JP3240981B2 - Electrolytic ozone generator - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、空気や水の脱臭、
防カビ、滅菌、殺菌処理などを目的として使用されるオ
ゾンを発生させる電解式オゾン発生器に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to the deodorization of air and water,
Mildew, sterilization, relates to an electrolytic ozone generator for generating ozone for use as a purpose of sterilization.
【0002】[0002]
【従来の技術】水電解式のオゾナイザーの基本的な構造
・原理は、1970年代後半に、開発されたもので、米
国特許4,316,782号(1982)や米国特許
4,541,989号(1985)明細書には、固体高
分子電解質膜(Nafion:デュポン社)やHBF4
溶液を電解質として用い、陽極に二酸化鉛(PbO2)
や白金電極を用いて、水を供給して酸素と共にオゾンを
発生させ、陰極にガス拡散電極を用いて、水素を発生さ
せるかもしくは空気を供給して水を発生させるという基
本的な水電解式オゾナイザーの構成が記載されている。2. Description of the Related Art The basic structure and principle of a water electrolysis-type ozonizer were developed in the late 1970's and are disclosed in U.S. Pat. No. 4,316,782 (1982) and U.S. Pat. No. 4,541,989. (1985) The specification includes a solid polymer electrolyte membrane (Nafion: DuPont) and HBF 4
Using solution as electrolyte, lead dioxide (PbO 2 ) for anode
A basic water electrolysis system that supplies water using oxygen or platinum electrodes to generate ozone with oxygen, and uses a gas diffusion electrode as the cathode to generate hydrogen or supplies air to generate water. The configuration of the ozonizer is described.
【0003】また、特開平5−109418号公報で
は、陰極側に空気、陽極側に水を供給してオゾンを発生
させるセル構成が示されている。さらに、特開平3−2
71385号公報では、複数の電解槽を積層し、陽極お
よび陰極に水を循環させて、陽極からオゾンを発生させ
る構造が記載されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-109418 discloses a cell configuration in which air is supplied to a cathode side and water is supplied to an anode side to generate ozone. Further, JP-A-3-2
No. 71385 describes a structure in which a plurality of electrolytic cells are stacked, water is circulated through an anode and a cathode, and ozone is generated from the anode.
【0004】図10は従来の代表的な水電解式オゾナイ
ザーの構成を示すフロー図である。図において、61は
水電解式オゾナイザーの陽極、62は陽極側プレート、
63は陽極水流路、64は水電解式オゾナイザーの陰
極、65は陰極側プレート、66は陰極水流路、67は
電解質膜である。なお、これら水電解式オゾナイザーの
陽極61、陽極側プレート62、陽極水流路63、水電
解式オゾナイザーの陰極64、陰極側プレート65、陰
極水流路66、電解質膜67は構造をわかりやすくする
ため、水の流通方向における断面での断面図で示してい
る。FIG. 10 is a flow chart showing the structure of a typical conventional water electrolysis type ozonizer. In the figure, 61 is the anode of the water electrolysis type ozonizer, 62 is the anode side plate,
63 is an anode water flow path, 64 is a cathode of a water electrolysis type ozonizer, 65 is a cathode side plate, 66 is a cathode water flow path, and 67 is an electrolyte membrane. In addition, the anode 61, the anode-side plate 62, the anode water channel 63, the cathode 64, the cathode-side plate 65, the cathode water channel 66, and the electrolyte membrane 67 of the water electrolysis type ozonizer for the water electrolysis type ozonizer for easy understanding of the structure. It is shown in a cross-sectional view in a cross section in the flow direction of water.
【0005】68は水循環ポンプ、69は脱イオンフィ
ルター、70は陽極水排出ポンプ、71は陰極水排出ポ
ンプ、72は陽極水出口配管、73はオゾンを含む酸素
の排出配管、74は気液分離用陽極水タンク、75は陰
極水出口配管、76は水素排出配管、77は水素の触媒
燃焼器、78は排気管、79は気液分離用陰極水タン
ク、80は水循環配管、81は陽極への水供給配管、8
2は陰極への水供給配管、83は水貯蔵タンク、83a
は外部から水貯蔵タンク83に水を供給する水供給配
管、84は外部直流電源、85は通電板である。Reference numeral 68 denotes a water circulation pump, 69 denotes a deionized filter, 70 denotes an anode water discharge pump, 71 denotes a cathode water discharge pump, 72 denotes an anode water outlet pipe, 73 denotes an ozone-containing oxygen discharge pipe, and 74 denotes gas-liquid separation. Anode water tank, 75 is a cathode water outlet pipe, 76 is a hydrogen discharge pipe, 77 is a hydrogen catalytic combustor, 78 is an exhaust pipe, 79 is a cathode water tank for gas-liquid separation, 80 is a water circulation pipe, and 81 is an anode. Water supply piping, 8
2 is a water supply pipe to the cathode, 83 is a water storage tank, 83a
Is a water supply pipe for supplying water from the outside to the water storage tank 83, 84 is an external DC power supply, and 85 is a power supply plate.
【0006】水電解式オゾナイザーの陽極61には、例
えば白金メッキしたチタンメッシュに二酸化鉛を電着さ
せたものが用いられ、電解質膜67には、ナフィオン
(デュポン社)が、また水電解式オゾナイザーの陰極6
4には、チタンメッシュまたはカーボンペーパーに白金
微粒子粉末または白金微粒子を担持したカーボン粉末を
塗布したものなどが一般的に用いられている。The anode 61 of the water electrolysis type ozonizer is, for example, a titanium mesh plated with platinum and electrodeposited with lead dioxide. The electrolyte membrane 67 is made of Nafion (DuPont) and the water electrolysis type ozonizer. Cathode 6
No. 4 generally employs a titanium mesh or carbon paper coated with platinum fine particle powder or carbon powder carrying platinum fine particles.
【0007】水電解式オゾナイザーでは、陽極61及び
陰極64に水が直接供給され、数Vの直流電圧が印加さ
れて、陽極側でオゾンや酸素が発生し、陰極側で水素が
生じる。従って、陽極水出口72には酸素とオゾンを含
む水が排出され、気液分離用タンク74で酸素及びオゾ
ンが気体として分離され、オゾン処理に用いられる。In the water electrolysis type ozonizer, water is directly supplied to the anode 61 and the cathode 64, a DC voltage of several volts is applied, ozone and oxygen are generated on the anode side, and hydrogen is generated on the cathode side. Therefore, water containing oxygen and ozone is discharged from the anode water outlet 72, and oxygen and ozone are separated as gas in the gas-liquid separation tank 74, and used for ozone treatment.
【0008】一方、陰極水出口75には水素を含む水が
排出され、気液分離用タンク79で水素が気体として分
離され、触媒燃焼器77で空気によって酸化され排出さ
れる。触媒燃焼器77ではアルミナ担体に白金粒子を担
持させた酸化触媒などを用いて、空気の存在下で低温で
接触酸化させ、水に変換される。このように水素分離塔
を設け、気液混合物を循環させて水素を分離する方法は
特開平4−119903号公報などに記載されている。On the other hand, water containing hydrogen is discharged to the cathode water outlet 75, hydrogen is separated as a gas in the gas-liquid separation tank 79, and oxidized by the air in the catalytic combustor 77 and discharged. In the catalytic combustor 77, catalytic oxidation is performed at a low temperature in the presence of air using an oxidation catalyst in which platinum particles are supported on an alumina carrier, and converted into water. A method of providing a hydrogen separation tower and circulating a gas-liquid mixture to separate hydrogen is described in JP-A-4-119903.
【0009】酸素やオゾンを分離した水はポンプ70を
用いて水貯蔵タンク83に移動される。同様に水素を分
離した水はポンプ71を用いて水貯蔵タンク83に移動
される。水電解によって、水が定常的に消費されるの
で、外部から水供給口83aを用いて水を補給する。The water from which oxygen or ozone has been separated is moved to a water storage tank 83 using a pump 70. Similarly, water from which hydrogen has been separated is moved to a water storage tank 83 using a pump 71. Since water is constantly consumed by the water electrolysis, water is supplied from outside using the water supply port 83a.
【0010】また、水循環ポンプ68で循環している水
は、配管などからのイオンの混入があるため、脱イオン
フィルター69を用いてイオンを取り除く必要がある。
これは、イオンが混入すると、電解質膜67のイオン伝
導抵抗を高めたり、陽極61や陰極64の反応を阻害し
てオゾン発生性能を著しく低下させる恐れがあるためで
ある。外部から水を補給する場合も、例えば水道水では
カルシウムなどのイオンが多く含まれるので、脱イオン
フィルター69で除去しておく必要がある。また、脱イ
オンフィルター69は定常的にイオンが蓄積してイオン
交換能力が低下するので、定期的に交換する必要があ
る。The water circulated by the water circulating pump 68 is mixed with ions from a pipe or the like, so that it is necessary to remove the ions using a deionizing filter 69.
This is because if ions are mixed, the ion conduction resistance of the electrolyte membrane 67 may be increased, or the reaction of the anode 61 or the cathode 64 may be inhibited, thereby significantly reducing the ozone generation performance. When water is replenished from the outside, for example, tap water contains a large amount of ions such as calcium, and thus needs to be removed by the deionizing filter 69. In addition, the deionization filter 69 needs to be periodically replaced because ions are constantly accumulated and the ion exchange capacity is reduced.
【0011】一方、このような水電解式オゾナイザーで
は、陽極及び陰極に水を直接循環することにより、水電
解によって発生する熱を容易に除去することができる。
また、陽極で発生するガスが酸素とオゾンだけで占めら
れており、空気中の窒素などが含まれていないので、オ
ゾンの発生効率を高く保つことができ、また高濃度のオ
ゾンを得ることができる。On the other hand, in such a water electrolysis ozonizer, heat generated by water electrolysis can be easily removed by directly circulating water to the anode and the cathode.
In addition, the gas generated at the anode is occupied only by oxygen and ozone, and does not contain nitrogen or the like in the air, so that the ozone generation efficiency can be kept high, and a high concentration of ozone can be obtained. it can.
【0012】しかし、陽極側がほとんど純酸素に近い雰
囲気に置かれるので、酸素特有の危険性、例えば油のよ
うなものが存在すればすぐに燃えてしまうなどの危険性
が潜在的にある。また、陰極側からは大量の水素が発生
し水素が滞留する空間が多いので、水素爆発に対する対
策など、安全に対する万全の設備が必要である。このた
め、水電解式オゾナイザーでは、装置が複雑になる欠点
があった。However, since the anode side is placed in an atmosphere almost close to pure oxygen, there is a potential danger inherent to oxygen, such as the danger of burning if oil-like substances are present. In addition, since a large amount of hydrogen is generated from the cathode side and hydrogen is often retained therein, thorough facilities for safety such as measures against hydrogen explosion are required. For this reason, the water electrolysis type ozonizer has a drawback that the device becomes complicated.
【0013】また、発生水素の処理方法としては、上記
説明した他に、陰極で発生した水素を外部短絡した燃料
電池の燃料極側に導き、空気極側には空気を送って、電
気化学反応によって水素を酸化処理する方法が特開平2
−101184号公報に記載されている。しかし、この
ような方法を用いても、やはり純水素が常に大量に発生
し、水素が滞留する空間も存在するので安全性の問題が
存在していた。In addition to the method described above, hydrogen generated at the cathode is guided to the fuel electrode side of the fuel cell having an external short circuit, and air is sent to the air electrode side to perform the electrochemical reaction. Japanese Patent Laid-Open No. Hei 2
-101184. However, even if such a method is used, a large amount of pure hydrogen is always generated, and there is also a space in which hydrogen stays. Therefore, there is a problem of safety.
