オゾン水生成装置
【課題】薄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】陽イオン交換膜２１の一方の面に陽極電極２２を圧接し、他方の面に陰極電極２３を圧接し、陽極電極２２及び陰極電極２３に水を供給するとともに陽極電極２２と陰極電極２３との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成するオゾン水生成装置１００は、陽極電極２２及び陰極電極２３が、それぞれ板状電極部と、板状電極部の表面に対して寝かせて接合した棒状電極部２５，２８とを備える。そして、陽極電極２２の棒状電極部２５及び陰極電極２３の棒状電極部２８の先端部が、各板状電極部２４，２７の平面方向へと延在し、延在した各棒状電極部２５，２８の先端部が各電極ターミナル２５４，２８４である。
【解決手段】陽イオン交換膜２１の一方の面に陽極電極２２を圧接し、他方の面に陰極電極２３を圧接し、陽極電極２２及び陰極電極２３に水を供給するとともに陽極電極２２と陰極電極２３との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成するオゾン水生成装置１００は、陽極電極２２及び陰極電極２３が、それぞれ板状電極部と、板状電極部の表面に対して寝かせて接合した棒状電極部２５，２８とを備える。そして、陽極電極２２の棒状電極部２５及び陰極電極２３の棒状電極部２８の先端部が、各板状電極部２４，２７の平面方向へと延在し、延在した各棒状電極部２５，２８の先端部が各電極ターミナル２５４，２８４である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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の３方式が実用されている。直接電解法は、ガス溶解法や電解ガス溶解法に比べて、より簡単な方法で高濃度のオゾン水を生成できると知られている。
このような直接電解法は、具体的には、ケーシング内を固形電解質膜によって陽極室と陰極室とに仕切り、陽極室側の固形電解室膜面に陽極電極を、陰極室側の固形電解質膜面に陰極電極をそれぞれ圧接して設けた装置を使用して、陽極室及び陰極室に水を供給するとともに陽極電極と陰極電極との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成している。
上記直接電解法において使用する触媒電極に直流電圧を印加する場合、例えば図６(a)，(b)に示すように、陽イオン交換膜５０１の一方の面に圧接した陽極電極５０２の厚さ方向に棒状電極５０３を設けてケーシング５０６の裏面に突出させ、陽イオン交換膜５０１の他方の面に圧接した陰極電極５０４側も同様に、厚さ方向に棒状電極５０５を設けてケーシング５０６の表面に突出させ、これら各棒状電極５０３，５０５を電極ターミナルとして、電源装置（図示しない）に接続している（例えば、特許文献１参照）。なお、図６(a)は、従来のオゾン水生成装置５００を表面から見た際の透視図、図６(b)は、切断線VI−VIに沿って切断した際の矢視断面図である。図中、符号５０７は、ケーシング５０６内に原料水を供給する供給路、符号５０８は、ケーシング５０６で生成されたオゾン水が排出される排出路を示している。
【特許文献１】特開２００４−３１５８８６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、上記特許文献１に示すように、触媒電極の厚さ方向において各電極に接続する電極棒を設けているため、厚さが極めて分厚い構造となり、装置自体が大型化するという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、薄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３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を圧接し、他方の面に陰極電極２３を圧接し、前記陽極電極及び前記陰極電極に水を供給するとともに前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成するオゾン水生成装置１００において、
前記陽極電極及び前記陰極電極は、それぞれ板状電極部２４，２７と、各板状電極部の前記陽イオン交換膜と反対側の面に対して寝かせて接合した棒状電極部２５，２８とを備え、
前記陽極電極の前記棒状電極部及び前記陰極電極の前記棒状電極部の先端部が、各板状電極部の平面方向へと延在し、延在した各棒状電極部の先端部が各電極ターミナル２５４，２８４であることを特徴とする。
【０００５】
請求項１の発明によれば、陽極電極及び陰極電極は、それぞれ板状電極部と、板状電極部の表面に対して寝かせて接合した棒状電極部とを備え、陽極電極の棒状電極部及び陰極電極の棒状電極部の先端部が、各板状電極部の平面方向へと延在し、各電極ターミナルとされているので、従来のように陽極電極及び陰極電極の積層方向にそれぞれ表裏面に各電極ターミナルが突出している場合に比して、薄型化を図ることができる。
【０００６】
請求項２の発明は、例えば、図４，図５に示すように、請求項１に記載のオゾン水生成装置において、
前記陽極電極及び前記陰極電極の各棒状電極部は、それぞれの板状電極部との接触部２５１，２８１が棒状電極の中心軸に対して平行に切断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、陽極電極及び陰極電極の各棒状電極部は、それぞれの板状電極部との接触部が、棒状電極部の中心軸に対して平行に切断されているので、接触部の面積が大きくなり、棒状電極部をそれぞれの板状電極部に確実に固定することができる。
【０００８】
請求項３の発明は、例えば、図２、図３に示すように、請求項１又は２に記載のオゾン水生成装置において、
凹部１１aを有するケーシング１１の前記凹部内に、前記陽極電極及び前記陰極電極が収容され、
前記ケーシングに、前記凹部内に収容された前記陽極電極及び前記陰極電極を覆う蓋部（例えば、外蓋１３）が設けられ、
前記凹部の周囲を囲むようにして前記ケーシングと前記蓋部との間がシーリング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、凹部の周囲を囲むようにしてケーシングと蓋部との間がシーリングされているので、シーリングによってケーシングと蓋部との間の水密性が確保され、凹部内で発生したオゾン水等が外部に漏れるのを防止することができる。
【００１０】
請求項４の発明は、例えば、図３、図４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、
前記陽極電極及び前記陰極電極の各棒状電極部は、前記ケーシングの外周面（例えば、上面１１Ａ）から外方に突出し、前記ケーシングの外周面と前記各棒状電極部との間がシーリングされていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明によれば、陽極電極及び陰極電極の各棒状電極部は、ケーシングの外周面から外方に突出し、ケーシングの外周面と各棒状電極部との間がシーリングされているので、この点においても水密性が確保され、凹部内で発生したオゾン水等が外部に漏れるのを防止することができる。
【００１２】
請求項５の発明は、例えば、図３，図５に示すように、請求項３又は４に記載のオゾン水生成装置において、
前記陽極電極の前記陽イオン交換膜とは反対側の面に、攪拌手段（例えば、スタティックミキサー２６）が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明によれば、陽極電極の陽イオン交換膜とは反対側の面に、攪拌手段が設けられているので、攪拌手段によって、陽極電極から発生したオゾン微泡が水に確実に溶解されて、オゾン水生成効率を向上させることができる。
【００１４】
請求項６の発明は、例えば、図１、図３に示すように、請求項３〜５のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置において、
前記ケーシングと前記蓋部とは、押しネジＮによって押圧されて締結されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明によれば、ケーシングと蓋部とは、押しネジによって押圧されて締結されているので、押しネジによって押圧された押圧力が蓋部を介して触媒電極への圧接力を容易に調整することができる。
