WO2003000957A1 - Electrode d'electrolyse et procede de fabrication associe, procede d'electrolyse faisant appel a cette electrode et dispositif de production de solution d'electrolyse - Google Patents

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oxide
surface layer
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Tomohito Koizumi
Naoki Hiro
Tsuyoshi Rakuma
Katsuhiko Mushiake
Masahiro Iseki
Hiroyuki Umezawa
Yurika Koizumi
Yasuhito Kondo
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Sanyo Electric Co., Ltd.
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Definitions

  • Electrode for electrolysis method for producing the same, electrolysis method using electrode for electrolysis, and electrolyzed water generator
  • the present invention relates to an electrolytic electrode for generating and writing ozone and active oxygen with high efficiency for the purpose of cleaning and sterilizing and cleaning of various contaminants, a method of manufacturing the electrolytic electrode, an electrolytic method thereof, and an electrolytic water generating apparatus. is there.
  • treated water Conventional methods for removing microorganisms such as bacteria, mold, and protozoa in domestic drinking water and water used in kitchens (hereinafter referred to as treated water) include sodium hypochlorite and the like.
  • a method of sterilizing and purifying using chlorine-based chemicals is used.
  • chlorine-tolerant bacteria, spores, protozoa, and the like are present in the water to be treated, and these are difficult to remove with only hypochlorous acid, and are sterilized using ozone. Is used.
  • a method for generating such ozone a method is generally used in which an electrode for electrolysis is coated on the anode side with, for example, lead oxide or tin oxide on the surface of a substrate made of titanium. . Since the electrode for electrolysis coated with such lead oxide or tin oxide can generate ozone and active oxygen with high efficiency, the water to be treated is treated with high-concentration ozone or active oxygen. In particular, it is considered to be effective. However, in the electrode for electrolysis coated with lead oxide, since lead oxide is specified as a harmful substance such as the Water Pollution Control Law as a lead compound, the water reprocessed by the electrode for electrolysis is taken into the human body. Then, there is a problem of causing various obstacles.
  • electrolysis electrodes coated with tin oxide have a problem in durability because tin oxide is easily eluted by electrolysis. Therefore, there is a problem that it is difficult to perform the electrolytic treatment of the water to be treated using an electrode for electrolysis in which the base is coated with lead oxide or tin oxide.
  • a chlorine-based disinfectant is sprayed on bath kettles, tiles, kitchen surroundings, and air-conditioning equipment outlets to which bacteria such as mold legionella bacteria are attached. Of bacteria and prevent further reproduction.
  • chlorinated disinfectants are adjusted by adding chemicals such as sodium hypochlorite, and most of them are adjusted to be alkaline. In addition, mixing with acidic chemicals generated toxic chlorine gas, which caused an accident during use. Another problem with chlorine-based disinfectants is that it is difficult to remove chlorine-resistant bacteria, spores and protozoa.
  • a sterilizing method using silver ion as a germicidal metal ion is known.
  • tap water is stored in a container as water to be electrolyzed, and the tap water is electrolyzed by a silver electrode immersed in the tap water. Is generated and sprayed with tap water containing this silver ion to sterilize.
  • the silver electrode is eluted by the electrolysis, so even if the polarity is switched, the electrode cannot be used as an electrode due to the elution of the electrode, and the sterilization effect is reduced. There was a problem.
  • since relatively expensive noble metals are used for the electrodes there is a problem that the cost increases when used for a long period of time.
  • An object of the present invention is to propose an excellent electrode for electrolysis, a method for producing the same, and an electrolysis method for generating ozone or active oxygen.
  • Another object of the present invention is to provide an electrolyzed water generating apparatus that can perform sterilization with electrolyzed water having a high sterilizing effect without using a chlorine-based chemical or the like. Disclosure of the invention
  • the electrode for electrolysis of the present invention is provided with an electrode catalyst at least on the surface, and is for generating ozone or active oxygen in the water to be treated by electrolysis.
  • the electrode catalyst contains a dielectric, and the surface area of the electrode catalyst is Among them, the ratio of the surface area occupied by the dielectric is more than 70%.
  • the electrode for electrolysis of the present invention is characterized in that, in addition to the above, a noble metal or a metal oxide is present on the surface of the electrode catalyst other than the dielectric.
  • the electrode for electrolysis includes an electrode catalyst surface layer formed on the surface of the conductive substrate, and is used for generating ozone or active oxygen in the water to be treated by electrolysis.
  • the surface layer is characterized by containing more than 70 moI% of dielectric.
  • the electrode for electrolysis of the present invention in addition to the above, It is characterized by containing a noble metal or a metal oxide.
  • the electrode catalyst surface layer contains at least 70 moIo / o of tantalum oxide as a dielectric and at least platinum as a noble metal or a metal oxide.
  • the electrode catalyst surface layer contains at least 70 moI% of niobium oxide as a dielectric and at least ruthenium oxide as a noble metal or metal oxide.
  • the surface of the conductive substrate is coated with a tantalum oxide or a tantalum oxide precursor, or a surface layer constituting material containing a niobium oxide or a niobium oxide precursor. After that, the conductive substrate and the surface layer constituting material are heat-treated in an oxidizing atmosphere.
  • the electroconductive substrate is made of metal tantalum or a metal tantalum alloy, or a metal niobium or a metal niobium alloy, and the electroconductive substrate is oxidized to form an electrode catalyst surface layer. Is formed.
  • the electrolysis method for generating ozone or active oxygen according to the present invention is characterized in that the electrolysis method includes an anode and a power source which are immersed in water to be treated in an electrolysis tank, and the electrolysis electrode is used as an anode.
  • the electrolysis method for generating ozone or active oxygen according to the present invention is characterized in that, in addition to the above-mentioned invention, a cation exchange membrane is provided between the anode and the power source.
  • the electrolysis method for generating ozone or active oxygen of the present invention includes an anode and a power source which are immersed in the water to be treated in the electrolysis tank, and the electrode for electrolysis is used as the anode and the power source.
  • a pulse voltage is applied between the anode and the force source in the water to be treated.
  • the electrolyzed water generation device of the present invention includes a storage portion for storing the electrolyzed water, a pair or a plurality of electrodes for electrolysis provided in the storage portion and immersed in the electrolyzed water, and a liquid in the storage portion.
  • a portable discharge container having a discharge portion for discharging to the outside; and a current flowing between the electrodes for electrolysis to generate ozone or active oxygen in the water to be electrolyzed.
  • the electrode for electrolysis includes at least a surface electrode catalyst, the electrode catalyst includes a derivative, and the surface area occupied by the derivative among the surface area of the electrode catalyst.
  • the proportion is greater than 70%.
  • a noble metal or a metal oxide is present on the surface of the electrode catalyst other than the derivative.
  • the electrolysis electrode includes an electrode catalyst surface layer formed on a surface of a conductive substrate, and the electrode catalyst surface layer contains more than 70 moI% of a derivative. It is characterized by including.
  • the electrode catalyst surface layer contains at least 70 moIo / o of tantalum oxide as a dielectric and at least platinum as a noble metal or a metal oxide. Or the electrode catalyst surface layer contains at least 70 moIo / o of niobium oxide as a dielectric and at least ruthenium oxide as a noble metal or metal oxide. It is characterized by.
  • the electrode for electrolysis is made of titanium coated with a mixture of platinum as a noble metal or metal oxide and tantalum oxide as a derivative.
  • the electrolyzed water generating apparatus according to the present invention is characterized in that, in each of the above-mentioned inventions, a power supply unit for externally supplying electricity to the electrolysis electrode of the discharge vessel is provided separately from the discharge vessel.
  • the electrolyzed water generation apparatus of the present invention is characterized in that, in each of the above inventions, the discharge vessel integrally has a power supply for supplying electricity to the electrolysis electrode.
  • the electrolyzed water generation device of the present invention further includes a control device for controlling energization to the electrode for electrolysis, wherein the control device is capable of changing the concentration of the electrolyzed water generated in the storage section. It is characterized by that.
  • control device is provided in a power supply unit.
  • the control device switches the polarity of the electrode for electrolysis.
  • the discharge container has an operation section, and the electrolyzed water generated in the storage section based on the operation of the operation section is pushed out to the discharge section, and a spray type It is characterized in that it is discharged to BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ozone or active oxygen generator for explaining the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing the amount of ozone generated for each electrode
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing the amount of ozone generated with respect to the electrode with respect to the surface occupancy of different derivatives when tantalum oxide or niobium oxide is used.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an outline of an electrolyzed water generating apparatus of the present invention.
  • Fig. 5 shows the front of the discharge vessel of the electrolyzed water generator.
  • Fig. 6 is a bottom view of a discharge vessel of the electrolyzed water generator,
  • Fig. 7 is a plan view of a power supply section of the electrolyzed water generator, and Fig.
  • Fig. 9 is a block diagram of the microcomputer and the ACDC converter of Fig. 9, and Fig. 9 is a diagram showing the relationship between the concentration of ozone generated by the electrode for electrolysis of the electrolyzed water generator and the current density.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of an ozone or active oxygen generator 1 to which the electrode for electrolysis of the present invention is applied.
  • the ozone or active oxygen generator 1 in the present embodiment has an electrolytic cell 2 constituting a processing chamber 4 having an inflow port and an outflow port of the water to be treated (not shown), and a small amount of the water to be treated in the processing chamber 4.
  • a pair of electrolysis electrodes arranged so as to be partially immersed that is, an electrolysis electrode 5 serving as a cathode, an electrolysis electrode 6 serving as a cathode, and a current supplied to the electrolysis electrodes 5 and 6.
  • reference numeral 9 located between the electrolytic electrode 5 serving as an anode and the electrolytic electrode 6 serving as a force source in the electrolytic cell 2 denotes a cation exchange membrane.
  • the electrolysis electrode 5 serving as the anode is composed of a conductive substrate made of a conductive material, for example, titanium, and at least an electrode catalyst formed on the surface of the conductive substrate.
  • This electrode catalyst is a catalyst formed on the surface layer of the conductive substrate, which is immersed in the water to be treated and directly contributes to electrolysis.
  • the electrode for electrolysis refers to an electrode that is immersed in the water to be treated and contributes directly to electrolysis, and includes a part of the electrode that contributes to direct electrolysis.
  • a surface layer component is applied to the surface to act as an electrode catalyst.
  • the surface layer constituting material is assumed derivatives 7 0 mo I% by Ri large, in the present embodiment, and as a derivative of tantalum oxide (T a 2 0 5) 9 0 mo I%, tantalum
  • the portion other than the portion composed of an oxide is a noble metal or a metal oxide, and is composed of 10 moI% of platinum (Pt).
  • the substrate coated with the surface layer constituting material is heat-treated in an oxidizing atmosphere at a temperature of + 300 ° C. to 170 ° C.
  • an electrode catalyst surface layer composed of tantalum oxide and platinum is formed on the surface portion directly contributing to electrolysis of the substrate, that is, on the electrode catalyst portion.
  • the application of the surface layer constituting material is performed by a method of immersing the substrate in a container that receives tantalum oxide and platinum, or a method of applying the surface layer constituting material by a brush or the like. Shall be good.
  • the application and heat treatment of the surface layer constituent material may be repeated a plurality of times, for example, about 20 times, to form the electrode catalyst surface layer. In the case where the surface layer constituent material is applied several times and heat treatment is performed, only the outermost surface has a surface layer containing the above dielectric material more than 70 mo Io / o.
  • the electrode catalyst surface layer may be composed of a constituent material.
  • the electrode for electrolysis 6 serving as a force source may be configured in the same manner as the electrode 5 for electrolysis serving as an anode, but may also be formed of an insoluble material or carbon. .
  • the water to be treated is stored in the treatment chamber 4 in the electrolytic cell 2,
  • the power supply 7 is turned on, and electricity is supplied to the electrolytic electrode 5 serving as an anode and the electrolytic electrode 6 serving as a force source.
  • microorganisms such as bacteria, molds and protozoa contained in the water to be treated are generally charged to a negative potential, and are attracted to the electrode 5 for electrolysis, which becomes an anode at a positive potential.
  • the electrode for electrolysis 5 serving as an anode is immersed in the water to be treated, and the electrode catalyst surface layer directly contributing to electrolysis includes at least tantalum oxide, which is a dielectric, and a noble metal or metal oxide.
  • tantalum oxide which is a dielectric
  • a noble metal or metal oxide The presence of certain platinum allows the tantalum oxide and platinum to act as catalysts in electrolysis, reducing oxygen generation and improving the generation efficiency of ozone, active oxygen, etc. .
  • the tantalum oxide which is a dielectric substance present in the electrode catalyst surface layer is contained in more than 70 moI%, the catalytic action in the electrolysis is activated, and And increase the efficiency of generating more ozone and active oxygen.
  • the electrode for electrolysis having the electrode catalyst surface layer is used for the electrode for electrolysis 5 serving as an anode, active oxygen radicals and hydroxy radicals can be generated.
  • the electrode catalyst surface layer other than the above tantalum oxide is made of a noble metal such as platinum or a metal oxide
  • the conductivity of the electrode for platinum and the like improves the electrolysis efficiency. Can be improved.
  • the surface layer constituting material applied to the surface of the conductive substrate uses a tantalum oxide and a noble metal or a mixture of a metal oxide.
  • a tantalum oxide precursor and a noble metal are used. Alternatively, even a mixture of metal oxides has the same effect as described above.
  • the surface layer constituting material of the electrode for electrolysis was composed of a tantalum oxide of 90 moI% and a platinum of noble metal or metal oxide assuming that the dielectric substance was more than 70 moI%.
  • the electrode for electrolysis is composed using the composition composed of 1 O mo I%, but in addition to this, the electrode catalyst part of the electrode after the electrode catalyst surface layer is formed by the surface layer constituent material, That is, the ratio of the surface area occupied by the dielectric to the surface area of the part immersed in the water to be treated and directly contributing to electrolysis may be larger than 70%.
