TWI423827B - 薄膜電極組件，利用其之電解單元，電解水噴射器及殺菌方法 - Google Patents

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Shibata Tomoyasu
Suzuki Tomohisa
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Description

薄膜電極組件，利用其之電解單元，電解水噴射器及殺菌方法
本發明係關於一種用於產生待使用於殺菌、清潔等等之電解水的薄膜電極組件，一種利用此組件之電解單元，一種包括任何電解單元之電解水噴射器，及一種使用其等之殺菌方法。
 殺菌劑/消毒劑溶液：
氯化合物殺菌劑諸如次氯酸鈉、次氯酸鈣、及二氯異三聚氰酸鈉在範圍寬廣的環境中被廣泛地使用作為殺菌劑/消毒劑。其中由成本及效果的觀點來看一般使用包括次氯酸鈉的次氯酸鹽。然而，已有許多提案被提出用來達成其在包括臨床領域及食品工業之各種領域中所需之殺菌/消毒效果的改良(參見，例如，JP-A-2001-253803、JP-A-2001-342496、及JP-A-2002-145710)。
此等殺菌劑/消毒劑通常係經由將用於構成組成物之個別成分添加至水中或經由混合含有個別成分之水溶液而製備得。
使用電解水作為替代品：
然而，大量使用氯化合物殺菌劑會產生問題。舉例來說，在大量處理食物原料的工廠及零售商店中，利用濃度超過100ppm的次氯酸鈉溶液進行清潔。然而，此清潔被認為有問題，因其不僅會破壞食物原料的風味，並且亦會造成危害(增加三鹵甲烷(Tri Halo Methane，THM))。
主要為消除該等問題，而對電解水(即經由電解作用產生的水)於農業、食品、臨床、及其他領域中的效用進行認真研究。在日本正大量地進行電解水或臭氧化水的取代。可利用電能(其係乾淨的能量)透過在電極表面上之化學反應，同時並調節反應，而合成氫、氧、臭氧、過氧化氫等。已知尤其係在陽極上的氧化反應會產生對水處理有效的氧化劑(有效氯及過氧化物諸如臭氧)，且在一些情況中進一步產生活性物種諸如OH自由基(Ky sansei Denkaisui No Kiso Chishiki (強酸性電解水之基本知識)，Ohm-sha,Ltd.)。
已注意到電解水之優異的殺菌/消毒活性，並對該水在臨床活動及家庭中的用途進行研究。其研究中用途的實例包括生病部分、切開部分、用於固定導管之經皮開口等的殺菌/消毒及家庭用具或物品諸如廚房用具、嬰兒物品、及傢俱、及房屋設備諸如盥洗設備及浴缸的殺菌/消毒。此電解水係經由對已視情況連同用於調整pH之酸一起添加當溶解時產生離子之溶質(例如，氯化鈉)的水(待電解之水)進行電解而獲得。
電解水之種類：
除了使用作為食品添加劑外，電解水亦可使用於其他應用。在僅含有水的電解單元中，根據反應式(1)發生以下陽極反應而放出氧。然而，視觸媒及電解條件而定，根據反應式(2)產生臭氧，且可合成得含有溶解於其中之臭氧的臭氧化水。
2H2 O=O2 +4H+ +4e　(1)
3H2 O=O3 +6H+ +6e　(2)
在其中該水包含經添加至其中之氫氯酸或氯離子的情況中，根據反應式(3)及(4)產生次氯酸。在其中該水包含硫酸的情況中，發生由反應式(5)所表示的反應而產生過硫酸。
Cl- =Cl2 +2e　(3)
Cl2 +H2 O=HCl+HClO　(4)
2SO4 2- =S2 O8 2- +2e　(5)
當存在碳酸根離子時，發生由反應式(6)所表示的反應而產生過碳酸。
2CO3 2- =C2 O6 2- +2e　(6)
透過陰極反應，可根據反應式(7)及(8)合成得含氫水(其係含有溶解於其中之過量氫的水)、鹼離子水、及其類似物。
2H+ +2e=H2 　(7)
2H2 O+2e=H2 +20H- 　(8)
此外，亦可合成得過氧化氫或其類似物。
如上所示，除了經認可作為食品添加劑的酸性水之外，藉由適當選擇電解質，可製得含有兩種或兩種以上過氧化物的電解水。
電解水之特徵：(參考文獻：Mizu No Tokusei To Atarashii Riy Gijutsu (水之特性及新穎應用技術)，2004，NTS Inc.)
存在以下三種經認可作為食品添加劑的電解水。
a)弱鹼性電解次氯酸鹽水(添加劑名稱，電解次氯酸鈉水；20-200ppm；pH>7.5；由0.2-2%氯化鈉水溶液未使用隔膜所產生)
b)輕度酸性電解水(添加劑名稱，輕度酸性次氯酸水；10-30ppm；pH=5-6.5；由2-6%氫氯酸未使用隔膜所產生)
c)強酸性電解水(添加劑名稱，強酸性次氯酸水；20-60ppm；pH<2.7；在隔膜型單元中由0.2%或以下之氯化鈉水溶液產生作為陽極電解質水)
該等種類電解水中之酸性水具有例如以下優點。
(1)由於在酸性條件下較不易產生THM，因而該等酸性水的安全性優良。
(2)較不易產生抗性細菌，且現場管理容易。
(3)該等水可與鹼性電解水結合用於處理。
(4)該等水可如同自來水般地使用，而不會在手或手指上殘留氣味。
(5)在事前使用該等水即足夠(殺菌時間短)。
在利用次氯酸鈉溶液的習知處理中，已經認可使用濃度高達200ppm之此化學物質作為食品添加劑。然而，此化學物質會破壞風味且有殘留傾向。相對地，該等種類之電解水即使係在低濃度下亦具有高殺菌效果，且儘管其之使用需要起始的設備投資，但仍有利。
臭氧化水之特徵：
次氯酸鹽的長期使用產生對此等化學物質具有抗性的細菌，且對於其之殺菌效果存疑。另一方面，臭氧化水已被列於食品添加劑清單上，且獲得美國(2001)FDA(食品及藥物管理局)認可使用作為食物儲存/生產步驟中之殺菌劑。臭氧化水已被實際使用於食品工廠中之殺菌及食品本身的殺菌。近來注意力集中在臭氧化水在諸如皮膚科、眼科、及牙科的臨床領域中實際上亦等於或優於迄今為止所使用之殺菌水，且可有效降低對活體之負擔的事實上。
