JP6937475B2 - Electrolytic liquid generator - Google Patents
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Description
本開示は、電解液体生成装置に関する。 The present disclosure relates to an electrolytic liquid generator.
従来、電解液体生成装置として、陽極と、導電性膜と、陰極とを積層させて形成した電解部を有し、当該電解部でオゾン(電解生成物)を生成してオゾン水(電解液体)を得られるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as an electrolytic liquid generator, it has an electrolytic part formed by laminating an anode, a conductive film, and a cathode, and the electrolytic part generates ozone (electrolytic product) to generate ozone water (electrolytic liquid). Is known (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献1に記載の電解部は、電極としての陰極に形成された孔と導電性膜に形成された孔とを連通させた溝部を有している。そして、電解部に電圧を印加することで、溝部に導入された水を電解処理してオゾンを生成している。 The electrolytic portion described in Patent Document 1 has a groove portion in which a hole formed in a cathode as an electrode and a hole formed in a conductive film are communicated with each other. Then, by applying a voltage to the electrolytic portion, the water introduced into the groove portion is electrolyzed to generate ozone.
上記従来の技術では、陰極に形成された孔と導電性膜に形成された孔が同一の形状をしている。すなわち、陰極に形成された孔および導電性膜に形成された孔は、平面視における輪郭形状および大きさが同一となるように形成されている。そして、各孔の輪郭線を重ね合わせるように陰極と導電性膜とを積層することで溝部を形成している。 In the above-mentioned conventional technique, the holes formed in the cathode and the holes formed in the conductive film have the same shape. That is, the holes formed in the cathode and the holes formed in the conductive film are formed so that the contour shapes and sizes in a plan view are the same. Then, the groove portion is formed by laminating the cathode and the conductive film so as to overlap the contour lines of the holes.
しかしながら、上記従来の技術では、陰極が導電性膜に対して積層方向と交差する方向に相対的に位置ずれすると、陰極と導電性膜との電解面積(接触面積)が変化するため、電解部を流れる電流の電流密度が変化してオゾンの生成効率が変動してしまう。 However, in the above-mentioned conventional technique, when the cathode is displaced relative to the conductive film in the direction intersecting the stacking direction, the electrolytic area (contact area) between the cathode and the conductive film changes. The current density of the current flowing through the circuit changes and the efficiency of ozone production fluctuates.
そこで、本開示は、電解生成物の生成効率をより安定化させることが可能な電解液体生成装置を得ることを目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to obtain an electrolytic liquid generating apparatus capable of further stabilizing the production efficiency of an electrolytic product.
本開示の電解液体生成装置は、互いに隣り合う電極間に導電性膜が介在するように積層された積層体を有し、液体を電解処理する電解部と、前記電解部が内部に配置されるハウジングと、を備えている。また、前記ハウジングには、前記ハウジングには、前記電解部に供給される液体が流入する流入口と前記電解部で生成される電解液体が流出する流出口とを有し、通液方向が前記積層体の積層方向と交差する方向となる流路が形成されている。また、前記電解部には、前記流路に開口するとともに、前記導電性膜と前記電極との界面の少なくとも一部が露出する溝部が形成されている。また、前記溝部は、前記導電性膜に形成された導電性膜側溝部と、前記電極に形成されて前記導電性膜側溝部に連通する電極側溝部と、を備えている。そして、前記積層体の積層方向に沿って視た状態で、前記導電性膜側溝部の形状と前記電極側溝部の形状とが異なっている。 The electrolytic liquid generator of the present disclosure has a laminated body in which a conductive film is interposed between electrodes adjacent to each other, and an electrolytic portion for electrolytically treating a liquid and the electrolytic portion are arranged inside. It has a housing and. Further, the housing has an inflow port into which the liquid supplied to the electrolytic part flows in and an outflow port into which the electrolytic liquid generated in the electrolytic part flows out, and the liquid passing direction is the said. A flow path is formed that intersects the stacking direction of the laminated body. Further, the electrolytic portion is formed with a groove portion that opens into the flow path and exposes at least a part of the interface between the conductive film and the electrode. Further, the groove portion includes a conductive film side groove portion formed on the conductive film and an electrode side groove portion formed on the electrode and communicating with the conductive film side groove portion. The shape of the conductive film-side gutter and the shape of the electrode-side gutter are different when viewed along the stacking direction of the laminate.
本開示によれば、電解生成物の生成効率をより安定化させることが可能な電解液体生成装置を得ることができる。 According to the present disclosure, it is possible to obtain an electrolytic liquid generator capable of further stabilizing the production efficiency of the electrolytic product.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本開示が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The present disclosure is not limited by this embodiment.
以下では、電解液体生成装置として、オゾン(電解生成物)を発生させ、当該オゾンを水(液体)に溶解させることでオゾン水(電解水:電解液体)を生成するオゾン水生成装置を例示する。なお、オゾン水は、殺菌や有機物分解に有効であるため水処理分野や食品、医学分野において広く利用されており、残留性がないことや、副生成物を生成しないという利点を有するものである。 In the following, as an electrolytic liquid generator, an ozone water generator that generates ozone (electrolyzed product) and dissolves the ozone in water (liquid) to generate ozone water (electrolyzed water: electrolytic liquid) will be illustrated. .. Since ozone water is effective for sterilization and decomposition of organic substances, it is widely used in the fields of water treatment, foods, and medicine, and has the advantages of having no persistence and not producing by-products. ..
また、以下では、流路の延在方向を通液方向(液体が流れる方向)X、流路の幅方向を幅方向(通液方向を横切る方向)Y、電極や導電性膜が積層される方向を積層方向Zとして説明する。なお、本実施形態では、積層方向Zは、電解液体生成装置を電極ケース蓋が上側となるように配置した状態における上下方向が積層方向Zになっている。 Further, in the following, the extending direction of the flow path is the liquid passing direction (the direction in which the liquid flows) X, the width direction of the flow path is the width direction (the direction crossing the liquid passing direction) Y, and the electrodes and the conductive film are laminated. The direction will be described as the stacking direction Z. In the present embodiment, the stacking direction Z is the stacking direction Z in the vertical direction when the electrolytic liquid generator is arranged so that the electrode case lid is on the upper side.
