(57)【要約】本発明は、カップなどの容器に水中放電を引き起こす装置を備え、水中放電作用により水を水中プラズマイオン化状態にして得られた陰イオン（Ｏ−、Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２）を用いて水中のバクテリアなどを殺菌して無菌水にする。本発明に係るイオン水生成装置１００は、水を収容する容器１１０と、容器１１０内の水をプラズマイオン状態にする水中プラズマイオン化ユニット１２０および水中プラズマイオン化ユニット１２０の動作に必要となる電源を供給するように制御する電源制御装置１３０を備えてなる。
2007508918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中放電作用により水を水中プラズマイオン化状態にして得られた陰イオンを用いて滅菌水を生成するイオン水生成装置であって、
水を収容する容器（１１０）と、
前記容器（１１０）内の水を前記水中放電作用により水中プラズマイオン化状態にする水中プラズマイオン化ユニット（１２０）と、
前記水中プラズマイオン化ユニット（１２０）の動作に必要となる電力の供給を制御する電源制御装置（１３０）と、を備えることを特徴とするイオン水生成装置。
【請求項２】
前記容器（１１０）は底の無い中空の円柱カップ状を呈し、前記容器（１１０）の下端部には、前記水中プラズマイオン化ユニット（１２０）との結合のためのねじ山が所定の長さ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記水中プラズマイオン化ユニット（１２０）は、電力の供給により水中放電を引き起こす水中放電器（１２２）および前記水中放電器（１２２）を固定するための連結器（２４０）を備えており、
前記電源制御装置（１３０）からの電力供給路として用いられる接続端子（１２４）が前記水中プラズマイオン化ユニット（１２０）の底面から突出されており、
前記水中放電器（１２２）は、前記水中プラズマイオン化ユニット（１２０）の底面に固定され、水の存在を感知するセンサー（２３２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記水中放電器（１２２）は、電極セル（２１０）と、反電極セル（２２０）およびフレーム（２３０）とを備え、
前記電極セル（２１０）と前記反電極セル（２２０）は互いに反対となる電極を有し、
前記電極セル（２１０）は、複数の導線を横方向に連続して配列し、前記反電極セル（２２０）は、複数の導線を縦方向に連続して配列し、前記電極セル（２１０）および前記反電極セル（２２０）を前記フレーム（２３０）に固定して前記水中放電器（１２２）を構成し、前記フレーム（２３０）の下端部には、その両側面に接続ピン（ｃ、ｄ）が突出されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記水中放電器（１２０）は、２本の導線のうち一方の導線を横側に巻き付け、もう一方の導線を縦側に巻き付けることにより構成され、前記横側に巻き付けられた導線と前記縦側に巻き付けられた導線との間隔は０．１ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内であり、前記２本の巻き付けられた導線は互いに反対となる電極を有することを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記電源制御装置（１３０）は、
前記水中プラズマイオン化ユニット（１２０）の接続端子（１２４）が接続され、前記接続端子（１２４）を受け入れるための接続溝（ｂ）を有する接続部（３０２）と、
交流電力を直流電力に変換して、変換された直流電力を出力する電源装置（３０６）と、
制御信号に基づいて、前記電源装置（３０６）の電源が前記接続部（３０２）に供給されるようにオン／オフにする切換装置（３０４）と、
前記電源スイッチ（１３２）がオンにされると、前記切換装置（３０４）にオンの制御信号を印加して前記直流電力を前記電源装置（３０６）から前記接続部（３０２）を介して前記水中プラズマイオン化ユニット（１２０）に供給し、一定の時間が経過すると、前記切換装置（３０４）にオフの制御信号を印加して電力の供給を遮断するように制御する制御装置（３０８）と、
前記制御装置（３０８）の制御に基づき、ベル音や音楽を出力するベル出力装置（３１０）と、
前記感知センサー（２３２）により水の存在が感知されると、感知信号を前記制御装置（３０８）に送信する感知装置（３１２）と、を備えることを特徴とする請求項１又は３に記載の装置。
【請求項７】
前記電極セル（２１０）および前記反電極セル（２２０）にイオン化済み不純物と電解分離済み陰イオンが付着して核形成部位を形成し、
前記核形成部位は局部電界増大領域となり、局部的に高電流密度が生成され、局部的に加熱されて水分子が蒸発しながらバブルが形成され、
前記バブルが膨張しながら伝導チャンネルがカソード（＋）電極からアノード（−）電極に形成される方法で、前記水中放電が起こることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記電源制御装置（１３０）は、乾電池または二次電池を含むことを特徴とする請求項１、３及び６のうちいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記直流電力は、１．５Ｖから１００Ｖの電圧であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
水中放電作用により水をプラズマイオン状態にすることにより生成された陰イオンを用いた殺菌作用で浄水を生成するイオン水生成装置であって、
水を収容する貯水槽（６１０）と、
