JPWO2008117387A1 - 還元水生成装置 - Google Patents

Abstract

還元水の長寿命化を図る。イオン化された金属ミネラルを溶存した原水と水素ガスＨ2を利用して、アルカリ性を呈する生成水を生成する。装置の電磁部内を原水と共に水素ガスを流し込むと、水素ガスが気泡化され、電離されてイオン化される。イオン化された水素イオンの気泡が微細化される。金属ミネラルを核として、その核の周辺に水素イオンの中でマイナスイオンであるヒドリド（Ｈ-）が配位する。ヒドリドが配位して錯イオン化された金属ミネラル（錯イオン化金属ミネラル）は安定して長時間水中に溶存することで、アルカリ性を呈した生成水、つまり還元水が得られる。還元水は飲用水として利用できる。詰め替え容器としては、金属製容器が好ましい。

Description

この発明は、還元水の生成装置に関する。詳しくは、水素ガスを利用してこの水素ガスとミネラルを含んだ原水を混合しながら気泡化して電気分解することで、金属ミネラルにヒトリド（Ｈ-）を配位させた還元水を多量に生成できるようにしたものである。

人の生体組織を構成する細胞は、体内で発生する活性酸素の影響を受けることで細胞組織が損傷を受けると言われている。細胞が損傷すると悪性腫瘍に転移し易いとも言われている。

そのため、体内で発生するこの活性酸素は活性水素と反応させることで無害化できる。水分と一緒に体内に活性水素を取り入れることができれば、体内の活性酸素を大幅に減らすことができる。

活性水素を溶存させた水を生成するための幾多の手法が提案されている。そのなかには、水素ガスを利用する手法がある。これは、水素ガスを高温・高圧下で水と混合し、混合した後で減圧化して水素イオンを含んだ還元水を生成するようにした技術である。

ところで、上述した技術によって生成された還元水には、水素イオンが溶存しているが、水素イオンは空気（酸素）に触れると水に変わるので、溶存水素イオンの寿命は非常に短く、おそらくは数時間以内であると考えられる。

そのため、生成された還元水を直ぐに飲用しないと、水素イオンの効果は期待できないので、家庭内での飲用のように還元水生成装置と飲用とが直結した特定の用途向けとなってしまう。

したがって、市販されている飲用水のように、生成された還元水をプラスチック容器などに詰めて市場に流通させるためには、生成時のイオン濃度（高い電子濃度であり、これは低い酸化還元電位に相当する）が数日以上維持された方が好ましい。できれば、流通経路を考慮し最終需要者に亘ってから少なくとも１週間程度、高いイオン濃度を保持できた方が好ましい。

そこで、この発明はこのような従来の課題を解決するため、寿命の長い還元水を生成できる還元水生成装置を提供するものである。

上述した課題を解決するため、請求項１に記載したこの発明に係る還元水生成装置では、金属ミネラルを含む原水から還元水を生成するための処理槽と、
この処理槽内であって、上記原水の水中内に設置された電磁式水処理装置とで構成され、
上記電磁式水処理装置は、原水に混合された水素ガスから水素イオンを生成するための水処理部を有し、
この水処理部内には上記原水と水素ガスが通過する電磁部が設けられ、
上記電磁部内で水素ガスを気泡化および電離化処理されると共に、上記金属ミネラルに上記水素イオン中のヒドリドを配位させた錯イオン化金属ミネラルを生成され、
上記錯イオン化金属ミネラルを上記原水中に放出することで、アルカリ性を呈する還元水を生成するようにしたことを特徴とする。

この発明では、イオン化された金属ミネラルを溶存した原水と、水素ガスＨ2を利用して、アルカリ性を呈する生成水（還元水）を生成する。したがって、原水としては地下水などが便利である。

水処理部として構成された電磁部内を、高速に流下する原水と共に水素ガスを流し込む。水素ガスが電磁界中を通過することで、水素ガスが気泡化されると共に電離されてイオン化される。イオン化された水素イオンはさらに電磁部の下流側の気泡剪断部でさらにその気泡が微細化される。

原水中にはイオン化された金属ミネラルが溶存しているので、この金属ミネラルを核として、その核の周辺に水素イオンの中でマイナスイオンであるヒドリド（Ｈ-）が配位する。ヒドリドが配位することで錯イオン化される。錯イオン化された金属ミネラル（錯イオン化金属ミネラル）が多量に水中に溶存することで、酸性度はアルカリ性を呈する。したがって処理槽内の水はアルカリ性を呈した生成水、つまり還元水となる。

