(57)【要約】【課題】１つの装置でオゾン水及び電解次亜水をそれぞれ容易に生成でき、小型化、省スペース化及び低コスト化を図ることのできる洗浄水生成装置を提供する。【解決手段】洗浄水生成装置１００は、ケーシング１０と、陽イオン交換膜２１と、陽イオン交換膜２１の一方の面に設けられた陽極２２と、他方の面に設けられた第１の陰極２３と、陽極２２の陽イオン交換膜２３と反対側の面に対して所定距離をあけて設けられた第２の陰極２４と、原水用タンク４１と、食塩水用タンク４２とを備える。また、オゾン水生成時に、陽極２２に原水を供給し、第１の陰極２３に原水または食塩水を供給するとともに、陽極２２及び第１の陰極２３間に直流電圧を印加し、電解次亜水生成時に、陽極２２及び第２の陰極２４に食塩水を供給するとともに、陽極２２及び第２の陰極２４間に直流電圧を印加するよう制御する制御部５０を備える。【選択図】図１
2014100648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられた陽イオン交換膜と、
前記ケーシング内で、前記陽イオン交換膜の一方の面に設けられた陽極と、
前記ケーシング内で、前記陽イオン交換膜の他方の面に設けられた第１の陰極と、
前記ケーシング内で、前記陽極の前記陽イオン交換膜と反対側の面に対して所定距離をあけて対向して設けられた第２の陰極と、
原水が収容された原水用タンクと、
食塩水が収容された食塩水用タンクと、
オゾン水生成時に、前記原水用タンクから前記陽極に原水を供給し、前記原水用タンクまたは前記食塩水用タンクから前記第１の陰極に原水または食塩水を供給するとともに、前記陽極及び前記第１の陰極間に直流電圧を印加し、
電解次亜水生成時に、前記食塩水用タンクから前記陽極及び前記第２の陰極に食塩水を供給するとともに、前記陽極及び前記第２の陰極間に直流電圧を印加するよう制御する制御部と、を備えることを特徴とする洗浄水生成装置。
【請求項２】
前記陽極と前記第２の陰極との間の空間に、絶縁性でかつ通水性を有し、前記陽極を前記陽イオン交換膜側に押圧する押圧部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の洗浄水生成装置。
【請求項３】
前記陽極が、導電性ダイヤモンド電極であることを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン水と電解次亜水とを生成することのできる洗浄水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、食品や農業、医療、介護等の分野において、水の電気分解により生成される電解水が、殺菌や洗浄等に優れた作用があるとして期待されている。
このような電解水としては、一般に以下に示す種類の電解水が知られており、これら電解水は、各電解水のｐＨ、電解水を生成するための電解槽（二室型（隔膜あり）、一室型（無隔膜））、生成される生成極及び被電解液の種類によって分類されている。
（１）強酸性電解水：ｐＨ２．２〜２．７、二室型で生成極は陽極、被電解液が０．２％未満の食塩水
（２）アルカリ性電解水：ｐＨ１１〜１１．５、二室型で生成極は陰極、被電解液が０．２％未満の食塩水
（３）弱酸性電解水：ｐＨ２．７〜５、二室型、被電解液が０．１％未満の食塩水
（４）微酸性電解水：ｐＨ５〜６．５、一室型、被電解液が２〜６％の希塩酸または塩酸／食塩水
（５）電解次亜水：ｐＨ７．５より大きい、一室型、被電解液が０．１％未満の食塩水
（６）アルカリイオン水：ｐＨ８〜１０、二室型で生成極は陰極、被電解液が水道水
【０００３】
一方、電解水と同様に殺菌や洗浄等に有用なものとして、オゾン水が知られている。
オゾン水の製法として、現在、産業用に普及しているオゾン水の製法は、大別して、酸素ガスを放電することによりオゾンガスを生成し、生成したオゾンガスを水に溶解させるガス溶解法、酸素ガスを電解によりオゾンガスを生成し、生成したオゾンガスを水に溶解させる電解ガス溶解法、陽イオン交換膜の両面に陽極電極及び陰極電極が設けられてなる触媒電極に原料水を直接接触させるとともに、陽極電極と陰極電極との間に直流電圧を印加して、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。
【０００４】
直接電解法とは、具体的には、陽イオン交換膜の一方の面に陽極を圧接させ、他方の面に陰極を圧接してなる触媒電極の電解面に原水を直接接触させて、水の電気分解によりオゾン水を生成させる方法である（特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、例えば、歯科治療等において、有機物除去に優れた電解次亜水と、殺菌性に優れたオゾン水とを併用することがある。しかしながら、電解次亜水は一室型の電解槽から生成されるものであり、オゾン水は二室型の電解槽から生成されるものであるため、電解次亜水やオゾン水を生成するための生成装置が個別に必要となる。そのため、装置の設置場所の確保やコスト高となるという問題がある。また、電解次亜水生成装置と、オゾン水生成装置の２つの装置を操作しなければならないので、操作が煩雑になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１３４６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、１つの装置でオゾン水及び電解次亜水をそれぞれ容易に生成することができ、また、小型化、省スペース化及び低コスト化を図ることのできる洗浄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】
【０００８】
請求項１の発明によれば、
ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられた陽イオン交換膜と、
前記ケーシング内で、前記陽イオン交換膜の一方の面に設けられた陽極と、
前記ケーシング内で、前記陽イオン交換膜の他方の面に設けられた第１の陰極と、
前記ケーシング内で、前記陽極の前記陽イオン交換膜と反対側の面に対して所定距離をあけて対向して設けられた第２の陰極と、
原水が収容された原水用タンクと、
食塩水が収容された食塩水用タンクと、
オゾン水生成時に、前記原水用タンクから前記陽極に原水を供給し、前記原水用タンクまたは前記食塩水用タンクから前記第１の陰極に原水または食塩水を供給するとともに、前記陽極及び前記第１の陰極間に直流電圧を印加し、
電解次亜水生成時に、前記食塩水用タンクから前記陽極及び前記第２の陰極に食塩水を供給するとともに、前記陽極及び前記第２の陰極間に直流電圧を印加するよう制御する制御部と、を備えることを特徴とする洗浄水生成装置が提供される。
【０００９】
請求項２の発明によれば、前記陽極と前記第２の陰極との間の空間に、絶縁性でかつ通水性を有し、前記陽極を前記陽イオン交換膜側に押圧する押圧部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の洗浄水生成装置が提供される。
【００１０】
請求項３の発明によれば、前記陽極が、導電性ダイヤモンド電極であることを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄水生成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１つの装置でオゾン水及び電解次亜水をそれぞれ容易に生成することができる。また、生成したオゾン水及び電解次亜水を使用することによって洗浄効果を高めることができる。さらに、小型化、省スペース化及び低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の洗浄水生成装置であって、オゾン水を生成する場合を示した概略図である。
【図２】第１の実施形態の洗浄水生成装置であって、電解次亜水を生成する場合を示した概略図である。
【図３】押圧部材の外観斜視図である。
【図４】第２の実施形態の洗浄水生成装置であって、オゾン水を生成する場合を示した概略図である。
【図５】第２の実施形態の洗浄水生成装置であって、電解次亜水を生成する場合を示した概略図である。
【図６】第３の実施形態の洗浄水生成装置であって、オゾン水を生成する場合を示した概略図である。
【図７】第３の実施形態の洗浄水生成装置であって、電解次亜水を生成する場合を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［第１の実施形態］
図１及び図２は、第１の実施形態の洗浄水生成装置の概略図であり、図１はオゾン水を生成する場合、図２は電解次亜水を生成する場合を示している。
図１に示すように、本発明の洗浄水生成装置１００は、オゾン水と電解次亜水とをそれぞれ個別に生成して排出することができる装置である。
具体的に、洗浄水生成装置１００は、ケーシング１０と、ケーシング１０内に設けられた陽イオン交換膜２１と、ケーシング１０内で陽イオン交換膜２１の一方の面に圧接された陽極２２と、ケーシング１０内で陽イオン交換膜２１の他方の面に圧接された第１の陰極２３と、ケーシング１０内で陽極２２の陽イオン交換膜２１と反対側の面に対して所定距離をあけて対向して設けられた第２の陰極２４と、陽極２２と第２の陰極２４との間の空間に設けられた押圧部材３０と、原水が収容された原水用タンク４１と、食塩水が収容された食塩水用タンク４２と、制御部５０と、電源装置６０等を備えている。
そして、制御部５０は、オゾン水生成時に、原水用タンク４１から陽極２２に原水を供給し、原水用タンク４１から第１の陰極２３に原水を供給または食塩水用タンク４２から食塩水を供給するとともに、陽極２２及び第１の陰極２３間に直流電圧を印加し、電解次亜水生成時に、食塩水用タンク４２から陽極２２及び第２の陰極２４に食塩水を供給するとともに、陽極２２及び第２の陰極２４間に直流電圧を印加するよう制御する。
なお、図１及び図２に示す実施形態では、第１の陰極２３に原水を供給する場合を例に挙げて説明する。
【００１４】
以下、各構成部材について詳細に説明する。
＜ケーシング＞
ケーシング１０は、直方体状をなしている。
ケーシング１０の下面には、第１の供給流路１１と、第２の供給流路１２とが形成されている。
第１の供給流路１１は、オゾン水を生成する際に、ケーシング１０内の第１の陰極２３に原水を供給するための流路である。
第２の供給流路１２は、オゾン水を生成する際に、ケーシング１０内の陽極２２に原水を供給したり、電解次亜水を生成する際に、陽極２２及び第２の陰極２４に食塩水を供給するための流路である。
ケーシング１０の上面には、第１の排出流路１３と、第２の排出流路１４とが形成されている。
第１の排出流路１３は、オゾン水を生成する際に、ケーシング１０内の第１の陰極２３側で生成されたアルカリイオン水を排出するための流路である。
第２の排出流路１４は、オゾン水を生成する際に、ケーシング１０内の陽極２２側で生成されたオゾン水を排出したり、電解次亜水を生成する際に、陽極２２及び第２の陰極２４で生成された電解次亜水を排出するための流路である。
【００１５】
このようなケーシング１０内において、第１の供給流路１１と第２の供給流路１２の間に陽イオン交換膜２１の下端部が位置し、第１の排出流路１３と第２の排出流路１４の間に陽イオン交換膜２１の上端部が位置するように、陽イオン交換膜２１が保持されている。
