TW202124781A - 電解水生成方法、電解水生成噴霧器及電解水生成噴霧裝置 - Google Patents
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Abstract
提供一種藉由控制在容器之内底面附近之原料水產生之對流而可在家庭利用之有效率的電解水生成方法、電解水生成噴霧器及電解水生成噴霧裝置。
電解水生成噴霧器1具備:容器4,用以貯存原料水43;電極構造體2,用以電解容器4内之原料水43以生成電解水(或臭氧水)42;以及噴霧機構5,用以噴霧電解水42;電極構造體2係立設在容器4之内底面46;在容器4之内底面46,或在與容器4之内底面46對向之電極構造體2之下部,設有用以促進容器4内之原料水43之對流之對流促進手段,產生原料水43朝向容器4之内底面46流下之下降水流82並促進容器4内之原料水43之對流,對電極構造體2供給原料水43,進行基於電解之電解水生成反應,提高生成之電解水42之濃度。
Description
本發明係關於藉由電解從原料水生成電解水之方法、生成噴霧器及生成噴霧裝置。
雖臭氧(O3
)具有強氧化力,但由於在水溶液中經數十分鐘程度的時間即變化為氧(O2
),因此殘留毒性少。因而時至今日,臭氧氣體、或臭氧水溶液即臭氧水被利用在在殺菌、脫臭、脫色、有害物質之氧化・分解等廣泛領域中,並作為代替氯之氧化劑、尤其是殺菌劑而被關注。基於臭氧之殺菌在細菌、酵母、黴菌、病毒等廣泛範圍中有效,且由於其係作用機制為氧化破壞細菌之細胞膜者,因此有所謂難以產生耐性菌,兼具脫臭效果之特長。另一方面,由於臭氧具有臭氣而對人體之呼吸系統帶來刺激,因此,需注意所謂必須遵守空氣中之濃度之室內空氣品質標準(體積濃度0.1ppm以下),或臭氧會引起鐵或丁腈橡膠等之腐蝕或劣化之點(非專利文獻1)。
作為臭氧水之主要製法,有氣體溶解法與直接電解法。氣體溶解法,係使利用以氧氣作為原料藉由放電而生成等之方法製造之臭氧氣體溶解於水,以製造臭氧水之方法。由於臭氧氣體難溶於水,因此存在難以獲得高濃度的臭氧水之缺點,故氣體溶解法多被利用於1mg/L以下之低濃度。直接電解法,係藉由將自來水等之原料水電解來生成臭氧水之方法。藉由直接電解法,可更經濟地獲得高濃度的臭氧水(同文獻)。
在日本特開2003-93479號公報(專利文獻1)中,如圖21所示,揭示了一種以可在家庭輕易地利用之方式,在能以單手把持之瓶内電解原料水而生成臭氧水,並能1次噴霧0.1mL~1mL之簡易型的臭氧水生成噴霧器之基本構成。臭氧水生成噴霧器係由吐出部107與瓶104所構成,瓶104具有立設在其平坦的内底面之、用以電解原料水以生成臭氧水之電極105、106,在瓶104内生成之臭氧水通過噴霧用管112從吐出部107被噴霧。在日本特開2019-037946號公報、日本再表2003-000957號公報、及日本特開2003-266073號公報中,亦揭示了相同的基本構成。
在此種家庭用簡易型的臭氧水生成噴霧器中,在2~4分鐘程度的短時間内高效地生成體積為數十mL、臭氧濃度為1~2mg/L程度的臭氧水為課題。當然,雖藉由提高電解中之電流值或電壓值,可生成臭氧濃度為4mg/L以上的高濃度的臭氧水,但噴霧時、及根據條件連生成時的刺鼻臭味較強,故不耐家庭内之實用。
作為利用直接電解法來提高臭氧水之生成效率之先前技術,已知有(1)在分區内配置電極、(2)電極表面之設計、(3)離子移動之控制、(4)對流之控制等。
(1)在分區内配置電極
上述技術,係在貯存原料水之容器内設置分區,在分區内配置電解用之電極進行電解,僅噴霧在分區内生成之高濃度的臭氧水之技術。例如,如圖22所示,在日本特開2009-154030號公報(專利文獻2)中,揭示了在電解水生成噴霧裝置201中,設置與罐204連通之電解槽205,罐204與電解槽205係構成為僅在連通路207連通,每次用手按壓噴霧機構203時,從噴霧用噴嘴噴霧臭氧水,同時,原料水從罐204内通過連通路207往小容量的電解槽205流入,在電解槽205内被電解,在電解槽205内再度生成高濃度的電解水之技術。
類似的技術亦揭示在日本特開2011-092883號公報中。此外,在日本特許第6249200號公報或日本特開2004-148109號公報中,揭示了在噴霧用管之内部安裝生成臭氧水之電解單元之技術。又,在日本特開2003-062573號公報或日本特開2003-181338號公報中,揭示了在吐出部之極接近噴霧用噴嘴處安裝用以生成臭氧水之電解用電極之技術。在這些技術中,由於能在被分區之部分等貯存之臭氧水之量較少,因此,存在若每單位時間之噴霧量超過某個值,則臭氧水之生成速度無法趕上噴霧速度,噴霧水中的臭氧濃度降低之缺點。
(2)電極表面之設計
上述技術,係藉由設計電極之形狀或電極表面之物質,來提高臭氧水生成的效率之技術。例如,在日本特許第6258566號公報中,揭示了為了增加與原料水之接觸面積提高電解效率,將陽極及/或陰極作成網狀之發明。又,在日本再表03-000957號公報中,揭示了藉由使用在表面具備由鉭氧化物或鈮氧化物所構成之電極觸媒之電解用電極,來提高臭氧生成效率之技術。又,在日本特開平08-134677號公報中,揭示了在陽極電極使用具有臭氧產生觸媒功能之貴金屬製之金屬網,在陽極電極之外面側重疊由耐蝕性金屬製造之板條(lath)網,供給原料水,藉此,以穿過將網眼彼此連結之狹窄間隙之方式使原料水行進,藉由其攪拌作用,使產生之臭氧氣泡溶解於水,防止臭氧保持氣體的狀態被排出,提高臭氧水之生成效率之技術。雖這些技術有用,但往往電極構造複雜且製造成本變高。
(3)離子移動之控制
上述技術,係藉由控制電極附近之離子移動,來提高臭氧水之生成效率之技術。一般而言,在直接電解法中,如以下化學反應式所示,以生成氧氣(O2
)及氫氣(H2
)之水的電解反應(式1)及(式3)為主,進而,生成微量的臭氧(O3
)之反應(式2)附隨。
[陽極反應]
(式1)2H2
O→O2
+4H+
+4e-
(式2)3H2
O→O3
+6H+
+6e-
[陰極反應]
(式3)2H+
+2e-
→H2
從(式2)可知,若藉由原料水之電解在陽極產生之氫離子(H+
)在陽極附近停留而以高濃度存在,則會妨礙臭氧之生成反應(式2)之進行。
在上述專利文獻2中,揭示了陽極與線狀之陰極由陽離子交換膜區隔而成之電解單元。在陽極產生之氫離子,通過陽離子交換膜往陰極行進,如(式3)所示在陰極接受電子而成為氫(H2
)。其結果,由於氫離子未在陽極附近高濃度地停留,因此可有效率地進行臭氧生成。又,在日本特許第4723627號公報及上述日本特許第6258566號公報中,亦揭示了利用陽離子交換膜將陽極與陰極區隔而成之膜-電極構造體。然而,離子交換膜中,往往膜-電極構造體之構造變得複雜,且需花費保養管理之成本。
(4)對流之控制
上述技術,係藉由控制原料水之對流,而可噴霧高濃度的臭氧水(或電解水)之方法。
在日本實登第3207605號公報(專利文獻3)中,如圖23所示,揭示了一種噴霧器之發明,其於安裝在容器320之下端内部之保持具340收容固定電極構件,該電極構件中,從上算起,層疊具有複數個孔口之裝飾片331、負極電解片332、絕緣間隔件333、正極電解片334,將裝飾片331與保持具340熱熔合,藉此,前述電極構件收容固定在保持具340。在該發明中,藉由將生成電解水之保持具340構成為高度矮且底面積較寬之圓筒狀,來抑制在電解時在容器320内產生之對流,藉由在保持具340之上方近處設置噴霧用管之吸水口,可噴霧若為少量則濃度高之電解水。然而,由於容器320内的對流較弱,因此,存在僅保持具340附近的電解水的濃度變高,容器320整體的濃度不怎麼上升之缺點。
在日本特開2003-334557號公報(專利文獻4)中,如圖24所示,揭示了一種殺菌清潔水生成裝置之發明,其構成為電極部(電解裝置)401在水平方向貫設之電解槽402與電源裝置404為可拆卸。為了在電解槽402貫設電極部401,在電解槽402之下部設有具有陽極受電端子405-1及陰極受電端子405-2之端子蓋部415。因此,電解槽402下部之水平剖面較其上部小。在電解時,在電解槽402内之原料水產生來自電極部401之上升水流、與主要沿著電解槽402之内側面之下降水流。下降水流最終到達電解槽402之内底面。然而,由於在電解槽之内底面與電極部401之間存在上下方向之間隙,因此,上述下降水流不會直接接觸電極部401,故到下降水流所含之濃度低的電解水受電解並成為高濃度化為止需要時間。又,由於電極部401配向在水平方向,因此若與配向在鉛直方向之情形相比,則受到焦耳加熱及微氣泡生成之影響的原料水的體積較大,與之相應地,上升水流的流速亦變慢,且較易與下降水流衝突而減慢對流的速度。再加上,若電極部401配向在水平方向,則由於利用電解生成之微氣泡集聚・滯留在電極部401之大致圓筒面狀之表面之下半部分,電極之有效面積減少大約一半,因此,電解水的生成速度顯著下降。在電解槽402中之電極部401的配置及配向上有較大的改善空間。
在日本特開2017-05191號公報(專利文獻5)中,如圖25所示,揭示了電解裝置之發明,其為一種電解裝置,具備電解槽510、可拆裝地安裝在電解槽510之本體部、配置在電解槽510内之電極部520、用以對電極部520供電之供電部530,其中,供電部530係安裝在本體部,並從本體部往電解槽510之底面側延伸,電極部520係安裝在供電部530,在電極部520與電解槽510之内側面及底面之間設有間隙D1、D2,在電極部520之外面配置外圍部524,在外圍部524之上面側設有同心圓狀之槽部525,下面側開放,水可沿著軸方向在電極部520循環。在該電解裝置中形成間隙D2,藉此,可產生由於伴隨著電解處理之電解水的溫度上升而通過電極部520往上方流動之水流,而有效率地對電極部520補給電解處理前之水。又,藉由形成間隙D1,可使貯存在較電極部520上方之電解處理前之水,經由電極部520與電解槽510的側面之間往電極部520之下方循環,並從電極部520之下方對電極部520補給。藉此,由於可以良好效率使電解槽510内的水循環於電極部520,因此可提高電解處理之效率,縮短電解處理所需的時間。然而,由於該電解裝置中,電極部從本體部下垂,電源部設在本體部,因此,存在構成電解槽之蓋之本體部變重而操作不便之缺點。
(5)其他
在上述日本特許第6249200號公報中,雖揭示了在噴霧用管之内部安裝生成臭氧水之電解單元之構成中,進而將螺旋狀之較小的構造物設於噴霧用管内部,藉此,使在電解單元產生之臭氧氣泡破碎而轉變成細微氣泡以提高臭氧之溶存率,使臭氧水之生成效率提高之技術,但其構造複雜且保養亦麻煩。
雖不是提高臭氧水之生成效率之技術,但在日本特表2012-501358號公報中,揭示了在流至電解單元之電流值處於既定範圍内時使顯示燈亮燈,位於範圍外時則使顯示燈熄燈之技術。又,在日本特表2006-518666號公報(專利文獻6)中,雖揭示了在噴霧頭部具有用以顯示電解水效力之氧化劑效力顯示燈之噴霧裝置之技術,但完全未記載關於用於氧化劑效力顯示燈之亮燈及熄燈之控制的細節。
如此,為了利用於簡易且低價之家庭用之、具有以單手把持之瓶之臭氧水生成噴霧器(或電解水生成噴霧器),利用直接電解法來提高臭氧水(或電解水)之生成效率之先前技術(1)~(5)並非完善的技術。而且,任何一個技術皆不具有藉由設計貯存原料水之容器之内底面形狀等,來控制在電解時從安裝在容器内底面之電極構造體附近產生之上升水流、與沿著容器内側面產生之下降水流之流動,以提高臭氧水(或電解水)之生成效率之構想。例如,在專利文獻4中,雖揭示了容器之内底面非平坦之構成,但其係為了在容器之側面貫設電極部,而非為了控制容器内之水流。又,在專利文獻5中,雖可見控制容器内之上升水流與下降水流之流動之構想,但不存在藉由設計容器之内底面形狀等來進行其流動之控制之構想。進而,未實現即時且以使用者易懂之方式顯示被噴霧之臭氧水(或電解水)之除菌・消臭作用的效力之構成。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2003-93479號公報
[專利文獻2] 日本特開2009-154030號公報
[專利文獻3] 日本實登第3207605號公報
[專利文獻4] 日本特開2003-334557號公報
[專利文獻5] 日本特開2017-05191號公報
[專利文獻6] 日本特表2006-518666號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1] 西村喜之, et al. "新しい展開に入ったオゾン水の利用技術 (進入新展開之臭氧水之利用技術)" 日本食品工学会誌 2.3 (2001): 103-113.