前記貯水槽（６１０）内の前記水を水中放電作用により水中プラズマイオン化状態にする水中放電部（６２０）と、
前記貯水槽（６１０）と前記水中放電部（６２０）を結合して支持する結合支持部（６３０）と、
前記水中放電部（６２０）の水中放電作用に必要となる電力の供給および制御を行うための電源供給部（６４０）と、を備えることを特徴とするイオン水生成装置。
【請求項１１】
前記貯水槽（６１０）は、底のある中空の円柱カップ状を呈し、開いた上端部と複数の孔を有した下端部とを備え、前記貯水槽（６１０）の下端部に形成された孔に締付ねじ（６３２、６３４）を挿入することにより、前記水中放電部（６２０）を通って前記結合支持部（６３０）に締め付けるようになっていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記水中放電部（６２０）は、電力が供給されると、水と反応して水中放電を引き起こし、横放電枠体（６２２）、横放電板（６２４）、縦放電板（６２６）、および縦放電枠体（６２８）により構成され、前記電源供給部（６４０）から、互いに締付けられた前記締付ねじ（６３２、６３４）および前記締付ナット（６３６、６３８）を介して、前記水中放電部（６２０）の前記横放電板（６２４）と前記縦放電板（６２６）に、電力が供給されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記水中放電部（６２０）と前記結合支持部（６３０）は、真空融着により互いに結合されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記電源供給部（６４０）は、そこに固定された前記水中放電部（６２０）を有する前記結合支持部（６３０）を受け入れるための凹部と、その底面から突出し伝導性の前記締付ナット（６３６、６３８）と接触させられる接触端子（６４２）とを含み、
前記電源供給部（６４０）はさらに、電力の供給をオンとオフを切り換えるための電源スイッチと、電力待機状態を表示する電源ＬＥＤ、および電源スイッチがオンにされた後に前記水中放電部（６２０）の動作が完了した状態を表示する動作ＬＥＤとを含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記電源供給部（６４０）から前記水中放電部（６２０）に供給される前記直流電力は、１〜５分置きに正（＋）の電圧と負（−）の電圧が交互に供給されることを特徴とする請求項１０または１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記締付ねじ（６３２、６３４）は、前記結合支持部（６３０）に挿入射出成形されていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記水中放電部（６２０）は、前記横放電板（６２４）と前記縦放電板（６２６）は互いに反対となる電極を有し、前記横放電板（６２４）と前記縦放電板（６２６）を横放電枠体（６２２）と縦放電枠体（６２８）に組み付ける時に、前記横放電板（６２４）のストリップラインと前記縦放電板（６２６）のストリップラインによって水中に無数の仮想の交差点が形成されるように構成され、
前記横放電板（６２４）は、白金メッキされた多数のストリップライン電極板を横方向に連設して長方形に構成し、前記縦放電板（６２６）は、白金メッキされた多数のストリップライン電極板を縦方向に連設して長方形に構成したことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
前記電源供給部（６４０）は、電力の供給を制御するマイクロコントローラ（１０１０）と、前記マイクロコントローラ（１０１０）の制御に基づいて電圧を生じさせる電圧発生部（１０２０）、および電圧による電流を生じさせる抵抗部（１０３０）を備えることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記横放電板（６２４）と前記縦放電板（６２６）を、前記横放電枠体（６２２）と、前記縦放電枠体（６２８）に前記締付ねじ（６３２、６３４）および前記結合支持部（６３０）に挿入射出成形された前記締付ナット（６３６、６３８）とで、固定することにより前記水中放電部（６２０）が構成され、前記横放電枠体（６２２）と前記縦放電枠体（６２８）は不導体の材質により形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記水中放電部は、多数枚の横放電板と多数枚の縦放電板が、多層分離棒により互いに離間された状態で互いに結合されていることを特徴とする請求項１０、１２および１７のうちいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記マイクロコントローラ（１０１０）は、前記抵抗部（１０２０）のシャント抵抗に印加された電圧を測定し、前記マイクロコントローラ（１０１０）に組み込まれているＡ／Ｄコンバータを用いて電流値を測定し、測定された前記電流値が一定値以下である場合は、「カップがない」というメッセージをディスプレイに表示させるようにして、前記貯水槽（６１０）が前記電源供給部（６４０）に載置されていない、あるいは、前記貯水槽（６１０）に水がない状態で装置が作動したと認識しうるようにすることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中プラズマ放電を用いたイオン水生成装置に係り、より詳しくは、カップなどの容器に備えられた水中プラズマ放電を引き起こす装置により、水中放電作用を通じて水をプラズマイオン化状態にして得られた陰イオン（Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２）が水中のバクテリアを殺菌し、殺菌作用により水を滅菌水にすることができる水中プラズマ放電を用いたイオン水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどの人々は、口臭の除去および歯茎疾患を予防する目的で、歯ブラシに歯磨き粉を塗って歯を磨いたり、口腔清浄剤などの薬品を用いてうがいをしたりする。口臭は、後天的な全身疾患によって発生するか、あるいは、唾液中の蛋白質、食物の残留物などが口腔内の微生物によってアミノ酸に分解後、アミノ酸が脱灰酸酵素やアミノ酵素などにより分解されながら、悪臭を誘起する物質を生成して発生する。また、ニンニクや唐辛子などを摂取する場合、これらの物質に含まれている硫化物によっても口臭が発生することになる。
