(57)【要約】【課題】酸素の溶解効率を向上するとともに、ミスト状の酸素水として供給する。【解決手段】密閉容器１２と、密閉容器１２に接続された酸素供給手段１０と、粒径が１〜１０μｍのミストを発生するミスト発生部１４を備え、ミスト発生部１４で発生したミストと酸素供給手段１０から供給した酸素を密閉容器１２内部で混合して溶解することにより、微細なミストとなって霧化されるため表面積が大きくなると共に沈降しにくいことから、酸素との溶解効率を向上することができる。また、ミストの状態で酸素水を噴霧供給することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、前記密閉容器に接続された酸素供給手段と、粒径が１〜１０μｍのミストを発生するミスト発生部とを備え、前記ミスト発生部で発生したミストと前記酸素供給手段から供給した酸素を密閉容器内部で混合して溶解するようにした酸素水生成装置。
【請求項２】
ミスト発生部は、超音波振動子を具備した超音波霧化装置によりミストを発生するようにした請求項１記載の酸素水生成装置。
【請求項３】
超音波振動子を密閉容器の底部に設けた請求項２記載の酸素水生成装置。
【請求項４】
密閉容器は、貯留した貯留水の水面より下側に酸素水取り出し口を設けた請求項３記載の酸素水生成装置。
【請求項５】
密閉容器は、貯留した貯留水の水面より上側に酸素水取り出し口を設けた請求項３記載の酸素水生成装置。
【請求項６】
酸素供給手段は、酸素ボンベとした請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素水生成装置。
【請求項７】
酸素供給手段は、酸素富化膜とポンプで構成した請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素水生成装置。
【請求項８】
ポンプは、密閉容器内の圧力を１．５〜５．０ａｔｍに加圧できるようにした請求項７記載の酸素水生成装置。
【請求項９】
酸素供給手段は、一対の電極で挟まれた金属酸化物の固体電解質と近傍に設けたヒータで構成した請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料水、サウナ、美容等の用途に向けて、酸素を溶存させた酸素水をバルク体状あるいはミスト状に生成する酸素水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸素水を生成する装置としては、バブリングにより生成する方式の他に、分裂させた液滴に酸素を接触させて溶解する方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、特許文献１に記載された従来の酸素水生成装置の断面図を示すものである。また、図５は、従来の酸素水生成装置の斜視図を示すものである。図４及び図５に示すように、酸素水生成装置は水道やポンプなどの水源２から水槽３へ給水する給水路４中に設けられている。酸素水生成装置は耐圧容器５によって作られている。
【０００４】
すなわち、耐圧容器５の上部には酸素源６に連なる酸素パイプ７と給水路４をなす給水パイプ４ａとが接続されている。耐圧容器５の底部には水槽３へ通じる送水パイプ９の取水口が開口している。前記酸素パイプ７に付設した減圧弁７ａと後述する上昇管９ａとの相互作用により耐圧容器５内は圧力が０．２Ｋｇ／ｃｍ２の酸素雰囲気となるよう設定する。
【０００５】
耐圧容器５に接続された給水パイプ４ａは耐圧容器５の頂部に下向きに開口しており、耐圧容器５内の上方には給水パイプ４ａの直下に噴出した水を滴下するための滴下手段８である円錐形の多孔円板８ａが設けられている。多孔円板８ａには、全体的に多数の小孔８ｂが設けられている。
【０００６】
よって、上記給水パイプ４ａから噴出した水は、まず、円錐形多孔円板８ａの頂部に当たって円周方向へ分散し、周囲に向けて流れる途中で多数設けられた小孔８ｂから滴状になって落下していく。多孔円板８ａを経て落下する水は滴状あるいは粒状となって表面積が増し、酸素との接触機会が増す上に耐圧容器５内は大気圧より高い酸素雰囲気となっていることから酸素の水への溶解が促進される。
【０００７】
送水パイプ９は耐圧容器５の底部へ落下した水を水槽３へ還流させるもので、耐圧容器５の底部へ落下した水は、耐圧容器５内の酸素の圧力と水槽３内の圧力との差圧によって上昇管９ａ内を上昇し、水平管９ｂと降下管９ｃを経て自重で水槽３内へ落下していく。
