(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウムで形成した第１電極と、マグネシウムまたは他の導電性金属で形成した第２電極とを配した電解槽と、
浴槽と前記電解槽とを接続する水配管と、
前記第１電極に正の電圧を印加し、前記第２電極に負の電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記第１電極から浴水にＭｇ2+イオンを溶解させて浴水をアルカリ性に改質することを特徴とする浴水改質装置。
【請求項２】
マグネシウムで形成した第１、第２電極を配した電解槽と、
浴槽と前記電解槽とを接続する水配管と、
前記第１電極に正の電圧を印加し、前記第２電極に負の電圧を印加する第１通電モードと、前記第１電極に負の電圧を印加し、前記第２電極に正の電圧を印加する第２通電モードとを交互に切り替える電圧印加手段とを備え、
正の電圧が印加された側の電極から浴水にＭｇ2+イオンを溶解させて浴水をアルカリ性に改質することを特徴とする浴水改質装置。
【請求項３】
前記第１通電モードおよび前記第２通電モードの持続時間を同じ時間とし、各持続時間を前記マグネシウムの材質に応じて０．１秒〜１０分の間に設定した請求項２記載の浴水改質装置。
【請求項４】
浴槽内の浴水のｐＨを測定するｐＨ測定手段を設け、
前記電圧印加手段は、前記ｐＨ測定手段が測定したｐＨに基づいて、通電量および通電時間の少なくとも一方を制御し、浴槽内の浴水を所定ｐＨに維持することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の浴水改質装置。
【請求項５】
マグネシウムで形成した第１電極と、ステンレスで形成した第２電極とを浴槽の浴水に配し、該浴水から絶縁した導線で前記第１電極と第２電極とを繋ぎ、
前記第１電極から浴水にＭｇ2+イオンを溶解させて浴水をアルカリ性に改質することを特徴とする浴水改質装置。
【請求項６】
マグネシウムで形成した第１電極とステンレスで形成した第２電極とを槽内に配し、これら第１、第２電極を、槽内の浴水から絶縁した導線で接続した電解槽と、
浴槽と前記電解槽とを接続する浴水戻管および浴水往管の何れかに配される浴水ポンプと、
前記第１電極から浴水にＭｇ2+イオンを溶解させて浴水をアルカリ性に改質することを特徴とする浴水改質装置。
【請求項７】
前記第１電極と前記第２電極との間に、マグネシウムで形成したマグネシウム電極を、少なくとも一つ配するバイポーラ構造としたことを特徴とする請求項１、２、５、６の何れかに記載の浴水改質装置。
【請求項８】
前記マグネシウム電極の前記マグネシウムが鋳造材であることを特徴とする請求項１、２、５、６、７の何れかに記載の浴水改質装置。
【請求項９】
前記マグネシウム電極の前記マグネシウムは、該マグネシウムを除く、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の１種類以上を合計で０．１重量％〜２０重量％含有することを特徴とする請求項１、２、５、６、７、８の何れかに記載の浴水改質装置。
【請求項１０】
前記マグネシウムを除くアルカリ土類金属は、カルシウムであることを特徴とする請求項１、２、５、６、７、８、９の何れかに記載の浴水改質装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入浴効果を高めるために浴槽内の浴水をアルカリ性に改質する浴水改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浴槽内の浴水をアルカリ性に改質する場合、一般的に、浴槽内に入浴剤を投入している。
しかし、入浴する毎に入浴剤を投入する必要があり面倒である。また、改質度合が変動し易く、改質度合を目標範囲内に維持するのに手間がかかるという不具合を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、発明者らは、陰イオン交換膜を使用した浴水改質装置を出願（特願平１１- ８２８７９号）した。