  • a noble metal or metal oxide is present on the surface of the electrode catalyst other than tantalum oxide as a dielectric.
  • the conductivity of the electrode for electrolysis is improved, and the electrolysis efficiency can be improved.
  • the electrode for electrolysis is formed using titanium as the conductive base.
  • the conductive base is formed of metal tantalum or a metal tantalum alloy, and The substrate may be oxidized to form an electrode catalyst surface layer.
  • the oxidation of the conductive substrate is performed by immersing the conductive substrate in, for example, a sulfuric acid solution and applying a current to form an oxide film, that is, an electrode catalyst surface layer on the surface of the conductive substrate.
  • the electrode for electrolysis can be formed without using a relatively expensive noble metal, and the cost can be reduced. I will be able to. Further, since the surface layer of the electrode catalyst can be formed only by oxidizing the conductive substrate, the production process can be simplified.
  • the cation exchange membrane 9 is provided in the electrolytic cell 2 between the electrolytic electrode 5 serving as the anode and the electrolytic electrode 6 serving as the force source, Hydrogen ions generated by the electrolysis are moved from the side of the electrode for electrolysis 5 serving as the anode to the side of the electrode for electrolysis 6 serving as the force source, thereby promoting the generation of hydrogen at the electrode for electrolysis 6 serving as the force source.
  • the potential can be increased, and the amount of ozone generated can be increased as the potential increases.
  • an electrolysis electrode 5 configured as described above is used as an electrolysis electrode 5 serving as a T node and an electrolysis electrode 6 serving as a force source.
  • the electrode for electrolysis 5 serving as the anode and the electrode for electrolysis 6 serving as the force sword are immersed in the water to be treated in the electrolytic cell 2.
  • FIG. 2 shows the amount of ozone generated in the phosphate buffer electrolyte. are doing.
  • the ozone generation amount of each of a platinum electrode, a lead oxide electrode, a tantalum oxide and platinum electrode of the present invention, a niobium oxide and a ruthenium oxide electrode is shown from the left.
  • the platinum electrode is an electrode for electrolysis conventionally used for an ozone generator or the like, and is an electrode in which the surface of a conductive material is coated with platinum as a noble metal.
  • a lead oxide electrode is an electrode for electrolysis used in an ozone generator for the purpose of sterilizing water to be treated, which is extremely unlikely to affect the human body. An electrode coated with lead.
  • FIG. 2 shows the results of measuring the amount of ozone generated when the electrolysis of the water to be treated was performed using the respective electrodes as anodes 5 under the same conditions.
  • the amount of ozone generated in the case of the platinum electrode was 0.015 mg ZL
  • the amount of ozone generated in the case of the lead oxide electrode was 0.80 mg ZL.
  • the amount of generated ozone was 0.72 mg ZL
  • the electrode catalyst for the electrolysis electrode was niobium oxide and ruthenium oxide.
  • the amount of ozone generated in the case of the manufactured electrode was 0.80 mg / L.
  • the electrodes formed on the tantalum oxide and platinum electrode catalyst surface layer of the present invention to be used in which tantalum oxide was formed 9 0 mo I 0/0 or more electrode catalyst surface layer
  • the electrode in which niobium oxide and ruthenium oxide are formed on the electrode catalyst surface layer has niobium oxide forming at least 90 moI% of the electrode catalyst surface layer.
  • the amount of ozone generated is about 50 times the amount of ozone generated when electrolysis is performed using the platinum electrode. You can see that.
  • ozone obtained when electrolysis is performed using the electrode of the present invention is approximately the same as the amount of ozone generated when electrolysis is performed using a lead oxide electrode.
  • the electrode for electrolysis in which an electrode catalyst surface layer is formed by using tantalum oxide and platinum, and the electrode for electrolysis in which the electrode catalyst surface layer is formed by using niobium oxide and ruthenium oxide can be used in the conventional noble metals such as platinum. Since the ozone generation efficiency is remarkably higher than that of the electrode for electrolysis coated with water, the sterilization effect of the water to be treated by ozone can be improved. Therefore, when a platinum electrode was used, additives and special equipment were required to improve ozone generation efficiency.However, it was necessary to obtain an ozone concentration suitable for practical use without using any special means. Will be able to do it.
  • the cost of the ozone or active oxygen generator 1 can be reduced, and the productivity and maintenance workability can be improved.
  • the electrode for electrolysis of the present invention can be safely treated without causing various obstacles to the human body. Water can be sterilized. Therefore, the sterilized water to be treated can be directly applied to the sterilization of beverages or cooking utensils. Further, even when such an electrode for electrolysis is discarded, a lead compound is not generated, so that it is possible to sufficiently cope with environmental pollution.
  • FIG. Fig. 3 shows an electrode for electrolysis that uses tap water as the water to be treated and has the surface occupancy of various tantalum oxides according to the present invention.
  • the respective ozone generation amounts and the ozone generation amounts of the electrolysis electrodes having the surface occupancy of various niobium oxides are shown.
  • electrodes with a surface occupancy of tantalum oxide of 15 o / o hereinafter referred to as electrodes with a Tal of 5%
  • electrodes with a surface occupancy of tantalum oxide of 3 ′′ 1% hereinafter, T a 31 o / o electrode
  • an electrode with a surface occupancy of 47% of tantalum oxide hereinafter referred to as an electrode with Ta 47 ⁇ 1 ⁇ 2
  • a surface occupancy of tantalum oxide Are 64% electrodes (hereinafter referred to as Ta640 / 0 electrodes), and electrodes with a surface occupancy of 78% of tantalum oxide (hereinafter referred to as Ta78% electrodes).
  • An electrode with a surface occupancy of tantalum oxide of 84% (hereinafter referred to as an electrode of Ta 84%), and an electrode with a surface occupancy of 90% of tantalum oxide (hereinafter Ta 90)
  • electrolysis was performed for each of the following electrodes: an electrode in which the surface occupancy of niobium oxide was 10% (hereinafter, referred to as an electrode of Nb 10%), and a surface occupation of niobium oxide.
  • Nb 20% An electrode of 2 Q% (hereinafter referred to as an electrode of Nb 20%), an electrode having a surface occupancy of 30% of niobium oxide (hereinafter referred to as an electrode of Nb 30 o / o), Electrodes whose surface occupancy of niobium oxide is 40% (hereinafter referred to as Nb 40% electrodes), and electrodes whose surface occupancy of niobium oxide is 50% (hereinafter Nb 50%) % Electrode), an electrode with a niobium oxide surface occupancy of 60% (hereinafter referred to as an Nb 70% electrode), and an electrode with a niobium oxide surface occupancy of 80%.
  • Nb 80% electrode Electrode whose surface occupancy of niobium oxide is 90% (hereinafter referred to as Nb 90% electrode), Surface occupation of niobium oxide. Electrolysis was performed on each electrode having a rate of 95% (hereinafter, referred to as an electrode with 95% Nb).
  • the experimental results show that for a Ta 15% electrode, 0.1 mg / % Electrode, 0.16 mg ZL, Ta 47% electrode, 0.28 mg ZL, Ta 64% electrode, 0.5 mg ZL, Ta 78% electrode Then, 0.66 mg ZL, Ta 84 o /.
  • the electrode generated 5.2 mg ZL of ozone, and the electrode of 90% Ta generated 7.5 mg ZL of ozone.
  • electrodes of Nb 10% to Nb 80% 0.1 mg / m
  • electrodes of Nb 90% 7.8 mg / m
  • for electrodes of Nb 95% 7 mg / m Generated 2 mg ZL of ozone.
  • the surface occupancy of tantalum oxide or niobium oxide as a dielectric is 80. From the above, it can be seen that the amount of generated ozone is rapidly increasing. Therefore, the electrode for electrolysis according to the present invention has an electrode catalyst surface layer formed by using a surface layer constituent material in which the surface occupancy of tantalum oxide or niobium oxide as a dielectric material is 80% or more. It is allowed. As a result, the amount of generated ozone can be further increased.
  • the surface occupancy of tantalum oxide or niobium oxide, which is a dielectric, when used for an electrode for electrolysis, depends on the tight bonding property of unevenness generated between the conductive substrate and the coated noble metal or metal oxide. Although it is used to improve durability, the amount of tantalum oxide or niobium oxide, which is a dielectric material that is used to improve adhesion and durability, is significantly increased. It can be seen that the amount of generation can be sharply increased.
  • tantalum oxide and niobium oxide which are dielectrics, act to generate ozone in the surface layer of the electrode for electrolysis.
  • the parts other than the surface layer occupied by tantalum oxide or niobium oxide which is a dielectric material are made by using a noble metal or a metal oxide. It becomes possible to activate the catalytic action and further increase the conductivity, thereby improving the ozone generation efficiency.
  • ozone and active oxygen can be generated without particularly increasing the current value by electrolyzing the water to be treated by the electrode for electrolysis according to the present invention.
  • the powerful ozone can easily kill microorganisms and chlorine-resistant bacteria, spores and protozoa contained in the treated water.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing an outline of the electrolyzed water generating apparatus 10 according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a front view of the discharge vessel 12
  • FIG. 6 is a bottom view of the discharge vessel 12.
  • the electrolyzed water generation device 10 in the present embodiment includes a discharge container 12 that is portable, and a power supply unit 13.
  • the discharge vessel 12 has a storage section 14 for storing electrolyzed water (liquid, usually tap water) as the water to be treated in this case, and the electrolysis electrodes 5 and 6 described in detail above. And a discharge unit 17 for discharging the electrolyzed water (sterilized water) generated in the storage unit 14 to the outside.
  • the reservoir 14 is, for example, a container having an inlet for electrolyzed water (tap water) formed at an upper end, and a lid member attached to the outlet 17 on the outer side of the inlet.
  • a screw groove (not shown) which is screwed to the cap 17A of the first embodiment to be detachably fixed thereto is formed.
  • cap 17A is provided with a so-called gas vent hole or pressure valve (not shown) for allowing the gas in the storage section 14 to leak outside.
  • the storage unit 14 has a capacity of, for example, about 500 mI so that it can be easily carried even in a state where the electrolyzed water is stored. And Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the bottom surface of the storage portion 14 is formed with a peripheral portion 14A whose outer peripheral edge slightly protrudes downward, and the inside of the bottom surface of the storage portion 14 is in contact with the bottom surface. It is configured to have a predetermined distance from the ground.
  • the discharge section 17 is a so-called spray type discharge member, and includes a main body 18 to which the cap 17A is attached, a discharge member 20 having a discharge port 19 formed on the front surface of the main body 18, and An operation part 21 provided on the discharge member 20 and performing a discharge operation, and enters the storage part 14 to be subjected to electrolyzed water (electrolyzed water after generation of electrolyzed water) in the storage part 14.
  • Supply pipe 22 to be sunk.
  • the electrolyzed water is sprayed instead of mist through the supply pipe 22 immersed in the water to be electrolyzed (or electrolyzed water).
  • Water (or electrolyzed water) can be jetted from the outlet 19.
  • each of the electrolysis electrodes 5 and 6 is provided on the inner bottom surface of the storage section 14.
  • each of the electrolysis electrodes 5 and 6 has a plate-shaped conductive substrate made of a conductive material, titanium (or a titanium alloy), and at least an electrode catalyst formed on the surface of the conductive substrate. It is composed of This electrode catalyst is a catalyst formed on the surface layer of the conductive substrate as described above, and is immersed in the water to be electrolyzed and directly contributes to electrolysis.
  • the electrode for electrolysis refers to an electrode immersed in the water to be electrolyzed and directly contributes to electrolysis, and also includes a part where the electrode is partially immersed and directly contributes to electrolysis. .
  • the surface layer constituting material is applied to the surface of the conductive substrate in order to act as an electrode catalyst as described above.
  • the dielectric is more than 70 mo 1%, and in this embodiment, tantalum oxide (Ta 2 Q 5 ) 90 mo is used as the dielectric. I % And platinum (Pt) 10 moI% in the present embodiment as a noble metal or metal oxide.
  • the pair of electrolysis electrodes 5 and 6 are provided on the inner bottom surface of the storage unit 4, but more (three or more) electrolysis electrodes may be provided.
  • the electrodes 5 and 6 for electrolysis have terminals 23 and 24, respectively, and these terminals 23 and 24 are holes (not shown) formed on the bottom surface of the storage portion 14 respectively. Through the center of the bottom. These terminals 23 and 24 are provided at a position higher than the lower end of the peripheral portion 14 A of the storage portion 14, so that the discharge container 12 can be placed on a flat surface such as a table. Even if it is placed, it can be placed stably.
  • the power supply unit 13 is a DC current supply device that supplies a DC current to the electrolysis electrodes 5 and 6 of the discharge container 12 and includes a microcomputer 25 as a control device and a DC voltage of 100 V or more. It is composed of a main body 13 A provided with an AC / DC converter 30 capable of outputting the same voltage.
  • a concave portion 26 for mounting the discharge container 12 is formed on the upper surface of the main body 13A.
  • the concave portion 26 is formed to have a dimension slightly larger than the bottom wall dimension of the discharge container 12.
  • the central portion of the concave portion 26 has terminals 2 provided on the bottom surface of the discharge container 12. Terminals 27 and 28 are provided to protrude upward to abut against 3 and 24 c.
  • the discharge container 12 installed in the recess 26 is provided on the upper surface of the main body 13 A.
  • the operation switch that controls the supply of power to the electrolysis electrodes 5 and 6, that is, turns on and off the power of the electrolysis electrodes 5 and 6 is implemented. In the example, three are provided.
