JP6249200B1 - 電解セル及びそれを用いたオゾン水噴出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)本発明の第1の観点は、オゾン水を生成する電解セルであって、板状の第1ホルダーと、前記第1ホルダーの内側に配置された板状の陰極と、前記陰極の前記第1ホルダーとは反対側に配置された板状のイオン交換膜と、前記イオン交換膜の前記陰極とは反対側に配置された棒状の陽極及び陽極端子と、前記陽極及び前記陽極端子が載置された板状の第2ホルダーと、を備えることを特徴とする。
まず、オゾン水噴出装置の一態様として、オゾン水スプレー1を取り上げて説明する。オゾン水スプレー1は、図1に示すように、容器10と、容器10に取り付けられるヘッド20と、容器10とヘッド20を連通する第1チューブ30及び第2チューブ40と、第2チューブ40に取り付けられる電解セル50と、を備えている。さらに、実施形態では、第2チューブ40の途中にオゾン溶存フィルタ60が設けられている。以下、各別に説明する。なお、原料水RWは、電解セル50に、側面からの方向(矢印X)又は底面からの方向(矢印Y)の2つの方向をもって吸入されるが、詳しくは、電解セル50の項で説明する。
容器10は、原料水RWを収容する容器本体11と、容器本体11にヘッド20を取り付けるための取付部12と、を備えている。また、容器10は、取付部12とは別に、原料水RWや添加剤等を注入するための給水口13を備えている。図1では、容器本体11の形状を、側面視において上方に向かって凸の略五角形のものを示している。これは、トリガー22に指を掛けたときに掌で容器本体11を握りやすいように考慮されているものであるが、特にこれに限定されるものではない。例えば側面視において円錐形等のものであってもよい。
容器本体11の取付部12に取り付けられるヘッド20は、ヘッド本体21と、ヘッド本体21の前方下側に設けられたトリガー22と、ヘッド本体21の前方中央に設けられたノズル23と、ヘッド本体21の内部に設けられた制御部24及びバッテリー25とを備えている。さらに、バッテリー25ひいては電解セル50が稼働していることを示すLEDランプ26を備えている。ヘッド本体21は、硬質材料で形成されており、その形状は、図示されているものに限定されるものではない。
第1チューブ30は、その上端において、ヘッド本体21の内部に設けられているピストン・シリンダー機構(不図示)に接続されている。他方、その下端には、電解セル50に接続されている第2チューブ40が嵌合されている。ところで、トリガー22を操作しても最初においては電解されていない原料水RWがノズル23から噴霧される、いわゆる「無駄打ち」が生じる。この傾向は、特に電解セル50からノズル23までの距離が長くなればなるほど、顕著となる。
図2は、図1に示した第2チューブ40、電解セル50及びオゾン溶存フィルタ60の部分を拡大して示している。第2チューブ40は、図2に示すように、その上端において、第1チューブ30の下端に嵌合されている。他方、その下端には、電解セル50の排出口50bに接続されている。ここでは、第2チューブ40、電解セル50及びオゾン溶存フィルタ60の組合せを一体的にモジュール化した場合を示しており、第1チューブ30に容易に着脱できる。なお、第2チューブ40は、第1チューブ30とともに、一体的に形成して1つのチューブとしてもよい。
第2チューブ40には、電解セル50の下流側にオゾン溶存フィルタ60が設けられている。オゾン溶存フィルタ60は、オゾン水OWのオゾン溶存濃度を高めるため、電解セル50で発生して大きな気泡を形成しているオゾンO3を微小な気泡に変換し、オゾン水OWのオゾン溶存濃度を高めるためのものである。
電解セル50は、分離式のものであって、原料水RWを電気分解して、水素H2と、酸素O2及びオゾンO3を分離して生成する。まず、電解セル50の原理について、図3及び図4を用いて説明する。
3H2O=O3+6H++6e−
接触面積を増やすことができ、電解の効率が向上する。また、陽極54及び/又は陰極52を板状とすると、塊状のものに比べて、原料水RWとの接触面積を増やすことができ、電解の効率が向上する。
イオン交換膜53は、陽極54に巻かれるようにして配置されてもよい。このように配置することで、電解の効率を向上できる。
