(57)【要約】【課題】中性で溶存酸素が豊富な新規の水を生成する溶存酸素水生成装置を提供する。【解決手段】原料水を貯水する貯水容器１０と、貯水容器１０の底部１０ｂに配設され、中心部材３３に陰極電極３１、陽極電極３２からなる一対の電極を備えた電極部材３０と、電極部材３０に供給する直流電圧に関する各種制御をする制御装置４０とを備え、制御装置４０は、外部電源５０から供給された交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換手段４２と、予め設定された電極部材３０の各電極３１、３２に供給する直流電圧の極性を切り替えるための切替時間を計時し、該切替時間を計時すると、この計時に応じた切替情報を出力する計時手段４３と、計時手段４３から出力された切替情報に基づき電極部材３０の各電極３１、３２に供給する電圧を切り替えて各電極３１、３２の極性を逆転させる極性切替手段４４を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料水を貯水する貯水容器と、該貯水容器の底部に配設され、中心部材に陰極電極、陽極電極からなる一対の電極を備えた電極部材と、該電極部材に供給する電圧に関する各種制御をする制御装置とを備え、前記電極部材に電圧を印加して前記貯水容器内に貯水された原料水を改水する溶存酸素水生成装置であって、
前記制御装置は、
外部電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換手段と、
予め設定された前記電極部材の各電極に供給する前記直流電圧の極性を切り替えるための切替時間を計時し、該切替時間を計時すると、この計時に応じた切替情報を出力する計時手段と、
該計時手段から出力された切替情報に基づき前記電極部材の各電極に供給する電圧を切り替えて前記各電極の極性を逆転させる極性切替手段と、
を備えて構成されることを特徴とする溶存酸素水生成装置。
【請求項２】
前記電極部材は、前記各電極が前記中心部材を中心として一方が時計方向に、他方が半時計方向に、それぞれ所定径を有しながら螺旋状に巻回するような形状で形成され、且つ、前記各電極は互いに接触しないよう前記中心部材の鉛直方向に対して前記各電極の位置が上下になるよう配設されていることを特徴とする請求項１記載の溶存酸素水生成装置。
【請求項３】
前記貯水容器は着脱可能な容器蓋を備え、該容器蓋には前記電極部材によって前記貯水容器内の原料水が改水された際に発生する水素ガスを外部に放出するための通気孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の溶存酸素水生成装置。
【請求項４】
前記計時手段が計時する切替時間を少なくとも１０分以内にすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の溶存酸素水生成装置。
【請求項５】
さらに、前記貯水容器内を照明する照明手段を所要位置に配設したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の溶存酸素水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料水を改水処理し、中性で溶存酸素が豊富な溶存酸素水を生成する溶存酸素水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電解槽内に陰極および陽極からなる電極と、両極間を区画するとともに水中のイオンを自由に通過させるイオン透過分離膜とを設け、この電解槽内に、水道水等の原料水を供給して両極間に直流電圧を印加することにより、水を電気分解する過程で水溶液中の陽イオンが陰極側に移動し、陰イオンが陽極側に移動することを利用して、イオン透過分離膜の陰極側にマグネシウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン等の陽イオンを多く含むアルカリイオン水を生成させ、陽極側に塩素イオン、硫酸イオン等の陰イオンを多く含む酸性イオン水を生成させるようにした電解水生成装置がある（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
この種の電解水生成装置では、陰極（アルカリ電極）と陽極（酸性電極）に直流電圧を印加すると、原料水の中に存在するカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウムなどのミネラル栄養分であるプラスイオンは陰極に引寄せられる。また、塩素、硫酸、硫黄などのマイナスイオンは陽極に引寄せられる。これと同時に、陰極では水素イオンＨ+ が陰極から電子を奪って、水素分子Ｈ2 となり、空気中に逃げていくので、水酸イオンＯＨ- が増加して、水はアルカリ性になる。一方、陽極では水酸イオンＯＨ- が陽極に電子を与えて、酸素分子Ｏ2 となり空気中に逃げていくので、水素イオンＨ+ が増加して、水は酸性になる。そして、この陰極と陽極における電気分解反応を化学方程式で表すと以下のようになる。
