JP3826645B2

JP3826645B2 - Electrolyzed water generator

Info

Publication number: JP3826645B2
Application number: JP33509399A
Authority: JP
Inventors: 弘之野口; 康弘才原; 憲次菊地
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: JP2000218270A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は連続して陰極水と陽極水、即ち、電解水を生成する電解水生成装置に関するものであり、更に詳しくは、還元側の電位を有する陰極水として、活性酸素等の存在下においても対象物質である還元型物質の酸化を抑制し、還元状態を維持することができ、あるいは酸化型物質を還元型物質に還元し、還元型物質を有効に再生産することができる陰極水を生成することができる電解水生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電解水生成装置１の構造の一例を、図１により概略説明する。電解水生成装置１は電解槽２、浄水装置３、電解質供給装置６などから構成される。電解槽２は、隔膜５により、陰極１２Ａが配置された陰極室１４と、陽極１２Ｂが配置された陽極室１８とに区画されている。一般に原水とされる水道水は、浄水装置３を通して電解槽２の陰極室１４と陽極室１８とに導入される。浄水装置３は、水道水中にふくまれる有機物、無機物あるいは次亜塩素酸などの臭気成分を除去するものであり、通常、抗菌活性炭フィルタ及び中空糸膜などのマイクロフィルターにて構成されている。また、浄水装置３から流出した原水は、陰極室１４に直接連通した陰極室流入路２０と、陽極室１８に連通した陽極室流入路２２とに分流される。この原水の電極室流入側には、電極室上流に設けた電解質供給装置６により連続的に電解質が供給される。一般的に、電解質としては乳酸カルシウムまたはグリセロリン酸カルシウムなどのカルシウム塩が使用される。電解槽２に通水された水を陰極１２Ａと陽極１２Ｂに電流を流して電気分解することにより、陰極室１４に陰極水が、陽極室１８に陽極水が生成する。陰極水は流出路２３から、陽極水は流出路２１からそれぞれ別々の経路を通って吐出される。上記中、図１においては、浄水装置３から流出した原水が、陰極室１４に直接連通した陰極室流入路２０と、陽極室１８に連通した陽極室流入路２２とに分流される前段即ち上流側に電解質供給装置６を配設したものである。尚装置によっては、主として飲用等に使用される陰極水中に、電気分解による電気泳動によりカルシウムイオンのみが含有されるように、陽極室１８に流入する水にのみ電解質を添加するようにして、電解質を添加した水を陽極室１８に流入させ、陰極水にはカルシウムイオンのみ添加し、乳酸イオンは酸性水とともに排出する様にしたものもある。
【０００３】
陰極水を生成すると同時に生成される酸性水については乳酸イオンが添加され、アストリンゼント効果を有することによりその目的に利用される。尚、図１において８Ａ、８Ｂは電気化学的水質測定器を示しており、これにより各種の吐出水の水質、例えばｐＨ、酸化還元電位、カルシウム濃度、電気伝導率等を知ることができ、装置によればこれらからの水質測定結果を基に、電解電圧や流量などの電解条件をコントロールすることもなされている。
【０００４】
以上のような従来例の構造を有する電解水生成装置１においては、電解処理により製造される飲用に用いられる陰極水には、胃腸内異常発酵、慢性下痢、胃酸過多等に関する効果が期待できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の陰極水には、一般的に還元性の電位を有する性質はあるものの、その期待される還元電位に起因する効果、即ち生体内における還元型物質の酸化の抑制による還元状態の維持、著しくは酸化型物質を還元型物質に還元し、還元型物質を有効に再生産することなどについては不明瞭であった。ここでスーパーオキサイドやヒドロキシラジカル、過酸化水素等の活性酸素の存在下においても、このような酸化還元反応に関する制御効果の期待できる電解水を製造することができれば、それは消化器系障害の間接的な予防効果、特に粘膜障害（体内微生物に起因するもの含め）の抑制などの効果まで期待できると考えられる。
【０００６】
また、酸化性、還元性の指標である酸化還元電位をモニタリングする、白金電極による手法も従来は見られたが、上記の作用・効果を及ぼす要因を測定してモニタリングし、そのモニタリングデータにより電解条件（電流密度、通過水量など）をフィードバックして上記の要因をコントロールすることができれば、常に上記効果が期待され、安定した品質の電解水の製造が可能となる。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、還元側の電位を有する陰極水として、活性酸素等の存在下においても対象物質である還元型物質の酸化を抑制し、還元状態を維持することができ、あるいは酸化型物質を還元型物質に還元し、還元型物質を有効に再生産することができる陰極水を生成することができる電解水生成装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る電解水生成装置１は、陽極１２Ｂが配設された陽極室１８と、陰極１２Ａが配設された陰極室１４と、陽極室１８と陰極室１４を仕切るように配設された、陽イオンと陰イオンのうち少なくとも一方を通過させ得る隔膜５とを備える電解槽２を具備し、溶存イオンを含む原水から、有隔膜電解により陽極水と陰極水を生成する電解水生成装置１であって、陰極室１４にて生成される陰極水中に、理論飽和濃度より高い過飽和状態で水素を発生させて溶存水素ガス粒子を含ませると共に、その粒径を５〜１０００ｎｍの範囲において分布させることができる電解槽２を具備して成ることを特徴とするものである。
また、陰極１２Ａとして、アモルファス状の白金からなる白金電極を用いて成ることを特徴とするものである。
【００１６】
また本発明の請求項２に係る電解水生成装置１は、請求項１の構成に加えて、電解槽２に原水を供給する原水流路７から分岐して、陰極１２Ａに接する陰極冷却流路４９を設けて成ることを特徴とするものである。
【００１７】
また本発明の請求項３に係る電解水生成装置１は、請求項１又は２の構成に加えて、電解槽に原水を供給する原水流路７から分岐して、陰極１２Ａの内部を通過する陰極冷却流路４９を設けて成ることを特徴とするものである。
【００３９】
また本発明の請求項４に係る電解水生成装置１は、請求項１乃至３のいずれかの構成に加えて、陰極室１４にて生成された陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を測定することができる水質測定器８Ａを具備して成ることを特徴とするものである。
【００４０】
また本発明の請求項５に係る電解水生成装置１は、請求項４の構成に加えて、半電池である参照電極４３と、作用電極４０とからなる電気化学系を備え、陰極室１４にて生成された陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を電気化学的に測定する水質測定器８Ａを具備して成ることを特徴とするものである。
【００４１】
また本発明の請求項６に係る電解水生成装置１は、請求項５の構成に加えて、陰極室１４にて生成された陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を電気化学的に測定する水質測定器８Ａとして、作用電極４０と、対極４４と、半電池反応の電極電位が既知の参照電極４３を用いる３電極系の電気化学的水質測定器を具備して成ることを特徴とするものである。
【００４２】
また本発明の請求項７に係る電解水生成装置１は、請求項５又は６の構成に加えて、参照電極４３としては銀／塩化銀電極を備え、作用電極４０としては水素ガスが透過できる有機高分子膜４１と白金４２を接触させて形成した電極を備える水質測定器８Ａを具備して成ることを特徴とするものである。
【００４３】
また本発明の請求項８に係る電解水生成装置１は、請求項７の構成に加えて、作用電極４０として水素ガスが透過できる有機高分子膜４１の片面に、白金の化学メッキまたは添着処理を施して形成された電極を備える水質測定器８Ａを具備して成ることを特徴とするものである。
【００４４】
また本発明の請求項９に係る電解水生成装置１は、請求項５乃至８のいずれかの構成に加えて、水質測定器８Ａに備えられた、水素ガスが透過できる有機高分子膜４１と白金４２を接触させて形成した作用電極４０の、白金４２側を水質測定器８Ａ内部の基準溶液４６側に配置し、高分子膜４１側を陰極水の流路もしくは陰極水の滞留部位に配設して成ることを特徴とするものである。
【００４５】
また本発明の請求項１０に係る電解水生成装置１は、請求項４乃至９のいずれかの構成に加えて、水質測定器８Ａによる測定結果により、電解条件をフィードバック制御できる機構を具備して成ることを特徴とするものである。
【００４６】
また本発明の請求項１１に係る電解水生成装置１は、請求項１乃至１０のいずれかの構成に加えて、陰極室１４にて生成された陰極水のｐＨ及び酸化還元電位を測定して、その測定結果により陰極水中の水素の濃度が飽和濃度に達しているか否かを判定する水質測定器８Ａを具備して成ることを特徴とするものである。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００４８】
先ず本発明の電解水生成装置１の基本構成の一例を、図１により説明する。
【００４９】
この図１に示す電解水生成装置１は電解槽２、浄水装置３及び電解質供給装置６を備えている。電解槽２は、隔膜５により、陰極１２Ａが配置された陰極室１４と、陽極１２Ｂが配置された陽極室１８とに区画されている。原水とされる水道水は、浄水装置３が設けられた電極室流入路４を通して電解槽２の陰極室１４と陽極室１８とに導入される。また、電極室流入路４の下流側には、陰極室１４に直接連通する陰極室流入路２０と、陽極室１８に直接連通する陽極室流入路２２とを分岐して設けるものであり、電極室流入路４、陰極室流入路２０、陽極室流入路２２にて原水流路７が構成される。電極室流入路４を通じて浄水装置３から流出した原水は、陰極室１４に直接連通した陰極室流入路２０と、陽極室１８に連通した陽極室流入路２２とに分流される。この原水には、電極室の上流側に設けられた電解質供給装置６により連続的に電解質及び界面活性剤が供給される。そして電解槽２に供給された原水を陰極１２Ａと陽極１２Ｂの間に電流を流して電気分解することにより、陰極室１４に陰極水が、陽極室１８に陽極水が生成する。陰極水は陰極室１４に連通して接続された陰極室流出路２３から、陽極水は陽極室１８に連通して接続された陽極室流出路２１からそれぞれ吐出される。上記中、図１においては、浄水装置３から流出した原水が、陰極室１４に直接連通した陰極室流入路２０と、陽極室１８に連通した陽極室流入路２２とに分流される前段即ち、電極室流入路４における浄水装置３の下流側に電解質供給装置６を配設したものである。
【００５０】
本発明の電解水生成装置１は、上記のような構成において、生成される陰極水中に、陰極水中の水素含有量が、理論飽和濃度より高い状態となるようにして、陰極水中に水素ガスの気泡の粒子（以下、溶存水素ガス粒子とする）を分散させると共に、溶存水素ガス粒子の粒径を５〜１０００ｎｍの範囲において分布させるように構成するものであり、そのためには、好ましくは本発明の電解水生成装置１を下記のように構成するものである。
【００５１】
陰極１２Ａ及び陽極１２Ｂとしては、チタニウム製の基材に焼成等による白金コーティング或いは電気メッキ、化学メッキ等による白金メッキを施したものが用いられる。ここで、焼成や化学メッキ等の場合には、結晶性の白金が形成され、電気メッキの場合には、アモルファスの白金が形成されるが、陰極１２Ａを形成するにあたり、アモルファスの白金を適用すると、陰極水における水素ガスの発生量を増大させることができ、陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を効率よく上昇させることができる。このことを証明する実験結果を図１９に示す。
【００５２】
図１９は、焼成による結晶性の白金を用いて形成された陰極１２Ａを用いた場合と、電気メッキによるアモルファスの白金を用いて形成された陰極１２Ａとを用いた場合の、電解電流密度に対する陰極水中の水素ガス濃度の変化を示すものであり、横軸は電解電流密度を、縦軸は陰極水中の水素ガスの濃度をそれぞれ示す。ここで電解に供する原水としては、１．７ｍｍｏｌ／リットルのＮａＣｌ溶液を用いている。図中の○は結晶性の白金を用いて形成された陰極１２Ａを用いた場合の水素ガスの濃度を、△は、アモルファスの白金を用いた場合の水素ガスの濃度をそれぞれ示す。図示の通り、同一の電解電流密度条件において、アモルファスの白金を用いた場合の方が、水素ガスの発生量が増大していることがわかる。
【００５３】
また、隔膜５としては中性多孔質膜か、或いは陽イオン交換膜等のイオン選択透過膜が用いられる。
【００５４】
ここで隔膜５として中性多孔質膜を使用する場合においては、ポリエチレン製のものや、ポリスルフォン製のものを用いることができるが、特に電気浸透速度の大きさを示す、ヴィーデマン定数の値が小さい隔膜を選定することが望ましいものであり、例えば、ヴィーデマン定数が−０．１５ｃｍ³・ｓ^-1・Ａ^-1であるフッ化ビニリデンでコートしたポリエステルシートや、ヴィーデマン定数が０．２１ｃｍ³．ｓ^-1・Ａ^-1であるポリテトラフルオロエチレンとポリエチレンテレフタレートを混紡したシート（それぞれ実測値）を用いることができ、このようなものを用いると、陽極水中に含まれる溶存塩素分子、次亜塩素酸、過酸化水素、溶存酸素等の成分の流入を抑制することができるものである。ここで電気浸透度をα、液の比伝導率をκ、電流値をｉとすると、単位時間あたりに膜を通過する液量ｖは、ｖ＝α・（ｉ／κ）で示されるものであり、ヴィーデマン定数βは、β＝α／κで表されるものである。
【００５５】
また隔膜５として陽イオン交換膜を使用する場合は、例えばデュ・ポン社製のナフィオン膜のような、ベース材料をポリテトラフルオロエチレンとした陽イオン交換基ペルフルオロスルホン酸膜や、旭化成製のフレミオン膜のような、陽イオン交換基ビニルエーテルとテトラフルオロエチレンの共重合体等を用いることができる。隔膜５としてこのようなイオン選択透過膜を用いると、陽極水中に含まれる溶存塩素分子、次亜塩素酸、過酸化水素、溶存酸素等の成分の流入を防止することができるものである。
【００５６】
更に隔膜５としては、水素イオンと水酸化物イオンの少なくとも一方を選択的に透過するイオン交換膜を用いることもでき、この場合、陰極水における水素ガスの発生量を増大させて溶存水素ガス粒子の濃度を上昇させると共に陰極水のｐＨの上昇を抑制して、飲用に適した陰極水を得ることができる。すなわち、電解槽２内において原水の電解を行った場合に、陰極室１４において陰極水が生成されるものであり、この陰極水中には、電解による２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-→Ｈ₂＋２ＯＨ^-の反応によって、水素ガスが発生すると共にｐＨが上昇する。ここで水素ガスの発生量を増大させて溶存水素ガス粒子の濃度を上昇させるために電解反応の進行度を大きくすると、ｐＨが飲用に適さない値（ｐＨ１０以上）まで上昇するおそれがあるが、隔膜５として水素イオンと水酸化物イオンの少なくとも一方を選択的に透過するイオン交換膜を用いると、陽極室１８にて発生した水素イオンが電気浸透により隔膜５を通過して陰極室１４に移動し、あるいは陰極室１４にて発生した水酸化物イオンが電気浸透により隔膜５を通過して陽極室１８に移動して、水酸化物イオンが水素イオンにより中和され、陰極水のｐＨの上昇が抑制されるものである。
【００５７】
更に、隔膜５として水素イオンを選択的に透過するイオン交換膜を用いて、陰極水中に水素イオンが供給されるようにすると、陰極室１４において、Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^-→２Ｈ₂Ｏの反応により、陰極水中の溶存酸素濃度が低減されるものであり、この場合、後述するように水質測定器８Ａによって陰極水の酸化還元電位を測定する場合に、攪乱因子となる溶存酸素濃度を低減することができ、陰極水の酸化還元電位の測定精度を向上することができるものである。
【００５８】
また浄水装置３は、原水として電解水生成装置１に供給される水道水等の中に含まれる有機物、無機物あるいは次亜塩素酸などの臭気成分を除去するものであり、蒸留装置、中空糸膜として形成されたろ過膜、イオン交換樹脂、活性炭等の組み合わせにより成るもので、通常、抗菌活性炭フィルタ及び中空糸膜などのマイクロフィルターにて構成されている。
【００５９】
また図２のように、原水流路７に、下流側に浄水装置３としてろ過膜３３を設けると共に、上流側にポンプ３２を設け、また原水流路７の上流側の端部をタンク３１内に配置し、イオン交換処理及び蒸留処理を行って生成された純水を、一旦、タンク３１に貯水し、ポンプ３２により電解槽２に供給するようにしても良い。この場合は、ろ過膜３３としては、望ましくは孔径２５〜５０ｎｍの、ポリエチレンやポリサルフォン等の多孔質高分子膜等により形成されるメンブランフィルターを用いると良い。ここで、浄水装置３を通過させて得られた原水は、電気伝導率を、３００μＳ／ｃｍ以下とすることが好ましく、更に好ましくは、浄水装置３としてイオン交換膜を備えるものを使用することにより、原水の電気伝導率が２０μＳ／ｃｍ以下になるように処理されるようにする。このようにすると、原水中の気泡成長の核となるような不純物を低減して、原水を電解して生成される陰極水中の溶存水素ガス粒子の成長を抑制し、陰極水中に粒径が小さい溶存水素ガス粒子を長時間維持できるようにすることができるものである。この原水の電気伝導率は、低ければ低いほど良いものであるが、実際上の下限は１μＳ／ｃｍとなると考えられる。
【００６０】
浄水装置３から流出した原水は、陰極室１４に直接連通した陰極室流入路２０と、陽極室１８に連通した陽極室流入路２２とに分流される。各流入路２０、２２には、電極室上流に設けた電解質供給装置６により連続的に電解質が供給される。
【００６１】
ここで、図１，２に示す実施形態における電解水生成装置１では、電極室流入路４における浄水装置３の下流側に、電解質供給装置６を配設したものであり、つまり浄水装置３から流出した原水が、陰極室１４に直接連通した陰極室流入路２０と、陽極室１８に連通した陽極室流入路２２とに分流される前段即ち上流側に電解質供給装置６を配設したものであるが、陽極室流入路２２と、陰極室流入路２０とに分流された後の下流側で、陰極室１４に流入する陰極室流入路２０かまたは陽極室１８に流入する陽極室流入路２２の少なくとも一方に、電解質供給装置６を配設しても良い。
【００６２】
また電解質供給装置６としては、アルカリ金属イオンかもしくはハロゲン化合物イオン等の電解質となり得る無機系化合物を原水流路７を流れる原水に添加するものを用いるものである。このとき例えば、ナトリウム濃度が５ｍｇ／リットル以上、４００ｍｇ／リットル以下になるように、規定量の塩化ナトリウムかまたは水酸化ナトリウムを加えるか、またはそれらの混合物を加えて調整するものを用いるものである。ここでナトリウム濃度が５ｍｇ／リットルに満たないと、電解に必要な最低限の電流密度を確保することが困難となり、電解効率が低下するおそれがあるものであり、また４００ｍｇ／リットルを超えると、電解水を飲用として用いる場合に電解質の味を感じるようになってしまい、また溶存水素ガス粒子は一種のコロイド状態で分散しているため、塩析現象により溶存水素ガス粒子の電気二重層が電荷的に中和されてしまい、粒子状態の維持が困難となるおそれがあり、好ましくない。
【００６３】
尚、電解質供給装置６として、周期表２族の元素（アルカリ土類金属）のイオンの電解質となり得る化合物を原水流路７を流れる原水に添加するものを用いても良いが、対イオンとして有機系化合物を選定する際には、食品添加物への適合性に注意する必要がある。
【００６４】
また、電解質供給装置６として、塩素イオン濃度が５ｍｇ／リットル以上、４００ｍｇ／リットル以下になるように、規定量の塩化ナトリウムかまたは塩化リチウム、あるいはそれらの混合物を、原水流路７を流れる原水に添加するものを用いても良いものである。ここで塩素イオン濃度が５ｍｇ／リットルに満たないと、電解に必要な最低限の電流密度を確保することが困難となり、電解効率が低下するおそれがあるものであり、また４００ｍｇ／リットルを超えると、電解水を飲用として用いる場合に電解質の味を感じるようになってしまい、また溶存水素ガス粒子は一種のコロイド状態で分散しているため、塩析現象により溶存水素ガス粒子の電気二重層が電荷的に中和されてしまい、粒子状態の維持が困難となるおそれがあり、好ましくない。
【００６５】
更に、電解質供給装置６として、塩素イオン濃度が２０ｍｇ／リットル以上となるように、規定量の塩化カルシウムかまたは塩化ナトリウム、あるいはそれらの混合物を、原水流路７を流れる原水に添加するものを用いても良いものである。この場合、電解時に、広い電解電流密度範囲に亘って、陰極水において充分な量の水素ガスを発生させて、陰極水中に安定して溶存水素ガス粒子を発生させることができる。
【００６６】
図２１は、原水として、１．７ｍｍｏｌ／リットルの塩化ナトリウム溶液と、０．５７ｍｍｏｌ／リットルの塩化カルシウム溶液（塩素イオン濃度４０．４ｍｇ／リットル）を用いた場合の、電解電流密度に対する陰極水中の水素ガスの濃度を示すものであり、横軸は電解電流密度を、縦軸は陰極水中の水素ガスの濃度をそれぞれ示す。図中の○は塩化ナトリウム溶液を用いた場合の水素ガスの濃度を、△は塩化カルシウム溶液を用いた場合の水素ガスの濃度をそれぞれ示す。ここで、塩化ナトリウム溶液と塩化カルシウム溶液の濃度を異ならせているのは、両溶液のイオン強度を揃えるためである。
【００６７】
図示の通り、塩化ナトリウム溶液を用いた場合は、電解電流密度を高くして電解反応の反応速度を速くすると、水素ガスの濃度が逆に低下してしまうものでありが、塩化カルシウム溶液を用いた場合は、電解電流密度を高くしても水素ガスの濃度の低下が抑制されるものであり、広い電解電流密度範囲に亘って充分な量の水素ガスが発生し、陰極水中に安定して溶存水素ガス粒子が発生しているものである。
【００６８】
図２２は、種々の濃度の塩化カルシウム溶液を用いた場合における、電解電流密度に対する陰極水中の水素ガスの濃度を示すものであり、横軸は電解電流密度を、縦軸は陰極水中の水素ガスの濃度をそれぞれ示す。図中の○は０．５７ｍｍｏｌ／リットル（塩素イオン濃度４０．４ｍｇ／リットル）、◇は２．０ｍｍｏｌ／リットル（塩素イオン濃度１４１．８ｍｇ／リットル）、×は５．０ｍｍｏｌ／リットル（塩素イオン濃度３５４．５ｍｇ／リットル）、△は５．７ｍｍｏｌ／リットル（塩素イオン濃度４０４．１ｍｇ／リットル）、□は１５．０ｍｍｏｌ／リットル（塩素イオン濃度１０６３．５ｍｇ／リットル）の濃度の塩化カルシウム溶液を用いた場合の水素ガスの濃度をそれぞれ示す。図示の通り、塩化カルシウム濃度を高くすると、電解電流密度を高くするに従って水素ガスの濃度が高くなる傾向が現れ、電解電流密度に応じた水素ガスを発生させることができるようになる。
【００６９】
ここで塩素イオン濃度が２０ｍｇ／リットルに満たないと、電解電流密度を高くした場合に陰極水中の水素ガスの濃度が低下する傾向が現れるようになる。また塩素イオン濃度が高くなるほど、電界電流密度を高くするに従って水素ガスの濃度が高くなる傾向が現れるが、電解水を飲用として用いる場合に電解質の味を感じないようにするためには、塩素イオン濃度の上限を１０００ｍｇ／リットルとすることが好ましい。
【００７０】
電解質供給装置６の、原水中の電解質の濃度を上記のように制御するための構成としては、例えば図２に示すものにおいてタンク３１に規定濃度の電解質を溶解させた原水を入れておくか、あるいは電解質供給装置６に、規定の高濃度の電解質溶液を入れておき、例えば別途設けられたポンプ等により、原水流路７に高濃度の電解質溶液を随時添加していく等の構成を適用することができる。ここで電解質の添加量の計算方法としては、電解質の分子量をＭ［ｇ／ｍｏｌ］、電解質イオンの原子量をｍ［ｇ／ｍｏｌ］、原水流路７の流速をａ［リットル／ｍｉｎ］、電解質供給装置６からの電解質の供給量をｂ［ミリリットル／ｍｉｎ］として、原水中に添加する所望の電解質イオン濃度をＸ［ｍｇ／リットル］とすると、電解質としての添加量は、
｛（Ｍ／ｍ）・Ｘ｝・ａ＝（Ｍ・ａ・Ｘ）／ｍ［ｍｇ／ｍｉｎ］
となり、このとき電解質の供給量がｂ［ミリリットル／ｍｉｎ］であるため、
（Ｍ・ａ・Ｘ）／（ｂ・ｍ）［ｇ／リットル］
の濃度の高濃度の電解質溶液を電解質供給装置６から原水流路７に供給するようにすれば良いものである。
【００７１】
また、電解質供給装置６として、原水流路７を流れる原水に、電解質と共に、生成水中に含まれる溶存水素ガス粒子の安定化のために、界面活性剤を添加するものを用いることもできる。
【００７２】
界面活性剤として、ショ糖脂肪酸エステル類を添加するものを使用し、このときその原水への添加濃度を、それぞれのＣＭＣ（クリティカル・ミセル・コンセントレーション：限界ミセル濃度）以下に制御するものを用いることが望ましい。すなわち、界面活性剤はＣＭＣ以下の濃度であれば、原水を電解する前の時点においてはミセル化せず、電解により陰極水中に溶存水素ガス粒子が発生すると、疎水コロイドである溶存水素ガス粒子を中心にして１０〜１００ｎｍ程度の大きさでミセル化し、溶存水素ガス粒子の状態を、より安定に維持することができるものである。ここで界面活性剤の濃度がＣＭＣ以上であると、界面活性剤は溶存水素ガス粒子が発生する前からミセル化してしまい、溶存水素ガス粒子を安定化させるためには一旦ミセル化した界面活性剤がバラバラの状態になってから更に溶存水素ガス粒子を中心にミセル化しなければならず、溶存水素ガス粒子の安定化の効率が低減するものである。また界面活性剤の添加量の下限は、１．０×１０^-6ｍｏｌ／リットルとすることが好ましい。
【００７３】
具体的なショ糖脂肪酸エステル類の添加濃度としては、モノラウレートであれば、２３．８×１０^-5ｍｏｌ／リットル以下、硬化牛脂脂肪酸のモノエステルであれば、１．３×１０^-4ｍｏｌ／リットル以下、モノミリステートであれば、１５．５×１０^-5ｍｏｌ／リットル以下、モノパルミテートであれば、９．５×１０^-5ｍｏｌ／リットル以下、モノステアリートであれば、６．６×１０^-5ｍｏｌ／リットル以下であることが望ましいといえる。
【００７４】
電解質供給装置６の、原水中の界面活性剤の濃度を上記のように制御するための構成としては、例えば図２に示すものにおいてタンク３１に規定濃度の界面活性剤を溶解させた原水を入れておくか、あるいは電解質供給装置６に、規定の高濃度の界面活性剤溶液を入れておき、例えば別途設けられたポンプ等により、原水流路７に高濃度の界面活性剤溶液を随時添加していく等の構成を適用することができる。ここで界面活性剤の添加量の計算方法としては、界面活性剤の分子量をＭ′［ｍｏｌ］、原水流路７の流速をａ［リットル／ｍｉｎ］、電解質供給装置６からの界面活性剤の供給量をｂ′［ミリリットル／ｍｉｎ］として、原水中に添加する所望の界面活性剤濃度をＸ′［ｍｇ／リットル］とすると、界面活性剤の添加量は、
（Ｍ′・Ｘ′）・ａ［ｍｇ／ｍｉｎ］
となり、このとき界面活性剤の供給量がｂ′［ミリリットル／ｍｉｎ］であるため、
（Ｍ′・ａ・Ｘ′）／ｂ′ ［ｇ／リットル］
の濃度の高濃度の界面活性剤溶液を電解質供給装置６から原水流路７に供給するようにすれば良いものである。
【００７５】
また上記のように電解槽２に導入された原水を陰極１２Ａと陽極１２Ｂの間に電流を流して電気分解することにより、陰極室１４に陰極水が、陽極室１８に陽極水が生成することになるが、目的とする陰極水中に、陽極水が混入することは望ましくない。従って、この際の原水の供給方法として、特に隔膜５に中性多孔質膜を使用する場合では、電解部に供給される溶存イオンを含む原水は、電解槽２中において、陰極水を生成する陰極室１４から陽極水を生成する陽極室１８への流れが確保されるように供給させるようにする。即ち、図１又は図２中において、陽極室流入路２２の内部配管径を、陰極室流入路２０の内部配管径よりも小さく設定するか、もしくは陰極室流出路２３の内部配管径を、陽極室流出路２１の内部配管径よりも小さく設定する。このように設定することにより、陰極室１４側の内部が加圧され、隔膜５を通した両電解水間の流れが、隔膜５における溶存イオンの電気浸透流に抗して、全て陰極室１４側から陽極室１８側に流れるようにしている。
【００７６】
また本発明の電解水生成装置１としては、電気分解処理時の電流密度を、０．０２〜１．２Ａ／ｄｍ²に設定できるものを用いることが好ましく、更に好ましくは０．６〜１．２Ａ／ｄｍ²に設定できるものを用いるものである。尚、電解槽２への原水の流速が低流速（例えば７〜２０ミリリットル／ｍｉｎ）の通水条件において電圧を印加する場合と比べ、高流速（例えば、上記低流速の場合の１０〜１００倍）の通水条件において電圧を印加する場合は、当然ながら印加電圧は高く設定する必要がある。
【００７７】
また、陰極室流出路２３や陽極室流出路２１等の、電解槽２以降の配管経路の内面は、テフロン等のポリエチレンテレフタレート樹脂や可塑剤が低減された塩化ビニル樹脂等の、気体吸着作用または消泡作用のない材料にて形成することが好ましく、例えば、シリコンチューブなど、表面張力を低下させて気体の粒子を維持することを阻害する消泡作用のある材質は適さない。
【００７８】
また、図２において８Ａ、８Ｂは電気化学的水質測定器を示した。これは、製造した陰極水中に含有する、溶存水素ガスの濃度などを測定するものであるが、この測定器の検出原理等に関しては後述する。
【００７９】
上記の実施形態において、浄水装置３による処理後、電解質添加前の原水の電気伝導率が２０μＳ／ｃｍとなり、また原水の流速を２０ミリリットル／ｍｉｎとした条件で電解水生成装置１により生成された陰極水に関する種々の測定結果を以下に示す。
【００８０】
溶存している粒子、即ち溶存水素ガス粒子の、動的光散乱法（ＤＬＳ）により測定した粒径分布を示す典型的なグラフとして、濃度１．７ｍｍｏｌ／リットルとなるようにＮａＣｌが添加された原水を、電解電流密度１．２Ａ／ｄｍ²にて電解して生成した陰極水中の、溶存水素ガス粒子の、動的光散乱法（ＤＬＳ）により測定した粒径分布を図７に示す。ここで動的散乱法は、陰極水にレーザ光を照射し、チンダル現象による散乱光の散乱強度と波長の揺らぎを解析処理することにより、陰極水中の粒子の粒径分布を測定したものである。図７（ａ）は、横軸を粒径をｎｍ単位で示し、縦軸は散乱光の割合比率を示した、散乱強度分布を示すいわゆるｇ−ｇａｍｍａのグラフである。また図７（ｂ）は、図７（ａ）のグラフを、縦軸を粒子の数平均値に換算したものである。図７（ａ）に示すグラフでは、２つのピークが認められ、図７（ｂ）では、粒径の小さい範囲、即ち５〜５０ｎｍの範囲に集中していることが確認できる。粒径の小さい溶存水素ガス粒子は、後述するように還元活性が高くこのように粒径の小さい溶存水素ガス粒子の存在割合を、粒径の大きい溶存水素ガスの存在割合よりも多くすると、陰極水の還元活性を向上することができる。またこのとき粒径の大きい溶存水素ガス粒子も、粒径が小さいものほどではないが、陰極水の還元活性の向上に寄与するものである。尚、この溶存水素ガス粒子は、原水に電解質を添加したのみで、電気分解処理を行わない水に関しては、動的光散乱法（ＤＬＳ）では何も検出されない。ここで粒径の小さい溶存水素ガス粒子は、電気分解時の電極表面で生成し、粒径の大きい溶存水素ガス粒子は、この小さい粒径の溶存水素ガス粒子が会合して生成されるものと推測される。
【００８１】
図８は、陰極水中の溶存水素ガス粒子の粒径の平均値の時間的変動を、動的光散乱法による測定結果を基にして導出したものを示したものである。ここで図中の○は、ＮａＣｌ濃度が１．５７ｍｍｏｌ／リットルとなるように電解質が添加された原水を電解電流密度０．６０Ａ／ｄｍ²で電解して生成した陰極水、△はＣａＣｌ₂濃度が１．５７ｍｍｏｌ／リットルとなるように電解質が添加された原水を電解電流密度１．２０Ａ／ｄｍ²で電解して生成した陰極水、□はＮａＮＯ₃濃度が１．５７ｍｍｏｌ／リットルとなるように電解質が添加された原水を電解電流密度１．２０Ａ／ｄｍ²で電解して生成した陰極水に関する測定結果をそれぞれ示すものである。このように時間的な変動を見ても、粒径の小さい範囲の分布と大きい範囲の分布は保持されており、特に電解後、８時間経過しても、溶存水素ガス粒子は１０ｎｍ程度の大きさで存在し続けていることも確認できる。
【００８２】
これらの溶存水素ガス粒子について、Ｙｏｕｎｇ−Ｌａｐｌａｃｅ式より粒子内部圧力について計算すると、１００ｎｍの時には３０気圧で、水素分子の個数は３７００個となる。本来、内部の圧力が高いと粒子の溶解度は大きくなり、粒子中の水素は水溶液中に拡散し、溶解していくと考えられるが、電流密度が大きい電気分解条件であれば、電極表面の水素の過飽和度が大きくなるため、溶存水素ガス粒子の粒径分布は、粒径の小さいものの分布が大きくなる傾向があると推測される。ここでＹｏｕｎｇ−Ｌａｐｌａｃｅ式は、粒子の内部圧力をｐ″、粒子の外側圧力をｐ′、溶媒の表面張力をγ、粒子の半径をｒとし、ｐ″−ｐ′＝２γ／ｒで示される式である。
【００８３】
尚、ここにおいて１０００ｎｍ以上の粒子径であると比重が小さいため、また微小な粒子径のものと比較して浮力の掛かり方が大であるため、溶液中に安定に存在している微小な粒子径のものと２層分離を起こし、溶液外に散逸するため、溶液中に安定して存在できない。
【００８４】
図９は、図８における場合と同様の条件で生成した陰極水の溶存水素ガス粒子の粒径分布測定結果から得られたヒストグラムである。ここにおいて、電解質としてはＮａＣｌを用いた。この結果より、粒径分布は大きく２つの分布に分かれることが確認され、溶存水素ガス粒子の粒径が小さい方の分布は１０〜３０ｎｍ、大きい方の分布は３００〜ｌ０００ｎｍに亘っている。尚、図１０は塩化リチウムを電解質として用いた場合の溶存水素ガス粒子の粒径分布データ及びヒストグラムであるが、このとき原水中のＬｉＣｌ濃度が１．５７ｍｍｏｌ／リットルとなるようにし、電解電流密度１．２０Ａ／ｄｍ²としたものである。このように電解質の種類によっては、分布が分かれることなく全体に分布させることもできる。
【００８５】
図１１は、原水中に１００ｐｐｍ（約１０ｍｇ／リットル）の濃度となるようにＮａＣｌを添加し、電解電流密度を変化させて電解した場合の、横軸に電解の電流密度を、縦軸に溶存水素ガス粒子の粒径を示したものである。またグラフの○は粒径の大きい溶存水素ガス粒子の分布を示し、●は粒径の小さい溶存水素ガス粒子の分布を示すものである。尚、ここで縦軸に示す粒径は、全測定時間の平均値としたものである。電流密度０．０２〜１．２Ａ／ｄｍ²の範囲において、粒径の小さい分布に関しては、顕著な変化は認められないが、粒径の大きい分布に関しては、電流密度が大きくなるに伴って、小さくなり、０．６Ａ／ｄｍ²以上で一定となる傾向が確認された。電流密度が小さいときには、電極表面の水素の過飽和度は小さく、大きな水素ガス粒子が生成することが知られており、このことにより、電流密度が小さい方が、水素ガスの粒径が大きくなると考えられる。一方、電流密度が大きく、過飽和度が大きくなると、小さな粒径の水素ガス粒子は増加するが、大きな粒径の水素ガス粒子は電解後の気泡成長によって、一定になってくるものと考えられる。つまり、溶存水素ガス粒子の、より小さな粒径分布を確保して生成するためには、電解電流密度０．０２〜１．２Ａ／ｄｍ²とすることが好ましいものであるが、更に望ましくは０．６Ａ／ｄｍ²以上と設定することが望ましいものである。ここで電解電流密度が０．０２Ａ／ｄｍ²に満たないと、電極間に水素発生過電圧以上の電圧を印加することが困難となり、電解を進行させることが困難となるものであり、また１．２Ａ／ｄｍ²を超えると、陰極水のｐＨが１１を超えてしまって、飲用レベルを超えてしまうおそれがあり、いずれも好ましくない。
【００８６】
図１２は、陰極水中に含有する水素濃度の時間的変動を示したものであり、縦軸は陰極水中の水素の濃度を示し、横軸は時間を日の単位で示したものである。また図中の○は原水中にＮａＣｌＯ₄を１．７ｍｍｏｌ／リットルの濃度となるように添加したもの、△はＮａＣｌを１．７ｍｍｏｌ／リットルの濃度となるように添加したもの、□はＮａ₂ＳＯ₄を０．５７ｍｍｏｌ／リットルの濃度となるように添加したものについての、それぞれの水素濃度を示すものである。図１２に示すように、陰極水中には、飽和濃度０．７４ｍｍｏｌ／リットルに対して、７割程度の濃度で、長期間（測定データでは３０日間）安定に溶存していることが確認できる。ここでこの実験で、水素濃度が飽和濃度の７割程度の濃度となっているのは、溶存酸素の影響を除くために、高純度窒素ガスをバブリングして溶存させているため、溶存窒素と溶存水素の分圧の和が１気圧になるよう、平衡状態に達したためである。
【００８７】
上述のような、陰極水中の溶存水素ガス粒子の存在は、流量１．０〜３．０リットル／ｍｉｎのような高流量の場合（上記低流速の場合の１０〜１００倍）では、印加する電圧は高く設定することにより、確保することが可能となる。
【００８８】
尚、原水に溶存酸素が含有された水質を供給する場合では、溶存水素ガス粒子の安定性に関して、その溶存酸素濃度が重要な因子となるため、注意が必要である。
【００８９】
このようにして得られた、溶存水素ガス粒子を含有する陰極水の、還元活性についての測定結果を、図１３に示した。この実験では、１．５ｍｍｏｌ／リットルのＦｅ（ＮＨ₄）（ＳＯ₄）₂溶液中において、陰極水又は水素をバブリングすることにより飽和させた飽和水素溶液と３価の鉄イオンとを反応させてその反応速度を調べた結果を示すものである。図中の縦軸は３価の鉄イオンの反応量を、ｍｏｌ単位で示したものであり、３価の鉄イオンが還元されることによって発生する２価の鉄イオンを、クロム酸カリウムにて滴定することにより導出したものである。また横軸は、反応時間を時間の単位で示したものである。また図中の○は、飽和水素溶液、○は原水中にＨＣｌを０．０１ｍｏｌ／リットルの濃度となるように添加したものを電解電流密度０．６Ａ／ｄｍ²で電解して得られた陰極水、●は原水中にＨＣｌを０．０１ｍｏｌ／リットルの濃度となるように添加したものを電解電流密度１．２Ａ／ｄｍ²で電解して得られた陰極水についての測定結果をそれぞれ示すものである。図中に示されるように、このようにして得られる陰極水は、飽和水素溶液よりも還元反応速度が大きいものであり、また電解時の電流密度が大きいと、還元速度反応が大きくなることが確認された。