還元水の酸化還元電位ＥＨは、−５００ｍＶ以下になる。最大では、酸化還元電位ＥＨが−７００〜−７５０ｍＶ程度まで下げることができる。理論値（最大値）は、約−８４０ｍＶである。そのときの電子密度ｐｅは１１〜１３、酸性度はｐＨ＝９程度となる。

錯イオン化金属ミネラルは長時間安定して水中に存在することができるので、還元水を容器に詰め替えることで飲用水として利用できる。詰め替え容器としては、金属製容器が好ましい。還元水内に含まれる電子を遮蔽して、当初の酸化還元電位を安定に保持できるからである。金属製容器を使用した場合には、還元水の酸化還元電位の当初の値を１週間程度持続できるから、流通経路を考慮しても、いわゆるアルカリイオン水として充分に実用化できる。

この発明では、水素ガスを利用してこれを電気分解するときに発生する水素イオンと、原水中に含まれるイオン化された金属ミネラルを利用して生成された錯イオン化金属ミネラルを含む還元水を生成したものである。

これによれば、水素イオンのうちヒドリド（Ｈ-）を、金属ミネラルを核としてその周辺に配位させることができるので、還元水の酸化還元電位を安定に長時間保持しておくことができる。そのため、還元水の寿命を大幅に延ばすことができるから、飲料水として市販しても問題ない程度の日数を確保できる。

気泡剪断の説明図である。 この発明に係る還元水生成装置の原理を説明するための電磁界の説明図である。 この発明に係る還元水生成装置の原理的説明に使用する使用状態の説明図である。 この発明に係る還元水生成装置を構成する電磁式水処理装置の実施の形態を示す要部の断面図である。 渦流発生部を説明するための要部の斜視図である。 渦流発生部に使用される棒状フィンの取り付け状態の説明図である。 磁石の取り付け状態を示す中部外筒の展開図である。 気泡剪断部の実施の形態を示す要部の平面図である。 電界発生手段に対する電圧印加例を示す図である。 電磁式水処理装置を稼働しているときの酸化還元電位を示す特性図である。 表１の実測値をグラフにしたときの図である。 電磁式水処理装置を停止してからの酸化還元電位を示す特性図である。 酸化還元電位と電子密度とそのときの酸性度の関係を示すグラフである。 容器の材質と酸化還元電位の関係を示す特性図である。 原水補給と酸化還元電位の関係を示す特性図である。

続いてこの発明に係る還元水生成装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

説明の便宜上この発明に係る還元水生成装置についてその原理から説明する。
この発明では電磁式の水処理装置を使用して、金属ミネラルを含んだ原水を還元化した水を生成する。この還元化に水素ガスを用いる。

高速化した原水の水流中に水素ガスを注入しながら磁場内および電場内を通過させることで、水素ガスを気泡化する。気泡化した水素ガスが磁場内を通過することでさらに水素ガスの気泡が微細化する。気泡が微細化することで水素ガスが電離し易くなり、これによって大量の水素イオン（Ｈ+、Ｈ-)が生成される。

また電場内を通過することで、電離した水素原子及び水素イオンに結びついた不対電子（ラジカルと言う）の極性を揃えることができる。ラジカルの極性が揃うことで、ラジカルの寿命を延ばすことができる。

原水中に溶存した金属ミネラル（イオン化した金属ミネラル）は、水素イオンと共に水処理装置外（水中）に放出される。水処理装置内を通過中の金属ミネラルおよび水処理装置より放出された金属ミネラルは、この金属ミネラルを核として、その周辺にマイナスイオンであるＨ-（ヒドリド）が配位する。金属ミネラルにヒドリドが配位すると金属ミネラルは金属錯イオン化する。

金属錯イオン化した金属ミネラル（錯イオン化金属ミネラル）は、長時間に亘り安定した状態水中に溶存させておくことができる。このようにヒドリドが配位して金属錯イオン化した金属ミネラルが含まれる生成水をさらにこの電磁式水処理装置内を循環させることで、錯イオン化金属ミネラルを含んだ水を生成水中に多量に溶存させることができる。

これによって、錯イオン化金属ミネラルを含む生成水の酸化還元電位ＥＨは十分低くなる。空気に晒した水の場合には、その酸化還元電位ＥＨは３００ｍＶ（ミリボルト）程度であるのに対し、生成水中に錯イオン化金属ミネラルが多量に含まれると、そのときの最大酸化還元電位ＥＨは、−５００〜−７５０ｍＶ程度まで低下し、したがってそのときの電子密度ｐｅは−６〜−１２（指数換算）程度まで濃縮される。このときのｐＨは、８〜９となる。このようなアルカリ生成水を以後還元水と言う。