【０００３】
口腔清浄剤は、セルロース、発泡剤、研磨剤、有機酸および虫歯予防剤などを含む錠剤型であって、泡立ちの効果を利用する。歯磨き粉の場合は、主として過酸化物を歯磨き用水などの水分を含む剤形として用いるため、口腔内において効果を発現することが困難である。
【０００４】
このため、歯磨きやうがい等を通じた口腔洗浄は一時的な口臭の除去には効果があるとはいえ、長時間持続することはできない。また、口腔内にある細菌などを完全に除去し切れないために歯茎疾患、虫歯、歯変色の原因となるといった問題点がある。さらに、口腔内の衛生状態を清潔にできないことに加え、すっきりした気持ちを長く保持できないといった欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は従来技術における上記問題点に対して考えられた。本発明の目的は、カップなどの容器に備えられた水中放電を引き起こす装置によって、水中放電作用を通じて水をプラズマイオン化状態にして得られた陰イオン（Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２）が、水中のバクテリアを殺菌し、殺菌作用により水を滅菌水にすることができる水中プラズマ放電を用いたイオン水生成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の好適な第１の実施の形態によると、水中プラズマ放電を用いたイオン水生成装置は、 水中放電により水を水中プラズマイオン化状態にして得られた陰イオンを用いて殺菌水または滅菌水を作るためのイオン水生成装置であって、前記水を収容する容器と、前記容器内の水を前記水中放電作用により水中プラズマイオン化状態にする水中プラズマイオン化ユニットと、前記水中プラズマイオン化ユニットの動作に必要となる電力の供給を制御するための電源制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の好適な第２の実施の形態によると、水中プラズマ放電を用いたイオン水生成装置は、水中放電作用により得られた陰イオン（Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２）を用いた殺菌作用により滅菌水を作り出すイオン水生成装置であって、前記水を収容する容器と、前記容器内の水を前記水中放電作用により水中プラズマイオン化状態にする水中プラズマイオン化ユニットと、電力の供給を切り換えるための電源スイッチと、前記電力を交流（ＡＣ）電力から直流（ＤＣ）電力に変換し、変換された直流（ＤＣ）電力を出力する電源装置と、制御信号に基づいて、前記電源装置から接続部に供給される電力のオン／オフを切り換える切換装置と、前記電源スイッチがオンになると、前記切換装置にオンの制御信号を印加して前記直流（ＤＣ）電力を前記電源装置から前記水中プラズマイオン化ユニットに供給し、一定の時間が経過すると、前記切換装置にオフの制御信号を印加し電力の供給を遮断するように制御する制御装置と、前記制御装置の制御に基づき、ベル音やメロディを出力するベル出力装置と、センサーが水の存在を感知すると、感知信号を前記制御装置に送信する感知装置と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の好適な第３の実施の形態によると、水中プラズマ放電を用いたイオン水生成装置は、 水中放電作用により水をプラズマイオン状態にして得られた陰イオンを用いて水を殺菌し、且つ、水を殺菌水にする殺菌水生成装置であって、水を収容する貯水槽と、前記貯水槽内の前記水を水中放電作用により水中プラズマイオン化状態にする水中放電部と、前記貯水槽と前記水中放電部を結合して支持する結合支持部と、前記水中放電部の水中放電作用に必要となる電源を供給するように制御する電源供給部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上述の本発明によれば、陰イオン（Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２）が含まれている水は口臭を除去し、すっきりした気持ちを長時間保持するために使用することができる。
【００１０】
また、陰イオン水を用いて口腔内を洗浄するとき、歯肉疾患の原因となる細菌やバクテリアなどを殺菌することから、各種の歯肉疾患を予防・治療することができる。
【００１１】
さらに、陰イオン水を用いて野菜、果物、および食器などに付いているウイルスなどを殺菌することができ、しかも、野菜、果物、および食器などに付いている重金属および有害な化合物などに対しても無害化を行うことができる。
【００１２】
さらに、水中プラズマイオン化ユニット１２０と電源制御装置１３０が互いに分離可能であることから、水中プラズマイオン化ユニット１２０の故障時に容器を容易に交換して用いることができる。
【００１３】
