JP2014532561A - 酸性水電解槽及びその酸性水の利用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸性水電解槽及びその酸性水の利用方法を提供する。【解決手段】本発明は、別途の触媒材やイオン交換樹脂を利用せず、特に同一極性を有する電極を１つに接続してこれらの同一極性の電極に電源供給が同時に行われるようにすることで、広い電極表面を介して十分な伝導性と電極表面の安全性を確保して水道水だけでなく純水や超純水も電気分解することができる酸性水電解槽及びその酸性水の利用方法を提供することに、その目的がある。また、本発明は、従来の電解槽が触媒材を使用して電気分解をすることで、陽極側では酸性でありながら酸化力を、陰極側ではアルカリ性でありながら還元力の物性を得ることができるのに対し、触媒材を使用せず、カソード側の物性を酸性でありながら還元力を有する水酸性還元水と陽極側では酸性でありながら酸化力を有する水酸性酸化水を得ることができる酸性水電解槽及びその酸性水の利用方法を提供することに、他の目的がある。特に、本発明は、イオン交換膜の一面に上述した複数電極と極性が異なるメッシュ電極（Ｍｅｓｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を追加でさらに構成することで、電極面積を広げながら電極間距離を最小化することで、酸化還元反応を一層促進するようにして高濃度の酸性水を得ることができる酸性水電解槽及びその酸性水の利用方法を提供することに、また他の目的がある。【選択図】図１

Description

本発明は、酸性水電解槽及びその酸性水の利用方法に関し、より詳しくは、イオン交換樹脂を使用せず、特に１つの極性を有する電極を複数構成して同一極性を印加し、残りの１つの極性を有する電極にメッシュ電極（Ｍｅｓｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を介して同一電極を印加することで、互いに異なる極性を有する電極の反応面積である電極表面を広げながら電極間の間隔を狭めて酸化還元反応を促進させることで、水道水だけでなく、純水（ＲＯ ｗａｔｅｒ）や超純水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）を電気分解して高濃度の酸性還元水や酸性酸化水を得ることができる酸性水電解槽及びその酸性水の利用方法に関する。

特許文献１の大韓民国特許公報第１０−０６６０６０９号のように、アルカリ性還元水を生成する電解槽が出願されて登録された 。このようなアルカリ性還元水生成電解槽は、電解液に接するカソード電極の面積は電解液に接するアノード電極の面積よりさらに大きく形成され、前記アノード電極は上部が開放されたアノード室に載置され、前記カソード電極が載置されるカソード室は前記アノード室の側面に連続的に配置され、前記アノード室に形成された出口は隣接した前記カソード室の入口と連通されるように形成され、連続的に配置されるｎ−１番目の前記カソード室の出口は隣接したｎ番目の前記カソード室の入口と連通する構成である。このような発明によって化学薬品の添加なしに液性の変化が可能となった。

このように生成したアルカリ性還元水は半導体ウエハやフォトマスクなどの表面微粒子洗浄に有用であって、超純水または純水のみを原料水として使用するので、パターンのダメージ及び表面の酸化防止を解決することができる効果があって、特に排水された水を低コストに再使用することができ、環境問題を軽減する効果が得られる。

しかしながら、特許文献１に記載した電解槽は次のような問題があった。

（１）同一極性を有する複数の電極に対して、それぞれ独立的に電源供給が行われたので、これらの電極表面に対する電位差が一定でなく、電極表面を安定化することが困難であった。
（２）従来の電解槽は、純水（ＲＯ ｗａｔｅｒ）や超純水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）を原水として使用するので、これらの原水の伝導度が低く、伝導性を高めるためにはイオン交換樹脂を利用しなければならなかった。
（３）このようなイオン交換樹脂は、電解槽で繰り返し使用すると、樹脂の耐熱性が低下されてその寿命により制約を受けることになった。
（４）一般に、電気分解は陰極と陽極の電極表面で分解反応が起きる。そのために、従来の電解槽は、電極表面と直接接触しない部分においては電解効率が低下する問題が発生した。
（５）隣り合うように設置され、同一極性を有する電極がそれぞれ異なる電源の供給を受けるので、電極表面を拡張させるのに安定的でない要因として作用した。