この還元水には多量の錯イオン化金属ミネラルが溶存している。錯イオン化金属ミネラルは水中に長時間安定して存在することができる。しかし、この還元水が空気（酸素）に触れることで、錯イオン化金属ミネラル中のヒドリドが酸素と結合して水になるので、生成された還元水を空気に触れない状態で保存できれば、相当長い期間に亘って錯イオン化金属ミネラルを溶存させておくことができる。

実験によれば、電子を閉じこめておくことができる容器（アルミ容器など）を使用することで、１週間以上酸化還元電位ＥＨを−５００ｍＶ以下に保つことができるので、飲用水いわゆるアルカリイオン水として十分市場に投入できる（流通可能な）酸化還元電位を保持できる。

上述した環境を実現するため、まず高速水流化した原水を図１に示すように、吸気管である棒状のフィン２２とフィン２２との間を通過させる。フィン２２の先端部付近の流速は、その中央部付近の流速よりも速くなることから、フィン先端部付近の圧力は負圧となる。

その結果、フィン２２に導口２４を設けておけば、導口２４内の流体若しくは気体が吸い寄せられて高速水流中に流れ込む。これによって高速水流（原水）と流体若しくは気体が混合されて気泡が生ずる。この例では気体として水素ガスＨ2が使用される。水素ガスは高速水流内に吸気されながら気泡化される。

気泡はその下流側に設けられた別のフィン２２に衝突することで、気泡が砕け、気泡の大きさは衝突するたびに、元よりも１／２以下に剪断される。したがって周方向に複数のフィン２２を配置すると共に、これを水流に対して２段以上にわたって配置すれば、周方向に旋回する水流は幾度となくこれらフィン２２への衝突を繰り返して流下することになる。例えば、フィンを１０個配置することで、約１／１０００等分された気泡が得られる。したがって剪断されながら超超微粒状の気泡（５０μｍ〜ナノサイズ）となる。

気泡はさらに図２に示すように、電極１２，１４及び磁石２０，２０で構成される電磁界内を通過することで電離する。このとき気泡は５０μｍ〜ナノサイズの粒径であるため、水素ガスは非常に電離し易く、しかも電場内を通過することで、水素イオンと結びついているラジカルの極性が揃えられた状態で流下する。ラジカルの極性が揃うと、上述したようにラジカルの寿命が伸びることが知られている。気泡は下流側の気泡剪断部でさらに微細化される。

水素イオンのうちヒドリドと原水中に含まれる金属ミネラルとによって錯イオン化金属ミネラルが生成される。この錯イオン化は電磁部から気泡剪断部に至る過程および気泡剪断部から処理槽内に放出されるまでの過程で行われる。

この処理を行うことで処理槽内の水はアルカリ性を呈した生成水となるが、この生成水を再び原水と共に電磁式水処理装置に供給して循環させることで、錯イオン化金属ミネラルが多量に溶存したアルカリ性の生成水（還元水）が得られる。還元水は貯蔵槽で保存され、個々の容器に詰め替えられた上で飲用水として利用に供される。

この還元水は特に多量に生成する事業用に向いている。そのため電磁式水処理装置を含めた処理槽の容積は比較的大きいが、もちろん家庭用や集合住宅用などのようにその用途に即した規模とすることは可能である。

続いて、この発明に係る還元水生成装置の実施の形態を図３以下を参照して詳細に説明する。

図３はこの還元水生成装置１００の概念図である。還元水生成装置１００は図示するように処理槽１０２を有する。この処理槽１０２内に送給管１０４を介して原水が供給される。原水は基準水面Ｌに到達するまで送給される。原水の送給は開閉弁（止栓）１０６によって調整される。

処理槽１０２はステンレスなどの金属材によって構成された所定の容積をもったほぼ矩形状をなす躯体である。処理槽１０２のほぼ中央底部にはこの発明の主要部を構成する電磁式水処理装置３０が水中に埋没するように敷設される。処理槽１０２の一端部、この例では右端部壁面側のほぼ中間部には給水管１３０が取り付けられる。

給水管１３０を介して給水された処理水（後述する還元水）は開閉弁（止栓）１３２を介して貯蔵槽１４０に導かれ、還元水が貯蔵される。貯蔵槽１４０は空気に触れず、しかも外部と電気的に遮蔽できるような金属製（この例では、アルミ製若しくはステンレス製）の槽が使用される。

送給管１０４から送給された原水を電磁式水処理装置３０内に導くため、この例では送給管１０４の蛇口付近に仕切板１０８がその底部側が開口するように取り付け固定される。

また、電磁式水処理装置３０に設けられたほぼＬ字状をなす導水管３２と仕切板１０８との間には、導管部１１０が敷設される。この導管部１１０は、仕切板１０８と所定の間隔をもって対向配置された隔壁板１１０ａと、原水を導水管３２に導く管体１１０ｂとで構成される。

