(57)【要約】【課題】比較的単純な構成で溶存水素（水素イオン）濃度を上げ、ＯＲＰを低下させた活性酸素消去能力を有する還元水（湯）を供給できる電気湯沸かし器を提供することを目的とする。【解決手段】貯水用容器２内の水を加熱するヒータ４と、貯水用容器２内の水を循環させる循環経路５と、水を流出させる出湯経路６と、水を循環あるいは流出させるポンプ７と、循環経路５中に設けた光触媒作用を有する物質８と、少なくとも紫外線を含む光を、光触媒作用を有する物質８へ照射する照射手段９とを備えたものである。これにより、比較的単純な構成、すなわち外部電圧をかけることなく光触媒により水を微量に電気分解することで溶存水素（水素イオン）濃度を上げ、ＯＲＰを低下させた活性酸素消去能力を有する還元水（湯）が供給できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水用容器と、前記貯水用容器内の水を加熱するヒータと、前記貯水用容器内の水を循環させる循環経路と、水を流出させる出湯経路と、水を循環あるいは流出させるポンプと、少なくとも前記循環経路中に設けた光触媒作用を有する物質と、少なくとも紫外線を含む光を、前記光触媒作用を有する物質へ照射する照射手段とを備えた電気湯沸かし器。
【請求項２】
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に記載の電気湯沸かし器。
【請求項３】
光触媒作用を有する物質は、物理吸着作用を有する吸着剤を含む担体に担持された請求項１または２に記載の電気湯沸かし器。
【請求項４】
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である請求項１に記載の電気湯沸かし器。
【請求項５】
少なくともマグネシウムを含有する化合物を含むミネラル添加フィルタを備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気湯沸かし器。
【請求項６】
酸化還元電位を計測するセンサを備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気湯沸かし器。
【請求項７】
水道水以上の活性酸素消去能力を有する湯を提供する請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気湯沸かし器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は家庭や事務所などで、光触媒により活性酸素消去能力を有する飲料用の湯を供給する電気湯沸かし器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光触媒を用いることで浄水効果が維持される電気湯沸かし器は知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、電気湯沸かし器本体に取り付けられた蓋の内部に光触媒物質や吸着材の複合体とこの複合体に紫外線を照射するためのＵＶランプによる浄水部が設けられている。ＵＶランプを光触媒物質へ照射し、浄水部へ水を循環させることで、光触媒作用により水道水のカルキ成分や水アカの原因となる微生物が分解される。同様に、水道水の殺菌のために含まれる残留塩素とフミン質などの有機着色物質とが反応して生成されるトリハロメタン、及び水道水に含まれている微量の有機塩素化合物（トリハロメタンエチレンやトリクロメタン）も分解除去される。
【０００４】
一方、酸化還元電位（本発明では水素電極基準であり、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。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２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２１１１０４号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
しかしながら、前記従来の光触媒作用を用いたものでは、次のような問題があった。まず、光触媒のみを用いて水を浄化するため、光触媒物質を伴った浄水部が非常に大型化する、かつ強力な照射強度の紫外線が必要となりＵＶランプも大型化し、電気湯沸かし器自体が大型化し、コストがかかるという課題があった。また、光触媒は主に浄化に使用されるため、浄化を終えるまでは水の電気分解にはほとんど使用されず、還元水を生成するのに時間がかかるという課題があった。さらには、循環時間も長くなるため、電動ポンプを駆動させなければならず、消費電力の増大、騒音の発生といった不都合があった。
【０００６】
一方、前記従来の外部から積極的に電圧をかける電気分解方式では、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。
【０００７】
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溶存水素（水素イオン）濃度を上げ、ＯＲＰを低下させた活性酸素消去能力を有する還元水（湯）を供給できる電気湯沸かし器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】
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するものであり、貯水用容器内の水を加熱するヒータと、貯水用容器内の水を循環させる循環経路と、水を流出させる出湯経路と、水を循環あるいは流出させるポンプと、少なくとも循環経路中に設けた光触媒作用を有する物質と、少なくとも紫外線を含む光を、光触媒作用を有する物質へ照射する照射手段とを備えたものである。
【０００９】
