JP2007007591A

JP2007007591A - 電解水及びその製造方法

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Publication number: JP2007007591A
Application number: JP2005193465A
Authority: JP
Inventors: Kokichi Hanaoka; 孝吉花岡; Masako Morito; 正子森戸
Original assignee: Mikuni Corp; HANAOKA Kokichi
Current assignee: Mikuni Corp; HANAOKA Kokichi
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2007-01-18
Also published as: WO2007004709A1

Abstract

【課題】スキンケアに有用な電解水及びその製造方法を提供する。
【解決手段】水溶性無機塩を０．１ｍＭ未満、トリメチルグリシン又はＬ−ヒドロキシプロリンを０．０５〜０．８質量％、Ｌ−アスコルビン酸又はその誘導体を１〜５０ｍＭ含有する電解原水を電気分解して得られる電解水。その製造に際しては、流量５〜３０００ｍｌ／ｍｉｎで電解原水を連続流通型無隔膜電解槽に供給し、電解電流密度０．００３〜０．０８Ａ／ｃｍ²で連続的に電気分解する。
【選択図】なし

Description

本発明は、電解水及びその製造方法に関し、更に詳述すれば所定のアミノ酸を添加したＬ−アスコルビン酸水溶液を電気分解して得られるスキンケアに有用な電解水、及びその製造方法に関する。

Ｌ−アスコルビン酸は水中で化学構造式における２位と３位の水酸基が解離することによりイオン化する。Ｌ−アスコルビン酸水溶液に電圧を印加して電気分解を行うことは既によく知られた技術である（例えば、特許文献１参照）。

Ｌ−アスコルビン酸水溶液を電気分解すると、水中でアスコルビン酸の解離により生成している水素イオンとアスコルビン酸イオンが互いに反対の電極に向かって移動する。同時に、溶媒である水が電気分解され、陽極表面では酸化反応により酸素及び水素イオンが、陰極表面では還元反応により水素及び水酸化イオンが発生する。

アスコルビン酸の解離により生成している水素イオンとアスコルビン酸イオンは、それぞれの電極で水の電気分解により発生しているイオンと反応し、電解生成物を形成する。即ち、アスコルビン酸イオンは陽極上で水の酸化によって生成したＨ⁺と反応してアスコルビン酸となる。陰極上では、水の還元により生成した水酸化イオンと水素イオンが反応して水が生成する。陽極表面に生成する酸素と陰極表面に生成する水素は、溶存酸素又は溶存水素として水中に存在する。

一般に、水溶性物質が水に溶解するに際しては、溶媒の状態によりその溶解特性が変化することが知られている。同じ水を溶媒として用いた場合でも温度や圧力あるいは外力などの条件により水溶性物質と水との相互作用が変化するので、水溶性物質の溶解特性も変化する。

電解質水溶液は、一定条件の下では電気分解により溶液のエントロピーが増大し、定常状態よりもエネルギー的に活性化された状態となる。その結果、溶媒としての機能が活性化され、水自体の解離度が増加する傾向を示す。電解質水溶液を電気分解して得られる電解水は、水の解離度が増加することにより溶質を取り囲む水分子のコンホメーションが変化し、溶質の溶解速度が速くなったり低解離物質の解離度が増加したりすることがいくつかの報告により明らかとなっている。

アスコルビン酸水溶液の電気分解においては、溶媒である水が電気分解の影響を受けて活性化され、その構造的特性変化によりアスコルビン酸の解離度が増加して溶解性を促進する効果が生じている。また、水と溶質であるアスコルビン酸との相互作用が変化し、アスコルビン酸自身の反応性を高める特性変化がもたらされていると考えられる。

本発明者等はアスコルビン酸水溶液の電気分解におけるこれらの作用に着目し、この能力を保持した電解水を得るため種々検討した。その結果、水溶性金属塩等の無機電解質を電解助剤として用いることなく、比較的低濃度のアスコルビン酸の単独水溶液を電気分解すると、スーパーオキシラジカルを不均化する能力を保持した陽極側電解水が得られることを発見し、既に特許を取得した（特許文献１）。
特許第３６０２７７３号公報（請求項１）

