JP2002527239A - 組み込み型酸素発生器および酸素注入システムを有する容器詰め水の冷水器 - Google Patents

組み込み型酸素発生器および酸素注入システムを有する容器詰め水の冷水器

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JP2002527239A
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ジュン，ダニエル，ヅィー．
ジュン，ジン，アイ．
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株式会社オーツー テクノロジー ジャパン
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Abstract

(57)【要約】 容器詰め水／蛇口水（水道水）の冷却器および小型酸素発生器システム（１００）を単一コンテナー構造（１０）内において組み合わせた。酸素発生器（１００）は、２個のモレキュラーシーブ床（１２０、１３０）内に有し、圧縮空気を発生するための空気コンプレッサ（３００）を有している。第１のモレキュラーシーブ床（１２０）は、窒素を吸収し、約９５％までの純粋な酸素が、フローメータ（５０）を通過して、拡散器（３２）に至る。この拡散器は、酸素を容器詰め水またはろ過水道水によって供給される浄化飲料水の貯水部（２０）に通す。第１のモレキュラーシーブ床（１２０）が、いっぱいになった後、第２のモレキュラーシーブ床（１３０）が作動して、窒素を吸収し始める。このとき、酸素は、同時にそこを通り、窒素は、第１のモレキュラーシーブから大気中に放出される。第１および第２のモレキュラーシーブ床は、交互に作動する。このシステムは、タイマによってコントロールされた２個の３方向バルブ（１１３、１１５）を使用して継続的に作動するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、冷水器に関し、さらに詳しくは、給水器に酸素を注入するため、組み
込み型酸素発生器を有する容器詰め水／蛇口水（水道水）のための冷水器に関す
る。また本発明は、１９９８年１０月６日に出願された米国仮出願６０／１０４
，５４１の優先権を主張する。
【０００２】 （発明の背景） 生命を維持するための最も重要な要素としては、我々が呼吸している空気が挙げ
られる。よく知られていることであるが、すべての生物は、酸素の継続的な供給
を必要としている。我々が呼吸している空気は、一般的に、約２０％の酸素を含
んでいる。しかしながら、化石試験によると、古代の空気には、今日の汚染され
た空気の約２倍の酸素が含まれていたことがわかっている。純粋な酸素を呼吸す
ることもできるが、これを長く行うと、我々の肺の容量は減少して、健康を害す
るおそれがある。
【０００３】 生きていくための第２の重要な要素は、水である。しかしながら、公共的な給水
は、水を殺菌するために使用された塩素などの毒性化学薬品を実質的に含んでい
る。容器詰めされた水は、その純粋性、化学薬品を含まない点、および水道の水
より味が良い点から、最近では徐々に一般的になりつつある。結果として、冷水
システムが普及する環境にある。
【０００４】 製水会社では、容器詰め段階において、大寸法のプラント発生器を使用して、給
水に濃縮酸素を加えている。しかしながら、この容器詰め水が末端消費者に輸送
されるまでに、酸素はペットボトル中から減少して、酸素添加された給水中の酸
素濃度は、時間が経つにつれて減少する。したがって、輸送時間が長くなり、ま
た在庫時間が長くなればなるほど、容器詰め水中の酸素含有量は減少する。
【０００５】 また、ある製水企業では、容器詰め段階において、過剰の酸素を加えることによ
って、酸素低下の問題を解消しようとしている。しかしながら、過剰の酸素濃度
によって、容器詰め水の湧き水の味が変わる場合もある。また、溶存酸素レベル
が高くなればなるほど、水から出ていく酸素も早くなる。
【０００６】 Ｌａ Ｒａｕｓの米国特許第３，６９２，１８０号、Ｌａ Ｒａｕｓの米国特許
第３，６９９，７７６号、Ｔｒｏｇｌｉｏｎｅの米国特許第３，７２６，４０４
号、Ｚｅｆｆの米国特許第３，８４３，５２１号、Ｓｔｏｐｋａの米国特許第４
，１７６，０６１号、Ｄｅｃｈｅｎｅの米国特許第４，５５２，５７１号、Ｃａ
ｎｆｏｒａの米国特許第４，６３６．２２６号、Ｄｅｃｈｅｎｅの米国特許第４
