JP-2026077068-A - Ｏ３及びＨ２ガスの同時製造装置及び製造方法。

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Abstract

【課題】（＋）電極に白金系金属を一切使用することなくＴｉ板を用いてその表面のＴｉ酸化膜をすべて除去して、その表面に安価な酸化金属を強固に蒸着して剥離を皆無にすると共に、（－）電極には安価なＳＵＳ板を用いた、Ｏ３ガス及びＨ２ガスの同時製造装置とその製造方法を提供する。【解決手段】ガラス製の水槽内において配置した、（＋）電極からＯ３ガスを及び（－）電極からＨ２ガスを各々発生させるＯ３ガス及びＨ２ガスの同時製造装置において、前記（＋）電極は、表面にＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３の全てのＴｉ酸化膜の無いＴｉ母材としその表面に、ＴｉＢ２内にＳｎＯ２又はＺｎＯ２又はＣｕＯ２又はＮｉＯ２の少なくとも一つの酸化金属が存在する蒸着膜を形成したＯ３発生電極とし、前記（－）電極はＳＵＳ４０３又はＳＵＳ４１０のマルテンサイトＳＵＳ系としたＨ２発生電極とし、これら前記Ｏ３発生電極と前記Ｈ２発生電極を前記水槽内に交互に所定間隔で複数極を垂直配置し、前記Ｏ３発生電極には側周囲に発生するＯ３を上昇誘導するフードを被せ各フードの上部を連結してＯ３を外部に取り出すＯ３収集マニホルドを設け、前記水曹の上部にはＨ２発生電極の周囲に発生し上昇したＨ２を収集し外部に取り出すＨ２収集フードを設けたことを特徴とするＯ３ガス及びＨ２ガスの同時製造装置。【選択図】図１

Inventors

原田哲男
瀬戸山亨
賀来誠
遠入勝好
郷司哲也

Assignees

原田哲男
株式会社山一製作所
日研輝工株式会社

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (2)

O3ガス及びH2ガスの同時製造装置における(+)電極と(-)電極において、前記(+)電極は表面のTiO、TiO 2 、T 2 O 3 の酸化膜をエッチングにより除去したTi母材としその表面に、TiB2内にSnO2又はZnO2又はCuO2又はNiO2の沙くとも一つの酸化金属が存在する蒸着膜を形成したO3発生電極とし、前記(-)電極はSUS403又はSUS410のマルテンサイトSUS系としたH2発生電極とし、これら前記O3発生電極と前記H2発生電極を水曹内に交互に所定間隔で複数極を垂直配置し、前記O3発生電極には側周囲に発生するO3を上昇誘導するフードを被せ各フードの上部を連結してO3を外部に取り出すO3収集マニホルドを設け、前記水曹の上部にはH2発生電極の周囲に発生し上昇したH2を収集し外部に取り出すH2収集フードを設けたことを特徴とするO3ガス及びH2ガスの同時製造装置。
O3ガス及びH2ガスの同時製造装置における(+)電極と(-)電極において、前記(+)電極は表面のTiO、TiO 2 、T 2 O 3 の酸化膜をエッチングにより除去したTi母材としその表面に、H3BO3をfluxとし、これに、Sn又はZn又はCu又はNiの少なくとも一つの金属粉末を混合して配し、次いで４00～700℃で加熱してTiB2内に前記金属粉末の酸化金属が存在する蒸着膜を形成したO3発生電極とし、前記(-)電極はSUS403又はSUS410のマルテンサイトSUS系としたH2発生電極とし、これら前記O3発生電極と前記H2発生電極を水曹内に交互に所定間隔で複数極を垂直配置し、前記O3発生電極には側周囲に発生するO3を上昇誘導するフードを被せ各フードの上部を連結してO3を外部に取り出すO3収集マニホルドを設け、前記水曹の上部にはH2発生電極の周囲に発生し上昇したH2を収集し外部に取り出すH2収集フードを設けたことを特徴とするO3ガス及びH2ガスの同時製造方法。