【００９０】
尚、図１４は２価及び３価の鉄イオンそれぞれについての、スーパーオキサイド存在下におけるその消去活性を示したものである。ここにおいて、スーパーオキサイドの発生は、ヒポキサンチン（Ｈｙｐ）−キサンチンオキシダーゼ（ＸＯＤ）系により発生させ、発生したスーパーオキサイドとウミホタル・ルシフェリン誘導体（ＣＬＡ）を反応させ、その発光強度を計測することにより調べたものであり、縦軸に発光強度、横軸に反応時間を分の単位で示したものである。また各成分は、リン酸塩緩衝剤４０ｍｍｏｌ／リットル、ヒポキサンチン０．５ｍｍｏｌ／リットル、ＥＤＴＡ０．２ｍｍｏｌ／リットル、ウミホタル・ルシフェリン誘導体１μｍｏｌ／リットル、キサンチンオキシダーゼ９ｍＵ／ミリリットルの条件下で測定を行ったものである。また図中、Ｆｅ²⁺ ｗｉｔｈｏｕｔＸＯＤと示されている曲線は、キサンチンオキシダーゼを添加しない状態においての０．６ｍｇ／リットルのＦｅ²⁺イオンの反応を測定したものであり、またＦｅ²⁺と示されている曲線は、キサンチンオキシダーゼを添加した状態の０．６ｍｇ／リットルのＦｅ²⁺イオンの反応を測定したものであり、またＦｅ³⁺と示されている曲線は、キサンチンオキシダーゼを添加した状態の０．６ｍｇ／リットルのＦｅ³⁺イオンの反応を測定したものである。またｂｌａｎｋと示しているのは、鉄イオンと反応させない場合の測定結果を示したものである。
【００９１】
この図中に示す測定結果より、２価の鉄イオンのみにおいても、即ち、キサンチンオキシダーゼ（ＸＯＤ）の酵素活性がなくても、スーパーオキサイドの発生は認められるが、キサンチンオキシダーゼ（ＸＯＤ）存在下においては、２価鉄イオンの発光強度の方が３価鉄イオンと比べて小さい。即ち、全体としてスーパーオキサイドの除去には、２価鉄イオンの方が有効であることが認められる。
【００９２】
これらの反応機構を整理すると、下記の通りとなる。
Ｆｅ²⁺＋Ｏ₂→Ｆｅ³⁺＋Ｏ₂ ^- ・・・（１）
Ｆｅ²⁺＋Ｏ₂ ^-＋２Ｈ⁺→Ｆｅ³⁺＋Ｈ₂Ｏ₂ ・・・（２）
Ｆｅ³⁺＋Ｏ₂ ^-→Ｆｅ²⁺＋Ｏ₂ ・・・（３）
Ｆｅ²⁺＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ⁺→Ｆｅ³⁺＋Ｈ₂Ｏ＋・ＯＨ・・・（４）
Ｆｅ²⁺＋・ＯＨ＋Ｈ⁺→Ｆｅ³⁺＋Ｈ₂Ｏ・・・（５）
２Ｏ₂ ^-＋２Ｈ⁺→Ｈ₂Ｏ₂＋Ｏ₂ ・・・（６）
２Ｆｅ³⁺＋Ｈ₂→２Ｆｅ²⁺＋２Ｈ⁺ ・・・（７）
２価の鉄イオンのみの場合であれば、（１）式の反応が進み、スーパーオキサイドが発生するが、（２）式のように、２価鉄イオンとキサンチンオキシダーゼが存在する場合では、スーパーオキサイドが消去される。また、３価の鉄イオンとキサンチンオキシダーゼが存在する場合においても、（３）式のようにスーパーオキサイドが消去される反応が進行するが、図１４に示す結果より、（１）、（３）式の反応よりも（２）式の反応速度の方が大である。
【００９３】
また、（２）式の反応に続いて、（４）、（５）式の反応が進行するため、全体としては、活性酸素の消去には、２価の鉄イオンの働きが重要であると考えられる。
【００９４】
先に示したように、溶存水素ガス粒子は３価の鉄と反応して、２価の鉄を再生産するため、本発明において得られる陰極水は、生体内において、活性酸素種の存在下において活性酸素を消去するために重要な役割を示す２価の鉄イオンを再生産し、生体内の活性水素を消去するのに有効なものであると考えられる。特に、一般に、容易に細胞膜を通過できる粒子の大きさは１０〜２０ｎｍ程度であるといわれており、溶存水素ガス粒子は、細胞膜に接触した時点で溶解し、容易に細胞膜内部に入ることが可能であると考えられるが、前述した例により製造された陰極水中に含有される溶存水素ガス粒子の場合では、その粒径分布データより、５０ｎｍ以下で存在し、著しくは３０ｎｍ以下の範囲における存在比率が高くなっているため、上記のような還元反応速度が大である陰極水中の溶存水素ガス粒子は、生体内においての細胞膜透過性及び還元性に関し、より有利な挙動をすることができると考えられる。
【００９５】
また、生体内における各種の還元性物質、例えばビタミン類で挙げれば、レチノールや総カロテン等のビタミンＡ類、アスコルビン酸（ビタミンＣ）、トコフェノール類（ビタミンＥ）などの還元性物質についても、活性酸素種と反応するものであり、上記の鉄イオンの事例に準じて検討すれば、溶存水素ガス粒子含有の陰極水により、再度、還元活性を有する形に有効再生産できるといった可能性も期待される。
【００９６】
また、電解水生成装置１には、原水中に上記のような、生体内においてスーパーオキサイドを還元させることができる酸化還元物質を添加することができる酸化還元物質添加装置を設けることも好ましい。この場合、電解質供給装置６として原水中に無機系化合物、あるいは無機系化合物及び界面活性剤に加えて、酸化還元物質を添加するものを設けることにより、電解質供給装置６を酸化還元物質添加装置と兼用することができる。このようにすると、陰極水中には、生体内でスーパーオキサイドを還元することができる酸化還元物質と、スーパーオキサイドとの反応により酸化された酸化還元物質を還元して、再度、還元活性を有する形に再生産する溶存水素ガス粒子とが含まれることとなる。そのため、この陰極水を飲用に供することにより、陰極水中の成分のみにて、生体内のスーパーオキサイドを効率よく還元することができる。
【００９７】
この酸化還元物質としては、水溶性で、生体内においてスーパーオキサイドとの酸化還元反応によりスーパーオキサイドを還元し、また反応後の酸化還元物質が溶存水素ガス粒子によって還元されて還元活性が回復される物質を選択するものである。また、飲用に供するために、安全性に問題のないものが選択される。
【００９８】
このような酸化還元物質としては、鉄化合物と、水溶性生化学物質とを挙げることができ、更に鉄化合物としては無機系鉄化合物と有機系鉄化合物とを挙げることができる。
【００９９】
無機系鉄化合物としては、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₂）、三二酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ₃）等を例示することができ、これらは食品の鉄分補強材として用いられる安全性の高いものである。これらの無機系鉄化合物は、二価の鉄イオンの状態で生体内に吸収される。ここで塩化第二鉄及び三二酸化鉄については、三価の鉄イオンの化合物であるが、陰極水中の溶存水素ガス粒子によって還元されて２価の鉄イオンとなり、スーパーオキサイドに対して還元活性を有するものとなる。三価の鉄イオンは有機物と錯体形成反応をおこして沈殿する傾向があるため、二価の鉄イオンの状態であることは、鉄イオンを陰極水中に溶存させ得る点で有利であり、また二価の鉄イオンは生体内への吸収性が良いことが医学的に知られているので、陰極水の生体への吸収を促進することできる点でも有利である。
【０１００】
また、有機系鉄化合物としては、クエン酸鉄（ＦｅＣ₆Ｈ₅Ｏ₇）、クエン酸鉄アンモニウム（Ｆｅ（ＮＨ₄）₂Ｈ（Ｃ₆Ｈ₅Ｏ₇）₂）、鉄クロロフィリンナトリウム（Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌａ，ｂ−Ｆｅ）、ピロリン酸第一鉄（Ｆｅ₂Ｐ₂Ｏ₇）、ピロリン酸第二鉄（Ｆｅ₄（Ｐ₂Ｏ₇）₃）等を挙げることができ、これらは食品の鉄分補強材として用いられる安全性の高いものである。これらの無機系鉄化合物は、二価の鉄イオンの状態で生体内に吸収される。ここでクエン酸鉄、クエン酸鉄アンモニウム、鉄クロロフィリンナトリウム及びピロリン酸第二鉄については、三価の鉄イオンの化合物であるが、陰極水中の溶存水素ガス粒子によって還元されて２価の鉄イオンとなり、スーパーオキサイドに対して還元活性を有するものとなる。特に、クエン酸やピロリン酸等を対とする化合物においては、陰極水のｐＨを酸性側にシフトさせる働きを有するものであり、この場合、鉄と有機物との錯体形成による沈殿の形成を防止する効果が期待できる。すなわち、上述の三価の鉄イオンと有機物との錯体形成は、アルカリ領域であるほど進行しやすいものであり、このため、陰極水のｐＨを酸性側にシフトさせることにより、鉄と有機物との錯体形成による沈殿を防止できるものである。尚、酸化還元物質等を添加することにより原水のｐＨが変動したとしても、陰極水における水素ガスの発生量はほとんど変化せず、陰極水中の溶存水素ガス粒子の発生量にはほとんど影響は及ばないものである。このことを証明する実験結果を図２３に示す。
【０１０１】
図２３は、種々のｐＨを有する溶液を原水として用いた場合の、電解電流密度に対する陰極水中の水素ガス濃度を示すものであり、横軸は電解電流密度を、縦軸は陰極水中の水素ガスの濃度をそれぞれ示す。図中の○は塩化カルシウムの５．７ｍｍｏｌ／リットル溶液（ｐＨ７）、△は塩酸の１０ｍｍｏｌ／リットル溶液（ｐＨ２．１）、□は水酸化ナトリウムの１０ｍｍｏｌ／リットル溶液（ｐＨ１２）をそれぞれ原水として用いた場合の水素ガス濃度を示す。図示の通り、原水のｐＨが変動しても陰極水における水素ガスの発生量はほどんど変化せず、陰極水中の溶存水素ガス粒子の発生量にほとんど影響を与えないことがわかる。
【０１０２】
また、水溶性生化学物質とは、酵素反応により生成され得る水溶性の物質であり、生体内における各種の還元性物質のうちの水溶性の物質である。このような水溶性生化学物質としては、アスコルビン酸ナトリウム（Ｃ₆Ｈ₇ＮａＯ₆）等を挙げることができる。
【０１０３】
また、図１、２に示す電解水生成装置１には、陰極室流出路２３に水質測定器８Ａを設けると共に、陽極室流出路２１に水質測定器８Ｂを設けている。陰極室流出路２３に設けた水質測定器８Ａは生成した陰極水中に含有する溶存水素ガスの濃度を測定するもので、陽極室流出路２１に設けた水質測定器８Ｂは溶存酸素もしくは溶存塩素を測定するものある。陰極室流出路２３に設けた水質測定器８Ａに関する詳細について、図３（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【０１０４】
図３（ａ）は、陰極水流出路２３に配設された水質測定器８Ａを示したものである。水質測定器８Ａの容器本体４５は、陰極室流出路２３に連通するように設けるものであり、この容器本体４５中には内部基準溶液４６として飽和ＫＣｌ溶液を満たしておく。ここで容器本体４５には、容器本体４５に形成した開口を塞ぐ蓋体４８を設け、この蓋体４８を開けることにより、容器本体４５に内部基準用液４６を入れるようにしている。また容器本体４５と陰極室流出路２３との間には、作用電極４０を配置して、容器本体４５の内部と陰極室流出路２３の内部とを仕切るようにしている。ここで作用電極４０は、白金４２の片面に水素ガスが透過できる有機高分子膜４１を設けた２層から成るものを用いるものであり、白金４２を本体容器４５内の内部基準溶液４６側に、有機高分子膜４１を陰極室流出路２３内の陰極水側に配置するものである。ここで水素イオンが透過できる有機高分子膜としては、イオン選択透過膜を使用することができ、例えばデュ・ポン社製のナフィオン膜のような、ベース材料をポリテトラフルオロエチレンとした陽イオン交換基ペルフルオロスルホン酸膜や、旭化成製のフレミオン膜のような、陽イオン交換基ビニルエーテルとテトラフルオロエチレンの共重合体等を用いることができる。
【０１０５】
尚、図３には、水質測定器８Ａを陰極水が連続的に流れる流路に設けたものを示したが、陰極室流出路２３に、陰極水が滞留する滞留部を設け、この滞留部に水質測定器８Ａを設けても良いものである。
【０１０６】
作用電極４０の詳細を、図４乃至６を示して説明する。図４は、作用電極４０を、有機高分子膜４１の片面に、有機高分子膜４１と同一寸法の白金板を接触させて添着することにより形成したものである。また図５は、作用電極４０を、有機高分子膜４１の片面に白金４２をメッキ処理により形成したものである。また図６は、有機高分子膜４１の片面に、ドーナツ状の白金板を添着することにより形成し、白金板を高分子膜の固定用として用いたものである。いずれの場合においても、白金４２側を内部基準溶液４６側に配置し、有機高分子膜４１側を陰極室流出路２３に配設している。
【０１０７】
また容器本体４５の内部の内部基準溶液４６内には、半電池である参照電極４３としてＡｇ／ＡｇＣｌ電極を配置している。ここにおいて、有機高分子膜４１を透過した溶存水素ガス粒子は、作用電極４０の白金４２の表面において、下記の反応が進行し、結果として作用電極４０に起電力が発生することとなる。
Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-
また、参照電極４３であるＡｇ／ＡｇＣｌ電極の表面では、次の反応が進行する。
Ａｇ＋Ｃｌ^-→ＡｇＣｌ＋ｅ^-
ＡｇＣｌ＋ｅ^-→Ａｇ＋Ｃｌ^-
上記反応の結果、作用電極４０と参照電極４３との間に電位差を生じることとなり、この間に、溶存水素ガス粒子の濃度に比例した電流が流れることとなり、この電流を電流計４９にて測定することにより、溶存水素ガス粒子の濃度を測定するものである。ここで実際には、１０ｍＡオーダーの電流が流れることとなる。
【０１０８】
図３（ｂ）は、半電池反応の電極電位が既知である第３の電極、すなわち、図３（ｂ）中における参照電極４３としてＡｇ／ＡｇＣｌ電極を配置して、アース代わりの電位基準とすると共に、対極４４として、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極等の任意の電極を配置したものであり、また作用電極４０、対極４４、及び参照電極４３を、ポテンシオスタット５０に接続し、作用電極４０と対極４４との間の電位差Ｖ′を一定に保つように作用電極４０と参照電極４３との間の電位差Ｖを任意に制御し、作用電極４０と参照電極４３との間の電位差Ｖを測定することにより、作用電極４０におけるＨ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-の反応に起因する電極電位を測定し、溶存水素ガス粒子の濃度を測定するものである。
【０１０９】
そして上記のような水質測定器８Ａによる、陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度の測定結果により、所望の溶存水素ガス粒子濃度を有する陰極水を生成することができるように、電解条件を制御できるフィードバック機構を設けることにより、電解水生成装置１にて得られた陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を、所望の濃度とするように、水質測定器８Ａの測定結果を基にして電解条件を随時制御することができるものであり、また酸化性、還元性の指標である酸化還元電位をモニタリングする手法とは異なり、陰極水の生体内における還元活性に直接効果を及ぼす溶存水素ガスの溶存濃度を直接的に測定し、モニタリングすることができるため、安定した品質の電解水の製造が可能となる。
【０１１０】
また、陰極室流出路２３に設ける水質測定器８Ａとしては、図１６に示すような、電気化学的原理によりｐＨ、酸化還元電位、特定のイオンのイオン濃度を測定するものや電気伝導率を測定するものを用いることもできる。ここでは、水質測定器８Ａとして電気化学的原理によりｐＨを測定するｐＨセンサ５１と、電気化学的原理により酸化還元電位を測定する酸化還元電位センサ５２とを備えるものを用いる。
【０１１１】
図１６に示すように、ｐＨセンサ５１は、塩化カリウムの飽和水溶液にＡｇ／ＡｇＣｌ電極を浸漬した比較電極５３と、特殊ガラス電極に塩化カリウムの飽和水溶液を満たした作用電極５４と、液絡部５５とを備えるものであり、ハウジング５６に設けた流路５７に作用電極５４および液絡部５５を臨ませることにより流路５７を通過する水の水素イオン濃度に比例した電圧が比較電極５３と作用電極５４との間に起電力として発生するようになっている。この起電力は適宜の増幅率を有する増幅器を用いて増幅されることによりｐＨ値に応じた０〜５Ｖの電圧に変換されて検出される。
【０１１２】
また、酸化還元電位センサ５２は、白金のような不溶性電極をガラスに封入した作用電極５８を備え、作用電極５８をハウジング５６内の流路５７に臨ませてある。酸化還元電位センサ５２の比較電極はｐＨセンサ５１の比較電極５３を共用して用いており、比較電極５３と作用電極５８との間の相対電位差を酸化還元電位として検出する。検出された電位差は適宜の増幅率を有する増幅器により増幅され酸化還元電位に応じた０〜５Ｖの範囲の電圧に変換されて検出される。
【０１１３】
このように形成される水質測定器８Ａを、流路５７の二つの開口部５７ａ，５７ｂを陰極室流出路２３の配管途中に連通させることにより流路５７にて陰極室流出路２３をバイパスし、流路５７に流入する陰極水のｐＨと酸化還元電位を検出するものである。
【０１１４】
このよう構成される水質測定器８Ａによる陰極水の測定結果に基づいて、電解槽２における電解条件をフィードバック制御することにより、陰極水中に溶存水素ガス粒子を安定して存在させるようにすることができる。以下、その理由を詳述する。
【０１１５】
水の電気分解による水素発生領域は、その水の酸化還元電位が、図１８に示すプルべーダイアグラムにおける２Ｈ⁺＋２ｅ^-⇔Ｈ₂の反応の、各ｐＨ値における反応電位を下回っている領域であるから、ｐＨセンサ５１によって陰極水のｐＨを測定すると共に酸化還元電位センサ５２によって陰極水の酸化還元電位を測定し、陰極水の酸化還元電位がそのｐＨ値における２Ｈ⁺＋２ｅ^-⇔Ｈ₂の反応電位以下となっている場合（すなわち、酸化還元電位が水素発生領域にある場合）に、陰極水中において水素の濃度が飽和濃度に達して溶存水素ガス粒子が発生しているものである。従って、陰極水のｐＨ値と酸化還元電位とを測定することにより、陰極水中に溶存水素ガス粒子が発生しているか否かが、判断できるものである。例えば、陰極水のｐＨが１０である場合は、陰極水の酸化還元電位がＡｇ／ＡｇＣｌ電極基準で約−７７０ｍＶ以下である場合に、陰極水中において水素の濃度が飽和濃度に達して溶存水素ガス粒子が発生しているものである。
【０１１６】
そして、この水質測定器８Ａによる測定結果をフィードバックして電解槽２における電解条件を制御するようにし、水質測定器８Ａによる測定結果によって、陰極水の酸化還元電位がそのｐＨ値における水素発生領域の電位よりも高くなっていること（すなわち、陰極水中に溶存水素ガス粒子が存在しないこと）が確認されたら電解条件を変動させて、陰極水中における溶存水素ガス粒子の発生量を増大させるようにするものである。
【０１１７】
ここで、図１６に示すような水質測定器８Ａを用いて陰極水の酸化還元電位を測定する場合は、陰極水中の溶存酸素が攪乱要因となり、この溶存酸素濃度が高いと酸化還元電位を正確に測定することが困難となるが、既述のように隔膜５として水素イオンのみの選択的に透過するイオン交換膜を用いることにより陰極水中の溶存酸素濃度を低減すると、陰極水の酸化還元電位の測定精度を向上することができる。
【０１１８】
図１５に示す電解水生成装置１は、図１の構成に加えて、原水流路７から陰極１２Ａを冷却するための陰極冷却流路４９を設けたものである。
【０１１９】
図１５に示す例では、陰極冷却流路４９は、原水流路７を構成する陽極室流入路２２から分岐し、陰極室１４を通過した後、電解水生成装置１に導出されるように配設されており、陰極室１４内において、陰極冷却流路４９の管壁が陰極１２Ａに接するように陰極１２Ａの外面に沿って配設されている。このようにして陰極水冷却路４９を設けると、原水流路７を流通する原水の一部は、陰極冷却流路４９に流入し、陰極１２Ａの側方を流通する際に管壁を介して陰極１２Ａを冷却することとなる。
【０１２０】
このようにして陰極１２Ａを冷却するための陰極冷却流路４９を設けると、陰極水中に発生する溶存水素ガス粒子の濃度を向上することができるものである。このことを証明する実験結果を図２０に示す。
【０１２１】
図２０は、１．７ｍｍｏｌ／リットルの塩化ナトリウム溶液を原水として用いた場合の、陰極１２Ａの温度と陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度との関係を示すものであり、横軸は電解電流密度、縦軸は陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度をそれぞれ示す。図中の○は陰極１２Ａの温度を２５℃に保った場合の溶存水素ガス粒子の濃度を、△は陰極１２Ａの温度を３０℃に保った場合の溶存水素ガス粒子の濃度をそれぞれ示す。
【０１２２】
図示のように、陰極１２Ａの温度が低いほど、溶存水素ガス粒子の濃度が高くなるものであるが、原水の電解を継続的に行うと、陰極１２Ａの温度がジュール熱によって上昇し、陰極水１２Ａ中に発生する溶存水素ガス粒子の濃度が徐々に低減することとなる。
【０１２３】
そこで、図１５に示すように、陰極冷却流路４９を設けることによって、電解中の陰極１２Ａを冷却することにより、陰極水中に発生する溶存水素ガス粒子の濃度を向上することができるものである。
【０１２４】
ここで、陰極冷却流路４９の管壁は、陰極１２Ａを効率良く冷却するために、金属等の熱伝導率の高い材質にて形成することが好ましく、例えばチタンや銅等の材質にて形成することが好ましい。
【０１２５】
図１７は、陰極冷却流路４９の他の構成の例を示すものである。
【０１２６】
図１７（ａ）では、隔膜５の両側に陰極室１４と陽極室１８を形成して、陽極室１８に陽極１２Ｂを、陰極室１４に陰極１２Ａをそれぞれ配設したものである。陰極１２Ａは中空に形成されて、この中空部分が陰極冷却流路４９として形成されている。
【０１２７】
また図１７（ｂ）では、筒状に形成された隔膜５の内側に陰極室１４を、外側に陽極室１８をそれぞれ形成し、隔膜５の内側の陰極室１４に陰極１２Ａを配設すると共に、隔膜５の外側を囲むように陽極室１８に筒状の陽極１２Ｂを配設したものである。この陰極１２Ａも中空に形成されて、この中空部分が陰極冷却流路４９として形成されている。
【０１２８】
これらのようにして陰極冷却流路４９を陰極１２Ａの内部を通過するように形成すると、陰極１２Ａと陰極冷却流路４９との接触面積が大きくなり、陰極冷却流路４９を流通する原水によって陰極１２Ａを効率よく冷却することができるものである。
【０１２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に係る電解水生成装置は、陽極が配設された陽極室と、陰極が配設された陰極室と、陽極室と陰極室を仕切るように配設された、陽イオンと陰イオンのうち少なくとも一方を通過させ得る隔膜とを備える電解槽を具備し、溶存イオンを含む原水から、有隔膜電解により陽極水と陰極水を生成する電解水生成装置であって、陰極室にて生成される陰極水中に、理論飽和濃度より高い水素を発生させて過飽和状態で溶存水素ガス粒子を含ませると共に、その粒径を５〜１０００ｎｍの範囲において分布させることができる電解槽を具備するものであり、この溶存水素ガス粒子が、生体内において、活性酸素種により酸化された、酸化還元反応を受ける化学種の酸化反応を抑制し、還元状態を維持し、更に酸化型物質を還元型物質に還元し、還元型物質を有効に再生産することができるものであり、スーパーオキサイドやヒドロキシラジカル、過酸化水素等の活性酸素の存在下においても、このような酸化還元反応に関する制御効果が期待でき、このような陰極水を飲用に供することにより、消化器系障害、特に体内微生物に起因するもの含めた粘膜障害の抑制などの効果まで期待できるものである。
また、陰極として、アモルファス状の白金からなる白金電極を用いたため、陰極水中における溶存水素ガス粒子の発生量を向上することができるものである。
【０１３７】
また本発明の請求項２に係る電解水生成装置は、請求項１の構成に加えて、電解槽に原水を供給する原水流路から分岐して、陰極に接する陰極冷却流路を設けため、電解によるジュール熱により発熱した陰極を陰極冷却流路を流通する原水にて冷却することができ、陰極水中における溶存水素ガス流路の発生量を向上することができものである。
【０１３８】
また本発明の請求項３に係る電解水生成装置は、請求項１又は２の構成に加えて、電解槽に原水を供給する原水流路から分岐して、陰極の内部を通過する陰極冷却流路を設けたため、陰極冷却流路と陰極との接触面積を向上して陰極冷却流路を流通する原水による陰極の冷却効率を向上し、陰極水中における溶存水素ガス流路の発生量を更に向上することができものである。
【０１６０】
また本発明の請求項４に係る電解水生成装置は、請求項１乃至３のいずれかの構成に加えて、陰極室にて生成された陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を測定することができる水質測定器を具備するものであり、水質測定器の測定結果を基に、所望の溶存水素ガス粒子の濃度を有する陰極水を得ることができるように電解条件を調節することができるものである。
【０１６１】
また本発明の請求項５に係る電解水生成装置は、請求項４の構成に加えて、半電池である参照電極と、作用電極とからなる電気化学系を備え、陰極室にて生成された陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を電気化学的に測定する水質測定器を具備するものであり、溶存水素ガス粒子の反応に起因する電流値を測定することにより、陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を測定することができるものである。
【０１６２】
また本発明の請求項６に係る電解水生成装置は、請求項５の構成に加えて、陰極室にて生成された陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を電気化学的に測定する水質測定器として、作用電極と、対極と、半電池反応の電極電位が既知の参照電極を用いる３電極系の電気化学的水質測定器を具備するものであり、溶存水素ガス粒子の反応に起因する電極電位を測定することにより、陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を正確に測定することができるものである。
【０１６３】
また本発明の請求項７に係る電解水生成装置は、請求項５又は６の構成に加えて、参照電極としては銀／塩化銀電極を備え、作用電極としては水素ガスが透過できる有機高分子膜と白金を接触させて形成した電極を備える水質測定器を具備するものであり、作用電極に、反応物質として溶存水素ガス粒子のみを導入して、陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を正確に測定することができるものである。
【０１６４】
また本発明の請求項８に係る電解水生成装置は、請求項７の構成に加えて、作用電極として水素ガスが透過できる有機高分子膜の片面に、白金の化学メッキまたは添着処理を施して形成された電極を備える水質測定器を具備するものであり、水素ガスが透過できる有機高分子膜と白金を接触させて形成した作用電極を容易に形成することができるものである。
【０１６５】
また本発明の請求項９に係る電解水生成装置は、請求項５乃至８のいずれかの構成に加えて、水質測定器に備えられた、水素ガスが透過できる有機高分子膜と白金を接触させて形成した作用電極の、白金側を水質測定器内部の基準溶液側に配置し、高分子膜側を陰極水の流路もしくは陰極水の滞留部位に配設するものであり、作用電極に、反応物質として溶存水素ガス粒子のみを導入して、陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を正確に測定することができるものである。
【０１６６】
また本発明の請求項１０に係る電解水生成装置は、請求項４乃至９のいずれかの構成に加えて、水質測定器による測定結果により、電解条件をフィードバック制御できる機構を具備するものであり、電解水生成装置にて得られた陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度を、所望の濃度とするように、水質測定器の測定結果を基にして電解条件を随時制御することができるものであり、また酸化性、還元性の指標である酸化還元電位をモニタリングする手法とは異なり、陰極水の生体内における還元活性に直接効果を及ぼす溶存水素ガスの溶存濃度を直接的に測定し、モニタリングすることができるため、安定した品質の電解水の製造が可能となる。
【０１６７】
また本発明の請求項１１に係る電解水生成装置は、請求項１乃至１０のいずれかの構成に加えて、陰極室にて生成された陰極水のｐＨ及び酸化還元電位を測定して、その測定結果により陰極水中の水素の濃度が飽和濃度に達しているか否かを判定する水質測定器を具備するものであり、水質測定器による陰極水の測定結果に基づいて電解槽における電解条件をフィードバック制御して、陰極水の酸化還元電位がその陰極水のｐＨ値における水素発生領域の電位よりも高い場合に陰極水中における溶存水素ガス粒子の発生量を増大させるようすることができ、陰極水中に溶存水素ガス粒子を安定して存在させるようにすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態の他例を示す概略図である。
【図３】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明にて用いる水質測定器の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明にて用いる作用電極の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明にて用いる作用電極の他例を示す斜視図である。
【図６】本発明にて用いる作用電極の更に他例を示す斜視図である。
【図７】本発明の電解水生成装置にて生成された陰極水中の溶存水素ガス粒子の動的光散乱法による測定結果を示すグラフであり、（ａ）は粒径に対する光散乱強度の分布を、（ｂ）は粒径に対する数平均値の分布をそれぞれ示したものである。
【図８】本発明の電解水生成装置にて生成された陰極水中の溶存水素ガス粒子の動的光散乱法による測定結果を示すグラフであり、粒径の平均値の経時変化を示すものである。
【図９】本発明の電解水生成装置にて生成された陰極水中の溶存水素ガス粒子の動的光散乱法による測定結果を示すグラフであり、粒径の分布を示すヒストグラムである。
【図１０】本発明の電解水生成装置にて生成された陰極水中の溶存水素ガス粒子の動的光散乱法による測定結果を示すグラフであり、（ａ）は粒径の平均値の経時変化を、（ｂ）は粒径の分布を示すヒストグラムをそれぞれ示すものである。
【図１１】本発明の電解水生成装置にて生成された陰極水中の溶存水素ガス粒子の動的光散乱法による測定結果を示すグラフであり、電解電流密度に対する粒径の変化を示すものである。
【図１２】本発明の電解水生成装置にて生成された陰極水中の溶存水素濃度の経時変化を示すものである。
【図１３】本発明の電解水生成装置にて生成された陰極水と、Ｆｅ³⁺イオンとの反応速度を示すグラフである。
【図１４】Ｆｅ²⁺イオン及びＦｅ³⁺イオンと、活性酸素との反応性を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態の更に他例を示す概略図である。
【図１６】本発明にて用いる水質測定器の他例を示すものであり、（ａ）は正面の断面図、（ｂ）は側面の断面図である。
【図１７】（ａ）（ｂ）はそれぞれ、陰極冷却流路の構成を説明する概略の斜視図である。
【図１８】水の電気分解による酸素及び水素の発生のプルべーダイアグラムを示すグラフである。
【図１９】本発明の電解水生成装置において、陰極の材質を変更した場合の電解電流密度に対する陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度の変化を示すグラフである。
【図２０】本発明の電解水生成装置において、陰極の温度を変更した場合の電解電流密度に対する陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度の変化を示すグラフである。
【図２１】本発明の電解水生成装置において、原水中の電解質を変更した場合の電解電流密度に対する陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度の変化を示すグラフである。
【図２２】本発明の電解水生成装置において、電解質として塩化カルシウムを用いた場合の原水中の塩化カルシウム濃度を変更した場合の電解電流密度に対する陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度の変化を示すグラフである。
【図２３】本発明の電解水生成装置において、原水のｐＨ値を変更した場合の電解電流密度に対する陰極水中の溶存水素ガス粒子の濃度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１電解水生成装置
２電解槽
３浄化装置
５隔膜
６電解質供給装置
７原水流路
８Ａ水質測定器
１２Ａ陰極
１２Ｂ陽極
１４陰極室
１８陽極室
４０作用電極
４１有機高分子膜
４２白金
４３参照電極
４４対極
４６基準溶液
４９陰極冷却流路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cathode water and an anode water, that is, an electrolyzed water generating device for generating electrolyzed water. More specifically, the present invention relates to a cathode water having a reducing side potential even in the presence of active oxygen or the like. Cathodic water that can suppress the oxidation of the reduced substance that is the target substance and maintain the reduced state, or reduce the oxidized substance to the reduced substance and effectively reproduce the reduced substance is generated. It is related with the electrolyzed water generating apparatus which can be performed.
[0002]
[Prior art]
An example of the structure of a conventional electrolyzed water generating apparatus 1 will be schematically described with reference to FIG. The electrolyzed water generating device 1 includes an electrolyzer 2, a water purifier 3, an electrolyte supply device 6, and the like. The electrolytic cell 2 is partitioned by a diaphragm 5 into a cathode chamber 14 in which the cathode 12A is disposed and an anode chamber 18 in which the anode 12B is disposed. In general, tap water, which is used as raw water, is introduced into the cathode chamber 14 and the anode chamber 18 of the electrolytic cell 2 through the water purifier 3. The water purifier 3 removes odorous components such as organic substances, inorganic substances, and hypochlorous acid contained in tap water, and is usually constituted by a microfilter such as an antibacterial activated carbon filter and a hollow fiber membrane. The raw water flowing out from the water purifier 3 is divided into a cathode chamber inflow passage 20 that communicates directly with the cathode chamber 14 and an anode chamber inflow passage 22 that communicates with the anode chamber 18. The electrolyte is continuously supplied to the inflow side of the raw water electrode chamber by an electrolyte supply device 6 provided upstream of the electrode chamber. Generally, calcium salts such as calcium lactate or calcium glycerophosphate are used as the electrolyte. The water passed through the electrolytic cell 2 is electrolyzed by passing a current through the cathode 12A and the anode 12B, thereby generating cathode water in the cathode chamber 14 and anode water in the anode chamber 18. Cathode water is discharged from the outflow path 23 and anode water is discharged from the outflow path 21 through different paths. In the above, in FIG. 1, the raw water flowing out from the water purifier 3 is divided into a cathode chamber inflow path 20 that communicates directly with the cathode chamber 14 and an anode chamber inflow path 22 that communicates with the anode chamber 18. The electrolyte supply device 6 is disposed on the side. Depending on the device, the electrolyte may be added only to the water flowing into the anode chamber 18 so that only the calcium ions are contained in the cathode water mainly used for drinking by electrophoretic electrophoresis. Some water is added to the anode chamber 18, only calcium ions are added to the cathode water, and lactic acid ions are discharged together with the acidic water.
