換膜によって仕切られているので、陽極電極側で生成されたオゾン水と、陰極電極側で生成された陰極水とが混合することがなく、それぞれオゾン水排出路及び陰極水排出路内を通って確実に排出させることができる。
また、オゾン水排出路及び陰極水排出路の各排出口がケース本体の同一面に隣接して設けられているので、装置の薄型化を図ることができる。

請求項３の発明は、例えば、図１、図２、図９に示すように、請求項２に記載のオゾン水生成装置において、
前記ケース本体を支持するとともに着脱自在な取付台３を備え、
前記取付台に、前記ケース本体に設けられた前記オゾン水排出路に接続される他のオゾン水排出路３２が設けられ、前記取付台に設けられた前記オゾン水排出路に、オゾン水のオゾン濃度を検出する濃度検出手段（例えば、濃度検出センサ４）が設けられていることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、ケース本体を支持するとともに着脱自在に取付台が設けられ、取付台に他のオゾン水排出路が設けられ、取付台側のオゾン水排出路に濃度検出手段が設けられているので、濃度検出手段によって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。また、濃度検出手段が、ケース本体に着脱自在な取付台に設けられていることから、ケース本体のメンテナンスや交換の場合に濃度検出手段を不要に交換する必要がなく、コストを低減することができる。

請求項４の発明は、例えば、図２、図５に示すように、請求項３に記載のオゾン水生成装置において、
前記陽極電極（例えば、棒状電極部２５）は、前記ケース本体の外部に突出して設けられ、
前記取付台が前記ケース本体に取り付けられることによって、突出した前記陽極電極が押圧されて前記陽イオン交換膜が押圧されることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、陽極電極はケース本体の外部に突出して設けられ、取付台がケース本体に取り付けられることによって、突出した陽極電極が押圧されて陽イオン交換膜が押圧されるので、取付台による押圧力によって陽イオン交換膜への圧接力を容易に調整することができる。

請求項５の発明は、例えば、図１０に示すように、請求項３又は４に記載のオゾン水生成装置１００Ａにおいて、
前記ケース本体１Ａの少なくとも一部が磁性材料１７Ａからなり、前記取付台３Ａに磁石３７Ａが設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、ケース本体の少なくとも一部が磁性材料からなり、取付台に磁石が設けられているので、ケース本体と取付台とが磁力により吸着され、ケース本体と取付台とを容易に着脱自在な構造とすることができる。

請求項６の発明は、請求項５に記載のオゾン水生成装置において、
前記磁石は電磁石であることを特徴とする。

請求項６の発明によれば、電磁石を使用することによって、電磁石の入り切りによってケース本体と取付台とを磁石の場合よりさらに容易に着脱自在な構造とすることができるとともに、ケース本体の取付台への押圧力を電気的に制御することができ、陽極電極が押圧されて陽イオン交換膜への圧接力を電気的に容易に調整することができる。

本発明によれば、水を供給するために複雑な流路を形成することなく、単純な構造で、陽極電極側と陰極電極側とにそれぞれ容易に供給でき、しかも小型化を図ることができる。

以下、本発明の実施の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１００の外観斜視図、図２は、オゾン水生成装置１００の分解斜視図である。
本発明に係るオゾン水生成装置１００は、原料水（例えば、水道水）が供給されるケース本体１内に触媒電極２（後述の図５参照）を配置して構成したもので、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。

図３は、オゾン水生成装置１００を構成するケース本体（第一ケース１１及び第二ケース１２）１の斜視図、図４は、第一ケース１１及び第二ケース１２を嵌め合わせた状態で、第一ケース１１側から見た際の透過平面図、図５は、第一ケース１１に取付台３を取り付けた状態で、図４における切断線V−V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、オゾン水生成装置１００は、互いに嵌め合わせ可能な第一ケース１１及び第二ケース１２からなるケース本体１と、第一ケース１１の一方の面（第二ケース１２と反対側の面）１１bに着脱自在に取り付けられてケース本体１を支持する取付台３と、を備えている。ケース本体１及び取付台３は射出成形によって成形されている。