【0014】水電解式オゾナイザーの用途としては、オ
ゾンの酸化力を利用した水処理や空気処理が主で、殺
菌、脱臭、防カビなどが使用目的になっている。従っ
て、オゾン処理を行う水や空気に、オゾン発生器で発生
させたオゾンを溶解あるいは混合する方法がとられてい
る。このときのオゾン処理で必要なオゾン濃度は、水、
空気いずれの場合もせいぜい100ppmのオーダーで
あり、かなり希薄な濃度のオゾンを必要としている。し
かし、陽極から発生する気体は酸素とオゾンの混合物で
あり、オゾンの濃度も数パーセントと高いものである。The water electrolysis type ozonizer is mainly used for water treatment or air treatment utilizing the oxidizing power of ozone, and is used for sterilization, deodorization, mold prevention and the like. Therefore, a method is used in which ozone generated by an ozone generator is dissolved or mixed in water or air for ozone treatment. The ozone concentration required for the ozone treatment at this time is water,
Both air require a very dilute concentration of ozone, at most on the order of 100 ppm. However, the gas generated from the anode is a mixture of oxygen and ozone, and the concentration of ozone is as high as several percent.
【0015】一方、オゾン処理を行う水や空気には、油
やアルコールなどの可燃物や有機物が含まれている可能
性がある。純酸素は極めて支燃性が高く、また高濃度の
オゾンは爆発の恐れがあるので、オゾン処理を行う水や
空気に対して細心の注意をもって混合させる必要があっ
た。On the other hand, water or air subjected to ozone treatment may contain flammable substances such as oil and alcohol and organic substances. Since pure oxygen has extremely high flammability, and high concentration of ozone may cause explosion, it must be mixed with water and air for ozonation with great care.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】従来の電解式オゾナイ
ザーは、以上のように水が直接陽極や陰極に供給される
ような構成にされているので、水の純度を常に高く保
ち、補給水についても脱イオンフィルターであらかじめ
イオンを取り除いておく必要があった。また、純酸素及
び純水素が大量に発生し滞留する空間が存在し、安全上
の問題点があった。さらに、高濃度の酸素とオゾンの混
合物をオゾン処理を行う水や空気に対して混合する場合
に、安全上の問題点があった。Since the conventional electrolytic ozonizer is configured so that water is directly supplied to the anode and the cathode as described above, the purity of the water is always kept high, and Also, it was necessary to remove ions in advance with a deionizing filter. In addition, there is a space in which a large amount of pure oxygen and pure hydrogen are generated and stay, and there is a problem in safety. Further, there is a safety problem when mixing a mixture of high concentration oxygen and ozone with water or air for ozone treatment.
【0017】[0017]
【0018】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、直接水を陽極や陰極に供給する
のではなく、加湿した空気を陽極や陰極に供給すること
により、水の純度を高く保つ必要のない電解式オゾン発
生器を提供することを目的とする。また、純酸素及び純
水素が滞留する空間をなくし、安全性の高い電解式オゾ
ン発生器を提供することを目的とする。さらにまた、純
酸素や高濃度オゾンとオゾン処理を行う水や空気とを混
合する際の安全性の危険性をなくすために、できるだけ
空気と同じ酸素濃度で比較的低濃度のオゾンを発生する
電解式オゾン発生器を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-described problems. Instead of directly supplying water to the anode and the cathode, water is supplied by supplying humidified air to the anode and the cathode. It is an object of the present invention to provide an electrolytic ozone generator that does not need to keep high purity. It is another object of the present invention to provide a highly safe electrolytic ozone generator by eliminating a space in which pure oxygen and pure hydrogen stay. Furthermore, in order to eliminate the danger of safety when mixing pure oxygen or high-concentration ozone with water or air subjected to ozone treatment, electrolysis that generates relatively low-concentration ozone with the same oxygen concentration as air as much as possible. It is an object of the present invention to provide an ozone generator.
【0019】[0019]
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明に係る電解式オゾ
ン発生器は、電解質膜を挟んで互いに対向するように設
けられた陽極及び陰極からなる一対の電極と、陽極に加
湿空気を供給する第1の加湿空気供給手段と、陰極に加
湿空気を供給する第2の加湿空気供給手段と、陽極及び
陰極間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、電極間
の電圧印加により電極に供給される加湿空気中の水分を
電気分解させるものである。An electrolytic ozone generator according to the present invention supplies a pair of electrodes comprising an anode and a cathode provided to face each other with an electrolyte membrane interposed therebetween, and supplies humidified air to the anode. A first humidified air supply means, a second humidified air supply means for supplying humidified air to the cathode, and a voltage application means for applying a voltage between the anode and the cathode, and supply to the electrodes by applying a voltage between the electrodes It electrolyzes the moisture in the humidified air.
【0021】また、陽極近傍に設けられ第1の加湿空気
供給手段により加湿空気が供給される第1の加湿空気流
通路と、陰極近傍に設けられ第2の加湿空気供給手段に
より加湿空気が供給される第2の加湿空気流通路とを備
えている。A first humidified air flow passage provided near the anode and supplied with humidified air by the first humidified air supply means, and humidified air supplied near the cathode by a second humidified air supply means. And a second humidified air flow passage.
【0022】さらに、第1の加湿空気流通路の加湿空気
流出口と第2の加湿空気流通路の加湿空気流出口とに結
合された出口排管を備えている。[0022] Further, there is provided an outlet exhaust pipe connected to the humidified air outlet of the first humidified air flow passage and the humidified air outlet of the second humidified air flow passage.
【0023】また、空気を加湿させて加湿空気を生成す
る加湿空気生成手段を設け、加湿空気生成手段によって
生成された加湿空気を加湿空気供給手段によって加湿空
気流通路に供給する。Further, humidified air generating means for humidifying the air to generate humidified air is provided, and the humidified air generated by the humidified air generating means is supplied to the humidified air flow passage by the humidified air supply means.
【0024】また、加湿空気流通路近傍に水を流す流水
通路を設けている。さらに、加湿空気生成手段は、流水
通路を流れる水を利用して加湿空気を生成する。さらに
また、流水通路と接するように透水性の膜を設け、透水
性の膜を透過する水により空気を加湿する。Further, a flowing water passage for flowing water is provided near the humidified air flowing passage. Further, the humidified air generating means generates humidified air using water flowing through the flowing water passage. Furthermore, a water-permeable membrane is provided so as to be in contact with the flowing water passage, and the air is humidified by the water passing through the water-permeable membrane.
【0025】また、第1の加湿空気流通路は、分岐のな
い流路である。さらに、第1の加湿空気流通路は、蛇腹
型流路である。The first humidified air flow path is a flow path without branch. Further, the first humidified air flow passage is a bellows type flow passage.
【0026】また、複数の積層された電解式オゾン発生
器と、電解式オゾン発生器間に設けられた冷却器とを備
えている。さらに、第2の加湿空気供給手段は各々の電
解式オゾン発生器の第2の加湿空気流通路に並列に加湿
空気を供給する。Further, the apparatus includes a plurality of stacked electrolytic ozone generators and a cooler provided between the electrolytic ozone generators. Further, the second humidified air supply means supplies humidified air in parallel to the second humidified air flow passage of each electrolytic ozone generator.
【0027】さらにまた、電解式オゾン発生器の第1の
加湿空気流通路の流出側と他の電解式オゾン発生器の第
1の加湿空気流通路の流入側とを結合し、電解式オゾン
発生器の第1の加湿空気流通路に加湿空気が直列に供給
されるようにする。Further, the outflow side of the first humidified air flow passage of the electrolytic ozone generator and the inflow side of the first humidified air flow path of another electrolytic ozone generator are connected to each other to generate electrolytic ozone. The humidified air is supplied in series to the first humidified air flow passage of the vessel.
【0028】[0028]
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この実施
の形態1の電解式オゾン発生器の構成を示すフロー図で
ある。図において、1は電解式オゾン発生器の陽極側プ
レート、2は電解式オゾン発生器の陰極側プレート、3
は電解質膜を挟んで陽極と陰極を対峙させた電極・膜接
合体、4は陽極側プレート1、陰極側プレート2、電極
・膜接合体3を挟んで対峙させた通電板、5は通電板4
に電圧を印加する外部直流電源である。6は空気を供給
する空気ブロワー、7は空気ブロワー6から供給された
空気を加湿する外部加湿器で、この外部加湿器7には水
を供給するための水供給口7a、及び外部加湿器7から
水を排出するための水排出口7bが設けられている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a flowchart showing the configuration of the electrolytic ozone generator according to the first embodiment. In the figure, 1 is an anode-side plate of an electrolytic ozone generator, 2 is a cathode-side plate of an electrolytic ozone generator, 3
Is an electrode / membrane assembly in which an anode and a cathode are opposed to each other with an electrolyte membrane interposed therebetween, 4 is a current-carrying plate opposed to each other across an anode-side plate 1, a cathode-side plate 2, and an electrode / membrane assembly 3; 4
Is an external DC power supply that applies a voltage to the power supply. Reference numeral 6 denotes an air blower for supplying air, 7 denotes an external humidifier for humidifying the air supplied from the air blower 6, a water supply port 7a for supplying water to the external humidifier 7, and an external humidifier 7 A water discharge port 7b for discharging water from is provided.
【0030】8は空気ブロワー6から供給される空気を
外部加湿器7に供給する空気配管、9は外部加湿器7に
よって加湿された空気を加湿空気供給配管10、11に
供給する配管、10は配管9と結合され陽極側プレート
1へ加湿空気を供給する加湿空気供給配管、11は配管
9と結合され陰極側プレート2へ加湿空気を供給する加
湿空気供給配管、12は陽極側プレート1からのオゾン
及び酸素濃度の上昇した空気を含む陽極出口ガスを排出
する出口配管、13は陰極側プレート2からの酸素濃度
の低下した空気を含む陰極出口ガスを排出する出口配
管、14は出口配管12及び出口配管13と結合されオ
ゾンを含む空気を排出する出口配管である。8 is an air pipe for supplying air supplied from the air blower 6 to the external humidifier 7, 9 is a pipe for supplying air humidified by the external humidifier 7 to humidified air supply pipes 10 and 11, and 10 is a pipe. A humidified air supply pipe connected to the pipe 9 to supply humidified air to the anode-side plate 1, 11 is a humidified air supply pipe connected to the pipe 9 to supply humidified air to the cathode-side plate 2, and 12 is a humidified air supply pipe from the anode-side plate 1. An outlet pipe for discharging an anode outlet gas containing air with increased ozone and oxygen concentration, an outlet pipe 13 for discharging a cathode outlet gas containing air with reduced oxygen concentration from the cathode side plate 2, 14 an outlet pipe 12 and The outlet pipe is connected to the outlet pipe 13 and discharges air containing ozone.