そして、陽イオン交換膜２１の一方の面（図１では左側面）に陽極２２が設けられ、他方の面（図１では右側面）に第１の陰極２３が設けられている。
さらに、陽極２２の陽イオン交換膜２１と反対側の面（図１では左側面）にグレーチング材２５が設けられ、第１の陰極２３の陽イオン交換膜２２と反対側の面（図１では右側面）にグレーチング材２６が設けられている。グレーチング材２６は、ケーシング１０内の右側内壁面に当接している。
さらに、ケーシング１０内の左側内壁面に、第２の陰極２４が、陽極２２と所定距離をあけて対向して設けられている。第２の陰極２４は、ケーシング１０内の左側内壁面に当接している。
また、第２の陰極２４とグレーチング材２５との間には、グレーチング材２５を介して陽極２２、陽イオン交換膜２１及び第１の陰極２３を適度に押圧するための押圧部材３０が設けられている。
【００１６】
このようにケーシング１０内には、陽イオン交換膜２１、陽極２２、第１の陰極２３及び第２の陰極２４が設けられており、オゾン水を生成する場合には、陽極２２と第１の陰極２３とが使用されるので、陽イオン交換膜２１によってケーシング１０内が分割されて二室型となる。
一方、電解次亜水を生成する場合には、陽極２２と第２の陰極２４とが使用されるので、無隔膜となり、一室型となる。
【００１７】
このようなケーシング１０において、第１の供給流路１１から供給された原水は、第１の陰極２３及びグレーチング材２６に接触するようになっており、生成されたアルカリイオン水は第１の排出流路１３から排出される。
第２の供給流路１２から供給された原水は、陽極２２及びグレーチング材２５に接触するようになっており、生成されたオゾン水は第２の排出流路１４から排出される。
第２の供給流路１２から供給された食塩水は、第２の陰極２４、陽極２２及びグレーチング材２５に接触するようになっており、生成された電解次亜水は、第２の排出流路１４から排出される。
【００１８】
また、第２の排出流路１４の下流側には、陽極２２側で生成されたオゾン水の濃度を測定する濃度検出センサ（図示しない）が設けられている。
濃度検出センサは、検出電極（図示しない）と、比較電極（図示しない）と、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流値を測定する電流計（図示しない）等から構成されている。濃度検出センサは、比較電極及び検出電極をオゾン水に浸すことによって発生する起電力からオゾン水のオゾン濃度に対応した電流値を得るガルバニ式の濃度検出センサである。
電流計は、制御部５０に電気的に接続されており、電流計で測定された出力値が制御部５０に出力されるようになっている。
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。
このような検出電極及び比較電極は、第２の排出流路１４を流れるオゾン水に接触するようになっている。そして、検出電極及び比較電極が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電流値を検出して濃度を測定する。
【００１９】
また、第１の排出流路１３の下流側には、バルブＶ１が設けられている。バルブＶ１は、オゾン水を生成する際に開放して第１の陰極２３側で生成されたアルカリイオン水を排出し、電解次亜水を生成する際には閉じて、生成された電解次亜水を外部に排出しない。
【００２０】
＜陽イオン交換膜＞
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る。例えば、厚さ１００〜３００μｍの範囲が好ましい。
【００２１】
＜陽極＞
陽極２２は、陽イオン交換膜２１を全面的に覆い隠すように密着されるものではなく、多数の通孔を設けて、陽イオン交換膜２１に接触部と非接触部とを有して重ねられる形状のものが好ましい。具体的には、陽極２２はグレーチング状またはパンチングメタル状のものを使用することができる。グレーチング状とは線材を溶接した格子状で、パンチングメタル状とは平板に多数の通孔を形成した多孔板状である。特に、陽極２２をグレーチング状とした場合、陽極２２を構成する部材の交点部位が尖って外面に突出し、水流と接触して渦流を生じ、陽極２２で発生したオゾンの微泡を巻き込んで溶解を早めることができる。
【００２２】
陽極２２としては、オゾン発生触媒機能を有する材料からなるものを使用する。本実施形態では、第１の陰極２３側に原水を供給する構成であるので、シリコンウェハにホウ素をドープしたダイヤモンドを成膜した導電性ダイヤモンド電極を使用する。
ホウ素をドープしたダイヤモンドの成膜方法としては、例えば、多数の通孔２２１が形成されたシリコンウェハにプラズマＣＶＤ法や熱フェラメントＣＶＤ法を用いて、ホウ素をドープしたダイヤモンドを成膜することができる。
【００２３】
＜第１の陰極＞
第１の陰極２３としては、オゾン発生触媒機能を有する材料からなるものを使用する。具体的には、安定性が良い点で、白金、金又はその被覆金属を使用することが好ましく、特にチタンに白金を被覆した金属を使用すると製造コストを安価に抑えることができる。また、陽極２２と同様に、シリコンウェハにホウ素をドープしたダイヤモンドを成膜した導電性ダイヤモンド電極を使用しても良い。図１及び図２では、導電性ダイヤモンド電極を使用した場合を示している。
【００２４】
＜第２の陰極＞
第２の陰極２４としては、電解次亜塩素発生触媒機能を有する金属を使用する。具体的には、安定性が良い点で、白金、金又はその被覆金属を使用することが好ましく、特にチタンに白金を被覆した金属を使用すると製造コストを安価に抑えることができる。また、シリコンウェハにホウ素をドープしたダイヤモンドを成膜した導電性ダイヤモンド電極を使用しても良い。図１及び図２では、導電性ダイヤモンド電極を使用した場合を示している。
