(57)【要約】  本発明は、水を浄化する小型イオン発生装置に関する。  本装置は、印刷されたオゾン生成回路を有する印刷回路基板を備え、同回路基板は、前記回路基板上に交互に印刷され、かつ並列の関係で互いに接続されるとともに電力供給装置に接続された複数のアノード及びカソードを備えている。該電極は、粗い表面を有し、これにより、使用において、前記オゾン発生器が、浄化される水を収容する容器に入れられたときに、前記粗い表面のために、より大きな水素の泡になる前記カソードに生成された水素の泡の合体をもたらし、そしてアノードによってオゾンのより高い生成をもたらす。水素は、カソードの製造に用いられた、再使用のために再生され得る導電材のために、その吸着によって追加的に除去される。本発明は、また、この水浄化用の小型オゾン発生器等の使用法、ならびに水を浄化する方法に関する。【選択図】図１Ｂ
2009537289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を浄化するオゾン発生装置であって、前記装置は、第１及び第２の表面を有する印刷回路基板、及び前記印刷回路基板の前記第1の表面上に印刷されたオゾン生成回路を備え、  前記オゾン生成回路は、前記回路基板上に交互に印刷され、かつ並列の関係で互いに接続されるとともに電力供給装置に接続された複数のアノード及びカソードを備え、  前記アノード及びカソードは、粗い表面を有し、これにより、使用において、前記オゾン発生器が浄化される水を収容する容器に入れられたときに、前記カソードが水素の泡を生成し、前記アノードがオゾン及び混合オキダントを生成し、そして前記粗い表面のために、前記カソードは、より大きな水素の泡になる水素の泡の合体をもたらし、そしてオゾンのより高い生成を導くオゾン発生装置。
【請求項２】
前記電力供給装置が前記印刷回路基板と一体である請求項１記載のオゾン発生装置。
【請求項３】
前記電力供給装置が、前記印刷回路基板の第１の表面上に印刷され、かつ直列の関係で互いに接続された複数の電池セルを備えた請求項２記載のオゾン発生装置。
【請求項４】
前記電力供給発生装置は、前記印刷回路基板の前記表面の一方に固定された、少なくとも１つのバッテリ及び／または少なくとも１つのシリコンソーラパネルを備えている請求項２記載のオゾン発生装置。
【請求項５】
前記電力供給装置が前記印刷回路基板に対して外部にあり、そして導線を介してオゾン発生回路に接続されている請求項１記載のオゾン発生装置。
【請求項６】
前記電力供給装置が、別の印刷回路基板上に印刷されかつ直列の関係で互いに接続された複数の電池セルを備えている請求項５記載のオゾン発生装置。
【請求項７】
前記電池セルは、Ｐｔ／Ａｌ，Ｐｔ／Ｔｉ，Ｐｔ／Ｍｎ及びＰｔ／Ｍｇから選択された金属の組み合せで製造される請求項３または６記載のオゾン発生装置。
【請求項８】
前記電力供給装置は、１つのバッテリ、複数のバッテリ、公共電力供給システムまたは個人電力供給システムにより支持された電力トランスである請求項５記載のオゾン発生装置。
【請求項９】
前記個人電力供給システムは、ソーラパネルまたは風車である請求項８記載のオゾン発生装置。
【請求項１０】
前記アノード及びカソードは、活性化された、または非活性状態のカーボンファイバまたはナノチューブで製造され、またはめっきされた請求項１乃至９いずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１１】
前記アノード及びカソードは、周期表のコラム３乃至１３から選択された金属またはこれら金属の合金で製造されまたはめっきされている請求項１乃至９のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１２】
前記アノード及びカソードは、パラジウム、パラジウム合金、マグネシウム合金、またはチタニウム合金で製造されまたはめっきされている請求項１１記載のオゾン発生装置。
【請求項１３】
前記オゾン生成回路の下の前記印刷回路基板の第１の表面上に、前記電力供給装置に接続された薄膜加熱要素、及び／または  前記印刷回路基板の第２の表面上に、前記電力供給に接続された別の薄膜加熱要素をさらに備えている請求項１乃至１２のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１４】
前記第２の表面上に印刷された第２のオゾン生成回路を備え、同第２のオゾン生成回路は、前記第１の表面上に印刷されかつ前記請求項１で定められた前記オゾン生成回路と同一である請求項１乃至１３いずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１５】
前記オゾン発生装置は浄化される水の量に応じて大きさを定められる請求項１乃至１４のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１６】
前記印刷回路基板に固定されかつ前記電力供給装置に接続された複数のライトまたは発光ダイオードをさらに備えている請求項１乃至１５のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１７】
水を飲用可能にするための請求項１乃至１６のいずれかに定められたオゾン発生装置の使用法。
【請求項１８】
浄化される水を収容するボトルにおける、請求項１に定められたオゾン発生装置の使用法。
【請求項１９】
前記ボトルが飲用可能なニップルを備えているネックを有する請求項１８記載の使用法。
【請求項２０】
前記ニップルがフィルタを備えている請求項１９の使用法。
【請求項２１】
前記フィルタが粒状の活性化されたカーボン、カーボンブロック、薄膜フィルタまたは樹脂である請求項２０記載の使用法。
【請求項２２】
前記ボトルは、１つの内部容積を有し、そしてこの容積を、浄化される水を収容する頂部容積と電解液を収容する底部容積に分割する分割壁を備え、請求項１乃至７のいずれかに定められた前記オゾン発生装置が該分割壁を介して挿入され、この分割壁は、該オゾン発生装置に合う大きさの孔を有し、前記オゾン生成回路が該ボトルの頂部容積内に位置し、そして電力供給装置は底部容積内に位置する請求項１８乃至２１のいずれかに記載の使用法。
