酸化還元電位水製造装置
【課題】 水の酸化還元電位の絶対値を従来よりも高い値とすることが可能な酸化還元電位水製造装置の提供を目的とする。
【解決手段】本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００によれば、ガスが混合された水がミキサー１０を通過する過程で、その水にかかる流体圧力の強弱が繰り返され、水に対するガスの溶存量が向上し、酸化還元電位（ＯＲＰ）の絶対値を従来より高くすることができる。
【解決手段】本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００によれば、ガスが混合された水がミキサー１０を通過する過程で、その水にかかる流体圧力の強弱が繰り返され、水に対するガスの溶存量が向上し、酸化還元電位（ＯＲＰ）の絶対値を従来より高くすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化還元電位水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境、人体に優しい水として、酸化還元電位水が注目されている。ここで、酸化還元電位（以下、適宜、「ＯＲＰ」という。「ＯＲＰ」は、Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌの略である）とは、その物質が他の物質を酸化し易い状態にあるか、還元し易い状態にあるかを表す指標である。なお、水道水のＯＲＰは、通常、＋２００〜＋８００ｍＶであり、人間の体液は、−５００〜＋２５０ｍＶである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、従来は、水を電気分解して酸化還元電位水を製造していた。具体的には、水を電気分解すると陰極側の水のＯＲＰがマイナス側に大きくなると共にｐＨも上がりアルカリ性になる。そこで、この水に酸を加えて中和させ、中性でかつＯＲＰがマイナス側に大きくなった還元電位水を得ていた（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】日本インテックアクアケミカル株式会社、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１６年８月１９日検索］、インターネット［URL:http://www.nipponintek.co.jp/genehop.htm］
【特許文献１】特開２００２−３６１２５０号公報（段落［００１０］、［００１６］、［００１９］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記製法では、酸を加えるという工程（中和工程）が必要であるので、酸化還元電位水の量産が困難であると共に、専門の作業者が必要であった。これに対し、中和工程をなくすために、中性の水（例えば、水道水）に水素ガスとを混合する製法が検討されたが、この製法ではＯＲＰを−４２０ｍＶ程度とすることが限界であった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、水の酸化還元電位の絶対値を従来よりも高い値とすることが可能な酸化還元電位水製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る酸化還元電位水製造装置は、水と共に、水素、酸素、オゾン、アンモニア又は二酸化炭素の何れかのガスを吸引し、そのガスと水とを混合して排出する気液混合ポンプと、気液混合ポンプから排出された水のガス溶存量を高めるためのミキサーとを備え、ミキサーは、気液混合ポンプの排出口に接続された管路と、管路の軸方向に沿って間隔をあけて設けられ、管路内を複数の領域に区画すると共に水の通過を許容し、管路内で流体圧力の強弱が繰り返されるようにするための複数のミキシング壁とを備えたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキサーを通過した水を、気液混合ポンプの吸引口に環流させるための循環路を備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の酸化還元電位水製造装置において、気液混合ポンプの吸引口より上流又はミキサーと気液混合ポンプとの間に、水のクラスターサイズを小さくするためのクラスターサイズ変更手段を設けたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３に記載の酸化還元電位水製造装置において、クラスターサイズ変更手段は、水に磁場を付与する磁石であるところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキシング壁は、水が通過可能な複数の貫通孔を有する板部材で構成されたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキシング壁は、セラミックフィルタであるところに特徴を有する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、各ミキシング壁は、複数のメッシュを重ね合わせてなるところに特徴を有する。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７に記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキシング壁を構成するメッシュの目開きは、１〜３μｍであるところに特徴を有する。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキシング壁は、水が通過可能な貫通孔を１つのみ有する板部材で構成されたところに特徴を有する。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の酸化還元電位水製造装置において、貫通孔は、板部材の中心部に設けられ、その両開口縁は外側に向かって拡径したテーパ形状をなしたところに特徴を有する。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキシング壁は、外周面に少なくとも１つの溝を備えた板部材を管路の内部に嵌合してなり、管路の内周面と溝との間に、管路内のミキシング壁を挟んだ２つの領域を連通する流路が形成されたところに特徴を有する。
【００１７】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の酸化還元電位水製造装置において、流路を複数設け、それらのうち少なくとも２つの流路を交差させたところに特徴を有する。
【００１８】
請求項１３の発明は、請求項１乃至１２の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、気液混合ポンプの吸引口より上流側に、水から気体を脱気するための脱気手段を備えたところに特徴を有する。
【００１９】
請求項１４の発明は、請求項１乃至１３の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、気液混合ポンプに吸引される水は、水道水であるところに特徴を有する。
【００２０】
請求項１５の発明は、請求項１乃至１３の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、気液混合ポンプに吸引される水は、水を電気分解することで陰極側に生成する陰極水又は陽極側に生成する陽極水であるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００２１】
［請求項１，３〜１２の発明］
上記のように構成した請求項１に係る酸化還元電位水製造装置によれば、ガスが混合された水がミキサーを通過する過程で、その水にかかる流体圧力の強弱が繰り返され、水に対するガスの溶存量が向上し、酸化還元電位（ＯＲＰ）の絶対値を従来より高くすることができる。特に、請求項３及び４の発明のように、クラスターサイズ変更手段を設ければ、酸化還元電位の絶対値を従来よりも高くした状態で安定化（従来よりも長時間維持）させることが可能である。
【００２２】
ここで、ミキシング壁は、板材に複数の貫通孔を形成した構成でもよい（請求項５の発明）。また、ミキシング壁は、板材に１つの貫通孔を形成した構成でもよい（請求項９の発明）。このとき、貫通孔はミキシング壁の中心部に設け、その両開口縁を外側に向かって拡径したテーパ形状とすることが好ましい（請求項１０の発明）。
【００２３】
各ミキシング壁は、複数のメッシュを重ね合わせたものでもよい（請求項７の発明）。このとき、ミキシング壁を構成するメッシュの目開きは、１〜３μｍであることが好ましい（請求項８の発明）。
【００２４】
また、外周面に少なくとも１つの溝を備えた板部材を管路の内部に嵌合してミキシング壁を構成し、管路の内周面と溝との間に、管路内のミキシング壁を挟んだ２つの領域を連通する流路が形成されるようにしてもよい（請求項１１の発明）。さらに、流路を複数設け、それらのうち少なくとも２つの流路を交差させてもよい（請求項１２の発明）。