陰極：４Ｈ+ ＋４ｅ→２Ｈ2 
陽極：４ＯＨ- →Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋４ｅ
【特許文献１】特開２００３−３９００６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような電解水生成装置を用いた場合、陰極側で生成されたアルカリイオン水はミネラル栄養分を種々含んでいるため飲用水など様々な用途で使用されるが、陽極側で生成された酸性水はほとんどが捨てられてしまうため、経済的ではない。
【０００５】
そして、水は水分子（Ｈ2 Ｏ）同士が互いに水素結合やファンデルワーカスなどの弱い力で結合して水分子集団（クラスター）となり存在している（一般的な水道水や湧水などの水は、通常平均で１５〜２０個程度の水分子のクラスターを形成してなる）。そして、上述したような電解水生成装置を用いて原料水をアルカリイオン水と酸性水とを分離生成する場合、このクラスターが大きいことにより容易に分離できず、電離槽に大きな負担がかかり電解水生成装置の寿命の短命化を招いている。さらに、原料水をアルカリ水と酸性水とに生成分離する際に、電気分解によって電離槽の電極にカルシウム、マグネシウム等のミネラル成分が付着してしまい、これにより電極の機能が低下するという問題も起こっている。
【０００６】
また、近年、水分子集団（クラスター）が小さい、いわゆるクラスター水が人体の代謝機能を改善することが知られてきており、水分子集団（クラスター）を小さくする手段が各種開発されてきている。また、美容健康、ダイエット効果、成人病予防など健康な体づくりや体質改善を目的として溶存酸素が豊富な水が注目されている。
【０００７】
しかしながら、水分子集団（クラスター）を小さくする装置や溶存酸素が豊富な水を生成する装置は、イオン交換膜やフィルタ槽などの他様々な部品を備えて構成されているため装置本体の構造が複雑である。そして、この装置の複雑さにより、装置本体や該装置を用いて生成した水の価格が高くなってしまい、広く普及させることが困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、原料水を効率的に使用するとともに、簡易的な構成で原料水の水分子集団（クラスター）を分断し、且つ、高濃度の溶存酸素量を有する新規の水を生成する溶存酸素水生成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、請求項１記載の溶存酸素水生成装置は、原料水を貯水する貯水容器と、該貯水容器の底部に配設され、中心部材に陰極電極、陽極電極からなる一対の電極を備えた電極部材と、該電極部材に供給する電圧に関する各種制御をする制御装置とを備え、前記電極部材に電圧を印加して前記貯水容器内に貯水された原料水を改水する溶存酸素水生成装置であって、
前記制御装置は、
外部電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換手段と、
予め設定された前記電極部材の各電極に供給する前記直流電圧の極性を切り替えるための切替時間を計時し、該切替時間を計時すると、この計時に応じた切替情報を出力する計時手段と、
該計時手段から出力された切替情報に基づき前記電極部材の各電極に供給する電圧を切り替えて前記各電極の極性を逆転させる極性切替手段と、
を備えて構成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の溶存酸素水生成装置は、前記電極部材は、請求項１記載の溶存酸素水生成装置において、前記各電極が前記中心部材を中心として一方が時計方向に、他方が半時計方向に、それぞれ所定径を有しながら螺旋状に巻回するような形状で形成され、且つ、前記各電極は互いに接触しないよう前記中心部材の鉛直方向に対して前記各電極の位置が上下になるよう配設されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の溶存酸素水生成装置は、請求項１または２記載の溶存酸素水生成装置において、前記貯水容器は着脱可能な容器蓋を備え、該容器蓋には前記電極部材によって前記貯水容器内の原料水が改水された際に発生する水素ガスを外部に放出するための通気