図３に示すように、第一ケース１１は、矩形板状をなし、第二ケース１２との嵌め合わせ面１１aに後述の第二ケース１２の凸部１２１が嵌め込まれる第一の凹部１１１が形成され、この第一の凹部１１１には、後述の触媒電極２の陽極電極２２のうち板状電極部２４が配置される第二の凹部１１２がさらに形成されている。また、嵌め合わせ面１１aには、第一の凹部１１１の周囲を囲むように略矩形枠状の溝部１１３が形成され、この溝部１１３内にＯリング１１４（図５参照）が嵌め込まれている。Ｏリング１１４によって第一ケース１１の嵌め合わせ面１１aに、後述の第二ケース１２が設置された場合に、第一ケース１１の嵌め合わせ面１１aと第二ケース１２の嵌め合わせ面１２aとの間がシーリングされ、耐圧性及び水密性に優れたものとされる。

第一ケース１１には、第二の凹部１１２内に配置された触媒電極２の陽極電極２２及び陰極電極２３に原料水を供給するための原料水供給路１３が形成されている。原料水供給路１３は、嵌め合わせ面１１aと反対側の面１１bから第一ケース１１の厚さ方向に向けて第一の凹部１１１に貫通して形成された貫通穴１３１と、貫通穴１３１から第二の凹部１１２に向けて延在する溝部１３２とを備えている。なお、貫通穴１３１の入口である原料水供給口１３３には、後述の取付台３に設けられた原料水供給管３４が取り付けられるようになっている（図２参照）。

また、第一ケース１１には、触媒電極２の陽極電極２２によって生成されたオゾン水を排出するためのオゾン水排出路１４が陽極電極２２に連通して形成されている。オゾン水排出路１４は、嵌め合わせ面１１aと反対側の面１１bから第一ケース１１の厚さ方向に向けて第一の凹部１１１に貫通して形成された貫通穴１４１と、貫通穴１４１から第二の凹部１１２に向けて延在する溝部１４２とを備えている。なお、貫通穴１４１の出口であるオゾン水排出口１４３には、後述の取付台３に設けられたオゾン水排出管３５１が取り付けられるようになっている（図２参照）。

さらに、第一ケース１１には、触媒電極２の陰極電極２３でオゾン水とともに生成された陰極水を排出するための陰極水排出路１５が陰極電極２３に連通して形成されている。陰極水排出路１５は、嵌め合わせ面１１aと反対側の面１１bから第一ケース１１の厚さ方向に向けて第一の凹部１１１に貫通して形成された貫通穴１５１と、貫通穴１５１から第一の凹部１１１を形成する壁面１１１aに向けて延在し、該壁面１１１aの一部を切り欠いて形成された溝部１５２とを備えている。なお、貫通穴１５１の出口である陰極水排出口１５３には、後述の取付台３に設けられた陰極水排出管３６１が取り付けられるようになっている（図２参照）。また、オゾン水排出口１４３と陰極水排出口１５３とは、ケース本体１（第一ケース１１）の同一面である前記反対側の面１１bに形成されており、オゾン水排出管３５１と陰極水排出管３６１とが前記反対側の面１１bから突出するため、装置全体の薄型化を図ることができるようになっている。

上記原料水供給口１３３は、第一ケース１１の長手方向一端部側（図４中、下端部側）に設けられ、オゾン水排出口１４３及び陰極水排出口１５３は、第一ケース１１の長手方向他端部側（図４中、上端部側）に設けられている。
また、図２に示すように、第一ケース１１の嵌め合わせ面１１aと反対側の面１１bには、短手方向に延在する第四の凹部１６が形成され、この第四の凹部１６内に、第一ケース１１の外部へと突出した、後述の陽極電極２２の棒状電極部２５が配置されている。

