JP5984063B2 - Ozone water generator - Google Patents
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Description
本発明は、オゾン水生成装置に関する。 The present invention relates to an ozone water generator.
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。 Ozone water is widely used in fields such as sterilization, bleaching, and decomposition of organic substances. In addition, as a means for generating ozone, for example, a discharge method and an electrolysis method are known, but the electrolysis method requires only water, and features such as being able to obtain a relatively high concentration ozone gas, It is used in ozone water generators for cleaning.
一方で、電解方式を採用するオゾン水生成装置では、電極へ電気を供給することによってオゾン水を連続的に生成可能であるが、電極間に配置されるイオン交換膜が経時的に劣化してしまうことが避けられない。 On the other hand, in an ozone water generator that employs an electrolysis method, ozone water can be continuously generated by supplying electricity to the electrodes, but the ion exchange membrane disposed between the electrodes deteriorates over time. Inevitable.
そこで、例えば特許文献１では、オゾン水生成装置のイオン交換膜（固形電解質膜）の劣化が生じた場合に、オゾン濃度を所望の値に維持するように電流密度を増加しながら制御することが提案されている。また、特許文献１では、電流密度の増加がオゾン水製造装置の上限値まで達した時に電気の供給を停止し、イオン交換膜に対する電極の圧接状態を変えて膜機能を回復させた後、運転を再開することが提案されている。この方法によれば、イオン交換膜を即座に交換せず、寿命に至るまで繰り返し使用することができる。 Therefore, in Patent Document 1, for example, when the ion exchange membrane (solid electrolyte membrane) of the ozone water generator is deteriorated, it is possible to control while increasing the current density so as to maintain the ozone concentration at a desired value. Proposed. Further, in Patent Document 1, when the increase in current density reaches the upper limit value of the ozone water production apparatus, the supply of electricity is stopped, the pressure function of the electrode with respect to the ion exchange membrane is changed, and the membrane function is restored. It has been proposed to resume. According to this method, the ion exchange membrane is not immediately exchanged, and can be used repeatedly until the end of its life.
しかしながら、特許文献１のオゾン水生成装置の場合、イオン交換膜の機能を回復させるメンテナンスのために、電極へ連続供給している電気を一旦停止し、イオン交換膜に対する電極の圧接状態を変える必要がある。このため、イオン交換膜のメンテナンスに時間と手間を要し、さらに、電気の供給が停止している間はオゾン水の生成が停止するため、オゾン水の生成効率に悪影響を及ぼしているという問題があった。 However, in the case of the ozone water generating apparatus of Patent Document 1, for maintenance to restore the function of the ion exchange membrane, it is necessary to temporarily stop the electricity continuously supplied to the electrode and change the pressure contact state of the electrode with respect to the ion exchange membrane. There is. For this reason, it takes time and labor to maintain the ion exchange membrane, and furthermore, the generation of ozone water stops while the supply of electricity is stopped, which has a negative effect on the efficiency of ozone water generation. was there.
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、イオン交換膜や電極についてのメンテナンスを減らすことができ、オゾン水の生成効率の低下を抑制し、長期に亘って使用可能な製品寿命の長いオゾン水生成装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, can reduce the maintenance of ion exchange membranes and electrodes, suppress a decrease in the generation efficiency of ozone water, and can be used for a long period of time. The object is to provide an ozone water generator with a long product life.