【0031】図2は、図1に示した陽極側プレート1、
陰極側プレート2、電極・膜接合体3の構造を示す断面
側面図である。また、図3は、図2に示したAA断面を
電解質膜側からみた平面図である。図において、3は電
極・膜接合体で、電解式オゾン発生器の陽極3a、電解
式オゾン発生器の陰極3b、電解質膜3cとから成る。
15は陽極側プレート1の加湿空気流通路で、陽極側プ
レート1の空気供給溝15a、陽極側内部マニホールド
15bから構成されている。16は陰極側プレート2の
加湿空気流通路で、陰極側プレート2の空気供給溝16
a、陰極側内部マニホールド16bか構成されている。
17は陽極側ガスケット、18は陰極側ガスケットであ
る。FIG. 2 shows the anode-side plate 1 shown in FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional side view showing the structure of a cathode-side plate 2 and an electrode / membrane assembly 3. FIG. 3 is a plan view of the AA cross section shown in FIG. 2 as viewed from the electrolyte membrane side. In the figure, reference numeral 3 denotes an electrode / membrane assembly, which comprises an anode 3a of an electrolytic ozone generator, a cathode 3b of an electrolytic ozone generator, and an electrolyte membrane 3c.
Reference numeral 15 denotes a humidified air flow passage of the anode-side plate 1, which comprises an air supply groove 15a of the anode-side plate 1 and an anode-side internal manifold 15b. Reference numeral 16 denotes a humidified air flow passage of the cathode plate 2, and an air supply groove 16 of the cathode plate 2.
a, the cathode-side internal manifold 16b.
17 is an anode side gasket, 18 is a cathode side gasket.
【0032】その他の符号は図1で説明したものと同様
であるので説明は省略する。なお、図3において陽極側
プレート1の形状を説明したが、本実施の形態では、陰
極側プレート2も陽極側プレート1と同様の形状をして
いるものとする。The other reference numerals are the same as those described with reference to FIG. Although the shape of the anode-side plate 1 has been described with reference to FIG. 3, in the present embodiment, it is assumed that the cathode-side plate 2 has the same shape as the anode-side plate 1.
【0033】陽極側プレート1は、高い電位での耐腐食
性が求められるので、空気供給溝15a及び内部マニホ
ールド15bからなる加湿空気流通路15には機械加工
したチタン板に白金メッキを施したものを用いたが、ス
テンレス板に白金や金メッキを施したものなどを用いる
こともできる。また、空気供給溝15aや内部マニホー
ルド15bはチタン板をプレス加工することでも成形す
ることができる。Since the anode side plate 1 is required to have corrosion resistance at a high potential, the humidified air flow passage 15 including the air supply groove 15a and the internal manifold 15b is formed by plating a machined titanium plate with platinum plating. However, a stainless steel plate plated with platinum or gold can also be used. The air supply groove 15a and the internal manifold 15b can also be formed by pressing a titanium plate.
【0034】それに対して、陰極側プレート2には、陰
極側が電位が低いために耐食性を必要としないので、カ
ーボン板を機械加工して空気供給溝16a及び内部マニ
ホールド16bを設けたものを用いたが、陽極側プレー
ト1と同様にチタン板を用いても良い。On the other hand, since the cathode side plate 2 does not require corrosion resistance because the potential on the cathode side is low, a plate provided with an air supply groove 16a and an internal manifold 16b by machining a carbon plate was used. However, a titanium plate may be used similarly to the anode side plate 1.
【0035】電解質膜3cにはプロトン伝導性の固体高
分子電解質膜を用いたが多孔質な電子絶縁性材料に酸性
電解液やアルカリ性電解液を含浸したものを用いること
もできる。陽極3aは、β−PbO2の微粉末をシート
状にしたものを用い、チタン製のメッシュを集電体とし
て用いた。また、陰極3bにはカーボンペーパーにカー
ボン担体に白金微粒子を担持した触媒粉末を塗布したも
のを用いた。Although a proton conductive solid polymer electrolyte membrane is used as the electrolyte membrane 3c, a porous electronic insulating material impregnated with an acidic electrolyte or an alkaline electrolyte can also be used. For the anode 3a, a sheet of fine powder of β-PbO 2 was used, and a mesh made of titanium was used as a current collector. The cathode 3b was formed by coating a carbon paper with a catalyst powder having platinum particles supported on a carbon carrier.
【0036】一方、陽極側ガスケット17と陰極側ガス
ケット18には、フッ素系の樹脂を材料とするシートを
くり貫いて用いた。なお、陽極3a及び陰極3bと電解
質膜3cは、ガスケット17、18と共にホットプレス
により、電解質膜3cに接合して電極・膜接合体3を作
成した。しかしながら、電極3a、3bと電解質膜3c
は接着されている必要はなく、物理的に密着していれば
よい。On the other hand, the anode side gasket 17 and the cathode side gasket 18 were formed by piercing a sheet made of a fluorine resin. In addition, the anode 3a, the cathode 3b, and the electrolyte membrane 3c were joined to the electrolyte membrane 3c by hot pressing together with the gaskets 17 and 18 to form the electrode / membrane assembly 3. However, the electrodes 3a, 3b and the electrolyte membrane 3c
Does not need to be adhered, but only needs to be physically adhered.
【0037】次に動作について説明する。空気ブロワー
6で大気中の空気を配管8により外部加湿器7に導いて
水中バブリングさせることで空気を加湿する。そして、
加湿された空気を配管9、加湿空気供給管10により陽
極側プレート1に供給し、配管9、加湿空気供給管11
により陰極側プレート2に供給する。Next, the operation will be described. The air in the atmosphere is guided by the air blower 6 to the external humidifier 7 through the pipe 8 and bubbling is performed underwater to humidify the air. And
The humidified air is supplied to the anode side plate 1 by a pipe 9 and a humidified air supply pipe 10, and the pipe 9, a humidified air supply pipe 11
To the plate 2 on the cathode side.
【0038】陽極側プレート1に供給された加湿空気は
加湿空気流通路15(空気供給溝15a、内部マニホー
ルド15b)を通ることにより、この加湿空気流通路1
5を通る空気の水分が電解質膜3cに取り込まれ、電解
質膜3cが酸性の場合には、陽極3aで水分が電気分解
されてオゾン及び酸素が発生する。そして、生成された
オゾン及び酸素は空気と共に出口排管12から排出され
る。The humidified air supplied to the anode-side plate 1 passes through the humidified air flow passage 15 (air supply groove 15a, internal manifold 15b).
The moisture of the air passing through 5 is taken into the electrolyte membrane 3c, and when the electrolyte membrane 3c is acidic, the moisture is electrolyzed at the anode 3a to generate ozone and oxygen. Then, the generated ozone and oxygen are discharged from the outlet discharge pipe 12 together with the air.
【0039】一方、陰極側プレート2に供給された加湿
空気は加湿空気流通路16(空気供給溝16a、内部マ
ニホールド16b)を通ることにより、この加湿空気流
通路16を通る空気中の酸素と上記陽極側3aでの電気
分解時に生じるプロトンが電解質膜3cを介して陰極3
bに達したものとが結合して水が生成される。生成され
た水は加湿空気流通路16を介して出口排管13より空
気とともに排出されるが、一部は再び電解質膜3cに吸
収され、陽極側3aに拡散によって戻って電気分解にも
用いられる。On the other hand, the humidified air supplied to the cathode-side plate 2 passes through the humidified air flow passage 16 (the air supply groove 16a, the internal manifold 16b). Protons generated at the time of electrolysis on the anode side 3a are converted into the cathode 3 via the electrolyte membrane 3c.
Water that is combined with the one that has reached b is generated. The generated water is discharged together with air from the outlet pipe 13 through the humidified air flow passage 16, but a part of the water is again absorbed by the electrolyte membrane 3c, returns to the anode side 3a by diffusion, and is used for electrolysis. .
【0040】上記電気分解の詳細を説明する。なお、電
気は外部直流電源5から通電板4を通じて陽極3a及び
陰極3bに流れ、電解が起こる。加湿された空気中の水
分は、陽極側、陰極側の双方から電極を介して電解質膜
3cに浸透し、陽極3aではこの水分を反応物として、
下記(式1)及び(式2)により酸素及びオゾンが発生
する。 2H2O→O2+4H++4e- (式1) 3H2O→O3+6H++6e- (式2)The details of the electrolysis will be described. In addition, electricity flows from the external DC power supply 5 to the anode 3a and the cathode 3b through the conducting plate 4, and electrolysis occurs. The moisture in the humidified air permeates the electrolyte membrane 3c from both the anode side and the cathode side via the electrode, and the anode 3a uses this moisture as a reactant.
Oxygen and ozone are generated by the following (Equation 1) and (Equation 2). 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e − (Formula 1) 3H 2 O → O 3 + 6H + + 6e − (Formula 2)
【0041】従って、陽極3aの出口側(加湿空気流通
路15の出口側)では、オゾンを含み、酸素濃度が増加
し、湿度が低下した空気が出てくる。プロトンは電解質
膜3cを介して陰極3b側に達し、電子は外部回路およ
び直流電源5を通って陰極3b側に達する。Therefore, at the outlet side of the anode 3a (the outlet side of the humidified air flow passage 15), air containing ozone, having an increased oxygen concentration and reduced humidity comes out. Protons reach the cathode 3b through the electrolyte membrane 3c, and electrons reach the cathode 3b through the external circuit and the DC power supply 5.
【0042】一方、陰極側では、十分な空気の供給があ
るので、下記(式3)の反応により水が発生する。この
水は陰極側に空気とともに排出されるが、一部は電解質
膜3cを介して陽極側に拡散し、陽極反応の反応物とし
て用いられる。 O2+4H++4e-→2H2O (式3)On the other hand, since sufficient air is supplied on the cathode side, water is generated by the reaction of the following (formula 3). The water is discharged to the cathode side together with the air, but part of the water is diffused to the anode side via the electrolyte membrane 3c and used as a reactant of the anodic reaction. O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O (formula 3)
【0043】従って、陰極の出口側(加湿空気流通路1
6の出口側)では、酸素濃度が低下した空気が出てく
る。また、陽極出口ガスの出口配管12のガスと陰極出
口ガスの出口配管13のガスを一緒にすることで、出口
配管14からは、酸素濃度が大気中とほとんど同じでオ
ゾンが付加された空気が得られる。Therefore, the cathode outlet side (humidified air flow passage 1)
At the outlet side (6), air with a reduced oxygen concentration comes out. Further, by combining the gas of the outlet pipe 12 of the anode outlet gas and the gas of the outlet pipe 13 of the cathode outlet gas, the air having the same oxygen concentration as the atmosphere and the ozone added from the outlet pipe 14 can be obtained. can get.
【0044】ここで、酸素濃度が大気中とほとんど同じ
になるのは、陽極で(式1)の反応で酸素が発生する
が、陰極で(式3)の反応でほぼ同じ量の酸素が消費さ
れるためである。このように、酸素濃度が大気中とほと
んど同じオゾン含有ガスであれば、酸素濃度の点ではど
のような場所で用いても問題なく、また、人体への影響
もない。Here, the reason why the oxygen concentration becomes almost the same as that in the atmosphere is that oxygen is generated by the reaction of (Equation 1) at the anode, but almost the same amount of oxygen is consumed by the reaction of (Equation 3) at the cathode. That is because Thus, as long as the ozone-containing gas has an oxygen concentration almost the same as that in the atmosphere, there is no problem in using the oxygen concentration gas at any place and there is no effect on the human body.
