(57)【要約】【課題】水道水などを原料にしてオゾン水を生成し、かつ、生成効率の高いオゾン水生成器を提供することにある。【解決手段】オゾン水生成器１００は、その表面をルテニウム膜で被覆したチタン板を有するアノード電極１０１と、カソード電極１０２と、アノード電極１０１およびカソード電極１０２を収納する円筒状体１０３と、を備え、電解液中において、アノード電極１０１とカソード電極１０２との間に電力を印加することによりオゾンを発生する。アノード電極１０１およびカソード電極１０２のそれぞれは、右螺旋状体で形成され、または左螺旋状体で形成され、アノード電極１０１とカソード電極１０２とは、接合面をずらして円筒状体１０３に接合された２重螺旋構造である。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ルテニウムを含んだチタン板を有するアノード電極と、
前記アノード電極と離間して設けられたカソード電極と、
前記アノード電極および前記カソード電極を収納する円筒状体と、
を備え、
電解液中において、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電力を印加することによりオゾンを発生するオゾン水生成器であって、
前記アノード電極および前記カソード電極のそれぞれは、右螺旋状体で形成され、または左螺旋状体で形成され、
前記アノード電極と前記カソード電極とは、接合面をずらして前記円筒状体に接合された２重螺旋構造であることを特徴とするオゾン水生成器。
【請求項２】
請求項１に記載のオゾン水生成器において、
前記アノード電極と前記カソード電極との間隔は、１ミリメートル以上５ミリメートル以下であることを特徴とするオゾン水生成器。
【請求項３】
請求項１または２に記載のオゾン水生成器において、
前記円筒状体の内面には、前記アノード電極を保持するアノード用溝と、前記カソード電極を保持するカソード用溝とが形成され、
前記円筒状体は、樹脂製の絶縁スペーサーであることを特徴とするオゾン水生成器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のオゾン水生成器において、
前記電力は、電圧が５Ｖ以上１２Ｖ以下であり、電流が０．７Ａ以上１Ａ以下のＤＣ電力であることを特徴とするオゾン水生成器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、その表面をルテニウム膜で被覆したチタン板をアノード電極として電解に利用したオゾン水生成器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、オゾン水を生成する方法として、酸素ガスからオゾナイザーで生成したオゾンガスをガス溶解機で溶解してオゾン水を製造する方法がある。しかし、近年、環境に優しい水からオゾン水を生成する方法が求められている。そこで、特殊な方法で水を直接電気分解してオゾン水を生成する方法が検討されている。
【０００３】
このような電気分解を用いる方法では陽極側の反応が重要であり、陽極でオゾンなどが生成される。従来は陽極材料として、高価な白金または導電性ダイヤモンドあるいは比較的安価なステンレスからなる電極などが使用されてきた。特許文献１では、白金層を有する多孔質給電体電極が使用され、特許文献２では、導電性ダイヤモンド構造の電極が使用されている。特許文献３では、ステンレス鋼の表面を窒化処理して製造した電極が使用されている。
【０００４】
特許文献１および２においてそれぞれ使用されている、白金および導電性ダイヤモンドは高価である。また、特許文献２において使用されているステンレス鋼は、微量であっても毒性がある六価クロムなどの酸化物を溶出する。これに対し、特許文献４〜６では、陽極の材料としてルテニウムを用いた電解装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−３１２０９２号公報
【特許文献２】特開平９−２６８３９５号公報
【特許文献３】特開２０１２−００１８０６号公報
【特許文献４】特許第４２６１１８９号公報
【特許文献５】特開２００５−０４６２７９号公報
