オゾン水生成装置
【課題】高濃度オゾンガスを必要とせず、また、陽極電極や陰極電極の歪み、しわや剥がれを抑制でき、低水圧で、かつ、安全な低電圧直流で簡易にオゾン水を生成することができ、しかも小型化を図ることのできるオゾン水生成装置を提供する。
【解決手段】オゾン水生成装置１００は、原料水が流入する水管１と、水管１内に設けられて、陽イオン交換膜２１の一方の面に陽極電極２２を密着させ、他方の面に陰極電極２３を密着させてなる触媒電極２とを備えている。触媒電極２は、陽極電極２２面側と陰極電極２３面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成され、陽極電極２２と陰極電極２３との間に直流電圧を印加し、陽極電極２２面に水流を連続接触させる。
【解決手段】オゾン水生成装置１００は、原料水が流入する水管１と、水管１内に設けられて、陽イオン交換膜２１の一方の面に陽極電極２２を密着させ、他方の面に陰極電極２３を密着させてなる触媒電極２とを備えている。触媒電極２は、陽極電極２２面側と陰極電極２３面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成され、陽極電極２２と陰極電極２３との間に直流電圧を印加し、陽極電極２２面に水流を連続接触させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水の電気分解によりオゾン水を生成するオゾン水生成装置に関するものであり、特に中濃度のオゾン水で殺菌や脱臭に十分効果を発揮するオゾン水を生成するオゾン水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、産業用に普及しているオゾン水の製法は、大別して放電により生成したオゾンガスに溶解させるガス溶解法、電解により生成したオゾンガスを水に溶解させる電解ガス溶解法、電解面に原料水を直接接触させてオゾン水を生成させる直接電解法（例えば、特許文献１参照）の３方式が実用されている。
【特許文献１】特開平８−１３４６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、放電によるガス溶解法では、数万ｐｐｍの高濃度オゾンガスを必要とし、装置は大型で複雑なものとなり、また、危険な高濃度のオゾンガスの漏洩を防止しなければならないという問題があった。
また、直接電解法では微小な渦流を発生させるために高い水圧を必要とし、さらに強度の高い陽イオン交換膜を強度のある枠に緊定し、水圧の高い水流にも耐え得るジャケットが必要などの理由から、電解部は大型で高価なものであった。さらに、直接電解法において従来より使用されているオゾンを発生させる触媒電極は、陽イオン交換膜の一方の面に陽極電極、他方の面に陰極電極を圧接してなるものであり、このような触媒電極は平板状をなしている。そのため、乾いている膜を使用時に水に接触させると著しく膨張することがあり、このような平面電極においては膨張して歪みやしわが生じ、陽極電極と陰極電極との接触面が部分的に剥がれて、接触不良となる欠点があった。そこで、従来では濡れている膨張した膜を強固な枠に固定し、不使用時に膜が乾いて縮もうとする応力がかかっても耐え得る強度の固定枠が用いられている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高濃度オゾンガスを必要とせず、また、
陽極電極や陰極電極の歪み、しわや剥がれを抑制でき、低水圧で、かつ、安全な低電圧直流を印加するだけで簡易にオゾン水を生成することができ、しかも小型化を図ることのできるオゾン水生成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、例えば、図１〜図２に示すように、原料水が流入する水管１と、
前記水管内に設けられて、陽イオン交換膜２１の一方の面に陽極電極２２を密着させ、他方の面に陰極電極２３を密着させてなる触媒電極２とを備え、
前記触媒電極は、前記陽極電極面側と陰極電極面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成され、
前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加し、前記陽極電極面に水流を連続接触させることを特徴とする。
【０００５】
請求項１の発明によれば、触媒電極が陽極電極面側と陰極電極面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成されているので、山形状に折り曲げることで、折り曲げられた一辺の長さが短くなり、陽イオン交換膜、陽極電極及び陰極電極の密着性を高めることができる。その結果、従来の平板状の触媒電極に比べて水に濡らすことによる膨張や乾燥による収縮に起因する歪み、しわや剥がれを最小限に抑制することができる。したがって、従来のように強固な枠に固定するといったことがなく、簡易にオゾン水を生成することができる。
また、触媒電極を山形状に形成し、水流を陽極電極面に連続接触させることにより、触媒電極の凹凸をなした山形状を伝い渦流が発生し、オゾン気泡が発生するとともに原料水中にオゾン気泡が溶解してオゾン水が生成される。そのため、水管内の水流の圧力を低圧とすることができる。
さらには、上述のように山形状に形成することにより密着性の高い触媒電極とすることで、電流効率が良好となるので、陽極電極と陰極電極との間に印加する電圧を低くすることができる。
したがって、低電圧の直流を印加するだけで、本発明の中濃度のオゾン水を容易に得ることができる。さらには、装置の小型化も図ることができる。
【０００６】
請求項２の発明は、例えば、図１〜図２に示すように、請求項１に記載のオゾン水生成装置１００において、
前記水管は断面視略矩形状をなしており、
前記触媒電極は、前記水管を形成する内壁面に沿って設けられ、
前記陽極電極が水管の中心側を向き、前記陰極電極が前記水管を形成する壁面（例えば、水管１の底面１a）側を向くように配置されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明によれば、触媒電極は、陽極電極が水管の中心側を向き、陰極電極が水管を形成する壁面側を向くように水管を形成する内壁面に沿って設けられているので、陽極電極面に原料水の多くが接触するようになり、オゾン水生成効率を向上させることができる。
【０００８】
請求項３の発明は、例えば、図３に示すように、請求項１に記載のオゾン水生成装置１００Ａにおいて、
前記水管１Ａは断面視略円形状をなしており、
前記触媒電極２Ａは、前記水管の内周面に沿って略円筒状に設けられ、
前記陽極電極が前記水管の円筒中心側を向き、前記陰極電極が前記水管を形成する内周面側を向くように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明によれば、触媒電極は、陽極電極が水管の円筒中心側を向き、陰極電極が水管を形成する内周面側を向くように水管を形成する内周面に沿って略円筒状に設けられているので、陽極電極面に原料水の多くが接触するようになり、オゾン水生成効率を向上させることができる。
【００１０】
請求項４の発明は、例えば、図３に示すように、請求項３に記載のオゾン水生成装置において、