【００２５】
さらに、ミキシング壁は、セラミックフィルタであってもよい（請求項６の発明）。
【００２６】
［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、ミキサーを通過した水は、気液混合ポンプの吸引口に環流されて、再度、ミキサーに通されるので、水に対するガスの溶存量をさらに高めることができる。即ち、酸化還元電位水の酸化還元電位の絶対値をさらに高くすることが可能となる。
【００２７】
［請求項３及び４の発明］
請求項３の発明によれば、少なくともミキサーよりも上流側に、水のクラスターサイズを小さくするためのクラスターサイズ変更手段を設けたので、ガスを水に溶け込ませ易くなる。ここで、クラスターサイズ変更手段は、水に磁場を付与する磁石であることが好ましい（請求項４の発明）。
【００２８】
［請求項１３の発明］
請求項１３の発明によれば、気液混合ポンプの吸引口よりも上流側に、水から気体を脱気するための脱気手段を備えたので、水に対する各ガスの溶存量を高めることができる。即ち、酸化還元電位水の酸化還元電位の絶対値をさらに高めることが可能となる。
【００２９】
［請求項１４の発明］
請求項１４の発明によれば、水道水を利用することで、比較的安価に酸化還元電位水を製造することができる。
【００３０】
［請求項１５の発明］
請求項１５の発明によれば、水の電気分解によって陰極側に生成する陰極水又は陽極側に生成する陽極水を利用することで、より酸化還元電位の低い還元電位水や、より酸化還元電位の高い酸化電位水を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る第１実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１に示された本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００は、水が流される配管１１に沿って上流側から順番にクラスターサイズ変更装置１７、気液混合ポンプ１２、ミキサー１０、貯留槽１９を備えている。気液混合ポンプ１２には、気体の吸引口と液体の吸引口とが備えられ、気体の吸引口には、ガス供給装置１３（具体的には、ガスボンベ）から延びたガス配管１４が接続されている。ガス配管１４の途中には開閉弁１６が備えられ、開閉弁１６の下流側に気液混合ポンプ１２へのガスの供給量（流量）を調節するためのマスフローコントローラ２８が備えられている。一方、液体の吸引口には、水道管１５が接続されている。水道管１５には開閉弁１８が設けられ、開閉弁１８の下流側に、水道水の流量を調節するための流量調節器２９が備えられている。そして、気液混合ポンプ１２は、所定流量（例えば、１０〜２０Ｌ／ｍｉｎ）の水道水を吸引すると共に、ガス供給装置１３から所定圧力（例えば、０．２〜０．４ＭＰａ）及び流量（例えば、０．２〜０．４Ｌ／ｍｉｎ）のガス（具体的には、水素、酸素、オゾン、アンモニア及び二酸化炭素の何れか）を吸引し、これら水道水とガスとを攪拌混合した上で、この混合流体を所定圧力（例えば、０．４〜１．５ＭＰａ）でミキサー１０に圧送している。気液混合ポンプ１２から吐出された混合流体の圧力及び流量は、配管１１の途中に設けた圧力計２６及び流量計６０により計測される。
【００３２】
なお、本実施形態では、本発明に係るガス供給装置１３としてガスボンベが備えられているが、このガスボンベに代えて、ガス供給装置は、例えば、化学反応により水から水素を発生して供給する装置等であってもよい。この場合、発生した水素を気液混合ポンプ１２に圧送するためのポンプをガス配管１４の途中に設けることが好ましい。
【００３３】
クラスターサイズ変更装置１７（本発明における「クラスターサイズ変更手段」に相当する）は、磁石（例えば、電磁石、永久磁石の何れでもよい）を備えて、気液混合ポンプ１２より上流側の配管１１を貫通する磁束を発生させている。そして、この磁束による磁場を水道水が通過することで、水道水のクラスターサイズ（水分子の集合体の大きさ）が小さくなる。
【００３４】
貯水槽１９は、例えば、密閉タンクで構成され、次述するミキサー１０を通過することで製造された酸化電位水又は還元電位水（以下、これらを纏めて「酸化還元電位水」という）が一時的にここに貯留される。貯水槽１９には、ガス溶存量計測器５０、ｐＨ計測器５１、酸化還元電位計測器５２が備えられており、製造された酸化還元電位水の各計測値が計測されている。
【００３５】
貯水槽１９には、貯留した酸化還元電位水を外部に取り出すための供給配管２２と、気液混合ポンプ１２よりも上流側（詳細には、流量調節器２９とクラスターサイズ変更装置１７の間が望ましい）に環流させるための循環配管２０とが別々に設けられている。そして、供給配管２２に備えた開閉弁２７を開くことで、貯水槽１９から酸化還元電位水を取得することができる。供給配管２２からはドレン管２３が分岐しており、ドレン管２３に設けられたドレン弁２４を開放することで、貯水槽１９に貯留された酸化還元電位水を貯水槽１９から排出することができる。さらに、循環配管２０の途中にも、開閉弁２１が備えられている。
【００３６】
なお、貯水槽１９の天井部分に、酸化還元電位水から抜けたガスを気液混合ポンプ１２のガス吸引口に戻すためのガス循環路を設けて、ガスの有効利用を図ってもよい。
【００３７】
さて、ミキサー１０は、図２に示すように、円筒ケース３０（本発明の「管路」に相当する）の内部に、複数（例えば、１１個）のミキシング壁４０を収容してなる。まず、円筒ケース３０について説明する。
【００３８】
円筒ケース３０は、ケース本体３１と、ケース本体３１の上流側端部に接合される流入管３２及びケース本体３１の下流側端部に接合される流出管３３とから構成される。
【００３９】
ケース本体３１は、円筒形状をなし、両端部には、流入管３２及び流出管３３と接合するフランジ部３７が形成されている。また、ケース本体３１の内部空間は、径が一定な円柱形状をなしている。
【００４０】
流入管３２及び流出管３３は、同一形状をなしている。即ち、流入管３２及び排出管３３の一端には、前記配管１１に接続される配管接続部３４が形成され、他端には、ケース本体３１に接合するフランジ部３５が形成されている。そして、その外径は、配管接続部３４からフランジ部３５に向かって段付き状に拡径している。なお、流入管３２及び流出管３３の内径は一定となっている。
【００４１】
流入管３２及び流出管３３のうち、ケース本体３１に接合される側の開口縁（フランジ部３５の端面３５Ｔ）からは、円筒ボス３６が起立している。そして、流入管３２及び流出管３３がケース本体３１の両端に接合されると、この円筒ボス３６がケース本体３１の内部空間に突入するようになっている。以上が円筒ケース３０の説明である。
【００４２】
さて、ミキシング壁４０は、以下のようである。図３に示すように、ミキシング壁４０は、円板部材４１に複数の小孔４２（本発明の「貫通孔」に相当する）を貫通形成した構成をなす。円板部材４１は、例えば、金属（具体的には、ステンレスや真鍮）製であり、その外径は、ケース本体３１の内径とほぼ同一となっている。また、小孔４２は、ミキシング壁４０の板厚方向（図２における上下方向）に延びその内径は、例えば、２μｍとなっている。
【００４３】
図２に示すように、ミキシング壁４０は、円筒ケース３０（詳細には、ケース本体３１）の内部において、円筒ケース３０の軸方向に重なるように配置されている。ミキシング壁４０同士の間には、スペーサ（例えば、Ｏリング）４５が挟まれている。このスペーサ４５により隣接したミキシング壁４０が所定間隔を空けて重ねられ、これらミキシング壁４０によって、ケース本体３１の内部空間が、複数の扁平円柱形状の空間部４６（本発明における「領域」に相当する）に区画されている。換言すれば、ケース本体３１の内部には、ケース本体３１の軸方向に沿って、ミキシング壁４０と空間部４６とが交互に備えられている。ここで、ケース本体３１の内部に収容された複数のミキシング壁４０は、ケース本体３１の内側に嵌合されかつ、ケース本体３１に流入管３２及び流出管３３を組み付けると、ケース本体３１の両端側から円筒ボス３６，３６に押圧されて、ケース本体３１の内部に固定配置されている。
【００４４】
以上が、本実施形態における酸化還元電位水製造装置１００の構造の説明であって、以下に作用及び効果を説明する。本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００によって、酸化還元電位水を製造する場合には、以下のようである。まず、水道管１５に備えられた開閉弁１８を開放状態とし、気液混合ポンプ１２によって水道水を吸引する。水道水は、所定流量（例えば、１０〜２０Ｌ／ｍｉｎ）で吸引され、気液混合ポンプ１２に達する前にクラスターサイズ変更装置１７を通過する。クラスターサイズ変更装置１７を通過することで水道水のクラスターサイズは縮小され、この状態で気液混合ポンプ１２に流入する。
【００４５】