臭氧化水具有例如以下優點。
(1)臭氧(OH自由基)的殺菌效果係基於細胞壁的氧化性破壞，且據認為此無區別的活性不會產生抗性細菌。
(2)臭氧不具有殘留傾向。
當根據需求將臭氧化水與具有殘留傾向的氧化劑(例如，次氯酸鹽、過硫酸鹽、或過碳酸鹽)結合使用時，可達成更有效的殺菌處理。
產生臭氧化水的習知方法：
習知臭氧化水一般係利用放電型臭氧氣體產生器所產生。藉由此方法可容易地產生具有每百萬份數份濃度之臭氧化水，且其被利用於水純化處理及食品清潔的領域中。然而，此設備基於以下理由而不適合使用作為具有優良立即反應特性且產生高濃度臭氧化水的靈巧臭氧化水產生設備。
(1)臭氧化水的產生需要兩步驟，即先產生作為氣體的臭氧然後再將氣體溶解於水中。
(2)臭氧化水具有較由稍後將作說明之電解方法所產生者低的濃度，因此，此水應透過高壓注射至水中並溶解於其中而產生。
(3)用於臭氧產生的電源具有高電壓及高頻率，而使其難以達成尺寸減小。
(4)在基於放電的臭氧化水產生設備中，需要特定時間(數分鐘的待機時間)使臭氧氣體產生能力達穩定且很難立即製備具有特定濃度的臭氧化水。
電解臭氧產生方法：
電解方法的電力消耗速率較放電方法差。然而，電解方法的特徵在於可容易地獲得高濃度臭氧氣體及臭氧化水。因此，電解方法一般係用於特殊領域諸如(比方說)電子零件的清潔。由於因此方法之原理而使用直流低壓電源，因而設備的立即反應特性及安全性優異，且預期其可使用作為小型臭氧氣體產生器或小型臭氧化水產生設備。根據應用，驅動模式可選自電池驅動、發電機驅動、及AC-DC轉換驅動。
為有效率地產生臭氧氣體，無可避免地要選擇適當的觸媒及電解質。已知的電極材料包括貴金屬諸如鉑、α-二氧化鉛、β-二氧化鉛、含浸氟碳化物的玻璃碳、及鑽石。關於電解質，已使用含有硫酸、磷酸、氟化基團、或其類似物的水溶液。然而，此等電解質的可操作性(handleability)差，而未被廣泛使用。使用固態聚合物電解質作為隔膜且使用純水作為原料的水電解單元在該方面容易管理且被普遍使用(J. Electrochem. Soc. ,132,367(1985))。當使用二氧化鉛(其已被用作觸媒)時，獲得濃度高達12%或以上的臭氧氣體。
在稱為直接合成系統的系統中，使位在電極周圍的溶液以足夠速度流動，因而將臭氧在氣化之前取出作為臭氧化水(JP-A-8-134677)。此外，在將除純水外之原水供應至電解系統的情況中，貴金屬電極觸媒本身的活性會受到水質的影響。因此應小心電解性能諸如壽命及效率會變動的事實。JP-A-9-268395揭示傳導性鑽石有用作為用於製造功能性水(含有臭氧)的電極。
小型設備的發展：
已有可攜式或小型電解水產生/噴射設備被提出，以在臨床活動或在家中更容易地進行殺菌/消毒或其類似工作(參見專利文件1至3)。此種小型設備可廣泛地用於在家庭或用於商業用途之室內設施、水相關設施、餐具、衣服等的除臭、殺菌、或漂白，或用於人體(例如，手或手指等)的殺菌或消毒。
專利文件1：JP-A-2000-79393
專利文件2：JP-A-2000-197889
專利文件3：JP-A-2001-276826
除此之外，知曉以下專利文件：JP-A-2004-129954(具有產生電解所需電力之裝置的設備)；JP-A-2004-130263(其中單元圓筒部分之活塞容量對體積、截面積等之比例係一特定值的設備)；JP-A-2004-130264(其中使用包含pH調節劑、表面活性劑、氯化合物、及水之電解用原水於獲得pH3-8.5之電解水的設備)；JP-A-2004-130265(根據JP-A-2004-130264之電解水係以發泡狀態使用)；JP-A-2004-130266(使施加至電極之電壓方向交替地改變)；JP-A-2004-148108(施加至電極之電壓係為可變)；JP-A-2004-148109(具有位於抽吸通道中之電極的設備)；JP-A-2003-93479、JP-A-2003-266073、及JP-A-2002-346564(具有位於噴霧部分中之圓柱形電極的分離型)；及JP-A-2001-47048(防止於非噴霧期間阻塞且設有馬達的槍型)。
意欲合成臭氧化水的已知技術包括下列。JP-A-2000-169989揭示一種小型電解臭氧產生器，其具有包括由實心圓柱形軸及纏繞於軸上之金屬網狀陽極(鉑)、離子交換薄膜、及金屬網狀陰極所構成且設置於水通道中之組件，且其中該軸中形成有薄溝槽的結構。JP-A-2001-198574揭示一種用於連接至管件之模組，其包括一實心圓柱形軸及固定至該軸之多孔陽極、固態聚合物電解質(離子交換薄膜)、及多孔陰極，且具有可分別排出待於陽極合成得之臭氧化水及待於陰極合成得之氫/氫氣體的排水管線。JP-A-2002-143851揭示一種利用雙管結構之水處理方法，該雙管結構包括一具有通孔之支承圓柱形元件及纏繞於該圓柱形元件上之陰極、薄膜、及陽極。在此方法中，可經由使氯化鈉之稀水溶液通過充作陰極室之圓筒而抑制硬水成分自作為原水的自來水沈積，且亦可同時進行紫外光處理。JP-A-2004-60010及JP-A-2004-60011揭示一種臭氧化水產生設備，其可與JP-A-2000-169989中所述者相等地隔離陰極電解質與電解單元，且可利用設置於通道中之電動勢測量裝置測量臭氧濃度。JP-A-2006-346203揭示使用傳導性鑽石作為電極，且特定而言，揭示一種包括桿形傳導性鑽石電極、環繞該電極設置之長條形隔膜元件、及設置於該隔膜元件上之線形相對電極的電解單元。此外，JP-A-2007-136356揭示一種結構，其包括一圓柱形核心元件，該核心元件具有在圓筒方向中延伸之溝槽，且包括依下列次序纏繞於核心元件上之元件：陰極、薄膜、及陽極。
習知的小型電極組件及使用該等組件之電解單元具有以下問題。
