(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成に基づき、粉末状物質等の異物を混入させることなく酸素を発生させることができる酸素発生装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、過酸化物の水溶液３１を貯留する過酸化物貯留部３と、前記過酸化物の水溶液３１を加熱する加熱部４とを備えたことを特徴としている。【選択図】  図１
2004323243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過酸化物の水溶液を貯留する過酸化物貯留部と、前記過酸化物の水溶液を加熱する加熱部とを備えた
ことを特徴とする酸素発生装置。
【請求項２】
前記過酸化物が、過酸化水素、過酸化水素付加物、炭酸ナトリウム・過酸化水素化物のいずれかである
請求項１に記載の酸素発生装置。
【請求項３】
前記過酸化物の水溶液中に安定剤が添加されている
請求項１または２に記載の酸素発生装置。
【請求項４】
前記安定剤として、エチルアルコール、フィチン酸、硫酸、およびクエン酸の少なくとも一つが用いられる
請求項３に記載の酸素発生装置。
【請求項５】
前記安定剤として、可溶化剤が用いられる
請求項３に記載の酸素発生装置。
【請求項６】
前記安定剤として、非イオン・エーテル型界面活性剤を主成分とする、陰イオン界面活性剤との配合品が用いられる
請求項３に記載の酸素発生装置。
【請求項７】
前記加熱部を用いて前記過酸化物の水溶液を加熱する際の加熱温度が、８０℃〜１１０℃である
請求項１から６のいずれか１項に記載の酸素発生装置。
【請求項８】
過酸化物の水溶液を加熱し、水蒸気と酸素とを遊離させて酸素を発生させる
ことを特徴とする酸素発生方法。
【請求項９】
前記過酸化物の水溶液中に安定剤を添加する
請求項８に記載の酸素発生方法。
【請求項１０】
前記過酸化物の水溶液を７０℃〜１００℃に加熱する
請求項８または９に記載の酸素発生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長期間、連続的に、安定して酸素を発生させることができる、酸素発生装置および酸素発生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、酸素を発生させる装置としては、例えば、携帯可能な袋状容器を二つに区画して、一方の袋に水を封入し、他方の袋に粉末状の炭酸ナトリウム・過酸化水素化物と粉末状の触媒とを充填した構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記のように構成された酸素発生装置においては、使用時に、両方の袋の間（区画した部分）を開いて、一方の袋内の水を他方の袋内の粉末状の炭酸ナトリウム・過酸化水素化物および触媒に接触させることによって、酸素を発生させている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１４０１４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にかかる酸素発生装置には、次のような問題があった。
【０００６】
従来技術にかかる酸素発生装置は、短時間に大量の酸素を発生させることを目的としたもので、触媒としては、二酸化マンガン、塩化マンガン等が使用される。そして、このような構成の酸素発生装置を用いて、すなわち炭酸ナトリウム・過酸化水素化物と二酸化マンガン等の触媒と水とを接触させて酸素を発生させる場合には、発生した酸素中に粉末状の炭酸ナトリウム・過酸化水素化物が混入するおそれがあるという問題があった。
【０００７】
上記従来技術にかかる酸素発生装置にて得られた酸素は、災害時や運動後等に体内に吸引することを目的とするため、酸素中に粉末状の炭酸ナトリウム・過酸化水素化物が混入することは好ましくない。そこで、従来技術においては、これを防止するため、すなわち炭酸ナトリウム・過酸化水素化物の粉末を除去するためにフィルタを設ける必要がある。
また、上記従来技術にかかる酸素発生装置は、使用後に装置全体が廃棄されるように構成されているため、フィルタやその他の部分にあまり大きなコストを掛けることはできない。しかし、上述した酸素中の粉末状の炭酸ナトリウム・過酸化水素化物を可能な限り完全に除去するためには、フィルタ等のコストが大となり、そのために酸素発生装置全体としてのコストも高くなる。仮に、フィルタ等のコストを抑えると、フィルタの除去能力が不十分となって好ましくない。