【0045】従来の水電解式のオゾナイザーでは、陽極
側に直接、水を循環して供給するので、外部から補給す
る水は常に高い純度を要求され、高価な脱イオンフィル
ターを備えて、水に含まれているイオンを全て除去する
必要があった。また、もし、水道水などを直接用いる
と、陽極側でカルシウムが取り込まれ、電解質膜中に浸
透して抵抗を著しく高めて性能を劣化させたり、陰極側
で析出して反応を阻害するなどの恐れがあった。さら
に、脱イオンフィルターを頻繁に交換する必要があっ
た。In a conventional water electrolysis-type ozonizer, since water is circulated and supplied directly to the anode side, water supplied from the outside is always required to have high purity, and is provided with an expensive deionization filter. It was necessary to remove all the contained ions. Also, if tap water is used directly, calcium will be taken in on the anode side, penetrate into the electrolyte membrane and increase the resistance significantly, deteriorating the performance, or deteriorating on the cathode side to inhibit the reaction. There was fear. Further, the deionization filter had to be replaced frequently.
【0046】しかし、本実施の形態では、加湿器におい
て蒸発した水が陽極側に供給されるので、加湿器に用い
る水としては水道水などの通常の水をそのまま用いるこ
とができる。また、水道水に含まれるカルシウムなどの
不純物は蓄積されるが、加湿器に水を供給する時に、水
の排出口から残っている水を排出し、新たな水を水の供
給口から供給すれば、容易に濃縮された不純物を除去す
ることができるので、脱イオンフィルターを備えるより
も簡便かつ経済的である。However, in this embodiment, since the water evaporated in the humidifier is supplied to the anode side, ordinary water such as tap water can be used as it is for the humidifier. In addition, impurities such as calcium contained in tap water are accumulated, but when supplying water to the humidifier, the remaining water is discharged from the water outlet, and new water is supplied from the water supply port. If this is the case, it is easier and more economical than to provide a deionization filter because the concentrated impurities can be easily removed.
【0047】さらに、加湿した空気の流量を加減するこ
とでオゾン発生量を制御できるので、必要に応じてオゾ
ン発生量を自由に加減することができる。Further, since the amount of ozone generation can be controlled by adjusting the flow rate of the humidified air, the amount of ozone generation can be freely adjusted as necessary.
【0048】本実施の形態では、陽極および陰極に加湿
した空気を送ることで、陽極で発生する酸素の濃度を希
釈して高濃度酸素の支燃性についての危険性を減じるこ
とができ、また陰極で水素が発生したとしても陰極で発
生する水素を空気中の酸素で酸化することで、水素の危
険性を大幅に軽減することができるので、特別な安全対
策を講じることなく安全性を保つことができる。In this embodiment, by sending humidified air to the anode and the cathode, the concentration of oxygen generated at the anode can be diluted to reduce the danger of high-concentration oxygen with respect to combustion. Even if hydrogen is generated at the cathode, the danger of hydrogen can be greatly reduced by oxidizing the hydrogen generated at the cathode with oxygen in the air, so safety is maintained without taking special safety measures be able to.
【0049】また、加湿した空気で、反応に用いられる
水分を補給するので、水タンクの水が多少汚れていて
も、汚れた水が直接陽極や陰極に達する恐れは少なく、
従ってイオン交換器を備える必要がない。また、加湿し
た空気の流量を加減することでオゾン発生量を制御でき
るので、必要に応じてオゾン発生量を自由に制御するこ
とができる。Further, since the water used for the reaction is replenished with the humidified air, even if the water in the water tank is slightly contaminated, there is little possibility that the contaminated water directly reaches the anode or the cathode.
Therefore, there is no need to provide an ion exchanger. Further, since the amount of ozone generation can be controlled by adjusting the flow rate of the humidified air, the amount of ozone generation can be freely controlled as required.
【0050】なお、陽極及び陰極の面積を25cm2と
して、図1に示した構造の電解式オゾン発生器におい
て、3.5Vの直流電圧を印加し、陽極および陰極に合
わせて1分間に2リットルの割合で空気を供給して運転
したところ、出口ガス温度が40℃、酸素濃度が20%
で平均900ppmのオゾン濃度のオゾン含有ガスが安
定して得られた。With the area of the anode and the cathode set to 25 cm 2 , a DC voltage of 3.5 V was applied to the electrolytic ozone generator having the structure shown in FIG. When the operation was performed by supplying air at a rate of 40%, the outlet gas temperature was 40 ° C and the oxygen concentration was
As a result, an ozone-containing gas having an average ozone concentration of 900 ppm was obtained stably.
【0051】実施の形態2.図4はこの実施の形態2の
電解式オゾン発生器の構成を示すフロー図である。図に
おいて、19は図3に示したような流路形状を形成した
カーボン製の冷却器、20は冷却水循環ポンプ、21は
冷却水の配管、22は冷却器19に水を供給する配管で
ある。その他は実施の形態1と同様であるので説明は省
略する。なお、冷却器19では、図3と同様の流路形状
を形成したカーボン製の板に直接水を流す構成とした
が、金属製のパイプなどを配置してもよい。Embodiment 2 FIG. 4 is a flowchart showing the configuration of the electrolytic ozone generator according to the second embodiment. In the figure, 19 is a carbon cooler having a flow path shape as shown in FIG. 3, 20 is a cooling water circulation pump, 21 is a cooling water pipe, and 22 is a pipe for supplying water to the cooler 19. . Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof is omitted. In the cooler 19, water is directly supplied to the carbon plate having the same flow path shape as in FIG. 3, but a metal pipe or the like may be provided.
【0052】次に動作について説明する。冷却器19に
よって冷却すること以外は実施の形態1で説明した動作
と同様であるので他の説明は省略する。冷却水循環ポン
プ20によって外部加湿器7に蓄えられている水を配管
22を介して冷却器19に供給し、冷却器19からの水
を配管21を介して外部加湿器7に循環するようにす
る。このとき、水が冷却器19内を通ることになり、陽
極側プレート1を冷却することができる。Next, the operation will be described. Except for cooling by the cooler 19, the operation is the same as that described in the first embodiment, and therefore the other description is omitted. The water stored in the external humidifier 7 is supplied to the cooler 19 via the pipe 22 by the cooling water circulation pump 20, and the water from the cooler 19 is circulated to the external humidifier 7 via the pipe 21. . At this time, water passes through the inside of the cooler 19, and the anode-side plate 1 can be cooled.
【0053】陽極では発熱が大きく、温度が上昇すると
オゾンの発生効率が低下する恐れがあるが、本実施の形
態では冷却器を具備しているので、陽極側プレート1を
冷却し、電解によって生じる熱を取り去ることでオゾン
発生の反応温度を低く抑えることができる。The anode generates a large amount of heat, and if the temperature increases, the generation efficiency of ozone may decrease. However, in the present embodiment, since the cooler is provided, the anode-side plate 1 is cooled and generated by electrolysis. By removing heat, the reaction temperature for generating ozone can be kept low.
【0054】また、暖められた冷却水は加湿器に供給さ
れ、加湿水を加温することになり、空気を十分に加湿す
ることができる。従って、実施の形態1の場合よりも大
きな電極面積の電解式オゾン発生器を用いることができ
る。The warmed cooling water is supplied to the humidifier to heat the humidifying water, so that the air can be sufficiently humidified. Therefore, an electrolytic ozone generator having a larger electrode area than in the first embodiment can be used.
【0055】本実施の形態では、冷却器19が陽極側プ
レート側に配置されているが、これは特に限定するもの
ではなく、陰極側プレート側あるいは両プレート側に配
置してもよく、電解によって生じる熱が取り去ることが
できるように配置されればよい。In this embodiment, the cooler 19 is arranged on the anode side plate side, but this is not particularly limited. The cooler 19 may be arranged on the cathode side plate side or both plate sides. What is necessary is just to arrange so that the generated heat can be removed.
【0056】本実施の形態では、陽極および陰極の近傍
に冷却水が流れるので、効果的に冷却し、電流が増加し
ても温度を一定に保って運転することができる。また、
暖まった冷却水を空気の加湿に用いることで、空気に十
分な水分を与えることができ、また水が蒸発する際に蒸
発熱を奪っていくので、冷却水を効果的に冷やすことが
できる。In this embodiment, since the cooling water flows near the anode and the cathode, the cooling can be performed effectively, and the operation can be performed while keeping the temperature constant even when the current increases. Also,
By using the warmed cooling water for humidifying the air, it is possible to give sufficient moisture to the air, and to take away the heat of evaporation when the water evaporates, so that the cooling water can be cooled effectively.
【0057】なお、陽極および陰極の面積を100cm
2として、図4に示した構成の電解式オゾン発生器にお
いて、3.5Vの直流電圧を印加し、陽極および陰極に
合わせて1分間に8リットルの割合で空気を供給して運
転したところ、出口ガス温度が35℃、酸素濃度が20
%で平均1100ppmのオゾン濃度のオゾン含有ガス
が安定して得られた。The area of the anode and the cathode was 100 cm.
As an example 2 , the electrolytic ozone generator having the configuration shown in FIG. 4 was operated by applying a DC voltage of 3.5 V and supplying air at a rate of 8 liters per minute in accordance with the anode and the cathode. Outlet gas temperature 35 ° C, oxygen concentration 20
%, An ozone-containing gas having an ozone concentration of 1100 ppm on average was obtained stably.
【0058】また、本実施の形態では、外部加湿器の水
を冷却用に用いているが、他の水タンクに蓄えられた水
を循環させるようにしてもよいし、新たな水が供給され
るような構造にしてもよい。In this embodiment, the water in the external humidifier is used for cooling. However, the water stored in another water tank may be circulated, or new water may be supplied. Such a structure may be adopted.
【0059】実施の形態3.図5はこの実施の形態3の
電解式オゾン発生器の構成を示すフロー図である。図に
おいて、23は図3に示したような流路形状を形成した
カーボン製の加湿兼冷却水プレート、24は加湿兼冷却
水プレート23と接するように設けられた透水膜、25
は透水膜24を介して加湿兼冷却水プレート23と逆側
に設けられた空気加湿プレートである。26は水を供給
する水供給口26aと水を排出する排出口26bを有す
る水タンクである。その他の符号は実施の形態2と同様
であるので説明は省略する。Embodiment 3 FIG. 5 is a flowchart showing the configuration of the electrolytic ozone generator according to the third embodiment. In the figure, reference numeral 23 denotes a humidifying / cooling water plate made of carbon having a flow path shape as shown in FIG. 3, 24 denotes a water-permeable membrane provided in contact with the humidifying / cooling water plate 23, 25
Is an air humidification plate provided on the opposite side of the humidification and cooling water plate 23 via the water permeable film 24. Reference numeral 26 denotes a water tank having a water supply port 26a for supplying water and a discharge port 26b for discharging water. Other reference numerals are the same as those in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0060】空気加湿プレート25及び加湿兼冷却水プ
レート23としてはカーボン板に図3と同様の流路を形
成したものを用い、透水膜24を介して空気加湿プレー
ト25及び加湿兼冷却水プレート23の流路が向かい合
う構成とした。透水膜24としては、カーボン製のフェ
ルトを用いた。その他としては、固体高分子電解質膜や
カーボン製、フッ素系やポリプロピレン製の多孔質膜な
どが適している。As the air humidifying plate 25 and the humidifying / cooling water plate 23, a carbon plate having the same flow path as in FIG. 3 is used, and the air humidifying plate 25 and the humidifying / cooling water plate 23 Are configured to face each other. As the water permeable film 24, carbon felt was used. Other suitable materials include a solid polymer electrolyte membrane and a porous membrane made of carbon, fluorine or polypropylene.