図３に示すように、第二ケース１２は、略矩形板状をなし、第一ケース１１よりも厚みが薄くなっている。第二ケース１２の第一ケース１１との嵌め合わせ面１２aには、第一ケース１１の第一の凹部１１１内に嵌め込まれる凸部１２１が形成されている。
凸部１２１は、第一の凹部１１１の内壁面１１１aに沿って当接する枠状部１２２と、枠状部１２２に一体に形成されて、第二ケース１２を嵌め合わせた際にオゾン水排出路１４を覆う蓋部１２３と、陰極水排出路１５の溝部１５２と第二の凹部１１２に対向するように直線状に形成された溝部１２４と、枠状部１２２の一部に一体に形成されて第二ケース１２を嵌め合わせた際に原料水供給路１３の溝部１３２を覆う延出部１２６と、を備えている。このようにして形成された凸部１２１の内側は、触媒電極２の陰極電極２３のうち板状電極部２７が配置される第三の凹部１２５となっている。すなわち、第一ケース１１の第二の凹部１１２と第二ケース１２の第三の凹部１２５とによって形成された収容部１１０（図５参照）に触媒電極２が収容されている。

また、図１に示すように、第二ケース１２の嵌め合わせ面１２aと反対側の面１２bには、陰極電極２３の棒状電極部２８が突出している。さらに、前記反対側の面１２bの周縁部には、複数のネジＮ１が所定間隔で設けられ、これによって第一ケース１１と第二ケース１２とが締結されている。

図６(a)は、図５における切断線VI(a)−VI(a)に沿って切断した場合を模式的に示した矢視平面図、図６(b)は、図６(a)における切断線VI(b)−VI(b)に沿って切断した際の矢視断面図、図６(c)は、図６(a)における切断線VI(c)−VI(c)に沿って切断した際の矢視断面図、図７(a)は、図５における切断線VII(a)−VII(a)に沿って切断した場合を模式的に示した矢視平面図、図７(b)は、図７(a)における切断線VII(b)−VII(b)に沿って切断した際の矢視断面図、図７(c)は、図７(a)における切断線VII(c)−VII(c)に沿って切断した際の矢視断面図、図７(d)は、図７(a)における切断線VII(d)−VII(d)に沿って切断した際の矢視断面図であり、図８は、触媒電極２の分解斜視図である。
触媒電極２は、陽イオン交換膜２１と、陽イオン交換膜２１の一方の面（図８中、下面）に圧接された陽極電極２２と、他方の面（図８中、上面）に圧接された陰極電極２３と、を備えている。そして、収容部１１０内で陽極電極２２が第一ケース１１側を向くように触媒電極２が配置されている。

陽極電極２２は、板状電極部２４と、板状電極部２４の陽イオン交換膜２１と反対側の面（図８中、下面）に、略垂直に接合してなる棒状電極部２５とから構成されている。陽極電極２２としては、オゾン発生触媒機能を有した金属を使用し、この金属としては白金又は白金被覆金属を使用することが好ましい。
板状電極部２４は、複数枚の格子状の電極２４１〜２４３が重ねられて構成されている。具体的には、陽イオン交換膜２１側から順に、陽極触媒（マイクログレーチング又は織網）２４１、マイクログレーチング又はフラットロールマイクログレーチング２４２、グレーチング又は電極２４３が重ねられている。ここで、織網とは、細い線材を格子状に織ったものが挙げられ、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、マイクログレーチング２４２は、触媒２４１が薄くて柔らかいために、棒状電極部２５が直接溶接された電極２４３の凹凸から守るために使用しているものである。なお、グレーチング中を通過することにより渦流を生じ、陽極電極２２で発生したオゾン微泡を巻き込んで溶解を早めることができる。また、図面の関係上、複数の格子状の電極２４１〜２４３は図８のみに示した。