以上のことから、上記従来技術においては、炭酸ナトリウム・過酸化水素化物等の粉末を完全に除去するための高性能フィルタが必須であるから、その分だけ装置の構造が複雑化し、コストアップにつながるという問題があった。
【０００８】
さらに、上記従来技術にかかる酸素発生装置は、炭酸ナトリウム・過酸化水素化物や触媒を粉末状にて使用するように構成されているため、酸素発生時点での立ち上がりが遅く、粉末状粒子の大きさにばらつきがあって、反応速度が安定しないという問題があった。しかも、この粉末状粒子の大きさ（粒子径）は、いくら細かく粉砕したとしても、分子レベルと比較すると極めて大きなものである。そして、上記反応速度は、各反応物質の分子レベルでの反応に起因するため、「粉末状」のものを使用する限り、この問題（反応速度の問題）を解決することは殆ど不可能に近く、従来技術にかかる酸素発生装置を用いて、安定した酸素の供給を行うことは困難であるという問題があった。
【０００９】
また、他の一般に実用化された方法として、水の入った容器に粒状の炭酸ナトリウム・過酸化水素化物と触媒としての粉末の塩化マンガンとを添加し攪拌して、酸素を発生させる方法が知られている。この方法を用いた酸素発生装置は、市場に多く販売されているが、この方法も二成分の粒状物と粉末物とを水に添加しなければならないため手間がかかる。加えて、このような装置は、大量の酸素を発生させることはできるが、長期間持続して酸素を発生させることができないという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであって、比較的簡単な構成に基づき、粉末状物質等の異物を混入させることなく酸素を発生させることができる酸素発生装置および酸素発生方法を提供することを課題とする。また、本発明は、長期間、連続的に、安定して酸素を発生させることができる酸素発生装置および酸素発生方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記課題を解決するための本発明にかかる酸素発生装置は、過酸化物の水溶液を貯留する過酸化物貯留部と、前記過酸化物の水溶液を加熱する加熱部とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、前記加熱部を用いて前記過酸化物の水溶液が加熱され、水蒸気と酸素とが遊離することによって、酸素が発生する。つまり、この酸素発生装置によれば、従来技術のように粉末状物質等を用いる必要がないため、粉末状物質等の異物を混入させることなく酸素を発生させることができる。よって、フィルタ等も不要となるから、比較的簡単に低コストにて、酸素発生装置を構成することができる。また、液体（過酸化物の水溶液）を加熱することによって酸素を発生させる構成であるため、先の従来技術と異なり、反応速度を安定させることができる。すなわち、この加熱部の温度制御を行うことによって、酸素の発生量および発生時間等を容易にコントロールすることができる。
【００１３】
また、本発明にかかる酸素発生装置においては、前記過酸化物が、過酸化水素、過酸化水素付加物、炭酸ナトリウム・過酸化水素化物のいずれかである構成が好ましい。
【００１４】
さらに、本発明にかかる酸素発生装置においては、前記過酸化物の水溶液中に安定剤が添加されている構成が好ましい。
この好ましい構成によれば、前記安定剤を添加したことによって、前記過酸化物の水溶液は常温においても分解されにくくなる。つまり、前記加熱部によって、前記過酸化物の水溶液が所定の温度にまで加温された場合にのみ、酸素を発生させることができるため、前記加熱部を適宜調節することによって、長期間、連続的に、安定して酸素を発生させることができる。
前記安定剤としては、例えば、エチルアルコール、フィチン酸、硫酸、およびクエン酸の少なくとも一つが用いられる。また、安定剤としては、可溶化剤が用いられることが好ましい。さらに、安定剤としては、「非イオン・エーテル型界面活性剤を主成分とする、陰イオン界面活性剤との配合品」が用いられることがより好ましい。
【００１５】
また、本発明にかかる酸素発生装置においては、前記加熱部を用いて前記過酸化物の水溶液を加熱する際の加熱温度が、８０℃〜１１０℃である構成が好ましい。
前記加熱温度が８０℃よりも低い場合には、十分な加熱蒸散を得ることができない。また、前記加熱温度が１１０℃よりも高い場合には、前記酸素発生装置を構成する吸い上げ芯等の周辺の構成要素が焦げる等する場合がある。そこで、本発明においては、上記の通り、前記加熱部の設定温度として、８０℃〜１１０℃を採用することが好ましい。
