(57)【要約】【課題】比較的単純な構成で、ｐＨを大きく変化させることなくＯＲＰを低下させた還元水を無駄なく供給できる還元水生成デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】水を入れる注水口１と、水を取り出す取水口２と、その間の経路に設けた通水可能な光触媒作用を有する物質を含む構造体３とを備えたものである。これにより、電気分解を使わず光触媒により水に含まれるトリハロメタンや次亜塩素酸などの微量成分を分解することで、比較的単純な構成で、ｐＨを大きく変化させることなくＯＲＰを低下させた還元水を無駄なく供給できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を入れる注水口と、水を取り出す取水口と、その間の経路に設けた通水可能な光触媒作用を有する物質を含む構造体とを備えた還元水生成デバイス。
【請求項２】
光触媒作用を有する物質を含む構造体に水を循環させる水循環経路と、この水循環経路へ水を循環させる切替弁およびポンプとを備えた請求項１に記載の還元水生成デバイス。
【請求項３】
光触媒作用を有する物質を含む構造体を流通または循環させた水を貯める貯水用容器を備えた請求項１または２に記載の還元水生成デバイス。
【請求項４】
光触媒作用を有する物質は、アナターゼ型の酸化チタンである請求項１〜３のいずれか１項に記載の還元水生成デバイス。
【請求項５】
構造体は、物理吸着作用を有する吸着剤である請求項１または２に記載の還元水生成デバイス。
【請求項６】
光触媒作用を有する物質を含む構造体へ少なくとも紫外線を含む光を照射する照射手段を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の還元水生成デバイス。
【請求項７】
照射手段は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの間にピーク波長を有する発光ダイオードある請求項６に記載の還元水生成デバイス。
【請求項８】
カルシウムあるいはマグネシウムの炭酸化合物、酸化物、水酸化物のうち少なくともいずれかを含むミネラル添加フィルタを備えた請求項１〜７のいずれか１項に記載の還元水生成デバイス。
【請求項９】
酸化還元電位を計測するセンサを備えた請求項１〜８のいずれか１項に記載の還元水生成デバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の還元水生成デバイスを用い、少なくとも湯沸かし機能、給湯機能、浄水機能および洗浄機能のいずれかを有する還元水生成デバイス応用品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒を用いて酸化還元電位の低い還元水を生成する還元水生成デバイスおよびそれを用いた還元水生成デバイス応用品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化還元電位（以下、ＯＲＰと記載する）を低下させた還元水の効用が各種方面で注目されている。例えば、飲料用の水あるいは体を洗う水などであるが、人体は約６０〜７０％が水であることは広く知られており、日常生活において、どのような水を摂取するか、あるいは接触するかが健康や美容に重大な影響を及ぼすことが明らかになっている。これは、ガン・糖尿病・動脈硬化症、胃炎、アトピー性皮膚炎、脳機能障害などの多くの疾病や老化の原因と言われている活性酸素に電子を与え、活性酸素を消去する働きによるものと考えられている。
【０００３】
水道水は殺菌用に溶解されている次亜塩素酸、遊離塩素などの影響により、酸化水となっている。また、地下水など自然から取れる天然水は、一般的にＯＲＰが水道水よりも低く、ＯＲＰがマイナスの水もあるが、ＯＲＰは取水場所や経時的に変化し、安定供給が困難である。そこで、還元水を安定供給するために人工的に作ろうとする試みがあり、その主な生成方法は水を電気分解する方式である。この方式は古くから知られており、最近ではその方式を基本として様々な工夫を行った装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２５４０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、装置が複雑であり、電気湯沸かし器などの小型家電製品への搭載は困難であるという課題を有していた。