【0061】次に動作について説明する。加湿兼冷却水
プレート23によって冷却し、空気加湿プレート25で
空気を加湿すること以外は実施の形態1で説明した動作
と同様であるので他の説明は省略する。Next, the operation will be described. Except for cooling by the humidifying and cooling water plate 23 and humidification of the air by the air humidifying plate 25, the operation is the same as that described in the first embodiment, and the other description is omitted.
【0062】冷却水循環ポンプ20によって水タンク2
6に蓄えられている水を配管22を介して加湿兼冷却水
プレート23に供給し、加湿兼冷却水プレート23から
の水を配管21を介して水タンク26に循環するように
する。このとき、電解セルからの伝熱により暖められた
加湿兼冷却水プレート23内の水が透水膜24を介して
空気加湿プレート25に供給され、この加湿された空気
が配管9に供給される。The cooling water circulation pump 20 controls the water tank 2
The water stored in 6 is supplied to the humidifying / cooling water plate 23 via the pipe 22, and the water from the humidifying / cooling water plate 23 is circulated to the water tank 26 via the pipe 21. At this time, the water in the humidification and cooling water plate 23 heated by the heat transfer from the electrolytic cell is supplied to the air humidification plate 25 via the water permeable film 24, and the humidified air is supplied to the pipe 9.
【0063】このように、水が加湿兼冷却水プレート2
3を通ることにより、陽極側プレート1、陰極側プレー
ト2、電極・膜接合体3からなる電解セルを冷却すると
共に、透水膜24を介して空気を加湿する。空気加湿プ
レート25は、加湿兼冷却水プレート23を介して電解
セルからの伝熱によって暖められるので、空気に対して
十分な加湿が行われる。As described above, the humidification and cooling water plate 2
3, the electrolytic cell composed of the anode-side plate 1, the cathode-side plate 2, and the electrode / membrane assembly 3 is cooled, and the air is humidified via the water-permeable membrane 24. The air humidification plate 25 is warmed by heat transfer from the electrolytic cell via the humidification / cooling water plate 23, so that sufficient humidification of air is performed.
【0064】本実施の形態では、湿った膜の表面を空気
が通過するだけで十分な加湿が行われ、空気を水中でバ
ブリングさせる必要がないので、空気を送るポンプの動
力を低く抑えて効率的に運転することができる。In the present embodiment, sufficient humidification is performed only by passing air through the surface of the wet membrane, and it is not necessary to bubble the air in water. Driving is possible.
【0065】なお、陽極および陰極の面積を100cm
2として、図5に示した構成の電解式オゾン発生器にお
いて、3.5Vの直流電圧を印加し、陽極および陰極に
合わせて1分間に8リットルの割合で空気を供給して運
転したところ、出口ガス温度が35℃、酸素濃度が20
%で平均1000ppmのオゾン濃度のオゾン含有ガス
が安定して得られた。The area of the anode and the cathode was 100 cm.
As a second example, the electrolytic ozone generator having the configuration shown in FIG. 5 was operated by applying a DC voltage of 3.5 V and supplying air at a rate of 8 liters per minute in accordance with the anode and the cathode. Outlet gas temperature 35 ° C, oxygen concentration 20
%, An ozone-containing gas having an average ozone concentration of 1000 ppm was stably obtained.
【0066】実施の形態4.図6はこの実施の形態4の
電解式オゾン発生器の陽極側プレートの空気供給溝側か
ら見た平面図である。図において、15は陽極側プレー
トの加湿空気流通経路である蛇腹型流路、15cは蛇腹
型流路15における陽極空気入口側領域、15dは蛇腹
型流路15における陽極空気出口側領域である。なお、
陽極側プレート1としては、実施の形態1の場合と同様
に、チタン板を機械加工して溝を構成し、白金メッキを
施したものを用いた。Embodiment 4 FIG. 6 is a plan view of the electrolytic ozone generator according to Embodiment 4 as viewed from the air supply groove side of the anode-side plate. In the figure, reference numeral 15 denotes a bellows type flow path which is a humidified air flow path of the anode side plate, 15c denotes an anode air inlet side area in the bellows type flow path 15, and 15d denotes an anode air outlet side area in the bellows type flow path 15. In addition,
As in the case of the first embodiment, a plate formed by machining a titanium plate to form a groove and performing platinum plating was used as the anode-side plate 1.
【0067】本実施の形態では、空気の流路が蛇腹型
(別名サーペンタイン型)になっているため、空気入口
領域15cではほとんど含まれていないオゾンが蛇腹型
流路15の空気出口領域15dに近づくにつれて徐々に
増加し、空気出口領域15dでは最も高い濃度になる。In this embodiment, since the air flow path is of a bellows type (also known as serpentine type), ozone hardly contained in the air inlet area 15c is supplied to the air outlet area 15d of the bellows type flow path 15. The density gradually increases as approaching, and becomes the highest concentration in the air outlet region 15d.
【0068】実施の形態1の図3に示したような型の流
路の場合には、面内に反応分布を生じ、場所によって発
生するオゾン量が異なるので、空気の流速が早い場合に
は高い濃度のオゾンは得られないが、図6に示した型の
流路の場合には、反応分布に左右されることなく高濃度
のオゾンが得られる。In the case of the flow path of the type shown in FIG. 3 of the first embodiment, a reaction distribution occurs in the plane, and the amount of ozone generated differs depending on the location. Although a high concentration of ozone cannot be obtained, a high concentration ozone can be obtained without being influenced by the reaction distribution in the case of the flow path of the type shown in FIG.
【0069】また、酸素濃度が高くなるほどオゾン発生
の効率が高くなることが知られているが、図6に示した
構成では、空気入口領域から空気出口領域にかけて酸素
の発生とともに徐々に酸素濃度が高まるので、オゾン発
生の電流効率が徐々に高められ、より高濃度のオゾンが
得られる。It is known that the higher the oxygen concentration, the higher the efficiency of ozone generation. However, in the configuration shown in FIG. 6, the oxygen concentration gradually increases with the generation of oxygen from the air inlet region to the air outlet region. As a result, the current efficiency of ozone generation is gradually increased, and a higher concentration of ozone can be obtained.
【0070】本実施の形態では、陽極側プレート1の加
湿空気流通路を蛇腹型にしているが、これは特に限定す
るものではなく、加湿空気流通路が途中で分岐したりす
ることなく、常に1経路になるようなものであればよ
い。In the present embodiment, the humidified air flow passage of the anode side plate 1 is of a bellows type, but this is not particularly limited, and the humidified air flow passage is always branched without being branched. What is necessary is just a thing which becomes one path.
【0071】本実施の形態では、陽極側の空気供給溝が
蛇腹型流路になっているので、出口側に近づくにつれて
酸素濃度が高まり、オゾン発生の電流効率を高めて効率
良く運転することができる。In the present embodiment, since the air supply groove on the anode side is a bellows type flow path, the oxygen concentration increases as approaching the outlet side, and it is possible to increase the current efficiency of ozone generation and operate efficiently. it can.
【0072】なお、陽極および陰極の面積を25cm2
として、図1に示した構造の電解式オゾン発生器のプレ
ートを図6に示した構成にして3.5Vの直流電圧を印
加し、陽極および陰極に合わせて1分間に2リットルの
割合で空気を供給して運転したところ、出口ガス温度が
35℃、酸素濃度が20%で平均1500ppmのオゾ
ン濃度のオゾン含有ガスが安定して得られた。The area of the anode and the cathode was 25 cm 2
The plate of the electrolytic ozone generator having the structure shown in FIG. 1 was constructed as shown in FIG. 6, a DC voltage of 3.5 V was applied, and air was supplied at a rate of 2 liters per minute for the anode and the cathode. Was supplied, and an ozone-containing gas having an outlet gas temperature of 35 ° C., an oxygen concentration of 20%, and an ozone concentration of 1500 ppm on average was obtained stably.
【0073】実施の形態5.図7はこの実施の形態5の
電解式オゾン発生器の構成を示す図で、図7(a)は電
解式オゾン発生器の平面図、図7(b)は電解式オゾン
発生器の正面図である。Embodiment 5 FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an electrolytic ozone generator according to the fifth embodiment. FIG. 7A is a plan view of the electrolytic ozone generator, and FIG. 7B is a front view of the electrolytic ozone generator. It is.
【0074】図において、10は陽極側プレート1へ加
湿空気を供給する入口ポート、11は陰極側プレート2
へ加湿空気を供給する入口ポート、12は陽極側プレー
ト1からのオゾン及び酸素濃度の上昇した空気を含む陽
極出口ガスを排出する出口ポート、13は陰極側プレー
ト2からの酸素濃度の低下した空気を含む陰極出口ガス
を排出する出口ポートである。In the drawing, reference numeral 10 denotes an inlet port for supplying humidified air to the anode plate 1, and reference numeral 11 denotes a cathode plate 2.
An inlet port for supplying humidified air to the anode, an outlet port for discharging an anode outlet gas containing air having an increased ozone and oxygen concentration from the anode side plate, and an air having a reduced oxygen concentration from the cathode side plate. An outlet port for discharging a cathode outlet gas containing
【0075】19は2セルおきに電解セル間に挿入され
た冷却器、27は押え板、28は締め付け治具で、複数
の積層された電解セルと電解セル間に挿入された冷却器
19とを両側の押さえ板27で押さえ、この締め付け治
具28を締め付けることにより固定する。29は通電板
4の端子取り付け部分、30は冷却器19に冷却水を供
給するための冷却水入口ポート、31は冷却器19から
冷却水を排出させるための冷却水出口ポートである。こ
こで、電解セルは、電極・膜接合体を意味するもので、
以下でも同様の意味で用いるものとする。Reference numeral 19 denotes a cooler inserted between every two electrolytic cells, reference numeral 27 denotes a holding plate, and reference numeral 28 denotes a fastening jig. The cooler 19 is inserted between a plurality of stacked electrolytic cells and between the electrolytic cells. Is held down by the holding plates 27 on both sides, and the fastening jig 28 is fixed by tightening. 29 is a terminal mounting portion of the power supply plate 4, 30 is a cooling water inlet port for supplying cooling water to the cooler 19, and 31 is a cooling water outlet port for discharging cooling water from the cooler 19. Here, the electrolytic cell means an electrode-membrane assembly,
Hereinafter, the same meaning is used.
【0076】本実施の形態の電解式オゾン発生器は積層
型の電解式オゾン発生器であり、有効面積100cm2
の電極・膜接合体3を4セル積層している。また、2セ
ルおきに冷却器19を挿入し、各冷却器19の冷却水は
共通した内部マニホールド(図示せず)を介して、冷却
水入口ポート30から流し、冷却水出口ポート31から
取り出すようになっている。The electrolytic ozone generator according to the present embodiment is a laminated electrolytic ozone generator having an effective area of 100 cm 2.
