(57)【要約】【課題】電極表面に発生する気泡の付着を抑制し、オゾン水の生成効率を良好に維持することができるオゾン水生成装置を提供すること。【解決手段】供給路４を通じて電解槽２に水が供給されると、水流調整部材３によって流速が調整された水がオゾン発生器２１に供給され、このオゾン発生器２１から発生したオゾンガスが水に溶解して生成されたオゾン水が吐水路５から吐水されるオゾン水生成装置１とする。【選択図】図１
2014133191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の電気分解によって生成したオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成するオゾン水生成装置であって、
電極およびイオン交換膜を含むオゾン発生器と、通水空間とを内部に備える電解槽と、
前記電解槽内に着脱自在に配設され、前記通水空間の断面積を減じる水流調整部材と、
前記電解槽に水を供給する供給路と、
前記電解槽で生成されたオゾン水を吐水する吐水路と、
を備え、
前記供給路を通じて前記電解槽に水が供給されると、前記水流調整部材によって流速が調整された水が前記オゾン発生器に供給され、このオゾン発生器から発生したオゾンガスが水に溶解して生成されたオゾン水が前記吐水路から吐水されることを特徴とするオゾン水生成装置。
【請求項２】
電極およびイオン交換膜を含むオゾン発生器と通水空間とを内部に備える電解槽と、前記電解槽に水を供給する供給路と、前記電解槽で生成されたオゾン水を吐水する吐水路とを備えたオゾン水生成装置を用いたオゾン水の生成方法であって、
前記電解槽内に水流調整部材を配設して前記通水空間の断面積を減じる工程と、
前記供給路を通じて、前記水流調整部材によって流速が調整された水を前記オゾン発生器に供給し、発生したオゾンガスが溶解したオゾン水を前記吐水路から吐水する工程と、
を含むことを特徴とするオゾン水の生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン水生成装置およびオゾン水の生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾン水は、殺菌、漂白、有機物の分解などの分野で広く利用されている。また、オゾンの発生手段としては、例えば、放電方式や電解方式などが知られているが、電解方式は、水があればよいこと、比較的高濃度のオゾンガスが得やすいことなどの特徴によって、洗浄用などのオゾン水生成装置などに利用されている。
【０００３】
オゾン水生成装置に関連する技術としては、例えば特許文献１の電解槽が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2004-298807号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば特許文献１の電解槽などを利用してオゾン水を生成する場合には、電気分解により電極表面に気泡(オゾンガスなど)が発生し付着することで水と電極表面との接触効率が低下し、オゾン水の生成効率が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、以上の通りの事情に鑑み、電極表面に発生する気泡の付着を抑制し、オゾン水の生成効率を良好に維持することができるオゾン水生成装置およびオゾン水の生成方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のオゾン水生成装置は、水の電気分解によって生成したオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成するオゾン水生成装置であって、電極およびイオン交換膜を含むオゾン発生器と、通水空間とを内部に備える電解槽と、前記電解槽内に着脱自在に配設され、前記通水空間の断面積を減じる水流調整部材と、前記電解槽に水を供給する供給路と、前記電解槽で生成されたオゾン水を吐水する吐水路と、を備え、前記供給路を通じて前記電解槽に水が供給されると、前記水流調整部材によって流速が調整された水が前記オゾン発生器に供給され、このオゾン発生器から発生したオゾンガスが水に溶解して生成されたオゾン水が前記吐水路から吐水されることを特徴としている。
【０００８】