続いて、図7を参照して、電解セル50の変形例を説明する。すなわち、図7に示した態様では、第2ホルダー56の吸入用スリット56cに代えて、第1ホルダー51及び第2ホルダー56が、それらの上流側側面の対応する位置に、原料水RWの吸入口50aとして第1吸入用貫通凹部51g1及び第2吸入用貫通凹部56g2をそれぞれ有している。オゾン水OWの排出口50bとしての第1排出用貫通凹部51f1及び第2排出用貫通凹部56f2は、図6の態様と同じである。
上記ではオゾン水スプレー1の一例を説明したが、種々の変形が可能であるので、以下に説明する。
また、図1では、容器10の内部に電解セル50が配置された構成のオゾン水スプレー1を示したが、電解セル50を採用するにあたっては、種々の変形が可能である。例えば、図9及び図10に示すように、スプレーガンタイプとすることもできる。図9は、容器10がスプレーガン70の銃身部71に位置した例を示しており、電解セル50は、スプレーガン70のノズル72と容器10の取付部12との間に配置されている。図10は、容器10がスプレーガン70の撃鉄部73に位置した例を示しており、電解セル50は、スプレーガン70のノズル72と容器10の取付部12との間に配置されている。
さらに、上記では、オゾン水噴出装置の例として、オゾン水OWを霧状に噴霧するオゾン水スプレー1を取り上げて説明したが、本実施形態に係るオゾン水噴出装置はスプレータイプに限られるものではない。他の態様として、例えば、オゾン水OWをシャワー状、ストレート状、泡状等によって噴出するように構成することもできる。シャワー状及び/又はストレート状に噴出するには、例えばポリタンクとシャワー装置と電解セル50によってオゾン水噴出装置を構成し、ポリタンクに原料水RWを注入しておき、シャワー装置のホースに取り付けられた電解セル50を原料水RWに水没させておけばよい。シャワー装置では、原料水RWをシャワー状とストレート状に切り替えて噴出させられることはもちろんである。また、電解セル50を水道蛇口に連結できるような躯体に収容し、その躯体を水道蛇口に連結させて、水道水からオゾン水OWを生成してシャワー状とストレート状に切り替えて排出させるようにしてもよい。さらに、泡状に噴出するには、例えばスプレータイプのヘッド20を押圧すれば空気を吸入することができるように構成し、オゾン水OWと空気を混合して泡状にして噴出させるようにしてもよい。
さらに、別の変形例を図11(a)及び図11(b)を用いて説明する。
この変形例は、オゾン水スプレー1に記憶された使用履歴情報HIを管理端末2によって確認できるようにしたものである。
図11(a)はオゾン水スプレー1の制御部24と管理端末2の制御部200との連携を示す説明図であり、図11(b)はオゾン水スプレー1と管理端末2との関係を説明する概念図である。
また、ヘッド20は、オゾン水OWを生成して噴霧するための操作部であるトリガー22と、トリガー22の操作に応じて発生する信号を検出するスイッチSWと、を有する。
そして、スイッチSWがトリガー22の操作に応じて発生する信号を検知すると、制御部24は、電解セル50(不図示)に電圧を印加すると同時に、使用履歴情報HIを記憶する。このように、トリガー22の操作は、オゾン水OWの噴霧と、電解セル50に電圧を印加する指示と、使用履歴情報HIを記憶する指示とを兼ねるので、トリガー22の操作に応じた使用履歴情報HIが確実に得られる。
通信モジュール300は、有線通信モジュール301及び無線通信モジュール302の両方を備えてもよい。有線通信モジュール301及び無線通信モジュール302を両方備えると、例えば、USB等の有線通信モジュール301を用いてバッテリー25(不図示)の充電も行うことができる。また、有線ケーブル(不図示)を用いて、オゾン水スプレー1と管理端末2との間で有線通信ができる。さらに、オゾン水スプレー1と管理端末2との間で無線通信を確立する前に、オゾン水スプレー1と管理端末2とのID照合やペアリングを行うことができる。加えて、無線通信モジュール302を用いて近距離無線通信を行うことができるので、利便性がよい。
メモリ304は、スイッチSWがトリガー22の操作に応じて発生する信号を検知した時刻(例えば、年月日時分秒)を、信号の検知ごとに1ずつ追加されるカウント値と紐付けられた噴出時刻として記憶する。
