JP6993780B2 - Nano bubble generator by energization method - Google Patents
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Description
本発明は、直流電流を供給する通電方式によりナノバブルを生成するナノバブル発生装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a nanobubble generator that generates nanobubbles by an energization method that supplies a direct current.
電気分解の電極棒には、従来は、両極にチタン金属を基材にしてプラチナメッキを施した電極棒を使用していた。
上記通電方式によるナノバブル発生装置として、WO2014/148397号公報が知られている。
この公報では、陽極(+)側に接続される導電棒としてチタンの金属棒を使用し、陰極(-)側に接続される導電棒として白金(プラチナ)の金属棒またはチタンの金属棒の表面に白金(プラチナ)をコーティングしたものを使用しており、AC/DCコンバータの出力が、チタンの導電棒側に陽極(+)側電極が、白金の導電棒側に陰極(-)側電極が対応して接続する構成が開示されている。
しかし、チタンの導電棒側が陽極で、プラチナの導電棒側が陰極になっていると、陽極側に接続したチタンの導電棒には、チタン表面に酸化チタン皮膜が忽ちのうちに生成してしまい絶縁されるので、直流電流が流れない。
これは、チタンの導電棒が半導体化し、ダイオードカソード極になるからと思われ、前記構成では、水の電気分解を行うことができないという根本的な欠点があることが判明した。
Conventionally, as the electrode rod for electrolysis, an electrode rod having both poles made of titanium metal as a base material and plated with platinum has been used.
WO2014 / 148397 is known as a nanobubble generator by the above-mentioned energization method.
In this publication, a titanium metal rod is used as the conductive rod connected to the anode (+) side, and a platinum metal rod or a titanium metal rod surface is used as the conductive rod connected to the cathode (-) side. The output of the AC / DC converter is the electrode on the anode (+) side on the conductive rod side of titanium and the electrode on the cathode (-) side on the conductive rod side of platinum. Correspondingly connected configurations are disclosed.
However, if the conductive rod side of titanium is the anode and the conductive rod side of platinum is the cathode, a titanium oxide film will be formed on the titanium surface on the conductive rod of titanium connected to the anode side, and insulation will occur. Therefore, the DC current does not flow.
It is thought that this is because the conductive rod of titanium is converted into a semiconductor and becomes a diode cathode electrode, and it has been found that the above configuration has a fundamental drawback that water cannot be electrolyzed.
この発明は上記問題点を解決するために創案されたもので、その主たる課題は、直流コンバータの出力が、陰極側にチタンの導電棒を配置し、陽極側にプラチナまたはチタンにプラチナをコーティングした金属棒を用いることで、従来の欠点を解消することにある。 The present invention was devised to solve the above problems, and the main problem is that the output of the DC converter has a titanium conductive rod placed on the cathode side and platinum on the anode side or platinum on titanium. The purpose is to eliminate the conventional drawbacks by using a coated metal rod.
本発明は、上記課題を解決するために、請求項1の発明では、
水その他の溶媒中に、第1の電極棒と、第2の電極棒とを離間して配置し、前記第1の電極棒と前記第2の電極棒間に直流電流を供給する電源を有してなる通電方式によるナノバブル発生装置において、
第1の電極棒(陽極)がプラチナまたはチタンにプラチナをコーティングした電極棒で陽極側に接続され、前記第2の電極棒(陰極)がチタンの電極棒で陰極側に接続されて直流電流が供給されてなり、
前記第2の電極棒は、電気分解前に、チタン表面に酸化チタン皮膜を50nm以上生成してなり、
前記第1および第2の電極棒と並んで、チタン棒からなり液体との接触を検知する接液検出センサーの端子が設けられており、該接液検出センサーにより前記第1および第2の電極棒が液体中であることが検知されると、第1の電極棒に+側の電流が流れ、第2の電極棒に-側の電流が流れて電気分解が行われるようになっていることを特徴とする。
請求項2の発明では、
第1の電極棒の同心円上に、第2の電極棒を等間隔にまたは隙間無く複数並べて配置してなることを特徴とする。
請求項3の発明では、
第1電極棒を中心とした円周上に複数の第2電極棒を等間隔に配置してなることを特徴とする。
In the invention of
A power source is provided in which the first electrode rod and the second electrode rod are arranged apart from each other in water or other solvent, and a DC current is supplied between the first electrode rod and the second electrode rod. In the nano bubble generator by the energization method
The first electrode rod (anode) is connected to the anode side by an electrode rod obtained by coating platinum or titanium with platinum, and the second electrode rod (cathode) is connected to the cathode side by a titanium electrode rod to generate a direct current. Being supplied,
The second electrode rod has a titanium oxide film of 50 nm or more formed on the titanium surface before electrolysis.
