(57)【要約】      （修正有）【課題】電気的に水を還元して還元水を造る方法において、簡易で、小型軽量、安価なものを作るための工夫。特に、電気式還元法で問題とされる酸化還元電位の低下を人体に悪影響を与えないとされる中域（−１００ｍｖ＋２００ｍｖ）の電位に自立的に調整する機能を持った整水器を作る。【解決手段】金属製の筒管1にマグネシウム棒を装填した構造の金属棒3を金属電池として使用し、粒状または断片状のセラミックキャパシタを水の電解によって発生するプロトンと電子の電荷体として使用し、これらを水が出入りできるよう穴2を開けた容器のなかに収納して、水の酸化還元電位を下げ、かつその電位が中域に自立的に調整する機能をもった整水器になるよう工夫した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の筒管にマグネシウムを装填した構造の金属棒を金属電池として使用し、これを水が出入りできるよう穴を開けた容器のなかに組み込んだ構造の電解式整水器。
【請求項２】
金属製の筒管にマグネシウムを装填した構造の金属棒を金属電池として使用し、これに粒状または断片状のセラミックキャパシタを水が出入りできるよう穴を開けた容器のなかに組み込んだ構造の電解式整水器。
【請求項３】
水が出入りできるよう穴を開けた容器のなかに金属製の筒管にマグネシウムを装填した構造の金属棒を金属電池として使用し、これに粒状または断片状のセラミックキャパシタを組み込んだ構造の整水器を水のなかに入れることによって貴な金属管と卑なマグネシウム間で発生する起電力により水が電気分解され、その電気化学的反応によって発生する電子（ｅ−）とプロトン（Ｈ＋）がセラミックキヤパシタに集積されることで水の酸化還元電位が飲水として適切な−１００ｍｖ〜＋２００ｍｖ範囲に自立的に調整されることを特徴とする材料の組み合わせ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属製の筒管にマグネシウムを装填して作られる金属棒を金属電池として使用した電解式整水器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、水を電気分解して得られる還元水を手軽に製造できる卓上型の整水器が市販され、ブームになっている。それらの整水器は、直流電源を用いて水を電気分解する構造のもので、その構造は水を貯める電解槽のなかに陰陽２極からなる白金電極板を取り付けて、数ボルトの直流を通電することで水を電気分解して陽極側に発生するプロトン（Ｈ＋）によって水を還元するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような構造の整水器は、まず水に直流を通電するための電極と直流電源が必要となり、その電極として用いられる白金電極はチタン板に白金メッキしたものが使われている。また、直流電源として家庭用交流電源を直流に変換する整流器が必要であり、それらの部品配列による装備が大掛かりとなり、形状も大型で、価格も高い。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明では、金属製の筒管にマグネシウムを装填した構造の金属棒を金属電池として用いることによって水を簡易に還元する方法を思いついた。その方法は、金属製の筒管にマグネシウムを装填した構造の金属電池を水に浸すとマグネシウムと筒管との間にボルタ電池のような起電力が発生する。その起電力は、筒管が電気的に貴な材質であるほど高くなる性質があり、鉄、鉛、錫、ニッケル、亜鉛、銅、真鍮、アルミニウム、ステンレスなどの金属が使える。特に、その金属として、白金、金、銀などのイオン化傾向が小さい貴金属を活用すれば、起電力が大きくなる。例えば、純鉄の筒管を使用した場合は標準電極電位が−０．４４ｖの鉄と−２．３６ｖのマグネシウム間で０．９２ｖの起電力が発生するのに対して、標準電極電位が＋０．７９ｖの銀になると３．１６ｖの起電力が発生する。さらに、標準電極電位が＋１．６５ｖの金では４．０１ｖの起電力が発生することになる。
【０００５】このような起電力を発生する金属棒を水に浸すと、筒管とマグネシウム間で発生する起電力によって水が電気分解され、陽極側の筒管からプロトン（Ｈ＋）が発生して水が還元される。そして、陰極側のマグネシウムからは電子（ｅ−）が発生して陽極側に移動し、プロトンと結合して発生機の水素がつくられる。その一方で、陰極側で発生する酸素はマグネシウム金属と反応してマグネシウムイオンを溶出させる。
【０００６】これらの電気的反応によって発生するプロトンは水道水などに含まれる有害な遊離塩素を還元して無害な塩素イオンに換える作用がある。また、金属棒からマグネシウムイオンが溶出して、水のミネラル含有量を高める効果がある。
