水還元機能付き給湯機
【課題】皮膚へのダメージが少ない水を供給する水還元機能付き給湯機を提供する。
【解決手段】貯湯タンク２と、水熱交換器９と、水還元手段１３を設け、水還元手段１３は、１対の電極１５ａ、１５ｂ間を流路１７ｂと流路１７ａに分離する隔膜１６と、流路１７ａ内の湯の流速を加速させるスペーサー１９と、流路１７ｂの出口側に配されたガス抜き手段２０を備え、給湯時に、貯湯タンク２の湯を水還元手段１３に導入すると共に電極１５ａ、１５ｂ間に電圧を印加し、電極反応により酸化還元電位を低下させた湯を出湯させるもので、流路１７ａで生成した水素ガスを微小気泡として電極１５ａの表面に付着した状態で離脱できるため、水素ガスの溶解効率を向上し酸化還元電位を低下させ、また流路１７ｂで生成した酸素ガス、塩素ガスは、電極１５ｂの表面を流れる流速が遅いため気泡径が大きくなり塩素ガスの溶解を減少させ次亜塩素酸イオンを減少できる。
【解決手段】貯湯タンク２と、水熱交換器９と、水還元手段１３を設け、水還元手段１３は、１対の電極１５ａ、１５ｂ間を流路１７ｂと流路１７ａに分離する隔膜１６と、流路１７ａ内の湯の流速を加速させるスペーサー１９と、流路１７ｂの出口側に配されたガス抜き手段２０を備え、給湯時に、貯湯タンク２の湯を水還元手段１３に導入すると共に電極１５ａ、１５ｂ間に電圧を印加し、電極反応により酸化還元電位を低下させた湯を出湯させるもので、流路１７ａで生成した水素ガスを微小気泡として電極１５ａの表面に付着した状態で離脱できるため、水素ガスの溶解効率を向上し酸化還元電位を低下させ、また流路１７ｂで生成した酸素ガス、塩素ガスは、電極１５ｂの表面を流れる流速が遅いため気泡径が大きくなり塩素ガスの溶解を減少させ次亜塩素酸イオンを減少できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用の電気温水器やヒートポンプ給湯機等の水還元機能付き給湯機に関するものである。
【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。この酸化力により、皮膚は、酸化のダメージをうけ劣化していく。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。
【０００３】
酸化のダメージから皮膚を守り、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、電極間に電圧を印加し、水の電気分解により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。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された水素ガスボンベから水素ガスを供給する方法は、水素ガスボンベの貯蔵場所やボンベの交換が必要となり、家庭用給湯機の水素ガス発生手段としては不向きであるという課題があった。
【０００５】
また、上記特許文献２に記載された炭素電極を用いて水を電気分解する方法においても、水電気分解の電極として用いるには、炭素電極は、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った。
【０００６】
図５は、上記特許文献３に記載された、水の電気分解により水素ガスを発生させる従来の水還元装置の構成図を示すものである。従来の水還元装置は、浴室もしくは浴室近傍に設置し、浴用水を汲み上げ循環して処理するものである。
【０００７】
浴用水１０１を浴槽１０２に供給する供給路を備えた供給手段として、フィルタ１０３、循環路１０４ａ、循環ポンプ１０５、循環路１０４ｂ、循環路１０４ｃ、流量センサ１０６、循環路１０４ｄとを備え、循環路１０４ｂと循環路１０４ｃとの間に、電解槽１０７を備えている。
【０００８】
１０８ａおよび１０８ｂは、浴用水１０１の流れ方向を示している。電解槽１０７は、電極を備えた無隔膜電解槽および電極間を隔膜で分離した有隔膜電解槽のいずれを用いてもよく、電極間に直流電圧を印加することで、水の電気分解により水素ガスを発生させ、酸化還元電位を低下させた浴用水１０１を得るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】特開２００４−２０２４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献３に記載された従来の水還元装置の構成では、循環ポンプ
１０５により浴用水１０１を汲み上げるため、フィルタ１０３が、毛髪やゴミ詰まりを起こすという課題や、フィルタ１０３では除去しきれない垢や皮膚片などの有機物が、電解槽１０７に流入し、電解槽１０７が不衛生になるという課題があった。
【００１１】
さらに、浴用水１０１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。
【００１２】
上記課題を解決するため、従来の水還元装置を給湯機に設けた場合には、溶解しきれなかった気泡が、給湯機から屋内の給湯箇所への配管内デッドスペースに溜まり、気泡溜まりが発生することで、運転時にポンプのエア噛みや騒音が発生するという課題があった。
【００１３】
さらに電極間に直流電圧を印加した場合、水の電気分解により、陰極側では、水中の陽イオンが還元され水素ガスが発生するが、それと共に、陽極側では、水中の陰イオンが酸化され、塩素ガスや酸素ガスが発生し、発生した塩素ガスが溶解することで次亜塩素酸イオンなどが水中に発生する。
【００１４】
塩素ガスや次亜塩素酸イオンは、酸化力が高く皮膚にダメージを与えるため、活性炭や亜硫酸ナトリウムなどの塩素消費剤が必要になり、塩素消費剤の補給や交換が必要になるという課題があった。
【００１５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、薬剤補給や交換の必要がなく簡易な構成で給湯機への組込みを図り、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、肌にやさしい水を供給することができる水還元機能付き給湯機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】
【００１６】
前記従来の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、貯湯タンクと、水加熱手段と、水還元手段を設け、前記水還元手段は、１対の電極と、前記電極間を陽極室と陰極室に分離形成する隔膜と、前記電極間に電圧を印加する電源と、前記陰極室を流れる湯の流速を加速させる流速変換手段と、前記陽極室の出口側に配されたガス抜き手段とを備え、給湯時に、前記貯湯タンクからの湯を前記水還元手段に導入するとともに前記電極間に電圧を印加し、電極反応により酸化還元電位を低下させた湯を出湯させるようにしたもので、電極間に直流電圧が印加されることで、陰極を設けた陰極室では電極の還元反応により水中の陽イオンが還元され水素ガスが発生するとともに、陽極を設けた陽極室では、電極の酸化反応により水中の陰イオンが酸化され塩素ガスや酸素ガスなどが発生する。
