JP2004066071A - 水素還元水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】還元性を有し雑菌繁殖防止効果があり、浴槽等のぬめり防止に効果的である水素還元水、及びＳＯＤ様活性を付与するために有効な活性水素を含む水を、家庭用向けに、簡単な構造で、短時間に大量に得ることを可能とする。
【解決手段】浴槽１から取り出して、ポンプ３で循環させる水に、気液混合タンク４内で水素を溶解させて溶解水素とし、これに紫外線照射筒１８で紫外線を照射して活性水素を含む水とし、圧力開放部５から活性水素の微細な気泡２４を含む活性水素水を浴槽１に戻す。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浴槽等の水槽の水を循環させて水素ガスを溶解させて水素還元水に処理を行い、又活性水素水に処理し、ＳＯＤ（活性酸素除去酵素）活性を高めるための水素還元水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浴槽等の水中に、空気の微細気泡を効果的に発生させるための気液混合装置は知られている（特開２００１−１７０６１８号公報参照）。又、水槽の水を処理する手段として、水槽から導入された被処理水を電気化学反応によって滅菌処理する電解槽を備え、この電解槽で滅菌処理後に水槽に還流させる水処理経路を備えた水処理装置は知られている（特開２００１−１７０６４０号公報参照。）。さらに、水の電気分解によって、原子状の水素（活性水素）得る技術は知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気の微細気泡を発生させるための気液混合装置は、水中の浮遊物を微細気泡により浮上させる作用を行ったり、入浴者に入浴感及びリラクゼーション作用を高めるためには効果的であるが、あくまでも空気の微細気泡を浴槽内に混入させることによる効果にとどまる。
【０００４】
ところで、発明者らは、水素還元水は雑菌繁殖防止効果があり、浴槽等のぬめり防止に効果的であり、又、ＳＯＤ（活性酸素除去酵素）活性は、人の健康増進に寄与すると言う点に着目した。特に、活性水素を含む水は、還元性を示すとともに、ＳＯＤ様活性を有するものであり、過酸化脂質等（人が紫外線を浴びることで生成される。）の皮膚の老化促進物質を無害化するものであり、又飲用しても万病に効く、という点に着目した。
【０００５】
そして、本発明者らは、上記従来例のように、単に水に空気の微細気泡を混入する水処理、或いは単に水の電気分解で滅菌する水処理ではなく、水素還元水や活性水素を含む水の処理及びその利用について鋭意研究した。
【０００６】
具体的には、還元性を示す水素還元処理水や、さらにＳＯＤ様活性を付与するために有効な、活性水素を含む水を、家庭用向けに、簡単な構造の装置で、短時間に大量に得ることのできる水素還元水処理装置を実現することを、課題として鋭意研究開発を進めて本発明を想到するに至ったものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、水槽の水を循環させて水素還元水に処理する水素還元水処理装置であって、水槽から取り出した水に、気液混合タンクにより水素を溶解させて溶解水素とし、これを微細な気泡状水素にして水槽に戻すことで水素還元水に処理することを特徴とする水素還元水処理装置を提供する。
【０００８】
上記水素還元水処理装置では、循環させる水に紫外線を照射する構成としてもよい。また、水に溶解させる前の水素に紫外線を照射する構成としてもよい。
【０００９】
上記水素還元水処理装置では、水素還元水処理装置であって、ｐＨコントロール機能を備えた構成としてもよい。
【００１０】
また、紫外線の波長が２６０ｎｍ以下である構成としてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る水素還元水処理装置の実施の形態を実施例に基づいて図面を参照して、以下に説明する。この発明は、水槽の水を循環させて水素還元水、又は活性水素水に処理する水素還元水処理装置であるが、以下、水槽の水として浴槽の水を処理する実施例を説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１は、本発明に係る水素還元水処理装置の実施例１を示す図である。この実施例１は、浴槽１の水が循環されて水素還元水処理装置２により水素還元水に処理されるものである。図１（ａ）は、実施例１の全体構成を示す図であり、この水素還元水処理装置２は、処理する水を循環させるポンプ３、気液混合タンク４及び浴槽１に取り付けられた圧力開放部５とを備えている。
