JP6599542B2 - オゾン除去フィルター一体型酸素発生器 - Google Patents
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Description
本発明は、オゾン除去フィルター一体型酸素発生器に係り、さらに詳細には、電解質、添加剤などを使用せずに水を電気分解して酸素を製造することにより、作動が簡便で、騒音が発生せず、アルカリなどの電解質を使用しないため安全で管理が容易である上、効率が高く、電力消費量が少なく、コンパクトな外形を持つ、水を用いた酸素発生器を構成する電解槽の着脱型または一体型の上部カバーに備えられる酸素排出口側にフィルター装着部を一体に形成し、このフィルター装着部にオゾン除去フィルターを一体的に装着することにより、供給される生水の電気分解の際に酸素と一緒に発生するオゾン、及び生水に含まれているカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）などの各種有無機物質とオゾンとが結合されたオゾン化合物をオゾン除去フィルターで完全にフィルタリングして衛生的にも安定しており、別途の外部フィルターを備えなくてもよいので構成が非常に簡単でありながら、製品の小型化を図ることができるオゾン除去フィルター一体型酸素発生器に関する。
酸素は、呼吸によって体内に吸入され、血液によって人体の各器官に供給される。供給された酸素は脳の活動と運動エネルギーによって消費される。
生体内の酸素消費量は、各組織によって大きく異なり、脳と筋肉との酸素消費量を比較すると、脳の酸素消費量がさらに大きい。
全体の臓器、器官の中で最大の酸素消費者である脳は、その重量がわずか１．４Ｋｇであって体重の２％程度であるが、その消費量が全身の約２５％に相当する。
筋肉のように酸素をある程度身に貯蔵することができる「ミオグロビン」などの物質を持っていないため、供給された酸素は、一瞬で、すべて消費される。
呼吸している空気が無酸素状態になると、肺の血液によって必要な酸素分圧が起こらないので、その無酸素空気の１呼吸ですらも意識喪失をもたらすリスクがある。
酸素は、身体の酸化作用をし、感染性の微生物と病原体に対する抵抗力を与える。酸素を身体内部の隅々の細胞まで絶え間なく送らなければ生きることができない。このような動きを起こすものが心臓と肺であり、肺には左右に約７億個の肺細胞（肺胞）があって血液に酸素を供給し、心臓のポンピング作用によって体の隅々まで血液を供給する。
ほとんどの現代人の血液が運動不足や有害食品により酸性化されており、コレステロールの血管への付着が血液の流れを妨げて、あらゆる生活習慣病の原因になっているが、新鮮な酸素の供給によって、衰えた機能を効果的に回復させることができる。
上述したような酸素を多量に含有した水を製造する、いわゆる酸素製造機の例としては、本出願人が登録権者である韓国特許出願第１０−２００３−００３４７５５号の「酸素水製造機」を挙げることができる。
前記酸素製造機は、ＰＳＡ方式、メンブレイン方式及び平膜方式の３つの方法を利用する酸素発生装置を用いて酸素を発生させ、水に急速に溶解させることにより、酸素水を製造するものである。
ところが、上述したような従来の酸素製造機は、酸素を発生させる過程が複雑であり、コンプレッサーが空気を吸入して圧縮させてノズルへ送るときに発生する湿気が前記ノズル内のゼオライトに作用して酸素を発生させるとき、酸素の純度を急激に低下させる。また、前記コンプレッサーから発生する騒音や振動がむしろユーザーにストレスを与えたり睡眠を妨害したりすることがあり、内部に細菌が繁殖するおそれがあるなどの問題点があった。
また、近年、電気分解方式を利用した酸素製造装置が開発され、使用されているが、これはアルカリ電解質溶液を用いるのでその取り扱いに注意が必要であり、安全性が問題となるという欠点があった。
このため、上述したような諸般の問題点を勘案してなされたものとして、本出願人が登録権者である韓国特許出願第１０−２００５−００３１０９１号の「水を用いた酸素製造装置」があるが、これは電解質、添加剤などを使用することなく水を電気分解して高純度の酸素を製造することにより、作動が簡便で、騒音が発生せず、アルカリなどの電解質を使用しないため安全で管理が容易であるうえ、効率が高く、電力消費量が少なく、コンパクトな外形を持つように構成されたものである。