【００１６】
請求項７の発明は、例えば、図３に示すように、請求項３〜６のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置において、
前記ケーシングには、前記凹部に通じ、生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路１１４が形成され、
前記オゾン水排出路内に、オゾン水の濃度を検出する濃度検出手段（例えば、濃度検出センサ１１７）が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明によれば、ケーシングには、凹部に通じ、生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路が形成され、オゾン水排出路内にオゾン水の濃度を検出する濃度検出手段が設けられているので、濃度検出手段によって設定した所定の濃度のオゾン水を生成することができる。
【００１８】
請求項８の発明は、例えば、図１に示すように、請求項１〜７のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置において、
前記陽極電極及び前記陰極電極の各電極ターミナルが鉛直方向を向くように配置されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明によれば、陽極電極及び陰極電極の各電極ターミナルが鉛直方向を向くように配置されているので、設置した際に薄型化でき、装置内部がコンパクトに配置できるので見栄えも良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、陽極電極の棒状電極部及び陰極電極の棒状電極部の先端部が、各板状電極部の平面方向へと延在し、各電極ターミナルとされているので、薄型化を図れ、スペースの狭い箇所にも設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、オゾン水生成装置１００の外観斜視図である。
本発明に係るオゾン水生成装置１００は、原料水（例えば、水道水）が供給されるケーシング１内に触媒電極２を配置して構成したもので、触媒電極２に直流電圧を印加することによって微細オゾン気泡を発生させて、発生間近の微細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ことのできる装置である。
【００２２】
図２は、オゾン水生成装置１００の分解斜視図、図３(a)は、オゾン水生成装置１００を図１の表面側から見た際の透視図、図３(b)は、切断線III(b)−III(b)に沿って切断した際の矢視断面図、図３(c)は、切断線III(c)−III(c)に沿って切断した際の矢視断面図である。なお、以下の説明において、上下方向とは図２に示すＺ方向を言い、左右方向とは図２に示すＹ方向を言い、表面や裏面は図２のＸの方向から見た場合を基準とする。
図２及び図３に示すように、オゾン水生成装置００は、表面の略中央に矩形状の凹部１１aが形成されたケーシング１１と、凹部１１a内に嵌め込まれる矩形状の中蓋１２と、中蓋１２を覆うとともに外蓋１３を押圧することによって中蓋１２とケーシング１１とを固定する外蓋１３とを備えている。
ケーシング１１の凹部１１a内には、触媒電極２が収容されている。触媒電極２は、陽イオン交換膜２１と、陽イオン交換膜２１の一方の面（図３(b)、裏面）に圧接された陽極電極２２と、他方の面（図３(b)中、表面）に圧接された陰極電極２３とを備えている。そして、凹部１１a内に陽極電極２２側が裏面となるように触媒電極２が配置されている。
【００２３】
図４は、触媒電極２の分解斜視図であり、図５は、図４における要部拡大図である。
陽イオン交換膜（ナフイオン膜）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、例えば厚さおよそ１００〜３００μｍが好ましい。
【００２４】
陽極電極２２は、板状電極部２４と、板状電極部２４の陽イオン交換膜２１と反対側の面（裏面）に寝かせて接合してなる棒状電極部２５とから構成されている。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、この金属としては白金又は白金被覆金属を使用することが好ましい。
板状電極部２４は、複数枚の格子状の電極２４１〜２４３が重ねられて構成されている。具体的には、陽イオン交換膜２１側から順に、陽極触媒（マイクログレーチング又は織網）２４１、マイクログレーチング又はフラットロールマイクログレーチング２４２、グレーチング又は電極２４３が重ねられている。ここで、織網とは、細い線材を格子状に織ったものが挙げられ、グレーチングとは線材を溶接したような一体格子状のものが挙げられる。また、マイクログレーチング２４２は、触媒２４１が薄くて柔らかいために、棒状電極部２５が直接溶接された電極２４３の凹凸から守るために使用しているものである。
なお、グレーチング中を通過することにより渦流を生じ、陽極電極２２で発生したオゾン微泡を巻き込んで溶解を早めることができる。
【００２５】
棒状電極部２５は、長尺な略円柱状をなし、最も外側の格子状の電極２４３の裏面に接触する接触面２５１が、棒状電極部２５の中心軸に平行に切断した平面となっている（図５に示す棒状電極部２８を参照）。そして、この接触面２５１が格子状の電極２４３の裏面に、格子状の電極２４３の幅（短手）方向に沿って溶接されている。棒状電極部２５は、図３(a)に示すように、ケーシング１１の上面１１Ａから凹部１１a内に貫通して形成された貫通穴１１cに挿入されて、一方の端部が上面１１Ａから突出した状態でネジ２５２によって締結されている。
また、ケーシング１１の上面１１Ａに突出する棒状電極部２５は、ケーシング１１との間の水密性を確保するためにシーリングされている。具体的には、棒状電極部２５にＯリング２５３（図３(a)、(c)参照）を嵌め込み、凹部１１a内から貫通穴１１cに棒状電極部２５を挿入させた後、貫通穴１１cに挿入したネジ２５２で締結することによって、凹部１１aを形成する内壁面１１dにＯリング２５３が当接し、これによって貫通穴１１cと棒状電極部２５との間の水密性が確保されている。
【００２６】
さらに、板状電極部２４の裏面で、かつ、棒状電極部２５の外周面には、攪拌手段としてのスタティックミキサー２６が配置されている。スタティックミキサー２６は、例えば、板状電極部２４側の面が山形状となるように複数の凹凸２６aが形成されたトレンチ構造をなした板状部材２６１，２６２である。このようなスタティックミキサー２６は、棒状電極部２５の左右にそれぞれ分割して設けられており、棒状電極部２５は、左右に分割された二つの板状部材２６１，２６２の間に配置されている。このようにスタティックミキサー２６を設けることによって、供給された水が攪拌されて、水へのオゾン微泡の溶解を促進させている。
【００２７】
陰極電極２３は、陽極電極２２と同様に、板状電極部２７と、板状電極部２７の陽イオン交換膜２１と反対側の面（表面）に寝かせて接合してなる棒状電極部２８とから構成されている。陰極電極２３としては、白金、銀、チタン等の金属や薄い銀製金網の表面に塩化銀被覆を施したものを使用することが好ましい。
板状電極部２７は、複数枚の格子状の電極２７１〜２７３が重ねられて構成されている。具体的には陽イオン交換膜２１側から順に、陰極触媒（マイクログレーチング又は織網）２７１、マイクログレーチング又はフラットロールマイクログレーチング２７２、グレーチング又は電極２７３が重ねられている。また、各格子状の電極２７１〜２７３間を水流が通過するようになっている。また、マイクログレーチング２７２は、触媒２７１が薄くて柔らかいために、棒状電極部２８が直接溶接された電極２７３の凹凸から守るために使用しているものである。
【００２８】
棒状電極部２８は、図５に示すように、陽極電極２２の棒状電極部２５と同様に長尺な略円柱状をなし、格子状の電極２７３の表面に接触する接触面２８１が棒状電極部２８の中心軸に平行に切断した平面となっている。そして、この接触面２８１が格子状の電極２７３の表面に、格子状の電極２７３の幅（短手）方向に沿って溶接されている。