孔が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の溶存酸素水生成装置は、請求項１〜３の何れかに記載の溶存酸素水生成装置において、前記計時手段が計時する切替時間を少なくとも１０分以内にすることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の溶存酸素水生成装置は、請求項１〜４に何れかに記載の溶存酸素水生成装置において、さらに、前記貯水容器内を照明する照明手段を所要位置に配設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の溶存酸素水生成装置によれば、貯水された原料水を無駄なく使用し、簡易的な構成で溶存酸素量が豊富で、且つ、水分子集団（クラスター）が分解された中性の溶存酸素水を提供することができる。
【００１５】
また、改水時に使用する電極部材は、各電極が中心部材を中心として時計方向と半時計方向にそれぞれ所定径を有しながら螺旋状に巻回するような形状で形成され、且つ、各電極は互いに接触しないよう中心部材の鉛直方向に対して電極の位置が上下になるよう配設されているため、原料水を効率的良く改水することができる。
【００１６】
さらに、電極部材に印加する電圧の極性を少なくとも１０分以内に逆転させているため、各電極に原料水中のミネラル成分が電極に付着するのを防止し、電極をメンテナンスする手間を省くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明における最良の形態について、添付した図面を参照しながらそれぞれ詳細に説明する。図１は本発明に係る溶存酸素水生成装置を説明するための概略斜視図であり、図２は同装置の概略を説明するための断面図であり、図３は同装置における電極部材を説明するための概略斜視図であり、図４は同装置における制御装置の構成を説明するための概略ブロック図である。
【００１８】
まず、本例の溶存酸素水生成装置の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。図１または図２に示すように、溶存酸素水生成装置１は、貯水容器１０と、出水用コック２０と、電極部材３０と、制御装置４０とを備えて概略構成される。なお、以下の説明で使用する原料水とは、例えば水道水、自然の湧水（ミネラルウォータ）、井戸水などの一般的な水を指す。
【００１９】
貯水容器１０は、例えばガラスなどの貯水した水が外部から見えるように透明で、且つ、原料水の改水時に行われる電気分解によって貯水容器１０本体の組成成分が溶存酸素水中に溶解しない材質で形成されていることが好適である。また、貯水容器１０の上部には、原料水を注ぎ入れるための開口部１０ａが設けられており、原料水の補充を行う際に使用する。また、この開口部を塞ぐための着脱可能な容器蓋１１が具備されている。この容器蓋１１の上部には、貯水容器１０内の原料水を改水する際に発生する水素ガスを容器外に放出するための通気孔１１ａが形成されている。
【００２０】
出水用コック２０は、例えばプラスチックやステンレス鋼などの耐食性に優れた材質で構成されている。出水用コック２０は、貯水容器１０の所定箇所に配設され、具備されたレバー２１を操作して貯水容器１０内の溶存酸素水を出水する際に使用される。
【００２１】
電極部材３０は、チタン製の電極に白金で表面をコーティングした陰極電極３１、陽極電極３２からなる一対の電極が中心部材３３の所定位置に配設されている。陰極電極３１、陽極電極３２は、図３に示すように、原料水を電気分解して改水する際に電極全体で電気分解を効率的に行うため、各電極３１、３２が中心部材３３を中心として一方が時計方向に、他方が半時計方向に、それぞれ所定径を有しながら螺旋状に巻回するような形状で形成され、且つ、各電極３１、３２は互いに接触しないよう中心部材３３の鉛直方向に対して電極の位置が上下になるよう配設されている。また、電極部材３０の下方には、各電極３１、３２に電圧を供給するための電極用プラグ３４が各電極３１、３２に対応して設けられており、制御装置４０と接続されている。
【００２２】
制御装置４０は、溶存酸素水生成装置１を構成する各部を駆動制御を行う装置である。制御装置４０は、図１に示すように電極部材３０への電源供給ＯＮ／ＯＦＦや後述する照明手段４５への電源供給ＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための切替スイッチ４１ａ、４１ｂが設けられており、必要に応じて所定操作して電源ＯＮ／ＯＦＦの切替を行う。そして、図４に示すように、制御装置４０は、電圧変換手段４２と、計時手段４３と、極性切替手段４４と、照明手段４５とを備えて概略構成されている。