上述したアスコルビン酸水溶液の電解生成水は、電気分解による特性変化により、皮膚に触れた際の皮膚表面の乳化作用の促進や皮膚内部へのアスコルビン酸の浸透性の向上が見られることが確認されている。皮膚に浸透したアスコルビン酸自体が強力な還元剤として作用するので、この電解生成水を皮膚に塗布した場合には高い美白効果を示すことも明らかとなっている。

しかしながら、アスコルビン酸水溶液の電解生成水は皮膚に対して塗布した場合に刺激やつっぱり感を感じるため使用感が問題になることがある。また皮膚の保湿性を向上させる作用はない。

本発明者は、電気分解による物性変化、特に溶解性の向上を利用してアスコルビン酸電解生成水に非イオン性物質や両性電解質を配合した場合には、皮膚に対する種々の効果を発現することが期待できるのではないかと考えた。

本発明は、生体に対する親和性の高いアミノ酸系の物質を水中でアスコルビン酸と同時に電気分解することにより、アスコルビン酸による美白効果に加えて保湿効果を有する電解生成水を得ることを目的とする。

本発明者等は、検討を行った結果、所定のアミノ酸を添加したアスコルビン酸又はその誘導体水溶液の電気分解を行うことにより、美白効果に加えて、従来のアスコルビン酸電解生成水には具備されていない保湿性や肌質改善効果を付与した電解生成水が得られることを見出し、本発明を完成するに到った。

上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。

〔１〕水溶性無機塩を０．１ｍＭ未満、トリメチルグリシン又はＬ−ヒドロキシプロリンを０．０５〜０．８質量％、Ｌ−アスコルビン酸又はその誘導体を１〜５０ｍＭ含有する電解水。

〔２〕Ｌ−アスコルビン酸誘導体が、リン酸アスコルビルナトリウム又はリン酸アスコルビルマグネシウムである〔１〕に記載の電解水。

〔３〕水溶性無機塩を０．１ｍＭ未満、トリメチルグリシン又はＬ−ヒドロキシプロリンを０．０５〜０．８質量％、Ｌ−アスコルビン酸又はその誘導体を１〜５０ｍＭ含有する電解原水を電気分解して電解水を取り出すことを特徴とする電解水の製造方法。

〔４〕Ｌ−アスコルビン酸誘導体が、リン酸アスコルビルナトリウム又はリン酸アスコルビルマグネシウムである〔３〕に記載の電解水の製造方法。

〔５〕電解原水を電気分解する電解槽が無隔膜電解槽である〔３〕に記載の電解水の製造方法。

〔６〕電気分解する際の電流密度が０．００３〜０．０８Ａ／ｃｍ²である〔３〕に記載の電解水の製造方法。

〔７〕水溶性無機塩を０．１ｍＭ未満、トリメチルグリシン又はＬ−ヒドロキシプロリンを０．０５〜０．８質量％、Ｌ−アスコルビン酸又はその誘導体を１ｍＭ〜５０ｍＭ含有する電解原水を流量５〜３０００ｍｌ／ｍｉｎで連続流通型無隔膜電解槽に供給し、電解電流密度０．００３〜０．０８Ａ／ｃｍ²で連続的に電気分解する〔３〕に記載の電解水の製造方法。

Ｌ−アスコルビン酸誘導体を有効成分とすると共に電解助剤とし、所定のアミノ酸を含有する電解原水を電気分解して得られる本発明の電解水は、Ｌ−アスコルビン酸の美白効果に加えて、保湿性に優れた化粧料として利用できる。電解原水に添加するアスコルビン酸及びアミノ酸は人体に対して安全であり、電解原水を電気分解して製造する本発明の電解水の安全性も極めて高いものである。

アミノ酸自身はほとんど電気分解には関与しないが、電解原水の電解プロセスで生じた溶媒と溶質の相互作用の変化による溶解性向上効果、あるいは電解水中に存在する溶存酸素等の要因により、本発明の電解水を皮膚に塗布した場合には高い保湿性効果が得られる。