棒状電極部２５は、板状電極部２４の陽イオン交換膜２１と反対側に位置する格子状の
電極２４３に、図８中、電極２４３の下面に対して略垂直となるように溶接されている。
棒状電極部２５は、第一ケース１１の第四の凹部１６から第二の凹部１１２内に貫通して
形成された棒状電極部用穴１１５（図５参照）に挿入されて、一方の端部が第四の凹部１
６内でナットｎによって締結されている。この棒状電極部２５の一方の端部は、後述する
取付台３がケース本体１に固定された場合に、取付台３のケース本体１側を向く面３aに
よって押圧されるようになっている。
また、棒状電極部２５は、第二の凹部１１２内において第一ケース１１との間の水密性
を確保するためにシーリングされている。具体的には、棒状電極部２５にＯリング２５３
（図５参照）が嵌めこまれている。これによって棒状電極部用穴１１５を形成する内壁面
にＯリング２５３が当接し、棒状電極部用穴１１５と棒状電極部２５との間の水密性が確
保されている。

陰極電極２３は、陽極電極２２と同様に、板状電極部２７と、板状電極部２７の陽イオン交換膜２１と反対側の面（図８中、上面）に、略垂直に接合してなる棒状電極部２８とから構成されている。陰極電極２３としては、白金、銀、チタン等の金属や薄い銀製金網の表面に塩化銀被覆を施したものを使用することが好ましい。
板状電極部２７は、複数枚の格子状の電極２７１〜２７３が重ねられて構成されている。具体的には陽イオン交換膜２１側から順に、陰極触媒（マイクログレーチング又は織網）２７１、マイクログレーチング又はフラットロールマイクログレーチング２７２、グレーチング又は電極２７３が重ねられている。また、各格子状の電極２７１〜２７３間を水流が通過するようになっている。また、マイクログレーチング２７２は、触媒２７１が薄くて柔らかいために、棒状電極部２８が直接溶接された電極２７３の凹凸から守るために使用しているものである。なお、図面の関係上、複数の格子状の電極２７１〜２７３は図８のみに示した。

棒状電極部２８は、板状電極部２７の陽イオン交換膜２１と反対側に位置する格子状の電極２７３に、図８中、電極２７３の上面に対して略垂直となるように溶接されている。棒状電極部２８は、第二ケース１２の嵌め合わせ面１２aと反対側の面１２bから第三の凹部１２５内に貫通して形成された棒状電極部用穴１２６（図５参照）に挿入されて、一方の端部が前記反対側の面１２bから突出した状態でナットｎによって締結されている。
また、棒状電極部２８は、第三の凹部１２５内において第二ケース１２との間の水密性を確保するためにシーリングされている。具体的には、棒状電極部２８にＯリング２８３（図５参照）が嵌めこまれている。これによって第三の凹部１２５を形成する内壁面にＯリング２８３が当接し、棒状電極部用穴１２６と棒状電極部２８との間の水密性が確保されている。

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。
陽イオン交換膜２１は略矩形状をなし、図６(b),(c)及び図７(b)〜(d)に示すように、陽極電極２２及び陰極電極２３よりも長手方向においてやや長さが長くなっている。つまり、陽イオン交換膜２１は、第一の凹部１１１に収容されるようになっており、陽イオン交換膜２１の長手方向一端部は、陽極電極２２及び陰極電極２３の長手方向一端部よりも長く、原料水供給路１３に臨む部分まで延在している。陽イオン交換膜２１の長手方向他端部は、陽極電極２２及び陰極電極２３の長手方向他端部よりも長く、オゾン水排出路１４及び陰極水排出路１５に臨む部分まで延在している。そして、陽イオン交換膜２１の一端部側で、かつ、原料水供給路１３に臨む面には、陽イオン交換膜２１を貫通して陽極電極２２と陰極電極２３とが互いに連通する連通穴２１１が形成されている（図５，図６(b)，図８参照）。