隔壁板１１０ａは躯体底部まで到達するように配置され、送給された原水が導水管３２側に導かれるようになされている。管体１１０ｂの一端は隔壁板１１０ａの透孔１１０ｃと連結され、その他端側は逆Ｌ字状に折り曲げられており、その端部が導水管３２内に入り込ませてある。仕切版１０８と隔壁板１１０ａとの間隙内には処理槽１０２の上部より、パイプ１２２を介して後述するアルカリ生成水が供給される。このように構成することで、原水とイオン生成水との混合水が電磁式水処理装置３０内に供給される。

電磁式水処理装置３０を挟んで、原水供給側とは反対側の処理槽１０２内には所定の間隙を介して対向するように一対の仕切版１１４，１１６が敷設される。そのうち電磁式水処理装置３０側に位置する仕切版１１４は、躯体底部側が開口するように多少浮かすと共に基準水面Ｌを遮るように敷設される。これに対して他方の仕切版１１６は躯体底部から敷設され、基準水面Ｌよりも所定長だけ短かくなされた板体が使用される。

この短かな仕切版１１６と処理槽１０２の側壁とによって仕切られた水中内に水中ポンプ１２０が敷設され、水中ポンプ１２０の導管１２２が上述した仕切版１０８側に至るように敷設される。水中ポンプ１２０は生成水を処理槽１０２で循環させるために設けられたもので、水中ポンプ１２０およびパイプ１２２を利用して生成水が電磁式水処理装置３０の取水側（導水管３２）に戻される。

すなわち、電磁式水処理装置３０によって生成されたアルカリ性の生成水を原水供給側に戻して、電子密度ｐｅの高いアルカリ性の生成水を生成するために生成水を循環させている。電子密度ｐｅの高いアルカリ性の生成水は処理槽１０２の底部側に放出されるものであるから、できるだけ電子密度ｐｅの高いアルカリ生成水が水中ポンプ１２０によって原水側に循環できるように一対の仕切版１１４，１１６が設けられ、処理槽１０２の底部側の生成水が水中ポンプ１２０に供給されるようになされている。

したがって、場合によって水中ポンプ１２０側に設けられた仕切版１１６は省略することが可能である。また、電子密度ｐｅの高いアルカリ性の生成水を循環できるように水中ポンプ１２０は、図のように処理槽１０２の底部に設置するのが好ましい。

電子密度ｐｅの高いアルカリ性の生成水（還元水）は、その先端が、仕切板１１４側に連結されたパイプ１３０を介して貯蔵槽１４０に貯蔵される。この例では、軽水を貯蔵できるようにするため、できるだけ基準水面Ｌ近くから取水できるように仕切１１４の中間部よりも上部側にパイプ１３０の先端が連結されている。

貯蔵するタイミングは、生成水の酸化還元電位が所定の値以下まで低下したタイミングであって、開閉弁１３２を開いて貯蔵される。

処理槽１０２内に設置された電磁式水処理装置３０には、導水管３２を介して原水とアルカリ性の生成水が混合した混合水（以下単に原水と言う）が供給される。そのため、この電磁式水処理装置３０は、原水に対する送給ポンプ３０Ａと、送給ポンプ３０Ａの上部に位置し、送り込まれた原水を処理して還元水を生成する水処理部３０Ｂとで構成され、水処理部３０Ｂには原水と共に水素ガスＨ2が供給される。

水処理部３０Ｂにおいて、原水に混ざった水素ガスが気泡化され、気泡化された水素ガスは電界によって電離され、そして電磁界によって配向された水素イオン（Ｈ+，Ｈ-）が生成されると共に、原水中に溶存した金属ミネラルが作用して、金属ミネラルを核とする錯イオンが生成される。

電磁式水処理装置３０を連続的に稼働することで、錯イオン化されたこの金属ミネラル（錯イオン化金属ミネラル）が多量に生成される。錯イオン化金属ミネラルは水処理部３０Ｂの内部から水中に放出される過程で生成される。水中でも多少は生成されるものと思われる。

このような水処理を所定時間に亘って継続することで、この錯イオン化金属ミネラルを含んだ生成水の濃度が濃くなるから、錯イオン化金属ミネラルを含んだ生成水は、アルカリ性を呈すると共に、酸化還元電位ＥＨが低く、したがって電子密度ｐｅが高い還元水となる。