大韓民国特許公報第１０−０６６０６０９号明細書

そこで、本発明は、上記問題に鑑みて案出されたものであって、別途の触媒材やイオン交換樹脂を利用せず、特に同一極性を有する電極を１つに接続しこれらの同一極性の電極に電源供給が同時に行われるようにすることで、広い電極表面を介して十分な伝導性と電極表面の安全性を確保して水道水だけでなく純水や超純水も電気分解することができる酸性水電解槽及びその酸性水の利用方法を提供することにその目的がある。

また、本発明は、従来の電解槽が触媒材を使用して電気分解を行う場合、陽極側では酸性でありながら酸化力を、陰極側ではアルカリ性でありながら還元力の物性を得るのに対し、触媒材を使用せずにカソード側の物性を酸性でありながら還元力を有する水（酸性還元水）と陽極側では酸性でありながら酸化力を有する水（酸性酸化水）を得ることができる酸性水電解槽及びその酸性水の利用方法を提供することに他の目的がある。

特に、本発明は、イオン交換膜の一面に、上述した複数電極と極性の異なるメッシュ電極（Ｍｅｓｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を追加でさらに構成することで、電極面積を広げながら電極間距離を最小化することで、酸化還元反応を一層促進されるようにして高濃度の酸性水を得ることができる酸性水電解槽及びその酸性水の利用方法を提供することに、また他の目的がある。

このような目的を達成するための本発明による酸性水電解槽は、少なくとも１つのイオン交換膜１１１を中心として分離された少なくとも２つの充填室１１０ａ、１１０ｂが備えられ、各充填室１１０ａ、１１０ｂには、それぞれ入水口１１２ａ、１１３ａ及び出水口１１２ｂ、１１３ｂが形成されたハウジング１００と、前記充填室１１０ａに設けられる第１電極２００と、残りの充填室１１０ｂ内にイオン交換膜１１１と近接するように設けられて第１電極２００と異なる極性を有する第２電極３００と、前記各充填室１１０ｂに、第２電極３００と同一極性を有しながらこの第２電極３００と事前に決定した間隔ほど離隔されるように設けられた第３電極３００’とを含み、前記第２電極３００及び第３電極３００’は互いに接続して同時に電源が印加するように構成されたことを特徴とする。

特に、前記イオン交換膜１１１と前記第１電極２００とは、０．１〜２．０ｍｍの間隙（Ｗ１）ほど離隔するように設けて原水が通過するように、その間を充填空間として用いることを特徴とする。

また、前記第２電極３００と前記第３電極３００’とは、０．１〜１００．０ｍｍの間隙（Ｗ２）ほど離隔するように設けて原水が通過するようにその間を充填空間として用いることを特徴とする。

一方、本発明による酸性水電解槽は、第１電極２００が設けられた充填室１１０ａの入水口１１２ａと出水口１１２ｂとの間に、イオンタンク４００をさらに備えることができる。

そして、前記イオン交換膜１１１は、フッ素系キャッチオン交換膜であることを特徴とする。

また、前記第１ないし第３電極２００、３００、３００’は打孔性白金電極またはメッシュ白金電極であることを特徴とする。

また、前記イオン交換膜１１１には、第１電極２００と対向する面の一部面積に対して、この第１電極２００と同一極性を有するメッシュ電極１１４がさらに備えられていることを特徴とする。このメッシュ電極１１４は、イオン交換膜１１１の一方表面の全体大きさに対し３０〜８０％大きさに形成されたことを特徴とする。

一方、本発明による酸性水電解槽は、酸性水の溶存水素濃度（ＤＨ）が２００〜１，５００ｐｐｂであることを特徴とする。

特に、このような本発明による酸性水電解槽は、伝導度が５０ｕＳ／ｃｍ以下の原水を電解して陰極側で酸性（ｐＨ４〜６．９）でありながら還元力（ＯＲＰ −１００〜−６５０ｍＶ）を有する酸性の還元水を得ることを特徴とする。そして、この酸性の還元水は、硫酸化剤の原料水・飲用水や飲料水の原料水・微生物増殖及び細胞増殖用の食用水・成長促進及び野菜や果物などの褐変防止水または化粧品原料水として用いられる。

最後に、本発明による酸性水電解槽は、伝導度が５０ｕＳ／ｃｍ以下の原水を電解して陽極側で酸性（ｐＨ３．５〜６．０）でありながら酸化力（ＯＲＰ ＋７００〜＋１，２００ｍＶ）を有する酸性の酸化水を得ることを特徴とする。そして、この酸性の酸化水は、殺菌水・微生物増殖及び細胞増殖用の食用水・成長促進及び野菜や果物などの褐変防止水または化粧品原料水として用いられる。