本発明のオゾン水の生成方法は、電極およびイオン交換膜を含むオゾン発生器と通水空間とを内部に備える電解槽と、前記電解槽に水を供給する供給路と、前記電解槽で生成されたオゾン水を吐水する吐水路とを備えたオゾン水生成装置を用いたオゾン水の生成方法であって、前記電解槽内に水流調整部材を配設して前記通水空間の断面積を減じる工程と、前記供給路を通じて、前記水流調整部材によって流速が調整された水を前記オゾン発生器に供給し、発生したオゾンガスが溶解したオゾン水を前記吐水路から吐水する工程と、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のオゾン水生成装置およびオゾン水の生成方法によれば、電極表面に発生する気泡の付着を抑制し、オゾン水の生成効率を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のオゾン水生成装置の内部の一実施形態を例示した概要断面図である。
【図２】図１に示したオゾン水生成装置のＤ−Ｄ’断面における概要断面図である。
【図３】本発明のオゾン水生成装置の電解槽の別の実施形態を例示した概要断面図である。
【図４】本発明のオゾン水生成装置の電解槽の別の実施形態を例示した概要断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明のオゾン水生成装置の内部の一実施形態を例示した概要断面図である。図１中の矢印は、水（オゾン水）の流れを例示している。図２は、図１に示したオゾン水生成装置のＤ−Ｄ’断面における概要断面図である。
【００１２】
オゾン水生成装置１は、水（純水や水道水など）を電気分解して生成したオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成するものであって、電解槽２と、水流調整部材３と、供給路４と、吐水路５と、を有している。
【００１３】
電解槽２は、略円筒状の形状であり、内部に電極（陽極２１a、陰極２１b）およびイオン交換膜Ｍを含むオゾン発生器２１を備えている。また、電解槽２の内部には、オゾン発生器２１の周囲に通水空間Ｓが形成されている。
【００１４】
オゾン発生器２１の具体的な構成は特に限定されず、電極（陽極２１a、陰極２１b）を介して水を電気分解してオゾンガスを生成する電解方式のものを適宜採用することができる。より具体的には、例えばオゾン発生器２１は、電源Ｅと接続した陽極２１aと陰極２１bとの間をイオン交換膜Ｍで仕切る構造を有するものを例示することができる。このようなイオン交換膜Ｍとしては、耐オゾン性を有する公知の材料を適宜採用することができるが、具体的には、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどを基体としたものを例示することができる。また、陽極２１aおよび陰極２１bは、オゾン水の生成に適した適宜な材料を組み合わせて使用することができる。具体的には、陽極２１aの材料としては、ダイヤモンド、金、白金などを例示することができ、陰極２１bの材料としては、ダイヤモンド、ステンレス、金、銀、白金、チタンなどを例示することができる。なかでもダイヤモンド電極は、電気分解によって発生する水素と酸素の発生を抑制することができ、オゾン水を効率よく生成できるため特に好ましい。
【００１５】
さらに、電解槽２内の通水空間Ｓには、水流調整部材３が着脱自在に配設されており、通水空間Ｓの断面積が減少するように調整されている。ここで、「通水空間Ｓの断面積」とは、供給路４から電解槽２の通水空間Ｓへ供給される水の流れの方向に直交する面の断面積をいう。具体的には、図１に例示したオゾン水生成装置においては、例えばＤ−Ｄ’断面（図２に例示した横断面）における通水空間Ｓの面積をいう。
【００１６】
電解槽２では、下方の供給路４を通じて電解槽２に水が供給されると、水流調整部材３によって流速が調整された水がオゾン発生器２１に供給される。すなわち、オゾン水生成装置１は、水流調整部材３によって通水空間Ｓの断面積が減少するように調整されているため、通水空間Ｓを通過する際に水の流速が加速してオゾン発生器２１の電極と接触する。このため、水の電気分解によって電極付近で発生した気泡（オゾンガス、水素、酸素などを含む）は、水流によって電極の表面からの離脱が促される。そして、発生したオゾンガスは、通水空間Ｓで水に溶解することでオゾン水が生成され、電解槽２と連通する吐水路５を通じて上方へ向かって吐水される。