【００１７】
電極反応で生成するガスは、発生初期は極微小気泡として電極表面に付着しているが、電極反応が進むにつれて気泡は成長し隣接する気泡との合体などにより気泡径が大きくなり電極表面から離脱するため、電極表面を流れる流速が速いと気泡径が小さな状態で電極表面から離脱し、電極表面を流れる流速が遅くなると、気泡が成長し気泡径が大きくなることが知られている。
【００１８】
流速変換手段により陰極室を流れる湯の流速を加速させ陰極室の電極還元反応で生成した水素ガスが、微小気泡として電極表面に付着した状態で電極表面から離脱させることができるため、水素ガスの溶解効率を向上することができ、酸化還元電位を低下させた湯を出湯することが出来る。陽極室では電極酸化反応で生成した酸素ガスや塩素ガスは電極表面を流れる流速が遅いため気泡径が大きくなり、大きな気泡として湯と接触するため塩素
ガスの溶解を減少させ、さらに、陽極室出口側に設けたガス抜き手段により、陽極室で生成した塩素ガスや酸素ガスを除去することができるため、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。
【００１９】
このように、陰極室に湯の流速を加速させる流速変換手段を設けることで、陰極室で生成した還元性の高い水素ガスを効率良く溶解することができるとともに、陽極室で生成した酸化性のある塩素ガスや酸素ガスは、気泡径が大きくなり溶解を少なくすると共に生成したガスはガス抜き手段により除去することで、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。そのため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肌にやさしい水を供給することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の水還元機能付き給湯機は、薬剤補給や交換の必要がなく簡易な構成で給湯機への組込みを図り、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、肌にやさしい水を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】同水還元機能付き給湯機のスペーサーの構成図
【図３】本発明の第２の実施の形態における水還元機能付き給湯機のスペーサーの構成図
【図４】本発明の第３の実施の形態における水還元機能付き給湯機の水還元手段の断面図
【図５】従来の水還元装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の発明は、貯湯タンクと、水加熱手段と、水還元手段を設け、前記水還元手段は、１対の電極と、前記電極間を陽極室と陰極室に分離形成する隔膜と、前記電極間に電圧を印加する電源と、前記陰極室を流れる湯の流速を加速させる流速変換手段と、前記陽極室の出口側に配されたガス抜き手段を備え、給湯時に、前記貯湯タンクからの湯を前記水還元手段に導入するとともに前記電極間に電圧を印加し、電極反応により酸化還元電位を低下させた湯を出湯させるようにしたもので、電極間に直流電圧が印加されることで、陰極を設けた陰極室では電極の還元反応により水中の陽イオンが還元され水素ガスが発生するとともに、陽極を設けた陽極室では、電極の酸化反応により水中の陰イオンが酸化され塩素ガスや酸素ガスなどが発生する。
【００２３】
電極反応で生成するガスは、発生初期は極微小気泡として電極表面に付着しているが、電極反応が進むにつれて気泡は成長し隣接する気泡との合体などにより気泡径が大きくなり電極表面から離脱するため、電極表面を流れる流速が速いと気泡径が小さな状態で電極表面から離脱し、電極表面を流れる流速が遅くなると、気泡が成長し気泡径が大きくなることが知られている。
【００２４】
流速変換手段により陰極室を流れる湯の流速を加速させ陰極室の電極還元反応で生成した水素ガスが微小気泡として電極表面に付着した状態で電極表面から離脱させることができるため、水素ガスの溶解効率を向上することができ、酸化還元電位を低下させた湯を出湯することが出来る。陽極室では電極酸化反応で生成した酸素ガスや塩素ガスは電極表面を流れる流速が遅いため気泡径が大きくなり、大きな気泡として湯と接触するため塩素ガスの溶解を減少させ、さらに、陽極室出口側に設けたガス抜き手段により、陽極室で生成した塩素ガスや酸素ガスを除去することができるため、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。
【００２５】
このように、陰極室に湯の流速を加速させる流速変換手段を設けることで、陰極室で生成した還元性の高い水素ガスを効率良く溶解することができるとともに、陽極室で生成した酸化性のある塩素ガスや酸素ガスは、気泡径が大きくなり溶解を少なくすると共に生成したガスはガス抜き手段により除去することで、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。そのため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肌にやさしい水を供給することができる。
【００２６】
第２の発明は、特に、第１の発明の流速変換手段を、流路を形成するスペーサーで形成したもので、流速の加速を流路断面積の変化により実現することができ陰極室を流れる湯の流速を加速することができ、装置の小型化を図ると共に、電極還元反応で生成した水素ガスが微小気泡として電極表面に付着した状態で電極表面から離脱させることができる。
【００２７】
第３の発明は、特に、第２の発明のスペーサーは、流路の下流側に向かって流路断面が連続的ないしは断続的に狭くなる構成としたもので、水素ガスの溶解がしにくい下流に行くにしたがって連続的もしくは断続的に流速が速くなり、効果的に水素ガスを溶解することができるとともに、全域の流路を狭くするよりも流路の圧力損失を少なくすることができる。
【００２８】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の電極を、マグネシウムもしくはマグネシウム合金で構成したもので、電極還元反応で生成した水素ガスのみでなく、電極マグネシウムないしはマグネシウム合金の水との反応により水の酸化還元電位を低下させることができ、さらに酸化還元電位の低い水を供給することが出来る。
【００２９】