【００１３】
ポンプ３は、浴槽１の水を水素還元水処理装置２に吸い込み、この水素還元水処理装置２で水素ガスを溶解した水を浴槽１内に戻すように、水を循環させる働きをするものである。具体的には、ポンプ３は、水素還元水に処理すべき浴槽１内の水を、浴槽１の取出栓６から吸込管７を通してこの水素還元水処理装置２内に吸い込み、さらに供給管８から気液混合タンク４内に送り、さらに排出管９及び圧力開放部５を通して浴槽１内に戻すように、循環して送流させるものである。
【００１４】
気液混合タンク４は、浴槽１から取り出した水に水素ガスを溶解するためのタンクであり、高圧水素ボンベ１０にガス管１１及び開閉弁１２を介して接続されている。この気液混合タンク４内で、浴槽１から取り出した水に、高圧水素ボンベ１０から導入される水素ガスが溶解される（実際は微細な水素ガスの気泡が混入される）。気液混合タンク４内で水素ガスが溶解された水は排出管９で浴槽１に取り付けられた圧力開放部５に送られる。
【００１５】
圧力開放部５は、図１（ｂ）に示すように、筒体１３を有し、この筒体１３内にその基端側からノズル１４（細管又はオリフィス等）が突出するように設けられている。このノズル１４に、気液混合タンク４からの排出管９が管継手１４’で接続される。そして、筒体１３内においてノズル１４の先端に対向するようにセラミック等の材料で形成された多孔体１５が装入されている。
【００１６】
以上の構成から成る実施例１の作用について説明する。浴槽１の水は、取出栓６から吸込管７を通り、ポンプ３により気液混合タンク４に送られる。気液混合タンク４において、浴槽１から取り出した水に、高圧水素ガスボンベ１０から供給される高圧の水素ガスが溶解されて溶解水素を含む水に処理される。
【００１７】
このように浴槽１から取り出した水に水素ガスが溶解された水は、気液混合タンク４から、排出管９を通して圧力開放部５のノズル１４から筒体１３内に噴出し、さらに多孔体１５を通して水素ガスの微細な気泡１６（気泡状水素）が形成され、この水素ガスの微細な気泡１６を伴いながら浴槽１内に噴出され、水素還元水に処理される。即ち、気液混合タンク４において溶解水素を含む水は高圧状態であるが、この圧力開放部５で開放され、多孔体１５から水素ガスの微細な気泡１６を伴って浴槽１内に噴出して戻すことで水素還元水に処理される。
【００１８】
このようにして得られた微細な水素の気泡を含む水素還元水は、水と水素ガスの接触面積が大きくなっているので、浴槽１内の雑菌の繁殖を防止し、しかも浴槽１内のぬめりの発生を防止する。なお、本実施例１では、高圧水素を気液混合タンク４内に供給する手段として、高圧水素ガスボンベ１０を設けたが、後述する実施例３で詳細に説明するが、図３（ａ）、（ｂ）に示すような専用の水素発生電解槽と高圧水素貯留タンクを設けた構成としてもよい。
【００１９】
次の表１は、実施例１に示す水素還元水処理装置２の実験例を示すものである。この実験例では、同じ水道水について酸化還元電位を３回測定するとともに、同じ水道水について、２０リットル／分に、水素ガス０．２リットル／分を、気液混合タンクで溶解し、この溶解水素を含む水道水についても酸化還元電位を３回測定した。この測定結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
そして、夫々３回の測定について酸化還元電位の平均を得た。この実験の結果、単なる水道水より、水素溶解水の方が酸化還元電位が下がるという結果を得た。要するに、この実験例で、水に水素を溶解させると、水素還元水が生成されるということが実証された。
【００２２】
（実施例２）
図２は、本発明に係る水素還元水処理装置の実施例２を示す図である。この実施例２は、浴槽１の水が循環されて水素還元水処理装置１７により活性水素水に処理されるものである。この水素還元水処理装置１７は、処理する水を循環させるポンプ３、気液混合タンク４、紫外線照射処理筒１８及び浴槽１に取り付けられた圧力開放部５とを備えている。
【００２３】
ポンプ３は、浴槽１の水を水素還元水処理装置１７に吸い込み、処理後、浴槽１内に戻すように水を循環する働きをするものである。具体的には、ポンプ３は、活性水素水に処理すべき浴槽１の水を、浴槽１の取出栓６から吸込管７を通してこの水素還元水処理装置１７内に取り込み、供給管８から気液混合タンク４内に送り、さらに紫外線照射処理筒１８から排出管９及び圧力開放部５を通して浴槽１内に戻すように循環して送流させるものである。
【００２４】