Description

本発明は、安価で簡易なO3及びH2ガスの同時製造装置及び製造方法に関する。水素ガスは、非特許文献３によれば、体内に取り入れることで活性酸素を選択的に取り除く作用があるという発見をきっかけに、急速に研究が進められてきている。特に心肺停止後症候群や急性心筋梗塞、高血圧や糖尿病、中性脂肪過多などの生活習慣病、新型コロナウイルス感染症などに対して効果があると報告されている。つまり、活性酸素は免疫機能など体内で重要な役割を果たしている一方で、増えすぎると細胞を傷つけたり炎症を引き起こしたりと人体に害を与えると言われている所以であるこの活性酸素が過剰になることで様々な疾患が誘発されることがわかっており、水素はその元凶である活性酸素を取り除くことで、がん予防や生活習慣病治癒などのメリットが得られる。水素ガスの製造方法は、水の電気分解装置である、電気分解反応が発生する電解槽内に、イオン交換膜によって分離されている2つの電極（アノードとカソード）を配置したものである。そして前記電極の（＋）極にはPt、Pd、Ro、Irなどの高価な白金系の金属触媒が用いられてきた。一方オゾンガスは、日本産業衛生学会によれば人へのオゾンの許容濃度を0.1ppm以下と定めている。濃度を守って生成したオゾンガスは、生活圏における悪臭の酸化・分解による脱臭対策、殺菌や漂白などに安全に利用できる。このオゾンガスの発生装置は、主に「コロナ放電法」でオゾンを生成する装置が広く採用されている。コロナ放電法というのは、電極間に誘電体（：ガラス製放電管）を配して該電極に高電圧を掛けて、該ガラス製放電管を通過する酸素含有空気からオゾンを生成する装置である。ここでも前記電極の（＋）極にはPt、Pd、Ro、Irなどの高価な白金系の金属触媒が用いられてきた。而して、近年、これら紹介の水素ガス及びオゾンガスを同時に製造する装置として、特許文献１にしめす「オゾン、水素発生方法及び発生装置」が紹介された。この、オゾン、水素発生装置の特徴は、その両側にそれぞれ多孔質の陽極物質、及び、陰極物質を密着配置させた陽イオン交換膜（パーフルオロカーボンスルフォン酸系陽イオン交換膜）を固体電解質とし、白金を配置した陽極側の部屋に純水を供給して電解する事により陽極側よりオゾンガスと酸素ガス、又、陰極側より水素ガスを製造する電解ガス発生装置の改良であり、常に陽極側の圧力が陰極側の圧力より大きく且つ、その差が２．０ｋｇ／ｃｍ2以内になる様に、陽極側の圧力、及び又は、陰極側の圧力を制御するための手段を設けたことである。この例においても固体電解質の採用などの複雑な装置構成及び高価な白金の配置が目立つ。そこで本発明者らは過去の永い貴重な経験から、O3ガスの製造には（＋）電極にTi板を母材にして表面にあるTiO２，Ti２O３，Ti2O4などの強固な酸化膜を除去し（特許文献２で紹介）、その上に高価な白金系金属に比して、安価なfluxとSnO2、ZnO2、CuO2、NiO2、などの酸化金属を用いて遜色ない作用効果が得られることに着目して研究を継続した。しかし前記エッチング法は強酸によるものであるためTi板表面に強酸によるカーケンドル効果で10μm単位の凹凸が発生して表面剥離が生じる問題がある。この表面剥離は白金系でもつながりやすい。特許第３４３２１３６号公報「オゾン、水素発生方法及び発生装置」特許第７１０８９８４号公報「チタン合金表面の酸化被膜の除去法」発明者原田哲男健康長寿最後の決め手水素がすごい若山利文著１章難病治療にもどんどん可能性が広がっている水素２章「日本再生」への道と水素３章なぜ水素にこんな効果があるのか４章ガン治療に効果を上げる水素５章水素の効果体験とそのしくみ中性脂肪看護師の用語辞典「カンゴルー」「量子論」を楽しむPHP文庫（佐藤勝彦著）ボーアの量子条件P95～96 問題を解決するための手段前述の課題を解決する本発発明の技術的特徴とするところは次の(1)～(2)の通りである。 (1)、O3ガス及びH2ガスの同時製造装置における(+)電極と(-)電極において、前記(+)電極は表面のTiO、TiO2、T2O3の酸化膜をエッチングにより除去したTi母材としその表面に、TiB2内にSnO2又はZnO2又はCuO2又はNiO2の沙くとも一つの酸化金属が存在する蒸着膜を形成したO3発生電極とし、前記(-)電極はSUS403又はSUS410のマルテンサイトSUS系としたH2発生電極とし、これら前記O3発生電極と前記H2発生電極を水曹内に交互に所定間隔で複数極を垂直配置し、前記O3発生電極には側周囲に発生するO3を上昇誘導するフードを被せ各フードの上部を連結してO3を外部に取り出すO3収集マニホルドを設け、前記水曹の上部にはH2発生電極の周囲に発生し上昇したH2を収集し外部に取り出すH2収集フードを設けたことを特徴とするO3ガス及びH2ガスの同時製造装置。 (2)、O3ガス及びH2ガスの同時製造装置における(+)電極と(-)電極において、前記(+)電極は表面のTiO、TiO2、T2O3の酸化膜をエッチングにより除去したTi母材としその表面に、H3BO3をfluxとし、これに、Sn又はZn又はCu又はNiの少なくとも一つの金属粉末を混合して配し、次いで４00～700℃で加熱してTiB2内に前記金属粉末の酸化金属が存在する蒸着膜を形成したO3発生電極とし、前記(-)電極はSUS403又はSUS410のマルテンサイトSUS系としたH2発生電極とし、これら前記O3発生電極と前記H2発生電極を水曹内に交互に所定間隔で複数極を垂直配置し、前記O3発生電極には側周囲に発生するO3を上昇誘導するフードを被せ各フードの上部を連結してO3を外部に取り出すO3収集マニホルドを設け、前記水曹の上部にはH2発生電極の周囲に発生し上昇したH2を収集し外部に取り出すH2収集フードを設けたことを特徴とするO3ガス及びH2ガスの同時製造方法。＜本発明における前記特徴の構成条件の定義＞本発明における前記O3発生電極：(+)電極の表面のTiO、TiO2、T2O3の酸化膜を除去するエッチング法とは、特許文献２で提案の”チタン合金表面の酸化被膜除去法”：エッチング方法を言う。即ち、チタン合金表面の酸化被膜を、PH１の酸性で弗化含有化合物と、メチルアルコールとを含めた第１エッチング液で化学処理し、またはPH１の酸性で弗化含有化合物と、塩酸と、硝酸と、メチルアルコールと、促進剤としてシアン化カリウム（KCN）と、改質剤として硝酸鉛（Pｂ(NO3)2)とを含めた第２エッチング液で化学処理し、次いでPH7の中性で弗化アンモニウムと、水酸化カリウム溶液と、還元剤としてヒドラジン、と安定剤としてヨウ化カリウム（KI）と、エチレングリコール（C2H6O2）と、グリセリン（CH3H8O3）と、メタノール（CH3OH）と、水（H2Oを含めた第３エッチング液で陽極処理して除去するチタン合金表面の酸化被膜除去法である。また本発明において、エッチングしたTi母材の表面に、H3BO3をfluxとし、これに、Sn、Zn、Cu、Niの一つ又は二つの金属粉末を加えて配して４00～700℃で加熱することは、H3BO3のＯが分離して当該Ti母材の表面に、TiB2とその中に該金属粉末が酸化した金属が混入することで強度ある剥離の無い蒸着膜鍍金を形成するのである。即ちTi＋2H3BO3は加熱により→2HBO2（メタ硼酸）＋H2O→TiB2+3O2↑ 3O2↑＋Sn→SnO2＋2O2↑→ZnO2＋O2↑→CuO2 と酸化反応することでTi極側には、TiB2＋SnO2＋ZnO2＋CuO2の混合鍍金組織となりオゾンO3を発生することが出来たのである。