(1)雖然使用離子交換薄膜或其類似物可改良離子傳導性，且預期此將提高電解反應效率，但很難將薄膜或其類似物與電極結合。
(2)薄膜通常為無孔性且通常係與多孔性電極結合使用，以利於電解溶液的試探及移除產物。電極組件的形狀因此複雜化。
(3)當組件係要安裝至一設備時，管件薄膜經常係圓柱形，因此，電極較佳具有適合於管件元件的形狀，即桿形或圓柱形。必需使用適合於該形狀的設備。
(4)雖然鉑觸媒加速臭氧產生的性質優異，但其不穩定且易受原水影響。當原封不動地使用自來水時，會有無法合成可以短時間殺菌之具有數ppm濃度之臭氧化水的情況發生。
(5)在產生臭氧化水時，於相對電極處所產生之氫被分離而提高分壓，如此無可避免地導致溶質濃度增加。然而，尚未存在具有適合於此之結構的單元。
若克服該等問題，則預期電解水在家庭、醫院、護理設施等等中之用途將進一步地擴大。
本發明之一目的為提供一種可藉以消除許多該等問題，且可容易地製造並產生高效能的薄膜電極組件。本發明之另一目的為提供一種電解單元及一種電解水噴射器，其各自使用該組件；及一種殺菌方法。本發明之電解水噴射器電解原水溶液，且如此產生的電解水可立即被使用。
首先，本發明提供一種薄膜電極組件，其包括：至少一桿形或管狀電極；一環繞該電極之周圍設置的管狀隔膜，較佳係離子交換薄膜；及一環繞該隔膜之周圍設置的線形相對電極，該隔膜係藉由該線形相對電極固定至該桿形或管狀電極，因而在該隔膜與該桿形或管狀電極之間形成具有氣/液通道的電極室。
其次，本發明提供一種薄膜電極組件，其包括：至少一桿形或管狀電極；一環繞該電極之周圍設置的管狀隔膜；及一環繞該隔膜之周圍設置的多孔相對電極，該隔膜係藉由該多孔相對電極固定至該桿形或管狀電極，因而在該隔膜與該桿形或管狀電極之間形成具有氣/液通道的電極室。
第三，本發明提供一種薄膜電極組件，其包括：至少一個其中形成有一凹陷部分的桿形或管狀電極；一環繞該電極之周圍設置的管狀隔膜，而在該隔膜與該電極之間形成具有氣/液通道的電極室；及一環繞該隔膜之周圍設置的板狀相對電極。
根據本發明，可構成各具有薄膜電極組件的電解單元及電解水噴射器。該電解水噴射器可用以產生電解水，及將該電 解水噴射至一物質以將其殺菌。
本發明將詳細說明於下。
本發明之薄膜電極組件的特徵在於其係經由以下步驟所產生：將管狀隔膜(例如，離子交換薄膜)環繞桿形或管狀電極(通常係陽極)(以下亦稱為桿狀陽極)的周圍設置；將線形或多孔相對電極(通常係線形或多孔陰極)環繞薄膜的周圍設置；利用陰極固定該等元件，以致薄膜與至少部分的陽極接觸且薄膜與至少部分的陰極接觸；及在薄膜與陽極之間且較佳在複數個陽極之間形成具有氣/液通道的陽極室。
在本發明，經由隔膜與陰極室分隔的陽極室係形成為構成適當的氣/液通道。經由改變水進給速率及電流值，可將電解水中之電解產生物種的濃度調整至期望值。
在以下說明中，分別使用桿狀電極及相對電極作為陽極及陰極。然而，在本發明，可以反過來將桿狀電極及相對電極分別使用作為陰極及陽極。
此薄膜電極組件可具有包括桿狀陽極、以形成管之方式環繞陽極之周圍設置之薄片形薄膜、及以適當節距纏繞於其上之線形陰極的構造。在此構造中，不僅桿狀陽極、薄膜、及線形陰極可保持與彼此部分接觸，並且可在桿狀陽極與薄膜之間或在複數個桿狀陽極之間形成使所產生之液體及氣體可螺旋移動通過的陽極室。
藉由適當地選擇桿狀陽極之直徑及數目、管狀薄膜之直 徑、及線形陰極之材料、厚度、及纏繞節距，獲得具有理想通道的薄膜電極組件。特定而言，經由以1-10毫米之節距螺旋纏繞線形陰極，獲得具有適當結構的組件。陽極應為鑽石，因此組件可有效率地產生臭氧等等而為特佳。
可使用此薄膜電極組件於構成包括固定至陽極室之至少一開口及一或兩個連接至陽極及/或陰極之饋送線端子之管的電解單元。
此外，經由將管固定至形成於陽極與隔膜間之陽極室的兩開口，及將所得元件固定於具有至少兩開口的第二個管中，可於陰極與隔膜之間形成陰極室。將一或兩個饋送線端子連接至陽極及/或陰極。如此，可構成於其中進行電解，同時將原水供給至陽極室之其中一開口，並依需求亦將原水供給至陰極室之其中一開口的電解單元。由於隔膜已變形而在隔膜與陽極之間螺旋地形成陽極室，因此陰極室亦係螺旋地形成。因此，可使在陰極室中存在於陰極附近的氣體及液體螺旋地流動。在此單元中，可分別在陽極室及陰極室中同時合成得酸性水及鹼性水。
當原水通過電解單元且一電壓被施加至該單元時，則原水與電解單元中之桿狀電極及相對電極接觸，並被電解而產生電解水。
此電解單元係裝置於包括一含有原水之容器及一頭部的電解水噴射設備中。當原水被往上吸入並通過管且一電壓被施加至該電解單元時，則原水與電解單元中之桿狀電極及陰 極接觸，並被電解而產生電解水。此電解水視情況藉由諸如(比方說)泵的動力輔助而通過頭部的噴嘴以霧狀或液態排出至外部。
或者，電解單元可直接連接至供水管線。當原水自供水管線供給至陽極室或陰極室，並邊供給邊電解時，則產生相同的活性電解水。
在該等電解單元中，有效率地合成得高濃度的活性物種諸如臭氧，而產生具有殺菌/漂白能力的電解水。電解水中之臭氧或另一物種的濃度係視每單位時間流過各室的原水量而定。可藉由調整桿狀陽極的直徑及數目、管狀薄膜的直徑、及線形陰極的纏繞節距，而調整原水所流過的截面積。 因此，可有效率地產生電解水。
本發明之方法及本發明之電解水噴射器可廣泛地用於家庭或商業用途之室內設施、水相關設施、餐具、衣服等的除臭、殺菌、或漂白，或用於人體(例如，手或手指等)的殺菌或消毒。由以上說明可明白，在本發明之殺菌方法中的術語「殺菌」除了殺菌之外，尚指諸如除臭、漂白、及消毒的任何作用。
在本發明，經由調整條件，可產生諸如以下的高度活性電解水。
(1)鹼性電解水(含有溶解於其中之氫氣的鹼性水)
(2)酸性電解水(含有兩種或兩種以上經由電解質選擇所 產生之過氧化物的電解水；除氯化物外可使用硫酸鹽、碳酸鹽、及其類似物)