本発明の電解水におけるＬ−アスコルビン酸又はその誘導体の含有量は、１〜５０ｍＭ、好ましくは２〜２０ｍＭである。Ｌ−アスコルビン酸の濃度が１ｍＭ未満の場合は、電解水の美白効果が不十分となり、電気分解に際しては導電率が低く、電解が困難となる。５０ｍＭを超える場合は得られる電解水を皮膚等に適用する際にべたつき感が感じられる。

Ｌ−アスコルビン酸誘導体としては、例えばリン酸アスコルビルナトリウム又はリン酸アスコルビルマグネシウムを挙げることができる。

電解水に配合するアミノ酸には、通常化粧料等に配合される公知のアミノ酸を挙げることができるが、Ｌ−アスコルビン酸に起因する肌への刺激を防止して電解水に高い保湿性を付与する観点から、トリメチルグリシン（いわゆるベタイン）又はＬ−ヒドロキシプロリンを使用することが好ましい。

電解水におけるこれらのアミノ酸の配合量は、０．０５〜０．８質量％、好ましくは０．０８〜０．３質量％とする。電解水における配合量が０．０５質量％より少ないと電解水に保湿性を付与する効果が充分でなく、０．８質量％を超えるとべとつき感が強く感じられるようになり使用感が低下する。

アミノ酸としてはトリメチルグリシンとＬ−ヒドロキシプロリンの混合物を電解水に配合してもよい。その場合、配合量はこれらの合計で０．０５〜０．８質量％とする。

以下、本発明の電解水の製造方法につき図１を用いて説明する。

図１は、本発明の電解水の製造に使用する電解装置の一例を示す概略図である。

図１中、２は電解原水タンクで、その内部には電解質水溶液（電解原水）４が貯留されている。

前記電解原水４は、Ｌ−アスコルビン酸又はその誘導体を１〜５０ｍＭ、好ましくは２〜２０ｍＭと、トリメチルグリシン又はＬ−ヒドロキシプロリンを０．０５〜０．８質量％、好ましくは０．０８〜０．３質量％含有している。

上記電解原水４には、Ｌ−アスコルビン酸又はその誘導体以外の水溶性無機塩等の電解質を実質的に含有していないことが望ましい。水溶性無機電解質の含有量は、各水溶性無機電解質の合計で０．１ｍＭ以下であることが好ましく、特に０．０２ｍＭ以下であることが望ましい。

このような電解原水４の調製方法としては、蒸留水や、脱イオン水等の精製水（純水）に、Ｌ−アスコルビン酸又はその誘導体とトリメチルグリシン又はＬ−ヒドロキシプロリンとを上記濃度範囲に溶解する方法が例示される。

図１中、６は電解質水溶液供給管８に介装されたポンプで、このポンプ６を作動させることにより、電解質水溶液４は供給管８を通って連続流通型無隔膜電解槽１０に送られる。ポンプ６により無隔膜電解槽１０に供給される電解質水溶液４の流量は５〜３０００ｍｌ／ｍｉｎ程度とするが、好ましくは５０〜１０００ｍｌ／ｍｉｎ、より好ましくは５００〜１０００ｍｌ／ｍｉｎである。

無隔膜電解槽１０は、互いに対向する一対の電極１２ａ、１２ｂを内部に有している。前記一対の電極１２ａ、１２ｂは所定間隔離間されて配設され、その間隔は２〜０．０５ｍｍ、好ましくは１．５〜０．１ｍｍである。電極間距離が２ｍｍを超える場合は、電解により生成する陽極側電解水と陰極側電解水との混合が不十分になる。

電極１２ａ、１２ｂは電気化学的に不活性な金属材料で形成されている。電極材料としては、白金、白金合金等が好ましい。

１６は電解電源で、そのプラス端子及びマイナス端子と、前記両電極１２ａ、１２ｂとはそれぞれ配線１８、２０により接続されている。上記各電極に印加する電力の極性は所定時間間隔で互いに切り換わるものである。印加する電力の極性を所定時間毎に切り換えることにより、陰極側電解水と陽極側電解水とが１対の電極において交互に生成されるので、陽極側電解水と陰極側電解水とが効率よく混合される。極性の切替え時間間隔は、２〜１２００回／分が好ましく、１２０〜６００回／分がより好ましい。また極性を切替えることにより電極にスケールが付着することを有効に防止する。