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、 電極とイオン交換膜を含むオゾン発生器を備え、このオゾン発生器によって発生したオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成する電解槽と、前記電極への電気の供給と供給停止とを交互に繰り返し実行可能な電気制御部と、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、前記吐水路の中間に設けられ、前記吐水路の上流側よりも流路径が大きく形成された拡大部と、前記拡大部の内部に配設された撹拌手段と、を備え、前記供給路を通じて水が供給された前記電解槽において、前記電気制御部による前記電極への電気の供給と供給停止によって前記オゾン発生器によるオゾンガスの生成と生成停止とが交互に繰り返されてオゾン水が生成され、このオゾン水が前記吐水路を通じて前記拡大部を通過する際に前記撹拌手段によって撹拌されることを特徴としている。 In order to solve the above problems, an ozone water generator of the present invention is an ozone water generator that generates ozone water by dissolving ozone gas generated by water electrolysis in water, and includes an electrode and an ion exchange membrane. An electrolyzer that generates ozone water by dissolving ozone gas generated by the ozone generator in water, and electricity that can alternately and repeatedly perform supply and stop of electricity to the electrodes. A control unit, a supply path for supplying water to the electrolyzer, a water discharge path for discharging ozone water generated in the electrolyzer, and an intermediate portion between the water discharge path and flowing from the upstream side of the water discharge path In the electrolytic cell to which water is supplied through the supply path, the electric control unit supplies the electrode to the electrode. Electrical Ozone generation and generation stop by the ozone generator are alternately repeated by supplying and stopping supply of ozone to generate ozone water, and when the ozone water passes through the enlarged portion through the water discharge channel, the stirring means It is characterized by being stirred.
このオゾン水生成装置では、前記電気制御部による前記電極への電気の供給時間および供給停止時間は、それぞれ２秒〜５秒間であることが好ましい。 In this ozone water generating apparatus, it is preferable that the supply time and supply stop time of electricity to the electrode by the electric control unit are 2 seconds to 5 seconds, respectively.
本発明のオゾン水生成装置によれば、イオン交換膜や電極についてのメンテナンスを減らすことができ、オゾン水の生成効率の低下を抑制し、長期に亘って使用することができる。 According to the ozone water generating apparatus of the present invention, maintenance of the ion exchange membrane and the electrode can be reduced, and the decrease in the efficiency of generating ozone water can be suppressed and used over a long period of time.
図１は、本発明のオゾン水生成装置の一実施形態を例示した概要図である。図１中の矢印は、水（オゾン水）の流れを例示している。 FIG. 1 is a schematic view illustrating an embodiment of the ozone water generator of the present invention. The arrows in FIG. 1 illustrate the flow of water (ozone water).
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、電気制御部３と、供給路４と、吐水路５と、拡大部６と、撹拌手段７とを有している。
The ozone water generator 1 generates ozone water by dissolving ozone gas generated by electrolyzing water (pure water, tap water, etc.) in water, and includes an electrolytic cell 2, an electric control unit 3, and the like. ,
電解槽２は、オゾン発生器２１と溶解部２２とを備えている。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、電源を含む電気制御部３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イオン交換膜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。
The electrolytic cell 2 includes an
電解槽２では、供給路４を通じて供給された水がオゾン発生器２１によって電気分解され、オゾン発生器２１から発生したオゾンガスが溶解部２２で水に溶解することでオゾン水が生成される。そして、電解槽２で生成されたオゾン水は電解槽２と連通する吐水路５を通じて吐水される。
In the electrolytic cell 2, water supplied through the
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。
In addition, the specific structure of the
電気制御部３は、オゾン発生器２１の電極（陽極２１aと陰極２１b）と接続しており、電気の供給と供給停止とを交互に繰り返し実行可能とされている。具体的には、電気制御部３によるオゾン発生器２１への電気の供給時間は、例えば２秒〜５秒間の範囲を好ましく例示することができ、電気の供給停止時間も、例えば２秒〜５秒間の範囲を好ましく例示することができる。このような電気の供給時間と供給停止時間とが交互に繰り返される。
The electric control unit 3 is connected to the electrodes (the
吐水路５の中間には拡大部６が配設され、この拡大部６の内部には撹拌手段７が配設されている。拡大部６は、吐水路５の上流側よりも流路径が大きく形成されている。 An enlarged portion 6 is disposed in the middle of the water discharge path 5, and a stirring means 7 is disposed inside the enlarged portion 6. The enlarged portion 6 is formed to have a larger flow path diameter than the upstream side of the water discharge path 5.
撹拌手段７は、拡大部６の内部を通過するオゾン水を撹拌することができるものであればよく、具体的な構成は限定されない。具体的には、撹拌手段７としては、例えば、回転羽根を備えた攪拌機などを例示することができる。 The stirring means 7 may be anything as long as it can stir the ozone water passing through the inside of the enlarged portion 6, and the specific configuration is not limited. Specifically, as the stirring means 7, for example, a stirrer provided with rotating blades can be exemplified.