また、メモリ304は、バッテリー25で発生する電圧を昇圧する超昇圧プログラムを含む制御プログラムや、噴出時刻とカウント値から使用回数を演算するためのプログラム等の各種プログラムを記憶する。
印加電圧値は、センサ部305の電圧計からの信号であり、電解セル50に印加された電圧である。印加電圧値を使用履歴情報HIとすることで、例えば、電解セル50に、予め設定された適切な電圧が印加されたかどうかを確認できる。
電流値は、センサ部305の電流センサからの信号である。電流値を使用履歴情報HIとすることで、例えば、バッテリー25の残量を推測したり、電気系統の故障を検出したり、空打ち(原料水RWが無い又は不十分であるのにもかかわらず、電解セル50に電圧が印加されること)を検出したりできる。
水位は、センサ部305の水位センサからの信号である。水位を使用履歴情報HIとすることで、例えば、水位が減ってきたことがわかり、原料水RWを補充するタイミングを管理者等に通知できる。
噴出量は、センサ部305の流量センサからの信号である。なお、流量センサからの信号の代わりに、水位センサからの信号の前回値と今回値との差を用いてもよい。噴出量を使用履歴情報HIとすることで、例えば、予め定められた適切な量の噴出がなされたかどうかを確認できる。
位置情報は、センサ部305のGPSセンサ等によって測位された位置座標である。位置情報を使用履歴情報HIとすることで、例えば、適切な場所で使用されたかどうかを確認でき、紛失や盗難の際の追跡が容易になる。
使用回数は、使用者又は管理者が指定した所定の時間帯における使用回数であり、所定の時間帯におけるスイッチSWが検知した信号のカウント値から演算する。使用回数を使用履歴情報HIとすることで、例えば、予め定められた適切な回数の噴出がなされたかどうかを確認できる。
電圧センサは、オゾン水OWを噴出するごとに電圧を計測するものであり、制御部24が備える制御回路において電解セル50と並列に設けられる。
電流センサは、オゾン水OWを噴出するごとに電流を計測するものであり、制御部24が備える制御回路において電解セル50と直列に設けられる。
水位センサは、容器10内の原料水RWを計測するものであり、例えば、フロート式等の接触式水位センサでよく、容器10の重量や原料水RWを噴出する際の負荷等から間接的に換算してもよい。
流量センサは、オゾン水OWを噴出するごとに噴出量を計測するものである。
GPSセンサは、ヘッド20に設けられ、オゾン水OWを噴出するごとにオゾン水スプレー1の位置座標を測位する。
通信モジュール210は、有線通信モジュール211及び無線通信モジュール212の両方を備えてもよい。有線通信モジュール211及び無線通信モジュール212を両方備えると、例えば、有線ケーブル(不図示)を用いて、オゾン水スプレー1と管理端末2との間で有線通信ができるとともにオゾン水スプレー1と管理端末2とのID照合を行うことができ、無線通信モジュール212を用いて近距離無線通信を行うこともできるので、利便性がよい。
メモリ214は、少なくとも、使用履歴情報HIを格納し、記憶する。
モニタ215は、例えば、使用履歴情報HIに関連する情報を表示する。
インターネット接続モジュール216は、使用履歴情報HIに関連する情報をインターネット回線INTを介して、例えば、管理サーバ(図示せず)に送信したり、インターネット回線INTを介して、プログラム更新情報等を受信したりするために用いられる。
入力インターフェース217は、使用者による操作を検知する。
なお、モニタ215による表示機能と入力インターフェース217による入力機能とを統合して、タッチパネルモニタとしてもよい。
(1)容器10、ヘッド20、第1チューブ30、第2チューブ40及び電解セル50を組み立てて、オゾン水スプレー1を用意する。容器10内に原料水RWを充填しておき、ヘッド20に設けられたバッテリー25は充電された状態にしておく。
(2)オゾン水スプレー1のトリガー22を操作して、電解セル50内の原料水RWを電気分解し、オゾン水OWを対象物に対して噴霧する。この際、トリガー22の操作に応じて、噴出時刻、印加電圧値、電流値、水位、噴出量、位置情報等の使用履歴情報HIがオゾン水スプレー1のメモリ304に記憶される。そして、トリガー22を操作するごとに、使用履歴情報HIが更新される。