しかし、陰イオン交換膜、電解を促進させるための助剤、および流量センサ等が必要で、且つ複雑な制御を行う必要がある。
また、陰イオン交換膜は破損し易く、また常に湿った状態を保持する必要があり扱いが面倒である。
更に、陰イオン交換膜や電極（Ｔｉ- Ｐｔ）を使用するためコスト高を招いていた。
【０００４】
本発明の目的は、安価で、且つ取り扱いが容易な浴水改質装置の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１について〕
電解槽には、マグネシウムで形成した第１電極と、マグネシウムまたは他の導電性金属で形成した第２電極とを配している。つまり、第２電極は、マグネシウムで形成しても良く、ステンレス等の他の導電性金属で形成しても良い。
浴槽と電解槽とは、水配管で接続されている。
電圧印加手段により、第１電極に正の電圧を印加し、第２電極に負の電圧を印加すると、第１電極から浴水にＭｇ2+イオンが溶解する。
浴水中にＭｇ2+イオンが溶解し、下記の様にＯＨ- と反応してＭｇ（ＯＨ）2 が生成され浴水に混じるので浴水がアルカリ性に改質される。
Ｍｇ2+＋２ＯＨ- →Ｍｇ（ＯＨ）2 
【０００６】
浴水改質装置は、陰イオン交換膜、助剤、および流量センサ等が不要で、且つ電極に高価な材料を使用しないので安価に製造することができる。また、陰イオン交換膜を使用していないので、取り扱いが容易である。
【０００７】
〔請求項２について〕
電解槽には、マグネシウムで形成した第１、第２電極を配している。
浴槽と電解槽とは、水配管で接続されている。
電圧印加手段は、第１電極に正の電圧を印加し、第２電極に負の電圧を印加する第１通電モードと、第１電極に負の電圧を印加し、第２電極に正の電圧を印加する第２通電モードとを交互に切り替える。
【０００８】
正の電圧を印加した方の電極から浴水にＭｇ2+イオンが溶解する。
浴水中にＭｇ2+イオンが溶解し、下記の様にＯＨ- と反応してＭｇ（ＯＨ）2 が生成され浴水に混じるので浴水がアルカリ性に改質される。
Ｍｇ2+＋２ＯＨ- →Ｍｇ（ＯＨ）2 
【０００９】
第１通電モードと第２通電モードとを交互に切り替える理由を、以下に示す。
正の電圧を印加してＭｇ2+イオンを放出し続けると、正の電圧を印加している方の電極（マグネシウム製）の表面に微小な凸凹が形成されて電極表面が荒れる現象が起きる。この電極表面の荒れにより、電極から微小なマグネシウムのかけらが剥がれ、浴水に混入して浴槽内へ運ばれ、浴槽内に居る入浴者を不快にする虞がある。
【００１０】
浴水改質装置は、陰イオン交換膜、助剤、および流量センサ等が不要で、且つ電極に高価な材料を使用しないので安価に製造することができる。また、陰イオン交換膜を使用していないので、取り扱いが容易である。
また、電極表面の荒れが防止できるので、電極剥がれを阻止できる。
【００１１】
〔請求項３について〕
第１通電モードおよび第２通電モードの持続時間を同じ時間とし、下記の理由により各持続時間を０．１秒〜１０分の間に設定する。
Ｍｇ2+イオンが電極から放出されるが、各持続時間が０．１秒未満であると、放出されて未だ電極近傍に漂っている、Ｍｇ2+イオンが再び、電極に引き戻されるので電解効率の低下を招く。
また、マグネシウムが、押出し成形やロール成形等で製造した圧延材である場合は、圧延組織に起因してマグネシウムの溶解が不均一に起こり易く、各持続時間が１０秒を超えると、正の電圧を印加している方の電極の表面に微小な凸凹が形成されて電極表面が荒れる現象が起きる。一方、マグネシウムが重力鋳造法やダイカスト法等で製造した鋳造材である場合は、各持続時間が１０分以内であれば電極表面が荒れることはない。
【００１２】
〔請求項４について〕
浴槽内の浴水のｐＨを測定するｐＨ測定手段を設け、電圧印加手段は、ｐＨ測定手段が測定したｐＨに基づいて、通電量（印加電圧や電流）および通電時間（間欠通電や通電停止）の少なくとも一方を制御する。