【００２５】
＜グレーチング材＞
グレーチング材２５，２６は、陽極２２の陽イオン交換膜２１と反対側の面や、第１の陰極２３の陽イオン交換膜２１と反対側の面に設けられて水流を乱流にするためのものであり、例えば、チタン製等にすることが好ましい。
【００２６】
＜押圧部材＞
押圧部材３０は、第２の陰極２４とグレーチング材２５との間の空間に設けられて、陽イオン交換膜２１、陽極２２及び第１の陰極２３を適度に押圧するとともに、グレーチング材２５（陽極２２）と第２の陰極２４との間に空間を確保して絶縁するためのものである。また、グレーチング材２５の反りを防止するためのものでもある。
押圧部材３０としては、絶縁性で通水性を有し、かつ、耐オゾン及び耐電解次亜水性を有する材料からなる。具体的には、塩化ビニル製やテフロン（登録商標）製からなるものが好ましい。
また、押圧部材３０は、上述の通り、陽イオン交換膜２１、陽極２２及び第１の陰極２３を適度に押圧するとともに、グレーチング材２５（陽極２２）と第２の陰極２４との間に空間を確保して絶縁するためのものであるので、例えば、図３に示すように、矩形枠３１の内部に十字型の支持部３２が設けられた構造とすることが好ましい。なお、この構造に限らず、少なくとも第２の陰極２４及びグレーチング材２５に当接する矩形枠３１を有していれば良い。
【００２７】
＜原水用タンク＞
原水用タンク４１は、バルブＶ２を介して第１の供給流路１１に接続され、バルブＶ３を介して第２の供給流路１２に接続されている。
原水用タンク４１には、水道水、純水、精製水等の原水が収容されている。
バルブＶ２，Ｖ３は、開閉動作によって原水用タンク４１からケーシング１０内へ原水を供給したり、その供給量を調整する。バルブＶ２，Ｖ３としては、例えば、電磁弁や電動式ボールバルブ等が挙げられる。
バルブＶ２，Ｖ３は、制御部５０に電気的に接続され、制御部５０によって開閉動作やケーシング１０内への原水の供給量が制御されている。具体的には、図示しない流量計及び圧力計がバルブＶ２，Ｖ３に設けられており、これら流量計及び圧力計に基づいて、制御部５０はバルブＶ２，Ｖ３の開閉動作及び原水供給量を制御している。
【００２８】
＜食塩水用タンク＞
食塩水用タンク４２は、バルブＶ４を介して第２の供給流路１２に接続されている。
食塩水用タンク４２には、食塩水が収容されている。食塩水は、０．１％未満の濃度とすることが好ましい。
バルブＶ４は、開閉動作によって食塩水用タンク４２からケーシング１０内へ食塩水を供給したり、その供給量を調整する。バルブＶ４としては、例えば、電磁弁や電動式ボールバルブ等が挙げられる。
バルブＶ４は、制御部５０に電気的に接続され、制御部５０によって開閉動作やケーシング１０内への食塩水の供給量が制御されている。具体的には、図示しない流量計及び圧力計がバルブＶ４に設けられており、これら流量計及び圧力計に基づいて、制御部５０はバルブＶ４の開閉動作及び食塩水供給量を制御している。
【００２９】
＜電源装置＞
陽極２２、第１の陰極２３及び第２の陰極２４には、電源装置５０の出力端が電気的に接続され、直流電圧がそれぞれ印加されるようになっている。すなわち、陽極２２、第１の陰極２３及び第２の陰極２４は、各電極２２，２３，２４に導線を介して電源装置６０に接続されている。
印加する直流電圧は、オゾン水を生成する場合は、陽極２２と第１の陰極２３との間に、例えば６〜１５ボルトの範囲で印加することが好ましく、電解次亜水を生成する場合は、陽極２２と第２の陰極２４との間に、例えば１．５〜４ボルトの範囲内で印加することが好ましい。
【００３０】
＜制御部＞
制御部５０は、オゾン水を生成する場合には、図１に示すように、原水用タンク４１から陽極２２に原水を供給するようバルブＶ３を開放し、第１の陰極２３に原水を供給するようバルブＶ２を開放する。さらに、電源装置６０を制御して、陽極２２と第１の陰極２３との間に所定電圧を印加する。このとき、バルブＶ４を閉じ、バルブＶ１を開放しておく。
一方、電解次亜水を生成する場合には、図２に示すように、食塩水用タンク４２から陽極２２及び第２の陰極２４に食塩水を供給するようバルブＶ４を開放し、さらに、電源装置６０を制御して、陽極２２と第２の陰極２４との間に所定電圧を印加する。このとき、バルブＶ１〜バルブＶ３は閉じておく。
また、制御部５０は、オゾン水を生成している場合に、濃度検出センサで測定した濃度が、予め設定した設定濃度と一致するように電源装置６０の電力量を制御する。
以上のようにして、制御部５０は、オゾン水を生成する場合と、電解次亜水を生成する場合とで、各バルブＶ１〜Ｖ４の開閉を制御するとともに、各電極２２，２３，２４への電圧の印加を適宜切り替えるように制御する。
【００３１】
次に、上述の構成からなる洗浄水生成装置１００を使用して、オゾン水や電解次亜水を生成する方法について説明する。
＜オゾン水を生成する場合＞
図１に示すように、まず、バルブＶ２，Ｖ３を開放して原水用タンク４１から第１の供給流路１１及び第２の供給流路１２を介してケーシング１０内にそれぞれ原水を供給する。このとき、バルブＶ１は開放し、バルブＶ４は閉じておく。
供給された原水は、ケーシング１０内において陽極２２及び第１の陰極２３に接触する。さらに、電源装置６０を駆動させて陽極２２及び第１の陰極２３間に所定の電圧を印加する。この通電により原水が電気分解されて原水中の水素が陽極２２側から陽イオン交換膜２１中を通過して第１の陰極２３側へと加速して移動する。その結果、陽極２２側にはオゾン気泡が発生し、第１の陰極２３側には水素気泡が発生する。なお、第２の供給流路１２から供給された原水は、第２の陰極２４にも接触するが、第２の陰極２４には電圧が印加されていないので、第２の陰極２４によっては電気分解されない。