(3)使用履歴情報HIを確認したい場合は、まず、管理する対象となるオゾン水スプレー1に対して、スマートフォン(管理端末2)を近接させ、無線通信モジュール212と無線通信モジュール302とのペアリングを実行し、無線回線を確立する。
(4)ペアリングが完了すると、スマートフォン(管理端末2)のモニタ215に、使用履歴情報HIの受信をするかどうかの確認を求める表示がポップアップするので、その表示の部分をタッチする等して操作する。その操作により、スマートフォン(管理端末2)からオゾン水スプレー1に向けて送信要求RQが送信される。
(5)オゾン水スプレー1は、送信要求RQを受信すると、メモリ304に記憶された使用履歴情報HIを、確立された無線回線を通じて、スマートフォン(管理端末2)に向けて送信する。
(6)スマートフォン(管理端末2)は、受信した使用履歴情報HIをメモリ214に記憶する。
(7)メモリ214に記憶された使用履歴情報HIは、スマートフォン(管理端末2)のモニタ215に表示される。
このようにして、オゾン水スプレー1に記憶された使用履歴情報HIが、スマートフォン(管理端末2)で適時に簡単に確認できるので、オゾン水スプレー1を使用したときの情報を適時把握することができる。よって、病院や介護施設における使用履歴の管理、宅配便の配送者や訪問介護者等による使用履歴の管理及び食品に対するHACCPによる管理等のために有用である。
さらに、図12(a)、図12(b)、図12(c)、図12(d)及び図13を参照して、電解セル50の変形例を説明する。
図12(a)は、電解セル50の変形例における平面図である。
図12(b)は、電解セル50の変形例における正面図である。
図12(c)は、電解セル50の変形例における底面図である。
図12(d)は、図12(a)のB矢視断面図である。
図13は、電解セル50の変形例を示す分解斜視図である。
変形例6における電解セル50は、図5及び図7に示した実施形態における電解セル50と比べて、主に、第1ホルダー510、第2ホルダー520、陰極530、イオン交換膜540、陽極550及び陽極端子560の形状が異なり、また、第1ホルダー510と第2ホルダー520との締結構造が異なるので、以下では異なる部分について説明し、その他の共通する部分については、説明を省略する場合がある。
なお、陰極530及び陽極端子560のそれぞれからは、図示しないリード線が電解セル50の外部に取り出される。
次に、変形例7を説明する。
図14(a)は、ジャケット600が装着されたオゾン水スプレー1の前斜視図であり、図14(b)は、ジャケット600が装着されたオゾン水スプレー1の後斜視図である。
図15は、ジャケット600とオゾン水スプレー1の分解斜視図である。
図16は、ジャケット600が装着されたオゾン水スプレー1の説明図である。
図1に示す実施形態では、バッテリー25や制御部24や通信モジュール300をヘッド20に内蔵しているが、変形例7では、バッテリー25や制御部24や通信モジュール300をヘッド20の外部に装着したジャケット600に内蔵している。
なお、ボトムジャケット610は、容器10に係止されてよく、容器10に係止されなくてもよい。
なお、ヘッドジャケット620は、容器10に係止されてもよく、ヘッド20に係止されてもよく、容器10及びヘッド20のいずれにも係止されなくてもよい。
ボトムジャケット610に内蔵されたバッテリー25は、ボトムジャケット610に設けられたUSB端子を介して有線により充電してもよく、非接触給電によって充電を行ってもよく、充電された代替のバッテリー25と交換してもよい。
バッテリー25、制御部24又は通信モジュール300は、配線空間Sの内部に設けてもよい。例えば、バッテリー25はボトムジャケット610に内蔵し、制御部24は配線空間S内部の下部に設け、通信モジュール300は容器10側部の下部に設けてもよい。
また、オゾン水スプレー1にジャケット600を装着することで、配線空間S内にリード線を覆い隠すことができ、すっきりとした外観が得られ、美観に優れる。
さらに、オゾン水スプレー1にジャケット600を装着することで、把持しやすくなり、扱いが容易になる。
10…容器
11…容器本体
12…取付部
13…給水口
20…ヘッド
21…ヘッド本体
22…トリガー