【００１６】
さらに、上記課題を解決するための本発明にかかる酸素発生方法は、過酸化物の水溶液を加熱し、水蒸気と酸素とを遊離させて酸素を発生させることを特徴としている。
また、本発明にかかる酸素発生方法においては、前記過酸化物の水溶液中に安定剤を添加することが好ましい。
さらに、本発明にかかる酸素発生方法においては、記過酸化物の水溶液を７０℃〜１００℃に加熱することが好ましい。また、必要に応じて、８０℃〜１００℃に加熱することが、より好ましい。ここで、水溶液加熱時の上限温度を「１００℃」としているのは、本発明にて使用する水溶液の沸騰温度が「１００℃」だからである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態にかかる酸素発生装置の概略断面図を示したものである。また、図２は、図１の酸素発生装置を成すヒータおよびその近傍の概略斜視図を示したものである。
【００１９】
これらの図に示すように、本実施形態にかかる酸素発生装置１は、容器２、この容器２内に設けられたボトル３（本発明の「過酸化物貯留部」に相当）、容器２内のボトル３近傍に設けられたヒータ４（本発明の「加熱部」に相当）等を用いて構成されている。
【００２０】
容器２は、椀形に構成された外容器２１と、この外容器２１の内部に設けられた内容器２２とを用いて構成されており、外容器２１の頂部には蒸散孔２１ａが開孔されている。
また、内容器２２は、外容器２１との接合部分を有する外壁部２２ａと、この外壁部２２ａの下端にドーナツ状に連設され、設置面との間に空気流通路を形成する底壁部２２ｂと、この底壁部２２ｂの内側端から立ち上がり、上端にボトル３を支持する支持部２２ｄを設けた内壁部２２ｃとを用いて構成されている。また、この内容器２２においては、支持部２２ｄの内周面にめねじ部が形成されており、このめねじ部とボトル３に設けられたおねじ部とを螺合させることによって、支持部２２ｄにおけるボトル３の支持がなされる。さらに、内壁部２２ｃには、その下側部分に複数の通気孔２２ｅが設けられている。
【００２１】
上記のように、容器２を成す支持部２２ｄにて支持されているボトル３には、加熱されることによって酸素を発生し得る過酸化物の水溶液（以下、単に「水溶液」という。）３１が貯留されている。すなわち、ボトル３は、水溶液３１を貯留して容器２内部に設けられるべく構成されたものであり、その口部３２の外周面には支持部２２ｄのめねじ部に螺合可能なおねじ部３２ａ（図２参照）が形成されている。
【００２２】
本実施形態にて用いられる「過酸化物」としては、例えば、過酸化水素、過酸化水素付加物、炭酸ナトリウム・過酸化水素化物（過炭酸ソーダ）等があげられる。また、この「過酸化物の水溶液」中には、後に詳細に説明するように、「安定剤」を添加することが好ましく、かかる「安定剤」としては、例えば、エチルアルコール、フィチン酸、硫酸、クエン酸、界面活性剤（例えば、可溶化剤として用いられる陰イオン界面活性剤等）等があげられる。
【００２３】
また、このボトル３には、貯留されている水溶液３１を吸い上げるための吸い上げ芯３３が設けられており、口部３２の内周には、この吸い上げ芯３３を支持して固定するための芯支持部３４が着脱可能に設けられている。
吸い上げ芯３３は、繊維を束ねて構成されており、一端部３３ａがボトル３に貯留された水溶液３１に浸漬し、他端部３３ｂがボトル３から突出してヒータ４内に位置するように設けられている。吸い上げ芯３３は、毛細管現象を利用してボトル３内の水溶液３１を他端部３３ｂ側に吸い上げるものである。
なお、本実施形態においては、上述したように、口部３２の外周面に設けられたおねじ部３２ａが支持部２２ｄのめねじ部に螺合してボトル３が支持部２２ｄに支持されるように構成されているため、ボトル３内の水溶液３１が無くなった場合は、これらの螺合状態を解除することによって、簡単に他のボトル３との交換を行うことができる。
【００２４】
ヒータ４は、リング状に構成されており、その開口部４ａは、所定の間隔を有した状態で吸い上げ芯３３の他端部３３ｂを挿通させ得る大きさに形成されている。このリング状のヒータ４は、内容器２２に固定されたヒータ支持部４１を用いて、ボトル３の上方位置に設けられている。すなわち、本実施形態においては、口部３２から吸い上げ芯３３が突出したボトル３を、内容器２２の下方から支持部２２ｄに取り付けた（螺合させた）際に、吸い上げ芯３３の他端部３３ｄが開口部４ａに挿通する位置に、ヒータ４がヒータ支持部４１を用いて設置されている。