また、電気分解により還元水と酸性水が生成されるが、そのうち酸性水はほとんど利用されないため無駄が多く、また生成される還元水は強アルカリであるので、飲用する場合は中和しなければならないという課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、比較的単純な構成で、ｐＨを大きく変化させることなくＯＲＰを低下させた還元水を無駄なく供給できる還元水生成デバイスおよびそれを用いた還元水生成デバイス応用品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の還元水生成デバイスおよびそれを用いた還元水生成デバイス応用品は、水を入れる注水口と、水を取り出す取水口と、その間の経路に設けた通水可能な光触媒作用を有する物質を含む構造体とを備えたものである。
【０００７】
これにより、電気分解を使わず光触媒により水に含まれるトリハロメタンや次亜塩素酸などの微量成分を分解することで、比較的単純な構成で、ｐＨを大きく変化させることなくＯＲＰを低下させた還元水を無駄なく供給できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の還元水生成デバイスおよびそれを用いた還元水生成デバイス応用品は、比較的単純な構成で、ｐＨを大きく変化させることなくＯＲＰを低下させた還元水を無駄なく供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、水を入れる注水口と、水を取り出す取水口と、その間の経路に設けた通水可能な光触媒作用を有する物質を含む構造体とを備えた還元水生成デバイスとすることにより、電気分解を使わず光触媒により水に含まれるトリハロメタンや次亜塩素酸などの微量成分を分解することで、比較的単純な構成で、ｐＨを大きく変化させることなくＯＲＰを低下させた還元水を無駄なく供給できる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明において、光触媒作用を有する物質を含む構造体に水を循環させる水循環経路と、この水循環経路へ水を循環させる切替弁およびポンプとを備えたことにより、光触媒作用を有する物質を含む構造体に水を複数回通すことで、トリハロメタンなどの化合物をより多く分解することができるため、よりＯＲＰを低下させた還元水を提供できる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、光触媒作用を有する物質を含む構造体を流通または循環させた水を貯める貯水用容器を備えたことにより、予め生成した還元水を蓄えておくことで、必要に応じた量を供給することができる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、光触媒作用を有する物質は、アナターゼ型の酸化チタンであることにより、アナターゼ型の酸化チタンは光触媒作用が他の光触媒作用を有する物質より高いため、短時間でＯＲＰを低下させた還元水を提供できる。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１または第２の発明において、構造体は、物理吸着作用を有する吸着剤であることにより、ＯＲＰを上げる原因である遊離塩素を吸着するため、よりＯＲＰを低下させた還元水を提供できる。
【００１４】
第６の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、光触媒作用を有する物質を含む構造体へ少なくとも紫外線を含む光を照射する照射手段を備えたことにより、強制的に紫外線を光触媒に当てることにより、より光触媒作用を高め、短時間でＯＲＰを低下させた還元水を提供できる。
【００１５】
第７の発明は、特に、第６の発明において、照射手段は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの間にピーク波長を有する発光ダイオードあることにより、低エネルギー、高効率でＯＲＰの低い還元水を供給できる。
【００１６】
第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明において、カルシウムあるいはマグネシウムの炭酸化合物、酸化物、水酸化物のうち少なくともいずれかを含むミネラル添加フィルタを備えたことにより、カルシウムやマグネシウムなど体に必要なミネラルを添加させた還元水を提供でき、またカルシウムなどの添加によりお茶などの抽出性を向上させた還元水を提供できる。