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。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における水還元機能付き給湯機の構成図、図２は、同水還元機能付き給湯機のスペーサーの構成図である。
【００３１】
図１において、本実施の形態における水還元機能付き給湯機の貯湯ユニット１には、原水と沸き上げられた湯を貯留する貯湯タンク２が設置されている。貯湯タンク２の下部には、水道水から原水を貯湯タンク２へ供給する給水配管３が開口して接続されて設けられている。
【００３２】
また、貯湯タンク２の下部及び上部には流水配管４が開口して接続されており、貯湯タンク２の水を、沸き上げポンプ５によってヒートポンプユニット６に送り、そこで沸き上げた湯を、貯湯タンク２の上部から供給するように構成されている。さらに、貯湯タンク２の上部には、給湯配管７が開口して接続されており、沸き上げられて貯湯タンク２の上部に存在する湯を風呂（図示せず）等へ供給する。
【００３３】
ヒートポンプユニット６内には、圧縮機８と、水加熱手段である水熱交換器９と、外気の熱を吸熱する空気熱交換器１０が冷媒配管１１で接続されて構成されＣＯ２等の冷媒を用いたヒートポンプサイクル１２を内蔵している。
【００３４】
貯湯ユニット１の貯湯タンク２の下部から出た流水配管４は、ヒートポンプユニット６内の水熱交換器９に導入され、水熱交換器９で加熱された湯が、貯湯タンク２の上部へ戻されるように接続されている。１３は、水還元手段で、貯湯タンク２の上部の給湯配管７に接続されている。
【００３５】
水還元手段１３は、ケーシング１４内に、１対の電極１５ａ、１５ｂが両端に設けられている。電極１５ａ、１５ｂ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したものであり、電極の耐消耗性を確保している。電極１５ａ、１５ｂの間には、隔膜１６は、流路１７ａ、１７ｂの間に設けられている。電極１５ａ、１５ｂには、直流電源１８により、電極１５ａを陰極として直流電圧を印加する構成となっており、隔膜１６で分離された電極１５ａ側の流路１７ａには、流路１７ａを流れる水の流速を加速する流速変換手段として流路を形成するスペーサー１９を備え、隔膜１６で分離された電極１５ｂ側の流路１７ｂの出口側には、ガス抜き手段２０が備えられている。
【００３６】
以上のように、本実施の形態では、流路１７ａが陰極室を、流路１７ｂが陽極室をそれぞれ構成している。
【００３７】
図２において、流速変換手段であるスペーサー１９は、流路１７ａの流路断面積が流路１７ｂの断面積よりも狭くなるように蛇行流路を形成するものであり、流路１７ａ内に気泡溜まりが形成しないよう傾斜をつけた構成としている。
【００３８】
以上のように構成された本実施の形態における水還元機能付き給湯機について、以下その動作、作用について説明する。
【００３９】
まず、給水配管３を通じて、貯湯ユニット１の貯湯タンク２へ原水が供給される。通常、ヒートポンプ給湯機の沸き上げは、電気代の安価な深夜電力の時間帯を通じて行われる。深夜電力の開始時刻になると、沸き上げポンプ５によって、貯湯タンク２内の原水が流水配管４を通じてヒートポンプユニット６の水熱交換器９に流入する。ヒートポンプサイクル１２において、圧縮機８の運転により水熱交換器９内の冷媒が蒸発し外気の熱を吸熱する。そして、冷媒配管１１を通じて外気を吸熱した冷媒が、高圧に圧縮され水熱交換器９で放熱される。この熱により水熱交換器９内の水が加熱されて原水が沸き上げられる。
【００４０】
そして、この水熱交換器９で沸き上げられた湯が、流水配管４を通じて貯湯タンク２の上部から導入され、使用者が風呂（図示せず）などにおいて湯を使用する時は、貯湯タンク２に溜められた上層の湯が風呂の浴槽へ供給される。
【００４１】
このとき、貯湯タンク２からの湯は、給湯配管７を通じて水還元手段１３に流入するとともに、直流電源１８により、電極１５ａ、１５ｂ間に直流電圧が印加される。このとき、陰極となる電極１５ａでは、電極還元反応で水素ガスが発生し、陽極となる電極１５ｂでは、電極酸化反応により酸素ガスと塩素ガスが発生する。
【００４２】
電極１５ａ側の流路１７ａには、スペーサー１９を備えているため、流路１７ａを流れる湯の流速は加速され、電極１５ａで発生した水素ガスが、微小気泡として電極１５ａの表面に付着した状態で電極１５ａ表面から離脱させられ、効率良く湯に溶解される。電極１５ｂ側の流路１７ｂでは、電極１５ｂの表面を流れる流速が遅いため、生成したガスの気泡径は大きくなり、大きな気泡として湯と接触するため、酸素ガスおよび塩素ガスは溶解しきれず、流路１７ｂの出口側に設けたガス抜き手段２０から排出される。そのため、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態における水還元機能付き給湯機によれば、陰極となる電極１５ａ側の流路１７ａに湯の流速を加速させるスペーサー１９を設けることで、電極１５ａで生成した還元性の高い水素ガスを効率良く溶解することができるとともに、電極１５ｂで生成した酸化性のある塩素ガスや酸素ガスは、気泡径が大きくなり溶解を少なくする
と共に生成したガスは、ガス抜き手段２０により排出することで、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。そのため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肌にやさしい水を供給することができる。
【００４４】
さらに、流速変換手段を、流路を形成するスペーサー１９としたことで、流速の加速を流路断面積の変化により実現することができ、流路１７ａを流れる湯の流速を加速することができ、装置の小型化を図ることができる。
【００４５】
尚、本実施の形態において、水加熱手段として、ヒートポンプサイクル１２を用いた水熱交換器９による方法を説明したが、ヒーター加熱あるいはガス加熱により水加熱する方式を適用しても同様の効果が得られる。
【００４６】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における水還元機能付き給湯機のスペーサーの構成図である。なお、上記実施の形態における水還元機能付き給湯機と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態における水還元機能付き給湯機の流路変換手段であるスペーサー１９は、図３に示すように、蛇行流路の断面積が、流路１７ａの下流側に向かって次第に狭くなるように、ピッチ間隔が下流側に向かって狭くなるように構成したもので、他の構成は、上記実施の形態１における水還元機能付き給湯機と同一である。
【００４８】