[0003]
Lactic acid ions are added to the acidic water produced at the same time as the cathode water is produced, and it is used for that purpose by having an astringent effect. In FIG. 1, 8A and 8B indicate electrochemical water quality measuring devices, which can know the water quality of various discharged water, such as pH, redox potential, calcium concentration, electrical conductivity, etc. Therefore, based on the water quality measurement results from these, electrolysis conditions such as electrolysis voltage and flow rate are also controlled.
[0004]
In the electrolyzed water generating apparatus 1 having the structure of the conventional example as described above, effects relating to abnormal gastrointestinal fermentation, chronic diarrhea, hyperacidity, and the like can be expected in cathodic water produced by electrolytic treatment and used for drinking.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the above cathodic water generally has a property having a reducing potential, the effect due to the expected reduction potential, that is, the maintenance of the reduced state by suppressing the oxidation of the reduced substance in the living body. Remarkably, it has been unclear about reducing the oxidized substance to the reduced substance and effectively reproducing the reduced substance. Here, in the presence of active oxygen such as superoxide, hydroxy radical, hydrogen peroxide, etc., if electrolyzed water that can be expected to have a control effect on such a redox reaction can be produced, it is an indirect cause of digestive disorders. It can be expected that even a prophylactic effect such as suppression of mucosal damage (including those caused by microorganisms in the body) can be expected.
[0006]
In addition, the platinum electrode method for monitoring the oxidation-reduction potential, which is an index of oxidizability and reducibility, has been seen in the past. However, the factors that affect the above-mentioned actions and effects are measured and monitored. If the above factors can be controlled by feeding back the conditions (current density, amount of water passing through, etc.), the above-mentioned effect is always expected, and it is possible to produce stable quality electrolyzed water.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and as a cathodic water having a reduction-side potential, it suppresses oxidation of a reduced-type substance as a target substance even in the presence of active oxygen or the like, and maintains a reduced state. It is an object of the present invention to provide an electrolyzed water generating device capable of generating cathodic water that can be reduced or oxidized substances can be reduced to reduced substances and the reduced substances can be effectively reproduced. It is.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The electrolyzed water generating apparatus 1 according to claim 1 of the present invention is configured to partition the anode chamber 18 provided with the anode 12B, the cathode chamber 14 provided with the cathode 12A, and the anode chamber 18 and the cathode chamber 14. An electrolysis cell 2 having an arranged electrolytic cell 2 having a diaphragm 5 through which at least one of a cation and an anion can pass, and producing anode water and cathode water from raw water containing dissolved ions by diaphragm membrane electrolysis In the water generation apparatus 1, the cathode water generated in the cathode chamber 14 generates hydrogen in a supersaturated state higher than the theoretical saturation concentration to include dissolved hydrogen gas particles, and has a particle size of 5 to 1000 nm. It is characterized by comprising the electrolytic cell 2 that can be distributed in a range.
Further, the cathode 12A is formed by using a platinum electrode made of amorphous platinum.
[0016]
Moreover, the electrolyzed water generating apparatus 1 according to claim 2 of the present invention includes, in addition to the configuration of claim 1, a cathode cooling channel that branches from a raw water channel 7 that supplies raw water to the electrolytic cell 2 and is in contact with the cathode 12 </ b> A. 49 is provided.
[0017]
Moreover, the electrolyzed water generating apparatus 1 according to claim 3 of the present invention branches from the raw water flow path 7 for supplying raw water to the electrolytic cell in addition to the configuration of claim 1 or 2 , and passes through the inside of the cathode 12A. A cathode cooling channel 49 is provided.
[0039]
Moreover, the electrolyzed water generating apparatus 1 according to claim 4 of the present invention measures the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated in the cathode chamber 14 in addition to any of the configurations of claims 1 to 3. It is characterized by comprising a water quality measuring device 8A.
[0040]
The electrolyzed water generating apparatus 1 according to claim 5 of the present invention includes an electrochemical system including a reference electrode 43 that is a half-cell and a working electrode 40 in addition to the configuration of claim 4. The water quality measuring device 8A for electrochemically measuring the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water produced in this manner is provided.
[0041]
Moreover, the electrolyzed water generating apparatus 1 according to claim 6 of the present invention has the water quality for electrochemically measuring the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated in the cathode chamber 14 in addition to the structure of claim 5. The measuring device 8A includes a working electrode 40, a counter electrode 44, and a three-electrode electrochemical water quality measuring device using a reference electrode 43 having a known electrode potential for half-cell reaction. is there.
[0042]
Moreover, the electrolyzed water generating apparatus 1 according to claim 7 of the present invention includes a silver / silver chloride electrode as the reference electrode 43 and hydrogen gas as the working electrode 40 in addition to the configuration of claim 5 or 6. A water quality measuring device 8A including an electrode formed by bringing the organic polymer film 41 and the platinum 42 into contact with each other is provided.
[0043]
Further, the electrolyzed water generating apparatus 1 according to claim 8 of the present invention includes, in addition to the configuration of claim 7 , platinum chemical plating or adhesion treatment on one surface of an organic polymer film 41 that can transmit hydrogen gas as the working electrode 40. It is characterized by comprising a water quality measuring instrument 8A provided with electrodes formed by applying the above.
[0044]
Further, an electrolyzed water generating apparatus 1 according to claim 9 of the present invention includes, in addition to the structure of any of claims 5 to 8 , an organic polymer film 41 that is provided in the water quality measuring device 8A and is capable of transmitting hydrogen gas. The working electrode 40 formed by contacting the platinum 42 has the platinum 42 side disposed on the reference solution 46 side inside the water quality measuring instrument 8A, and the polymer film 41 side disposed on the cathode water flow path or the cathode water retention site. It is characterized by being provided.
[0045]
The electrolyzed water generating apparatus 1 according to claim 10 of the present invention includes a mechanism capable of feedback control of electrolysis conditions based on the measurement result of the water quality measuring instrument 8A in addition to any of the configurations of claims 4 to 9. It is characterized by comprising.
[0046]
The electrolyzed water generating apparatus 1 according to claim 11 of the present invention measures the pH and oxidation-reduction potential of the cathode water generated in the cathode chamber 14 in addition to any of the configurations of claims 1 to 10. The water quality measuring device 8A for determining whether or not the concentration of hydrogen in the cathode water has reached the saturation concentration based on the measurement result is provided.
[0047]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0048]
First, an example of the basic configuration of the electrolyzed water generating apparatus 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
[0049]
The electrolyzed water generating device 1 shown in FIG. 1 includes an electrolyzer 2, a water purifier 3, and an electrolyte supply device 6. The electrolytic cell 2 is partitioned by a diaphragm 5 into a cathode chamber 14 in which the cathode 12A is disposed and an anode chamber 18 in which the anode 12B is disposed. The tap water used as the raw water is introduced into the cathode chamber 14 and the anode chamber 18 of the electrolytic cell 2 through the electrode chamber inflow passage 4 provided with the water purifier 3. Further, on the downstream side of the electrode chamber inflow path 4, a cathode chamber inflow path 20 that directly communicates with the cathode chamber 14 and an anode chamber inflow path 22 that directly communicates with the anode chamber 18 are branched and provided. The raw water flow path 7 is configured by the chamber inflow path 4, the cathode chamber inflow path 20, and the anode chamber inflow path 22. The raw water flowing out from the water purifier 3 through the electrode chamber inflow path 4 is divided into a cathode chamber inflow path 20 that communicates directly with the cathode chamber 14 and an anode chamber inflow path 22 that communicates with the anode chamber 18. The raw water is continuously supplied with an electrolyte and a surfactant by an electrolyte supply device 6 provided on the upstream side of the electrode chamber. The raw water supplied to the electrolytic cell 2 is electrolyzed by passing a current between the cathode 12A and the anode 12B, whereby cathode water is generated in the cathode chamber 14 and anode water is generated in the anode chamber 18. Cathode water is discharged from a cathode chamber outflow passage 23 connected in communication with the cathode chamber 14, and anode water is discharged from an anode chamber outflow passage 21 connected in communication with the anode chamber 18. In the above, in FIG. 1, the raw water flowing out from the water purifier 3 is divided into a cathode chamber inflow passage 20 directly communicating with the cathode chamber 14 and an anode chamber inflow passage 22 communicating with the anode chamber 18, An electrolyte supply device 6 is disposed on the downstream side of the water purification device 3 in the electrode chamber inflow passage 4.
[0050]
In the electrolyzed water generating apparatus 1 of the present invention, in the configuration as described above, the hydrogen content of the cathode water is higher than the theoretical saturation concentration in the generated cathode water so that hydrogen gas is contained in the cathode water. It is configured to disperse the bubble particles (hereinafter referred to as dissolved hydrogen gas particles) and to distribute the particle diameter of the dissolved hydrogen gas particles in the range of 5 to 1000 nm, and for this purpose, preferably the present invention. The electrolyzed water generating apparatus 1 is configured as follows.
[0051]
As the cathode 12A and the anode 12B, a titanium base material subjected to platinum coating by firing or the like, or platinum plating by electroplating, chemical plating or the like is used. Here, in the case of firing, chemical plating, etc., crystalline platinum is formed, and in the case of electroplating, amorphous platinum is formed. The amount of hydrogen gas generated in the cathode water can be increased, and the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water can be increased efficiently. An experimental result to prove this is shown in FIG.
[0052]
FIG. 19 shows the cathode with respect to the electrolysis current density in the case of using the cathode 12A formed using crystalline platinum by firing and the cathode 12A formed using amorphous platinum by electroplating. The change of the hydrogen gas concentration in water is shown, the horizontal axis indicates the electrolysis current density, and the vertical axis indicates the concentration of hydrogen gas in the cathode water. Here, a 1.7 mmol / liter NaCl solution is used as raw water for electrolysis. In the figure, ◯ indicates the concentration of hydrogen gas when the cathode 12A formed using crystalline platinum is used, and Δ indicates the concentration of hydrogen gas when amorphous platinum is used. As shown in the figure, it can be seen that the amount of hydrogen gas generated is increased when amorphous platinum is used under the same electrolytic current density condition.
[0053]
The diaphragm 5 is a neutral porous membrane or an ion selective permeable membrane such as a cation exchange membrane.
[0054]
Here, when a neutral porous membrane is used as the diaphragm 5, a polyethylene or polysulfone can be used. In particular, the value of the Wiedemann constant indicating the magnitude of the electroosmosis rate is used. It is desirable to select a small diaphragm. For example, a polyester sheet coated with vinylidene fluoride having a Wiedemann constant of −0.15 cm ³ · s ⁻¹ · A ⁻¹ , or a Wiedemann constant of 0.21 cm ³ . Sheets (each measured value) of polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate that are s ^-1 · A ^-1 can be used. When such a sheet is used, dissolved chlorine molecules contained in the anode water, hypochlorous acid, Inflow of components such as chloric acid, hydrogen peroxide, and dissolved oxygen can be suppressed. Here, when the electrical osmosis is α, the specific conductivity of the liquid is κ, and the current value is i, the amount of liquid v passing through the membrane per unit time is represented by v = α · (i / κ). Yes, the Wiedemann constant β is expressed by β = α / κ.
[0055]
When a cation exchange membrane is used as the diaphragm 5, for example, a cation exchange group perfluorosulfonic acid membrane having polytetrafluoroethylene as a base material, such as a Nafion membrane manufactured by Du Pont, or Flemion manufactured by Asahi Kasei. A copolymer of a cation exchange group vinyl ether and tetrafluoroethylene, such as a membrane, can be used. When such an ion selective permeable membrane is used as the diaphragm 5, it is possible to prevent inflow of components such as dissolved chlorine molecules, hypochlorous acid, hydrogen peroxide and dissolved oxygen contained in the anode water.
[0056]
Further, as the diaphragm 5, an ion exchange membrane that selectively permeates at least one of hydrogen ions and hydroxide ions can be used. In this case, the amount of hydrogen gas generated in the cathode water is increased and dissolved hydrogen gas particles The cathode water suitable for drinking can be obtained by increasing the pH of the cathode water and suppressing the increase in the pH of the cathode water. That is, when the raw water is electrolyzed in the electrolytic cell 2, the cathode water is generated in the cathode chamber 14, and this cathode water is subjected to a reaction of 2H ₂ O + 2e ⁻ → H ₂ + 2OH ⁻ by electrolysis. As the hydrogen gas is generated, the pH increases. Here, if the degree of progress of the electrolytic reaction is increased in order to increase the amount of hydrogen gas generated and increase the concentration of dissolved hydrogen gas particles, the pH may increase to a value that is not suitable for drinking (pH 10 or more). When an ion exchange membrane that selectively permeates at least one of hydrogen ions and hydroxide ions is used as the diaphragm 5, hydrogen ions generated in the anode chamber 18 pass through the diaphragm 5 by electroosmosis and move to the cathode chamber 14. Alternatively, hydroxide ions generated in the cathode chamber 14 pass through the diaphragm 5 by electroosmosis and move to the anode chamber 18, where the hydroxide ions are neutralized by hydrogen ions, and the pH of the cathode water is increased. Is suppressed.