，６９８，０７５号、Ｓｔａｎｆｏｒｄの米国特許第４，８６９，７３３号、Ｈ
ｕｇｈｅｓの米国特許第５，１０６，４９５号、Ｒａｍｓａｕｅｒの米国特許第
５，１９０，６４８号、Ｍａｔｓｕｉ等の米国特許第５，３６６，６１９号、お
よびＭｏｒａｎ等の米国特許第５，９２８，６１０号が知られている。しかしな
がら、これらの特許のいずれもが、上記したような従来技術にかかる問題のすべ
てを適切に解決できていない。例えば、これらの特許の多くは、給水に酸素では
なく、オゾンを注入している。さらにこれらの特許は、一般に、大きく、複雑で
、しかも／または高価な部品を使用しており、これによって容器詰め水または水
道水のための冷水器としては好ましくはない。
【０００７】 （発明の要約） 本発明の第１の課題は、酸素含有レベルを最大化しつつ、水の発泡性の味を維持
する容器詰め水／蛇口水（水道水）の冷水器中の水に酸素を添加するシステムを
提供することを課題とする。
【０００８】 本発明の第２の課題は、冷却器のコンテナー中に組み込まれる容器詰め水／蛇口
水の冷水器のための小型酸素発生器を提供することである。
【０００９】 本発明の好適な実施例は、貯水部を有する容器詰め水／蛇口水のための冷水器に
酸素発生器および酸素注入器／拡散器を組み込んでいる。一般的な湧き水または
浄水は、約３ミリグラム／リットル、ｍｇ／ｌ（またはパート・パー・ミリオン
、ｐｐｍ）〜７ｍｇ／ｌの溶存酸素を含んでおり、水中の溶存酸素の飽和レベル
は、温度などの条件に依存して約１０ｍｇ／ｌであることが知られている。本発
明を使用すると、約９５％までの純粋な酸素がそこで発生されて、貯水部の水に
注入される。本発明は、水中の溶存酸素レベルを、３０ｍｇ／ｌよりも大きな溶
存酸素（ＤＯ）レベルの「過飽和」（通常の飽和レベルよりも大きいこと）のレ
ベルにまで増大することができる。
【００１０】 本発明の新規性は、酸素発生および水中への酸素注入の両者が、冷却器内で実施
されるということにある。特別な手続や水処理は必要ではない。この装置が導入
される冷却器に入れる水は、冷却器システムが作動するまでは、酸素が添加され
ず、ＤＯレベルにはなっていない。
【００１１】 貯水部への酸素の注入は、拡散器で実施される。この注入は、Ｖｅｎｔｕｒｉ型
ノズル注入器で実施される。本発明のシステムから回収された水を試験してみる
と、ＤＯレベルは４時間以上経過しても過飽和のままであった（これは、一杯の
水を消費するために、通常かかる時間よりもずっと長い）。
【００１２】 本発明のさらなる課題および特徴は、添付する図面に例示される本発明の好適な
実施例の詳細な説明から明らかとなる。
【００１３】 （実施例） 本発明の実施例を詳細に説明する前に、本発明はその他の実施例にも適用できる
ものであり、本発明はここに示される詳細な特定配列に限定されるべきでない点
が理解されたい。また、ここで使用される専門用語は、発明の説明のために使用
されたものであり、本発明を限定するためではない。
【００１４】 図１は、本発明の新規な酸素発生器システム１００の斜視図であり、これは約７
・１／２インチの幅、約９インチの高さ、および約６インチの深さからなる全体
寸法を有しており、これは約１０〜４２インチの高さ、約７〜１８インチの幅、
および約８〜１８インチの深さからなる寸法を有するコンテナー１０に挿入され
るようになっている。
【００１５】 図２は、単一コンテナー１０内における貯水部、冷却コンプレッサ３００、およ
び図１に記載の酸素発生システム１００の側面図である。図３は、矢印Ａに沿う
図２の前面図である。冷却コンプレッサ３００は、Ｌａ Ｒａｕｓの米国特許第
３，６９９，７７６号に記載されるような、典型的な冷却コンプレッサである。
なお、この特許は、本発明に参照として組み込まれる。
【００１６】 図２および３によると、そこに水を収容した貯水部１０は、容器詰め水のコンテ
ナー５を支持するようになっている。また水は、外部浄水ユニットや蛇口給水部
などからの給水源によって供給されるようになっている。さらに、使い捨てフィ
ルタ９を使用して、導入される水を濾過してもよい。冷却システム２００（図５
に詳細に示されるもの）は、貯水部の給水１０を冷却する。酸素発生システム１
００（図４に説明され、示されるもの）は、ライン１０１を介してニードルバル
ブ６０に酸素を供給するようになっており、このニードルバルブは、酸素流を制
御し、さらに、貯水部２０に流れ込む酸素量を視覚的に測定指示する酸素フロー
