JP2001179256A - 電圧可逆方式電解水生成器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【解決手段】陰極１を持つカソード室Ａと、陽極２を持
つアノード室Ｂと、カソード室とアノード室を仕切るイ
オン交換膜３で構成した電解槽４を有し、電解層の給水
側に磁気水生成装置５を設けるとともに、電極の少なく
とも一方の陰極に過剰水素発生源である貴金属含有層を
形成した電圧可逆方式電解水生成器。 【効果】水素イオンの生成を大幅に促進することがで
き、原子状の水素（活性水素）の生成を増大させことが
できる。また、磁化された水（磁化水）は磁化作用によ
り水の分子が極めて細かく砕かれるために、生体膜や脳
血液関門への透過を容易にすることができる。また、こ
の様な磁気水は、電解槽の給排水側の水誘導管内面、陰
陽電極面、電解槽内面、イオン交換膜等に付着する不純
物を除去する効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術的分野】近年、電解水生成器の陰極
側に生ずる電解還元水が老化や成人病をはじめとする様
々な病気の原因と考えられている活性酸素を消去するこ
とが確かめられている。活性酸素は構成する電子の１つ
が不安定になった酸素であり、体内に吸収した酸素の２
％が活性酸素になると推定され、活性酸素は体内に入っ
た異物を殺菌して、生体の防御を担うという大切な働き
があるいわれている。しかしながら一方、活性酸素が体
内の物質と結合して、酸化コレストロールや過酸化脂質
を作り、遺伝子ＤＮＡを傷つけ、老化、がん、動脈硬
化、高血圧、糖尿病などの病気の原因となることが明ら
かにされている。大気汚染、喫煙、ストレス、過度の運
動などが活性酸素の生成を促進すると考えられている。
活性酸素を消去する抗酸化物質として、ビタミンＣなど
が知られている。しかしながら、活性酸素などを消去し
た時に、ビタミンＣ自体が酸化されて有害物質に変化す
るためビタミンＣを取り過ぎると逆に体に害を及ぼすこ
ともある。また、各種酵素（例えば、スーパーオキシド
ディスムターゼ、Ｈ_２Ｏ_２）も抗酸化物質として知られ
ているが、高分子であるため生体への浸透性が制限され
る。これに対し、水は生体膜や脳血液関門にも自由に透
過する唯一の物質であり、水に抗酸化性を賦与できれば
その利用価値は極めて大きいものと期待されている。

【０００２】本発明者は、高濃度の溶存水素を有する抗
酸化性電解還元水が活性酸素を消去することに注目し
た。本発明は、高濃度の溶存水素を効率よく得られる電
圧可逆方式電解水生成器に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来の電解水生成器は、電解槽内の陰極
と陽極との間にイオン交換膜を介在させ、これら両電極
に通電させることにより、陰極側のカソード室に電解還
元水（アルカリイオン水）が、陽極側のアノード室に電
解酸化水が得られるようにしている。

【０００４】この様な電解水生成器においては、チタン
板の表面に白金、酸化イリジュウム等の貴金属をメッキ
した電極が採用されている。この様な貴金属のメッキを
施す理由は、前記の様な貴金属が電解還元水中の溶存酸
素の濃度を低くでき、溶存水素の濃度を高くすることが
出来るからである。また、電解中におけるチタン基板の
酸化による腐蝕、それに伴う電気抵抗の増大、さらには
還元作用の減退を防止するためでもある。例えば、特開
平７−８９５９。

【０００５】また、この様な電解水生成器においては通
電時に陰極とイオン交換膜との間にＦｅ_２Ｏ_３、Ｎｉ
Ｏ、ＣｒＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ等の不純物が析出し、長時
間使用した場合に浴電圧が上昇して、電解効果が充分行
われなくなる。そのため、両電極の極性を一定時間毎に
逆にすることにより、陰極側を酸性にして上記不純物を
溶解させようとする電圧可逆方式が提供されてきた。例
えば、特開平３−１０９９８８。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電解水生成器においては、いまだ充分な高濃度の溶存水
素を有する抗酸化性電解還元水を得ることができない。
そこで本発明者等は、電解還元水中の活性酸素消去作用
は水素分子によるものではないかとの推論に注目した。
水素分子は非常に安定なため室温では化学的に不活性で
あり、水素の示す還元性は原子状の水素（活性水素）に
よるものと推定さられている。したがって、電解還元水
中の活性酸素消去物質は微量ながら水中に安定に存在す
る活性水素であると推定されている。また、水素原子を
発生させるとき、水分を含んだ水素ガスを使用すると、
水素原子が水素分子に変化する反応が阻害され、ほとん
ど純粋な水素原子の状態が維持できることも報告されて
いる。さらに、現在電解還元水中に含まれている微量の
活性水素を高感度に検出、定量する方法まで開発される
に至っている。この様な活性水素が生体内において活性
酸素を消去することができるものと考えられる。