Electrode / membrane assembly 3 is stacked in four cells. In addition, the coolers 19 are inserted every two cells, and the cooling water of each cooler 19 flows from the cooling water inlet port 30 through the common internal manifold (not shown) and is taken out from the cooling water outlet port 31. It has become.
【0077】次に動作について説明する。加湿した空気
を入口ポート9、10、及び出口ポート11、12を用
いて、陽極側プレート1、陰極側プレート2、電極・膜
接合体3、冷却器19等からなる積層体を貫通する内部
マニホールド(図示せず)を介して各プレートに供給・
排出する。ここで、内部マニホールドは円筒状の空間で
各プレートの入口側または出口側に連絡しているものと
する。Next, the operation will be described. An internal manifold through which the humidified air penetrates a laminated body including the anode-side plate 1, the cathode-side plate 2, the electrode / membrane assembly 3, the cooler 19, etc. using the inlet ports 9 and 10 and the outlet ports 11 and 12. (Not shown) to each plate
Discharge. Here, it is assumed that the internal manifold is connected to the inlet side or the outlet side of each plate in a cylindrical space.
【0078】図7には、加湿タンクや冷却水循環ルー
プ、空気の配管などは省略して示しているが、実施の形
態1の図1の場合と同様の構成を用いることができる。
なお、実施の形態3のように積層体に接して加湿部を設
けてもよい。FIG. 7 does not show the humidification tank, the cooling water circulation loop, the air piping, and the like, but the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 1 can be used.
Note that a humidifying portion may be provided in contact with the laminate as in Embodiment 3.
【0079】本実施の形態では、複数の電解セルに対し
て数セルおきに挿入した冷却器を用いて効果的に冷却
し、温度を一定に保って運転することができる。In the present embodiment, cooling can be performed effectively by using a cooler inserted every several cells for a plurality of electrolysis cells, and the operation can be performed while keeping the temperature constant.
【0080】なお、陽極及び陰極の面積を100cm2
として、図7に示した構造の4セル積層型の電解式オゾ
ン発生器において、14Vの直流電圧を印加し、陽極
側、陰極側合わせて1分間に30リットルの割合で空気
を供給して運転したところ、出口ガス温度が35℃、酸
素濃度が20%で平均900ppmのオゾン濃度のオゾ
ン含有ガスが安定して得られた。The area of the anode and the cathode was 100 cm 2
In a four-cell stacked electrolytic ozone generator having the structure shown in FIG. 7, a DC voltage of 14 V is applied, and air is supplied at a rate of 30 liters per minute for both the anode and cathode sides. As a result, an ozone-containing gas having an outlet gas temperature of 35 ° C., an oxygen concentration of 20% and an average ozone concentration of 900 ppm was obtained stably.
【0081】実施の形態6.図8はこの実施の形態6の
電解式オゾン発生器の構成を示す積層体のガスフロー図
である。図において、32は電解セルで、積層されてい
る順に第1のセル32a、第2のセル32b、第3のセ
ル32c、第4のセル32dである。33は第1のセル
32aの陽極出口から第2のセル32bの陽極入口への
空気配管、34は第2のセル32bの陽極出口から第3
のセル32cの陽極入口への空気配管、35は第3のセ
ル32dの陽極出口から第4のセル32dの陽極入口で
の空気配管である。Embodiment 6 FIG. FIG. 8 is a gas flow diagram of the laminate showing the configuration of the electrolytic ozone generator of the sixth embodiment. In the figure, reference numeral 32 denotes an electrolysis cell, which is a first cell 32a, a second cell 32b, a third cell 32c, and a fourth cell 32d in the order in which they are stacked. 33 is an air pipe from the anode outlet of the first cell 32a to the anode inlet of the second cell 32b, and 34 is a third air pipe from the anode outlet of the second cell 32b.
Is an air pipe from the anode outlet of the third cell 32d to the anode inlet of the fourth cell 32d.
【0082】なお、陽極ガスの配管33、34,35及
び陰極ガスの配管は、各プレートに共通して設けてある
円筒状の内部マニホールドを用いて行った。たとえば、
第1のセル32aの陽極出口から第2のセルの陽極入口
への空気配管33では、周辺ガスシール部に設けた円筒
状のマニホールドが第1のセル32aの陽極出口と第2
のセル32bの陽極入口の間のみ連通するようにし、第
2のセル32bの陽極出口から第3のセル32cの陽極
入口への空気配管34では、周辺ガスシール部に設けた
円筒状のマニホールドが第2のセル32bの陽極出口と
第3のセル32cの陽極入口の間のみ連通するようにし
た。The anode gas pipes 33, 34, 35 and the cathode gas pipe were formed using a cylindrical internal manifold provided in common to each plate. For example,
In the air pipe 33 from the anode outlet of the first cell 32a to the anode inlet of the second cell, a cylindrical manifold provided in the peripheral gas seal portion is connected to the anode outlet of the first cell 32a and the second manifold.
In the air pipe 34 from the anode outlet of the second cell 32b to the anode inlet of the third cell 32c, a cylindrical manifold provided in the peripheral gas seal portion is provided so as to communicate only between the anode inlets of the cells 32b. The communication was established only between the anode outlet of the second cell 32b and the anode inlet of the third cell 32c.
【0083】このような構造には、例えば、特開平6−
215781号公報に記載されているような固体高分子
型燃料電池で用いられている内部マニホールド型積層体
構造を適用することができる。Such a structure is disclosed in, for example,
An internal manifold type laminate structure used in a polymer electrolyte fuel cell described in Japanese Patent No. 215781 can be applied.
【0084】本実施の形態では、それぞれ積層されてい
る複数の陽極側プレートの加湿空気流通路が直列、すな
わち、1つ手前の加湿空気流通路の出口が次の加湿空気
流通路の入口と結合されているので、複数個の陽極に対
して加湿した空気が直列に流れ、下流側の陽極ほど酸素
濃度が高くなり、オゾン発生の電流効率を高めることが
できる。In the present embodiment, the humidification air flow passages of the plurality of anode side plates stacked in series are connected in series, that is, the outlet of the immediately preceding humidification air flow passage is connected to the entrance of the next humidification air flow passage. Therefore, the humidified air flows in series to the plurality of anodes, and the oxygen concentration increases toward the downstream anode, so that the current efficiency of ozone generation can be increased.
【0085】また、本実施の形態では、それぞれ積層さ
れている複数の陰極側プレートの加湿空気流通路を並列
にしているので、各陰極側の加湿空気流通路に一定の酸
素濃度の空気を供給することができ、それぞれの陰極で
の水素発生を確実に防止することができる。In this embodiment, since the humidified air flow passages of the plurality of cathode side plates stacked in parallel are arranged in parallel, air having a constant oxygen concentration is supplied to the humidified air flow passages of each cathode side. Hydrogen generation at each cathode can be reliably prevented.
【0086】なお、陽極及び陰極の面積を100cm2
として、図8に示した構造の4セル積層型の電解式オゾ
ン発生器を図4に示した構成にして14Vの直流電圧を
印加し、陽極側、陰極側合わせて1分間に30リットル
の割合で空気を供給して運転したところ、出口ガス温度
が35℃、酸素濃度が平均1300ppmのオゾン濃度
のオゾン含有ガスが安定して得られた。The area of the anode and the cathode was 100 cm 2
A four-cell laminated electrolytic ozone generator having the structure shown in FIG. 8 was constructed as shown in FIG. 4, a DC voltage of 14 V was applied, and the anode and cathode sides were combined at a rate of 30 liters per minute. As a result, an ozone-containing gas having an ozone concentration of 35 ° C. at an outlet gas temperature and an average of 1300 ppm of oxygen was obtained stably.
【0087】参照例. 図9は残存水素処理装置を示す図である。図において、
51は残存水素処理アノードプレート、52はアノード
側電極、53は電解質膜、54は残存水素処理カソード
プレート、55はカソード側電極、56は抵抗、57は
外部配線、58は集電板、59はアノード側流路、60
はカソード側流路、61はアノードガス入口、62はア
ノードガス出口、63はカソードガス入口、64はカソ
ードガス出口である。 Reference example . Figure 9 is a diagram showing no residual hydrotreater. In the figure,
51 is a residual hydrogen-treated anode plate, 52 is an anode-side electrode, 53 is an electrolyte membrane, 54 is a residual hydrogen-treated cathode plate, 55 is a cathode-side electrode, 56 is a resistor, 57 is an external wiring, 58 is a current collector plate, and 59 is a current collector plate. Anode side flow path, 60
Is a cathode-side flow path, 61 is an anode gas inlet, 62 is an anode gas outlet, 63 is a cathode gas inlet, and 64 is a cathode gas outlet.
【0088】なお、流路構成は図3とほぼ同じ構成にな
っており、アノードプレート51とカソードプレート5
4の材質はカーボンである。また、アノード側電極52
およびカソード側電極55にはカーボン粉末に白金微粒
子を担持した触媒をカーボンペーパーに塗布し、熱処理
したものを用いた。電解質膜としては固体高分子電解質
膜を用いた。流路59、60については、カーボン板に
機械加工により図3とほぼ同じ形状の流路を設けた。The structure of the flow path is substantially the same as that of FIG.
The material of No. 4 is carbon. Also, the anode-side electrode 52
For the cathode 55, a catalyst obtained by applying a catalyst in which platinum particles are supported on carbon powder to carbon paper and heat-treated was used. A solid polymer electrolyte membrane was used as the electrolyte membrane. As for the channels 59 and 60, channels having substantially the same shape as that of FIG. 3 were provided by machining a carbon plate.
【0089】次に動作について説明する。アノードガス
入口61に処理すべき水素を供給し、カソードガス入口
63に空気を供給する。このアノードガス入口61から
供給された水素はアノード側流路(空気供給溝、内部マ
ニホールド)59を通ることにより、このアノード側流
路59を通る水素が電解質膜53に取り込まれ、陽極5
2では、この水素を反応物として、下記に示すように水
素が電気分解される。 2H2→4H++2e- Next, the operation will be described. Hydrogen to be processed is supplied to the anode gas inlet 61, and air is supplied to the cathode gas inlet 63. The hydrogen supplied from the anode gas inlet 61 passes through the anode-side flow path (air supply groove, internal manifold) 59, so that the hydrogen passing through the anode-side flow path 59 is taken into the electrolyte membrane 53, and
In 2, the hydrogen is electrolyzed as shown below using this hydrogen as a reactant. 2H 2 → 4H + + 2e -
【0090】一方、カソードガス入口63から供給され
た空気はカソード側流路(空気供給溝、内部マニホール
ド)60を通ることにより、このカソード側流路60を
通る空気中の酸素が電解質膜53に取り込まれ、陰極側
では、十分な酸素の供給があるので、下記に示す反応に
より水が発生する。 O2+4H++2e-→2H2O この場合、上記陽極及び陰極で生じるエネルギーは、ほ
とんどが電気エネルギーに変換されることになる。そし
て、上記反応により生じる電気エネルギーは、外部配線
57を介して集電板58間に接続されている抵抗56で
消費されることになる。On the other hand, the air supplied from the cathode gas inlet 63 passes through the cathode side flow path (air supply groove, internal manifold) 60, so that oxygen in the air passing through the cathode side flow path 60 is transferred to the electrolyte membrane 53. Water is generated by the following reaction because the oxygen is supplied and sufficient oxygen is supplied on the cathode side. O 2 + 4H + + 2e − → 2H 2 O In this case, most of the energy generated at the anode and the cathode is converted into electric energy. The electric energy generated by the above reaction is consumed by the resistor 56 connected between the current collecting plates 58 via the external wiring 57.