気液混合タンク４は、処理すべき水に水素ガスを溶解させるためのタンクであり、高圧水素ボンベ１０にガス管１１及び開閉弁１２を介して接続されており、この気液混合タンク４内で、浴槽１から取り出した水に、高圧水素ボンベ１０から導入される水素ガスが溶解される（実際は水素ガスの気泡が混入される）。
【００２５】
紫外線照射処理筒１８は、その下部に形成された導入口１９が導入管２０を介して気液混合タンク４に接続されており、その上部に形成された排出口２１が排出管９を介して浴槽１の圧力開放部５に接続されている。紫外線照射処理筒１８の軸心には紫外線ランプ２２が配置されている。この紫外線ランプ２２は、電源制御部２３から電力が供給されて点灯し、紫外線を放射する。
【００２６】
気液混合タンク４内で水素ガスが溶解された水が、導入管２０から導入口１９を通して紫外線照射処理筒１８内に導入され、紫外線ランプ２２で紫外線が照射される。この紫外線照射により、水中の水素分子（Ｈ_２）は原子状の水素（活性水素）に分解される。
【００２７】
ところで、水素分子の結合エネルギーは４．７５ｅＶであり、波長（λ）が２６０ｎｍの紫外線エネルギーが４．７５ｅＶであるから、光のエネルギーの式である　Ｅ＝ｈ・ｃ／λ（ｈ＝プランク定数、ｃ＝光速）によれば、それより短い波長であれば、水素分子を解離できる。実用的には、波長が２５４ｎｍ及び１８５ｎｍの紫外線ランプが市販されており、水中でのエネルギー減衰を考慮すると、波長が１８５ｎｍの紫外線ランプを用いるのが効果的である。
【００２８】
浴槽１に取り付けられた圧力開放部５は、図２（ｂ）に示すように、筒体１３を有し、この筒体１３内にその基端側からノズル１４（細管又はオリフィス等）が突出するように設けられている。このノズル１４に紫外線照射処理筒１８から延びる排出管９が管継手１４’で接続される。そして、筒体１３内において、ノズル１４の先端に対向するようにセラミック等の材料で形成された多孔体１５が充填されている。
【００２９】
以上の構成から成る実施例２の作用について説明する。浴槽１の水は、取出栓６から吸込管７を通り、ポンプ３により供給管８を通り気液混合タンク４に送られる。気液混合タンク４において、浴槽１から取り出した水には、高圧水素ガスボンベ１０から供給される水素ガスが溶解される。
【００３０】
このようにして溶解水素ガスを含む水は、気液混合タンク４から導入管２０及び導入口１９を通して紫外線照射処理筒１８内に導入され、紫外線ランプ２２で紫外線が照射される。この紫外線照射により、水中の水素分子（Ｈ_２）は、活性水素に分解され、活性水素を含む水が生成される。
【００３１】
このようにして紫外線を照射することにより生成された活性水素を含む水は、紫外線照射処理筒１８の排出口２１から排出管９を通して、圧力開放部５に送られる。圧力開放部５では、活性水素を含む水は、ノズル１４から筒体１３に内に噴出し、多孔体１５を通して、活性水素の微細な気泡２４を形成し、この活性水素の微細な気泡２４を伴いながら浴槽１内に噴出される。
【００３２】
即ち、気液混合タンク４で溶解水素が形成され、さらに紫外線照射筒１８において紫外線照射で活性化された活性水素は、高圧状態であるが、この圧力開放部５で開放され、多孔体１５を通して、微細な気泡２４となって浴槽１内に供給される。このようにして得られた活性水素の微細な気泡２４を含む水は、ＳＯＤ様活性を有し、過酸化脂質等の皮膚の老化促進物質を無害化することができる。
【００３３】
（実施例３）
図３は、本発明に係る水素還元水処理装置の実施例３を説明する図である。この実施例３は、実施例２と略同じであるが、高圧水素を気液混合タンク４に供給する手段として、図３（ａ）に示すように、専用の水素発生電解槽２５と高圧水素貯留タンク２６を設けた構成を特徴とする。以下、実施例３について、実施例２と共通な構成には同じ符号を付けるが特にその説明は省略し、実施例３の特有な構成を中心に説明する。
【００３４】
図３（ｂ）は、この実施例３に係る水素還元水処理装置２７に設けられた水素発生電解槽２５の構成を説明する図である。水素発生電解槽２５は、水を電気分解して水素を得る電解槽であり、水素発生槽２９及び酸素発生槽３０が隔膜２８（イオン分離膜）で仕切られて設けられている。水素発生槽２９には陰極３１が、酸素発生槽３０には陽極３２が設けられ、この陰極３１と陽極３２は、電源制御部２３によって直流電源の陰極と陽極に接続される構成となっている。
【００３５】
又、水素発生電解槽２５で必要とする水は、ポンプ３で浴槽１から水素還元水処理装置２７に取り入れられた水の一部を、供給管８を通し、さらに供給管８から分岐した供給管３３を通して、水素発生槽２９及び酸素発生槽３０に夫々供給する構成としている。水素発生槽２９及び酸素発生槽３０の夫々には、気体分離弁３４が設けられている。