これにより、足し湯をしても浴水が所定ｐＨに維持される。
【００１３】
〔請求項５について〕
マグネシウムで形成した第１電極と、ステンレスで形成した第２電極とを浴槽の浴水に浸し、該浴水から絶縁した導線で第１電極と第２電極とを繋ぐ。
これにより、第１電極- 第２電極間に電位差が生じるので、マグネシウムで形成した第１電極から浴水にＭｇ2+イオンが溶解する。
浴水中にＭｇ2+イオンが溶解し、下記の様にＯＨ- と反応してＭｇ（ＯＨ）2 が生成され浴水に混じるので浴水がアルカリ性に改質される。
Ｍｇ2+＋２ＯＨ- →Ｍｇ（ＯＨ）2 
水に対するＭｇ（ＯＨ）2 の溶解度からｐＨの上昇は１０．５程度で止まる。
【００１４】
浴水改質装置は、電解槽、電圧印加手段、陰イオン交換膜、助剤、および流量センサ等が不要で、且つマグネシウムとステンレスを電極に使用しているので安価に製造することができる。また、陰イオン交換膜を使用していないので、取り扱いが容易である。
【００１５】
〔請求項６について〕
第１、第２電極は、電解槽内に配されている。
このため、入浴の際に、入浴の邪魔にならないとともに、第１、第２電極を引き上げる必要がないので手間がかからない。
【００１６】
〔請求項７について〕
第１電極に正の電圧を印加し、陽極溶解によりＭｇ2+イオンが生成して浴水をアルカリ性に改質する。
この時、大容量の浴水を短時間で改質する場合には、大面積のマグネシウム電極と、該マグネシウム電極と略同じ寸法の第２電極とが必要になる。これを１対の電極で行うと、その電極対を収納する大容積の電解槽が必要になる。
また、図１０に示す櫛歯構造を採用すると、電極を結線する必要がある。
しかし、第１電極と第２電極との間に、マグネシウムで形成したマグネシウム電極を、少なくとも一つ配するバイポーラ構造とした構成であると、第１電極- 第２電極間に電源を結線すれば、バイポーラ構造としたマグネシウム電極を結線せずとも電圧を印加することができる。
【００１７】
つまり、浴水の電気抵抗が通常の電解液に比べて桁違いに大きいので、第１電極- 第２電極間に電源を結線して電圧を印加すると短絡的に流れず、結線していないマグネシウム電極間を電流が順に流れるので、プラス側の電極でＭｇ2+イオンが溶解する。
このように、バイポーラ構造にすることにより、小容積で且つ簡便に浴水改質装置を形成することができる。また、結線されていないマグネシウム電極が消耗しても簡単に取り替えることができる。
【００１８】
〔請求項８について〕
電極に使用するマグネシウムは、いかなる製造法で製造したものを用いても良く、例えば、押出し成形やロール成形等で製造した圧延材、重力鋳造やダイカスト等で製造した鋳造材を用いることができる。
中でも鋳造材では、マグネシウムの溶解が均一に起こるため、通電モードを交互に切り替える請求項２の構成の浴水改質装置では、各持続時間をより長く設定することができる。
各持続時間が長い程、Ｍｇ2+イオンの生成効率は高くなるため、上記鋳造材は特に好ましい。
【００１９】
〔請求項９について〕
電極を形成するマグネシウムの組成は、純マグネシウム以外に、マグネシウムの自然腐食を著しく加速しないものであり、天然温泉に含まれる元素を含有する合金であっても良い。
例えば、ナトリウムやカリウム等のアルカリ金属、または、ストロンチウムやカルシウムやバリウム等のアルカリ土類金属があげられる。
中でもマグネシウムと同族のアルカリ土類金属との合金の場合は、Ｍｇ2+イオンと共に、よりアルカリ性の強いＳｒ2+イオン、Ｃａ2+イオン、Ｂａ2+イオン等が生成して浴水を効率的にアルカリ性に改質できる。合金化するアルカリ土類金属の含有量は、合計で０．１重量％〜２０重量％が良い。
含有量が０．１重量％未満では上記効果に乏しく、２０重量％を越えて合金化すると材料が脆くなるため好ましくない。
【００２０】
〔請求項１０について〕