  • the operation switches are a strong switch 31, a middle switch 32, and a weak switch 33.By operating the respective switches 31, 32, and 33, the electrolysis electrode 5, Power is supplied to 6, and the power supply to the electrodes 5 and 6 for electrolysis is stopped by operating each of the operation switches 31, 32 and 33 again.
  • each operation switch 31, 32, 33 has a voltage value set in three steps, and by operating the strong switch 31, the highest voltage value, for example, DC 100 V is applied to the electrodes 5 and 6 for electrolysis. In addition, a voltage value lower than that of the strong switch 31 is applied to the electrodes 5 and 6 for the middle switch 32. Further, when the weak switch 33 is operated, a voltage value lower than that of the middle switch 32 is applied to the electrodes 5 and 6 for electrolysis.
  • 34 formed on the upper surface of the main body 13A is an LED for reporting the end of electrolysis.
  • An outlet 35 for AC power supply is provided on the side of the main body 13A.
  • the microcomputer 25 and the AC / DC converter 30 will be described with reference to the block diagram of the microcomputer 25 and the ACZDC converter 30 in FIG.
  • the microcomputer 25 provided in the main body 13A has a time limit means.
  • the operation switch, the strong switch 31, the middle switch 32, and the weak switch 33 are connected to the input side of the microphone computer 25, and the LED is connected to the output side.
  • the micro-computer 25 is connected to the ACZDC converter 30.
  • an AC power supply 36 is connected to an input side, and terminals 27 and 28 provided in a concave portion 26 of the main body 13 A are connected to an output side. It is connected.
  • the microcomputer 2 Reference numeral 5 indicates that power is supplied from the ACZDC converter 30 and control is performed.
  • the cap 17A of the discharge container 12 is opened, and tap water as electrolyzed water is stored in the storage section 14. It is assumed that the tap water in the present embodiment contains about 30 ppm of chloride ion as an example of a halogen ion or a compound containing a halogen ion. Then, the opening of the storage section 14 is closed again with the cap 17A of the discharge container 12 and the discharge container 12 is placed in the concave portion 26 of the power supply section 13.
  • the microcomputer 25 obtains the ACDC based on the voltage value corresponding to each of the switches 31, 32, and 33.
  • the current of each voltage value is supplied to terminals 27 and 28 via the converter 30.
  • Terminals 27 and 28 supply power to the electrodes 5 and 6 for electrolysis via terminals 23 and 24 provided on the bottom surface of the discharge vessel 12.
  • the electrode 5 or 6 to which (+) is applied at this time is the anode, and the electrode 6 or 5 to which (1) is applied is the force source.
  • tantalum oxide Since chloride water is present in the tap water as the water to be electrolyzed, at least the tantalum oxide is present on the electrode catalyst surface layer at the electrolysis electrode 5 or 6 serving as the anode. Such tantalum oxide acts as a catalyst in electrolysis, suppresses the generation of oxygen, and actively generates ozone. As a result, neutral electrolyzed water (sterilized water) having a high concentration of ozone and active oxygen is generated in the reservoir 14.
  • the tantalum oxide which is a dielectric substance present in the electrode catalyst surface layer, is contained in an amount of more than 70 moI%, the catalytic action in electrolysis is activated and oxygen generation is reduced. Suppress, Yo Lee layer Ozone generation efficiency can be improved.
  • Figure 9 shows experimentally the relationship between the electrode current density and the concentration of ozone generated when the tantalum-based electrolysis electrode is used and when the platinum-based (platinum oxide only) electrolysis electrode is used. The result of the confirmation is shown.
  • the tantalum (Ta) -based electrode for electrolysis of the embodiment ozone is generated more actively than in the platinum (Pt) -based electrode, and the ozone concentration is higher. You can see that.
  • this allows the required ozone concentration to be obtained even at lower current densities (in this case, the electrode area was 8 cm, the water to be electrolyzed was 300 cm 3 , and the electrolysis time was 3 minutes). .
  • the electrolysis electrodes 5 and 6 having the electrode catalyst surface layer can also generate superoxide ion / hydroxyl radical (active oxygen) as described above.
  • the electrolyzed water has a high bactericidal effect against microorganisms such as bacteria, fungi, and protozoa, due to the generated ozone and superoxide ions, and furthermore, to hydroxyl radical and the like.
  • the electrode catalyst surface layer other than the above-mentioned tantalum oxide is made of a noble metal such as platinum or a metal oxide, the conductivity of the electrode 5 or 6 for sintering to platinum or the like is improved, and the electrolytic efficiency is improved. Is improved.
  • the embodiment also uses a mixture of tantalum oxide and a noble metal or metal oxide as a surface layer constituting material applied to the surface of the conductive substrate.
  • a mixture of tantalum oxide precursor and a noble metal or metal oxide can be obtained even with a mixture of a suitable tantalum oxide precursor and a noble metal or metal oxide.
  • the surface layer constituting material of the electrodes for electrolysis 5 and 6 is such that the derivative is more than 70 moI% and the derivative is tantalum acid. 90 mo 1% and platinum 1 O mo I% as a noble metal or metal oxide.
  • the ratio of the surface area occupied by the tantalum oxide to the electrode catalyst portion of the electrode after the formation of the catalyst surface layer, that is, the surface area occupied by tantalum oxide, of the surface area of the portion immersed in the water to be treated and directly contributing to electrolysis is 70%. %.
  • the electrode catalyst portions of the electrolysis electrodes 5 and 6 it is assumed that noble metals or metal oxides are present on the surface of the electrode catalyst other than tantalum oxide which is a dielectric. Also according to this, the catalytic action of the electrolysis electrodes 5 and 6 can be activated and the conductivity can be increased, and the ozone generation efficiency can be improved.
  • the electrode for electrolysis is formed by using titanium as the conductive substrate.
  • the conductive substrate is formed of metal tantalum or a metal tantalum alloy.
  • the conductive substrate may be oxidized to form an electrode catalyst surface layer.
  • elution electrodes are not used as the electrodes 5 and 6 for electrolysis, electrode replacement due to elution is not required, and maintenance workability is improved.
  • Oxygen and hydrogen generated by the electrolysis of tap water as the water to be electrolyzed are radiated to the outside air by the gas vent hole or the pressure valve previously formed in the cap 17A of the discharge section 17. Shall be performed.
  • the microcomputer 25 monitors in advance the time elapsed after operating any one of the operation switches 31, 32, and 33 by a time limit means. In the embodiment, it is considered that electrolyzed water containing ozone and active oxygen is generated in the electrolyzed water in the discharge container 12 after about 1 minute to several minutes, and the power supply to the electrolysis electrodes 5 and 6 is considered. Stop supply and end electrolysis. At this time, electrolysis is terminated The microcomputer 25 turns on the LED 34 to notify the user of the fact.
  • the microcomputer 25 switches the polarity of the terminals 27, 28 to the AC / DC converter 30. Perform a switch.
  • the sterilized water is sprayed to a place to be sterilized, for example, a finger, a bathroom, a toilet, a kitchen, a houseplant, and the like. I do.
  • the discharge vessel 12 itself which has generated electrolyzed water inside, is portable, it can be used immediately after generating electrolyzed water, and it can be used immediately after decomposition. Bacteria can be killed with water. As a result, spores and the like that have been difficult to sterilize with the chemical sterilization method can be killed. In addition, since it is not sterilized by chemicals, it does not pose a problem of harm to the environment.
  • ozone and active oxygen are generated in the water to be electrolyzed instead of hypochlorous acid and used for sterilization.Therefore, no salt remains on the fingers after use, and the inconvenience of having to wash again with water is eliminated. Will be able to do it.
  • the electrolyzed water by mixing the electrolyzed water with an acidic chemical, it is possible to avoid generating toxic chlorine gas, and since the electrolyzed water is obtained by electrolysis of the tap water, the chemical is not used. For what you use It does not cause problems that cause harm to the environment.
  • any one of the operation switches 31, 32, 33 of the power supply unit 13 In use, operate any one of the operation switches 31, 32, 33 of the power supply unit 13, and use the electrolyzed water generated after a lapse of about 1 minute for a predetermined time to constantly perform electrolysis.
  • the electrolyzed water immediately after generation which has a remarkably high disinfection effect, can be used for disinfection without causing energy loss as compared with the case.
  • the concentration of the electrolyzed water generated in the storage section 14 can be changed by operating each of the operation switches 31, 32, and 33.
  • the concentration of ozone and active oxygen can be adjusted.
  • the concentration of ozone and active oxygen by the difference in electrolysis time may be adjusted.
  • ozone generation does not occur when pure water is used as the electrolyzed water instead of tap water.
  • chlorine a compound containing halogen or halide ions
  • hypochlorous acid hypochlorous acid
  • the electrolyzed water is generated from the water to be electrolyzed in the portable discharge vessel 12.
  • the electrolyzed water generated in the inside can be easily discharged to a place where sterilization is required, and the sterilization of the place can be easily performed.
  • ozone and active oxygen generated by electrolysis have low persistence and are extinguished by replacing the container.
  • the ozone or active oxygen Since the electrolyzed water can be sprayed in the container 12 as it is, sterilization can be performed without losing the sterilizing effect of ozone or active oxygen.
  • the discharge vessel 12 is provided with a power supply section 13 for supplying electricity to the electrolysis electrodes 5 and 6 of the discharge vessel 12 from the outside separately from the discharge vessel 12, so that ozone is generated.
  • the power supply unit 13 that outputs a high voltage can be reduced in weight without providing the discharge container 12, and the structure can be simplified. Further, since the discharge container 12 itself is lightweight, the usability of the lead layer is improved.
  • the discharge vessel 12 can be made lighter and lighter, and the structure can be simplified. .
  • the electrolyzed water generator 10 of the present embodiment is provided with a power supply unit 13 separately from the discharge vessel 12, but in addition to this, it is provided in the discharge vessel 12 and the discharge vessel 12. It is also possible to use an electrolyzed water generating apparatus in which a power supply for energizing the electrolysis electrodes 5 and 6 is provided integrally.
  • the power supply may be a secondary battery, battery, DC power supply or AC power supply.
  • the discharge container 12 is a so-called spray type, the electrolytic water generated in the storage unit 14 is pushed out to the discharge unit 17 based on the operation of the operation unit 21, and is discharged from the discharge port 19. Therefore, the operability of the discharge container 12 can be improved. Further, the electrolyzed water discharged from the discharge container 12 can be discharged without being atomized, so that it is possible to prevent a worker from directly inhaling the electrolyzed water.
  • titanium (or titanium alloy) coated with a platinum-iridium alloy may be used as an electrode material.
  • the generation efficiency of ozone and the like is lower than that of the embodiment, but it goes without saying that it is effective depending on the use form.
  • At least a surface is provided with an electrode catalyst, and is an electrode for electrolysis for generating ozone or active oxygen in the water to be treated by electrolysis, wherein the electrode catalyst includes a dielectric, Of the surface area of the electrode catalyst, the ratio of the surface area occupied by the dielectric material is as large as 70%, so that the catalytic action in electrolysis is activated, oxygen generation is suppressed, and more ozone and active oxygen are generated. And the efficiency of generating these ozone or active oxygen can be improved.
  • the electrode catalyst since noble metals or metal oxides are present on the surface of the electrode catalyst other than the dielectric, it activates the catalytic action of the electrode for electrolysis and increases the conductivity. And the efficiency of generating ozone and the like can be improved.
  • the electrocatalyst includes an electrode catalyst surface layer formed on the surface of the conductive substrate, and is an electrode for electrolysis for generating ozone or active oxygen in the water to be treated by electrolysis. Since the dielectric contains more than 70 mo
  • the electrode catalyst surface layer contains a noble metal or metal oxide, the conductivity of the electrode for electrolysis is improved, and the electrolysis efficiency can be improved.
  • the electrode catalyst surface layer contains at least 70 mol% of tantalum oxide as a dielectric and at least platinum as a noble metal or metal oxide, or the electrode catalyst surface layer contains It contains at least 70 mo I% of niobium oxide and at least ruthenium oxide as a noble metal or metal oxide, so it activates the catalytic action in electrolysis, suppresses the generation of oxygen, reduces The generation efficiency of active oxygen and the like can be improved.
  • the conductive base and the surface layer constituent material are applied. Is heat-treated in an oxidizing atmosphere to produce an electrode for electrolysis, so that the adhesion between the surface layer constituting material and the conductive substrate is improved, and a dense electrode catalyst surface layer can be formed. become.
  • tantalum oxide or niobium oxide is deposited on the surface of the electrode for electrolysis. Contained more than 70 mo I o / o, the tantalum oxide or niobium oxide suppresses the generation of oxygen, significantly contributes to the generation of ozone or active oxygen, and increases the amount of ozone or active oxygen generated You will be able to
  • the electrode for electrolysis may be manufactured.
  • the electrode for electrolysis can be formed without using a relatively expensive noble metal, and the cost can be reduced.
  • an anode immersed in the water to be treated in the electrolytic cell and a power sword are provided and the electrode for electrolysis is used as the anode, active oxygen radicals and hydroxy radicals can also be generated.
  • the cation exchange membrane separates the anode and the force sword, the cations existing on the anode side, that is, the hydrogen ions mainly generated during the generation of ozone, are exchanged by the cation exchange membrane with the cation exchange membrane. The amount of ozone generated is increased by moving to ozone.
  • the electrolytic cell has an anode and a power source that are immersed in the water to be treated in the electrolytic cell, uses the electrode for electrolysis as the anode and the power source, and applies a pulse voltage between the anode and the cathode in the water to be treated. Therefore, a hydroxy radical can be effectively generated.
  • a storage section for storing the electrolyzed water, and a pair or a plurality of electrolysis electrodes provided in the storage section and immersed in the electrolyzed water are provided.