なお、本例では電極部材３０への電源供給ＯＮ／ＯＦＦは切替スイッチ４１ａで、照明手段４５への電源供給ＯＮ／ＯＦＦは切替スイッチ４１ｂで行う構成であるが、配置位置などは特に限定されない。
【００２３】
電圧変換手段４２は、例えば商用電源などの外部電源５０から供給された交流（ＡＣ）電圧を直流（ＤＣ）電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換器で構成され、外部電源５０をＡＣ／ＤＣ変換した後、各部に電源供給している。
【００２４】
計時手段４３は、例えばタイマーで構成され、陰極電極３１、陽極電極３２に供給される＋電圧と−電圧を切り替えて各電極３１、３２の極性を逆転させる際の切替時間を計時しており、予め設定された切替時間を計時すると、この計時に応じた切替情報を極性切替手段４４に出力している。なお、この切替時間は、装置の大きさや使用環境に応じて任意に設定することができるが、改水時の電気分解により原料水に含有されたカルシウムやマグネシウムなどのミネラル成分が各電極３１、３２の表面部分に付着しないようにするため、少なくとも１０分以内に設定することが好適である。
【００２５】
極性切替手段４４は、例えばスイッチなどで構成され、電極部材３０の電源プラグ３４と接続されている。極性切替手段４４は、計時手段４３から出力された切替情報に基づき電極部材３０の各電極３１、３２に供給している電圧を切り替えて、各電極３１、３２の極性を逆転させている。
【００２６】
照明手段４５は、例えばＬＥＤなどの照明機器で構成され、貯水容器１０内に照明光を照射するため貯水容器１０の底部１０ｂ近傍に配設されている。照明手段４５は、鑑賞用ディスプレイとして使用する際の照明として使用され、切替スイッチ４１ｂを所定操作することで点灯／消灯を行う。
【００２７】
そして、上述した構成の溶存酸素水生成装置１では、まず貯水容器１０に原料水を貯水した後、切替スイッチ４１ａを操作して電源をＯＮにし、電極部材３０に電源を供給する。そして、外部電源５０から変換した直流電圧を所定間隔で極性を切り替えながら電極部材３０の各電極３１、３２にそれぞれ供給して貯水された原料水を改水し、所定時間経過後に出水用コック２０を操作して改水された溶存酸素水を出水する。また、必要に応じて照明手段４５用の切替スイッチ４１ｂを操作して照明のＯＮ／ＯＦＦを行う。
【００２８】
次に、上述した溶存酸素水生成装置１を用いて生成した溶存酸素水と改水前の原料水との比較実験について説明する。
【００２９】
実験内容としては、原料水として水道水を使用し、電極部材３０に外部電源５０（ＡＣ１００Ｖ）からＤＣ２４Ｖに変換した直流電圧を２０分間印加して原料水の改水を行い、溶存酸素水を生成した。そして、生成した溶存酸素水との比較して、溶存酸素水生成に使用したものと同様式の貯水容器１０に溶存酸素水と同量の原料水を入れたものを比較対象として使用した。また、溶存酸素を計測するための溶存酸素計は「飯島電子工業（株）製のＨＩ９８１２９（コンボ）」を、ｐＨ測定器は「ハンナインスルメンツ・ジャパン株式会社製のＦ−１０２」を用いて、各容器内に貯水さえた水の溶存酸素量とｐＨを測定した。
（原料水）
・ｐＨ：７．２６
・溶存酸素量：７．３ｐｐｍ
（溶存酸素水）
・ｐＨ：７．５７
・溶存酸素量：１４．７ｐｐｍ
【００３０】
上記実験結果から、原料水と本例の溶存酸素水のｐＨは互いに中性の範囲を示しているのに対し、溶存酸素水の溶存酸素量は原料水に比べ約２倍になった。これは、溶存酸素水生成装置１によって原料水の水分子集団（クラスター）が分解されイオン化したことにより（１クラスターあたり平均で５〜７個程度で形成される）、原料水中の溶存酸素量が増大したと考えられる。
【００３１】
このように、上述した溶存酸素水生成装置１は、貯水容器１０に原料水を貯水し、貯水容器１０の底部１０ｂには、各電極３１、３２が中心部材３３を中心として一方が時計方向に、他方が半時計方向に、それぞれ所定径を有しながら螺旋状に巻回するような形状で形成され、且つ、各電極３１、３２は互いに接触しないよう中心部材３３の鉛直方向に対して電極の位置が上下になるよう配設された電極部材３０に直流電圧を印加して貯水された原料水を電気分解して改水する。
これにより、貯水容器１０内に貯水された原料水が各電極３１、３２によって同時に改水されるため、溶存酸素量が豊富で水分子集団（クラスター）が分解された中性の溶存酸素水を生成することができる。
【００３２】
