(57)【要約】【課題】  水に電解質を加えて電解し、殺菌水、消臭水、洗浄水、還元水素水等の機能水を簡単に得ることを課題とする。水の電気分解でこれらの機能水が得られることは周知であるが製品は高価であり普及するにいたっていない。本発明はペットボトル等の小容器にこれらの機能水が安価で容易に生成出来る家庭用の万能電解水生成器を提供すること、それにより発展途上国を含めて衛生環境を改善し地球環境の悪化を防止することを課題とする。【解決手段】  家庭で消費するには充分な量の電解機能水を、噴霧器付ペットボトルなどにバッチ式で生成する。殺菌水・消臭水生成の場合には、電解前後に適切なＰＨ調性を行い、洗浄水・水素水生成の場合には、従来のイオン交換膜等の電解膜の代わりに紙や布のフィルターを用いて安価にし、同時に生成水の性能を向上した。また、電解時の発熱も利用して効果の高い温水洗浄水の生成も可能とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペットボトル等の小容器に水道水などの水と電解質を入れて電解用原水とし、この小容器の蓋には液体噴霧用トリガスプレイヤーを一体構造にし、このトリガスプレイヤーに陽電極と陰電極を固定して、両電極の先端側を小容器内の電解用原水に挿入し、この両電極に直流電源を供給して電解水を得ることをと特徴とする電解水生成器。
【請求項２】
陽電極の、電解用の原水の中に挿入される部分を、化学繊維を含む布製あるいは紙製の、袋状或いはパイプ状形態のフィルターで囲むことを特徴とする電解水生成器。
【請求項３】
貴金属の陽電極に、卑金属を圧接や溶接により接合して電極全体を延長し、卑金属部分の電解水の中に挿入される部分を、熱収縮チューブで被覆することを特徴とする電解水生成器。
【請求項４】
電解用原水を入れる小容器として、保温ボトルを用いることを特徴とした「請求項１」記載の電解水生成器。
【請求項５】
水道水などの水に、電解質として食塩などの塩素化合物を添加し、さらに蒸留酒類を含むエチルアルコールを電解前に添加して電解し、次亜塩素酸の濃度が高い殺菌水を得ることを特徴とする電解水の生成方法。
【請求項６】
水道水などの水に、電解質として食塩などの塩素化合物を添加して電解を行い、この電解後の電解水にワイン等の醸造酒、或いはサイダーや発泡酒及びビールなどを含む炭酸入り飲料を添加して、次亜塩素酸の濃度が高い殺菌水を得ることを特徴とする電解水の生成方法。
【請求項７】
水道水などの水に、重曹とクエン酸を合わせて添加して電解を行い、ＰＨ３からＰＨ８の間にある還元用水素水を得ることを特徴とする電解水の生成方法。
【請求項８】
水道水などの水に、ビタミンＣを添加して電解を行い、還元用水素水を得ることを特徴とする電解水の生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明による技術は、家庭用の小容量電解水の生成分野に属する。
【背景技術】
【０００２】  イオン交換膜などの膜で陽極と陰極を隔離して行う水の電気分解の技術は、隔膜式としてよく知られている。この従来の方式では、陽極側では酸性水が、陰極側ではアルカリ水が得られ、これらは電解機能水と呼ばれ様々に活用されている。
また、隔膜を用いないで、電解用の原水に微量の食塩を添加して殺菌水を得る方法も知られている。いずれにしても、食塩を添加して得られる電解水の殺菌主成分は次亜塩素酸であり、従来からの代表的な次亜塩素酸ナトリューム殺菌液に比して瞬発殺菌力は８０倍も強く、生体にも優しい殺菌・消臭水と言われている。また、電解用原水に重曹（ＮａＨＣＯ３）を添加して得られるアルカリ電解水は台所における食器などの油脂や澱粉などの汚れ洗浄に効果的であることが知られていて、高価な食器洗浄機にも用いられている。
また、水素水の活性酸素除去能力が知られており、健康水として注目もされているが、これも電解水としても得られるので電解水素水が販売されている。そして、これらは電解機能水と総称されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特開平４−９４７８５号公報
【特許文献２】  特開平７−２６５８６１号公報
【特許文献３】  特開平８−３２３３０７号公報
【特許文献４】  特開平９−９５４７９号公報
【特許文献５】  特開２０００−７９３９３号公報
【特許文献６】  特開２０００−１１９７８８９号公報
【特許文献７】  特開２００４−２０９３５１号公報
【特許文献８】  特開２００７−４４５７３号公報