なお、この例では、酸化還元電位ＥＨが−５００ｍＶ（したがってその電子密度は−７〜８程度）であって、酸性度がｐＨ＝８以上の生成水を還元水と呼称している。因みに、ペットボトルなどに詰められた容器で販売されている飲用水は、酸化還元電位ＥＨが２００ｍＶ程度（電子密度で換算すると３〜４程度）であって、その酸性度は中性（ｐＨ＝７程度）である。家庭用として使用されているイオン製水器でも、製水された直後の酸化還元電位ＥＨは最大−４００ｍＶ程度である。

続いて、処理槽１０２内に設置される電磁式水処理装置３０の具体例を図４以下に示す。

図４に示すようにこの電磁式水処理装置３０は、腐食しにくい金属あるいは樹脂を使用した筒状のケース３８を有し、この筒状ケース３８の内部に設けられた水処理部３０Ｂは送給ポンプ３０Ａより導かれた混合水の流速を加速する渦流発生部４０Ａと、加速された原水中に水素ガスを放出して、放出された水素ガスに対して電気分解を行うと共に、電気分解され、気泡化された水素イオンを配向する電磁部４０Ｂと、さらに生成した気泡を剪断して超微粒状の気泡にする気泡剪断部４０Ｃとで構成される。渦流発生部４０Ａが最上位に位置し、中間に電磁部４０Ｂが位置し、そして最下部に気泡剪断部４０Ｃが位置する。

順に説明すると、まず渦流発生部４０Ａは、何れも腐食に強い金属によって成型された上部内筒４２と上部外筒４４とを有し、上部外筒４４には比較的大きな混合水取り入れ口４４ａが設けられ、連結パイプ４５によって送給ポンプ３０Ａで汲み上げた混合水が、上部内筒４２と上部外筒４４との間の水流空間部５２に注水される。

上部内筒４２の頂部には水素ガスの取り入れ口４６が設けられ、ここに接続されたパイプ４８を利用して水素ガスが送給される。水素ガスは図示しないタンクに貯蔵されている。取り入れられた水素ガスは、上部内筒４２のほぼ中間部の円周方向に設けられた複数の吸気口５０を介して水流空間部５２内に放出される。

上部内筒４２には、混合水を渦流にする渦流発生部４０Ａが設けられる。混合水を渦流にすることで水素ガスとの混合度（混合効率）が改善される。

渦流発生部４０Ａは、図５に示すような半円月状をなし、上部外筒４４の内径とほぼ同径となされた一対の旋回流の発生と加圧を行うための加圧羽根５４ａ、５４ｂが、同一円周上に所定の傾斜角をもって取り付け固定されている。一対の羽根５４ａ、５４ｂを所定の角度だけ傾斜した状態で取り付けることで、加圧羽根５４ａ、５４ｂの対向開口面の間隔が狭まる。このように一対の加圧羽根５４ａ、５４ｂを傾斜して取り付けると共に、その対向開口面を狭めることによって、この対向開口面を通過する原水が旋回しながら加速されて下流の水流空間部５２内に放流される。

因みに、渦流発生部４０Ａを通過した原水は、取り入れ口４４ａの開口面積と、一対の加圧羽根５４ａ，５４ｂによって形成される対向開口面の面積の比に相当するだけ加速されながら旋回流（渦流）なって流下するので、その面積比を適宜選定することによって、原水は高速水流となって下流側に流れ込む。

上部内筒４２の下側の所定位置には上下２段にわたり所定長となされた複数の棒状フィン５５，５６が水流空間部５２に向けて放射状に取り付け固定される。これら棒状フィン５５，５６は上部内筒４２内に送給された水素ガスを吸い込んで水流空間部５２内に放出するために設けられている。

上段の棒状フィン５５は図６に示すように、例えばほぼ９０°の間隔で４本、上部内筒４２に固定されている。この棒状フィン５５よりもさらに下段に位置する棒状フィン５６は、棒状フィン５５に対して４５°だけずらして取り付け固定される。さらにこれらの棒状フィン５５，５６にはその中心部に空気導口５５ａ、５６ａがそれぞれ設けられている。

上述したように、吸気口５０より水流空間部５２内に送り込まれた水素ガスは水流空間部５２内で原水と混合されると共に、気泡化される。この気泡は上下２段の棒状フィン５５，５６に衝突することで、砕かれることから気泡が次第に小さくなる。

また、棒状フィン５５，５６内の空気導口５５ａ、５６ａの先端部側の流速は、棒状フィン５５，５６の外周面部を流れる気泡の流速よりも遅くなることから、棒状フィン５５，５６の先端部付近は負圧となり、空気導口５５ａ、５６ａ内の水素ガスが水流空間部５２内に引き込まれる。これによってさらに気泡が増える。このように棒状フィン５５，５６は気泡を小さくすると共に、気泡を増殖させるために設けられている。