以上のように構成された本実施の形態における水還元機能付き給湯機の流速変換手段を用いた水還元手段１３について、以下その動作について説明する。
【００４９】
使用者が、風呂（図示せず）などにおいて湯を使用する時は、貯湯タンク２に溜められた上層の湯が風呂の浴槽へ供給され、貯湯タンク２からの湯は、給湯配管７を通じて、水還元手段１３に流入するとともに、直流電源１８により電極１５ａ、１５ｂ間に直流電圧が印加される。
【００５０】
このとき、陰極となる電極１５ａでは、電極還元反応で水素ガスが発生し、陽極となる電極１５ｂでは、電極酸化反応により酸素ガスと塩素ガスが発生する。電極１５ａ側の流路１７ａには、スペーサー１９を備えているため、流路１７ａを流れる湯の流速は、加速され、電極１５ａで発生した水素ガスが微小気泡として電極１５ａの表面に付着した状態で電極１５ａの表面から離脱させられ、効率良く湯に溶解される。
【００５１】
電極１５ａから発生する水素ガスは、流れた電流に比例し、電極１５ａの電流密度は、一定であるため、電極１５ａの表面に付着する水素ガスの気泡量も、流路１７ａの上流下流にかかわらず一定であるが、流路１７ａの下流側では、すでに上流側の水素ガスが溶解しているため水素ガスの溶解がしにくくなっている。
【００５２】
しかしながら、本実施の形態の流路変換手段であるスペーサー１９は、流路の下流側に向かって、流路断面が連続的ないしは断続的に狭くなる構成になっているので、下流側にいくに従って流速が速くなり、水素ガスの気泡径が小さい状態で溶解させることができ、溶解効率を高めることが出来る。
【００５３】
このように、本実施の形態では、流路１７ａの下流側に向かって流路断面が連続的ないしは断続的に狭くなる構成としたもので、そのため水素ガスの溶解がしにくい下流に行くにしたがって連続的もしくは断続的に流速が速くなり、効率的に水素ガスを溶解することができる。
【００５４】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における水還元機能付き給湯機の水還元手段の断面図である。なお、上記実施の形態における水還元機能付き給湯機と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
図４において、本実施の形態における水還元機能付き給湯機の水還元手段１３は、円筒状のケーシング１４内に、１対の電極２２ａ、２２ｂが設けられている。直流電源１８により、陰極として直流電圧が印加される電極２２ａは、円筒形状としケーシング１４内の外周部に設けられ、陽極となる電極２２ｂは、円柱形状とし、ケーシング１４内の中心に設けられている。
【００５６】
電極２２ａは、マグネシウムないしはマグネシウム合金であり、電極２２ｂ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したものである。
【００５７】
電極２２ａ、２２ｂの間には、隔膜２３が流路２４ａ（陰極室）、２４ｂ（陽極室）を挟んで設けられている。隔膜２３で分離された電極２２ａ側の流路２４ａには、流路２４ａを流れる水の流速を加速する流速変換手段として、流路を螺旋状に形成するコイル２５が設けられている。ここで流路２４ａを螺旋状に形成するコイル２５は、コイル２５のピッチ間２６を構成する流路断面積が、流路２４ｂと電極２２ｂとの間に構成された略ドーナツ状の流路の断面積より狭くなるようなピッチで旋回させるようにしている。
【００５８】
以上のように構成された本実施の形態における水還元機能付き給湯機の流速変換手段を用いた水還元手段１３について、以下その動作について説明する。
【００５９】
使用者が風呂（図示せず）などにおいて湯を使用する時は、貯湯タンク２に溜められた上層の湯が風呂の浴槽へ供給され、貯湯タンク２からの湯は、流水配管４を通じて水還元手段１３に流入するとともに、直流電源１８により電極２２ａ、２２ｂ間に直流電圧が印加される。このとき、陰極となる電極２２ａでは、電極還元反応で水素ガスが発生し、陽極となる電極２２ｂでは、電極酸化反応により酸素ガスと塩素ガスが発生する。
【００６０】
電極２２ａ側の流路２４ａには、流路断面積を狭くするコイル２５を備えているため、流路２４ａを流れる湯の流速は加速され、電極２２ａで発生した水素ガスが微小気泡として電極２２ａの表面に付着した状態で電極２２ａの表面から離脱させられ、効率良く湯に溶解される。
【００６１】
電極２２ｂ側の流路２４ｂでは、電極２２ｂの表面を流れる流速が遅いため生成したガスの気泡径は大きくなり、大きな気泡として湯と接触するため、酸素ガスおよび塩素ガスは溶解しきれず、流路２４ｂの出口側に設けたガス抜き手段２０から排出される。そのため、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。
【００６２】
さらに電極２２ａは、マグネシウムもしくはマグネシウム合金で形成されているため、電極２２ａが水に浸漬することで、マグネシウムが水と反応して水素ガスを発生する。このように電極還元反応で生成した水素ガスのみでなく、電極マグネシウムないしはマグネシウム合金の水との反応により水の酸化還元電位を低下させることができ、さらに酸化還元電位の低い水を供給することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明にかかる水還元機能付き給湯機は、薬剤補給や交換の必要がなく
簡易な構成で給湯機への組込みを図り、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、肌にやさしい水を供給することができるので、ガス給湯機や電気温水機の用途にも広く適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１ 貯湯ユニット
２ 貯湯タンク
３ 給水配管
４ 流水配管
５ 沸き上げポンプ
６ ヒートポンプユニット
７ 給湯配管
８ 圧縮機
９ 水熱交換器（水加熱手段）
１０ 空気熱交換器
１１ 冷媒配管
１２ ヒートポンプサイクル
１３ 水還元手段
１４ ケーシング
１５ａ、１５ｂ、２２ａ、２２ｂ 電極
１６、２３ 隔膜
１７ａ、２４ａ 流路（陰極室）
１７ｂ、２４ｂ 流路（陽極室）
１８ 直流電源（電源）
１９ スペーサー（流速変換手段）
２０ ガス抜き手段
２５ コイル（流速変換手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用の電気温水器やヒートポンプ給湯機等の水還元機能付き給湯機に関するものである。
【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。この酸化力により、皮膚は、酸化のダメージをうけ劣化していく。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。