また、棒状電極部２８は、図３(a)に示すように、ケーシング１１の上面１１Ａから凹部１１a内に貫通して形成された貫通穴１１eに挿入されて、一方の端部が上面１１Ａから突出した状態でネジ２８２によって締結されている。
さらに、ケーシング１１の上面１１Ａに突出する棒状電極部２８は、ケーシング１１との間の水密性を確保するためにシーリングされている。陽極電極２２の棒状電極部２５と同様にして、棒状電極部２８にＯリング２８３（図３(a)、(c)参照）を嵌め込み、凹部１１a内から貫通穴１１eに棒状電極部２８を挿入させた後、ネジ２８２で締結することによって、凹部１１aを形成する内壁面１１dにＯリング２８３が当接し、これによって貫通穴１１eと棒状電極部２８との間の水密性が確保されている。
【００２９】
以上のようにスタティックミキサー２６に、陽極電極２２の複数枚の格子状の電極２４１〜２４３、陽イオン交換膜２１及び陰極電極２３の複数枚の格子状の電極２７１〜２７３が順に重ねられて平板状に形成され、これら陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３が密着して圧接されている。
【００３０】
中蓋１２は、図２及び図３(b)に示すように、凹部１１a内に配置された触媒電極２を覆うようにして、ケーシング１１に嵌め込まれている。中蓋１２は、凹部１１a内に嵌め込まれて、凹部１１aに収容された陰極電極２３の板状電極部２７の表面を覆う矩形状の凸部１２１と、この凸部１２１に形成されて陰極電極２３の棒状電極部２８が嵌め込まれる溝部１２２とを有している。
そして、陰極電極２３の棒状電極部２８と陽極電極２２の棒状電極部２５とは、それぞれの板状電極部２４，２７の表面に沿って水平に延在し、一端部がケーシング１１の上面１１Ａから、該上面１１Ａに対して略垂直となるように突出している。この上面１１Ａから突出した陽極電極２２の棒状電極部２５及び陰極電極２３の棒状電極部２８の先端部が、電極ターミナル２５４，２８４とされ、電源装置（図示しない）の出力端が電気的に接続されて、直流電圧が印加されている。各棒状電極部２５，２８の電極ターミナル２５４，２８４は、導線（図示しない）を介して電源装置に接続され、陽極電極２２と陰極電極２３間に印加する直流電圧は、例えば６〜１５ボルトが好ましい。
【００３１】
また、ケーシング１１には、凹部１１a内に配置された触媒電極２に原料水を供給するための原料水供給路１１１が形成されている。原料水供給路１１１は、ケーシング１１の表面１１Ｂを貫通して形成された原料水供給口１１２から下方に延在した後、凹部１１a側に向けて延在した側断面視略Ｌ字状をなしている。原料水供給口１１２には、図１に示すようにケーシング１１の表面１１Ｂに突出する接続部１１３が取り付けられ、この接続部１１３に、原料水供給管（図示しない）が取り付けられるようになっている。さらに、原料水供給管には、例えば、図示しないが水が貯留されたタンクに接続された定吐出圧の小型ポンプや水道栓に連結されている。
また、ケーシング１１には、触媒電極２によって生成されたオゾン水を排出するためのオゾン水排出路１１４が形成されている。オゾン水排出路１１４は、ケーシング１１の表面１１Ｂを貫通して形成されたオゾン水排出口１１５から下方に延在した後、凹部１１a側に向けて延在した側断面視略Ｌ字状をなしている。オゾン水排出口１１５には、図１に示すように、ケーシング１１の表面１１Ｂに突出する接続部１１６が取り付けられ、この接続部１１６に、オゾン水排出管（図示しない）が取り付けられるようになっている。オゾン水排出管には、例えば図示しないが、ケーシング１１内で生成された水素水を貯留するタンクに接続するためのポンプやノズル等に連結されている。
上記原料水供給口１１２は、ケーシング１１の長手方向一端部側（図３(a)中、右側）に設けられ、オゾン水排出口１１５は、ケーシング１１の長手方向他端部側（図３(a)中、左側）に設けられている。
また、オゾン水排出路１１４には、生成したオゾン水のオゾン濃度を検出する濃度検出センサ（濃度検出手段）１１７が設けられている。
【００３２】
濃度検出センサ１１７は、検出電極（図示しない）と電位測定の基準となる比較電極（図示しない）、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（図示しない）等から構成されている。検出電極及び比較電極は、ケーシング１１の上面１１Ａ側からオゾン水排出路１１４内にねじ込まれたネジ１１８の先端に固定されており、これによって検出電極及び比較電極がオゾン水排出路１１４を流れるオゾン水に接触するようになっている。そして、オゾン水に接触することで、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。
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や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に基づいて、オゾン水生成装置１００内の制御部（図示しない）が予め設定されたオゾン濃度と一致するように、電源装置に陽極電極２２及び陰極電極２３間に印加する電圧を制御している。
【００３３】
また、ケーシング１１の表面１１Ｂには、凹部１１aの周囲を囲むように略矩形状の溝部１１bが形成されており、この溝部１１b内にＯリング１１９が嵌め込まれている。Ｏリング１１９によってケーシング１１の表面１１Ｂに、後述の外蓋１３が設置された場合に、ケーシング１１の表面１１Ｂと外蓋１３の裏面との間がシーリングされ、耐圧性及び水密性に優れたものとされる。
【００３４】
外蓋１３は、略矩形状をなした板状で、中蓋１２の表面よりも大きく、ケーシング１１の表面１１Ｂよりも小さい。外蓋１３の長手方向両側縁部（図３中、左右両側縁部）には、原料水供給口１１２及びオゾン水排出口１１５に取り付けられた接続部１１３及び接続部１１６の外周面の一部が係合する係合部１３１a，１３１bがそれぞれ形成されている。
また、外蓋１３の略中央部には、中蓋１２を押圧する押しネジＮが、外蓋１３の表面１３Ｂから突出して取り付けられており、押しネジＮの頭部をねじ込むことによって中蓋１２を押圧し、中蓋１２がケーシング１１の凹部１１aに収容された触媒電極２を押圧するようになっている。したがって、押しネジＮの押圧力を調整することで、触媒電極２の圧接力を変化させることができる。また、押しネジＮの頭部と中蓋１２との間に、ピストン又はピポット１２４を介在させて、かつ、ピストン又はピポット１２４の周囲にクッション部材としてＯリング１２３を介在させて押圧させることが好ましい。ピストン又はピポット１２４としては、例えば、図中に示すように、大きさの異なる二つの円柱部材が重ねられてなる形状のものが挙げられる。すなわち、Ｏリング１２３により水密を保持するとともに力学的に自動調芯の機能を有する点で好ましい。なお、陽イオン交換膜２１自体に弾力があり、中蓋１２を介して直接押圧しても所期の目的を達成することはできる。
【００３５】
さらに、外蓋１３の表面１３Ｂの周縁部には、複数のボルトＢが所定間隔で設けられ、外蓋１３とケーシング１１とを締結している。さらに、外蓋１３及び中蓋１２には、外蓋１３及び中蓋１２をそれぞれ貫通して凹部１１a内の陰極電極２３の格子状の電極２７１〜２７３に通じる陰極水排出路１４１及び陰極水供給路１４４が形成されている。陰極水排出路１４１は、外蓋１３の表面１３Ｂを貫通して形成された陰極水排出口１４２を有し、この陰極水排出口１４２には、外蓋１３の表面１３Ｂに突出して陰極水を外部に排出するためのパイプ１４３（図１参照）が取り付けられている。陰極水供給路１４４は、外蓋１３の表面１３Ｂを貫通して形成された陰極水供給口１４５を有し、この陰極水供給口１４５には、外蓋１３の表面１３Ｂに突出して陰極水を外部から供給するためのパイプ１４６（図１参照）が取り付けられている。なお、原料水供給路１１１は、陰極電極２３及び陽極電極２２に共通して原料水を供給することができるので、陰極水供給路１４４は、陽極電極２２側と陰極電極２３側とに分けて供給したい場合に使用することができる。
【００３６】
以上のように構成されたオゾン水生成装置１００は、使用時には、例えば図１に示すように、各電極ターミナル２５４，２８４が上方向（鉛直方向）を向くようにして配置される。このように各電極ターミナル２５４，２８４が上方向を向くように配置することにより、設置した際に薄型化でき、装置内部がコンパクトに配置できるので見栄えが良い。
【００３７】
