JP4599369B2

JP4599369B2 - 還元水生成装置

Info

Publication number: JP4599369B2
Application number: JP2007037354A
Authority: JP
Inventors: 清悟松木
Original assignee: FLAX CO., LTD.
Current assignee: FLAX CO., LTD.
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2027-02-19
Also published as: JP2008149310A

Description

本発明は、直流電圧を印加することによって、還元水を生成する装置に関するものである。

一般に水の酸化還元電位として、銀−塩化銀電極を使用して測定したことによる酸化還元電位の値（ＯＲＰ値）が＋２００ｍＶを示す場合が中間値とされ、当該中間値よりも低い電位による水は還元水と称されている。

還元水は、活性酸素を減少させること等によって健康飲料水として飲用されているが、殆ど大抵の場合、原料の水としては、水道水を採用せざるを得ない。

このような還元水を随時飲用するために、携帯用の還元水生成装置を使用することが要求されるが、携帯用の還元水生成装置の場合には、必然的に電池を電源とするため、直流電源による還元水生成装置の構成を採用することになる。

しかしながら、水道水を使用した場合には、例えば、特許文献１、及び同２に示すように、一対の電極として白金メッキチタンを採用しているが、水道水などの塩素を含有している水を素材として示した場合には、塩素イオン、次亜塩素酸イオン、及び塩素分子が還元水中に残留し、理想的な飲用水と程遠い状態にあり、実際には活性炭などのフィルターを通過させて浄化することが不可欠とする場合が多い。

カーボン電極を採用した場合には、陽極において塩素イオン、次亜塩素酸イオン及び塩素分子の残留を極力防止することが可能となる。

しかるに、一対のカーボン電極に対し直流電圧を印加した場合には、陽極からカーボン粒子が＋イオン（陽極イオン）として水中に流出し、電極が順次失われるという欠点を免れることができない。

同様に、特許文献３に示すように、金属酸化物を電極として使用した還元水生成装置の場合には、当該金属酸化物が陽極から水中に溶出する。

このように、直流を電源とする還元水生成装置において、一方では塩素イオン、次亜塩素酸イオン及び塩素分子等が水中に残留することを軽減すると共に、他方ではカーボン電極の粒子が水中に流出することを防止することが要求されていたにも拘らず、これらの事項を充足する構成はこれまで提供されていない。

特開２０００−８４５６０号公報。

特開２００２−４５８６１号公報。

特開２００３−３０５４７３公報。

本発明は、直流電源を採用した還元水生成装置において、一方では塩素イオン、次亜塩素酸イオン、及び塩素分子が残留していない状態にて還元水を生成し得ると共に、他方では電極を構成する素材が水中に溶出することを極力避けることが可能であるような還元水生成装置の構成を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）水を収容する容器中に、一対の電極を備え、当該電極に対する直流電源を備え、陽極として白金鍍金が行われているチタン電極を採用し、陰極としてカーボン電極を採用していることに基づく還元水生成装置において、トランジスターのコレクタ側と還元水生成装置の陰極と結合し、当該トランジスターのエミッタ側を一定のエミッタ抵抗Ｒ_Ｅを介して直流電圧電源と接続し、当該トランジスターのベース側の一方側を定抵抗Ｒ_１を介して還元水生成装置の陽極側を接続し、他方側を定抵抗Ｒ_２を介して前記エミッタ抵抗Ｒ_Ｅ及び前記直流電圧電源と接続する定電流回路を設けることによって、陽極及び陰極の間を導通するコレクタ電流を概略一定とする還元水生成装置、
（２）水を収容する容器中に、一対の電極を備え、当該電極に対する直流電源を備え、陽極として白金鍍金が行われているチタン電極を採用し、陰極としてカーボン電極を採用していることに基づく還元水生成装置において、オペアンプの高電圧入力側と、直流定電圧電源側とを接続し、かつ当該オペアンプの出力を順方向ダイオードを介してトランジスターのベース側と接続し、当該トランジスターのエミッタ側に定抵抗Ｒ₀を介してアースと接続し、還元水生成装置の陽極側を前記トランジスターのコレクタ側と接続し、陰極側をアースと接続し、前記定抵抗Ｒ₀と前記エミッタとの接続部位を前記オペアンプの低電圧入力側に接続することによる直流電源用の定電流回路を設けている還元水生成装置
からなる。