本発明の酸性水電解槽及びその酸性水の利用方法によれば次のような効果がある。

（１）同一極性を有する少なくとも２つの電極を１つに接続し、これらの電極に同時に電源供給が行われるようにすることで、これらの電極による電極表面の広さを安定的に確保することができて酸化還元反応効果を向上させることができる。
（２）イオン交換樹脂を使用せず、イオン交換膜を用いるため、従来のイオン交換樹脂と異なって耐久性の低下のような問題点が発生しなく、電解槽の寿命を延長して使用することができる。
（３）電気分解に使用される原水として異物が多いため伝導度が高い水道水だけでなく純水（ＲＯ ｗａｔｅｒ）や超純水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）を原水として使用するとしてもこれを電気分解して酸性水が得られる。
（４）充填室に印加する極性によって酸性還元水または酸性酸化水を選択的に電気分解して得られる。
（５）このように得られた酸性酸化水や酸性還元水はその特性に応じて多様な原水として使用することができる。
（６）特に、本発明は、事前に決定した間隔ほど離隔されるように設けられたカソード電極との間に原水が流動されるように構成することで、このカソードの表面で反応が起きるようにして高濃度の水素水酸性水を生成することができる。
（７）メッシュ電極（Ｍｅｓｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を介して反応面積（電極の面積）を広げながら反応電極間の距離を狭めることができ、酸化還元反応を促進して水素水の濃度を高めることができる。
（８）特に、このようなメッシュ電極は、酸性水の流れを妨害しないようにイオン交換膜の一部、好ましくは３０〜８０％の広さで形成することで、酸性水が円滑に流動するように空間を確保しながら酸化還元反応を促進して酸性水の水素濃度を高めることができる。

本発明の実施例１による酸性水電解槽の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施例２による酸性水電解槽の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施例３による酸性水電解槽の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施例４による酸性水電解槽の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施例５による酸性水電解槽の構成を概略的に示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態をより詳しく説明する。その前に、本明細書及び特許請求の範囲に使用する用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に限定して解釈してはならず、発明者は自己発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義するという原則に基づいて本発明の技術的思想に符合する意味と概念と解釈すべきである。

したがって本明細書に記載の実施形態と図面に示す構成は、本発明の好適な一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願の時点においてこれらを代替することができる多様な均等物と変更例が存在することを理解しなければならない。

本発明の実施例１による酸性水電解槽は、図１のように、電気分解が行われるハウジング１００、ハウジング１００に設けられて電気分解に必要な電源を供給するために互いに異なる極性を有する第１電極２００と第２電極３００、そして、これらの電極のいずれか１つと同一電極を有しながら該当イオン水を増加させて電位差を高めて酸性酸化水または酸性還元水を得るようにしたものである。

特に、本発明による酸性水電解槽は、電気分解されたイオンが、事前に決定した空間内に充填されるように、ハウジング１００内部にイオン交換膜１１１を利用して充填室１１０ａ、１１０ｂを構成したものである。

また、本発明による酸性水電解槽は、第２電極３００及びこのような極性を有する他の１つの電極第３電極を１つに接続して同一強度の電源が供給されるようにすることで、これらの第２電極３００と第３電極に電源供給が同時に行われるようになって、これらの電極に同一電位差の電源供給が可能にさせて表面電極を安定的に拡張されるようにしたものである。

次に、このような構成に対してより詳細に説明する。
ハウジング１００は、内部に、所定量の原水の供給を受けて電気分解を行うための電解槽の本体である。

このようなハウジング１００は内部が中空状に形成され、電気分解されたイオンを分離するようにイオン交換膜１１１が備えられる。イオン交換膜１１１は、ハウジング１００の内部を少なくとも２つの充填室１１０ａ、１１０ｂで区画する。本発明の好ましい実施例では、２つで分離されたものとして説明しているが、これよりさらに多く分離して構成することができる。本発明の好ましい実施例において、このようなイオン交換膜としては、フッ素系キャッチオン交換膜（デュポン社のナフィオン１１７）を用いることができる。

一方、前記各充填室１１０ａ、１１０ｂには、電気分解のために原水の供給を受けるための入水口１１２ａ、１１３ａと電気分解された酸性水を外部に排出するための出水口１１２ｂ、１１３ｂが形成される。