【０００７】このように、金属製の筒管にマグネシウムを装填した金属棒を水に浸すと水は電気化学的に処理され、市水のような遊離塩素が高い水は遊離塩素が除去され、酸化還元電位が高い水は電位が下がって飲みやすい水になる。還元水が身体によいとされるゆえんは、残留塩素が含まれない天然湧水の酸化還元電位が総じて低いことによるものである。
【０００８】しかし、水の酸化還元電位は低いほど身体によいというものではない。水の酸化還元電位が人体に与える影響の度合いは定かでないが、健康な人の血液や尿の酸化還元電位が−１００ｍｖ〜＋２００ｍｖの範囲にあることや、酸化還元電位が−２００ｍｖ以下に下がった水を口に含むと舌がピリピリと刺激されたり、金臭い味覚が感じられることから飲水として適当でないように思われる。電解式浄水器で電気的に過度に処理された水ではそのように感じられることがあり、そのときの水の酸化還元電位は−２５０ｍｖ〜−５００ｍｖにまで下がっている。また、本発明の方法でも金属電池によって−３００ｍｖ以下に下がることがある。そこで、酸化還元電位が下がり過ぎる傾向がある電解式整水器の問題を解決する手段としてセラミックキャパシタの利用を思いついた。
【０００９】セラミックキャパシタとは、金属酸化物を焼結して作られるセラミックを誘電体として使った電荷を蓄積するためのデバイスのことである。チタン板に酸化ルテニウムを塗布して焼結したものが蓄積量の大きいスーパーキャパシタとして知られているが、そのような焼結物を水に浸すと、焼結物の表面に電子とプロトンが吸脱着されることが分かっている。希土類、アルカリ土類金属を焼結したものでもキャパシタ機能があり、陶土、蛇紋岩、珪砂、アルミナなどの焼結物にもわずかではあるがキャパシタ機能があることが分かっている。このような機能があるセラミックキャパシタを金属電池と組み合わせると、金属電池から発生するプロトンと電子がキャパシタへ一時的に蓄積されて酸化還元電位の下がり過ぎが防げるのではないかと想定して実験した。まず、金とマグネシウムを組み合わせて作った金属電池を水に浸したところ、水の酸化還元電位は最高値−４４０ｍｖまで下がった。その金属電池と金属チタン線に酸化ルテニウムを塗布して作ったセラミックキャパシタを組み合わせて水に浸したところ、−４００ｍｖ台に下がらなければならない酸化還元電位が最高値＋１００ｍｖにしか下がらなかった。さらに、斑岩を原料にして作られた粒状セラミックに酸化チタンを塗布して焼成したものをキャパシタとして組み合わせたものでは、最高値−８５ｍｖとなった。これらの結果から金属電池だけでは下がり過ぎる水の酸化還元電位がセラミックキャパシタを組み合わせることで−１００ｍｖ〜＋２００ｍｖ範囲に自立的に調整されることが分かった。このことは、金属製の筒管にマグネシウムを装填した構造の金属電池にセラミックキャパシタを組み合わせることで金属電池によって下がり過ぎる酸化還元電位を自立的に調整する手段として有効であることを示している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
金属製の筒管にマグネシウムを装填した構造の金属棒を水に浸すことは、水の酸化還元電位を低下させる手段として効果がある。その金属棒を水が出入りできるよう穴を開けた容器のなかに組み込んだ構造の整水器にすると使い勝手が良くなる。その金属棒の筒管としては、鉄、鉛、錫、ニッケル、亜鉛、銅、真鍮、アルミニウム、ステンレス製のものが使えるが、白金、金、銀などのイオン化傾向が小さい貴金属は起電力が大きくなるので効果が大きい。その特性を生かすために白金、金、銀などの貴金属をメッキした金属管を使用してもよく、金線、銀線、白金線を筒管替わりに巻き付けたものや、金箔や銀箔をマグネシウム棒に巻いたものでもよい。
【００１１】マグネシウム棒に被せる金属製の筒管の長さは限定されない。マグネシウム棒の長さに等しいものであっても、その二分の一、三分の一、四分の一程度であってもよい。
【００１２】金属棒の形状は丸型でよいが、性能的には角棒でも平板であってもよい。
【００１３】金属棒の大きさは限定されないが、小型で軽量なものを作るためには小さなものがよく、直径１０ｍｍのものを長さ１０〜２０ｍｍ程度にしたものがよい。
【００１４】金属棒を収納する容器の大きさ、形、材質、穴の数、穴の大きさは限定されないが、口径１〜２ｍｍの穴を無数に開けた玉子型の容器を耐熱樹脂で成形したものは、直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ程度の長さに作られた金属棒を収納するのに適した大きさである。
そのサイズだと樹脂製の容器を市販の魔法瓶に丸ごと入れられるので、使い勝手がよいものになる。