前記基本構成に基づく本発明においては、塩素イオン、次亜塩素酸イオン、及び塩素分子の残留を減少させると共に、電極を構成する素材が水中に溶出することを極力防止している。

特に、直流電源において、定電流回路を採用することによって、還元水を得るための還元値（ＯＲＰ値）を略一定とすることが可能となり、良質の還元水を得ることが可能となる。

図１は、携帯型の還元水生成装置を示しており、容器１を構成する上部において、原料水を貯溜しており、当該容器１の底部において白金鍍金を行ったチタンによる陽極２１とカーボンによる陰極２２とを交互に配置した状態としている。

このように、白金鍍金が行われたチタン電極を採用することによって、電極の素材が水中に流出することを防止すると、カーボン電極を陰極２２として採用しているので、電極を構成しているカーボン粒子が陽イオンとなって水中に流出することは生じていない。

本来、塩素イオン、次亜塩素酸イオンは陰イオンであって、陽極２１側に移行する性状を有しているにも拘らず、陰極２２としてカーボン電極を採用しながら前記効果が生ずる原因としては、カーボン電極が自ら有している内部の空隙によって、塩素分子を吸着することを基本的原因として、前記各イオンの水中における残留もまた減少するものと考えられるが、その根本的理論は完全に解明されている訳ではない。

容器１の下側の下方支持部３においては、両電極に対する電源として直流電源４を採用するが、当該直流電源４は、パルス状の断続した電圧の場合よりも、連続した電圧の場合の方が還元値を低く設定することが可能であり、しかも電極の電解槽１２内における溶出を防止し、寿命を長くすることが可能である。
尚、携帯型の還元水生成装置の場合には、電池を配置すると共に、還元分解が行われた水を、パイプ６を介して噴出口６１に流出させるポンプ５が配置されることになる。

このように、電池及び流出用ポンプ５を配置することによって、還元水生成装置を所望の場所に携帯しかつ還元水を飲用することが可能となる。

通常直流電圧電源４として、５〜１０Ｖにて還元作用を発揮し得ることから、電池としては乾電池を直列に接続するか、又は前記範囲内にある蓄電池によって電源としての作用を発揮することが可能である。

特に、充電可能な蓄電池の場合には、携帯として使用の後、家庭内において充電することによって、電池を交換しないで済む点において極めて便利である。

ポンプ５の電源としては、独自に使用する場合と電極用の電池を使用する場合の双方の構成が採用可能である。

図１に示す実施形態においては、両電極間を導通した還元水が、噴出口６１を通過するに至るまでの中途経路の部位において、塩素除去フィルター７を設けているが、このように流出の前段階において、塩素除去フィルター７を設けることによって水中に残留した塩素イオン、次亜塩素酸イオン、及び塩素分子を噴出口６１からの流出を更に防止し、一層良質の還元水の飲用を可能としている。

基本構成（１）においては、図２に示すように、トランジスター１０のコレクタ側と還元水生成装置の陰極２２と結合し、当該トランジスター１０のエミッタ側を一定のエミッタ抵抗Ｒ_Ｅを介して直流電圧電源４と接続し、当該トランジスター１０のベース側の一方側を定抵抗Ｒ_１を介して還元水生成装置の陽極側２１を接続し、他方側を定抵抗Ｒ_２を介して前記エミッタ抵抗Ｒ_Ｅ及び前記直流電圧電源４と接続する定電流回路３０を設けることによって、陽極２１及び陰極２２の間を導通するコレクタ電流を概略一定としている。
具体的に説明するに、一般にベース電流（Ｉ _Ｂ）が小さいので、当該電流を無視した場合には、抵抗Ｒ _２の両端の電圧は、Ｖ・Ｒ _２／（Ｒ _１＋Ｒ _２）であるが、ベース−エミッタ間電圧は小さいので、エミッタ側の抵抗Ｒ _Ｅを導通するエミッタ電流が概略コレクタ電流に等しい以上、コレクタ電流Ｉ _Ｃは、
Ｉ _Ｃ ≒Ｒ _２・Ｖ／Ｒ _Ｅ・（Ｒ _１＋Ｒ _２）
であって、容器１内における両電極間の伝導率によって左右される抵抗値Ｒ如何に拘らず、トランジスター１０におけるコレクタ電流Ｉ _Ｃ、即ち両電極間を導通する電流値は概略一定とすることができる。