ここで、前記充填室１１０ａ、１１０ｂは、上述のように、１つのイオン交換膜１１１を利用する場合に２つが構成されることを説明している。しかし、イオン交換膜１１１がＮ個である場合、充填室は（Ｎ＋１）個が形成され、充填室ごとに出水口と入水口が構成される。

第１電極２００は、いずれか１つの充填室１１０ａに設けられる。このとき、第１電極２００は、イオン交換膜１１１との間に事前に決定された大きさの充填空間を確保することになる。

そのために、前記第１電極２００はイオン交換膜１１１との間隙（Ｗ１）を０．１〜２．０ｍｍになるように充填室１１０ａに設けられる。これは間隙（Ｗ１）が、これより広いと、後述する第２電極３００との電気分解能が低下し、これより広いと、酸性水や原水の流れを妨害するからである。

本発明の好ましい実施例において、前記第１電極２００は充填室が２つ以上構成されたハウジング１００に装着する場合には一番外側に備えられた充填室に装着される。

第２電極３００は第１電極２００と異なる極性を有しながらイオン交換膜１１１と隣接するように、他の充填室１１０ｂに設けられる。

このとき、第２電極３００が設けられる充填室１１０ｂが複数個備えられた場合には、それぞれの充填室ごとに第２電極３００を１つずつ設ける。

第３電極３００’は第２電極３００と同一極性を有しながら、この第２電極３００が設けられた充填室１１０ｂ内に設けられる。

このとき、前記第３電極３００’は、第２電極３００との間の事前に決定した間隙（Ｗ２）ほど離隔されるように設けられる。この場合、間隙（Ｗ２）は、０．１〜１００．０ｍｍで形成され、その間をイオンの充填空間として活用する。

一方、本発明の好ましい実施例において、上述した第１ないし第３電極２００、３００、３００’は打孔性白金電極やメッシュ白金電極を利用することができる。

また、本発明の好ましい実施例において、前記第２電極３００と第３電極３００’は互いに接続、例えば、並列形態に接続してこれらの電極に対して同時に電源供給が行われることが好ましい。これは同一極性が印加される第２電極３００と第３電極３００’に同時に電源が印加されることで、これらの第２電極３００と第３電極３００’に対して同一強度の電位差を提供し、電極表面に対して安定的でありながら均一に拡張させて使用するためである。

［動作］
次に、上述した本発明の実施例１のような構成を有する本発明による酸性水電解槽の動作に対して説明する。

まず、ハウジング１００には入水口１１２ａ、１１３ａを介して原水を供給する。このとき、原水は２つの入水口１１２ａ、１１３ａのうちのいずれか１つだけを介して供給することができる。

続いて、第１電極２００には陽極（＋）を印加し、第２電極３００と第３電極３００’には陰極（−）を印加する。さらに、原水の電気分解が起きながらイオン交換膜１１１により陽極が印加された充填室１１０ａにはＯＨ⁻が充填され、他の充填室１１０ｂにはＨ^＋が充填される。このとき、前記第２電極３００と第３電極３００’が１つに接続された場合にはこれら電極に同時に電源が印加される。

このように、各充填室１１０ａ、１１０ｂにＯＨ⁻とＨ^＋が充填されるようになると、これらイオンの電位差によって電流が流れるようになる。特に、第３電極３００’が設けられた充填室１１０ｂの場合、陰極（−）性イオンの増加によりＨ^＋はＨやＨ_２に変換されるものと考えられる。

このように、イオンの充填により得られる高い電位差は一般に使用される水道水だけでなく、伝導度が低い純水（ＲＯ ｗａｔｅｒ）や超純水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）を電解分解するのにも有用に用いられる。

＜陰極間の間隙変化に対する物性変化＞
このように動作する本発明による酸性水電解槽を用いて陰極側、すなわち上述した充填室１１０ｂから得た酸性水に対して、間隙（Ｗ２）の変化による物性変化を得るために、次のように試験を実行した。

原水：水（伝導度１０ｕＳ／ｃｍ以下、ｐＨ７．０、ＯＲＰ ＋２３０ｍＶ、温度２５．５℃）
電源：ＤＣ２４Ｖ
流速（流量）：０．３ｌ／ｍｉｎ
測定器：ＴＯＡ社の計測器
ｐＨ：ＴＯＡ−２１Ｐ
ＯＲＰ：ＴＯＡ−２１Ｐ
ＤＨ：ＴＯＡ ＤＨ−３５Ａ