上部内筒４２に対し、その外側に配置される外筒はこの実施の形態では上部外筒４４と中部外筒５８とに２つに分割され、そのうち上部外筒４４はほぼ吸気口５０付近までの長さとなっている。そのため、この上部外筒４４に連結される中部外筒５８は一対の棒状フィン５５，５６が取り付けられた上部内筒４２をカバーできるような長さに選定されたものが使用される。

そしてこの上部内筒４２と中部外筒５８とで電磁部４０Ｂが構成される。電磁部４０Ｂは電界発生手段６０と磁界発生手段６２とで構成される。電界発生手段６０によって水分子および水素ガスが電気分解され、また電界発生手段６０と磁界発生手段６２との協働で電気分解された水素原子や水素イオン（Ｈ+，Ｈ-)に対する配向が行われる。

まず、上部内筒４２と中部外筒５８とで構成される円筒電極対によって電界発生手段６０が構成されて、水流空間部５２内に電界（電場）が形成される。

中部外筒５８の外周面には磁界発生手段６２が設けられる。磁界発生手段としてこの実施の形態では磁石（永久磁石や電磁石など）が使用される。そのためこの例では、図７に示すように所定の間隔、例えばほぼ４５°の間隔で磁界発生手段としての８個棒状の永久磁石６２が取り付けられている。磁界は中部外筒５８側（内側）がＮ極で、外側がＳ極となるような棒状磁石が使用される。棒状磁石６２の外側には磁石固定用の金属バンド６４が取り付けられるが、この金属バンド６４は中部外筒５８に対する電極としても機能する。

続いて、気泡剪断部４０Ｃについて図４を参照しながら説明する。
この気泡剪断部４０Ｃもまたステンレスなどの腐食しにくい金属材が使用された下部内筒６５と下部外筒６６とで構成され、下部内筒６５は円板状をなす金属製若しくは樹脂製の上下閉塞板６８，７０を有し、その周面の一部（中央上部側）には円板状をなすフランジ７２が取り付けられている。上下閉塞板６８，７０は金属材で構成されるが、フランジ７２は金属製あるいは樹脂製の何れであってもよい。

図４に示すように、上閉塞板６８は棒状フィン５５，５６の先端径とほぼ同じ外径に選定されるのに対して、下閉塞板７０は下部外筒６６の外径（実際にはそのフランジまでの径）とほぼ同じ外径に選定されている。下閉塞板７０のうち水流空間部５２に面する場所には複数箇所に長径若しくは円形をなす送水口７０ａが設けられている。

一方、下部外筒６６の内側にはこの例では２段にわたり気泡剪断用のフィン（剪断フィン）７４，７６が所定の間隔を保持して放射状に設けられる。剪断フィン７４，７６とフランジ７２や上閉塞板６８との関係を図８に示す。

図８のように、上流側の剪断フィン７４がほぼ９０°の間隔で放射状に取り付けられているときには、下流側の剪断フィン７６はほぼ４５°回転させた状態で放射状に取り付けられる。その長さはほぼフランジ７２と対峙する長さであるが、これは一例に過ぎない。

上述した複数の内筒と外筒は電極として使用される。そのため、上述した複数の内筒４２，６５および外筒４４，５８は何れも上述したようにステンレス材などのように金属材であって、腐食しにくいものが使用される。

そして、図９に示すようにこれら複数の内筒と外筒によって２重の電極対が構成される。例えば上部内筒４２をマイナス電極としたときには、バンド６４を介して中部外筒５８が＋電極となり、また下流側の下部内筒６５は下閉塞板７０によって導通がとられて＋電極となる。そして下部外筒６６がマイナス電極として使用される。

また、それぞれの電極に所定の電圧を印加して所定の電場を形成するために、図９のように、それぞれ対応する位置に電極７９ａ〜７９ｄが溶着される。これで円筒状をなす２重電極対による電界発生手段６０が構成される。一対の電極対にはその内径や電極構造などによっても相違するが、１０〜３０ボルト程度の電圧で、１〜３アンペア程度の電流が印加される。

以上のように構成された渦流発生部４０Ａ、電磁部４０Ｂおよび気泡剪断部４０Ｃは図４に示すような筒状ケース３８内に収納されることになる。ただし、筒状ケース３８は送給ポンプ３０Ａの全てをカバーする長さではなく、送給ポンプ３０Ａの頭部のみをカバーできる程度の長さとなっている。さらにこの筒状ケース３８の下部はラッパ状の開口部となされ、その開口部が放出口３８ａとして使用される。これによって、図３に示すように送給ポンプ３０Ａを躯体底部に設置した場合でも、放出口３８ａと躯体底面との間には程良い距離が保たれることになる。