本実施形態にかかるオゾン水生成装置1は、図1および図2に示すように、ハウジング10を有しており、このハウジング10の内部に流路11が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the ozone water generator 1 according to the present embodiment has a
さらに、流路11が形成されたハウジング10の内部には、電解部50が流路11に臨むように配置されている。そして、流路11内を流れる水が電解部50によって電解処理されるようになっている。本実施形態では、電解部50は、図2および図3に示すように、上面(積層方向Zの一方側の面)50aが流路11に臨むようにハウジング10内に配置されている。
Further, inside the
この電解部50は、図1および図2に示すように、陽極(電極)54と陰極(電極)55との間、すなわち、互いに隣り合う電極間に、導電性膜56が介在するように積層された積層体51を有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
一方、流路11は、電解部50に供給される液体が流入する流入口111と、電解部50で生成されるオゾン水が流出する流出口112と、を備えており、通液方向Xが積層体51の積層方向Zと交差する方向となるようにハウジング10に形成されている。
On the other hand, the
さらに、積層体51には、流路11に開口するとともに、導電性膜56と電極(陽極54や陰極55)との界面57,58の少なくとも一部が露出する溝部52が複数形成されている(図3参照)。なお、溝部52は、積層体51に少なくとも1個形成されていればよい。
Further, the laminated
本実施形態では、このような溝部52を積層体51に形成することで、流入口111から流路11内に供給された水を溝部52内に導入できるようにしている。そして、主に溝部52内に導入された水に電気化学反応を起こす電解処理を施すことで、電解生成物としてのオゾン70が溶解したオゾン水が生成されるようにしている。
In the present embodiment, by forming such a
ハウジング10は、例えば、PPS等の非導電性の樹脂を用いて形成することができる。本実施形態では、ハウジング10は、上方に開口して電解部50が収容される凹部23が形成された電極ケース20と、電極ケース20の開口を覆う電極ケース蓋40と、を備えている。
The
電極ケース20は、図1に示すように、底壁部21と、底壁部21の周縁部に連設された周壁部22と、を備えており、上方に開口する略箱状をしている。すなわち、電極ケース20には、底壁部21の内面21aと周壁部22の内面22aとによって画成され、上方に開口する凹部23が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
そして、開口側(上側)から電解部50を凹部23内に導入することで、電解部50が凹部23内に収容されるようにしている。なお、凹部23の開口は、積層方向Zに沿って視た電解部50の輪郭形状よりも大きくなるように形成されており、積層方向を上下方向Zに一致させた電解部50をそのままの姿勢で凹部23内に挿入できるようになっている。
Then, the
さらに、本実施形態では、電解部50は、弾性体60を介して凹部23内に収容されている。すなわち、電解部50は、当該電解部50と電極ケース20との間に弾性体60を介在させるとともに、電解部50の下面50bに弾性体60を当接させた状態で、凹部23内に収容されている。この弾性体60は、例えば、ゴム、プラスチック、金属ばね等の弾力性を有する材料を用いて形成することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、電極ケース蓋40を電極ケース20に取り付けた際に、電解部50と電極ケース蓋40との間に流路11が形成されるようにしている。この流路11は、電解部50が臨む部位における断面積(通液方向Xと直交する面で切断したときの流路11の面積)がほぼ同一となるように形成するのが好ましい。
Further, in the present embodiment, when the
電極ケース蓋40は、略長方形の板状の蓋部本体41と、蓋部本体41の下部中央から下方に突設されて、電極ケース20の凹部23に挿入される突部42と、を備えている。
The
また、蓋部本体41における突部42の周縁部には、溶着用の嵌合凹部411が全周にわたって形成されている。そして、電極ケース蓋40を電極ケース20に取り付ける際には、電極ケース20の開口の周囲に全周にわたって形成された溶着用の嵌合突部241が、嵌合凹部411に挿入されるようにしている(図2参照)。
Further, a
本実施形態では、電極ケース20の周壁部22の上端に、外方に向けて略水平に延在するフランジ部24を全周にわたって連設するとともに、このフランジ部24に、上方に突出する嵌合突部241を電極ケース20の開口を囲うように形成している。そして、突部42を凹部23に挿入させつつ、嵌合凹部411に嵌合突部241を挿入した状態で、電極ケース蓋40と電極ケース20とを溶着させている。
In the present embodiment, a
なお、電極ケース蓋40と電極ケース20との間にシール材を介した状態で、電極ケース蓋40を電極ケース20にネジ止めすることにより、電極ケース蓋40を電極ケース20に取り付けることも可能である。
It is also possible to attach the
また、突部42の下面側における幅方向Yの両端および中央には、電解部50を下方に向けて押圧する突起部421が形成されている。具体的には、弾性体60を介して凹部23内に電解部50を収容し、電極ケース蓋40を電極ケース20に取り付けた際に、電極ケース蓋40に設けられた突起部421によって電解部50が下方に押圧されるようにしている。
Further,
このように、本実施形態では、電解部50を下方に押圧することで、弾性体60によって電解部50の全体に一定の圧力がかけられるようにし、電解部50を構成する各部材の密着性をより高められるようにしている。
As described above, in the present embodiment, by pressing the
なお、本実施形態では、弾性体60には、積層方向Zに貫通する貫通穴61が長手方向(通液方向X)に沿って複数形成されており、電解部50によって押圧された際に、弾性体60が貫通穴61側にも変形できるようにしている。このように、弾性体60を貫通穴61側にも変形させることで、電解部50によって押圧された弾性体60による電極ケース20の圧迫が抑制されるようにしている。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、蓋部本体41の上面に溝412を設けており、オゾン水生成装置1を固定する際の位置決め、引っかかり、逆入れ防止等に、この溝412を活用できるようにしている。このような溝412を設けるようにすれば、オゾン水生成装置1をオゾン70の発生が必要な機器に、より容易に間違えることなく組み込むことが可能になる。