[0057]
Furthermore, when an ion exchange membrane that selectively permeates hydrogen ions is used as the diaphragm 5 so that hydrogen ions are supplied into the cathode water, the reaction of O ₂ + 4H ⁺ + 4e ⁻ → 2H ₂ O occurs in the cathode chamber 14. Thus, the dissolved oxygen concentration in the cathode water is reduced. In this case, when the oxidation-reduction potential of the cathode water is measured by the water quality measuring device 8A as described later, the dissolved oxygen concentration serving as a disturbance factor is reduced. Thus, the measurement accuracy of the redox potential of the cathode water can be improved.
[0058]
Moreover, the water purifier 3 removes odor components such as organic substances, inorganic substances or hypochlorous acid contained in tap water supplied to the electrolyzed water generating apparatus 1 as raw water. It is composed of a combination of a filtration membrane, an ion exchange resin, activated carbon and the like, and is usually composed of a microfilter such as an antibacterial activated carbon filter and a hollow fiber membrane.
[0059]
Further, as shown in FIG. 2, the raw water flow path 7 is provided with a filtration membrane 33 as the water purification device 3 on the downstream side, a pump 32 is provided on the upstream side, and the upstream end of the raw water flow path 7 is disposed in the tank 31. The pure water generated by performing the ion exchange process and the distillation process may be temporarily stored in the tank 31 and supplied to the electrolytic cell 2 by the pump 32. In this case, as the filtration membrane 33, a membrane filter formed of a porous polymer membrane such as polyethylene or polysulfone having a pore diameter of 25 to 50 nm is desirably used. Here, the raw water obtained by passing through the water purifier 3 preferably has an electrical conductivity of 300 μS / cm or less, and more preferably, the water purifier 3 having an ion exchange membrane is used. The raw water is processed so that the electric conductivity is 20 μS / cm or less. In this way, impurities that become the core of bubble growth in the raw water are reduced, the growth of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated by electrolyzing the raw water is suppressed, and the particle size is small in the cathode water. The dissolved hydrogen gas particles can be maintained for a long time. The lower the electrical conductivity of the raw water, the better. However, the practical lower limit is considered to be 1 μS / cm.
[0060]
The raw water flowing out from the water purifier 3 is divided into a cathode chamber inflow passage 20 that communicates directly with the cathode chamber 14 and an anode chamber inflow passage 22 that communicates with the anode chamber 18. The electrolyte is continuously supplied to the inflow channels 20 and 22 by the electrolyte supply device 6 provided upstream of the electrode chamber.
[0061]
Here, in the electrolyzed water generating device 1 in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the electrolyte supply device 6 is disposed on the downstream side of the water purifying device 3 in the electrode chamber inflow path 4, that is, from the water purifying device 3. The electrolyte supply device 6 is disposed in the upstream, that is, upstream, where the raw water that has flowed is divided into the cathode chamber inflow passage 20 that communicates directly with the cathode chamber 14 and the anode chamber inflow passage 22 that communicates with the anode chamber 18. There is a cathode chamber inflow passage 20 that flows into the cathode chamber 14 or an anode chamber inflow passage 22 that flows into the anode chamber 18 on the downstream side after being divided into the anode chamber inflow passage 22 and the cathode chamber inflow passage 20. The electrolyte supply device 6 may be disposed on at least one of the above.
[0062]
Further, as the electrolyte supply device 6, an apparatus that adds an inorganic compound that can be an electrolyte such as alkali metal ions or halogen compound ions to the raw water flowing through the raw water flow path 7 is used. At this time, for example, a sodium chloride or sodium hydroxide of a prescribed amount is added or a mixture thereof is adjusted so that the sodium concentration is 5 mg / liter or more and 400 mg / liter or less. . Here, if the sodium concentration is less than 5 mg / liter, it is difficult to ensure the minimum current density necessary for electrolysis, and the electrolysis efficiency may be lowered. If the concentration exceeds 400 mg / liter, When electrolyzed water is used for drinking, the taste of the electrolyte is felt, and the dissolved hydrogen gas particles are dispersed in a colloidal state, so the electric double layer of the dissolved hydrogen gas particles is charged by the salting out phenomenon. This is not preferable because it may be neutralized and it may be difficult to maintain the particle state.
[0063]
In addition, as the electrolyte supply device 6, a device that adds a compound that can be an electrolyte of an ion of a group 2 element of the periodic table (alkaline earth metal) to the raw water flowing through the raw water flow path 7 may be used. When selecting system compounds, it is necessary to pay attention to the compatibility with food additives.
[0064]
Further, as the electrolyte supply device 6, a prescribed amount of sodium chloride or lithium chloride, or a mixture thereof is used as raw water flowing through the raw water flow path 7 so that the chlorine ion concentration is 5 mg / liter or more and 400 mg / liter or less. What is added may be used. Here, if the chlorine ion concentration is less than 5 mg / liter, it is difficult to ensure the minimum current density necessary for electrolysis, and the electrolysis efficiency may be lowered. If the concentration exceeds 400 mg / liter, When using electrolyzed water for drinking, the taste of the electrolyte will be felt, and the dissolved hydrogen gas particles are dispersed in a kind of colloidal state. This is not preferable because it may be neutralized in a charge and it may be difficult to maintain the particle state.
[0065]
Furthermore, as the electrolyte supply device 6, a device in which a prescribed amount of calcium chloride or sodium chloride, or a mixture thereof is added to the raw water flowing through the raw water flow path 7 so that the chlorine ion concentration becomes 20 mg / liter or more is used. It is good. In this case, during electrolysis, a sufficient amount of hydrogen gas is generated in the cathode water over a wide electrolysis current density range, and dissolved hydrogen gas particles can be stably generated in the cathode water.
[0066]
FIG. 21 shows that the cathode water in the cathode current with respect to the electrolysis current density when a 1.7 mmol / liter sodium chloride solution and a 0.57 mmol / liter calcium chloride solution (chlorine ion concentration 40.4 mg / liter) were used as raw water. The concentration of hydrogen gas is shown, the horizontal axis indicates the electrolysis current density, and the vertical axis indicates the concentration of hydrogen gas in the cathode water. In the figure, ○ indicates the concentration of hydrogen gas when a sodium chloride solution is used, and Δ indicates the concentration of hydrogen gas when a calcium chloride solution is used. Here, the concentrations of the sodium chloride solution and the calcium chloride solution are different in order to make the ionic strengths of both solutions uniform.
[0067]
As shown in the figure, when a sodium chloride solution is used, increasing the electrolysis current density and increasing the reaction rate of the electrolysis reaction will decrease the hydrogen gas concentration, but the calcium chloride solution should be used. In this case, even if the electrolysis current density is increased, a decrease in the hydrogen gas concentration is suppressed, and a sufficient amount of hydrogen gas is generated over a wide electrolysis current density range, which is stable in the cathode water. Dissolved hydrogen gas particles are generated.
[0068]
FIG. 22 shows the concentration of hydrogen gas in the cathode water with respect to the electrolysis current density when calcium chloride solutions having various concentrations are used. The horizontal axis represents the electrolysis current density, and the vertical axis represents the hydrogen gas in the cathode water. Are shown respectively. In the figure, ○ is 0.57 mmol / liter (chlorine ion concentration 40.4 mg / liter), ◇ is 2.0 mmol / liter (chlorine ion concentration 141.8 mg / liter), and x is 5.0 mmol / liter (chlorine ion concentration). 354.5 mg / liter), Δ is 5.7 mmol / liter (chlorine ion concentration 404.1 mg / liter), and □ is a calcium chloride solution having a concentration of 15.0 mmol / liter (chlorine ion concentration 1063.5 mg / liter). The concentration of hydrogen gas when it is present is shown. As shown in the figure, when the calcium chloride concentration is increased, the hydrogen gas concentration tends to increase as the electrolysis current density is increased, and hydrogen gas corresponding to the electrolysis current density can be generated.
[0069]
If the chlorine ion concentration is less than 20 mg / liter, the concentration of hydrogen gas in the cathode water tends to decrease when the electrolysis current density is increased. In addition, as the chlorine ion concentration increases, the hydrogen gas concentration tends to increase as the electric field current density increases. However, in order to avoid the taste of the electrolyte when using electrolyzed water for drinking, chlorine ions The upper limit of the concentration is preferably 1000 mg / liter.
[0070]
As a configuration for controlling the concentration of the electrolyte in the raw water of the electrolyte supply device 6 as described above, for example, in the one shown in FIG. Alternatively, a configuration in which a predetermined high-concentration electrolyte solution is placed in the electrolyte supply device 6 and, for example, a high-concentration electrolyte solution is added to the raw water flow path 7 using a separately provided pump or the like, is applied. be able to. Here, as a method for calculating the amount of electrolyte added, the molecular weight of the electrolyte is M [g / mol], the atomic weight of the electrolyte ions is m [g / mol], the flow rate of the raw water channel 7 is a [liter / min], and the electrolyte. When the supply amount of the electrolyte from the supply device 6 is b [milliliter / min] and the desired electrolyte ion concentration added to the raw water is X [mg / liter], the addition amount as the electrolyte is
{(M / m) · X} · a = (M · a · X) / m [mg / min]
At this time, since the supply amount of the electrolyte is b [milliliter / min],
(M · a · X) / (b · m) [g / liter]
It is only necessary to supply a high concentration electrolyte solution of the concentration from the electrolyte supply device 6 to the raw water flow path 7.
[0071]
Further, as the electrolyte supply device 6, a raw material water flowing through the raw water flow path 7 may be used in which a surfactant is added together with the electrolyte for stabilizing dissolved hydrogen gas particles contained in the generated water.
[0072]
A surfactant to which sucrose fatty acid esters are added is used, and at this time, a concentration of the raw water is controlled to be equal to or less than each CMC (critical micelle concentration: limit micelle concentration). It is desirable. That is, if the surfactant has a concentration of CMC or less, it does not become micelles before electrolysis of the raw water, and when dissolved hydrogen gas particles are generated in the cathode water by electrolysis, the dissolved hydrogen gas particles that are hydrophobic colloids are removed. It becomes micelle with a size of about 10 to 100 nm from the center, and the state of dissolved hydrogen gas particles can be maintained more stably. Here, when the concentration of the surfactant is CMC or more, the surfactant becomes micelle before the dissolved hydrogen gas particles are generated, and in order to stabilize the dissolved hydrogen gas particles, the surfactant once micelleized. After the state becomes disintegrated, it is necessary to further form micelles around the dissolved hydrogen gas particles, and the stabilization efficiency of the dissolved hydrogen gas particles is reduced. The lower limit of the surfactant addition amount is preferably 1.0 × 10 ⁻⁶ mol / liter.
[0073]
Specific addition concentrations of sucrose fatty acid esters are 23.8 × 10 ⁻⁵ mol / liter or less for monolaurate, and 1.3 × 10 ^{−4 for} monoester of hardened tallow fatty acid. mol / liter or less, if monomyristate, 15.5 × 10 ⁻⁵ mol / liter or less, if monopalmitate, 9.5 × 10 ⁻⁵ mol / liter or less, if monostearate, It can be said that it is desirable that it is 6.6 × 10 ⁻⁵ mol / liter or less.
[0074]
As a configuration for controlling the concentration of the surfactant in the raw water of the electrolyte supply device 6 as described above, for example, in the one shown in FIG. Alternatively, a predetermined high-concentration surfactant solution is placed in the electrolyte supply device 6 and, for example, a high-concentration surfactant solution is added to the raw water flow path 7 as needed using a separately provided pump or the like. It is possible to apply a configuration such as Here, as a calculation method of the addition amount of the surfactant, the molecular weight of the surfactant is M ′ [mol], the flow rate of the raw water channel 7 is a [liter / min], and the surfactant is supplied from the electrolyte supply device 6. When the supply amount is b ′ [milliliter / min] and the desired surfactant concentration to be added to the raw water is X ′ [mg / liter], the addition amount of the surfactant is
(M ′ · X ′) · a [mg / min]
At this time, since the supply amount of the surfactant is b ′ [milliliter / min],
(M ′ · a · X ′) / b ′ [g / liter]
A high-concentration surfactant solution having the above concentration may be supplied from the electrolyte supply device 6 to the raw water flow path 7.
[0075]
In addition, the raw water introduced into the electrolytic cell 2 as described above is electrolyzed by passing a current between the cathode 12A and the anode 12B, so that cathode water is generated in the cathode chamber 14 and anode water is generated in the anode chamber 18. However, it is not desirable that the anode water is mixed into the target cathode water. Therefore, as a method for supplying raw water at this time, particularly when a neutral porous membrane is used for the diaphragm 5, the raw water containing dissolved ions supplied to the electrolysis section generates cathode water in the electrolytic cell 2. It is made to supply so that the flow to the anode chamber 18 which produces | generates anode water from the cathode chamber 14 may be ensured. That is, in FIG. 1 or FIG. 2, the internal piping diameter of the anode chamber inflow passage 22 is set smaller than the internal piping diameter of the cathode chamber inflow passage 20, or the internal piping diameter of the cathode chamber outflow passage 23 is It is set smaller than the internal pipe diameter of the chamber outflow passage 21. By setting in this way, the inside of the cathode chamber 14 side is pressurized, and the flow between the two electrolyzed waters through the diaphragm 5 all resists the electroosmotic flow of dissolved ions in the diaphragm 5. It flows from the side to the anode chamber 18 side.
[0076]
Moreover, as the electrolyzed water production | generation apparatus 1 of this invention, it is preferable to use what can set the current density at the time of an electrolysis process to 0.02-1.2 A / dm < ² >, More preferably, it is 0.6-1. What can be set to 2 A / dm ² is used. In addition, compared with the case where a voltage is applied in the water flow conditions where the flow rate of the raw water to the electrolytic cell 2 is a low flow rate (for example, 7 to 20 ml / min), the flow rate is 10 to 100 times that of the above low flow rate (for example, When the voltage is applied under the water flow condition of (), the applied voltage must be set high as a matter of course.
[0077]