電極を形成するマグネシウムがアルカリ土類金属のカルシウムとの合金の場合は、Ｍｇ2+イオンと同時にアルカリ性のＣａ2+イオンが生成して浴水を効率的にアルカリ性に改質し、また印加電圧を低くできる結果、電気代の節約が図れ、浴水改質装置を小型化することができる。
更に、電極を鋳造法で製造する場合には、Ｍｇ- Ｃａ合金は、燃焼する虞がないので特に好ましい合金である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の第１実施例（請求項１、４に対応）を図１、図２に基づいて説明する。
浴水改質装置Ａは、電解槽１と、浴水ポンプ２と、電源回路３と、浴水のｐＨを検出するｐＨセンサ４１と、電源回路３を制御する制御器４とを備える。
【００２２】
電解槽１は、アルカリに強いプラスチックで形成され、浴槽２１より上方に設置されている。
この電解槽１内には、板状のマグネシウム電極１１と、ステンレス電極１２とが対向して配置されている。
【００２３】
浴水ポンプ２は、浴槽２１から電解槽１へ浴水を汲み上げるものであり、本実施例では、浴槽２１と電解槽１の上部とを接続する浴水往管２２の浴水吸込口に配設されている。なお、電解槽１内の浴水は、電解槽１の下部と浴槽２１とを接続する浴水戻管２３を通って浴槽２１へ戻る。また、浴水戻管２３に浴水ポンプ２を配設しても良い。
【００２４】
電源回路３は、マグネシウム電極１１に正の直流電圧を印加し、ステンレス電極１２に負の直流電圧を印加する。なお、電極に印加する電圧は、浴水中を流れる電流が所定値となる様に制御器４によりコントロールされる。
【００２５】
ｐＨセンサ４１は、浴水往管２２の途中に配されている。このｐＨセンサ４１が出力するセンサ信号は制御器４のｐＨ測定回路（図示せず）に送られ、ｐＨが求められる。
制御器４は、検出ｐＨを監視し、浴水がｐＨ１０に到達すると、電源回路３の作動を止める。
【００２６】
図２に、実験モデル（浴水１リットル、浴水温４２℃、マグネシウム電極表面積０．３ｄｍ2 ）を使用して行った、異なる電流値における経過時間- ｐＨの上昇を測定したグラフを示す。
このグラフから、実際のモデルの浴水（２００リットル）を３０分程度でｐＨ１０にするには、表面積が１０ｄｍ2 のマグネシウム電極を使用した場合、流す電流が３．３Ａ程度必要であることが判る。
【００２７】
浴水改質装置Ａは、以下の利点を有する。
［ア］マグネシウム電極１１から浴水にＭｇ2+イオンが溶解し、ＯＨ- と反応してＭｇ（ＯＨ）2 が生成され浴水に混じるので浴槽２１内の浴水がアルカリ性に改質される。
これにより、入浴者は入浴効果を高めることができる。
なお、浴水改質装置Ａは、陰イオン交換膜、助剤、および流量センサ等が不要で、且つ電極に高価な材料を使用しないので安価に製造することができる。また、陰イオン交換膜を使用していないので、取り扱いが容易である。
【００２８】
［イ］浴水がｐＨ１０に到達すると、制御器４が電源回路３の作動を止める構成であるので、浴水のｐＨが上がり過ぎず、入浴者は、入浴に適したｐＨで快適に入浴することができる。
【００２９】
つぎに、本発明の第２実施例（請求項２、３、４に対応）を図３、図４に基づいて説明する。
浴水改質装置Ｂは、下記に示す点が浴水改質装置Ａと異なる。
電解槽１内には、板状の、マグネシウム電極１１とマグネシウム電極１３とが対向して配置されている。
マグネシウム電極１１、１３は、純度９９．９％のマグネシウムを用い、押出し成形で製造した板材を使用している。
【００３０】
電源回路３は、図４に示す様に、マグネシウム電極１１に正の電圧を印加しマグネシウム電極１３に負の電圧を印加する第１通電モード（３．５秒間）と、マグネシウム電極１１に負の電圧を印加しマグネシウム電極１３に正の電圧を印加する第２通電モード（３．５秒間）とを交互に切り替えて通電を行う。
なお、電極に印加する電圧は、浴水中を流れる平均電流値を参照して制御器４によりコントロールされる。
【００３１】
本実施例の浴水改質装置Ｂは、上記［ア］、［イ］以外に、つぎの利点を有する。