次の表１は、その測定結果を表示する。

上記の表１のように、本発明により得られた電解水は全般的に酸性を示し、特に間隙（Ｗ２）が狭くなるほど徐々と強酸性を示し、酸化還元電位差（ＯＲＰ）また間隙（Ｗ２）が大きくなるにつれて高くなることがわかる。結果的に、このように得られた電解水は酸性還元水であることがわかる。

＜陽極側の酸化力測定例＞
次に、本発明による酸化水電解槽の陽極が備えられた充填室での電流変化による酸化力の物性変化を測定した結果を示す。

原水：水（伝導度１０ｕＳ／ｃｍ以下、ｐＨ７．０、ＯＲＰ ＋２３０ｍＶ、温度２５．５℃）
電源：ＤＣ２４Ｖ
流速（流量）：０．３ｌ／ｍｉｎ
測定器：ＴＯＡ社の計測器
ｐＨ：ＴＯＡ−２１Ｐ
ＯＲＰ：ＴＯＡ−２１Ｐ

次の表２は、その測定結果を表示する。

上記の表から見るように、電流の強さが大きくなるほど酸化還元電位差（ＯＲＰ）は大きくなって、酸化力だけ大きくなるのではなく、ｐＨ濃度も低くなって酸性に近くなることがわかる。

＜酸性水の有害性試験＞
（１）カソード側の水素水が目の網膜に及ぶ影響。
眼圧（ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ、ＩＯＰ）の一時的な上昇による網膜（ｒｅｔｉｎａｌ）虚血再灌流（ｉｓｃｈｅｍｉａ−ｒｅｐｅｒｆｕｓｉｏｎ、ＩＲ）損傷は活性酸素を発生させて神経細胞損傷を起こすことと知られている。

実験マウスのＩＯＰを６０分間上げて虚血を誘導した。虚血再灌流期間の間に本発明による酸性の水素水からなる水素気体が飽和された食塩水点眼剤（ｅｙｅ ｄｒｏｐｓ）を持続的に投与した。

その結果、ガラス体（ｖｉｔｒｅｏｕｓ ｂｏｄｙ）の水素濃度を直ちに増加させ、ＩＲ−誘導ＯＨを減少させた。点眼剤は網膜細胞数及び酸化的ストレス指標−陽性（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）細胞数を減少させ、ミュラー（Ｍｕｌｌｅｒ）グリア細胞（ｇｌｉａ）、星状細胞（ａｓｔｒｏｃｙｔｅｓ）及び小膠細胞（ｍｉｃｒｏｇｌｉａ）の活性化による網膜厚さ減少を抑制した。
点眼剤は網膜厚さを７０％以上に回復させた。

（２）即時型（ｉｍｍｅｄｉａｔｅ−ｔｙｐｅ）アレルギー（ａｌｌｅｒｇｉｃ）反応
本発明の酸性水電解槽の陰極側で得た水素水（水素１．０ｐｐｍ）を摂取したマウスから即時型（ｉｍｍｅｄｉａｔｅ−ｔｙｐｅ）アレルギー（ａｌｌｅｒｇｉｃ）反応を観察した。

マウスのＲＢＬ−２Ｈ３マスト（ｍａｓｔ）細胞において水素はＦｃεＲＩ−連関（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）Ｌｙｎ燐酸化（ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ）とこの下流信号伝逹［ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ、ＮＡＤＰＨ酸化酵素（ｏｘｉｄａｓｅ）活性を抑制して過酸化水素生成を減少させる］を阻害させた。

（３）陰極側で得た水素水の抗酸化力を測定試験
４週齢の雄性ＩＣＲマウスを１週間適応させた後、１５日間飼料と水素水を自由に取るようにし、対照群は水道水を摂取させた。水素水の濃度低下を防止するために一日３回水素水を入れ替えた。試料投与終了後にマウスをエーテル（ｅｔｈｅｒ）で麻酔させた後、心臓で血液を採取した。採取した血液は抗凝固剤が入った試験管で血漿を分離した。