【０００３】
酸化のダメージから皮膚を守り、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、電極間に電圧を印加し、水の電気分解により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。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された水素ガスボンベから水素ガスを供給する方法は、水素ガスボンベの貯蔵場所やボンベの交換が必要となり、家庭用給湯機の水素ガス発生手段としては不向きであるという課題があった。
【０００５】
また、上記特許文献２に記載された炭素電極を用いて水を電気分解する方法においても、水電気分解の電極として用いるには、炭素電極は、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った。
【０００６】
図５は、上記特許文献３に記載された、水の電気分解により水素ガスを発生させる従来の水還元装置の構成図を示すものである。従来の水還元装置は、浴室もしくは浴室近傍に設置し、浴用水を汲み上げ循環して処理するものである。
【０００７】
浴用水１０１を浴槽１０２に供給する供給路を備えた供給手段として、フィルタ１０３、循環路１０４ａ、循環ポンプ１０５、循環路１０４ｂ、循環路１０４ｃ、流量センサ１０６、循環路１０４ｄとを備え、循環路１０４ｂと循環路１０４ｃとの間に、電解槽１０７を備えている。
【０００８】
１０８ａおよび１０８ｂは、浴用水１０１の流れ方向を示している。電解槽１０７は、電極を備えた無隔膜電解槽および電極間を隔膜で分離した有隔膜電解槽のいずれを用いてもよく、電極間に直流電圧を印加することで、水の電気分解により水素ガスを発生させ、酸化還元電位を低下させた浴用水１０１を得るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】特開２００４−２０２４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献３に記載された従来の水還元装置の構成では、循環ポンプ
１０５により浴用水１０１を汲み上げるため、フィルタ１０３が、毛髪やゴミ詰まりを起こすという課題や、フィルタ１０３では除去しきれない垢や皮膚片などの有機物が、電解槽１０７に流入し、電解槽１０７が不衛生になるという課題があった。
【００１１】
さらに、浴用水１０１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。
【００１２】
上記課題を解決するため、従来の水還元装置を給湯機に設けた場合には、溶解しきれなかった気泡が、給湯機から屋内の給湯箇所への配管内デッドスペースに溜まり、気泡溜まりが発生することで、運転時にポンプのエア噛みや騒音が発生するという課題があった。
【００１３】
さらに電極間に直流電圧を印加した場合、水の電気分解により、陰極側では、水中の陽イオンが還元され水素ガスが発生するが、それと共に、陽極側では、水中の陰イオンが酸化され、塩素ガスや酸素ガスが発生し、発生した塩素ガスが溶解することで次亜塩素酸イオンなどが水中に発生する。
【００１４】
塩素ガスや次亜塩素酸イオンは、酸化力が高く皮膚にダメージを与えるため、活性炭や亜硫酸ナトリウムなどの塩素消費剤が必要になり、塩素消費剤の補給や交換が必要になるという課題があった。
【００１５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、薬剤補給や交換の必要がなく簡易な構成で給湯機への組込みを図り、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、肌にやさしい水を供給することができる水還元機能付き給湯機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】
【００１６】
前記従来の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、貯湯タンクと、水加熱手段と、水還元手段を設け、前記水還元手段は、１対の電極と、前記電極間を陽極室と陰極室に分離形成する隔膜と、前記電極間に電圧を印加する電源と、前記陰極室を流れる湯の流速を加速させる流速変換手段と、前記陽極室の出口側に配されたガス抜き手段とを備え、給湯時に、前記貯湯タンクからの湯を前記水還元手段に導入するとともに前記電極間に電圧を印加し、電極反応により酸化還元電位を低下させた湯を出湯させるようにしたもので、電極間に直流電圧が印加されることで、陰極を設けた陰極室では電極の還元反応により水中の陽イオンが還元され水素ガスが発生するとともに、陽極を設けた陽極室では、電極の酸化反応により水中の陰イオンが酸化され塩素ガスや酸素ガスなどが発生する。
【００１７】
電極反応で生成するガスは、発生初期は極微小気泡として電極表面に付着しているが、電極反応が進むにつれて気泡は成長し隣接する気泡との合体などにより気泡径が大きくなり電極表面から離脱するため、電極表面を流れる流速が速いと気泡径が小さな状態で電極表面から離脱し、電極表面を流れる流速が遅くなると、気泡が成長し気泡径が大きくなることが知られている。
【００１８】
流速変換手段により陰極室を流れる湯の流速を加速させ陰極室の電極還元反応で生成した水素ガスが、微小気泡として電極表面に付着した状態で電極表面から離脱させることができるため、水素ガスの溶解効率を向上することができ、酸化還元電位を低下させた湯を出湯することが出来る。陽極室では電極酸化反応で生成した酸素ガスや塩素ガスは電極表面を流れる流速が遅いため気泡径が大きくなり、大きな気泡として湯と接触するため塩素
ガスの溶解を減少させ、さらに、陽極室出口側に設けたガス抜き手段により、陽極室で生成した塩素ガスや酸素ガスを除去することができるため、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。
【００１９】
このように、陰極室に湯の流速を加速させる流速変換手段を設けることで、陰極室で生成した還元性の高い水素ガスを効率良く溶解することができるとともに、陽極室で生成した酸化性のある塩素ガスや酸素ガスは、気泡径が大きくなり溶解を少なくすると共に生成したガスはガス抜き手段により除去することで、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。そのため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肌にやさしい水を供給することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の水還元機能付き給湯機は、薬剤補給や交換の必要がなく簡易な構成で給湯機への組込みを図り、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、肌にやさしい水を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】同水還元機能付き給湯機のスペーサーの構成図
