特許 6703676 オゾン水生成装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6703676

(24)【登録日】2020年5月13日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】オゾン水生成装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C25B 1/13 20060101AFI20200525BHJP

   C25B 9/00 20060101ALI20200525BHJP

   C25B 9/02 20060101ALI20200525BHJP

   C25B 15/00 20060101ALI20200525BHJP

   C25B 11/02 20060101ALI20200525BHJP

   C25B 11/10 20060101ALI20200525BHJP

   C02F 1/461 20060101ALI20200525BHJP

【ＦＩ】

   C25B1/13

   C25B9/00 A

   C25B9/02 302

   C25B15/00 302Z

   C25B11/02 302

   C25B11/10 B

   C02F1/461 Z

【請求項の数】1

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-215314(P2018-215314)

(22)【出願日】2018年11月16日

【審査請求日】2019年11月27日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】599067053

【氏名又は名称】株式会社ピーエムティー

(72)【発明者】

【氏名】那須 一男

【審査官】 ▲辻▼ 弘輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−０８０４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９８３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３２１３２５０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２５Ｂ １／００ − １５／０８

Ｃ０２Ｆ １／４６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下の工程を含むオゾン水生成装置の製造方法：
（ａ）上面に、第１整形用溝と第２整形用溝とが互いに離間しかつ並行して渦巻状に形成された電極整形冶具を用意する工程；
（ｂ）第１電極板を前記第１整形用溝に差し込みながら渦巻状に巻回して、前記第１電極板からなるアノード電極を形成し、第２電極板を前記第２整形用溝に差し込みながら渦巻状に巻回して、前記第２電極板からなるカソード電極を形成する工程；
（ｃ）一辺に第１間隔を有して複数の第１溝が形成された複数の第１スペーサを用意し、前記複数の第１溝に、前記第１電極板および前記第２電極板のうち、渦巻状に延在する長手方向に沿ったそれぞれの一方の辺を差し込み、前記第１電極板および前記第２電極板の動径方向に前記複数の第１スペーサを設置する工程；
（ｄ）前記複数の第１スペーサによって前記第１電極板および前記第２電極板を保持した状態で、前記電極整形冶具から前記第１電極板、前記第２電極板および前記複数の第１スペーサを取り外す工程；
（ｅ）一辺に前記第１間隔を有して複数の第２溝が形成された複数の第２スペーサを用意し、前記複数の第２溝に、前記第１電極板および前記第２電極板のうち、渦巻状に延在する長手方向に沿ったそれぞれの他方の辺を差し込み、前記第１電極板および前記第２電極板の動径方向に前記複数の第２スペーサを設置する工程；
（ｆ）前記第１電極板に第１電極端子を接続し、前記第２電極板に第２電極端子を接続する工程。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水の電気分解によってオゾン水を生成するオゾン水生成装置およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

オゾン水を生成させる方法の一つとして、水を電気分解することによって発生させたオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成する方法（以下、「電気分解法」という）がある。

【0003】

例えば特開２０１４−１９８３１０号公報（特許文献１）には、オゾン発生用の陽極と陰極とを微小間隔を設けて対設し、陽極と陰極との間に供給した原料水を電解し、陽極よりオゾンを含有する電解生成物を生成する小型電解水生成装置が記載されている。陽極と陰極との間隔は、１０μｍ〜１００μｍである。

【0004】

また、登録実用新案第３２１３２５０号公報（特許文献２）には、アノード電極とカソード電極のそれぞれを右螺旋状体または左螺旋状体で形成し、アノード電極とカソード電極とを、接合面をずらして二重螺旋構造として、円筒状体に接合したオゾン水生成器が記載されている。

【0005】

また、特開２００７−０７５６７４号公報（特許文献３）には、二酸化鉛からなる一対の電極を備え、水を電気分解することによって発生させたオゾンガスを水に溶解させてオゾン溶解水を生成する微細気泡発生装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４−１９８３１０号公報

【特許文献2】登録実用新案第３２１３２５０号公報

【特許文献3】特開２００７−０７５６７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

電気分解法は、他のオゾン水生成方法、例えば放電によって発生させたオゾンガスを水に溶解させてオゾン水を生成する放電法などと比較して、例えば４ｐｐｍ程度のオゾン水が得られることから、近年、電気分解法を採用したオゾン水生成装置が検討されている。しかしながら、実用性および経済性を考慮すると、高濃度のオゾン水が得られることに加えて、小型かつ安価なオゾン水生成装置が望まれる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一実施の形態によるオゾン水生成装置は、互いに離間しかつ並行するアノード電極とカソード電極とを渦巻状に巻回してなる電極部と、電極部を収納する電極固定部品と、を備え、原料水中においてアノード電極とカソード電極との間に電圧を印加することにより、オゾンガスを発生させる。さらに、電極部の動径方向に設置された複数の第１スペーサによって、渦巻状に延在するアノード電極およびカソード電極の長手方向の一方の辺側を保持し、電極部の動径方向に設置された複数の第２スペーサによって、渦巻状に延在するアノード電極およびカソード電極の長手方向の他方の辺側を保持する。

【0009】

一実施の形態によるオゾン水生成装置の製造方法は、上面に、第１整形用溝と第２整形用溝とが互いに離間しかつ並行して渦巻状に形成された電極整形冶具を用意した後、第１電極板を第１整形用溝に差し込みながら渦巻状に巻回してアノード電極を形成し、第２電極板を第２整形用溝に差し込みながら渦巻状に巻回してカソード電極を形成する。続いて、一辺に第１間隔を有して複数の第１溝が形成された複数の第１スペーサを用意し、複数の第１溝に第１電極板および第２電極板を差し込み、動径方向に複数の第１スペーサを設置した後、電極整形冶具から第１電極板、第２電極板および複数の第１スペーサを取り外す。続いて、一辺に第１間隔を有して複数の第２溝が形成された複数の第２スペーサを用意し、複数の第２溝に第１電極板および第２電極板を差し込み、動径方向に複数の第２スペーサを設置した後、第１電極板に第１電極端子を接続し、第２電極板に第２電極端子を接続する。