[發明所欲解決之問題]
本發明之目的,係提供一種簡易且低價之、可在家庭利用之電解水(或臭氧水)生成方法、能以單手把持之電解水生成噴霧器、及電解水生成噴霧裝置。本發明之進一步之目的,係藉由設計貯存原料水之容器之内底面之形狀等,來提高電解水之生成效率,達成上述目的。本發明之進一步之目的,係提供一種以易懂之方式顯示電解水之除菌・消臭的效力之電解水生成噴霧裝置。
此外,在本說明書中,所謂「臭氧水」之詞句,係以含有臭氧之水溶液之意義而被使用。又,所謂「電解水」之詞句,係以藉由電解原料水(水或水溶液)而獲得之水溶液之意義而被使用。又,所謂「電解臭氧水」之詞句,係以臭氧水中亦為電解水之水溶液之意義而被使用。但,亦有所謂「臭氧水」之詞句,以上述電解臭氧水之意義而被使用之情形。亦即,在本說明書中所謂「臭氧水」之詞句,狹義上意指電解臭氧水,廣義上意指含有臭氧之水溶液。
[解決問題之手段]
本發明係用以解決上述課題而為者,其第1形態係一種電解水生成噴霧器之電解水生成方法,該電解水生成噴霧器至少具備用以貯存原料水之容器、以及用以噴霧從前述容器内之原料水生成之電解水的噴霧機構;在前述容器之内底面立設電極構造體;在前述容器之内底面,或在與前述容器之内底面對向之前述電極構造體之下部,設置用以促進前述容器内之前述原料水之對流之對流促進手段;藉由對前述電極構造體施加電壓並電解前述原料水來生成電解水;產生藉由在電解時在鉛直方向作用於前述電極構造體内之前述原料水之浮力而產生之上升水流、與前述原料水朝向前述容器之内底面流下之下降水流,藉由前述對流促進手段來促進前述容器内之前述原料水之對流,對前述電極構造體供給前述原料水,進行基於電解之電解水生成反應,提高生成之電解水之濃度。
本發明之第2形態,係一種電解水生成方法,其中,前述對流促進手段,係在前述容器之内底面設置之下凹之凹盆部,該凹盆部係由凹盆部底面與包圍其周圍之凹盆部壁面所構成;在前述容器内之前述凹盆部底面立設前述電極構造體;藉由前述原料水在前述凹盆部之前述凹盆部壁面朝向前述凹盆部底面流下,來促進前述下降水流。
本發明之第2形態之一例,係一種電解水生成方法,其中,前述凹盆部壁面與前述凹盆部底面垂直。本發明之第2形態之另一例,係一種電解水生成方法,其中,前述凹盆部壁面為斜面。本發明之第2形態之再另一例,係一種電解水生成方法,其中,前述凹盆部壁面與前述容器之内側面平滑地連接。
本發明之第3形態,係一種電解水生成方法,其中,前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件;前述對流促進手段,係在與前述容器之内底面對向之前述陰極構件之下部、和前述容器之内底面之間形成之開口部;藉由前述原料水通過前述開口部而流入至前述電極間隙,來促進前述下降水流。
本發明之第4形態,係一種電解水生成方法,其中,前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件;在該陰極構件設置複數個孔,前述原料水及/或前述電解水通過前述孔而出入於前述電極間隙。
本發明之第5形態,係一種電解水生成噴霧器,其具備:容器,用以貯存原料水;電極構造體,用以電解前述容器内之原料水以生成電解水;以及噴霧機構,用以噴霧前述電解水;前述電極構造體係立設在前述容器之内底面;在前述容器之内底面,或在與前述容器之内底面對向之前述電極構造體之下部,設有用以促進前述容器内之前述原料水之對流之對流促進手段。
本發明之第6形態,係一種電解水生成噴霧器,其中,前述對流促進手段,係在前述容器之内底面設置之下凹之凹盆部,該凹盆部具有凹盆部底面,該凹盆部係由凹盆部底面與包圍其周圍之凹盆部壁面所構成;在前述容器内之前述凹盆部底面立設有前述電極構造體。
本發明之第6形態之一例,係一種電解水生成噴霧器,其中,前述凹盆部壁面與前述凹盆部底面垂直。本發明之第6形態之另一例,係一種電解水生成噴霧器,其中,前述凹盆部壁面為斜面。本發明之第6形態之再另一例,係一種電解水生成噴霧器,其中,前述凹盆部壁面與前述容器之内側面平滑地連接。
本發明之第7形態,係一種電解水生成噴霧器,其中,前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件;前述對流促進手段,係在與前述容器之内底面對向之前述陰極構件之下部、和前述容器之内底面之間形成之開口部;前述原料水通過前述開口部而流入至前述電極間隙。
本發明之第8形態,係一種電解水生成噴霧器,其中,前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件;在該陰極構件設有複數個孔,前述原料水及/或前述電解水通過前述孔而出入於前述電極間隙。
本發明之第9形態,係一種電解水生成噴霧裝置,其具有:前述電解水生成噴霧器;以及電源部,用以載置前述電解水生成噴霧器;前述電源部或前述電解水生成噴霧器具有控制部及燈;前述控制部,在電解水之生成處理完畢後,為了顯示前述容器内之電解水之濃度為有效濃度,進行使前述燈在既定時間之期間亮燈之控制。
[發明效果]
根據本發明之第1形態,可提供一種電解水生成噴霧器之電解水生成方法,該電解水生成噴霧器至少具備用以貯存原料水之容器、以及用以噴霧從前述容器内之原料水生成之電解水的噴霧機構;在前述容器之内底面立設電極構造體;在前述容器之内底面,或在與前述容器之内底面對向之前述電極構造體之下部,設置用以促進前述容器内之前述原料水之對流之對流促進手段;藉由對前述電極構造體施加電壓並電解前述原料水來生成電解水;產生藉由在電解時在鉛直方向作用於前述電極構造體内之前述原料水之浮力而產生之上升水流、與前述原料水朝向前述容器之内底面流下之下降水流,藉由前述對流促進手段來促進前述容器内之前述原料水之對流,對前述電極構造體供給前述原料水,進行基於電解之電解水生成反應,提高生成之電解水之濃度。
當未在容器之内底面,或未在與容器之内底面對向之電極構造體之下部,設有用以促進容器内之原料水之對流之對流促進手段時,由於僅有前述上升水流,而不存在促進原料水朝向容器内底面流下之下降水流之手段,因此,容器内之原料水之對流較弱,原料水在容器内局部地循環,生成之臭氧水(或電解水)滯留於容器之下部,供給至電極構造體之臭氧濃度(或電解生成物濃度)較低之原料水變少。因此,電極構造體内之原料水之臭氧濃度(或電解生成物濃度)變高,不怎麼進行(式2)所示之臭氧之生成反應(或電解水生成反應)。相對於此,當在容器之内底面,或在與容器之内底面對向之電極構造體之下部,設有用以促進容器内之原料水之對流之對流促進手段時,則除了前述上升水流之外,原料水朝向容器之内底面流下之下降水流被促進,容器内之原料水之對流變強,容器内之原料水大規模地循環,臭氧濃度(或電解生成物濃度)低之原料水被豐富地供給至電極構造體。因此,電極構造體内之原料水之臭氧濃度(或電解生成物濃度)變低,(式2)所示之臭氧之生成反應(或電解反應)進行而有效率地生成臭氧水(或電解水),生成之臭氧濃度(或電解生成物濃度)高之臭氧水(或電解水)藉由前述上升水流及前述下降水流而遍及容器整體。此外,雖產生前述上升水流之原因為浮力,但該浮力,係藉由下述事由而產生,即由於伴隨著電解之焦耳加熱,電極構造體内之原料水之溫度上升而熱膨脹之事由、及由於伴隨著電解而產生之氧、氫、臭氧等氣體之細微氣泡混入至該原料水,因此該原料水之實質密度下降之事由。
在本形態中,電極構造體係立設在容器之内底面。所謂「立設」,係以構成電極構造體之電極之表面方向成為與容器之内底面交叉之方向(較佳為垂直方向)之方式,在具有該内底面以作為其表面之構件安裝電極構造體之意義。由於立設有電極構造體,因此原料水在電極構造體内從下方往上方行進之期間持續地受到浮力,而產生較強的上升水流。
此外,作為本發明中之原料水,雖從可在家庭輕易利用之觀點來看,主要可想到自來水或市售之礦泉水等,但並不限定於此,從調節電解反應(或臭氧生成反應)之速度之觀點來看,亦可為使氯等氣體或氯化鈉等鹽類等的溶質溶存於水之水溶液,或亦可為蒸餾水或脫離子水、純净水等。關於藉由電解原料水而生成之電解水(或臭氧水),亦不限定於臭氧,亦可為氯、次氯酸、亞氯酸、氫氧化鈉、氧、氫、氯化鈉等各種物質或電解生成物溶解於水之水溶液。
根據本發明之第2形態,可提供一種電解水生成方法,其中,前述對流促進手段,係在前述容器之内底面設置之下凹之凹盆部,該凹盆部係由凹盆部底面與包圍其周圍之凹盆部壁面所構成;在前述容器内之前述凹盆部底面立設前述電極構造體;藉由前述原料水在前述凹盆部之前述凹盆部壁面朝向前述凹盆部底面流下,來促進前述下降水流。
當在容器之内底面設有下凹之凹盆部作為前述對流促進手段時,除了前述上升水流之外,由於存在原料水在凹盆部之凹盆部壁面朝向凹盆部底面流下之下降水流,因此原料水朝向容器之内底面流下之下降水流被促進,容器内之原料水之對流變強,容器内之原料水大規模地循環,臭氧濃度(或電解生成物濃度)低之原料水被豐富地供給至電極構造體。因此,電極構造體内之原料水之臭氧濃度(或電解生成物濃度)變低,(式2)所示之臭氧之生成反應(或電解反應)進行而有效率地生成臭氧水(或電解水),生成之臭氧濃度(或電解生成物濃度)高之臭氧水(或電解水)藉由前述上升水流及前述下降水流而遍及容器整體。
在本形態中,電極構造體係立設在凹盆部底面。所謂「立設」,係以構成電極構造體之電極之表面方向成為與凹盆部底面交叉之方向(較佳為垂直方向)之方式,在具有凹盆部底面以作為其表面之構件安裝電極構造體之意義。由於立設有電極構造體,因此原料水在電極構造體内從下方往上方行進之期間持續地受到浮力,而產生較強的上升水流。
根據本發明之第2形態之一例,可提供一種電解水生成方法,其中,前述凹盆部壁面與前述凹盆部底面垂直。該例中之凹盆部可容易地利用切削加工、射出成形等之加工法來製作。根據本發明之第2形態之另一例,可提供一種電解水生成方法,其中,前述凹盆部壁面為斜面。在該例中,由於凹盆部壁面由斜面構成,因此,可將沿著容器之内側面下降而來之原料水,順暢地往凹盆部底面及立設在凹盆部底面之電極構造體導引,而可有效率地生成濃度高之電解水。根據本發明之第2形態之再另一例,可提供一種電解水生成方法,其中,前述凹盆部壁面與前述容器之内側面平滑地連接。在該例中,由於凹盆部壁面與容器之内側面平滑地連接,因此,可將沿著容器之内側面下降而來之原料水,順暢地往凹盆部底面及立設在凹盆部底面之電極構造體導引,而可有效率地生成濃度高之電解水。
根據本發明之第3形態,可提供一種電解水生成方法,其中,前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件;前述對流促進手段,係在與前述容器之内底面對向之前述陰極構件之下部、和前述容器之内底面之間形成之開口部;藉由前述原料水通過前述開口部而流入至前述電極間隙,來促進前述下降水流。