【０００７】これらの報告から本発明者は、電解還元時
に上記活性酸素消去物質として電解還元水中に微量に発
生する原子状の水素（活性水素）を多量に生成する電極
材料を使用すると共に、その原子状の水素（活性水素）
の生成を大幅に促進させる磁気水生成装置とからなる電
解水生成器を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、陰極
を持つカソード室と、陽極を持つアノード室と、前記カ
ソード室とアノード室を仕切るイオン交換膜で構成した
電解槽を有し、該電解層の給水側に磁気水生成装置を設
けるとともに、前記電極の少なくとも一方の陰極に水素
の発生を促す貴金属含有層を形成したことを特徴とする
電圧可逆方式電解水生成器である。この発明は、前記電
極の少なくとも一方の陰極に水素の発生を促す貴金属含
有層を設ける一方、給水側の磁気水生成装置により磁化
された水を、この貴金属含有層を有する電極に接触させ
て還元させることにより、水素イオンの生成を大幅に促
進することができ、原子状の水素（活性水素）の生成を
増大させことができる。また、磁化された水（磁化水）
は磁化作用により水の分子が極めて細かく砕かれるため
に、生体膜や脳血液関門への透過を容易にすることがで
きる。また、この様な磁気水は、電解槽の給排水側の水
誘導管内面、陰陽電極面、電解槽内面、イオン交換膜等
に付着する不純物を除去する効果がある。そして、排水
側に不純物除去フィルターを設けることにより、これら
除去された不純物を最終段階の排水側で除去して奇麗な
飲料水とすることができる。さらに、この発明では電圧
可逆方式を採用して、陰陽極に付着する不純物を一定時
間毎に除去して、電極の電解効果を長時間に渡って劣化
させることがない。

【０００９】請求項２の発明は、前記貴金属含有層がパ
ラジュウムめっき層である請求項１記載の電圧可逆方式
電解水生成器である。この発明は、電極にパラジュウム
を採用することにより反応を大幅に促進することができ
る。パラジウムは自体の体積の約９００倍もの水素化物
として吸蔵する性質を持っていることが報告されてお
り、この様な物質を有する電極で電解される水の電解還
元水中に生成される水素は、大幅に増大させることがで
きる。めっき法による場合は、チタニア等の電極基板面
との接合を強固にするため、熱間圧延やホーニング処理
等が施され、これによりめっき層の欠損も解消される。

【００１０】請求項３の発明は、前記貴金属含有層がパ
ラジュウムを含む無機質コティング層である請求項１記
載の電圧可逆方式電解水生成器である。この発明は、例
えばチタニア等の電極基板面と上記貴金属含有層との接
合を強固しすることができ、上記めっきと比較して高価
な貴金属の使用を軽減することができると共に、コ−テ
ィング層が無機質のため電極の腐蝕を防止することがで
きる。

【００１１】請求項４の発明は、前記貴金属含有層のガ
ラス質膜が０．１〜５μｍである請求項３記載の電圧可
逆方式電解水生成器である。ガラスの膜厚を薄くするこ
とにより貴金属粒子をガラス質膜面から突出させること
ができ、貴金属の水素発生触媒としての機能を可能とす
る。好ましくは０．３〜１μｍである。

【００１２】請求項５の発明は、前記磁気水生成装置は
給水パイプと該給水パイプの外周面に設ける磁性体とか
らなり、給水パイプ内が少なくとも０．０３テスラ以上
となるように設定されてなる請求項１乃至４記載の電圧
可逆方式電解水生成器である。給水パイプ内が少なくと
も０．０３テシラ以上でないと、水素イオンの生成を大
幅に促進することができず、原子状の水素（活性水素）
の生成を増大させることができない。また、給水パイプ
内が少なくとも０．０３テスラ以上でないと、水の分子
を極めて細かく砕くことができない。好ましくは、０．
０５テスラ以上となるようにすればよい。