メータ５０に続いている。メータ５０に続いて発生する酸素は、ミズーリ州のＡ
Ｇインダストリー社製のバクテリアフィルタなどのフィルタ４５を通って供給さ
れて、酸素内のバクテリアが殺菌されるようになっている。次に酸素は、酸素の
逆流を防止するチェックバルブ４０を通過し、その後、拡散器３０に流れて、そ
こで貯水部２０の底部から酸素を注入して給水に酸素を添加するようになってい
る。拡散器３０は、貯水部２０内において酸素の小泡を発生するための小孔を有
している。拡散器は、Ｌａ Ｒａｕｓの米国特許第３，６９２，１８０号および
同第３，６９９，７７６号に記載されており、ここに参照として組み込まれる。
【００１７】 図４は、図１〜３の酸素発生器１００の斜視図である。図４によると、空気コン
プレッサ１１０は、圧縮空気をライン１１１に沿って矢印Ｏ１方向に供給してス
プリッタ１１２に至る。このスプリッタは、空気を２個の３方向バルブ１１３、
１１５に分岐するようになっている。それぞれのバルブは、対応する排出マフラ
１１４、１１６を有している。図５は、３方向バルブ１１３、１１５の制御シス
テムを示している。
【００１８】 このシステムは、セットアップされると、３方向バルブ１１５がまず閉じられ、
バルブ１１３がまず開かれ、そして、圧縮空気が円筒形コンテナー１２０に流さ
れるようになっている。この円筒形コンテナーは、その中に第１のモレキュラー
シーブ床１２５を有しており、円筒形コンテナー１２０内において窒素をトラッ
プするようになっていて、そして酸素は、浄化オリフィス１２２を通ってライン
１４０および混合タンク１５０に流れて、ライン１０１を通って矢印Ｏ３の方向
に流れるようになっている。浄化オリフィス１２２、１３２は、小さな選択孔を
有しており、酸素流を制御するようになっている。これは、平方インチ（ｐｓｉ
）あたり１２ポンド流れるだけの寸法になっている。混合タンク１５０は、円筒
形であり、貯水部として作用して、酸素の圧力をさらに高めるようになっている
。ニードルバルブ６０は、手動でセットされて、１分あたり約．２リットルの流
速で開放するようになっており、ニードバルブおよび混合タンク１５０は、約９
５％までの酸素が流れるようになっている。流速を上げれば、酸素の純度は、９
５％よりも低下する。
【００１９】 図４によると、第１のシーブ床１２５が、窒素でいっぱいになると、排出バルブ
１１３が閉じて、ライン１１１からの圧縮空気は、今度は、３方向バルブ１１５
を通って第２の円筒形コンテナー１３０の方向に流れる。この第２の円筒形コン
テナーは、その内部に第２のモレキュラーシーブ床１３５を有しており、これは
、その円筒形コンテナー１３０内において窒素をトラップするようになっており
、分離された酸素は、浄化オリフィス１３２を通ってライン１４０に行き、さら
に、混合タンク１５０などに流れるようになっている。第２の床１３５が、酸素
と窒素とを分離している時、第１の床は、そこにある窒素を大気中に排出装置１
１６から放出するようになっている。第２の床１３５がいっぱいになった場合、
３方向バルブ１１５は閉じて、ライン１１１、１１２からの圧縮空気は、再び第
１の床１２５に供給される。ここで、第２の床１３５内に含まれる窒素は、排出
マフラ１１６を介して、大気中に発散される。このプロセスは、継続的に繰り返
されて、一定の酸素流をライン１０１に供給する。酸素発生システム１００内の
部品は、非常に小型である。例えば、シリンダ１２０、１３０および混合タンク
１５０は、それぞれ約２インチの直径および７インチの長さを有している。シリ
ンダ１２０、１３０内のモレキュラーシーブ床１２５、１３５の部品は、Ｄｅｃ
ｈｅｎｅの米国特許第４，５５２，５７１号および同第４，６９８，０７５号、
並びにＣａｎｆｏｒａの米国特許第４，６３６，２２６号に記載されている。こ
れらはいずれも、本発明に参照として組み込まれる。先に記載したように、この
新規な酸素発生装置は、約９５％までの純粋な酸素を発生して、これを貯水部の
水に直接注入するようになっている。
【００２０】 図５は、図４の酸素発生システムに使用される３方向バルブのタイマコントロー
ルの概念図２００である。Ａ１１５ＶＡＣ電源は、ホットライン２０２およびニ
ュートラルライン２０４に沿ってタイムスイッチ２３０およびターミナルブロッ
ク２２０に電力を供給する。また、後者は、アクセルファン２３０およびエアコ