ところが、上記の発明は、上述したような利点にも拘わらず、水を電気分解すると、陰（−）電極板では水素が発生して外部へ排出されるが、陽（＋）電極板では酸素と一緒に微量のオゾン（Ｏ３）が発生する。オゾン（Ｏ３）は、酸素（Ｏ２）と酸素原子（Ｏ）とが不安定に結合された分子量４８、沸点−１１２、比重１．６７の物性を持つ純粋な酸素の同素体であって、人体に有益な効能、例えば、生物に有害な紫外線の遮断、農薬及び重金属の分解、殺菌、脱臭、空気浄化などの効能を示すものの、オゾンに繰り返し晒されると、肺に不可逆損傷がもたらされるおそれがある。オゾンは、たとえ低濃度であっても、吸入すると胸の痛み、咳、吐き気、喉の刺激、充血などのさまざまな健康問題を引き起こす。さらに、気管支炎、心臓病、肺気腫、喘息を悪化させるおそれがあり、肺の容量を減少させるおそれがある。
オゾンは、酸化剤であるものの、呼吸器に対しては強力な刺激源として作用するため、オゾンにさらされたときに一次的に影響を受ける器官が呼吸器であり、オゾンによる影響が最も問題となる器官も呼吸器である。既に慢性呼吸器疾患のある患者では、大気中のオゾンが症状を誘発させたり悪化させたりすることがあると知られている。
慢性呼吸器疾患の中でも、一時的な刺激によって重度の症状が現れる喘息が最も問題となる。
オゾンは、中枢神経系にも影響を及ぼし、それに関連した症状や行動上に様々な変化をもたらすこともある。
よって、高濃度のオゾンにさらされたときには、頭痛や意識不明などの神経系の症状が発生するおそれがある。
また、オゾンは、刺激性が強い気体であるため、人体の鋭敏な部分を刺激して刺激症状を起こす。
オゾンの刺激による影響は、目や鼻などの刺激を受け入れる感覚器に優先的に現れる。
オゾンに発がん性があるか否かは、まだ実験的には証明されていない。また、疫学調査でも、オゾンの影響のみを別に分離することが難しいため、オゾンとがん発生との関係を直接的に類推することは難しい。ところが、オゾンは、人体を構成するタンパク質を変性させるのはもとより、人体の細胞膜を構成する不飽和脂肪酸と反応して毒性を起こし、細胞を損傷させることが知られているので、注意を要する。
このため、水の電気分解時に発生するオゾン、及び水に含まれているカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）などの各種有無機物質とオゾンとが結合されたオゾン化合物をオゾン除去フィルターで完全にフィルタリングすることが何よりも求められている。
本発明は、本出願人が特許権者である韓国特許出願第１０−２００５−００３１０９１号の「水を用いた酸素製造装置」をさらに改良して、一般的に使用される水である生水を用いた酸素製造装置を構成する水電解槽に備えられる酸素排出口側にオゾン除去フィルターを一体型に形成し、生水の電気分解時に酸素と一緒に発生するオゾン、及び生水に含まれているカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）などの各種有無機物質とオゾンとが結合されたオゾン化合物がオゾン除去フィルターでフィルタリングされ、高純度の酸素だけが通過して酸素排出口から吐出できるようにすることにより、オゾン及びオゾン化合物の毒性機序が人体に影響を及ぼさないようにして、安心して高純度の酸素を製造し、これを酸素の含有された飲用水などの様々な用途に積極的に活用できるようにすることを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明は、水を電気分解して酸素を発生させる、水を用いる酸素発生器を構成する水電解槽の着脱型または一体型の上部カバーに設けられる酸素排出口側に、通孔を有するフィルター装着部を一体に形成し、このフィルター装着部にオゾン除去フィルターを一体型に装着して、水供給口を介して水電解槽の内部に供給される生水の電気分解の際に酸素と一緒に発生するオゾン、及び生水に含まれているカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）などの各種有無機物質とオゾンとが結合されたオゾン化合物の供給を通孔を介して受け、一体的に装着されたオゾン除去フィルターでフィルタリングして酸素排出口を介して高純度の酸素を安定的に得ることができるようにした、オゾン除去フィルター一体型酸素発生器を提供する。