前記電解質水溶液供給管８を通って無隔膜電解槽１０に送られる電解質水溶液４は、無隔膜電解槽１０内で電気分解される。

両性電解質であるアミノ酸イオンは短時間内では電場の影響を受けず、アミノ酸イオンの移動は殆ど見られない。電解生成水のどの部分を採取してもその分布はほぼ一定である。

電解電流密度は、０．００３〜０．０８Ａ／ｃｍ²が好ましく、０．０１〜０．０３Ａ／ｃｍ²が特に好ましい。電解電流密度が０．００３Ａ／ｃｍ²未満の場合は、電解水中の溶存酸素量及び溶存水素量を電解原水よりも高くすることができず、０．０８Ａ／ｃｍ²を超える場合は、Ｌ−アスコルビン酸の酸化が加速度的に進み、デヒドロアスコルビン酸の生成量が多くなり、酸化型のＬ−アスコルビン酸になる可能性が高くなる。

上記のようにして電気分解することにより、電解槽内で電解中に生成する陽極側電解水と陰極側電解水とが自然に混合にされ、両電解水が混合した混合電解水が混合電解水取出し管２２を通って連続的に外部に取出される。

なお、電解槽１０には両電極１２ａ、１２ｂ間に隔膜を形成した電解槽を使用してもよい。隔膜としては、イオン交換膜や、無電荷膜等、電解隔膜として従来使用されているものが適宜使用できる。

上記説明においては、電極は一対としたが、これに限られず複数の電極対を電解槽に配備し、電解効率を高めるようにしても良い。また更に、電力の極性を切り換えなくてもよい。

本発明の電解水を製造する際に用いる電解装置は特に制限が無く、従来用いられている電解水製造装置の何れもが使用できる。即ち、電解装置の大きさ、電解槽中に隔膜の有無等に関係なく何れの形式のものでも利用できる。

更に、上記説明においては陽極側電解水と陰極側電解水とを混合した混合電解水として取り出したが、これに限られず、陽極側電解水と陰極側電解水とを別々に取り出して別々に使用しても良い。この場合は電極に印加する電力の極性を切り換えない方式が合理的である。

図２及び図３は、本発明の電解水の製造に使用する電解装置の他の例を示す斜視図である。図２は電解装置を組み立てた状態、図３は電解装置を分解した状態の斜視図を示している。

図２及び図３に示す電解装置１００は、装置本体を形成するハウジング１０２と、ハウジング１０２に対して着脱自在に取り付けられる給液ユニット１０４とから成る。給液ユニット１０４は、その両側に突設された係止片１４２をハウジング１０２に形成された係止孔１４０に挿入して係止させるとともに、その上端縁に形成された一対の係止爪１４４をハウジング１０２の係止溝１４６に係止させることにより、ハウジング１０２に取り付けられるようになっている。図２は給液ユニット１０４がハウジング１０２に取り付けられた状態、図３は、給液ユニット１０４がハウジング１０２から取り外された状態である。

図４は、給液ユニット１０４がハウジング１０２に対して取り付けられた状態における給液ユニット１０４内部と噴霧部１２０を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。

給液ユニット１０４は、電解原水を蓄える電解原水タンク１０６と、電解原水を電気分解する一対の棒状電極１１９ａ、１１９ｂと、電極１１９ａ、１１９ｂによって電気分解された電解水を吸収する吸液媒体（例えば、吸収力の高いスポンジ）１１０と、電解原水タンク１０６内の電解原水を吸液媒体１１０へと供給する断面が略円形の通液路１０８とを有している。

電解原水タンク１０６は、タンク内の電解原水１１１を吸液媒体１１０へとスムーズに導くことができるように、取付状態（図１の状態）において吸液媒体１１０よりも上方に配置されている。電解原水タンク１０６の底面には、電解原水タンク１０６の内部と通液路１０８とを連通する通液口１０６ａが設けられている。