本形態中,設有在與前述容器之内底面對向之前述陰極構件之下部、和前述容器之内底面之間形成之開口部作為對流促進手段,通過該開口部,原料水可流入至電極構造體之電極間隙。因此,由於伴隨著在電解時在電極構造體之電極間隙内產生之上升水流,原料水通過前述開口部而流入至電極構造體之電極間隙,因此原料水朝向容器之内底面流下之下降水流被促進,容器内之原料水之對流變強,容器内之原料水大規模地循環,臭氧濃度(或電解生成物濃度)低之原料水被豐富地供給至電極構造體。因此,電極構造體内之原料水之臭氧濃度(或電解生成物濃度)變低,(式2)所示之臭氧之生成反應(或電解反應)進行而有效率地生成臭氧水(或電解水),生成之臭氧濃度(或電解生成物濃度)高之臭氧水(或電解水)藉由前述上升水流及前述下降水流而遍及容器整體。
根據本發明之第4形態,可提供一種電解水生成方法,其中,前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件;在該陰極構件設置複數個孔,前述原料水及/或前述電解水通過前述孔而出入於前述電極間隙。藉由在陰極構件設置複數個孔,可有效率地將原料水從外部導引至電極間隙,又,由於可有效率地將生成之臭氧水(或電解水)從電極間隙往外部送出,因此可有效率地生成臭氧水(或電解水)。進而,藉由在陰極構件設置複數個孔,而能在陰極構件之表面,以曲率較大之方式局部地作出電場較強之區域,而可加速(式2)所示之臭氧之生成反應(或電解反應)。而且,藉由在陰極構件設置複數個孔,可提高陰極構件表面之每單位面積之電流密度,加速(式2)所示之臭氧之生成反應(或電解反應),而有效率地生成臭氧水(或電解水)。此外,在本發明中,亦可為在電極構造體之陰極構件不設置孔之形態。在不設置孔之形態中,加大陰極構件之表面積而獲得電解之有效面積,提高生成之臭氧水(或電解水)之濃度。在陰極構件存在孔之形態與不存在孔之形態之任意一者是否可有效率地生成臭氧水(或電解水),取決於陰極構件之形狀、或孔之大小、數量、配置等各條件。
根據本發明之第5形態,可提供一種電解水生成噴霧器,其具備:容器,用以貯存原料水;電極構造體,用以電解前述容器内之原料水以生成電解水;以及噴霧機構,用以噴霧前述電解水;前述電極構造體係立設在前述容器之内底面;在前述容器之内底面,或在與前述容器之内底面對向之前述電極構造體之下部,設有用以促進前述容器内之前述原料水之對流之對流促進手段。
本形態之電解水生成噴霧器,可藉由前述對流促進手段,促進藉由在電解時在鉛直方向作用於電極構造體内之原料水之浮力而產生之上升水流、與原料水朝向容器之内底面流下之下降水流,加強容器内之原料水之對流,使容器内之原料水大規模地循環,將臭氧濃度(或電解生成物濃度)低之原料水供給至電極構造體,進行基於電解之臭氧生成反應(或電解水生成反應),提高生成之臭氧水(或電解水)之臭氧濃度(或電解生成物濃度)。
根據本發明之第6形態,可提供一種電解水生成噴霧器,其中,前述對流促進手段,係在前述容器之内底面設置之下凹之凹盆部,該凹盆部具有凹盆部底面,該凹盆部係由凹盆部底面與包圍其周圍之凹盆部壁面所構成;在前述容器内之前述凹盆部底面立設有前述電極構造體。
本形態之電解水生成噴霧器,可產生藉由在電解時在鉛直方向作用於電極構造體内之原料水之浮力而產生之上升水流、與原料水在凹盆部之凹盆部壁面朝向凹盆部底面流下之下降水流以促進容器内之前述原料水之對流,將原料水供給至電極構造體,進行基於電解之臭氧生成反應(電解水生成反應),提高生成之臭氧水(或電解水)中之臭氧濃度(或電解生成物濃度)。
根據本發明之第6形態之一例,可提供一種電解水生成噴霧器,其中,前述凹盆部壁面與前述凹盆部底面垂直。該例中之凹盆部可容易地利用切削加工、射出成形等之加工法來製作。根據本發明之第6形態之另一例,可提供一種電解水生成噴霧器,其中,前述凹盆部壁面為斜面。在該例中,由於凹盆部壁面由斜面構成,因此,可將沿著容器之内側面下降而來之原料水,順暢地往凹盆部底面及立設在凹盆部底面之電極構造體導引,並可有效率地生成濃度高之電解水。根據本發明之第6形態之再另一例,可提供一種電解水生成噴霧器,其中,前述凹盆部壁面與前述容器之内側面平滑地連接。在該例中,由於凹盆部壁面與容器之内側面平滑地連接,因此,可將沿著容器之内側面下降而來之原料水,順暢地往凹盆部底面及立設在凹盆部底面之電極構造體導引,而可有效率地生成濃度高之電解水。
根據本發明之第7形態,可提供一種電解水生成噴霧器,其中,前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件;前述對流促進手段,係在與前述容器之内底面對向之前述陰極構件之下部、和前述容器之内底面之間形成之開口部;前述原料水通過前述開口部而流入至前述電極間隙。
由於本形態之電解水生成噴霧器係構成為前述原料水能通過前述開口部而流入至前述電極間隙,因此,具有下述優點,即,藉由在電解時在鉛直方向作用於電極構造體内之原料水之浮力而產生之上升水流、與原料水朝向容器之内底面流下之下降水流被促進,原料水被供給至電極構造體,進行基於電解之臭氧生成反應(電解水生成反應),生成之臭氧水(或電解水)中之臭氧濃度(或電解生成物濃度)變高之優點。
根據本發明之第8形態,可提供一種電解水生成噴霧器,其中,前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件;在該陰極構件設有複數個孔,前述原料水及/或前述電解水通過前述孔而出入於前述電極間隙。
根據本發明之第9形態,可提供一種電解水生成噴霧裝置,其具有:前述電解水生成噴霧器;以及電源部,用以載置前述電解水生成噴霧器;前述電源部或前述電解水生成噴霧器具有控制部及燈;前述控制部,在電解水之生成處理完畢後,為了顯示前述容器内之電解水之濃度為有效濃度,進行使前述燈在既定時間之期間亮燈之控制。
例如,即便緊隨基於既定時間的電解之生成後的臭氧水的臭氧濃度較高,但藉由臭氧之自分解反應,若將臭氧水放置,則容器内之臭氧水之臭氧濃度即逐漸減少。一般而言,電解水有時若從基於電解之生成經過一段時間,則除菌・消臭等效力會逐漸消失。本形態之電解水生成噴霧裝置,係以對使用者而言易懂之方式,利用燈來顯示目前容器内之臭氧水(或電解水)是否具有充分的臭氧濃度(或電解生成物濃度)用以噴霧並進行除菌・消臭。亦即,前述控制部在臭氧水之生成處理完畢後,為了顯示容器内之臭氧水之臭氧濃度(或電解生成物濃度)為有效濃度,進行使燈在既定時間之期間亮燈之控制。較佳為該既定時間(使燈亮燈之時間),係控制部根據供生成反應之容器内之原料水之水量,從預先決定之複數個時間中選擇。由於臭氧等自分解反應之速度取決於溫度,因此更佳為,該既定時間,係控制部根據供生成反應之容器内之原料水之水量、與藉由溫度感測器而測量之氣溫或容器内之臭氧水之水溫,從預先決定之複數個時間中選擇。
接下來,根據圖式對本發明之臭氧水(或電解水)之生成方法、生成噴霧器及生成噴霧裝置之實施形態進行詳細說明。
<臭氧水生成噴霧裝置之整體構成>圖1係表示本發明之一實施形態之臭氧水生成噴霧裝置(電解水生成噴霧裝置)7之立體圖,臭氧水生成噴霧裝置7,係由臭氧水生成噴霧器(電解水生成噴霧器)1、與用以載置臭氧水生成噴霧器1之電源部6所構成。臭氧水生成噴霧器1具備:容器4,用以貯存原料水43;電極構造體2,立設在容器4之内底面46,用以電解容器4内之原料水43以生成臭氧水(或電解水)42;以及噴霧機構5,用以噴霧臭氧水(或電解水)42。圖2係表示從電源部6拆卸臭氧水生成噴霧器1後之狀態之立體圖。臭氧水生成噴霧器1之下部之形狀為裙狀,載置於電源部6之電源部凸部66。
<電源部>電源部6具備與家庭用之插座連接且用以將交流電壓轉換成直流電壓之AC-DC轉接器61、用以將直流電壓及直流電流供給至臭氧水生成噴霧器1之電源線61a、3個操作鈕64、以及3個顯示燈65。操作鈕64包含電源鈕64a、長時間生成用之第1生成鈕64b、以及短時間生成用之第2生成鈕64c。顯示燈65包含電源燈65a、第1生成燈65b、以及第2生成燈65c,且在與各個燈對應之鈕被按下時,使其亮燈既定時間。用以電解之通電,僅在將臭氧水生成噴霧器1載置於電源部6之狀態下被執行。考量到安全,為了確保室内空氣中的臭氧濃度不超過室內空氣品質標準即0.1ppm(0.1mg/L),若按壓第1生成鈕,則電解進行既定時間、例如4分鐘,又,若按壓第2生成鈕,則電解進行既定時間、例如2分鐘,在以光或聲音將電解之結束告知使用者的同時,結束用以電解之通電。此外,在圖1之實施形態中,雖AC-DC轉接器61與電源部6之殼體分別設置,但在本實施形態之變形形態中,亦可將AC-DC轉接器61内置於電源部6之殼體内。
<臭氧水生成噴霧器之容器與電路室>電路室9經由介裝環94安裝在容器4之下側。亦參照圖3,在電路室9設有用以連接電源部6之電極部62之連接端子部91。直流電壓及直流電流從連接端子部91經由印刷基板92被供給至電極構造體2。
<噴霧機構>在圖1中,噴霧機構5具備以可在容器4拆卸之態樣安裝之頭部51、以及用以將容器4内之臭氧水(或電解水)42輸送至頭部51之管52,頭部51具備桿54以及噴嘴53。若使用者用手握著桿54並使其旋動,則藉由泵作用,0.1~1.0mL程度之少量的臭氧水(或電解水)42通過管52從容器4内往頭部51輸送,被輸送之臭氧水(或電解水)42通過噴嘴53成為噴霧流向外噴射。若在噴霧後使用者將手從桿54放開,則藉由設在頭部51之彈簧(未圖示)之作用,使剛才旋動之桿54回到原來的位置。此外,亦可採取在容器4之外側表面設置桿收容槽部、以及可沿著桿收容槽部移動之滑動構件,在未使用時將桿54收容於桿收容槽部,使滑動構件移動以遮蔽桿54之前端部而將其固定,藉此使桿54緊貼容器4之外側表面而將其緊密地收容之構成。頭部蓋51a以可拆卸之態樣安裝在容器4。在頭部蓋51a設置缺口部以不妨礙桿54之旋動動作,即便在將頭部蓋51a安裝在容器4之狀態下,亦可噴霧臭氧水(或電解水)42。此外,在圖1所示之實施形態中雖噴霧機構5係手動式,但在本實施形態之變形形態中,亦可使用採用了電動式泵之噴霧機構以作為噴霧機構5。
<電極構造體支承框>在圖1中,由於電極構造體2係藉由嵌入等支承於電極構造體支承框28,因此,在保養時使用刷子進行清潔等時,較不用擔心受到倒塌或破裂等損傷。此外,電極構造體支承框28係固定在容器4之容器底板49,或與容器底板49形成為一體。