本発明は、電解質、添加剤などを使用せずに生水を電気分解して酸素を製造することができるので、使用が便利であるうえ、作動が簡便で、騒音が発生せず、アルカリなどの電解質を使用しないため安全で管理が容易であり、電力消費量が少なく、コンパクトな外形を持つことができるという基本的な利点が当然発揮され、これに加え、電解槽の上部カバーに備えられる酸素排出口側にフィルター装着部を一体に形成し、このフィルター装着部にオゾン除去フィルターを一体的に装着することにより、供給される生水の電気分解の際に酸素と一緒に発生するオゾン、及び生水に含まれているカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）などの各種有無機物質とオゾンとが結合されたオゾン化合物をオゾン除去フィルターで完全にフィルタリングすることにより、衛生的にも安定して高純度の酸素を供給することができるため、安心して高純度の酸素を製造し、これを酸素の含有された飲用水などの様々な用途に積極的に活用することができるという利点も発揮される。
さらに、別途の外部フィルターを備えなくてもよいので、構成が非常に簡単でありながら、製品をさらに一層小型化することができるという利点が発揮される。
本発明のオゾン除去フィルター一体型酸素発生器は、水を電気分解して酸素を発生させる、水を用いた酸素発生器を構成する水電解槽の着脱型または一体型の上部カバーに設けられる酸素排出口側に、上方が開放され且つ通孔を有する凹溝状のフィルター装着部を一体に形成し、このフィルター装着部に、カーボンブラック、活性炭粒子、及び不織布に活性炭を付着させた活性炭不織布の中から選ばれたいずれか一つからなり且つシリコーン膜で覆われた状態のオゾン除去フィルターを安着させた後、酸素排出口が備えられた別途の蓋体でオゾン除去フィルターの上部が覆われるようにフィルター装着部の上部を密閉して、オゾン除去フィルターを一体型に装着することにより、水供給口を介して水電解槽の内部へ供給される生水の電気分解の際に酸素と一緒に発生するオゾン、及び生水に含まれているカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）などの各種有無機物質とオゾンとが結合されたオゾン化合物の供給を、上部カバーに設けられた凹溝状のフィルター装着部に備えられる通孔を介して受け、シリコーン膜で覆われた状態で一体型に装着されたオゾン除去フィルターでフィルタリングして、フィルター装着部の上部を密閉している別途の蓋体に備えられた酸素排出口を介して高純度の酸素を安定的に得ることができるように構成されることにその特徴がある。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。以下で説明される実施形態は、本発明の理解を助けるために例示的に示すものであり、本発明は、ここで説明される実施形態とは異なり多様に変形実施できることが理解されるべきである。ただし、本発明を説明するにあたり、関連する公知の機能あるいは構成要素についての具体的な説明が本発明の要旨を無駄に曖昧にするおそれがあると判断された場合、その詳細な説明及び具体的な図示を省略する。また、添付図面は、発明の理解を助けるために、実際の縮尺通りに図示されるものではなく、一部の構成要素の寸法が誇張して図示されることもある。