【0091】ここでは、負荷として抵抗を接続している
が、これは特に限定するものではなく、電気エネルギー
を消費するものであればよい。 Here, a resistor is connected as the load, but this is not particularly limited, and any resistor that consumes electric energy may be used.
【0092】図9に示した残存水素処理装置では、陽極
及び陰極での反応時に発生する電気エネルギーを電極間
に接続されている負荷によって消費するようにしている
ので、陽極及び陰極で発生する熱の量を少なくすること
ができる。In the residual hydrogen treatment device shown in FIG . 9, since the electric energy generated during the reaction at the anode and the cathode is consumed by the load connected between the electrodes, the heat generated at the anode and the cathode is reduced. Can be reduced.
【0093】本実施の形態1〜6では、相対湿度の低い
空気を加湿することで、オゾンの発生のための水の電気
分解に必要な水分の絶対量を増やすことができる。絶対
湿度は、温度によって大きく異なり、温度の上昇ととも
に急激に増加するので、暖まった冷却水を加湿に用いる
ことで、絶対湿度すなわち水分の供給量を大幅に増加さ
せることができる。また、ヒーター等の加熱によって、
加湿水の温度を高めて、絶対湿度を高めてもよい。In the first to sixth embodiments, the absolute amount of water required for electrolysis of water for generating ozone can be increased by humidifying air having a low relative humidity. Since the absolute humidity greatly varies depending on the temperature and rapidly increases as the temperature rises, the absolute humidity, that is, the supply amount of water can be greatly increased by using the heated cooling water for humidification. Also, by heating the heater etc.
The absolute humidity may be increased by increasing the temperature of the humidifying water.
【0094】加湿の程度は、流す空気の流量によって変
化するが、相対湿度で70%以上、できれば100%近
くになっていることが望ましい。加湿空気の相対湿度を
高める方法としては、従来の加湿器やガス洗浄ビンの構
造で十分であるが、透水性の膜を介して加湿するのが、
上記実施の形態の中では最も効果的であった。Although the degree of humidification varies depending on the flow rate of the flowing air, it is desirable that the relative humidity is 70% or more, and preferably about 100%. As a method of increasing the relative humidity of the humidified air, the structure of a conventional humidifier or gas cleaning bottle is sufficient, but humidification through a water-permeable membrane is
It was the most effective of the above embodiments.
【0095】[0095]
【発明の効果】本発明に係る空気供給型電解式オゾン発
生器では、電解質膜を挟んで互いに対向するように設け
られた陽極及び陰極からなる一対の電極と、前記陽極に
加湿空気を供給する第1の加湿空気供給手段と、前記陰
極に加湿空気を供給する第2の加湿空気供給手段と、前
記陽極及び陰極間に電圧を印加する電圧印加手段とを備
え、前記電極間の電圧印加により前記電極に供給される
加湿空気中の水分を電気分解させるので、陽極及び陰極
に供給する水が汚れていても、汚れた水が直接陽極や陰
極に達する恐れが少なく、従ってイオン交換器等を備え
る必要がない。In the air supply type electrolytic ozone generator according to the present invention, a pair of electrodes comprising an anode and a cathode provided to face each other with an electrolyte membrane interposed therebetween, and humidified air is supplied to the anode. A first humidified air supply means, a second humidified air supply means for supplying humidified air to the cathode, and a voltage application means for applying a voltage between the anode and the cathode, wherein a voltage is applied between the electrodes. Since the water in the humidified air supplied to the electrode is electrolyzed, even if the water supplied to the anode and the cathode is dirty, there is little possibility that the contaminated water directly reaches the anode or the cathode. No need to prepare.
【0096】陽極近傍に設けられ第1の加湿空気供給手
段により加湿空気が供給される第1の加湿空気流通路
と、陰極近傍に設けられ第2の加湿空気供給手段により
加湿空気が供給される第2の加湿空気流通路とを備えて
いるので、陽極及び陰極近傍における加湿空気の流通す
る経路を定めることができる。The first humidified air flow passage provided near the anode and supplied with humidified air by the first humidified air supply means, and the humidified air supplied near the cathode and supplied by the second humidified air supply means. The provision of the second humidified air flow passage makes it possible to determine a route through which the humidified air flows in the vicinity of the anode and the cathode.
【0097】第1の加湿空気流通路の加湿空気流出口と
第2の加湿空気流通路の加湿空気流出口とに結合された
出口排管を備えているので、陽極での酸素の危険性及び
陰極で水素が発生した場合における危険性を大幅に軽減
することができ安全性を保つことができる。[0097] Since there is an outlet exhaust pipe connected to the humidified air outlet of the first humidified air flow passage and the humidified air outlet of the second humidified air flow passage, the danger of oxygen at the anode and The danger when hydrogen is generated at the cathode can be greatly reduced, and safety can be maintained.
【0098】空気を加湿させて加湿空気を生成する加湿
空気生成手段を設け、前記加湿空気生成手段によって生
成された加湿空気を加湿空気供給手段によって加湿空気
流通路に供給するので、陽極及び陰極に供給する加湿空
気の湿度を調整することができる。[0098] Humidified air generating means for humidifying air to generate humidified air is provided, and the humidified air generated by the humidified air generating means is supplied to the humidified air flow passage by the humidified air supply means. The humidity of the supplied humidified air can be adjusted.
【0099】加湿空気流通路近傍に水を流す流水通路を
設けたので、電極や電解質膜を効率よく冷却することが
できる。そのため、電流が増加しても温度を一定に保っ
て運転することもできる。Since the flowing water passage is provided near the humidified air flowing passage, the electrodes and the electrolyte membrane can be efficiently cooled. Therefore, even when the current increases, the operation can be performed while keeping the temperature constant.
【0100】加湿空気生成手段は、流水通路を流れる水
を利用して加湿空気を生成するので、 電極・膜接合体
の発熱によって暖められた流水通路中の冷却水を空気加
湿用の加湿水として用いることがでる。また、暖まった
冷却水を空気の加湿に用いることで、空気に十分な水分
を与えることができ、さらに水の蒸発熱が奪われるの
で、冷却水を効率的に冷やすことができる。Since the humidified air generating means generates the humidified air using the water flowing through the flowing water passage, the cooling water in the flowing water passage heated by the heat generated by the electrode / membrane assembly is used as the humidifying water for air humidification. Can be used. Further, by using the warmed cooling water for humidifying the air, sufficient air can be given to the air, and the heat of evaporation of the water is taken away, so that the cooling water can be cooled efficiently.
【0101】透水性の膜を介して流水通路と空気とを対
峙させ、透水性の膜を透過する水により空気を加湿する
ので、しめった膜の表面を空気が通過するだけで十分な
加湿が行われ、空気を水中でバブリングさせる必要がな
く、空気を送るポンプの動力を低く押さえて効率的に運
転することができる。Since the flowing water passage and the air are opposed to each other via the water-permeable membrane, and the air is humidified by the water permeating the water-permeable membrane, sufficient humidification can be achieved only by passing the air through the surface of the squeezed membrane. In this case, the air does not need to be bubbled in the water, and the power of the pump for sending the air can be kept low and the pump can be operated efficiently.
【0102】第1の加湿空気流通路は、分岐のない流路
であるので、出口側に近づくにつれて酸素濃度が高ま
り、オゾン発生の電流効率を高めて効率良く運転するこ
とができる。Since the first humidified air flow passage is a flow passage without branching, the oxygen concentration increases as approaching the outlet side, and the current efficiency of ozone generation can be increased to operate efficiently.
【0103】第1の加湿空気流通路は、蛇腹型流路であ
るので、第1の加湿空気流通路が陽極近傍をむらなく通
るようにすることができ、出口側に近づくにつれて酸素
濃度が高まり、オゾン発生の電流効率を高めて効率良く
運転することができる。Since the first humidified air flow passage is a bellows-type flow passage, the first humidified air flow passage can pass evenly in the vicinity of the anode, and the oxygen concentration increases as it approaches the outlet side. In addition, the current efficiency of ozone generation can be increased to operate efficiently.
【0104】複数の積層された電解式オゾン発生器と、
電解式オゾン発生器間に設けられた冷却器とを備えてい
るので、複数の電解セルに対して数セルおきに挿入した
冷却器を用いて効率的に冷却し、温度を一定に保って運
転することができる。A plurality of stacked electrolytic ozone generators;
Since it is equipped with a cooler provided between electrolytic ozone generators, it cools efficiently using coolers inserted every few cells for a plurality of electrolytic cells, and operates while keeping the temperature constant. can do.
【0105】第2の加湿空気供給手段は各々の電解式オ
ゾン発生器の第2の加湿空気流通路に並列に加湿空気を
供給するので、一定の酸素濃度の空気をそれぞれの陰極
に供給することができ、それぞれの陰極での水素発生を
確実に防止することができる。Since the second humidified air supply means supplies humidified air in parallel to the second humidified air flow passage of each electrolytic ozone generator, it is necessary to supply air having a constant oxygen concentration to each cathode. And the generation of hydrogen at each cathode can be reliably prevented.
【0106】電解式オゾン発生器の第1の加湿空気流通
路の流出側と他の電解式オゾン発生器の第1の加湿空気
流通路の流入側とを結合し、電解式オゾン発生器の第1
の加湿空気流通路に加湿空気が直列に供給されるように
したので、下流側の陽極ほど酸素濃度が高くなり、オゾ
ン発生の電流効率を高めることができ、効率良く運転す
ることができる。The outflow side of the first humidified air flow path of the electrolytic ozone generator is connected to the inflow side of the first humidified air flow path of another electrolytic ozone generator, and 1
Since the humidified air is supplied to the humidified air flow passage in series, the anode concentration on the downstream side is higher, the current efficiency of ozone generation can be increased, and the operation can be performed efficiently.
【0107】[0107]
【図1】 本発明の実施の形態1の電解式オゾン発生器
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an electrolytic ozone generator according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】 図1に示した陽極側プレートの側面断面図で
ある。FIG. 2 is a side sectional view of the anode-side plate shown in FIG.
【図3】 図1に示した陽極側プレートの平面図であ
る。FIG. 3 is a plan view of the anode-side plate shown in FIG.
【図4】 本発明の実施の形態2の電解式オゾン発生器
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an electrolytic ozone generator according to Embodiment 2 of the present invention.
【図5】 本発明の実施の形態3の電解式オゾン発生器
を示す図である。FIG. 5 is a view showing an electrolytic ozone generator according to Embodiment 3 of the present invention.
【図6】 本発明の実施の形態4の電解式オゾン発生器
の陽極側プレートの平面図である。FIG. 6 is a plan view of an anode-side plate of the electrolytic ozone generator according to Embodiment 4 of the present invention.
【図7】 本発明の実施の形態5の電解式オゾン発生器
を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an electrolytic ozone generator according to Embodiment 5 of the present invention.
【図8】 本発明の実施の形態6の電解式オゾン発生器
を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an electrolytic ozone generator according to Embodiment 6 of the present invention.