前記水管内で、前記水管の内周面に沿って旋回する水流を発生させて前記触媒電極に水流を連続接触させる旋回水流発生手段（例えば、回転子４Ａ）が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明によれば、水管の内周面に沿って旋回する水流を発生させて触媒電極に水流を連続接触させる旋回水流発生手段が設けられているので、この旋回水流発生手段によって水流が触媒電極に螺旋状に接触して、オゾン水生成効率をより向上させることができる。また、この点においても水管内の水圧をより低圧とすることができ、陽極電極と陰極電極間に印加する電圧をより低くすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、触媒電極が陽極電極面側と陰極電極面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成されているので、触媒電極の密着性が良好となり、膨張や乾燥による収縮に起因する歪み、しわや剥がれを最小限に抑制することができる。よって、従来のような強固な枠を必要とせずに簡易にオゾン水を生成することができる。また、このような触媒電極に水流を連続接触させることにより、触媒電極の凹凸をなした山形状を伝い渦流が発生し、オゾン気泡が発生するとともに原料水中にオゾン気泡が溶解してオゾン水が生成されるので、水管内の水流の圧力を低圧とすることができ、また、印加する電圧を低くすることができる。その上、装置の小型化も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の第一及び第二の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［第一の実施の形態］
図１(a)は、第一の実施の形態のオゾン水生成装置１００の概略斜視図、図１(b)は、(a)における切断線Ｉ−Ｉに沿って切断した際の矢視断面図である。
図１に示すように、オゾン水生成装置１００は、原料水（例えば、水）が流入される水管１内に触媒電極２を配置して構成されたもので、触媒電極２に直流電圧を印加することによってオゾン気泡を発生させて、そのオゾン気泡を水に溶解させることによりオゾン水を生成する装置である。
水管１は、左右に長尺でその左右両端が閉塞された断面視略矩形状の管であり、長手方向に延びる一方の側面に水管１内に原料水を流入するための流入管４１が設けられ、他方の側面に水管１内で生成されたオゾン水を流出するための流出管４２が設けられている。
【００１４】
流入管４１は、例えば、原料水が貯留されたタンクに接続された低吐出圧の小型ポンプや、水道栓に連結されている。また、流出管４２は、水管１内で生成されたオゾン水を貯留するタンクに接続するためのポンプや、水管１内で生成されたオゾン水を噴出させるノズル等に連結されている。
水管１内には、流入管４１によって原料水が流入されており、流入管４１から流出管４２へと水流が発生している。
【００１５】
図２は、触媒電極２の要部であり、図１(a)の切断線Ｉ‐Ｉに沿って切断した際の矢視
断面図である。なお、図１に示す触媒電極２は、図面の関係上、陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３の詳細な図示はしていない。
図２に示すように、触媒電極２は、陽イオン交換膜２１の一方の面に陽極電極２２を密着させ、他方の面に陰極電極２３を密着させてなるもので、陽極電極面２２側と陰極電極２３面側とで交互に凸となるように折り曲げられて、側面視略山形状をなしている。折り曲げ角度は約６０度になっており、折り曲げられた各一辺の長さがほぼ等しくなっている。
そして、このような触媒電極２は、図１に示すように、陽極電極２２面が上側を向くように水管１の底面１aに平行となるように固定されており、陽極電極２２面が水管１の中心側を向き、陰極電極２３面が水管１を形成する底面１a側を向くように配置されている。このように触媒電極２を配置することにより、流入管４１から水管１内に流入された原料水の大部分が陽極電極２２面に連続接触して流れる第一の流路３１と、流入管４１から水管１内に流入された原料水の一部が分岐して陰極電極２３面と水管１の底面１aとの間を陰極電極２３面と連続接触して流れる第二の流路３２とに仕切られている。
また、陽極電極２２と陰極電極２３との間には、電源装置（図示略）の出力端２４が電気的に連結され、直流電圧が印加されるように構成されている。すなわち、陽極電極２２及び陰極電極２３は、各電極２２、２３に導線を介して電源装置に連結されている。印加する直流電圧は、例えば、９〜１５ボルト（Ｖ）が好ましい。
【００１６】
陽イオン交換膜２１としては、従来公知のものを使用することができ、発生するオゾンに耐久性の強いフッ素系陽イオン交換膜を使用することができ、例えば厚さ１００〜２５０ミクロンが好ましい。
【００１７】
陽極電極２２としてはオゾン発生触媒機能を有した金属を使用し、純粋なオゾン水を得るため白金又は白金被覆金属の電極を使用することが好ましく、特に、本発明ではチタンに白金を被覆した金属を使用することが好ましい。
一方、陰極電極２３としては塩化銀層を有する銀又は銀被覆金属を使用する。塩化銀はオゾン測定の比較電極としても使われており、毒性なく安定してカソード電位の維持を行い、陽極電極２２において安定してオゾンを発生できるものである。また、被覆処理としては、例えばメッキや電着等により行うことができる。
【００１８】
このような陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３は、それぞれ密着されて山形状となるように折り曲げられており、山形状の各辺部で締結用のテフロン（登録商標）リベット２５（図２参照）によって陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３が締結されることによって触媒電極２とされている。なお、陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３を締結するための部材としては絶縁性のもであれば他のものを使用しても構わない。
また、触媒電極２の水管１への固定方法としては、特に限定されるものではなく、耐オゾン性の材料からなる取付部材（図示略）によって水管１に固定すれば良い。
【００１９】
次に、オゾン水生成装置１００の作用について説明する。
流入管４１から水管１内に原料水を流入させて、水管１内に流入管４１から流出管４２へと流れる水流を発生させておく。ここで、原料水は、第一の流路３１を流れて陽極電極２２に接触し流出管４２側へと流れるとともに、その一部は第二の流路３２を流れて陰極電極２３に接触した後に流出管４２側へと流れる。
そして、電源装置を駆動させることによって陽極電極２２及び陰極電極２３間に所定の電圧を印加する。この通電により原料水が電気分解されて、陽極電極２２側にはオゾン気泡が発生し、陰極電極２３側には水素気泡が発生する。
【００２０】
また、第一の流路３１では水流が発生しており、触媒電極２が山形状となっているので、水流が山形状を伝い、その山形状の凹凸によって流れの方向が複雑に変わり渦流となる。そのため、陽極電極２２側では、発生したオゾン気泡をいち早く水中に取り込んで溶解させることによってオゾン水を生成し、陽極電極２２と陽イオン交換膜２１との間（正確には陽極電極２２と陰極電極２３との間）に電流が多く流れる状態を確保することになる。
【００２１】
一方、第二の流路３２においても水流が発生しているため、陰極電極３１側において、水流は陽極電極２２と同様に陰極電極２３の山形状を伝い、その山形状の凹凸によって流れの方向が複雑に変わり渦流となる。そのため、陰極電極２３で発生した水素気泡は陰極電極２３から離されてその浮力によって、水面へと上昇し、水素ガスとして系外に放出されるか、あるいは一部は流水中に取り込まれて水素懸濁水として第二の流路３２から第一の流路３１へと流れ、オゾン水と混合される。