【請求項２３】
前記電解液は、水または水と塩の混合物を含む請求項２２記載の使用法。
【請求項２４】
前記塩は塩化ナトリウムである請求項２３記載の使用法。
【請求項２５】
前記分割壁は、水が透過しかつ塩が前記底部容積にとどまることを可能にする薄膜である請求項２２乃至２４のいずれかに記載の使用法。
【請求項２６】
前記ボトルは内部容積及び底を有しており、同ボトルは、その底に固定され、かつ浄化される水収容するボトルの該内部容積から密封して分割された分室を備え、該分室は、前記オゾン発生器の前記オゾン生成回路に接続された、請求項８乃至１６のいずれかに定められたような電力供給装置を収容する請求項１８乃至２１のいずれかに記載の使用法。
【請求項２７】
以下のステップを備えた水の浄化方法：        ａ）浄化される水の中に、請求項１乃至４のいずれかに定められたオゾン発生装置を入れる； 及び        ｂ）該オゾン発生装置がオゾンを生成しかつ水を浄化することができる適切な時間待つ。
【請求項２８】
以下のステップを備えた水の浄化方法：        ａ）浄化される水の中に、請求項６または７に定められたオゾン発生装置を入れる；         ｂ）オゾン発生装置の電力供給装置を、電解液を収容する別の容器に入れる；及び        ｃ）オゾン発生装置がオゾンを生成しそして水を浄化することができるための適切な時間待つ。
【請求項２９】
以下のステップを備えた水の浄化方法：        ａ）請求項８または９に定められたオゾン発生装置を、浄化されるべき水の中に入れる；        ｂ）オゾン発生器の前記オゾン生成回路に接続された前記電力供給装置をオンにする；及び        ｃ）オゾン発生装置がオゾンを生成しそして水を浄化することができるための適切な時間待つ。
【請求項３０】
前記オゾン発生器は電力を有し、浄化される水は量及び質を有しており、そして前記適切な時間は、前記電力並びに浄化される水の前記量及び質に応じて変化する請求項２７乃至２９記載の方法。
【請求項３１】
請求項1乃至１６のいずれかに定められた、複数のオゾン発生装置を備えている水浄化用ポータブルオゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、水から多様な汚染物質、特に、バクテリアやウィルスに加え、有機汚染物質を除去し、そしてその水を飲用可能とするために、水にオゾンを発生させる小型の装置に関する。  本発明は、水の浄化に限らず、フルーツジュース、ミルクあるいは乳製品の液体、ティー、コファーなどのような、水分を含むあらゆる液体溶液に関連する。【０００２】  言い換えれば、本発明は、印刷回路基板（ＰＣＢ）に印刷された小型水浄化装置に関連し、同装置は、ＰＣＢと一体の電力供給源によって、または例えばバッテリ、ソーラパネル、変圧器などのような、容易に携帯可能である外部電力源によって発生される極めて低電圧の電流によって駆動可能なものである。  本小型オゾン発生装置のサイズは、切手のように小型であることが可能であり、小さく、浄化するためにグラスあるいはボトルの水の中に直接入れ込んだときに、エネルギ的に自給自足とすることが可能である。【０００３】  本発明は、また、グラス内の水に直接、もしくは水ボトルに一体に本小型浄化装置の使用法に関する。
【背景技術】
【０００４】  塩素や他の化学物質を使用することなく水の浄化を行うために、殺菌剤としてオゾン（Ｏ３）を使用することは、当技術分野においてよく知られている。オゾンは、通常媒体（水）の外側で用意され、その後インジェクタまたは接触柱における泡立たせの手段により、水の内部に噴射される。そのような方法は、多くの装置の使用を必要とするため、プロセスが大きくて扱いにくくまた高価である。【０００５】  電気分解によるオゾン（Ｏ３）のの製造は、１９世紀よりよく知られているプロセスである。例証として、米国特許５，２５０，１７７及び５，１５４，８９５は、電気分解によってオゾンを発生する装置を開示している。そのように発生されたオゾンは、その後水の浄化に用いられる。米国特許４，７２８，４４１は、電気分解によって発生された酸素からオゾンが製造される装置を開示している。しかしながら、そのように発生されたオゾンは、当該装置の外で回収されかつ用いられる。米国特許４，４１６，７４７；５，２０５，９９４；５，６８６，０５１；５，２０３，９７２及び５，７７９，８６５は、固体の電解質を用いてオゾンを製造する装置を開示している。米国特許３，６２３，９７０は水の電気分解によってオゾンの流れを製造する装置、及びそのように製造された酸素のオゾンへの転化を開示している。【０００６】  また当技術分野において、オゾンが紫外線によって製造され得ることが知られている。そのような装置が米国特許４，１８９，３６３（ＢＥＩＮＴＺＥＬ）及び４，９９２，１６９（ＩＺＵＭＩＹＡ）に示されている。  さらに、米国特許５，２６６，２１５（ＥＮＧＥＬＨＡＲＤ）に示されるように、紫外線を用いて微生物を破壊する装置の効果は、オゾンが、浄化される水と混合される場合、高められることが知られている。【０００７】  米国特許５，１５１，２５２（ＭＡＳＳ）には、光反応物組成で汚染された流体の処理用の光化学反応器が開示されている。この特許は、当該反応領域における反応器の壁が、最初の光化学反応によって製造された反応生成物と共に起こる二次反応の割合を増大するために、触媒で被覆され得ることを開示している。  薄膜を備えた塩橋は、カソードに生成された水素から、アノードの周辺に生成されたオゾン、酸素及び混合オキシダントを分けるのに用いられていた。白金（Ｐｔ）ワイヤがアノードとして、またカソードとして用いられていた。薄膜分離のアイデアは、米国特許６，１８０，０１４（ＳＡＬＡＭＡ）において本発明者により説明されかつ改良された。そのアイデアは、十分なオゾン生成物を得るために、以下に説明する新発明装置よりも比較的高い電圧が用いられていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  水浄化システムは一般に大型の装置であり、運んだり、持ち歩くのは容易ではない。