次に、上述の構成からなるオゾン水生成装置１００を使用したオゾン水生成方法について説明する。
原料水供給路１１１を介して水をケーシング１１内に供給して、陽極電極２２の板状電極部２４及び陰極電極２３の板状電極部２７に水を連続接触させる。このとき、陰極水供給路１４４を使用して陰極電極２３側に水を連続接触させても良い。同時に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の各電極ターミナル２５４，２８４を介して陽極電極２２と陰極電極２３との間に所定の電圧を印加する。この通電により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。発生したオゾン気泡は水に溶解してオゾン水となり、オゾン水排出路１１４を通ってオゾン水排出管からケーシング１１の外部へ排出される。一方、水素気泡は水に溶解して水素水となり、陰極水流路１４１を通ってパイプ１４３からケーシング１１の外部に排出される。
【００３８】
また、通電中に、同時に濃度検出センサ１１７によってオゾン水排出路１１４内のオゾン水濃度が測定され、制御部は、予め設定されたオゾン濃度となるように電源装置の出力を行うことによって、陽極電極２２及び陰極電極２３間の電圧が制御される。以上のようにして設定濃度のオゾン水が生成される。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態によれば、陽極電極２２は、板状陽極部２４と、板状電極部２４の裏面に対して寝かせて接合した棒状電極部２５とを備え、陰極電極２３は、板状電極部２６と、板状電極部２７の表面に対して寝かせて接合した棒状電極部２８とを備え、各棒状電極部２５，２８の先端部が、板状電極部２４，２６の平面方向へと延在してケーシング１１の上面１１Ａに突出し、突出した先端部が各電極ターミナル２５４，２８４とされているので、従来のように陽極電極及び陰極電極の積層方向にそれぞれ表裏面に各電極ターミナルが突出している場合に比して、薄型化を図ることができる。
また、陽極電極２２及び陰極電極２３の各棒状電極部２５，２８は、それぞれの板状電極部２４，２６との接触部２５１，２８１が、棒状電極部２５，２８の中心軸に対して平行に切断されているので、接触部２５１，２８１の面積が大きくなり、棒状電極部２５，２８をそれぞれの板状電極部２４，２７に確実に固定することができる。
さらに、陽極電極２２の陽イオン交換膜２１とは反対側の面に、スタティックミキサー２６が設けられているので、陽極電極２２から発生したオゾン微泡が水に確実に溶解されて、オゾン水生成効率を向上させることができる。
ケーシング１１の凹部１１aの周囲を囲むようにしてケーシング１１の表面１１Ｂと外蓋１３の裏面との間がＯリング１９１によってシーリングされているので、ケーシング１１と外蓋１３との間の水密性が確保され、凹部１１a内で発生したオゾン水等が外部に漏れるのを防止することができる。
また、陽極電極２２及び陰極電極２３の各棒状電極部２５，２８は、ケーシング１１の上面１１Ａから外方に突出し、ケーシング１１の上面１１Ａと各棒状電極部２５，２８との間がシーリングされているので、この点においても水密性が確保され、凹部１１a内で発生したオゾン水等が外部に漏れるのを防止することができる。
ケーシング１１と外蓋１３とは、押しネジＮによって押圧されて締結されているので、押しネジＮによって押圧された押圧力が外蓋１３及び中蓋１２を介して触媒電極２への圧接力を容易に調整することができる。
ケーシング１１には、凹部１１aに通じ、生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路１１４が形成され、オゾン水排出路１１４内にオゾン水の濃度を検出する濃度検出センサ１１７が設けられているので、濃度検出センサ１１７によって設定した所定の濃度のオゾン水を生成することができる。
【００４０】
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、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、陽極電極２２及び陰極電極２３の各板状電極部２４，２７を構成する格子状の電極２４１〜２４３、２７１〜２７３は、それぞれ三枚ずつとしたが、これに限られるものではなく、その枚数は適宜変更可能である。具体的には、電極２４２及び電極２７２は必ずしも必要ではなく、省略しても良い。また、電極２４１及び電極２７１の代わりに、電極２４３及び電極２７３にそれぞれ白金等の触媒を被覆して使用しても良い。
さらに、陽イオン交換膜２１は一枚としたが、二枚以上を重ねて使用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るオゾン水生成装置１００の外観斜視図である。
【図２】オゾン水生成装置１００の分解斜視図である。
【図３】(a)は、オゾン水生成装置１００を図１の表面側から見た際の透視図、(b)は、切断線III(b)−III(b)に沿って切断した際の矢視断面図、(c)は、切断線III(c)−III(c)に沿って切断した際の矢視断面図である。
【図４】触媒電極２の分解斜視図である。
【図５】図４における要部拡大図である。
【図６】従来例のオゾン水生成装置５００を示したものであり、(a)は、表面から見た際の透視図、(b)は、切断線VI−VIに沿って切断した際の矢視断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１ ケーシング
１１a 凹部
１１Ａ 上面（外周面）
１３ 外蓋（蓋部）
２１ 陽イオン交換膜
２２ 陽極電極
２３ 陰極電極
２４，２７ 板状電極部
２５，２８ 棒状電極部
２６ スタティックミキサー（攪拌手段）
１００ オゾン水生成装置
１１４ オゾン水排出路
１１７ 濃度検出センサ（濃度検出手段）
２５１，２６１ 接触部
２５４，２８４ 電極ターミナル
Ｎ 押しネジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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の３方式が実用されている。直接電解法は、ガス溶解法や電解ガス溶解法に比べて、より簡単な方法で高濃度のオゾン水を生成できると知られている。
このような直接電解法は、具体的には、ケーシング内を固形電解質膜によって陽極室と陰極室とに仕切り、陽極室側の固形電解室膜面に陽極電極を、陰極室側の固形電解質膜面に陰極電極をそれぞれ圧接して設けた装置を使用して、陽極室及び陰極室に水を供給するとともに陽極電極と陰極電極との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成している。
上記直接電解法において使用する触媒電極に直流電圧を印加する場合、例えば図６(a)，(b)に示すように、陽イオン交換膜５０１の一方の面に圧接した陽極電極５０２の厚さ方向に棒状電極５０３を設けてケーシング５０６の裏面に突出させ、陽イオン交換膜５０１の他方の面に圧接した陰極電極５０４側も同様に、厚さ方向に棒状電極５０５を設けてケーシング５０６の表面に突出させ、これら各棒状電極５０３，５０５を電極ターミナルとして、電源装置（図示しない）に接続している（例えば、特許文献１参照）。なお、図６(a)は、従来のオゾン水生成装置５００を表面から見た際の透視図、図６(b)は、切断線VI−VIに沿って切断した際の矢視断面図である。図中、符号５０７は、ケーシング５０６内に原料水を供給する供給路、符号５０８は、ケーシング５０６で生成されたオゾン水が排出される排出路を示している。
【特許文献１】特開２００４−３１５８８６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、上記特許文献１に示すように、触媒電極の厚さ方向において各電極に接続する電極棒を設けているため、厚さが極めて分厚い構造となり、装置自体が大型化するという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、薄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３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を圧接し、他方の面に陰極電極２３を圧接し、前記陽極電極及び前記陰極電極に水を供給するとともに前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成するオゾン水生成装置１００において、
