酸素水生成装置

【課題】低濃度の酸素供給源から高濃度の酸素水を短時間で生成し、かつ、酸素供給源の交換メンテナンスを不要とする。
【解決手段】水を貯留する耐圧密閉容器１４と、前記耐圧密閉容器１４に設けた気液攪拌手段１５と、前記耐圧密閉容器１４に外気を供給する酸素供給手段１６とを具備し、前記耐圧密閉容器１４は、前記酸素供給手段１６により所定の圧力に加圧した状態で前記気液攪拌手段１５により貯留した水に酸素を溶解するようにしたものであり、低濃度の酸素ガスの供給でも耐圧密閉容器１４内は加圧された状態となるので、その圧力に比例して貯留水に酸素が溶解して高濃度の酸素水を生成することができる。

【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、酸素を高濃度に溶存させた酸素水を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がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３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。図３に示すように、貯蔵槽１の上部に原料水供給口２、下部に酸素水排出口３が具備されている。また、貯蔵槽１には、酸素供給源から酸素ガスを導入するための導管４が貯蔵槽１に配置され、その先端には、多孔質素材から成るエアストーン５が接続されて底部に配設されている。
【０００４】
貯蔵槽１に原料水供給口２から原料水が供給され、酸素ガスが導管４を通じて導入されると、エアストーン５の多孔質部からは微細な酸素ガスの気泡となり原料水に放出される。酸素ガスの気泡は原料水に拡散され溶存酸素量の多い酸素水が生成する。生成した酸素水は、酸素水排出口３より使用者に供給される。
【特許文献１】特開２００４−２３７２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
酸素水の溶存酸素濃度は、供給される酸素濃度と貯留水と接する雰囲気の圧力に影響される。酸素濃度が高いと溶存酸素濃度は高くなる。また、圧力が高いと溶存酸素濃度が高くなる。
【０００６】
前記従来の酸素水生成装置の構成では、貯蔵槽１は特に密閉性が無い構造であるため、貯留水は供給される酸素濃度のみに依存する。したがって、溶存酸素濃度１０ｐｐｍ以上の高濃度の酸素水を生成するためには５０％以上の高濃度酸素ガスが必要であり、濃度調整された酸素ボンベが必要となる。このため、使用においては、酸素ボンベの交換のメンテナンスが必要であり、利便性に欠けるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低濃度の酸素供給源でも高濃度の酸素水を短時間に生成することができ、かつ、酸素供給源の交換メンテナンスを必要としない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】
【０００８】
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、水を貯留する耐圧密閉容器と、前記耐圧密閉容器に設けた気液攪拌手段と、前記耐圧密閉容器に外気を供給する酸素供給手段とを具備し、前記耐圧密閉容器は、前記酸素供給手段により所定の圧力に加圧した状態で前記気液攪拌手段により貯留した水に酸素を溶解するようにしたものである。
【０００９】
これにより、低濃度の酸素ガスの供給でも耐圧密閉容器内は加圧された状態となるのでその圧力に比例して貯留水に酸素が溶解することによって高濃度の酸素水を生成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の酸素水生成装置は、低濃度の酸素供給源から高濃度の酸素水を短時間に生成することができ、かつ、酸素供給源の交換メンテナンスを不要にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、水を貯留する耐圧密閉容器と、前記耐圧密閉容器に設けた気液攪拌手段と、前記耐圧密閉容器に外気を供給する酸素供給手段とを具備し、前記耐圧密閉容器は、前記酸素供給手段により所定の圧力に加圧した状態で前記気液攪拌手段により貯留した水に酸素を溶解するようにしたことにより、低濃度の酸素ガスの供給でも密閉容器内は加圧された状態となるのでその圧力に比例して貯留水に酸素が溶解することによって高濃度の酸素水を生成することができる。
【００１２】
第２の発明は、特に、第１の発明の酸素供給手段は、吸引ポンプにより外気を吸引して耐圧密閉容器へ供給するようにしたことにより、酸素濃度２１％である空気を密閉容器内に供給して加圧状態で酸素を攪拌溶解することができるので、酸素供給源の交換メンテナンスを必要とせずに酸素水を生成することができる。