それ故に、水浄化システムの技術において、同じ浄化効率を保ちながら低電圧電力供給で作動し、かつグラスまたはボトル内の水を数秒間で浄化するのに使用できる、ポータブル、小型かつ再使用可能な水浄化システムを提供することは、重要な進歩である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明の目的は、電気分解の間に生成される水素の泡のサイズがオゾンの最終量に強く影響を及ぼすという発見に基づくものである。当該泡がより大きくなると、オゾンの量も増え、水の浄化がよりよくかつ速くなる。  それ故に本発明の第１の目的は、第１及び第２の表面を有する印刷回路基板（ＰＣＢ）と、ＰＣＢの第１の表面に印刷されたオゾン生成回路（ＯＰＣ）を備えた水浄化用オゾン発生装置を提供することにある。ＯＰＣは、ＰＣＢ上に交互に印刷され、かつ並列な関係をもって互いに接続され、また電力供給装置に接続されている、複数のアノード及びカソードを備えている。ＯＰＣのアノードとカソードは、粗い表面を有しており、使用において、オゾン発生装置が、浄化されるべき水が入っている容器に入れられたときに、カソードが水素の泡を生成し、またアノードはオゾン及び混合オキシダントを生成する。そして、粗い表面のおかげで、カソードは、より大きな水素の泡になる前記水素の泡の合体をもたらし、したがって、より高い濃度のオゾンをもたらすものである。【００１０】  当該技術においてよく知られているように、水の電気分解は、アノード（陰極）に水素ガス（Ｈ２）を、カソード（陽極）にオキシダントを生成せしめる。オキシダントは、オゾンガス（Ｏ３）と、酸素ガス（Ｏ２）、ペルオキシターゼ、水酸化基、等を含む混合オキシダントとを含んでいる。Ｈ２及びＯ３間の接触は、水におけるＯ３の生成を増大するために制限されなければならない。【００１１】  かくして、アノードの表面の凹凸は、同じ電圧の電流のもとで、滑らかな表面より高いオゾンの量の生成を可能にするということが発見された。  実際、粗い表面は水と接触する、より効率の高い表面を有し、かつ滑らかな表面によって通常生成される、より小さな水素の泡の合体によって、より大きな水素の泡の生成を可能とし、かくして、水素の泡とカソードにより生成されたオゾンのようなオキシダントとの間の反応表面を格段に低減する。【００１２】  その結果、両極間に生じる、オゾンと水素との不必要な有害な反応が大幅に低減され、より低い電圧の電流を用いることによって、より高いオゾンの生成と、極めて効率の高い水の浄化をもたらすものである。  本発明に係るオゾン発生装置のアノード及びカソードは、好ましくは以下の材料で製造されまたはめっきされている：        −活性化されたまたは非活性状態のカーボンファイバまたはナノチューブ、        −周期表のコラム３乃至１３（またいわゆるIB乃至VIIIB及びIIIB）から選択された金属またはこれら金属の合金。【００１３】  より好ましくは、カソードは、以下のような水素を吸着する金属または被覆物で製造または被覆されている：        −元素周期表のサブグループIIIB、IVB、VB、VIIBまたはVIIIBから、より好ましくはパラジウム、パラジウム合金、マグネシウム合金、及びチタニウム合金から選択された、しかしこれに限られない金属または合金        −特別に活性化されたカーボン、または        −当技術において知られている他の導電性または水素吸着材料。【００１４】  本発明に係るオゾン発生装置のサイズ及び／または数は、浄化される水の量及び質に応じて選択されることが理解されるべきである。  オゾン発生装���は、電極へ電気的な動力を供給する異なった方法に主に基づく、異なる構成とすることができる。I)より具体的には、本発明の第１の態様に従い、該電力供給装置は該印刷回路基板と一体である。その場合、該電力供給装置は、該印刷回路基板（ＰＣＢ）の第１の表面に印刷され、かつ直列の関係で互いに接続された複数の電池のセルを含むことができる。【００１５】  電池のセルは、電池セルの製造の技術において周知のあらゆる種類の金属の組み合せで製造される。好ましくは、金属の組み合せは、Ｐｔ／Ａｌ，Ｐｔ／Ｔｉ，Ｐｔ／Ｍｎ及びＰｔ／Ｍｇから選択される。  別のやり方において、電力供給は、少なくとも１つのバッテリ及び／または該印刷回路基板の表面の一方に固定された少なくとも１つのシリコンソーラパネルとすることができる。【００１６】  このような本発明の第１の態様は、浄化される水が収容されているグラス、ボトル等の容器にオゾン発生装置を入れることによる、同装置の直接使用を可能にする。  したがって、選択された容器内に収容されている水を浄化する方法は、以下のステップを含んでいる：        ａ）浄化される水を収容する容器にオゾン発生装置を入れる。該オゾン発生装置は詳しく上述した本発明の第１の態様に従って定められている。及び        ｂ）該オゾン発生装置がオゾンを生成しかつ水を浄化することができる適切な時間待つ。【００１７】  容器を静かに振る任意のステップが、水を浄化するのに必要とする適切な時間を短縮するために上述の方法に追加することができる。  “適切な時間”に関しては、適切な時間が、該装置の電力、並びに効果的にかつ安全に処理される水の量及び質に依存することを理解されなければならない。II)本発明の第２の態様において、該電力供給装置は印刷回路基板に対して外部にあり、そして導線を介してオゾン生成回路に接続されている。【００１８】  この発明の第２の態様において、該電力供給装置は、上述のパートI)で定めたような、別の印刷回路基板に印刷されかつ直列の関係で互いに接続された複数の電池セルを備えることができる。上述したように、該電力供給装置は導線を介してオゾン生成回路に接続される。使用において、電力供給装置は、電解液が収容された別の容器に入れることによってオンとなる。【００１９】  上述のとおり、電解液は、水または塩化ナトリウムのような１以上の塩をもつ混合水とすることができる。  