ンプレッサ１１０に電力を供給するようになっている。オン‐オフタイマ２４０
は、３方向バルブ１１３および３方向バルブ１１５の作動を制御するようになっ
ている。アクセルファン２３０は、空気をシステム１の外部から空気コンプレッ
サ１１０まで循環させて、空気コンプレッサへの給気を継続させて、新鮮な空気
を送り続けるとともに、装置を冷却している。アクセルファン２３０は、空気が
加熱するのをおさえて、コンプレッサ２３０への空気の取り込みを助ける。タイ
ムスイッチ２３０としては、Ｇｒａｓｓｌｉｎ社によって製造されるＧｒａｓｓ
ｌｉｎ Ｔｉｍｅｒなどの外部デジタル・タイマ・コントロールや、タイムプロ
グラム・エア・コンディショニング・サーモスタット・コントロールなどが挙げ
られる。Ｍは、特に空気圧縮機１１０、アクセルファン２３０および他の電源部
品のための酸素発生器システム１００のスイッチをオンまたはオフする手動電源
を表す。箱２３０のラベル３、４、５は、オン‐オフタイマ２４０を、例えば、
夜は電源をオフにし、ウィークデイ中は電源をオンにするように、選択された時
間に作動するようなプログラムが設定できるようになっている。接触子５に接続
されたスイッチ３は、オフモードであり、接触子４に接続されたスイッチ３は、
オンモードである。オン‐オフタイマ２４０は、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ
ｒ社によって製造されるＡＣＰタイマなどのソリッドステートのタイマである。
オン‐オフタイマ２４０は、３方向バルブ１１３を予め選択しており、圧縮空気
は、約６秒間シーブ床１２５を通過する。このとき、３方向バルブ１１５は、オ
フになっている。６秒後にバルブ１１３は、窒素を床１２５から排出する排出マ
フラ１１４方向に切り替える。１秒後にバルブ１１５は、６秒間だけ作動して、
窒素がシーブ床１３５に吸収されるようになる。この間に、バルブ１１３は、窒
素をシーブ床１２５から排出マフラを介して大気中に全部で７秒間排出する。６
秒間オンになった後、バルブ１１５は、排出モードに切り替わって、今度は、バ
ルブ１１３が、シーブ床１２５によって窒素が再び吸収される状態にする。この
システムは、タイムスイッチ１３０が電源がオンの状態にある時間だけ、継続的
に作動するようになっている。
【００２１】 好適な実施例は、拡散器を使用するものであるが、本発明は、Ｖｅｎｔｕｒｉ型
注入器とともに実施化されてもよい。上記実施例において、拡散器を使用しなく
てもよいが、この場合の水中への酸素飽和は、拡散器またはＶｅｎｔｕｒｉ型注
入器が使用される場合ほど効率的ではない。
【００２２】 本発明は、実施例に基づいて説明され、開示され、例示され、示されたものであ
るが、本発明の概念は、これによって限定されることを意図するものではない。
本発明の開示事項から教示される他の実施例であっても、添付する請求の範囲の
概念を外れることなく、導かれるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の新規な酸素発生器システムの斜視図である。
【図２】 単一コンテナー内における図１に記載の貯水部、冷却部品および酸素発生器シス
テムの側面図である。
【図３】 図２の矢印Ａに沿った前面図である。
【図４】 図１〜３の酸素発生器システムの概念図である。
【図５】 図４の酸素発生器システムにおいて使用される３方向バルブのタイマコントロー
ルの概念図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ２３Ｌ 2/00 Ｂ０１Ｄ 53/04 Ｂ Ｂ０１Ｄ 53/04 Ｃ０１Ｂ 13/02 Ａ Ｃ０１Ｂ 13/02 Ｆ２５Ｄ 11/00 １０２Ｂ Ｆ２５Ｄ 11/00 １０２ Ａ２３Ｌ 2/00 Ｖ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ ，ＺＷ (72)発明者 ジュン，ジン，アイ． アメリカ合衆国、ペンシルヴェニア州 19115、フィラデルフィア、ウィンチェス ター アベニュー 1801、アパートメント デー‐10 Ｆターム(参考） 3L045 AA04 EA03 KA07 LA01 4B017 LC03 LE10 LK02 LP10 LP14 LP15 LT05 4D012 CA05 CB06 CB16 CD10 CE01 CE02 CE03 CF01 CF05 CF10 CH10 4G042 BA14 BB02 BC06

