(57)【要約】【課題】皮膚や頭髪にダメージの少ない還元性を付与した湯水を短時間で供給できるようにする。【解決手段】湯水を供給する流路１に、金属電極２および３を配設し、これら金属電極間に直流電源４によって直流電圧を印加し、電気分解で発生した塩素ガスおよび次亜塩素酸イオンを吸着材５によって吸着除去する水還元手段を設けた構成としている。これによって、水の酸化還元電位を短時間で低下させ、かつ安定化することができるとともに、シャワーや洗面、台所等にも酸化還元電位の低下した湯水を供給することが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を供給する流路に配設された熱交換器と、前記熱交換器に接続された水還元手段とを備え、前記水還元手段は、複数の金属電極、前記金属電極間に直流電圧を印加する直流電源及び電気分解で発生した塩素ガスおよび次亜塩素酸イオンを吸着除去する吸着材を有する水還元機能付き給湯機。
【請求項２】
金属電極は、チタン基材に白金、イリジウム、パラジウム、タンタルの１つ以上を含む成分を、焼結もしくはメッキにより形成した請求項1記載の水還元機能付き給湯機。
【請求項３】
金属電極間に印加する電圧の極性を切換える制御手段を備えた請求項1または２記載の水還元機能付き給湯機。
【請求項４】
金属電極間に印加する電流密度を０.０１Ａ〜２Ａ／ｃｍ２とした請求項1、２または３記載の水還元機能付き給湯機。
【請求項５】
水還元手段を熱交換器の下流側に設けた請求項1〜４のいずれか１項記載の水還元機能付き給湯機。
【請求項６】
湯水を供給する流路にバイパス流路を設け、前記バイパス流路に水還元手段を設けた請求項1〜５のいずれか１項記載の水還元機能付き給湯機。
【請求項７】
湯水を供給する流路に接続された浴槽と、浴槽水を循環するポンプとを備え、前記浴槽水の循環流路に水還元手段を設けた請求項1〜５のいずれか１項記載の水還元機能付き給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体酸化還元電位に近く、酸化による皮膚へのダメージを低減する還元水を供給する主として家庭用の水還元機能付き給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の水道水には、殺菌のために塩素が添加されており、次亜塩素酸イオンの酸化力により酸化還元電位は高くなっている。そしてこの酸化力により、人の皮膚は酸化のダメージをうけ劣化していくといわれている。また、健康な皮膚は弱酸性に保たれており、酸化還元電位が低く還元性であっても、ｐＨがアルカリ性であれば皮脂の溶解などで水分が失われ皮膚は劣化していく。また、皮膚の劣化は老化現象と同じであり、入浴時の皮膚や頭髪へのダメージをなくすことは、皮膚や頭髪を健やかに保つために重要なことである。入浴水に還元性を付与する方法としては、還元性ガスである水素ガスを水素ガスボンベから供給し添加する方法（例えば特許文献１参照）や、炭素電極を用いて水を電気分解し、二酸化炭素と水素ガスを発生させる方法（例えば特許文献２参照）や、第１、第２、第３の電極を有し、第１および第２の電極間に交流電圧を印加し、第３の電極を接地させて水素ガスを発生させる方法（例えば特許文献３参照）があった。
【特許文献１】特開２００３−１９４２６号公報
【特許文献２】特開２０００−３０８８９１号公報
【特許文献３】特許第２６１５３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の水素ガスボンベから水素ガスを供給する方法では、水素ガスボンベの貯蔵場所やボンベの交換が必要であり、したがって家庭用給湯機の水素ガス発生手段としては不向きであり、また、炭素電極を用いて水を電気分解する方法においては、水電気分解時における炭素電極の消耗が激しく、短期間での交換が必要になるという課題があり、さらにまた、第１および第２の電極間に交流を印加し第３の電極を接地させて水素ガスを発生させる方法においては、酸化還元電位を低下させるまでに時間がかかり、入浴のように大量の水を短時間で必要とする場合には実用的ではないというそれぞれの課題があった。
【０００４】
また、浴槽水の酸化還元電位のみを低下させても、シャワーや洗面所および台所等から供給される湯水は通常の水道水であるため、人体洗浄時の皮膚や頭髪へのダメージを防止することは出来ず、また日常家事での皮膚へのダメージも防止することができないという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の水還元機能付き給湯機は、湯水を供給する流路に配設された熱交換器と、前記熱交換器に接続された水還元手段とを備え、前記水還元手段は、複数の金属電極、これら金属電極間に直流電圧を印加する直流電源及び電気分解で発生した塩素ガスおよび次亜塩素酸イオンを吸着除去する吸着材とを有する構成とし、金属電極より溶出した金属成分が水の電気分解で発生した水素を安定保持するようにしたものである。
【０００６】