【００１７】
このように、オゾン水生成装置１を連続運転させてもオゾンガスの気泡が電極表面に付着することが抑制されるため、水とオゾン発生器２１の電極との接触効率が高く維持され、オゾン水を高い生成効率で生成することができる。さらに、気泡が電極表面に付着し難いことで、水による電極表面の熱冷却が妨げられることも抑制される。また、オゾン水生成装置１では、下方に配設された供給路４から電解槽２を通過して上方の吐水路５へと水（オゾン水）が流れるため、気泡が電極表面から浮上しやすく、より確実にオゾンガスなどの気泡が電極表面に付着することが抑制される。
【００１８】
なお、供給路４および吐水路５の具体的な構成は特に限定されない。例えば、水供給源（図示していない）から圧送された水を供給路４を通じて電解槽２内に連続的に供給してオゾン水を生成し、このオゾン水を吐水路５から連続的に吐水できるものであることが好ましい。
【００１９】
また、水流調整部材３の材料は、例えば、耐水性を有する適宜な材料を選択することができる。さらに、水流調整部材３の形状、大きさ、配設位置などは具体的に限定されず、例えば、通水空間Ｓを通過する水の流速（通水空間Ｓの断面積）を考慮して適宜設計することができる。具体的には、例えば、通水空間Ｓの断面積が1.45cm２である場合に、電極への気泡の付着を効果的に抑制可能な水の流量は、通水空間Ｓにおいて約1Ｌ／min以上であることが実験的に確認されている。
【００２０】
したがって、例えば、通水空間Ｓの断面積が1.45cm２であるとすると、必要な水の流速は、（1×1000／60）／1.45＝11.5cm／秒であると計算され、水の流速が11.5cm／秒以上となるように、適宜な水流調整部材３によって通水空間Ｓの断面積を調整することができる。具体的には、例えば、水の流量を0.5Ｌ／minとした場合、水の流速が11.5cm／秒以上となる状態を確保するためには、通水空間Ｓの断面積が0.725cm２程度となるように、水流調整部材３によって通水空間Ｓの断面積を調整することが考慮される。
【００２１】
このように、通水空間Ｓを通過する水の流速、通水空間Ｓの断面積、オゾン発生器２１の構成や配設位置、電極表面の状況などを考慮して、通水空間Ｓに配設する水流調整部材３の形状、大きさ、配設位置などを設計することができる。したがって、例えば、オゾン水生成装置１の設置環境として、供給路４から供給される水の水圧等が異なる場合においても、水流調整部材３の形状や大きさを変更するだけで対応することができ、電解槽２やオゾン発生器２１などは共通のものを使用することができる。このため、部材の共用化を図られ、コストを抑制することができる。
【００２２】
図３は、本発明のオゾン水生成装置の電解槽の別の実施形態を例示した概要断面図である。図３の概要断面図は、図１に示したオゾン水生成装置のＤ−Ｄ’断面と同様に、通水空間Ｓへ供給される水の流れの方向に直交する断面を例示している。また、図３では、図１、図２を用いて説明した部分と共通する部分には同一の符号を付し、以下では説明の一部を省略する。
【００２３】
オゾン水生成装置１（図３では図示していない）の電解槽２は、通水空間Ｓが断面略半円状に形成されている（上図）。通水空間Ｓには、電解槽２の中央付近に電極（陽極２１a、陰極２１b）とイオン交換膜Ｍを含むオゾン発生器２１が配設されている。
【００２４】
そして、通水空間Ｓには、オゾン発生器２１と対向する電解槽２の内周面付近に水流調整部材３が着脱自在に配設される（下図）。これによって、通水空間Ｓの断面積が減少するため、供給路４（図３では図示していない）から電解槽２へ供給される水が通水空間Ｓを通過する際に、水の流速が加速してオゾン発生器２１の電極と接触する。このため、水の電気分解によって電極付近で発生したオゾンガスなどの気泡は、水流によって電極表面からの離脱が促される。したがって、オゾンガスなどの気泡の電極表面への付着が抑制され、電解槽２に供給された水とオゾン発生器２１の電極との接触効率が高く維持されるため、オゾン水を高い生成効率で生成することができる。
【００２５】
図４は、本発明のオゾン水生成装置の電解槽の別の実施形態を例示した概要断面図である。図４の概要断面図は、図１に示したオゾン水生成装置のＤ−Ｄ’断面と同様に、通水空間Ｓへ供給される水の流れの方向に直交する断面を例示している。また、図４では、図１、図２を用いて説明した部分と共通する部分には同一の符号を付し、以下では説明の一部を省略する。