基本構成（２）においては、図３に示すように、オペアンプ８の高電圧側と、電圧値Ｖ_ｉである直流定電圧電源４側とを接続し、かつ当該オペアンプ８の出力を順方向ダイオード９を介してトランジスター１０のベース側と接続し、当該トランジスター１０のエミッタ側に定抵抗Ｒ₀を介してアースと接続し、還元水生成装置の陽極２１側を前記トランジスター１０のコレクタ側と接続し、陰極２２側をアースと接続し、前記定抵抗Ｒ₀と前記エミッタとの接続部位を前記オペアンプ８の入力の低電圧側に接続することによる直流電圧電源４用の定電流回路３０を設けることによって、陽極２１及び陰極２２の間を導通する負荷電流を概略一定とすると良い。
具体的に説明するに、オペアンプ８の増幅度をμとし、入力側の高電圧の大きさをＶ_ｉとし、出力電圧をＶ₀とし、陽極２１と陰極２２との間を導通している負荷電流をＩ_Oとし、オペアンプ８の出力側に位置しているトランジスター１０のエミッタ側とアースとの間に接続されている定抵抗の大きさをＲ₀とした場合には、
Ｖ₀＝Ｉ_OＲ₀＝(Ｖ_ｉ−Ｉ₀Ｒ₀)μ
が成立し、結局、Ｉ_O＝Ｖ_ｉμ／(１＋μ)Ｒ₀
を得ることができる。
通常、オペアンプ８の増幅度μは極めて大きな数値であることから、結局、
Ｉ₀＝Ｖ_ｉ／Ｒ₀
が成立し、還元水生成装置が有している抵抗Ｒが変動しても、概略一定の負荷電流Ｉ₀を導通させることが可能となる。

基本構成（１）及び（２）のように、定電流回路３０の採用によって両電極に概略定電流を導通させることに関する技術的意義について実施形態に即して説明する。

従来の還元水の生成においては、定電圧電源を採用しているが、その場合には容器１内の水により還元値にバラツキが生ずるが、その原因としては、水、特に水道水の場合には電気伝導率が一定ではなく、伝導率が高い場合には、導通する電流値が高いが故に還元する電圧値が低い値となるのに対し、伝導率が低い場合には、導通する電流値が低いが故に十分な還元に基づく値が得られないという弊害を免れることができない。

因みに、８Ｖの定電圧を１リットルの蒸留水及びミネラルイオンを有している硬水との混合水によって還元作用を行い、しかも前記混合比率を変化させることによって伝導率を以下のように変化させ、ひいては導通する電流値を変化させた場合、５分間の還元時間による還元電圧は、以下のとおりである。

これに対し、前記混合水に対し両電極間内を導通する電流を一定（０．２Ａ）とした場合には、同じように伝導率を変化させたにも拘らず、5分間の還元時間による還元電圧値は以下の表に示すように概略一定であることが判明する。

上記表の結果からも明らかなように、両電極に対し定電流集を導通させる場合にはユーザーにおいては、水質如何に拘らず一定の還元電圧値による還元水を飲用することが可能となる。

以下、実施例に即して説明する。

実施例においては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、板状の陽極２１を蛇行状に複数回折り曲げた状態に設置し、複数枚の板状の陰極２２を順次配線によって接続した状態にて、前記のような蛇行状の折り曲げによって形成された凹部に、１枚毎に配列していることを特徴としている。

図４（ａ）は、板状の陽極２１が３回曲折し、３枚の板状の陰極２２を蛇行によって形成された各凹部に配置している場合を示しており、図４（ｂ）は、板状の陽極２１が２回曲折し、２枚の板状の陰極２２を蛇行によって形成された各凹部に配置している場合を示すが、このような陽極２１と陰極２２との組み合わせによって、還元水生成装置の電解槽１２内における無電解スペース（還元のための電解に関与していない空間）を極力少なくし、効率的な還元を行うことが可能である。