Further, in the present embodiment, a
このように、オゾン水生成装置1は、他の機器や設備に組み込まれた状態で使用することが可能である。このオゾン水生成装置1を他の機器や設備に組み込む際には、流入口111が下、流出口112が上になるように立てた状態で配置するのが好ましい。そして、流入口が下、流出口が上となるようにオゾン水生成装置1を配置すれば、電極界面で発生したオゾンを、浮力によって、速やかに電極界面から引き離すことができる。すなわち、電極界面で発生したオゾンを、気泡成長する前に速やかに電極界面より引き離すことができる。これにより、オゾンが水に溶け込みやすくなり、オゾン水の生成効率が向上する。なお、オゾン水生成装置1の配置状態は、これに限るものではなく、適宜の配置が可能である。
As described above, the ozone water generator 1 can be used in a state of being incorporated in other equipment or equipment. When incorporating the ozone water generator 1 into other equipment or equipment, it is preferable to arrange the ozone water generator 1 in an upright position so that the
次に、電解部50の具体的な構成について説明する。
Next, a specific configuration of the
電解部50は、平面視(積層方向Zから視た状態)で、通液方向Xが長手方向となる略長方形状をしている。そして、この電解部50は、陽極54、導電性膜56、陰極55の順に積層することで構成される積層体51を備えている。このように、本実施形態では、積層体51は、互いに隣り合う電極である陽極54と陰極55との間に導電性膜56が介在するように積層されている。
The
また、陽極54の下側には給電体53が積層されており、この給電体53を介して陽極54に電気が供給されるようになっている。
Further, a feeding
本実施形態では、給電体53、陽極54、導電性膜56、および陰極55は、いずれも、通液方向Xを長手方向とし、幅方向Yを短手方向とする長方形の平面形状を有するとともに、積層方向Zに厚さを有する平板形状をしている。なお、陽極54や陰極55は、膜状、網目状、線状であってもよい。
In the present embodiment, the feeding
給電体53は、例えば、チタンを用いて形成することができ、導電性膜56とは反対側で陽極54と接触している。また、給電体53の長手方向の一端(通液方向Xの上流側)には、陽極用の給電シャフト53bが渦巻き状のバネ部53aを介して電気的に接続されている。この給電シャフト53bは、底壁部21の通液方向Xの一端側に形成された貫通孔211に挿入されている。そして、給電シャフト53bの電極ケース20の外部に突出する部分が、図示せぬ電力供給部の正極に電気的に接続されている。
The feeding
陽極54は、例えば、シリコンを用いて形成した幅10mm、長さ100mm程度の導電性基板に導電性ダイヤモンド膜を成膜することで形成することができる。また、例えば、幅10mm、長さ50mm程度のものを2枚並べて形成してもよい。この導電性ダイヤモンド膜は、ボロンドーブ導電性を有するものである。導電性ダイヤモンド膜は、プラズマCVD法によって、3μm程度の膜厚で導電性基板上に形成される。
The
導電性膜56は、導電性ダイヤモンド膜が形成された陽極54上に配置されている。この導電性膜56は、プロトン導電型のイオン交換フィルムであり、100〜200μm程度の厚みを有している。そして、この導電性膜56には、厚み方向(積層方向Z)に貫通した導電性膜側孔(導電性膜側溝部)56cが複数形成されている。
The
本実施形態では、各導電性膜側孔56cは、ほぼ同一の形状をしている。具体的には、各導電性膜側孔56cは、幅方向Yに細長い長孔状をしている。そして、複数の導電性膜側孔56cは、長手方向(通液方向X)に沿って所定のピッチで一列に並ぶように設けられている。なお、導電性膜側孔56cの形状および配列は別の形態であってもよい。また、導電性膜側孔56cは、少なくとも1つ形成されていればよい。
In the present embodiment, each conductive
陰極55は、導電性膜56上に配置されている。この陰極55は、例えば、厚みが0.5mm程度のチタンの電極板からなるものである。また、陰極55の長手方向の他端(通液方向Xの下流側)には、陰極用の給電シャフト55bが渦巻き状のバネ部55aを介して電気的に接続されている。この給電シャフト55bは、底壁部21の通液方向Xの他端側に形成された貫通孔211に挿入されている。そして、給電シャフト55bの電極ケース20の外部に突出する部分が、図示せぬ電力供給部の負極に電気的に接続されている。
The
また、陰極55には、厚み方向に貫通した陰極側孔(陰極側溝部:電極側溝部)55eが複数形成されている。本実施形態では、各陰極側孔55eは、ほぼ同一の形状をしている。具体的には、各陰極側孔55eは、平面視で屈曲部55fが下流側に配置されるV字状をしている。そして、複数の陰極側孔55eは、長手方向(通液方向X)に沿って所定のピッチで一列に並ぶように設けられている。なお、陰極側孔55eのピッチは、導電性膜側孔56cと同じピッチとしてもよいし、導電性膜側孔56cとは異なるピッチとしてもよい。また、陰極側孔55eの形状および配列は別の形態であってもよい。また、陰極側孔55eは、少なくとも1つ形成されていればよい。
Further, the
また、導電性膜56および陰極55は、積層した際に、少なくとも相互の孔(陰極側孔55eおよび導電性膜側孔56c)の一部が連通している必要があり、また、電気的な接触面積が十分確保されている必要がある。そして、上記の条件を満たすものであれば、導電性膜56および陰極55は、投影寸法(平面視における大きさ)が同じであってよいし、異なっていてもよい。
Further, when the
本実施形態では、陰極55のほうが、導電性膜56よりも幅方向Yの幅が大きくなるようにしている。
In the present embodiment, the
また、陽極54の投影寸法は、導電性膜56や陰極55と同じ大きさでもよいし、異なっていてもよいが、積層した際に、導電性膜側孔56cを下側から塞ぐことができる大きさであることが好ましい。
The projected dimensions of the
本実施形態では、陽極54と導電性膜56とが、ほぼ同じ投影寸法となるようにしている。
In the present embodiment, the
こうすることで、積層体51を形成した際に、陰極55の幅方向の両端が、陽極54および導電性膜56よりも外側に突出するようにしている。