【００３２】
ここで、陽極２２側では原水はわずかな陽極２２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が生成され、陽極２２と陽イオン交換膜２１との間（正確には陽極２２と第１の陰極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。
このようにして生成されたオゾン水は、第２の排出流路１４を流れて排出される。
一方、第１の陰極２３側においては、水素気泡が発生し、第１の排出流路１３を流れてアルカリイオン水として排出される。
なお、通電中に、濃度検出センサによってオゾン濃度が測定される。そして、測定されたオゾン水の濃度が制御部５０に出力され、制御部５０は、出力された測定濃度が、予め設定された濃度となるように、電源装置６０の出力調整を行うことによって、陽極２２及び第１の陰極２３間の印加電圧が制御される。このようにして、生成されたオゾン水の濃度が設定濃度に維持され、濃度低下を防止し、高濃度のオゾン水を安定して生成することができる。
【００３３】
＜電解次亜水を生成する場合＞
図２に示すように、まず、バルブＶ４を開放して食塩水用タンク４２から第２の供給流路１２を介してケーシング１０内に食塩水を供給する。このとき、バルブＶ１〜バルブＶ３を閉じておく。
供給された食塩水は、ケーシング１０内において、第２の陰極２４と、グレーチング材２５を通過して陽極２２に接触する。さらに、電源装置６０を駆動させて陽極２２及び第２の陰極２４間に所定の電圧を印加する。この通電により食塩水が電気分解されて、電解次亜水となって第２の排出流路１４を流れて排出される。なお、第２の供給流路１２から供給された食塩水は、第１の陰極２３にも接触するが、第１の陰極２３には電圧が印加されていないので、第１の陰極２３によっては電気分解されない。
【００３４】
以上のようにして、オゾン水と電解次亜水を交互に生成して、洗浄水として使用する。
例えば、歯科治療等で本発明の洗浄水生成装置１００を使用する場合には、電解次亜水で洗浄した後に、最後にオゾン水で使用する事が洗浄効果を高められる点と、電解次亜水の残留性がない点で好ましい。
【００３５】
以上、本発明の第１の実施形態によれば、ケーシング１０と、ケーシング１０内に設けられた陽イオン交換膜２１、陽極２２、第１の陰極２３及び第２の陰極２４と、原水用タンク４１と、食塩水用タンク４２と、制御部５０と、を備え、オゾン水を生成する場合には、制御部５０によって陽極２２及び第１の陰極２３に原水が供給されるとともに、陽極２２及び第１の陰極２３間に直流電圧が印加される。また、電解次亜水を生成する場合には、制御部５０によって陽極２２及び第２の陰極２４に食塩水が供給されるとともに、陽極２２及び第２の陰極２４に直流電圧が印加される。このようにして、オゾン水を生成する場合と電解次亜水を生成する場合とで、ケーシング１０内に供給する水を適宜切り替えるとともに、電圧を印加する電極２２〜２４も適宜切り替えることによって、オゾン水と電解次亜水とをそれぞれ容易に生成することができる。
したがって、オゾン水によって殺菌に優れた洗浄を行うことができ、電解次亜水によって有機物を除去することができるので、生成したオゾン水及び電解次亜水を交互に使用することによって、洗浄効果を高めることができる。
また、１つのケーシング１０内に各電極２２〜２４や陽イオン交換膜２１が設けられた単純な構成であるため、装置の小型化を図ることができる。さらに、オゾン水用と電解次亜水用の生成装置を個別に使用する必要もなくなるので、省スペース化及び低コスト化を図ることができる。さらに、１つの装置を操作するだけで良いので操作面でも優れる。
【００３６】
陽極２２と第２の陰極２４との間の空間に、絶縁性でかつ通水性を有し、陽極２２を陽イオン交換膜２１側に押圧する押圧部材３０が設けられているので、陽イオン交換膜２１、陽極２２及び第１の陰極２３を均一かつ確実に押圧することができ、オゾン生成効率を向上させることができる。また、第２の陰極２４と陽極２２とを確実に絶縁することができる。
また、陽極２２に、導電性ダイヤモンド電極を使用するので、第１の陰極２３側に供給する水を原水とすることができ、食塩水を使用する必要がなくなるので、装置の小型化がきる点で好ましい。また、高濃度及び高効率、長寿命でオゾン水を生成することができる。
【００３７】
［第２の実施形態］
図４及び図５は、第２の実施形態の洗浄水生成装置の概略図であり、図４はオゾン水を生成する場合、図５は電解次亜水を生成する場合を示している。
第２の実施形態の洗浄水生成装置１００Ａは、第１の実施形態の洗浄水生成装置１００と異なり、第１の陰極２３側に食塩水を供給するように構成されている。
すなわち、第１の供給流路１１は、食塩水用タンク４２にバルブＶ２Ａを介して接続されている。
また、陽極２２としては、第１の実施形態と同様に導電性ダイヤモンド電極を使用しても良いし、白金、金又はその被覆金属を使用しても良い。特にチタンに白金を被覆した金属を使用すると製造コストを安価に抑えることができる点で好ましい。
ただし、陽極２２として、白金、金又はその被覆金属、チタンに白金を被覆した金属を使用する場合には、第１の陰極２３側に供給する食塩水は、１％以上の濃度の食塩水を供給する必要がある。そのため、電解次亜塩水を生成する場合に使用する食塩水用タンク４２（濃度が０．１％未満の食塩水）とは別に、１％以上の濃度の食塩水が収容された食塩水用タンクを設ける必要がある。なお、導電性ダイヤモンド電極を使用する場合には、このような１％以上の濃度の食塩水が収容された食塩水用タンクを別途設ける必要がなく、電解次亜水生成に使用する食塩水用タンク４２（０．１％未満の食塩水）を兼用することができる（図４参照）。
なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様のため、同様の構成については同様の符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
第２の実施形態の洗浄水生成装置１００Ａを使用して、オゾン水を生成する場合は、図４に示すように、原水用タンク４１から第２の供給流路１２を介して陽極２２側に原水を供給し、食塩水用タンク４２から第１の供給流路１１を介して第１の陰極２３側に食塩水を供給するとともに、陽極２２及び第１の陰極２３に所定の電圧を印加する。
電解次亜水を生成する場合は、図５に示すように、食塩水用タンク４２から第２の供給流路１２を介して陽極２２及び第２の陰極２４側に食塩水を供給するとともに、陽極２２及び第２の陰極２４に所定の電圧を印加する。
【００３９】
以上、本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、オゾン水を生成する場合と電解次亜水を生成する場合とで、ケーシング１０内に供給する水を適宜切り替えるとともに、電圧を印加する電極２２〜２４も適宜切り替えることによって、オゾン水と電解次亜水とをそれぞれ容易に生成することができる。その結果、生成したオゾン水及び電解次亜水を交互に使用することによって、洗浄効果を高めることができる。また、装置の小型化、省スペース化及び低コスト化を図ることができる。さらに、操作面でも優れる。
【００４０】
また、第１の陰極２３側に食塩水を供給する構成であるので、本実施形態では、第１の陰極２３として導電性ダイヤモンド電極を使用したが、第１の陰極２３として導電性ダイヤモンド電極を使用しなくとも良く、その場合には、第１の実施形態に比較して低コスト化を図ることができる。
【００４１】
［第３の実施形態］
図６及び図７は、第３の実施形態の洗浄水生成装置の概略図であり、図６はオゾン水を生成する場合、図７は電解次亜水を生成する場合を示している。
第３の実施形態の洗浄水生成装置１００Ｂは、第１及び第２の実施形態の洗浄水生成装置１００，１００Ａとは異なり、陽極２２と第２の陰極２４との間に空間１７Ｂが設けられており、第１及び第２の実施形態のように押圧部材３０が設けられていない。また、陽イオン交換膜２１、陽極２２及び第１の陰極２３はケーシング１０の内周面に設けられた保持部１８Ｂにグレーチング材２５の外周が嵌め込まれることによって押圧される構成となっている。さらに、第２の陰極２４の左側面とケーシング１０の左側壁面との間にも空間１９Ｂが形成されるように、第２の陰極２４がケーシング１０内に設けられている。
また、ケーシング１０には第１及び第２の供給流路１１，１２に加えて第３の供給流路１５Ｂが設けられ、第１及び第２の排出流路１３，１４に加えて第３の排出流路１６Ｂが設けられている。
以下、具体的に説明する。
【００４２】
＜ケーシング＞
ケーシング１０は、直方体状をなしている。
ケーシング１０の下面には、第１の供給流路１１と、第２の供給流路１２と、第３の供給流路１５Ｂと、が形成されている。
第１の供給流路１１は、オゾン水を生成する際に、ケーシング１０内の第１の陰極２３に原水を供給するための流路である。
第２の供給流路１２は、オゾン水を生成する際に、ケーシング１０内の陽極２２に原水を供給するための流路である。
第３の供給流路１５Ｂは、電解次亜水を生成する際に、陽極２２及び第２の陰極２４に食塩水を供給するための流路である。
ケーシング１０の上面には、第１の排出流路１３と、第２の排出流路１４と、第３の排出流路１６Ｂと、が形成されている。
第１の排出流路１３は、オゾン水を生成する際に、ケーシング１０内の第１の陰極２３側で生成されたアルカリイオン水を排出するための流路である。
第２の排出流路１４は、オゾン水を生成する際に、ケーシング１０内の陽極２側で生成されたオゾン水を排出するための流路である。
第３の排出流路１６Ｂは、電解次亜水を生成する際に、陽極２２及び第２の陰極２４で生成された電解次亜水を排出するための流路である。
【００４３】
このようなケーシング１０内において、第１の供給流路１１と第２の供給流路１２の間に陽イオン交換膜２１の下端部が位置し、第１の排出流路１３と第２の排出流路１４の間に陽イオン交換膜２１の上端部が位置するように、陽イオン交換膜２１が保持されている。
そして、陽イオン交換膜２１の一方の面（図６では左側面）に陽極２２が設けられ、他方の面（図６では右側面）に第１の陰極２３が設けられている。
さらに、陽極２２の陽イオン交換膜２１と反対側の面（図６では左側面）にグレーチング材２５が設けられ、第１の陰極２３の陽イオン交換膜２１と反対側の面（図６では右側面）にグレーチング材２６が設けられている。グレーチング材２６は、ケーシング１０内の右側内壁面に当接している。
グレーチング材２５は、ケーシング１０の内周面に設けられた保持部１８Ｂに、グレーチング材２５の外周が嵌め込まれることによって保持されており、グレーチング材２５が、陽イオン交換膜２１、陽極２２及び第１の陰極２３をグレーチング材２６側に押圧している。
【００４４】
さらに、ケーシング１０内の左側内壁面に、第２の陰極２４が、陽極２２と所定距離を空けて対向して設けられるとともに、ケーシング１０内の左側内壁面に対しても所定距離を空けて対向して設けられている。すなわち、第２の陰極２４は、その上下端部がケーシング１０の上下面に形成された挿入孔に挿入されることによって保持されている。