【発明の効果】

【0010】

一実施の形態によれば、小型かつ安価なオゾン水生成装置を実現することができる。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施の形態によるオゾン水生成装置を示す平面図である。

【図2】図１に示すＡ−Ａ´線に沿った断面図である。

【図3】一実施の形態によるオゾン水生成装置を構成する電極固定部品を示す斜視図である。

【図4】一実施の形態による第１スペーサおよび第２スペーサの他の設置例を示す平面図である。

【図5】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、一実施の形態による第１スペーサおよび第２スペーサの他の設置例を示す平面図である。

【図6】一実施の形態によるオゾン水のオゾン濃度と生成時間との関係を示すグラフ図である。

【図7】一実施の形態によるオゾン水生成装置の他の例を示す平面図である。

【図8】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ一実施の形態による電極整形冶具を示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。

【図9】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ一実施の形態による電極板を装着した電極整形冶具を示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。

【図10】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ一実施の形態による電極板と第１スペーサを装着した電極整形冶具を示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。

【図11】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ一実施の形態による電極板と第１スペーサを示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。

【図12】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ一実施の形態による電極板と第１スペーサと第２スペーサを示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。

【図13】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ一実施の形態による電極板と第１スペーサと第２スペーサと接続端子を示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。

【図14】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ一実施の形態によるオゾン水生成装置を構成する電極固定部品の上面図、断面図（同図（ａ）に示すＣ−Ｃ´線に沿った断面図）および裏面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、複数の類似の部材（部位）が存在する場合には、総称の符号に記号を追加し個別または特定の部位を示す場合がある。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

【0013】

また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。

【0014】

また、平面図および断面図において、各部位の大きさは実デバイスと対応するものではなく、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく表示する場合がある。また、平面図および断面図が対応する場合においても、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく表示する場合がある。

【0015】

また、以下の説明において、「渦巻」とは、旋回するにつれ中心から遠ざかる２次元曲線であり、渦巻の中心から外側に向かう方向を「動径方向」という。また、「平面視」とは、アノード電極およびカソード電極の渦巻状に延在する長手方向の一辺を含む平面をその平面に対して垂直な方向から見ることをいう。
（本発明者らが比較検討を行ったオゾン水生成装置）

【0016】

まず、本実施の形態によるオゾン水生成装置およびその製造方法がより明確になると思われるため、本発明者が比較検討を行ったオゾン水生成装置における課題について説明する。

【0017】

電気分解法を採用して高濃度のオゾン水を生成する方法の一つとして、微細なオゾンガスを水に混入する方法が挙げられる（例えば前記特許文献１、２および３）。ガス径を小さくすることによって、オゾンガスは水に溶解しやすくなり、高濃度にオゾンが溶解した水を生成することができる。また、ガス径を小さくすることによって、オゾンガスの滞留が少なくなるので、電流値の継時変化が抑えられて、安定したオゾン濃度を得ることができる。

【0018】

前記特許文献１では、アノード電極とカソード電極との間隔を１０μｍ〜１００μｍとし、前記特許文献２では、アノード電極およびカソード電極を２重螺旋構造とすることにより、オゾンガスの滞留を少なくしている。ところで、安定したオゾン濃度を得るためには、対設するアノード電極とカソード電極との間隔が一定となるように電極部を製造する必要がある。しかし、アノード電極とカソード電極との間隔を１０μｍ〜１００μｍとするまたはアノード電極およびカソード電極を２重螺旋構造とすると、アノード電極とカソード電極との間隔を一定にするためには、これらの加工費用が高くなり、その結果、オゾン水生成装置のコストが高くなることが懸念される。

【0019】

また、前記特許文献３では、気泡混入部の入水口から吐水口までの間に設けられた電極を用いて、水の電気分解によりガス径の小さいオゾンガスを発生させている。しかし、入水口に近いアノード電極で発生したオゾンガスが吐水口へ流れて、吐水口側のアノード電極の表面に付着すると、アノード電極の水の電気分解に寄与する電極表面積が減少して、オゾン濃度が低下する虞がある。
（実施の形態）
≪オゾン水生成装置の構造≫
本実施の形態によるオゾン水生成装置の構造を図１〜図７を用いて説明する。

【0020】

図１は、本実施の形態によるオゾン水生成装置を示す平面図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ´線に沿った断面図である。図３は、本実施の形態によるオゾン水生成装置を構成する電極固定部品を示す斜視図である。図４は、本実施の形態による第１スペーサおよび第２スペーサの他の設置例を示す平面図である。図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本実施の形態による第１スペーサおよび第２スペーサの他の設置例を示す平面図である。図６は、本実施の形態によるオゾン水のオゾン濃度と生成時間との関係を示すグラフ図である。図７は、本実施の形態によるオゾン水生成装置の他の例を示す平面図である。

【0021】

図１および図２に示すように、オゾン水生成装置１は、互いに離間しかつ並行するアノード電極２とカソード電極３とを渦巻状に巻回してなる電極部４と、電極部４を収納する電極固定部品５とから構成される。
１．電極部４

【0022】

アノード電極２は、例えばその表面をルテニウム膜で被覆したチタンの平板からなり、その厚さは（ｔ１）は、例えば０．３ｍｍ程度である。渦巻状に整形されたアノード電極２の直径は、例えば４８．０ｍｍ程度であり、渦巻状に延在する長手方向の一辺を含む平面に対して垂直方向である短手方向のアノード電極２の幅（ｗ１）は、例えば１０．０ｍｍ程度である。