<噴霧機構之使用>圖(3B)係說明本發明之一實施形態中之噴霧機構5之構造、以及在將原料水43注入至容器4之時等拆卸噴霧機構5之方法者。若預先拆卸頭部蓋51a,使噴霧蓋5x往旋轉箭頭記號5z所示之方向旋轉,則螺絲式之耦合鬆脫,可將噴霧機構5如箭頭記號5y所示從容器4拆卸,可將原料水43從容器4之注水口4x注入至容器4。在原料水注入後,將噴霧機構5嵌於容器4之注水口4x,使噴霧蓋5x往與旋轉箭頭記號5z相反方向旋轉,以將噴霧機構5固定在容器4。噴霧機構5在噴霧蓋5x與桿54之間具有桿鎖54a。桿鎖54a可採取通常位置與旋轉90度之位置的2個角度位置。雖在桿鎖54a位於通常位置時,若用手把持桿54並使其旋動,則可噴霧臭氧水(或電解水)42,但在桿鎖54a位於旋轉90度之位置時,桿54被固定,無法用手把持桿54並使其旋動,而無法噴霧臭氧水(或電解水)42。
<水位線>圖(3C)係用以針對在本發明之一實施形態中,設在容器4之水位線進行說明之立體圖。在容器4設有第1水位線43b與第2水位線43c之複數條水位線。使用者將原料水43注入容器4至任意一條水位線所示之位置為止,在容器4安裝噴霧蓋5x,將容器4載置於電源部6,按壓操作鈕64進行臭氧水之生成。例如,在將原料水43注入至第1水位線43b為止時,按壓長時間生成用之第1生成鈕64b,在將原料水43注入至第2水位線43c為止時,按壓短時間生成用之第2生成鈕64c。雖以長時間生成為標準,但在急迫之情形時,可進行短時間生成。如此,藉由設置複數條水位線,可在短時間生成之情形時,較長時間生成之情形減少作為電解對象之原料水43之水量,將生成之臭氧水(或電解水)之臭氧濃度(或電解生成物濃度)保持得較高。
<凹盆部>圖4係表示在本發明之一實施形態中,臭氧水生成噴霧器1之電極構造體2立設在容器4之内底面46之狀況之立體圖。容器4之内底面46具有下凹之凹盆部48,凹盆部48係由凹盆部底面48a與包圍其周圍之凹盆部壁面48b所構成,在容器4内之凹盆部底面48a立設有電極構造體2。又,電極構造體支承框28立設在容器4之内底面46。在本實施形態中,凹盆部48構成對流促進手段46c。臭氧水生成噴霧器1,可藉由對電極構造體2施加電壓並電解原料水43來生成臭氧水(或電解水)42,產生藉由在電解時在鉛直方向作用於電極構造體2内之原料水43之浮力而產生之上升水流81、與原料水43在凹盆部壁面48b朝向凹盆部底面48a流下之下降水流82,促進容器4内之原料水43之對流,對電極構造體2供給原料水43,進行基於電解之臭氧生成反應(或電解水生成反應),提高生成之臭氧水(或電解水)42中之臭氧濃度(或電解生成物濃度)。由於電極構造體2係藉由嵌入等支承於「匚字」型之電極構造體支承框28,因此,在保養時使用刷子進行清潔等時,較不用擔心受到倒塌或破裂等損傷。在電極構造體支承框28之支承框上部構件28b,以不妨礙前述上升水流之方式設有支承框開口部28a。
<電極構造體>在本實施形態中,電極構造體2包含板狀之陽極構件21、以及藉由在其間夾持線狀絕緣間隔件30以與陽極構件21隔著電極間隙而配置之水平剖面為「匚字」型之陰極構件22。在陰極構件22設置複數個孔27,原料水43及/或臭氧水(或電解水)42可通過孔27而出入於前述電極間隙。此外,在本發明中,亦可為在電極構造體2之陰極構件22未設置孔之實施形態。
<凹盆部之效果>圖5係用以說明設在容器4之内底面46之凹盆部48之作用與效果之剖面說明圖。圖(5A)表示本發明之一實施形態,圖(5B)表示先前技術。在本發明中,如圖(5A)所示,在容器4之容器底板49之上表面即内底面46設置凹盆部48,凹盆部48係由凹盆部底面48a與包圍其周圍之凹盆部壁面48b所構成,在容器4内之凹盆部底面48a立設有電極構造體2。藉由對電極構造體2施加電壓並電解原料水43來生成臭氧水(或電解水)42。在電解時,可產生藉由在鉛直方向作用於電極構造體2内之原料水43之浮力而產生之上升水流81、原料水43在凹盆部壁面48b朝向凹盆部底面48a流下之凹盆部下降水流82a、原料水43沿著容器4之内側面47下降之下降水流82,促進容器4内之原料水43之對流,對電極構造體2供給臭氧濃度(或電解生成物濃度)低的原料水43,進行基於電解之臭氧生成反應(或電解水生成反應),提高生成之臭氧水(或電解水)42中之臭氧濃度(或電解生成物濃度)。此外,雖在圖(5A)所示之實施形態中凹盆部壁面48b為鉛直,但凹盆部壁面為斜面之實施形態亦可,且可發揮相同的作用與效果。
另一方面,在先前技術中,如圖(5B)所示,在容器4之内底面46未設置凹盆部48,而在平坦的内底面46立設有電極構造體2。因此,在電解時,雖存在藉由在鉛直方向作用於電極構造體2内之原料水43之浮力而產生之上升水流81,但不存在凹盆部下降水流82a,與之相應地,原料水43沿著容器4之内側面47下降之下降水流82變弱,流向電極構造體2之底部水流82b亦弱。因此,容器4内之原料水43之對流變弱,生成之臭氧水(或電解水)42會滯留於電極構造體2所存在之容器4之底部,臭氧濃度(或電解生成物濃度)低的原料水43未充分地供給至電極構造體2,基於電解之臭氧生成反應(或電解水生成反應)則不怎麼進行,無法充分地提高生成之臭氧水(或電解水)42中之臭氧濃度(或電解生成物濃度)。
<凹盆部之各種形態>圖6係表示本發明中之容器4之容器底板49、内底面46及凹盆部48之各種實施形態之剖面說明圖。圖(6A)係表示雖與圖(5A)所示之實施形態類似,但凹盆部壁面48b不是鉛直面而是斜面之實施形態。圖(6B)係表示凹盆部48由2階所構成之實施形態。本實施形態中之凹盆部48,係由立設有電極構造體2之大致平坦面亦即凹盆部底面48a、包圍其周圍之斜面亦即凹盆部壁面48b、進一步包圍其周圍之大致平坦面亦即第2凹盆部底面48a2、以及進一步包圍其周圍之斜面亦即第2凹盆部壁面48b2所構成。凹盆部壁面48b及/或第2凹盆部壁面48b2亦可為鉛直面。又,亦可為凹盆部48由3階以上所構成之實施形態。圖(6C)係表示凹盆部壁面48b與容器4之内側面47平滑地連接之實施形態。在圖(6C)中,凹盆部壁面48b未與凹盆部底面48a平滑地連接。然而,亦可為凹盆部壁面48b與凹盆部底面48a平滑地連接之實施形態。圖6所示之任意一個實施形態,皆與圖(5A)所示之實施形態具有相同的作用,發揮相同的效果。
圖7係表示本發明中之容器4之内底面46、凹盆部48及電極構造體2之各種實施形態之俯視說明圖。在圖(7A)所示之實施形態中,在容器4之内底面46設有大致四角形狀之凹盆部48,凹盆部48,係由立設有俯視時呈四角形狀之電極構造體2之大致四角形狀之凹盆部底面48a、以及包圍其周圍之斜面亦即在俯視時呈大致四角環狀之凹盆部壁面48b所構成。
在圖(7B)所示之實施形態中,在容器4之内底面46設有橢圓形狀之凹盆部48,凹盆部48,係由立設有在俯視時呈四角形狀之電極構造體2之橢圓形狀之凹盆部底面48a、以及包圍其周圍之斜面亦即在俯視時呈橢圓環狀之凹盆部壁面48b所構成。
在圖(7C)所示之實施形態中,在容器4之内底面46設有六角之多角形狀之凹盆部48,凹盆部48,係由立設有在俯視時呈四角形狀之電極構造體2之多角形狀之凹盆部底面48a、以及包圍其周圍之斜面即在俯視時呈多角環狀之凹盆部壁面48b所構成。
在圖(7D)所示之本發明之2階之實施形態中,在容器4之内底面46設有凹盆部48,凹盆部48,係由立設有在俯視時呈圓形狀之電極構造體2之圓形狀之大致平坦面亦即凹盆部底面48a、包圍其周圍之斜面亦即在俯視時呈圓環狀之凹盆部壁面48b、進一步包圍其周圍之大致平坦面亦即在俯視時呈圓環狀之第2凹盆部底面48a2、以及進一步包圍其周圍之斜面亦即在俯視時呈圓環狀之第2凹盆部壁面48b2所構成。
在圖(7E)所示之本發明之2階之實施形態中,在容器4之内底面46設有凹盆部48,凹盆部48,係由立設有在俯視時呈四角形狀之電極構造體2之大致四角形狀之大致平坦面亦即凹盆部底面48a、包圍其周圍之斜面亦即在俯視時呈大致四角環狀之凹盆部壁面48b、進一步包圍其周圍之大致平坦面亦即在俯視時呈環狀之第2凹盆部底面48a2、以及進一步包圍其周圍之斜面亦即在俯視時呈圓環狀之第2凹盆部壁面48b2所構成。
圖(7F)係以等高線表示容器4之内底面46之形狀。在圖(7F)所示之本發明之實施形態中,容器4之内底面46與凹盆部48一致,凹盆部壁面48b係與容器4之内側面47平滑地連接。凹盆部48,係由立設有在俯視時呈圓形狀之電極構造體2之圓形狀之大致平坦面亦即凹盆部底面48a、以及包圍其周圍之斜面亦即在俯視時呈圓環狀之凹盆部壁面48b所構成。在本實施形態之變形形態中,在凹盆部壁面48b設有從凹盆部底面48a呈放射狀延伸之槽46g。藉由設置槽46g,可將原料水43在凹盆部壁面48b朝向凹盆部底面48a流下之水流亦即凹盆部下降水流82a沿著槽46g導引,加強凹盆部下降水流82a,以促進容器4内之原料水43之對流,對電極構造體2供給臭氧濃度(或電解生成物濃度)低的原料水43,進行基於電解之臭氧生成反應(或電解水生成反應),提高生成之臭氧水(或電解水)42中之臭氧濃度(或電解生成物濃度)。
圖7所示之各種實施形態中之各構成可組合使用。任意一個實施形態,皆與圖(5A)所示之實施形態具有相同的作用,發揮相同的效果。又,雖在圖7中容器4之剖面形狀係圓形,但亦可為橢圓形、四角、六角等之多角形或大致多角形、星形等各種剖面形狀,皆與圖(5A)所示之實施形態具有相同的作用,發揮相同的效果。
<陰極開口部>圖19係表示在本發明之一實施形態中,臭氧水生成噴霧器1之電極構造體2安裝在容器4之容器底板49之上側表面、即内底面46之狀況之說明圖。圖(19A)係前視圖,圖(19B)係圖(19A)之A-A’切斷面中之截面圖,圖(19C)係圖(19A)之B-B’切斷面中之截面圖。電極構造體2包含:陽極構件21;以及陰極構件22,與陽極構件21隔著電極間隙23而配置。陽極構件21具有:陽極連接突起25,以貫通狀態安裝在容器底板49;以及陽極腳部25z,安裝在容器底板49。陰極構件22具有:陰極連接突起26,以貫通狀態安裝在容器底板49;以及1個以上的陰極腳部26z,安裝在容器底板49。構成陰極腳部26z之物質與構成陰極構件22之陰極腳部26z以外之部分之物質可相同亦可不同。在與容器4之内底面46對向之陰極構件22之下部、和容器4之内底面46之間,形成有藉由該陰極構件22之下部、内底面46、陰極連接突起26及陰極腳部26z來劃分邊界而形成之開口部、即1個以上的陰極開口部26o。在本實施形態中,陰極開口部26o構成對流促進手段46c。
針對圖19所示之實施形態之可能變形形態進行說明。雖在圖19省略圖示,但本實施形態中之電極構造體2較佳為,係藉由嵌入等支承於電極構造體支承框28,且較佳為,在電極構造體支承框28之支承框上部構件28b以不妨礙上升水流81之方式設有支承框開口部28a。又,本實施形態中之電極構造體2具有夾持在陽極構件21與陰極構件22之間之線狀絕緣間隔件30。在陰極構件22設置複數個孔27,原料水43及/或臭氧水(或電解水)42可通過孔27而出入於電極間隙23,在電解時形成出孔水流83o及入孔水流83i。此外,在本實施形態中,亦可利用在陰極構件22未設置孔27之變形形態。進而,雖在圖19中,電極構造體2之陽極構件21為板狀之形狀,同樣地,陰極構件22為大致匚字型之形狀,但在本實施形態中,亦可利用以下使用圖12~圖18來說明之各種形狀之電極構造體。