【図３】本発明の第２の実施の形態における水還元機能付き給湯機のスペーサーの構成図
【図４】本発明の第３の実施の形態における水還元機能付き給湯機の水還元手段の断面図
【図５】従来の水還元装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の発明は、貯湯タンクと、水加熱手段と、水還元手段を設け、前記水還元手段は、１対の電極と、前記電極間を陽極室と陰極室に分離形成する隔膜と、前記電極間に電圧を印加する電源と、前記陰極室を流れる湯の流速を加速させる流速変換手段と、前記陽極室の出口側に配されたガス抜き手段を備え、給湯時に、前記貯湯タンクからの湯を前記水還元手段に導入するとともに前記電極間に電圧を印加し、電極反応により酸化還元電位を低下させた湯を出湯させるようにしたもので、電極間に直流電圧が印加されることで、陰極を設けた陰極室では電極の還元反応により水中の陽イオンが還元され水素ガスが発生するとともに、陽極を設けた陽極室では、電極の酸化反応により水中の陰イオンが酸化され塩素ガスや酸素ガスなどが発生する。
【００２３】
電極反応で生成するガスは、発生初期は極微小気泡として電極表面に付着しているが、電極反応が進むにつれて気泡は成長し隣接する気泡との合体などにより気泡径が大きくなり電極表面から離脱するため、電極表面を流れる流速が速いと気泡径が小さな状態で電極表面から離脱し、電極表面を流れる流速が遅くなると、気泡が成長し気泡径が大きくなることが知られている。
【００２４】
流速変換手段により陰極室を流れる湯の流速を加速させ陰極室の電極還元反応で生成した水素ガスが微小気泡として電極表面に付着した状態で電極表面から離脱させることができるため、水素ガスの溶解効率を向上することができ、酸化還元電位を低下させた湯を出湯することが出来る。陽極室では電極酸化反応で生成した酸素ガスや塩素ガスは電極表面を流れる流速が遅いため気泡径が大きくなり、大きな気泡として湯と接触するため塩素ガスの溶解を減少させ、さらに、陽極室出口側に設けたガス抜き手段により、陽極室で生成した塩素ガスや酸素ガスを除去することができるため、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。
【００２５】
このように、陰極室に湯の流速を加速させる流速変換手段を設けることで、陰極室で生成した還元性の高い水素ガスを効率良く溶解することができるとともに、陽極室で生成した酸化性のある塩素ガスや酸素ガスは、気泡径が大きくなり溶解を少なくすると共に生成したガスはガス抜き手段により除去することで、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。そのため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肌にやさしい水を供給することができる。
【００２６】
第２の発明は、特に、第１の発明の流速変換手段を、流路を形成するスペーサーで形成したもので、流速の加速を流路断面積の変化により実現することができ陰極室を流れる湯の流速を加速することができ、装置の小型化を図ると共に、電極還元反応で生成した水素ガスが微小気泡として電極表面に付着した状態で電極表面から離脱させることができる。
【００２７】
第３の発明は、特に、第２の発明のスペーサーは、流路の下流側に向かって流路断面が連続的ないしは断続的に狭くなる構成としたもので、水素ガスの溶解がしにくい下流に行くにしたがって連続的もしくは断続的に流速が速くなり、効果的に水素ガスを溶解することができるとともに、全域の流路を狭くするよりも流路の圧力損失を少なくすることができる。
【００２８】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の電極を、マグネシウムもしくはマグネシウム合金で構成したもので、電極還元反応で生成した水素ガスのみでなく、電極マグネシウムないしはマグネシウム合金の水との反応により水の酸化還元電位を低下させることができ、さらに酸化還元電位の低い水を供給することが出来る。
【００２９】
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。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における水還元機能付き給湯機の構成図、図２は、同水還元機能付き給湯機のスペーサーの構成図である。
【００３１】
図１において、本実施の形態における水還元機能付き給湯機の貯湯ユニット１には、原水と沸き上げられた湯を貯留する貯湯タンク２が設置されている。貯湯タンク２の下部には、水道水から原水を貯湯タンク２へ供給する給水配管３が開口して接続されて設けられている。
【００３２】
また、貯湯タンク２の下部及び上部には流水配管４が開口して接続されており、貯湯タンク２の水を、沸き上げポンプ５によってヒートポンプユニット６に送り、そこで沸き上げた湯を、貯湯タンク２の上部から供給するように構成されている。さらに、貯湯タンク２の上部には、給湯配管７が開口して接続されており、沸き上げられて貯湯タンク２の上部に存在する湯を風呂（図示せず）等へ供給する。
【００３３】
ヒートポンプユニット６内には、圧縮機８と、水加熱手段である水熱交換器９と、外気の熱を吸熱する空気熱交換器１０が冷媒配管１１で接続されて構成されＣＯ２等の冷媒を用いたヒートポンプサイクル１２を内蔵している。
【００３４】
貯湯ユニット１の貯湯タンク２の下部から出た流水配管４は、ヒートポンプユニット６内の水熱交換器９に導入され、水熱交換器９で加熱された湯が、貯湯タンク２の上部へ戻されるように接続されている。１３は、水還元手段で、貯湯タンク２の上部の給湯配管７に接続されている。
【００３５】
水還元手段１３は、ケーシング１４内に、１対の電極１５ａ、１５ｂが両端に設けられている。電極１５ａ、１５ｂ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したものであり、電極の耐消耗性を確保している。電極１５ａ、１５ｂの間には、隔膜１６は、流路１７ａ、１７ｂの間に設けられている。電極１５ａ、１５ｂには、直流電源１８により、電極１５ａを陰極として直流電圧を印加する構成となっており、隔膜１６で分離された電極１５ａ側の流路１７ａには、流路１７ａを流れる水の流速を加速する流速変換手段として流路を形成するスペーサー１９を備え、隔膜１６で分離された電極１５ｂ側の流路１７ｂの出口側には、ガス抜き手段２０が備えられている。
