JP2015128755A - オゾン水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イオン交換膜や電極についてのメンテナンスの負担を抑制し、所望のオゾン濃度を維持することができるオゾン水生成装置を提供すること。【解決手段】水の電気分解によって生成したオゾンガスを水に溶解または分散させてオゾン水を生成するオゾン水生成装置１であって、電極２１a、２１bとイオン交換膜Ｍを含むオゾン発生器２１を備え、このオゾン発生器２１によって発生したオゾンガスを水に溶解または分散させてオゾン水を生成する電解槽２と、前記オゾン発生器２１に電気を供給可能な電気制御部３と、前記電解槽２に水を供給する供給路４と、前記電解槽２で生成されたオゾン水を吐水する吐水路５と、前記電解槽２のオゾン発生器２１への通電時間を記憶する通電時間記憶部６と、前記供給路４側に設けられ、前記通電時間記憶部６に記憶された通電時間に基づいて、前記電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御が可能な第１制御手段７Ａとを備えるオゾン水生成装置１とする。【選択図】図１

Description

本発明は、オゾン水生成装置に関する。

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。

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。

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。

特開2002-292370号公報

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ているという問題があった。

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の負担を抑制し、所望のオゾン濃度を維持することができるオゾン水生成装置を提供することを課題としている。

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または分散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または分散させてオゾン水を生成する電解槽と、
前記オゾン発生器に電気を供給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、
前記電解槽のオゾン発生器への通電時間を記憶する通電時間記憶部と、
前記供給路側に設けられ、前記通電時間記憶部に記憶された通電時間に基づいて、前記電解槽へ供給される水の量を減少させる制御が可能な第１制御手段と
を備えることを特徴としている。

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または分散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または分散させてオゾン水を生成する電解槽と、
前記オゾン発生器に電気を供給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、
前記電解槽に供給された水の累積供給量を記憶する供給量記憶部と、
前記供給路側に設けられ、前記電解槽に供給された水の累積供給量に基づいて、前記電解槽へ供給される水の量を減少させる制御が可能な第２制御手段と、
を備えることを特徴している。

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または分散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または分散させてオゾン水を生成する電解槽と、
前記オゾン発生器に電気を供給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、
前記電解槽または前記吐水路に配設されたオゾン濃度測定部と、
前記供給路側に設けられ、前記オゾン濃度測定部で測定されたオゾン水のオゾン濃度に基づいて、前記電解槽へ供給される水の量を減少させる制御が可能な第３制御手段と、
を備えることを特徴としている。

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の負担を抑制し、所望のオゾン濃度を維持することができる。

本発明のオゾン水生成装置の第１実施形態を例示した概要図である。 本発明のオゾン水生成装置の第２実施形態を例示した概要図である。 本発明のオゾン水生成装置の第３実施形態を例示した概要図である。

図１は、本発明のオゾン水生成装置の第１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。

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または分散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、通電時間記憶部６と、第１制御手段７Ａとを備えている。

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。

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で水に溶解または分散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。

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。

電気制御部３は、電源を含んでいる。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の制御が可能とされている。

通電時間記憶部６は、電気制御部３と接続しており、電解槽２のオゾン発生器２１（陽極２１aと陰極２１b）への通電時間（電気分解の累積時間）を記憶することができる。

第１制御手段７Ａは、電気制御部３および通電時間記憶部６と接続している。第１制御手段７Ａは、通電時間記憶部６に記憶された通電時間に基づいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御が可能とされている。第１制御手段７Ａにおいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御をするための機構は具体的に限定されない。例えば、第１制御手段７Ａは、水供給源（図示していない）からの送水量（送水圧力）を物理的または電気的に制御して減じることができるものを好ましく例示することができる。

オゾン水生成装置１は、電気分解の時間（通電時間）の経過とともにオゾン発生器２１のオゾン生成効率が低下する。したがって、このオゾン発生器２１のオゾン生成効率の低下の状況を予め実験等で求めておくことができる。これにより、オゾン発生器２１へ供給される電力量や、電解槽２へ供給される水の量、オゾン発生器２１のオゾン生成能などを考慮して、通電時間の経過とともに減少するオゾン発生器２１のオゾン生成効率を推定することができる。このため、電解槽２に供給される水の流量が一定である場合、オゾン発生器２１への通電開始後、電解槽２で生成されるオゾン水のオゾン濃度が所望の濃度範囲を下回るまでの時間を予め推定することができる。したがって、例えば、通電時間記憶部６に記憶された通電時間が、オゾン水のオゾン濃度が所望の濃度範囲を下回る時間に達した場合に、第１制御手段７Ａは、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御を行う。この際、第１制御手段７Ａは、予め求めておいたオゾン発生器２１に供給される電力に対する電解槽２へ供給される水の量の変更比率に基づいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させることができる。これによって、電解槽２で生成されるオゾン水のオゾン濃度を所望の濃度範囲に維持することができる。