したがって、選択された容器に収容された水を浄化するこの方法は、以下のステップを含んでいる：        ａ）上述のゾーン発生装置を浄化されるべき水の中に入れる；        ｂ）オゾン発生装置の電力供給装置を、電解液を収容する別の容器に入れる；及び        ｃ）オゾン発生装置がオゾンを生成しそして水を浄化することができるための適切な時間待つ。【００２０】  この本発明の第２の態様において、外部電力供給装置は、充電可能であるなしにかかわらず、１つのバッテリあるいは複数のバッテリとすることもできる。  電力供給装置は、公共電力供給システムまたはソーラパネル、風車等の個人電力供給システムにより支持された電力トランスとすることもできる。この構成は、公共電力を利用できない地域で本装置が使用されるときに、特に有利である。【００２１】  すべ��のケースにおいて、該電力供給装置は、導線を介してオゾン生成回路に接続される。使用において、該電力供給装置は、電流を供給しそしてオゾン発生装置がオゾンを発生するようにオンされる。  この本発明の第２の態様において、水を浄化するこの方法は、以下のステップを含んでいる：        ａ）この発明の第２の態様に従うオゾン発生装置を、浄化される水の中に入れる；        ｂ）オゾン発生装置の電力供給装置をオンにする；及び        ｃ）オゾン発生装置がオゾンを生成しそして水を浄化することができるための適切な時間待つ。【００２２】  ここにおいてもやはり、容器を静かに振る任意のステップが、水を浄化するのに必要とする適切な時間を短縮するために上述の方法に追加することができる。  本発明の好ましい実施例において、オゾン発生装置は、ＰＣＢの第１の表面上のかつオゾン発生回路の下側に、電力供給装置に接続された薄膜加熱要素を備えることができる。  任意であるが、オゾン発生装置は、ＰＣＢの第２の表面上に、やはり電力供給装置に接続された別の薄膜加熱要素を備えることもできる。熱の発生は該カソードの再生し易くする。【００２３】  本発明の別の好ましい実施例において、オゾン発生装置は、印刷回路基板（ＰＣＢ）の第２の表面上に印刷された第２のオゾン生成回路をさらに備えることができる。この第２のオゾン生成回路は、ＰＣＢの第１の表面上に印刷されかつ上記で定められたオゾン生成回路と同一である。  本発明の別の好ましい実施例において、オゾン発生装置は、水の浄化におけるオゾンを改善するために、印刷回路基板上に固定されかつやはり電力供給装置に接続された複数のライトまたは発光ダイオード（ＬＥＤｓ）をさらに備えることができる。【００２４】  光の発生は、オゾンによる水の浄化を促進すると共に、Ｏ２及び例えばしかしこれに限られることなくヒドロキシル基あるいは過酸化水素のような混合オキダントから、Ｏ３の形成を高めることがよく知られている。水の浄化を効果的に高めるために、ライトまたは発光ダイオードは、約１ｎｍ（遠紫外線光）から６００ｎｍ（緑色光）の波長を好ましくは有している。【００２５】  本発明はまた上述したような複数のオゾン発生装置を備えた水浄化用のポータブルオゾン発生装置に関する。小型の装置は、幾何学的手法、例えばピラミッド、キューブ等のように並べることができる。当該形状の各表面は、本発明に従う小型のオゾン発生装置を備えている。  本発明はまた、水を浄化しかつその水を飲用可能にするための、上述したオゾン発生装置の使用法に関する。【００２６】  本発明に従うオゾン発生装置は、容易に運ぶことができかつ浄化されるべき水を収容するグラス、水差し、ボトル内に入れ込むのに十分に小さいという利点を有している。該オゾン発生装置は、容器内に水が満たされる度に水を浄化する容器に適用しかつ恒久的に固定されることが可能である。  したがって、本発明はまた、浄化される水を収容する容器における上述したような本装置の使用法に関する。好ましくは、容器はボトルである。さらに好ましくは、飲用のニップル及び随意にはフィルタを含むネックを有している。該フィルタは、粒状の活性化カーボン、カーボンブロック、薄膜フィルタまたは樹脂���製造することができる。【００２７】  好ましくは、上述のボトルは、ある内部容積を有し、そしてこの容積を、浄化される水を収容する頂部容積と電解液を収容する底部容積に分割する分割壁を備えることができる。上述のオゾン発生装置は、該分割壁を介して挿入されることができる。実際上、この分割壁は、該オゾン発生装置に合う大きさの孔を備えることができる。一度装着されると、オゾン発生器のオゾン生成回路は該ボトルの頂部容積内にとどまり、そして電力供給装置は底部容積内にとどまるものである。【００２８】  ここに再び、電解液は、水または水と塩化ナトリウムのような１以上の塩との混合物を含んでいる。  より好ましくは、上述の分割壁は、水が透過しかつ塩が底部容積にとどまることを可能にする薄膜とすることができる。  任意ではあるが、上述のボトルは、内部容積及び底を有しており、同ボトルは、その底に固定され、かつ浄化される水収容するボトルの内部容積から密封して分割された分室を備えている。密閉することによって、該分室は、オゾン発生器のオゾン生成回路に接続される、少なくとも１つのバッテリのような、電力供給装置を収容することができる。【００２９】  本発明は、その好ましい実施例の以下の非限定的な説明を、添付図面を参照して読むことによって、より良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】  図１Ａに示されるように、水浄化用のオゾン発生装置（１）は、水（５）を収容する例えばグラス（３）のような容器に入れるのに十分に小さい。本発明の好ましい実施例に係るこの小型のオゾン発生装置は、図１によりよく描かれ、詳細に記載されており、水（５）を浄化するオゾン発生装置（１）が印刷回路基板（７）（以下、ＰＣＢと称す）を含んでいることがわかる。【００３１】  ＰＣＢ（７）は、セラミック、ポリマー（例えばポリカーボネイトまたはその他）、ガラス、酸化アルミニウム、または印刷回路基板の技術において周知のあらゆる種類の回路基板で製造されている。  ＰＣＢ（７）の上に、オゾン生成回路（９）（以下、ＯＰＣと称す）が印刷されている。