JP2005226896A - Hot water supplier with water reducing function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体酸化還元電位に近く、酸化による皮膚へのダメージを低減する還元水を供給する主として家庭用の水還元機能付き給湯機に関する。 The present invention relates to a water heater with a water-reducing function mainly for home use, which supplies reduced water that is close to a biological oxidation-reduction potential and reduces damage to the skin due to oxidation.
通常の水道水には、殺菌のために塩素が添加されており、次亜塩素酸イオンの酸化力により酸化還元電位は高くなっている。そしてこの酸化力により、人の皮膚は酸化のダメージをうけ劣化していくといわれている。また、健康な皮膚は弱酸性に保たれており、酸化還元電位が低く還元性であっても、pHがアルカリ性であれば皮脂の溶解などで水分が失われ皮膚は劣化していく。また、皮膚の劣化は老化現象と同じであり、入浴時の皮膚や頭髪へのダメージをなくすことは、皮膚や頭髪を健やかに保つために重要なことである。入浴水に還元性を付与する方法としては、還元性ガスである水素ガスを水素ガスボンベから供給し添加する方法(例えば特許文献1参照)や、炭素電極を用いて水を電気分解し、二酸化炭素と水素ガスを発生させる方法(例えば特許文献2参照)や、第1、第2、第3の電極を有し、第1および第2の電極間に交流電圧を印加し、第3の電極を接地させて水素ガスを発生させる方法(例えば特許文献3参照)があった。
しかしながら、上記従来の水素ガスボンベから水素ガスを供給する方法では、水素ガスボンベの貯蔵場所やボンベの交換が必要であり、したがって家庭用給湯機の水素ガス発生手段としては不向きであり、また、炭素電極を用いて水を電気分解する方法においては、水電気分解時における炭素電極の消耗が激しく、短期間での交換が必要になるという課題があり、さらにまた、第1および第2の電極間に交流を印加し第3の電極を接地させて水素ガスを発生させる方法においては、酸化還元電位を低下させるまでに時間がかかり、入浴のように大量の水を短時間で必要とする場合には実用的ではないというそれぞれの課題があった。 However, in the method of supplying hydrogen gas from the conventional hydrogen gas cylinder, it is necessary to replace the storage location or cylinder of the hydrogen gas cylinder, and therefore, it is not suitable as a hydrogen gas generating means of a domestic water heater, and the carbon electrode In the method of electrolyzing water using water, there is a problem that the carbon electrode is consumed at the time of water electrolysis, and it is necessary to replace it in a short period. Furthermore, there is a problem between the first and second electrodes. In the method of generating hydrogen gas by applying an alternating current and grounding the third electrode, it takes time to lower the oxidation-reduction potential, and when a large amount of water is required in a short time, such as bathing Each problem was not practical.
また、浴槽水の酸化還元電位のみを低下させても、シャワーや洗面所および台所等から供給される湯水は通常の水道水であるため、人体洗浄時の皮膚や頭髪へのダメージを防止することは出来ず、また日常家事での皮膚へのダメージも防止することができないという課題もあった。 Even if only the oxidation-reduction potential of the bath water is lowered, the hot water supplied from the shower, washroom, kitchen, etc. is normal tap water, so it is possible to prevent damage to the skin and hair when washing the human body. There was also a problem that it was not possible to prevent skin damage in daily housework.
上記課題を解決するために、本発明の水還元機能付き給湯機は、湯水を供給する流路に配設された熱交換器と、前記熱交換器に接続された水還元手段とを備え、前記水還元手段は、複数の金属電極、これら金属電極間に直流電圧を印加する直流電源及び電気分解で発生した塩素ガスおよび次亜塩素酸イオンを吸着除去する吸着材とを有する構成とし、金属電極より溶出した金属成分が水の電気分解で発生した水素を安定保持するようにしたものである。 In order to solve the above problems, a water heater with a water reduction function of the present invention comprises a heat exchanger disposed in a flow path for supplying hot water, and a water reduction means connected to the heat exchanger, The water reduction means includes a plurality of metal electrodes, a DC power source that applies a DC voltage between the metal electrodes, and an adsorbent that adsorbs and removes chlorine gas and hypochlorite ions generated by electrolysis. The metal component eluted from the electrode stably holds hydrogen generated by water electrolysis.