【特許文献９】  特開２００３−２１１１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  電解機能水は環境に優しい殺菌・消臭・洗浄・健康水などとして注目されている。しかし、隔膜式で用いるイオン交換膜などの電解膜は高価で扱いが難しく、膜で仕切られた隔室は二つあり、そこで生成される電解水の処理機構も複雑となっている。また、無隔膜式では生成される電解水の性能は隔膜式に比して相当に劣るという問題があった。
また、従来の電解水生成器は水道管直結の流水電解式が多く、家庭で使用するには電解水の生成量は多過ぎて価格も非常に高い。【０００５】  また、「特許文献５〜７」の様に、トリガースプレイヤーと言われるタイプの噴霧器の、内部やその液体の導入口で、電解しながら噴霧するという、いわば流水式の電解方式や、「特許文献８」の様に携帯式の小型のものも従来からあるが、これらは、生成電解液が殺菌水に限定されたり、基本的に流水式と同じ原理であるので、電解時間が短くいずれも充分な性能の電解液が得られないばかりか価格も高いという問題がある。
本発明では、家庭で容易に高性能の電解機能水を生成できる小型で安価な装置を提供することを課題とする。【０００６】  さらに、殺菌水を得る為に電解質として食塩を添加して電解を行うと、従来の方式では電解の継続ととも溶液のアルカリ度のＰＨが高くなり、強力な次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）よりも殺菌力の弱い塩素酸（ＣｌＯ）の方が多く生成されてしまう。
この電解の生成液を酸性にする為に強酸を添加すると、塩素ガスを発生させる危険を伴うという問題がある。本発明では安全なＰＨ調整により微酸性で強力な殺菌・消臭水を得る方法を提供することも課題とする。【０００７】  従来から環境に優しい台所の洗浄剤として、重曹やセスキ酸ソーダ、炭酸ナトリュームなどがある。これらの水溶液の水素イオン指数ＰＨはＰＨ８．４，ＰＨ９．８，ＰＨ１１．２などである。これらのアルカリ性溶液は油脂類を瞬時に鹸化させて分解し、それ自体が界面活性効果を持つために食器やレンジなど台所の洗浄水として極めて有効であり、アルカリ度のＰＨが高いほど鹸化・分解できる油脂の範囲が広くなることが知られている。本発明では、家庭で普通に使用される重曹を電解質として用いても、炭酸ナトリューム水溶液を大きく上回るＰＨ１２以上のアルカリイオン洗浄液を簡単に得ることも課題とする。
しかも、これらのアルカリ洗浄液は温度が高いほど効果的である。（特許文献３）
従って、生成される電解液の温度を特別のヒータを用いなくて高温にすることも課題とする。
これらに加えて、本発明では電解時に発生する活性水素を有効に水に溶かした還元用水素水を得ることも合せて課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明では、電解用の原水として水道水などの水を用いる。そして、必要とする生成電解水の種類に応じて添加する電解質を選定する方法を採用した。
また、水道管直結式のような流水式の生成器に代えて、生成量を家庭で一日に使うに充分な量に限定し、その為に容器をペットボトル類の小容器にして、電解時間は最長でも２４時間程度までを想定するバッチ式を採用し、生成電解水の性能と効率を最も合理的に出来る方法と電解に関する各諸量を以下のように見出した。【０００９】  水道水に微量の食塩を添加して殺菌・消臭用の次亜塩素酸水を得る方法として、無隔膜の電解方式も充分に目的を達成することは知られている。しかし、重曹を添加して洗浄水を得る方式においては、無隔膜式ではどうしてもＰＨ１２以上のアルカリイオン洗浄水は得られなかった。本発明では、従来の隔膜式とは異なり、高価なイオン交換膜と、それに付随する諸構造を廃止しても、課題の実現を可能とする新たな技術的手段を見出した。
本発明者は先ず、陰陽の両極をフィルターで概略分離出来る実験用装置を製作し、様々にフィルターの種類や形状を変えながら、両電極側の電解水の還元電位やＰＨなどの時間的経緯データを取りそれをつぶさに研究した。
その結果、多孔質とか膜という科学的概念の範疇を離れて、気泡や水流の還流を阻害する程度の簡易フィルターを用いることでも効果的であることを見出した。つまり、陽電極の、電解用の原水の中に挿入される部分を、化学繊維を含む布製あるいは紙製の、袋状あるいはパイプ状形態のフィルターで囲むことにより、生成される電解洗浄水は、隔膜式の高価な電解装置とほぼ同様なＰＨ１２以上の値を得ることに成功した。このことは、陰極近くに回り込む活性酸素の水素とのリコンビネーションを防止するという原理に照らせば、濃度の高い水素水を得る目的の電解方式にも適用できるものである。【００１０】  陽電極には一般にチタン基材に貴金属の白金やＤＬＣという導電性をもたせた人造ダイヤをコートしたものが一般的でありこれを用いる。しかし、陽電極はどうしても高価になる。従って、電解水の中に入らないで電極としては機能しない無駄な支持部分は黄銅などの安価な卑金属にする。