【特許文献１】特開平６−９０６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記従来の酸素水生成装置の構成では、給水パイプ４ａから噴出した水を多孔円板８ａを経て液滴として耐圧容器５内を落下していく。このときの液滴の粒径は１〜１０ｍｍ程度であり表面積が大きい。また、粒径が大きい為落下し易く耐圧容器５の底部にバルク状態で溜まりやすいことから、液滴状態で酸素と接触する時間が短く、酸素の溶解効率が低いという課題を有していた。また、バルク体の酸素水を供給することはできるが、ミスト状の酸素水は供給することはできない為、サウナあるいは美容関連用途には適用できないという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、給水された水に対する酸素の溶解効率を向上すると共に、ミスト状の酸素水を供給することでき、サウナあるいは美容関連用途にも適用することができる酸素水生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の酸素水生成装置は、粒径が１〜１０μｍのミストを発生するミスト発生部を備え、ミスト発生部で発生したミストと酸素供給手段から供給した酸素を密閉容器内部で混合して溶解するようにしたものである。
【００１１】
これによって、給水された水は粒径が１〜１０μｍの微細なミストとなって霧化されるため、多孔円板を通過して出てくる液滴に比べ表面積が大きくなる。また、沈降しにくいことから、ミスト状態で酸素と接触する時間が長くなるため、酸素との溶解効率を向上することができる。
【００１２】
また、微細なミストであることから、酸素が溶存したミストは沈降しにくいため、ミストの状態で外部へ放出することができる。そして、このミストは微細であるため濡れにくいことから、顔や頭皮に当てても使用感に優れ、美容やサウナ関連用途に適用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の酸素水生成装置は、給水された水に対する酸素の溶解効率を向上することができると共に、ミスト状の酸素水として供給することでき、サウナあるいは美容関連用途に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、密閉容器と、前記密閉容器に接続された酸素供給手段と、粒径が１〜１０μｍのミストを発生するミスト発生部とを備え、前記ミスト発生部で発生したミストと前記酸素供給手段から供給した酸素を密閉容器内部で混合して溶解するようにしたことにより、給水された水は粒径が１〜１０μｍの微細なミストとなって霧化されるため、多孔円板を通過して出てくる液滴に比べ表面積が大きくなる。また、沈降しにくいことから、ミスト状態で酸素と接触する時間が長くなるため、酸素との溶解効率を向上することができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明のミスト発生部は、超音波振動子を具備した超音波霧化装置によりミストを発生するようにしたことにより、安定して粒径１〜１０μｍのミストを発生することができるため、酸素水を安定して生成することがきると共に、外部へ均一なミストを安定し供給することができる。
【００１６】
第３の発明は、特に、第２の発明の超音波振動子を密閉容器の底部に設けたことにより、霧化したミストは酸素と接触して溶解するともに、密閉容器内に貯留した水は、酸素が溶解したミストが沈降すると共に、超音波による水面から立った水柱が水面を叩いて酸素と攪拌して溶解することとなり、ミストと貯留水の両方を酸素水として供給することができる。
【００１７】
第４の発明は、特に、第３の発明の密閉容器は、貯留した貯留水の水面より下側に酸素水取り出し口を設けたことにより、酸素水の貯留水を外部に取り出して供給することができるので、飲料あるいは化粧水用途に適用することができる。
【００１８】
第５の発明は、特に、第３の発明の密閉容器は、貯留した貯留水の水面より上側に酸素水取り出し口を設けたことにより、酸素水のミストを外部に取り出して供給することができるので、サウナあるいは理美容用途に適用することができる。
【００１９】