気液混合ポンプ１２は、水道水と共に、ガスボンベ１３から所定流量（例えば、０．２〜０．４Ｌ／ｍｉｎ）でガスを吸引し、このガスと、クラスターサイズが縮小された水道水とを攪拌混合して、その混合流体をミキサー１０に圧送する。
【００４６】
ガス及び水道水の混合流体は、ミキサー１０の流入管３２から円筒ケース３０内に流入し、最上段のミキシング壁４０に衝突する。ミキシング壁４０に衝突した混合流体は、ミキシング壁４０に形成された複数の小孔４２に押し込められることで加圧されると共に複数の流路に細かく分かれる。
【００４７】
ミキシング壁４０の小孔４２を通過した混合流体は、最上段の空間部４６内に流入する。この空間部４６において、小孔４２を通過する際に複数の流路に分かれた混合流体が合流すると共に混合流体にかかる圧力が低下する。
【００４８】
最上段の空間部４６に流入した混合流体は、２段目のミキシング壁４０に衝突して小孔４２を通過する際に、再び強い圧力を受けると共に複数の流路に細かく分かれる。そして、２段目のミキシング壁４０を通過すると、２段目の空間部４６に流入し、ここでミキシング壁４０を複数の流路（小孔４２）に分かれて通過した混合流体が合流すると共に、混合流体にかかる圧力が低下する。以下、ミキシング壁４０と空間部４６とを交互に通過することで、混合流体が分流と合流とを繰り返すと共に、混合流体にかかる圧力の強弱が繰り返される。
【００４９】
これにより、混合流体中のガスが水道水に溶け込み、酸化還元電位が水道水に比較して低い還元電位水或いは高い酸化電位水が製造される。ミキサー１０を通過して製造された酸化還元電位水は、貯水槽１９に流入する。そして、貯水槽１９に貯留された酸化還元電位水を使用する場合には、供給配管２２に備えられた開閉弁２７を開放する。
【００５０】
ところで、本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００では、ミキサー１０を通過することで製造された酸化還元電位水を環流させて、再度ミキサー１０に通過させることができる。具体的には、水道管１５に備えられた開閉弁１８、供給配管２２に備えられた開閉弁２７、ドレン弁２４を何れも閉状態とし、循環配管２０に備えられた開閉弁２１を開放する。すると、貯水槽１９に貯留された酸化還元電位水が、循環配管２０を通って気液混合ポンプ１２の上流側に戻される（クラスターサイズ変更装置１７の上流側に戻してもよい）。そして、酸化還元電位水は、気液混合ポンプ１２に流入し、ここで、ガスと混合された後、再度ミキサー１０を通過する。
【００５１】
［実験１］
本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００の効果を調べるべく、以下の実験を行った。実験の手順は以下の通りである。なお、本実験で用いた水道水のｐＨは７．２０、ＯＲＰは＋２５０ｍＶである。
（１）酸化還元電位水製造装置１００によって、水道水に水素ガスを溶存させて、還元電位水を製造した。具体的には、３０Ｌの水道水を５．８Ｌ／ｍｉｎの流量で酸化還元電位水製造装置１００内を循環させた。
（２）ミキサー１０を通過した還元電位水のＯＲＰ、溶存水素量及びｐＨを予め設定した時間毎に計測して、還元電位水のミキサー１０への通過回数とＯＲＰ、溶存水素量及びｐＨとの関係をそれぞれグラフ化した。なお、本実験では、ＯＲＰ等の計測を行ったときの時間Ｔを、以下の関係式に基づいてミキサー１０への通過回数に換算した。
通過回数＝Ｔ・５．８／３０
【００５２】
図４のグラフに示すように、還元電位水のＯＲＰは、ミキサー１０を約２回通過（通水開始から１０分経過）するまでの間に、−５６０ｍＶまで一気に低下し、その後、通過回数の増加に伴って緩やかに低下して、ミキサー１０を約１２回通過（通水開始から６０分経過）した時点で、−６３０ｍＶまで低下した。これは、図５のグラフに示すように、ミキサー１０への通過回数が増加するに従って、溶存水素量が増加したことが主因であると推測される。しかも、図６のグラフに示すように、還元電位水のｐＨは、ミキサー１０への通過回数が増加しＯＲＰ値が低下しても殆ど変化せず、ミキサー１０を通過する前の水道水のｐＨとほぼ同じであった。
【００５３】
実験の結果、本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００を用いて水と水素とを混合すると、ＯＲＰの値が従来よりも低い還元電位水を製造できることが分かった。しかも、水を電気分解して製造した場合に比較して、ｐＨ変化が抑えられることが分かった。
【００５４】
なお、ミキサー１０への通過回数を増やすことで、酸化還元電位水のＯＲＰを、より長時間に亘って維持できることも分かった。
【００５５】
このように、本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００によれば、ガスが混合された水がミキサー１０を通過する過程で、その水にかかる流体圧力の強弱が繰り返され、水に対するガスの溶存量が向上し、酸化還元電位（ＯＲＰ）の絶対値を従来より高くすることができる。
【００５６】
なお、本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００で製造された酸化還元電位水は、医療機器や工業用部品（例えば、半導体部品）の洗浄、医薬品・化粧品・食品の加工・製造、工業排水及び畜産排水の処理、プール・大衆浴場・養殖池・農業用水等の水質改善等に利用することができる。
【００５７】
［第２実施形態］
図７は本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、酸化還元電位水製造装置の構成を上記第１実施形態とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記第１実施形態と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５８】
図７に示すように、本実施形態の酸化還元電位水製造装置２００では、水道管１５のうち、循環配管２０との接続部分よりも上流側に、脱気装置２５が備えられている。脱気装置２５は、密閉空間内に水道水を導入し、その密閉空間内をポンプ等によって真空にすることで水道水から気体（空気）を抜く構成となっている。なお、脱気装置２５は、上記した、真空脱気装置に限らず、例えば、超音波振動を利用したものでもよい。
【００５９】
［実験２］
本発明の酸化還元電位水製造装置２００の効果を調べるべく以下の実験を行った。本実験で用いた水道水のｐＨは７．２０、ＯＲＰは＋２５０ｍＶである。本実験の手順は、前述した実験１と同じであるので、説明を省略する。
【００６０】
図８のグラフに示すように、還元電位水のＯＲＰは、通水開始直後に、約−６２０ｍＶまで一気に低下し、ミキサー１０を約１回通過（通水開始から５分経過）した時点で−６４２ｍＶ、約２回通過（通水開始から１０分経過）した時点で−６４８ｍＶであった。その後、ＯＲＰ値は、ほぼ一定となり、約１２回通過（通水開始から６０分経過）した時点で、−６５０ｍＶまで低下した。
【００６１】
即ち、本実施形態の酸化還元電位水製造装置２００によれば、脱気装置を備えていない前記第１実施形態の酸化還元電位水製造装置１００よりも短時間でＯＲＰを低下させることができ、しかも、よりＯＲＰ値をより低い値とすることができた（図８を参照）。これは、図９のグラフに示すように、水道水を脱気したことで、水素ガスが溶け込み易くなる（早く溶け込む）と共に、水道水に対する水素ガスの溶存可能量が高まったからであると考えられる。また、図１０のグラフに示すように、還元電位水のｐＨは、ミキサー１０への通過回数が増加しＯＲＰ値が低下しても殆ど変化せず、ミキサー１０を通過する前の水道水のｐＨとほぼ同じであった。
【００６２】
実験の結果、本実施形態の酸化還元電位水製造装置２００を用いて水と水素とを混合すると、還元電位水のＯＲＰがより短時間でより低い値となることが分かった。しかも、水を電気分解して製造した場合に比較して、ｐＨ変化が抑えられることが分かった。
【００６３】
このように、本実施形態の酸化還元電位水製造装置２００によれば、予め脱気した水道水とガスとをミキサー１０に通すことで、水道水に対するガスの溶存可能量をより高めることができ、製造される酸化還元電位水のＯＲＰの絶対値をさらに高くすることができる。
【００６４】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記第１及び第２実施形態では、水のクラスターサイズを小さくするためのクラスターサイズ変更装置１７を備えていたがクラスターサイズ変更装置を備えていなくてもよい。
【００６５】
（２）上記第１及び第２実施形態では、水のクラスターサイズを縮小させるために、水に磁場を付与していたが、水に高周波電流を印加することで、クラスターサイズを縮小させてもよい。
【００６６】