このうち最も効率よくO3が発生するのは論理は不明であるがTiB2＋SnO2の蒸着鍍金Ti極であった。そこで加熱炉における加熱温度は400～700℃であるが、400℃未満であると、前記蒸着膜中の酸化金属の生成状態が希薄であり強度が落ち短期間に剥離して適用が不可である。また700℃を超えると酸化金属及びTiB2が溶融してＯが分離して強固な蒸着膜を十分に得ることができない。（必須）前記flux(H3BO3)＋Sn＋Zn＋Cuを加熱炉にて400～700℃で加熱蒸着することについて、ボーアの量子条件にて説明すれば次のようになる。まず公式：２πｒｘｍＶ＝ｎｈここでｒ：電子軌道の半径ｍ：電子の質量Ｖ：電子の速度ｎ：整数ｈ：プランク定数 H3BO3は400～700℃の加熱中に次のように分解始める。 2HBO3→2HBO2＋H2O→B2O3＋3H2↑（外気外） B2O3＋Ti→TiB2＋O3↑ つまり蒸気中に混合して単体ガスが生まれる。水素ガスはこれ以上の分解は無く、ｈのプランク定数は量子論のみとなる。 H2(-)→は最小軌道中に電子があり、400～700℃加熱により熱運動しても軌道外も内にも出ることが出来ない。これが水素である。この水素原子は分子でも最小である、振動にて光ることが可能でありこれをボーアの震度と言う。前記H3BO3は単純であるが化学反応式の通りTiB2が生まれるとの新奇な発見が本発明による(+)電極のＯ3発生の証明である。従来の溶接用のfluxにもH3BO3が入っているが3～6種類の無機物との反応のためＯ3発生の証明は不可能であった。本発明において、水槽内の水は、純水、水道水、湧水、精製水等であり特段に限定するものでなく極めて簡易である。例えば水道水の場合、含有しているCl（塩素）、カルキ（次亜塩素カルシウム）、Ca,Mgなどが（+）電極と（-）電極の両極に付着するが、適宜な方法で定期的に洗浄すればよい。例えば１～２時間ごとに１０分間（+）電極と（-）電極に交互に電流を流すことにより洗浄することが可能である。また本発明におけるTi板（+）電極は、表面のTiB2＋SnO2、CuO2、ZnO2酸化金属はイオン化するので減少し寿命がくる。最大１年後は交換が必要である。 SUSの(-)極は長寿命であるが該付着物は安全なクエン酸C6H8O7（PH4）等の弱酸洗浄で溶解除去することができる。本発明の装置の概略縦断面の全体説明図である。図１の一部を変形して拡大して示す説明図である。図２の左側から見た側面説明図オゾンと水素の発生量を示す図である。図１には、本発明のO3ガス及びH2ガスの同時発生装置例を示してある。Ti板（+）電極31（Ｏ３ガス発生電極）、及びSUS板(-)電極32（Ｈ２ガス発生電極）、をガラス製の水槽60内に支持連結シャフト50に支持リング51（絶縁リングと電通リング）を介して等間隔で交互に無接触状態で垂直配置し、電源33から24VDC～48VDCに調節する簡単なダイヤル調整方式器34を介してTi板（+）電極31と、SUS板(-)電極32に給電するO3ガス及びH2ガスの同時発生装置である。ガラス製の水槽60には上部に自動給水管61を接続し、下部には排水管62を接続してある。図２～図３は、図１の変形例であり、図１で言う支持連結シャフト50を＋電通棒50-1と－電通棒50-2と絶縁支持棒50-3にし、それらと各電極板との支持リング30を絶縁リング30-1と電通リング30-2にしたものである。 Ti板（+）電極31は、Ti板母材の表面をエッチングした後、その表面にH3BO3をfluxとし、これに、Sn、Zn、Cu、Niの一つ又は二つの金属粉末を混合して配して電気加熱炉により400～700℃の範囲内で加熱してTiB2内にSnO2、ZnO2、CuO2、NiO2の酸化金属が存在す