ＯＰＣは、同ＯＰＣ上に印刷されると共に、互いに並列の関係で電力供給装置（１５）に接続されている複数のアノード（１１）及びカソード（１３）で構成されている。【００３２】  図１Ｂに示される好ましい実施例において、電力供給装置（１５）は、ＯＰＣ（９）以外のＰＣＢ（７）上に印刷され、そして互いに直列の関係でかつＯＰＣに接続されている。一度オゾン発生器（１）が、そしてそれ故に電池セル（１７）が一緒に、水（５）の中に入れられると、電池セル（１７）は、ＯＰＣ（９）にオゾンを発生させて水を浄化するのに十分な電圧の電流を発生する。その場合、処理される水は、電解液として働く。【００３３】  図２は、別の好ましい実施例に係る水浄化用のオゾン発生装置（１）を示す。同実施例は、電力供給が、第１のＰＣＢ（７）と独立した別のＰＣＢ（２１）に印刷された外部電力供給装置（１９）であることを除いて、図１Ｂに示される装置と極めて類似している。外部電力供給装置（１９）はかくして導線（２３）を介してＯＰＣ（９）に接続されている。使用において、外部電力供給装置（１９）は、水あるいは電解液、好ましくは電解液（図２に図示なし）を収容する別の容器に入れられる。【００３４】  図１Ｂまたは図２に示されるもののような、電池セル（１７）の線の厚さは、どの範囲でも可能であるが、好ましくは１．２７μｍ（５０マイクロ−インチ）乃至１．２７ｍｍ（５０ミリ−インチ）の間にある。これらセルは、必要なセルが直列に接続されてＯＰＣ（９）に必要な起電力（ＥＭＦ）を供給することができる、あらゆる組み合わせの金属で製造されている。金属の組み合せは、Ｐｔ／Ａｌ，Ｐｔ／Ｔｉ，Ｐｔ／Ｍｎ、Ｐｔ／Ｍｇまたは電池セルの技術において周知のあらゆる種類の金属の組み合せを含む。他の可能な金属の組み合せは、“MODERN ELECTROPLATING”, 3rd Edition by THE ELECTROCHEMICAL SCIETY INC., Princeton, NJ, published by Wiley Interscience, 1974の第７７６ページの表２に述べられているようなものを用いることができる。【００３５】  周知のように、ＯＰＣ（９）の電気分解のプロセスは、カソード（１３）に水素分子（Ｈ２）を生成する。Ｈ２がアノード（１１）に生成されたオゾン（Ｏ３）と容易に反応して水（Ｈ２Ｏ）を作ることはよく知られている。オゾンの生成におけるＨ２の影響最小化するために、ＯＰＣ（９）のアノード（１３）及びカソード（１３）の表面は、粗く形成されている。上述したように、当該表面の粗さは、より大きな水素の泡になる、小さな水素の��の合体をもたらす。これらのより大きな水素の泡は、より大幅に小さい有効表面面積を有しており、それは小さな水素の泡よりも数千倍小さい。これらのより大きな水素の泡は、たとえオゾンとの混合が生じたとしても、アノード（１１）に生成されたオゾン及び混合オキシダントとの反応は数桁小さい。換言すれば、これらのより大きな泡は、水に溶けやすい水素ガス（Ｈ２）をより少なく生成し、それゆえにＯ２，Ｏ３及び過酸化物、ヒドロキシル基のような他の混合オキダントとの有害な反応も少ない。その結果、ＯＰＣ（９）によって水を浄化するオゾンがより多く生成される。【００３６】  オゾン生成回路であるＯＰＣ（９）、すなわち電極（１１，１３）の線の厚さは、好ましくは、０．１μｍ乃至１００μｍのいずれかとすることができる。線間のスペースは、好ましくは、０．１μｍ乃至１００μｍのいずれかの値とすることができる。電極は、周期表のコラム３乃至１４から選択された化合物で製造されている。好ましくは、電極は、めっきされたＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、または粗いめっきもしくは樹枝状電気めっきによって別個に、あるいは組み合わせで製造される。【００３７】  図１に示されるオゾン発生装置は、このようにエネルギ的に自給自足である。それはまた、この小型ポータブルオゾン発生装置が薄いフィルムの技術を利用して構成することができるために、大変軽量でありかつ小さなサイズである。  オゾン及び混合オキシダントは、以下の材料で製造されたアノードを用いてその場に形成される：−パラジウム、レニウム、ロジウムのような白金族グループのめっき；−粗い表面上のまたは樹枝状めっきの金；または−活性化されたまたは非活性状態のカーボンファイバまたはナノチューブ。【００３８】  カソード（１３）に生成される水素は、アノードで生成されたオゾン及び混合オキシダントに対する排出効果を妨げるために、制限しまたは取り除くことができる。そうするために、カソードは、パラジウム、パラジウム合金またはマグネシウム合金のような周期表のサブグループIIIB，IVB，VB，VIIIBからの金属または合金で製造されている。  カソードは、特別な活性化されたカーボンまたは他の導電性もしくはＨ２吸着材料で製造することも可能である。カソードの水素を吸着する能力は、水素とオゾン／混合オキシダントが生成される、基板の背面または電気分解のエリアの下側に、薄膜加熱要素を付加することによって再生されることが可能となる。【００３９】  上述したように、オゾン生成回路（ＯＰＣ）のカソード及びアノードは、オゾンの生成を高めかつ水素を吸着するために特別のナノチューブ技術で製造することも可能である。これは、より大きな水素の泡の形成を高めるもので、その泡は、生成される酸素及びオゾン／混合オキシダント上の排出効果を最小化する。  上述のとおり、図１に示されたオゾン発生器は、ＰＣＢ（３）上に電池セル（１１）を組み込み、また電解液として処理される水（１３）を用いることによって、自己電力供給される。電流の発生は、金属間の小さな間隔により可能である。このように、オゾン及び混合オキダントは、ＯＰＣにおける電極間の小さな間隔のために、高い濃度で生成される。【００４０】  オゾン及び他の酸化混合物の生成は、電極の有効表面面積を増大する、アノード及びカソードの粗さまたは樹枝状めっきのために、増大される。  電極を製造するために貴金属を用いることは、化学製品、酸化及び錆びに対して高い保護を可能にし、かくして装置を長寿命化する。  さらに、薄膜及び印刷回路基板技術、薄膜光リソグラフィー、厚膜及び導電性ペースト印刷技術は、低コストでの本装置の製造及びそれ故にその大量生産を可能にする。