棒状の電極１１９ａ、１１９ｂは、吸液媒体１１０の直ぐ上流側の通液路１０８内に、吸液媒体１１０の左右にこれを挟むように配置されている。通液路１０８を通じて電極１１９ａ、１１９ｂ間に電解原水を流すことにより、電解原水が電気分解される。通液路１０８内には、吸液媒体１１０中への電解水の浸透を調整する弁や膜等から成る抵抗手段１４７が設けられている。

電解装置１００にはピエゾ振動子１２１、多孔噴霧プレート１２３からなる噴霧部１２０が設けられており、電極１１９ａ、１１９ｂにより電気分解された電解原水（電解生成水）を外部へ噴霧することが可能となっている。多孔噴霧プレート１２３の一の面には吸液媒体１１０の一端が接触しており、他の面の一端側にはピエゾ振動子１２１が固定されている。このピエゾ振動子１２１に交流やパルス電圧を印加してピエゾ振動子１２１を振動させることにより、ピエゾ振動子１２１に固定された多孔噴霧プレート１２３を振動させることができる。吸液媒体１１０に吸収された電解水は、多孔噴霧プレート１２３の振動による吸引作用を受け、多孔噴霧プレート１２３に形成された多数の貫通孔を通過後、ハウジングに形成された噴霧口１２２から外部に微細液滴として拡散噴霧される。

図２及び３に示す開閉カバー１２６は、噴霧口１２２を露出させたり隠したりするもので、ハウジング１０２に対して上下に摺動可能に取り付けられている。また、開閉カバー１２６およびハウジング１０２は、協働して開閉カバー１２６の位置を検出できる検出手段を有している。図２には、そのような検出手段を構成するハウジング１０２側のスイッチ１３９が明確に示されている。

ハウジング１０２内には、マイクロプロセッサを組込んだ制御部１３６が設けられている。この制御部１３６は、電極１１９ａ、１１９ｂへの電圧の印加と振動子１２１の駆動を制御するとともに、前記スイッチ１３９からの検知信号を受信する。制御部１３６に設けられた電解電源のプラス端子またはマイナス端子は、不図示の配線を介して電極１１９ａ、１１９ｂと電気的に接続されている。各電極１１９ａ、１１９ｂに印加される電力の極性は、制御部１３６により所定の時間間隔で互いに切り換えられる。以上のようにして陽極側電解水と陰極側電解水とが混合してなる電解生成水は、噴霧部１２０を通じて噴霧口１２２から連続的に外部へ噴霧される。

図２及び３中、参照符号１３２は、電極１１９ａ、１１９ｂおよび振動子１２１に電力を供給するための電源部であり、電源部１３２における電源としては、乾電池１３０等を使用することができる。また、参照符号１３４は、電源部１３２の蓋である。

なお、図２及び図３に示す電解装置の電極間距離、電解電流密度、電極に印加する電圧の極性の切替え時間間隔、電解原水の流量等の値は、図１に示す電解装置の値と同様である。

実施例１
図２〜４に示す電解装置を用いてＬ−アスコルビン酸とトリメチルグリシンを含有する電解原水を電解し、電解水を製造した。電解槽は、内径１０ｍｍの通液路１０８内に直径１．６ｍｍの円柱状の電極２本を間隔０．９ｍｍに挿入して構成した。この電解槽に電解原水を１０ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給し、電解電流密度０．０５Ａ／ｃｍ²で電解し電解水を得た。

電解原水にはＬ−アスコルビン酸（ＡｓＡ）３０ｍＭと０．１質量％トリメチルグリシン（ＴＭＧ）を精製水に溶解したものを調製して使用した。なお、溶媒に精製水を用いたので、電解原水中の水溶性無機塩の含有量は極めて微量（０．０１ｍＭ未満）であった。

