JP6712420B1 - 電解セル及びこれを備えるオゾン水生成装置並びに導電性ダイヤモンド電極及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)第一の櫛状部と、第一の櫛状部に嵌り合う第二の櫛状部との組合せを複数有する板状の母材を準備する工程
(b)上記母材の少なくとも一方の面上に導電性ダイヤモンド層を形成する工程
(c)工程(b)後、上記母材を複数の上記組合せに分割するとともに、当該組合せを第一の櫛状部と第二の櫛状部とに分離する工程
(第一実施形態)
図1〜4を参照しながら、本実施形態に係る導電性ダイヤモンド電極について説明する。本実施形態の導電性ダイヤモンド電極の製造方法は、
(a)第一の櫛状部1Aと、第一の櫛状部1Aに嵌り合う第二の櫛状部2Aとの組合せ5Aを複数有する板状の母材10Aを準備する工程と、
(b)母材10Aの少なくとも一方の面上に導電性ダイヤモンド層12を形成する工程と、
(c)工程(b)後、母材10Aを複数の組合せ5Aに分割するとともに、組合せ5Aを第一の櫛状部1Aと第二の櫛状部2Aとに分離する工程と、
を含み、第一の櫛状部1Aの隙間の幅W1が第二の櫛状部2Aの隙間の幅W2と同じである(図4参照)。以下、各工程について説明する。
工程(a)は、母材10Aを準備する工程である。母材10Aは、例えば、厚さ0.8〜1.5mm程度の板状部材からなる。母材10Aの材質としては、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム及びこれらの合金が挙げられる。母材10Aは、プレカット加工が施されており、図2に示されたとおり、複数の開口H1,H2及び複数の切れ目L1が形成されている。複数の開口H1,H2及び複数の切れ目L1によって組合せ5Aが画成されている。複数の組合せ5は、繋ぎ部C1を介して互いに連結しており、工程(b)において母材10Aが複数の組合せ5に分割されない程度の強度を有する。本実施形態に係る組合せ5Aは八角形であり、八つの頂点のうち四つの頂点が各頂点と隣接する他の組合せ5Aと繋ぎ部C1を介して連結している(図2参照)。
工程(b)は母材10Aの面上に導電性ダイヤモンド層12を形成する工程である。母材10Aに対して必要に応じて表面処理を施した後、例えば、化学蒸着によって導電性ダイヤモンド層12を母材10Aの表面上に形成する。導電性ダイヤモンド層12は、ダイヤモンドと、これにドープされた元素(例えば、窒素又はホウ素)とを含む。図3は、導電性ダイヤモンド層12が形成された後の母材10Aを模式的に示す縦断面図である。導電性ダイヤモンド層12の厚さは、例えば、3〜10μmである。
工程(c)は、導電性ダイヤモンド層12が形成された母材10Aを複数の導電性ダイヤモンド電極に個片化する工程である。すなわち、母材10Aを複数の組合せ5Aに分割するとともに、組合せ5Aを第一の櫛状部1Aと第二の櫛状部2Aとに分離する。繋ぎ部C1を切断することで母材10Aが複数の組合せ5Aに分割される。繋ぎ部C2を切断することで、組合せ5Aが第一の櫛状部1Aと第二の櫛状部2Aとに分離される。なお、導電性ダイヤモンド層12は、上述のとおり、十分に薄いため、組合せ5Aが第一の櫛状部1Aと第二の櫛状部2Aに分離されると、これに伴って導電性ダイヤモンド層12も第一の櫛状部1A及び第二の櫛状部2Aと同じ形状に分離される。
第一実施形態においては、隙間の幅W1と幅W2の比(W1/W2)が同じ(実質的に同じ場合を含む)である態様を例示したが、第一の櫛状部の隙間の幅が第二の櫛状部の隙間の幅よりも大きくてもよい。以下、第二実施形態に関し、第一実施形態と相違する点について主に説明する。
図8は、電解セルの一実施形態を模式的に示す分解斜視図である。ここでは、第一の導電性ダイヤモンド電極3Aを陽極として採用した態様を例に説明する。図8に示す電解セル50は、陽極としての第一の導電性ダイヤモンド電極3A(以下、単に「陽極3A」という。)と、陰極20と、陽極3Aと陰極20との間に配置されたイオン交換膜30とを備える。電解セル50は分離式と称されるタイプである。すなわち、イオン交換膜30が気密性を有しており、陽極3Aで発生する酸素及びオゾンと、陰極20で発生する水素は混合しない。以下、電解セルの具体的に構成について説明する。
オゾン水生成装置の一例として、オゾン水スプレーについて説明する。図10に示すオゾン水スプレー100は、電解セル50と、電解セル50及び原料水RWを収容する容器60と、スプレーヘッド70と、オゾン水ガイドチューブ74aと、水素ガイドチューブ74bと、電解セル50に電気を供給する電源80と、制御部90とを備える。
Claims (7)
- (a)第一の櫛状部と、前記第一の櫛状部に嵌り合う第二の櫛状部との組合せを複数有する板状の母材を準備する工程と、
(b)前記母材の少なくとも一方の面上に導電性ダイヤモンド層を形成する工程と、
(c)工程(b)後、前記母材を複数の前記組合せに分割するとともに、前記組合せを前記第一の櫛状部と前記第二の櫛状部とに分離する工程と、
を含む、導電性ダイヤモンド電極の製造方法。 - 前記第一の櫛状部の隙間の幅が前記第二の櫛状部の隙間の幅と同じである、請求項1に記載の導電性ダイヤモンド電極の製造方法。
- 前記第一の櫛状部の隙間の幅が前記第二の櫛状部の隙間の幅よりも大きい、請求項1に記載の導電性ダイヤモンド電極の製造方法。
- 工程(c)を経て得られた二つの前記第一の櫛状部が互いに嵌り合うように組み合わせて一つの導電性ダイヤモンド電極を得る工程を更に含む、請求項3に記載の導電性ダイヤモンド電極の製造方法。
- 互いに離間し且つ並行して延びている複数の金属部材からなる電解部と、当該複数の金属部材の一方の端部を繋げているフレーム部とを有する櫛状部と、当該櫛状部の少なくとも一方の表面上に形成された導電性ダイヤモンド層とを備える第一の電極と、
互いに離間し且つ並行して延びている複数の金属部材からなる電解部と、当該複数の金属部材の一方の端部を繋げているフレーム部とを有する櫛状部と、当該櫛状部の少なくとも一方の表面上に形成された導電性ダイヤモンド層とを備える第二の電極と、
を備え、
前記第一の電極の前記櫛状部と前記第二の電極の前記櫛状部とが互いに嵌り合うように構成された導電性ダイヤモンド電極。 - 原料水を電解してオゾン水を生成するための電解セルであって、
請求項5に記載の導電性ダイヤモンド電極からなる陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配置されたイオン交換膜と、
を備える電解セル。 - 請求項6に記載の電解セルと、
前記電解セル及び原料水を収容する容器と、
前記電解セルに前記原料水を供給するポンプと、
前記電解セルに電気を供給する電源と、
を備えるオゾン水生成装置。
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