前記陽極電極及び前記陰極電極は、それぞれ板状電極部２４，２７と、各板状電極部の前記陽イオン交換膜と反対側の面に対して寝かせて接合した棒状電極部２５，２８とを備え、
前記陽極電極の前記棒状電極部及び前記陰極電極の前記棒状電極部の先端部が、各板状電極部の平面方向へと延在し、延在した各棒状電極部の先端部が各電極ターミナル２５４，２８４であることを特徴とする。
【０００５】
請求項１の発明によれば、陽極電極及び陰極電極は、それぞれ板状電極部と、板状電極部の表面に対して寝かせて接合した棒状電極部とを備え、陽極電極の棒状電極部及び陰極電極の棒状電極部の先端部が、各板状電極部の平面方向へと延在し、各電極ターミナルとされているので、従来のように陽極電極及び陰極電極の積層方向にそれぞれ表裏面に各電極ターミナルが突出している場合に比して、薄型化を図ることができる。
【０００６】
請求項２の発明は、例えば、図４，図５に示すように、請求項１に記載のオゾン水生成装置において、
前記陽極電極及び前記陰極電極の各棒状電極部は、それぞれの板状電極部との接触部２５１，２８１が棒状電極の中心軸に対して平行に切断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、陽極電極及び陰極電極の各棒状電極部は、それぞれの板状電極部との接触部が、棒状電極部の中心軸に対して平行に切断されているので、接触部の面積が大きくなり、棒状電極部をそれぞれの板状電極部に確実に固定することができる。
【０００８】
請求項３の発明は、例えば、図２、図３に示すように、請求項１又は２に記載のオゾン水生成装置において、
凹部１１aを有するケーシング１１の前記凹部内に、前記陽極電極及び前記陰極電極が収容され、
前記ケーシングに、前記凹部内に収容された前記陽極電極及び前記陰極電極を覆う蓋部（例えば、外蓋１３）が設けられ、
前記凹部の周囲を囲むようにして前記ケーシングと前記蓋部との間がシーリング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、凹部の周囲を囲むようにしてケーシングと蓋部との間がシーリングされているので、シーリングによってケーシングと蓋部との間の水密性が確保され、凹部内で発生したオゾン水等が外部に漏れるのを防止することができる。
【００１０】
請求項４の発明は、例えば、図３、図４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、
前記陽極電極及び前記陰極電極の各棒状電極部は、前記ケーシングの外周面（例えば、上面１１Ａ）から外方に突出し、前記ケーシングの外周面と前記各棒状電極部との間がシーリングされていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明によれば、陽極電極及び陰極電極の各棒状電極部は、ケーシングの外周面から外方に突出し、ケーシングの外周面と各棒状電極部との間がシーリングされているので、この点においても水密性が確保され、凹部内で発生したオゾン水等が外部に漏れるのを防止することができる。
【００１２】
請求項５の発明は、例えば、図３，図５に示すように、請求項３又は４に記載のオゾン水生成装置において、
前記陽極電極の前記陽イオン交換膜とは反対側の面に、攪拌手段（例えば、スタティックミキサー２６）が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明によれば、陽極電極の陽イオン交換膜とは反対側の面に、攪拌手段が設けられているので、攪拌手段によって、陽極電極から発生したオゾン微泡が水に確実に溶解されて、オゾン水生成効率を向上させることができる。
【００１４】
請求項６の発明は、例えば、図１、図３に示すように、請求項３〜５のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置において、
前記ケーシングと前記蓋部とは、押しネジＮによって押圧されて締結されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明によれば、ケーシングと蓋部とは、押しネジによって押圧されて締結されているので、押しネジによって押圧された押圧力が蓋部を介して触媒電極への圧接力を容易に調整することができる。
【００１６】
請求項７の発明は、例えば、図３に示すように、請求項３〜６のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置において、
前記ケーシングには、前記凹部に通じ、生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路１１４が形成され、
前記オゾン水排出路内に、オゾン水の濃度を検出する濃度検出手段（例えば、濃度検出センサ１１７）が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明によれば、ケーシングには、凹部に通じ、生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路が形成され、オゾン水排出路内にオゾン水の濃度を検出する濃度検出手段が設けられているので、濃度検出手段によって設定した所定の濃度のオゾン水を生成することができる。
【００１８】
請求項８の発明は、例えば、図１に示すように、請求項１〜７のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置において、
前記陽極電極及び前記陰極電極の各電極ターミナルが鉛直方向を向くように配置されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明によれば、陽極電極及び陰極電極の各電極ターミナルが鉛直方向を向くように配置されているので、設置した際に薄型化でき、装置内部がコンパクトに配置できるので見栄えも良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、陽極電極の棒状電極部及び陰極電極の棒状電極部の先端部が、各板状電極部の平面方向へと延在し、各電極ターミナルとされているので、薄型化を図れ、スペースの狭い箇所にも設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、オゾン水生成装置１００の外観斜視図である。
本発明に係るオゾン水生成装置１００は、原料水（例えば、水道水）が供給されるケーシング１内に触媒電極２を配置して構成したもので、触媒電極２に直流電圧を印加することによって微細オゾン気泡を発生させて、発生間近の微細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ことのできる装置である。
【００２２】
図２は、オゾン水生成装置１００の分解斜視図、図３(a)は、オゾン水生成装置１００を図１の表面側から見た際の透視図、図３(b)は、切断線III(b)−III(b)に沿って切断した際の矢視断面図、図３(c)は、切断線III(c)−III(c)に沿って切断した際の矢視断面図である。なお、以下の説明において、上下方向とは図２に示すＺ方向を言い、左右方向とは図２に示すＹ方向を言い、表面や裏面は図２のＸの方向から見た場合を基準とする。
図２及び図３に示すように、オゾン水生成装置００は、表面の略中央に矩形状の凹部１１aが形成されたケーシング１１と、凹部１１a内に嵌め込まれる矩形状の中蓋１２と、中蓋１２を覆うとともに外蓋１３を押圧することによって中蓋１２とケーシング１１とを固定する外蓋１３とを備えている。
ケーシング１１の凹部１１a内には、触媒電極２が収容されている。触媒電極２は、陽イオン交換膜２１と、陽イオン交換膜２１の一方の面（図３(b)、裏面）に圧接された陽極電極２２と、他方の面（図３(b)中、表面）に圧接された陰極電極２３とを備えている。そして、凹部１１a内に陽極電極２２側が裏面となるように触媒電極２が配置されている。
【００２３】
図４は、触媒電極２の分解斜視図であり、図５は、図４における要部拡大図である。
陽イオン交換膜（ナフイオン膜）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、例えば厚さおよそ１００〜３００μｍが好ましい。