<陰極開口部之效果>在本實施形態中,可藉由對電極構造體2施加電壓並電解原料水43來生成電解水42,產生藉由在電解時在鉛直方向作用於電極構造體2内之原料水43之浮力而產生之上升水流81、與原料水43朝向容器4之内底面46流下之下降水流82,藉由對流促進手段46c亦即陰極開口部26o來促進容器4内之原料水43之對流,對電極構造體2供給原料水43,進行基於電解之電解水生成反應,提高生成之電解水42之濃度。此處,陰極開口部26o之效果如下。在本實施形態中,在與容器4之内底面46對向之陰極構件22之下部、和容器4之内底面46之間形成之開口部亦即陰極開口部26o,係作為對流促進手段46c而設,原料水43能以開口部流入水流82o之形態通過陰極開口部26o,流入電極構造體2之電極間隙23。因此,由於伴隨著在電解時在電極構造體2之電極間隙23内產生之上升水流81,原料水43能以開口部流入水流82o之形態通過陰極開口部26o,流入電極構造體2之電極間隙23,因此原料水43朝向容器4之内底面46流下之下降水流82被促進,容器4内之原料水43之對流變強,容器4内之原料水43大規模地循環,臭氧濃度(或電解生成物濃度)低之原料水43被豐富地供給至電極構造體2。因此,電極構造體2内之原料水43之臭氧濃度(或電解生成物濃度)變低,(式2)所示之臭氧之生成反應(或電解反應)進行而有效率地生成臭氧水(或電解水)42,生成之臭氧濃度(或電解生成物濃度)高之臭氧水(或電解水)42藉由上升水流81及下降水流82而遍及容器4整體。
<開口部與凹盆部之組合形態>圖20係將凹盆部與開口部併用之本發明之一實施形態之說明圖。圖(20A)係前視圖,圖(20B)係圖(20A)之C-C’切斷面中之截面圖。由於電極構造體2之水平剖面圖與圖(19C)相同因此省略。在本實施形態中,臭氧水生成噴霧器1之電極構造體2立設於,在容器4之容器底板49之上側表面亦即内底面46設置之下凹之凹盆部48之凹盆部底面48a。凹盆部48係由凹盆部底面48a與包圍其周圍之凹盆部壁面48b所構成,原料水43可在凹盆部48之凹盆部壁面48b朝向凹盆部底面48a流下。電極構造體2包含:陽極構件21;以及陰極構件22,與陽極構件21隔著電極間隙23而配置。陽極構件21具有:陽極連接突起25,以貫通狀態安裝在容器底板49;以及陽極腳部25z,安裝在容器底板49。陰極構件22具有:陰極連接突起26,以貫通狀態安裝在容器底板49;以及1個以上的陰極腳部26z,安裝在容器底板49。構成陰極腳部26z之物質與構成陰極構件22之陰極腳部26z以外之部分之物質可相同亦可不同。在與凹盆部底面48a對向之陰極構件22之下部、和凹盆部底面48a之間,形成有藉由該陰極構件22之下部、凹盆部底面48a、陰極連接突起26及陰極腳部26z來劃分邊界而形成之開口部、即1個以上的陰極開口部26o。在本實施形態中,凹盆部48與陰極開口部26o構成對流促進手段46c。在本實施形態中,亦可利用與已針對圖19所示之實施形態進行說明之變形形態相同的各種變形形態、即由電極構造體2之電極構造體支承框28所進行之支承、支承框開口部28a、線狀絕緣間隔件30、設在陰極構件22之複數個孔27、以及以下使用圖12~圖18來說明之各種形態之電極構造體。又,針對凹盆部48,亦可利用使用圖6及圖7進行說明之各種形態之凹盆部。例如,凹盆部壁面48b不限於鉛直面,亦可為斜面或多階的階梯面。進而,雖在本實施形態中,在與凹盆部底面48a對向之陽極構件21之下部、和凹盆部底面48a之間,形成有藉由陽極構件21之下部、凹盆部底面48a、陽極連接突起25及陽極腳部25z來劃分邊界而形成之開口部、即陽極開口部25o,但亦可如圖19所示之實施形態中之陽極構件21般,利用陽極構件21之下部與凹盆部底面48a抵接,或陽極構件21之下部埋設於凹盆部底面48a而不存在陽極開口部25o之變形形態。
<開口部與凹盆部併用之效果>在本實施形態中,可藉由對立設在凹盆部底面48a之電極構造體2施加電壓並電解原料水43來生成電解水42,產生藉由在電解時在鉛直方向作用於電極構造體2内之原料水43之浮力而產生之上升水流81、與原料水43朝向容器4之内底面46流下之下降水流82,藉由對流促進手段46c亦即凹盆部48及陰極開口部26o來促進容器4内之原料水43之對流,對電極構造體2供給原料水43,進行基於電解之電解水生成反應,提高生成之電解水42之濃度。此處,併用凹盆部底面48a與陰極開口部26o之效果如下。在本實施形態中,在與凹盆部底面48a對向之陰極構件22之下部、和凹盆部底面48a之内底面46之間形成之開口部亦即陰極開口部26o及凹盆部48,係作為對流促進手段46c而設,原料水43能以開口部流入水流82o之形態通過陰極開口部26o,流入電極構造體2之電極間隙23。因此,由於伴隨著在電解時在電極構造體2之電極間隙23内產生之上升水流81,原料水43通過陰極開口部26o而流入電極構造體2之電極間隙23,因此原料水43在凹盆部48之凹盆部壁面48b朝向凹盆部底面48a流下之凹盆部下降水流82a、及原料水43朝向容器4之内底面46流下之下降水流82被促進,容器4内之原料水43之對流變強,容器4内之原料水43大規模地循環,臭氧濃度(或電解生成物濃度)低之原料水43被豐富地供給至電極構造體2。因此,電極構造體2内之原料水43之臭氧濃度(或電解生成物濃度)變低,(式2)所示之臭氧之生成反應或電解水生成反應進行而有效率地生成臭氧水(或電解水)42,生成之臭氧濃度(或電解生成物濃度)高之臭氧水(或電解水)42藉由上升水流81及下降水流82而遍及容器4整體。
<臭氧水生成噴霧器之下部構造>圖(3A)係表示本發明之一實施形態亦即臭氧水生成噴霧器1之下部之構造、及電源部6之構造之剖面說明圖。電源部6具有電源線61a、控制部63、操作鈕64、顯示燈65、以及電極部62。在電源部6之電源部凸部66之上面,設有由半徑不同之同心圓狀之3個環狀電極亦即正電極62a、負電極62b及控制電極62c所構成之電極部62。根據來自操作鈕64之操作輸入,控制部63控制電極部62之各電極之電位、與通過各電極而流動之電流。
容器4之容器側壁4a,係經由介裝環94,藉由嵌合而安裝在電路室9之電路室側壁95。在分別與設於容器底板49之容器底板凸部49b、環狀的印刷基板92、設於電路室9之電路室底板96之電路室底板凸部96a對應之位置,設有螺絲孔49z、螺絲孔92z、螺絲孔96z,藉由共同插入這些螺絲孔之螺絲,容器底板凸部49b與印刷基板92與電路室底板凸部96a係相螺接。
在容器4之容器底板49設有容器底板開口部49a,以從下方覆蓋容器底板開口部49a之方式,電極構造體保持板29(藉由未圖示之螺絲)藉由螺接,或藉由黏著等其他方法固定於容器底板49。在電極構造體保持板29立設有電極構造體2。電極構造體2從容器底板開口部49a往容器4之内部、即往上方延伸,其高度較容器4之容器底板49之上面高。
容器底板開口部49a之形狀係在俯視時呈大致四角形。容器底板49之上面在容器底板開口部49a之緣部為斜面。因此,容器4之内底面46具有下凹之凹盆部48,該凹盆部48,係由該斜面亦即凹盆部壁面48b、與被凹盆部壁面48b所圍之凹盆部底面48a所構成,電極構造體2立設在凹盆部底面48a。在圖(3A)所示之實施形態中,凹盆部底面48a係由電極構造體保持板29之上面之一部分所構成。作為該實施形態之變形形態,例如,如圖(5A)所示,在將電極構造體保持板與容器底板形成為一體之情形,在容器底板之上面直接設有凹盆部48。
<電極構造體之固定>為了在電極構造體保持板29或容器底板49固定電極構造體2,在電極構造體保持板29或容器底板49設置狹縫,將在構成電極構造體2之陽極構件21延設之陽極連接突起25(參照圖3)、與在陰極構件22延設之陰極連接突起26插入該狹縫並將導線連接,使耐腐蝕性之樹脂流入該狹縫並硬化,藉此,能以確保容器4内與電路室9之間的水密性之方式,將電極構造體2固定於電極構造體保持板29或容器底板49。
構成容器側壁4a、容器底板49、電極構造體保持板29、及電極構造體支承框28之材料雖未特別限定,但可非常合適地使用例如丙烯酸樹脂或聚碳酸酯樹脂。構成頭部蓋51a、桿54、電源部6、電路室側壁95、電路室底板96之材料雖未特別限定,但可非常合適地使用例如ABS樹脂或聚碳酸酯樹脂。
<電路室與連接端子>在電路室9之電路室底板96中,在與載置時之電源部6之電極部62對應之位置設有連接端子部91。連接端子部91係由正端子91a、負端子91b、控制端子91c之3根針狀端子所構成,在任意一根針狀端子皆設有彈簧機構(未圖示),進行在載置時各個針狀端子藉由彈簧之恢復力而與電極部62所對應之環狀電極亦即正電極62a、負電極62b、控制電極62c確實的電性連接。直流電壓及直流電流從連接端子部91經由印刷基板92被供給至電極構造體2之陽極連接突起25及陰極連接突起26。
<生成後之臭氧濃度之變化>圖8係表示在後述之本發明之實施例中,藉由電解來生成臭氧水後之臭氧水之臭氧濃度的隨時間變化之曲線圖。曲線C1係表示將115mL的原料水電解4分鐘來生成臭氧水之情形(實施例1)之臭氧濃度,曲線C2係表示將80mL的原料水電解2分鐘來生成臭氧水之情形(實施例2)之臭氧濃度。橫軸為從電解結束起算之經過時間。由於在電解剛結束之後,臭氧水之臭氧濃度不均一,測量濃度不穩定,因此係顯示經過時間為4分鐘以後之資料。在任意一個情形中,臭氧濃度皆隨著經過時間而減少。在實施例1之情形中,20分鐘後之臭氧濃度為0.5mg/L以上,在實施例2之情形中,10分鐘後之臭氧濃度為0.5mg/L以上。實施例1係與在圖(3C)中,將原料水43注入容器4至第1水位線43b為止之情形對應,實施例2係與注入至第2水位線43c為止之情形對應。
<臭氧水生成中之狀態顯示>在本發明之一實施形態中,在基於電解之臭氧水之生成中,使主燈92b、以及根據供電解之原料水之體積由綠色LED燈所構成之第1生成燈65b或第2生成燈65c中之任意一個亮燈,來對使用者顯示目前的臭氧水生成噴霧裝置7之狀態。主燈92b,係設在電路室9之印刷基板92之上面之藍色LED燈,透過半透明的容器底板49照射容器4内之原料水(參照圖(3A))。若臭氧水之生成結束,則主燈92b、以及第1生成燈65b或第2生成燈65c熄燈。