【0023】

また、動径方向において、アノード電極２は、例えば４．０ｍｍ程度のピッチで設置されており、互いに最も近くに位置する２つのアノード電極２の間にカソード電極３が配置されている。

【0024】

カソード電極３は、例えばチタンの平板からなり、その厚さ（ｔ２）は、例えば０．３ｍｍ程度である。渦巻状に整形されたカソード電極３の直径は、例えば４８．０ｍｍ程度であり、渦巻状に延在する長手方向の一辺を含む平面に対して垂直方向である短手方向のカソード電極３の幅（ｗ２）は、例えば１０．０ｍｍ程度である。

【0025】

また、動径方向において、カソード電極３は、例えば４．０ｍｍ程度のピッチで設置されており、互いに最も近くに位置する２つのカソード電極３の間にアノード電極２が配置されている。

【0026】

従って、動径方向において、アノード電極２とカソード電極３とは、例えば２．０ｍｍ程度のピッチ（ｓ１）を有して交互に配置されており、アノード電極２とカソード電極３とが対向している。

【0027】

このように、電極部４は、互いに離間しかつ並行するアノード電極２とカソード電極３とが渦巻状に巻回して形成されているので、小型のオゾン水生成装置１を構成することができる。また、オゾン発生効率を調整するために、アノード電極２とカソード電極３との対向表面積を変更する必要が生じた場合であっても、巻回数を変更するまたはアノード電極２の短手方向の幅（ｗ１）およびカソード電極３の短手方向の幅（ｗ２）を変更することにより、容易に電極表面積、言い換えれば対向表面積を変更することができる。

【0028】

なお、本実施の形態では、アノード電極２の厚さ（ｔ１）およびカソード電極３の厚さ（ｔ２）を、例えば０．３ｍｍ程度としたが、０．１ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下が望ましい。０．１ｍｍよりも薄いとアノード電極２およびカソード電極３の形状維持が難しくなり、１．０ｍｍよりも厚いとアノード電極２およびカソード電極３の整形が難しくなるという問題が生じる。

【0029】

また、本実施の形態では、動径方法において、アノード電極２とカソード電極３とのピッチ（ｓ１）を、例えば２．０ｍｍ程度としたが、１．０ｍｍ以上かつ５．０ｍｍ以下が望ましい。１．０ｍｍよりもピッチが狭くなるとアノード電極２の表面で生成したオゾンガスの滞留が生じる可能性があり、５．０ｍｍよりもピッチが広くなると電極部４が大きくなり、オゾン水生成装置の小型化が難しくなる。
２．第１スペーサ６および第２スペーサ７

【0030】

渦巻状に巻回されたアノード電極２とカソード電極３とは、渦巻状に延在する長手方向の一方の辺側を４つの第１スペーサ６によって保持され、渦巻状に延在する長手方向の他方の辺側を４つの第２スペーサ７によって保持されている。これにより、動径方向のアノード電極２とカソード電極３との間隔は、ほぼ一定に維持される。

【0031】

第１スペーサ６は、例えば樹脂などの絶縁材からなる。第１スペーサ６は、第１方向と、第１方向と直交する第２方向とを含む面が略四角形であり、第１方向と第２方向とに直交する第３方向に、例えば２．０ｍｍ程度の厚さを有している。第１方向の寸法は、例えば２０．０ｍｍ〜２２．０ｍｍ程度であり、第２方向の寸法は、例えば６．０ｍｍ程度である。そして、第１方向に延在する一方の辺には、第２方向に沿って形成された複数の溝６ａが第１方向に等間隔で形成されている。第１方向に隣り合う溝６ａの間隔は、例えば１．５ｍｍ程度であり、複数の溝６ａの第１方向の幅は、例えば０．５ｍｍ程度である。複数の溝６ａは、第１方向に延在する他方の辺に達しておらず、複数の溝６ａの第２方向の深さ（ｈ１）は、例えば３．０ｍｍ程度である。

【0032】

同様に、第２スペーサ７は、例えば樹脂などの絶縁材からなる。第２スペーサ７は、第１方向と、第１方向と直交する第２方向とを含む面が略四角形であり、第１方向と第２方向とに直交する第３方向に、例えば２．０ｍｍ程度の厚さを有している。第１方向の寸法は、例えば２０．０ｍｍ〜２２．０ｍｍ程度であり、第２方向の寸法は、例えば６．０ｍｍ程度である。そして、第１方向に延在する一方の辺には、第２方向に沿って形成された複数の溝７ａが第１方向に等間隔で形成されている。第１方向に隣り合う溝７ａの間隔は、例えば１.５ｍｍ程度であり、複数の溝７ａの第１方向の幅は、例えば０．５ｍｍ程度である。複数の溝７ａは、第１方向に延在する他方の辺に達しておらず、複数の溝７ａの第２方向の深さ（ｈ２）は、例えば３．０ｍｍ程度である。

【0033】

４つの第１スペーサ６に設けられた複数の溝６ａに、アノード電極２およびカソード電極３のうち渦巻状に延在する長手方向の一方の辺を差し込むことにより、アノード電極２およびカソード電極３を保持することができる。本実施の形態では、４つの第１スペーサ６のそれぞれは、アノード電極２およびカソード電極３が変動しないように、互いに９０度の角度を有して動径方向に設置されているが、上記角度は９０度に限定されるものではない。また、第１スペーサ６の数も４つに限定されるものではない。