【００１３】請求項６の発明は、前記給水パイプは磁気
伝波効果の有る物質から選ばれ、前記給水パイプの外周
面に磁性体が直接接するように構成された請求項１乃至
５記載の電圧可逆方式電解水生成器である。磁性体が給
水パイプから離れて設置されたり、磁性体を保持するケ
ーシング（例えばステンレス材）等の介在物があると、
給水パイプ内に対する磁力が著しく劣化してしまう。こ
の場合、給水パイプはさらに磁気伝波効果の有る物質を
使用しなければならない。

【００１４】請求項７の発明は、前記給水パイプの内周
が１２ｍｍ以下である請求項１乃至６記載の電圧可逆方
式電解水生成器である。磁気水生成装置による磁化作用
がさらに効果的に水に作用するためには、給水パイプの
内周が１２ｍｍ以下としなければ効果が増大しない。磁
化効果は一定の流速がなければならず、滞留状態では作
用しない。このことから流速が速ければ磁化効果が増大
するものと考えられ、給水パイプの内周が狭いほど流速
が速くなるのでその効果が得られるものと考えられる。

【００１５】請求項８の発明は、前記磁性体の給水パイ
プに対する長さ方向の照射距離を少なくとも２０ｃｍ以
上とした請求項１乃至７記載の電圧可逆方式電解水生成
器である。水の流れ方向に対する磁気の照射距離を長く
することにより、水に対する磁化率を向上させることが
できる。好ましくは、３５ｃｍ以上である。

【００１６】請求項９の発明は、前記電解層の電解還元
水排出側に不純物除去フィルターを設けた請求項１乃至
８記載の電圧可逆方式電解水生成器である。排水側に不
純物除去フィルターを設けることにより、これら除去さ
れた不純物を最終段階の排水側で除去して奇麗な飲料水
として提供できる。

【００１７】

【実施例】第１図は本発明の電圧可逆方式である電解水
生成器の全体図であり、陰極１を持つカソード室Ａと、
陽極２を持つアノード室Ｂと、前記カソード室Ａとアノ
ード室Ｂを仕切るイオン交換膜３で構成した電解槽４を
有し、該電解層４の給水側に磁気水生成装置５を、排水
側に不純物除去フィルター６を設けている。また、前記
両電極１、２の極性を図示しないスイッチにより一定時
間毎に切り変える電圧可逆方式を採用している。そのた
め、陰極１が陽極に、陽極２が陰極に切り変わった際
に、カソード室Ａに生成する電解酸化水の放出と、アノ
ード室Ｂに生成する電解還元水の放出とを切り変える自
動切変弁７を設けている。

【００１８】第２図は本発明の電解水生成器に使用され
る電解槽４と磁気水生成装置５の断面図であり、前記電
極１、２の両方の電極１、２に水素発生源である貴金属
含有層８を形成している。

【００１９】第３図は前記貴金属含有層８がパラジュウ
ムめっき層８ａであり、分散めっき法、電気めっき法、
無電解めっき法等により、チタニウム基材９ａに被覆さ
れている。めっき法による場合は、チタニア等の電極基
板９ａ表面との接合を強固にするため、熱間圧延やホー
ニング処理等が施され、これによりめっき層８ａの欠損
も解消される。めっき層８ａは、その後以上の表面平組
度を有するようさらに研摩される。

【００２０】第４図は、貴金属含有層８がパラジュウム
を含む無機質コティング層１０ａで形成されたものであ
り、パラジュウム金属をＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ等の酸化物の
１種もしくは２種以上のセラミック混合物に分散混合し
たものをチタニア基材１１ａの表面に塗布させ、これを
常温硬化させる。

【００２１】第５図は、本発明に使用される磁気水生成
装置５の詳細図であり、磁気水生成装置５は曲折した磁
気伝波性のステンレス材からなり、この給水パイプＰの
外周面に極性を交互に異ならせて磁性体Ｍ・・・を配設
するようにした。また、前記給水パイプＰは、内周が１
１ｍｍで通常のパイプより細いものを使用した。

【００２２】本発明の実施例は以上の様に構成され、こ
の様な電解水生成器の構造に基ずいて以下の実験を行っ
た。

【００２３】

【実験１】上記第３図に示すパラジュウムめっき層８ａ
からなる電極（陰極のみ）の試料１と、上記第３図に示
す無機質コティング層１０ａからなる電極（陰極のみ）
の試料２と、従来の白金めっきをチタニア基板に施した
電極（陰極のみ）の比較試料３とを、それぞれ、実験用
の電解槽内に設置して電解還元水中の水素濃度を水素濃
度計により計測した。