【００２６】
オゾン水生成装置１（図４では図示していない）は、断面略円筒状の電解槽２の中央にオゾン発生器２１が配設されている。オゾン発生器２１では、その中心に円柱状の陽極２１aが配置され、その周囲には陽極２１aを覆うようにイオン交換膜Ｍが配設されている。また、イオン交換膜Ｍの外側領域には、断面略円環状の陰極２１bが配設されている。
【００２７】
さらに、電解槽２の内部には、オゾン発生器２１の陰極２１bと電解槽２の内周面との間に断面略円環状の通水空間Ｓが形成されている（上図）。
【００２８】
そして、通水空間Ｓには、電解槽２の内周面の全周に亘って、所定の断面厚さを有する水流調整部材３が着脱自在に配設される（下図）。これによって、通水空間Ｓの断面積が減少するため、供給路４（図３では図示していない）から電解槽２へ供給される水が通水空間Ｓを通過する際に、水の流速が加速してオゾン発生器２１の電極（陽極２１a、陰極２１b）と接触する。このため、水の電気分解によって電極付近で発生したオゾンガスなどの気泡は、水流によって電極表面からの離脱が促される。したがって、気泡の電極表面への付着が抑制され、電解槽２に供給された水とオゾン発生器２１の電極との接触効率が高く維持されるため、オゾン水を高い生成効率で生成することができる。
【００２９】
なお、図３、図４において例示した実施形態においても、通水空間Ｓに配設する水流調整部材３の形状、大きさ、配設位置などは、通水空間Ｓを通過する水の流速、通水空間Ｓの断面積、オゾン発生器２１の構成や配設位置、電極表面の状況などを考慮して適宜設計することができる。
【００３０】
次に、本発明のオゾン水の生成方法について説明する。
【００３１】
本発明のオゾン水の生成方法は、電極およびイオン交換膜を含むオゾン発生器と通水空間とを内部に備える電解槽と、前記電解槽に水を供給する供給路と、前記電解槽で生成されたオゾン水を吐水する吐水路とを備えたオゾン水生成装置を用いる。
【００３２】
具体的には、本発明のオゾン水の生成方法は、以下の工程１、２を含む。
工程１）電解槽内に通水空間の断面積を減じる水流調整部材を配設する工程。
工程２）供給路を通じて、水流調整部材によって流速が調整された水をオゾン発生器に供給し、発生したオゾンガスが溶解したオゾン水を吐水路から吐水する工程。
【００３３】
工程１）および工程２）で使用される水流調整部材およびその他のオゾン水生成装置の構成については、図１〜図４で説明した実施形態を考慮することができる。
【００３４】
工程１）においては、電解槽に水流調整部材を配設することで通水空間の断面積が減少する。このため、工程２）において、供給路から電解槽へ供給される水が通水空間を通過する際に、水の流速が加速してオゾン発生器の電極（陽極、陰極）と接触する。このため、水の電気分解によって電極付近で発生したオゾンガスなどの気泡は、水流によって電極表面からの離脱が促される。したがって、気泡が電極表面へ付着することが抑制され、電解槽に供給された水とオゾン発生器の電極との接触効率が高く維持されるため、オゾン水を高い生成効率で生成することができる。
【００３５】
さらに、用途や水の流量に応じた形状、大きさに設計された適宜な水流調整部材を選択することによって、例えば、同一形態の電解槽における通水空間の断面積を様々に設計することができる。このため、例えば電解槽の設計を変更しなくとも、配設する水流調整部材の形態を調整することで所望の用途やオゾン水の流量に対応することができるため、部材（電解槽）の共用化を図ることができる。
【００３６】
本発明のオゾン水生成装置およびオゾン水の生成方法は、以上の形態に限定されることはない。例えば、電解槽の内部形状やオゾン発生器の構成などは、電解槽へ供給された水とオゾン発生器の電極との接触の効率性などを考慮して適宜設計することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１    オゾン水生成装置
２    電解槽
２１  オゾン発生器
３    水流調整部材
４    供給路
５    吐水路
Ｍ    イオン交換膜
【図１】
2014133191.tif 000003
【図２】
2014133191.tif 000004
【図３】
2014133191.tif 000005
【図４】
2014133191.tif 000006