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 単一コンテナー、 前記単一コンテナーによって支持された飲料水を収容するための貯水部、 前記コンテナー内に設けられた前記水を冷却する冷却手段、 前記コンテナー内に設けられた酸素を発生する発生器、および、 前記コンテナー内に設けられた前記水に前記酸素を注入する手段を組み合わせて
    なる小型冷水器および酸素発生器のシステム。
  2. 【請求項２】 前記貯水部は、容器詰め水を含んでいることを特徴とする請求項
    １に記載の小型冷水器。
  3. 【請求項３】 前記注入するための手段は、酸素拡散器からなることを特徴とす
    る請求項１に記載の小型冷水器。
  4. 【請求項４】 前記酸素発生器は、空気圧縮器を有しており、前記空気圧縮器は
    、圧縮空気の窒素と酸素とを分離する手段に供給するようになっていることを特
    徴とする請求項１に記載の小型冷水器。
  5. 【請求項５】 前記窒素と酸素とを分離する手段は、 窒素を吸収するための第１のモレキュラーシーブ床、および、 窒素を吸収するための第２のモレキュラーシーブ床を有しており、前記第１のモ
    レキュラーシーブ床は、前記第２のモレキュラーシーブ床と交互に使用されるこ
    とを特徴とする請求項４に記載の小型冷水器。
  6. 【請求項６】 さらに、前記第１のモレキュラーシーブ床および前記第２のモレ
    キュラーシーブ床で吸収された窒素を排出するための手段を有していることを特
    徴とする請求項５に記載の小型冷水器。
  7. 【請求項７】 さらに、前記第１のモレキュラーシーブ床および前記第２のモレ
    キュラーシーブ床の作動を交替するタイマを有していることを特徴とする請求項
    ５に記載の小型冷水器。
  8. 【請求項８】 さらに、前記第１のモレキュラーシーブ床のための第１の３方向
    バルブ、および前記第２のモレキュラーシーブ床のための第２の３方向バルブを
    有していることを特徴とする請求項５に記載の小型冷水器。
  9. 【請求項９】 前記第１の３方向バルブおよび前記第２の３方向バルブのそれぞ
    れは、吸収された前記窒素を前記第１のモレキュラーシーブ床および前記第２の
    モレキュラーシーブ床から大気中に排出する手段を有していることを特徴とする
    請求項８に記載の小型冷水器。
  10. 【請求項１０】 前記第１のモレキュラーシーブ床および前記第２のモレキュラ
    ーシーブ床のそれぞれは、約５インチよりも小さい直径および約１０インチより
    も短い長さからなる寸法を有していることを特徴とする請求項５に記載の小型冷
    水器。
  11. 【請求項１１】 前記第１のモレキュラーシーブ床および前記第２のモレキュラ
    ーシーブ床のそれぞれは、約２インチの直径および約７インチの長さからなる寸
    法を有していることを特徴とする請求項５に記載の小型冷水器。
  12. 【請求項１２】 前記酸素発生器は、そこで約９５％までの酸素を発生する手段
    を有していることを特徴とする請求項１に記載の小型冷水器。
  13. 【請求項１３】 前記貯水部は、蛇口水道からの源を有していることを特徴とす
    る請求項１に記載の小型冷水器。
  14. 【請求項１４】 さらに、前記源および前記貯水部の間にフィルタを有している
    ことを特徴とする請求項１３に記載の小型冷水器。
  15. 【請求項１５】 前記単一コンテナーは、約１０〜４２インチの高さ、約７〜１
    ８インチの幅、および約８〜１８インチの深さからなる寸法を有していることを
    特徴とする請求項１に記載の小型冷水器。
  16. 【請求項１６】 約１０〜４２インチの高さ、約７〜１８インチの幅、および約
    ８〜１８インチの深さからなる寸法を有するコンテナー、 前記単一コンテナーによって支持された、浄化された飲料水を収容する貯水部、
    前記コンテナー内に設けられた前記水を冷却する冷却手段、 前記コンテナー内に設けられた約９５％までの酸素を発生する発生器、および、
    前記コンテナー内に設けられた前記水に前記酸素を注入する手段と組み合わされ
    てなる飲料水のための小型冷水器および酸素発生器のシステム。
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