以上のようにしてオゾン水が生成されると、オゾン水は流出管４２から流出される。
【００２２】
以上、本発明の第一の実施の形態によれば、触媒電極２が陽極電極２２面側と陰極電極２３面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成されているので、折り曲げられた一辺の長さが短くなり、陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３の密着性を高めることができ、膨張や乾燥による収縮に起因する歪み、しわや剥がれを最小限に抑制することができる。したがって、従来のように強固な枠に固定するといったことがなく、簡易にオゾン水を生成することができる。
また、触媒電極２を山形状に形成し、水流を陽極電極２２面に連続接触させることにより、触媒電極２の凹凸をなした山形状を伝い渦流が発生し、オゾン気泡が発生するとともに原料水中にオゾン気泡が溶解してオゾン水が生成される。そのため、水管１内の水流の圧力を低圧とすることができる。
さらには、上述のように山形状に形成することにより密着性の高い触媒電極２とすることができるので、電流効率が良好となり、その結果、陽極電極２２と陰極電極２３との間に印加する電圧を低くすることができる。
したがって、流入管４１を家庭用の水道栓、又はタンクに接続された低吐出圧の小型ポンプに接続して、低電圧の直流を印加するだけで、本発明の中濃度のオゾン水を容易に得ることができる。また、水圧の高い水流にも耐え得るジャケット等も必要がなく、装置１００が小型となりコストを低減できる。
さらに、触媒電極２は、陽極電極２２が水管１の中心側を向き、陰極電極２３が水管１を形成する底面１a側を向くように配置されているので、陽極電極２２面に原料水の多くが接触するようになり、オゾン水生成効率を向上させることができる。
【００２３】
［第二の実施の形態］
図３(a)は、第ニの実施の形態のオゾン水生成装置１００Ａの概略斜視図、図３(b)は、(a)における切断線III−IIIに沿って切断した際の矢視断面図である。なお、図３に示す
触媒電極２Ａは図面の関係上、陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３の詳細な図示はしていない。
第二の実施の形態のオゾン水生成装置１００Ａは、第一の実施の形態のオゾン水生成装置１００の水管１と形状が異なっている。水管１Ａは、左右に長尺でその左右両端が閉塞された断面視略円形状の管であり、長手方向一方の側面に流入管４１Ａ、他方の側面に流出管４２Ａが取り付けられている。
流入管４１Ａ及び流出管４２Ａは、第一の実施の形態と同様に水管１Ａに取り付けられており、水管１Ａ内には、流入管４１Ａによって原料水が流入されており、流入管４１Ａから流出管４２Ａへと水流が発生している。
【００２４】
触媒電極２Ａは、第一の実施の形態の触媒電極２と同様であり、図２に示すように陽イオン交換膜２１の一方の面に陽極電極２２を密着させ、他方の面に陰極電極２３を密着させてなるもので、陽極電極２２面側と陰極電極２３面側とで交互に凸となるように折り曲げられて、側面視略山形状をなしている。折り曲げ角度は約６０度になっており、折り曲げられた各一辺の長さがほぼ等しくなっている。
そして、このような触媒電極２Ａは、水管１Ａの内周面に沿って略円筒状に巻いて固定されており、陽極電極２２面が水管１Ａの円筒中心側を向き、陰極電極２３面が水管１Ａを形成する内周面側を向くように配置されている。
水管１Ａ内の固定方法としては、例えば、水管１Ａの内周面から陰極電極２３に向けて所定箇所に棒状の取付部材（図示略）を設けて、これによって支持するように固定すれば良い。ここで使用する取付部材は、耐オゾン性の材料からなるものが好ましい。
このように触媒電極２Ａを配置することにより、流入管４１Ａから水管１Ａ内に流入された原料水の大部分が陽極電極２２面に連続接触して流れる第一の流路３１Ａと、流入管４１Ａから水管１Ａ内に流入された原料水の一部が分岐して陰極電極２３面と水管１Ａの内周面との間を陰極電極２３面と連続接触して流れる第二の流路３２Ａとに仕切られている。
また、陽極電極２２と陰極電極２３との間には、第一の実施の形態と同様に電源装置（図示略）の出力端２４が電気的に連結され、直流電圧が印加されるように構成されている。
【００２５】
なお、触媒電極２Ａを構成する陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３の材料等は第一の実施の形態と同様のためその説明を省略する。
【００２６】
また、水管１Ａ内には、流入管４１Ａ側から流出管４２Ａ側に流れる水流が螺旋状に旋回するように、回転子４Ａ（図３(b)のみ図示）（旋回水流発生手段）が設けられている。回転子４Ａとしては、例えばテフロン製のスパイラル羽根部材が挙げられる。
【００２７】
次に、上述の構成をなしたオゾン水生成装置１００Ａの作用について説明する。
まず、水管１Ａに原料水が流入すると、上記回転子４Ａにより水流が旋回運動を行う。
そして、電源装置を駆動させることによって陽極電極２２及び陰極電極２３間に所定の電圧を印加する。この通電により原料水が電気分解されて、陽極電極２２表面にはオゾン気泡が発生し、陰極電極２３表面には水素気泡が発生する。
【００２８】
また、第一の流路３１Ａでは螺旋状に水流が発生しており、触媒電極２Ａが山形状となっているので、水流が山形状を伝い、その山形形状の凹凸によって流れの方向が複雑に変わり渦流となる。そのため、陽極電極２２側では、発生したオゾン気泡をいち早く水中に取り込んで溶解させることによってオゾン水を生成し、陽極電極２３と陽イオン交換膜２１との間（正確には陽極電極２２と陰極電極２３との間）に電流が多く流れる状態を確保することになる。
【００２９】
一方、第二の流路３２Ａにおいても螺旋状に水流が発生しているため、陰極電極２３側において、水流は陽極電極２２と同様に陰極電極２３の山形状を伝い、その山形状の凹凸によって流れの方向が複雑に変わり渦流となる。そのため、陰極電極２３で発生した水素気泡は陰極電極２３から離されてその浮力によって、水面へと上昇し、水素ガスとして系外に放出されるか、あるいは一部は流水中に取り込まれて水素懸濁水として第二の流路３２Ａから第一の流路３１Ａへと流れ、オゾン水と混合される。
以上のようにしてオゾン水が生成されると、オゾン水は流出管４２Ａから流出される。
【００３０】
以上、本発明の第二の実施の形態によれば、触媒電極２Ａが陽極電極２２面側と陰極電極２３面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成されているので、折り曲げられた一辺の長さが短くなり、陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３の密着性を高めることができ、膨張や乾燥による収縮に起因する歪み、しわや剥がれを最小限に抑制することができる。したがって、従来のように強固な枠に固定するといったことがなく、簡易にオゾン水を生成することができる。
また、触媒電極２Ａを山形状に形成し、水流を陽極電極２２面に連続接触させることにより、触媒電極２Ａの凹凸をなした山形状を伝い渦流が発生し、オゾン気泡が発生するとともに原料水中にオゾン気泡が溶解してオゾン水が生成される。そのため、水管１Ａ内の水流の圧力を低圧とすることができる。