【0034】

同様に、４つの第２スペーサ７に設けられた複数の溝７ａに、アノード電極２およびカソード電極３のうち渦巻状に延在する長手方向の他方の辺を差し込むことにより、アノード電極２およびカソード電極３を保持することができる。本実施の形態では、４つの第２スペーサ７のそれぞれは、アノード電極２およびカソード電極３が変動しないように、互いに９０度の角度を有して動径方向に設置されているが、上記角度は９０度に限定されるものではない。また、第２スペーサ７の数も４つに限定されるものではない。

【0035】

また、本実施の形態では、第１スペーサ６と第２スペーサ７とは、平面視において、互いに重なるように、すなわち、アノード電極２およびカソード電極３を介して互いに対向するように配置されているが、後述するように、これに限定されるものではない。

【0036】

さらに、渦巻状に巻回されたアノード電極２の内側に位置する端部（内側端部）、渦巻状に巻回されたアノード電極２の外側に位置する端部（外側端部）、渦巻状に巻回されたカソード電極３の内側に位置する端部（内側端部）および渦巻状に巻回されたカソード電極３の外側に位置する端部（外側端部）は、第１スペーサ６および第２スペーサ７によって保持されている。すなわち、渦巻状に巻回されたアノード電極２の内側端部および外側端部は、対向する一対の第１スペーサ６と第２スペーサ７とによって保持され、渦巻状に巻回されたカソード電極３の内側端部および外側端部は、他の対向する一対の第１スペーサ６と第２スペーサ７とによって保持されている。

【0037】

渦巻状に巻回されたアノード電極２の外側端部近傍には、電極端子８が接続されている。同様に、渦巻状に巻回されたカソード電極３の外側端部近傍には、電極端子８が接続されている。電極端子８は、例えばチタンの平板からなる。本実施の形態では、アノード電極２の外側端部近傍およびカソード電極３の外側端部近傍にそれぞれ電極端子８を接続したが、電極端子８の接続箇所は、これに限定されるものではない。

【0038】

オゾン水生成装置１では、水は、電極固定部品５の底面から上面に向かって流れるので、アノード電極２とカソード電極３との間を流れる。従って、アノード電極２とカソード電極３との間に電圧を印加すると、アノード電極２側にオゾンガスが発生し、オゾンガスが水に溶解することによりオゾン水が生成される。オゾン水生成装置１では、電極部４内の水の流れる方向（渦巻状に延在する長手方向の一辺を含む平面に対して直交する方向）におけるアノード電極２の幅は、例えば１０．０ｍｍ程度であり、また、電極部４の動径方向におけるアノード電極２とカソード電極３とのピッチは、例えば２．０ｍｍ程度である。これにより、電極固定部品５の底面側のアノード電極２の表面でオゾンガスが発生しても、当該オゾンガスは電極部４から電極固定部品５の上面側へ容易に抜けることができるので、オゾンガスの滞留を低減することができる。その結果、有効な電極表面積の減少が少なくなり、電流値の継時変化が抑えられるので、オゾン濃度の低下が少なく、オゾン濃度の安定したオゾン水を提供することができる。
３．電極固定部品５

【0039】

電極部４は、複数の第１スペーサ６および複数の第２スペーサ７によって保持されて、電極固定部品５に収納されている。電極固定部品５は、例えば樹脂などの絶縁材からなる。

【0040】

図１、図２および図３に示すように、電極固定部品５は、円柱５ａと、円柱５ａから第１の距離を有して円柱５ａの周囲に設けられた円筒形の外周部５ｂと、電極固定部品５の底面に設けられ、円柱５ａと外周部５ｂとを繋ぐ複数の接続部分５ｃとから構成される。円柱５ａの直径は、例えば８．０ｍｍ程度であり、外周部５ｂの内周の直径（図２に示すｄ１）は、例えば５０．０ｍｍ程度であり、接続部分５ｃの幅は、例えば５．０ｍｍ程度である。円柱５ａと外周部５ｂとの間に渦巻状に巻回されてなる電極部４が収納されている。

【0041】

なお、本実施の形態では、電極固定部品５の底面に設けられた接続部分５ｃは、円柱５ａの中心から外周部５ｂに向かって４つ形成されているが、接続部分５ｃの数は４つに限定されるものではない。
４．第１スペーサ６および第２スペーサ７の他の設置例

【0042】

本実施の形態では、平面視において、第１スペーサ６と第２スペーサ７とが互いに重なるように配置したが、これに限定されるものではない。第１スペーサ６と第２スペーサ７とが重ならないように配置してもよい。

【0043】

例えば図４に示すように、平面視において、隣り合う第１スペーサ６と第２スペーサ７とが互いに電極部４の中心（電極固定部品５の円柱５ａの中心）を軸とした４５度の角度を有するように、４つの第１スペーサ６および４つの第２スペーサ７を配置してもよい。

【0044】

また、本実施の形態では、渦巻状に巻回されたアノード電極２の内側端部および外側端部を、対向する一対の第１スペーサ６と第２スペーサ７とによって保持し、渦巻状に巻回されたカソード電極３の内側端部および外側端部を、他の対向する一対の第１スペーサ６と第２スペーサ７とによって保持したが、これに限定されるものではない。

【0045】

例えば図５（ａ）に示すように、渦巻状に巻回されたアノード電極２の内側端部、渦巻状に巻回されたアノード電極２の外側端部、渦巻状に巻回されたカソード電極３の内側端部および渦巻状に巻回されたカソード電極３の外側端部のそれぞれを、互いに異なる一対の第１スペーサ６および第２スペーサ７によって保持してもよい。

【0046】

さらに、平面視において、隣り合う第１スペーサ６と第２スペーサ７とが互いに電極部４の中心を軸とした４５度の角度を有するように、４つの第１スペーサ６および４つの第２スペーサ７を配置した場合は、第１スペーサ６および第２スペーサ７による電極部４の様々な保持態様がある。