(3)高濃度臭氧化水(此水具有不殘留傾向，具有次氯酸鹽系統殺菌活性之至少10倍的殺菌活性，且進一步具有漂白效果；臭氧半生期經由一些共同存在之物質延長而達到改良的持久性)
(4)新穎的複合電解水(具有經由添加用於調整pH之有機酸或表面活性劑以改良殺菌活性或經由添加醇或其類似物以(例如)改良殺菌活性或使感覺清新所產生之新穎殺菌效果)
在經由以形成管之方式環繞至少一桿狀電極之周圍設置薄片形離子交換薄膜或其類似物及環繞其設置線形相對電極或多孔相對電極所製得的薄膜電極組件中，桿狀電極、薄膜、及相對電極已被聯合在一起。因此，組件一旦製得即可容易地操作。此組件可容易地製得。
經由調整桿狀電極之直徑、電極之載面形狀、管狀薄膜之直徑及在線形相對電極情況中之纏繞節距，或經由選擇其中設置該等元件以形成相對電極室之管的直徑，及進一步適當地決定桿狀電極的使用數目，而形成適合使用作為電極室(或作為電極室及相對電極室)的氣/液通道。經由改變水進給速率及電流值，可將電解水中之電解產生物種的濃度調整至期望值。
將所獲得的電解水噴射或噴霧於待殺菌的物質上，藉此可利用以期望濃度包含的電解產生物種將物質殺菌。
以下將說明本發明的組成元素。然而，不應將本發明解釋為受下述內容所限制。
陽極及陽極材料：
供氧化反應用之陽極觸媒的實例包括氧化鉛、氧化錫、貴金屬諸如鉑、尺寸安定性陽極(Dimensionally Stable Anode，DSA)(主要由貴金屬氧化物所組成的電極)、碳、及傳導性鑽石。由耐腐蝕性的觀點來看，希望使用貴金屬諸如鉑或銥、此一貴金屬的氧化物、或傳導性鑽石作為電極觸媒。由達成長壽命及防止待處理表面積垢的觀點來看，待使用作為電極基質的材料較佳具有耐腐蝕性。希望使用閥金屬諸如鈦或鈮或其合金作為陽極基質。可將陽極材料沈積在具有迄今為止一般所使用之形狀(諸如管或桿)之此一基質的表面上。雖然其之截面形狀可理想地選自圓形、四邊形、橢圓形、及其類似形狀或選自中空圓柱體、中空稜柱體、及其類似者，但其並不受限於此。加工桿形或圓柱形陽極之表面以賦予其凹陷及凸起，或在中空材料之情況中於電極表面中形成開口可有效增進氣/液滲透性。亦可使用經由將金屬網捲繞成管狀形式而得的基質。凹陷及凸起的高度較佳為0.1-5毫米。亦可使用具有在圓柱體方向中延伸之螺旋溝槽的基質。
經由使用多個陽極替代在陽極之表面上形成凹陷及凸起，可容易及確實地形成液體通道及增進氣/液滲透性。明確言之，當使桿形或圓柱形陽極成列排列時，相鄰的陽極在一點處緊密接觸，此外，陽極與隔膜的接觸面積減小，因而在陽極之間及在陽極與隔膜之間形成大空間。因此，無需諸如陽極之表面加工的麻煩操作即可形成液體通道(陽極室)。
多個桿形電極可部分地以由其上未形成觸媒之基質組成的元件所取代。在此情況，元件扮演形成液體通道及將電流傳導至其他桿形電極的角色。
存在觸媒作為部分的陽極即足夠，且基質可部分外露。
鑽石部分由於其之導電性可經由摻雜作調整，而被視為係具有潛力的電極材料。鑽石電極在水分解反應中為惰性。據報告鑽石電極在氧化反應中除氧之外，尚產生臭氧及過氧化氫。當使用傳導性鑽石時，電解反應更容易地進行且極度有效率地產生作為電解產物的該等過氧化物。此外，在鑽石電極上，除以上所示的電解產生物種外，尚產生OH自由基及氧化形式的電解質。因此，可增效利用OH自由基或氧化形式及電解產生物種的殺菌/漂白效果。
在使用傳導性鑽石的情況中，可使用基質的實例包括Nb、Ta、Zr、Ti、Mo、W、石墨、及各種碳化物以及Si(單晶及多晶)。可根據應用選擇適當的基質。
陰極材料、陰極饋送線：
陰極反應包括氫排放作為主要的反應。因此，較佳使用不會被氫脆化的電極觸媒。此種較佳電極觸媒的實例包括鉑族金屬、鎳、不銹鋼、鈦、鋯、金、銀、碳、及鑽石。關於陰極基質，希望使用不銹鋼、鋯、碳、鎳、鈦、或其類似物。
其之形狀較佳為線形。除了為線形之外，陰極尚可為金屬網或經切割得相當薄的箔。在線形的情況中，陰極可為經由扭轉多根薄長絲而得的線圈。此形式亦較佳。在使用線形陰極的情況中，會有此線形陰極作為饋送線的情況。在本發明，此饋送線係包含在線形陰極中。
可將多孔金屬網陰極捲繞成管狀形式，並沈積於離子交換薄膜或其類似物的周圍。多孔陰極的實例除了金屬網之外，尚包括展開的網狀物及穿孔金屬。在使用此等材料的情況中，希望在陽極的表面上形成凹陷及凸起，因而在離子交換薄膜與陽極之間形成陽極室。然而，陽極室可經由僅修改此一多孔陰極，及使隔膜朝陽極部分凸起而形成。
可設置其中已預先於其一側上形成觸媒層的隔膜(例如，離子交換薄膜)，以致具有觸媒之側面向外。此構造由於電解單元可具有均勻的電流分佈，故可達成單元電壓的降低，而為較佳。為形成觸媒層，可使用現有的技術，諸如無電極電鍍及物理氣相蒸鍍(Physical Vapor Deposition，PVD)。在此情況，將亦充作饋送線的金屬線纏繞於其上。饋送線材料的較佳實例包括鉑族金屬、鎳、鐵、銅、銀、金、不銹鋼、鈦、及鋯。
隔膜材料：
關於隔膜，可使用離子交換薄膜或中性薄膜。通常使用離子交換薄膜。
隔膜不僅可防止在陽極或陰極產生的物質於相對電極處被消耗，並且亦具有即使當使用具低傳導性之液體時，可使電解快速進行的功能。因此，當使用具有不良傳導性之原料(諸如純水)時，使用隔膜為較佳。在使用離子交換薄膜的情況中，其可為氟樹脂薄膜或烴樹脂薄膜。然而，由耐臭氧及過氧化物之腐蝕性的觀點來看，氟樹脂薄膜為較佳。薄膜的厚度較佳為0.1-1毫米。
在將線形陰極纏繞於薄膜上而形成螺旋形通道的情況中，較佳使用含有強化纖維且具高機械強度的商業薄膜作為薄膜。