<臭氧水之效力之顯示>在本發明之一實施形態中,若基於電解之臭氧水之生成結束,則藍色LED燈亦即主燈92b即熄燈,取而代之地綠色LED燈亦即副燈92c即亮燈。副燈92c,係設在電路室9之印刷基板92之上面之綠色LED燈,透過半透明的容器底板49照射容器4内之原料水(參照圖(3A))。在臭氧水之生成結束後,副燈92c根據供電解之原料水之體積而亮燈既定時間之後即熄燈。在藉由將原料水43注入至容器4之第1水位線43b為止,按壓第1生成鈕64b來生成臭氧水之情形,副燈92c亮燈第1有效時間(例如20分鐘),在藉由將原料水43注入至容器4之第2水位線43c為止,按壓第2生成鈕64c來生成臭氧水之情形,副燈92c亮燈第2有效時間(例如10分鐘)。第1有效時間及第2有效時間,係考量被噴霧之臭氧水之除菌・消臭效果而決定。在副燈92c亮燈之期間,若藉由用手把持臭氧水生成噴霧器1,將其從電源部6拿起,用手指轉動桿54來噴霧臭氧水,則噴霧時之容器4内之臭氧水之臭氧濃度不會低於0.5mg/L,而可期待一定的除菌・消臭效果。
<控制部之構成>電源部6具有控制部63。根據來自操作鈕64之操作輸入,控制部63控制電極部62之各電極之電位、與通過各電極而流動之電流,且控制顯示燈65之各燈之亮燈與熄燈,進而,通過控制電極62c對在容器4之電路室9之印刷基板92設置之副控制部92a發送控制訊號。副控制部92a接收來自控制部63之控制訊號,控制電極構造體2之陽極連接突起25及陰極連接突起26之電位、與通過各連接突起而流動之電流,且控制主燈92b及副燈92c之亮燈與熄燈。控制部63具有CPU與計時器與揮發性記憶體及儲存手段,副控制部92a亦具有CPU與揮發性記憶體及儲存手段。
圖9係表示在本發明之一實施形態之臭氧水生成噴霧裝置7中,控制部63所進行之控制之主控制流程之流程圖。若臭氧水生成噴霧裝置7之電源線插入插座,則在步驟S1中主控制流開始。接下來,在步驟S2,檢查是(Y)否(N)與電源連接,若連接則進至步驟S3,若未連接則返回步驟S2。在步驟S3,使電源燈亮燈既定時間(例如3秒鐘),對使用者顯示已與電源連接。接下來在步驟S4,檢查臭氧水生成噴霧器1是否著座於電源部6,若著座則進至步驟S5,若未著座則返回步驟S4。接下來在步驟S5,對儲存狀態之變數「state」代入初始值0。接下來在步驟S6、S7、S8,檢查是否按壓了第1生成鈕64b、第2生成鈕64c、電源鈕64a中之任意一個,若按壓了第1生成鈕64b則進至步驟S9,若按壓了第2生成鈕64c則進至步驟S10,若按壓了電源鈕64a則進至步驟S11,若任意一個鈕皆未被按壓則返回步驟S4。在步驟S9中,對變數「state」代入值1,使第1生成燈65b成為亮燈狀態,對變數「tE
」代入第1生成處理時間(例如240秒),進至步驟S12。在步驟S10,對變數「state」代入值2,使第2生成燈65c成為亮燈狀態,對變數「tE
」代入第2生成處理時間(例如120秒),進至步驟S12。在步驟S11,使電源燈65a亮燈既定時間(例如3秒鐘),進至進行終止處理之步驟S14。
在步驟S12,進行後述臭氧水之生成處理。接下來,在步驟S13,進行後述臭氧水之生成後處理,進至步驟S14。在步驟S14,進行後述終止處理,進至步驟S15。在步驟S15,主控制流程結束。
參照圖10,對步驟S12之生成處理之流程進行說明。在生成處理中,將原料水電解既定時間,生成臭氧水。此時,較佳為以易懂之方式對使用者顯示目前的狀態。在步驟S12s,生成處理開始。接下來在步驟S20,將計時器之時刻t設定為零初始值(t←0),啓動計時器。接下來在步驟S21,檢查是否有異常。所謂異常,係意指電極部2之電流值之異常,溫度感測器所偵測之溫度之異常、臭氧水生成噴霧器1未載置於電源部6之情況之偵測等。若有異常,則進至後述步驟S25之錯誤終止處理,進而進至步驟S15並結束主控制流程。此處之錯誤終止處理,係在使顯示燈65成為閃爍狀態既定時間之後,將所有的燈熄燈,將連接端子部91之所有端子接地之處理。若無異常則進至步驟S22。在步驟S22,判定電源鈕是否被按壓,若為是則進至步驟S26,若為否則前進至步驟S23。在步驟S26,使電源燈65a亮燈既定時間(例如3秒鐘),前進至步驟S27之終止處理,進而進至步驟S15並結束主控制流程。此處之終止處理,係將所有的燈熄燈,將連接端子部91之所有端子接地之處理。在步驟S23,使電極構造體2成為通電狀態,且使主燈92b成為亮燈狀態,進至步驟S24。此外,為了使電極構造體2成為通電狀態,控制部63經由控制電極62c對副控制部92a發送控制訊號,副控制部92a基於該控制訊號,使電極構造體2成為通電狀態。又,為了使主燈92b成為亮燈狀態,控制部63經由控制電極62c對副控制部92a發送控制訊號,副控制部92a基於該控制訊號,使主燈92b成為亮燈狀態。副燈92c亦相同。在步驟S24,判定計時器之時刻t是否較變數「tE
」大。若為是則進至步驟S12e並結束生成處理,回歸至主控制流程。若為否則返回至步驟S21。
參照圖11,對步驟S13之生成後處理之流程進行說明。在生成後處理中,較佳為在電解之後,以易懂之方式對使用者顯示生成之臭氧水之目前的臭氧濃度是否為對除菌・消臭有效的濃度。在步驟S13s,生成後處理開始。接下來在步驟S30,與上述相同地,藉由控制部63與副控制部92a之協作,使電極構造體2成為非通電狀態,使主燈92b成為熄燈狀態。接下來在步驟S31、S32,檢查變數「state」之值是否為1、2、既非1亦非2中之任意一者,若state=1則進至步驟S33,若state=2則進至步驟S34,若既非1亦非2,則由於此為異常,因此進至步驟S25,進行前述錯誤終止處理,進而進至步驟S15並結束主控制流程。在步驟S33,使第1生成燈65b成為熄燈狀態,將第1有效時間(例如20分鐘)代入變數「tG
」並進至步驟S35。在步驟S34,使第2生成燈65c成為熄燈狀態,將第2有效時間(例如10分鐘)代入變數「tG
」並進至步驟S35。在步驟S35,將初始值0代入計時器之時刻t(t←0),啓動計時器,使副燈92c成為亮燈狀態,進至步驟S36。在步驟S36,判定電源鈕64a是否被按壓。若為是則進至步驟S39,在使電源燈亮燈既定時間(例如3秒鐘)之後,進至步驟S13e,結束生成後處理並回歸至主控制流程。若為否則進至步驟S37。在步驟S37,判定計時器之時刻t是否較變數「tG
」大,若為是則進至步驟S38,若為否則返回至步驟S36。在步驟S38,在使副燈92c成為熄燈狀態之後,進至步驟S13e。在步驟S13e,結束生成後處理並回歸至主控制流程。
<電極構造體之構成>接下來,對本發明之實施形態之電極構造體之各種構成進行說明。圖12係本發明之一實施形態之電極構造體之分解立體圖(12A)及立體圖(12B),圖13係圖12所示之電極構造體之上視圖(13A)及側視圖(13B)。在本實施形態中,電極構造體2,係由矩形板狀之陽極構件21、與陽極構件21隔著電極間隙23而對向之剖面形狀為U字型或匚字型之陰極構件22、由陽極構件21與陰極構件22夾持之線狀絕緣間隔件30、以及電極間隙23中線狀絕緣間隔件30以外之空間部分亦即間隙流路24所構成。在本實施形態中,線狀絕緣間隔件30係捲繞陽極構件21之O形環30a。O形環30a中,其任意一部分皆在載置容器4並進行電解時,配向在與鉛直方向(參照表示鉛直方向之箭頭記號45所指示之鉛直上方之方向)交叉之方向。尤其是,線狀絕緣間隔件30之配向方向31(O形環30a之最大傾斜直徑之方向)與表示鉛直方向之箭頭記號45所成之角θ非0°,而是成銳角。
在圖12中,捲繞陽極構件21之O形環30a之個數不限定於2個,亦可為1個、亦可為3個以上。又,捲繞陽極構件21之線狀絕緣間隔件30亦可不是O形環30a,亦可是將陽極構件21捲繞為螺旋狀之線30b。又,線狀絕緣間隔件30未必需要無間隙地捲繞陽極構件21之全周,在本實施形態之變形形態中,從確保電極間隙23内之原料水43之移動性之觀點來看,亦可由分離之複數個圓弧所構成。又,線狀絕緣間隔件30未必需要在陽極構件21全周為相同的粗細度,在本實施形態之另一變形形態中,從確保電極間隙23内之陰極構件22附近之原料水43之移動性之觀點來看,亦可由粗細度根據位置而不同之線狀絕緣材料所構成。
作為本發明之線狀絕緣間隔件30之材質,雖未特別限定,但可利用氟樹脂、軟質氟樹脂、氟橡膠、矽橡膠、聚氯乙烯橡膠、乙烯丙烯橡膠等,從耐蝕性之觀點來看,較佳為氟樹脂或軟質氟樹脂。
在圖12中,在陰極構件22設有複數個孔27。藉由在陰極構件22設置複數個孔,來確保電極間隙23與容器4内之原料水43之流通,加速臭氧之生成反應(或電解反應),可有效率地生成臭氧水(或電解水)42。在圖12中,陰極構件22係剖面形狀為U字型或匚字型,在其側面存在1個開口部。此外,在本發明中,亦可為在圖12中在陰極構件22不設置孔之構成。該點對於圖1~7、圖13~17及圖19、20所示之實施形態亦相同。
在圖13中,較佳為由O形環30a所構成之線狀絕緣間隔件30係由彈性材料所構成。在該情形,電極構造體2,係藉由被線狀絕緣間隔件30捲繞之陽極構件21與陰極構件22之插嵌所構成。根據本形態,由於可不使用黏著劑,僅藉由插嵌來構成電極構造體2,其構成由線狀絕緣間隔件30之彈性來維持,因此可提供具有構造單純且製造容易之電極構造體2之臭氧水生成噴霧器1。
在本發明中,雖構成陽極構件21之材料,係只要具有導電性則無特別限定者,但從耐蝕性、及臭氧生成反應(或電解水生成反應)之觸媒作用之觀點來看,較佳為至少其表面包含鉑、銥等貴金屬及其等之氧化物、或鈮氧化物、或鉭氧化物、或碳。在陽極構件21延設有陽極連接突起25。
在本發明中,雖構成陰極構件22之材料,係只要具有導電性則無特別限定者,但從對於產生之氫不脆化之觀點來看,較佳為鉑族元素、鎳、不鏽鋼、鈦、鋯、金、銀、碳等。在陰極構件22延設有陰極連接突起26。
圖14係本發明之另一實施形態之電極構造體2之分解立體圖(14A)、立體圖(14B)、及其一變形形態之立體圖(14C)。由於本實施形態之構成與圖12所示之實施形態在多個點上共通,因此,以差異點為中心進行說明。在圖(14A)及圖(14B)所示之實施形態中,陽極構件21係圓柱形狀,陰極構件22係圓筒形狀。由O形環30a所構成之線狀絕緣間隔件30捲繞陽極構件21之圓柱之側面。線狀絕緣間隔件30被夾持於陽極構件21與陰極構件22之間,其配向方向係與鉛直方向交叉之方向。圖(14C)係表示本實施形態之變形形態。在本變形形態中,從節約構成陽極構件21之貴金屬等之使用量之觀點來看,陽極構件21成圓筒形狀。此外,捲繞陽極構件21之O形環30a之個數不限定於2個,亦可為1個、亦可為3個以上。又,捲繞陽極構件21之線狀絕緣間隔件30亦可不是O形環30a,亦可是將陽極構件21捲繞為螺旋狀之線30b。又,線狀絕緣間隔件30未必需要無間隙地捲繞陽極構件21全周,在本實施形態之變形形態中,從確保電極間隙23内之原料水43之移動性之觀點來看,亦可由分離之複數個圓弧所構成。又,線狀絕緣間隔件30未必需要在陽極構件21之全周為相同的粗細度,在本實施形態之另一變形形態中,從確保電極間隙23内之陰極構件22附近之原料水43之移動性之觀點來看,亦可由粗細度根據位置而不同之線狀絕緣材料所構成。