By doing so, when the
なお、陰極55の幅方向の両端を陽極54および導電性膜56よりも外側に突出させるようにすると、積層体51を凹部23に収容した際に、少なくとも周壁部22の内面22aと陽極54との間に空間部Sが形成されることになる。この空間部Sは、積層体51の外縁部と周壁部22との間に水が滞留してしまうことを抑制するために形成された空間である。そして、このような空間部Sを形成すれば、水の電気分解により生じるカルシウム成分等からなるスケールが、積層体51と周壁部22との間に溜まってしまうことを抑制することができる。
If both ends of the
さらに、本実施形態では、図2および図3に示すように、周壁部22の内面22aと陰極55との間にも空間部Sが形成されている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, a space portion S is also formed between the
なお、陰極55、導電性膜56および陽極54をほぼ同じ投影寸法としつつ、周壁部22と積層体51の外縁部との間に製造公差以上の隙間が形成されないようにしてもよい。
The
また、給電体53は、陽極54への電気の供給を効率よく行えるようにするのが好ましく、弾性体60は、給電体53の下面(電解部50の下面50b)の全体によって押圧される程度の投影寸法とするのが好ましい。
Further, it is preferable that the feeding
本実施形態では、給電体53の幅方向Yの寸法を陽極54および導電性膜56よりも小さくし、弾性体60の幅方向Yの寸法を、陽極54および導電性膜56とほぼ同じ投影寸法となるようにしている。なお、給電体53や弾性体60の投影寸法は、様々な寸法とすることができる。
In the present embodiment, the dimension of the
このような構成をした電解部50は、例えば、下記に示す方法で電極ケース20の凹部23内に収容することができる。
The
まず、電極ケース20の凹部23内に挿入された弾性体60上に、給電体53を配置する。具体的には、給電体53を、給電シャフト53bの先端が下方を向くようにした状態で、電極ケース20の凹部23内に挿入させつつ、給電シャフト53bを一方の貫通孔211に挿通させることで、給電体53を弾性体60上に積層する。
First, the feeding
次に、陽極54を電極ケース20の凹部23内に挿入させて、陽極54を給電体53上に積層する。なお、本実施形態では、電極ケース20の周壁部22の内側には、上下方向(積層方向Z)に延在する位置決め突起221が長手方向(通液方向X)に沿って複数形成されている。そして、積層時における陽極54の位置ずれが、この位置決め突起221によって抑制されるようにしている。
Next, the
次に、導電性膜56を電極ケース20の凹部23内に挿入させて、導電性膜56を陽極54上に積層する。このとき、導電性膜56の外周部(平面視における輪郭線)56aに形成した凹状の逃がし部56bが、周壁部22の位置決め突起221と対向するように、導電性膜56を陽極54上に積層している(図4参照)。こうすることで、水を含んで膨張した導電性膜56が、位置決め突起221と干渉してしまうことを抑制している。
Next, the
次に、陰極55を、給電シャフト55bの先端が下方を向くようにした状態で、電極ケース20の凹部23内に挿入させつつ、給電シャフト55bを他方の貫通孔211に挿通させることで、陰極55を導電性膜56上に積層する。このとき、陰極55の外周部(平面視における輪郭線)55cに形成した凹状の逃がし部55dが、周壁部22の位置決め突起221と対向するように、陰極55を導電性膜56上に積層している(図5参照)。こうすることで、幅方向Yの寸法を大きくした陰極55が位置決め突起221と干渉してしまうことを抑制している。すなわち、陰極55の表面積を極力大きくさせつつ、陰極55と位置決め突起221との干渉を抑制できるように、逃がし部55dを形成している。
Next, the
次に、陽極用の給電シャフト53bの電極ケース20の外部に突出する部分および陰極用の給電シャフト55bの電極ケース20の外部に突出する部分に、それぞれ、Oリング31、ワッシャ32、座金33、および六角ナット34を挿入する。こうして、電解部50が、六角ナット34の締め付けにより、弾性体60に押し付けられた状態で、凹部23内に収容固定される。
Next, the O-
なお、本実施形態では、電極ケース蓋40を電極ケース20に対して積層方向Zに相対移動させることで、突部42が凹部23に挿入されつつ、溶着用の嵌合凹部411に突部42が挿入されるようにしている。
In the present embodiment, by moving the
このように、本実施形態にかかるオゾン水生成装置1は、各部材を電極ケース20に対して上下方向(積層方向Z)に相対移動させるだけで組み立てられるようになっている。
As described above, the ozone water generator 1 according to the present embodiment can be assembled simply by moving each member relative to the
ここで、本実施形態では、オゾン70の生成効率をより安定化させることができるようにしている。
Here, in the present embodiment, the production efficiency of
具体的には、平面視(積層体51の積層方向に沿って視た状態)で、導電性膜側孔56cと陰極側孔55eとの形状(輪郭形状や大きさ)が異なるようにしている。
Specifically, the shapes (contour shape and size) of the conductive
本実施形態では、導電性膜側孔56cを幅方向Yに細長い長孔状とするとともに、陰極側孔55eを、平面視で屈曲部55fが下流側に配置されるV字状とすることで、導電性膜側孔56cと陰極側孔55eとの平面視における輪郭形状を異ならせている。
In the present embodiment, the conductive
このように、導電性膜側孔56cを幅方向Yに細長い長孔状とすることで、導電性膜側孔56cは、平面視で通液方向Xと直交する方向(幅方向Y)に延びることになる(図6参照)。すなわち、導電性膜側孔56cの平面視における延在方向と通液方向Xとのなす角が90度となっている。
By forming the conductive
一方、陰極側孔55eは、上流側かつ幅方向Yの外側から下流側かつ幅方向Yの中央に位置する屈曲部55fに向けて延びる2つの長孔を、屈曲部55fで連通させた形状をしている。すなわち、屈曲部55fから上流側の先端に向けて延びる2つの長孔が、平面視で通液方向Xと交差する方向に伸びるようにしている(図7参照)。
On the other hand, the