【００４１】  本発明に係る装置は、片面、または同時にそれぞれの面を別個に覆いそして使用することによって、性能強化または長寿命化を図るために両面とすることができる。  複数の片面装置は、ピラミッド、キューブ等の幾何学的方法で装備することができる。  ＰＣＢは、処理される水の量及び質により数ミリメータ幅から数インチ幅とすることができる。その長さは、同様に数ミリメータから数インチとすることができる。これは、ＰＣＢ上に電極を印刷する写真技術により可能にされたものである。【００４２】  図１Ｂ及び２に示されるように、小型のライトまたはＬＥＤｓ（２５）はＰＣＢ（７）上に導入することができる。上述したように、１乃至６００ｎｍの波長の光の生成は、オゾンによる水の浄化を促進し、またＯ２及び過酸化物、ヒドロキシル基のようなしかしこれに限定されることなく他の混合オキダントからＯ３の形成が高められるものとしてよく知られている。【００４３】  本発明の別の好ましい実施例において、図示されていないが、ＯＰＣは、腕時計サイズの小さなバッテリ、ＡＡＡバッテリ、ＡＡバッテリ、あるいはＰＣＢと一体のシリコンソーラパネルのようなバッテリを用いて外部から電力を供給されることが可能である。  本発明に係るオゾン発生装置は、ボトルに収容されている水を浄化するように、同ボトルに直接用いることも可能である。【００４４】  図３に示されるように、オゾン発生装置（１）は水（２０）を収容するボトル（２７）に設置されている。好ましくは、ボトルは、フィルタ（３３）を装着した飲用ニップル（３２）を有するキャップ（３１）を備えている。このフィルタは、粒状の活性化されたカーボンファイバ、カーボンブロック、薄膜フィルタ、樹脂等とすることができる。水の浄化は、フィルタ３３の使用と組み合わせたオゾン発生装置を用いることによって高められる。オゾン発生装置は、一度電池セルを有するオゾン発生器がボトル（２７）の水（２９）内に入れられると、自己―電力供給となる。ボトルに収容された水を浄化するために、オゾン発生装置は、図１Ａに示されそして小さなグラスの水を浄化するために用いられるオゾン発生装置よりも大きなサイズを有するべきである。【００４５】  図４に示される本発明の別の好ましい実施例において、オゾン発生装置（１）は、電解液を収容する分室（３５）を有する特徴をもった飲用ボトル（２７）にも用いることができる。分室（３５）は水を収容しているボトルの残りの部分から薄膜（３９）によって分割されている。薄膜は、水は透過できるが電解液（３７）に含まれる塩は透過できない。オゾン発生装置（１）は同薄膜を介して配置されている。電力供給装置（１５）は、電解液（３７）を収容する分室に入れられている。オゾン生成回路（９）は処理される水に���れられる。電解液を収容する分室の存在は、電気の発生を促進し、そしてそれ故、処理される水の内部へのオゾンの生成を改善する。【００４６】  図４に示されるようなボトル（２７）は、粒状の活性化されたカーボンファイバ、カーボンブロック、薄膜フィルタ、樹脂等で製造されたフィルタを有する飲用ニップル（３２）を備えることができる。  分室（３５）に収容された電解液（３７）は、水、水道の水、食卓塩（ＮａＣｌ）等のような塩溶液とすることができる。処理される水が十分に導電性を有している場合、分室（３５）は、オゾン発生装置に電力を供給するための電解液のように反応する、同じ処理される水で満たされる。【００４７】  図４に示される別の好ましい実施例において、薄膜（３９）は、液体または塩を透過する、固体でありそして気密性のある壁とすることができる。使用において、分室（３５）は最初に電解液または水で満たされ、そしてその後でその壁がボトル（２７）に配置される。  すべての場合において、薄膜または壁（３９）は、オゾン発生装置に気密的に合う大きさの孔を有し、そして該薄膜または壁を介して装置が固定されている。【００４８】  図５は本発明の別の好ましい実施例を示し、オゾン発生装置（１）が、ボトル（４３）の底に配置された分室（４１）を含むボトル（２７）内に配置される。この分室（４１）は、底（４３）を貫通する導線（４７）を介してオゾン発生装置（１）のオゾン生成回路（９）に直接接続された電力供給装置（４５）を備えている。  電力供給装置（４５）は、高圧電力（例えば１１０または２２０ボルト）を、オゾン発生器（１）に適合される低電圧電流に変換するトランスとすることができる。図５に示されるように、電力供給装置は、バッテリとすることもできる。またそれは、小さな腕時計関係のバッテリ、ＡＡＡバッテリ等のような、複数のバッテリとすることもできる。【００４９】  図４及び５に示されるように、ボトル（２７）は、フィルタ（３３）を含むキャップ（３１）が装着された飲用ニップル（３２）を有することができる。上述のように、このフィルタ（３３）は、粒状の活性化されたカーボンファイバ、カーボンブロック、薄膜フィルタ、樹脂等とすることができる。  本発明は、その好ましい実施例の方法によって以上説明したが、添付した請求項の範囲内でのこの実施例に対するあらゆる修正や変更は、本発明の本質や範囲を改変または変更するものではないと考えるべきであることが指摘されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１Ａ】本発明の好ましい実施例に係る、グラスの水の中に入れられた小型のオゾン発生器の概略図である。
【図１Ｂ】本発明の好ましい実施例に係る、電池セル内部電力供給装置を備えた小型のオゾン発生装置の概略図である。
【図２】本発明の別の好ましい実施例に係る、外部電池セル電力供給を備えた小型のオゾン発生装置の概略図である。
【図３】ニップル内にフィルタを有するボトルの水の中に入れられた図１Ｂに示される小型のオゾン発生装置の概略図である。
【図４】本発明の別の好ましい実施例に係る、フィルタと電解液を収容する分室とを有するボトルの水の中に入れられた、内部電力供給を備えたオゾン発生器の概略図である。
【図５】本発明の好ましい実施例に係る、フィルタとボトル一体式の電力供給装置とを有するボトルに入れられた、外部電力供給を備えたオゾン発生器の概略図である。