そして、陽極電極２２、陽イオン交換膜２１及び陰極電極２３が順に重ねられて平板状とされた触媒電極２が収容部１１０内に収容されて、第一ケース１１と第二ケース１２とが嵌め合わされた状態では、第一の凹部１１１内に配置された陽イオン交換膜２１は凸部１２１によって固定される。また、図３及び図５に示すように、第一の凹部１１１に設けられた原料水供給路１３の溝部１３２、オゾン水排出路１４の貫通穴１４１及び溝部１４２、陰極水排出路１５の貫通穴１５１及び溝部１５２の一部（壁面１１１aが切り欠かれた部分を除いた溝部１５２）は、陽イオン交換膜２１によって覆われる。原料水供給路１３の貫通穴１３１は、陽イオン交換膜２１の連通穴２１１に臨み、これによって陽極電極２２側と陰極電極２３側とに連通している。
さらに、原料水供給路１３の溝部１３２は、陽イオン交換膜２１を介して延出部１２６によって覆われ、オゾン水排出路１４の溝部１４２及び貫通穴１４１は、陽イオン交換膜２１を介して蓋部１２３によって覆われる。陰極水排出路１５の溝部１５２のうち壁面１１１aに切り欠かれた部分は、溝部１２４の端部に繋がっている。

したがって、図６(b)に示すように、原料水供給路１３を流通する原料水は、陽極電極２２側に流れるとともに、連通穴２１１を通って陰極電極２３側にも流れるようになっている。その後、図７(b)に示すように、陽極電極２２において発生したオゾン水は、陽極電極２２の平面方向に沿って流れて、陽極電極２２に連通するオゾン水排出路１４の溝部１４２から貫通穴１４１を通ってオゾン水排出口１４３へ排出される。
一方、図７(c)に示すように、陰極電極２３において発生した陰極水は、陰極電極２３の平面方向に沿って流れて、陰極電極２３に連通する溝部１２４を通った後、溝部１５２の切り欠かれた部分から溝部１５２を通り、さらに貫通穴１５１を通って陰極水排出口１５３へと排出される。
このようにして陽イオン交換膜２１の連通穴２１１によって、原料水供給路１３から流れる水が陽極電極２２側と陰極電極２３側とにそれぞれ供給され、陽イオン交換膜２１の連通穴２１１に臨む部分及び陰極水排出路１５の溝部１５２のうち内壁面１１１aを切り欠いた部分を除いて、陽極電極２２と陰極電極２３との間に狭持された陽イオン交換膜２１が第一の凹部１１１と第二ケース１２の凸部１２１とを覆うことによって、陽極電極２２側と陰極電極２３側とに仕切られている。すなわち、オゾン水排出路１４の陽極電極２２に連通する部分と、陰極水排出路１５の陰極電極２３に連通する部分とが、陽イオン交換膜２１によって仕切られるので、陽極電極２２側を流れる水及び生成したオゾン水と、陰極電極２３側を流れる水及び生成した陰極水とが混合しないようになっている。

なお、第一ケース１１の前記反対側の面１１bから突出した陽極電極２２の棒状電極部２５の一端部と、第二ケース１２の前記反対側の面１２bから突出した陰極電極２３の棒状電極部２８の一端部とが、それぞれ電極ターミナルとされ、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。各棒状電極部２５、２８の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２２と陰極電極２３間に印加する直流電圧は、例えば６〜１５ボルトが好ましい。

図９(a)は、取付台３の第一ケース１１側を向く面から見た際の透過正面図、図９(b)は、取付台３の透過上面図、図９(c)は、取付台３の透過側面図である。
図２及び図９に示すように、取付台３は、第一ケース１１の嵌め合わせ面１１aと反対側の面１１bに着脱自在とされ、ケース本体１に取り付けられることによってケース本体１を支持する。取付台３は、直方体状をなし、取付台３の内部に原料水排出路３１、オゾン水排出路３２及び陰極水排出路３３が形成され、水の通路を一カ所に集中させている。
原料水供給路３１は、ケース本体１の原料水供給口１３３に向けて直線状に延在して形成され、原料水供給路３１の一方の端部に第一ケース１１側を向く面（正面）３aから突出して原料水供給管３４が接続されている。原料水供給路３１の他方の端部には、図示しない原料水タンクや原料水タンクに連結されたポンプ等が接続されている。