In addition, the inner surface of the piping path after the electrolytic cell 2, such as the cathode chamber outflow path 23 and the anode chamber outflow path 21, has a gas adsorption action such as polyethylene terephthalate resin such as Teflon or vinyl chloride resin with reduced plasticizer. It is preferable to use a material that does not have an antifoaming action. For example, a material having an antifoaming action that lowers the surface tension and inhibits the maintenance of gas particles such as a silicon tube is not suitable.
[0078]
In FIG. 2, 8A and 8B indicate electrochemical water quality measuring devices. This is to measure the concentration of dissolved hydrogen gas contained in the produced cathode water, and the detection principle of this measuring device will be described later.
[0079]
In the above embodiment, after the treatment by the water purifier 3, the electric conductivity of the raw water before the addition of the electrolyte is 20 μS / cm, and the raw water is generated by the electrolyzed water generator 1 under the condition that the flow rate of the raw water is 20 ml / min. Various measurement results relating to the cathode water are shown below.
[0080]
As a typical graph showing the particle size distribution of dissolved particles, that is, dissolved hydrogen gas particles measured by dynamic light scattering (DLS), NaCl was added to a concentration of 1.7 mmol / liter. FIG. 7 shows the particle size distribution of the dissolved hydrogen gas particles measured in the cathode water produced by electrolyzing the raw water at an electrolysis current density of 1.2 A / dm ^2, measured by dynamic light scattering (DLS). Here, the dynamic scattering method measures the particle size distribution of particles in the cathode water by irradiating the cathode water with laser light and analyzing the scattering intensity and wavelength fluctuation of the scattered light due to the Tyndall phenomenon. . FIG. 7A is a so-called g-gamma graph showing the scattering intensity distribution, in which the horizontal axis indicates the particle size in nm units and the vertical axis indicates the ratio of scattered light. FIG. 7B is a graph obtained by converting the graph of FIG. 7A into a number average value of particles on the vertical axis. In the graph shown in FIG. 7A, two peaks are observed, and in FIG. 7B, it can be confirmed that the particles are concentrated in a small particle size range, that is, in a range of 5 to 50 nm. As will be described later, the dissolved hydrogen gas particles having a small particle size have a high reducing activity. When the proportion of dissolved hydrogen gas particles having a small particle size is larger than the proportion of dissolved hydrogen gas having a large particle size, the cathode The reduction activity of water can be improved. At this time, the dissolved hydrogen gas particles having a large particle size also contribute to an improvement in the reduction activity of the cathode water, although not as small as the particle size. The dissolved hydrogen gas particles are not detected by the dynamic light scattering method (DLS) with respect to the water which is not subjected to the electrolysis process only by adding an electrolyte to the raw water. Here, the dissolved hydrogen gas particles having a small particle size are generated on the electrode surface during electrolysis, and the dissolved hydrogen gas particles having a large particle size are generated by the association of the dissolved hydrogen gas particles having a small particle size. Guessed.
[0081]
FIG. 8 shows the time variation of the average value of the particle diameter of the dissolved hydrogen gas particles in the cathode water based on the measurement result by the dynamic light scattering method. Here, ◯ in the figure indicates cathodic water produced by electrolyzing raw water to which an NaCl concentration is 1.57 mmol / liter with an electrolytic current density of 0.60 A / dm ² , and Δ is a CaCl ₂ concentration. Is cathodic water produced by electrolyzing the raw water to which the electrolyte is added so as to be 1.57 mmol / liter at an electrolytic current density of 1.20 A / dm ² , and □ is such that the NaNO ₃ concentration is 1.57 mmol / liter The measurement result regarding the cathode water produced | generated by electrolyzing the raw | natural water to which electrolyte was added with the electrolysis current density of 1.20 A / dm < ² > is shown, respectively. Thus, even when looking at the temporal variation, the distribution of the small particle size range and the distribution of the large particle size range are maintained. In particular, even after 8 hours have passed after the electrolysis, the dissolved hydrogen gas particles are as large as about 10 nm. You can also see that it continues to exist.
[0082]
When the internal pressure of these dissolved hydrogen gas particles is calculated from the Young-Laplace equation, the pressure is 30 atm at 100 nm and the number of hydrogen molecules is 3700. Originally, if the internal pressure is high, the solubility of the particles increases, and it is considered that the hydrogen in the particles diffuses and dissolves in the aqueous solution. Therefore, it is presumed that the particle size distribution of the dissolved hydrogen gas particles tends to increase when the particle size is small. Here, the Young-Laplace equation is expressed by p ″ −p ′ = 2γ / r where p ″ is the internal pressure of the particle, p ′ is the external pressure of the particle, γ is the surface tension of the solvent, and r is the radius of the particle. It is a formula.
[0083]
Here, since the specific gravity is small when the particle diameter is 1000 nm or more, and the method of applying buoyancy is larger than that of the fine particle diameter, the fine particles that exist stably in the solution Two-layer separation occurs with the diameter and dissipates out of the solution, so it cannot exist stably in the solution.
[0084]
FIG. 9 is a histogram obtained from the particle size distribution measurement result of the dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated under the same conditions as in FIG. Here, NaCl was used as the electrolyte. From this result, it is confirmed that the particle size distribution is largely divided into two distributions. The distribution of the smaller particle size of the dissolved hydrogen gas particles ranges from 10 to 30 nm, and the larger distribution ranges from 300 to 1000 nm. FIG. 10 shows the particle size distribution data and histogram of dissolved hydrogen gas particles when lithium chloride is used as the electrolyte. At this time, the LiCl concentration in the raw water was set to 1.57 mmol / liter, and the electrolytic current density was 1.20 A / dm ² . Thus, depending on the type of electrolyte, the distribution can be distributed throughout without being divided.
[0085]
FIG. 11 shows the current density of electrolysis on the horizontal axis and the current density on the vertical axis when electrolysis is performed by adding NaCl to the raw water to a concentration of 100 ppm (about 10 mg / liter) and changing the electrolysis current density. This shows the particle size of the hydrogen gas particles. In the graph, ◯ indicates the distribution of dissolved hydrogen gas particles having a large particle size, and ● indicates the distribution of dissolved hydrogen gas particles having a small particle size. Here, the particle size shown on the vertical axis is an average value of all measurement times. In the range of current density of 0.02 to 1.2 A / dm ^2, no significant change is observed for a distribution with a small particle size, but for a distribution with a large particle size, as the current density increases, A tendency to become smaller and constant at 0.6 A / dm ² or more was confirmed. It is known that when the current density is small, the degree of hydrogen supersaturation on the electrode surface is small, and large hydrogen gas particles are generated, and it is believed that the smaller the current density, the larger the hydrogen gas particle size. It is done. On the other hand, when the current density is large and the supersaturation degree is large, the hydrogen gas particles having a small particle size increase, but the hydrogen gas particles having a large particle size are considered to become constant due to bubble growth after electrolysis. That is, in order to secure and generate a smaller particle size distribution of the dissolved hydrogen gas particles, it is preferable to set the electrolysis current density to 0.02 to 1.2 A / dm ² , but more desirably 0. .6 A / dm ² or more is desirable. If the electrolysis current density is less than 0.02 A / dm ² , it is difficult to apply a voltage higher than the hydrogen generation overvoltage between the electrodes, and it is difficult to proceed with electrolysis. If it exceeds 2 A / dm ² , the pH of the cathodic water may exceed 11 and may exceed the drinking level, which is not preferable.
[0086]
FIG. 12 shows the temporal variation of the concentration of hydrogen contained in the cathode water, the vertical axis shows the concentration of hydrogen in the cathode water, and the horizontal axis shows the time in days. In the figure, ◯ indicates that NaClO ₄ is added to the raw water to a concentration of 1.7 mmol / liter, Δ indicates that NaCl is added to a concentration of 1.7 mmol / liter, and □ indicates Na ₂ The hydrogen concentration of each of SO ₄ added to a concentration of 0.57 mmol / liter is shown. As shown in FIG. 12, it can be confirmed that the cathode water is stably dissolved at a concentration of about 70% with respect to the saturation concentration of 0.74 mmol / liter for a long period (30 days in the measurement data). Here, in this experiment, the hydrogen concentration is about 70% of the saturated concentration because the high-purity nitrogen gas is bubbled and dissolved to eliminate the influence of dissolved oxygen. This is because the equilibrium state has been reached so that the sum of the partial pressures of dissolved hydrogen becomes 1 atm.
[0087]
The presence of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water as described above is applied at a high flow rate such as a flow rate of 1.0 to 3.0 liters / min (10 to 100 times that at the low flow rate). The voltage can be secured by setting it high.
[0088]
In addition, when supplying the water quality | type containing dissolved oxygen in raw | natural water, since the dissolved oxygen concentration becomes an important factor regarding the stability of dissolved hydrogen gas particle | grains, it is necessary to pay attention.
[0089]
FIG. 13 shows the measurement results for the reduction activity of the cathode water containing dissolved hydrogen gas particles thus obtained. In this experiment, a saturated hydrogen solution saturated by bubbling cathodic water or hydrogen and trivalent iron ions were reacted in a 1.5 mmol / liter Fe (NH ₄ ) (SO ₄ ) ₂ solution. The result of examining the reaction rate is shown. The vertical axis in the figure represents the reaction amount of trivalent iron ions in mol units, and divalent iron ions generated by reduction of trivalent iron ions are represented by potassium chromate. It is derived by titration. The horizontal axis represents the reaction time in units of time. In the figure, ○ is a saturated hydrogen solution, ○ is a cathode obtained by electrolyzing a raw water with HCl added to a concentration of 0.01 mol / liter at an electrolysis current density of 0.6 A / dm ^2. Water and ● indicate the measurement results for the cathode water obtained by electrolyzing raw water with HCl added to a concentration of 0.01 mol / liter at an electrolysis current density of 1.2 A / dm ^2. It is. As shown in the figure, the cathode water obtained in this way has a reduction reaction rate higher than that of a saturated hydrogen solution, and if the current density during electrolysis is large, the reduction rate reaction may increase. confirmed.
[0090]
FIG. 14 shows the erasing activity of divalent and trivalent iron ions in the presence of superoxide. Here, the generation of superoxide is examined by generating with a hypoxanthine (Hyp) -xanthine oxidase (XOD) system, reacting the generated superoxide with a Cypridina luciferin derivative (CLA), and measuring the emission intensity. The vertical axis represents the emission intensity, and the horizontal axis represents the reaction time in minutes. Each component was measured under the conditions of phosphate buffer 40 mmol / liter, hypoxanthine 0.5 mmol / liter, EDTA 0.2 mmol / liter, Cypridina luciferin derivative 1 μmol / liter, xanthine oxidase 9 mU / ml. It is. In the figure, the curve indicated as Fe ²⁺ without XOD is a measurement of the reaction of 0.6 mg / liter of Fe ²⁺ ions without addition of xanthine oxidase, and is indicated as Fe ^2+. The curve shown is a measurement of the reaction of 0.6 ²⁺ Fe ²⁺ ions with xanthine oxidase added, and the curve labeled Fe ³⁺ shows the state with xanthine oxidase added The reaction of Fe ³⁺ ions at 0.6 mg / liter was measured. In addition, “blank” indicates a measurement result when not reacting with iron ions.
[0091]
From the measurement results shown in this figure, superoxide is generated even with only divalent iron ions, that is, without the enzyme activity of xanthine oxidase (XOD), but in the presence of xanthine oxidase (XOD). The emission intensity of divalent iron ions is smaller than that of trivalent iron ions. That is, it is recognized that divalent iron ions are more effective for removing superoxide as a whole.
[0092]
These reaction mechanisms are summarized as follows.
^{_{^{Fe 2+ + O 2 → Fe 3+}}} + O 2 - ··· (1)
Fe ²⁺ + O ₂ ⁻ + 2H ⁺ → Fe ³⁺ + H ₂ O ₂ (2)
Fe ³⁺ + O ₂ ⁻ → Fe ²⁺ + O ₂ (3)
Fe ²⁺ + H ₂ O ₂ + H ⁺ → Fe ³⁺ + H ₂ O + · OH (4)
Fe ²⁺ + .OH + H ⁺ → Fe ³⁺ + H ₂ O (5)
2O ₂ ⁻ + 2H ⁺ → H ₂ O ₂ + O ₂ (6)
2Fe ³⁺ + H ₂ → 2Fe ²⁺ + 2H ⁺ (7)
In the case of only divalent iron ions, the reaction of formula (1) proceeds and superoxide is generated, but in the case where divalent iron ions and xanthine oxidase are present as in formula (2), super Oxides are erased. Further, even when trivalent iron ions and xanthine oxidase are present, the reaction for eliminating superoxide proceeds as shown in formula (3). From the results shown in FIG. 14, (1), (3) The reaction rate of the formula (2) is larger than the reaction of the formula.
[0093]
Further, since the reactions of the formulas (4) and (5) proceed after the reaction of the formula (2), the action of divalent iron ions is important for the elimination of active oxygen as a whole. Conceivable.
[0094]
As previously indicated, since the dissolved hydrogen gas particles react with trivalent iron to regenerate divalent iron, the cathodic water obtained in the present invention is in vivo in the presence of active oxygen species. This is considered to be effective for regenerating divalent iron ions, which play an important role in eliminating active oxygen, and for eliminating active hydrogen in the living body. In particular, it is generally said that the size of particles that can easily pass through the cell membrane is about 10 to 20 nm, and dissolved hydrogen gas particles can be dissolved when they come into contact with the cell membrane and easily enter the cell membrane. However, in the case of dissolved hydrogen gas particles contained in the cathode water produced according to the above-described example, it is present at 50 nm or less, and the abundance ratio in the range of 30 nm or less from the particle size distribution data. Therefore, it is considered that dissolved hydrogen gas particles in the cathode water having a large reduction reaction rate as described above can behave more advantageously with respect to cell membrane permeability and reducibility in vivo. It is done.
[0095]
In addition, various reducing substances in vivo, such as vitamins such as retinol and total carotene, as well as reducing substances such as ascorbic acid (vitamin C) and tocophenols (vitamin E), It reacts with active oxygen species, and if it is examined according to the above iron ion case, it is expected to be able to be effectively re-produced into a form having reduction activity again by using cathodic water containing dissolved hydrogen gas particles. Is done.
[0096]
In addition, the electrolyzed water generating apparatus 1 is preferably provided with a redox substance adding device capable of adding a redox substance capable of reducing superoxide in vivo as described above to the raw water. In this case, by providing an electrolyte supply device 6 that adds a redox substance in addition to an inorganic compound or an inorganic compound and a surfactant in the raw water, the electrolyte supply device 6 is replaced with a redox substance addition device. Can also be used. In this way, the cathode water reduces the redox substance capable of reducing superoxide in vivo and the redox substance oxidized by the reaction with superoxide, and again has a reducing activity. And dissolved hydrogen gas particles to be reproduced. Therefore, by using this cathodic water for drinking, the superoxide in the living body can be efficiently reduced only with the components in the cathodic water.