第２の陰極２４とグレーチング材２５との間には、空間１７Ｂが形成され、グレーチング材２５及び陽極２２と、第２の陰極２４とが絶縁される構成となっている。また、第２の陰極２４の左側面が、ケーシング１０の左側内壁面に当接しないように所定距離をあけて保持され、第２の陰極２４の左側面と、ケーシング１０の左側内壁面との間に空間１９Ｂが形成されているので、第２の陰極２４の右側面だけでなく、左側面にも食塩水が確実に接触し、その結果、電解次亜水の生成効率が向上するようになっている。
【００４５】
このようにケーシング１０内には、陽イオン交換膜２１、陽極２２、第１の陰極２３及び第２の陰極２４が設けられており、オゾン水を生成する場合には、陽極２２と第１の陰極２３とが使用されるので、陽イオン交換膜２１によってケーシング１０内が分割されて二室型となる。
一方、電解次亜水を生成する場合には、陽極２２と第２の陰極２４とが使用されるので、無隔膜となり、一室型となる。
【００４６】
このようなケーシング１０において、第１の供給流路１１から供給された原水は、第１の陰極２３及びグレーチング材２６に接触するようになっており、生成されたアルカリイオン水は第１の排出流路１３から排出される。
第２の供給流路１２から供給された原水は、陽極２２及びグレーチング材２５に接触するようになっており、生成されたオゾン水は第２の排出流路１４から排出される。
第３の供給流路１５Ｂから供給された食塩水は、第２の陰極２４、陽極２２及びグレーチング材２５に接触するようになっており、生成された電解次亜水は、第２の排出流路１６Ｂから排出される。
【００４７】
また、第２の排出流路１４の下流側には、バルブＶ５Ｂが設けられている。バルブＶ５Ｂは、オゾン水を生成する際に開放して陽極２２側で生成されたオゾン水を排出し、電解次亜水を生成する際には閉じて、生成された電解次亜水を外部に排出しない。
さらに、第３の排出流路１６Ｂの下流側には、バルブＶ６Ｂが設けられている。バルブＶ６Ｂは、オゾン水を生成する際に閉じて陽極２２側で生成されたオゾン水を排出しないようにし、電解次亜水を生成する際には開放して、生成された電解次亜水を排出する。
【００４８】
＜原水用タンク＞
原水用タンク４１は、バルブＶ２を介して第１の供給流路１１に接続され、バルブＶ３を介して第２の供給流路１２に接続されている。
【００４９】
＜食塩水用タンク＞
食塩水用タンク４２は、バルブＶ４を介して第３の供給流路１５Ｂに接続されている。
【００５０】
＜制御部＞
制御部５０は、オゾン水を生成する場合には、図６に示すように、原水用タンク４１から陽極２２に原水を供給するようバルブＶ３を開放し、第１の陰極２３に原水を供給するようバルブＶ２を開放する。さらに、電源装置６０を制御して、陽極２２と第１の陰極２３との間に所定電圧を印加する。このとき、バルブＶ４及びバルブＶ６Ｂは閉じ、バルブＶ１及びバルブＶ５Ｂは開放しておく。
一方、電解次亜水を生成する場合には、図７に示すように、食塩水用タンク４２から陽極２２及び第２の陰極２４に食塩水を供給するようバルブＶ４を開放し、さらに、電源装置６０を制御して、陽極２２と第２の陰極２４との間に所定電圧を印加する。このとき、バルブＶ１〜バルブＶ３及びバルブＶ５Ｂは閉じ、バルブＶ６Ｂは開放しておく。
また、制御部５０は、オゾン水を生成している場合に、濃度検出センサで測定した濃度が、予め設定した設定濃度と一致するように電源装置６０の電力量を制御する。
以上のようにして、制御部５０は、オゾン水を生成する場合と、電解次亜水を生成する場合とで、各バルブＶ１〜Ｖ４，Ｖ５Ｂ，Ｖ６Ｂの開閉を制御するとともに、各電極２２〜２４への電圧の印加を適宜切り替えるように制御する。
【００５１】
なお、＜陽イオン交換膜２１＞、＜陽極２２＞、＜第１の陰極２３＞、＜第２の陰極２４＞、＜グレーチング材２５，２６＞、＜電源装置６０＞は、上述した第１の実施形態と同様のため、同様の構成については同様の符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
第３の実施形態の洗浄水生成装置１００Ｂを使用して、オゾン水を生成する場合は、図６に示すように、原水用タンク４１から第２の供給流路１２を介して陽極２２側に原水を供給し、原水用タンク４１から第１の供給流路１１を介して第１の陰極２３側に原水を供給するとともに、陽極２２及び第１の陰極２３に所定の電圧を印加する。電解次亜水を生成する場合は、図７に示すように、食塩水用タンク４２から第３の供給流路１５Ｂを介して陽極２２及び第２の陰極２４に食塩水を供給するとともに、陽極２２及び第２の陰極２４に所定の電圧を印加する。
【００５３】
以上、本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、オゾン水を生成する場合と電解次亜水を生成する場合とで、ケーシング１０内に供給する水を適宜切り替えるとともに、電圧を印加する電極２２〜２４も適宜切り替えることによって、オゾン水と電解次亜水とをそれぞれ容易に生成することができる。その結果、生成したオゾン水及び電解次亜水を交互に使用することによって、洗浄効果を高めることができる。また、装置の小型化、省スペース化及び低コスト化を図ることができる。さらに、操作面でも優れる。
【００５４】
また、第１及び第２の実施形態のように押圧部材３０を設けない構成であるので、部材点数が減り、よりコスト削減を図ることができる。
【００５５】
なお、図示しないが、第３の実施形態においても、第２の実施形態と同様にして、第１の陰極２３側に食塩水を供給するように構成しても良い。
また、第３の実施形態において、第３の供給流路１５Ｂ及び第３の排出流路１６Ｂを設けるとしたが、必ずしも設けなくとも良く、第２の供給流路１２及び第２の排出流路１４で兼用しても構わない。
【符号の説明】
【００５６】
１０  ケーシング
２１  陽イオン交換膜
２２  陽極
２３  第１の陰極
２４  第２の陰極
３０  押圧部材
４１  原水用タンク
４２  食塩水用タンク