【００３６】
以上のように、本実施の形態では、流路１７ａが陰極室を、流路１７ｂが陽極室をそれぞれ構成している。
【００３７】
図２において、流速変換手段であるスペーサー１９は、流路１７ａの流路断面積が流路１７ｂの断面積よりも狭くなるように蛇行流路を形成するものであり、流路１７ａ内に気泡溜まりが形成しないよう傾斜をつけた構成としている。
【００３８】
以上のように構成された本実施の形態における水還元機能付き給湯機について、以下その動作、作用について説明する。
【００３９】
まず、給水配管３を通じて、貯湯ユニット１の貯湯タンク２へ原水が供給される。通常、ヒートポンプ給湯機の沸き上げは、電気代の安価な深夜電力の時間帯を通じて行われる。深夜電力の開始時刻になると、沸き上げポンプ５によって、貯湯タンク２内の原水が流水配管４を通じてヒートポンプユニット６の水熱交換器９に流入する。ヒートポンプサイクル１２において、圧縮機８の運転により水熱交換器９内の冷媒が蒸発し外気の熱を吸熱する。そして、冷媒配管１１を通じて外気を吸熱した冷媒が、高圧に圧縮され水熱交換器９で放熱される。この熱により水熱交換器９内の水が加熱されて原水が沸き上げられる。
【００４０】
そして、この水熱交換器９で沸き上げられた湯が、流水配管４を通じて貯湯タンク２の上部から導入され、使用者が風呂（図示せず）などにおいて湯を使用する時は、貯湯タンク２に溜められた上層の湯が風呂の浴槽へ供給される。
【００４１】
このとき、貯湯タンク２からの湯は、給湯配管７を通じて水還元手段１３に流入するとともに、直流電源１８により、電極１５ａ、１５ｂ間に直流電圧が印加される。このとき、陰極となる電極１５ａでは、電極還元反応で水素ガスが発生し、陽極となる電極１５ｂでは、電極酸化反応により酸素ガスと塩素ガスが発生する。
【００４２】
電極１５ａ側の流路１７ａには、スペーサー１９を備えているため、流路１７ａを流れる湯の流速は加速され、電極１５ａで発生した水素ガスが、微小気泡として電極１５ａの表面に付着した状態で電極１５ａ表面から離脱させられ、効率良く湯に溶解される。電極１５ｂ側の流路１７ｂでは、電極１５ｂの表面を流れる流速が遅いため、生成したガスの気泡径は大きくなり、大きな気泡として湯と接触するため、酸素ガスおよび塩素ガスは溶解しきれず、流路１７ｂの出口側に設けたガス抜き手段２０から排出される。そのため、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態における水還元機能付き給湯機によれば、陰極となる電極１５ａ側の流路１７ａに湯の流速を加速させるスペーサー１９を設けることで、電極１５ａで生成した還元性の高い水素ガスを効率良く溶解することができるとともに、電極１５ｂで生成した酸化性のある塩素ガスや酸素ガスは、気泡径が大きくなり溶解を少なくする
と共に生成したガスは、ガス抜き手段２０により排出することで、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。そのため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肌にやさしい水を供給することができる。
【００４４】
さらに、流速変換手段を、流路を形成するスペーサー１９としたことで、流速の加速を流路断面積の変化により実現することができ、流路１７ａを流れる湯の流速を加速することができ、装置の小型化を図ることができる。
【００４５】
尚、本実施の形態において、水加熱手段として、ヒートポンプサイクル１２を用いた水熱交換器９による方法を説明したが、ヒーター加熱あるいはガス加熱により水加熱する方式を適用しても同様の効果が得られる。
【００４６】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における水還元機能付き給湯機のスペーサーの構成図である。なお、上記実施の形態における水還元機能付き給湯機と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態における水還元機能付き給湯機の流路変換手段であるスペーサー１９は、図３に示すように、蛇行流路の断面積が、流路１７ａの下流側に向かって次第に狭くなるように、ピッチ間隔が下流側に向かって狭くなるように構成したもので、他の構成は、上記実施の形態１における水還元機能付き給湯機と同一である。
【００４８】
以上のように構成された本実施の形態における水還元機能付き給湯機の流速変換手段を用いた水還元手段１３について、以下その動作について説明する。
【００４９】
使用者が、風呂（図示せず）などにおいて湯を使用する時は、貯湯タンク２に溜められた上層の湯が風呂の浴槽へ供給され、貯湯タンク２からの湯は、給湯配管７を通じて、水還元手段１３に流入するとともに、直流電源１８により電極１５ａ、１５ｂ間に直流電圧が印加される。
【００５０】
このとき、陰極となる電極１５ａでは、電極還元反応で水素ガスが発生し、陽極となる電極１５ｂでは、電極酸化反応により酸素ガスと塩素ガスが発生する。電極１５ａ側の流路１７ａには、スペーサー１９を備えているため、流路１７ａを流れる湯の流速は、加速され、電極１５ａで発生した水素ガスが微小気泡として電極１５ａの表面に付着した状態で電極１５ａの表面から離脱させられ、効率良く湯に溶解される。
【００５１】
電極１５ａから発生する水素ガスは、流れた電流に比例し、電極１５ａの電流密度は、一定であるため、電極１５ａの表面に付着する水素ガスの気泡量も、流路１７ａの上流下流にかかわらず一定であるが、流路１７ａの下流側では、すでに上流側の水素ガスが溶解しているため水素ガスの溶解がしにくくなっている。
【００５２】
しかしながら、本実施の形態の流路変換手段であるスペーサー１９は、流路の下流側に向かって、流路断面が連続的ないしは断続的に狭くなる構成になっているので、下流側にいくに従って流速が速くなり、水素ガスの気泡径が小さい状態で溶解させることができ、溶解効率を高めることが出来る。
【００５３】
このように、本実施の形態では、流路１７ａの下流側に向かって流路断面が連続的ないしは断続的に狭くなる構成としたもので、そのため水素ガスの溶解がしにくい下流に行くにしたがって連続的もしくは断続的に流速が速くなり、効率的に水素ガスを溶解することができる。
【００５４】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における水還元機能付き給湯機の水還元手段の断面図である。なお、上記実施の形態における水還元機能付き給湯機と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