（３）上記第１及び第２実施形態では、酸化還元電位水の原水として、水道水を使用していたが、水道水に限るものではない。例えば、井戸水、湧き水や清涼飲料水でもよい。また、軟水、純水、蒸留水を使用してもよいし、水を電気分解することで陰極側に生成された陰極水又は陽極側に生成された陽極水を使用してもよい。ここで、陰極水は、電気分解する前の水よりもＯＲＰが低くなっているので、この陰極水に水素ガスやアンモニアガスを溶存させることで、さらにＯＲＰの低い還元電位水を製造することができる。また、陽極水は、電気分解する前の水よりもＯＲＰが高くなっているので、この陽極水に酸素、オゾン、二酸化炭素を溶存させることで、さらにＯＲＰの高い酸化電位水を製造することができる。
【００６７】
（４）上記第１及び第２実施形態では、ミキシング壁４０を金属製の板材で構成していたが、この板材の表面に、酸化チタン等の光触媒材料やトルマリン、パラジウムをコーティングしてもよい。
【００６８】
（５）上記第１及び第２実施形態では、ミキシング壁４０は、円板部材４１に複数の小孔４２を貫通形成した構成であったが、セラミックフィルターや不織布等でもよい。
【００６９】
また、ミキシング壁４０は、図１１の（Ａ）に示すように、網状のメッシュ部材８０で構成してもよい。具体的には、メッシュ部材８０は、円形のリング部材８１の内側に複数の線材８２を網目状に編んだ網部８３を備えた構成とすればよい。ここで、網部８３を構成する線材８２を、金属（具体的には、ステンレスや真鍮）製としかつ、網部８３の目開き（平行に延びた線材８２間の距離）を、１〜３μｍとすることが好ましい。また、図１１の（Ｂ）に示すように、上記構成のメッシュ部材８０を複数重ね合わせて、１つのミキシング壁４０とすることが好ましい。
【００７０】
（６）ミキシング壁は、図１２の（Ａ）に示すように、円板部材１４１の周面に板厚方向に延びた複数の溝５０を陥没形成した構成としてもよい。そして、図１２の（Ｂ）に示すように、ケース本体３１の内部に円板部材４１を嵌合固定したときに、ケース本体３１の内周面と溝５０との間に水が通過する流路を構成し、この流路によってケース本体３１内部の２つの空間部４６，４６がミキシング壁１４０を挟んで連通するようにしてもよい。
【００７１】
また、溝５０（流路）は、図１２の（Ａ）に示すように、ミキシング壁１４０の板厚方向に平行に延びていてもよいし、図１３の（Ａ）に示すように、ミキシング壁１４０の板厚方向に対して斜めに延びていてもよい。さらに図１３の（Ｂ）に示すように、少なくとも２つの溝５０，５０（流路）同士が途中で交差するようにしてもよい。
【００７２】
（７）上記第１及び第２実施形態では、配管１１の途中にミキサー１０を１つだけ備えていたが、複数のミキサー１０を直列に接続してもよい。
【００７３】
（８）上記第１及び第２実施形態において、ガスは、市販のガスボンベから供給していたがガス発生装置から供給してもよい。具体的には、水素ガスは、水、都市ガス、プロパン、アルコール、メタン等を原料として水素ガスを生成する水素発生装置（より具体的には、電気分解装置、水蒸気改質装置等）から供給してもよい。
【００７４】
（９）上記第１及び第２実施形態において、貯水槽１９は密閉されていたが、開放していてもよい。これにより、貯水槽１９内に水素ガスが滞留することが防がれる。
【００７５】
（１０）上記第１及び第２実施形態では、貯水槽１９にガス溶存量計測器５０、ｐＨ計測器５１、酸化還元電位計測器５２が備えられていたが、これら計測器５０〜５２の計測値に基づいて、水及び／又はガスの流量を自動制御する制御装置を備えていてもよい。また、ｐＨの計測値に応じて、製造された酸化還元電位水に酸又はアルカリ（例えば、石灰）を添加して、酸化還元電位水のｐＨを予め設定した値に調節するようにしてもよい。
【００７６】
（１１）上記第１及び第２実施形態のミキサー１０は、ミキシング壁４０を１１個備えていたが、複数個であれば、１１個に限るものではない。
【００７７】
（１２）上記第１及び第２実施形態では、ミキシング壁４０に形成される小孔４２の数を複数としていたが、１つであってもよい。この場合、小孔４２を、図１４の（Ａ）に示すように、ミキシング壁４０の中心部分に配置し、同図の（Ｂ）に示すように、小孔４２の上流側の開口縁４２Jを上流側に向かって拡径したテーパ形状とし、下流側の開口縁４２Ｋの開口縁を下流側に向かって拡径したテーパ形状とすることが好ましい。ここで、小孔４２の開口縁４２Ｊ，４２Ｋのテーパ角度Ｐは４５°であることが好ましい。
【００７８】
（１３）上記第１及び第２実施形態では、ミキサー１０の下流に貯留槽１９を設けていたが、貯留槽は設けなくてもよい。この場合、ガス溶存量計測器５０、ｐＨ計測器５１、酸化還元電位計測器５２は、ミキサー１０の下流側の配管に設ければよい。
【００７９】
（１４）上記第１及び第２実施形態では、酸化還元電位水を環流させるための循環配管２０が備えられていたが、循環配管を設けずに、気液混合流体がミキサー１０を１回だけ通過するような構成としてもよい。
【００８０】
（１５）上記第１及び第２実施形態では、水素ガスを使用して還元電位水を製造していたが、アンモニアガス又は、水素ガスとアンモニアガスとの混合ガスを使用してもよい。また、水に酸素、オゾン、二酸化炭素のうちの何れか１つのガス又は複数のガスを溶存させれば、従来よりも酸化還元電位の高い酸化電位水を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る酸化還元電位水製造装置のブロック図
【図２】ミキサーの部分断面図
【図３】ミキシング壁の平面図
【図４】ミキサーへの通過回数とＯＲＰとの関係を示すグラフ
【図５】ミキサーへの通過回数と溶存水素量との関係を示すグラフ
【図６】ミキサーへの通過回数とｐＨとの関係を示すグラフ
【図７】第２実施形態に係る酸化還元電位水製造装置のブロック図
【図８】ミキサーへの通過回数とＯＲＰとの関係を示すグラフ
【図９】ミキサーへの通過回数と溶存水素量との関係を示すグラフ
【図１０】ミキサーへの通過回数とｐＨとの関係を示すグラフ
【図１１】（Ａ）他の実施形態（５）に係るミキシング壁の平面図（Ｂ）ミキシング壁の側面図
【図１２】（Ａ）他の実施形態（６）に係るミキシング壁の斜視図（Ｂ）ミキシング壁の平面図
【図１３】他の実施形態（６）に係るミキシング壁の斜視図
【図１４】（Ａ）他の実施形態（１２）に係るミキシング壁の平面図（Ｂ）ミキシング壁の側断面図
【符号の説明】
【００８２】
１０ ミキサー
１２ 気液混合ポンプ
１７ クラスターサイズ変更装置（クラスターサイズ変更手段）
２０ 循環配管（循環路）
２５ 脱気装置（脱気手段）
３０ 円筒ケース（管路）
４０，１４０ ミキシング壁
４２ 小孔（貫通孔）
４６ 空間部
５０ 溝
８０ メッシュ部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化還元電位水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境、人体に優しい水として、酸化還元電位水が注目されている。ここで、酸化還元電位（以下、適宜、「ＯＲＰ」という。「ＯＲＰ」は、Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌの略である）とは、その物質が他の物質を酸化し易い状態にあるか、還元し易い状態にあるかを表す指標である。なお、水道水のＯＲＰは、通常、＋２００〜＋８００ｍＶであり、人間の体液は、−５００〜＋２５０ｍＶである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、従来は、水を電気分解して酸化還元電位水を製造していた。具体的には、水を電気分解すると陰極側の水のＯＲＰがマイナス側に大きくなると共にｐＨも上がりアルカリ性になる。そこで、この水に酸を加えて中和させ、中性でかつＯＲＰがマイナス側に大きくなった還元電位水を得ていた（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】日本インテックアクアケミカル株式会社、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１６年８月１９日検索］、インターネット［URL:http://www.nipponintek.co.jp/genehop.htm］