【００２４】

【００２５】以上の実験から理解される様に、本発明電
極に使用される貴金属含有層は、比較例と比べ、電解に
より生成される電解還元水中のＰｈが大きいことが確認
できる。次に、本発明実験例の磁気水生成装置の構造に
ついて以下の実験を行った。

【００２６】

【実験２】磁性体それ自体の磁力が０．１５テスラであ
る磁性体を、ステンレス製の給水パイプ（内径が１１ｍ
ｍのもの）の外周に直接磁性体を接触するように接合し
本発明の試料を作成した。一方、上記と同じ磁性体それ
自体の磁力が０．１５テスラである磁性体をセテンレス
材のケーシングに内装して給水パイプの外周に取りつけ
比較試料を作成した。この際、給水パイプの外周面とケ
ーシング内部の磁性体Ｍ・・・との間隔（ケーシングの
厚み）は２ｍｍであった。使用した給水パイプの内径は
上記と同様１１ｍｍのものを使用した。以上の試料につ
いて給水パイプ内の磁力を測定した。

【００２７】

【００２８】以上の実験から理解される様に、本発明の
様に給水パイプの外周に直接磁性体を接触するように接
合すると、給水パイプ内の水に働く磁力が著しく大きく
なることが理解される。

【００２９】

【実験３】上記第３図に示すパラジュウムめっき層８ａ
からなる電極（陰極のみ）の試料１と、上記第３図に示
す無機質コティング層１０ａからなる電極（陰極のみ）
の試料２と、従来の白金めっきをチタニア基板に施した
電極（陰極のみ）の比較試料３とを、それぞれ、実験用
の電解槽内に設置した。試料１と試料２には、上記実験
２で使用した磁性体（給水パイプ内部の磁力が０．０５
テスラ）を、ステンレス製の給水パイプ（内径が１１ｍ
ｍのもの）の外周に直接磁性体を接触するように接合し
た磁気水生成装置により磁化された水を電解槽内送り込
んだ。比較試料３を使用した電解槽内には磁化された水
を使用しなかった。これらの場合の電解還元水中の水素
濃度をそれぞれ水素濃度計により計測した。

【００３０】

【００３１】以上の実験から理解される様に、本発明の
実施例に使用するパラジュウム含有層を有する電極材料
に、磁化された水を作用させると、その電解効果を著し
く向上させると共に、電解還元水中のＰｈを著しく増大
させることができることが確認される。

【００３２】

【実験４】上記試料１の電極を使用し、それぞれ磁力の
異なった磁性体による磁化された水の電解効果による水
素濃度を比較検討した。使用された磁性体は、給水パイ
プ内の磁力が０．０２テスラの磁性体４ａ、０．０３テ
スラの磁性体４ｂ、０．０５テスラの磁性体４ｃとなる
ような３種類の試料を作成した。給水パイプＰはステン
レス製の可橈性磁力伝波材であり、この外周に直接磁性
体を接触するように接合した。使用した給水パイプは内
径は上記と同様１１ｍｍのものを使用した。上記比較試
料の電極を使用し、それぞれ磁力の異なった磁性体によ
る磁化された水の電解効果による水素濃度を比較検討し
た。使用された磁性体は、給水パイプ内の磁力が上記と
同様となるような３種類の試料を作成した。給水パイプ
Ｐはステンレス製の可橈性磁力伝波材であり、この外周
に直接磁性体を接触するように接合した。給水パイプは
内径は上記と同様１１ｍｍのものを使用した。

【００３３】

【００３４】以上の実験から理解される様に、本発明の
実験例の磁性体４ａの磁力では、比較実験例の磁性体４
ｃの電解効果と差異がない。したがって、磁気水生成装
置の給水パイプ内が少なくとも０．０３テスラ以上でな
いと、水素イオンの生成を大幅に促進することができ
ず、原子状の水素（活性水素）の生成を増大させること
ができない。好ましくは０．０５テスラ以上となるよう
に設定すれば充分であることが確認される。表中×は従
来の特性、△は従来の比較的良好な特性。○は本発明の
良好な特性、◎は本発明のさらに良好な特性を示す。

【００３５】

【実験５】前記磁性体の給水パイプに対する長さ方向の
照射距離が２０ｃｍ以上とした試料１と、３５ｃｍとし
た試料２と、１８ｃｍとした比較例とについて、それぞ
れ磁気の照射距離を異ならせて電解効果による水素濃度
を比較検討した。これらの結果を第５表に示す。