【００２４】
陽極電極２２は、板状電極部２４と、板状電極部２４の陽イオン交換膜２１と反対側の面（裏面）に寝かせて接合してなる棒状電極部２５とから構成されている。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、この金属としては白金又は白金被覆金属を使用することが好ましい。
板状電極部２４は、複数枚の格子状の電極２４１〜２４３が重ねられて構成されている。具体的には、陽イオン交換膜２１側から順に、陽極触媒（マイクログレーチング又は織網）２４１、マイクログレーチング又はフラットロールマイクログレーチング２４２、グレーチング又は電極２４３が重ねられている。ここで、織網とは、細い線材を格子状に織ったものが挙げられ、グレーチングとは線材を溶接したような一体格子状のものが挙げられる。また、マイクログレーチング２４２は、触媒２４１が薄くて柔らかいために、棒状電極部２５が直接溶接された電極２４３の凹凸から守るために使用しているものである。
なお、グレーチング中を通過することにより渦流を生じ、陽極電極２２で発生したオゾン微泡を巻き込んで溶解を早めることができる。
【００２５】
棒状電極部２５は、長尺な略円柱状をなし、最も外側の格子状の電極２４３の裏面に接触する接触面２５１が、棒状電極部２５の中心軸に平行に切断した平面となっている（図５に示す棒状電極部２８を参照）。そして、この接触面２５１が格子状の電極２４３の裏面に、格子状の電極２４３の幅（短手）方向に沿って溶接されている。棒状電極部２５は、図３(a)に示すように、ケーシング１１の上面１１Ａから凹部１１a内に貫通して形成された貫通穴１１cに挿入されて、一方の端部が上面１１Ａから突出した状態でネジ２５２によって締結されている。
また、ケーシング１１の上面１１Ａに突出する棒状電極部２５は、ケーシング１１との間の水密性を確保するためにシーリングされている。具体的には、棒状電極部２５にＯリング２５３（図３(a)、(c)参照）を嵌め込み、凹部１１a内から貫通穴１１cに棒状電極部２５を挿入させた後、貫通穴１１cに挿入したネジ２５２で締結することによって、凹部１１aを形成する内壁面１１dにＯリング２５３が当接し、これによって貫通穴１１cと棒状電極部２５との間の水密性が確保されている。
【００２６】
さらに、板状電極部２４の裏面で、かつ、棒状電極部２５の外周面には、攪拌手段としてのスタティックミキサー２６が配置されている。スタティックミキサー２６は、例えば、板状電極部２４側の面が山形状となるように複数の凹凸２６aが形成されたトレンチ構造をなした板状部材２６１，２６２である。このようなスタティックミキサー２６は、棒状電極部２５の左右にそれぞれ分割して設けられており、棒状電極部２５は、左右に分割された二つの板状部材２６１，２６２の間に配置されている。このようにスタティックミキサー２６を設けることによって、供給された水が攪拌されて、水へのオゾン微泡の溶解を促進させている。
【００２７】
陰極電極２３は、陽極電極２２と同様に、板状電極部２７と、板状電極部２７の陽イオン交換膜２１と反対側の面（表面）に寝かせて接合してなる棒状電極部２８とから構成されている。陰極電極２３としては、白金、銀、チタン等の金属や薄い銀製金網の表面に塩化銀被覆を施したものを使用することが好ましい。
板状電極部２７は、複数枚の格子状の電極２７１〜２７３が重ねられて構成されている。具体的には陽イオン交換膜２１側から順に、陰極触媒（マイクログレーチング又は織網）２７１、マイクログレーチング又はフラットロールマイクログレーチング２７２、グレーチング又は電極２７３が重ねられている。また、各格子状の電極２７１〜２７３間を水流が通過するようになっている。また、マイクログレーチング２７２は、触媒２７１が薄くて柔らかいために、棒状電極部２８が直接溶接された電極２７３の凹凸から守るために使用しているものである。
【００２８】
棒状電極部２８は、図５に示すように、陽極電極２２の棒状電極部２５と同様に長尺な略円柱状をなし、格子状の電極２７３の表面に接触する接触面２８１が棒状電極部２８の中心軸に平行に切断した平面となっている。そして、この接触面２８１が格子状の電極２７３の表面に、格子状の電極２７３の幅（短手）方向に沿って溶接されている。
また、棒状電極部２８は、図３(a)に示すように、ケーシング１１の上面１１Ａから凹部１１a内に貫通して形成された貫通穴１１eに挿入されて、一方の端部が上面１１Ａから突出した状態でネジ２８２によって締結されている。
さらに、ケーシング１１の上面１１Ａに突出する棒状電極部２８は、ケーシング１１との間の水密性を確保するためにシーリングされている。陽極電極２２の棒状電極部２５と同様にして、棒状電極部２８にＯリング２８３（図３(a)、(c)参照）を嵌め込み、凹部１１a内から貫通穴１１eに棒状電極部２８を挿入させた後、ネジ２８２で締結することによって、凹部１１aを形成する内壁面１１dにＯリング２８３が当接し、これによって貫通穴１１eと棒状電極部２８との間の水密性が確保されている。
【００２９】
以上のようにスタティックミキサー２６に、陽極電極２２の複数枚の格子状の電極２４１〜２４３、陽イオン交換膜２１及び陰極電極２３の複数枚の格子状の電極２７１〜２７３が順に重ねられて平板状に形成され、これら陽イオン交換膜２１、陽極電極２２及び陰極電極２３が密着して圧接されている。
【００３０】
中蓋１２は、図２及び図３(b)に示すように、凹部１１a内に配置された触媒電極２を覆うようにして、ケーシング１１に嵌め込まれている。中蓋１２は、凹部１１a内に嵌め込まれて、凹部１１aに収容された陰極電極２３の板状電極部２７の表面を覆う矩形状の凸部１２１と、この凸部１２１に形成されて陰極電極２３の棒状電極部２８が嵌め込まれる溝部１２２とを有している。
そして、陰極電極２３の棒状電極部２８と陽極電極２２の棒状電極部２５とは、それぞれの板状電極部２４，２７の表面に沿って水平に延在し、一端部がケーシング１１の上面１１Ａから、該上面１１Ａに対して略垂直となるように突出している。この上面１１Ａから突出した陽極電極２２の棒状電極部２５及び陰極電極２３の棒状電極部２８の先端部が、電極ターミナル２５４，２８４とされ、電源装置（図示しない）の出力端が電気的に接続されて、直流電圧が印加されている。各棒状電極部２５，２８の電極ターミナル２５４，２８４は、導線（図示しない）を介して電源装置に接続され、陽極電極２２と陰極電極２３間に印加する直流電圧は、例えば６〜１５ボルトが好ましい。
【００３１】
また、ケーシング１１には、凹部１１a内に配置された触媒電極２に原料水を供給するための原料水供給路１１１が形成されている。原料水供給路１１１は、ケーシング１１の表面１１Ｂを貫通して形成された原料水供給口１１２から下方に延在した後、凹部１１a側に向けて延在した側断面視略Ｌ字状をなしている。原料水供給口１１２には、図１に示すようにケーシング１１の表面１１Ｂに突出する接続部１１３が取り付けられ、この接続部１１３に、原料水供給管（図示しない）が取り付けられるようになっている。さらに、原料水供給管には、例えば、図示しないが水が貯留されたタンクに接続された定吐出圧の小型ポンプや水道栓に連結されている。
また、ケーシング１１には、触媒電極２によって生成されたオゾン水を排出するためのオゾン水排出路１１４が形成されている。オゾン水排出路１１４は、ケーシング１１の表面１１Ｂを貫通して形成されたオゾン水排出口１１５から下方に延在した後、凹部１１a側に向けて延在した側断面視略Ｌ字状をなしている。オゾン水排出口１１５には、図１に示すように、ケーシング１１の表面１１Ｂに突出する接続部１１６が取り付けられ、この接続部１１６に、オゾン水排出管（図示しない）が取り付けられるようになっている。オゾン水排出管には、例えば図示しないが、ケーシング１１内で生成された水素水を貯留するタンクに接続するためのポンプやノズル等に連結されている。
上記原料水供給口１１２は、ケーシング１１の長手方向一端部側（図３(a)中、右側）に設けられ、オゾン水排出口１１５は、ケーシング１１の長手方向他端部側（図３(a)中、左側）に設けられている。
また、オゾン水排出路１１４には、生成したオゾン水のオゾン濃度を検出する濃度検出センサ（濃度検出手段）１１７が設けられている。
【００３２】