また、ヒータ４には、電力供給用の電源コード４２が設けられており、この電源コード４２は、容器２の外部に導出され、例えばＡＣ１００Ｖの電源に接続するプラグ４３に接続されている。
【００２５】
以上のように構成された酸素発生装置においては、まず、プラグ４３および電源コード４２を介してヒータ４に通電され、ヒータ４が所定の温度にまで上昇させられる。吸い上げ芯３３の他端部（上端部）３３ｂには、毛細管現象によってボトル３内の水溶液３１が吸い上げられているため、ヒータ４の温度が上昇することによって、吸い上げ芯３３の他端部３３ｂに吸い上げられた水溶液３１が加熱されることとなる。そして、この他端部３３ｂにおいて、水溶液３１は順次加熱されて蒸発することとなる。
【００２６】
そして、容器２を成す底壁部２２ｂが、設置面との間に空気流通路を形成すべく構成されているため、この空気流通路からの空気は、内容器２２の内側から通気孔２２ｅを介して内容器２２の外側（すなわち、外容器２１の内側）に入り、ヒータ４で加熱される。加熱された空気は、水溶液３１の蒸気と共に、蒸散孔２１ａから容器２外に拡散することとなる。
【００２７】
より具体的には、過酸化物の水溶液は、吸い上げ芯３３の他端部（上端部）３３ｂにおいてヒータ４で加熱され、この加熱によって、かかる水溶液には下式のような反応が起こる。なお、ここでは、過酸化物として過酸化水素を用いる場合（３％過酸化水素水溶液を用いる場合）について示す。
２Ｈ２Ｏ２  →  ２Ｈ２Ｏ  ＋  Ｏ２
【００２８】
つまり、過酸化水素の水溶液は、上式に示す通り、加熱されることによって水（水蒸気）と酸素とに分解され、本実施形態においては、この水蒸気と酸素とが、加熱された空気と共に、蒸散孔２１ａから容器２外に拡散される。すなわち、本実施形態にかかる酸素発生装置においては、過酸化水素の水溶液を加熱蒸散させて、水蒸気と酸素とを遊離させることによって、酸素を発生させている。
【００２９】
この際、加熱蒸散させる際の加熱温度（ヒータ４の設定温度）としては、例えば、８０℃〜１１０℃程度であることが好ましい。ヒータ４の設定温度をこのような加熱温度範囲としているのは、加熱温度が８０℃よりも低い場合には、十分な加熱蒸散を得ることができず、加熱温度が１１０℃よりも高い場合には、吸い上げ芯３３等の周辺の構成要素が焦げるおそれがあるからである。そして、このヒータ４を用いて、水溶液３１は、７０℃〜１００℃に加熱されることが好ましく、さらに、必要に応じて、８０℃〜１００℃に加熱されることが、より好ましい。
本実施形態にかかる酸素発生装置においては、水溶液３１を加熱する加熱部として電気式のヒータ４を用いているため、加熱温度を上記のような温度範囲内に容易に設定および調整することができる。
【００３０】
また、本実施形態にて用いた過酸化水素は、常温においても分解されやすいため、水溶液３１中には何等かの安定剤を添加することが好ましい。この安定剤としては、上述したように、エチルアルコール、フィチン酸、硫酸、クエン酸、界面活性剤等の何れかを用いることが可能である。
【００３１】
本実施形態においては、「安定剤」として、非イオン・エーテル型界面活性剤を主成分とする、陰イオン界面活性剤との配合品を用いた。そして、本発明者らは、水溶液３１として３％過酸化水素水溶液を用いる場合においては、この「安定剤」を、１リットルの水溶液３１に対して、０．１ｍｌ〜１０ｍｌ添加することが好ましく、より好ましくは０．５ｍｌ〜５ｍｌ添加することであることに想到した。つまり、本発明者らは、この「安定剤」の添加量が０．１ｍｌより少ない場合には、水溶液３１は安定せず（すなわち常温において分解され）、１０ｍｌを超える場合には発泡してしまい水溶液３１が分散しにくくなることに想到した。
【００３２】
したがって、本実施形態においては、上記技術的思想に基づき、水溶液３１として３％過酸化水素水溶液（１リットル）を用いる場合、上記「安定剤」を２ｍｌ添加した。
【００３３】
以上のように、過酸化水素の水溶液３１中に安定剤を添加することによって、本実施形態にかかる酸素発生装置においては、４０℃の環境温度下であっても、水溶液３１が分解されず安定性を保つことが確認された。つまり、ヒータ４で加熱が行われるまでは、水溶液３１が殆ど分解されないため、ヒータ４の温度制御のみによって、酸素の発生量および発生時間等を容易にコントロールすることができる。
【００３４】
また、本実施形態にかかる酸素発生装置１は、上述したように、ヒータ４を用いて水溶液３１を加熱し、水蒸気と酸素とを遊離させて酸素を発生させるため、従来技術のように粉末状物質等を用いる必要がない。したがって、本実施形態によれば、粉末状物質等の異物を混入させることなく酸素を発生させることができる。よって、従来必要であったフィルタ等も不要となるから、比較的簡単に低コストにて、酸素発生装置１を構成することができる。