  • a portable discharge container having a discharge part for discharging the liquid in the storage part to the outside, and a current flowing between the electrodes for electrolysis to generate ozone or active oxygen in the water to be electrolyzed.
  • the usability of the electrolyzed water is improved.
  • it can be used immediately after the generation of electrolyzed water, and sterilization can be performed with electrolyzed water having a high ozone or active oxygen concentration and a high sterilization effect. This makes it possible to kill spores, etc., which have been difficult to sterilize with the chemical sterilization method.
  • it since it is not sterilized by chemicals, it does not cause environmentally harmful problems.
  • ozone or active oxygen is generated in the water to be electrolyzed instead of hypochlorous acid and used for sterilization.Therefore, there is no salt remaining after use, and the inconvenience of re-washing with water is eliminated. It will be able to do.
  • the electrode for electrolysis has at least a surface electrode catalyst, and the electrode catalyst contains a derivative. Since the ratio of the occupied surface area is greater than 70 ⁇ 1 ⁇ 2, it activates the catalytic action in electrolysis, suppresses the generation of oxygen, and significantly contributes to the generation of ozone and active oxygen. The generation efficiency can be improved.
  • the electrolyzed water generating apparatus of the present invention in addition to the above, since noble metal or metal oxide is present on the surface of the electrode catalyst other than the derivative, activation of the catalytic action of the electrode for electrolysis and conductivity And the generation efficiency of ozone and the like can be improved.
  • the electrode for electrolysis includes an electrode catalyst surface layer formed on the surface of the conductive substrate, and the electrode catalyst surface layer contains a derivative containing 70 moI%. Electrocatalyst surface because it contains more The derivative forming the layer activates the catalytic action in electrolysis, suppresses the generation of oxygen, significantly contributes to the generation of ozone or active oxygen, and ozone can increase the amount of active oxygen generated.
  • the electrode catalyst surface layer contains at least 70 moI% of tantalum oxide as a dielectric and at least platinum as a noble metal or metal oxide. Since the electrode catalyst surface layer contains at least 70 moI% of niobium oxide as a dielectric and at least ruthenium oxide as a noble metal or metal oxide, it activates the catalytic action in electrolysis, Oxygen generation can be suppressed, and the generation efficiency of ozone and active oxygen can be further improved.
  • the electrode for electrolysis is made of titanium coated with a mixture of platinum and tantalum oxide as a noble metal or a metal oxide, tantalum oxide as a derivative
  • the substance acts as a catalyst, suppresses the generation of oxygen, significantly contributes to the generation of ozone and active oxygen, and improves the efficiency of generating these ozone and active oxygen.
  • a power supply unit for supplying electricity to the electrode for electrolysis of the discharge container from the outside is provided separately from the discharge container.
  • the weight can be reduced, and the structure can be simplified.
  • the discharge container itself is lightweight, the usability of the lead layer is improved.
  • the discharge vessel has an integrated power supply for energizing the electrolysis electrode, so that the structure is simplified and occurrence of a failure is suppressed. Will be able to
  • a control device for controlling the energization of the electrolysis electrode.
  • the control device is capable of changing the concentration of the electrolyzed water generated in the storage unit. And the concentration of active oxygen can be adjusted.
  • the control device is provided in the power supply unit, so that the discharge container can be further reduced in weight and the structure can be simplified. Will be able to do it.
  • the control device since the control device switches the polarity of the electrode for electrolysis, it is possible to prevent the adhesion of a substance such as calcium generated in the electrode for electrolysis which becomes a re-cathode by electrolysis, The inconvenience that the electrolysis efficiency decreases due to the decrease in the energization efficiency can be avoided beforehand.
  • the discharge container has an operation unit, and the electrolyzed water generated in the storage unit based on the operation of the operation unit is pushed out to the discharge unit. Since the liquid is discharged in a spray type, the operability of the discharge container can be improved.

Description

電解用電極及びその製造方法及び電解用電極を用いた電解方法及 び電解水生成装置 明
技術分野
この発明は、 洗浄殺菌や各種汚染物質の洗浄を目的とし、 高効率 にオゾン及び活性酸素を発生させ書る電解電極及びその電解電極の製 造方法及びその電解方法及び電解水生成装置に関するものである。
背景技術
従来より家庭用飲料水や、 厨房などにおいて使用される水 （以下、 被処理水と云う） 中における細菌やカビ、 原虫などの微生物を除去 する方法と して、 次亜塩素酸ナ トリウムなどの塩素系薬剤を用いて 殺菌 ' 浄化処理を行う方法が用いられている。 しかしながら、 前記 被処理水中には、 塩素耐性菌や芽胞及び原虫などが存在しており、 これらは、 次亜塩素酸のみでは、 除去が困難であり、 オゾンを用い て殺菌 ■ 浄化処理を行う方法が用いられている。
係るオゾンを発生させる方法と して、 電解用電極にアノード側に 例えばチタンにより構成される基体の表面に酸化鉛や酸化スズを被 覆させたものを使用することが一般的に行われている。 係る酸化鉛 や酸化スズを被覆させた電解用電極は、 高効率でオゾン及び活性酸 素を生成することができるものであるため、 高濃度のオゾンや活性 酸素により、 被処理水の処理を行う場合には、 特に、 有効であると 考えられる。 しかしながら、 酸化鉛を被覆した電解用電極では、 酸化鉛が鉛化 合物として水質汚濁防止法などの有害物質に指定されているため、 該電解用電極によリ処理された水を人体に摂取すると各種障害を引 き起こすという問題がある。 また、 酸化スズを被覆した電解用電極 では、 電解により酸化スズが溶出し易いため、 耐久性に問題がある。 そのため、 基体に酸化鉛や酸化スズを被覆した電解用電極を用いて 被処理水の電解処理を行うことは、 困難であるという問題があつた。
そこで、 上記各種問題を回避するため、 基体の表面に白金などの 貴金属又は金属酸化物を被覆させた電極を電解用電極に使用してォ ゾンを発生させる方法が行われているが、 係る電極では、 オゾン発 生効率が酸化鉛等を被覆した場合に比して著しく低いという問題が あった。
そのため、 被処理水中に溶解されるオゾン量が少なく、 オゾンに よる殺菌効果があまり芳しいものではなかった。
また、 昨今、 特に浴室などで発生するレジオネラ菌などの細菌に よる感染症の問題が注目されている。 浴室の湿度、 温度環境下では、 カビの発生やレジオネラ菌などの細菌の繁殖が活発化され、 これら カビゃレジオネラ菌が体内に侵入し、 感染症の原因とされる。 通常、 浴室などの高温多湿な環境下において繁殖されたカビゃレジオネラ 菌は、 風呂釜やタイルなどに付着され、 風呂釜に貯留される湯中に 混入される。 係る湯による湯気を吸い込むことにより、 菌が体内に 侵入する。
そして、 浴室以外にも、 上述した台所などの水回りでは、 食品の 小さなゴミや水などが腐敗することにより、 細菌繁殖の原因となる 更にまた、 前記レジオネラ菌等の細菌は、 空気調和機器や空気清 浄機、 換気扇などに付着し、 これら機器の運転を行うことによ り、 吹出口からこれら細菌が室内に吐出され、 空気中に細菌が浮遊する。 これら浮遊する細菌により、 感染症を引き起こす問題がある。
そこで、 カビゃレジオネラ菌等の細菌が付着された風呂釜やタイ ル、 台所周り、 更には、 空調設備等の吹出口などには、 一般に、 塩 素系消毒剤を散布することにより、 カビ等の細菌を死滅させ、 また、 更なる繁殖の予防を行っている。
一般的に使用されている塩素系消毒剤は、 次亜塩素酸ナ 卜リウム などの薬剤投入により調整されていると共に、 多くはアル力 リ性に 調整されている。 また、 酸性の薬剤と混合することにより、 有毒な 塩素ガスを発生し、 使用中における事故が生じる問題があった。 ま た、 塩素系消毒剤では、 塩素耐性菌や芽胞及び原虫などの除去が困 難であるという問題がある。