さらには、上述のように山形状に形成することにより密着性の高い触媒電極２Ａとすることができるので、電流効率が良好となり、その結果、陽極電極２２と陰極電極２３との間に印加する電圧を低くすることができる。
したがって、流入管４１Ａを家庭用の水道栓、又はタンクに接続された低吐出圧の小型ポンプに接続して、低電圧の直流を印加するだけで、本発明の中濃度のオゾン水を容易に得ることができる。また、水圧の高い水流にも耐え得るジャケット等も必要がなく、装置１００Ａが小型となりコストを低減できる。
さらに、触媒電極２Ａは、陽極電極２２が水管１Ａの円筒中心側を向き、陰極電極２３が水管１Ａを形成する内周面側を向くように配置されているので、陽極電極２２面に原料水の多くが接触するようになり、オゾン水生成効率を向上させることができる。
また、水管１Ａの内周面に沿って旋回する水流を発生させて触媒電極２Ａに水流を連続接触させる回転子４Ａが設けられているので、これらによって水流が触媒電極２Ａに螺旋状に接触して、オゾン水生成効率をより向上させることができ、この点においても、水管１Ａ内の水圧を低圧で、また、陽極電極２２と陰極電極２３間に印加する電圧を低くすることができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記第一及び第二の実施の形態において、陰極電極２３で発生した水素を第二の流路３２，３２Ａから第一の流路３１，３１Ａに流れないように第二の流路３２，３２Ａに別の流路を形成して、第一の流路３１，３１Ａを流れるオゾン水と混合しないように構成しても構わない。
【００３２】
また、水管１，１Ａ内のオゾン濃度を検出する濃度検出センサを設け、検出したオゾン濃度に基づいて電源装置が触媒電極２，２Ａへの通電を制御するように構成しても良い。
具体的に、濃度検出センサは、検出電極と電位測定の基準となる比較電極、これら検出電極及び比較電極の一方の端部に結線して電位を測定する電位差計等から構成し、検出電極及び比較電極の先端部（他方の端部）を水管内の溶液中に浸し、検出電極のオゾン濃度変化による検出電極と比較電極との電位差を検出して濃度を測定するものとする。
検出電極としては、例えば白金や金等からなる電極を使用し、比較電極としては銀／塩化銀を使用することが好ましい。このようにして検出されたオゾン濃度と、予め設定されたオゾン濃度とが一致するように電源装置が陽極電極２２及び陰極電極２３間の電圧を制御する。
【００３３】
また、触媒電極２，２Ａの折り曲げ角度は約６０度としたが、山形状になっていれば良く、適宜変更可能である。
第一の実施の形態において、触媒電極２は、水管１の底面１aに対して平行となるように、陽極電極２２面を上側にして陰極電極２３面を水管１の底面１aに固定するとしたが、触媒電極２の配置方法はこれに限定されるものではなく、例えば、触媒電極２が水管１の長手方向側面に対して平行となるように、陰極電極２３面が水管１の長手方向側面側を向き、陽極電極２２面が水管１の短手方向中心部側を向くように、水管１の側面に固定しても良い。
さらに、水管１，１Ａの形状は原料水が流入され触媒電極２，２Ａを設けることができれば良いので、断面視略矩形状や略円形状以外の三角形状等であっても構わない。
【００３４】
ここで、上述した第一及び第二の実施の形態のオゾン水生成装置１００，１００Ａを使用してオゾン水を生成した場合の効果について実施例を挙げて説明する。
第一の実施の形態のオゾン水生成装置１００Ａを使用した場合においては、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、１０ｃｍ2の白金被覆チタン製のマイクログレーチングを陽極電極２２とし、同寸法のデュポン製ナフイオン３２４の陽イオン交換膜２１を重ね、さらに同寸法の銀製金網を陰極電極２３として密着させ、５カ所に細いテフロン製リベットで締結して固定したものを、図１及び図２に示すように一辺が１０ｍｍで折り曲げ角度が６０度となるように連続した山形状に形成した。そして、この触媒電極２を断面が１０×１０ｃｍの水管１内に配置して、約１．５Ｌ／分の水を流し、陽極電極２２と陰極電極２３間に１２Ｖの直流を印加したところ、約３．５Ａの電流が流れ、流出管４２付近におけるオゾン濃度は１．５ｐｐｍを示した。
【００３５】
第二の実施の形態のオゾン水生成装置１００Ａを使用した場合においては、幅３０ｍｍ、長さ７０ｍｍで、上記と同様の材料を使用して重ね合わせて固定し、一辺が５ｍｍで折り曲げ角度が６０度となるように連続した山形状に触媒電極２Ａを形成した。そして、図３に示すように内径が２５ｍｍの水管１Ａの内周面に巻いて固定し、その内部にテフロン製の外径１０ｍｍ、ピッチ２０ｍｍのスパイラル状羽根４Ａを挿入して水流に旋回水流を発生させた。水管１Ａ内には２Ｌ／分の水を流し、陽極電極２２と陰極電極２３間に１２Ｖの直流を印加したところ、約７Ａの電流が流れ、流出管４２Ａ付近におけるオゾン濃度は２．８ｐｐｍを示した。
【００３６】
上述の実施例から明らかなように、１２Ｖで数Ａの安全な低電圧直流を印加するだけで、本発明の目的とする１〜３ｐｐｍのオゾン水を得ることができ、さらに水管１，１Ａ内の圧力抵抗も従来の方法に比べてはるかに低いことが認められた。よって、小型の直流電源又は小型のバッテリーがあれば運転でき、また、家庭用の水道栓に直結させ、あるいは低吐出圧の小型ポンプに接続することによりオゾン水を簡易に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】(a)は、第一の実施の形態のオゾン水生成装置１００の概略斜視図、 (b)は、(a)における切断線Ｉ−Ｉに沿って切断した際の矢視断面図である。
【図２】触媒電極２の要部であり、図１(a)の切断線Ｉ−Ｉに沿って切断した際の矢視断面図である。
【図３】(a)は、第二の実施の形態のオゾン水生成装置１００Ａの概略斜視図、 (b)は、(a)における切断線III−IIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 水管
１a 底面
２、２Ａ 触媒電極
４Ａ 回転子
２１ 陽イオン交換膜
２２ 陽極電極
２３ 陰極電極
１００、１００Ａ オゾン水生成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水の電気分解によりオゾン水を生成するオゾン水生成装置に関するものであり、特に中濃度のオゾン水で殺菌や脱臭に十分効果を発揮するオゾン水を生成するオゾン水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、産業用に普及しているオゾン水の製法は、大別して放電により生成したオゾンガスに溶解させるガス溶解法、電解により生成したオゾンガスを水に溶解させる電解ガス溶解法、電解面に原料水を直接接触させてオゾン水を生成させる直接電解法（例えば、特許文献１参照）の３方式が実用されている。
【特許文献１】特開平８−１３４６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、放電によるガス溶解法では、数万ｐｐｍの高濃度オゾンガスを必要とし、装置は大型で複雑なものとなり、また、危険な高濃度のオゾンガスの漏洩を防止しなければならないという問題があった。