23…ノズル
24…制御部
25…バッテリー
26…LEDランプ
27…USB端子
28…USBケーブル
30…第1チューブ
40…第2チューブ
50…電解セル
60…オゾン溶存フィルタ
61…構造物(スパイラル状の)
RW…原料水
OW…オゾン水
Claims (9)
- オゾン水噴出装置であって、
容器と、
前記容器の取付部に取り付けられるヘッドと、
前記容器と前記ヘッドを連通するチューブと、
前記チューブに取り付けられる電解セルと、を備え、
前記電解セルは、
オゾン水を生成する電解セルであって、
第1ホルダーと、
前記第1ホルダーの内側に配置された陰極と、
前記陰極の前記第1ホルダーとは反対側に配置されたイオン交換膜と、
前記イオン交換膜の前記陰極とは反対側に配置された陽極及び陽極端子と、
前記陽極及び前記陽極端子が載置された第2ホルダーと、を備え、
前記電解セルは、前記容器の底部において、横置き状態で配置されている
ことを特徴とするオゾン水噴出装置。 - 制御部を更に備え、前記制御部は、前記電解セルに印加する電圧を制御し、
前記制御部は、噴出時刻、印加電圧値、電流値、水位、噴出量、位置情報又は使用回数を含む使用履歴情報を記憶し、
前記ヘッドは、オゾン水を生成して噴霧するための操作部であるトリガーと、前記トリガーの操作に応じて発生する信号を検出するスイッチと、を有し、
前記制御部は、前記スイッチが前記信号を検知すると、前記電解セルに電圧を印加すると同時に、前記使用履歴情報を記憶することを特徴とする請求項1に記載のオゾン水噴出装置。 - オゾン水噴出装置であって、
容器と、
前記容器の取付部に取り付けられるヘッドと、
前記容器と前記ヘッドを連通するチューブと、
前記チューブに取り付けられる電解セルと、を備え、
前記電解セルは、
オゾン水を生成する電解セルであって、
第1ホルダーと、
前記第1ホルダーの内側に配置された陰極と、
前記陰極の前記第1ホルダーとは反対側に配置されたイオン交換膜と、
前記イオン交換膜の前記陰極とは反対側に配置された陽極及び陽極端子と、
前記陽極及び前記陽極端子が載置された第2ホルダーと、を備え、
制御部を更に備え、前記制御部は、前記電解セルに印加する電圧を制御し、
前記制御部は、噴出時刻、印加電圧値、電流値、水位、噴出量、位置情報又は使用回数を含む使用履歴情報を記憶し、
前記ヘッドは、オゾン水を生成して噴霧するための操作部であるトリガーと、前記トリガーの操作に応じて発生する信号を検出するスイッチと、を有し、
前記制御部は、前記スイッチが前記信号を検知すると、前記電解セルに電圧を印加すると同時に、前記使用履歴情報を記憶することを特徴とするオゾン水噴出装置。 - 有線通信モジュール又は無線通信モジュールを更に備え、前記有線通信モジュール又は前記無線通信モジュールは、前記使用履歴情報を管理端末に送信することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のオゾン水噴出装置。
- 前記第2ホルダーは、その底面に、原料水の吸入口として吸入用スリットを有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のオゾン水噴出装置。
- 前記第1ホルダー及び前記第2ホルダーは、それらの上流側側面の対応する位置に、原料水の吸入口として第1吸入用貫通凹部及び第2吸入用貫通凹部をそれぞれ有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のオゾン水噴出装置。
- 前記容器は、原料水及び/又は添加剤を注入するための給水口を有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のオゾン水噴出装置。
- 前記電解セルよりも下流側で前記チューブに設けられたオゾン溶存フィルタを更に備えることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のオゾン水噴出装置。
- 前記ヘッドは、充電可能なバッテリーを有することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のオゾン水噴出装置。
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