血漿の総抗酸化力は、Ｒａｎｄｏｘ社（Ｕ．Ｋ．）の総抗酸化状態（ｔｏｔａｌａｎｔｉｏｘｄａｎ ｔｓｔａｔｕｓ）の測定用キット（ｋｉｔ）を用いて測定した。体力増進効果を調査するために６分間の強制水泳間の不動（ｉｍｍｏｂｉｌｉｔｙ）時間が測定された。これは円形円筒（高さ：２５ｃｍ、直径：１０ｃｍ）に２３〜２５℃の水を１０ｃｍ深さで満たして終了前４分間の不動時間が測定され、マウスが頭を水上に突き出して動きなしに浮かんでいる姿勢を不動とした。

そして、強制水泳試験後にマウスをエーテル（ｅｔｈｅｒ）で麻酔させた後に心臓から血液を採取した。採取した血液を４℃から３０００ｒｐｍで１０分間遠心分離して血清を得た。

オートアナライザ［Ａｕｔｏ ａｎａｌｙｚｅｒ、日立（Ｈｉｔａｃｈｉ）７４７．日立日本］を用いて血清の血液尿素態窒素（ｂｌｏｏｄ ｕｒｅａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ）、クレアチンキナーゼ（ｃｒｅａｔｉｎ ｋｉｎａｓｅ）、乳酸脱水素酵素（ｌａｃｔｉｃ ｄｅｈｙｄｒｏｇｒｎａｓｅ）、ブドウ糖及び総タンパク質（ｔｏｔａｌ ｐｒｏｔｅｉｎ）が測定された。測定するスチューデントｔ−検定（Ｓｔｕｄｅｎｔ’ｓ ｔ−ｔｅｓｔ）で分析され、Ｍ±ＳＥＭに表示された。

酸素は有気呼吸をする生物に必須元素であるが、エネルギー代謝過程中で不安定に還元された場合に発生する活性酸素は細胞内の巨大分子を変性、破壊して細胞の恒常性が破れて細胞が死滅する。活性酸素は、タバコ、煤煙などの要因によって生成されて、タンパク質、ＤＮＡ、酵素、Ｔ−細胞などの生体構成要素を損傷させて各種疾患を起こし、特に生体膜の構成成分である不飽和脂肪酸を攻撃、過酸化脂質を生成して老化及び成人病を起こすと知られている。

５週齢のＩＣＲマウスに水素水を１５日間摂取させた後に血漿を分離して総抗酸化力（ｔｏｔａｌ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｓｔａｔｕｓ）を測定して表３に示した。

その結果、水素水摂取群の総抗酸化力が、水道水を摂取した対照群と比べて有意に１８％増加した（Ｐ＜０．０５）。血漿の総抗酸化力は、体内の抗酸化力を代表する値として考えられ、血漿総抗酸化力の増加は水素水の摂取により体内に抗酸化力が増加したことを意味する。このような結果は、水素水が生体抗酸化力を増加させて多様な要因によって発生する、さまざまな疾病及び老化から生体を保護することができることを示すものである。

強制水泳試験は、抗疲労及びスタミナ調査に用いられる。５週齢の雄性ＩＣＲマウスに、水素水を１５日間摂取させた後に強制水泳試験を行って不動時間を測定し、血液生化学検査を実施した。水素水の摂取によるマウスの強制水泳試験において、不動時間が対照群に比べて有意に１３％減少した（表４参照）。これは、水素水の摂取が抗疲労及びスタミナ増加作用により不動期間を減少させたことを示すものである。

疲労に関する血液生化学指標である血液尿素態窒素（ｂｌｏｏｄ ｕｒｅａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ）１５％減少、クレアチンキナーゼ（ｃｒｅａｔｉｎ ｋｉｎａｓｅ）２２％減少、乳酸脱水素酵素（ｌａｃｔｉｃ ｄｅｈｙｄｒｏｇｒｎａｓｅ）９％減少、ブドウ糖９％増加及び総タンパク質（ｔｏｔａｌ ｐｒｏｔｅｉｎ）が１９％増加し、すべての測定値が水素水の摂取で改善した（表５参照）。

よって、水素水の摂取が体力増強及び抗疲労効果を有していることが立証された。

以上のように、本発明は、充填空間を介して解離されたイオンを充填させて電位差を高めて酸性還元水を得るだけでなく、その極性を変えることで、酸性酸化水を得ることができる。

本発明の実施例２による酸性水電解槽は、実施例１の構成と比べて、実施例１のハウジング１００にイオンタンク４００をさらに構成したものである。そこで、実施例１と同一構成に対しては同じ参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