さらに、複層の水中放電板を用いることにより、貯水槽６１０内の水の水中放電性能を高めることができることから、殺菌効果に優れた滅菌水はもとより、必要に応じて多量の滅菌水を生成することができる。
【００１４】
さらに、水中放電作用による放電板の摩耗状態を利用者が容易に認識して水中放電板を交換できることから、常時水中放電性能に優れた状態で滅菌水を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施の形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
先ず、各図面における構成要素に参照符号を割り当てるに際し、同じ構成要素に対しては、たとえそれらが相異なる図面上に示されているとしても、できる限り同じ符号を付していることに留意しなければならない。
【００１７】
また、本発明を説明するに当たり、関連する公知の構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると認められる場合は、その詳細な説明は省く。
【００１８】
本発明においては、水を水中プラズマイオン化状態にする水中放電装置は、水中放電を引き起こし、得られた陰イオン（Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２）が、水中の各種の細菌、ウイルス、バクテリア等を殺菌するのを可能とするために用いられている。
【００１９】
本発明の水中プラズマ放電装置は極めて低電圧を加えたときにも水中放電を誘起して大量の陰イオン（Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２）を生成することができる。低電圧でも陰イオンを生じさせるためには、水破壊機構（Ｗａｔｅｒ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；または水中放電とも言う。）を用いる。水中放電、すなわち、水中プラズマ放電はバブルメカニズムとも呼ばれる。バブルメカニズムの原理は以下のとおりである。水中でイオン化された不純物および電解分解でイオン化されたＯＨ−が、電圧が印加されたカソードにおけるセル領域（例えば、アスペリティ）に核形成部位を形成し、その結果局部的に極めて高い電界領域を形成し、それが局部加熱を誘起して、水分子（Ｈ２Ｏ）の蒸発を通してバブルが生成される。バブルが生成されると、そのバブルは高速にてカソードからアノードに向かって増幅しながら、両電極間に電気伝導チャンネルを形成する。これが、バブルメカニズムによる水中放電である。カソードとアノードの表面積が小さいほど、さらに低電圧でも放電が起こることになる。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態による水中プラズマ放電を用いたイオン水生成装置１００の外観形状を示す斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、本発明のイオン水生成装置１００は、水を収容する容器１１０と、容器１１０内の水を水中プラズマ放電により水中プラズマイオン化状態にする水中プラズマイオン化ユニット１２０および水中プラズマイオン化ユニット１２０を作動するのに必要となる電力の供給を制御するための電源制御装置１３０を備えてなる。
【００２２】
容器１１０は、底の無い中空の円柱カップの形状を呈する。容器１１０の外周面には、容器１１０の引き上げあるいは持ち運びを容易にするための取っ手１１２が形成されている。容器１１０の下端部には、水中プラズマイオン化ユニット１２０へ締め付けるために、ねじ山、例えば雄ねじが一定の長さ形成されている。
【００２３】
水中プラズマイオン化ユニット１２０は、電力の供給に応じて水中放電を引き起こす水中放電ユニット１２２を備えている。また、電源制御装置１３０からの電力供給路をもたらすために、接続端子１２４が水中プラズマイオン化ユニットの底から突出している。水中放電ユニット１２０は長方形を呈し、水中プラズマイオン化ユニット１２０の底面に固定されている。さらに、水中プラズマイオン化ユニット１２０は２本の導線の内１本横方向に巻き付け、２本の銅線の内もう１本を縦方向に巻き付ける事により作られている。横方向と縦方向に巻かれた導線の間の間隔は、０．１ｍｍ〜３０ｍｍとし、２本の導線は互いに反対となる電極を有する。
【００２４】
なお、ここでは、容器１１０と水中プラズマイオン化ユニット１２０が互いに螺合されていることが記載されているが、他の結合手段、例えばバックルを用いて互いに結合することも可能である。これにより、水中プラズマイオン化ユニット１２０の形状は、使用する結合手段によって変わる。
【００２５】
電源制御装置１３０は、容器１１０付き水中プラズマイオン化ユニット１２０を支持し、水中プラズマイオン化ユニット１２０に電力を供給するように構成されている。電源制御装置１３０の上部には、水中プラズマイオン化ユニット１２０を受け入れるための構造が形成されている。すなわち、接続端子を挿入するための接続溝ａと、水中プラズマイオン化ユニット１２０をがたつきなしに堅固に支持するための支持溝ｂが形成されている。また、電源制御装置１３０には、電力の供給のオン、オフを切り換えるための電源スイッチ１３２、電源待機状態を表示する電源ＬＥＤ１３４、および電源スイッチ１３２がオンにされた後に、水中プラズマイオン化ユニット１２０の動作完了状態を表示する動作ＬＥＤ等を備えている。
【００２６】
図２は、水中プラズマイオン化ユニット１２０の分解斜視図である。
【００２７】
図２に示すように、水中プラズマイオン化ユニット１２０は、大別して水中放電ユニット１２２と連結器２４０に分けられる。さらに、水中放電ユニット１２２は、電極セル２１０、反電極セル２２０およびフレーム２３０により構成される。
【００２８】