これによって、水の酸化還元電位が短時間で低下しかつ安定化し、したがって、シャワーや洗面、台所等にも酸化還元電位の低下した湯水を供給することが出来る。 As a result, the redox potential of the water decreases and stabilizes in a short time, and therefore hot water having a reduced redox potential can be supplied to a shower, a bathroom, a kitchen or the like.
本発明の水還元機能付き給湯機は、金属電極より溶出した金属成分が水の電気分解で発生した水素の安定保持を可能とすることにより、水の酸化還元電位を短時間で低下させ、かつ安定化するので、シャワーや洗面、台所等にも酸化還元電位の低下した湯水を供給することが出来るという効果が得られる。 The water heater with water reduction function of the present invention allows the metal component eluted from the metal electrode to stably maintain hydrogen generated by electrolysis of water, thereby reducing the redox potential of water in a short time, and Since it stabilizes, the effect that hot water with a reduced oxidation-reduction potential can be supplied also to a shower, a washroom, a kitchen, etc. is acquired.
第1の発明は、湯水を供給する流路に配設した複数の金属電極と、この金属電極間に直流電圧を印加する直流電源と、電気分解で発生した塩素ガスおよび次亜塩素酸イオンを吸着除去する吸着材とを有する水還元手段を設けた構成とし、金属電極より溶出した金属成分が水の電気分解で発生した水素を安定保持することで、水の酸化還元電位が短時間で低下しおよび安定化することができるとともに、シャワーや洗面、台所等にも酸化還元電位の低下した湯水を供給することが出来る。 The first invention comprises a plurality of metal electrodes disposed in a flow path for supplying hot water, a DC power source for applying a DC voltage between the metal electrodes, chlorine gas and hypochlorite ions generated by electrolysis. The water reduction means has an adsorbent to be adsorbed and removed, and the metal component eluted from the metal electrode keeps the hydrogen generated by electrolysis of the water stable, so that the redox potential of the water decreases in a short time. In addition, it is possible to supply hot water with a reduced oxidation-reduction potential to showers, washrooms, kitchens, and the like.
第2の発明は、金属電極を、チタン基材に白金、イリジウム、パラジウム、タンタルの1つ以上を含む成分を焼結もしくはメッキにより形成した貴金属電極とすることで、水素の保持能力を高めることが出来、水の酸化還元電位を短時間で低下および安定化することができる。 In the second invention, the metal electrode is a noble metal electrode formed by sintering or plating a component containing one or more of platinum, iridium, palladium, and tantalum on a titanium base material, thereby increasing the hydrogen holding ability. And the redox potential of water can be lowered and stabilized in a short time.
第3の発明は、金属電極間に印加する電圧の極性を切換える制御手段を有し、金属電極の極性を切換えることで、金属電極のスケール析出を防止することが出来、長期間安定した電気分解を行うことが出来る。 The third invention has a control means for switching the polarity of the voltage applied between the metal electrodes. By switching the polarity of the metal electrodes, it is possible to prevent the scale deposition of the metal electrodes, and stable electrolysis for a long period of time. Can be done.
第4の発明は、金属電極間に印加する電流密度を0.01A〜2A/cm2とすることで、強制的に電極から金属を溶出させることが出来、水の酸化還元電位を低下させると共に安定性をさらに高めることが出来る。
In the fourth invention, by setting the current density applied between the metal electrodes to 0.01 A to 2 A /
第5の発明は、水還元手段を熱交換器下流側に設け、熱交換された温水を電気分解することで、電解効率を高めることが出来る。 5th invention can improve electrolysis efficiency by providing a water reduction means in the heat exchanger downstream, and electrolyzing the heat-exchanged warm water.