オゾン水排出路３２は、取付台３の内部において曲げられて形成され、一方の端部が第一ケース１１側を向く面３aから突出してオゾン水排出管３５１が接続されている。他方の端部は前記面３aと垂直な面（側面）３bに延在し、他のオゾン水排出管３５２が接続されている。また、オゾン水排出路３２の途中には、前記面３bへと貫通する分岐路３２１が形成されており、分岐路３２１にオゾン水のオゾン濃度を検出する濃度検出センサ（濃度検出手段）４が挿入されている。

図９(d)は、図９(c)においてオゾン水排出路３２内に濃度検出センサ４が配置されている状態を示した拡大模式図である。分岐路３２１は、オゾン水排出路３２の径のうち下端部に連通するように形成されている。すなわち、オゾン水排出路３２は、分岐路３２１と連通する一部の断面が縦方向に長い長円形状とされており、その他のオゾン水排出路３２の断面は円形状とされている。そして、分岐路３２１から濃度検出センサ４を挿入させて、濃度検出センサ４がオゾン水排出路３２の長円形状部分３２２のうち下端部に配置されている。

濃度検出センサ４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、分岐路３２１からねじ込まれたセンサ取付部４１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３２の下端部（長円形状部分３２２）に配置され、オゾン水排出路３２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２２及び陰極電極２３間に印加する電力量を制御している。
上述のようにオゾン水排出路３２の一部を、その断面積を縦方向に長い長円形状に形成しておき、その長円形状部分３２２の下端部に濃度検出センサ４を配置させることによって、通常、ケース本体１から排出されたオゾン水には酸素ガスが混合されているため、このような気泡はオゾン水排出路３２内の上端部を流通し、下端部には液体であるオゾン水が流通するが、上述したように長円形状部分３２２の下端部に濃度検出センサ４を配置することで、上記気泡に影響されることなく、オゾン水排出路３２における長円形状部分３２２の下端部を流通するオゾン水について、安定して濃度測定を行うことができる。

陰極水排出路３３も、取付台３の内部において曲げられて配されて、一方の端部が第一ケース１１側を向く面３aから突出して陰極水排出管３６１が接続されている。他方の端部は前記面３aと垂直な面（上面）３cに延在し、他の陰極水排出管３６２が接続されている。

そして、原料水供給管３４をケース本体１の原料水供給口１３３に挿入し、オゾン水排出管３５１をオゾン水排出口１４３に挿入し、陰極水排出管３６１を陰極水排出口１５３に挿入させて、かつ、ケース本体１と取付台３とをネジＮ２で締結することによってケース本体１と取付台３とが固定されている。
このとき、取付台３のケース本体１側を向く面３aで、第四の凹部１６内に突出した陽極電極２２の棒状電極部２５の一端部が押圧され、ネジＮ２の締結を調整することによって、陽イオン交換膜２１への圧接力を容易に調整することができる。

次に、上述の構成からなるオゾン水生成装置１００を使用したオゾン水生成方法について説明する。
原料水供給路３１，１３から水を供給すると、陽極電極２２の板状電極部２４に水が流れるとともに、連通穴２１１を介して陰極電極２３の板状電極部２７に水が流れて、各電極部２４，２７で連続接触する。同時に電源装置を駆動させることによって、陽極電極２２及び陰極電極２３の各電極ターミナル（棒状電極２５，２８）を介して陽極電極２２と陰極電極２３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２２側にはオゾン気泡ならびに酸素気泡が発生し、陰極電極２３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１４，３２を通ってオゾン水排出管３５２から外部へ排出される。一方、水素気泡は水に溶解して水素水となり、陰極水排出路１５，３３を通って陰極水排出管３６２から外部に排出される。