圖15係本發明之再另一實施形態之電極構造體2之分解立體圖(15A)及立體圖(15B)。由於本實施形態之構成與已敘述過的實施形態在多個點共通,因此,以差異點為中心進行說明。本實施形態與圖12所示之實施形態相比,僅陰極構件22之構造不同。在本實施形態中,陰極構件22係由2塊分離的板所構成,藉由該2塊板夾持由線狀絕緣間隔件30所捲繞之陽極構件21來構成電極構造體2。構成電極構造體2之各構件,係藉由黏著、熔接、固接等而彼此固定。在圖15中,由於陰極構件22係由2塊分離的板所構成,在其側面存在2個開口部,因此,從外部出入於電極間隙23之原料水43之移動之自由度較大。因此,由於可有效率地將原料水43從電極構造體2之外部導引至電極間隙23内,又,可有效率地將生成之臭氧水(或電解水)42從電極間隙23内往電極構造體2之外部送出,故可有效率地生成臭氧水。
圖16係本發明之再另一實施形態之電極構造體2之立體圖。由於本實施形態之構成與已敘述過的實施形態在多個點共通,因此,以差異點為中心進行說明。本實施形態係圖12所示之實施形態之變形形態。在圖16中,電極構造體2,係將由線狀絕緣間隔件30所捲繞之n塊板狀之陽極構件21,分別插嵌於具有n個凹部之板狀之陰極構件22之凹部而構成,其中n為2以上的整數。在n為2之情形,陰極構件之剖面形狀為「m字型」。在本實施形態中,由於發生臭氧生成反應(或電解水生成反應)之陽極構件21之表面積變大,因此,可有效率地生成臭氧水(或電解水)。
圖17係本發明之再另一實施形態之電極構造體2之立體圖。由於本實施形態之構成與已敘述過的實施形態在多個點共通,因此,以差異點為中心進行說明。本實施形態係圖15所示之實施形態之變形形態。在圖17中,電極構造體2,係將由線狀絕緣間隔件30所捲繞之n塊板狀之陽極構件21,插嵌於(n+1)塊板狀之陰極構件22之間,藉由黏著、熔接、固接等來將各構件彼此固定而構成,其中n為2以上的整數。在本實施形態中,由於發生臭氧生成反應(或電解水生成反應)之陽極構件21之表面積變大,因此,可有效率地生成臭氧水(或電解水)。
圖18係例示在本發明之實施形態中,在板狀之陽極構件21捲繞線狀絕緣間隔件30之各種做法之說明圖。
圖(18A)所示之陽極構件21中,除了陽極連接突起25以外之部分為長方形形狀,捲繞由2圈的O形環30a所構成之線狀絕緣間隔件30,表示鉛直方向之箭頭記號45與線狀絕緣間隔件30之配向方向31所成之角度θ為θ=60°。
圖(18C)所示之陽極構件21中,在與圖(18A)相同之陽極構件捲繞由2圈的O形環30a所構成之線狀絕緣間隔件30,且將線狀絕緣間隔件30配向在水平方向,前述角度θ為θ=90°。
圖(18D)所示之陽極構件21中,在與圖(18A)相同之陽極構件捲繞由2圈的O形環30a所構成之線狀絕緣間隔件30,且將線狀絕緣間隔件30配向在鉛直方向,前述角度θ為θ=0°。
圖(18B)所示之陽極構件21中,在與圖(18A)相同之陽極構件螺旋狀地捲繞由線所構成之線狀絕緣間隔件30,且將線狀絕緣間隔件30配向在與鉛直方向成60°之角度之方向,前述角度θ為θ=60°。
[實施例]
如圖5所示,在本發明中,藉由在容器4之内底面46設置凹盆部48,在凹盆部底面48a立設電極構造體2,來促進容器4内之原料水之對流,與不設置凹盆部48之先前技術之情形相比,可提高生成之臭氧水之濃度。一邊將其他條件保持為一定,一邊於在内底面46存在凹盆部48之情形與不存在凹盆部48之情形,進行了比較生成之臭氧水之濃度之實驗。又,針對圖19及圖20所示之陰極開口部26o,亦於存在凹盆部48之情形與不存在凹盆部48之情形,進行了比較生成之臭氧水之濃度之實驗。
<實施例:設置凹盆部之情形>
如圖(18C)所示,陽極構件21之除了陽極連接突起25以外之部分為長方形形狀,長方形之2邊的長度為14mm與22mm,在厚度為1.0mm的鉑製的陽極構件21捲繞由粗細度為2.0mm之2圈的O形環30a所構成之線狀絕緣間隔件30,且使線狀絕緣間隔件30配向在與鉛直方向成90°之角度之方向。將該捲繞有線狀絕緣間隔件30之陽極構件21,插嵌於圖12所示之剖面形狀成U字型之陰極構件22來構成電極構造體2。厚度為0.6mm的鈦製的陰極構件22,係除了陰極連接突起26以外,在前視時為長方形形狀,長方形之2邊的長度為15mm與23mm。又,陰極構件22之側視的寬度為5mm。陰極構件22具有多個孔27。將該電極構造體2立設於,在圖1所示之透明的容器4之容器底板49之平坦的内底面46設置之凹盆部48之凹盆部底面48a中央。容器4係内直徑為50mm、高度為80mm之圓筒形狀,滿杯時之容積為1.6×102
mL。凹盆部48係在俯視時呈長方形狀,由長方形狀之凹盆部底面48a與包圍其周圍之鉛直的凹盆部壁面48b所構成,長方形之2邊的長度為19mm與9mm。又,鉛直的凹盆部壁面48b之高度為5mm。在容器4内投入115mL(實施例1:對應於第1水位線43b)或80mL(實施例2:對應於第2水位線43c)的原料水43使電極構造體2浸漬於水面下之後,調整水溫,確認水溫到達20℃之狀況後,在240秒(實施例1)或120秒(實施例2)之期間,對陽極構件21與陰極構件22之間施加12V的定電壓而進行了電解。在此期間,電流值約為1.0A。一邊將水溫保持在20℃,一邊從電解結束經過5分鐘後,立刻將容器4内之原料水43(及臭氧水(或電解水)42)移至清潔過的燒杯,使用測試包(共立理化學研究所製、臭氧WAK-O3)來測量臭氧濃度。將實驗重複5次,將該5批次測量的平均值作為臭氧濃度的測量值。臭氧濃度的測量值為1.8mg/L(實施例1)及1.1mg/L(實施例2)。此外,作為原料水43,使用了確認過硬度及總溶解固體(TDS)值接近全國自來水的平均值,且大致一定之市售礦泉水(富維克(Volvic)、麒麟(Kirin)股份有限公司)。
<比較例:未設置凹盆部之情形>
與實施例同樣地來構成電極構造體2,並將其立設在圖1所示之透明的容器4之容器底板49之平坦的内底面46之中央。在内底面46未設置凹盆部。使其他的構成及條件與實施例1及2完全相同,進行了基於電解之臭氧水的生成與臭氧濃度的測量。在容器4内投入115mL(比較例1:對應於第1水位線43b)或80mL(比較例2:對應於第2水位線43c)的原料水43,同樣地在240秒(比較例1)或120秒(比較例2)之期間進行電解,在電解結束的5分鐘後測量臭氧濃度。在電解中施加12V的定電壓,電流值約為1.0A。將5批次測量的平均值作為臭氧濃度的測量值。臭氧濃度的測量值為0.6mg/L(比較例1)及0.4mg/L(比較例2)。
在實施例1、2中測量的臭氧濃度分別約為比較例1、2的3倍。在電解中,若藉由目測來確認在容器4内之原料水43產生之對流,則發現在比較例1產生之對流與實施例1相比明顯較弱,且局限於電極構造體2之附近而呈小規模。同樣地,在比較例2產生之對流亦與實施例2相比明顯較弱,且局限於電極構造體2之附近而呈小規模。由此可知,藉由在容器4之内底面46設置凹盆部48,在凹盆部底面48a立設電極構造體2,可促進容器4内之原料水之對流,利用電解有效率地生成臭氧,並將生成之臭氧水的臭氧濃度提高至大約3倍。
<實施例:未設置凹盆部而設置陰極開口部之情形>
將電極構造體2構成為圖19所示之形態,並將其立設在圖1所示之透明的容器4之容器底板49之平坦的内底面46之中央。在内底面46未設置凹盆部。設陰極開口部26o之鉛直方向之長度(高度)為3mm。使其他的條件及構成與實施例1及2完全相同,進行了基於電解之臭氧水的生成與臭氧濃度的測量。在容器4内投入115mL(實施例3:對應於第1水位線43b)或80mL(實施例4:對應於第2水位線43c)的原料水43,同樣地在240秒(實施例3)或120秒(實施例4)之期間進行電解,在電解結束的5分鐘後測量臭氧濃度。在電解中施加12V的定電壓,電流值約為1.0A。將5批次測量的平均值作為臭氧濃度的測量值。臭氧濃度的測量值為1.8mg/L(實施例3)及1.2mg/L(實施例4)。
<實施例:設置凹盆部與陰極開口部之雙方之情形>
將電極構造體2構成為圖20所示之形態,並將其立設於,在圖1所示之透明的容器4之容器底板49之平坦的内底面46設置之凹盆部48之凹盆部底面48a之中央。將陰極開口部26o及陽極開口部25o之鉛直方向之長度(高度)皆設為3mm。使其他條件與實施例1及2完全相同,進行了基於電解之臭氧水的生成與臭氧濃度的測量。在容器4内投入115mL(實施例5:對應於第1水位線43b)或80mL(實施例6:對應於第2水位線43c)的原料水43,同樣地在240秒(實施例5)或120秒(實施例6)之期間進行電解,在電解結束的5分鐘後測量臭氧濃度。在電解中施加12V的定電壓,電流值約為1.0A。將5批次測量的平均值作為臭氧濃度的測量值。臭氧濃度的測量值為2.3mg/L(實施例5)及1.5mg/L(實施例6)。
在實施例3、4中測量的臭氧濃度分別約為比較例1、2的3倍。在實施例5、6中測量的臭氧濃度分別約為比較例1、2的4倍。在電解中,若藉由目測來確認在容器4内之原料水43產生之對流,則發現在比較例1產生之對流與實施例3、5相比明顯較弱,且局限於電極構造體2之附近而呈小規模。同樣地,在比較例2產生之對流亦與實施例4、6相比明顯較弱,且局限於電極構造體2之附近而呈小規模。由此可知,藉由在與容器4之内底面46對向之陰極構件22之下部、和容器4之内底面46之間形成陰極開口部26o,或藉由在此基礎上,在容器4之内底面46設置凹盆部48,在凹盆部底面48a立設電極構造體2,可促進容器4内之原料水之對流,利用電解有效率地生成臭氧,並將生成之臭氧水的臭氧濃度提高至大約3~4倍。
<安全性之驗證>對藉由在室溫25℃之1m³之空間内用手把持噴霧機構5而轉動桿54,來將在實施例1中生成之溫度20℃之臭氧水噴霧10次後之空間臭氧濃度進行了測量。進行5次實驗並求其平均值,獲得下表所示之結果。每1次噴霧的臭氧水的吐出量為大約0.4mL。
由此可知,雖高濃度的臭氧對人體有害,但在本發明之臭氧水生成噴霧器中,使其成為霧狀而噴霧,藉此臭氧濃度變低,空間臭氧濃度成為0.01ppm以下的安全值。
從臭氧水之生成結束經過的時間 | 空間臭氧濃度(ppm) |
(噴霧前) | 0.00250 |
0分鐘後(剛生成結束後) | 0.00625 |
1分鐘後 | 0.00875 |
15分鐘後 | 0.00500 |
30分鐘後 | 0.00250 |