【符号の説明】
【００５１】  １  オゾン発生装置  ７  印刷回路基板  ９  オゾン生成回路    １１  アノード    １３  カソード  １５  電力供給装置  １７  電池セル
【図１Ａ】
2009537289.tif 000003
【図１Ｂ】
2009537289.tif 000004
【図２】
2009537289.tif 000005
【図３】
2009537289.tif 000006
【図４】
2009537289.tif 000007
【図５】
2009537289.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月14日(2007.12.14)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、水から多様な汚染物質、特に、バクテリアやウィルスに加え、有機汚染物質を除去し、そしてその水を飲用可能とするために、水にオゾンを発生させる小型の装置に関する。
本発明は、水の浄化に限らず、フルーツジュース、ミルクあるいは乳製品の液体、ティー、コーヒーなどのような、水分を含むあらゆる液体溶液に関連する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
かくして、カソードの表面の凹凸は、同じ電圧の電流のもとで、滑らかな表面より高いオゾンの量の生成を可能にするということが発見された。
実際、粗い表面は水と接触する、より効率の高い表面を有し、かつ滑らかな表面によって通常生成される、より小さな水素の泡の合体によって、より大きな水素の泡の生成を可能とし、かくして、水素の泡とカソードにより生成されたオゾンのようなオキシダントとの間の反応表面を格段に低減する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
本発明に係る装置は、片面、または同時にそれぞれの面を別個に覆いそして使用することによって、性能強化または長寿命化を図るために両面とすることができる。
複数の片面装置は、ピラミッド、キューブ等の幾何学的方法で装備することができる。
ＰＣＢは、処理される水の量及び質により数ミリメータ幅から数センチメータ幅とすることができる。その長さは、同様に数ミリメータから数インチとすることができる。これは、ＰＣＢ上に電極を印刷する写真技術により可能にされたものである。
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月7日(2008.7.7)
【手続補正１】
【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】
水を浄化するオゾン発生装置であって、前記装置は、
第１及び第２の表面を有する印刷回路基板、
前記印刷回路基板の前記第1の表面上に印刷されたオゾン生成回路、同オゾン生成回路は、前記回路基板上に交互に印刷され、かつ並列の関係で互いに接続されるとともに電力供給装置に接続された複数のアノード及びカソードを備え、そして前記アノード及びカソードは、粗い表面を有し、及び
前記印刷回路基板の第１の表面上の、前記オゾン生成回路の下に、前記電力供給装置に接続された薄膜加熱要素を備え、
これにより、使用において、前記オゾン発生器が浄化される水を収容する容器に入れられたときに、前記カソードが水素の泡を生成し、前記アノードがオゾン及び混合オキダントを生成し、そして前記粗い表面のために、前記カソードは、より大きな水素の泡になる水素の泡の合体をもたらし、そしてオゾンのより高い生成を導くオゾン発生装置。
【請求項２】
前記電力供給装置が前記印刷回路基板と一体である請求項１記載のオゾン発生装置。
【請求項３】
前記電力供給装置が、前記印刷回路基板の第１の表面上に印刷され、かつ直列の関係で互いに接続された複数の電池セルを備えた請求項２記載のオゾン発生装置。
【請求項４】
前記電力供給発生装置は、前記印刷回路基板の前記表面の一方に固定された、少なくとも１つのバッテリ及び／または少なくとも１つのシリコンソーラパネルを備えている請求項２記載のオゾン発生装置。
【請求項５】
前記電力供給装置が前記印刷回路基板に対して外部にあり、そして導線を介してオゾン発生回路に接続されている請求項１記載のオゾン発生装置。
【請求項６】
前記電力供給装置が、別の印刷回路基板上に印刷されかつ直列の関係で互いに接続された複数の電池セルを備えている請求項５記載のオゾン発生装置。
【請求項７】
前記電池セルは、Ｐｔ／Ａｌ，Ｐｔ／Ｔｉ，Ｐｔ／Ｍｎ及びＰｔ／Ｍｇから選択された金属の組み合せで製造される請求項３または６記載のオゾン発生装置。
【請求項８】
前記電力供給装置は、１つのバッテリ、複数のバッテリ、公共電力供給システムまたは個人電力供給システムにより支持された電力トランスである請求項５記載のオゾン発生装置。
【請求項９】
前記個人電力供給システムは、ソーラパネルまたは風車である請求項８記載のオゾン発生装置。
【請求項１０】
前記アノード及びカソードは、活性化された、または非活性状態のカーボンファイバまたはナノチューブで製造され、またはめっきされた請求項１乃至９いずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１１】
前記アノード及びカソードは、周期表のコラム３乃至１３から選択された金属またはこれら金属の合金で製造されまたはめっきされている請求項１乃至９のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１２】
前記アノード及びカソードは、パラジウム、パラジウム合金、マグネシウム合金、またはチタニウム合金で製造されまたはめっきされている請求項１１記載のオゾン発生装置。
【請求項１３】
前記印刷回路基板の第２の表面上に、前記電力供給に接続された別の薄膜加熱要素をさらに備えている請求項１乃至１２のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１４】
前記第２の表面上に印刷された第２のオゾン生成回路を備え、