これによって、水の酸化還元電位が短時間で低下しかつ安定化し、したがって、シャワーや洗面、台所等にも酸化還元電位の低下した湯水を供給することが出来る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の水還元機能付き給湯機は、金属電極より溶出した金属成分が水の電気分解で発生した水素の安定保持を可能とすることにより、水の酸化還元電位を短時間で低下させ、かつ安定化するので、シャワーや洗面、台所等にも酸化還元電位の低下した湯水を供給することが出来るという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、湯水を供給する流路に配設した複数の金属電極と、この金属電極間に直流電圧を印加する直流電源と、電気分解で発生した塩素ガスおよび次亜塩素酸イオンを吸着除去する吸着材とを有する水還元手段を設けた構成とし、金属電極より溶出した金属成分が水の電気分解で発生した水素を安定保持することで、水の酸化還元電位が短時間で低下しおよび安定化することができるとともに、シャワーや洗面、台所等にも酸化還元電位の低下した湯水を供給することが出来る。
【０００９】
第２の発明は、金属電極を、チタン基材に白金、イリジウム、パラジウム、タンタルの１つ以上を含む成分を焼結もしくはメッキにより形成した貴金属電極とすることで、水素の保持能力を高めることが出来、水の酸化還元電位を短時間で低下および安定化することができる。
【００１０】
第３の発明は、金属電極間に印加する電圧の極性を切換える制御手段を有し、金属電極の極性を切換えることで、金属電極のスケール析出を防止することが出来、長期間安定した電気分解を行うことが出来る。
【００１１】
第４の発明は、金属電極間に印加する電流密度を０.０１Ａ〜２Ａ／ｃｍ２とすることで、強制的に電極から金属を溶出させることが出来、水の酸化還元電位を低下させると共に安定性をさらに高めることが出来る。
【００１２】
第５の発明は、水還元手段を熱交換器下流側に設け、熱交換された温水を電気分解することで、電解効率を高めることが出来る。
【００１３】
第６の発明は、湯水を供給する流路にバイパス流路を設け、バイパス流路に流量調節弁と水還元手段を設けることで給湯器未使用時にも電気分解を継続し強還元水を生成する。そして使用時には原水と混合することで大量の湯水を処理することができる。
【００１４】
第７の発明は、湯水を供給する流路に接続した浴槽と、浴槽水を循環するポンプとを備え、浴槽水の循環流路に水還元手段を設けた構成とすることで、長時間浴槽水を保温した場合においても、酸化還元電位の低下した湯水を維持することが出来る。
【００１５】
（実施の形態１）
実施の形態1における還元機能付き給湯機の構成図を図１に示す。図１において、湯水を供給する流路1に配設した金属電極２、３と、該金属電極２、３間に直流電圧を印加する直流電源４と、電気分解で発生した塩素ガスおよび次亜塩素酸イオンを吸着除去する吸着材５とを有する水還元手段６を備えている。原水は熱交換器７を介して、流路1に設けた水還元手段６に供給され、水還元手段６で生成した酸化還元電位の低下した湯水は、浴槽８ないしは、シャワー９、洗面所１０、台所１１等に供給される構成となっている。
【００１６】
また、電極２および３に印加する電圧の極性は制御手段１２により、使用の都度電極の極性を切り替える構成となっている。金属電極２および３は、チタン基材に白金、イリジウム、パラジウム、タンタルの１つ以上を含む成分を焼結もしくはメッキにより形成した貴金属電極で構成されている。
【００１７】
上記構成において、熱交換器７で加熱された温水が水還元手段６に供給され、直流電源４により金属電極２および３に印加された電圧により、温水は電気分解される。この電気分解により、プラス側の電位をもつ電極からは酸素ガスおよび塩素ガスが、マイナス側の電位をもつ電極からは水素ガスが発生する。また、プラス側の電位を持つ電極からは、微量の金属が溶出し、発生した水素は電極から溶出した金属に保持され水の中で安定化する。
【００１８】
また、発生した塩素ガスは水に溶解し次亜塩素酸イオンを形成する。次亜塩素酸イオンは酸化力が強く、酸化還元電位を高めるため、吸着剤５により塩素ガスおよび次亜塩素イオンを吸着除去する。水の電気分解で発生した酸化性の次亜塩素酸イオンを吸着剤５により除去するとともに、プラス側の電位を持つ電極から溶出した金属が電気分解で発生した水素を保持安定化することで、酸化還元電位の低下した湯水が浴槽８ないしは、シャワー９、洗面所１０、台所１１等に供給され、皮膚や頭髪にダメージの少ない入浴や日常家事作業を行うことができる。
【００１９】
次ぎに、具体的に、直流電解により酸化還元電位の低下した水の生成を行った場合について説明する。金属電極２および３には面積４７ｃｍ２のチタン基材に白金およびイリジウムの合金を焼結した電極を用い、電極間距離を２ｍｍとし、電解水量４５０ｍｌにて電極２および３の間に直流電圧を印加し、３分間電気分解を行った。
【００２０】
２５℃における原水酸化還元電位が７５０ｍＶ（ｖｓ．標準水素電極）に対して、電流密度０．０２Ａ／ｃｍ２で電気分解後の酸化還元電位は４００ｍＶと酸化還元電位の低下した水を得ることができた。また、電流密度を０．０５Ａ／ｃｍ２に上昇させることで、電気分解後の酸化還元電位は−２８０ｍＶにまで低下し、さらに酸化還元電位の低下した水を得ることができた。電気分解後の水の酸化還元電位は２０分放置後も−３００ｍＶと、酸化還元電位の低下した状態を維持していた。しかしながら、電極溶出量の少ない電流密度０．００４Ａ／ｃｍ２で電気分解した水の酸化還元電位は５２０ｍＶとなり、酸化還元電位の低下は小さくなっており、電気分解を行わず、吸着剤５により次亜塩素酸イオンの除去のみを行った場合と変わらなくなっていた。
