JP2019507487A - 水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置 - Google Patents

Abstract

本発明に係る水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置は、液体容器１および液体容器１の最上部の開口端に係合された蓋体２を含み、蓋体２には高圧吸気管６が設けられており、蓋体２内には流動体チャンバ４１、衝突部品４２および流動体入口４３を含む中核部材４が設けられており、高圧吸気管６の下部ポートは衝突部品４２に対向しており、流動体入口４３は高圧吸気管６の下部ポートと衝突部品４２との間に位置しており、流動体入口４３は流動体チャンバ４１と連通しており、流動体チャンバ４１の下部ポートには下方へ延在する液体導管５が固定するように接続されている。そのため、高圧気体が高圧吸気管６を通過する場合、高速気流は衝突部品４２と衝突し、高速気流が流動体入口４３を通過する場合、流動体入口４３において負圧を発生し、水を液体導管５を介して吸い上げて高速気流と混合し、高速気体に液体分子が携帯された気液混合物を形成し、気液混合物は衝突部品４２と衝突してマイナスイオンを発生する。【選択図】図３

Description

本発明は水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置に関し、医療健康分野に関する。

「空気のビタミン」と呼ばれる酸素マイナスイオンおよびその関連空気マイナスイオンは、近年、非常に注目されており、ある地域のマイナスイオン濃度はすでに該地域の空気品質、住みやすさ程度を評価する重要な指標の一つとなっている。一般的に、物質は分子からなり、分子は原子からなる。原子は負電荷を帯びた電子および正電荷を帯びた原子核からなり、外力作用により、両者が分離するため、物質は電気特性を示し、電子を得た物質は電気陰性を示す。中性分子は固有の安定性を有するため、電子を得にくく、例えば、放射線、紫外線、雷、物理的衝撃またはコロナ放電などの外部作用により、一部の外殻電子は原子核を離れて自由電子を形成し、さらに中性分子に捕獲されマイナスイオンを形成する。その他、一部の電子は捕獲されず、その他の分子を攻撃して該分子を電離させるとともに電子を与え、上記過程を繰り返し、絶えず衝突し捕獲される連鎖反応過程を形成することにより、大量のマイナスイオンを持続的に生成する。人々は、森林、滝、草地などの自然環境を歩く場合、心地よく、清々しく感じるが、それはその中に人の健康に有益なマイナスイオンが沢山含まれているからである。自然環境におけるマイナスイオン濃度は１０万個／ｃｍ^３より高く、都市のビル、オフィスには数十個／ｃｍ^３に過ぎず、もしくは零である。様々な環境において、マイナスイオンは絶えず発生し消失され、最終的にその濃度は一つの安定した範囲に維持される。同様に、マイナスイオンの平均寿命は一般的に数十秒から数分であり、例えば、海岸、森林、草地および滝の周りなどの自然環境においては、その寿命はやや長く、約２０分程度であり、都市におけるその寿命は非常に短く、数秒しかない。研究によれば、マイナスイオンは環境中の埃を除去し煤塵を降下することができるだけでなく、人体に対し良好な健康保護作用があり、特に血液中の酸素含量を増加させ、血圧を低下させ、元気を取り戻し、消化を助け、新陳代謝を促進する点で明らかな治療および健康保護効果があることが明らかになっている。

現在、市販のマイナスイオン発生器は種別が様々で、主に車載型、家庭用型および事務用型に分けられるが、品質も色々である。主流の発生方式は、コロナ放電により空気を電離させ、自由電子を発生し、さらに中性分子と結合してマイナスイオンを形成する。このような技術は、成熟しており、コストが低く、マイナスイオンの含有量が大きく、装置が簡単であるという利点を有する。しかしながら、オゾンおよび酸化窒素などの副産物の含有量が高く静電効果が明らかであるという欠点も存在するため、コロナ放電によるマイナスイオン発生技術の広範な普及および応用を制限している。