また、 他の殺 方法として、 殺菌性金属イオンと しての銀イオン による殺菌方法が知られている。 この銀イオンによる殺菌方法は、 容器中に被電解水と しての水道水を貯留し、 この水道水に浸潰され た銀電極によリ水道水の電解を行い、 該水道水中に銀イオンを生成 し、 この銀イオンを含有する水道水を散布することにより、 殺菌を 行うものである。
しかしながら、 上記殺菌方法では、 電解により、 銀電極が溶出し てしまうため、 極性の切り替えを行った場合であっても、 電極の溶 出により、 電極と して使用できなくなり、 殺菌効果が低下する問題 があった。 また、 電極には比較的高価な貴金属を使用するため、 長 期間にわたって使用する場合には、 コス トの高騰を伴う問題がある。
そこで、 更に他の殺菌方法と しては、 電極を用いた電解によって 高濃度の次亜塩素酸を含む電解水を生成し、 この電解水によって殺 菌する方法がある。 しかしながら、 次亜塩素酸を含む電解水を使用 した場合、 後に塩が残留するため、 例えば手指の消毒のために係る 電解水を用いた場合には、 消毒後に水洗いしなければならない問題 があった。
そこで、 本発明は、 従来の技術的課題を解決するために成された ものであり、 人体への安全性や廃棄時の環境汚染を考慮し、 高効率 にオゾンを生成すると共に、 耐久性に優れた電解用電極及びその製 造方法及びオゾン又は活性酸素を発生させる電解方法を提唱するこ とを目的とする。
また、 本発明の目的としては、 塩素系の薬剤などを使用すること なく、 殺菌効果の高い電解水にて殺菌を行うことができる電解水生 成装置を提供することにある。 発明の開示
本発明の電解用電極は、 少なく とも表面に電極触媒を備え、 電解 によって被処理水中にオゾン又は活性酸素を発生させるためのもの であって、 電極触媒は誘電体を含み、 当該電極触媒の表面積のうち、 誘電体が占有する表面積の割合が、 7 0 %より大きいことを特徴と する。
また、 本発明の電解用電極は、 上記に加えて、 誘電体以外の電極 触媒の表面には、 貴金属又は金属酸化物が存在することを特徴とす る。
また、 本発明の電解用電極は、 導電性基体の表面に形成された電 極触媒表面層を備え、 電解によって被処理水中にオゾン又は活性酸 素を発生させるためのものであって、 電極触媒表面層は、 誘電体を 7 0 m o I %より多く含むことを特徴とする。
また、 本発明の電解用電極は、 上記に加えて、 電極触媒表面層は、 貴金属又は金属酸化物を含むことを特徴とする。
また、 本発明の電解用電極は、 電極触媒表面層は、 誘電体と して 少なく ともタンタル酸化物を 7 0 m o I o/o含み、 貴金属又は金属酸 化物と して少なく とも白金を含むこと、 若しくは、 電極触媒表面層 は、 誘電体と して少なく ともニオブ酸化物を 7 0 m o I %含み、 貴 金属又は金属酸化物と して少なく ともルテニウム酸化物を含むこと を特徴とする。
また、 本発明の電解用電極の製造方法は、 前記導電性基体の表面 にタンタル酸化物又はタンタル酸化物前駆体、 若しくは、 ニオブ酸 化物又はニオブ酸化物前駆体を含有する表面層構成材を塗布した後、 導電性基体及び表面層構成材を酸化性雰囲気中で熱処理することを 特徴とする。
また、 本発明の電解用電極の製造方法は、 前記導電性基体を金属 タンタル又は金属タンタル合金、 若しくは、 金属ニオブ又は金属二 ォブ合金と し、 当該導電性基体を酸化して電極触媒表面層を形成す ることを特徴とする。
また、 本発明のオゾン又は活性酸素を発生させる電解方法は、 電 解槽内の被処理水に浸潰されるァノ一ド及び力ソードを備え、 前記 電解用電極をアノードと して用いることを特徴とする。
また、 本発明のオゾン又は活性酸素を発生させる電解方法は、 上 記発明に加えて、 アノードと力ソード間を陽イオン交換膜にて区画 したことを特徴とする。
また、 本発明のオゾン又は活性酸素を発生させる電解方法は、 電 解槽内の被処理水に浸潰されるアノード及び力ソードを備え、 前記 電解用電極をアノード及び力ソー ドと して用いると共に、 被処理水 中でアノードと力ソード間にパルス電圧を印加することを特徴とす る。
また、 本発明の電解水生成装置は、 被電解水を貯留する貯溜部と、 該貯溜部内に設けられて被電解水に浸潰される一対若しくは、 複数 の電解用電極と、 貯溜部内の液体を外部に吐出するための吐出部と を有する携帯可能な吐出容器を備え、 電解用電極間に電流を流し、 被電解水中にオゾン又は活性酸素を生成することを特徴とする。
また、 本発明の電解水生成装置は、 上記において電解用電極は、 少なく とも表面に電極触媒を備え、 該電極触媒は誘導体を含み、 当 該電極触媒の表面積のうち、 誘導体が占有する表面積の割合が、 7 0 %より大きいことを特徴とする。
また、 本発明の電解水生成装置は、 上記において、 誘導体以外の 電極触媒の表面には、 貴金属又は金属酸化物が存在することを特徴 とする。
また、 本発明の電解水生成装置は、 前記電解用電極が、 導電性基 体の表面に形成された電極触媒表面層を備え、 該電極触媒表面層は、 誘導体を 7 0 m o I %より多く含むことを特徴とする。
また、 本発明の電解水生成装置は、 前記電極触媒表面層が、 誘電 体と して少なく ともタンタル酸化物を 7 0 m o I o/o含み、 貴金属又 は金属酸化物と して少なく とも白金を含むこと、 若しくは、 前記電 極触媒表面層は、 誘電体と して少なく ともニオブ酸化物を 7 0 m o I o/o含み、 貴金属又は金属酸化物と して少なく ともルテニウム酸化 物を含むことを特徴とする。
また、 本発明の電解水生成装置は、 上記発明において、 電解用電 極は、 貴金属又は金属酸化物としての白金と誘導体としてのタンタ ル酸化物の混合物を被覆したチタンから構成されていることを特徴 とする。 また、 本発明の電解水生成装置は、 上記各発明において、 吐出容 器の電解用電極に外部から通電するための電源部を吐出容器とは別 体で備えたことを特徴とする。
また、 本発明の電解水生成装置は、 上記各発明において、 吐出容 器は電解用電極に通電するための電源を一体に有することを特徴と する。
また、 本発明の電解水生成装置は、 上記各発明において、 電解用 電極への通電を制御する制御装置を備え、 該制御装置は、 貯溜部内 で生成される電解水の濃度を変更可能とされていることを特徴とす る。
また、 本発明の電解水生成装置は、 上記発明において、 制御装置 は電源部に設けられていることを特徴とする。
また、 本発明の電解水生成装置は、 上記各発明において、 制御装 置は、 電解用電極の極性を切り替えることを特徴とする。
また、 本発明の電解水生成装置は、 上記各発明において、 吐出容 器は操作部を有し、 該操作部の操作に基づいて貯溜部内で生成され た電解水を吐出部に押し出し、 スプレー式に吐出することを特徴と する。 図面の簡単な説明
第 1 図は、 本発明を説明するためのオゾン又は活性酸素発生装置 の概略構成図であり、 第 2図は、 各電極に対するオゾン発生量を示 す図であり、 第 3図は、 誘導体をタンタル酸化物若しくはニオブ酸 化物と したときの異なる誘導体の表面占有率の電極に対するオゾン 発生量を示す図であり、 第 4図は、 本発明の電解水生成装置の概要 を示す説明図であり、 第 5図は、 電解水生成装置の吐出容器の正面 図であり、 第 6図は、 電解水生成装置の吐出容器の底面図であり、 第 7図は、 電解水生成装置の電源部の平面図であり、 第 8図は、 電 解水生成装置のマイクロコンピュータ及び A C D C変換器のプロ ック図であり、 第 9図は、 電解水生成装置の電解用電極により発生 するオゾン濃度と電流密度の関係を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。 図 1 は本発 明の電解用電極を適用したオゾン又は活性酸素発生装置 1 の概要を 示す説明図である。 本実施例におけるオゾン又は活性酸素発生装置 1 は、 内部に図示しない被処理水の流入口と流出口を有する処理室 4を構成する電解槽 2と、 該処理室 4内の被処理水中に少なく とも 一部が浸漬するように対向して配置される一対の電解用電極、 即ち、 ァノー ドとなる電解用電極 5と、 カソードとなる電解用電極 6 と、 該電解用電極 5、 6に通電するための電源 7 とから構成されている。
尚、 図中において電解槽 2内のアノードとなる電解用電極 5及び 力ソー ドとなる電解用電極 6の間に位置する 9は、 陽イオン交換膜 である。
前記アノードとなる電解用電極 5は、 導電性の材料、 例えばチタ ンにより構成される導電性基体と、 少なく とも導電性基体の表面に 形成された電極触媒とから構成される。 この電極触媒は、 導電性基 体の表面層に形成される触媒であって、 被処理水に浸潰され、 直接 電解に寄与するものをいう。 尚、 本発明において電解用電極とは、 被処理水に浸漬され、 直接電解に寄与されるものをいい、 電極の一 部に構成された直接電解に寄与する部分をも含むものとする。
この導電性基体の被処理水に浸潰される部分に相当する位置の表 面には、 電極触媒と して作用するために、 表面層構成材が塗布され る。 この表面層構成材は、 誘導体が 7 0 m o I %よ り多いものと し て、 本実施例では、 誘導体と してタンタル酸化物 （ T a 2 0 5 ) 9 0 m o I %と、 タ ンタル酸化物で構成される以外の部分を貴金属又は 金属酸化物と して、 本実施例では、 1 0 m o I %の白金 （ P t ) と から構成される。
そして、 上記表面層構成材が塗布された基体は、 表面層構成材が 乾燥した後、 酸化性雰囲気中で + 3 0 0 °C〜十 7 0 0 °Cの温度範囲 において熱処理する。 これにより、 基体の電解に直接寄与される表 面部分、 即ち電極触媒部分にタンタル酸化物と白金にて構成される 電極触媒表面層が形成される。
これによ り、 表面層構成材と基体との密着性が向上され、 緻密な 電極触媒表面層を形成することができるようになる。
尚、 上記表面層構成材の塗布は、 タ ンタル酸化物及び白金を受容 した容器内に基体を浸潰させる方法又は、 刷毛などによ り表面層構 成材の塗布を行う方法によ りなされてもよいものとする。 この表面 層構成材の塗布及び熱処理は、 複数回、 例えば 2 0回程度繰り返さ れることにより、 電極触媒表面層を形成してもよいものとする。 ま た、 複数回に渡って表面層構成材を塗布し、 熱処理を行う場合にお いて、 一番外側に位置する表面のみを上記誘電体を 7 0 m o I o/oよ リ多く含む表面層構成材によ り電極触媒表面層を構成してもよいも のとする。
他方、 力ソー ドとなる電解用電極 6は、 アノー ドとなる電解用電 極 5 と同様に構成されていてもよいが、 これ以外に不溶性材料又は カーボンにより構成されていてもよいものとする。
以上の構成によ り、 電解槽 2内の処理室 4に被処理水を貯留し、 前記電源 7 を O Nと し、 アノー ドとなる電解用電極 5及び力ソー ド となる電解用電極 6に通電する。 これにより、 被処理水中に含まれ る細菌やカ ビ、 原虫などの微生物は一般的に負電位に帯電している ことから正電位とされたアノ ー ドとなる電解用電極 5に引き寄せら れるようになる。
また、 アノー ドとなる電解用電極 5は、 被処理水に浸潰され、 直 接電解に寄与される電極触媒表面層には少なく とも誘電体であるタ ンタル酸化物と貴金属又は金属酸化物である白金が存在しているた め、 係るタ ンタル酸化物と白金が電解における触媒と して作用 し、 酸素発生を抑え、 オゾンや活性酸素などの発生効率を向上させるこ とができるようになる。
更に、 本実施例では、 上記電極触媒表面層に存在する誘電体であ るタンタル酸化物が、 7 0 m o I %よ り多く含まれているため、 電 解における触媒作用を活性化し、 酸素発生を抑え、 よ リー層オゾン や活性酸素などの発生効率を向上させることができるようになる。 特に、 上記電極触媒表面層を構成した電解用電極は、 アノー ドと なる電解用電極 5に用いられるため、 活性酸素ラジカルゃヒ ドロキ シラジカルをも生成することができるようになる。
これによ り、 発生したオゾンや活性酸素ラジカル更にはヒ ドロキ シラジカルなどによ り、 アノー ドとなる電解用電極 5に引き寄せら れた細菌やカビ、 原虫などの微生物を効果的に死滅させることがで きるようになる。
また、 上記タ ンタル酸化物以外の電極触媒表面層は白金などの貴 金属や金属酸化物によ り構成されているため、 係る白金等にょ リ電 解用電極の導電率が向上し、 電解効率を向上させることができるよ うになる。 更に、 本実施例では、 導電性基体の表面に塗布される表面層構成 材は、 タンタル酸化物と貴金属又は金属酸化物の混合物を使用して いるが、 これ以外にタンタル酸化物前駆体と貴金属又は金属酸化物 の混合物であっても上記と同様の効果を奏するものとする。
尚、 本実施例における電解用電極の表面層構成材は、 誘電体が 7 0 m o I %より多いものと して、 タンタル酸化物 9 0 m o I %と、 貴金属又は金属酸化物と して白金 1 O m o I %とから構成したもの を用いて電解用電極を構成しているが、 これ以外に、 表面層構成材 によリ電極触媒表面層が形成された後の電極の電極触媒部分、 即ち、 被処理水中に浸潰され、 直接電解に寄与される部分の表面積のうち、 誘電体が占有する表面積の割合が、 7 0 %より大きいものであって もよい。
また、 係る電解用電極の電極触媒の部分において、 誘電体である タンタル酸化物以外の電極触媒の表面には、 貴金属又は金属酸化物 が存在しているものとする。
これによつても、 電解用電極の導電率が向上し、 電解効率を向上 させることができるようになる。
また更に、 上記実施例では、 導電性基体にチタンを用いて電解用 電極を構成しているが、 これ以外に、 金属タンタル又は金属タンタ ル合金によ り導電性基体を構成し、 係る導電性基体を酸化して、 電 極触媒表面層を形成してもよいものとする。
この導電性基体の酸化は、 該導電性基体を例えば硫酸溶液に浸潰 し、 通電することにより、 導電性基体の表面に酸化被膜、 即ち電極 触媒表面層を形成する方法によって行う。
これによ り、 比較的高価な貴金属を使用することなく電解用電極 を形成することができるようになり、 コス 卜の低減を図ることがで きるようになる。 また、 導電性基体を酸化させるのみで電極触媒表 面層を形成することができるため、 生産プロセスを簡素化すること ができるようになる。