【００２１】
このように、金属電極２ないし４からの金属溶出のほとんどない電流密度での電気分解では、酸化還元電位の低下した水を得ることはできず、金属電極２ないし３から金属が溶出する電流密度での電気分解が必要である。電流密度を０．０１Ａ〜２Ａ／ｃｍ２、望ましくは０．０１Ａ〜１Ａ／ｃｍ２とすることで、安定して酸化還元電位の低下した水を得ることができる。
【００２２】
このように、金属電極より溶出した金属成分が水の電気分解で発生した水素を安定保持するとともに電気分解で生成した次亜塩素酸イオンを吸着剤で除去することで、水の酸化還元電位を短時間で低下および安定化することができるとともに、シャワーや洗面、台所等にも酸化還元電位の低下した湯水を供給することが出来る。
【００２３】
また、金属電極として、チタン基材に白金、イリジウム、パラジウム、タンタルの１つ以上を含む成分を焼結もしくはメッキにより形成した貴金属電極を用いることで、水素の保持能力を高めることが出来、水の酸化還元電位を短時間で低下および安定化することができる。
【００２４】
また、金属電極の極性を切換えることで、金属電極のスケール析出を防止することが出来、長期間安定した電気分解を行うことが出来る。
【００２５】
また、水還元手段を熱交換器下流側に設けたことで、熱交換された温水を電気分解することができ、電解効率を高めることが出来る。
【００２６】
なお、本実施の形態では電極間に隔膜を設けずに電気分解を行ったが、電極間に隔膜を設け、水の電気分解後に両極室の水を混合しても同様の効果を得ることができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図２において、湯水を供給する流路１から分岐したバイパス流路１３に流量調整弁１４および水還元手段６を設けている。また、浴槽８の浴槽水を循環する循環ポンプ１５を備え、浴槽水は切り替え弁１６を介して熱交換器７および水還元手段６に供給され、追い炊きおよび酸化還元電位の低下が可能な構成となっている。
【００２８】
上記構成において、熱交換器７で加熱された温水が水還元手段６に供給され、直流電源４により金属電極２および３に印加された電圧により、温水は電気分解される。この電気分解により、プラス側の電位をもつ電極からは酸素ガスおよび塩素ガスが、マイナス側の電位をもつ電極からは水素ガスが発生する。また、プラス側の電位を持つ電極からは、微量の金属が溶出し、発生した水素は電極から溶出した金属に保持され水の中で安定化する。
【００２９】
また、発生した塩素ガスは水に溶解し次亜塩素酸イオンを形成する。次亜塩素酸イオンは酸化力が強く、酸化還元電位を高めるため、吸着剤５により塩素ガスおよび次亜塩素イオンを吸着除去する。水の電気分解で発生した酸化性の次亜塩素酸イオンを吸着剤５により除去するとともに、プラス側の電位を持つ電極から溶出した金属が電気分解で発生した水素を保持安定化することで、酸化還元電位の低下した湯水が浴槽８ないしは、シャワー９、洗面所１０、台所１１等に供給され、皮膚や頭髪にダメージの少ない入浴や日常家事作業を行うことができる。
【００３０】
また、水還元手段６は水の供給が停止した状態（給湯器未使用時）でも、動作を行い水素ガスの発生および電極溶出を継続し、さらに酸化還元電位の低下した強還元水を生成し、使用時には、流量調節弁１４により強還元水と原水とを混合することで、酸化還元電位の低下した湯水が、浴槽８ないしは、シャワー９、洗面所１０、台所１１等に供給され、皮膚や頭髪にダメージの少ない入浴や日常家事作業を行うことができる。
【００３１】
このように、使用時に酸化還元電位の低下した湯水を供給するだけでなく、未使用時にも電気分解を継続し、生成した強還元水を原水と混合することで、短時間に大量の湯水の酸化還元電位を低下させることができる。
【００３２】
また、循環ポンプ１５により浴槽８の湯を切り替え弁１６を介して水還元手段６に供給することで、長時間浴槽水を保温した場合でも、酸化還元電位の低下した湯を維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる還元機能付き給湯機は電気分解により湯水の酸化還元電位を低下させることが可能となるので、電気温水器及びヒートポンプ式給湯機等の用途にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における水還元機能付き給湯機の構成図
【図２】本発明の実施の形態２における水還元機能付き給湯機の構成図
【符号の説明】
【００３５】
１  流路
２、３  金属電極
４  直流電源
５  吸着剤
６  水還元手段
７  熱交換器
８  浴槽
９  シャワー
１０  洗面所
１１  台所
１２  制御手段
【図１】
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【図２】
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