ここで、本実施形態では、屈曲部55fよりも上流側における幅方向の外側に先端が位置するように、陰極側孔55eを形成している。そのため、陰極側孔55eを構成する2つの長孔は、それぞれ、通液方向Xと交差するとともに幅方向Y(通液方向Xと直交する方向)と交差する方向に延在している。すなわち、陰極側孔55eを構成する2つの長孔の延在方向は、それぞれ、通液方向Xとなす鋭角の絶対値が0度よりも大きく90度よりも小さくなっている。
Here, in the present embodiment, the
したがって、陰極側孔55eは、例えば、一方の長孔の延在方向が通液方向Xに対して30度傾斜させた方向となり、他方の長孔の延在方向が通液方向Xに対して−30度傾斜させた方向となるV字状の溝とすることができる。なお、一方の長孔の延在方向と通液方向Xとがなす鋭角の絶対値と、他方の長孔の延在方向と通液方向Xとがなす鋭角の絶対値とを同じ値にする必要はない。すなわち、陰極側孔55eの平面視における形状を、屈曲部55fを通り通液方向Xに延在する直線に対して線対称とする必要はない。
Therefore, the
このように、本実施形態では、陰極55を導電性膜56上に積層した状態における平面視で、陰極側孔55eを構成する2つの長孔の延在方向が、それぞれ、導電性膜側孔56cの延在方向とは非平行になっている。
As described above, in the present embodiment, in the plan view in the state where the
そして、陰極55を導電性膜56上に積層した状態で、導電性膜側孔56cと陰極側孔55eとが一部で連通するようにしている。すなわち、互いに異なる方向に延在する長孔の一部を連通させるようにしている。こうすれば、導電性膜56と陰極55とが、平面視で、導電性膜側孔56cの外周部(平面視における輪郭線)56dと陰極側孔55eの外周部(平面視における輪郭線)55gとが交差する交差部59を有するように積層されることになる(図7参照)。
Then, in a state where the
また、本実施形態では、導電性膜56には、導電性膜側孔56cが通液方向Xに沿って一列に並ぶように複数形成されており、陰極55には、陰極側孔55eが通液方向Xに沿って一列に並ぶように複数形成されている。そして、通液方向Xで隣りあう2つの陰極側孔55eは、上流側に配置された陰極側孔55eの屈曲部55fが、下流側に配置された陰極側孔55eの先端よりも下流側に位置するように配置されている。さらに、陰極55を導電性膜56上に積層した状態で、複数の導電性膜側孔56cが1つの陰極側孔55eと交差するように配置されている。
Further, in the present embodiment, a plurality of conductive film side holes 56c are formed in the
したがって、本実施形態では、陰極55を導電性膜56上に積層した状態における平面視で、1つの陰極側孔55eに、導電性膜側孔56cとの連通領域R1が複数形成されるとともに、導電性膜56が露出する露出領域R2が複数形成されることになる。すなわち、本実施形態では、1つの陰極側孔55eに複数の交差部59が形成されている。
Therefore, in the present embodiment, in a plan view in which the
このとき、複数の導電性膜側孔56cの形状を同一とするとともに複数の陰極側孔55eの形状を同一とし、導電性膜側孔56cの通液方向Xのピッチと陰極側孔55eの通液方向Xのピッチとが同一となるようにするのが好ましい。こうすれば、連通領域R1および露出領域R2が、通液方向Xに沿って規則的に出現することになる。
At this time, the shapes of the plurality of conductive film side holes 56c are the same, and the shapes of the plurality of
また、上述したように、本実施形態では、陰極55のほうが、導電性膜56よりも幅方向Yの幅が大きくなっている。そのため、陰極55と導電性膜56との接触面積(電解面積)は、導電性膜56の上面(導電性膜56の上部における導電性膜側孔56cが形成されていない部位)の面積から露出領域R2の面積の合計を引いた値で近似することができる。
Further, as described above, in the present embodiment, the
このように、陰極55および導電性膜56を上記のような構成とすれば、積層体51を形成する際に、導電性膜56が陰極55に対して相対的に位置ずれした場合であっても、陰極55と導電性膜56との接触面積(電解面積)の変化量を小さくすることができる。すなわち、同じ量だけ位置ずれした場合、本実施形態で示す構成のほうが、上記従来の技術で示した構成よりも、電解面積の変化量を小さくすることができる。
In this way, if the
例えば、図8に示すように、積層体51を形成する際に、導電性膜56が陰極55に対して通液方向Xに相対的に位置ずれした場合、1つの露出領域R2の面積(1つの連通領域R1の面積)は、陰極側孔55eの屈曲部55fの近傍では若干変化する。しかしながら、1つの露出領域R2の面積は、その他の部位ではほとんど変化しない。そのため、1つの陰極側孔55eにおける露出領域R2の合計面積の変化量は、屈曲部55fの近傍における変化量とほぼ同量となる。
For example, as shown in FIG. 8, when the
また、本実施形態では、導電性膜56が陰極55に対して通液方向Xに相対的にずれたとしても、ある程度の位置ずれ量であれば、導電性膜56の外周部(平面視における輪郭線)56aが陰極55と接触できるようになっている。したがって、導電性膜56の外周部(平面視における輪郭線)56aが陰極55からはみ出すことによって、電性膜56の陰極55との接触面積が変化してしまうことが抑制される。このように、本実施形態で示す構成とした場合、通液方向Xへの位置ずれ後における導電性膜56の陰極55との接触面積は、導電性膜56を正規の位置に積層させた場合における導電性膜56の陰極55との接触面積から若干変化するだけである。
Further, in the present embodiment, even if the
また、図9に示すように、積層体51を形成する際に、導電性膜56が陰極55に対して幅方向Yに相対的に位置ずれした場合、1つの露出領域R2の面積(1つの連通領域R1の面積)は、基本的にはほとんど変化しない。ただし、逃がし部56bが形成された部位では、導電性膜側孔56cの幅方向Yの長さが若干短くなっており、この部位では、1つの露出領域R2の面積が若干変化する。このように、幅方向Yに相対的に位置ずれした場合、1つの陰極側孔55eにおける露出領域R2の合計面積の変化量は、逃がし部56bが形成された部位における変化量とほぼ同量となる。
Further, as shown in FIG. 9, when the