【００１７】
第９の発明は、特に、第１〜第８のいずれか１つの発明において、酸化還元電位を計測するセンサを備えたことにより、低すぎるＯＲＰを有する水は体に悪影響を及ぼすということも言われているが、ＯＲＰを計測することで希望のＯＲＰを有する水を得ることができる。
【００１８】
第１０の発明は、第１〜第９のいずれか１つの発明における還元水生成デバイスを用い、少なくとも湯沸かし機能、給湯機能、浄水機能および洗浄機能のいずれかを有する還元水生成デバイス応用品とすることにより、単純な構成から電気湯沸かし器、給湯機、浄水器、洗濯機などの応用品に利用できるため、健康によいと考えられる飲み水、調理用の水、洗浄力の高い洗浄水などを提供することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における還元水生成デバイスを示すものである。
【００２１】
本実施の形態における還元水生成デバイスは、水を入れる注水口１と、水を取り出す取水口２と、その間の経路に設けた通水可能な光触媒作用を有する物質を含む構造体３とを備えたものである。また、光触媒作用を有する物質を含む構造体３へ少なくとも紫外線を含む光を照射する照射手段４も備えている。
【００２２】
また、光触媒作用を有する物質を含む構造体３へ水を複数回循環させるために、構造体３を迂回するバイパスとして水循環経路７を設け、この水循環経路７へ水を循環させるよう分岐点に切替弁Ａ５と切替弁Ｂ６を設置するとともに、水を送り出すポンプ８、ＯＲＰ（本発明では水素電極基準）を計測するセンサ９を備えている。また、注水口１と取水口２との間の経路のうち、注水口１近傍にはミネラル添加フィルタ１０を設けている。
【００２３】
さらに、光触媒作用を有する物質を含む構造体３を流通または循環させＯＲＰを低下させた還元水を貯める貯水用容器２１と、水循環経路７と貯水用容器２１とを開閉する切替弁Ｃ２２と、蓄えた還元水を取水する第二取水口２４と、第二取水口２４を開閉する切替弁Ｄ２３を設置した。
【００２４】
次に、光触媒作用を有する物質を含む構造体３について説明する。
【００２５】
酸化チタンのような光触媒作用を有する物質をそのまま用いても良いが、酸化チタンなどは粉末での供給がほとんどであり、処理後に水と酸化チタンを分離する作業を伴うため、構造体へ担持することが望ましい。これは、例えば、ハニカム構造体に酸化チタンなどの光触媒を、アンカー効果もしくは物理的な結合もしくは化学的な結合などの作用により結合させ、担持されているものや、同様の結合方法でシリカゲルや活性炭などの表面近傍に担持させているものがある。このとき、バインダを添加し、担持効果を高めても良いが、添加量が多い場合、光触媒活性を低下させる原因となるので適量が望ましい。
【００２６】
また、水中でハニカム構造体内部への光照射は困難であるため、シリカゲルや活性炭などの表面近傍に光触媒作用を有する物質を担持させたものを充填させ、外部から光を照射することが望ましく、シリカゲルのようにある程度の光透過性を有するものが最も良い。さらには、構造体の材質も特に限定されるものではないが、光触媒作用により分解されないセラミックスなどの無機材料を用いることが望ましい。なお、このとき、光触媒作用を低下させるナトリウムやカリウムなど陽イオンになりやすい成分を極力少なくしておくことが望ましい。
【００２７】
光触媒作用を有する物質についても、特に限定されるものではないが、コスト、安全性、入手しやすさの面で二酸化チタンが望ましく、特に、光触媒作用の性能面も考慮するとアナターゼ型が最適である。
【００２８】
光触媒作用を有する物質の構造体への担持方法については、スパッタ法、ゾルゲル法、ディップ法など多々あり、特に限定されるものではないが、一般的にはハニカム構造体への担持はディップ法が望ましく、シリカゲルや活性炭などへの担持はゾルゲル法が望ましい。
【００２９】
構造体３には、光触媒に加え、ゼオライト、シリカゲル、セピオライト、アルミナ、活性炭などの物理吸着作用を有する物質を添加しておくこと、あるいは構造体３自身が物理吸着作用を有する物質であることにより、吸着剤により水中の有機物などが吸着され、還元水生成速度が向上する。そして、吸着剤で吸着した有機物は、光触媒への光照射により励起したときに発生するラジカルなどにより酸化分解される。
【００３０】