第6の発明は、湯水を供給する流路にバイパス流路を設け、バイパス流路に流量調節弁と水還元手段を設けることで給湯器未使用時にも電気分解を継続し強還元水を生成する。そして使用時には原水と混合することで大量の湯水を処理することができる。 The sixth aspect of the present invention provides a bypass channel in the channel for supplying hot water, and by providing a flow rate adjusting valve and a water reducing means in the bypass channel, electrolysis is continued even when the hot water heater is not used to generate strongly reduced water. To do. In use, a large amount of hot water can be treated by mixing with raw water.
第7の発明は、湯水を供給する流路に接続した浴槽と、浴槽水を循環するポンプとを備え、浴槽水の循環流路に水還元手段を設けた構成とすることで、長時間浴槽水を保温した場合においても、酸化還元電位の低下した湯水を維持することが出来る。 7th invention is equipped with the bathtub connected to the flow path which supplies hot water, and the pump which circulates bathtub water, and is set as the structure which provided the water reduction means in the circulation flow path of bathtub water, and is a bathtub for a long time Even when the water is kept warm, it is possible to maintain hot water with a reduced redox potential.
(実施の形態1)
実施の形態1における還元機能付き給湯機の構成図を図1に示す。図1において、湯水を供給する流路1に配設した金属電極2、3と、該金属電極2、3間に直流電圧を印加する直流電源4と、電気分解で発生した塩素ガスおよび次亜塩素酸イオンを吸着除去する吸着材5とを有する水還元手段6を備えている。原水は熱交換器7を介して、流路1に設けた水還元手段6に供給され、水還元手段6で生成した酸化還元電位の低下した湯水は、浴槽8ないしは、シャワー9、洗面所10、台所11等に供給される構成となっている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a hot water heater with a reduction function in the first embodiment. In FIG. 1,
また、電極2および3に印加する電圧の極性は制御手段12により、使用の都度電極の極性を切り替える構成となっている。金属電極2および3は、チタン基材に白金、イリジウム、パラジウム、タンタルの1つ以上を含む成分を焼結もしくはメッキにより形成した貴金属電極で構成されている。
Moreover, the polarity of the voltage applied to the
上記構成において、熱交換器7で加熱された温水が水還元手段6に供給され、直流電源4により金属電極2および3に印加された電圧により、温水は電気分解される。この電気分解により、プラス側の電位をもつ電極からは酸素ガスおよび塩素ガスが、マイナス側の電位をもつ電極からは水素ガスが発生する。また、プラス側の電位を持つ電極からは、微量の金属が溶出し、発生した水素は電極から溶出した金属に保持され水の中で安定化する。
In the above configuration, the hot water heated by the
また、発生した塩素ガスは水に溶解し次亜塩素酸イオンを形成する。次亜塩素酸イオンは酸化力が強く、酸化還元電位を高めるため、吸着剤5により塩素ガスおよび次亜塩素イオンを吸着除去する。水の電気分解で発生した酸化性の次亜塩素酸イオンを吸着剤5により除去するとともに、プラス側の電位を持つ電極から溶出した金属が電気分解で発生した水素を保持安定化することで、酸化還元電位の低下した湯水が浴槽8ないしは、シャワー9、洗面所10、台所11等に供給され、皮膚や頭髪にダメージの少ない入浴や日常家事作業を行うことができる。
The generated chlorine gas dissolves in water and forms hypochlorite ions. Hypochlorite ions have strong oxidizing power and increase the redox potential, so that the adsorbent 5 adsorbs and removes chlorine gas and hypochlorite ions. By removing the oxidizing hypochlorite ion generated by electrolysis of water by the
次ぎに、具体的に、直流電解により酸化還元電位の低下した水の生成を行った場合について説明する。金属電極2および3には面積47cm2のチタン基材に白金およびイリジウムの合金を焼結した電極を用い、電極間距離を2mmとし、電解水量450mlにて電極2および3の間に直流電圧を印加し、3分間電気分解を行った。
Next, a case where water with a reduced redox potential is generated by direct current electrolysis will be described. For