［ウ］印加する電圧の極性を３．５秒間毎に切り替えているので、電極表面に微小な凸凹が形成されず、電極表面が荒れず、マグネシウムが剥がれない。このため、マグネシウムが剥がれて浴水に混入する現象が防止でき、浴槽２１内に居る入浴者を不快にさせない。
また、放出されて未だ電極近傍に漂っている、Ｍｇ2+イオンが再び、電極に引き戻されないので電解効率の低下を招かない。
なお、電解効率および電極表面の荒れ防止のためには、第１通電モードと第２通電モードとの切替周期を、０．１秒〜１０秒の範囲に設定する必要がある。特に好ましい切替周期の範囲は２秒〜５秒である。
【００３２】
つぎに、本発明の第３実施例（請求項５に対応）を図５、図６に基づいて説明する。
浴水改質装置Ｃは、下記に示す点が浴水改質装置Ａと異なる。
【００３３】
浴水改質装置Ｃは、電解槽１、浴水ポンプ２、電源回路３、ｐＨセンサ４１、および制御器４を持たない。
板状のマグネシウム電極１１と板状のステンレス電極１２とを離して懸下した電気絶縁性のフロート５を浴槽２１内に浮かしている。そして、マグネシウム電極１１とステンレス電極１２とをフロート５内の導線５１で繋いでいる。
【００３４】
図６に、実験モデル（浴水１リットル、マグネシウム電極表面積０．３ｄｍ2 、短絡電流２ｍＡ）を使用して行った経過時間- ｐＨの上昇を測定したグラフを示す。
このグラフから、実際のモデルの浴水（２００リットル程度）をｐＨ１０にするには、表面積が１０ｄｍ2 のマグネシウム電極を使用した場合、数十時間かかることが判る。
【００３５】
本実施例の浴水改質装置Ｃは、つぎの利点を有する。
［エ］マグネシウム電極１１- ステンレス電極１２間に電位差が生じるので、マグネシウム電極１１から浴水にＭｇ2+イオンが溶解し、ＯＨ- と反応してＭｇ（ＯＨ）2 が生成され浴水に混じるので浴槽２１内の浴水が次第にアルカリ性に改質される。
水に対するＭｇ（ＯＨ）2 の溶解度からｐＨの上昇は１０．５程度で止まるので、制御装置は不要である。
【００３６】
［オ］浴水改質装置Ｃは、電解槽、電圧印加手段、陰イオン交換膜、助剤、および流量センサ等が不要で、且つマグネシウムとステンレスを電極に使用しているので安価に製造することができる。また、陰イオン交換膜を使用していないので、取り扱いが容易である。
【００３７】
つぎに、本発明の第４実施例（請求項３、７、８に対応）を図４、図７、および表１に基づいて説明する。
浴水改質装置Ｄは、下記に示す点が浴水改質装置Ｂと異なる。
まず、電解槽１は、給湯装置（図示せず）と浴槽との間に接続され、給湯装置から浴槽へ一方向に流れる温水をアルカリ性に改質する。
電圧を印加する両端の電極１４にはマグネシウム板、電極１５には不溶性電極である白金めっきチタン板を使用している。
電極１４およびマグネシウム電極１６、…１６には、純度９９．９％のマグネシウムを用い、押出し成形で製造した板材を使用している。
なお、電極１４およびマグネシウム電極１６、…１６として、他に、ロール成形材、重力鋳造材、およびダイカストも試した（表１参照）。
【表１】
0003675702.tif 000002
電極１４およびマグネシウム電極１６の寸法は、１２０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚さ５ｍｍであり、電解槽１内の電極１４- 電極１５間に、図７に示す様に３ｍｍ間隔で四枚バイポーラ配置した。
【００３８】
この電解槽１に浴水として温度４０℃の温水を１０リットル／分の流量で通過させながら、図４と同じ電源回路で２５Ｖの電圧を両端の電極１４- 電極１５間に印加した。
【００３９】
第１通電モードと第２通電モードの持続時間は同じとし、１０秒、３分、１５分の三条件で電解を行った。
その結果、何れの場合も約１．２Ａの電解電流が流れ、浴水のｐＨが７．２から９．３に上昇し、アルカリ性に改質されていた。
その後、電解槽１から電極１４およびマグネシウム電極１６、…１６を引き上げて表面形状を観察したところ、表１に示す表面状態であった。
【００４０】