【0047】

例えば図５（ｂ）に示すように、４つの第１スペーサ６のそれぞれで、渦巻状に巻回されたアノード電極２の内側端部、渦巻状に巻回されたアノード電極２の外側端部、渦巻状に巻回されたカソード電極３の内側端部および渦巻状に巻回されたカソード電極３の外側端部を保持してもよい。

【0048】

また、図５（ｃ）に示すように、２つの第１スペーサ６のそれぞれで、渦巻状に巻回されたアノード電極２の内側端部および渦巻状に巻回されたカソード電極３の内側端部を保持し、２つの第２スペーサ７のそれぞれで、渦巻状に巻回されたアノード電極２の外側端部および渦巻状に巻回されたカソード電極３の外側端部を保持してもよい。

【0049】

また、図示はしないが、渦巻状に巻回されたアノード電極２の内側端部、渦巻状に巻回されたアノード電極２の外側端部、渦巻状に巻回されたカソード電極３の内側端部および渦巻状に巻回されたカソード電極３の外側端部から離れた位置において、アノード電極２およびカソード電極３を第１スペーサ６、第２スペーサ７または第１スペーサ６および第２スペーサ７によって保持してもよい。
５．オゾン濃度

【0050】

図６に、生成されるオゾン水のオゾン濃度の時間変化を示す。オゾン水生成装置１に備わる、アノード電極２に接続された電極端子８とカソード電極３に接続された電極端子８との間に（図１参照）、５．０Ｖ以上かつ１２．０Ｖ以下の電圧を印加した。図６には、両電極端子８間に、１２．０Ｖの電圧を印加した場合に生成されるオゾン水のオゾン濃度の時間変化を示している。

【0051】

図６に示すように、オゾン水の生成開始後、約６分で４．０ｐｐｍのオゾン濃度に達し、約８分で６．０ｐｐｍのオゾン濃度に達しており、短時間で、殺菌水として効果のあるオゾン濃度（１．０ｐｐｍ以上かつ１０．０ｐｐｍ以下）を有するオゾン水を生成することができる。
６．オゾン水生成装置１の他の例
図７に、オゾン水生成装置１と大きさの異なるオゾン水生成装置２１の一例を示す。

【0052】

図７に示すように、オゾン水生成装置２１は、互いに離間しかつ並行するアノード電極２２とカソード電極２３とを渦巻状に巻回してなる電極部２４と、電極部２４を収納する電極固定部品２５とから構成される。

【0053】

アノード電極２２の厚さおよび幅は、前述したアノード電極２の厚さおよび幅と同じであり、カソード電極２３の厚さおよび幅も、前述したカソード電極３の厚さおよび幅と同じである。アノード電極２２とカソード電極２３とは、例えば２．０ｍｍ程度のピッチを有して動径方向に交互に配置されており、アノード電極２２とカソード電極２３とが対向している。

【0054】

渦巻状に整形されたアノード電極２２の直径および渦巻状に整形されたカソード電極２３の直径は、例えば７８．０ｍｍ程度であり、渦巻状に巻回されたアノード電極２２とカソード電極２３とは、４つの第１スペーサ２６および４つの第２スペーサ２７によって保持されている。これにより、動径方向のアノード電極２２とカソード電極２３との間隔は、ほぼ一定に維持される。

【0055】

電極部２４は、４つの第１スペーサ２６および４つの第２スペーサ２７によって保持されて、電極固定部品２５に収納されている。電極固定部品２５は、例えば樹脂などの絶縁材からなる。

【0056】

電極固定部品２５は、円柱２５ａと、円柱２５ａから第２の距離を有して円柱２５ａの周囲に設けられた円筒形の外周部２５ｂと、電極固定部品２５の底面に設けられ、円柱２５ａと外周部２５ｂとを繋ぐ４つの接続部分（図示は省略）とから構成される。円柱２５ａの直径は、例えば８．０ｍｍ程度であり、外周部２５ｂの内周の直径は、例えば８０．０ｍｍ程度であり、接続部分の幅は、例えば５．０ｍｍ程度である。電極固定部品２５の底面に設けられた接続部分は、円柱２５ａの中心から外周部２５ｂに向かって４つ形成されているが、接続部分の数は４つに限定されるものではない。
≪オゾン水生成装置の製造方法≫
本実施の形態によるオゾン水生成装置の製造方法について、図８〜図１４を用いて工程順に説明する。

【0057】

図８（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本実施の形態による電極整形冶具を示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。図９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本実施の形態による電極板を装着した電極整形冶具を示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。図１０（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本実施の形態による電極板と第１スペーサを装着した電極整形冶具を示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。図１１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本実施の形態による電極板と第１スペーサを示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。図１２（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本実施の形態による電極板と第１スペーサと第２スペーサを示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。図１３（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本実施の形態による電極板と第１スペーサと第２スペーサと接続端子を示す平面図および同図（ａ）に示すＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。図１４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ本実施の形態によるオゾン水生成装置を構成する電極固定部品の上面図、断面図（同図（ａ）に示すＣ−Ｃ´線に沿った断面図）および裏面図である。

【0058】

まず、図８に示すように、電極整形冶具１０を準備する。電極整形冶具１０は、円形の略平面板であり、例えば樹脂などの絶縁材からなる。電極整形冶具１０の上面１０ａの中心部に、例えば直径が８．０ｍｍ程度の円柱１０ｂが設けられている。そして、電極整形冶具１０には、上面１０ａ側に、円柱１０ｂを中心とする渦巻状の第１整形用溝１１が形成されており、さらに、上面１０ａ側であって第１整形用溝１１の間に、円柱１０ｂを中心とする渦巻状の第２整形用溝１２が形成されている。すなわち、上面視において、第１整形用溝１１と第２整形用溝１２とが互いに離間しかつ並行して渦巻状に形成されている。また、動径方向において第１整形用溝１１と第２整形用溝１２とは交互に形成されている。言い換えれば、円柱１０ｂの中心（渦巻の中心）から外側に向かう方向において、第１整形用溝１１と第２整形用溝１２とは交互に形成されている。