また、直接電解法では微小な渦流を発生させるために高い水圧を必要とし、さらに強度の高い陽イオン交換膜を強度のある枠に緊定し、水圧の高い水流にも耐え得るジャケットが必要などの理由から、電解部は大型で高価なものであった。さらに、直接電解法において従来より使用されているオゾンを発生させる触媒電極は、陽イオン交換膜の一方の面に陽極電極、他方の面に陰極電極を圧接してなるものであり、このような触媒電極は平板状をなしている。そのため、乾いている膜を使用時に水に接触させると著しく膨張することがあり、このような平面電極においては膨張して歪みやしわが生じ、陽極電極と陰極電極との接触面が部分的に剥がれて、接触不良となる欠点があった。そこで、従来では濡れている膨張した膜を強固な枠に固定し、不使用時に膜が乾いて縮もうとする応力がかかっても耐え得る強度の固定枠が用いられている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高濃度オゾンガスを必要とせず、また、
陽極電極や陰極電極の歪み、しわや剥がれを抑制でき、低水圧で、かつ、安全な低電圧直流を印加するだけで簡易にオゾン水を生成することができ、しかも小型化を図ることのできるオゾン水生成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、例えば、図１〜図２に示すように、原料水が流入する水管１と、
前記水管内に設けられて、陽イオン交換膜２１の一方の面に陽極電極２２を密着させ、他方の面に陰極電極２３を密着させてなる触媒電極２とを備え、
前記触媒電極は、前記陽極電極面側と陰極電極面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成され、
前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加し、前記陽極電極面に水流を連続接触させることを特徴とする。
【０００５】
請求項１の発明によれば、触媒電極が陽極電極面側と陰極電極面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成されているので、山形状に折り曲げることで、折り曲げられた一辺の長さが短くなり、陽イオン交換膜、陽極電極及び陰極電極の密着性を高めることができる。その結果、従来の平板状の触媒電極に比べて水に濡らすことによる膨張や乾燥による収縮に起因する歪み、しわや剥がれを最小限に抑制することができる。したがって、従来のように強固な枠に固定するといったことがなく、簡易にオゾン水を生成することができる。
また、触媒電極を山形状に形成し、水流を陽極電極面に連続接触させることにより、触媒電極の凹凸をなした山形状を伝い渦流が発生し、オゾン気泡が発生するとともに原料水中にオゾン気泡が溶解してオゾン水が生成される。そのため、水管内の水流の圧力を低圧とすることができる。
さらには、上述のように山形状に形成することにより密着性の高い触媒電極とすることで、電流効率が良好となるので、陽極電極と陰極電極との間に印加する電圧を低くすることができる。
したがって、低電圧の直流を印加するだけで、本発明の中濃度のオゾン水を容易に得ることができる。さらには、装置の小型化も図ることができる。
【０００６】
請求項２の発明は、例えば、図１〜図２に示すように、請求項１に記載のオゾン水生成装置１００において、
前記水管は断面視略矩形状をなしており、
前記触媒電極は、前記水管を形成する内壁面に沿って設けられ、
前記陽極電極が水管の中心側を向き、前記陰極電極が前記水管を形成する壁面（例えば、水管１の底面１a）側を向くように配置されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明によれば、触媒電極は、陽極電極が水管の中心側を向き、陰極電極が水管を形成する壁面側を向くように水管を形成する内壁面に沿って設けられているので、陽極電極面に原料水の多くが接触するようになり、オゾン水生成効率を向上させることができる。
【０００８】
請求項３の発明は、例えば、図３に示すように、請求項１に記載のオゾン水生成装置１００Ａにおいて、
前記水管１Ａは断面視略円形状をなしており、
前記触媒電極２Ａは、前記水管の内周面に沿って略円筒状に設けられ、
前記陽極電極が前記水管の円筒中心側を向き、前記陰極電極が前記水管を形成する内周面側を向くように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明によれば、触媒電極は、陽極電極が水管の円筒中心側を向き、陰極電極が水管を形成する内周面側を向くように水管を形成する内周面に沿って略円筒状に設けられているので、陽極電極面に原料水の多くが接触するようになり、オゾン水生成効率を向上させることができる。
【００１０】
請求項４の発明は、例えば、図３に示すように、請求項３に記載のオゾン水生成装置において、
前記水管内で、前記水管の内周面に沿って旋回する水流を発生させて前記触媒電極に水流を連続接触させる旋回水流発生手段（例えば、回転子４Ａ）が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明によれば、水管の内周面に沿って旋回する水流を発生させて触媒電極に水流を連続接触させる旋回水流発生手段が設けられているので、この旋回水流発生手段によって水流が触媒電極に螺旋状に接触して、オゾン水生成効率をより向上させることができる。また、この点においても水管内の水圧をより低圧とすることができ、陽極電極と陰極電極間に印加する電圧をより低くすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、触媒電極が陽極電極面側と陰極電極面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成されているので、触媒電極の密着性が良好となり、膨張や乾燥による収縮に起因する歪み、しわや剥がれを最小限に抑制することができる。よって、従来のような強固な枠を必要とせずに簡易にオゾン水を生成することができる。また、このような触媒電極に水流を連続接触させることにより、触媒電極の凹凸をなした山形状を伝い渦流が発生し、オゾン気泡が発生するとともに原料水中にオゾン気泡が溶解してオゾン水が生成されるので、水管内の水流の圧力を低圧とすることができ、また、印加する電圧を低くすることができる。その上、装置の小型化も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の第一及び第二の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［第一の実施の形態］
図１(a)は、第一の実施の形態のオゾン水生成装置１００の概略斜視図、図１(b)は、(a)における切断線Ｉ−Ｉに沿って切断した際の矢視断面図である。
図１に示すように、オゾン水生成装置１００は、原料水（例えば、水）が流入される水管１内に触媒電極２を配置して構成されたもので、触媒電極２に直流電圧を印加することによってオゾン気泡を発生させて、そのオゾン気泡を水に溶解させることによりオゾン水を生成する装置である。
水管１は、左右に長尺でその左右両端が閉塞された断面視略矩形状の管であり、長手方向に延びる一方の側面に水管１内に原料水を流入するための流入管４１が設けられ、他方の側面に水管１内で生成されたオゾン水を流出するための流出管４２が設けられている。
【００１４】
流入管４１は、例えば、原料水が貯留されたタンクに接続された低吐出圧の小型ポンプや、水道栓に連結されている。また、流出管４２は、水管１内で生成されたオゾン水を貯留するタンクに接続するためのポンプや、水管１内で生成されたオゾン水を噴出させるノズル等に連結されている。
水管１内には、流入管４１によって原料水が流入されており、流入管４１から流出管４２へと水流が発生している。
【００１５】
図２は、触媒電極２の要部であり、図１(a)の切断線Ｉ‐Ｉに沿って切断した際の矢視