【００１３】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の酸素供給手段は、酸素富化膜を有し、吸引ポンプにより吸引した外気を前記酸素富化膜を通して耐圧密閉容器へ供給するようにしたことにより、酸素濃度３０％の酸素ガスを生成することができるので、２０ｐｐｍ以上の高濃度の酸素水を生成することができるとともに、酸素供給源の交換メンテナンスを必要としない高濃度の酸素水生成装置を実現することができる。
【００１４】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の吸引ポンプは、耐圧密閉容器内を１．５〜３．０ａｔｍに加圧するようにしたことにより、密閉容器の耐圧安全性を確保した上で２０ｐｐｍ以上の高濃度酸素水を生成することができる。
【００１５】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の気液攪拌手段は、耐圧密閉容器に所定量の水を貯留したときの水の内部と、水面近傍の少なくとも２箇所を攪拌するようにしたことにより、水面での酸素と貯留水の混合を促進し、水中での酸素の溶解を促進することができるので、高濃度の酸素水を短時間で生成することができる。
【００１６】
第６の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の気液攪拌手段は、耐圧密閉容器に所定量の水を貯留したときの水面近傍に羽形状の回転羽を設け、前記回転羽により水を水面から跳ね上げるように攪拌する構成としたことにより、貯留水が水面上方へ飛散することで酸素と接する表面積が大きくなることによって酸素と貯留水の混合を促進することができるので、さらに高濃度の酸素水を短時間で生成することができる。
【００１７】
第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、耐圧密閉容器内の高濃度の酸素水を噴霧するスプレー式ノズルを設けたことにより、吸引ポンプの圧力でノズルから酸素水を少量噴霧することができるので、育毛器などの酸素水噴霧機器として適用することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
（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、耐圧密閉容器１４は、水を貯留する容器１４ａと、開閉可能な蓋１４ｂとから構成されている。蓋１４ｂを閉めているとき、耐圧密閉容器１４は５．０ａｔｍまでの耐圧構造を確保している。耐圧密閉容器１４内の酸素と貯留水を混合して攪拌する気液攪拌手段１５は、蓋１４ｂの中心に設けられたモータ１５ａと、これに接続されたシャフト１５ｂと、シャフト１５ｂに備えられた羽形状の回転羽１５ｃ、１５ｄとから構成される。ここで、回転羽１５ｃは貯留水の水面近傍を水平面上に回転して攪拌し、回転羽１５ｄは貯留水の下部を攪拌するようになっている。
【００２０】
一方、酸素供給手段１６は、ケーシング１７の内部に酸素富化膜１８と吸引ポンプ１９が内蔵されている。酸素富化膜１８と吸引ポンプ１９は配管２０で接続されており、配管２０の先端は容器１４ａ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１７ａを設けており外部に開放されている。また、吸引ポンプ１９は、密閉容器内の圧力が３．０ａｔｍに加圧できる能力を有している。
【００２１】
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、耐圧密閉容器１４の容器１４ａに所定量の水を貯留して蓋１４ｂを閉める。そして、酸素供給手段１６の吸引ポンプ１９を運転すると、酸素富化膜１８を介して片方を真空状態に減圧される。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１８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％の濃度の酸素ガスが配管２０を通して耐圧密閉容器１４内へ導入される。そして、一定時間吸引ポンプ１９を運転し続けると耐圧密閉容器１４内の圧力は２．０ａｔｍまで上昇し加圧状態になる。
【００２２】
次に、気液攪拌手段１５のモータ１５ａが作動し、シャフト１５ｂと共に回転羽１５ｃ、１５ｄが回転して容器１４ａの貯留水を攪拌する。このとき、回転羽１５ｃは貯留水の水面近傍を水平面上に回転して攪拌するので、耐圧密閉容器１４内に導入された酸素と貯留水の混合が促進される。そして、回転羽１５ｄによって酸素を貯留水全体に均一に溶解される。
【００２３】
ここで、耐圧密閉容器１４内は２．０ａｔｍまで加圧されているので、その圧力に比例して貯留水に酸素が溶解する。酸素供給手段１６から３０％濃度の酸素が供給されると、２０ｐｐｍ以上の高濃度酸素水が生成される。
【００２４】
なお、生成された高濃度酸素水は、蓋１４ｂを開き容器１４ａから気液攪拌手段１５とともに取り外すことにより取り出すことができる。また、蓋１４ｂには安全弁（図示せず）を設けている。
【００２５】