しかし、安価な卑金属は電解液の中で陽電極と同じ電位になると陽電極で発生する活性酸素により容易に腐食する。この腐食の力は強く、塗料などで安価な卑金属部分をコートしてもその境界面より腐食が進行することが避けられなかった。
本発明では、貴金属の陽電極に、卑金属を圧接や溶接により接合して電極全体を延長し、卑金属部分の電解水の中に挿入される部分を、熱収縮チューブで被覆して腐食を防止する方法も考案した。【００１１】  電解液は電解の継続とともに自らの抵抗損の為に発熱して温度上昇する。また、特に洗浄水生成の場合には、電解水のイオン化が促進する。この両方の原因により電解液の等価抵抗は半分いかにも下がる。この為、直流電源が定電圧制御のままであると、電解電流が大きく増大してしまい、電源の定格電流を越えてしまう恐れが有る。したがって、使用する電源は直流電源とし定電流制御することが好ましい。
一方、洗浄電解水の洗浄効率を更に上げる方法として、電解液の小容器に保温ボトルを用いて、この電解による電解液の発熱を蓄積して高温洗浄水を得ることも可能とした。【００１２】  食塩などの塩素化合物を添加した電解で得られる電解生成液はアルカリ度が高くなり、殺菌力の弱い塩素酸（ＣｌＯ）が多く生成してしまう。これに酸を加えてＰＨ調性すると殺菌力の強い次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）に多量に変換できるという方法が知られている。このＰＨ調整剤に強酸を用いると塩素ガス発生の危険性を伴うことになる。本発明では、電解後添加用のＰＨ調性剤として、家庭で入手しやすく安全なものを見出すことに成功した。
さらに、電解前添加により電解後の生成水のＰＨ調整できる調整剤を見出すことにも成功した。  特記すべきは、電解前に添加するＰＨ調整剤として、それ自体では酸性でないが、エチルアルコール成分が極めて有効であることである。このアルコールが電解の陽極反応により酸性に変化するものとみられる。
このように発見したＰＨ調整剤によりＰＨ５以上でＰＨ７以下の安全で強力な殺菌用微酸性電解液が得られる。
そして、これらのＰＨ調性剤の種類により、生成した次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の半減期も変えられることも見出した。
微量の食塩を含む可能性のある水道水に、重曹やクエン酸などの様々な電解質を添加して電解し、還元用水素水を生成する場合には、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）が含まれると生体には不都合な場合が多い。この際に、グラニュー糖などの糖類や炭水化物を添加することにより次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の生成を阻害出来るということも見出した。
【発明の効果】
【００１３】  本発明による方法で、家庭で使用するのに充分な量で高性能な電解機能水を得る安価な電解水生成器が製作できる。
食塩等を添加した電解液を、電解前後にＰＨ調整して得られる微酸性次亜塩素酸の殺菌水はインフルエンザウィールスやＯ１５７菌などを含めた細菌を瞬時に殺菌するほどの強力であるものの、光や有機物により急速に半減するので環境にとても優しい。食品殺菌や手洗いなど以外にも、この殺菌水でうがいすれば、現在大きく顕在化しつつある老人の誤嚥による肺炎などの予防などや、台所やペットの消臭などにも使用範囲は広い。ＰＨ調性を行わずに、塩素酸が多いアルカリ性のまま使用すれば台所の布きん等の漂白にも有用である。
重曹等を添加して得られるアルカリイオン洗浄水は、油を分解し、界面活性剤を含まないので環境に優しいばかりでなく、食器等のゆすぎに使う水量を大幅に減せる効果がある。保温ボトルにこの洗浄水を生成させる方法では、この効果をさらに倍増させることが出来る。
また、生体に有害な活性酸素を除去する還元用水素水が多く市販されているが、これらはもともと保存が難しいものである。本発明に寄れば、還元電位が市販のものより高く含有水素量の多い電解水素水が簡単に生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  本発明の構成概念図
【図２】  電流値識別回路図
【図３】  洗浄水生成特性グラフ
【発明を実施するための形態】
【００１５】  図１を用いて本発明の構成概念を説明する。１はペットボトルなどの容器であり、１２の液面まで水道水などの水をいれる。