また、本実施形態では、図9に示すように、導電性膜56が陰極55に対して幅方向Yに相対的にずれたとしても、ある程度の位置ずれ量であれば、導電性膜56の外周部(平面視における輪郭線)56aが陰極55と接触できるようになっている。したがって、本実施形態で示す構成とした場合、幅方向Yへの位置ずれ後における導電性膜56の陰極55との接触面積は、導電性膜56を正規の位置に積層させた場合における導電性膜56の陰極55との接触面積から若干変化するだけである。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, even if the
このように、本実施形態で示す構成とした場合、導電性膜56が陰極55に対して水平方向(通液方向Xおよび幅方向Y)に相対的にずれたとしても、導電性膜56の陰極55との接触面積が若干変化するだけである。
As described above, in the configuration shown in the present embodiment, even if the
これに対して、上記従来の技術で示したように、同一形状の孔を重ね合わせることで溝部を形成した場合、導電性膜56が陰極55に対して位置ずれすると、正規の状態では形成されない露出領域R2がそれぞれの溝部に形成されてしまう。したがって、各溝部に形成された露出領域R2の合計面積が、導電性膜56と陰極55との接触面積の変化量となる。そして、各溝部に新たに形成される露出領域R2は、導電性膜56を陰極55に対して同じ量だけ位置ずれさせた場合、本実施形態で示す構成における導電性膜56と陰極55との接触面積の変化量よりも大きな値となる。
On the other hand, as shown in the above-mentioned conventional technique, when a groove is formed by superimposing holes having the same shape, if the
例えば、導電性膜56を陰極55に対して同じ量だけ通液方向Xに位置ずれさせた場合、本実施形態で示す構成では、屈曲部55fの近傍で露出領域R2が変化するだけである。しかしながら、上記従来の技術で示した構成では、溝部52の幅方向Yのほぼ全体に、通液方向Xへの位置ずれ量だけ突出した露出領域R2が形成されてしまう。このように、導電性膜56を陰極55に対して同じ量だけ位置ずれさせた場合、本実施形態で示す構成のほうが、上記従来の技術で示した構成よりも導電性膜56と陰極55との接触面積の変化量が小さくなる。
For example, when the
さらに、本実施形態では、導電性膜側孔56cの幅方向Yの両端に、平面視で円弧状の湾曲部56eが形成されるようにしている。こうすることで、導電性膜側孔56cの外周部(平面視における輪郭線)56dにエッジが形成されないようにしている。
Further, in the present embodiment, arcuate
また、陰極側孔55eの屈曲部55fおよび先端にも、平面視で円弧状の湾曲部55hが形成されるようにしている。こうすることで、陰極側孔55eの外周部(平面視における輪郭線)55gにもエッジが形成されないようにしている。
Further, an arcuate
このように、導電性膜側孔56cの外周部(平面視における輪郭線)56dや陰極側孔55eの外周部(平面視における輪郭線)55gを滑らかな形状とすれば、電解処理を行う際に局所的に電界集中が生じてしまうことを緩和させることができる。その結果、界面57における溝部52に露出する部位の全体で、より均等にオゾン70を生成することができ、オゾン70の生成効率をより安定化させることができる。
As described above, if the outer peripheral portion (contour line in the plan view) 56d of the conductive
次に、本実施形態で示すオゾン水生成装置1の動作、作用について説明する。 Next, the operation and operation of the ozone water generator 1 shown in the present embodiment will be described.
まず、オゾン水生成装置1へ水を供給するために、流入口111から流路11へと水を供給する。そして、流路11へと供給された水の一部が溝部52内に流入して、溝部52の界面57,58に接触する。
First, in order to supply water to the ozone water generator 1, water is supplied from the
このような状態(供給された水によって電解部50を水中に浸した状態)で、図示せぬ電源供給部により電解部50の陽極54と陰極55との間に電圧を印加すると、陽極54と陰極55との間には導電性膜56を介して電位差が生じる。このように、陽極54と陰極55との間に電位差を生じさせることで、陽極54、導電性膜56および陰極55が通電し、主に溝部52内の水中にて電解処理がなされ、導電性膜56と陽極54との界面57の近傍でオゾン70が発生する。
In such a state (a state in which the
そして、導電性膜56と陽極54との界面57の近傍で発生したオゾン70は、水の流れに沿って流路11の下流側へと運ばれながら水に溶解する。このように、オゾン70を水に溶解させることで溶存オゾン水(オゾン水:電解液体)が生成される。
Then, the
このようなオゾン水生成装置1は、電解液体生成装置で生成された電解液体を利用する電気機器や、電解液体生成装置を備える液体改質装置等に適用することができる。 Such an ozone water generator 1 can be applied to an electric device that utilizes an electrolytic liquid generated by the electrolytic liquid generator, a liquid reformer including an electrolytic liquid generator, and the like.
なお、電気機器や液体改質装置としては、浄水装置等の水処理機器や、洗濯機、食洗機、温水洗浄便座、冷蔵庫、給湯給水装置、殺菌装置、医療用機器、空調機器、または厨房機器等があげられる。 The electrical equipment and liquid reformer include water treatment equipment such as water purification equipment, washing machines, dishwashers, hot water washing toilet seats, refrigerators, hot water supply and water supply equipment, sterilizers, medical equipment, air conditioning equipment, or kitchens. Equipment etc. can be mentioned.