また、電極部材３０は、各電極３１、３２が中心部材３３を中心として一方が時計方向に、他方が半時計方向に、それぞれ所定径を有しながら螺旋状に巻回するような形状で形成され、且つ、各電極３１、３２は互いに接触しないよう中心部材３３の鉛直方向に対して電極の位置が上下になるよう配設されているため、各電極３１、３２全体から均等に、且つ、効率的に改水処理を行うことができる。
【００３３】
さらに、電極部材３０の各電極３１、３２に印加する電圧の極性を少なくとも１０分以内に逆転させているため、各電極３１、３２に原料水中のミネラル成分が電極に付着するのを防止する効果を奏する。
【００３４】
ところで、上述した溶存酸素水生成装置１において、貯水容器１０の形状を六角柱形状の貯水容器１０を例に挙げたが、これに形状限定されることはなく、使用する場所や用途に応じて例えば立方体、直方体、多面体、球体など装置全体の大きさや外観バランスに応じて種々の形状のものを使用することができる。
【００３５】
また、電極部材３０は、上述したような各電極３１、３２が略同等の所定径を有する形状に限定されることはなく、原料水を介する際に均等に、且つ、各電極３１、３２の全体面で電気分解が効率的に行われるような形状であれば電極の径の大きさや形状（例えば板状や棒状）など、貯水容器１０の大きさや形状に応じて適宜選択することができる。さらに、陰極電極３１、陽極電極３２の配設位置は、所定間隔で供給される電圧が逆転するため配設位置が逆であってもよい。
【００３６】
また、上述した溶存酸素水生成装置１は、照明手段４５を点灯／点滅させることにより照明光が貯水容器１０内の溶存酸素水や電気分解で発生した気泡に反射し、視覚的に鑑賞効果を備えた鑑賞用ディスプレイとしても使用することができる。この場合、電極部材３０は、上側に配置する電極を下側に配置する電極よりも小さい径の電極を使用することにより、下側の電極から発生した気泡と上側の電極から発生した気泡とが略環状に混在して液面に向かって上昇するため、鑑賞用ディスプレイとしての視覚的効果がさらに向上する。なお、上述した形態では、照明手段４５は貯水容器１０の底部１０ｂに配設された例で説明したが、照明手段４５から照射された照明光が貯水容器１０内に照射される箇所に配設されていれば、照明手段４５の配置場所は特に限定されない。
【００３７】
さらに、上述した形態では、照明手段４５が制御装置４０内に設けられた構成で説明したが、これに限定されることはなく、例えば制御装置４０と照明手段４５を別体構成とすることもできる。この場合、制御装置４０、照明手段４５の何れかに不具合が生じた場合に、別体であるので故障した部分のみを修理することができ、メンテナンスが容易となり利便性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上述べたことから明らかなように、本発明によって生成された溶存酸素水は、飲用水としての用途に限らず非常に広範囲にわたる様々な水に対して適用することが可能であり、水分子集団（クラスター）がイオン化して細分化した水分子の働きにより、例えば水道水の塩素臭、排水路やトイレのアンモニア臭などを効果的に抑制することができる。
さらに、溶存酸素量が豊富であるため、例えば農業、漁業または工業のような産業で、またはビルや一般の住宅で種々の目的で水を蓄えられる水槽や貯水槽、例えば金魚や熱帯魚等の水棲動物を鑑賞や販売の目的で飼育するための水槽、魚介類や藻類等を養殖するための水槽や貯水池、水泳用または消火用のプール、或いは天然の池や湖沼もしくは人工的な池やダム等の場所で利用した場合に、水が腐敗したりアオコなどの発生を防止することができる。
【００３９】
以上、本願発明における最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る溶存酸素水生成装置を説明するための概略斜視図である。
【図２】同装置の概略を説明するための断面図である。
【図３】同装置における電極部材を説明するための概略斜視図である。
【図４】同装置における制御装置の構成を説明するための概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  溶存酸素水生成装置
１０  貯水容器
２０  出水用コック
３０  電極部材
４０  制御装置
４１ａ、４１ｂ  切替スイッチ
４２  電圧変換手段
４３  計時手段
４４  極性切替手段
４５  照明手段
５０  外部電源
【図１】
2007308764.tif 000003
【図２】
2007308764.tif 000004
【図３】
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【図４】
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