オゾン水生成装置１は、電気制御部３によって電極への電気の供給と供給停止とが交互に切り替えられることで、オゾン発生器２１によるオゾンガスの生成と生成停止が短時間（例えば２秒〜５秒間）の間に交互に繰り返される。したがって、電解槽２では、オゾン発生器２１によって生成されたオゾンガスが溶解した高濃度のオゾン水と、オゾンガスを多く含まない低濃度のオゾン水とが交互に連続して拡大部６へと流れる。このため、拡大部６の上流の吐水路５を流れるオゾン水には、オゾン濃度に勾配が生じた状態となる。
The ozone water generating device 1 is configured such that the supply of electricity to the electrode and the supply stop are alternately switched by the electric control unit 3 so that the
そして、拡大部６では、吐水路５の上流側よりも流路径が大きく形成されているため、オゾン水の流速が低下する。したがって、拡大部６では、交互に送り込まれた高濃度のオゾン水と低濃度のオゾン水とが合流して攪拌手段７によって撹拌され、電解槽２から送り出されたオゾン水の濃度勾配が略均一化される。このため、拡大部６を通過して吐水されるオゾン水の濃度を略一定に維持することができる。 And in the expansion part 6, since the flow path diameter is formed larger than the upstream of the water discharge path 5, the flow velocity of ozone water falls. Therefore, in the expansion unit 6, the high concentration ozone water and the low concentration ozone water fed alternately are combined and stirred by the stirring means 7, and the concentration gradient of the ozone water sent out from the electrolytic cell 2 is substantially uniform. It becomes. For this reason, the density | concentration of the ozone water discharged through the expansion part 6 can be maintained substantially constant.
図１に加え、図２を用いて本発明のオゾン水生成装置について説明する。図２は、本発明のオゾン水生成装置と従来のオゾン水生成装置とを運転した場合のオゾン濃度の経時的変化の比較を示したグラフである。Ａは、従来のオゾン水生成装置（連続通電）によって生成可能なオゾン水のオゾン濃度、Ｂは、本発明のオゾン水生成装置（間欠通電）によって生成可能なオゾン水のオゾン濃度、Ｃは、本発明のオゾン水生成装置（間欠通電）によって生成されるオゾン水の平均オゾン濃度を示している。 In addition to FIG. 1, the ozone water generating apparatus of this invention is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a graph showing a comparison of changes over time in ozone concentration when the ozone water generator of the present invention and a conventional ozone water generator are operated. A is the ozone concentration of ozone water that can be generated by a conventional ozone water generator (continuous energization), B is the ozone concentration of ozone water that can be generated by the ozone water generator (intermittent energization) of the present invention, and C is The average ozone concentration of the ozone water produced | generated by the ozone water production | generation apparatus (intermittent electricity supply) of this invention is shown.
例えば、従来のオゾン水生成装置の場合には、オゾン水の生成装置の運転を開始すると、電極への電気の供給が連続的に行われる。この場合、時間の経過に伴って電極の表面に被膜が生じることがあり、また、イオン交換膜の劣化も比較的早く進行する。このため、従来のオゾン水生成装置の場合には、時間の経過によりオゾン水の生成効率が低下し、これによって、急激にオゾン水のオゾン濃度が低下してしまう（グラフＡ）。したがって、このようなオゾン水のオゾン濃度の低下を改善するためには、頻繁にイオン交換膜や電極の交換やメンテナンスなどを行う必要がある。 For example, in the case of a conventional ozone water generator, when the operation of the ozone water generator is started, electricity is continuously supplied to the electrodes. In this case, a coating may be formed on the surface of the electrode with the passage of time, and the deterioration of the ion exchange membrane proceeds relatively quickly. For this reason, in the case of the conventional ozone water production | generation apparatus, the production | generation efficiency of ozone water falls with progress of time, and, thereby, the ozone concentration of ozone water will fall rapidly (graph A). Therefore, in order to improve such a decrease in the ozone concentration of ozone water, it is necessary to frequently exchange or maintain the ion exchange membrane or electrode.