２は生成した電解液を噴霧して使うための噴霧器でトリガースプレイヤーと呼ばれるもので、ペットボトルの蓋を兼ねて固定できるようになっている。このトリガースプレイヤーの噴霧の為の構造は多量に市販されているものと同様でありここでは詳述はしない。本発明ではこのトリガースプレイヤーに卑金属の電極延長用パイプ５，６を固定して、陽電極３と陰電極４を電解水中に保持している。また、このトリガースプレイヤーの内部には電流値検出回路１０と、ＬＥＤ表示器１１が内蔵されており、外部のＡＣアダプター８からコネクター９を介して直流の電源を供給する。ＡＣアダプター８は定電流回路やタイマーを一体化した制御器にすることも出来る。
１３は噴霧する電解液を底の方から吸い上げるためのスプレー用吸引パイプである。
今、電解用の原水として水道水を用い、微量の食塩等の塩素化合物を電解質として添加した場合について説明する。ＡＣアダプター８からＤＣ５Ｖ〜２４Ｖ程度の直流が電流値検出回路１０を介して電極３と４に供給される。電極３と４間には電解液が存在して電解電流が流れる。陽電極ではＨ２Ｏが分解されて活性酸素とＯ２が生成されるとともに、活性酸素の働きにより食塩（ＮａＣｌ）のＮａのイオン化が促進されて次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）と塩素酸（ＣｌＯ）が生成される。Ｎａイオンは陰極に集まりＨ２Ｏを分解して水酸化ナトリューム（ＮａＯＨ）を生成して電解液をアルカリ水にする。従って、陽極からは酸素ガスが、陰極からは陽極と陰極の両方で生成されたＨイオンが水素ガスとなり両者は泡となって水面１２に向かって上昇する。
電解質として、塩素を含まない重曹等のナトリューム化合物を添加した場合は、殺菌力の強い次亜塩素酸などは生成されないが、同様にアルカリイオン水と呼ばれる電解洗浄水が生成される。
【００１６】  陽電極３は電解用として良く知られている貴金属の白金などや導電性ダイヤモンドをチタンなどの基材にコートしたものを用いる。陰電極４にも陽電極３と同じものを用いても良いし、ステンレスや黄銅、チタン等の卑金属を用いても良い。
陽電極３は高価であるので、蓋の部分から電解水の中にまでそのまま延ばすと経済的ではない。そこで、電解をしない部分は無駄になるので、この延長部分は卑金属の電極延長用パイプ６を圧接や溶接等により陽電極３に接続する。しかし、卑金属が電解水の中に入ると陽電極と同じ電位になるので激しく腐食してしまう。たとえこの部分に防水塗料などを塗布してもこの腐食の進行は止めることが出来ない。
本発明ではこの卑金属の延長パイプ６の電解水中に入る部分に熱収縮チューブを被せて腐食を防止する方法を考案した。図１では陰電極も同様な構造としているが、陰電極はこの構造は必ずしも必要ではない。
【００１７】  そして、本発明では従来から使用されている高価なイオン交換膜などの電解膜は用いない。特に、塩素化合物を電解質として添加して殺菌水を得る電解方法には無隔膜式でも、後述するＰＨ調整剤により強力な殺菌力を得られることは確認した。
しかし、塩素を含まないナトリューム化合物を電解質として洗浄用電解水を得る場合には、単純な無隔膜式の電解ではアルカリ度のＰＨは充分に高くならない。
そこで、従来からの電解膜とは異なり、イオンのみでなく溶液も通過させる紙や布製の袋状あるいはパイプ状形態のフィルターの中に陽電極を配置する。こうして陽電極で発生する活性酸素や酸素ガスの気泡が陰電極に還流して水素と再結合する割合を低減させると、電解生成水のＰＨが高くなって洗浄力が増大するとともに、還元水素水を得る場合には酸化還元電位をマイナスに大きくすることが出来る。
効果は減じるものの、陰電極側単独にこのフィルターを配置しても良いが、陰陽の両電極をそれぞれ別のフィルターの中に配置した場合に効果は一番大きくなる。フィルターの材料は、液体と気泡の還流を抑制するものなら何でも良く、紙や布以外に樹脂やセラミックスの多孔質体の筒でもよい。
フィルターは底の無いパイプ状形態でも効果が同じということは、本発明は、両極を密閉して膜で分離する従来の隔膜式の電解とは基本的に異なることをしめしている。
【００１８】  次に、従来の単純な殺菌用電解水の生成と異なり、この生成の前後に特別なＰＨ調整剤を添加して強力な殺菌水を得る本発明の実施方法を述べる。
濃度０．２％前後の食塩水を電解すると、陽極３で生成する活性酸素が、添加した食塩に反応して次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）が生成される。しかし、陰極では水酸化ナトリュームが生成されるので電解液は徐々にアルカリ度のＰＨが高くなる。そうすると、次亜塩素酸は殺菌力が約８０倍も弱い塩素酸（ＣｌＯ）に変化してしまうことが知られている。