電極セル２１０と反電極セル２２０は互いに反対となる電極を有している。本発明においては、白金線のような優れた導体材料を用いているが、他の導体材料を使用することもできる。電極セル２１０は、多数の白金線を横方向に連設して長方形に構成し、反電極セル２２０は、多数の白金線を縦方向に連設して長方形に構成する。長方形の電極セル２１０および反電極セル２２０をフレーム２３０に固定して水中放電ユニット１２２を製作する。フレーム２３０の下端部には、その両端にそれぞれ接続ピンｃ、ｄが突出されている。水中放電ユニット１２２が連結器２４０に取り付けられるとき、水中放電ユニット１２２の接続ピンｃ、ｄは連結器２４０の底面に形成された溝に挿入される。電源制御装置１３０から水中放電ユニット１２２に電力が供給されるとき、一方の接続ピンｃには正（＋）の電力が印加され、他方の接続ピンｄには負（−）の電力が印加される。また、フレーム２３０の下端部には、容器１１０内の水の存在を感知する感知センサー２３２が設けられている。
【００２９】
連結器２４０は、中空の円中形状を呈し、容器１１０の下端部の外径と同じ内径を有する。また、連結器２４０は底面を有し、その底面には、水中放電ユニット１２２の接続ピンｃ、ｄが挿入されるための溝が形成されている。そして、容器１１０の円柱形の内周面に沿ってねじ山、例えば雌ねじが容器１００のねじ山と対応した長さで形成されている。連結器２４０の下端部から、接続ピンｃ、ｄを挿入するための溝の延長線に沿って接続端子１２４がそれぞれ突出されている。さらに、連結器２４０の下端部には、水中プラズマイオン化ユニット１２０が電源制御装置１３０に取り付けられたとき、水中プラズマイオン化ユニット１２０の水中放電ユニット１２２ががたつかないように固定支持する四角形の棒状の形をした支持爪２５０が形成されている。
【００３０】
図３は、電源制御装置１３０の内部構造を概略的に描いた構成図である。
【００３１】
図３に示すように、電源制御装置１３０は、接続部３０２、切換装置３０４、電源装置３０６、制御装置３０８、ベル出力装置３１０、電源ＬＥＤ１３４、電源スイッチ１３２、動作ＬＥＤ１３６などを備えてなる。
【００３２】
接続部３０２は、水中プラズマイオン化ユニット１２０の接続端子１２４が接続される部分であって、水中プラズマイオン化ユニット１２０の接続端子１２４を受け入れるための接続溝ｂを有する。
【００３３】
切換装置３０４は、制御装置３０８に応じて電源装置３０６の電力供給をオン／オフにする。例えば、ＰＮＰ型トランジスタやＮＰＮ型又はＰＮＰ型トランジスタ、リレーおよび電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等の色々なスイッチング素子を切換装置３０４として用いることができる。
【００３４】
電源装置３０６は、外部（コンセント）から印加されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、変換したＤＣ電力を出力する。本発明においては、好ましくは、１１０Ｖまたは２２０ＶのＡＣ電力を１．５〜１００ＶのＤＣ電力に変換して出力する。
【００３５】
制御装置３０８は、電源スイッチ１３２がオンになると、切換装置３０４にオンの制御信号を印加してＤＣ電力を電源装置３０６から接続部３０２を介して水中プラズマイオン化ユニット１２０に供給する。所定の動作時間が経過すると、制御装置３０８は、切換装置３０４にオフの制御信号を印加して電力の供給を遮断する。そして、制御装置３０８は、ベル出力装置３１０にベル音やメロディを出力すると共に、動作ＬＥＤ１３６をオンにして容器１１０にある水を用いても良いという旨の表示をする。
【００３６】
ベル出力装置３１０は、制御装置３０８の制御によりベル音やメロディなどを出力する。
【００３７】
感知装置３１２は、センサー２３２により水が感知されると、感知信号を制御装置３０８に送信する。
【００３８】
次いで、このような構成を有する水中プラズマ放電を用いたイオン水生成装置１００の好適な動作について説明する。
【００３９】
図４ａおよび図４ｂは、容器１１０付き水中プラズマイオン化ユニット１２０を電源制御装置１３０に取り付けた様子を示す。
【００４０】
図４ａを参照すると、そこに電気コードが接続された電気プラグ５１０が、イオン水生成装置１００に電力を供給するために設けられている。電源制御装置１３０に電力を供給しようとするとき、利用者はただ単にイオン水生成装置１００の電気プラグ５１０を１１０Ｖまたは２２０Ｖのコンセント（図示せず）に差し込んで電力をイオン水生成装置１００に印加する。もちろん、図４ｂに示すように、乾電池やバッテリーなどの２次電池を用いて電源を供給することもできる。このとき、乾電池や２次電池の場合、ＤＣ１.５〜１００Ｖにステップアップして用いる。
【００４１】
ＡＣ電力は、コンセントから電気プラグ５１０および電気コード５２０を通って電源制御装置１３０の電源装置３０６に印加される。電源制御装置１３０に電源が印加されると、電源ＬＥＤ１３４がオンになり、電源が印加された旨を表示する。このとき、電源装置３０６に印加された電力は切換装置３０４に伝えられ、切換装置３０４は普段はオフの状態にあるため、電源は切換装置３０４において待機状態となる。
【００４２】
利用者は、イオン水生成装置１００の電源ＬＥＤ１３４が表示されると、容器１１０に水をいっぱい、あるいは、所定量だけ満たす。
【００４３】
容器１１０に水が満たされた状態で、ユーザは水を浄水するために電源スイッチ１３２をオンにする。電源スイッチ１３２がオンになると、電源制御装置１３０の制御装置３０８は切換装置３０４にオンの制御信号を印加して切換装置３０４をオンにする。これにより、切換装置３０４において待っていた電源が接続部３０２および水中プラズマイオン化ユニット１２０の接続端子１２４を通って水中放電ユニット１２２に印加される。このとき、感知センサー２３２により水が感知されることなく、感知装置３１２から感知信号が制御装置３０８に印加されなければ、制御装置３０８は、切換装置３０４をオンにしない。