これにより、比較的単純な構成、すなわち外部電圧をかけることなく光触媒により水を微量に電気分解することで溶存水素（水素イオン）濃度を上げ、ＯＲＰを低下させた活性酸素消去能力を有する還元水（湯）が供給できる電気湯沸かし器を実現することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電気湯沸かし器は、比較的単純な構成で、活性酸素を消去する働きがある還元水（湯）を生成することができ、健康によいと考えられる飲み水や調理用の水として提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、貯水用容器と、前記貯水用容器内の水を加熱するヒータと、前記貯水用容器内の水を循環させる循環経路と、水を流出させる出湯経路と、水を循環あるいは流出させるポンプと、少なくとも前記循環経路中に設けた光触媒作用を有する物質と、少なくとも紫外線を含む光を、前記光触媒作用を有する物質へ照射する照射手段とを備えた電気湯沸かし器とすることにより、比較的単純な構成、すなわち外部電圧をかけることなく光触媒により水を微量に電気分解することで溶存水素（水素イオン）濃度を上げ、ＯＲＰを低下させた活性酸素消去能力を有する還元水（湯）が供給できる。
【００１２】
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、少量かつ短時間でＯＲＰを低下させた活性酸素消去能力を有する還元水が提供できる。
【００１３】
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は、物理吸着作用を有する吸着剤を含む担体に担持されたことにより、お湯の臭いの原因であり、またＯＲＰを上げる原因である遊離塩素を吸着するため、よりＯＲＰを低下させた活性酸素消去能力を有する還元水が提供できる。
【００１４】
第４の発明は、特に、第１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であることにより、低エネルギー、高効率でＯＲＰの低い活性酸素消去能力を有する還元水が供給できる。
【００１５】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、少なくともマグネシウムを含有する化合物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身体に必要なミネラルを添加させた還元水が提供でき、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活性酸素消去能力を有する還元水が提供できる。
【００１６】
第６の発明は、特に、第１〜第５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を有する水は身体に悪影響を及ぼすとも言われているが、センサでＯＲＰを測定できるのでほぼ希望のＯＲＰを有する還元水を得ることができる。
【００１７】
第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、水道水以上の活性酸素消去能力を有する湯を提供することにより、比較的単純な構成で、活性酸素を消去する働きがあると言われている還元水（湯）を生成することができ、健康によいと考えられる飲み水や調理用の水を提供することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における電気湯沸かし器を示すものである。
【００２０】
図に示すように、本実施の形態における電気湯沸かし器は、筐体１と、この筐体１内に収容され内部に貯湯する貯水用容器２と、筐体１の上部を開閉可能に覆った蒸気口を有する蓋３と、貯水用容器２内の水を加熱するドーナツ状のヒータ４と、貯水用容器２内の水を循環させる循環経路５と、水を外部へ流出させる出湯経路６と、筐体１と貯水用容器２との間の底部に設け水を循環あるいは流出させるポンプ７と、少なくとも循環経路５中に設けた光触媒作用を有する物質８と、少なくとも紫外線を含む光を、光触媒作用を有する物質８へ照射する照射手段９とを備えている。
【００２１】
そして、循環経路５の少なくとも垂直部分は透明であり、貯水用容器２内の水位を表示する水位管となっており、筐体１のスリットを通して外部から水位が確認できるようになっている。また、循環経路５の貯水用容器２内には浄水機能付きミネラル添加フィルタ１０（以下単にフィルタ１０と称す）が接続されており、循環水の浄水とミネラル添加を行うようにしている。循環経路５の一部からは出湯経路６が分岐され、吐出口１１から水を外部へ流出させることができるようになっている。循環経路５と出湯経路６との切替えは、切替弁１２によって適宜切替え制御される。
【００２２】
また、ポンプ７が駆動されると、切替弁１２によって貯水用容器２内の水（湯）を、光触媒作用を有する物質８が設置されている循環経路５を通して吐出口１１から出湯するか、あるいはフィルタ１０を通過し貯水用容器２へ循環する。光触媒作用を有する物質８の設置位置は、本実施の形態においては、少なくとも循環経路５中としているとおり、出湯経路６中にも併設してあってもよい。この本実施の形態においては、循環経路５が出湯経路６と兼ねた構成となっているが、独立した構成として弁で切替えるようにしてもよい。
【００２３】
次に、光触媒作用を有する物質８について説明する。
【００２４】
これは、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よいが、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、担体へ担持することが望ましい。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てもよいが、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。
【００２５】
なお、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よい。さらには、担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。
【００２６】
光触媒作用を有する物質８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光触媒活性の高いアナターゼ型が最適である。
【００２７】
光触媒作用を有する物質８の担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。
【００２８】
担体には、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、あるいは担体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。本実施の形態では、シリカゲルに酸化チタンを担持した光触媒シリカゲルを用いた。
【００２９】