この塩素酸は家庭で使用される次亜塩素酸ナトリューム水に多く含まれているもので、漂白力は逆に次亜塩素酸よりは優れているものである。ＰＨ調性をしなければこの電解水は漂白水として使用できる。
従って電解水から強力な殺菌・消臭水を得るには、ＰＨ調性をしてＰＨを下げなくてはならない。しかし、強酸のＰＨ調性剤を加えてＰＨ３以下になると次亜塩素酸は有毒な塩素ガスを発生してしまう。
本発明では、このＰＨ調整剤として、電解前であればエチルアルコールを０．５％程度添加する。或いは同等量のエチルアルコールを含む蒸留酒でも構わない。蒸留酒でなく炭水化物などが予め含まれる醸造酒などであると次亜塩素酸の生成は大きく阻害されてしまう。
電解後のＰＨ調整剤であれば炭酸入り飲料を１０％前後、あるいはワインを３％前後添加する。こうすることにより食品の殺菌に安全とされているＰＨ５からＰＨ７までの微酸性次亜塩素酸の強力殺菌水を得ることが出来る。
なお、炭酸水でもサイダーの様に糖分や炭水化物が混入されているものは、その種類に応じて、電解後に添加した直後では充分な殺菌力が得られるものの、殺菌力の半減期は約１０時間程度と短くなる。純粋な炭酸水などでＰＨ調整した場合には太陽光などを遮蔽すれば半減期は数ヶ月と長くなることも見出している。
【００１９】  次に、本発明による特別な工夫をした、洗浄用電解水を得る方法について説明する。達成性能の目標の第一は１２時間前後の長時間をかけてでも、炭酸ナトリューム溶液のＰＨ１１．２を上回る、ＰＨ１２以上のアルカリ度の高い電解水を生成することにある。この為に陽電極に布製などのフィルター袋や筒などを被せる。
電解洗浄水は別名でアルカリイオン洗浄水と呼ばれている。これはアルカリ度が高いほど油脂などの分解（鹸化）能力が高いが、単純にカセイソータや炭酸水素ナトリューム溶液から同じＰＨにしたもの溶液を作って洗浄しても電解洗浄水ほどの洗浄効果は見られないことを確認した。  この結果から、電解洗浄水の酸化還元電位も洗浄力に関係する要素であると推論することが出来る。酸化還元電位が出来るだけ低くマイナスになること、つまり還元電位としては出来るだけ高く、還元力のある洗浄水を得ることが必要である。本発明による袋などのフィルターはこの酸化還元電位もマイナスに高くすることが出来ることを確認した。
この布製のフィルターは出来るだけ目の細かいものが良く、さらに二重袋とすると効果的である。使い捨てであれば紙袋でも良いし、親水性のある樹脂やセラミックスで細孔を有した筒状のパイプにしても良い。これらの細孔は「特許文献１２」に記載されているような高級な多孔質膜である必要は無く、気泡や水の対流を抑制するだけで充分に効果が得られる。紙や布は「多孔質膜」とは現下の一般的科学的範疇を異にするものであり、本発明の独自性は明白である。
【００２０】  本発明による特別な第二の目標は電解洗浄水の温度を約７０℃以上の高温のアルカリ電解水にすることである。洗浄液の温度が上昇すると油脂などの洗浄効果は大きく上がることは充分に知られている。（「特許文献４」）
本発明者は生成された電解水を電子レンジなどで高温にしてもアルカリ性は低下することなく鹸化能力も強化されることを確認した。高価な食器洗浄機ではヒータなどを用いて電解水などを熱している。
本発明者は電解がそもそも発熱を伴うことに注目した。電解液には温度により大きく変動はするものの等価抵抗があり、オームの法則に基づいて電解電流の二乗と等価抵抗の積で発熱する。この等価抵抗は温度の他に電解質の濃度と電極面積及び電極間の距離で決まる。通常の電解は発熱を減らし効率を重視するので電極間距離は数ｍｍとされる。
本発明では発熱量を電解液の高温化に利用することとし、電極間距離を８ｍｍ以上とすることとした。しかし、２０ｍｍ以上にするとペットボトルには挿入出来なくなり、また、電圧が２４Ｖ以上と高くなって危険があり、添加する電解質の量が必要以上に多くなってしまう。
本発明では、ヒータを用いることなく電解時の発熱のみで高温の電解洗浄水が持続的に得られるように、容器としてペットボトルなどに代えて保温ボトルを採用する方式も考案した。
この際、電解液の温度は大きく変化するので、電源として定電流制御器を使用することが好ましい。こうすれば電解液の等価抵抗が相当に小さくなっても一定の電解電流を継続することが出来る。高温になると共に発熱量も低下して適当な温度で保温されることになる。
【００２１】  最後に、本発明による電解水素水を生成する方法を述べる。水素水は電解時に陰極で生成する水素気泡が水に溶解することで得られる。この水素水の能力は水素の活性度と水素の溶存濃度で決まる。