【特許文献１】特開２００２−３６１２５０号公報（段落［００１０］、［００１６］、［００１９］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記製法では、酸を加えるという工程（中和工程）が必要であるので、酸化還元電位水の量産が困難であると共に、専門の作業者が必要であった。これに対し、中和工程をなくすために、中性の水（例えば、水道水）に水素ガスとを混合する製法が検討されたが、この製法ではＯＲＰを−４２０ｍＶ程度とすることが限界であった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、水の酸化還元電位の絶対値を従来よりも高い値とすることが可能な酸化還元電位水製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る酸化還元電位水製造装置は、水と共に、水素、酸素、オゾン、アンモニア又は二酸化炭素の何れかのガスを吸引し、そのガスと水とを混合して排出する気液混合ポンプと、気液混合ポンプから排出された水のガス溶存量を高めるためのミキサーとを備え、ミキサーは、気液混合ポンプの排出口に接続された管路と、管路の軸方向に沿って間隔をあけて設けられ、管路内を複数の領域に区画すると共に水の通過を許容し、管路内で流体圧力の強弱が繰り返されるようにするための複数のミキシング壁とを備えたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキサーを通過した水を、気液混合ポンプの吸引口に環流させるための循環路を備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の酸化還元電位水製造装置において、気液混合ポンプの吸引口より上流又はミキサーと気液混合ポンプとの間に、水のクラスターサイズを小さくするためのクラスターサイズ変更手段を設けたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３に記載の酸化還元電位水製造装置において、クラスターサイズ変更手段は、水に磁場を付与する磁石であるところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキシング壁は、水が通過可能な複数の貫通孔を有する板部材で構成されたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキシング壁は、セラミックフィルタであるところに特徴を有する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、各ミキシング壁は、複数のメッシュを重ね合わせてなるところに特徴を有する。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７に記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキシング壁を構成するメッシュの目開きは、１〜３μｍであるところに特徴を有する。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキシング壁は、水が通過可能な貫通孔を１つのみ有する板部材で構成されたところに特徴を有する。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の酸化還元電位水製造装置において、貫通孔は、板部材の中心部に設けられ、その両開口縁は外側に向かって拡径したテーパ形状をなしたところに特徴を有する。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、ミキシング壁は、外周面に少なくとも１つの溝を備えた板部材を管路の内部に嵌合してなり、管路の内周面と溝との間に、管路内のミキシング壁を挟んだ２つの領域を連通する流路が形成されたところに特徴を有する。
【００１７】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の酸化還元電位水製造装置において、流路を複数設け、それらのうち少なくとも２つの流路を交差させたところに特徴を有する。
【００１８】
請求項１３の発明は、請求項１乃至１２の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、気液混合ポンプの吸引口より上流側に、水から気体を脱気するための脱気手段を備えたところに特徴を有する。
【００１９】
請求項１４の発明は、請求項１乃至１３の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、気液混合ポンプに吸引される水は、水道水であるところに特徴を有する。
【００２０】
請求項１５の発明は、請求項１乃至１３の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置において、気液混合ポンプに吸引される水は、水を電気分解することで陰極側に生成する陰極水又は陽極側に生成する陽極水であるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００２１】
［請求項１，３〜１２の発明］
上記のように構成した請求項１に係る酸化還元電位水製造装置によれば、ガスが混合された水がミキサーを通過する過程で、その水にかかる流体圧力の強弱が繰り返され、水に対するガスの溶存量が向上し、酸化還元電位（ＯＲＰ）の絶対値を従来より高くすることができる。特に、請求項３及び４の発明のように、クラスターサイズ変更手段を設ければ、酸化還元電位の絶対値を従来よりも高くした状態で安定化（従来よりも長時間維持）させることが可能である。
【００２２】
ここで、ミキシング壁は、板材に複数の貫通孔を形成した構成でもよい（請求項５の発明）。また、ミキシング壁は、板材に１つの貫通孔を形成した構成でもよい（請求項９の発明）。このとき、貫通孔はミキシング壁の中心部に設け、その両開口縁を外側に向かって拡径したテーパ形状とすることが好ましい（請求項１０の発明）。
【００２３】
各ミキシング壁は、複数のメッシュを重ね合わせたものでもよい（請求項７の発明）。このとき、ミキシング壁を構成するメッシュの目開きは、１〜３μｍであることが好ましい（請求項８の発明）。
【００２４】
また、外周面に少なくとも１つの溝を備えた板部材を管路の内部に嵌合してミキシング壁を構成し、管路の内周面と溝との間に、管路内のミキシング壁を挟んだ２つの領域を連通する流路が形成されるようにしてもよい（請求項１１の発明）。さらに、流路を複数設け、それらのうち少なくとも２つの流路を交差させてもよい（請求項１２の発明）。
【００２５】
さらに、ミキシング壁は、セラミックフィルタであってもよい（請求項６の発明）。
【００２６】
［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、ミキサーを通過した水は、気液混合ポンプの吸引口に環流されて、再度、ミキサーに通されるので、水に対するガスの溶存量をさらに高めることができる。即ち、酸化還元電位水の酸化還元電位の絶対値をさらに高くすることが可能となる。
【００２７】
［請求項３及び４の発明］
請求項３の発明によれば、少なくともミキサーよりも上流側に、水のクラスターサイズを小さくするためのクラスターサイズ変更手段を設けたので、ガスを水に溶け込ませ易くなる。ここで、クラスターサイズ変更手段は、水に磁場を付与する磁石であることが好ましい（請求項４の発明）。
【００２８】
［請求項１３の発明］
請求項１３の発明によれば、気液混合ポンプの吸引口よりも上流側に、水から気体を脱気するための脱気手段を備えたので、水に対する各ガスの溶存量を高めることができる。即ち、酸化還元電位水の酸化還元電位の絶対値をさらに高めることが可能となる。
【００２９】
［請求項１４の発明］
請求項１４の発明によれば、水道水を利用することで、比較的安価に酸化還元電位水を製造することができる。
【００３０】
［請求項１５の発明］
請求項１５の発明によれば、水の電気分解によって陰極側に生成する陰極水又は陽極側に生成する陽極水を利用することで、より酸化還元電位の低い還元電位水や、より酸化還元電位の高い酸化電位水を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る第１実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１に示された本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００は、水が流される配管１１に沿って上流側から順番にクラスターサイズ変更装置１７、気液混合ポンプ１２、ミキサー１０、貯留槽１９を備えている。気液混合ポンプ１２には、気体の吸引口と液体の吸引口とが備えられ、気体の吸引口には、ガス供給装置１３（具体的には、ガスボンベ）から延びたガス配管１４が接続されている。ガス配管１４の途中には開閉弁１６が備えられ、開閉弁１６の下流側に気液混合ポンプ１２へのガスの供給量（流量）を調節するためのマスフローコントローラ２８が備えられている。一方、液体の吸引口には、水道管１５が接続されている。水道管１５には開閉弁１８が設けられ、開閉弁１８の下流側に、水道水の流量を調節するための流量調節器２９が備えられている。そして、気液混合ポンプ１２は、所定流量（例えば、１０〜２０Ｌ／ｍｉｎ）の水道水を吸引すると共に、ガス供給装置１３から所定圧力（例えば、０．２〜０．４ＭＰａ）及び流量（例えば、０．２〜０．４Ｌ／ｍｉｎ）のガス（具体的には、水素、酸素、オゾン、アンモニア及び二酸化炭素の何れか）を吸引し、これら水道水とガスとを攪拌混合した上で、この混合流体を所定圧力（例えば、０．４〜１．５ＭＰａ）でミキサー１０に圧送している。気液混合ポンプ１２から吐出された混合流体の圧力及び流量は、配管１１の途中に設けた圧力計２６及び流量計６０により計測される。