濃度検出センサ１１７は、検出電極（図示しない）と電位測定の基準となる比較電極（図示しない）、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（図示しない）等から構成されている。検出電極及び比較電極は、ケーシング１１の上面１１Ａ側からオゾン水排出路１１４内にねじ込まれたネジ１１８の先端に固定されており、これによって検出電極及び比較電極がオゾン水排出路１１４を流れるオゾン水に接触するようになっている。そして、オゾン水に接触することで、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。
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や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に基づいて、オゾン水生成装置１００内の制御部（図示しない）が予め設定されたオゾン濃度と一致するように、電源装置に陽極電極２２及び陰極電極２３間に印加する電圧を制御している。
【００３３】
また、ケーシング１１の表面１１Ｂには、凹部１１aの周囲を囲むように略矩形状の溝部１１bが形成されており、この溝部１１b内にＯリング１１９が嵌め込まれている。Ｏリング１１９によってケーシング１１の表面１１Ｂに、後述の外蓋１３が設置された場合に、ケーシング１１の表面１１Ｂと外蓋１３の裏面との間がシーリングされ、耐圧性及び水密性に優れたものとされる。
【００３４】
外蓋１３は、略矩形状をなした板状で、中蓋１２の表面よりも大きく、ケーシング１１の表面１１Ｂよりも小さい。外蓋１３の長手方向両側縁部（図３中、左右両側縁部）には、原料水供給口１１２及びオゾン水排出口１１５に取り付けられた接続部１１３及び接続部１１６の外周面の一部が係合する係合部１３１a，１３１bがそれぞれ形成されている。
また、外蓋１３の略中央部には、中蓋１２を押圧する押しネジＮが、外蓋１３の表面１３Ｂから突出して取り付けられており、押しネジＮの頭部をねじ込むことによって中蓋１２を押圧し、中蓋１２がケーシング１１の凹部１１aに収容された触媒電極２を押圧するようになっている。したがって、押しネジＮの押圧力を調整することで、触媒電極２の圧接力を変化させることができる。また、押しネジＮの頭部と中蓋１２との間に、ピストン又はピポット１２４を介在させて、かつ、ピストン又はピポット１２４の周囲にクッション部材としてＯリング１２３を介在させて押圧させることが好ましい。ピストン又はピポット１２４としては、例えば、図中に示すように、大きさの異なる二つの円柱部材が重ねられてなる形状のものが挙げられる。すなわち、Ｏリング１２３により水密を保持するとともに力学的に自動調芯の機能を有する点で好ましい。なお、陽イオン交換膜２１自体に弾力があり、中蓋１２を介して直接押圧しても所期の目的を達成することはできる。
【００３５】
さらに、外蓋１３の表面１３Ｂの周縁部には、複数のボルトＢが所定間隔で設けられ、外蓋１３とケーシング１１とを締結している。さらに、外蓋１３及び中蓋１２には、外蓋１３及び中蓋１２をそれぞれ貫通して凹部１１a内の陰極電極２３の格子状の電極２７１〜２７３に通じる陰極水排出路１４１及び陰極水供給路１４４が形成されている。陰極水排出路１４１は、外蓋１３の表面１３Ｂを貫通して形成された陰極水排出口１４２を有し、この陰極水排出口１４２には、外蓋１３の表面１３Ｂに突出して陰極水を外部に排出するためのパイプ１４３（図１参照）が取り付けられている。陰極水供給路１４４は、外蓋１３の表面１３Ｂを貫通して形成された陰極水供給口１４５を有し、この陰極水供給口１４５には、外蓋１３の表面１３Ｂに突出して陰極水を外部から供給するためのパイプ１４６（図１参照）が取り付けられている。なお、原料水供給路１１１は、陰極電極２３及び陽極電極２２に共通して原料水を供給することができるので、陰極水供給路１４４は、陽極電極２２側と陰極電極２３側とに分けて供給したい場合に使用することができる。
【００３６】
以上のように構成されたオゾン水生成装置１００は、使用時には、例えば図１に示すように、各電極ターミナル２５４，２８４が上方向（鉛直方向）を向くようにして配置される。このように各電極ターミナル２５４，２８４が上方向を向くように配置することにより、設置した際に薄型化でき、装置内部がコンパクトに配置できるので見栄えが良い。
【００３７】
次に、上述の構成からなるオゾン水生成装置１００を使用したオゾン水生成方法について説明する。
原料水供給路１１１を介して水をケーシング１１内に供給して、陽極電極２２の板状電極部２４及び陰極電極２３の板状電極部２７に水を連続接触させる。このとき、陰極水供給路１４４を使用して陰極電極２３側に水を連続接触させても良い。同時に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の各電極ターミナル２５４，２８４を介して陽極電極２２と陰極電極２３との間に所定の電圧を印加する。この通電により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。発生したオゾン気泡は水に溶解してオゾン水となり、オゾン水排出路１１４を通ってオゾン水排出管からケーシング１１の外部へ排出される。一方、水素気泡は水に溶解して水素水となり、陰極水流路１４１を通ってパイプ１４３からケーシング１１の外部に排出される。
【００３８】
また、通電中に、同時に濃度検出センサ１１７によってオゾン水排出路１１４内のオゾン水濃度が測定され、制御部は、予め設定されたオゾン濃度となるように電源装置の出力を行うことによって、陽極電極２２及び陰極電極２３間の電圧が制御される。以上のようにして設定濃度のオゾン水が生成される。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態によれば、陽極電極２２は、板状陽極部２４と、板状電極部２４の裏面に対して寝かせて接合した棒状電極部２５とを備え、陰極電極２３は、板状電極部２６と、板状電極部２７の表面に対して寝かせて接合した棒状電極部２８とを備え、各棒状電極部２５，２８の先端部が、板状電極部２４，２６の平面方向へと延在してケーシング１１の上面１１Ａに突出し、突出した先端部が各電極ターミナル２５４，２８４とされているので、従来のように陽極電極及び陰極電極の積層方向にそれぞれ表裏面に各電極ターミナルが突出している場合に比して、薄型化を図ることができる。
また、陽極電極２２及び陰極電極２３の各棒状電極部２５，２８は、それぞれの板状電極部２４，２６との接触部２５１，２８１が、棒状電極部２５，２８の中心軸に対して平行に切断されているので、接触部２５１，２８１の面積が大きくなり、棒状電極部２５，２８をそれぞれの板状電極部２４，２７に確実に固定することができる。
さらに、陽極電極２２の陽イオン交換膜２１とは反対側の面に、スタティックミキサー２６が設けられているので、陽極電極２２から発生したオゾン微泡が水に確実に溶解されて、オゾン水生成効率を向上させることができる。
ケーシング１１の凹部１１aの周囲を囲むようにしてケーシング１１の表面１１Ｂと外蓋１３の裏面との間がＯリング１９１によってシーリングされているので、ケーシング１１と外蓋１３との間の水密性が確保され、凹部１１a内で発生したオゾン水等が外部に漏れるのを防止することができる。
また、陽極電極２２及び陰極電極２３の各棒状電極部２５，２８は、ケーシング１１の上面１１Ａから外方に突出し、ケーシング１１の上面１１Ａと各棒状電極部２５，２８との間がシーリングされているので、この点においても水密性が確保され、凹部１１a内で発生したオゾン水等が外部に漏れるのを防止することができる。
ケーシング１１と外蓋１３とは、押しネジＮによって押圧されて締結されているので、押しネジＮによって押圧された押圧力が外蓋１３及び中蓋１２を介して触媒電極２への圧接力を容易に調整することができる。
ケーシング１１には、凹部１１aに通じ、生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路１１４が形成され、オゾン水排出路１１４内にオゾン水の濃度を検出する濃度検出センサ１１７が設けられているので、濃度検出センサ１１７によって設定した所定の濃度のオゾン水を生成することができる。
【００４０】