預先將隔膜形成為管狀較佳。此可利用具有熱塑性的前驅物樹脂藉由已知之形成管的加工技術容易地完成。關於隔膜，含有強化纖維的隔膜為較佳。可使用將呈薄片形式之薄膜捲繞成管然後再黏合的方法。在氟樹脂離子交換薄膜的情況中，可使用將薄膜的邊緣部分重疊，然後再熱熔融黏合在一起或利用黏著劑彼此固定的方法。在熱熔融黏合中，適當的加工溫度及面積壓力範圍分別係200-350℃及2-20kg/cm2 。適當的加工時間範圍係1秒至1分鐘。為提高黏合強度及達成更完全的黏合，在黏合離子交換薄膜時，較佳插置不含強化纖維之氟樹脂薄膜的狹窄條狀物。
在薄膜表面上形成凹陷及凸起為較佳，可因此增進氣/液滲透性。
薄膜電極組件：
薄膜電極組件中之桿狀陽極的長度及直徑係根據期望量作選擇。其長度通常較佳為10-300毫米，及其直徑較佳為0.5-10毫米。組件中之隔膜的直徑係調整為較設置於隔膜中之桿狀陽極(典型上為圓柱體)的直徑大約0.1-5毫米。
多孔陰極之開口的百分比較佳為20-80%，及其厚度較佳為0.1-2毫米。
在使用線形陰極(饋送線)的情況中，其直徑較佳係在0.1-2毫米之範圍內。
若線形陰極較該範圍薄，則電壓損耗由於電阻而變得不可忽略。此外，此一薄陰極由於其之物理強度不足，而易於纏繞操作中破裂。若線形陰極太厚，則電解用原料及電解產物自陽極室之移動受到抑制，而導致電壓增加及電流效率減小。此外，此一厚陰極難以纏繞。
在將線形陰極或饋送線螺旋纏繞於陽極及薄膜之外側上的情況中，線形陰極節距較佳為約0.1-10毫米。
當螺旋纏繞線形陰極時，纏繞角度係由桿狀電極之直徑及數目、隔膜之寬度、及隔膜間隙所決定。
上述尺寸係由以下觀點來選擇/設計：即使當使用具低傳導性的原水時，電極亦與至少部分的薄膜螺旋接觸，以使電解可平順地進行，且由陽極與薄膜所形成之陽極室需具有使供給原水及放出之氣體成分可平順流過陽極室的容量。
電解單元：
薄膜電極組件中由陽極與隔膜所形成之陽極室的至少一開口經固定至連接至原水通道的管。此管具有與管狀隔膜幾乎相同的直徑。隔膜及管係藉由黏著劑彼此固定，且桿狀陽極的饋送線端子係連接至管中的陽極。
此外，可將經由分別將管固定至組件之兩陽極室開口所獲得的元件設置於具有至少兩開口且與元件分開的第二個管中。因此，可在第二個管與薄膜之間新形成陰極室。將線形陰極的饋送線端子連接至第二個管中的陰極。
將原水供給至陽極室的其中一開口，且亦根據需求將原水供給至陰極室的其中一開口以進行電解。經由邊將原水供給至陽極室開口且視情況亦將水供給至陰極室開口邊進行電解，產生電解水。因此，可根據需求同時產生鹼性水及酸性水。
將形成陰極室之第二個管的內徑調整為較組件之薄膜的直徑大約0.1-5毫米。若第二個管較上述薄，則在陰極電解質中的物質移動受到抑制，且尤其可能會加速來自(例如)自來水之硬水成分的沈積。另一方面，若第二個管太厚，則陰極電解質具有降低的流率，且無法藉由液體流率分離及移除硬水成分。此導致電壓增加及電流效率減低。此外，儲存於單元中之水量增加，而使其無法立即獲得鹼性水。
第二個管的材料較佳係烴樹脂諸如PP、PVC、或PE、氟樹脂、金屬管、或其類似物。具有熱收縮性的管由於可調整電解單元部分的容量而為較佳。由快速移除於電解單元中產生之熱的觀點來看，第二個管的壁厚度較小較佳。然而，由於亦需要機械強度，因此其之壁厚度較佳為0.05-2毫米。
最先從電解單元排出的水包括尚未經充分電解的原水。有鑑於此，存在於電解單元中之水量及其他管件部分的容量較小較佳。
從電極延伸的兩條饋送線應以絕緣材料覆蓋，以防止該等線彼此接觸較佳。從第二個管引出的各饋送線應插入至具有熱收縮性的覆蓋管中，且使覆蓋管熔融黏合至該線，因而使線與單元中的電解水通道隔離較佳。
在合成臭氧化水的情況中，不希望從電解單元延伸至設備出口之第二個管的長度過小，因在此情況會噴射出其中之臭氧尚未充分溶解的原水。氣/液接觸時間愈長，則氣態臭氧溶解於原水中愈多，且可愈加提高其之合成效率。因此，調整最佳長度，以產生在0.1-10秒範圍內的接觸時間較佳。
用於在其中儲存原水之容器的材料及管件的材料係選自不會被原水侵蝕的材料。當沒有特殊問題時，該等材料可為PE樹脂。
關於電解條件，由穩定性及產生物質之活性的觀點來看，溫度及電流密度較佳分別為5-40℃及0.01-1安培/平方公分(A/cm2 )。
原水及產生之電解水：
可使用自來水、井水、或其類似物作為原水。在此情況，使水通過陰極室以抑制Ca及Mg的沈積較佳。使原水成為弱酸性亦較佳。
由於此種水具有低傳導性，因而會有單元電壓中之電阻損耗無法忽略而較佳提高傳導性的情況。在此情況，較佳將諸如Na2 SO4 、K2 SO4 、NaCl、KCl、或Na2 CO3 的鹽溶解成為電解質。會有此等鹽當電解時產生過氧化物，因而賦予殺菌效果持久性的情況。其濃度較佳係在0.01-10克/公升之範圍內。由於諸如(比方說)鉑之電極具有當存在氯離子時提高臭氧產生效率的性質，因而當製備原水時將該性質列入考慮較佳。
當使用含有大量金屬離子的原水，諸如自來水、井水、或海水時，會有氫氧化物或碳酸鹽可能沈積於陰極表面上而抑制反應的情況發生。此外，會有氧化物，諸如矽石，沈積於陽極表面上。為消除此問題，每隔一適當時間間隔(自1分鐘至1小時)使一逆電流流動，藉此分別在陰極及陽極發生酸化及鹼化反應。結果，用於移除沈積物的反應可容易地進行，其同時並經氣體排放及進給水的流動而加速。
待產生之電解水的組成及濃度可根據用途作調整。在電解水係要用於食品處理的情況中，其應產生為鹼性電解次氯酸鹽水、輕度酸性電解水、或臭氧化水。然而，在電解水係要用於殺菌/漂白的情況中，可根據待處理之物質而適當地選擇過氧化物。在次氯酸的情況中，其濃度可為1-100ppm。臭氧化水可具有1-20ppm之濃度。過硫酸及過碳酸之濃度分別可為1-100ppm及1-100ppm。
在要電解產生次氯酸的情況中，電解酸溶液將產生較次氯酸鹽大量的次氯酸，而使用鹼性溶液將產生較次氯酸大量的次氯酸鹽。殺菌活性視溶液的性質而異。一般而言，酸溶液通常具有較鹼性溶液高的殺菌活性。在控制(特定而言)孢子及其類似物方面，酸溶液具有較鹼性溶液高的殺孢子活性。相對地，關於殺真菌活性，鹼性溶液較酸溶液更具活性。因此，較佳應根據待處理物質將溶液之性質適當地調整為酸性或鹼性，因而賦予其改良的殺菌或殺真菌活性。