１００，１００Ａ，１００Ｂ  洗浄水生成装置
【図１】
2014100648.tif 000003
【図２】
2014100648.tif 000004
【図３】
2014100648.tif 000005
【図４】
2014100648.tif 000006
【図５】
2014100648.tif 000007
【図６】
2014100648.tif 000008
【図７】
2014100648.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月29日(2013.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項１の発明によれば、
ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられた陽イオン交換膜と、
前記ケーシング内で、前記陽イオン交換膜の一方の面に設けられた陽極と、
前記ケーシング内で、前記陽イオン交換膜の他方の面に設けられた第１の陰極と、
前記ケーシング内で、前記陽極の前記陽イオン交換膜と反対側の面に対して所定距離をあけて対向して設けられた第２の陰極と、
純水または精製水である原水が収容された原水用タンクと、
食塩水が収容された食塩水用タンクと、
オゾン水生成時に、前記原水用タンクから前記陽極及び前記第１の陰極に原水を供給するとともに、前記陽極及び前記第１の陰極間に直流電圧を印加し、
電解次亜水生成時に、前記食塩水用タンクから前記陽極及び前記第２の陰極に食塩水を供給するとともに、前記陽極及び前記第２の陰極間に直流電圧を印加するよう制御する制御部と、を備え、
前記陽極及び前記第１の陰極が、導電性ダイヤモンド電極であり、
前記陽極と前記第２の陰極との間の空間に、絶縁性でかつ通水性を有し、前記陽極を前記陽イオン交換側に押圧する押圧部材が設けられていることを特徴とする洗浄水生成装置が提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
＜原水用タンク＞
原水用タンク４１は、バルブＶ２を介して第１の供給流路１１に接続され、バルブＶ３を介して第２の供給流路１２に接続されている。
原水用タンク４１には、純水または精製水である原水が収容されている。
バルブＶ２，Ｖ３は、開閉動作によって原水用タンク４１からケーシング１０内へ原水を供給したり、その供給量を調整する。バルブＶ２，Ｖ３としては、例えば、電磁弁や電動式ボールバルブ等が挙げられる。
バルブＶ２，Ｖ３は、制御部５０に電気的に接続され、制御部５０によって開閉動作やケーシング１０内への原水の供給量が制御されている。具体的には、図示しない流量計及び圧力計がバルブＶ２，Ｖ３に設けられており、これら流量計及び圧力計に基づいて、制御部５０はバルブＶ２，Ｖ３の開閉動作及び原水供給量を制御している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
［第２の実施形態］
図４及び図５は、第２の実施形態の洗浄水生成装置の概略図であり、図４はオゾン水を生成する場合、図５は電解次亜水を生成する場合を示している。
第２の実施形態の洗浄水生成装置１００Ａは、参考例であって、第１の実施形態の洗浄水生成装置１００と異なり、第１の陰極２３側に食塩水を供給するように構成されている。
すなわち、第１の供給流路１１は、食塩水用タンク４２にバルブＶ２Ａを介して接続されている。
また、陽極２２としては、第１の実施形態と同様に導電性ダイヤモンド電極を使用しても良いし、白金、金又はその被覆金属を使用しても良い。特にチタンに白金を被覆した金属を使用すると製造コストを安価に抑えることができる点で好ましい。
ただし、陽極２２として、白金、金又はその被覆金属、チタンに白金を被覆した金属を使用する場合には、第１の陰極２３側に供給する食塩水は、１％以上の濃度の食塩水を供給する必要がある。そのため、電解次亜塩水を生成する場合に使用する食塩水用タンク４２（濃度が０．１％未満の食塩水）とは別に、１％以上の濃度の食塩水が収容された食塩水用タンクを設ける必要がある。なお、導電性ダイヤモンド電極を使用する場合には、このような１％以上の濃度の食塩水が収容された食塩水用タンクを別途設ける必要がなく、電解次亜水生成に使用する食塩水用タンク４２（０．１％未満の食塩水）を兼用することができる（図４参照）。
なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様のため、同様の構成については同様の符号を付してその説明を省略する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられた陽イオン交換膜と、
前記ケーシング内で、前記陽イオン交換膜の一方の面に設けられた陽極と、
前記ケーシング内で、前記陽イオン交換膜の他方の面に設けられた第１の陰極と、
前記ケーシング内で、前記陽極の前記陽イオン交換膜と反対側の面に対して所定距離をあけて対向して設けられた第２の陰極と、
純水または精製水である原水が収容された原水用タンクと、
食塩水が収容された食塩水用タンクと、
オゾン水生成時に、前記原水用タンクから前記陽極及び前記第１の陰極に原水を供給するとともに、前記陽極及び前記第１の陰極間に直流電圧を印加し、
電解次亜水生成時に、前記食塩水用タンクから前記陽極及び前記第２の陰極に食塩水を供給するとともに、前記陽極及び前記第２の陰極間に直流電圧を印加するよう制御する制御部と、を備え、
前記陽極及び前記第１の陰極が、導電性ダイヤモンド電極であり、
前記陽極と前記第２の陰極との間の空間に、絶縁性でかつ通水性を有し、前記陽極を前記陽イオン交換側に押圧する押圧部材が設けられていることを特徴とする洗浄水生成装置。