【特許文献６】特許第４６４１４３５号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の目的は、水道水などを原料にしてオゾン水を生成し、かつ、生成効率の高いオゾン水生成器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、オゾン電解に用いるアノード電極として、その表面をルテニウム膜で被覆したチタン板を使用し、かつ、アノード電極とカソード電極とを２重螺旋構造に形成することによって上記目的を達成できることを見出し、本考案を完成するに至った。ルテニウムの価格は、白金の価格の２０分の１程度である。
【０００８】
すなわち、本考案によるオゾン水生成器は、
（１）２重螺旋構造のアノード電極およびカソード電極、
（２）アノード電極およびカソード電極を収納する円筒状体、
を備えている。
【０００９】
オゾン水生成器は、その表面をルテニウム膜で被覆したチタン板をアノード電極として使用し、チタン板をカソード電極として使用し、アノード電極およびカソード電極が樹脂製の円筒状体に収納される。
【００１０】
アノード電極およびカソード電極は、隙間が１ミリメートル以上５ミリメートル以下で形成されて、２極の電極群を構成することが好ましい。
【００１１】
オゾン水生成器に供給される電力は、電圧が５Ｖ以上１２Ｖ以下であり、電流が０．７Ａ以上１Ａ以下のＤＣ電力であることが好ましい。
【００１２】
水中での電解により生成されたオゾン水は、殺菌などに利用できる。
【考案の効果】
【００１３】
本考案によるオゾン水生成器によれば、水道水などを原料にしてオゾン水を生成することができる。また、アノード電極およびカソード電極が２重螺旋構造であることにより、生成されたガスが螺旋の勾配に沿って連続的に上昇するため、ガスの滞留が少なく、生成効率の高いオゾン水生成器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本考案の実施の形態に係るオゾン水生成器を示すＡ−Ａ断面図および平面図である。
【図２】（ａ）は、本考案の実施の形態に係るアノード電極を示す平面図および側面図であり、（ｂ）は、本考案の実施の形態に係るカソード電極を示す平面図および側面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本考案の実施の形態に係る円筒状体を示すＢ−Ｂ断面図および平面図である。
【図４】アノード電極とカソード電極との間の電流値の時間変化を示すグラフ図である。
【図５】生成されたオゾン水の溶存オゾン濃度の時間変化を示すグラフ図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
図１に、本実施の形態に係るオゾン水生成器１００を示し、図２に、本実施の形態に係るアノード電極１０１およびカソード電極１０２を示し、図３に、本実施の形態に係る円筒状体１０３を示す。
【００１６】
図１に示すように、オゾン水生成器１００は、水などの電解液の電解装置であり、螺旋状のアノード電極（陽極）１０１と、螺旋状のカソード電極（陰極）１０２と、アノード電極１０１およびカソード電極１０２を収納する円筒状体１０３とを備える。アノード電極１０１は、その表面をルテニウム膜で被覆したチタン板を有し、カソード電極１０２は、チタン板を有している。円筒状体１０３には電解液が注ぎ込まれ、電解液中において、アノード電極１０１とカソード電極１０２との間に電力を印加することにより、オゾン水生成器１００はオゾンを発生する。
【００１７】
アノード電極１０１は右螺旋状体で形成され、カソード電極１０２は右螺旋状体で形成される。または、アノード電極１０１は左螺旋状体で形成され、カソード電極１０２は左螺旋状体で形成される。本実施の形態では、図２に示すように、アノード電極１０１は右螺旋状体で形成され、カソード電極１０２は右螺旋状体で形成されている。アノード電極１０１とカソード電極１０２とは、接合面を１８０度ずらして円筒状体１０３に接合された２重螺旋構造である。アノード電極１０１とカソード電極１０２との間隔は、１ミリメートル以上５ミリメートル以下であることが好ましい。
【００１８】
図１および図３に示すように、円筒状体１０３の内面には、アノード電極１０１を保持するアノード用溝１０６と、カソード電極１０２を保持するカソード用溝１０７とが形成されている。円筒状体１０３は、樹脂製の絶縁スペーサーで構成される。これにより、アノード電極１０１とカソード電極１０２とが、２極の電極群を構成する。
【００１９】