本発明の一実施形態は、図１乃至図５に示すように、オゾン除去フィルター一体型酸素発生器を構成する水電解槽１０は、大きく、生水が込められる筒状の槽胴体１００と、前記槽胴体１００の上部に着脱型に結合されて密閉するもので、生水を供給する水供給口２０１、酸素排出口２０２、及び槽胴体１００内に供給される生水の水位を測定して常に一定の水位を維持するように制御する水位センサー２０３を備えた着脱型上部カバー２００と、前記槽胴体１００の下部に結合されて密閉するもので、隔膜３０１を中心に、上側には陽電極板３０２が設置され、下側には陰電極板３０３が分離設置され、一側に水素排出口３０４が設けられた下部ボディ３００と、を含んでなるが、最も特徴的なことは、前記槽胴体１００の上部を密閉している着脱型上部カバー２００に備えられる酸素排出口２０２側に、通孔２１０ａを有するフィルター装着部２１０を一体に形成し、このフィルター装着部にオゾン除去フィルター２３０を装着した後、蓋体２２０を覆って水電解槽１０にオゾン除去フィルター２３０を一体型に構成したことである。
本発明の他の実施形態は、添付の図６乃至図１０に示すように、大きく、生水を供給する水供給口２０１と、酸素排出口２０２と、及び槽胴体１００内に供給される生水の水位を測定して常に一定の水位を維持するように制御する水位センサー２０３とを備えた一体型上部カバー２００を含む筒状の槽胴体１００と、前記槽胴体１００の下部に結合されて密閉するもので、別途の電極板結合具３１０を用いて、底面に、隔膜３０１を中心に上側には陽電極板３０２、下側には陰電極板３０３がそれぞれ設置され、一側に水素排出口３０４が設けられた下部ボディ３００と、を含んでなる。
すなわち、前記一実施形態との差異点は、筒状の槽胴体１００の上部に、生水を供給する水供給口２０１、酸素排出口２０２、及び槽胴体内に供給される生水の水位を測定して常に一定の水位を維持するように制御する水位センサー２０３を備えた上部カバー２００’が一体に形成されているということ、及び前記槽胴体１００の下部に結合される下部ボディ３００の底面に別途の電極板結合具３１０を用いて、隔膜３０１を中心に上側には陽電極板３０２、下側には陰電極板３０３をそれぞれ設置したということである。
しかし、本発明の他の実施形態の場合も、やはり前記槽胴体１００の上部を密閉している一体型上部カバー２００’に備えられる酸素排出口２０２側に、通孔２１０ａを有するフィルター装着部２１０を一体に形成し、このフィルター装着部にオゾン除去フィルター２３０を装着した後、蓋体２２０を覆って水電解槽１０にオゾン除去フィルター２３０を一体型に構成した点において、最も特徴的な構成は一実施形態と同一である。
一方、前記本発明の一実施形態または他の実施形態に示された水位感知センサー２０３は、多様な形態のものを使用することができるが、水電解槽１０全体の体積をコンパクト化するためにフロートセンサー（ｆｌｏａｔ ｓｅｎｓｏｒ）を使用した。
一方、前記フィルター装着部２１０の内部に入れて装着されるオゾン除去フィルター２３０は、カーボンブラック２３１、活性炭粒子、及び不織布に活性炭を付着させた活性炭不織布のうちのいずれかを使用することができるが、前記フィルター装着部２１０の形態に応じてオゾン除去フィルター２３０を選択して使用すればよい。
未説明符号２３２は、カーボンブラック２３１を囲んでいるシリコーン膜である。
以下では、本発明のオゾン除去フィルター一体型酸素発生器の作動状態を説明する。
本発明の酸素発生器は、水供給口２０１を介して電解槽１０の内部へ生水を供給しながら陽電極板３０２と陰電極板３０３に電源を供給して直流電圧を印加すると、生水に含まれているカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）などの各種有無機物質が電解質の役割を果たしながら隔膜３０１の上側の陽電極板３０２では酸素と微量のオゾンが発生し、隔膜３０１の下側の陰電極板３０３では水素が発生する。
このように発生する酸素とオゾンは、槽胴体１００内の水を通過して上部に集まり、ある程度の圧力が生じると、着脱型または一体型に形成された上部カバー２００、２００’の通孔２１０ａを介してフィルター装着部２１０内に流入する。ここで、フィルター装着部２１０とオゾン除去フィルター２３０との間がシリコーン膜２３２で緊密に密閉されているので、ひたすらフィルター装着部２１０の内部に入っているオゾン除去フィルター２３０を構成するカーボンブラック２３１、活性炭粒子、または不織布に活性炭を付着させた活性炭不織布の気孔の間を通りながら、オゾン、および生水に含まれているカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）などの各種有無機物質とオゾンとが結合されたオゾン化合物がオゾン除去フィルター２３０でフィルタリングされ、純粋な酸素だけが通過して酸素排出口から排出される。