一方、本発明のオゾン水生成装置１は、電気制御部３によって、オゾン発生器２１の電極への電気の供給が間欠的に行われる。このため、電極（陽極２１a、陰極２１b）に電気を供給していない時間においては、電極（陽極２１a、陰極２１b）の表面に被膜が形成され難く、イオン交換膜Ｍの劣化も進行し難いため、オゾン水の生成効率の低下を抑制することができる（グラフＢ）。特に、電気制御部３によるオゾン発生器２１への電気の供給時間および供給停止時間がそれぞれ２秒〜５秒間である場合には、オゾン水の生成効率の低下を顕著に抑制することができる。したがって、電極（陽極２１a、陰極２１b）への電気の供給時におけるオゾン水のオゾン濃度と供給停止時のオゾン水のオゾン濃度とを平均化すると、電気を連続供給する従来のオゾン水生成装置と比較してオゾン濃度の下降は緩やかになる（グラフＣ）。このように、本発明のオゾン水生成装置１は、オゾン水の生成効率の低下を抑制できるため、従来のオゾン水生成装置（連続通電）の場合と比べて長期間、イオン交換膜Ｍや電極（陽極２１a、陰極２１b）についてのメンテナンスを行なわずに使用することができる。このため、本発明のオゾン水生成装置１は、製品寿命が長く、製品価値に優れている。
On the other hand, in the ozone water generator 1 of the present invention, electricity is intermittently supplied to the electrode of the
本発明のオゾン水生成装置は、以上の形態に限定されることはない。例えば、電気制御部は電極への電気の供給と供給停止とを短時間で交互に繰り返すことができるものであればよく、様々に設計することができる。また、拡大部の大きさもオゾン水の流量や流速などを考慮して適宜設計することができる。 The ozone water generator of the present invention is not limited to the above form. For example, the electric control unit may be any design as long as it can alternately repeat supply and stop of electricity to the electrodes in a short time. Further, the size of the enlarged portion can be appropriately designed in consideration of the flow rate and flow velocity of ozone water.
１ オゾン水生成装置
２ 電解槽
２１ オゾン発生器
３ 電気制御部
４ 供給路
５ 吐水路
６ 拡大部
７ 撹拌手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ozone water production | generation apparatus 2
Claims (2)
電極とイオン交換膜を含むオゾン発生器を備え、このオゾン発生器によって発生したオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成する電解槽と、
前記電極への電気の供給と供給停止とを交互に繰り返し実行可能な電気制御部と、
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、
前記吐水路の中間に設けられ、前記吐水路の上流側よりも流路径が大きく形成された拡大部と、
前記拡大部の内部に配設された撹拌手段と、
を備え、
前記供給路を通じて水が供給された前記電解槽において、前記電気制御部による前記電極への電気の供給と供給停止によって前記オゾン発生器によるオゾンガスの生成と生成停止とが交互に繰り返されてオゾン水が生成され、このオゾン水が前記吐水路を通じて前記拡大部を通過する際に前記撹拌手段によって撹拌されることを特徴とするオゾン水生成装置。 An ozone water generator for generating ozone water by dissolving ozone gas generated by water electrolysis in water,
An electrolytic cell comprising an ozone generator including an electrode and an ion exchange membrane, and generating ozone water by dissolving ozone gas generated by the ozone generator in water;
An electric control unit capable of alternately and repeatedly executing supply and stop of electricity to the electrodes;
A supply path for supplying water to the electrolytic cell;
A water discharge channel for discharging ozone water generated in the electrolytic cell;
An enlarged portion that is provided in the middle of the water discharge channel and has a larger flow path diameter than the upstream side of the water discharge channel;
Agitation means disposed within the enlarged portion;
With
In the electrolytic cell to which water is supplied through the supply path, generation of ozone gas and generation stop by the ozone generator are alternately repeated by supply of electricity to the electrode and stop of supply by the electric control unit. Is generated, and the ozone water is agitated by the agitation means when the ozone water passes through the enlarged portion through the water discharge channel.
2. The ozone water generation apparatus according to claim 1, wherein a supply time and a supply stop time of electricity to the electrodes by the electric control unit are 2 seconds to 5 seconds, respectively.
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