断面図である。なお、図１に示す触媒電極２は、図面の関係上、陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３の詳細な図示はしていない。
図２に示すように、触媒電極２は、陽イオン交換膜２１の一方の面に陽極電極２２を密着させ、他方の面に陰極電極２３を密着させてなるもので、陽極電極面２２側と陰極電極２３面側とで交互に凸となるように折り曲げられて、側面視略山形状をなしている。折り曲げ角度は約６０度になっており、折り曲げられた各一辺の長さがほぼ等しくなっている。
そして、このような触媒電極２は、図１に示すように、陽極電極２２面が上側を向くように水管１の底面１aに平行となるように固定されており、陽極電極２２面が水管１の中心側を向き、陰極電極２３面が水管１を形成する底面１a側を向くように配置されている。このように触媒電極２を配置することにより、流入管４１から水管１内に流入された原料水の大部分が陽極電極２２面に連続接触して流れる第一の流路３１と、流入管４１から水管１内に流入された原料水の一部が分岐して陰極電極２３面と水管１の底面１aとの間を陰極電極２３面と連続接触して流れる第二の流路３２とに仕切られている。
また、陽極電極２２と陰極電極２３との間には、電源装置（図示略）の出力端２４が電気的に連結され、直流電圧が印加されるように構成されている。すなわち、陽極電極２２及び陰極電極２３は、各電極２２、２３に導線を介して電源装置に連結されている。印加する直流電圧は、例えば、９〜１５ボルト（Ｖ）が好ましい。
【００１６】
陽イオン交換膜２１としては、従来公知のものを使用することができ、発生するオゾンに耐久性の強いフッ素系陽イオン交換膜を使用することができ、例えば厚さ１００〜２５０ミクロンが好ましい。
【００１７】
陽極電極２２としてはオゾン発生触媒機能を有した金属を使用し、純粋なオゾン水を得るため白金又は白金被覆金属の電極を使用することが好ましく、特に、本発明ではチタンに白金を被覆した金属を使用することが好ましい。
一方、陰極電極２３としては塩化銀層を有する銀又は銀被覆金属を使用する。塩化銀はオゾン測定の比較電極としても使われており、毒性なく安定してカソード電位の維持を行い、陽極電極２２において安定してオゾンを発生できるものである。また、被覆処理としては、例えばメッキや電着等により行うことができる。
【００１８】
このような陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３は、それぞれ密着されて山形状となるように折り曲げられており、山形状の各辺部で締結用のテフロン（登録商標）リベット２５（図２参照）によって陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３が締結されることによって触媒電極２とされている。なお、陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３を締結するための部材としては絶縁性のもであれば他のものを使用しても構わない。
また、触媒電極２の水管１への固定方法としては、特に限定されるものではなく、耐オゾン性の材料からなる取付部材（図示略）によって水管１に固定すれば良い。
【００１９】
次に、オゾン水生成装置１００の作用について説明する。
流入管４１から水管１内に原料水を流入させて、水管１内に流入管４１から流出管４２へと流れる水流を発生させておく。ここで、原料水は、第一の流路３１を流れて陽極電極２２に接触し流出管４２側へと流れるとともに、その一部は第二の流路３２を流れて陰極電極２３に接触した後に流出管４２側へと流れる。
そして、電源装置を駆動させることによって陽極電極２２及び陰極電極２３間に所定の電圧を印加する。この通電により原料水が電気分解されて、陽極電極２２側にはオゾン気泡が発生し、陰極電極２３側には水素気泡が発生する。
【００２０】
また、第一の流路３１では水流が発生しており、触媒電極２が山形状となっているので、水流が山形状を伝い、その山形状の凹凸によって流れの方向が複雑に変わり渦流となる。そのため、陽極電極２２側では、発生したオゾン気泡をいち早く水中に取り込んで溶解させることによってオゾン水を生成し、陽極電極２２と陽イオン交換膜２１との間（正確には陽極電極２２と陰極電極２３との間）に電流が多く流れる状態を確保することになる。
【００２１】
一方、第二の流路３２においても水流が発生しているため、陰極電極３１側において、水流は陽極電極２２と同様に陰極電極２３の山形状を伝い、その山形状の凹凸によって流れの方向が複雑に変わり渦流となる。そのため、陰極電極２３で発生した水素気泡は陰極電極２３から離されてその浮力によって、水面へと上昇し、水素ガスとして系外に放出されるか、あるいは一部は流水中に取り込まれて水素懸濁水として第二の流路３２から第一の流路３１へと流れ、オゾン水と混合される。
以上のようにしてオゾン水が生成されると、オゾン水は流出管４２から流出される。
【００２２】
以上、本発明の第一の実施の形態によれば、触媒電極２が陽極電極２２面側と陰極電極２３面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成されているので、折り曲げられた一辺の長さが短くなり、陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３の密着性を高めることができ、膨張や乾燥による収縮に起因する歪み、しわや剥がれを最小限に抑制することができる。したがって、従来のように強固な枠に固定するといったことがなく、簡易にオゾン水を生成することができる。
また、触媒電極２を山形状に形成し、水流を陽極電極２２面に連続接触させることにより、触媒電極２の凹凸をなした山形状を伝い渦流が発生し、オゾン気泡が発生するとともに原料水中にオゾン気泡が溶解してオゾン水が生成される。そのため、水管１内の水流の圧力を低圧とすることができる。
さらには、上述のように山形状に形成することにより密着性の高い触媒電極２とすることができるので、電流効率が良好となり、その結果、陽極電極２２と陰極電極２３との間に印加する電圧を低くすることができる。
したがって、流入管４１を家庭用の水道栓、又はタンクに接続された低吐出圧の小型ポンプに接続して、低電圧の直流を印加するだけで、本発明の中濃度のオゾン水を容易に得ることができる。また、水圧の高い水流にも耐え得るジャケット等も必要がなく、装置１００が小型となりコストを低減できる。
さらに、触媒電極２は、陽極電極２２が水管１の中心側を向き、陰極電極２３が水管１を形成する底面１a側を向くように配置されているので、陽極電極２２面に原料水の多くが接触するようになり、オゾン水生成効率を向上させることができる。
【００２３】
［第二の実施の形態］
図３(a)は、第ニの実施の形態のオゾン水生成装置１００Ａの概略斜視図、図３(b)は、(a)における切断線III−IIIに沿って切断した際の矢視断面図である。なお、図３に示す
触媒電極２Ａは図面の関係上、陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３の詳細な図示はしていない。
第二の実施の形態のオゾン水生成装置１００Ａは、第一の実施の形態のオゾン水生成装置１００の水管１と形状が異なっている。水管１Ａは、左右に長尺でその左右両端が閉塞された断面視略円形状の管であり、長手方向一方の側面に流入管４１Ａ、他方の側面に流出管４２Ａが取り付けられている。