Along with the first and second electrode rods, a terminal of a wetted contact detection sensor which is made of a titanium rod and detects contact with a liquid is provided, and the first and second electrodes are provided by the wetted contact detection sensor. When it is detected that the rod is in a liquid, a current on the + side flows through the first electrode rod, and a current on the-side flows through the second electrode rod to perform electrolysis. It is characterized by.
In the invention of
It is characterized in that a plurality of second electrode rods are arranged side by side at equal intervals or without gaps on concentric circles of the first electrode rods.
In the invention of
It is characterized in that a plurality of second electrode rods are arranged at equal intervals on the circumference centered on the first electrode rod.
この発明では、プラチナからなる第1の電極棒を陽極(+)とし、チタンからなる第2の電極棒を陰極(-)とし、直流電流を流して電気分解することで、ナノバブルを生成することができる。
また、第2の電極棒を陰極(-)側とすることで、チタンの表面に陽極酸化チタン被膜を生成させてもよい。
上記酸化チタン被膜は、半導体特性を発現し、プラチナまたは表面にプラチナをコーティングした第1の電極棒に対してカソードとなるので、第2の電極棒を陰極(-)とすることでプラチナからなる第1の電極棒(+)との間で通電が可能となる。
In the present invention, a first electrode rod made of platinum is used as an anode (+), a second electrode rod made of titanium is used as a cathode (-), and a direct current is applied to electrolyze the particles to generate nanobubbles. Can be done.
Further, by setting the second electrode rod to the cathode (−) side, a titanium anodized film may be formed on the surface of titanium.
Since the titanium oxide film exhibits semiconductor characteristics and serves as a cathode for platinum or a first electrode rod coated with platinum on the surface, it is made of platinum by using the second electrode rod as a cathode (-). Energization is possible with the first electrode rod (+).
水その他の極性溶媒中に、プラチナまたはチタンにプラチナをコーティングした第1の電極棒1と、チタンの第2の電極棒2とを離間して配置し、第1の電極棒1を陽極側に接続し、第2の電極棒2を陰極側に接続して直流電流を供給して、電気分解により生じた水素気泡をより小さいナノバブルとして発生させることを実現した。
The
以下に、この発明を風呂用ナノバブル発生装置10に適用した好適実施例について図面を参照しながら説明する。
通電方式によるナノバブル発生装置10は、図1から図3に示すように、浴槽Bの電解質イオン水A中に、第1の電極棒1と、第2の電極棒2とを離間して配置し、電源部3から直流電流を供給する構成からなり、前記第1の電極棒1を陽極とし、第2の電極棒2を陰極として電源部から直流電流を供給する構成からなっている。
Hereinafter, preferred embodiments in which the present invention is applied to the
As shown in FIGS. 1 to 3, the
そして、第1の電極棒1は、純プラチナからなる金属棒、または純チタンからなる金属棒の表面に均一の厚みにプラチナをコーティングした金属棒からなっている。
第2の電極棒2は、純チタンの金属棒からなっている。
The
The
本実施例の通電方式によるナノバブル発生装置10は、図3に示すように、浴槽B中に投入し、通電してナノバブルを発生させるものである。
即ち、浴槽Bの中に、電解質イオン水、例えば通常の水が満たされる。
この水(湯)の中に、ナノバブル発生装置10を沈めて静止させる。
As shown in FIG. 3, the
That is, the bathtub B is filled with electrolyte ionized water, for example, ordinary water.