このように、オゾン水生成装置１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または分散させてオゾン水を生成するオゾン水生成装置１であって、第１実施形態では、以下の構成を有している。

電極（陽極２１a、陰極２１ｂ）とイオン交換膜Ｍを含むオゾン発生器２１を備え、このオゾン発生器２１によって発生したオゾンガスを水に溶解または分散させてオゾン水を生成する電解槽２。

オゾン発生器２１に電気を供給可能な電気制御部３
電解槽２に水を供給する供給路４。

電解槽２で生成されたオゾン水を吐水する吐水路５。

電解槽２のオゾン発生器２１への通電時間を記憶する通電時間記憶部６。

供給路４側に設けられ、通電時間記憶部６に記憶された通電時間に基づいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御が可能な第１制御手段７Ａ。

このため、オゾン水生成装置１は、イオン交換膜Ｍや電極（陽極２１aと陰極２１b）についてのメンテナンスの負担が抑制され、オゾン水生成装置１の運転期間が経過しても所望のオゾン濃度の範囲に維持されたオゾン水を生成し、吐水することができる。

図２は、本発明のオゾン水生成装置の第２施形態を例示した概要図である。第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、以下では説明の一部を省略する。

オゾン水生成装置１は、電解槽２と、電気制御部３と、供給路４と、吐水路５と、供給量記憶部と、第２制御手段７Ｂとを備えている。

このオゾン水生成装置１は、供給路４に、電解槽２に供給された水の累積量を測定する流量センサー８を備えている。流量センサー８の形態は特に限定されることはなく、公知のセンサーを適宜採用することができる。さらに、供給量記憶部８１は、流量センサー８によって測定された電解槽２に供給された水の累積供給量を記憶する。そして、第２制御手段７Ｂは、供給量記憶部８１に記憶された電解槽２に供給された水の累積供給量に基づいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御が可能とされている。

第２制御手段７Ｂにおいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御をするための機構は具体的に限定されない。例えば、第２制御手段７Ｂは、水供給源（図示していない）からの送水量（送水圧力）を物理的または電気的に制御して減じることができるものを好ましく例示することができる。

オゾン水生成装置１は、電気分解の時間の経過に伴ってオゾン発生器２１のオゾン生成効率が低下する。そして、この電気分解の時間の経過と、電解槽２へ供給される水の累積量とは相関がある。このため、この水の累積量とオゾン生成効率の低下の状況を予め実験等で求めておくことができる。これにより、オゾン発生器２１へ供給される電力量や、オゾン発生器２１のオゾン生成能などを考慮して、電解槽２へ供給される水の累積に伴って低下するオゾン発生器２１のオゾン生成効率を予め推定することができる。したがって、電解槽２に供給される水の流量が一定である場合、電解槽２への水の供給開始後、電解槽２で生成されるオゾン水のオゾン濃度が所望の濃度範囲を下回るまでの水の累積供給量を予め推定することができる。そして、流量センサー８によって測定され、供給量記憶部８１によって記憶された水の累積供給量が、オゾン水のオゾン濃度が所望の濃度範囲を下回る量に達した場合に、第２制御手段７Ｂは、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御を行う。この際、第２制御手段７Ｂは、予め求めておいたオゾン発生器２１に供給される電力に対する電解槽２へ供給される水の量の変更比率に基づいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させることができる。これによって、電解槽２で生成されるオゾン水のオゾン濃度を所望の濃度範囲に維持することができる。

このように、オゾン水生成装置１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または分散させてオゾン水を生成するオゾン水生成装置１であって、第２実施形態では、以下の構成を有している。

電極（陽極２１a、陰極２１ｂ）とイオン交換膜Ｍを含むオゾン発生器２１を備え、このオゾン発生器２１によって発生したオゾンガスを水に溶解または分散させてオゾン水を生成する電解槽２。

オゾン発生器２１に電気を供給可能な電気制御部３。

電解槽２に水を供給する供給路４。

電解槽２に供給された水の累積供給量を記憶する供給量記憶部８１。

電解槽２で生成されたオゾン水を吐水する吐水路５。

供給路４側に設けられ、電解槽２に供給された水の累積供給量に基づいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御が可能な第２制御手段７Ｂ。

このため、オゾン水生成装置１は、イオン交換膜Ｍや電極（陽極２１aと陰極２１b）についてのメンテナンスの負担が抑制され、オゾン水生成装置１の運転期間が経過しても所望のオゾン濃度の範囲に維持されたオゾン水を生成し、吐水することができる。

図３は、本発明のオゾン水生成装置の第３施形態を例示した概要図である。第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、以下では説明の一部を省略する。