図１に示すように、アノード電極１０１およびカソード電極１０２は、円筒状体１０３の底部に形成された電極取付け穴１０５に挿入されたボルト・ナット１０４を介して、ＤＣ電源に接続される。これにより、アノード電極１０１およびカソード電極１０２は、電源側と導通状態で固定される。円筒状体１０３が樹脂製の絶縁スペーサーであることにより、アノード電極１０１とカソード電極１０２との絶縁状態が確保される。
【００２０】
アノード電極１０１およびカソード電極１０２の板厚は、０．３ミリメートル以上１ミリメートル以下が望ましいが、特に制限されない。
【００２１】
アノード電極１０１およびカソード電極１０２に接続される電源供給装置は、ＤＣ電源であることが好ましく、２極電極間に供給されるＤＣ電力は、電圧が５Ｖ以上１２Ｖ以下であり、電流が０．７Ａ以上１Ａ以下であることが好ましい。
【実施例】
【００２２】
以下、添付図面に従って一実施例を説明する。ただし、本考案の範囲は、実施例に限定されない。
【００２３】
図１に示す、螺旋状のアノード電極１０１と螺旋状のカソード電極１０２とを備えたオゾン水生成器１００により水中でのオゾン水生成試験を行った。
【００２４】
アノード電極１０１とカソード電極１０２とが２極の電極群を構成する電解装置を製作した。アノード電極１０１およびカソード電極１０２は、樹脂製の絶縁スペーサーである円筒状体１０３の溝に保持され、アノード電極１０１とカソード電極１０２との間隔は例えば１．４ミリメートルである。アノード電極１０１およびカソード電極１０２は、金属製の電極固定ナット１０８と電極固定ネジ１０９で固定した。
【００２５】
電解装置の電源は、ＡＣ−ＤＣスイッチング電源を使用して、ＤＣ電圧が９Ｖ、電流が例えば０．７Ａの電力を供給した。円筒状体１０３に水道水５００ｍｌを入れて、円筒状体１０３の内部にアノード電極１０１およびカソード電極１０２を設置して上述の電力を供給した。
【００２６】
図４は、アノード電極とカソード電極との間の電流値の時間変化を示すグラフ図である。
【００２７】
アノード電極１０１およびカソード電極１０２が対向する面積は２００ｃｍ２である。この時の電流安定値は７４０ｍＡ、電流密度は３．７５ｍＡ／ｃｍ２であった。前記特許文献３に記載のステンレス鋼の表面を窒化処理した電極での「六価クロムの不溶出最大電流密度」は、３ｍＡ／ｃｍ２であり、本実施例における電流密度には及ばない。また、本実施例において使用している電極の材料はチタンおよびルテニウムであり、クロムを含んでいないため、本実施例では六価クロムは溶出しない。初回の電解試験では、電流値が８４０ｍＡであったが、時間経過とともに電流値が下がり７４０ｍＡ付近で安定した。その後の電解試験では、最初の電流値が７５０ｍＡ付近から徐々に低下して７４０ｍＡで安定しており、チタン板の表面を被覆するルテニウム膜の耐久性が確認できた。
【００２８】
図５は、生成されたオゾン水の溶存オゾン濃度の時間変化を示すグラフ図である。
【００２９】
生成したオゾン水の溶存オゾン濃度は、６分後に４．４ｐｐｍに達し、殺菌水として用いるには十分な値となった。
【００３０】
しかしながら、電流密度を上げていくと、電気的ストレスに耐えきれずにルテニウムの溶出が始まることが推測される。ルテニウムの溶出量も電流密度の増大に比例して増えることが考えられる。
【００３１】
このように、ＤＣ電圧が１２Ｖより大きく、電流が１Ａ以上の電源による電解では、電流密度が高くなるため、ＤＣ電圧が１２Ｖ以下の電源と比較して、アノード電極を構成するルテニウム膜の寿命が短くなると容易に想定できる。このため、電源はＤＣ１２Ｖ以下を使用するのが望ましい。
【００３２】
アノード電極１０１およびカソード電極１０２を２重螺旋構造に形成したことで、平板に重ねて形成した平板状の電極構成に比べて、生成されたガスが螺旋の勾配に沿って連続的に上昇するため、ガスの滞留が少ない事が確認できた。
【符号の説明】
【００３３】
１００  オゾン水生成器（電解装置）
１０１  アノード電極（陽極）
１０２  カソード電極（陰極）
１０３  円筒状体（絶縁スペーサー）
１０４  ボルト・ナット
１０５  電極取付け穴
１０６  アノード用溝
１０７  カソード用溝
１０８  電極固定ナット
１０９  電極固定ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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