【００３６】
水素発生槽２９は、気体分離弁３４及びガス管１１を介して高圧水素貯留タンク２６の入口側に接続されている。さらに、高圧水素貯留タンク２６の出口側は、ガス管１１及び開閉弁１２を介して気液混合タンク４に接続されている。
【００３７】
以上の構成から成る実施例３の作用は、実施例２と略同じであるが、水素発生電解槽２５の陰極３１と陽極３２が、電源制御部２３により直流電源の陰極と陽極に接続されると、電気分解により水素発生槽２９内では水素ガスが発生し、酸素発生槽では酸素、塩素ガスが生じる。発生した水素ガスは、気体分離弁３４からガス管１１を通って、高圧水素貯留タンク２６に一旦、貯留される。
【００３８】
そして、必要に応じて開閉弁１２を開いて、高圧水素貯留タンク２６から高圧水素を気液混合タンク４内に導入し、実施例２において説明したように水素ガスを浴槽１から取り出した水の中に溶解させる。その他の作用は、実施例２と同様である。なお、この実施例３の水素発生電解槽２５と高圧水素貯留タンク２６を設けた構成は、実施例１の水素ガス供給源としても適用可能である。
【００３９】
（実施例４）
図４は、本発明に係る水素還元水処理装置の実施例４を説明する図である。この実施例４は、実施例２と基本的には同じ構成であるが、異なる構成は、実施例４の水素還元水処理装置３５は、気液混合タンク４の次に圧力開放部５を設け、圧力開放部５の次に紫外線照射処理筒１８を設けた構成である。この構成により、溶解水素の圧力を圧力開放部５において開放してから、水素の微細な気泡が混入した水に紫外線を照射して活性水素水に処理する構成を特徴とするものである。
【００４０】
以下、実施例４について実施例２と共通な構成には同じ符号を付けるが特にその説明は省略し、実施例４に特有な構成を中心に説明する。この実施例４では、図４（ａ）に示すように、浴槽１の外壁又はその近くに紫外線照射処理筒１８が取り付けられており、さらに紫外線照射処理筒１８に圧力開放部５が取り付けられている。
【００４１】
そして、気液混合タンク４から延びる導入管２０は、図４（ｂ）（図４（ａ）の要部拡大図）に示すように、圧力開放部５のノズル１４に管継手１４’で接続され、この圧力開放部５は、紫外線照射処理筒１８に接続されている。そして、紫外線照射処理筒１８は、浴槽１に付設された供給栓３６を通して浴槽１に連通している。
【００４２】
以上の構成から成る実施例４の作用は、基本的には実施例２と略同じであるが、この実施例４では、気液混合タンク４で水素が溶解された水は、圧力開放部５でその溶解水素の圧力が開放されて、微細な水素ガスの気泡２４が生じる。そして、圧力開放部５から微細な水素ガスの気泡とともに水が紫外線照射処理筒１８内に流入し、紫外線ランプ２２により紫外線の照射を受けて水素は活性水素に転換され、その結果、活性水素の微細な気泡を含む活性水素水に処理される。
【００４３】
このようにして得られた活性水素の微細な気泡２４を含む水が、紫外線照射処理筒１８の出口から供給栓３６を通して浴槽１内に供給される。なお、実施例４の紫外線照射処理筒１８を圧力開放部５の次に設けるという構成は、実施例３にも適用可能である。
【００４４】
（実験例５）
図５は、本発明に係る水素還元水処理装置の実施例５を説明する図である。この実施例５は、実施例２と基本的には同じ構成であるが、異なる構成は、高圧状態の水素ガスを、気液混合タンク４に供給される前に、紫外線を照射し活性水素に転換してから、気液混合タンク４に供給してこの活性水素を浴槽１から取り出した水に溶解させるものである。
【００４５】
以下、実施例５について実施例２と共通な構成には同じ符号を付けるが特にその説明は省略し、実施例５に特有な構成を中心に説明する。この実施例５の水素還元水処理装置３７は、水素ガスボンベ１０と気液混合タンク４の間のガス管１１の途中に、紫外線照射処理筒１８を設け、ここで、水素ガスボンベ１０からの水素ガスを直接、紫外線ランプ２２で紫外線照射して、活性水素に転換する構成を特徴とする。
【００４６】
なお、この実施例５に示す気液混合タンク４に供給される水素ガスに紫外線を照射し、気液混合タンク４に送る前に水素ガスを活性水素に転換するという構成は、実施例３又は４にも適用可能である。
【００４７】
（実施例６）
図６は、本発明に係る水素還元水処理装置の実施例６を説明する図である。この実施例６は、実施例２と基本的には同じ構成であるが、異なる構成は、紫外線照射による水の溶解水素の活性水素への転換効率を高めるために、ｐＨコントロール装置を設けた構成である。