【００４４】
電源装置３０６から切換装置３０４にはプラスの電力およびマイナスの電力が印加される。本発明においては、制御装置３０８が切換装置３０４を制御して正（＋）の電圧と負（−）の電圧を１〜５分置きに交互に供給している。これにより、接続端子１２４の極性が、電力が交互に供給されるごとに変わる。
【００４５】
電力は、接続端子１２４に接続された接続ピンｃ、ｄを介して水中放電ユニット１２２に印加される。水中放電ユニット１２２においては、電極セル２１０および反電極セル２２０各々にカソード電力およびアノード電力が印加される。このため、水中放電ユニット１２２においては、カソードからアノードに向かって水中放電が起こる。
【００４６】
水中放電ユニット１２２の電極セル２１０および反電極セル２２０には、イオン化済み不純物と電解分離済み陰イオンが付着して核形成部位を形成する。この核形成部位は局部電界増大領域となり、局部的に高電流密度が生成され、水が局部的に加熱されて水分子が蒸発しながらバブルが形成される。一旦バブルが形成されると、そのバブルが膨張し、伝導チャンネルがカソード（＋）電極からアノード（−）電極に形成される。これが、バブルメカニズムによる水中放電である。水中放電が起こると、水分子はＯ−、Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２等の酸化および殺菌物質を生成する。
【００４７】
このようにして生成された陰イオン（Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２）は、水中に溶解されている重金属およびイオン化済み不純物を酸化作用により無害な物質にし、水中にある各種の菌、ウイルス、バクテリアなどを殺菌する。
【００４８】
水中放電ユニット１２２によって生成されて水に溶解された陰イオンによって容器１１０中の水が殺菌作用により滅菌水になる。このため、容器１１０内にある水は口の中の悪臭を除去する上で効果的である。また、容器１１０内の水は口腔の細菌やバクテリアなどを殺菌することから、歯肉疾患を治療する上で効果的である。そして、このような滅菌水または殺菌水には陰イオン（Ｏ３−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２）が含まれていることから、その水は、野菜、果物、食器などに付いているウイルス、細菌などを殺菌することができるだけでなく、野菜、果物、食器などに付いている重金属および有害化合物などに対しても酸化作用により無害化を行うことができる。
【００４９】
図５は、本発明の第２の実施の形態によるプラズマ放電を用いたイオン水生成装置６００の外観形状を示す斜視図である。
【００５０】
図５ａに示すように、本発明の第２の実施の形態によるイオン水生成装置６００は、水を収容する貯水槽６１０、貯水槽６１０内の水を水中放電によりプラズマイオン化状態にする水中放電部６２０、貯水槽６１０と水中放電部６２０を互いに結合して支持する結合支持部６３０、および水中放電部６２０の水中放電に必要となる電力を供給し、制御するための電源供給部６４０を備えてなる。
【００５１】
貯水槽６１０は、中空の円柱カップ状を呈し、開放された上端部および多数の孔が形成された下端部を備える。貯水槽６１０の外周面には、貯水槽６１０を持ち上げる、あるいは持ち運ぶのを容易にするための取っ手が形成されている。なお、貯水槽６１０の下端部にある孔に挿入射出形成された締付ねじ６３２、６３４を用いることにより、水中放電部６２０を通って結合支持部６３０に締め付けられる。また、水中放電部６２０と結合支持部６３０は真空融着によって結合される。
【００５２】
水中放電部６２０は、電力の供給により水と反応して水中放電を引き起こし、横放電枠体６２２、横放電板６２４、縦放電板６２６、および縦放電枠体６２８により構成される。互いに締付けられる締付ねじ６３２、６３４および締付ナット６３６、６３８を介して、電力が電源供給部６４０から横放電板６２４と縦放電板６２６に供給される。水中放電部６２０の、横放電板６２４と縦放電板６２６は互いに反対となる電極を有し、白金のような優れた導体材料がメッキされたチタン電極板状に作られている。
【００５３】
図５ｂに示すように、横放電板６２４は、横方向に多数のストリップライン状に製作されたチタン板に白金をメッキして形成し、縦放電板６２６は、縦方向に多数のストリップライン状に製作されたチタン板に白金をメッキして形成する。長方形の横放電板６２４と縦放電板６２６を横放電枠体６２２と縦放電枠体６２８に締付ねじ６３２、６３４および締付ナット６３６、６３８を用いて固定して水中放電部６２０を構成する。このため、横放電枠体６２２と縦放電枠体６２８は、横放電板６２４と縦放電板６２６を互いに離間させるために非導電の材質となっている。
【００５４】
横放電板６２４と縦放電板６２６を横放電枠体６２２と縦放電枠体６２８に組み付けるとき、横放電板６２４のストリップラインと縦放電板６２６のストリップラインが水中において無数の仮の交差点を形成する。
【００５５】
電源供給部６４０には、水中放電部６２０付き結合支持部６３０を受け入れるための凹部が形成されており、電源供給部６４０の底面から、締付ナット６３６、６３８と接触するための導電性の接触端子６４２が突出されている。また、電源供給部６４０には、図示略であるが、一定の位置に電源の供給を切り換えるための電源スイッチと、電源待機状態を表示する電源ＬＥＤおよび電源スイッチのオン状態により水中放電部６２０の動作完了状態を表示する動作ＬＥＤなどが設けられている。