The
ナノバブル発生装置10には、DC100Vを供給する電源部3が設けられている。
本実施例では、ACコンセント(図示省略)に接続される電源アダプター(AC/DCコンバータ)31から充電アダプター32を介してナノバブル発生装置10の充電池収納部11内の充電池12に直流電流が充電される。
The
In this embodiment, a direct current is transmitted from the power adapter (AC / DC converter) 31 connected to the AC outlet (not shown) to the
このように充電池12に充電した後に、充電アダプター32を外して、充電池12から直流電圧12~24Vが前記電極棒1、2間に通電されて、ナノバブル発生装置10が使用に供される。
After charging the
なお図中、T1は第1の電極棒1に設けられた充電用端子、T2は第2の電極棒2に設けられた充電用端子、T3はチタン棒からなり液体との接触を検知する接液検出センサー5の端子であり、充電アダプター32と接続しうるようになっている。
これにより、接液検出センサー5により前記電極部1,2が液体中であることが検知されてから、第1の電極棒1に+側の電流が流れ、第2の電極棒2に-側の電流が流れて電気分解が行われるようになっている。
In the figure, T1 is a charging terminal provided on the
As a result, after the wet
前記第1の電極棒1と、第2の電極棒2とは、図2に模式図を示すように交互に等間隔で平行に多数配列されている。
そして第1の電極棒1の端部はいずれも一端側で第2の電極棒2より長く設定されており、逆に第2の電極棒2の端部はいずれも他端側で第1の電極棒2より長く設定されている。
The
The ends of the
そして、複数の第1の電極棒1はその突出部分でいずれも陽極(+)側に接続され、複数の第2の電極棒2は、その反対側の突出部分で陰極(-)側に接続されている。
The plurality of
ここで、第1の電極棒1、第2の電極棒2の断面形状としては円形、楕円形の他に、三角形や四角形などの多角形など任意の断面形状であってもよい。
そして、この発明では、常に、第1の電極棒1が陽極(+)に接続され、第2の電極棒2が陰極(-)に接続される点に特徴がある。
Here, the cross-sectional shape of the
The present invention is characterized in that the
予め、第2の電極棒2のチタンの表面には酸化チタン被膜が生成される。
この酸化チタン被膜は、半導体特性を発現し、第1の電極棒1に対してカソードとなるので、第2の電極棒2を陰極とすることで第1の電極棒1との間で通電が可能となる。
A titanium oxide film is formed on the surface of the titanium of the
This titanium oxide film exhibits semiconductor characteristics and serves as a cathode with respect to the
上記酸化チタン被膜は、耐食性が高く長寿命であり、光触媒機能や超親水性を有して水に馴染みやすいので、電気分解により生じた水素気泡をより小さくナノバブルとして発生させることになる。 The titanium oxide film has high corrosion resistance, a long life, has a photocatalytic function and superhydrophilicity, and is easily compatible with water, so that hydrogen bubbles generated by electrolysis are generated as smaller nanobubbles.
ここで、第2の電極棒2は、初期に、チタン表面に酸化チタン被膜を、例えば50nm程度生成しておくことが好ましい。
上記方法の通電方式で電気分解して水を観測した写真を図3に示す。
これにより、大量に雲状の水素バブルが上昇しており、一例として、気泡サイズが200~400nm程度のナノバブルが高い密度で生成されていることがわかる。
Here, it is preferable that the
FIG. 3 shows a photograph of water observed by electrolysis by the energization method of the above method.
As a result, it can be seen that a large amount of cloud-shaped hydrogen bubbles are rising, and as an example, nanobubbles having a bubble size of about 200 to 400 nm are generated at a high density.