イオンタンク４００は、図２のように、前記ハウジング１００の入水口１１２ａと出水口１１２ｂとの間に設けられ、第１電極２００により充填室１１０ａ内に充填されたイオンを保存するタンクである。

これで、本発明の実施例２による酸性水電解槽は、このイオンタンク４００に保存されるイオン量ほど比例するように、さらに大きな電位差を発生させることができ、その分酸性化及び還元力を高めるようにする。

本発明の実施例３による酸性水電解槽は、図３のように、電極の極性を変えて印加するようにしたものである。ここで、実施例１と同一構成については同じ参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

すなわち、実施例３の酸性水電解槽では、第１電極２００ａに陰極（−）を印加し、第２電極３００ａ及び第３電極３００ｂには陽極（＋）を印加して構成したものである。

これにより、実施例１では酸性でありながら還元性のある酸性水を得ることができるが、実施例３では酸性でありながら酸化性が高い酸性水を得ることができる。

本発明の実施例４による酸性水電解槽は、図４のように、実施例３のハウジング１００にイオンタンク４００をさらに構成されたものである。ここで、実施例３と同一構成については同じ参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

これに、本発明の実施例４による酸性水電解槽は、このイオンタンク４００に保存されるイオン量ほど比例するようにさらに大きな電位差を発生させることができ、その分酸性化性が高い酸性水を得ることができる。

（利用発明）
本発明による電解槽から得られた酸性還元水は、伝導度が５０ｕＳ／ｃｍ以下の原水を電解して陰極側で酸性（ｐＨ４〜６．９）でありながら還元力（ＯＲＰ −１００〜−６５０ｍＶ）を有することを特徴とする。そして、このような酸性還元水は、溶存水素濃度（ＤＨ）が２００〜１，５００ｐｐｂであることを特徴とする。そして、このような本発明による酸性還元水は、硫酸化剤原料水・飲用水や飲料水の原料水・微生物増殖及び細胞増殖用食用水・成長促進及び野菜や果物などの褐変防止水及び化粧品原料水として用いられる。

一方、本発明による電解槽から得られた酸性酸化水は、伝導度が５０ｕＳ／ｃｍ以下の原水を電解して陽極側で酸性（ｐＨ３．５〜６．０）でありながら酸化力（ＯＲＰ ＋７００〜＋１，２００ｍＶ）を有する。このような酸性還元水は、殺菌水・微生物増殖及び細胞増殖用食用水・成長促進及び野菜や果物などの褐変防止水または化粧品原料水として用いられる。

本発明の実施例５は、図５のように、実施例１と比較すると、イオン交換膜１１１の一面にメッシュ電極１１４がさらに構成される。ここで、説明の便宜のために実施例１の構成と同一構成については詳細な説明を省略する。

メッシュ電極（Ｍｅｓｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）は、網状に製作された電極として電極の表面積を広くするだけでなく、柔軟性があるため装着位置に制約を受けない。また、メッシュ電極は、このように網状であるため原水や水素水の流れが円滑に行われるだけでなく、反応する電極との間の間隔を狭めることができ、酸化還元反応を促進することができる。

本発明では、このような通常の技術からなるメッシュ電極１１４を第１電極２００と対向するイオン交換膜１１１の一面に装着し、この第１電極２００と同一電源を印加する。このときの電源の印加は、別途に印加することもできるが、第１電極２００とメッシュ電極１１４を１つに接続して同時に電源印加及び遮断が行われるようにすることが好ましい。

また、本発明の好ましい実施例において、前記メッシュ電極１１４は、イオン交換膜１１１の一面と同じ大きさに製作することもできるが、これより小さな大きさ、好ましくはイオン交換膜１１１の全体面積に対して３０〜８０％の広さで構成することが好ましい。これは、イオン交換膜１１１を介して流出口するイオン間の交換において妨害を低減しながらも酸性水が円滑に流動させるためである。

このように設けられたメッシュ電極１１４は、第１電極２００と同一極性を示し、イオン交換膜１１１を基準に反対側に配置された第２電極３００に相克であるので、これら電極との間で酸化還元反応が起きる。このとき、メッシュ電極１１４と第２電極３００との間の反応距離を最小化され、特にメッシュ電極１１４が網状で構成されているので、これらの電極との間で行われる酸化還元反応をより一層促進させることになる。