【００５６】
図６は、水中放電板が単層に結合された水中放電部６２０の斜視図である。
【００５７】
図６に示すように、単層の放電板を備えた水中放電部６２０は、横放電枠体６２２と縦放電枠体６２８に横放電板６２４と縦放電板６２６が単層の形で締め付けられたように構成されている。横放電板６２４に締付ねじ６３２、６３４を入れ、そして、縦放電板６２６に締付ナット６３６、６３８を入れる。そして、締付ねじ６３２、６３４と締付ナット６３６、６３８を互いに結合する。
【００５８】
図７は、複層の水中放電板を備えた水中放電部の分解斜視図である。
【００５９】
図７に示すように、複層の水中放電板を備えた水中放電部８００は、複数枚（例えばＮ枚）の横放電板８１２と複数枚（例えばＮ枚）の縦放電板８１４が複層分離棒８２０、８２２、８２４および８２６により互いに離間された状態で備えている。本実施形態では水中放電部８００がＮ枚の横放電板８１２および縦放電板８１４に結合されているため、水中放電量の総量は、第１の実施の形態より（Ｎ−１）倍に増加する。従って、滅菌水の生成にかかる時間が第１の実施形態と較べて１／（Ｎ−１）の割合に短縮するか、あるいは、第１の実施形態と同じ時間、滅菌水を生成した場合、第１の実施形態より滅菌水は（Ｎ−１）倍生成されるであろう。
【００６０】
図８は、複層の水中放電板を備えた水中放電部の組立て斜視図である。
【００６１】
図８（ａ）は、組立てられた水中放電部８００を上から斜めに眺めた斜視図であり、（ｂ）は、水中放電部８００を下から斜めに眺めた斜視図である。
【００６２】
図８に示すように、水中放電部８００は、複数枚の横放電板８１２および縦放電板８１４が互いに積層され、積層された放電板の上端部には横放電枠体６２２が位置し、積層された多数の放電板の下端部には縦放電枠体６２８が位置し、それぞれの横放電板８１２と縦放電板８１４、横放電枠体６２２および縦放電枠体６２８はいずれも多層分離棒８２０、８２２、８２４および８２６に堅固に支持され結合されている。
【００６３】
さらに、それぞれの横放電板８１２と縦放電板８１４、横放電枠体６２２および縦放電枠体６２８には、締付ねじ６３２、６３４を貫通するための締付孔が向かい合った両側面に形成されている。放電板及び放電枠体が互いに積層された時に、締付孔が整列され、整締付ねじ６３２、６３４を締付孔に挿入し水中放電部の組立てを完了する。
【００６４】
図９は、イオン水生成装置６００に電力を供給する電源供給部の一部の構成を示す図である。
【００６５】
図９に示すように、電源供給部６４０は、電源を供給するように制御するマイクロコントローラ１０１０と、マイクロコントローラ１０１０の制御の基で電圧を生じさせる電圧発生部１０２０および電圧による電流を生じさせる抵抗部１０３０等を備えてなる。
【００６６】
マイクロコントローラ１０１０はＡ／Ｄコンバータを内蔵するので、電圧に対する電流値を測定し、測定された電流値をデジタルデータに変換する。
【００６７】
本発明に係るイオン水生成装置６００は、ＤＣ電圧を電源供給部６４０から水中放電部６２０に印加し、貯水槽にある水（Ｈ２Ｏ）が水中放電部６２０により、Ｏ−、Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２等の陰イオンに分解される。このとき、イオン水生成装置６００はアバランシェモードで作動するため、長時間の使用時には放電板にメッキされた導電体の摩耗が起こる。これにより、水中放電板６２４、６２６の作動能力が顕著に低下して交換を余儀なくされる結果となる。このため、図９に示すように、イオン水生成装置６００において水中放電板６２４、６２６の摩耗の具合を自動的に診断するための自動診断回路がさらに備えられる。
【００６８】
図９を参照すると、マイクロコントローラ１０１０は抵抗部１０２０のシャント抵抗にかかる電圧を測定し、マイクロコントローラ１０１０に内蔵されたＡ／Ｄコンバーターを用いて電流値を測定する。測定された電流値がマイクロコントローラ１０１０のソフトウェアプログラムによって一定値以上となる場合は、水中放電部６２０付き貯水槽６１０が電源供給部６４０に載置されていると認識する。測定された電流値が略ゼロ（０）に近い数値（所定値）である場合は、貯水槽６１０が電源供給部６４０に載置されていないという旨、例えば、”ＮｏＣｕｐ”を表示する。測定された電流値が正常値の８０％程度（所定値）以下であれば、”ＣｈａｎｇｅＣｕｐ”等を表示する。すなわち、貯水槽６１０を電源供給部６４０に載置した状態で、”ＮｏＣｕｐ”または”ＣｈａｎｇｅＣｕｐ”などを表示部に表示すると、ユーザは、”ＮｏＣｕｐ”の場合、カップ（貯水槽）の位置が誤っているか、あるいは、カップに水がない状態で作動させたことが認識可能になり、”ＣｈａｎｇｅＣｕｐ”の場合、水中放電部６２０の放電板が摩耗された状態であるためにカップを新しいものに交換する必要があることを認識可能になる。
【００６９】
続いて、本発明の第２の実施の形態による水中プラズマ放電を用いたイオン水生成装置６００の動作について説明する。
【００７０】
利用者が水中放電部６２０を有する貯水槽６１０を電源供給部６４０の上に載置した状態でスイッチをオンにすると、電源供給部６４０から水中放電部６２０に正の電力および負の電力が印加される。必要であれば、マイクロコントローラ１０１０が電源供給部６４０を制御して正（＋）の電圧と負（−）の電圧を１〜５分置きに交互に供給しても良い。これにより、横放電板６２４と縦放電板６２６の極性が電力の交互供給時ごとに変わる。
【００７１】
電源は、電源供給部６４０において接触端子６４２を通って、締付ナット６３６および６３８と締付ねじ６３２および６３８を介して水中放電部６２０に印加される。水中放電部６２０においては、横放電板６２４および縦放電板６２６にカソード電力およびアノード電力が印加される。これにより、水中放電部６２０においては、カソードからアノードに向かって水中放電が起こる。