流入管４１Ａ及び流出管４２Ａは、第一の実施の形態と同様に水管１Ａに取り付けられており、水管１Ａ内には、流入管４１Ａによって原料水が流入されており、流入管４１Ａから流出管４２Ａへと水流が発生している。
【００２４】
触媒電極２Ａは、第一の実施の形態の触媒電極２と同様であり、図２に示すように陽イオン交換膜２１の一方の面に陽極電極２２を密着させ、他方の面に陰極電極２３を密着させてなるもので、陽極電極２２面側と陰極電極２３面側とで交互に凸となるように折り曲げられて、側面視略山形状をなしている。折り曲げ角度は約６０度になっており、折り曲げられた各一辺の長さがほぼ等しくなっている。
そして、このような触媒電極２Ａは、水管１Ａの内周面に沿って略円筒状に巻いて固定されており、陽極電極２２面が水管１Ａの円筒中心側を向き、陰極電極２３面が水管１Ａを形成する内周面側を向くように配置されている。
水管１Ａ内の固定方法としては、例えば、水管１Ａの内周面から陰極電極２３に向けて所定箇所に棒状の取付部材（図示略）を設けて、これによって支持するように固定すれば良い。ここで使用する取付部材は、耐オゾン性の材料からなるものが好ましい。
このように触媒電極２Ａを配置することにより、流入管４１Ａから水管１Ａ内に流入された原料水の大部分が陽極電極２２面に連続接触して流れる第一の流路３１Ａと、流入管４１Ａから水管１Ａ内に流入された原料水の一部が分岐して陰極電極２３面と水管１Ａの内周面との間を陰極電極２３面と連続接触して流れる第二の流路３２Ａとに仕切られている。
また、陽極電極２２と陰極電極２３との間には、第一の実施の形態と同様に電源装置（図示略）の出力端２４が電気的に連結され、直流電圧が印加されるように構成されている。
【００２５】
なお、触媒電極２Ａを構成する陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３の材料等は第一の実施の形態と同様のためその説明を省略する。
【００２６】
また、水管１Ａ内には、流入管４１Ａ側から流出管４２Ａ側に流れる水流が螺旋状に旋回するように、回転子４Ａ（図３(b)のみ図示）（旋回水流発生手段）が設けられている。回転子４Ａとしては、例えばテフロン製のスパイラル羽根部材が挙げられる。
【００２７】
次に、上述の構成をなしたオゾン水生成装置１００Ａの作用について説明する。
まず、水管１Ａに原料水が流入すると、上記回転子４Ａにより水流が旋回運動を行う。
そして、電源装置を駆動させることによって陽極電極２２及び陰極電極２３間に所定の電圧を印加する。この通電により原料水が電気分解されて、陽極電極２２表面にはオゾン気泡が発生し、陰極電極２３表面には水素気泡が発生する。
【００２８】
また、第一の流路３１Ａでは螺旋状に水流が発生しており、触媒電極２Ａが山形状となっているので、水流が山形状を伝い、その山形形状の凹凸によって流れの方向が複雑に変わり渦流となる。そのため、陽極電極２２側では、発生したオゾン気泡をいち早く水中に取り込んで溶解させることによってオゾン水を生成し、陽極電極２３と陽イオン交換膜２１との間（正確には陽極電極２２と陰極電極２３との間）に電流が多く流れる状態を確保することになる。
【００２９】
一方、第二の流路３２Ａにおいても螺旋状に水流が発生しているため、陰極電極２３側において、水流は陽極電極２２と同様に陰極電極２３の山形状を伝い、その山形状の凹凸によって流れの方向が複雑に変わり渦流となる。そのため、陰極電極２３で発生した水素気泡は陰極電極２３から離されてその浮力によって、水面へと上昇し、水素ガスとして系外に放出されるか、あるいは一部は流水中に取り込まれて水素懸濁水として第二の流路３２Ａから第一の流路３１Ａへと流れ、オゾン水と混合される。
以上のようにしてオゾン水が生成されると、オゾン水は流出管４２Ａから流出される。
【００３０】
以上、本発明の第二の実施の形態によれば、触媒電極２Ａが陽極電極２２面側と陰極電極２３面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成されているので、折り曲げられた一辺の長さが短くなり、陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３の密着性を高めることができ、膨張や乾燥による収縮に起因する歪み、しわや剥がれを最小限に抑制することができる。したがって、従来のように強固な枠に固定するといったことがなく、簡易にオゾン水を生成することができる。
また、触媒電極２Ａを山形状に形成し、水流を陽極電極２２面に連続接触させることにより、触媒電極２Ａの凹凸をなした山形状を伝い渦流が発生し、オゾン気泡が発生するとともに原料水中にオゾン気泡が溶解してオゾン水が生成される。そのため、水管１Ａ内の水流の圧力を低圧とすることができる。
さらには、上述のように山形状に形成することにより密着性の高い触媒電極２Ａとすることができるので、電流効率が良好となり、その結果、陽極電極２２と陰極電極２３との間に印加する電圧を低くすることができる。
したがって、流入管４１Ａを家庭用の水道栓、又はタンクに接続された低吐出圧の小型ポンプに接続して、低電圧の直流を印加するだけで、本発明の中濃度のオゾン水を容易に得ることができる。また、水圧の高い水流にも耐え得るジャケット等も必要がなく、装置１００Ａが小型となりコストを低減できる。
さらに、触媒電極２Ａは、陽極電極２２が水管１Ａの円筒中心側を向き、陰極電極２３が水管１Ａを形成する内周面側を向くように配置されているので、陽極電極２２面に原料水の多くが接触するようになり、オゾン水生成効率を向上させることができる。
また、水管１Ａの内周面に沿って旋回する水流を発生させて触媒電極２Ａに水流を連続接触させる回転子４Ａが設けられているので、これらによって水流が触媒電極２Ａに螺旋状に接触して、オゾン水生成効率をより向上させることができ、この点においても、水管１Ａ内の水圧を低圧で、また、陽極電極２２と陰極電極２３間に印加する電圧を低くすることができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記第一及び第二の実施の形態において、陰極電極２３で発生した水素を第二の流路３２，３２Ａから第一の流路３１，３１Ａに流れないように第二の流路３２，３２Ａに別の流路を形成して、第一の流路３１，３１Ａを流れるオゾン水と混合しないように構成しても構わない。
【００３２】
また、水管１，１Ａ内のオゾン濃度を検出する濃度検出センサを設け、検出したオゾン濃度に基づいて電源装置が触媒電極２，２Ａへの通電を制御するように構成しても良い。
具体的に、濃度検出センサは、検出電極と電位測定の基準となる比較電極、これら検出電極及び比較電極の一方の端部に結線して電位を測定する電位差計等から構成し、検出電極及び比較電極の先端部（他方の端部）を水管内の溶液中に浸し、検出電極のオゾン濃度変化による検出電極と比較電極との電位差を検出して濃度を測定するものとする。
検出電極としては、例えば白金や金等からなる電極を使用し、比較電極としては銀／塩化銀を使用することが好ましい。このようにして検出されたオゾン濃度と、予め設定されたオゾン濃度とが一致するように電源装置が陽極電極２２及び陰極電極２３間の電圧を制御する。
【００３３】
また、触媒電極２，２Ａの折り曲げ角度は約６０度としたが、山形状になっていれば良く、適宜変更可能である。
第一の実施の形態において、触媒電極２は、水管１の底面１aに対して平行となるように、陽極電極２２面を上側にして陰極電極２３面を水管１の底面１aに固定するとしたが、触媒電極２の配置方法はこれに限定されるものではなく、例えば、触媒電極２が水管１の長手方向側面に対して平行となるように、陰極電極２３面が水管１の長手方向側面側を向き、陽極電極２２面が水管１の短手方向中心部側を向くように、水管１の側面に固定しても良い。