【００３２】
なお、本実施形態では、本発明に係るガス供給装置１３としてガスボンベが備えられているが、このガスボンベに代えて、ガス供給装置は、例えば、化学反応により水から水素を発生して供給する装置等であってもよい。この場合、発生した水素を気液混合ポンプ１２に圧送するためのポンプをガス配管１４の途中に設けることが好ましい。
【００３３】
クラスターサイズ変更装置１７（本発明における「クラスターサイズ変更手段」に相当する）は、磁石（例えば、電磁石、永久磁石の何れでもよい）を備えて、気液混合ポンプ１２より上流側の配管１１を貫通する磁束を発生させている。そして、この磁束による磁場を水道水が通過することで、水道水のクラスターサイズ（水分子の集合体の大きさ）が小さくなる。
【００３４】
貯水槽１９は、例えば、密閉タンクで構成され、次述するミキサー１０を通過することで製造された酸化電位水又は還元電位水（以下、これらを纏めて「酸化還元電位水」という）が一時的にここに貯留される。貯水槽１９には、ガス溶存量計測器５０、ｐＨ計測器５１、酸化還元電位計測器５２が備えられており、製造された酸化還元電位水の各計測値が計測されている。
【００３５】
貯水槽１９には、貯留した酸化還元電位水を外部に取り出すための供給配管２２と、気液混合ポンプ１２よりも上流側（詳細には、流量調節器２９とクラスターサイズ変更装置１７の間が望ましい）に環流させるための循環配管２０とが別々に設けられている。そして、供給配管２２に備えた開閉弁２７を開くことで、貯水槽１９から酸化還元電位水を取得することができる。供給配管２２からはドレン管２３が分岐しており、ドレン管２３に設けられたドレン弁２４を開放することで、貯水槽１９に貯留された酸化還元電位水を貯水槽１９から排出することができる。さらに、循環配管２０の途中にも、開閉弁２１が備えられている。
【００３６】
なお、貯水槽１９の天井部分に、酸化還元電位水から抜けたガスを気液混合ポンプ１２のガス吸引口に戻すためのガス循環路を設けて、ガスの有効利用を図ってもよい。
【００３７】
さて、ミキサー１０は、図２に示すように、円筒ケース３０（本発明の「管路」に相当する）の内部に、複数（例えば、１１個）のミキシング壁４０を収容してなる。まず、円筒ケース３０について説明する。
【００３８】
円筒ケース３０は、ケース本体３１と、ケース本体３１の上流側端部に接合される流入管３２及びケース本体３１の下流側端部に接合される流出管３３とから構成される。
【００３９】
ケース本体３１は、円筒形状をなし、両端部には、流入管３２及び流出管３３と接合するフランジ部３７が形成されている。また、ケース本体３１の内部空間は、径が一定な円柱形状をなしている。
【００４０】
流入管３２及び流出管３３は、同一形状をなしている。即ち、流入管３２及び排出管３３の一端には、前記配管１１に接続される配管接続部３４が形成され、他端には、ケース本体３１に接合するフランジ部３５が形成されている。そして、その外径は、配管接続部３４からフランジ部３５に向かって段付き状に拡径している。なお、流入管３２及び流出管３３の内径は一定となっている。
【００４１】
流入管３２及び流出管３３のうち、ケース本体３１に接合される側の開口縁（フランジ部３５の端面３５Ｔ）からは、円筒ボス３６が起立している。そして、流入管３２及び流出管３３がケース本体３１の両端に接合されると、この円筒ボス３６がケース本体３１の内部空間に突入するようになっている。以上が円筒ケース３０の説明である。
【００４２】
さて、ミキシング壁４０は、以下のようである。図３に示すように、ミキシング壁４０は、円板部材４１に複数の小孔４２（本発明の「貫通孔」に相当する）を貫通形成した構成をなす。円板部材４１は、例えば、金属（具体的には、ステンレスや真鍮）製であり、その外径は、ケース本体３１の内径とほぼ同一となっている。また、小孔４２は、ミキシング壁４０の板厚方向（図２における上下方向）に延びその内径は、例えば、２μｍとなっている。
【００４３】
図２に示すように、ミキシング壁４０は、円筒ケース３０（詳細には、ケース本体３１）の内部において、円筒ケース３０の軸方向に重なるように配置されている。ミキシング壁４０同士の間には、スペーサ（例えば、Ｏリング）４５が挟まれている。このスペーサ４５により隣接したミキシング壁４０が所定間隔を空けて重ねられ、これらミキシング壁４０によって、ケース本体３１の内部空間が、複数の扁平円柱形状の空間部４６（本発明における「領域」に相当する）に区画されている。換言すれば、ケース本体３１の内部には、ケース本体３１の軸方向に沿って、ミキシング壁４０と空間部４６とが交互に備えられている。ここで、ケース本体３１の内部に収容された複数のミキシング壁４０は、ケース本体３１の内側に嵌合されかつ、ケース本体３１に流入管３２及び流出管３３を組み付けると、ケース本体３１の両端側から円筒ボス３６，３６に押圧されて、ケース本体３１の内部に固定配置されている。
【００４４】
以上が、本実施形態における酸化還元電位水製造装置１００の構造の説明であって、以下に作用及び効果を説明する。本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００によって、酸化還元電位水を製造する場合には、以下のようである。まず、水道管１５に備えられた開閉弁１８を開放状態とし、気液混合ポンプ１２によって水道水を吸引する。水道水は、所定流量（例えば、１０〜２０Ｌ／ｍｉｎ）で吸引され、気液混合ポンプ１２に達する前にクラスターサイズ変更装置１７を通過する。クラスターサイズ変更装置１７を通過することで水道水のクラスターサイズは縮小され、この状態で気液混合ポンプ１２に流入する。
【００４５】
気液混合ポンプ１２は、水道水と共に、ガスボンベ１３から所定流量（例えば、０．２〜０．４Ｌ／ｍｉｎ）でガスを吸引し、このガスと、クラスターサイズが縮小された水道水とを攪拌混合して、その混合流体をミキサー１０に圧送する。
【００４６】
ガス及び水道水の混合流体は、ミキサー１０の流入管３２から円筒ケース３０内に流入し、最上段のミキシング壁４０に衝突する。ミキシング壁４０に衝突した混合流体は、ミキシング壁４０に形成された複数の小孔４２に押し込められることで加圧されると共に複数の流路に細かく分かれる。
【００４７】
ミキシング壁４０の小孔４２を通過した混合流体は、最上段の空間部４６内に流入する。この空間部４６において、小孔４２を通過する際に複数の流路に分かれた混合流体が合流すると共に混合流体にかかる圧力が低下する。
【００４８】
最上段の空間部４６に流入した混合流体は、２段目のミキシング壁４０に衝突して小孔４２を通過する際に、再び強い圧力を受けると共に複数の流路に細かく分かれる。そして、２段目のミキシング壁４０を通過すると、２段目の空間部４６に流入し、ここでミキシング壁４０を複数の流路（小孔４２）に分かれて通過した混合流体が合流すると共に、混合流体にかかる圧力が低下する。以下、ミキシング壁４０と空間部４６とを交互に通過することで、混合流体が分流と合流とを繰り返すと共に、混合流体にかかる圧力の強弱が繰り返される。
【００４９】
これにより、混合流体中のガスが水道水に溶け込み、酸化還元電位が水道水に比較して低い還元電位水或いは高い酸化電位水が製造される。ミキサー１０を通過して製造された酸化還元電位水は、貯水槽１９に流入する。そして、貯水槽１９に貯留された酸化還元電位水を使用する場合には、供給配管２２に備えられた開閉弁２７を開放する。
【００５０】
ところで、本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００では、ミキサー１０を通過することで製造された酸化還元電位水を環流させて、再度ミキサー１０に通過させることができる。具体的には、水道管１５に備えられた開閉弁１８、供給配管２２に備えられた開閉弁２７、ドレン弁２４を何れも閉状態とし、循環配管２０に備えられた開閉弁２１を開放する。すると、貯水槽１９に貯留された酸化還元電位水が、循環配管２０を通って気液混合ポンプ１２の上流側に戻される（クラスターサイズ変更装置１７の上流側に戻してもよい）。そして、酸化還元電位水は、気液混合ポンプ１２に流入し、ここで、ガスと混合された後、再度ミキサー１０を通過する。
【００５１】
［実験１］
本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００の効果を調べるべく、以下の実験を行った。実験の手順は以下の通りである。なお、本実験で用いた水道水のｐＨは７．２０、ＯＲＰは＋２５０ｍＶである。
（１）酸化還元電位水製造装置１００によって、水道水に水素ガスを溶存させて、還元電位水を製造した。具体的には、３０Ｌの水道水を５．８Ｌ／ｍｉｎの流量で酸化還元電位水製造装置１００内を循環させた。
（２）ミキサー１０を通過した還元電位水のＯＲＰ、溶存水素量及びｐＨを予め設定した時間毎に計測して、還元電位水のミキサー１０への通過回数とＯＲＰ、溶存水素量及びｐＨとの関係をそれぞれグラフ化した。なお、本実験では、ＯＲＰ等の計測を行ったときの時間Ｔを、以下の関係式に基づいてミキサー１０への通過回数に換算した。