以上説明したように、本実施形態にかかるオゾン水生成装置(電解液体生成装置)1は、陽極54と陰極55との間(互いに隣り合う電極間)に導電性膜56が介在するように積層された積層体51を有し、水(液体)を電解処理する電解部50を備えている。また、オゾン水生成装置1は、電解部50が内部に配置されるハウジング10を備えている。
As described above, the ozone water generator (electrolytic liquid generator) 1 according to the present embodiment is laminated so that the
また、ハウジング10には、電解部50に供給される水が流入する流入口111と電解部50で生成されるオゾン水(電解水:電解液体)が流出する流出口112とを有し、通液方向Xが積層体51の積層方向Zと交差する方向となる流路11が形成されている。
Further, the
また、電解部50には、流路11に開口するとともに、導電性膜56と電極との界面57,58の少なくとも一部が露出する溝部52が形成されている。
Further, the
この溝部52は、導電性膜56に形成された導電性膜側孔(導電性膜側溝部)56cと、陰極(電極)54に形成されて導電性膜側孔56cに連通する陰極側孔(電極側溝部)55eと、を備えている。
The
そして、積層体51の積層方向Zに沿って視た状態で、導電性膜側孔56cの形状と陰極側孔55eの形状とが異なるようにした。
Then, the shape of the conductive
こうすれば、導電性膜56が陰極(電極)55に対して、積層方向Zと交差する方向に相対的に位置ずれしたとしても、導電性膜56と陰極(電極)55との接触面積の変化を抑制することができる。すなわち、導電性膜56と陰極(電極)55との電解面積(通電面積)をより安定的に確保することができる。
In this way, even if the
このように、導電性膜56と陰極(電極)55との電解面積(通電面積)を安定的に確保できるようにすれば、電解部50を流れる電流の電流密度をより均等にすることができる。すなわち、個々の製品ごとに電解部50を流れる電流の電流密度が変化してしまうことを抑制することができる。その結果、オゾン(電解生成物)70の生成効率をより安定化させることができる。
In this way, if the electrolytic area (energization area) of the
このように、本実施形態によれば、導電性膜56と陰極(電極)55とが位置ずれした場合であっても、オゾン(電解生成物)70の生成効率をより安定化させることができる。すなわち、オゾン(電解生成物)70の生成効率をほぼ一定にしたオゾン水生成装置1を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the production efficiency of ozone (electrolytic product) 70 can be further stabilized even when the
また、本実施形態では、導電性膜56と陰極55とは、積層体51の積層方向Zに沿って視た状態で、導電性膜側孔56cの外周部56dと陰極側孔55eの外周部55gとが交差する交差部59を有するように積層されている。
Further, in the present embodiment, the
こうすれば、導電性膜56と陰極(電極)55とが位置ずれした場合に、導電性膜56と陰極(電極)55との接触面積の変化をより確実に抑制することができる。
By doing so, when the
また、本実施形態では、導電性膜側孔56cが通液方向(液体の通液方向)Xと交差する方向に延びている。
Further, in the present embodiment, the conductive
こうすれば、導電性膜56と陽極54との界面57の近傍で発生したオゾン70を速やかに界面57から剥がすことができる。すなわち、界面57の近傍で生成されたオゾン70の気泡が大きくなってしまうことを抑制することができる。
In this way, the
なお、オゾン70の気泡が大きく成長すると、界面57から剥がれたとしても、水(液体)に溶解されずに水中(液体中)を漂ってしまうおそれがあり、水中(液体中)のオゾン(電解生成物)70の溶解濃度が低下してしまうおそれがある。
If bubbles of
しかしながら、本実施形態のように、通液方向Xと交差する方向に延びるように導電性膜側孔56cを形成すれば、オゾン70の気泡が大きく成長する前に、速やかに界面57から剥がすことができる。その結果、オゾン(電解生成物)70の水(液体)への溶解をより向上させることができる。
However, if the conductive
また、本実施形態では、導電性膜側孔56cが通液方向Xと直交する方向に延びている。
Further, in the present embodiment, the conductive
こうすれば、導電性膜56と陽極54との界面57の近傍で発生したオゾン70を、より速やかに界面57から剥がすことができる。
In this way, the
また、本実施形態では、互いに隣り合う電極が陰極55と陽極54となっている。そして、電極側溝部が、陰極55に形成された陰極側孔(陰極側溝部)55eを有しており、この陰極側孔55eが、通液方向Xと交差する方向に延びている。
Further, in the present embodiment, the electrodes adjacent to each other are the
こうすれば、オゾン(電解生成物)70の溝部52内での滞留を抑制することができ、オゾン70をより効率よく流路11に流すことができる。
By doing so, it is possible to suppress the retention of ozone (electrolytic product) 70 in the
また、本実施形態では、陰極側孔55eは、積層体51の積層方向Zに沿って視た状態で、屈曲部55fが下流側に配置されるV字状をしている。
Further, in the present embodiment, the
こうすれば、生成されたオゾン(電解生成物)70が、陰極側孔55eの傾斜に沿って流速が比較的大きくなる中央部に移動することとなり、オゾン(電解生成物)70の滞留をさらに抑制することができる。その結果、オゾン濃度(電解生成物濃度)をより高めることができるようになる。
In this way, the generated ozone (electrolytic product) 70 moves along the inclination of the
また、複数の導電性膜側孔56cの形状を同一とするとともに複数の陰極側孔55eの形状を同一とし、導電性膜側孔56cの通液方向Xのピッチと陰極側孔55eの通液方向Xのピッチとが同一となるようにするのが好ましい。
Further, the shapes of the plurality of conductive film side holes 56c are the same, and the shapes of the plurality of
こうすれば、連通領域R1および露出領域R2が、通液方向Xに沿って規則的に出現するため、より確実に位置ずれによる影響を低減させることができる。 By doing so, the communication region R1 and the exposed region R2 appear regularly along the liquid passage direction X, so that the influence of the misalignment can be reduced more reliably.