【００４８】
以下、実施例６について実施例２と共通な構成には同じ符号を付けるが特にその説明は省略し、実施例６に特有な構成を中心に説明する。この実施例６の水素還元水処理装置３８は、供給管８にアルカリ剤供給部３９（又はｐＨ緩衝剤の供給部）を設ける。
【００４９】
そして、アルカリ剤供給部３９を設けた場合は、排出管９にｐＨセンサー部４０を設け、ｐＨを計測し、その計測結果でアルカリ剤供給部３９の供給弁４１の開度を制御し、その供給量をフィードバック制御する構成である。なお、この実施例６に示すｐＨコントロール装置を設けた構成は、実施例３、４又は５にも適用可能である。
【００５０】
以上、本発明に係る水素還元水処理装置の実施形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は特にこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることはいうまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は以上の構成であるので、次のような効果が生じる。
（１）還元性を有し、雑菌繁殖防止効果があり、浴槽等の水槽のぬめり防止に効果的である水素還元水、及びＳＯＤ様活性を付与するために有効な活性水素を含む水を、家庭用向けに、簡単な構造で、短時間に大量に得ることができる。
【００５２】
（２）この結果、家庭においても、本装置を利用すれば、例えば浴槽の水を活性水素水に処理することで、還元性を高めるとともに、ＳＯＤ様活性を付与することができ、過酸化脂質等（人が紫外線を浴びることで生成される。）の皮膚の老化促進物質を無害化する等の健康増進効果を得ることができる。又、本装置を、飲用水を活性水素水に処理する技術に適用すれば、これにより得られた活性水素を含む水を飲用することにより健康増進にもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を説明する図である。
【図２】本発明の実施例２を説明する図である。
【図３】本発明の実施例３の要部を説明する図である。
【図４】本発明の実施例４を説明する図である。
【図５】本発明の実施例５を説明する図である。
【図６】本発明の実施例６を説明する図である。
【符号の説明】
１　　浴槽
２　　実施例１の水素還元水処理装置
３　　ポンプ
４　　気液混合タンク
５　　圧力開放部
６　　取出栓
７　　吸込管
８、３３　　供給管
９　　排出管
１０　　高圧水素ボンベ
１１　　ガス管
１２　　開閉弁
１３　　筒体
１４　　ノズル
１４’　管継手
１５　　多孔体
１６　　水素ガスの微細な気泡
１７　　実施例２の水素還元水処理装置
１８　　紫外線照射処理筒
１９　　導入口
２０　　導入管
２１　　排出口
２２　　紫外線ランプ
２３　　電源制御部
２４　　活性水素の微細な気泡
２５　　水素発生電解槽
２６　　高圧水素貯留タンク
２７　　実施例３の水素還元水処理装置
２８　　隔膜
２９　　水素発生槽
３０　　酸素発生槽
３１　　陰極
３２　　陽極
３４　　気体分離弁
３５　　実施例４の水素還元水処理装置
３６　　供給栓
３７　　実施例５の水素還元水処理装置
３８　　実施例６の水素還元水処理装置
３９　　アルカリ剤供給部
４０　　ｐＨセンサー部
４１　　アルカリ剤供給部の供給弁

Claims (5)

1. 水槽の水を循環させて水素還元水に処理する水素還元水処理装置であって、水槽から取り出した水に、気液混合タンクにより水素を溶解させて溶解水素とし、これを微細な気泡状水素にして水槽に戻すことで水素還元水に処理することを特徴とする水素還元水処理装置。
2. 請求項１記載の水素還元水処理装置であって、循環させる水に紫外線を照射すること特徴とする水素還元水処理装置。
3. 請求項１記載の水素還元水処理装置であって、水に溶解させる前の水素に紫外線を照射することを特徴とする水素還元水処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の水素還元水処理装置であって、ｐＨコントロール機能を備えたことを特徴とする水素還元水処理装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の水素還元水処理装置であって、紫外線の波長が２６０ｎｍ以下であることを特徴とする水素還元水処理装置。

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