通過回数＝Ｔ・５．８／３０
【００５２】
図４のグラフに示すように、還元電位水のＯＲＰは、ミキサー１０を約２回通過（通水開始から１０分経過）するまでの間に、−５６０ｍＶまで一気に低下し、その後、通過回数の増加に伴って緩やかに低下して、ミキサー１０を約１２回通過（通水開始から６０分経過）した時点で、−６３０ｍＶまで低下した。これは、図５のグラフに示すように、ミキサー１０への通過回数が増加するに従って、溶存水素量が増加したことが主因であると推測される。しかも、図６のグラフに示すように、還元電位水のｐＨは、ミキサー１０への通過回数が増加しＯＲＰ値が低下しても殆ど変化せず、ミキサー１０を通過する前の水道水のｐＨとほぼ同じであった。
【００５３】
実験の結果、本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００を用いて水と水素とを混合すると、ＯＲＰの値が従来よりも低い還元電位水を製造できることが分かった。しかも、水を電気分解して製造した場合に比較して、ｐＨ変化が抑えられることが分かった。
【００５４】
なお、ミキサー１０への通過回数を増やすことで、酸化還元電位水のＯＲＰを、より長時間に亘って維持できることも分かった。
【００５５】
このように、本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００によれば、ガスが混合された水がミキサー１０を通過する過程で、その水にかかる流体圧力の強弱が繰り返され、水に対するガスの溶存量が向上し、酸化還元電位（ＯＲＰ）の絶対値を従来より高くすることができる。
【００５６】
なお、本実施形態の酸化還元電位水製造装置１００で製造された酸化還元電位水は、医療機器や工業用部品（例えば、半導体部品）の洗浄、医薬品・化粧品・食品の加工・製造、工業排水及び畜産排水の処理、プール・大衆浴場・養殖池・農業用水等の水質改善等に利用することができる。
【００５７】
［第２実施形態］
図７は本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、酸化還元電位水製造装置の構成を上記第１実施形態とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記第１実施形態と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５８】
図７に示すように、本実施形態の酸化還元電位水製造装置２００では、水道管１５のうち、循環配管２０との接続部分よりも上流側に、脱気装置２５が備えられている。脱気装置２５は、密閉空間内に水道水を導入し、その密閉空間内をポンプ等によって真空にすることで水道水から気体（空気）を抜く構成となっている。なお、脱気装置２５は、上記した、真空脱気装置に限らず、例えば、超音波振動を利用したものでもよい。
【００５９】
［実験２］
本発明の酸化還元電位水製造装置２００の効果を調べるべく以下の実験を行った。本実験で用いた水道水のｐＨは７．２０、ＯＲＰは＋２５０ｍＶである。本実験の手順は、前述した実験１と同じであるので、説明を省略する。
【００６０】
図８のグラフに示すように、還元電位水のＯＲＰは、通水開始直後に、約−６２０ｍＶまで一気に低下し、ミキサー１０を約１回通過（通水開始から５分経過）した時点で−６４２ｍＶ、約２回通過（通水開始から１０分経過）した時点で−６４８ｍＶであった。その後、ＯＲＰ値は、ほぼ一定となり、約１２回通過（通水開始から６０分経過）した時点で、−６５０ｍＶまで低下した。
【００６１】
即ち、本実施形態の酸化還元電位水製造装置２００によれば、脱気装置を備えていない前記第１実施形態の酸化還元電位水製造装置１００よりも短時間でＯＲＰを低下させることができ、しかも、よりＯＲＰ値をより低い値とすることができた（図８を参照）。これは、図９のグラフに示すように、水道水を脱気したことで、水素ガスが溶け込み易くなる（早く溶け込む）と共に、水道水に対する水素ガスの溶存可能量が高まったからであると考えられる。また、図１０のグラフに示すように、還元電位水のｐＨは、ミキサー１０への通過回数が増加しＯＲＰ値が低下しても殆ど変化せず、ミキサー１０を通過する前の水道水のｐＨとほぼ同じであった。
【００６２】
実験の結果、本実施形態の酸化還元電位水製造装置２００を用いて水と水素とを混合すると、還元電位水のＯＲＰがより短時間でより低い値となることが分かった。しかも、水を電気分解して製造した場合に比較して、ｐＨ変化が抑えられることが分かった。
【００６３】
このように、本実施形態の酸化還元電位水製造装置２００によれば、予め脱気した水道水とガスとをミキサー１０に通すことで、水道水に対するガスの溶存可能量をより高めることができ、製造される酸化還元電位水のＯＲＰの絶対値をさらに高くすることができる。
【００６４】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記第１及び第２実施形態では、水のクラスターサイズを小さくするためのクラスターサイズ変更装置１７を備えていたがクラスターサイズ変更装置を備えていなくてもよい。
【００６５】
（２）上記第１及び第２実施形態では、水のクラスターサイズを縮小させるために、水に磁場を付与していたが、水に高周波電流を印加することで、クラスターサイズを縮小させてもよい。
【００６６】
（３）上記第１及び第２実施形態では、酸化還元電位水の原水として、水道水を使用していたが、水道水に限るものではない。例えば、井戸水、湧き水や清涼飲料水でもよい。また、軟水、純水、蒸留水を使用してもよいし、水を電気分解することで陰極側に生成された陰極水又は陽極側に生成された陽極水を使用してもよい。ここで、陰極水は、電気分解する前の水よりもＯＲＰが低くなっているので、この陰極水に水素ガスやアンモニアガスを溶存させることで、さらにＯＲＰの低い還元電位水を製造することができる。また、陽極水は、電気分解する前の水よりもＯＲＰが高くなっているので、この陽極水に酸素、オゾン、二酸化炭素を溶存させることで、さらにＯＲＰの高い酸化電位水を製造することができる。
【００６７】
（４）上記第１及び第２実施形態では、ミキシング壁４０を金属製の板材で構成していたが、この板材の表面に、酸化チタン等の光触媒材料やトルマリン、パラジウムをコーティングしてもよい。
【００６８】
（５）上記第１及び第２実施形態では、ミキシング壁４０は、円板部材４１に複数の小孔４２を貫通形成した構成であったが、セラミックフィルターや不織布等でもよい。
【００６９】
また、ミキシング壁４０は、図１１の（Ａ）に示すように、網状のメッシュ部材８０で構成してもよい。具体的には、メッシュ部材８０は、円形のリング部材８１の内側に複数の線材８２を網目状に編んだ網部８３を備えた構成とすればよい。ここで、網部８３を構成する線材８２を、金属（具体的には、ステンレスや真鍮）製としかつ、網部８３の目開き（平行に延びた線材８２間の距離）を、１〜３μｍとすることが好ましい。また、図１１の（Ｂ）に示すように、上記構成のメッシュ部材８０を複数重ね合わせて、１つのミキシング壁４０とすることが好ましい。
【００７０】
（６）ミキシング壁は、図１２の（Ａ）に示すように、円板部材１４１の周面に板厚方向に延びた複数の溝５０を陥没形成した構成としてもよい。そして、図１２の（Ｂ）に示すように、ケース本体３１の内部に円板部材４１を嵌合固定したときに、ケース本体３１の内周面と溝５０との間に水が通過する流路を構成し、この流路によってケース本体３１内部の２つの空間部４６，４６がミキシング壁１４０を挟んで連通するようにしてもよい。
【００７１】
また、溝５０（流路）は、図１２の（Ａ）に示すように、ミキシング壁１４０の板厚方向に平行に延びていてもよいし、図１３の（Ａ）に示すように、ミキシング壁１４０の板厚方向に対して斜めに延びていてもよい。さらに図１３の（Ｂ）に示すように、少なくとも２つの溝５０，５０（流路）同士が途中で交差するようにしてもよい。
【００７２】
（７）上記第１及び第２実施形態では、配管１１の途中にミキサー１０を１つだけ備えていたが、複数のミキサー１０を直列に接続してもよい。
【００７３】
（８）上記第１及び第２実施形態において、ガスは、市販のガスボンベから供給していたがガス発生装置から供給してもよい。具体的には、水素ガスは、水、都市ガス、プロパン、アルコール、メタン等を原料として水素ガスを生成する水素発生装置（より具体的には、電気分解装置、水蒸気改質装置等）から供給してもよい。
【００７４】
（９）上記第１及び第２実施形態において、貯水槽１９は密閉されていたが、開放していてもよい。これにより、貯水槽１９内に水素ガスが滞留することが防がれる。
【００７５】
（１０）上記第１及び第２実施形態では、貯水槽１９にガス溶存量計測器５０、ｐＨ計測器５１、酸化還元電位計測器５２が備えられていたが、これら計測器５０〜５２の計測値に基づいて、水及び／又はガスの流量を自動制御する制御装置を備えていてもよい。また、ｐＨの計測値に応じて、製造された酸化還元電位水に酸又はアルカリ（例えば、石灰）を添加して、酸化還元電位水のｐＨを予め設定した値に調節するようにしてもよい。