【図9】 水素処理装置を示す側面断面図である。9 is a side sectional view showing a hydrogen treatment apparatus.
【図10】 従来の水電解式オゾナイザーの断面模式図
である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a conventional water electrolysis ozonizer.
1 陽極側プレート 2 陰極側プ
レート 3 電極・膜接合体 3a 電解式オ
ゾナイザーの陽極 3b 電解式オゾナイザーの陰極 3c 電解質膜 4 通電板 5 外部直流
電源 6 空気ブロワー 7 外部加湿
器 7a 水供給口 7b 水排出口 8 空気配管 9 配管 10 加湿空気供給配管 11 加湿空
気供給配管 12 陽極出口ガスの出口配管 13 陰極出
口ガスの出口配管 14 出口配管 15 加湿空
気流通路 15a 空気供給溝 15b 陽極側
内部マニホールド 15c 陽極空気入口側領域 15d 陽極空
気出口側領域 16 加湿空気流通路 16a 空気供
給溝 16b 陰極側内部マニホールド 17 陽極側
ガスケット 18 陰極側ガスケット 19 冷却器 20 冷却水循環ポンプ 21 冷却水
の配管 22 配管 23 加湿兼
冷却水プレート 24 透水膜 25 空気加
湿プレート 26 水タンク 26a 水供給
口 26b 水排出口 27 押え板 28 締め付け治具 29 通電板
の端子取り付け部分 30 冷却水入口ポート 31 冷却水
出口ポート 32 電解セル 33〜35 空
気配管 51 残存水素処理アノードプレート 52 アノード側電極 53 電解質
膜 54 残存水素処理カソードプレート 55 カソード側電極 56 抵抗 57 外部配線 58 集電板 59 アノード側流路 60 カソー
ド側流路 61 アノードガス入口 62 アノー
ドガス出口 63 カソードガス入口 64 カソー
ドガス出口 65 陰極側プレート 66 陰極水
流路 67 電解質膜 68 水循環
ポンプ 69 脱イオンフィルター 70 陽極水
排出ポンプ 71 陰極水排出ポンプ 72 陽極水
出口配管 73 排出配管 74 気液分
離用陽極水タンク 75 陰極水出口配管 76 水素排
出配管 77 水素の触媒燃焼器 78 排気管 79 気液分離用陰極水タンク 80 水循環
配管 81 陽極への水供給配管 82 陰極へ
の水供給配管 83 水貯蔵タンク 83a 水供給
配管 84 外部直流電源 85 通電板Reference Signs List 1 anode side plate 2 cathode side plate 3 electrode / membrane assembly 3a anode of electrolytic ozonizer 3b cathode of electrolytic ozonizer 3c electrolyte membrane 4 conducting plate 5 external DC power supply 6 air blower 7 external humidifier 7a water supply port 7b water drain Outlet 8 air pipe 9 pipe 10 humidified air supply pipe 11 humidified air supply pipe 12 anode outlet gas outlet pipe 13 cathode outlet gas outlet pipe 14 outlet pipe 15 humidified air flow path 15a air supply groove 15b anode internal manifold 15c anode air Inlet side area 15d Anode air outlet side area 16 Humidifying air flow passage 16a Air supply groove 16b Cathode side internal manifold 17 Anode side gasket 18 Cathode side gasket 19 Cooler 20 Cooling water circulation pump 21 Cooling water pipe 22 Pipe 23 Humidification and cooling water Plate 24 Water permeable membrane 25 Air supply Plate 26 Water tank 26a Water supply port 26b Water discharge port 27 Holding plate 28 Tightening jig 29 Terminal mounting part of current supply plate 30 Cooling water inlet port 31 Cooling water outlet port 32 Electrolytic cell 33-35 Air piping 51 Residual hydrogen treatment anode plate 52 Anode side electrode 53 Electrolyte membrane 54 Residual hydrogen treatment cathode plate 55 Cathode side electrode 56 Resistance 57 External wiring 58 Current collector plate 59 Anode side flow path 60 Cathode side flow path 61 Anode gas inlet 62 Anode gas outlet 63 Cathode gas inlet 64 Cathode Gas outlet 65 Cathode side plate 66 Cathode water flow path 67 Electrolyte membrane 68 Water circulation pump 69 Deionization filter 70 Anode water discharge pump 71 Cathode water discharge pump 72 Anode water outlet pipe 73 Discharge pipe 74 Anode water tank for gas-liquid separation 75 Cathode water Outlet pipe 76 Hydrogen discharge pipe 77 Hydrogen catalytic combustor 78 Exhaust pipe 79 Cathodic water tank for gas-liquid separation 80 Water circulation pipe 81 Water supply pipe to anode 82 Water supply pipe to cathode 83 Water storage tank 83a Water supply pipe 84 External DC power supply 85
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01M 8/02 H01M 8/10 8/10 A01N 59/00 Z // A01N 59/00 C25B 1/00 F (72)発明者 畠中 康司 兵庫県三田市三輪二丁目6番1号 菱電 化成株式会社内 (72)発明者 相沢 毅 東京都大田区久が原2−14−10 株式会 社オプテックディディ・メルコ・ラボラ トリー内 (72)発明者 反町 誠 東京都台東区北上野2−6−4 東洋高 砂乾電池株式会社内 (72)発明者 阿部 哲也 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 菱彩テクニカ株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−101184(JP,A) 特開 平7−240220(JP,A) 特開 平8−106914(JP,A) 特開 昭61−216714(JP,A) 特開 平4−289664(JP,A) 特開 平9−161819(JP,A) 特開 平9−50819(JP,A) 特開 昭61−216714(JP,A) 特公 平6−33494(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25B 1/00 - 15/08 H01M 8/10 H01M 8/02 A61L 2/20 A61L 9/015 C01B 13/10 A01N 59/00 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H01M 8/02 H01M 8/10 8/10 A01N 59/00 Z // A01N 59/00 C25B 1/00 F (72) Inventor Yasushi Hatanaka Hyogo Hyogo (6-1) Inventor Takeshi Aizawa 2-14-10 Kugahara, Ota-ku, Tokyo Inside Optec Didi Melco Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Sorimachi Makoto Makoto 2-6-4 Kita-Ueno, Taito-ku, Tokyo Toyotaka Sand Dry Battery Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Abe 8-1-1, Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City, Hyogo Pref. JP-A-2-101184 (JP, A) JP-A-7-240220 (JP, A) JP-A-8-106914 (JP, A) JP-A-61-216714 (JP, A) JP-A-4-289664 (JP) JP-A-9-161819 (JP, A) JP-A-9-50819 (JP, A) JP-A-61-216714 (JP, A) JP-B-6-33494 (JP, A) 2) (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) C25B 1/00 - 15/08 H01M 8/10 H01M 8/02 A61L 2/20 A61L 9/015 C01B 13/10 A01N 59/00
Claims (12)
設けられた陽極及び陰極からなる一対の電極と、前記陽
極に加湿空気を供給する第1の加湿空気供給手段と、前
記陰極に加湿空気を供給する第2の加湿空気供給手段
と、前記陽極及び陰極間に電圧を印加する電圧印加手段
とを備え、前記電極間の電圧印加により前記電極に供給
される加湿空気中の水分を電気分解させることを特徴と
する電解式オゾン発生器。1. A pair of electrodes comprising an anode and a cathode provided so as to face each other with an electrolyte membrane interposed therebetween, first humidified air supply means for supplying humidified air to the anode, and humidified air supplied to the cathode. A second humidified air supply unit for supplying a voltage, and a voltage application unit for applying a voltage between the anode and the cathode, and electrolyzes moisture in the humidified air supplied to the electrodes by applying a voltage between the electrodes. An electrolytic ozone generator characterized in that:
手段により加湿空気が供給される第1の加湿空気流通路
と、陰極近傍に設けられ第2の加湿空気供給手段により
加湿空気が供給される第2の加湿空気流通路とを備えた
ことを特徴とする請求項1記載の電解式オゾン発生器。2. A humidified air flow passage provided near the anode and supplied with humidified air by the first humidified air supply means, and humidified air supplied by the second humidified air supply means provided near the cathode. The electrolytic ozone generator according to claim 1, further comprising a second humidified air flow passage formed.
と第2の加湿空気流通路の加湿空気流出口とに結合され
た出口排管を備えたことを特徴とする請求項2記載の電
解式オゾン発生器。3. The humidified air outlet of the first humidified air passage and the humidified air outlet of the second humidified air passage are provided with an outlet exhaust pipe. Electrolytic ozone generator.
湿空気生成手段を設け、前記加湿空気生成手段によって
生成された加湿空気を加湿空気供給手段によって加湿空
気流通路に供給することを特徴とする請求項2または請
求項3記載の電解式オゾン発生器。4. Humidifying air generating means for generating humidified air by humidifying air is provided, and the humidified air generated by said humidified air generating means is supplied to a humidified air flow passage by humidified air supply means. The electrolytic ozone generator according to claim 2 or 3, wherein:
を設けたことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項
記載の電解式オゾン発生器。5. The electrolytic ozone generator according to claim 2, further comprising a flowing water passage for flowing water near the humidifying air flowing passage.
水を利用して加湿空気を生成することを特徴とする請求
項5記載の電解式オゾン発生器。6. The electrolytic ozone generator according to claim 5, wherein the humidified air generating means generates the humidified air using water flowing through the flowing water passage.
け、前記透水性の膜を透過する水により空気を加湿する
ことを特徴とする請求項6記載の電解式オゾン発生器。7. The electrolytic ozone generator according to claim 6, wherein a water-permeable membrane is provided so as to be in contact with the flowing water passage, and the air is humidified by water permeating the water-permeable membrane.
路であることを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項
記載の電解式オゾン発生器。8. The electrolytic ozone generator according to claim 2, wherein the first humidified air flow passage is a flow passage without branch.
あることを特徴とする請求項8記載の電解式オゾン発生
器。9. The electrolytic ozone generator according to claim 8, wherein the first humidified air flow passage is a bellows type flow passage.
れか1項記載の電解式オゾン発生器と、前記電解式オゾ
ン発生器間に設けられた冷却器とを備えたことを特徴と
する電解式オゾン発生器。10. An electrolytic ozone generator according to claim 2, wherein the electrolytic ozone generator is provided with a plurality of stacked electrolytic ozone generators, and a cooler provided between the electrolytic ozone generators. Electrolytic ozone generator.
式オゾン発生器の第2の加湿空気流通路に並列に加湿空
気を供給することを特徴とする請求項10記載の電解式
オゾン発生器。11. The electrolytic ozone generation according to claim 10, wherein the second humidified air supply means supplies humidified air in parallel to the second humidified air flow passage of each electrolytic ozone generator. vessel.
流通路の流出側と他の電解式オゾン発生器の第1の加湿
空気流通路の流入側とを結合し、電解式オゾン発生器の
第1の加湿空気流通路に加湿空気が直列に供給されるよ
うにしたことを特徴とする請求項10または請求項11
記載記載の電解式オゾン発生器。12. An electrolytic ozone generator comprising: an outlet of a first humidified air flow passage of an electrolytic ozone generator and an inflow side of a first humidified air flow passage of another electrolytic ozone generator; The humidified air is supplied to the first humidified air flow passage in series.
The electrolytic ozone generator according to the description.
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