光触媒作用を有する物質として酸化チタンを用いた場合、照射手段４の光の波長は４００ｎｍ程度以下とするのが望ましい。これは、異なった波長で同じ照射強度である場合、光子数は波長が長い方が多くなるので、光触媒活性が高くなる。一方で、酸化チタンのバンドギャップエネルギーから４００ｎｍを超える波長では光触媒作用を示さないため、４００ｎｍ以下の波長が望ましいこととなり、さらには太陽光や、市販のランプやＬＥＤなどは、波長に幅を持っているものが大半であることから、３５０〜４００ｎｍにピーク波長をもつ照射手段４を用いることが望ましい。さらには、波長が３７３ｎｍ以上であれば、法律上、特別な光漏れ対策を実施する必要がないため、本実施の形態における還元水生成デバイスへ搭載するには最適である。したがって、照射手段４は、環境・健康面への配慮や、樹脂劣化防止などの観点から、ブラックライトやピーク波長が３５０ｎｍ〜４００ｎｍ程度の紫外線ランプやＬＥＤの使用が望ましい。
【００３１】
ランプの方式は熱陰極タイプ、冷陰極タイプ、無電極タイプなどがあり、どれを用いても良いが、耐久性を考慮すると冷陰極タイプや無電極タイプが望ましい。また、ＬＥＤを用いた場合、点灯と消灯を繰り返すように用い温度上昇を抑えると、ＬＥＤの劣化を抑えることができるため、長期間使用することができる。本実施の形態では、３８０ｎｍ近傍にピーク波長を有するＬＥＤを用いた。
【００３２】
切替弁Ａ５、切替弁Ｂ６も水を遮断できれば特に限定するものではない。ポンプ８についても水を送り出すことができれるものであれば特別限定するものではない。また、酸化還元電位のセンサ９も特に限定するものではない。
【００３３】
ミネラル添加フィルタ１０は、カルシウムあるいはマグネシウムの炭酸化合物、酸化物、水酸化物のうち少なくともいずれかを含んでいる。それら自身の粒の状態で入っていても良いし、それらの粉末をバインダなどで固めて粒の状態にして入っていてもよい。また、コーラルサンドなど炭酸カルシウムを含有するものの状態で入っていてもよい。カルシウムやマグネシウムなどが溶け込むことによりＯＲＰをさらに低下させることができ、またカルシウムやマグネシウムなど体に必要なミネラルを添加させた還元水とすることができる。さらには、ＯＲＰを低下させたことや、カルシウムやマグネシウムなどの添加により、お茶などの抽出性を向上させることもできる。また、ミネラル添加フィルタ１０の設置場所は注水口１近傍に限定するものではないが、カルシウムやマグネシウムが溶け込みすぎると、水の味が変わったり、ｐＨがアルカリ側へシフトしたり、洗剤が機能しなかったりするなどの弊害が発生するため、必要以上に溶けないような場所や量を設定する必要がある。
【００３４】
次に、本実施の形態における還元水生成デバイスの動作について説明する。
【００３５】
まず、注水口１から注水を始める。このとき、切替弁Ａ５および切替弁Ｂ６は水循環経路７を閉じるようになっており、水は構造体３へ向かって流れる。注水時に、水に十分勢いがない場合、ポンプ３を作動させることが望ましい。また、注水と同時にＬＥＤを点灯させ、構造体３へ十分に光が照射されるようにした。構造体３を水が通るときに、光触媒作用や吸着作用により、トリハロメタンなどの有機物や次亜塩素酸などの微量成分を分解あるいは遊離塩素が吸着するなどしてＯＲＰが低下する。よって、ＯＲＰが低下した還元水を取水口２から取り出すことができる。
【００３６】
また、切替弁Ｂ６により取水口２側を閉じておき、注水口１から注水を始め、水が一定量に達したとき、切替弁Ａ５により注水口１側を閉じ、水循環経路７を開けた状態にしておく。そして、ポンプ３を動作させ、還元水生成デバイス内の水を構造体３へ複数回循環させることができる。そして、酸化還元電位のセンサ９によりＯＲＰの経時変化を測定しておくことで、水が希望するＯＲＰとなったとき切替弁Ｂ６により取水口２の経路を開け、取水口２よりＯＲＰが低下した還元水を取り出すことができる。
【００３７】
さらには、構造体３を複数回循環させ、ＯＲＰを所定の値まで低下させた還元水を切替弁Ｃ２２により貯水用容器２１へ誘導し、貯水することができる。この貯水した還元水を切替弁２３により、第二取水口２４から取水することができる。
【００３８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における還元水生成デバイスを組み込んだ電気湯沸かし器を示すものである。
【００３９】