即ち、押出しおよびロール成形した圧延材では、通常モードの持続時間が１０秒を越えると表面が荒れ、異常腐食の様相を呈していた。
これに対して、重力鋳造やダイカスト材では、１５分の持続時間の場合に若干の異常腐食が認められただけであり、鋳造材が電極材料として好ましいことが確認された。
そして、マグネシウムが重力鋳造やダイカスト法等で製造した鋳造材である場合、第１および第２の通電モードの持続時間が１０分以内であれば電極表面が荒れることを防止できる。
【００４１】
つぎに、本発明の第５実施例（請求項９、１０に対応）を図４、図８、図９、および表１に基づいて説明する。
浴水改質装置Ｅは、下記に示す点が浴水改質装置Ｂと異なる。
マグネシウム電極１６、…１６には、純度９９．９％のマグネシウムを用い、押出し成形で製造した板材を使用している。
なお、マグネシウム電極１６…１６として、他に、重力鋳造法で製造した５重量％のカルシウムを含有する合金も試した。
【００４２】
これらのマグネシウム電極１６…１６を第４実施例と同じバイポーラ配置し、通常モード持続時間３分（印加電圧１８Ｖ一定）で浴水改質を行った。
この時、観測された電解電流のグラフを図９に示す。
Ｍｇ- ５Ｃａ合金では、純マグネシウムよりも大きな電流が流れ、これに対応して浴水のｐＨは９．５になり、純マグネシウムの場合（ｐＨが９．３）よりも強いアルカリ性に改質された。
【００４３】
本発明は、上記実施例以外につぎの実施態様を含む。
ａ．アルカリ改質中は、水素が発生し、浴水中に電流が流れるので、アルカリ改質が完了した後に入浴することが好ましい。
【００４４】
ｂ．第３実施例の電気絶縁性のフロート５を電解槽１内に浮かす構成でも良い（請求項６に対応）。こうすれば、フロート５が入浴の邪魔にならない。
【００４５】
ｃ．第４実施例において、電解槽１は、給湯装置の上流側に接続されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る浴水改質装置の説明図である。
【図２】実験モデルを使用して行った、異なる電流値における経過時間- ｐＨの上昇を測定したグラフである。
【図３】本発明の第２実施例に係る浴水改質装置の説明図である。
【図４】第１通電モードと第２通電モードの切り替えを説明するための説明図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る浴水改質装置の説明図である。
【図６】実験モデルを使用して行った経過時間- ｐＨの上昇を測定したグラフである。
【図７】本発明の第４実施例に係る浴水改質装置の説明図である。
【図８】本発明の第５実施例に係る浴水改質装置の説明図である。
【図９】本発明の第５実施例に係る浴水改質装置において、通電時間- 電流曲線を示すグラフである。
【図１０】櫛歯構造を採用した浴水改質装置の説明図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ  浴水改質装置
１  電解槽
２  浴水ポンプ
３  電源回路（電圧印加手段）
１１  マグネシウム電極（第１電極）
１２  ステンレス電極（第２電極）
１３  マグネシウム電極（第２電極）
１４、１５  電極
１６  マグネシウム電極
２１  浴槽
２２  浴水往管
２３  浴水戻管
４１  ｐＨセンサ（ｐＨ測定手段）
５１  導線
【図１】
0003675702.tif 000003
【図２】
0003675702.tif 000004
【図３】
0003675702.tif 000005
【図４】
0003675702.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003675702.tif 000008
【図７】
0003675702.tif 000009
【図８】
0003675702.tif 000010
【図９】
0003675702.tif 000011
【図１０】
0003675702.tif 000012