第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明の酸素供給手段は、酸素ボンベとしたことにより、酸素ボンベに封入する酸素濃度により用途に応じた溶存酸素濃度の酸素水を簡便に生成して供給することができる。
【００２０】
第７の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明の酸素供給手段は、酸素富化膜とポンプで構成したことにより、３０％濃度の酸素を自家生成することができるので、酸素供給手段の交換作業を必要とせずメンテナンスフリーで約１０ｍｇ／Ｌの溶存酸素濃度の酸素水を生成して供給することができる。
【００２１】
第８の発明は、特に、第７の発明のポンプは、密閉容器内の圧力を１．５〜５．０ａｔｍに加圧できるようにしたことにより、さらに高濃度の２０ｍｇ／Ｌの溶存酸素濃度の酸素水を生成して供給することができ、育毛機器関連用途に適用できる。
【００２２】
第９の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明の酸素供給手段は、一対の電極で挟まれた金属酸化物の固体電解質と近傍に設けたヒータで構成したことにより、１００％濃度の酸素を自家生成することができるので、メンテナンスフリーで、且つ密閉容器内を加圧することなく安全に２０ｍｇ／Ｌ以上の高溶存酸素濃度の酸素水を生成して供給することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における酸素水生成装置の断面図である。図１において、酸素供給手段１０は酸素ボンベであり、酸素濃度９９％に調整されている。そして、酸素供給手段１０はガス配管１１で密閉容器１２の側面に開口して接続され酸素を導入できる構成になっている。密閉容器１２は上部が着脱可能な蓋構造になっており、容器内のガスを置換できるように開閉弁１３が設けられている。密閉容器１２の底部にはミスト発生部１４である超音波振動子が設置されており、電気的に接続された直流電源（図示せず）によって作動する。密閉容器１２には、超音波振動子１４によって霧化が行われる水位Ａに合わせて水を貯留する。そして、その水位より下側に酸素水取り出し口１５を設けており、酸素水取り出し口１５に設けた開閉バルブ１６を開閉することによって、生成した酸素水を外部へ供給できるようになっている。
【００２５】
以上のように構成された酸素水生成装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、密閉容器１２に、水位Ａに合わせて水を貯留して蓋をする。そして、酸素供給手段１０である酸素ボンベから酸素をガス配管１１を通じて密閉容器１２に導入する。このとき、開閉弁１３は開状態にしておき密閉容器１２内の空気を開閉弁１３から追い出し、導入した酸素と置換する。一定時間ガス置換を行った後、開閉弁１３を閉状態にする。
【００２６】
次に、ミスト発生部１４の超音波振動子に直流電源から電圧を印加すると、水中を超音波が伝わり水面から水柱が立ち、その表面から粒径１〜１０μｍのミストが発生する。この発生したミストは微細粒径であるため、表面積が大きく酸素との接触面積が大きい。また沈降しにくいため、表面積の大きいミスト状態を保って酸素と接触することができるため溶解効率が向上する。そして、酸素を溶存したミストはいずれ密閉容器１２の内面に付着して貯留水に戻るか、直接貯留水に戻る。また、超音波による水柱によって貯留水の水面が叩かれるため貯留水は攪拌される。したがって、貯留水自身も酸素との接触溶解が向上する。このようにして、ミストと貯留水の両方の形態を高濃度の溶存酸素水として生成することができる。また、ミスト発生部１４の超音波振動子によってミストを発生しているため、粒度分布のバラツキが小さく安定して粒径１〜１０μｍのミストを発生することができるため、ミスト状態の酸素水を安定して生成することができる。
【００２７】
そして、貯留水の水面Ａより下側に設けられた酸素水取り出し口１５に設けた開閉バルブ１６を開けると、酸素水取り出し口１５から酸素水の貯留水を外部に取り出して供給することができるので、飲料あるいは化粧水用途に適用することができる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態においては、密閉容器１２と、密閉容器１２に接続された酸素供給手段１０と、粒径が１〜１０μｍのミストを発生するミスト発生部１４の超音波振動子を密閉容器１２の底部に備え、貯留水の水面Ａより下側に酸素水取り出し口１５を設けたことにより、給水された水は粒径が１〜１０μｍの微細なミストとなって霧化されるため、液滴に比べ表面積が大きくなる。また、沈降しにくいことから、ミスト状態で酸素と接触する時間が長くなるため、酸素との溶解効率を向上することができる。