在經由添加強酸至溶液以過度提高酸度而酸化溶液的情況中，次氯酸分解產生氯氣，結果，導致次氯酸之殺菌活性的氧化能力減損。為提高殺菌活性同時仍維持次氯酸的氧化能力，較佳將溶液調整為在20℃下具有3-7之pH。為將溶液調整為具有此一pH，由調節溶液pH之容易度的觀點來看，較佳使用具有低解離度的水溶性有機弱酸。水溶性有機酸的實例包括琥珀酸、乳酸、醋酸、檸檬酸、及酒石酸。
為鹼化溶液，較佳使用碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸銨或其類似物。此等碳酸鹽經電解氧化成過碳酸。
可將表面活性劑添加至溶液，以進一步改良殺菌活性。將表面活性劑添加至溶液不僅可改良溶液於電解後潤濕待經其處理之物質的能力，並且可改良溶液對黴菌及細菌之細胞膜的親和力。因此，殺菌或殺真菌效果進一步獲得改良。
表面活性劑的可使用實例包括陰離子表面活性劑諸如烷基苯磺酸鹽及聚氧伸乙基烷基醚硫酸鹽，陽離子表面活性劑諸如氯苄烷銨，兩性表面活性劑諸如胺氧化物(例如，烷基二甲基胺氧化物)，及非離子表面活性劑諸如聚甘油脂肪酸酯及烷基醣苷。溶液中之表面活性劑濃度較佳係0.01-10重量%。
除了該等成分外，可將醇添加至溶液，以(例如)改良殺菌或殺真菌活性及使感覺清新。此外，可根據需求添加諸如(比方說)香料、著色劑、除表面活性劑外的殺菌劑、增稠劑、酵素、漂白劑、鉗合劑、除氯化合物外的電解質、增量劑、防腐劑、及防銹劑的添加劑。由儲存穩定性的觀點來看，待電解之水特佳應含有防腐劑。
電解水噴射器(觸發噴射器)：
電解水噴射器包括一用於將原水收容於其中之容器及一連接至容器之上方開口的頭部。雖然容器可為硬質或軟質，但容器較佳應由選自(例如)各種硬質樹脂、金屬、玻璃、及陶瓷的硬質材料所製成。容器的容量較佳為約10-1,000毫升，更佳為200-500毫升。
觸發噴射器係固定至其中可安裝電池的頭部。此設備可設有當觸發器操作時產生電解用電力的裝置，而不使用電池作為電源。可使用可再充電的蓄電池或電容器替代使用簡單的原電池。亦可利用可自AC電源供應DC功率的轉接器操作設備。
待施加的電壓及電流值係根據適合於獲得適用於待除臭、殺菌、或以其他方式進行處理之物質之指定殺菌活性的濃度及待電解溶液之體積適當地決定。一次觸發器操作導致噴射0.1-1cc，及於電極之間施加約3-40伏特之電壓。可於電路中設置用於改變施加至電極之電壓的裝置。
於觸發噴射器中設置用於起始/終止施加至電極之電壓的開關，以致只有當設備在使用中時才施加電壓，即拉動觸發器自動導致開啟及回復觸發器導致關閉。
電解水噴射器可具有在製造操作時產生電解用電力的裝置。此裝置的實例包括與觸發器聯鎖的馬達。此馬達通常係設置於觸發噴射器中。
電解水噴射器可具有用於指示電解正在進行的構件。構件的實例包括在經由觸發器操作施加電壓期間亮起的LED燈。可增加當指定電流由於(例如)電池耗盡而未流動時關閉LED燈的功能。
電解水噴射器係經由以下機制而工作。噴射器經由觸發器操作開啟而使電流流過電路。結果，電流流過電極。在此操作中，存在於管中之原水幾乎立即電解，並經由活塞/圓筒機制通過頭部的噴嘴向外噴射或噴霧。換言之，在本發明之此噴射器中，電解係與製造操作(例如，觸發器操作)同時進行。電解水較佳應經由電解在觸發器操作開始後的1秒內產生。
除了圖中所示的具體例外，尚有各種設有觸發噴射器之電解水噴射器的具體例。此外，存在具有不同機制的觸發噴射器。根據機制，觸發噴射器之其中的液體通道、觸發器之支點的位置等等不同。然而，在本發明之噴射器中可使用任何期望的觸發噴射器。
接下來，參照圖中所示之具體例說明本發明之電解水噴射器。圖1係說明作為本發明之一具體例之電解水噴射器的前視圖。圖2係圖1所示噴射器之一重要部分的分解放大圖。圖3係圖1及2所示之電解單元的斜視圖。
圖1所示之電解水噴射器(觸發噴射器)1包括一用於容納原水2的容器3及一連接至此容器3之上方開口的頭部4。原水2可為純水或可為包含溶解於其中之一或多種電解質(諸如(比方說)氯化鈉、氯化鉀、及氯化鎂)的水。
在容器3中設置有由陽極、陰極、及隔膜所構成的電解單元6。如圖2所示，此電解單元6係由以下元件所構成：陽極7，其係其上經沈積觸媒的金屬桿狀電極；隔膜8，其係環繞陽極7纏繞的管狀離子交換薄膜；及線形陰極9，其係環繞隔膜8纏繞的金屬線。此隔膜8係經由捲繞方形片材使其當由上方觀看時為圓形，及將沿縱向的兩末端部分黏合所獲得。
隔膜8本質上不具有凹陷/凸起。然而，經由將線形陰極9纏繞於隔膜8上，與線形陰極9接觸之部分的隔膜8被強力地推向陽極7，且未與線形陰極9接觸之部分的隔膜8向外彎曲而於陽極7與隔膜8之間形成一螺旋形陽極室10。
此外，位在隔膜8外側之容器3中的空間構成陰極室。
一供饋送線固定用之管13透過一短長度的圓柱形連接管12連接至桿狀陽極7的上端。饋送線14係固定於連接管12之內表面與供饋送線固定用之管13的外表面之間，且饋送線14的一端連接至陽極7的上端部分。
供饋送線固定用之管13的上端係安裝至位於頭部4中的垂直管線15中，且垂直管線15的上端與頭部4中的水平管線16相連通。
在水平管線16的另一端設置一噴嘴17。觸發器臂18的支點19係設置於噴嘴17的稍微內側上，以致觸發器臂18可環繞支點19擺動。觸發器臂18連接至向內延伸的活塞桿20，以致活塞桿20根據觸發器臂18的移動而於圓筒21內移動。
數字22指示經設置成與觸發器臂18接觸之與觸發器結合的開關；23指示設置於頭部4內的電源電池；及24指示僅當電解進行時才亮起的LED。