25℃における原水酸化還元電位が750mV(vs.標準水素電極)に対して、電流密度0.02A/cm2で電気分解後の酸化還元電位は400mVと酸化還元電位の低下した水を得ることができた。また、電流密度を0.05A/cm2に上昇させることで、電気分解後の酸化還元電位は−280mVにまで低下し、さらに酸化還元電位の低下した水を得ることができた。電気分解後の水の酸化還元電位は20分放置後も−300mVと、酸化還元電位の低下した状態を維持していた。しかしながら、電極溶出量の少ない電流密度0.004A/cm2で電気分解した水の酸化還元電位は520mVとなり、酸化還元電位の低下は小さくなっており、電気分解を行わず、吸着剤5により次亜塩素酸イオンの除去のみを行った場合と変わらなくなっていた。
Water with reduced oxidation-reduction potential can be obtained with an oxidation-reduction potential of 400 mV after electrolysis at a current density of 0.02 A / cm2 against an original hydroxide-reduction potential of 750 mV (vs. standard hydrogen electrode) at 25 ° C It was. Further, by increasing the current density to 0.05 A /
このように、金属電極2ないし4からの金属溶出のほとんどない電流密度での電気分解では、酸化還元電位の低下した水を得ることはできず、金属電極2ないし3から金属が溶出する電流密度での電気分解が必要である。電流密度を0.01A〜2A/cm2、望ましくは0.01A〜1A/cm2とすることで、安定して酸化還元電位の低下した水を得ることができる。
Thus, in electrolysis at a current density with almost no metal elution from the
このように、金属電極より溶出した金属成分が水の電気分解で発生した水素を安定保持するとともに電気分解で生成した次亜塩素酸イオンを吸着剤で除去することで、水の酸化還元電位を短時間で低下および安定化することができるとともに、シャワーや洗面、台所等にも酸化還元電位の低下した湯水を供給することが出来る。 In this way, the metal component eluted from the metal electrode stably retains hydrogen generated by electrolysis of water and removes hypochlorite ions generated by electrolysis with an adsorbent, so that the oxidation-reduction potential of water is increased. The water can be lowered and stabilized in a short time, and hot water having a reduced oxidation-reduction potential can be supplied to a shower, a bathroom, a kitchen or the like.
また、金属電極として、チタン基材に白金、イリジウム、パラジウム、タンタルの1つ以上を含む成分を焼結もしくはメッキにより形成した貴金属電極を用いることで、水素の保持能力を高めることが出来、水の酸化還元電位を短時間で低下および安定化することができる。 In addition, as a metal electrode, by using a noble metal electrode formed by sintering or plating a component containing one or more of platinum, iridium, palladium, and tantalum on a titanium base material, it is possible to increase the hydrogen retention capability, Can be reduced and stabilized in a short time.
また、金属電極の極性を切換えることで、金属電極のスケール析出を防止することが出来、長期間安定した電気分解を行うことが出来る。 Further, by switching the polarity of the metal electrode, scale deposition of the metal electrode can be prevented, and stable electrolysis can be performed for a long time.
また、水還元手段を熱交換器下流側に設けたことで、熱交換された温水を電気分解することができ、電解効率を高めることが出来る。 Moreover, by providing the water reduction means on the downstream side of the heat exchanger, the heat-exchanged hot water can be electrolyzed and the electrolysis efficiency can be increased.
なお、本実施の形態では電極間に隔膜を設けずに電気分解を行ったが、電極間に隔膜を設け、水の電気分解後に両極室の水を混合しても同様の効果を得ることができる。 In this embodiment, electrolysis was performed without providing a diaphragm between the electrodes. However, a similar effect can be obtained by providing a diaphragm between the electrodes and mixing the water in the bipolar chamber after electrolysis of the water. it can.