図４において、本実施の形態における水還元機能付き給湯機の水還元手段１３は、円筒状のケーシング１４内に、１対の電極２２ａ、２２ｂが設けられている。直流電源１８により、陰極として直流電圧が印加される電極２２ａは、円筒形状としケーシング１４内の外周部に設けられ、陽極となる電極２２ｂは、円柱形状とし、ケーシング１４内の中心に設けられている。
【００５６】
電極２２ａは、マグネシウムないしはマグネシウム合金であり、電極２２ｂ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したものである。
【００５７】
電極２２ａ、２２ｂの間には、隔膜２３が流路２４ａ（陰極室）、２４ｂ（陽極室）を挟んで設けられている。隔膜２３で分離された電極２２ａ側の流路２４ａには、流路２４ａを流れる水の流速を加速する流速変換手段として、流路を螺旋状に形成するコイル２５が設けられている。ここで流路２４ａを螺旋状に形成するコイル２５は、コイル２５のピッチ間２６を構成する流路断面積が、流路２４ｂと電極２２ｂとの間に構成された略ドーナツ状の流路の断面積より狭くなるようなピッチで旋回させるようにしている。
【００５８】
以上のように構成された本実施の形態における水還元機能付き給湯機の流速変換手段を用いた水還元手段１３について、以下その動作について説明する。
【００５９】
使用者が風呂（図示せず）などにおいて湯を使用する時は、貯湯タンク２に溜められた上層の湯が風呂の浴槽へ供給され、貯湯タンク２からの湯は、流水配管４を通じて水還元手段１３に流入するとともに、直流電源１８により電極２２ａ、２２ｂ間に直流電圧が印加される。このとき、陰極となる電極２２ａでは、電極還元反応で水素ガスが発生し、陽極となる電極２２ｂでは、電極酸化反応により酸素ガスと塩素ガスが発生する。
【００６０】
電極２２ａ側の流路２４ａには、流路断面積を狭くするコイル２５を備えているため、流路２４ａを流れる湯の流速は加速され、電極２２ａで発生した水素ガスが微小気泡として電極２２ａの表面に付着した状態で電極２２ａの表面から離脱させられ、効率良く湯に溶解される。
【００６１】
電極２２ｂ側の流路２４ｂでは、電極２２ｂの表面を流れる流速が遅いため生成したガスの気泡径は大きくなり、大きな気泡として湯と接触するため、酸素ガスおよび塩素ガスは溶解しきれず、流路２４ｂの出口側に設けたガス抜き手段２０から排出される。そのため、塩素ガスが溶解して生成する次亜塩素酸イオンを減少させることができる。
【００６２】
さらに電極２２ａは、マグネシウムもしくはマグネシウム合金で形成されているため、電極２２ａが水に浸漬することで、マグネシウムが水と反応して水素ガスを発生する。このように電極還元反応で生成した水素ガスのみでなく、電極マグネシウムないしはマグネシウム合金の水との反応により水の酸化還元電位を低下させることができ、さらに酸化還元電位の低い水を供給することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明にかかる水還元機能付き給湯機は、薬剤補給や交換の必要がなく
簡易な構成で給湯機への組込みを図り、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、肌にやさしい水を供給することができるので、ガス給湯機や電気温水機の用途にも広く適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１ 貯湯ユニット
２ 貯湯タンク
３ 給水配管
４ 流水配管
５ 沸き上げポンプ
６ ヒートポンプユニット
７ 給湯配管
８ 圧縮機
９ 水熱交換器（水加熱手段）
１０ 空気熱交換器
１１ 冷媒配管
１２ ヒートポンプサイクル
１３ 水還元手段
１４ ケーシング
１５ａ、１５ｂ、２２ａ、２２ｂ 電極
１６、２３ 隔膜
１７ａ、２４ａ 流路（陰極室）
１７ｂ、２４ｂ 流路（陽極室）
１８ 直流電源（電源）
１９ スペーサー（流速変換手段）
２０ ガス抜き手段
２５ コイル（流速変換手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、水加熱手段と、水還元手段を設け、前記水還元手段は、１対の電極と、前記電極間を陽極室と陰極室に分離形成する隔膜と、前記電極間に電圧を印加する電源と、前記陰極室を流れる湯の流速を加速させる流速変換手段と、前記陽極室の出口側に配されたガス抜き手段とを備え、給湯時に、前記貯湯タンクからの湯を前記水還元手段に導入するとともに前記電極間に電圧を印加し、電極反応により酸化還元電位を低下させた湯を出湯させるようにした水還元機能付き給湯機。
【請求項２】
流速変換手段を、流路を形成するスペーサーで形成した請求項１に記載の水還元機能付き給湯機。
【請求項３】
スペーサーは、流路の下流側に向かって流路断面が連続的ないしは断続的に狭くなる構成とした請求項２に記載の水還元機能付き給湯機。
【請求項４】
電極を、マグネシウムもしくはマグネシウム合金で構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の水還元機能付き給湯機。
【請求項１】
貯湯タンクと、水加熱手段と、水還元手段を設け、前記水還元手段は、１対の電極と、前記電極間を陽極室と陰極室に分離形成する隔膜と、前記電極間に電圧を印加する電源と、前記陰極室を流れる湯の流速を加速させる流速変換手段と、前記陽極室の出口側に配されたガス抜き手段とを備え、給湯時に、前記貯湯タンクからの湯を前記水還元手段に導入するとともに前記電極間に電圧を印加し、電極反応により酸化還元電位を低下させた湯を出湯させるようにした水還元機能付き給湯機。
【請求項２】
流速変換手段を、流路を形成するスペーサーで形成した請求項１に記載の水還元機能付き給湯機。
【請求項３】
スペーサーは、流路の下流側に向かって流路断面が連続的ないしは断続的に狭くなる構成とした請求項２に記載の水還元機能付き給湯機。
【請求項４】
電極を、マグネシウムもしくはマグネシウム合金で構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の水還元機能付き給湯機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３３６０（Ｐ２０１２−１３３６０Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５１７９５（Ｐ２０１０−１５１７９５）
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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