また、通電中に、同時に濃度検出センサ４によってオゾン水排出路３２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、陽極電極２２及び陰極電極２３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、本発明の実施の形態によれば、陽イオン交換膜２１の原料水供給路１３に臨む部分に、陽極電極２２と陰極電極２３とが互いに連通する連通穴２１１が設けられ、原料水供給路１３から流れた水が陽極電極２２に供給されるとともに、連通穴２１１を介して陰極電極２３に供給されるので、原料水供給路１３を、陽極電極２２側と陰極電極２３側とでそれぞれ個別に形成して複雑な供給路とすることなく、連通穴２１１を形成するだけで一つの原料水供給路１３を共有して、水を陽極電極２２側と陰極電極２３側とにそれぞれ容易に供給することができる。したがって、構造も単純となり、装置の小型化を図ることができる。
第二の凹部１１２に収容された陽極電極２２と、第三の凹部１２５に収容された陰極電極２３とは、陽極電極２２及び陰極電極２３よりも大きな陽イオン交換膜２１によって覆われるとともに、陽極電極２２に連通するオゾン水排出路１４と陰極電極２３に連通する陰極水排出路１５も、陽イオン交換膜２１に覆われることによってそれぞれ仕切られているので、陽極電極２２側で生成されたオゾン水と、陰極電極２３側で生成された陰極水とが混合することがなく、それぞれオゾン水排出路１４及び陰極水排出路１５内を通って確実に排出させることができる。
ケース本体１に着脱自在な取付台３に、オゾン水排出路３２が設けられ、このオゾン水排出路３２に濃度検出センサ４が設けられているので、濃度検出センサ４によって、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。また、濃度検出センサ４がケース本体１に着脱自在な取付台に設けられていることから、ケース本体１のメンテナンスや交換の場合に濃度検出センサ４を不要に交換する必要がなく、コストを低減することができる。
陽極電極２２の棒状電極部２５は、ケース本体１の外部に突出して設けられ、取付台３がケース本体１に取り付けられることによって、突出した棒状電極部２５が押圧されて陽イオン交換膜２１が押圧されるので、取付台３による押圧力によって陽イオン交換膜２１への圧接力を容易に調整することができる。
さらに、第一ケース１１及び第二ケース１２には、互いに嵌合可能な第一の凹部１１１、第二の凹部１１２、凸部１２１及び第三の凹部１２５が形成されており、また、原料水供給路１３、オゾン水排出路１４、陰極水排出路１５、溝部１１３及び第四の凹部１６等が形成され、いずれもケース本体１の厚さ方向における凹凸のみからなるため、構造が単純で、射出成形によって容易に形成することができ、しかも第一ケース１１と第二ケース１２の組み立ても簡単である。

図１０は、変形例のオゾン水生成装置１００Ａを示したものであり、図５と同様に図３の切断線V−Vに沿って切断した際の矢視断面図である。
オゾン水生成装置１００Ａの第一ケース１１Ａの嵌め合わせ面１１aＡと反対側の面１１bＡに、磁性材料１７Ａが設けられており、また、取付台３Ａの第一ケース１１Ａ側の面３aＡのうち略中央位置には電磁石３７Ａが埋設されている。したがって、第一ケース１１Ａに取付台３Ａを配置することによって、電磁石３７Ａに磁性材料１７Ａが吸引されて第一ケース１１Ａと取付台３Ａとが固定される。このように磁性材料１７Ａ及び電磁石３７Ａを使用することによって、ケース本体１Ａと取付台３Ａとが磁力により吸着されて、ケース本体１Ａと取付台３Ａとを容易に着脱自在な構造とすることができる。また、上述のオゾン水生成装置１００のようにケース本体１と取付台３とをネジＮ２によって締結する手間も省くことができる。
また、オゾン水生成装置１００Ａのその他の構成は、上述したオゾン水生成装置１００と同様であるので、同様の構成部分については同様の数字に英字Ａを付してその説明を省略する。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態において、陽極電極２２の板状電極部２４及び陰極電極２３の板状電極部２７は、それぞれ三枚の電極２４１〜２４３，２７１〜２７３から構成するとしたが、その枚数は、三枚に限らず一枚や二枚、四枚以上であっても構わない。