しかも、陰極２２を複数枚に分割していることから、相互の陰極２２を順次接続している配線にＯＮ・ＯＦＦのスイッチ（図示せず）を介在させ、かつ各スイッチ毎に電源と接続した場合には、電解に関与する陰極２２を選択することによって、電解に寄与する両電極の面積、ひいては、還元電流の程度を調整することも可能となり、更には、飲用や洗浄用などの用途に合わせて還元値を適宜設定することもできる。
尚、実施例の配置構成は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、陰極２２が陽極２１によって形成された蛇行状の凹部内に配置されている場合だけでなく、当該凹部から突出するような配置状態、更には陽極２１の両外側、又は一方の外側に配置され、かつ当該凹部の内側に配置されている陰極２２と順次配線によって接合されているような配置状態を排除するものではない。

本発明は、一般の還元水生成装置に利用し得ると共に、特に携帯用の還元水生成装置において、固有の作用効果を発揮することが可能である。

本発明の実施形態の構成を示す側面図であり、（ａ）は正断面図を示しており、（ｂ）は側断面図を示す。容器内に定電流を導通するためにトランジスターを採用している基本構成（１）の構成を示す回路図である。容器内に定電流を導通するため、オペアンプ、ダイオード、トランジスターを採用している基本構成（２）の構成を示す回路図である。実施例の陽極及び陰極の断面図であり、（ａ）は、板状の陽極が３回曲折し、３枚の陰極を配置している場合を示しており、（ｂ）は、板状の陽極が２回曲折し、２枚の陰極を配置している場合を示している（尚、陰極に接続する点線によって、複数枚の陰極が順次接続されている状況を示す。）。

１容器
１１蓋
１２電解槽
２１陽極
２２陰極
３下方支持部
３０定電流回路
４直流電圧電源（電池）
５流出用ポンプ
６パイプ
６１噴出口
７フィルター
８オペアンプ
９ダイオード
１０トランジスター

Claims

水を収容する容器中に、一対の電極を備え、当該電極に対する直流電源を備え、陽極として白金鍍金が行われているチタン電極を採用し、陰極としてカーボン電極を採用していることに基づく還元水生成装置において、トランジスターのコレクタ側と還元水生成装置の陰極と結合し、当該トランジスターのエミッタ側を一定のエミッタ抵抗Ｒ_Ｅを介して直流電圧電源と接続し、当該トランジスターのベース側の一方側を定抵抗Ｒ_１を介して還元水生成装置の陽極側を接続し、他方側を定抵抗Ｒ_２を介して前記エミッタ抵抗Ｒ_Ｅ及び前記直流電圧電源と接続する定電流回路を設けることによって、陽極及び陰極の間を導通するコレクタ電流を概略一定とする還元水生成装置。
水を収容する容器中に、一対の電極を備え、当該電極に対する直流電源を備え、陽極として白金鍍金が行われているチタン電極を採用し、陰極としてカーボン電極を採用していることに基づく還元水生成装置において、オペアンプの高電圧入力側と、直流定電圧電源側とを接続し、かつ当該オペアンプの出力を順方向ダイオードを介してトランジスターのベース側と接続し、当該トランジスターのエミッタ側に定抵抗Ｒ₀を介してアースと接続し、還元水生成装置の陽極側を前記トランジスターのコレクタ側と接続し、陰極側をアースと接続し、前記定抵抗Ｒ₀と前記エミッタとの接続部位を前記オペアンプの低電圧入力側に接続することによる直流電源用の定電流回路を設けている還元水生成装置。
電源電圧として電池を採用し、かつ容器内にポンプを組み込むことによって、還元水を噴出口側に移動させることを特徴とする請求項１、２のいずれか一項に記載の還元水生成装置。
両電極間を導通した還元水が、噴出口を通過するに至るまでの中途経路の部位において、塩素除去フィルターを設けたことを特徴とする請求項１、２、３のいずれか一項に記載の還元水生成装置。
板状の陽極を蛇行状に複数回折り曲げた状態に設置し、複数枚の板状の陰極を順次配線によって接続した状態にて、前記のような蛇行状の折り曲げによって形成された凹部に、１枚毎に配列していることを特徴とする請求項１、２、３、４のいずれか一項に記載の還元水生成装置。
複数枚の陰極を順次接続する配線において、ＯＮ・ＯＦＦを可能とするスイッチを介在させ、かつ各スイッチを電源に接続していることを特徴とする請求項５記載の還元水生成装置。