(実施の形態2)
図2において、湯水を供給する流路1から分岐したバイパス流路13に流量調整弁14および水還元手段6を設けている。また、浴槽8の浴槽水を循環する循環ポンプ15を備え、浴槽水は切り替え弁16を介して熱交換器7および水還元手段6に供給され、追い炊きおよび酸化還元電位の低下が可能な構成となっている。
(Embodiment 2)
In FIG. 2, a flow rate adjusting valve 14 and a water reducing means 6 are provided in a bypass flow path 13 branched from the
上記構成において、熱交換器7で加熱された温水が水還元手段6に供給され、直流電源4により金属電極2および3に印加された電圧により、温水は電気分解される。この電気分解により、プラス側の電位をもつ電極からは酸素ガスおよび塩素ガスが、マイナス側の電位をもつ電極からは水素ガスが発生する。また、プラス側の電位を持つ電極からは、微量の金属が溶出し、発生した水素は電極から溶出した金属に保持され水の中で安定化する。
In the above configuration, the hot water heated by the
また、発生した塩素ガスは水に溶解し次亜塩素酸イオンを形成する。次亜塩素酸イオンは酸化力が強く、酸化還元電位を高めるため、吸着剤5により塩素ガスおよび次亜塩素イオンを吸着除去する。水の電気分解で発生した酸化性の次亜塩素酸イオンを吸着剤5により除去するとともに、プラス側の電位を持つ電極から溶出した金属が電気分解で発生した水素を保持安定化することで、酸化還元電位の低下した湯水が浴槽8ないしは、シャワー9、洗面所10、台所11等に供給され、皮膚や頭髪にダメージの少ない入浴や日常家事作業を行うことができる。
The generated chlorine gas dissolves in water and forms hypochlorite ions. Hypochlorite ions have strong oxidizing power and increase the redox potential, so that the
また、水還元手段6は水の供給が停止した状態(給湯器未使用時)でも、動作を行い水素ガスの発生および電極溶出を継続し、さらに酸化還元電位の低下した強還元水を生成し、使用時には、流量調節弁14により強還元水と原水とを混合することで、酸化還元電位の低下した湯水が、浴槽8ないしは、シャワー9、洗面所10、台所11等に供給され、皮膚や頭髪にダメージの少ない入浴や日常家事作業を行うことができる。
Further, the water reducing means 6 operates to continue the generation of hydrogen gas and electrode elution even when the water supply is stopped (when the water heater is not used), and further generates strongly reduced water having a reduced redox potential. In use, hot water having a reduced oxidation-reduction potential is supplied to the bathtub 8 or the shower 9, the
このように、使用時に酸化還元電位の低下した湯水を供給するだけでなく、未使用時にも電気分解を継続し、生成した強還元水を原水と混合することで、短時間に大量の湯水の酸化還元電位を低下させることができる。 In this way, not only supplying hot water having a reduced oxidation-reduction potential during use, but also continuing electrolysis when not in use and mixing the generated strong reduced water with raw water, a large amount of hot water is obtained in a short time. The oxidation-reduction potential can be lowered.
また、循環ポンプ15により浴槽8の湯を切り替え弁16を介して水還元手段6に供給することで、長時間浴槽水を保温した場合でも、酸化還元電位の低下した湯を維持することができる。
In addition, by supplying the hot water in the bathtub 8 to the water reduction means 6 through the switching
以上のように、本発明にかかる還元機能付き給湯機は電気分解により湯水の酸化還元電位を低下させることが可能となるので、電気温水器及びヒートポンプ式給湯機等の用途にも適用が可能である。 As described above, since the water heater with a reduction function according to the present invention can reduce the oxidation-reduction potential of hot water by electrolysis, it can be applied to uses such as an electric water heater and a heat pump water heater. is there.
1 流路
2、3 金属電極
4 直流電源
5 吸着剤
6 水還元手段
7 熱交換器
8 浴槽
9 シャワー
10 洗面所
11 台所
12 制御手段
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2004
- 2004-02-12 JP JP2004034664A patent/JP2005226896A/en active Pending
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