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、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、陽極電極２２及び陰極電極２３の各板状電極部２４，２７を構成する格子状の電極２４１〜２４３、２７１〜２７３は、それぞれ三枚ずつとしたが、これに限られるものではなく、その枚数は適宜変更可能である。具体的には、電極２４２及び電極２７２は必ずしも必要ではなく、省略しても良い。また、電極２４１及び電極２７１の代わりに、電極２４３及び電極２７３にそれぞれ白金等の触媒を被覆して使用しても良い。
さらに、陽イオン交換膜２１は一枚としたが、二枚以上を重ねて使用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るオゾン水生成装置１００の外観斜視図である。
【図２】オゾン水生成装置１００の分解斜視図である。
【図３】(a)は、オゾン水生成装置１００を図１の表面側から見た際の透視図、(b)は、切断線III(b)−III(b)に沿って切断した際の矢視断面図、(c)は、切断線III(c)−III(c)に沿って切断した際の矢視断面図である。
【図４】触媒電極２の分解斜視図である。
【図５】図４における要部拡大図である。
【図６】従来例のオゾン水生成装置５００を示したものであり、(a)は、表面から見た際の透視図、(b)は、切断線VI−VIに沿って切断した際の矢視断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１ ケーシング
１１a 凹部
１１Ａ 上面（外周面）
１３ 外蓋（蓋部）
２１ 陽イオン交換膜
２２ 陽極電極
２３ 陰極電極
２４，２７ 板状電極部
２５，２８ 棒状電極部
２６ スタティックミキサー（攪拌手段）
１００ オゾン水生成装置
１１４ オゾン水排出路
１１７ 濃度検出センサ（濃度検出手段）
２５１，２６１ 接触部
２５４，２８４ 電極ターミナル
Ｎ 押しネジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽イオン交換膜の一方の面に陽極電極を圧接し、他方の面に陰極電極を圧接し、前記陽極電極及び前記陰極電極に水を供給するとともに前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成するオゾン水生成装置において、
前記陽極電極及び前記陰極電極は、それぞれ板状電極部と、各板状電極部の前記陽イオン交換膜と反対側の面に対して寝かせて接合した棒状電極部とを備え、
前記陽極電極の前記棒状電極部及び前記陰極電極の前記棒状電極部の先端部が、各板状電極部の平面方向へと延在し、延在した各棒状電極部の先端部が各電極ターミナルであることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項２】
前記陽極電極及び前記陰極電極の各棒状電極部は、それぞれの板状電極部との接触部が棒状電極部の中心軸に対して平行に切断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】
凹部を有するケーシングの前記凹部内に、前記陽極電極及び前記陰極電極が収容され、
前記ケーシングに、前記凹部内に収容された前記陽極電極及び前記陰極電極を覆う蓋部が設けられ、
前記凹部の周囲を囲むようにして前記ケーシングと前記蓋部との間がシーリングされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン水生成装置。
【請求項４】
前記陽極電極及び前記陰極電極の各棒状電極部は、前記ケーシングの外周面から外方に突出し、前記ケーシングの外周面と前記各棒状電極部との間がシーリングさ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５】
前記陽極電極の前記陽イオン交換膜とは反対側の面に、攪拌手段が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載のオゾン水生成装置。
【請求項６】
前記ケーシングと前記蓋部とは、押しネジによって押圧されて締結されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。
【請求項７】
前記ケーシングには、前記凹部に通じ、生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路が形成され、
前記オゾン水排出路内に、オゾン水の濃度を検出する濃度検出手段が設けられていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。
【請求項８】
前記陽極電極及び前記陰極電極の各電極ターミナルが鉛直方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。
【請求項１】
陽イオン交換膜の一方の面に陽極電極を圧接し、他方の面に陰極電極を圧接し、前記陽極電極及び前記陰極電極に水を供給するとともに前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加することによってオゾン水を生成するオゾン水生成装置において、
前記陽極電極及び前記陰極電極は、それぞれ板状電極部と、各板状電極部の前記陽イオン交換膜と反対側の面に対して寝かせて接合した棒状電極部とを備え、
前記陽極電極の前記棒状電極部及び前記陰極電極の前記棒状電極部の先端部が、各板状電極部の平面方向へと延在し、延在した各棒状電極部の先端部が各電極ターミナルであることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項２】
前記陽極電極及び前記陰極電極の各棒状電極部は、それぞれの板状電極部との接触部が棒状電極部の中心軸に対して平行に切断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】
凹部を有するケーシングの前記凹部内に、前記陽極電極及び前記陰極電極が収容され、
前記ケーシングに、前記凹部内に収容された前記陽極電極及び前記陰極電極を覆う蓋部が設けられ、
前記凹部の周囲を囲むようにして前記ケーシングと前記蓋部との間がシーリングされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン水生成装置。
【請求項４】
前記陽極電極及び前記陰極電極の各棒状電極部は、前記ケーシングの外周面から外方に突出し、前記ケーシングの外周面と前記各棒状電極部との間がシーリングさ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５】
前記陽極電極の前記陽イオン交換膜とは反対側の面に、攪拌手段が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載のオゾン水生成装置。
【請求項６】
前記ケーシングと前記蓋部とは、押しネジによって押圧されて締結されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。
【請求項７】
前記ケーシングには、前記凹部に通じ、生成されたオゾン水を排出するオゾン水排出路が形成され、
前記オゾン水排出路内に、オゾン水の濃度を検出する濃度検出手段が設けられていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。
【請求項８】
前記陽極電極及び前記陰極電極の各電極ターミナルが鉛直方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のオゾン水生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１８９９６８（Ｐ２００８−１８９９６８Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４０９４（Ｐ２００７−２４０９４）
【出願日】平成１９年２月２日（２００７．２．２）
【出願人】（０００２２６１５０）日科ミクロン株式会社 (29)
【出願人】（５９１１４５８７４）水青工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２日（２００７．２．２）
【出願人】（０００２２６１５０）日科ミクロン株式会社 (29)
【出願人】（５９１１４５８７４）水青工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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