【００１５】金属製の筒管にマグネシウムを装填した構造の金属電池にセラミックキャパシタを組み合わせる方法は、金属電池だけては下がり過ぎる水の酸化還元電位を自立的に調整する手段として有効であることは前記したとおりである。その方法において、その構造体である金属電池とセラミックキャパシタを水が出入りできるよう穴を開けた容器のなかに組み込んだ形の整水器にすると使い勝手が良くなる。その整水器に組み込まれるセラミックキャパシタは金属電池から発生するプロトンと電子が吸脱着する機能をもったセラミック製の荷電体であれば何でもよいが、チタン金属に酸化ルテニウムを焼結したものは荷電量が大きいので有効である。しかし、ルテニウムは非常に高価なものなので、荷電量は低いが価格的に安い酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化マグネシウム、酸化スズ、希土類、アルカリ土類金属、珪酸アルミニウム、陶土、斑岩、凝灰変成岩、蛇紋岩などを焼結して作られるセラミックスを活用してもよい。本発明では、セラミックキャパシタを活用することが特徴になっているが、活性炭や導電性樹脂を電荷体として活用しても同様の効果が得られる。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明の詳細を実施例に基づいて説明する。しかし、本発明の範囲は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００１７】
【実施例１】太さ３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのステンレス製の筒型容器１の上下に水が出入りできるよう１ｍｍ目の穴２を数十個開けた。その容器１のなかに金メッキを施した内径１０ｍｍの銅製の筒管に筒管と同じ太さで長さが１０ｍｍのマグネシウム棒を差し込んだ金属棒３を２個収納して整水器とした。
その整水器の能力を知るために整水器１個を魔法瓶に入れ、魔法瓶のなかに水道水２Ｌを注ぎ込んで水道水に含まれる残留塩素濃度と酸化還元電位の経時変化を測定したところ、残留塩素２ｐｐｍ、酸化還元電位＋７６０ｍｖあったものが１時間後に残留塩素０ｐｐｍ、酸化還元電位−３８０ｍｖに低下した。
【００１８】
【実施例２】耐熱樹脂で玉子大の大きさに作られた玉子型の容器１の表面に口径１ｍｍの穴２を無数開け、その内部に金メッキを施した内径１０ｍｍの銅製の筒管に筒管と同じ太さで長さが１０ｍｍのマグネシウム棒を差し込んで耳を揃えた金属棒３を２個と、凝灰変成岩を焼結して作られた直径３ｍｍの粒状焼結物に酸化チタン粉末を塗布して焼成して作られるたセラミックキャパシタ４を１０個収納して整水器とした。この整水器の能力を測定するために整水器１個を魔法瓶に入れ、そのなかに２Ｌの水道水を注ぎ込んで水道水に含まれる残留塩素濃度と酸化還元電位の経時変化を測定したところ、残留塩素３ｐｐｍ、酸化還元電位＋８２０ｍｖあったものが１時間後に残留塩素０ｐｐｍ、酸化還元電位−５８ｍｖとなった。特にこの整水器では水の酸化還元電位が人体に有効とされる−１００ｍｖ〜＋２００ｍｖ範囲に自立的に調整され、安定していた。
【００１９】
【発明の効果】
近年、還元水が身体によいということで、健康飲料水として還元水が求められるようになった。そのゆえんは、名水と称される天然水は総じて酸化還元電位が低いことと、美味しく円やかな水であることによるものである。
しかし、水道水には水道法で規定されている病原菌対策のために塩素消毒が施されているため、その残留塩素の影響で酸化還元電位が非常に高い。塩素消毒された水道水の酸化還元電位を下げるためには残留塩素を除去する必要があり、その方法として水を電気分解する方法が注目されている。現在、一般家庭に普及しつつある電気式整水器は、水道水を電気分解して還元水を造る方法で、家庭用の交流電源を整流して直流化し、直流を水道水に作用させることで強制的に還元水を造るものであるが、本発明はそれらに匹敵する効果がある。特に、玉子大の大きさに作られた本発明の整水器は、形状的に小さいので給水用のポットや魔法瓶に入れることができ、ポットや魔法瓶に水道水を注ぐだけで手軽に還元水が造られる。そのうえ、金属電池から溶出するマグネシウムイオンによって水のミネラル量が増加し、還元された水の酸化還元電位も人体によいとされる−１００ｍｖ〜＋２００ｍｖ範囲に自立的に調整される。さらに、従来の電気式整水器に比べると部品点数が少なくて、構造が簡単なので安価に作れるので、本発明の効果は機能的かつ経済的に評価すると、さらに大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の整水器の構造を示す説明図である。
（符号の説明）
１  筒型の容器
２  水が出入りする容器に開けられた穴
３  金属電池となる金属棒
【図２】本発明の実施例２の整水器の構造を示す説明図である。
（符号の説明）
１  玉子型の容器
２  水が出入りする容器に開けられた穴
３  金属電池となる金属棒
４  セラミックキャパシタ
【図１】
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【図２】
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