水素の活性度とは陽極の金属の酸化被膜の厚さで決まることを本発明者は見出している。本発明者は水が電気分解する現象を第一のトンネル現象と命名し、陽極表面のナノサイズの酸化被膜で起きる現象を第二のトンネル現象と命名した。（「特許文献１０，１１」）
白金と言えども表面には約１．８ｎｍの酸化被膜が存在し、そこを電子が飛び越えるトンネル電圧は約１．５Ｖである。これが発明者が命名する第二のトンネル電圧であり、このトンネル電圧が大きいほど陽極で生成する酸素と水素は活性化され、それが活性酸素と活性水素となる。従来の理論では白金の触媒作用と言われ電解の過電圧と言われていたものの正体がこの第二のトンネル電圧であることを見出したがここでは詳述はしない。
陽電極には白金コートの代わりに導電性ダイヤモンドのコートを使用しても良く、こちらの方が酸化被膜は厚く、従って生成される活性水素の活性度も高くなる。本発明者は金属や炭素にはほとんどの場合にナノ酸化被膜が存在すること見出しており、その酸化被膜の膜圧を測定する技術も発明している。（「特許文献１１」）
こうして、陽極に白金コート電極などで得られる水素水は活性水素である。一方、普通の安定水素の還元電位は−４２０ｍＶであることは化学的に明らかにされているが、電解で得られる水素水の還元電位が理論的には最高−１０００ｍＶ程度まで高まるのはこの第二のトンネル電圧の故であることを本発明者は学問的に明らかにした。
【００２２】  生成された電解水の酸化還元電位は、水素個々の酸化還元電位と溶存水素量により測定されるのでこの両者の総合値として理解することが必要である。そして、水素水の必要とする還元力は水素の溶存濃度に大きく依存する。
そして、陽極側で生成される酸化成分は電解質との反応に使われるので、陽極側にフィルターを被せなくても電解水は全体として溶存水素により還元電位は電解時間と共にマイナス側に高くなっていく。
電解質として、食塩などの塩素化合物を用いると次亜塩素酸が同時に生成されるので生体に使用する場合は好ましくない。また、重曹を用いるとアルカリ性が強くなり生体に好ましくない場合もある。酒類を含めて一般の飲料水はＰＨ３からＰＨ８の範囲にあるので、本発明で得る水素水の目標ＰＨはこの範囲とする。
本発明では、水道水にクエン酸と重曹を約半々の量添加して電解することによりこのＰＨ範囲の水素水を生成した。  特記すべきこととしてこの添加電解質としてビタミンＣを用いることも出来る。ビタミンＣは充分に電解質の役割を果たすと共に、生成された電解水素水にはビタミンＣ自体の還元力も同時に含まれるという効果が期待できる。ビタミンＣにさらに重曹を加えても良い。
【実施例１】
【００２３】    図１を用いて電解殺菌水の生成方法と噴霧器付電解水生成器の実施例１について説明する。陽電極３は直径２ｍｍで長さ７５ｍｍのチタン棒に貴金属の白金メッキをしたものを用いる。これを内径２１ｍｍで長さ１０２ｍｍの卑金属の真鍮パイプに７ｍｍ勘合させて圧接により接合する。この接合部も覆う形で長さ１０８ｍｍの熱収縮チューブを被せて収縮させたものを陽電極の支持構造６とする。陽電極部はこれで実質６０ｍｍの長さとなる。陰電極４は白金メッキをしないだけ陽電極とは異なるのみで、陰陽の両電極全体は同じ構造とする。
これらの両電極は間隔を約１５ｍｍとして噴霧用のトリガースプレイヤー２に固定する。電解の容器は３５０ｃｃのペットボトル２を用いる。トリガースプレイヤー２はペットボトル１に固定できるキャップ構造を有しておりペットボトル１と一体にすることが出来る。トリガースプレイヤー２にはＡＣアダプター８からのＤＣ１５Ｖの定電圧電源を取り入れるコネクター４があり、最適な電解質濃度を知るためのＬＥＤ９が取り付けてある。ＡＣアダプター８は過電流に対して出力が断続するなどの自己保護機能を有している。
このＬＥＤ９は電流値検出回路５に接続されており、この両者を含めた電流値識別回路は図２に示す。ＬＥＤ９は赤と青のＬＥＤ１とＬＥＤ２から構成されており両者の発光電圧には図に示すように定格電流では約１Ｖの差がある。ペットボトル１に３５０ｃｃの水道水を入れ、さらに電解質として約０．７ｇの食塩を添加し、この約０．２％の食塩水を電解用原水とする。図１に示すフィルター７は殺菌水生成の場合は用いないが、用いても不都合は無い。【００２４】  ＡＣアダプター８をＡＣ電源に挿入するとまず赤のＬＥＤ１が点灯して電源が供給されたことを知ることが出来る。そして添加した食塩により、図２の電解液の等価抵抗ＲＥが小さくなり電解電流がＲ１を経由して流れる。
本実施例１の場合には、電解電流は水温２０℃で約３５０ｍＡが流れ、青色のＬＥＤ２が赤色に代えて輝くようになる。この状態から電解電流が正常であることを知ることができる。電極の寿命が来ると電流は流れなくなる。