【0059】

本実施の形態では、電極整形冶具１０は、平面視において円形としたが、平面視において四角形とし、その中心部に設けられた円柱１０ｂを中心とする第１整形用溝１１および第２整形用溝１２がそれぞれ渦巻状に形成された構造であってもよい。

【0060】

第１整形用溝１１には、後述するアノード電極となる電極板が差し込まれて渦巻状に巻回され、第２整形用溝１２には、後述するカソード電極となる電極板が差し込まれて渦巻状に巻回される。アノード電極となる電極板を差し込む渦巻状の第１整形用溝１１と、カソード電極となる電極板を差し込む渦巻状の第２整形用溝１２とは離間しており、動径方向において第１整形用溝１１と第２整形用溝１２とは、例えば１．５ｍｍ程度離れている。第１整形用溝１１および第２整形用溝１２の幅は、例えば０．５ｍｍ程度であり、第１整形用溝１１および第２整形用溝１２の深さは、例えば３．０ｍｍ程度である。

【0061】

次に、図９に示すように、第１整形用溝１１に電極板２Ａを差し込みながら渦巻状に巻回して、電極板２Ａからなるアノード電極２を形成し、第２整形用溝１２に電極板３Ａを差し込みながら渦巻状に巻回して、電極板３Ａからなるカソード電極３を形成する。アノード電極２となる電極板２Ａは、例えばその表面をルテニウム膜で被覆したチタンからなる平板であり、その厚さは、例えば０．３ｍｍ程度、その幅は、例えば１０．０ｍｍ程度である。カソード電極３となる電極板３Ａは、例えばチタンからなる平板であり、その厚さは、例えば０．３ｍｍ程度、その幅は、例えば１０．０ｍｍ程度である。また、電極板２Ａと電極板３Ａとのピッチは、例えば２．０ｍｍ程度である。

【0062】

本実施の形態では、電極板２Ａ，３Ａの厚さを、例えば０．３ｍｍ程度としたが、０．１ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下が望ましい。また、本実施の形態では、動径方向において、電極板２Ａと電極板３Ａとのピッチを、例えば２．０ｍｍ程度としたが、１．０ｍｍ以上かつ５．０ｍｍ以下が望ましい。

【0063】

電極板２Ａ，３Ａの幅は、例えば１０．０ｍｍ程度、第１整形用溝１１および第２整形用溝１２の深さは、例えば３．０ｍｍ程度であるので、電極整形冶具１０の上面１０ａから、電極板２Ａ，３Ａは、例えば７．０ｍｍ程度突出する。

【0064】

次に、図１０に示すように、第１スペーサ６を複数個準備する。第１スペーサ６は、例えば樹脂などの絶縁材からなる。本実施の形態では、４つの第１スペーサ６を使用したが、これに限定されるものではなく、例えば３つであってもよい。

【0065】

第１スペーサ６は、第１方向と、第１方向と直交する第２方向とを含む面が略四角形であり、第１方向と第２方向とに直交する第３方向に、例えば２．０ｍｍ程度の厚さを有している。第１方向の寸法は、例えば２０．０ｍｍ〜２２．０ｍｍ程度であり、第２方向の寸法は、例えば６．０ｍｍ程度である。そして、第１方向に延在する一方の辺には、第２方向に沿って形成された複数の溝６ａが第１方向に等間隔で形成されている。第１方向に隣り合う溝６ａの間隔は、例えば１．５ｍｍ程度であり、複数の溝６ａの第１方向の幅は、例えば０．５ｍｍ程度である。複数の溝６ａは、第１方向に延在する他方の辺に達しておらず、複数の溝６ａの第２方向の深さは、例えば３．０ｍｍ程度である。

【0066】

次に、第１スペーサ６に設けられた複数の溝６ａに、電極整形冶具１０に装着された電極板２Ａ、３Ａを差し込む。このとき、渦巻状に整形された電極板２Ａの内側端部および外側端部を１つの第１スペーサ６によって保持し、渦巻状に整形された電極板３Ａの内側端部および外側端部を他の１つの第１スペーサ６によって保持する。

【0067】

さらに、４つの第１スペーサ６のそれぞれは、電極整形冶具１０の中心部に設けられた円柱１０ｂの中心から電極整形冶具１０の外側に向かうように、すなわち動径方向に設置されるが、電極板２Ａ，３Ａが変動しないようにするためには、それぞれが互いに均一な角度（本実施の形態では９０度の角度）を有して設置することが望ましい。

【0068】

電極板２Ａ，３Ａは、前述したように、電極整形冶具１０の上面１０ａから、例えば７．０ｍｍ程度突出しているので、容易に第１スペーサ６に差し込むことができる。

【0069】

次に、図１１に示すように、電極整形冶具１０から、電極板２Ａ，３Ａおよび第１スペーサ６を取り外す。電極板２Ａ，３Ａは、第１スペーサ６によって固定されているので、その形状を渦巻状に維持することができる。

【0070】

次に、図１２に示すように、第２スペーサ７を複数個準備する。第２スペーサ７は、例えば樹脂などの絶縁材からなる。本実施の形態では、４つの第２スペーサ７を使用したが、これに限定されるものではなく、例えば３つであってもよい。