[0097]
This redox substance is water-soluble and reduces superoxide by redox reaction with superoxide in vivo, and the redox substance after the reaction is reduced by dissolved hydrogen gas particles to restore the reduction activity. The substance is to be selected. Moreover, in order to use for drinking, the thing which does not have a safety problem is selected.
[0098]
Examples of such redox substances include iron compounds and water-soluble biochemical substances, and examples of iron compounds include inorganic iron compounds and organic iron compounds.
[0099]
Examples of inorganic iron compounds include ferric chloride (FeCl ₂ ), ferric sesquioxide (Fe ₂ O ₃ ), ferrous sulfate (FeSO ₃ ), and the like, which are used as iron reinforcing materials for foods. It is highly safe to use. These inorganic iron compounds are absorbed into the living body in the form of divalent iron ions. Here, ferric chloride and ferric sesquioxide are compounds of trivalent iron ions, but they are reduced by dissolved hydrogen gas particles in the cathode water to become divalent iron ions, which have a reducing activity on superoxide. It will have. Since trivalent iron ions tend to precipitate through a complex formation reaction with an organic substance, the state of divalent iron ions is advantageous in that iron ions can be dissolved in the cathode water. Since valent iron ions are medically known to have good absorbability in the living body, it is advantageous in that absorption of cathodic water into the living body can be promoted.
[0100]
Examples of the organic iron compound include iron citrate (FeC ₆ H ₅ O ₇ ), iron ammonium citrate (Fe (NH ₄ ) ₂ H (C ₆ H ₅ O ₇ ) ₂ ), iron chlorophyllin sodium (Chlorophyll a , B-Fe), ferrous pyrophosphate (Fe ₂ P ₂ O ₇ ), ferric pyrophosphate (Fe ₄ (P ₂ O ₇ ) ₃ ) and the like. It is used as a high safety thing. These inorganic iron compounds are absorbed into the living body in the form of divalent iron ions. Here, iron citrate, ammonium iron citrate, iron chlorophyllin sodium and ferric pyrophosphate are compounds of trivalent iron ions, which are reduced by dissolved hydrogen gas particles in the cathode water and divalent iron ions. Thus, it has a reducing activity for superoxide. In particular, compounds having a pair such as citric acid and pyrophosphoric acid have a function of shifting the pH of the cathode water to the acidic side, and in this case, the formation of a precipitate due to the complex formation of iron and organic matter is prevented. The effect can be expected. That is, the complex formation between the trivalent iron ion and the organic substance is more likely to proceed in the alkaline region. For this reason, by shifting the pH of the cathode water to the acidic side, Precipitation due to complex formation can be prevented. Even if the pH of the raw water fluctuates by adding a redox substance or the like, the generation amount of hydrogen gas in the cathode water hardly changes, and the generation amount of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water is hardly affected. There is nothing. An experimental result to prove this is shown in FIG.
[0101]
FIG. 23 shows the hydrogen gas concentration in the cathode water with respect to the electrolysis current density when solutions having various pH values are used as the raw water. The horizontal axis represents the electrolysis current density, and the vertical axis represents the hydrogen gas in the cathode water. Are shown respectively. In the figure, ◯ is a 5.7 mmol / liter solution of calcium chloride (pH 7), △ is a 10 mmol / liter solution of hydrochloric acid (pH 2.1), and □ is a 10 mmol / liter solution of sodium hydroxide (pH 12) as raw water. Shows the hydrogen gas concentration. As shown in the figure, even when the pH of the raw water fluctuates, the generation amount of hydrogen gas in the cathode water hardly changes, and it is understood that the generation amount of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water is hardly affected.
[0102]
The water-soluble biochemical substance is a water-soluble substance that can be generated by an enzymatic reaction, and is a water-soluble substance among various reducing substances in a living body. Examples of such water-soluble biochemical substances include sodium ascorbate (C ₆ H ₇ NaO ₆ ).
[0103]
1 and 2 is provided with a water quality measuring device 8A in the cathode chamber outflow passage 23 and a water quality measuring device 8B in the anode chamber outflow passage 21. The water quality measuring device 8A provided in the cathode chamber outflow passage 23 measures the concentration of dissolved hydrogen gas contained in the generated cathode water, and the water quality measuring device 8B provided in the anode chamber outflow passage 21 contains dissolved oxygen or dissolved chlorine. There is something to measure. Details regarding the water quality measuring device 8A provided in the cathode chamber outflow passage 23 will be described with reference to FIGS.
[0104]
FIG. 3A shows a water quality measuring device 8A disposed in the cathode water outflow passage 23. FIG. The container main body 45 of the water quality measuring device 8A is provided so as to communicate with the cathode chamber outflow passage 23, and the container main body 45 is filled with a saturated KCl solution as the internal reference solution 46. Here, the container body 45 is provided with a lid 48 that closes the opening formed in the container body 45, and the lid 48 is opened so that the internal reference liquid 46 is put into the container body 45. Further, a working electrode 40 is disposed between the container main body 45 and the cathode chamber outflow passage 23 so as to partition the inside of the container main body 45 and the inside of the cathode chamber outflow passage 23. Here, the working electrode 40 is a two-layered material in which an organic polymer film 41 capable of transmitting hydrogen gas is provided on one side of platinum 42, and platinum 42 is disposed on the internal reference solution 46 side in the main body container 45. The organic polymer film 41 is disposed on the cathode water side in the cathode chamber outflow passage 23. Here, an ion selective permeable membrane can be used as the organic polymer membrane through which hydrogen ions can permeate. For example, a cation exchange in which the base material is polytetrafluoroethylene, such as a Nafion membrane manufactured by Du Pont. A copolymer of a cation exchange group vinyl ether and tetrafluoroethylene, such as a base perfluorosulfonic acid membrane or a Flemion membrane manufactured by Asahi Kasei can be used.
[0105]
FIG. 3 shows the water quality measuring device 8A provided in the flow path through which the cathode water continuously flows. However, a staying portion in which the cathode water stays is provided in the cathode chamber outflow passage 23. A water quality measuring device 8A may be provided.
[0106]
Details of the working electrode 40 will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, the working electrode 40 is formed by attaching a platinum plate having the same dimensions as that of the organic polymer film 41 to one side of the organic polymer film 41. In FIG. 5, the working electrode 40 is formed by plating platinum 42 on one surface of the organic polymer film 41. FIG. 6 shows a case where a doughnut-shaped platinum plate is attached to one surface of the organic polymer film 41, and the platinum plate is used for fixing the polymer film. In either case, the platinum 42 side is disposed on the internal reference solution 46 side, and the organic polymer film 41 side is disposed on the cathode chamber outflow passage 23.
[0107]
In addition, an Ag / AgCl electrode is disposed as a reference electrode 43 that is a half-cell in the internal standard solution 46 inside the container body 45. Here, the dissolved hydrogen gas particles that have passed through the organic polymer film 41 undergo the following reaction on the surface of the platinum 42 of the working electrode 40, and as a result, an electromotive force is generated in the working electrode 40.
H ₂ → 2H ⁺ + 2e ⁻
Further, the following reaction proceeds on the surface of the Ag / AgCl electrode which is the reference electrode 43.
Ag + Cl ⁻ → AgCl + e ⁻
AgCl + e ⁻ → Ag + Cl ⁻
As a result of the above reaction, a potential difference is generated between the working electrode 40 and the reference electrode 43. During this period, a current proportional to the concentration of dissolved hydrogen gas particles flows, and this current is measured by an ammeter 49. Thus, the concentration of dissolved hydrogen gas particles is measured. Here, in actuality, a current of the order of 10 mA flows.
[0108]
FIG. 3B shows a third electrode having a known half-cell reaction electrode potential, that is, an Ag / AgCl electrode arranged as the reference electrode 43 in FIG. In addition, an arbitrary electrode such as an Ag / AgCl electrode is disposed as the counter electrode 44, and the working electrode 40, the counter electrode 44, and the reference electrode 43 are connected to the potentiostat 50, and the working electrode 40 and the counter electrode are arranged. The potential difference V between the working electrode 40 and the reference electrode 43 is arbitrarily controlled so as to keep the potential difference V ′ between the working electrode 40 and the reference electrode 43 constant, and the potential difference V between the working electrode 40 and the reference electrode 43 is measured. Thus, the electrode potential resulting from the reaction of H ₂ → 2H ⁺ + 2e ^{− at} the working electrode 40 is measured, and the concentration of dissolved hydrogen gas particles is measured.
[0109]
The electrolysis conditions can be controlled so that the cathode water having a desired dissolved hydrogen gas particle concentration can be generated based on the measurement result of the concentration of the dissolved hydrogen gas particles in the cathode water by the water quality measuring device 8A as described above. By providing the feedback mechanism, the electrolysis conditions are set based on the measurement result of the water quality measuring device 8A so that the concentration of the dissolved hydrogen gas particles in the cathode water obtained by the electrolyzed water generator 1 is set to a desired concentration. Unlike the method of monitoring the oxidation-reduction potential, which can be controlled at any time and is an index of oxidation and reduction, the dissolved concentration of dissolved hydrogen gas has a direct effect on the reduction activity of cathodic water in vivo. Can be directly measured and monitored, so that stable quality electrolyzed water can be produced.
[0110]
Further, as the water quality measuring device 8A provided in the cathode chamber outflow passage 23, as shown in FIG. 16, it measures pH, oxidation-reduction potential, ion concentration of specific ions, or measures electrical conductivity based on the electrochemical principle. You can also use what you want. Here, the water quality measuring instrument 8A includes a pH sensor 51 that measures pH based on an electrochemical principle and a redox potential sensor 52 that measures redox potential based on an electrochemical principle.
[0111]
As shown in FIG. 16, the pH sensor 51 includes a comparison electrode 53 in which an Ag / AgCl electrode is immersed in a saturated aqueous solution of potassium chloride, a working electrode 54 in which a special glass electrode is filled with a saturated aqueous solution of potassium chloride, and a liquid junction portion. 55, the working electrode 54 and the liquid junction 55 are made to face the flow path 57 provided in the housing 56, so that a voltage proportional to the hydrogen ion concentration of water passing through the flow path 57 is An electromotive force is generated between the working electrode 54 and the working electrode 54. This electromotive force is detected by converting it to a voltage of 0 to 5 V corresponding to the pH value by being amplified using an amplifier having an appropriate amplification factor.
[0112]
Further, the oxidation-reduction potential sensor 52 includes a working electrode 58 in which an insoluble electrode such as platinum is sealed in glass, and the working electrode 58 faces a flow path 57 in the housing 56. The comparison electrode of the oxidation-reduction potential sensor 52 uses the comparison electrode 53 of the pH sensor 51 in common, and detects a relative potential difference between the comparison electrode 53 and the working electrode 58 as an oxidation-reduction potential. The detected potential difference is amplified by an amplifier having an appropriate amplification factor, converted into a voltage in the range of 0 to 5 V corresponding to the redox potential, and detected.
[0113]
The water quality measuring device 8A formed in this way bypasses the cathode chamber outflow path 23 in the flow path 57 by connecting the two openings 57a and 57b of the flow path 57 in the middle of the piping of the cathode chamber outflow path 23. The pH of the cathode water flowing into the flow path 57 and the redox potential are detected.
[0114]
Based on the measurement result of the cathode water by the water quality measuring device 8A configured as described above, the electrolytic condition in the electrolytic cell 2 is feedback-controlled so that the dissolved hydrogen gas particles are stably present in the cathode water. it can. The reason will be described in detail below.
[0115]
The hydrogen generation region by water electrolysis is a region where the redox potential of the water is lower than the reaction potential at each pH value of the reaction of 2H ⁺ + 2e ⁻ ⇔H _{2 in} the Pleve diagram shown in FIG. Therefore, the pH of the cathode water is measured by the pH sensor 51, and the oxidation-reduction potential of the cathode water is measured by the oxidation-reduction potential sensor 52. The oxidation-reduction potential of the cathode water is 2H ⁺ + 2e ⁻ ⇔H _{2 at} the pH value. When the reaction potential is lower than the reaction potential (that is, when the oxidation-reduction potential is in the hydrogen generation region), the hydrogen concentration reaches the saturation concentration in the cathode water, and dissolved hydrogen gas particles are generated. Therefore, it is possible to determine whether or not dissolved hydrogen gas particles are generated in the cathode water by measuring the pH value of the cathode water and the oxidation-reduction potential. For example, when the pH of the cathode water is 10, when the oxidation-reduction potential of the cathode water is about −770 mV or less with respect to the Ag / AgCl electrode, the hydrogen concentration reaches a saturated concentration in the cathode water and dissolved hydrogen gas. Particles are generated.
[0116]
Then, the measurement result by the water quality measuring device 8A is fed back to control the electrolysis conditions in the electrolytic cell 2. According to the measurement result by the water quality measuring device 8A, the oxidation-reduction potential of the cathode water is in the hydrogen generation region at the pH value. When it is confirmed that the potential is higher than the potential (that is, no dissolved hydrogen gas particles are present in the cathode water), the electrolysis conditions are changed to increase the amount of dissolved hydrogen gas particles generated in the cathode water. Is.
[0117]
Here, when measuring the oxidation-reduction potential of the cathode water using the water quality measuring device 8A as shown in FIG. 16, the dissolved oxygen in the cathode water becomes a disturbance factor, and if this dissolved oxygen concentration is high, the oxidation-reduction potential is accurately determined. However, if the dissolved oxygen concentration in the cathode water is reduced by using an ion exchange membrane that selectively transmits only hydrogen ions as the diaphragm 5, as described above, the redox potential of the cathode water is reduced. The measurement accuracy can be improved.
[0118]
The electrolyzed water generating apparatus 1 shown in FIG. 15 is provided with a cathode cooling channel 49 for cooling the cathode 12A from the raw water channel 7 in addition to the configuration of FIG.
[0119]