【００３６】

【００３７】これらの結果から、水の流れ方向に対する
磁気の照射距離を長くすればするほど、水に対する磁化
率を向上させ、水素の発生を促進できることが確認でき
る。

【００３８】

【比較実験】上記磁性体４ｂを使用し、給水パイプは内
径が上記より大きい１３ｍｍのものを使用して、磁力計
で給水パイプ内部を測定したところ０．０２８テスラで
あった。

【００３９】以上の実験から理解される様に、給水パイ
プは内径が小さければ小さいほど給水パイプ内部の磁場
が大きく作用するとともに、給水パイプの内周が狭いほ
ど流速が速くなるので、そこを流れる水の流速が速けれ
ば磁化効果が増大するものと考えられる。以上のことか
ら、前記給水パイプＰ１内が少なくとも０．０３テスラ
以上となるようにパイプ内径と磁力を設定することが必
要であり、好ましくは０．０５テスラ以上となるように
設定すれば充分である。

【００４０】

【発明の効果】本発明においては、給水側の磁気水生成
装置により磁化された水を、貴金属含有層を有する電極
に接触させて還元するようにすることにより、水素イオ
ンの生成を大幅に促進することができ、原子状の水素
（活性水素）の生成を増大させことができる。また、磁
化された水（磁化水）は磁化作用により水の分子が極め
て細かく砕かれるため、生体膜や脳血液関門への透過を
容易にすることができる。さらに、この様な磁気水は、
電解槽の給排水側の水の誘導管内面、陰陽電極面、電解
槽内面、イオン交換膜等に付着する不純物を除去する効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】電圧可逆方式電解水生成器の全体を示す模式図
である。

【図２】電解水生成器に使用される電解槽と磁気水生成
装置内部を示す断面図である。

【図３】チタニア電極基板にパラジュウムめっきを施し
た電極の断面図である。

【図４】チタニア電極基板にパラジュウム含有無機質コ
ーティング層を施した電極の断面図である。

【図５】磁気水生成装置内部の給水パイプ外周に磁気体
を設けた図２の部分説明図のである。

【符号の説明】

１．陰極 ２．陽極 ４．電解槽 ５．磁気水生成装置 ８．貴金属含有層 Ｐ．給水パイプ Ｍ．磁性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA17 JA41Z KA48 KB01 KB02 KB14 MA12 MB07 PA05 PB06 PC80 4D061 DA03 DB06 DB08 EA04 EB05 EB13 EB17 EB19 EB30 EB39 EC05 EC19 ED20 FA13 GC16

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陰極を持つカソード室と、陽極を持つアノ
   ード室と、前記カソード室とアノード室を仕切るイオン
   交換膜で構成した電解槽を有し、該電解層の給水側に磁
   気水生成装置を設けるとともに、前記電極の少なくとも
   一方の陰極に過剰水素発生源である貴金属含有層を形成
   したことを特徴とする電圧可逆方式電解水生成器。
2. 【請求項２】前記貴金属含有層がパラジュウムめっき層
   である請求項１記載の電圧可逆方式電解水生成器。
3. 【請求項３】前記貴金属含有層がパラジュウムを含む無
   機質コティング層である請求項１記載の電圧可逆方式電
   解水生成器。
4. 【請求項４】前記貴金属含有層のガラス質膜が０．１〜
   ５μｍである請求項３記載の電圧可逆方式電解水生成
   器。
5. 【請求項５】前記磁気水生成装置は給水パイプと該給水
   パイプの外周面に設ける磁性体とからなり、給水パイプ
   内が少なくとも０．０３テスラ以上となるように設定さ
   れてなる請求項１乃至４記載の電圧可逆方式電解水生成
   器。
6. 【請求項６】前記給水パイプは磁気伝波効果の有る物質
   から選ばれ、前記給水パイプの外周面に磁性体が直接接
   するように構成された請求項１乃至５記載の電圧可逆方
   式電解水生成器。
7. 【請求項７】前記給水パイプの内周が１２ｍｍ以下であ
   る請求項１乃至６記載の電圧可逆方式電解水生成器。
8. 【請求項８】前記磁性体の給水パイプに対する長さ方向
   の照射距離を少なくとも２０ｃｍ以上とした請求項１乃
   至７記載の電圧可逆方式電解水生成器。
9. 【請求項９】前記電解層の電解還元水排出側に不純物除
   去フィルターを設けた請求項１乃至８記載の電圧可逆方
   式電解水生成器。