図において、電気湯沸かし器の筐体３１の内部に貯湯する貯湯容器３２を有している。また、筐体３１の上部は蒸気口を有する蓋３３で開閉可能に覆われている。加熱用のヒータ３４はドーナツ状に中央部が抜けており、貯湯容器３２の下部に装着されている。駆動源付きのポンプ３５は筐体３１と貯湯容器３２との間の底部に設け、これにより貯湯容器３２内の湯を、光触媒シリカゲル４０（実施の形態１の構造体３に相当）が設置されている水位管３６（同注水口１と取水口２との間の経路に相当）を通して出湯口３９から出湯するか、あるいは浄水機能付きミネラル添加用のフィルタ３８（同ミネラル添加フィルタ１０に相当）を通過し貯湯容器３２へ戻す。これは切替弁Ｅ３７によって制御される。なお、フィルタ３８には活性炭、コーラルサンド、酸化マグネシウムが入っている。また、ＬＥＤ４１（同照射手段４に相当）は光触媒シリカゲル４０へ紫外線を含む光を照射するために筐体３１内の底部に設置してある。
【００４０】
次に、本実施の形態における還元水生成デバイスを組み込んだ電気湯沸かし器の動作について説明する。
【００４１】
水を貯湯容器３２へ入れ、ヒータ３４を動作させることで湯沸かしを開始する。このとき、切替弁Ｅ３７により出湯口３９への経路を閉じてポンプ３５とＬＥＤ４１を動作させることで、貯湯容器３２内の水が光触媒シリカゲル充填部、水位管３６、フィルタ３８を通り貯湯容器３２へ戻る循環経路が形成される。このとき、光触媒作用を有する物質が、水に含まれるトリハロメタンなどの有機物や次亜塩素酸などの微量成分を分解する、あるいはフィルタ３８で遊離塩素が活性炭に吸着されたり、マグネシウムやカルシウムが溶解されたりしてＯＲＰが低下した還元水となる。そして、湯沸かしが終了し、保温モードへと移行する。保温中、湯を取り出すときは切替弁Ｅ３７によりフィルタ３８への経路を塞ぎ、ポンプ３５を動作させることで出湯口３９から取り出すことができる。
【００４２】
次に、上述した電気湯沸かし器（以下、電気湯沸かし器Ａという）と、電気湯沸かし器ＡからＬＥＤ４１を取り除いた電気湯沸かし器（以下、電気湯沸かし器Ｂという）と、さらに電気湯沸かし器Ｂからフィルタ３８を取り除いた電気湯沸かし器（以下、電気湯沸かし器Ｃという）とを用意し、下記のとおりの実験を試みた。
【００４３】
それぞれの電気湯沸かし器Ａ〜ＣにＯＲＰが７００ｍＶの水道水を所定量入れ、湯沸かしを行った。その後、それぞれの電気湯沸かし器から５０ｍｌずつ湯を密閉容器へ入れ、５時間放置することで室温まで温度を低下させた。そして、酸化還元電位計（ＨＯＲＩＢＡ製、ｐＨ／ＩＯＮ  ＭＥＴＥＲ  Ｆ−２３）によりＯＲＰを測定し、２００ｍＶを加算することで、水素電極基準に変換した。電気湯沸かし器Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ２００ｍＶ、３５０ｍＶ、５００ｍＶであった。したがって、本実施の形態では、還元水生成デバイスを用いて還元水を提供できる電気湯沸かし器を実現できる。
【００４４】
なお、本実施の形態においては電気湯沸かし器を示したが、これに限られるものではなく、給湯機能、浄水機能および洗浄機能のいずれかを有する還元水生成デバイス応用品とすることにより、単純な構成から給湯機、浄水器、洗濯機などの応用品、さらには住宅用の給水管や給湯管、工場の工業配管などの応用品にも利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる還元水生成デバイスおよびそれを用いた還元水生成デバイス応用品は、比較的単純な構成で、ｐＨを大きく変化させることなくＯＲＰを低下させた還元水を無駄なく供給できるので、電気湯沸かし器、給湯機、浄水器、洗濯機などに利用でき、飲料水、調理用水としてだけでなく、風呂水や洗濯用の水として還元水を提供できるとともに、さらには住宅用の給水管や給湯管、工場の工業配管などに利用すると、防錆効果が期待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１における還元水生成デバイスを示す模式図
【図２】本発明の実施の形態２における還元水生成デバイスを組み込んだ電気湯沸かし器を示す模式図
【符号の説明】
【００４７】
１  注水口
２  取水口
３  光触媒作用を有する物質を含む構造体
４  照射手段
５  切替弁Ａ
６  切替弁Ｂ
７  水循環経路
８  ポンプ
９  酸化還元電位のセンサ
１０  ミネラル添加フィルタ
２１  貯水用容器
２２  切替弁Ｃ
２３  切替弁Ｄ
２４  第二取水口
【図１】
2006142173.tif 000003
【図２】
2006142173.tif 000004