以上のように、本実施の形態においては、水を貯留する耐圧密閉容器１４と、耐圧密閉容器１４に接続された酸素富化膜１８から成る酸素供給手段１６とを具備し、耐圧密閉容器１４内には気液攪拌手段１５として貯留水の内部と水面近傍を水平面上に回転して攪拌する回転羽１５ｃ、１５ｄを設け、耐圧密閉容器１４内は酸素供給手段１６により加圧された状態で気液攪拌手段１５で酸素と水を攪拌溶解することにより、自家生成による低濃度の酸素ガスの供給でも密閉容器内は加圧された状態となるので、その圧力に比例して貯留水に酸素が溶解することによって、酸素供給源の交換を必要とせずに２０ｐｐｍ以上の高濃度の酸素水を短時間で生成することができる。
【００２６】
（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、気液攪拌手段１５は、容器１４ａの側面に設けられたモータ１５ａと、これに接続されたシャフト１５ｂと、シャフト１５ｂに備えられた羽形状の回転羽１５ｅとから構成される。ここで、回転羽１５ｅは水面近傍を水平面に対して垂直面上に回転して攪拌する。また、容器１４ａの側面の貯留水面よりも低い位置に開閉弁２１を介してスプレーノズル２２を設けている。
【００２７】
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、酸素富化膜１８と吸引ポンプ１９を具備した酸素供給手段１６から３０％濃度の酸素が耐圧密閉容器１４内へ導入され、圧力が２．０ａｔｍとなる。
【００２８】
次に、気液攪拌手段１５のモータ１５ａが作動し、シャフト１５ｂと共に回転羽１５ｅが回転し容器１４ａの貯留水を攪拌する。このとき、回転羽１５ｅは貯留水の水面近傍を水平面に対して垂直面上に回転して攪拌するので、貯留水が水面上方へ飛散し酸素と接する表面積が大きくなることによって酸素と貯留水の混合を促進することができる。
【００２９】
そして、開閉弁２１を開けると吸引ポンプ１９の圧力で、スプレーノズル２２から２０ｐｐｍ以上の高濃度酸素水を外部へ少量噴霧することができる。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、気液攪拌手段１５を耐圧密閉容器１４の容器１４ａの側面に設け、容器１４ａの側面にはスプレーノズル２２を設けたことにより、短時間に２０ｐｐｍ以上の高濃度酸素水を噴霧することができるので、育毛器などの酸素水噴霧機器として適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかる酸素水生成装置は、酸素供給源の交換を必要とせず、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ので、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】
【００３２】
【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】従来の酸素水生成装置の断面図
【符号の説明】
【００３３】
１４耐圧密閉容器
１５気液攪拌手段
１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ回転羽
１６酸素供給手段
１８酸素富化膜
１９吸引ポンプ
２１開閉弁
２２スプレーノズル

【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯留する耐圧密閉容器と、前記耐圧密閉容器に設けた気液攪拌手段と、前記耐圧密閉容器に外気を供給する酸素供給手段とを具備し、前記耐圧密閉容器は、前記酸素供給手段により所定の圧力に加圧した状態で前記気液攪拌手段により貯留した水に酸素を溶解するようにした酸素水生成装置。
【請求項２】
酸素供給手段は、吸引ポンプにより外気を吸引して耐圧密閉容器へ供給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】
酸素供給手段は、酸素富化膜を有し、吸引ポンプにより吸引した外気を前記酸素富化膜を通して耐圧密閉容器へ供給するようにした請求項１または２記載の酸素水生成装置。
【請求項４】
吸引ポンプは、耐圧密閉容器内を１．５〜３．０ａｔｍに加圧するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸素水生成装置。
【請求項５】
気液攪拌手段は、耐圧密閉容器に所定量の水を貯留したときの水の内部と、水面近傍の少なくとも２箇所を攪拌するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸素水生成装置。
【請求項６】
気液攪拌手段は、耐圧密閉容器に所定量の水を貯留したときの水面近傍に羽形状の回転羽を設け、前記回転羽により水を水面から跳ね上げるように攪拌する構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸素水生成装置。
【請求項７】
耐圧密閉容器内の高濃度の酸素水を噴霧するスプレー式ノズルを設けた請求項１〜６のいずれか１項に記載の酸素水生成装置。

【図１】