この状態で電解を２時間継続した後の生成水のＰＨと実効塩素濃度（ｐｐｍ）を表１に示す。実効塩素濃度とは殺菌に実効力のある次亜塩素酸の濃度である。
一般的オゾン水の約１０倍濃度の高いアルカリ性の殺菌水になる。また、この成分には塩素酸が多いので漂白効果もありそれを布巾で確認した。【００２５】
【表１】
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【実施例２】
【００２６】    電解後に、ＰＨ調整剤としてクエン酸や穀物酢を加えても良いが、本発明では開発途上国などの家庭でも容易に入手可能で安全なＰＨ調整剤を見出した。
本「実施例１」で生成した電解生成水にそれらを添加したデータを表２に示す。実効塩素濃度を２倍以上高められるものを選定した。
実効塩素濃度の測定は、ヨウ化カリウムを添加してチオ硫酸ナトリュームで滴定する方法を用いている。
一番効果的なものは純粋な炭酸水で実効塩素濃度は４倍にもなり、調整後のＰＨは微酸性であるので使用しやすい強力な殺菌水となる。炭酸水としては炭水化物などを含むサイダーやビール、発泡酒でも良い。また、白ワインは約ＰＨ３と酸性度は高いので添加量は少なくて済むが赤ワインでもほぼ同様である。その他日本酒などの醸造酒も、ＰＨはワインほどではないがその分添加量を増やせば効果的であることを確認した。
特記すべきことは、炭水化物などを含むＰＨ調整剤は殺菌力の半減期が約１０時間と短くなったことである。純粋な炭酸水の場合は遮光ボトルで保存すれば半減期は１ヶ月以上にもなった。
この実施例による実効塩素の実体は次亜塩素酸であり酸化力が極めて強い。従ってこれは消臭剤として活用できるもので、ペットの犬でこの消臭力の強さは確認出来た。【００２７】
【表２】
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【実施例３】
【００２８】    次に、「実施例１」の電解条件で、電解前に本発明によるＰＨ調整剤を添加した実施例を示す。炭水化物や塩分などを含まない純炭酸水を添加してＰＨを予め下げて電解すると実効塩素濃度は約２．４倍になった。
もう少し炭酸水の量を増やせば３倍以上になるので、純炭酸水は電解の前後いずれに添加しても有力なＰＨ調整剤である。炭水化物などが含まれると電解中に反応して実効塩素濃度が低くなってしまうことも判明した。
特記すべきことは、電解前は酸性でなくても、添加しておけば電解中に酸性に転化する材料があるものを見出したことである。それはエチルアルコールである。エチルアルコールが酸に転化するこの反応過程は、醸造酒が発酵が進むとともに酢になるということから推論出来る。
市販の無水エチルアルコールを０．５％程度電解前に添加しておくとＰＨ５程度の微酸性で実効塩素濃度は約３倍以上になった。これは焼酎やウィスキーなどの蒸留酒でもアルコール度数に応じて添加量を増減すれば実効塩素濃度を３倍以上に制御出来ることを確認した。これらの実験の例を表３に示した。【００２９】
【表３】
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【実施例４】
【００３０】  「実施例１−３」は殺菌水生成の実施例であったが、次に、「実施例１」と同じ構造の噴霧器付電解水生成器に特別な工夫をして洗浄水を生成する「実施例４」について説明する。
前記実施例と異なる点は、ペットボトル２の容積を５００ｃｃとし、電極の実効長を１２０ｍｍにして、陽電極に袋フィルターを被せたことである。
袋フィルターは、市販されているポリエステルのサテン布を２枚重ねて縁を熱溶着して１８ｍｍ  ｘ  １３０ｍｍの袋にしたもので、図１の袋状形態のフィルター７になる。
袋フィルターと陽電極間には気泡が上昇する為の適度な空隙があることが好ましく、本実施例では樹脂製の梯子構造を電極に編んでスペーサとした。
そして、電解質として食塩の代わりに重曹を約２ｇ添加して電解する。この電解液は電解に伴いアルカリ度が増して実効抵抗値が下がり電流が大きく増大する。従ってここではＡＣアダプター８には、２４Ｖの電源に定電流制御とタイマー機能を有するものを用いた。
定電流は３２０ｍＡとして電解を継続してそのアルカリ度の時間変化特性を採取したものが図３の洗浄水生成特性グラフである。この時の生成水の還元電位は−６５０ｍＶと強い還元力を示して、単なるアルカリ水とは異なる電解イオン洗浄水が得られた。
この様な電解洗浄水としてはＰＨ１２．５程度のものが売られているが、還元電位を測定すると−７０ｍＶ程度である。還元電位は負電位でその数値が高いいほど良く洗浄できることも油付食器で確認した。また還元電位は保存と共に低下するので、本発明のように電解船浄水は、家庭で生成して直後に使用することが好ましいものである。