上述した外筒４４，５８および６６のそれぞれには、図９に示すように連結フランジ４４ｂ、５８ａ、５８ｂ、６６ａ、６６ｂが設けられており、これらがリング状パッキン材８０ａ〜８０ｃを介して連結される。これで３つの外筒４４，５８および６６は相互に電気的な絶縁を図りながら、相互かつ水密的に連結されたことになる。

渦流発生部４０Ａの水流空間部５２内に取り込まれた原水は棒状フィン５５，５６によって加圧された状態で水流空間部５２の下流側に押し出される。棒状フィン５５，５６を通過することによって原水は旋回流となって、高速で流下する。この例では、２０〜３０ｍ／ｓｅｃ程度の流速となる。

流下した原水は吸気口５０より供給された水素ガスと混合され、水素ガスの気泡が生成される。この気泡が上部内筒４２の周面を旋回しながら電磁部４０Ｂに到達する。電磁部４０Ｂではさらに棒状フィン５５，５６から供給される水素ガスによってさらに混合されて気泡が生成される。そして、この電磁部４０Ｂには電界および磁界がかかっているので、水素ガスが電界の方向に強く配向されると共に、水素ガスが電気分解されて水素イオンが生成される。水素イオンは下流側の電極対６５，６６によっても生成されるので大量の水素イオンが得られる。

また、原水中にはイオン化した金属ミネラルが溶存しているので、イオン化した金属ミネラルが水素イオンと共に放出口３８ａより電磁式水処理装置外（水中）に放出される。電磁部４０Ｂから気泡剪断部４０Ｃに至る過程で、イオン化された金属ミネラルは、これを核として、その周辺に−イオンであるＨ-（ヒドリド）が配位する。金属ミネラルにヒドリドが配位すると金属ミネラルは金属錯イオン化する。金属錯イオン化した金属ミネラルは、長時間に亘り安定に水中に溶存させておくことができる。

このようにヒドリドが配位して生成された錯イオン化金属ミネラルが含まれる生成水を、さらにこの電磁式水処理装置３０内を循環させることで、錯イオン化金属ミネラルを含んだ水を生成水中に多量に溶存させることができる。

これによって、錯イオン化金属ミネラルを含む生成水の酸化還元電位ＥＨが十分低く、−５００ｍＶ以下となり、その電子密度ｐｅも高くなる。そのときのｐＨは９程度となるからアルカリ性の生成水つまり還元水となる。

続いて、酸化還元電位と処理時間との関係を説明する。
まず基準水面Ｌまで送給管１０４を介して処理槽１０２に原水を供給する。原水としては地下水を塩素で消毒した地下水を使用した。地下水の酸化還元電位ＥＨは１００ｍＶ程度である。地下水の代わりに水道水を使用してもよい。水道水の酸化還元電位ＥＨは３００ｍＶ程度である。

原水を基準水面Ｌまで満たしたとき、原水の供給を止める。その状態で電磁式水処理装置３０を稼働する。図１０はこの電磁式水処理装置３０の稼働時間に対してどれだけ酸化還元電位（ＯＲＰ）ＥＨが変化したかを示す特性曲線である。稼働時間と共に生成水内の酸化還元電位ＥＨが低下し、ある値（−７５０ｍＶ程度）になると、それ以後は殆ど変化しないことが判明した。

表１には実測値を示す。２時間連続して電磁式水処理装置３０を稼働し、その後停止させたときの値である。計測条件を表２に示す。

表１の実測値を得たときの計測条件としては、水温が１９．５℃、処理槽１０２の水量が０．８トンで、電磁式水処理装置３０の稼働電流（電磁部４０Ｂへの印加電流）は２．５Ａ（アンペア）である。毎分２リットル程度の水素ガスを供給する。

電磁式水処理装置３０を稼働する前の原水の酸化還元電位ＥＨは２９５ｍＶであった。この条件で電磁式水処理装置３０を稼働すると、２時間後には酸化還元電位ＥＨは−６２１ｍＶまで低下するのが確認された。酸化還元電位ＥＨが−６２１ｍＶとなったときに、電磁式水処理装置３０の稼働を停止した。そして生成された還元水を貯蔵槽１４０に移して保管した。

電磁式水処理装置３０の稼働を停止してから１４時間後に貯蔵槽１４０内の還元水を計測すると、そのときの酸化還元電位ＥＨは−６００ｍＶとなっていた。還元水は金属製の貯蔵槽１４０に貯蔵されているため、電気的に外部と遮蔽された状態で還元水が貯蔵されていることになる。そのため、電子密度ｐｅはあまり低下しない。その結果として酸化還元電位ＥＨの上昇を抑えることができた。
表１の実測値をグラフにすると図１１のようになる。