近年、空気品質問題は、益々環境および人体に対する大きな脅威となっており、空気汚染を防止し澄み切った青空を取り戻すことはすでに最優先に解決しなければならない課題となっている。現在、市販の一部の空気清浄機は単に多層ろ過網により小粒子をろ過し空気を浄化しようとしているが、このような装置は表面的に固体粒子をろ過するだけで、空気品質を根本的に向上させていない。これに対して、研究によれば、マイナスイオンは空気中の小粒子を効果的に分解し、ＰＭ２．５の危害を防止するだけでなく、処理後の空気へ継続してマイナスイオンを放出することができ、分解および放出の二重効果を一体化することにより、空気品質を実質的に改善していることを証明している。

そのため、大量のマイナスイオンの供給を効果的且つ低いコストで保証するとともに、オゾンおよび酸化窒素を発生せず、静電効果がなく、それによりマイナスイオンの優位を実質的に利用し、マイナスイオンによる浄化および健康保護効果を享受可能な、マイナスイオンの含有量の高く安全且つ副産物のない新型マイナスイオン発生装置が切迫して必要である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、大量のマイナスイオンを発生することができ安全且つ副産物のない水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置は、液体容器および前記液体容器の最上部の開口端に係合された蓋体を含み、前記蓋体には高圧吸気管が設けられており、前記蓋体内には、流動体チャンバ、衝突部品および流動体入口を含む中核部材が設けられており、前記高圧吸気管の下部ポートは前記衝突部品に対向しており、前記流動体入口は前記高圧吸気管の下部ポートと前記衝突部品との間に位置しており、前記流動体入口は前記流動体チャンバと連通しており、前記流動体チャンバの下部ポートには下方へ延在する液体導管が固定するように接続されている。

前記蓋体の内部には気液衝突室が設けられており、前記中核部材は前記気液衝突室の内部に位置しており、前記気液衝突室は前記蓋体の内部空間と連通している。

前記高圧吸気管は前記蓋体に固定するように接続されており、下端は前記気液衝突室の内部に突入している。

前記蓋体の最上部には前記気液衝突室と連通している負圧吸気口が開設されており、前記蓋体には前記気液衝突室の外部に位置する蓋体の内部空間と連通している空気出口が設けられている。

前記蓋体の負圧吸気口には吸気流量を変えるための流量調整弁が設けられている。

前記高圧吸気管の下部ポートの面積は上部ポートの面積の１／１０である。

前記液体容器はガラスまたはプラスチックにより製造されている。

前記中核部材は硬質材料により製造されている。

本発明は上記技術的解決手段を採用するため、以下の利点を有する。
１、本発明によれば、蓋体の最上部に高圧吸気管が設けられ、高圧吸気管の下部ポートに衝突部品が設けられ、衝突部品と高圧吸気管の下部ポートとの間に流動体入口が設けられ、流動体入口は流動体チャンバと連通し、流動体チャンバは液体導管に接続されているため、高圧気体が高圧吸気管を通過する場合、高速気流は衝突部品に衝突し、高速気流が流動体入口を通過する場合に流動体入口において負圧を発生し、水を液体導管を介して吸い上げて高速気流と混合し、高速気体に液体分子が携帯された気液混合物を形成し、気液混合物は衝突部品と衝突してマイナスイオンを発生する。
２．本発明によれば、蓋体内に気液衝突室を設け、中核部材を気液衝突室内に設置し、蓋体の最上部に気液衝突室と連通する負圧吸気口を開設し、高圧気体が高圧吸気管を通じて気液衝突室に入って高速気流を形成する場合、気液衝突室はダクト効果を発生し、負圧を形成し、外気を負圧吸気口を通じて気液衝突室に入るように促し、水和マイナスイオンが蓋体の空気出口から外気環境へ移行するようにする。
３．本発明によれば、高圧吸気管の下部ポートの面積が上部ポートの面積の１／１０であるため、高圧気体が高圧吸気管を通過する場合、気流速度を８〜１０倍向上させることができる。
４．本発明によれば、大量のマイナスイオンが発生し放出されることを保証するとともに、オゾンおよび酸化窒素などの有害副産物の発生を回避し、本発明は如何なる電源を追加することなく、静電効果を発生せず、製造コストが低く、材料は環境保護性があり、環境にやさしい。