【００３５】
また、液体（過酸化物の水溶液）を加熱することによって酸素を発生させる構成であるため、上述した通り、反応速度を安定させ、酸素の発生量および発生時間等を容易にコントロールすることができる。
【００３６】
本実施形態にかかる酸素発生装置１は、以上のように、比較的簡単な構成に基づき、粉末状物質等の異物を混入させることなく、長期間、連続的に、安定して酸素を発生させることが可能であるため、室内環境の浄化を目的として好適に利用可能である。より具体的には、車内に設けることによって、車内の酸素不足による眠気防止や応急時における酸素補給、スポーツ後等の心臓の負担の軽減、酸欠時等における一時的な酸素補給等に用いることが可能である。
また、先にも述べたように、本実施形態にかかる酸素発生装置１は、ヒータ４の温度制御によって、酸素の発生量（酸素濃度）を調整可能であるため、上述した種々の使用時において、必要な濃度の酸素を、より簡単に発生させて補給することができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００３８】
上記実施形態においては、酸素発生装置が水溶液を貯留するボトルとヒータ等とを用いて構成される、比較的小型のものである場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
したがって、例えば、より大量の水溶液を貯留可能であって、より大きな熱源を備えた装置としてもよい。具体的には、一般的に使用されているスチーム式加湿器のようなものに、上述した本実施形態にて使用される水溶液３１等を充填して、酸素発生装置として用いてもよい。
【００３９】
【実施例】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４０】
〈第一実施例〉
炭酸ナトリウム・過酸化水素化物１４ｇを水１００ｍｌに溶かして１２％炭酸ナトリウム・過酸化水素化物水溶液を作り、この水溶液を図１に示した酸素発生装置１を構成するボトル３に１００ｍｌ充填した。そして、ヒータ４に通電し、加熱蒸散温度（吸い上げ芯３３の上端部温度）を８０℃に設定して酸素発生装置１の連続運転を行った。
その結果、酸素発生装置１の近傍の酸素濃度は、２２．４％〜２４．６％となった。
【００４１】
〈第二実施例〉
一般家庭にて殺菌消毒剤として使用されるオキシドール（３％過酸化水素水溶液）を、図１に示した酸素発生装置１を構成するボトルに充填した。そして、ヒータ４に通電し、加熱蒸散温度（吸い上げ芯３３の上端部温度）を８５℃〜９０℃に設定して酸素発生装置１の連続運転を行った。
その結果、酸素発生装置１の近傍の酸素濃度は、２１．９％〜２２．９％となった。
【００４２】
〈第三実施例〉
加熱蒸散を実施可能な一般的な「スチーム式加湿器」の水貯留部に、オキシドール（３％過酸化水素水溶液）を充填した。そして、この加湿器に通電して酸素と水蒸気とを発生させた。なお、加熱蒸散を行う箇所の加熱温度は、水溶液の沸騰温度とした。
その結果、１０分〜６０分後には、加湿器近傍の酸素濃度は、３２％〜３５％程度に上昇し安定した酸素濃度を得ることができた。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、比較的簡単な構成に基づき、粉末状物質等の異物を混入させることなく酸素を発生させることができる酸素発生装置および酸素発生方法を得ることができる。また、本発明によれば、長期間、連続的に、安定して酸素を発生させることができる酸素発生装置および酸素発生方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる酸素発生装置の概略断面図を示したものである。
【図２】図１の酸素発生装置を成すヒータおよびその近傍の概略斜視図を示したものである。
【符号の説明】
１…酸素発生装置、２…容器、３…ボトル、４…ヒータ、２１…外容器、２１ａ…蒸散孔、２２…内容器、２２ａ…外壁部、２２ｂ…底壁部、２２ｃ…内壁部、２２ｄ…支持部、２２ｅ…通気孔、３１…過酸化物の水溶液、３２…口部、３２ａ…おねじ部、３３…吸い上げ芯、３３ａ…一端部、３３ｂ…他端部、３４…芯支持部、４１…ヒータ支持部、４２…電源コード、４３…プラグ
【図１】
2004323243.tif 000003
【図２】
2004323243.tif 000004