また、 更に本実施例では、 電解槽 2内において、 アノードとなる 電解用電極 5と力ソードとなる電解用電極 6との間に位置して陽ィ オン交換膜 9が設けられているため、 電解により生じる水素イオン が、 アノードとなる電解用電極 5側から力ソードとなる電解用電極 6側に移動され、 力ソードとなる電解用電極 6における水素の生成 を促進させることができ、 これにより電位を上昇させることができ るようになり、 電位の上昇に伴ってオゾンの生成量も増加させるこ とができるようになる。
一方、 上記各電解用電極を用いた他の電解方法と して、 上述の如 く構成された電解用電極をそれぞれ Tノ ードとなる電解用電極 5と 力ソー ドとなる電解用電極 6に使用し、 これらアノードとなる電解 用電極 5及び力ソードとなる電解用電極 6を電解槽 2内の被処理水 内に浸漬する。 そして、 これらアノードとなる電解用電極 5及び力 ソードとなる電解用電極 6間にパルス電圧を印加する電解方法があ る。
通常、 アノードとなる電解用電極 5によってヒ ドロキシラジカル が著しく発生するのは、 アノードとなる電解用電極 5及び力ソード となる電解用電極 6間に電圧が印加された瞬間である。 そのため、 アノードとなる電解用電極 5及び力ソードとなる電解用電極 6間に パルス電圧が印加されることにより、 効率的にヒ ドロキシラジカル を生成することができるようになる。
こ こで、 他の電解用電極と比較して本発明に関する電解用電極に ついて説明する。 図 2はリン酸緩衝液電解液中のオゾン発生量を示 している。 左から順に白金電極、 酸化鉛電極、 本発明のタンタル酸 化物及び白金電極、 ニオブ酸化物及びルテニウム酸化物電極それぞ れのオゾン発生量を示している。 白金電極とは、 従来、 オゾン発生 装置などに使用されている電解用電極であり、 伝導性材料の表面に、 貴金属としての白金が被覆された電極である。 酸化鉛電極とは、 人 体に影響を与える可能性の著しく低い被処理水の殺菌を行うことを 目的とするオゾン発生装置に使用される電解用電極であり、 伝導性 材料の表面に、 酸化鉛が被覆された電極である。
図 2は、 同一の条件の下にそれぞれの電極をアノー ドとなる電解 用電極 5に用い、 被処理水の電解を行った際に得られるオゾン発生 量を測定したものである。 これによると、 白金電極の場合における オゾン発生量は、 0 . 0 1 5 m g Z Lであり、 酸化鉛電極の場合に おけるオゾンの発生量は、 0 . 8 0 m gノ Lであり、 本発明に関す る電解用電極の電極触媒をタンタル酸化物及び白金と した電極の場 合におけるオゾンの発生量は、 0 . 7 2 m g Z Lであり、 電解用電 極の電極触媒をニオブ酸化物及びルテニウム酸化物とした電極の場 合におけるオゾンの発生量は、 0 . 8 0 m gノ Lであった。 尚、 こ こで、 使用される本発明のタンタル酸化物及び白金を電極触媒表面 層に形成した電極は、 タンタル酸化物が電極触媒表面層の 9 0 m o I 0/0以上を形成したものであり、 ニオブ酸化物及びルテニウム酸化 物を電極触媒表面層に形成した電極は、 ニオブ酸化物が電極触媒表 面層の 9 0 m o I %以上を形成したものとする。
上記より、 本発明の電極を用いて被処理水の電解を行った場合、 得られるオゾンの発生量は、 白金電極を用いて電解を行った場合の オゾンの発生量の約 5 0倍であることがわかる。
また、 本発明の電極を用いて電解を行った場合に得られるオゾン の発生量は、 酸化鉛電極を用いて電解を行った場合のオゾンの発生 量と同程度のオゾン発生量を得られることがわかる。
これにより、 タンタル酸化物及び白金によつて電極触媒表面層を 形成した電解用電極、 ニオブ酸化物及びルテニウム酸化物によって 電極触媒表面層を形成した電解用電極は、 従来使用される白金など の貴金属を被覆した電解用電極よりもオゾン発生効率が著しく高い ため、 被処理水のオゾンによる殺菌効果を向上させることができる ようになる。 そのため、 白金電極を使用した場合には、 オゾン発生 効率を向上させるために、 添加剤や格別な装置を必要としたが、 係 る格別な手段を採ることなく実用に適したオゾン濃度を得ることが できるようになる。
そのため、 ォゾン又は活性酸素発生装置 1 のコス 卜を低減させる ことができるようになると共に、 生産性及びメ ンテナンス作業性を 向上させることができるようになる。
また、 本発明の電解用電極は、 酸化鉛電極を使用した際に生じる 水質汚濁防止法で有害物質に指定される鉛化合物が問題とされない ため、 人体に各種障害を引き起こすことなく安全に被処理水の殺菌 を行うことができるようになる。 そのため、 殺菌 ■ 浄化処理された 被処理水を直接、 飲料用又は調理用具等の殺菌に適用することがで きるようになる。 また、 係る電解用電極を廃棄する場合であっても， 鉛化合物は発生しないため、 環境汚染に対しても十分に対応するこ とができるようになる。
次に、 図 3を用いて本発明に関するタンタル酸化物の表面占有率 に対するオゾン発生量及びニオブ酸化物の表面占有率に対するォゾ ン発生量に関して説明する。 図 3は、 水道水を被処理水として本発 明に関する各種のタンタル酸化物の表面占有率を有する電解用電極 のそれぞれのオゾン発生量及び各種のニオブ酸化物の表面占有率を 有する電解用電極のそれぞれのオゾン発生量を示している。
同一条件下で、 それぞれの電解用電極を用いて水道水を電解した 場合におけるオゾン発生量を測定した。 実験では、 タンタル酸化物 の表面占有率が 1 5 o/oの電極 （以下、 T a l 5 %の電極と称す。 ） 、 タンタル酸化物の表面占有率が 3 "1 %の電極 （以下、 T a 3 1 o/oの 電極と称す。 ） 、 タンタル酸化物の表面占有率が 4 7 %の電極 （以 下、 T a 4 7 <½の電極と称す。 ） 、 タンタル酸化物の表面占有率が 6 4 %の電極 （以下、 T a 6 4 0/0の電極と称す。 ） 、 タンタル酸化 物の表面占有率が 7 8 %の電極 （以下、 T a 7 8 %の電極と称 す。 ） 、 タンタル酸化物の表面占有率が 8 4 %の電極 （以下、 T a 8 4 %の電極と称す。 ） 、 タンタル酸化物の表面占有率が 9 0 %の 電極 （以下、 T a 9 0 %の電極と称す。 ） についてそれぞれ電解を 行った。 また、 ニオブ酸化物の表面占有率が 1 0 %の電極 （以下、 N b 1 0 %の電極と称す。 ） 、 ニオブ酸化物の表面占有率が 2 Q % の電極 （以下、 N b 2 0 %の電極と称す。 ） 、 ニオブ酸化物の表面 占有率が 3 0 %の電極 （以下、 N b 3 0 o/oの電極と称す。 ） 、 ニォ ブ酸化物の表面占有率が 4 0 %の電榫 （以下、 N b 4 0 %の電極と 称す。 ） 、 ニオブ酸化物の表面占有率が 5 0 %の電極 （以下、 N b 5 0 %の電極と称す。 ） 、 ニオブ酸化物の表面占有率が 6 0 %の電 極 （以下、 N b 7 0 %の電極と称す。 ） 、 ニオブ酸化物の表面占有 率が 8 0 %の電極 （以下、 N b 8 0 %の電極と称す。 ） 、 ニオブ酸 化物の表面占有率が 9 0 %の電極 （以下、 N b 9 0 %の電極と称 す。 ） 、 ニオブ酸化物の表面占有率が 9 5 %の電極 （以下、 N b 9 5 %の電極と称す。 ） についてそれぞれ電解を行った。
実験結果は、 T a 1 5 %の電極では、 0 . 1 m g /し、 T a 3 1 %の電極では、 0. 1 6 m g Z L、 T a 4 7 %の電極では、 0. 2 8 m g Z L、 T a 6 4 %の電極では、 0. 5 m g Z L、 T a 7 8 % の電極では、 0. 6 6 m g Z L、 T a 8 4 o/。の電極では、 5. 2 m g Z L、 T a 9 0 %の電極では、 7. 5 m g Z Lのオゾンを発生し た。 また、 N b 1 0 %乃至 N b 8 0 %の電極では、 0. 1 m g /し、 N b 9 0 %の電極では、 7 · 8 m g /し、 N b 9 5 %の電極では、 7. 2 m g Z Lのオゾンを発生した。
これによると、 誘電体であるタンタル酸化物やニオブ酸化物の表 面占有率が 8 0。 以上で急激にオゾンの発生量が増加していること がわかる。 そのため、 本発明に係る電解用電極は、 誘電体であるタ ンタル酸化物やニオブ酸化物の表面占有率が 8 0 %以上となる表面 層構成材を用いて電極触媒表面層を形成したものであってもよいも のとする。 これにより、 より一層オゾンの発生量を増加させること ができるようになる。
通常、 誘電体であるタンタル酸化物やニオブ酸化物の表面占有率 は、 電解用電極に使用される場合、 導電性基体と被覆貴金属、 又は 金属酸化物との間に生じる凹凸の密着結合性や耐久性を向上させる ために使用されているが、 密着結合性や耐久性を向上させるために 使用される程度の誘電体であるタンタル酸化物やニオブ酸化物の量 を著しく増加させることにより、 オゾンの発生量を急激に増加させ ることができることがわかる。
これは、 誘電体であるタンタル酸化物やニオブ酸化物が電解用電 極の表面層においてオゾンを発生させるために作用していると考え られる。
また、 誘電体であるタンタル酸化物やニオブ酸化物が占有する表 面層以外の部分は、 貴金属又は金属酸化物を使用することにより、 触媒作用を活性化し更に導電性を上げることができるようになり、 オゾンの発生効率の向上を図ることができるようになる。
以上の構成により、 本発明に係る電解用電極によリ被処理水を電 解することにより、 格別に電流値を上昇させることなく、 オゾンや 活性酸素を発生させることができるため、 非常に殺菌力の優れたォ ゾンにより容易に被処理水中に含まれる微生物及び塩素耐性菌や、 芽胞、 原虫を死滅させることができるようになる。
次に、 係る本発明の電解用電極を使用した構成された電解水生成 装置の実施例を以下に説明する。
図 4は本発明の実施例の電解水生成装置 1 0の概要を示す説明図、 図 5は吐出容器 1 2の正面図、 図 6は吐出容器 1 2の底面図である。 本実施例における電解水生成装置 1 0は、 携帯可能とされる吐出容 器 1 2と、 電源部 1 3とから構成される。
吐出容器 1 2は、 この場合の被処理水である被電解水 （液体。 通 常は水道水が用いられる。 ） を貯留する貯留部 1 4と、 既に詳述し た電解用電極 5 、 6 と、 貯留部 1 4内で生成された電解水 （殺菌 水） を外部に吐出するための吐出部 1 7 とから構成される。 貯留部 1 4は、 例えば上端に被電解水 （水道水） の注入口が形成された容 器であり、 前記注入口の外側部には、 吐出部 1 7に取り付けられた 蓋部材と してのキャップ 1 7 Aと螺合して着脱可能に固定する図示 しないねじ溝が形成されている。
尚、 このキャップ 1 7 Aには、 貯留部 1 4内の気体を外部に漏出 させるための図示しない所謂ガス抜き孔又は圧力弁が設けられてい るものとする。
また、 この貯留部 1 4は被電解水を貯溜した状態であっても容易 に携帯可能とするため、 容量は例えば約 5 0 0 m I 程度であるもの とする。 更に、 この貯留部 1 4の底面は、 図 5及び図 6に示す如く、 外周縁が下側に少許突出した周縁部 1 4 Aが形成され、 貯留部 1 4 の底面の内方は、 接地面と所定間隔を存するように構成されている。 前記吐出部 1 7は、 所謂スプレー式吐出部材であり、 前記キヤッ プ 1 7 Aが取り付けられる本体 1 8 と、 この本体 1 8の前面に吐出 口 1 9を形成した吐出部材 2 0と、 この吐出部材 2 0に設けられる と共に、 吐出操作を行う操作部 2 1 と、 前記貯留部 1 4内に進入し て、 貯留部 1 4内の被電解水 （電解水生成後は電解水） 内に浸潰さ れる供給パイプ 2 2とから構成される。
これにより、 吐出部 1 7の操作部 2 1 を操作することにより、 被 電解水 （又は電解水） に浸潰された供給パイプ 2 2を介して、 霧で はなくスプレー式で外部に被電解水 （又は電解水） を吐出口 1 9か ら噴射することができる。
一方、 前記電解用電極 5、 6は、 前記貯留部 1 4内底面に設けら れる。 この場合の電解用電極 5、 6は何れも、 導電性の材料である チタン （若しくはチタン合金） により構成される板状の導電性基体 と、 少なく とも導電性基体の表面に形成された電極触媒とから構成 される。 この電極触媒は、 前述した如く導電性基体の表面層に形成 される触媒であって、 被電解水に浸潰され、 直接電解に寄与するも のをいう。 尚、 この場合においても電解用電極とは、 被電解水に浸 潰され、 直接電解に寄与するものをいい、 電極の一部分が浸潰され て直接電解に寄与する場合の当該一部分をも含むものとする。
そして、 この場合も導電性基体の表面には、 前述同様電極触媒と して作用するために、 表面層構成材が塗布される。 また、 同様にこ の表面層構成材は、 誘電体が 7 0 m o 1 %より多いものと して、 本 実施例では、 誘電体と してタンタル酸化物 （ T a 2 Q 5 ) 9 0 m o I %と、 貴金属又は金属酸化物として本実施例では、 白金 （ P t ) 1 0 m o I %とから構成される。
尚、 本実施例では一対の電解用電極 5、 6が貯留部 4内底面に設 けられているが、 更に多く （ 3枚以上） の電解用電極が設けられて いてもよい。
また、 この場合電解用電極 5 , 6は端子 2 3、 2 4をそれぞれ有 しておリ、 これら端子 2 3、 2 4は、 それぞれ前記貯留部 1 4の底 面に形成された図示しない孔を介して底面中央外部に臨んでいる。 これら端子 2 3、 2 4は、 貯留部 1 4の周縁部 1 4 Aの下端よりも 高い位置となるように設けられており、 これにより、 吐出容器 1 2 が、 テーブルなどの平坦な面に載置された場合であっても安定して 載置することができる。
次に、 前記電源部 1 3について図 7を参照して説明する。 図 7は 電源部 1 3の平面図を示している。 電源部 1 3は吐出容器 1 2の電 解用電極 5、 6に直流電流を供給する直流電流供給装置であり、 内 部に制御装置と してのマイクロコンピュータ 2 5及び D C 1 0 0 V 以上の電圧が出力可能な A C/ D C変換器 3 0を備えた本体 1 3 A により構成される。