【0071】

第２スペーサ７は、前記第１スペーサ６と同様の形状をしている。すなわち、第２スペーサ７は、第１方向と、第１方向と直交する第２方向とを含む面が略四角形であり、第１方向と第２方向とに直交する第３方向に、例えば２．０ｍｍ程度の厚さを有している。第１方向の寸法は、例えば２０．０ｍｍ〜２２．０ｍｍ程度であり、第２方向の寸法は、例えば６．０ｍｍ程度である。そして、第１方向に延在する一方の辺には、第２方向に沿って形成された複数の溝７ａが第１方向に等間隔で形成されている。第１方向に隣り合う溝７ａの間隔は、例えば１．５ｍｍ程度であり、複数の溝７ａの第１方向の幅は、例えば０．５ｍｍ程度である。複数の溝７ａは、第１方向に延在する他方の辺に達しておらず、複数の溝７ａの第２方向の深さは、例えば３．０ｍｍ程度である。

【0072】

次に、第２スペーサ７に設けられた複数の溝７ａに、第１スペーサ６で固定された電極板２Ａ，３Ａを差し込む。電極板２Ａ，３Ａのうち、第１スペーサ６によって保持された一方の辺側と反対の他方の辺側を第２スペーサ７によって保持する。このとき、渦巻状に整形された電極板２Ａの内側端部および外側端部を１つの第２スペーサ７によって保持し、渦巻状に整形された電極板３Ａの内側端部および外側端部を他の１つの第２スペーサ７によって保持する。
電極板２Ａ，３Ａは、第１スペーサ６から、例えば７．０ｍｍ程度突出しているので、容易に第２スペーサ７に差し込むことができる。

【0073】

これにより、電極板２Ａ，３Ａのうち、渦巻状に延在する長手方向に沿った一方の辺側が第１スペーサ６によって保持され、渦巻状に延在する長手方向に沿った他方の辺側が第２スペーサ７によって保持される。

【0074】

なお、本実施の形態では、渦巻状に整形された電極板２Ａの内側端部、渦巻状に整形された電極板２Ａの外側端部、渦巻状に整形された電極板３Ａの内側端部および渦巻状に整形された電極板３Ａの外側端部を第１スペーサ６および第２スペーサ７によって保持したが、これに限定されるものではない。すなわち、電極板２Ａ，３Ａが変動しないようにするためには、渦巻状に整形された電極板２Ａの内側端部、渦巻状に整形された電極板２Ａの外側端部、渦巻状に整形された電極板３Ａの内側端部および渦巻状に整形された電極板３Ａの外側端部を保持することが望ましいが、それぞれの端部から離れた位置において、電極板２Ａ，３Ａを第１スペーサ６および第２スペーサ７によって保持してもよい。

【0075】

また、本実施の形態では、４つの第１スペーサ６のそれぞれおよび４つの第２スペーサ７のそれぞれを、渦巻状に整形された電極板２Ａ，３Ａの中心から動径方向に設置し、平面視において、４つの第１スペーサ６をそれぞれ互いに９０度の角度を有して設置し、４つの第２スペーサ７をそれぞれ互いに９０度の角度を有して設置したが、上記角度を一定にする必要はない。また、本実施の形態では、第１スペーサ６と第２スペーサ７とは、平面視において、互いに重なるように、すなわち、電極板２Ａ，３Ａを介して互いに対向するように設置したが、これに限定されるものではない。

【0076】

すなわち、第１スペーサ６および第２スペーサ７によって、電極板２Ａ，３Ａが変動しないようにできればよく、第１スペーサ６および第２スペーサ７の数は限定されない。また、平面視において、第１スペーサ６と第２スペーサ７とが互いにずれるように、第１スペーサ６および第２スペーサ７を設置してもよい。例えば平面視において、第１スペーサ６と第２スペーサ７とが互いに４５度の角度を有するように、これらを配置してもよく（図４参照）、または、第１スペーサ６と第２スペーサ７とが互いに６０度の角度を有するように、これらを配置してもよい。さらに、例えば平面視において、３つの第１スペーサ６をそれぞれ互いに１２０度の角度を有して設置し、２つの第２スペーサ７をそれぞれ互いに１８０度の角度を有して設置してもよい。

【0077】

ただし、第１スペーサ６および第２スペーサ７の数が多くなると、オゾン水生成装置１を流れる水の流れが悪くなるので、第１スペーサ６および第２スペーサ７のそれぞれの数は１以上、４つ以下が望ましい。

【0078】

以上の工程により、電極板２Ａから構成されるアノード電極２と、電極板３Ａから構成されるカソード電極３とが、互いに離間しかつ並行して渦巻状に巻回してなる電極部４が形成される。電極部４では、動径方向にアノード電極２とカソード電極３とは交互に配置されており、アノード電極２とカソード電極３とは、第１スペーサ６および第２スペーサ７によって保持されていることから、動径方向のアノード電極２とカソード電極３との間隔は、ほぼ一定に維持される。動径方向のアノード電極２とカソード電極３との間隔は、電極整形冶具１０に形成された第１整形用溝１１と第２整形用溝１２との間隔によって決定される。

【0079】

ところで、電極表面積を大きくする、またはアノード電極２とカソード電極３との間に印加される電圧を高くすることによって、高濃度のオゾン水を生成することができる。本実施の形態では、電極板２Ａ，３Ａの巻回数を増やして長手方向の長さを大きくし、または電極板２Ａ，３Ａの短手方向の幅を大きくすることにより、容易に電極表面積を増やすことができる。従って、電極表面積の変更が必要となった場合でも、電極板２Ａ，３Ａの巻回数または幅を変更することにより、所望する電極表面積が得られるので、製造コストの増加を抑えることができる。