In the example shown in FIG. 15, the cathode cooling flow path 49 branches from the anode chamber inflow path 22 constituting the raw water flow path 7, passes through the cathode chamber 14, and then is led out to the electrolyzed water generating apparatus 1. In the cathode chamber 14, the tube wall of the cathode cooling channel 49 is disposed along the outer surface of the cathode 12A so as to be in contact with the cathode 12A. When the cathode water cooling path 49 is provided in this way, a part of the raw water flowing through the raw water flow path 7 flows into the cathode cooling flow path 49 and passes through the tube wall when flowing through the side of the cathode 12A. The cathode 12A is cooled.
[0120]
If the cathode cooling channel 49 for cooling the cathode 12A is provided in this way, the concentration of dissolved hydrogen gas particles generated in the cathode water can be improved. The experimental results that prove this are shown in FIG.
[0121]
FIG. 20 shows the relationship between the temperature of the cathode 12A and the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water when a 1.7 mmol / liter sodium chloride solution is used as raw water, and the horizontal axis represents the electrolytic current density. The vertical axis represents the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water. In the figure, ◯ indicates the concentration of dissolved hydrogen gas particles when the temperature of the cathode 12A is maintained at 25 ° C., and Δ indicates the concentration of dissolved hydrogen gas particles when the temperature of the cathode 12A is maintained at 30 ° C.
[0122]
As shown in the figure, the lower the temperature of the cathode 12A, the higher the concentration of dissolved hydrogen gas particles. However, when the raw water is continuously electrolyzed, the temperature of the cathode 12A rises due to Joule heat. The concentration of dissolved hydrogen gas particles generated in 12A will gradually decrease.
[0123]
Therefore, as shown in FIG. 15, by providing the cathode cooling channel 49, the concentration of dissolved hydrogen gas particles generated in the cathode water can be improved by cooling the cathode 12A during electrolysis. .
[0124]
Here, in order to efficiently cool the cathode 12A, the tube wall of the cathode cooling channel 49 is preferably formed of a material having high thermal conductivity such as metal, for example, formed of a material such as titanium or copper. It is preferable to do.
[0125]
FIG. 17 shows an example of another configuration of the cathode cooling channel 49.
[0126]
In FIG. 17A, the cathode chamber 14 and the anode chamber 18 are formed on both sides of the diaphragm 5, and the anode 12B is disposed in the anode chamber 18 and the cathode 12A is disposed in the cathode chamber 14, respectively. The cathode 12 </ b> A is formed in a hollow shape, and this hollow portion is formed as a cathode cooling channel 49.
[0127]
In FIG. 17B, the cathode chamber 14 is formed inside the tubular diaphragm 5 and the anode chamber 18 is formed outside, and the cathode 12A is disposed in the cathode chamber 14 inside the diaphragm 5. The cylindrical anode 12B is disposed in the anode chamber 18 so as to surround the outside of the diaphragm 5. The cathode 12A is also formed in a hollow shape, and this hollow portion is formed as a cathode cooling channel 49.
[0128]
When the cathode cooling channel 49 is formed so as to pass through the inside of the cathode 12A as described above, the contact area between the cathode 12A and the cathode cooling channel 49 is increased, and the cathode water is fed by the raw water flowing through the cathode cooling channel 49. 12A can be efficiently cooled.
[0129]
【The invention's effect】
As described above, the electrolyzed water generating apparatus according to claim 1 of the present invention is disposed so as to partition the anode chamber in which the anode is disposed, the cathode chamber in which the cathode is disposed, and the anode chamber and the cathode chamber. An electrolyzed water generating device comprising an electrolyzer having a diaphragm capable of passing at least one of a cation and an anion, and generating anode water and cathode water from a raw water containing dissolved ions by diaphragm electrolysis In the cathode water generated in the cathode chamber, hydrogen higher than the theoretical saturation concentration is generated and dissolved hydrogen gas particles are included in a supersaturated state, and the particle size is distributed in the range of 5 to 1000 nm. The dissolved hydrogen gas particles suppress the oxidation reaction of the chemical species that undergoes the oxidation-reduction reaction in the living body and are oxidized by the active oxygen species, and maintain the reduced state. Oxidized type Is reduced to a reduced substance, and the reduced substance can be effectively reproduced, and even in the presence of active oxygen such as superoxide, hydroxy radical, and hydrogen peroxide, it relates to such a redox reaction. Control effects can be expected, and by using such cathodic water for drinking, effects such as suppression of digestive system disorders, particularly mucosal disorders including those caused by in vivo microorganisms can be expected.
Moreover, since a platinum electrode made of amorphous platinum is used as the cathode, the amount of dissolved hydrogen gas particles generated in the cathode water can be improved.
[0137]
Further, the electrolyzed water generating apparatus according to claim 2 of the present invention is provided with a cathode cooling channel that branches from the raw water channel that supplies raw water to the electrolytic cell and contacts the cathode in addition to the configuration of claim 1 . It is possible to cool the cathode that has generated heat due to Joule heat by electrolysis with raw water flowing through the cathode cooling channel, and to improve the amount of dissolved hydrogen gas channel generated in the cathode water.
[0138]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electrolyzed water generating apparatus, in addition to the structure of the first or second aspect , wherein a cathode cooling flow is branched from a raw water flow path for supplying raw water to an electrolytic cell and passes through the inside of the cathode. Since the channel is provided, the contact area between the cathode cooling channel and the cathode is improved, the cooling efficiency of the cathode by the raw water flowing through the cathode cooling channel is improved, and the amount of dissolved hydrogen gas channel generated in the cathode water is further improved. Is something that can be done.
[0160]
Moreover, the electrolyzed water generating apparatus according to claim 4 of the present invention is capable of measuring the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated in the cathode chamber, in addition to the configuration of any of claims 1 to 3. It is possible to adjust the electrolysis conditions so that a cathode water having a desired concentration of dissolved hydrogen gas particles can be obtained based on the measurement result of the water quality measuring device. is there.
[0161]
Moreover, the electrolyzed water generating apparatus according to claim 5 of the present invention includes an electrochemical system including a reference electrode that is a half-cell and a working electrode in addition to the configuration of claim 4 , and is generated in the cathode chamber. It is equipped with a water quality measuring device that electrochemically measures the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water, and by measuring the current value resulting from the reaction of the dissolved hydrogen gas particles, the dissolved hydrogen gas particles in the cathode water The concentration of can be measured.
[0162]
The electrolyzed water generating apparatus according to claim 6 of the present invention, in addition to the structure of claim 5 , is a water quality measuring device for electrochemically measuring the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated in the cathode chamber. As a three-electrode electrochemical water quality measuring instrument using a working electrode, a counter electrode, and a reference electrode whose electrode potential of the half-cell reaction is known, and the electrode potential resulting from the reaction of dissolved hydrogen gas particles By measuring this, the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water can be accurately measured.
[0163]
An electrolyzed water generating apparatus according to claim 7 of the present invention is an organic polymer having a silver / silver chloride electrode as a reference electrode and a hydrogen gas permeable as a working electrode in addition to the configuration of claim 5 or 6. It is equipped with a water quality measuring device equipped with an electrode formed by contacting a membrane with platinum, and by introducing only dissolved hydrogen gas particles as a reactant into the working electrode, the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water is accurately measured. Can be measured.
[0164]
The electrolyzed water generating apparatus according to claim 8 of the present invention, in addition to the structure of claim 7 , performs chemical plating or attachment treatment of platinum on one surface of an organic polymer film that can transmit hydrogen gas as a working electrode. A water quality measuring device including the formed electrode is provided, and a working electrode formed by bringing platinum into contact with an organic polymer film capable of transmitting hydrogen gas can be easily formed.
[0165]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an electrolyzed water generating apparatus in contact with platinum, in addition to the structure of any of the fifth to eighth aspects, provided in a water quality measuring device and capable of transmitting hydrogen gas. The working electrode formed in this manner is arranged with the platinum side on the reference solution side inside the water quality measuring instrument, and the polymer membrane side is arranged in the cathode water flow path or the cathode water retention site. By introducing only dissolved hydrogen gas particles as a reactant, the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water can be accurately measured.
[0166]
An electrolyzed water generating apparatus according to claim 10 of the present invention includes a mechanism capable of feedback control of electrolysis conditions based on a measurement result by a water quality measuring instrument in addition to any of the configurations of claims 4 to 9 . The electrolysis conditions can be controlled at any time based on the measurement results of the water quality measuring device so that the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water obtained by the electrolyzed water generator is a desired concentration. Yes, unlike the method of monitoring the oxidation-reduction potential, which is an index of oxidation and reduction, the dissolved concentration of dissolved hydrogen gas that directly affects the reduction activity in the living body of cathode water is directly measured and monitored. Therefore, stable quality electrolyzed water can be produced.
[0167]
An electrolyzed water generating device according to claim 11 of the present invention, in addition to any of the configurations of claims 1 to 10 , measures the pH and redox potential of the cathode water generated in the cathode chamber, It is equipped with a water quality measuring device that determines whether or not the hydrogen concentration in the cathode water has reached the saturation concentration based on the measurement results, and the electrolysis conditions in the electrolytic cell are fed back based on the measurement results of the cathode water by the water quality measuring device. The amount of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water can be increased when the redox potential of the cathode water is higher than the potential of the hydrogen generation region at the pH value of the cathode water. The dissolved hydrogen gas particles can be stably present.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing another example of the embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are schematic cross-sectional views showing examples of water quality measuring devices used in the present invention, respectively.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a working electrode used in the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing another example of the working electrode used in the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing still another example of the working electrode used in the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the measurement results of the dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated by the electrolyzed water generator of the present invention by the dynamic light scattering method. (B) shows the distribution of the number average value with respect to the particle diameter.
FIG. 8 is a graph showing the measurement result of the dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated by the electrolyzed water generator of the present invention by the dynamic light scattering method, showing the change over time in the average value of the particle diameters. is there.
FIG. 9 is a graph showing the measurement result of the dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated by the electrolyzed water generator of the present invention by the dynamic light scattering method, and is a histogram showing the particle size distribution.
FIG. 10 is a graph showing the measurement result of the dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated by the electrolyzed water generator of the present invention by the dynamic light scattering method, where (a) shows the change over time in the average value of the particle diameters. (B) shows a histogram showing the particle size distribution.
FIG. 11 is a graph showing the measurement result of the dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated by the electrolyzed water generator of the present invention by the dynamic light scattering method, showing the change in particle diameter with respect to the electrolysis current density. is there.
FIG. 12 shows the change over time in the concentration of dissolved hydrogen in the cathode water produced by the electrolyzed water production apparatus of the present invention.
FIG. 13 is a graph showing the reaction rate between cathodic water produced by the electrolyzed water producing apparatus of the present invention and Fe ³⁺ ions.
FIG. 14 is a graph showing the reactivity of Fe ²⁺ ions and Fe ³⁺ ions with active oxygen.
FIG. 15 is a schematic view showing still another example of the embodiment of the present invention.
FIG. 16 shows another example of the water quality measuring instrument used in the present invention, where (a) is a front sectional view and (b) is a side sectional view.
FIGS. 17A and 17B are schematic perspective views for explaining the configuration of the cathode cooling channel. FIGS.
FIG. 18 is a graph showing a Pleve diagram of generation of oxygen and hydrogen by electrolysis of water.
FIG. 19 is a graph showing changes in the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water with respect to the electrolysis current density when the cathode material is changed in the electrolyzed water generating apparatus of the present invention.
FIG. 20 is a graph showing changes in the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water with respect to the electrolysis current density when the temperature of the cathode is changed in the electrolyzed water generating apparatus of the present invention.
FIG. 21 is a graph showing changes in the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water with respect to the electrolysis current density when the electrolyte in the raw water is changed in the electrolyzed water generating apparatus of the present invention.
FIG. 22 shows changes in the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water with respect to the electrolysis current density when the calcium chloride concentration in the raw water is changed when calcium chloride is used as the electrolyte in the electrolyzed water generating apparatus of the present invention. It is a graph.
FIG. 23 is a graph showing changes in the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water with respect to the electrolysis current density when the pH value of the raw water is changed in the electrolyzed water generating apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolyzed water production | generation apparatus 2 Electrolytic tank 3 Purification apparatus 5 Diaphragm 6 Electrolyte supply apparatus 7 Raw water flow path 8A Water quality measuring device 12A Cathode 12B Anode 14 Cathode chamber 18 Anode chamber 40 Working electrode 41 Organic polymer film 42 Platinum 43 Reference electrode 44 Counter electrode 46 Reference solution 49 Cathode cooling flow path