図１は、オゾン水生成装置１００の外観斜視図である。 オゾン水生成装置１００の分解斜視図である。 オゾン水生成装置１００を構成するケース本体（第一ケース１１及び第二ケース１２）１の斜視図である。 第一ケース１１及び第二ケース１２を嵌め合わせた状態で、第一ケース１１側から見た際の透過平面図である。 第一ケース１１に取付台３を取り付けた状態で、図４における切断線V−Vに沿って切断した際の矢視断面図である。 (a)は、図５における切断線VI(a)−VI(a)に沿って切断した場合を模式的に示した矢視平面図、(b)は、図６(a)における切断線VI(b)−VI(b)に沿って切断した際の矢視断面図、(c)は、図６(a)における切断線VI(c)−VI(c)に沿って切断した際の矢視断面図である。 (a)は、図５における切断線VII(a)−VII(a)に沿って切断した場合を模式的に示した矢視平面図、(b)は、図７(a)における切断線VII(b)−VII(b)に沿って切断した際の矢視断面図、(c)は、図７(a)における切断線VII(c)−VII(c)に沿って切断した際の矢視断面図、(d)は、図７(a)における切断線VII(d)−VII(d)に沿って切断した際の矢視断面図である。 触媒電極２の分解斜視図である。 (a)は、取付台３の第一ケース１１側を向く面から見た際の透過正面図、(b)は、取付台３の透過上面図、(c)は、取付台３の透過側面図、(d)は、図９(c)においてオゾン水排出路３２内に濃度検出センサ４が配置されている状態を示した拡大模式図である。 変形例のオゾン水生成装置１００Ａを示したものであり、図５と同様に図３の切断線V−Vに沿って切断した際の矢視断面図である。

符号の説明

１，１Ａ ケース本体
３ 取付台
４ 濃度検出センサ（濃度検出手段）
１３ 原料水供給路
１４，３２ オゾン水排出路
１５ 陰極水排出路
１７Ａ 磁性材料
２１ 陽イオン交換膜
２２ 陽極電極
２３ 陰極電極
３７Ａ 磁石
１００，１００Ａ オゾン水生成装置
１４３ オゾン水排出口
１５３ 陰極水排出口
２１１ 連通穴
２５１ 棒状電極部

Claims (6)

1. 陽極電極と陰極電極との間に陽イオン交換膜が狭持されてなる触媒電極に、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、
   前記触媒電極が収容されたケース本体に、前記陽極電極及び前記陰極電極に水を供給する原料水供給路が設けられ、
   前記陽イオン交換膜の前記原料水供給路に臨む部分に、前記陽極電極と前記陰極電極とが互いに連通する連通穴が設けられ、
   前記原料水供給路から流れた水が、前記陽極電極及び前記陰極電極のうち一方の電極に供給されるとともに、前記連通穴を介して他方の電極に供給されることを特徴とするオゾン水生成装置。
2. 前記ケース本体に、前記陽極電極に連通して、前記陽極電極で生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路と、前記陰極電極に連通して、前記陰極電極で生成された陰極水を排出する陰極水排出路とが、それぞれ設けられ、
   前記オゾン水排出路及び前記陰極水排出路の各排出口が前記ケース本体の同一面に隣接して設けられ、
   前記オゾン水排出路の前記陽極電極に連通する部分と、前記陰極水排出路の前記陰極電極に連通する部分とが、前記陽極電極と前記陰極電極との間に狭持された前記陽イオン交換膜によって仕切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. 前記ケース本体を支持するとともに着脱自在な取付台を備え、
   前記取付台に、前記ケース本体に設けられた前記オゾン水排出路に接続される他のオゾン水排出路が設けられ、前記取付台に設けられた前記オゾン水排出路に、オゾン水のオゾン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２に記載のオゾン水生成装置。
4. 前記陽極電極は、前記ケース本体の外部に突出して設けられ、
   前記取付台が前記ケース本体に取り付けられることによって、突出した前記陽極電極が押圧されて前記陽イオン交換膜が押圧される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. 前記ケース本体の少なくとも一部が磁性材料からなり、前記取付台に磁石が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載のオゾン水生成装置。
6. 前記磁石は電磁石であることを特徴とする請求項５に記載のオゾン水生成装置。

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