【0080】

電極板２Ａ，３Ａの巻回数を変更した場合は、第１スペーサ６および第２スペーサ７の形状を変更する必要があるが、第１スペーサ６および第２スペーサ７は、例えば三次元造形法により容易に形成できるので、製造コストの著しい増加は生じない。

【0081】

次に、図１３に示すように、渦巻状に整形されたアノード電極２の外側端部近傍および渦巻状に整形されたカソード電極３の外側端部近傍のそれぞれに、電極端子８を、例えば溶接により接続する。電極端子８は、例えばチタンの平板からなる。本実施の形態では、アノード電極２およびカソード電極３のそれぞれの外側端部近傍に電極端子８を接続したが、電極端子８の接続箇所は、これに限定されるものではない。
次に、図１４に示すように、電極固定部品５を準備する。電極固定部品５は、例えば樹脂などの絶縁材からなる。

【0082】

電極固定部品５は、円柱５ａと、円柱５ａから第１の距離を有して円柱５ａの周囲に設けられた円筒形の外周部５ｂと、電極固定部品５の底面に設けられ、円柱５ａと外周部５ｂとを繋ぐ複数の接続部分５ｃとから構成される。円柱５ａの直径は、例えば８．０ｍｍ程度であり、外周部５ｂの内周の直径は、例えば５０．０ｍｍ程度であり、接続部分５ｃの幅は、例えば５．０ｍｍ程度である。本実施の形態では、電極固定部品５の底面に設けられた接続部分５ｃは、円柱５ａの中心から外周部５ｂに向かって４つ形成されているが、接続部分５ｃの数は４つに限定されるものではない。

【0083】

次に、前述の図１および図２に示したように、円柱５ａと外周部５ｂとの間に電極部４を収納する。渦巻状に巻回されてなる電極部４は、電極整形冶具１０に設けられた円柱１０ｂを中心として渦巻状に形成されており、電極部４の中心部には、アノード電極２およびカソード電極３は形成されていないので、電極部４の中心部に、電極固定部品５に設けられた円柱５ａを差し込むことができる。

【0084】

以上の製造工程により、互いに離間しかつ並行するアノード電極２とカソード電極３とを渦巻状に巻回してなる電極部４と、電極部４を収納する電極固定部品５とからなるオゾン水生成装置１が略完成する。

【0085】

水は、電極固定部品５の底面から上面に向かって流れる。従って、水は、アノード電極２とカソード電極３との間を流れることになり、アノード電極２とカソード電極３との間に電圧を印加することにより、アノード電極２側にオゾンガスが発生し、オゾンガスが水に溶解することによりオゾン水を生成することができる。

【0086】

このように、本実施の形態によれば、互いに離間しかつ並行するアノード電極２とカソード電極３とを渦巻状に巻回してなる電極部４と、電極部４を収納する電極固定部品５とから、オゾン水生成装置１を構成することができるので、オゾン水生成装置１の小型化を実現することができる。

【0087】

また、電極部４内の水の流れる方向（渦巻状に延在する長手方向の一辺を含む平面に対して直交する方向）におけるアノード電極２の幅は、例えば１０．０ｍｍ程度であり、また、電極部４の動径方向におけるアノード電極２とカソード電極３とのピッチは、例えば２．０ｍｍ程度であることから、電極固定部品５の底面側のアノード電極２の表面でオゾンガスが発生しても、当該オゾンガスは電極部４から電極固定部品５の上面側へ容易に抜けることができるので、オゾンガスの滞留を低減することができる。その結果、有効な電極表面積の減少が少なくなり、電流値の継時変化が抑えられるので、オゾン濃度の低下が少なく、オゾン濃度の安定したオゾン水を提供することができる。
また、電極表面積を容易に変更することができるので、要求性能に応じたオゾン水製造装置１を短期間に製造することができる。

【0088】

また、電極板２Ａ，３Ａを渦巻状に巻回することによって電極部４が形成されるので、複雑な加工技術は不要である。また、アノード電極２を、その表面をルテニウム膜で被覆したチタンの平板で構成し、カソード電極３をチタンの平板で構成しているので、例えば白金またはダイヤモンド電極を使用するよりも、安価に電極部４を形成することができる。これらにより、オゾン水生成装置１を安価に製造することができる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0089】

１ オゾン水生成装置
２ アノード電極
２Ａ 電極板
３ カソード電極
３Ａ 電極板
４ 電極部
５ 電極固定部品
５ａ 円柱
５ｂ 外周部
５ｃ 接続部分
６ 第１スペーサ
６ａ 溝
７ 第２スペーサ
７ａ 溝
８ 電極端子
１０ 電極整形冶具
１０ａ 上面
１０ｂ 円柱
１１ 第１整形用溝
１２ 第２整形用溝
２１ オゾン水生成装置
２２ アノード電極
２３ カソード電極
２４ 電極部
２５ 電極固定部品
２５ａ 円柱
２５ｂ 外周部
２６ 第１スペーサ
２７ 第２スペーサ

【要約】

【課題】小型かつ安価なオゾン水生成装置を実現する。
【解決手段】オゾン水生成装置１は、互いに離間しかつ並行するアノード電極２とカソード電極３とを渦巻状に巻回してなる電極部４を備え、原料水中においてアノード電極２とカソード電極３との間に電圧を印加することにより、オゾンガスを発生させる。さらに、渦巻状に延在するアノード電極２およびカソード電極３の長手方向の一方の辺側を、電極部４の動径方向に設置される複数の第１スペーサ６によって保持し、渦巻状に延在するアノード電極２およびカソード電極３の長手方向の他方の辺側を、電極部４の動径方向に設置される複数の第２スペーサ７によって保持して、電極部４は電極固定部品５に収納される。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】