前記実施例では、第1の電極棒1と第2の電極棒2とは1:1の比率とした場合を例示したが、この発明では異なる比率や配列であってもよい。
図5は、第1の電極棒1と第2の電極棒2との異なる組み合わせを示す断面図である。
In the above embodiment, the case where the ratio of the
FIG. 5 is a cross-sectional view showing different combinations of the
即ち、第1電極棒1と第2電極棒2は、いずれも直径が2mmの金属棒からなっており、第1電極棒1と第2電極棒2とは2mmの間隔を隔てて配置されているが、第1の電極棒1を中心にして、半径2mmの円周上に60度間隔で6つの第2の電極棒2を配置した形状からなっている。
That is, both the
この場合でも、前記実施例1とほぼ同様のナノバブルを発生させることができ、コスト削減を図ることができる。
このように、第1の電極棒1を中心にした円周上に等間隔に複数の第2の電極棒2を複数配置してもよい。
この場合の第2の電極棒2の角度は上記実施例に限定されず、等間隔に配置されていればよく、ほぼ隙間無く隣接するものでもよい。
Even in this case, nanobubbles almost the same as those in the first embodiment can be generated, and cost reduction can be achieved.
In this way, a plurality of
The angle of the
また、電気分解反応は、一部では、投入電力で決定されるので、電極の電流密度と抵抗値によるロスを考慮すすれば、第1の電極棒1のプラチナの表面積は、第2の電極棒2のチタンの表面積と同じである必要はなく、第1の電極棒1に対して第2の電極棒2を複数、等間隔に配置してもよく、これにより高価なプラチナを使用する第1の電極棒を第2の電極棒よりも少なく配置して経費を削減することも可能である。
Further, since the electrolysis reaction is partially determined by the input power, the platinum surface surface of the
この発明は、湯船に沈めて温浴効果、水素バブル浴を可能としてもよいし、ナノバブルにより口腔内、あるいは肌への洗浄や殺菌効果、水素バブルによる酸化還元作用、水素水生成装置などに応用することができる。
また、電気分解水であればよく、単なる水に限らず、飲食用の食材と混ぜて煮たり沸かしたりして調理などの各種用途に用いることができる。
この発明は上記実施例に限定されるものではなく、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更することができる。
The present invention may be submerged in a bathtub to enable a hot bath effect and a hydrogen bubble bath, and is applied to a cleaning and bactericidal effect on the oral cavity or skin by nanobubbles, a redox action by hydrogen bubbles, a hydrogen water generator, and the like. be able to.
Further, electrolyzed water may be used as long as it is not limited to simple water, and can be used for various purposes such as cooking by mixing it with food and drink ingredients and boiling or boiling it.
The present invention is not limited to the above embodiment, and in short, various design changes can be made without changing the gist of the present invention.
1 第1の電極棒
2 第2の電極棒
3 電源部
10 ナノバブル発生装置
11 充電池収納部
12 充電池
31 電源アダプター
32 充電アダプター
1
Claims (3)
第1の電極棒がプラチナまたはチタンにプラチナをコーティングした電極棒で陽極側に接続され、前記第2の電極棒がチタンの電極棒で陰極側に接続されて直流電流が供給可能となっており、
前記第2の電極棒は、電気分解前に、チタン表面に酸化チタン皮膜を50nm以上生成してなり、
前記第1および第2の電極棒と並んで、チタン棒からなり液体との接触を検知する接液検出センサーの端子が設けられており、該接液検出センサーにより前記第1および第2の電極棒が液体中であることが検知されると、第1の電極棒に+側の電流が流れ、第2の電極棒に-側の電流が流れて電気分解が行われるようになっていることを特徴とする通電方式によるナノバブル発生装置。 A power source is provided in which the first electrode rod and the second electrode rod are arranged apart from each other in water or other solvent, and a DC current is supplied between the first electrode rod and the second electrode rod. In the nano bubble generator by the energization method
The first electrode rod is connected to the anode side by an electrode rod made of platinum or titanium coated with platinum, and the second electrode rod is connected to the cathode side by a titanium electrode rod so that a direct current can be supplied. ,
The second electrode rod has a titanium oxide film of 50 nm or more formed on the titanium surface before electrolysis.
Along with the first and second electrode rods, a terminal of a wetted contact detection sensor which is made of a titanium rod and detects contact with a liquid is provided, and the first and second electrodes are provided by the wetted contact detection sensor. When it is detected that the rod is in a liquid, a current on the + side flows through the first electrode rod, and a current on the-side flows through the second electrode rod to perform electrolysis. Nano bubble generator by energization method characterized by.
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