前記陰電極板３０３から発生する水素は、水素排出口３０４から排出されて空気中の酸素と結合して水になり、空気中に蒸発する。
一方、前記オゾン除去フィルター２３０でフィルタリングされたオゾンは、水中での半減期である１５〜３０分間が経過すると、直ちに酸素に還元されるので、二次汚染や残留性がなくて環境に優しい。
このとき、前記オゾン化合物の場合にも、オゾンが酸素に還元される過程できれいに除去される。
以上の如く、本発明は、たとえ限定された実施形態と図面によって説明されたが、これらの実施形態に限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術思想および請求の範囲の均等な範囲内で多様な修正及び変形を加え得ることはもちろんである。
本発明のオゾン除去フィルター一体型酸素発生器は、電解質、添加剤などを使用せずに生水を電気分解して酸素を製造することができるので、使用が便利である上、作動が簡単で、騒音が発生せず、アルカリなどの電解質を使用しないため安全で管理が容易であり、電力消費量が少なく、コンパクトな外形を持つことができるという基本的な利点が当然発揮され、これに加え、別途の外部フィルターを備えなくてもよいので、構成が非常に簡単でありながら、製品をさらに一層小型化することができるのはもとより、電解槽の上部カバーに備えられる酸素排出口側にフィルター装着部を一体に形成し、このフィルター装着部にオゾン除去フィルターを一体的に装着することにより、供給される生水の電気分解の際に酸素と一緒に発生するオゾン、及び生水に含まれているカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）などの各種有無機物質とオゾンとが結合されたオゾン化合物をオゾン除去フィルターで完全にフィルタリングすることにより、衛生的にも安定的に高純度の酸素を供給することができるため、安心して高純度の酸素を製造することができる上、酸素の含有された飲用水などの様々な用途に積極的に活用することができるので、食・飲料業界などに広く活用可能である。
Claims (1)
- 水を電気分解して酸素を発生させる、水を用いた酸素発生器を構成する水電解槽（１０）の着脱型または一体型の上部カバー（２００）（２００’）に設けられる酸素排出口（２０２）側に、上方が開放され且つ通孔（２１０ａ）を有する凹溝状のフィルター装着部（２１０）を一体に形成し、該フィルター装着部に、カーボンブラック（２３１）、活性炭粒子、及び不織布に活性炭を付着させた活性炭不織布の中から選ばれたいずれかからなり且つシリコーン膜（２３２）で覆われた状態のオゾン除去フィルター（２３０）を安着させた後、酸素排出口（２０３）が備えられた別途の蓋体（２２０）でオゾン除去フィルター（２３０）の上部が覆われるようにフィルター装着部（２１０）の上部を密閉してオゾン除去フィルター（２３０）を一体型に装着することにより、
水供給口（２０１）を介して水電解槽（１０）の内部に供給される生水の電気分解の際に酸素と一緒に発生するオゾン、及び生水に含まれている無機物質であるカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）とオゾンとが結合されたオゾン化合物の供給を、上部カバー（２００）（２００’）に設けられた凹溝状のフィルター装着部（２１０）に備えられる通孔（２１０ａ）を介して受け、シリコーン膜（２３２）で覆われた状態で一体型に装着されたオゾン除去フィルター（２３０）でフィルタリングして、フィルター装着部（２１０）の上部を密閉している別途の蓋体（２２０）に備えられた酸素排出口（２０２）を介して高純度の酸素を安定的に得ることができるように構成されることを特徴とする、オゾン除去フィルター一体型酸素発生器。
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