また、導電性膜側孔56cの幅方向Yの両端に、平面視で円弧状の湾曲部56eが形成されるようにするのが好ましい。
Further, it is preferable that arcuate
また、陰極側孔55eの屈曲部55fおよび先端に、平面視で円弧状の湾曲部55hが形成されるようにするのが好ましい。
Further, it is preferable that an arcuate
こうすれば、電解処理を行う際に局所的に電界集中が生じてしまうことを緩和させることができ、界面57における溝部52に露出する部位の全体で、より均等にオゾン70を発生させることができる。その結果、オゾン70の生成効率をより安定化させることができる。
By doing so, it is possible to alleviate the local electric field concentration during the electrolytic treatment, and it is possible to generate
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
例えば、上記実施形態では、オゾンを発生させ、当該オゾンを水に溶解させることでオゾン水を生成するオゾン水生成装置を例示したが、生成させる物質はオゾンに限るものではなく、例えば、次亜塩素酸を生成して殺菌や水処理等に利用するようにしてもよい。また、酸素水、水素水、塩素含有水、過酸化水素水等を生成する装置とすることも可能である。 For example, in the above embodiment, an ozone water generator that generates ozone and dissolves the ozone in water to generate ozone water has been exemplified, but the substance to be generated is not limited to ozone, for example, hypochlorite. Chloric acid may be generated and used for sterilization, water treatment, or the like. It is also possible to use a device that produces oxygen water, hydrogen water, chlorine-containing water, hydrogen peroxide water, and the like.
なお、これらの電解液体生成装置についても、他の機器や設備に組み込まれた状態で使用することが可能である。そして、電解液体生成装置を他の機器や設備に組み込む際には、オゾン生成装置1と同様に、流入口が下、流出口が上になるように立てた状態で配置するのが好ましいが、これに限るものではなく、適宜の配置が可能である。 It should be noted that these electrolytic liquid generators can also be used in a state of being incorporated in other equipment or equipment. When incorporating the electrolytic liquid generator into other equipment or equipment, it is preferable to arrange the electrolytic liquid generator in an upright state so that the inlet is at the bottom and the outlet is at the top, as in the ozone generator 1. The arrangement is not limited to this, and an appropriate arrangement is possible.
また、陽極54は、例えば導電性シリコン、導電性ダイヤモンド、チタン、白金、酸化鉛、酸化タンタルなどで構成することも可能であり、電解水を生成することのできる導電性と耐久性を持つ電極であればどのような材料を用いてもよい。また、陽極54をダイヤモンド電極とした場合、その製造方法は成膜による製造方法に限定されるものではない。また、金属以外の材料を用いて基板を構成することも可能である。
Further, the
また、陰極55は、導電性と耐久性を備えた電極であればよく、例えば白金やチタン、ステンレス、導電性シリコンなどで構成することも可能である。
Further, the
また、陰極側孔55eを通液方向Xに沿って延在する長孔状に形成し、積層時に、陰極側孔55eと導電性膜側孔56cとが平面視で十字状に交差するようにしてもよい。
Further, the
また、導電性膜側孔56cの延在方向が、通液方向Xおよび幅方向Y(通液方向Xと直交する方向)と交差する方向となるようにしてもよい。このとき、導電性膜側孔56cの延在方向と陰極側孔55eの延在方向とが非平行となるようにし、積層時に導電性膜側孔56cと陰極側孔55eとを交差させるのが好ましい。
Further, the extending direction of the conductive
また、導電性膜側孔56cと陰極側孔55eとを相似形状とし、積層時に大きな孔の中に小さな孔の全体が存在するようにしてもよい。
Further, the conductive
また、導電性膜側孔56cをV字状、陰極側孔55eを長孔状としてもよい。
Further, the conductive
また、電極ケースや電極ケース蓋、その他細部のスペック(形状、大きさ、レイアウト等)も適宜に変更可能である。 In addition, the electrode case, the electrode case lid, and other detailed specifications (shape, size, layout, etc.) can be changed as appropriate.
1 オゾン水生成装置(電解液体生成装置)
10 ハウジング
11 流路
111 流入口
112 流出口
50 電解部
51 積層体
52 溝部
54 陽極(電極)
55 陰極(電極)
55e 陰極側孔(陰極側溝部:電極側溝部)
55f 屈曲部
56 導電性膜
56a 外周部
56c 導電性膜側孔(導電性膜側溝部)
57 界面(導電性膜と陽極との界面)
58 界面(導電性膜と陰極との界面)
59 交差部
X 通液方向
Y 幅方向(通液方向と直交する方向)
Z 積層方向
1 Ozone water generator (electrolytic liquid generator)
10
55 Cathode (electrode)
55e Cathode gutter (cathode gutter: electrode gutter)
57 Interface (interface between conductive membrane and anode)
58 Interface (interface between conductive membrane and cathode)
59 Intersection X Liquid flow direction Y Width direction (direction orthogonal to the liquid flow direction)
Z stacking direction
Claims (6)
前記電解部が内部に配置されるハウジングと、
を備え、
前記ハウジングには、前記電解部に供給される液体が流入する流入口と前記電解部で生成される電解液体が流出する流出口とを有し、通液方向が前記積層体の積層方向と交差する方向となる流路が形成されており、
前記電解部には、前記流路に開口するとともに、前記導電性膜と前記電極との界面の少なくとも一部が露出する溝部が形成されており、
前記溝部は、前記導電性膜に形成された導電性膜側溝部と、前記電極に形成されて前記導電性膜側溝部に連通する電極側溝部と、を備えており、
前記積層体の積層方向に沿って視た状態で、前記導電性膜側溝部の形状と前記電極側溝部の形状とが異なることを特徴とする電解液体生成装置。 An electrolytic unit that has a laminated body in which a conductive film is interposed between electrodes adjacent to each other and electrolyzes a liquid, and an electrolytic unit.
The housing in which the electrolytic part is arranged and
With
The housing has an inflow port into which the liquid supplied to the electrolytic part flows in and an outflow port from which the electrolytic liquid generated in the electrolytic part flows out, and the liquid passing direction intersects the laminating direction of the laminated body. A flow path is formed in the direction of
The electrolytic portion is formed with a groove portion that opens into the flow path and exposes at least a part of the interface between the conductive film and the electrode.
The groove portion includes a conductive film side groove portion formed on the conductive film and an electrode side groove portion formed on the electrode and communicating with the conductive film side groove portion.
An electrolytic liquid generator characterized in that the shape of the conductive film-side gutter and the shape of the electrode-side gutter are different when viewed along the stacking direction of the laminate.
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