Claims

An anode chamber in which an anode is disposed; a cathode chamber in which a cathode is disposed; and a diaphragm disposed so as to partition the anode chamber and the cathode chamber and allowing at least one of a cation and an anion to pass therethrough. An electrolyzed water generating apparatus comprising an electrolyzer and generating anode water and cathode water from raw water containing dissolved ions by diaphragm membrane electrolysis, which is higher than the theoretical saturation concentration in the cathode water generated in the cathode chamber. A hydrogen electrode is generated in a supersaturated state to include dissolved hydrogen gas particles, and an electrolytic cell capable of distributing the particle size in a range of 5 to 1000 nm is provided, and a platinum electrode made of amorphous platinum is used as a cathode. An electrolyzed water generating apparatus characterized by using .

2. The electrolyzed water generating apparatus according to claim 1, further comprising a cathode cooling channel branched from the raw water channel for supplying raw water to the electrolytic cell and in contact with the cathode.

3. The electrolyzed water generating apparatus according to claim 1, wherein a cathode cooling channel that branches from a raw water channel that supplies raw water to the electrolytic cell and passes through the inside of the cathode is provided.

The electrolyzed water generating device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a water quality measuring device capable of measuring the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water generated in the cathode chamber. .

It has an electrochemical system consisting of a reference electrode that is a half-cell and a working electrode, and a water quality measuring device that electrochemically measures the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water produced in the cathode chamber. The electrolyzed water generating apparatus according to claim 4 .

Three electrodes using a working electrode, a counter electrode, and a reference electrode with a known electrode potential for half-cell reaction as a water quality measuring device for electrochemically measuring the concentration of dissolved hydrogen gas particles in the cathode water produced in the cathode chamber The electrolyzed water generating apparatus according to claim 5 , further comprising an electrochemical water quality measuring device of the system.

A silver / silver chloride electrode is provided as the reference electrode, and a water quality measuring instrument is provided as the working electrode, comprising an electrode formed by contacting platinum with an organic polymer film capable of transmitting hydrogen gas. Item 7. The electrolyzed water generator according to Item 5 or 6 .

According to claim 7, characterized by comprising comprises on one side of the organic polymer film capable of hydrogen gas permeation as a working electrode, a water quality measuring instrument comprising an electrode formed by performing a chemical plating or impregnation treatment of platinum Electrolyzed water generator.

The working electrode formed by bringing platinum into contact with an organic polymer membrane that can be permeable to hydrogen gas, provided in the water quality measuring device, is placed on the reference solution side inside the water quality measuring device, and the polymer membrane side is the cathode. The electrolyzed water generating device according to any one of claims 5 to 8 , wherein the electrolyzed water generating device is disposed in a water flow path or a cathodic water retention site.

The electrolyzed water generating apparatus according to any one of claims 4 to 9 , further comprising a mechanism capable of feedback control of electrolysis conditions based on a measurement result by a water quality measuring instrument.

It comprises a water quality measuring device that measures the pH and oxidation-reduction potential of the cathode water generated in the cathode chamber and determines whether or not the concentration of hydrogen in the cathode water has reached a saturation concentration based on the measurement results. The electrolyzed water generating apparatus according to any one of claims 1 to 10 .