以下、図面を参照しながら、本発明について詳しく説明する。しかしながら、理解すべきことは、図面は本発明をよりよく理解させるためのものであり、本発明を限定するものではない。
本発明の外部構造を示す図である。 本発明の内部構造を示す図である。 本発明の蓋体の内部構造を示す図である。 本発明の中核部材の構造を示す図である。 本発明の蓋体の立体構造を示す図である。

図１〜３に示すように、本発明に係る水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置は、液体容器１および液体容器１の最上部の開口端を密封するように係合された蓋体２を含み、蓋体２の内部には気液衝突室３が設けられており、気液衝突室３は下端は開放されており、液体容器１および気液衝突室３の外部に位置する蓋体２の内部空間と連通している。気液衝突室３には中核部材４が設けられており、図４に示すように、中核部材４は流動体チャンバ４１、衝突部品４２および流動体入口４３を含み、衝突部品４２は流動体チャンバ４１の外壁に設けられており、流動体入口４３は衝突部品４２の上方に位置するとともに流動体チャンバ４１と連通しており、流動体チャンバ４１の下部ポートには液体導管５が固定するように接続されており、液体導管５は垂直に配置されており、下端は液体容器１に近接する底部へ延在している。蓋体２には高圧吸気管６が設けられており、高圧吸気管６は気液衝突室３の内部に突入しており、下部ポートは衝突部品４２に対向している。流動体入口４３は高圧吸気管６の下部ポートと衝突部品４２との間に位置する。蓋体２の最上部には気液衝突室３と連通し気液衝突室３に空気を送り込む負圧吸気口７（図５に示す）が開設されている。蓋体２には気液衝突室３の外部に位置する蓋体２の内部空間と連通している空気出口８が設けられている。

好ましい実施例において、蓋体２の負圧吸気口７には流量調整弁９が設けられており、回転することにより負圧吸気口７の大きさを変えることができ、それにより蓋体２内に入った空気流量を調整し、さらに空気出口８から排出された空気流量を調整する目的を達成する。

好ましい実施例において、高圧吸気管６の下部ポートの面積は上部ポートの面積の１／１０であり、高圧気体が高圧吸気管６を通過する場合、気流速度を８〜１０倍向上させることができる。

好ましい実施例において、液体容器１はガラスまたはプラスチックなどの材料により製造されており、中核部材４は金属、高重合体などの硬質材料により製造されており、耐気液衝突性を強化させることができる。

本発明の動作過程は以下の通りである。本発明の高圧吸気管６を高圧空気源に接続し、高圧空気源をオンにした後、高圧空気を高圧吸気管６の下部ポートから吹き出させ、発生された高速気流を衝突部品４２に衝突させる。高速空気が流動体入口４３を通過する場合、流動体入口４３において負圧が発生するため、液体容器１における水は液体導管５を介して流動体入口４３に吸い込まれ、吸い上げられた水と高速気流は混合され、高速気体に液体分子が携帯された気液混合物を形成し、気液混合物は衝突部品４３と衝突してマイナスイオンを発生する。高速気流の運動により気液衝突室３に負圧が形成されるため、外気は負圧吸気口７を介して気液衝突室３に入り、水和マイナスイオンを気液衝突室３の外部に位置する蓋体２の内部空間に入るようにし、さらに空気出口８から外気環境へ移行させることにより、霧状気流を発生し、大量の空気マイナスイオンを携帯させる。本発明にかかる反応方程式を以下のように要約する。

Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２Ｏ^＋＋ｅ⁻
Ｈ_２Ｏ＋ｅ→Ｈ⁻＋ＯＨ
Ｈ⁻＋Ｈ_２Ｏ→ＯＨ⁻＋Ｈ_２
ＯＨ⁻＋ｎＨ_２Ｏ→ＯＨ⁻（Ｈ_２Ｏ）_ｎ
ｅ＋Ｏ_２→Ｏ_２ ⁻
ｅ＋Ｏ_２→Ｏ⁻＋Ｏ
Ｏ_２ ⁻＋ｎＨ_２Ｏ→Ｏ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）_ｎ
Ｏ⁻＋ｎＨ_２Ｏ→Ｏ⁻（Ｈ_２Ｏ）_ｎ
Ｏ⁻＋ＮＯ_２→ＮＯ_３ ⁻
Ｏ_２ ⁻＋ＮＯ→ＮＯ_３ ⁻
ＯＨ⁻＋ＣＯ_２→ＨＣＯ_３ ⁻
ＨＣＯ_３ ⁻＋ｎＨ_２Ｏ→ＨＣＯ_３ ⁻（Ｈ_２Ｏ）_ｎ
ＯＨ⁻＋Ｏ_３→ＨＯ_２ ⁻＋Ｏ_２
ＨＯ_２ ⁻＋ＣＯ_２→ＨＣＯ_４ ⁻
ＨＣＯ_４ ⁻＋ｎＨ_２Ｏ→ＨＣＯ_４ ⁻（Ｈ_２Ｏ）_ｎ

本発明は、実験による検出では、純水を液体とし、５ｋｇの空気を高圧空気源とし、検出機器を利用して空気出口７から６０ｃｍ離れたところで検出した結果、最高マイナスイオン濃度は９１．６万個／ｃｍ^３に達し、平均マイナスイオン濃度は７８．６万個／ｃｍ^３に達することができ、オゾンおよび静電気現象が検出されていない。本発明は、気体または液体の組成を変えることにより、異なる濃度および組成のマイナスイオンを発生することができる。

上記各実施例は本発明の目的、技術的解決手段および好適な効果をさらに詳しく説明するためのもので、本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨および原則の範囲内で行われた如何なる補正、等価置換、および改良などはいずれも本発明の保護範囲内である。

Claims (8)

1. 水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置であって、
   液体容器および前記液体容器の最上部の開口端に係合された蓋体を含み、
   前記蓋体には高圧吸気管が設けられており、前記蓋体内には流動体チャンバ、衝突部品および流動体入口を含む中核部材が設けられており、
   前記高圧吸気管の下部ポートは前記衝突部品に対向しており、前記流動体入口は前記高圧吸気管の下部ポートと前記衝突部品との間に位置しており、前記流動体入口は前記流動体チャンバと連通しており、前記流動体チャンバの下部ポートには下方へ延在する液体導管が固定するように接続されている、
   ことを特徴とする、水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置。
2. 前記蓋体の内部には気液衝突室が設けられており、前記中核部材は前記気液衝突室の内部に位置しており、前記気液衝突室は前記蓋体の内部空間と連通している、ことを特徴とする請求項１に記載の水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置。
3. 前記高圧吸気管は前記蓋体に固定するように接続されており、下端は前記気液衝突室の内部に突入している、ことを特徴とする請求項２に記載の水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置。
4. 前記蓋体の最上部には前記気液衝突室と連通している負圧吸気口が開設されており、
   前記蓋体には前記気液衝突室の外部に位置する蓋体の内部空間と連通している空気出口が設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載の水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置。
5. 前記蓋体の負圧吸気口には吸気流量を変えるための流量調整弁が設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置。
6. 前記高圧吸気管の下部ポートの面積は上部ポートの面積の１／１０である、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置。
7. 前記液体容器はガラスまたはプラスチックにより製造されている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置。
8. 前記中核部材は硬質材料により製造されている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水分子を携帯する高圧気流の衝突面と衝突する空気マイナスイオン発生装置。