さらに、水管１，１Ａの形状は原料水が流入され触媒電極２，２Ａを設けることができれば良いので、断面視略矩形状や略円形状以外の三角形状等であっても構わない。
【００３４】
ここで、上述した第一及び第二の実施の形態のオゾン水生成装置１００，１００Ａを使用してオゾン水を生成した場合の効果について実施例を挙げて説明する。
第一の実施の形態のオゾン水生成装置１００Ａを使用した場合においては、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、１０ｃｍ2の白金被覆チタン製のマイクログレーチングを陽極電極２２とし、同寸法のデュポン製ナフイオン３２４の陽イオン交換膜２１を重ね、さらに同寸法の銀製金網を陰極電極２３として密着させ、５カ所に細いテフロン製リベットで締結して固定したものを、図１及び図２に示すように一辺が１０ｍｍで折り曲げ角度が６０度となるように連続した山形状に形成した。そして、この触媒電極２を断面が１０×１０ｃｍの水管１内に配置して、約１．５Ｌ／分の水を流し、陽極電極２２と陰極電極２３間に１２Ｖの直流を印加したところ、約３．５Ａの電流が流れ、流出管４２付近におけるオゾン濃度は１．５ｐｐｍを示した。
【００３５】
第二の実施の形態のオゾン水生成装置１００Ａを使用した場合においては、幅３０ｍｍ、長さ７０ｍｍで、上記と同様の材料を使用して重ね合わせて固定し、一辺が５ｍｍで折り曲げ角度が６０度となるように連続した山形状に触媒電極２Ａを形成した。そして、図３に示すように内径が２５ｍｍの水管１Ａの内周面に巻いて固定し、その内部にテフロン製の外径１０ｍｍ、ピッチ２０ｍｍのスパイラル状羽根４Ａを挿入して水流に旋回水流を発生させた。水管１Ａ内には２Ｌ／分の水を流し、陽極電極２２と陰極電極２３間に１２Ｖの直流を印加したところ、約７Ａの電流が流れ、流出管４２Ａ付近におけるオゾン濃度は２．８ｐｐｍを示した。
【００３６】
上述の実施例から明らかなように、１２Ｖで数Ａの安全な低電圧直流を印加するだけで、本発明の目的とする１〜３ｐｐｍのオゾン水を得ることができ、さらに水管１，１Ａ内の圧力抵抗も従来の方法に比べてはるかに低いことが認められた。よって、小型の直流電源又は小型のバッテリーがあれば運転でき、また、家庭用の水道栓に直結させ、あるいは低吐出圧の小型ポンプに接続することによりオゾン水を簡易に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】(a)は、第一の実施の形態のオゾン水生成装置１００の概略斜視図、 (b)は、(a)における切断線Ｉ−Ｉに沿って切断した際の矢視断面図である。
【図２】触媒電極２の要部であり、図１(a)の切断線Ｉ−Ｉに沿って切断した際の矢視断面図である。
【図３】(a)は、第二の実施の形態のオゾン水生成装置１００Ａの概略斜視図、 (b)は、(a)における切断線III−IIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 水管
１a 底面
２、２Ａ 触媒電極
４Ａ 回転子
２１ 陽イオン交換膜
２２ 陽極電極
２３ 陰極電極
１００、１００Ａ オゾン水生成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料水が流入する水管と、
前記水管内に設けられて、陽イオン交換膜の一方の面に陽極電極を密着させ、他方の面に陰極電極を密着させてなる触媒電極とを備え、
前記触媒電極は、前記陽極電極面側と陰極電極面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成され、
前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加し、前記陽極電極面に水流を連続接触させることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項２】
前記水管は断面視略矩形状をなしており、
前記触媒電極は、前記水管を形成する内壁面に沿って設けられ、
前記陽極電極が水管の中心側を向き、前記陰極電極が前記水管を形成する壁面側を向くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水生成装置。
【請求項３】
前記水管は断面視略円形状をなしており、
前記触媒電極は、前記水管の内周面に沿って略円筒状に設けられ、
前記陽極電極が前記水管の円筒中心側を向き、前記陰極電極が前記水管を形成する内周面側を向くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水生成装置。
【請求項４】
前記水管内で、前記水管の内周面に沿って旋回する水流を発生させて前記触媒電極に水流を連続接触させる旋回水流発生手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のオゾン水生成装置。
【請求項１】
原料水が流入する水管と、
前記水管内に設けられて、陽イオン交換膜の一方の面に陽極電極を密着させ、他方の面に陰極電極を密着させてなる触媒電極とを備え、
前記触媒電極は、前記陽極電極面側と陰極電極面側とで交互に凸となるように折り曲げられて山形状に形成され、
前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加し、前記陽極電極面に水流を連続接触させることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項２】
前記水管は断面視略矩形状をなしており、
前記触媒電極は、前記水管を形成する内壁面に沿って設けられ、
前記陽極電極が水管の中心側を向き、前記陰極電極が前記水管を形成する壁面側を向くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水生成装置。
【請求項３】
前記水管は断面視略円形状をなしており、
前記触媒電極は、前記水管の内周面に沿って略円筒状に設けられ、
前記陽極電極が前記水管の円筒中心側を向き、前記陰極電極が前記水管を形成する内周面側を向くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水生成装置。
【請求項４】
前記水管内で、前記水管の内周面に沿って旋回する水流を発生させて前記触媒電極に水流を連続接触させる旋回水流発生手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のオゾン水生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１３６３２３（Ｐ２００７−１３６３２３Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３２７７４（Ｐ２００５−３３２７７４）
【出願日】平成１７年１１月１７日（２００５．１１．１７）
【出願人】（０００２２６１５０）日科ミクロン株式会社 (29)
【出願人】（５０４４３８０２６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１７日（２００５．１１．１７）
【出願人】（０００２２６１５０）日科ミクロン株式会社 (29)
【出願人】（５０４４３８０２６）
【Ｆターム（参考）】
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