<除菌效果之驗證>
從生成結束經過1分鐘後,將在實施例1中生成之溫度20℃之臭氧水對載玻片上之對象菌滴下,利用光學顯微鏡來確認15秒後之生菌數。其結果,確認到對象菌之99%被除去之狀況。對象菌係從樣本家庭之厨房或厠所採集。
<消臭效果之驗證>
從生成結束經過5分鐘後,藉由用手把持噴霧機構5轉動桿54,來將在實施例1中生成之溫度20℃之臭氧水,對將氣體狀之惡臭物質與空氣在室溫20℃之條件下封入之體積10L之袋噴霧10次,利用氣相層析法對噴霧前及10分鐘後之濃度進行測量,並計算了消臭率。進行5次實驗並求其平均值,獲得下表所示之結果。此外,異戊酸係體臭的原因物質之一。
異戊酸、醋酸及氨,係厠所或鞋盒之臭味、寵物臭、體臭、菸草或車輛之臭味、衣服、家具、沙發或窗簾等惡臭的原因物質。由此可知,藉由噴霧由本發明之臭氧水生成噴霧器所生成之臭氧水(或電解水),可對這些惡臭發揮消臭效果。
惡臭物質 | 10分鐘後之消臭率 |
異戊酸 | 84.6% |
醋酸 | 80.0% |
氨 | 45.0% |
本發明當然不限定於上述實施形態或實施例,在其技術範圍内包含在不脫離本發明之技術思想之範圍内之各種組合、變形例、設計變更等者。例如,雖圖12~圖18所示之電極構造體2皆以陽極構件21作為内側電極,以陰極構件22作為外側電極而構成,但在解決本發明之課題為目的之前提下,亦可利用以陽極構件作為外側電極,以陰極構件作為内側電極之構成、或在該構成中,在作為外部電極之陽極構件之下部與容器之内底面之間設置陽極開口部之構成。
[產業上之可利用性]
本發明係提供一種可在家庭利用之低價且簡易並高效率之臭氧水之生成方法、生成噴霧器及生成噴霧裝置,其藉由在容器之内底面附近設置對流促進手段,亦即,在容器之内底面設置凹盆部且在凹盆部底面立設電極構造體,或在電極構造體之陰極構件之下部與容器之内底面之間設置陰極開口部,來控制在容器内之原料水生成之對流,促進該對流並促進臭氧之生成反應或電解水生成反應。藉由控制在容器之内底面附近之原料水生成之對流,來提高臭氧水之生成效率之技術思想,係未見於先前技術之新穎者。本發明之臭氧水之生成方法、生成噴霧器及生成噴霧裝置,係個人可在家庭輕易地利用,並可在與電器製品之製造及販賣相關之業界廣泛地利用者。
1:電解水生成噴霧器
2:電極構造體
4:容器
4a:容器側壁
4x:注水口
5:噴霧機構
5x:噴霧蓋
5y:箭頭記號
5z:旋轉箭頭記號
6:電源部
7:電解水生成噴霧裝置
9:電路室
21:陽極構件
22:陰極構件
23:電極間隙
24:間隙流路
25:陽極連接突起
25o:陽極開口部
25z:陽極腳部
26:陰極連接突起
26o:陰極開口部
26z:陰極腳部
27:孔
28:電極構造體支承框
28a:支承框開口部
28b:支承框上部構件
29:電極構造體保持板
30:線狀絕緣間隔件
30a:O形環
30b:線
31:配向方向
42:臭氧水(或電解水)
42a:水面
43:原料水
43b:第1水位線
43c:第2水位線
45:表示鉛直方向之箭頭記號
46:内底面
46c:對流促進手段
46g:槽
47:内側面
48:凹盆部
48a:凹盆部底面
48a2:第2凹盆部底面
48b:凹盆部壁面
48b2:第2凹盆部壁面
49:容器底板
49a:容器底板開口部
49b:容器底板凸部
49z:螺絲孔
51:頭部
51a:頭部蓋
52:管
53:噴嘴
54:桿
54a:桿鎖
61:AC-DC轉接器
61a:電源線
62:電極部
62a:正電極
62b:負電極
62c:控制電極
63:控制部
64:操作鈕
64a:電源鈕
64b:第1生成鈕
64c:第2生成鈕
65:顯示燈
65a:電源燈
65b:第1生成燈
65c:第2生成燈
66:電源部凸部
81:上升水流
82:下降水流
82a:凹盆部下降水流
82b:底部水流
82o:開口部流入水流
83i:入孔水流
83o:出孔水流
91:連接端子部
91a:正端子
91b:負端子
91c:控制端子
92:印刷基板
92a:副控制部
92b:主燈
92c:副燈
92z:螺絲孔
94:介裝環
95:電路室側壁
96:電路室底板
96a:電路室底板凸部
96z:螺絲孔
104:瓶
105、106:電極
107:吐出部
112:噴霧用管
201:電解水生成噴霧裝置
203:噴霧機構
204:罐
205:電解槽
207:連通路
320:容器
331:裝飾片
332:負極電解片
333:絕緣間隔件
334:正極電解片
340:保持具
401:電極部(電解裝置)
402:電解槽
404:電源裝置
405-1:陽極受電端子
405-2:陰極受電端子
415:端子蓋部
510:電解槽
520:電極部
524:外圍部
525:槽部
530:供電部
C1、C2:曲線
D1、D2:間隙
[圖1]係表示本發明之一實施形態之臭氧水生成噴霧裝置(電解水生成噴霧裝置)之立體圖,其表示將臭氧水生成噴霧器(電解水生成噴霧器)載置於電源部之狀態。
[圖2]係表示從電源部拆卸臭氧水生成噴霧器後之狀態之立體圖。
[圖3]係表示臭氧水生成噴霧器之各部分之構成之說明圖。
[圖4]係表示臭氧水生成噴霧器之電極構造體立設在容器之内底面之狀況之立體圖。
[圖5]係用以說明設在容器之内底面之凹盆部之作用與效果之剖面說明圖。
[圖6]係表示設在容器之内底面之凹盆部之複數個實施形態之剖面說明圖。
[圖7]係表示設在容器之内底面之凹盆部之複數個實施形態之俯視說明圖。
[圖8]係表示在本發明之一實施形態中,在容器内生成之臭氧水之臭氧濃度隨時間經過而逐漸減少之狀況之曲線圖。
[圖9]係表示本發明之一實施形態之臭氧水生成噴霧裝置之控制部所執行之主控制流程之流程圖。
[圖10]係表示控制部所執行之臭氧水生成處理之流程之流程圖。
[圖11]係表示控制部所執行之臭氧水生成後處理之流程之流程圖。
[圖12]係本發明之一實施形態之電極構造體之分解立體圖(12A)及立體圖(12B)。
[圖13]係圖12所示之電極構造體之上視圖(13A)及側視圖(13B)。
[圖14]係本發明之另一實施形態之電極構造體之分解立體圖(14A)、立體圖(14B)、及其一變形形態之立體圖(14C)。
[圖15]係本發明之再另一實施形態之電極構造體之分解立體圖(15A)及立體圖(15B)。
[圖16]係本發明之再另一實施形態之電極構造體之立體圖。
[圖17]係本發明之再另一實施形態之電極構造體之立體圖。
[圖18]係例示在本發明中,在陽極構件捲繞線狀絕緣間隔件之各種做法之說明圖。
[圖19]係本發明一實施形態之立設在容器内底面且具有陰極開口部之電極構造體之說明圖。
[圖20]係本發明之另一實施形態之立設在凹盆部底面且具有陰極開口部之電極構造體之說明圖。
[圖21]係先前的電解水生成噴霧器之剖面圖。
[圖22]係先前的電解水生成噴霧裝置之剖面圖。
[圖23]係先前的用以生成噴霧電解水之噴霧器之剖面圖。
[圖24]係先前的殺菌清潔水生成裝置之剖面圖。
[圖25]係先前的電解裝置之部分剖面圖。
2:電極構造體
4:容器
9:電路室
21:陽極構件
22:陰極構件
27:孔
28:電極構造體支承框
28a:支承框開口部
28b:支承框上部構件
30:線狀絕緣間隔件
46:內底面
47:內側面
48:凹盆部
48a:凹盆部底面
48b:凹盆部壁面
94:介裝環
Claims (9)
- 一種電解水生成噴霧器之電解水生成方法,該電解水生成噴霧器至少具備用以貯存原料水之容器、以及用以噴霧從前述容器内之原料水生成之電解水的噴霧機構; 在前述容器之内底面立設電極構造體; 在前述容器之内底面,或在與前述容器之内底面對向之前述電極構造體之下部,設置用以促進前述容器内之前述原料水之對流之對流促進手段; 藉由對前述電極構造體施加電壓並電解前述原料水來生成電解水; 產生藉由在電解時在鉛直方向作用於前述電極構造體内之前述原料水之浮力而產生之上升水流、與前述原料水朝向前述容器之内底面流下之下降水流,藉由前述對流促進手段來促進前述容器内之前述原料水之對流,對前述電極構造體供給前述原料水,進行基於電解之電解水生成反應,提高生成之電解水之濃度。
- 如請求項1所述之電解水生成方法,其中, 前述對流促進手段,係設於前述容器之内底面之下凹之凹盆部,該凹盆部具有凹盆部底面; 於前述容器内之前述凹盆部底面立設前述電極構造體; 藉由前述原料水在前述凹盆部朝向前述凹盆部底面流下,來促進前述下降水流。
- 如請求項1所述之電解水生成方法,其中, 前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件; 前述對流促進手段,係在與前述容器之内底面對向之前述陰極構件之下部、和前述容器之内底面之間形成之開口部; 藉由前述原料水通過前述開口部而流入至前述電極間隙,來促進前述下降水流。
- 如請求項1至3中任一項所述之電解水生成方法,其中, 前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件; 在該陰極構件設置複數個孔,前述原料水及/或前述電解水通過前述孔而出入於前述電極間隙。
- 一種電解水生成噴霧器,其具備: 容器,用以貯存原料水; 電極構造體,用以電解前述容器内之原料水以生成電解水;以及 噴霧機構,用以噴霧前述電解水; 前述電極構造體係立設在前述容器之内底面; 在前述容器之内底面,或在與前述容器之内底面對向之前述電極構造體之下部,設有用以促進前述容器内之前述原料水之對流之對流促進手段。
- 如請求項5所述之電解水生成噴霧器,其中, 前述對流促進手段,係設於前述容器之内底面之下凹之凹盆部,該凹盆部具有凹盆部底面; 於前述容器内之前述凹盆部底面立設有前述電極構造體。
- 如請求項5所述之電解水生成噴霧器,其中, 前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件; 前述對流促進手段,係在與前述容器之内底面對向之前述陰極構件之下部、和前述容器之内底面之間形成之開口部; 前述原料水通過前述開口部而流入至前述電極間隙。
- 如請求項5至7中任一項所述之電解水生成噴霧器,其中, 前述電極構造體,包含陽極構件、以及與該陽極構件隔著電極間隙而配置之陰極構件; 在該陰極構件設有複數個孔,前述原料水及/或前述電解水通過前述孔而出入於前述電極間隙。
- 一種電解水生成噴霧裝置,其具有: 如請求項5至8中任一項所述之電解水生成噴霧器;以及 電源部,用以載置前述電解水生成噴霧器; 前述電源部或前述電解水生成噴霧器具有控制部及燈; 前述控制部,在電解水之生成處理完畢後,為了顯示前述容器内之電解水之濃度為有效濃度,進行使前述燈在既定時間之期間亮燈之控制。
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