將具有此構造的電解水噴射器1握持於手中，及用食指及中指對觸發器臂18施加向內力。結果，觸發器臂18繞支點19移動，藉此與觸發器結合的開關22打開且電壓施加至電解單元6。與此同時，圓筒21中之活塞移動而帶動存在於容器3中之原水2與電解單元6接觸，其中此原水2電解產生電解水。此電解單元6中之陽極7具有沈積於其表面上的觸媒，諸如(比方說)一層傳導性鑽石。因此，獲得含有以高濃度溶解於其中之臭氧或其他活性物種的電解水。由於在此電解單元6中在隔膜8內側形成螺旋形陽極室10，因而於陽極室中形成適當的氣/液通道。因此，可經由改變水進給速率及電流值而將電解水中之電解產生物種的濃度調整至期望值。
產生的電解水立即通過垂直管線15及水平管線16，並經由噴嘴17連同經由未示於圖中之外部空氣引入開口引入的空氣一起噴射於待殺菌的物質上。
圖4係說明根據本發明之另一電解單元的部分剖視圖。此圖顯示使用多孔陰極及經賦予凹陷及凸起之陽極的具體例。
電解單元32係由陽極(桿狀電極)、陰極(相對電極)、及隔膜所構成。此電解單元32係由以下元件所構成：陽極34，其係具有形成於其周圍之螺旋形溝槽33的金屬桿狀電極；隔膜35，其係形成為管狀且環繞陽極34之周圍設置的離子交換薄膜；及多孔陰極36，其具有金屬網、展開的網狀物、或穿孔金屬之形狀且係環繞隔膜35的周圍設置。
不同於圖1至3中所示之具體例，此具體例實質上沒有隔膜35因多孔陰極36所致之朝陽極34的變形。然而，由於陽極34具有形成於其周圍的溝槽33，因而此具體例具有形成於對應於溝槽33之該部分隔膜35與陽極34之間的陽極室37。
在此具體例中，亦於陽極室中形成適當的氣/液通道，且電解水中之電解產生物種的濃度可經由改變水進給速率及電流值而調整至期望值。
不應將其中該陽極具有凹陷及凸起之具體例解釋為受限於具有溝槽的具體例。雖然以上說明的具體例係使用當自上方觀看時具有圓形形狀的桿形或管狀陽極，但陽極的形狀並不限於此。舉例來說，陽極可具有諸如圖5及6之平面圖所示的形狀。
圖5中之隔膜41具有經由捲繞方形片材及將兩末端之重疊部分42彼此黏合所獲得的垂直管狀形式。桿狀陽極43具有在呈實心圓柱形式之基底之六個部分中分別向外突出的突出部分44。管狀隔膜41係經拉伸及環繞於六個突出部分44上。因此在隔膜41與陽極43之間形成總計六個陽極室45。
在圖6之情況中，隔膜46亦具有經由捲繞方形片材及將兩末端之重疊部分47彼此黏合所獲得的垂直管狀形式。管狀陽極48具有由稜柱形基底經由於四個角落之各者處形成向內凹陷之凹陷部分49所獲得的形狀。管狀隔膜46係經拉伸及環繞四個凹陷部分49的總計八個基底部分上。在隔膜46與陽極48之間形成對應於凹陷部分49之形狀的陽極室50。
圖7係說明本發明電解單元之又另一具體例的部分斜視圖，及圖8係圖7之電解單元的橫剖面圖。此具體例係關於圖1至3中所示具體例的改良，及共同元件將指定相同的元件符號而省略說明。
在圖7及8所示之電解單元6a中，將兩根由鈮所製成且於其表面上覆蓋傳導性鑽石觸媒之陽極的桿纏繞離子交換薄膜8a，而形成兩層呈管狀形式之薄膜，及將作為陰極9a的不銹鋼線螺旋纏繞於薄膜上，因而形成陽極-薄膜-陰極組件(電解單元)。
根據此具體例，如圖8所示，陽極7a係呈桿形，且在各具有曲面的兩陽極7a之間形成相當大的空間。此外，亦在陽極7a與離子交換薄膜8a之間形成相當大的空間。此等空間係作為陽極室10a，且電解水通過此陽極室10a。
根據此具體例，不同於如圖4至6所示之具體例，其不需要陽極本身之耗成本及耗時的加工。儘管如此，此具體例仍提供具有與圖4至6之具體例相等或更大體積的陽極室。
[實施例]
以下將提出關於根據本發明之製造電解水的實施例。然而，不應將本發明解釋為受限於以下實施例。各實施例中之臭氧濃度、次氯酸濃度、過硫酸濃度、及過碳酸濃度係利用紫外光譜光度計及使用碘化鉀利用碘還原滴定法測定。
[實施例1]
將其上經沈積傳導性鑽石觸媒(摻雜劑硼濃度，2,500ppm)之鈮製桿(直徑，2毫米)置於管狀離子交換薄膜(Nafion 350，DuPont製造；厚度，0.35毫米；直徑，3毫米)中作為陽極。將市售鉑線(直徑，0.4毫米)作為陰極螺旋纏繞於隔膜上，而得陽極-薄膜-陰極組件。纏繞節距為4毫米。將管(直徑，4毫米)黏合至組件的上部及下部，且將來自DC電源的饋送線連接至個別電極而得電解單元。使純水以40cc/分鐘之速率向上通過陽極室。分別使0.5安培及1安培的電流流動。結果，在此等操作中，單元電壓分別為13伏特及19伏特，臭氧化水濃度分別為8ppm及21ppm，及臭氧產生效率分別為13%及12%。出口處的水溫大約為30℃。
將此電解單元在圖1所示之觸發器型噴射器中連接至附接於引入口的PE樹脂管。將電池裝置於觸發器型噴射器的頭部中。在電路部分，用導線將電極端子連接至可變電阻器及開關。將容器裝填500cc的純水。
拉動觸發器，藉此開啟電路且電流於電池與單元之間流動。在此同時，噴射純水。純水噴射量大約為0.5cc，且於此操作期間流過的電量為0.25庫侖(0.5秒×0.5安培)。單元的終端電壓為13伏特。將操作重複進行100次。結果，在量達約50cc之噴射溶液中的臭氧濃度為8ppm。將觸發器操作重複2,000次，且其後所得之臭氧化水的濃度保持在約8ppm。
[比較實施例1]
使用與實施例1相同的材料。將離子交換薄膜的條狀物螺旋纏繞於陽極上，且將鉑線纏繞於隔膜上，而得陽極-薄膜-陰極組件。使純水以40cc/分鐘之速率向上通過其中裝置薄膜電極組件的電解單元。分別使0.5安培及1安培的電流流動。結果，由於隔膜係螺旋設置，因而於陽極產生的氧及臭氧與於陰極產生的氫氣混合，且產生含有溶解於其中之此等氣體的電解水。在此等操作中，單元電壓分別為10伏特及13伏特，臭氧化水濃度分別為5ppm及9ppm，及臭氧產生效率分別為8%及5%。
[實施例2]