同第２のオゾン生成回路は、前記第１の表面上に印刷されかつ前記請求項１で定められた前記オゾン生成回路と同一である請求項１乃至１３いずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１５】
前記オゾン発生装置は浄化される水の量に応じて大きさを定められる請求項１乃至１４のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１６】
前記印刷回路基板に固定されかつ前記電力供給装置に接続された複数のライトまたは発光ダイオードをさらに備え、前記ライトまたは発光ダイオードは、１乃至６００ｎｍの範囲の波長を有する光を出し、これにより、使用において、当該光がオゾンによる浄化を高める請求項１乃至１５のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項１７】
水を飲用可能にするための請求項１乃至１６のいずれかに定められたオゾン発生装置の使用法。
【請求項１８】
浄化される水を収容するボトルにおける、請求項１に定められたオゾン発生装置の使用法。
【請求項１９】
前記ボトルが飲用可能なニップルを備えているネックを有する請求項１８記載の使用法。
【請求項２０】
前記ニップルがフィルタを備えている請求項１９の使用法。
【請求項２１】
前記フィルタが粒状の活性化されたカーボン、カーボンブロック、薄膜フィルタまたは樹脂である請求項２０記載の使用法。
【請求項２２】
前記ボトルは、１つの内部容積を有し、そしてこの容積を、浄化される水を収容する頂部容積と電解液を収容する底部容積に分割する分割壁を備え、前記オゾン発生装置が該分割壁を介して挿入され、この分割壁は、該オゾン発生装置に合う大きさの孔を有し、前記オゾン生成回路が該ボトルの頂部容積内に位置し、そして電力供給装置は底部容積内に位置する請求項３または６に定められたオゾン発生装置の使用法。
【請求項２３】
前記電解液は、水または水と塩の混合物を含む請求項２２記載の使用法。
【請求項２４】
前記塩は塩化ナトリウムである請求項２３記載の使用法。
【請求項２５】
前記分割壁は、水が透過しかつ塩が前記底部容積にとどまることを可能にする薄膜である請求項２２乃至２４のいずれかに記載の使用法。
【請求項２６】
前記ボトルは内部容積及び底を有しており、同ボトルは、その底に固定され、かつ浄化される水収容するボトルの該内部容積から密封して分割された分室を備え、該分室は、前記オゾン発生器の前記オゾン生成回路に接続された、請求項８乃至１６のいずれかに定められたような電力供給装置を収容する請求項１８乃至２１のいずれかに記載の使用法。
【請求項２７】
以下のステップを備えた水の浄化方法：
ａ）浄化される水の中に、請求項１乃至４のいずれかに定められたオゾン発生装置を入れる； 及び
ｂ）該オゾン発生装置がオゾンを生成しかつ水を浄化することができる適切な時間待つ。
【請求項２８】
以下のステップを備えた水の浄化方法：
ａ）浄化される水の中に、請求項６または７に定められたオゾン発生装置を入れる； 
ｂ）オゾン発生装置の電力供給装置を、電解液を収容する別の容器に入れる；及び
ｃ）オゾン発生装置がオゾンを生成しそして水を浄化することができるための適切な時間待つ。
【請求項２９】
以下のステップを備えた水の浄化方法：
ａ）請求項８または９に定められたオゾン発生装置を、浄化されるべき水の中に入れる；
ｂ）オゾン発生器の前記オゾン生成回路に接続された前記電力供給装置をオンにする；及び
ｃ）オゾン発生装置がオゾンを生成しそして水を浄化することができるための適切な時間待つ。
【請求項３０】
前記オゾン発生器は電力を有し、浄化される水は量及び質を有しており、そして前記適切な時間は、前記電力並びに浄化される水の前記量及び質に応じて変化する請求項２７乃至２９記載の方法。
【請求項３１】
請求項1乃至１６のいずれかに定められた、複数のオゾン発生装置を備えている水浄化用ポータブルオゾン発生装置。
【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】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の目的は、電気分解の間に生成される水素の泡のサイズがオゾンの最終量に強く影響を及ぼすという発見に基づくものである。当該泡がより大きくなると、オゾンの量も増え、水の浄化がよりよくかつ速くなる。
それ故に本発明の第１の目的は、第１及び第２の表面を有する印刷回路基板（ＰＣＢ）と、ＰＣＢの第１の表面に印刷されたオゾン生成回路（ＯＰＣ）を備えた水浄化用オゾン発生装置を提供することにある。ＯＰＣは、ＰＣＢ上に交互に印刷され、かつ並列な関係をもって互いに接続され、また電力供給装置に接続されている、複数のアノード及びカソードを備えている。該オゾン発生装置は、該印刷回路基板上の、オゾン生成回路の下に、電力供給装置に接続された薄膜加熱要素を備えている。ＯＰＣのアノードとカソードは、粗い表面を有しており、使用において、オゾン発生装置が、浄化されるべき水が入っている容器に入れられたときに、カソードが水素の泡を生成し、またアノードはオゾン及び混合オキシダントを生成する。そして、粗い表面のおかげで、カソードは、より大きな水素の泡になる前記水素の泡の合体をもたらし、したがって、より高い濃度のオゾンをもたらすものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
ここにおいてもやはり、容器を静かに振る任意のステップが、水を浄化するのに必要とする適切な時間を短縮するために上述の方法に追加することができる。
上述のように、オゾン発生装置は、ＰＣＢの第１の表面上のかつオゾン発生回路の下側に、電力供給装置に接続された薄膜加熱要素を備えている。
任意であるが、オゾン発生装置は、ＰＣＢの第２の表面上に、やはり電力供給装置に接続された別の薄膜加熱要素を備えることもできる。熱の発生は該カソードの再生し易くする。
【国際調査報告】
2009537289.tif 000009
2009537289.tif 000010
2009537289.tif 000011