【００２９】
また、超音波による水柱によって貯留水の水面が叩かれるため貯留水は酸素と攪拌溶解されるため、ミストと貯留水の両方の形態を高濃度の溶存酸素水として生成することができ、酸素水取り出し口から酸素水の貯留水を外部に取り出して供給することができるので、飲料あるいは化粧水用途に適用することができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における酸素水生成装置の断面図である。図２において、酸素供給手段１０は、ケーシング１７の内部に酸素富化膜１８とポンプ１９が内蔵された機器になっている。酸素富化膜１８とポンプ１９はガス配管１１で接続されており、ガス配管１１の先端は密閉容器１２に開口して繋がっている。また、ケーシング１７は外気を吸入できるようにスリットを設けており外部に開放されている。また、ポンプ１９は、密閉容器内の圧力が２．０ａｔｍに加圧できる能力を有する物を設けている。そして、密閉容器１２は５．０ａｔｍまでの耐圧性を有している。
【００３１】
密閉容器１２には、貯留水の水位Ａより上側に酸素水取り出し口１５を設けており、酸素水取り出し口１５に設けた開閉バルブ１６を開閉することによって、生成した酸素水を外部へ供給できるようになっている。
【００３２】
以上のように構成された酸素水生成装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、密閉容器１２に、水位Ａに合わせて水を貯留して蓋をする。そして、開閉弁１３を開状態で酸素供給手段１０のポンプ１９が運転すると、酸素富化膜１８を介して片方を真空状態に減圧される。
【００３３】
このとき、空気を構成する分子は酸素富化膜１８の中で、溶解、拡散する。通常空気で約７８％構成する窒素より、酸素の方が膜を透過するスピードが約２．５倍速いため、酸素富化膜２７から離脱する時に生成される空気は、通過する前の空気の分子構成より酸素の方が多くなり、３０％以上の高濃度の酸素ガスがガス配管１１を通じて密閉容器１２内へ導入される。
【００３４】
このように、酸素富化膜１８を用いることによって、高濃度酸素を自家生成することができる。密閉容器１２内の空気を開閉弁１３から追い出し、導入した酸素と置換した後、開閉弁１３を閉状態にする。その後も一定時間ポンプ１９の運転を続けると、密閉容器１２内の内圧は２．０ａｔｍまで加圧される。こうして、密閉容器１２内は、３０％濃度の酸素で２．０ａｔｍまで加圧された状態となる。
【００３５】
次に、ミスト発生部１４の超音波振動子に直流電源から電圧を印加すると、水中を超音波が伝わり水面から水柱が立ち、その表面から粒径１〜１０μｍのミストが発生し、このミストが酸素と接触して溶存する。このとき、加圧状態で酸素を溶解するので、３０％濃度の供給酸素でもミストの溶存酸素濃度は２０ｍｇ／Ｌの高濃度の酸素水を生成することができる。
【００３６】
そして、密閉容器１２において、貯留水の水面Ａより上側に設けられた酸素水取り出し口１５に設けた開閉バルブ１６を開けると、酸素水取り出し口１５から酸素水のミストを外部に取り出して供給することができるので、サウナあるいは美容機器関連用途に適用できる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態においては、酸素供給手段１０は、酸素富化膜１８とポンプ１９とから構成してポンプ１９は２ａｔｍまで加圧できる能力を有し、密閉容器１２において、貯留水の水面Ａより下側に酸素水取り出し口１５を設けたことにより、自家生成で高濃度酸素を供給し、加圧状態で酸素を溶解させるので、さらにメンテナンスフリーで２０ｍｇ／Ｌの高濃度の酸素水を生成することができる。また、ミスト状態で酸素水を外部に取り出して供給することができるので、サウナあるいは美容機器関連用途に適用できる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、ポンプ能力が２ａｔｍまで加圧できるものにしたが、さらに加圧できるポンプを設置することによって、２０ｍｇ／Ｌ以上の高濃度の酸素水のミストを供給することができる。