この図３のグラフで解る様に、袋のフィルター７が″有″の特性は、アルカリ度の上昇速度が速く、到達ＰＨも高くなる。アルカリ度のＰＨは対数で表示されるので、ＰＨが１．０異なるとアルカリイオン濃度は１０倍も異なるものであり、ＰＨは１２を超えると洗浄力は大きく向上する。さ本発明ではこれを台所で簡単に生成出来るようにした。
また、フィルター７に割り箸の紙袋を用いても実験したところ、紙袋でも１２時間でＰＨ１２以上の目的値になった。また、フィルター７は端を閉じて袋状形態にしても、開放してパイプ状形態にしても効果はほぼ同じであった。
この結果から明らかなように、フィルターや７は電解液の還流を阻害する程度のものであればプラスチック製やセラミック製など様々なものを用いることが出来る。
ＰＨは測定器の特性と対象液の特性により、同じ溶液でも温度により値が少し異なるので、最初に同じ溶液での温度を強制的に変えて、ＰＨ測定値の温度特性を採取してグラフを作り、このグラフの傾斜特性を用いて、採取した特性データのＰＨはすべて２０℃の値に校正している。
【実施例５】
【００３１】  さらに、「実施例４」と基本的には同様であるが、ペットボトルの代わりに３６０ｃｃの保温ボトルを用いた実施例５を示す。保温ボトルには蓋に穴を開け、ペットボトルの口の部分を切り取って下から接着し、ペットボトル様に仕立てて実験に用いた。
重曹を１ｇ添加して電解当初の電流は２００ｍＡで発熱量は約５Ｗであった。電流は時間と共に上昇し数時間後には４６０ｍＡの定電流制御下に入り、１２時間後に温度は９０℃に達した。冷却して測定したＰＨは１１．８で、還元電位は約−２００ｍＶであった。
これで油付食器に噴霧すると実に良い洗浄力を実感することが出来た。
「実施例４」も含めて洗浄水生成の場合は添加する電解質としては重曹に限らずに炭酸ナトリュームの様なナトリューム化合物であれば良い。いずれも初期値は異なるものの到達ＰＨは同様な値となることを確認した。
【実施例６】
【００３２】  次に、「実施例４」の場合と同様な方法により電解水素水を得た例を示す。電解質として重曹０．５ｇにクエン酸０．５ｇを添加した。電解電流は１６０ｍＡしか流れなかったが６時間後にはＰＨは６．３で還元電位が−６７０ｍＶに達し、溶解水素濃度は飽和に匹敵する０．７ｐｐｍに達していた。これは市販されている電解水素水では最も高い部類に属するものである。クエン酸には次亜塩素酸生成を少し抑制する性質もあり、原水が水道水であるにも関わらずこの例では実効塩素成分は検出されなかった。
次にフィルター７の無い「実施例１」の場合と同様にして、電解質としてビタミンＣを２錠（約１０００ｍｇ）を添加した例をしめす。
電解前はＰＨ３．６で酸化還元電位は＋１０ｍＶであった。電解電流７０ｍＡ（２４Ｖ）で２時間の電解後には酸化還元電位は−３８０ｍＶ（ＰＨ３．５）になり、溶存水素濃度は０．７ｐｐｍになっていた。
添加するビタミンＣを５００ｍｇにし、更にＰＨ調整剤及び追加電解質として重曹を０．８ｇ添加して電解した場合には、電解電流は１８０ｍＡに増えて、１時間後には酸化還元電位は−５８０ｍＶ（ＰＨ６．７）で、溶存水素濃度は０．７ｐｐｍになっていた。酸化還元電位はＰＨの値で大きく変わるものの、溶存水素濃度は短時間で飽和値になるなど、飲料用としての効果の研究も今後期待されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】    本発明は、流水型の電解装置と比較しては、それなりの長時間をかけて５００ｃｃ前後の電解機能水を生成するもので、基本的には家庭用として用いる。もちろん自動車のバッテリー電源や太陽光電池でも利用できるので屋外でも使用できる。本発明によるこれらの機能水は、簡便に生成出来るものとして、感染症対策、ペットの消臭、レストランの箸やまな板の殺菌、厨房や食器の洗浄、生体の活性化用飲料の生成など用途は広いものである。
【符号の説明】
【００３４】  １      ペットボトル
２      トリガースプレイヤー（噴霧器）
３      陽電極
４      陰電極
５      熱収縮チューブを被せた卑金属の陰極延長用パイプ
６      熱収縮チューブを被せた卑金属の陽極延長用パイプ
７      袋状形態のフィルター
８      ＡＣアダプター
９      電源コネクター
１０    電流値検出回路
１１    ＬＥＤ表示器
１２    電解液の液面
１３    スプレー用吸引パイプ
１４    ペットボトルに代わる保温ボトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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