得られた電解水を用いて２０〜５０歳代の女性１０人による官能試験を行った。塗布回数は顔前面に朝夕一日２回とし、２週間行った。

官能試験の方法は意味微分法を用い、「どちらでもない」を０点として「やや悪い」を−１点、「悪い」を−２点、「非常に悪い」を−３点、一方「やや良い」を＋１点、「良い」を＋２点、「非常に良い」を＋３点として評価した。

更に、比較のため、上記電解原水と、上述した電解装置を用いてＬ−アスコルビン酸３０ｍＭのみを精製水に溶解した電解原水を同様の条件で電気分解した電解水とについて官能試験を行った。結果を表１に示す。

本発明の電解水は、刺激性が全くなく、電解原水やＬ−アスコルビン酸のみを含有する電解水に比較してはり、つやが増し、しっとり感（保湿性）に優れていた。

得られた電解水のｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素量（ＤＯ）、電気伝導度（ＥＣ）を測定した結果を表２に示す。

実施例２
実施例１と同じ条件、同じ電解装置を用いてＬ−アスコルビン酸３０ｍＭと０．３５質量％のＬ−ヒドロキシプロリン（ＨＹＰ）を精製水に溶解した電解原水を電解し、電解水を製造した。

得られた電解水と、比較のため電解原水とを用いて実施例１と同様に女性１０人による官能試験を行った。表３に官能試験の結果を示す。

本発明の電解水は、刺激性が全くなく、電解原水やＬ−アスコルビン酸のみを含有する電解水に比較して毛穴やきめが改善され、なめらかさやしっとり感（保湿性）に優れていた。

得られた電解水のｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素量（ＤＯ）、電気伝導度（ＥＣ）を測定した結果を表４に示す。

本発明電解水の製造方法に使用する電解装置の一例を示す概略構成図である。本発明電解水の製造方法に使用する電解装置の他の例を示す組立斜視図である。図２に示す電解装置の分解斜視図である。（ａ）は図２に示す電解装置の給液ユニットおよび噴霧部の斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。

符号の説明

２電解原水タンク
４電解質水溶液
６ポンプ
８電解質水溶液供給管
１０無隔膜電解槽
１２ａ、１２ｂ電極
１６電解電源
１８配線
２０配線
２２混合電解水取出し管
１００電解装置
１０２ハウジング
１０６電解原水タンク
１０８通液路
１１０吸液媒体
１１１電解原水
１１９ａ、１１９ｂ電極
１２０噴霧部
１２１振動子
１２３多孔噴霧プレート

Claims

水溶性無機塩を０．１ｍＭ未満、トリメチルグリシン又はＬ−ヒドロキシプロリンを０．０５〜０．８質量％、Ｌ−アスコルビン酸又はその誘導体を１〜５０ｍＭ含有する電解水。
Ｌ−アスコルビン酸誘導体が、リン酸アスコルビルナトリウム又はリン酸アスコルビルマグネシウムである請求項１に記載の電解水。
水溶性無機塩を０．１ｍＭ未満、トリメチルグリシン又はＬ−ヒドロキシプロリンを０．０５〜０．８質量％、Ｌ−アスコルビン酸又はその誘導体を１〜５０ｍＭ含有する電解原水を電気分解して電解水を取り出すことを特徴とする電解水の製造方法。
Ｌ−アスコルビン酸誘導体が、リン酸アスコルビルナトリウム又はリン酸アスコルビルマグネシウムである請求項３に記載の電解水の製造方法。
電解原水を電気分解する電解槽が無隔膜電解槽である請求項３に記載の電解水の製造方法。
電気分解する際の電流密度が０．００３〜０．０８Ａ／ｃｍ²である請求項３に記載の電解水の製造方法。
水溶性無機塩を０．１ｍＭ未満、トリメチルグリシン又はＬ−ヒドロキシプロリンを０．０５〜０．８質量％、Ｌ−アスコルビン酸又はその誘導体を１ｍＭ〜５０ｍＭ含有する電解原水を流量５〜３０００ｍｌ／ｍｉｎで連続流通型無隔膜電解槽に供給し、電解電流密度０．００３〜０．０８Ａ／ｃｍ²で連続的に電気分解する請求項３に記載の電解水の製造方法。