將實施例1組件中之構成陽極室之兩開口之薄膜的該等部分固定至直徑4毫米的管。將所得元件設置於內徑5毫米的第二個管中，而於第二個管與薄膜之間形成陰極室。將線形陰極的饋送線端子連接至第二個管中的陰極。將2克/公升之氯化鈉水溶液以40cc/分鐘之速率供給至陽極室，且亦以相同方式將水供給至陰極室。使1安培的電流流動。結果，可同時產生含有氫且pH值為11的鹼性水及含有40ppm量之次氯酸根離子的酸性水。
[實施例3]
進行與實施例2相同的試驗，僅除了將自來水供給至陽極室及陰極室。結果，在0.5安培下所產生的臭氧化水具有4.5ppm濃度(電流效率，7.3%)。
[比較實施例2]
進行與比較實施例1相同的試驗，僅除了使用自來水作為原料。結果，在0.5安培下所產生的臭氧化水具有1.5ppm濃度(電流效率，2.4%)。
[實施例4]
使用其上經形成鉑層(20克/平方米)之鈦製圓桿作為陽極，來製造與實施例1相同的組件。使用自來水作為原料，進行與實施例3相同的試驗。結果，0.5安培下的單元電壓為12伏特，且臭氧化水具有0.5ppm濃度。
[實施例5]
將兩根作為陽極之其上經沈積傳導性鑽石觸媒(摻雜劑硼濃度，1,000ppm)之鈮製桿(直徑，2毫米)纏繞離子交換薄膜(Nafion 324，DuPont製造；厚度，0.35毫米；直徑，3毫米)，而形成呈管狀形式的兩層薄膜，且將充作陰極的不銹鋼線(直徑，0.5毫米)螺旋纏繞於薄膜上，因而獲得如圖7及8所示的陽極-薄膜-陰極組件。纏繞節距為2毫米。
將管(直徑，4毫米)黏合至組件的上部及下部，且將來自DC電源的饋送線連接至個別電極而得電解單元。使純水以40cc/分鐘之速率向上通過陽極室。分別使0.5安培及1安培的電流流動。結果，在此等操作中，單元電壓分別為13伏特及19伏特，臭氧化水濃度分別為15ppm及17ppm，及臭氧產生效率分別為13%及15%。出口處的水溫大約為30℃。幾乎不會發生自管狀薄膜的漏水。
雖然本發明已經詳細說明並參照其之特定具體例，但熟悉技藝人士當明白可不脫離其精神及範疇而於其中進行各種變化及修改。
本申請案係以日本專利申請案第2007-296769(2007年11月15日提出申請)及2008-266158號(2008年10月15日提出申請)為基礎，將其內容併入本文為參考資料。
1．．．電解水噴射器
2．．．原水
3．．．容器
4．．．頭部
6、6a．．．電解單元
7、7a．．．陽極
8．．．隔膜
8a．．．隔膜(離子交換薄膜)
9、9a．．．線形陰極
10、10a．．．陽極室
12．．．連接管
13．．．供饋送線固定用之管
14．．．饋送線
15．．．垂直管線
16．．．水平管線
17．．．噴嘴
18．．．觸發器臂
19．．．觸發器臂的支點
20．．．活塞桿
21．．．圓筒
22．．．與觸發器結合的開關
23．．．電源電池
24．．．LED
32．．．電解單元
33．．．溝槽
34．．．陽極
35．．．隔膜
36．．．多孔陰極
37．．．陽極室
41．．．隔膜
42．．．重疊部分
43．．．桿狀陽極
44．．．突出部分
45．．．陽極室
46．．．隔膜
47．．．重疊部分
48．．．管狀陽極
49．．．凹陷部分
50．．．陽極室
圖1係說明作為本發明之一具體例之電解水噴射器的前視圖。
圖2係圖1所示噴射器之一重要部分的分解放大圖。
圖3係圖1及2所示之電解單元的斜視圖。
圖4係說明本發明電解單元之另一具體例的部分剖視圖。
圖5係另一桿狀陽極的平面圖。
圖6係管狀陽極的平面圖。
圖7係說明本發明電解單元之又另一具體例的部分斜視圖。
圖8係圖7之電解單元的橫剖面圖。
1．．．電解水噴射器
2．．．原水
3．．．容器
4．．．頭部
6．．．電解單元
7．．．陽極
8．．．隔膜
9．．．線形陰極
13．．．供饋送線固定用之管
14．．．饋送線
15．．．垂直管線
16．．．水平管線
17．．．噴嘴
18．．．觸發器臂
19．．．觸發器臂的支點
20．．．活塞桿
21．．．圓筒
22．．．與觸發器結合的開關
23．．．電源電池
24．．．LED

Claims (10)

  1. 一種薄膜電極組件，其包括：至少一桿形或管狀電極；一環繞該電極之周圍設置的管狀隔膜；及一環繞該隔膜之周圍設置的線形相對電極，該隔膜係藉由該線形相對電極固定至該桿形或管狀電極，因而在該隔膜與該桿形或管狀電極之間形成具有氣/液通道的電極室，其中，該桿形或管狀電極係陽極且該相對電極係陰極。
  2. 如申請專利範圍第1項之薄膜電極組件，其包含複數個桿形或管狀電極。
  3. 如申請專利範圍第1項之薄膜電極組件，其中，該線形相對電極係以1-10毫米之節距螺旋纏繞。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之薄膜電極組件，其中，該桿形或管狀電極包含鑽石。
  5. 一種電解單元，其包括：申請專利範圍第1至3項中任一項之薄膜電極組件；一裝配至該組件之電極室之至少一開口的饋送線固定管；及一固定於該開口與該饋送線固定管之間的饋送線。
  6. 如申請專利範圍第5項之電解單元，其產生電解水，該電解水包含臭氧化水作為主成分。
  7. 一種電解單元，其包括：申請專利範圍第1至3項中任一項之薄膜電極組件；及一用於形成管狀相對電極室的管，該管係環繞該電極室及該相對電極設置。
  8. 如申請專利範圍第7項之電解單元，其產生電解水，該電解水包含臭氧化水作為主成分。
  9. 一種電解水噴射器，其包括：申請專利範圍第5至8項中任一項之電解單元；一含有原水的容器；及一頭部，其中，該原水經該電解單元電解，且如此產生之電解水自該頭部噴射出。
  10. 一種利用電解水殺菌之方法，其包括：利用申請專利範圍第9項之電解水噴射器產生電解水；及將所得之電解水噴射至待殺菌之物質。
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