この本体 1 3 Aの上面には、 前記吐出容器 1 2を載置するための 凹陥部 2 6が形成されている。 この凹陥部 2 6は、 吐出容器 1 2の 底壁寸法よりも少許大きい寸法に形成されており、 凹陥部 2 6の例 えば中央部には、 吐出容器 1 2の底面に設けられた端子 2 3、 2 4 と当接するために上方に突出して端子 2 7、 2 8が設けられている c また、 この本体 1 3 Aの上面には、 凹陥部 2 6に設置された吐出 容器 1 2の電解用電極 5、 6に電力の供給を操作する、 即ち、 電解 用電極 5、 6の電源のオン/オフを操作する操作スィッチが本実施 例では 3つ設けられている。 この操作スィッチは、 強スィッチ 3 1 、 中スィ ッチ 3 2、 弱スィ ッチ 3 3であり、 それぞれのスイ ッチ 3 1 、 3 2、 3 3を操作することにより、 電解用電極 5、 6に電源が供給 され、 再度各操作スィッチ 3 1 、 3 2、 3 3を操作することにより、 電解用電極 5、 6への電源供給が停止される。
即ち、 各操作スィッチ 3 1 、 3 2、 3 3は、 三段階に分かれて電 圧値が設定されており、 強スィッチ 3 1 を操作することにより、 一 番高い電圧値、 例えば D C 1 0 0 Vが電解用電極 5、 6に印加され るものとする。 また、 中スィッチ 3 2は、 強スィッチ 3 1 よりも低 い電圧値が電解用電極 5、 6に印加される。 更に、 弱スィッチ 3 3 を操作した場合には、 中スィ ッチ 3 2よりも低い電圧値が電解用電 極 5、 6に印加される。
更に、 本体 1 3 Aの上面に形成されている 3 4は、 電解終了を報 知するための L E Dである。 また、 本体 1 3 Aの側部には、 交流電 源供給用のコンセント 3 5が設けられている。
次に、 図 8のマイクロコンピュータ 2 5及び A CZD C変換器 3 0のブロック図を参照して、 マイクロコンピュータ 2 5及び A C/ D C変換器 3 0について説明する。 前記本体 1 3 A内に配設される マイクロコンピュータ 2 5は、 時限手段を備えている。 このマイク 口コンピュータ 2 5の入力側には、 前記操作スィッチ、 強スィッチ 3 1 、 中スィッチ 3 2、 弱スィッチ 3 3が接続されていると共に、 出力側には、 L E Dが接続されている。 また、 このマイクロコンビ ユータ 2 5は、 前記 A CZ D C変換器 3 0と接続されている。
この A CZ D C変換器 3 0は、 入力側に交流電源 3 6が接続され ており、 出力側には、 前記本体 1 3 Aの凹陥部 2 6に設けられた端 子 2 7、 2 8が接続されている。 尚、 前記マイクロコンピュータ 2 5は、 A C Z D C変換器 3 0により電源が供給され、 制御を行うも のとする。
次に、 係る電解水生成装置 1 0の使用形態について説明する。 先 ず初めに、 吐出容器 1 2のキャップ 1 7 Aを開放し、 貯留部 1 4内 に被電解水としての水道水を貯留する。 尚、 本実施例におけるの水 道水には、 ハロゲンイオン又はハロゲンイオンを含む化合物の一例 と して約 3 0 p p mの塩化物イオンが含まれているものとする。 そ して、 再び吐出容器 1 2のキャップ 1 7 Aにて貯留部 1 4の開口を 閉塞し、 吐出容器 1 2を電源部 1 3の凹陥部 2 6に載置する。
次に、 操作スィッチ 3 1 、 3 2、 3 3のいずれかのスィッチを操 作することにより、 マイクロコンピュータ 2 5は、 各スィッチ 3 1 、 3 2、 3 3に対応する電圧値に基づき、 A C D C変換器 3 0を介 して各電圧値の電流を端子 2 7、 2 8に供給する。 端子 2 7、 2 8 は、 吐出容器 1 2の底面に設けられた端子 2 3、 2 4を介して電解 用電極 5、 6に電源を供給する。 この実施例では、 この際に （+ ) が印加される電解用電極 5又は 6がアノード、 （一） が印加される 電解用電極 6又は 5が力ソードとなる。
そして、 被電解水としての水道水中には、 塩化物イオンが存在し ているため、 アノードとなる電解用電極 5又は 6では、 電極触媒表 面層に少なく ともタンタル酸化物が存在により、 前述の如く係るタ ンタル酸化物が電解における触媒と して作用し、 酸素発生を抑え、 オゾンが活発に発生する。 これにより、 オゾンや活性酸素の濃度の 高い中性の電解水 （殺菌水） が貯溜部 1 4内に生成される。
更に、 この場合の実施例でも上記電極触媒表面層に存在する誘電 体であるタンタル酸化物が、 7 0 m o I %より多く含まれているた め、 電解における触媒作用を活性化し、 酸素発生を抑え、 よリー層 オゾンの発生効率を向上させることができるようになる。
図 9は係るタンタル系の電解用電極を用いた場合と白金系 （白金 酸化物のみ） の電解用電極を用いた場合の電極電流の密度と発.生す るオゾンの濃度の関係を実験により確かめた結果を示している。 こ の図からも明らかな如く、 実施例のタンタル （ T a ) 系電解用電極 の場合には、 白金 （ P t ) 系のものよりもオゾンが活発に発生し、 オゾン濃度が高くなつていることが分かる。 また、 このことにより、 より低い電流密度でも所要のオゾン濃度を得ることができる （この 場合に実験した電極面積は 8 c m \ 被電解水は 3 0 0 c m 3、 電解 時間は 3分である） 。
また、 上記電極触媒表面層を構成した電解用電極 5及び 6では、 前述した如くスーパーォキシドイオンゃヒ ドロキシルラジカル （活 性酸素） をも生成することができるようになる。 これにより、 発生 したオゾンやスーパーォキシドイオン、 更にはヒ ドロキシルラジカ ルなどによ り、 電解水は細菌やカビ、 原虫などの微生物に対して高 い殺菌効果を奏するようになる。
また、 上記タンタル酸化物以外の電極触媒表面層は白金などの貴 金属や金属酸化物により構成されているため、 係る白金等にょリ電 解用電極 5又は 6の導電率が向上し、 電解効率が向上する。
尚、 この場合の実施例も導電性基体の表面に塗布される表面層構 成材と しては、 タンタル酸化物と貴金属又は金属酸化物の混合物を 使用しているが、 これ以外に前述したようなタンタル酸化物前駆体 と貴金属又は金属酸化物の混合物であっても上記と同様の効果を奏 するものとする。
また、 この場合の実施例でも電解用電極 5、 6の表面層構成材は, 誘導体が 7 0 m o I %より多いものと して誘導体と してタンタル酸 化物 9 0 m o 1 %と、 貴金属又は金属酸化物として白金 1 O m o I %とから構成したものを用いて構成しているが、 これ以外に前述し たような表面層構成材によリ電極触媒表面層が形成された後の電極 の電極触媒部分、 即ち、 被処理水中に浸潰され、 直接電解に寄与さ れる部分の表面積のうち、 タンタル酸化物が占有する表面積の割合 が、 7 0 %より大きいものであってもよい。
また、 係る電解用電極 5、 6の電極触媒の部分において、 誘電体 であるタンタル酸化物以外の電極触媒の表面には、 貴金属又は金属 酸化物が存在しているものとする。 これによつても、 電解用電極 5、 6の触媒作用の活性化と導電性を上げることができ、 オゾン発生効 率を向上させることができるようになる。
また更に、 この場合の実施例でも、 導電性基体にチタンを用いて 電解用電極を構成しているが、 前述同様これ以外に、 金属タンタル 又は金属タンタル合金により導電性基体を構成し、 係る導電性基体 を酸化して、 電極触媒表面層を形成してもよいものとする。
尚、 この実施例では電解用電極 5、 6として溶出電極を使用しな いため、 溶出による電極交換を必要とせず、 メ ンテナンス作業性が 向上される。 また、 被電解水と しての水道水の電解により生じた酸 素や水素は、 前記吐出部 1 7のキャップ 1 7 Aに予め形成された前 記ガス抜き孔又は圧力弁により、 外気に放散されるものとする。
マイクロコンピュータ 2 5は、 予め時限手段によリ、 前記操作ス イッチ 3 1 、 3 2、 3 3のいずれかのスィッチを操作してからの時 間の経過を監視しており、 所定時間、 本実施例では、 約 1 分間乃至 数分間経過後に吐出容器 1 2内の被電解水中にオゾンや活性酸素が 含有された電解水が生成されたものとみなし、 電解用電極 5、 6へ の電源の供給を停止し、 電解を終了する。 この際、 電解が終了され たことを使用者に報知するため、 マイクロコンピュータ 2 5は、 前 記 L E D 3 4を点灯する。
尚、 いずれかの操作スィッチ 3 1 、 3 2、 3 3が操作され、 電解 が行われる度に、 マイクロコンピュータ 2 5は、 A Cノ D C変換器 3 0に対し、 端子 2 7、 2 8の極性切り替えを行う。
これにより、 電解によリカソー ドとなる電解用電極 5又は 6に生 じるカルキ等の物質の固着を防止し、 電解用電極 5、 6の通電効率 が低下することにより、 電解効率の低下を未然に回避することがで きるようになる。
そして、 上述の如く生成された電解水を吐出容器 1 2の操作部 2 1 を操作することにより、 殺菌を施したい場所、 例えば手指、 浴室、 トイ レ、 台所、 観葉植物などに噴射して殺菌を行う。
このとき内部で電解水を生成した吐出容器 1 2そのものを携帯可 能であるので、 電解水を生成した直後に使用することができ、 分解 しゃすいォゾンゃ活性酸素濃度が濃く殺菌効果の高い電解水にて殺 菌を行うことができるようになる。 これにより、 薬剤による殺菌方 法では、 殺菌困難であった芽胞などをも死滅させることができるよ うになる。 更に、 薬剤により殺菌を行わないため、 環境に対して有 害をもたらす問題を招く こともない。
特に、 次亜塩素酸ではなくオゾンや活性酸素を被電解水中に生成 して殺菌に使用するので、 使用後に手指などに塩が残留することも 無く、 再度水洗いなどが必要となる不都合も解消することができる ようになる。
また、 電解水は、 酸性の薬剤と混合することにより、 有毒な塩素 ガスを発生することを回避することができると共に、 電解水は、 水 道水の電解により得られるものであるため、 薬剤を用いるものに対 し、 環境に対し有害をもたらす問題を招く こともない。
使用に際しては、 電源部 1 3の操作スィツチ 3 1 、 3 2、 3 3の いずれかを操作し、 所定時間、 約 1 分経過後に生成された電解水を 殺菌に使用することにより、 常時電解する場合に比してエネルギー ロスを生じることなく、 殺菌効果の著しく高い生成直後の電解水を 殺菌に用いることができる。
上述の如く本発明では、 各操作スィッチ 3 1 、 3 2、 3 3を操作 することにより、 貯留部 1 4内で生成される電解水の濃度を変更可 能とされているので、 電解水の使用目的に応じて、 オゾンや活性酸 素の濃度を調整することができるようになる。 尚、 各操作スィッチ 3 1 、 3 2、 3 3による電圧の違いによるオゾンや活性酸素の濃度 調整以外に、 電解時間の違いによるオゾンや活性酸素の濃度調整を 行っても良いものとする。
尚、 被電解水と して水道水では無く例えば純水を用いるとォゾン 発生が生じないことが分かっている。 係る場合には、 塩素 （ハロゲ ン又はハロゲン化物イオンを含む化合物） を添加すればよいが、 塩 化物イオン （ハロゲン化物イオン） 濃度が高くなリ過ぎると、 今度 は次亜塩素酸 （次亜ハロゲン酸） の発生が活発化しオゾンの発生が 抑制されてしまうので、 少量添加し、 前記水道水と同様の塩化物ィ オン濃度とすればよい。
また、 本発明の電解水生成装置 1 0では、 携帯可能な吐出容器 1 2に被電解水から上記電解水を生成するため、 生成直後に吐出容器 1 2を手に持って、 貯留部 1 4内で生成された電解水を、 殺菌が必 要な箇所に容易に吐出することができ、 当該箇所の殺菌を容易に行 うことができるようになる。
これにより、 至る所に電解水を持ち込んで散布することができ、 使用性が向上される。 そのため、 手軽に手指や浴室、 トイ レ又は台 所などの殺菌を行うことができ、 これら手や浴室、 トイレ又は台所 などを衛生的に保つことができるようになる。 また、 被電解水によ リ電解水を生成した直後に使用することができ、 殺菌力が向上され る。
上述した如く、 電解によって生成されるオゾンや活性酸素は、 残 存性が低く、 容器の入れ替えをすることにより、 消滅されてしまう が、 本発明によれば、 オゾンや活性酸素が生成された吐出容器 1 2 のまま、 電解水の散布を行うことができるため、 オゾンや活性酸素 による殺菌効果を消失することなく殺菌を行うことができる。
また、 この吐出容器 1 2は、 吐出容器 1 2の電解用電極 5、 6に 外部から通電するための電源部 1 3を吐出容器 1 2とは別体で備え たので、 オゾン発生のために高電圧を出力する電源部 1 3を吐出容 器 1 2に設けずにその重量を軽量化することができ、 構造も簡素化 することができるようになる。 また、 吐出容器 1 2自体が軽量であ るためよリー層使用性が向上される。
更に、 制御装置としてのマイクロコンピュータ 2 5は、 電源部 1 3に設けられているため、 吐出容器 1 2をよリー層軽量化すること ができると共に、 構造を簡素化することができるようになる。
尚、 本実施例の電解水生成装置 1 0は、 吐出容器 1 2とは別体で 電源部 1 3が設けられているが、 これ以外に、 吐出容器 1 2と吐出 容器 1 2に設けられた電解用電極 5、 6に通電するための電源が一 体に有している電解水生成装置であってもよいものとする。 この場 合における電源は、 2次電池、 バッテリー、 D C電源若しくは A C 電源のいずれであってもよいものとする。
係る場合には、 吐出容器 1 2と電源が一体化されているため、 電 源部の端子と電極 5、 6の端子を接触させる構造とする必要がなく なり、 構造が簡素化され、 故障の発生を抑制することができるよう になる。
また、 吐出容器 1 2は、 所謂スプレー式であるため、 操作部 2 1 の操作に基づいて貯留部 1 4内で生成された電解水を吐出部 1 7に 押し出し、 吐出口 1 9より吐出することができるため、 吐出容器 1 2の操作性を向上させることができる。 また、 吐出容器 1 2から吐 出される電解水を霧状とすることなく吐出することができ、 作業者 が直接電解水を吸い込むことを未然に回避することができるように なる。
尚、 実施例ではタンタル系の電解用電極を用いたが、 電極材料と しては白金一イ リジウム合金を被覆したチタン （若しくはチタン合 金） でもよい。 但し、 その場合には前述した如くオゾンなどの発生 効率は実施例のものよリも低下するが、 使用形態によつては有効と なることは云うまでもない。 産業上の利用可能性
以上詳述した本発明によれば、 少なく とも表面に電極触媒を備え, 電解によって被処理水中にオゾン又は活性酸素を発生させるための 電解用電極であって、 電極触媒は誘電体を含み、 当該電極触媒の表 面積のうち、 前記誘電体が占有する表面積の割合が、 7 0 %ょリ大 きいので、 電解における触媒作用を活性化し、 酸素発生を抑え、 よ リー層オゾンや活性酸素の発生に著しく貢献し、 これらオゾン又は 活性酸素の発生効率を向上させることができるようになる。