オゾン水生成装置１は、電解槽２と、電気制御部３と、供給路４と、吐水路５と、オゾン濃度測定部９と、第３制御手段７Ｃとを備えている。

オゾン濃度測定部９は、吐水路５の中間に配設されている。オゾン濃度測定部９の形態は特に限定されることはなく、公知のオゾン濃度測定器を適宜採用することができる。なお、オゾン濃度測定部９は、例えば電解槽２の内部に配設されてもよい。

第３制御手段７Ｃは、電気制御部３およびオゾン濃度測定部９と接続している。第３制御手段７Ｃは、オゾン濃度測定部９によって測定されたオゾン水のオゾン濃度に基づいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御が可能とされている。

第３制御手段７Ｃにおいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御をするための機構は具体的に限定されない。例えば、第３制御手段７Ｃは、水供給源（図示していない）からの送水量（送水圧力）を物理的または電気的に制御して減じることができるものを好ましく例示することができる。

オゾン水生成装置１は、電気分解の時間の経過に伴ってオゾン発生器２１のオゾン生成効率が低下し、生成されるオゾン水のオゾン濃度が低下する。また、この電気分解の時間の経過と、生成されるオゾン水のオゾン濃度とは相関がある。

オゾン濃度測定部９は、電解槽２から排出されたオゾン水が所望のオゾン濃度を下回ったことを検知することができる。この場合、第３制御手段７Ｃは、オゾン発生器２１に供給される電力に対する電解槽２へ供給される水の量の変更比率に基づいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御を行う。これによって、電解槽２で生成されるオゾン水のオゾン濃度を所望の濃度範囲に維持することができる。

このように、オゾン水生成装置１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または分散させてオゾン水を生成するオゾン水生成装置であって、第３実施形態では、以下の構成を有している。

電極（陽極２１a、陰極２１ｂ）とイオン交換膜Ｍを含むオゾン発生器２１を備え、このオゾン発生器２１によって発生したオゾンガスを水に溶解または分散させてオゾン水を生成する電解槽２。

オゾン発生器２１に電気を供給可能な電気制御部３
電解槽２に水を供給する供給路４。

電解槽２で生成されたオゾン水を吐水する吐水路５。

電解槽２または吐水路５に配設されたオゾン濃度測定部９。

供給路４側に設けられ、オゾン濃度測定部９で測定されたオゾン水のオゾン濃度に基づいて、電解槽２へ供給される水の量を減少させる制御が可能な第３制御手段７Ｃ。

このため、オゾン水生成装置１は、イオン交換膜Ｍや電極（陽極２１aと陰極２１b）についてのメンテナンスの負担が抑制され、オゾン水生成装置１の運転期間が経過しても所望のオゾン濃度の範囲に維持されたオゾン水を生成し、吐水することができる。

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、第１実施形態における第１制御手段、第２実施形態における第２制御手段、第３実施形態における第３制御手段は、電解槽の上流の供給路側に配設されていればよく、その配設位置は特に限定されない。同様に、第１実施例形態における通電時間測定部、第２実施形態の流量センサー、第３実施形態のオゾン濃度測定部などの配設位置などは具体的に限定されることはなく、適宜設計することができる。

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 通電時間記憶部
７Ａ 第１制御手段
７Ｂ 第２制御手段
７Ｃ 第３制御手段
８１ 供給量記憶部
９ オゾン濃度測定部

Claims (3)

1. 水の電気分解によって生成したオゾンガスを水に溶解または分散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または分散させてオゾン水を生成する電解槽と、
   前記オゾン発生器に電気を供給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、
   前記電解槽のオゾン発生器への通電時間を記憶する通電時間記憶部と、
   前記供給路側に設けられ、前記通電時間記憶部に記憶された通電時間に基づいて、前記電解槽へ供給される水の量を減少させる制御が可能な第１制御手段と
   を備えることを特徴とするオゾン水生成装置。
2. 水の電気分解によって生成したオゾンガスを水に溶解または分散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または分散させてオゾン水を生成する電解槽と、
   前記オゾン発生器に電気を供給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、
   前記電解槽に供給された水の累積供給量を記憶する供給量記憶部と、
   前記供給路側に設けられ、前記電解槽に供給された水の累積供給量に基づいて、前記電解槽へ供給される水の量を減少させる制御が可能な第２制御手段と、
   を備えることを特徴とするオゾン水生成装置。
3. 水の電気分解によって生成したオゾンガスを水に溶解または分散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または分散させてオゾン水を生成する電解槽と、
   前記オゾン発生器に電気を供給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、
   前記電解槽または前記吐水路に配設されたオゾン濃度測定部と、
   前記供給路側に設けられ、前記オゾン濃度測定部で測定されたオゾン水のオゾン濃度に基づいて、前記電解槽へ供給される水の量を減少させる制御が可能な第３制御手段と、
   を備えることを特徴とするオゾン水生成装置。