そして、本発明によるメッシュ電極１１４の構成は、実施例１のイオン交換膜１１１に設置したものとして説明したが、他の実施例にも適用することができることは当業者であれば自明である。

以上のように、本発明は１つの極性を有する電極を複数に構成して一度で電源供給が行われるようにし、他の１つの極性にはメッシュ電極を用いて電源供給が行われるようにすることで、酸化還元反応が行われる電極の面積を広くすると共に、反応電極との間の間隔を狭めて、このような酸化還元反応をより一層促進して高濃度の酸性水を得ることができる。

Claims (13)

1. 少なくとも１つのイオン交換膜１１１を中心として分離された少なくとも２つの充填室１１０ａ、１１０ｂが備えられ、各充填室１１０ａ、１１０ｂにはそれぞれ入水口１１２ａ、１１３ａ及び出水口１１２ｂ、１１３ｂが形成されたハウジング１００と、
   前記充填室１１０ａに設けられた第１電極２００と、
   残りの充填室１１０ｂ内に、イオン交換膜１１１と近接するように設けられて第１電極２００と異なる極性を有する第２電極３００と、
   前記各充填室１１０ｂに第２電極３００と同一極性を有しながら、この第２電極３００と事前に決定した間隔ほど離隔されるように設けられた第３電極３００’と、を含み、
   前記第２電極３００及び第３電極３００’は、互いに接続されて同時に電源が印加されるように構成されたことを特徴とする酸性水電解槽。
2. 前記イオン交換膜１１１と前記第１電極２００は、０．１〜２．０ｍｍの間隙（Ｗ１）ほど離隔されるように設けられ、原水が通過するように、その間を充填空間として用いることを特徴とする請求項１に記載の酸性水電解槽。
3. 前記第２電極３００と前記第３電極３００’は、０．１〜１００．０ｍｍの間隙（Ｗ２）ほど離隔するように設けられ、原水が通過するように、その間を充填空間として用いることを特徴とする請求項１または２に記載の酸性水電解槽。
4. 第１電極２００が設けられた充填室１１０ａの入水口１１２ａと出水口１１２ｂとの間には、
   イオンタンク４００が備えられたことを特徴とする請求項３に記載の酸性水電解槽。
5. 前記イオン交換膜１１１は、フッ素系キャッチオン交換膜であることを特徴とする請求項４に記載の酸性水電解槽。
6. 前記第１ないし第３電極２００、３００、３００’は、打孔性白金電極またはメッシュ白金電極であることを特徴とする請求項５に記載の酸性水電解槽。
7. 前記イオン交換膜１１１には、第１電極２００と対向する面の一部面積に対して、この第１電極２００と同一極性を有するメッシュ電極１１４がさらに備えられていることを特徴とする請求項１に記載の酸性水電解槽。
8. 前記メッシュ電極１１４は、イオン交換膜１１１の一方表面の全体大きさに対し３０〜８０％大きさで形成されることを特徴とする請求項７に記載の酸性水電解槽。
9. 前記電解槽から電解された水は、溶存水素濃度（ＤＨ）が２００〜１，５００ｐｐｂであることを特徴とする請求項６に記載の酸性水電解槽。
10. 請求項９による電解槽に、伝導度が５０ｕＳ／ｃｍ以下の原水を電解して陰極側で酸性（ｐＨ４〜６．９）でありながら還元力（ＯＲＰ −１００〜−６５０ｍＶ）を有する酸性の還元水を得ることを特徴とする酸性水電解槽。
11. 請求項１０に記載の前記酸性の還元水は、硫酸化剤原料・水飲用水や飲料水の原料水・微生物増殖及び細胞増殖用食用水・成長促進及び野菜や果物などの褐変防止水または化粧品原料水として用いることを特徴とする利用方法。
12. 請求項９による電解槽に、伝導度が５０ｕＳ／ｃｍ以下の原水を電解して陽極側で酸性（ｐＨ３．５〜６．０）でありながら酸化力（ＯＲＰ ＋７００〜＋１，２００ｍＶ）を有する酸性の酸化水を得ることを特徴とする酸性水電解槽。
13. 請求項１２に記載の前記酸性の酸化水は、殺菌水・微生物増殖及び細胞増殖用食用水・成長促進及び野菜や果物などの褐変防止水または化粧品原料水として用いることを特徴とする利用方法。

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