また、 誘電体以外の電極触媒の表面には、 貴金属又は金属酸化物 が存在するので、 電解用電極の触媒作用の活性化と導電性を上げる ことができ、 オゾンなどの発生効率を向上させることができるよう になる。
また、 導電性基体の表面に形成された電極触媒表面層を備え、 電 解によつて被処理水中にオゾン又は活性酸素を発生させるための電 解用電極であって、 電極触媒表面層は、 誘電体を 7 0 m o | Q/0より 多く含むので、 電極触媒表面層を形成する誘電体が電解における触 媒作用を活性化し、 酸素発生を抑え、 オゾン又は活性酸素の発生に 著しく貢献し、 ォゾン又は活性酸素の発生量を向上させることがで きるようになる。
また、 電極触媒表面層は、 貴金属又は金属酸化物を含むので、 電 解用電極の導電率が向上し、 電解効率を向上させることができるよ うになる。
また、 電極触媒表面層は、 誘電体と して少なく ともタンタル酸化 物を 7 0 m o l %含み、 貴金属又は金属酸化物として少なく とも白 金を含むこと、 若しくは、 電極触媒表面層は、 誘電体と して少なく ともニオブ酸化物を 7 0 m o I %含み、 貴金属又は金属酸化物と し て少なく ともルテニウム酸化物を含むので、 電解における触媒作用 を活性化し、 酸素発生を抑え、 よリー層オゾンや活性酸素などの発 生効率を向上させることができるようになる。
また、 導電性基体の表面にタンタル酸化物又はタンタル酸化物前 駆体、 若しくは、 ニオブ酸化物又はニオブ酸化物前駆体を含有する 表面層構成材を塗布した後、 導電性基体及び表面層構成材を酸化性 雰囲気中で熱処理することにより、 電解用電極を製造するため、 表 面層構成材と導電性基体との密着性が向上され、 緻密な電極触媒表 面層を形成することができるようになる。
また、 電解用電極の表面にタンタル酸化物若しくはニオブ酸化物 が 7 0 m o I o/oより多く含まれるため、 該タンタル酸化物若しくは ニオブ酸化物が酸素発生を抑え、 オゾン又は活性酸素の発生に著し く貢献し、 オゾン又は活性酸素の発生量を増加させることができる ようになる。
また、 導電性基体を金属タンタル又は金属タンタル合金若しくは、 金属ニオブ又は金属ニオブ合金と し、 当該導電性基体を酸化して電 極触媒表面層を形成することによリ電解用電極を製造すれば、 比較 的高価な貴金属を使用することなく電解用電極を形成することがで きるようになり、 コス トの低減を図ることができるようになる。
また、 電解槽内の被処理水に浸潰されるアノード及び力ソードを 備え、 電解用電極を前記アノードとして用いるので、 活性酸素ラジ カルゃヒ ドロキシラジカルをも生成することができるようになる。 また、 アノードと力ソード間を陽イオン交換膜にて区画したので、 アノード側に存在する陽イオン、 即ち、 主にオゾン生成時に発生さ れる水素イオンを陽イオン交換膜にて力ソ一ド側に移動させること により、 オゾンの発生量が増加される。
また、 電解槽内の被処理水に浸潰されるアノード及び力ソードを 備え、 電解用電極をアノード及び力ソードとして用いると共に、 被 処理水中でァノ ードとカソ一ド間にパルス電圧を印加するので、 効 果的にヒ ドロキシラジカルを生成することができるようになる。
また、 本発明の電解水生成装置によれば、 被電解水を貯留する貯 溜部と、 この貯溜部内に設けられて被電解水に浸潰される一対若し くは、 複数の電解用電極と、 貯溜部内の液体を外部に吐出するため の吐出部とを有する携帯可能な吐出容器を備え、 電解用電極間に電 流を流し、 被電解水中にオゾン又は活性酸素を生成するので、 吐出 容器を手に持って、 貯留部内で生成された電解水を、 殺菌が必要な 箇所に容易に吐出することができ、 当該箇所の殺菌を容易に行うこ とができるようになる。
従って、 電解水の使用性が向上される。 また、 電解水を生成した 直後に使用することができ、 オゾン又は活性酸素濃度が濃く殺菌効 果の高い電解水にて殺菌を行うことができるようになる。 これによ り、 薬剤による殺菌方法では、 殺菌困難であった芽胞などをも死滅 させることができるようになる。 更に、 薬剤により殺菌を行わない ため、 環境に対して有害をもたらす問題を招く こともない。
特に、 次亜塩素酸ではなくオゾン又は活性酸素を被電解水中に生 成して殺菌に使用するので、 使用後に塩が残留することも無く、 再 度水洗いなどが必要となる不都合も解消することができるようにな るものである。
また、 本発明の電解水生成装置によれば、 上記に加えて電解用電 極は、 少なく とも表面に電極触媒を備え、 この電極触媒は誘導体を 含み、 当該電極触媒の表面積のうち、 誘導体が占有する表面積の割 合が、 7 0 <½より大きいので、 電解における触媒作用を活性化し、 酸素の発生を抑え、 よリー層オゾンや活性酸素の発生に著しく貢献 し、 これらオゾン又は活性酸素の発生効率を向上させることができ るよフ なる。
また、 本発明の電解水生成装置によれば、 上記に加えて誘導体以 外の電極触媒の表面には、 貴金属又は金属酸化物が存在するので、 電解用電極の触媒作用の活性化と導電性を上げることができ、 ォゾ ンなどの発生効率を向上させることができるようになる。
また、 本発明の電解水生成装置によれば、 前記電解用電極が、 導 電性基体の表面に形成された電極触媒表面層を備え、 この電極触媒 表面層は、 誘導体を 7 0 m o I %より多く含むので、 電極触媒表面 層を形成する誘導体が電解における触媒作用を活性化し、 酸素発生 を抑え、 オゾン又は活性酸素の発生に著しく貢献し、 オゾン は活 性酸素の発生量を向上させることができるようになる。
また、 本発明の電解水生成装置によれば、 電極触媒表面層は、 誘 電体として少なく ともタンタル酸化物を 7 0 m o I %含み、 貴金属 又は金属酸化物と して少なく とも白金を含むこと、 若しくは、 電極 触媒表面層は、 誘電体として少なく ともニオブ酸化物を 7 0 m o I %含み、 貴金属又は金属酸化物と して少なく ともルテニウム酸化物 を含むので、 電解における触媒作用を活性化し、 酸素発生を抑え、 より一層オゾンや活性酸素などの発生効率を向上させることができ るよつになる。
また、 本発明の電解水生成装置によれば、 前記電解用電極が、 貴 金属又は金属酸化物としての白金とタンタル酸化物の混合物を被覆 したチタンから構成されているので、 誘導体としてのタンタル酸化 物が触媒と して作用し、 酸素の発生を抑え、 オゾンや活性酸素の発 生に著しく貢献し、 これらオゾン又は活性酸素の発生効率を向上さ せることができるようになる。
また、 本発明の電解水生成装置によれば、 上記各発明に加えて、 吐出容器の電解用電極に外部から通電するための電源部を吐出容器 とは別体で備えたので、 吐出容器自体の重量を軽量化することがで き、 構造も簡素化することができるようになる。 また、 吐出容器自 体が軽量であるためよリー層使用性が向上される。
また、 本発明の電解水生成装置によれば、 前記各発明に加えて、 吐出容器は電解用電極に通電するための電源を一体に有するので、 構造が簡素化され、 故障発生を抑制することができるようになる。
また、 本発明の電解水生成装置によれば、 上記各発明に加えて、 電解用電極への通電を制御する制御装置を備え、 該制御装置は、 貯 留部内で生成される電解水の濃度を変更可能とされているので、 電 解水の使用目的に応じて、 オゾンや活性酸素の濃度を調整すること ができるようになる。
また、 本発明の電解水生成装置によれば、 上記に加えて、 制御装 置は電源部に設けられているので、 吐出容器をよリー層軽量化する ことができると共に、 構造を簡素化することができるようになる。 また、 本発明の電解水生成装置によれば、 前記制御装置が、 電解 用電極の極性を切り替えるので、 電解によリカソードとなる電解用 電極に生じるカルキ等の物質の固着を防止し、 電極の通電効率が低 下することによって電解効率が低下してしまう不都合を未然に回避 することができるようになる。
また、 本発明の電解水生成装置によれば、 上記各発明に加えて、 吐出容器は操作部を有し、 この操作部の操作に基づいて貯留部内で 生成された電解水を吐出部に押し出し、 スプレー式に吐出するので、 吐出容器の操作性を向上させることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 少なく とも表面に電極触媒を備え、 電解によって被処理水中 にオゾン又は活性酸素を発生させるための電解用電極であって、 前記電極触媒は誘電体を含み、 当該電極触媒の表面積のうち、 前 記誘電体が占有する表面積の割合が、 7 0 %よリ大きいことを特徴 とする電解用電極。
2 . 前記誘電体以外の前記電極触媒の表面には、 貴金属又は金属 酸化物が存在することを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の電解用 電極。
3 . 導電性基体の表面に形成された電極触媒表面層を備え、 電解 によつて被処理水中にオゾン又は活性酸素を発生させるための電解 用電極であつて、
前記電極触媒表面層は、 誘電体を 7 0 m o I o/oより多く含むこと を特徴とする電解用電極。
4 . 前記電極触媒表面層は、 貴金属又は金属酸化物を含むことを 特徴とする請求の範囲第 3項記載の電解用電極。
5 . 前記電極触媒表面層は、 誘電体と して少なく ともタンタル酸 化物を 7 0 m o 1 %含み、 前記貴金属又は金属酸化物と して少なく とも白金を含むこと、 若しくは、 前記電極触媒表面層は、 誘電体と して少なく ともニオブ酸化物を 7 O m o I <½含み、 貴金属又は金属 酸化物と して少なく ともルテニウム酸化物を含むことを特徴とする 請求の範囲第 3項又は第 4項記載の電解用電極。
6 . 前記導電性基体の表面にタンタル酸化物又はタンタル酸化物 前駆体、 若しくは、 ニオブ酸化物又はニオブ酸化物前駆体を含有す る表面層構成材を塗布した後、 前記導電性基体及び表面層構成材を 酸化性雰囲気中で熱処理することを特徴とする請求の範囲第 3項、 第 4項又は第 5項記載の電解用電極の製造方法。
7 . 前記導電性基体を金属タンタル又は金属タンタル合金、 若し くは、 金属ニオブ又は金属ニオブ合金と し、 当該導電性基体を酸化 して前記電極触媒表面層を形成することを特徴とする請求の範囲第 3項記載の電解用電極の製造方法。
8 . 電解槽内の被処理水に浸潰されるァノ一ド及ぴ力ソードを備 え、 請求の範囲第 1 項、 第 2項、 第 3項、 第 4項又は第 5項記載の 電解用電極を前記ァノ 一ドと して用いることを特徴とするオゾン又 は活性酸素を発生させる電解方法。
9 . 前記アノードと前記力ソード間を陽イオン交換膜にて区画し たことを特徴とする請求の範囲第 8項記載のオゾン又は活性酸素を 発生させる電解方法。
1 0 . 電解槽内の被処理水に浸漬されるァノ一ド及び力ソ一ドを 備え、 請求の範囲第 1 項、 第 2項、 第 3項、 第 4項又は第 5項記載 の電解用電極を前記ァノ一ド及び前記力ソードとして用いると共に、 前記被処理水中で前記ァノードと前記カ ソード間にパルス電圧を印 加することを特徴とするオゾン又は活性酸素を発生させる電解方法
1 1 - 被電解水を貯留する貯溜部と、 該貯溜部内に設けられて被 電解水に浸潰される一対若しくは、 複数の電解用電極と、 前記貯溜 部内の液体を外部に吐出するための吐出部とを有する携帯可能な吐 出容器を備え、
前記電解用電極間に電流を流し、 前記被電解水中にオゾン又は活 性酸素を生成することを特徴とする電解水生成装置。
1 2 . 前記電解用電極は、 少なく とも表面に電極触媒を備え、 該 電極触媒は誘導体を含み、 当該電極触媒の表面積のうち、 前記誘導 体が占有する表面積の割合が、 7 0 <½より大きいことを特徴とする 請求の範囲第 1 1項記載の電解水生成装置。
1 3 . 前記誘導体以外の前記電極触媒の表面には、 貴金属又は金 属酸化物が存在することを特徴とする請求の範囲第 1 2項記載の電 解水生成装置。
1 4 . 前記電解用電極は、 導電性基体の表面に形成された電極触 媒表面層を備え、 該電極触媒表面層は、 誘導体を 7 0 m o I %より 多く含むことを特徴とする請求の範囲第 1 1 項記載の電解水生成装 1 5 . 前記電極触媒表面層は、 誘電体と して少なく ともタンタル酸 化物を 7 0 m o I %含み、 前記貴金属又は金属酸化物と して少なく とも白金を含むこと、 若しくは、 前記電極触媒表面層は、 誘電体と して少なく ともニオブ酸化物を 7 0 m o I %含み、 貴金属又は金属 酸化物と して少なく ともルテニウム酸化物を含むことを特徴とする 請求の範囲第 1 4項記載の電解水生成装置。
1 6 . 前記電解用電極は、 貴金属又は金属酸化物としての白金と 誘導体と してのタンタル酸化物の混合物を被覆したチタンから構成 されていることを特徴とする請求の範囲第 1 1 項記載の電解水生成 装置。
1 7 . 前記吐出容器の電解用電極に外部から通電するための電源 部を前記吐出容器とは別体で備えたことを特徴とする請求の範囲第 1 1 項、 第 1 2項、 第 1 3項、 第 1 4項、 第 1 5項又は第 1 6項記 載の電解水生成装置。
1 8 . 前記吐出容器は前記電解用電極に通電するための電源を一 体に有することを特徴とする請求の範囲第 1 1 項、 第 1 2項、 第 1 3項、 第 1 4項、 第 1 5項又は第 1 6項記載の電解水生成装置。
1 9 . 前記電解用電極への通電を制御する制御装置を備え、 該制 御装置は、 前記貯溜部内で生成される電解水の濃度を変更可能とさ れていることを特徴とする請求の範囲第 1 1 項、 第 1 2項、 第 1 3 項、 第 1 4項、 第 1 5項、 第 1 6項、 第 1 7項又は第 1 8項記載の 電解水生成装置。
2 0 . 前記制御装置は前記電源部に設けられていることを特徴と する請求の範囲第 1 9項記載の電解水生成装置。
2 1 . 前記制御装置は、 前記電解用電極の極性を切り替えること を特徴とする請求の範囲第 1 9項又は第 2 0項記載の電解水生成装
2 2 . 前記吐出容器は操作部を有し、 該操作部の操作に基づいて 前記貯溜部内で生成された電解水を前記吐出部に押し出し、 スプレ 一式に吐出することを特徴とする請求の範囲第 1 1 項、 第 1 2項、 第 1 3項、 第 1 4項、 第 1 5項、 第 1 6項、 第 1 7項、 第 1 8項、 第 1 9項、 第 2 0項又は第 2 1 項記載の電解水生成装置。
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