なお、貯蔵槽１４０が金属製でないときには、還元水を電気的に遮蔽できなくなると共に、空気中の酸素と還元水中のヒドリドが結合し易くなるため、図１２の実線で示すように時間の経過と共に酸化還元電位ＥＨが上昇し、やがては原水のときの値に戻ることが判った。破線図示の曲線は金属製の貯蔵槽１４０によって還元水を貯蔵した例である。

また、電磁式水処理装置３０を稼働すると、酸化還元電位ＥＨが次第に低下するため、生成水の酸性度も中性からアルカリ性へと変位する。図１３にその一例を示す。図１３は、初期の酸化還元電位ＥＨが１００ｍＶ程度である原水（ａ点）を使用したときの２時間後における酸化還元電位ＥＨの値（ｂ点）と、そのときの酸性度を示す。アルカリ性生成水となることが判る。時間の経過と共に酸化還元電位ＥＨが上昇し、最終的には初期の値（ｃ点）となる。

図１４は、生成された還元水を貯蔵する容器の材質と酸化還元電位の変動を示す特性図である。曲線Ｌａはアルミ製の容器に還元水を貯蔵したときの、経過時間と酸化還元電位の変化を示す。曲線Ｌｂはステンレス製の水筒に貯蔵したときの変位を示す。そして、曲線Ｌｃはプラスチック製の容器に貯蔵した場合である。

図１４から明らかなように、外光と不対電子を最も遮蔽し易いアルミ容器を使用したときが酸化還元電位の上昇が最も少なく、少なくとも貯蔵後６日間位までは余り変動しない。７日目当たりから酸化還元電位ＥＨが徐々に上昇する。

広口のステンレス容器（水筒）に貯蔵したときには、空気に対する密閉製が悪く、不対電子を完全には遮蔽できないため、日数の経過と共に酸化還元電位ＥＨが上昇してしまう。そして、７日目当たりでは殆ど元の酸化還元電位ＥＨに戻ってしまうことが確認された。また、プラスチック製の容器を使用した場合には、貯蔵後１日から２日目当たりから酸化還元電位ＥＨが急激に上昇し、原水に近い酸化還元電位ＥＨとなってしまうことが確認できた。

したがって、還元水を貯蔵するには、金属製の容器であることが好ましい。金属製容器であれば、工場から出荷しても１週間程度は還元水として機能していることが判る。

図１５は、処理槽１０２への原水補給と酸化還元電位ＥＨとの関係を示す特性図である。図１５の例は、電磁式水処理装置３０を３時間稼働して酸化還元電位ＥＨを当初の目標値である−７００〜−７５０ｍＶ程度に保ち、稼働してから２２〜２３時間後に原水を補給するのを４日間継続したときの例である。補給量は還元水として利用した差分である。

原水を補給することで、そのときの酸化還元電位ＥＨは−５００〜−５５０ｍｖまで上昇するが、再び電磁式水処理装置３０を稼働させることで、当初の目標値まで酸化還元電位ＥＨを下げることができる。したがって、使用した水量だけ補給すれば、電磁式水処理装置３０の稼働停止後には、目標値の酸化還元電位ＥＨ（−５００ｍＶ以下）を持った還元水を常時生成できることが判る。

Claims (3)

1. 金属ミネラルを含む原水から還元水を生成するための処理槽と、
   この処理槽内であって、上記原水の水中内に設置された電磁式水処理装置とで構成され、
   上記電磁式水処理装置は、原水に混合された水素ガスから水素イオンを生成するための水処理部を有し、
   この水処理部内には上記原水と水素ガスが通過する電磁部が設けられ、
   上記電磁部内で水素ガスを気泡化および電離化処理されると共に、上記金属ミネラルに上記水素イオン中のヒドリドを配位させた錯イオン化金属ミネラルを生成され、
   上記錯イオン化金属ミネラルを上記原水中に放出することで、アルカリ性を呈する還元水を生成するようにした
   ことを特徴とする還元水生成装置。
2. 還元水の酸化還元電位は、マイナス５００ｍＶ以下である
   ことを特徴とする請求項１記載の還元水生成装置。
3. 上記水素イオンの気泡を微細化する気泡剪断部が上記電磁部の下流側に設けられ、
   上記気泡剪断部を構成する下部内筒と下部外筒との間には、通過する水流を妨げるフィンが設けられ、
   水流を上記フィンに多重衝突させることによって、上記気泡を微細化する
   ことを特徴とする請求項１記載の還元水生成装置。

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