【００７２】
水中放電部６２０の横放電板６２４および縦放電板６２６には、イオン化済み不純物と電解分離済み陰イオンが付着して核形成部位が形成される。この核形成部位は局部電界増大領域となり、局部的に高電流密度が生成され、局部的に加熱されて水分子が蒸発されながらバブルが形成される。一旦バブルが形成されると、そのバブルが膨張しながら、伝導チャンネルがカソード（＋）電極からアノード（−）電極に形成される。このような過程を経てバブルメカニズムによる水中放電が起こる。
【００７３】
図１０は、水中放電部６２０の作動原理を説明するための分解斜視図である。
【００７４】
図１０中、電圧Ｖ０が水中放電部６２０に印加されると、それぞれの放電板に加えられる電圧Ｖ０と接地の分布によって、＃１放電板の上方の表面と＃２放電板の下方の表面が距離ｄｕ離間された状態で、＃１放電板と＃２放電板が形成する無数の仮の交点においてアバランシェ降伏メカニズムが発生する。このような作用は、＃２放電板の上方表面と＃３放電板の下方表面との間、＃３放電板の上方表面と＃４放電板の下方表面との間、＃４放電板の上方表面と＃５放電板の下方表面との間において発生する。すなわち、Ｎ枚の放電板の場合、（Ｎ−１）個のアバランシェ降伏メカニズムが発生する無数の仮の交点を備えるスイッチが形成される。
【００７５】
アバランシェ降伏メカニズムによると、距離ｄ（ｍｍ）だけ水中で離間された両電極点Ｐ１とＰ１’に電圧Ｖ０がかかると、電界は以下の方程式（１）で表せるように形成される。
2007508918.tif 000003
【００７６】
このとき、電界がアバランシェ降伏メカニズムの臨界値を超えると、核形成部位形成、局所的高電場領域、局所的高電流密度領域、局所的高温領域、蒸発、気泡形成、気泡膨張、接続チャネリング、再始動などの典型的な水におけるアバランシェ降伏メカニズム過程が繰り返される。
【００７７】
上記過程で、貯水槽６１０内の水は水中放電部６２０によって陰イオン（Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２）を含むようになるので、酸化および殺菌の性質を有する。これにより、貯水槽６１０内にある水を利用者の口に流入すると、口の悪臭を除去する上で効果的である。また、貯水槽６１０内の水は口腔の細菌やバクテリアなどを殺菌することから、各種の歯肉疾患の予防および治癒にも効果的である。
【００７８】
上述の本発明の好ましい実施形態によれば、貯水槽６１０内の水を水中放電するための水中放電部が複層（例えばＮ層）有するように構成されているので、水中放電部は２枚の放電板しか有していない水中放電部に比べて（Ｎ−１）倍の水中放電作用が得ることができ、水中放電の効果を極限まで増加することができ、さらに貯水槽６１０内の水中放電作用によりＯ−、Ｏ３−、ＯＨ−、ＨＯＣｌ、Ｈ２Ｏ２等が溶解されている陰イオン水が生成され、水中の各種の細菌、ウイルス、バクテリアなどを殺菌するイオン水生成装置を実現することができる。
【００７９】
以上の説明は本発明の技術的思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内において各種の修正および変形が可能であることが理解できるであろう。
【００８０】
よって、本発明に開示された実施の形態は本発明の技術思想を限定するためのものではなく、単なる説明のためのものであり、このような実施の形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されることはない。
【００８１】
本発明の保護範囲は請求の範囲によって解釈さるべきであり、これと同等な範囲内にあるあらゆる技術思想は、本発明の権利範囲に含まれると解釈さるべきであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるプラズマ放電を用いたイオン水生成装置１００の外部構造を示す斜視図。
【図２】水中プラズマイオン化ユニット１２０の分解斜視図。
【図３】電源制御装置１３０の内部構造を概略的に示す構成図。
【図４】ａおよびｂは、容器１１０付き水中プラズマイオン化ユニット１２０を電源制御装置１３０に取り付けた様子を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるプラズマ放電を用いたイオン水生成装置６００の外部構造を示す斜視図。
【図６】単層の水中放電板が結合された水中放電部６２０の斜視図。
【図７】複層の水中放電板が結合された水中放電部の分解斜視図。
【図８】複層の水中放電板が結合された水中放電部の組立斜視図。
【図９】イオン水生成装置６００に電力を供給する電源供給部の一部構成を示す図。
【図１０】水中放電部６２０の作動原理を説明するための分解斜視図。
【図１】
2007508918.tif 000004
【図２】
2007508918.tif 000005
【図４ａ】
2007508918.tif 000006
【図４ｂ】
2007508918.tif 000007
【図５ａ】
2007508918.tif 000008
【図６】
2007508918.tif 000009
【図７】
2007508918.tif 000010
【図３】
2007508918.tif 000011
【図５ｂ】
2007508918.tif 000012
【図８】
2007508918.tif 000013
【図９】
2007508918.tif 000014
【図１０】
2007508918.tif 000015
【国際調査報告】
2007508918.tif 000016
2007508918.tif 000017