【００３９】
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における酸素水生成装置の断面図である。図３において、酸素供給手段１０は、容器２０に内蔵された固体電解質２１は、金属酸化物の焼結体を平板状に成型したものであり、これを挟み込むように表面に電極膜２２が酸素イオン伝導性を発現するように結合されている。電極膜２２には導線を介して電解質用電源２３が接続されている。そして、固体電解質２１は空間区画部材２４で容器２０の内壁に保持されており、容器内を正極側と負極側に仕切っている。固体電解質２１の下部近傍には、これを加熱するためのヒータ２５が導線を介してヒータ用電源２６と接続して設けられている。容器２０の下部には外部に開口したスリット２７が設けられており、外気を導入できる構成になっている。
【００４０】
酸素供給手段１０の容器２０の上部は開口しており、ガス配管１１に接続されている。そして、ポンプ１９を経由してガス配管１１は密閉容器１２に開口して接続されている。
【００４１】
以上のように構成された酸素水噴霧装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、密閉容器１２に、水位Ａに合わせて水を貯留して蓋をする。そして、開閉弁１３を開状態で酸素供給手段１０のヒータ用電源２６によってヒータ２５に通電すると、固体電解質２１は動作温度６００℃まで加熱される。そして、イオン伝導可能な温度に達した時点で、電解質用電源３２より電極膜３１を介して固体電解質２１に電圧を印加すると、電極膜２２の内下側の負電極側の表面近傍の酸素が電気化学反応によって負電極側から固体電解質２１の内部を酸素イオンとして、上側の正電極側へと移動し表面から酸素のみが放出される。そして、この１００％濃度の酸素ガスがガス配管１１に流入し、ポンプ１９を通じて密閉容器１２内へ導入される。
【００４２】
このように、固体電解質２１を用いることによって、１００％濃度の酸素ガスを自家生成することができる。こうして、密閉容器１２内の空気を開閉弁１３から追い出し、導入した酸素と置換した後、開閉弁１３を閉状態にする。このとき、密閉容器１２内は、内圧１ａｔｍで１００％濃度の酸素で満たされた状態となる。したがって、密閉容器１２内を加圧しなくても高濃度の酸素水を得ることができ、安全である。
【００４３】
そして、この１００％濃度の酸素ガスがミスト発生部１４で霧化したミストと密閉容器１２内で混合して溶解する。このとき、ミストの溶存酸素濃度は２０ｍｇ／Ｌ以上の高濃度の酸素水を生成している。
【００４４】
そして、密閉容器１２において、貯留水の水面Ａより上側に設けられた酸素水取り出し口１５に設けた開閉バルブ１６を開けると、酸素水取り出し口１５から高濃度の酸素水のミストを外部に取り出して供給することができる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態においては、酸素供給手段１０は、固体電解質２１とヒータ２５を用いることによって、１００％濃度の酸素ガスを自家生成するため、加圧することがなく安全にメンテナンスフリーでより溶存酸素濃度の高い酸素水のミストを噴霧供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる酸素水噴霧装置は、給水された水に対する酸素の溶解効率を向上することができると共にミスト状の酸素水として供給することできるため、野菜の保鮮、栽培等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１における酸素水生成装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態２における酸素水生成装置の断面図
【図３】本発明の実施の形態３における酸素水生成装置の断面図
【図４】従来の酸素水生成装置の断面図
【図５】従来の酸素水生成装置の斜視図
【符号の説明】
【００４８】
１０  酸素供給手段
１２  密閉容器
１４  ミスト発生部
１５  酸素水取り出し口
１８  酸素富化膜
１９  ポンプ
２１  固体電解質
２５  ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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