光触媒作用を有する物質８として酸化チタンを用いた場合、照射手段９の光の波長は４００ｎｍ以下程度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以上の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９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、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９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。
【００３０】
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、どれを用いてもよいが、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、発光素子を通常覆っている樹脂の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。
【００３１】
切替弁１２も水を遮断できれば特に限定するものではなく、切替弁１２の代わりに吐出口１１付近に開閉式の栓などを用いてもよい。ポンプ７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。
【００３２】
また、お湯のＯＲＰを測定する目的で循環経路５や貯水用容器２などの適宜な場所に酸化還元電位のセンサ（図示せず）を設け、ＯＲＰを低下しすぎないように監視することが望ましい。また、ＯＲＰがほぼ設定の値になったときや所定の値以下となったときに、使用者に告知する告知手段と連動させると、一層確実に監視ができる。
【００３３】
フィルタ１０には浄水用の吸着剤と、炭酸カルシウムや酸化マグネシウムなど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、合金などが入っている。吸着剤は物理吸着作用あるいは化学吸着作用を有する吸着剤であれば特に限定するものではないが、水道水の浄水には活性炭が望ましい。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、合金などは、粒の状態で入っていてもよいし、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身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、既述したとおり、設置場所は図に示したところ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電気湯沸かし器の動作について説明する。水を貯水用容器２へ入れ、ヒータ４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１２により吐出口１１への経路を閉じてポンプ７と照射手段（本実施の形態ではＬＥＤ）９を動作させることで、貯水用容器２内の水が光触媒作用を有する物質８の充填部、循環経路５、フィルタ１０を通り貯水用容器２へ戻る経路が形成される。このとき、光触媒作用を有する物質８が水を微量に電気分解することで溶存水素（水素イオン）濃度を上げる、または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１０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１２によりフィルタ１０への経路を塞ぎ、ポンプ７を動作させることで吐出口１１から取り出すことができる。
【００３５】
次に、実験手順について説明する。
【００３６】
本実施の形態における電気湯沸かし器（以下、電気湯沸かし器Ａという）と、電気湯沸かし器Ａから照射手段（ＬＥＤ）９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１０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）とを用意した。
【００３７】
それぞれの電気湯沸かし器に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それぞれ２００ｍＶ、３５０ｍＶ、５００ｍＶであった。
【００３８】
次に、上記実験で得たそれぞれのサンプルの活性酸素（ヒドロキシラジカル）消去能力を測定した。過酸化水素−Ｆｅ２＋系にて発生させたヒドロキシラジカルを、ＤＭＰＯを用いたスピントラッピング法にて補足し、それぞれのサンプルによる消去能を測定した。結果は、サンプル１ｍＬ当たりのヒドロキシラジカル消去物質（マンニトール）のｍＭ（ｍ  ｍｏｌ／Ｌ）相当量で表示しており、電気湯沸かし器Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれ１４８、１１４、１１３であった。
【００３９】
したがって、これらより本実施の形態の電気湯沸かし器を用いて、水道水以上のＯＲＰを低下させた活性酸素消去能力を有する還元水（湯）を提供できる電気湯沸かし器が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかる電気湯沸かし器は、比較的単純な構成で、活性酸素を消去する働きがある還元水（湯）を生成することができ、健康によいと考えられる飲み水や調理用の水として提供することができるので、飲料水や調理用の水としてはもちろんのこと、給湯機、浄水器、洗濯機、食器洗い乾燥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風呂水としてや、洗浄力の高い洗浄水、洗濯水として還元水を提供することができ、さらには住宅用の給水管や給湯管、工場の工業配管などへ供給し、防錆効果が期待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態における電気湯沸かし器を示す概略構成断面図
【符号の説明】
【００４２】
１  筐体
２  貯水用容器
４  ヒータ
５  循環経路
６  出湯経路
７  ポンプ
８  光触媒作用を有する物質
９  照射手段
１１  吐出口
【図１】
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