【００７６】
（１１）上記第１及び第２実施形態のミキサー１０は、ミキシング壁４０を１１個備えていたが、複数個であれば、１１個に限るものではない。
【００７７】
（１２）上記第１及び第２実施形態では、ミキシング壁４０に形成される小孔４２の数を複数としていたが、１つであってもよい。この場合、小孔４２を、図１４の（Ａ）に示すように、ミキシング壁４０の中心部分に配置し、同図の（Ｂ）に示すように、小孔４２の上流側の開口縁４２Jを上流側に向かって拡径したテーパ形状とし、下流側の開口縁４２Ｋの開口縁を下流側に向かって拡径したテーパ形状とすることが好ましい。ここで、小孔４２の開口縁４２Ｊ，４２Ｋのテーパ角度Ｐは４５°であることが好ましい。
【００７８】
（１３）上記第１及び第２実施形態では、ミキサー１０の下流に貯留槽１９を設けていたが、貯留槽は設けなくてもよい。この場合、ガス溶存量計測器５０、ｐＨ計測器５１、酸化還元電位計測器５２は、ミキサー１０の下流側の配管に設ければよい。
【００７９】
（１４）上記第１及び第２実施形態では、酸化還元電位水を環流させるための循環配管２０が備えられていたが、循環配管を設けずに、気液混合流体がミキサー１０を１回だけ通過するような構成としてもよい。
【００８０】
（１５）上記第１及び第２実施形態では、水素ガスを使用して還元電位水を製造していたが、アンモニアガス又は、水素ガスとアンモニアガスとの混合ガスを使用してもよい。また、水に酸素、オゾン、二酸化炭素のうちの何れか１つのガス又は複数のガスを溶存させれば、従来よりも酸化還元電位の高い酸化電位水を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る酸化還元電位水製造装置のブロック図
【図２】ミキサーの部分断面図
【図３】ミキシング壁の平面図
【図４】ミキサーへの通過回数とＯＲＰとの関係を示すグラフ
【図５】ミキサーへの通過回数と溶存水素量との関係を示すグラフ
【図６】ミキサーへの通過回数とｐＨとの関係を示すグラフ
【図７】第２実施形態に係る酸化還元電位水製造装置のブロック図
【図８】ミキサーへの通過回数とＯＲＰとの関係を示すグラフ
【図９】ミキサーへの通過回数と溶存水素量との関係を示すグラフ
【図１０】ミキサーへの通過回数とｐＨとの関係を示すグラフ
【図１１】（Ａ）他の実施形態（５）に係るミキシング壁の平面図（Ｂ）ミキシング壁の側面図
【図１２】（Ａ）他の実施形態（６）に係るミキシング壁の斜視図（Ｂ）ミキシング壁の平面図
【図１３】他の実施形態（６）に係るミキシング壁の斜視図
【図１４】（Ａ）他の実施形態（１２）に係るミキシング壁の平面図（Ｂ）ミキシング壁の側断面図
【符号の説明】
【００８２】
１０ ミキサー
１２ 気液混合ポンプ
１７ クラスターサイズ変更装置（クラスターサイズ変更手段）
２０ 循環配管（循環路）
２５ 脱気装置（脱気手段）
３０ 円筒ケース（管路）
４０，１４０ ミキシング壁
４２ 小孔（貫通孔）
４６ 空間部
５０ 溝
８０ メッシュ部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と共に、水素、酸素、オゾン、アンモニア又は二酸化炭素の何れかのガスを吸引し、そのガスと前記水とを混合して排出する気液混合ポンプと、前記気液混合ポンプから排出された水のガス溶存量を高めるためのミキサーとを備え、
前記ミキサーは、前記気液混合ポンプの排出口に接続された管路と、
前記管路の軸方向に沿って間隔をあけて設けられ、前記管路内を複数の領域に区画すると共に前記水の通過を許容し、前記管路内で流体圧力の強弱が繰り返されるようにするための複数のミキシング壁とを備えたことを特徴とする酸化還元電位水製造装置。
【請求項２】
前記ミキサーを通過した水を、前記気液混合ポンプの吸引口に環流させるための循環路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項３】
前記気液混合ポンプの吸引口より上流又は前記ミキサーと前記気液混合ポンプとの間に、前記水のクラスターサイズを小さくするためのクラスターサイズ変更手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項４】
前記クラスターサイズ変更手段は、前記水に磁場を付与する磁石であることを特徴とする請求項３に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項５】
前記ミキシング壁は、前記水が通過可能な複数の貫通孔を有する板部材で構成されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項６】
前記ミキシング壁は、セラミックフィルタであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項７】
前記各ミキシング壁は、複数のメッシュを重ね合わせてなることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項８】
前記ミキシング壁を構成するメッシュの目開きは、１〜３μｍであることを特徴とする請求項７に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項９】
前記ミキシング壁は、前記水が通過可能な貫通孔を１つのみ有する板部材で構成されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１０】
前記貫通孔は、前記板部材の中心部に設けられ、その両開口縁は外側に向かって拡径したテーパ形状をなしたことを特徴とする請求項９に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１１】
前記ミキシング壁は、外周面に少なくとも１つの溝を備えた板部材を前記管路の内部に嵌合してなり、前記管路の内周面と前記溝との間に、前記管路内の前記ミキシング壁を挟んだ２つの領域を連通する流路が形成されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１２】
前記流路を複数設け、それらのうち少なくとも２つの流路を交差させたことを特徴とする請求項１１に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１３】
前記気液混合ポンプの吸引口より上流側に、水から気体を脱気するための脱気手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１４】
前記気液混合ポンプに吸引される水は、水道水であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１５】
前記気液混合ポンプに吸引される水は、水を電気分解することで陰極側に生成する陰極水又は陽極側に生成する陽極水であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１】
水と共に、水素、酸素、オゾン、アンモニア又は二酸化炭素の何れかのガスを吸引し、そのガスと前記水とを混合して排出する気液混合ポンプと、前記気液混合ポンプから排出された水のガス溶存量を高めるためのミキサーとを備え、
前記ミキサーは、前記気液混合ポンプの排出口に接続された管路と、
前記管路の軸方向に沿って間隔をあけて設けられ、前記管路内を複数の領域に区画すると共に前記水の通過を許容し、前記管路内で流体圧力の強弱が繰り返されるようにするための複数のミキシング壁とを備えたことを特徴とする酸化還元電位水製造装置。
【請求項２】
前記ミキサーを通過した水を、前記気液混合ポンプの吸引口に環流させるための循環路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項３】
前記気液混合ポンプの吸引口より上流又は前記ミキサーと前記気液混合ポンプとの間に、前記水のクラスターサイズを小さくするためのクラスターサイズ変更手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項４】
前記クラスターサイズ変更手段は、前記水に磁場を付与する磁石であることを特徴とする請求項３に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項５】
前記ミキシング壁は、前記水が通過可能な複数の貫通孔を有する板部材で構成されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項６】
前記ミキシング壁は、セラミックフィルタであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項７】
前記各ミキシング壁は、複数のメッシュを重ね合わせてなることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項８】
前記ミキシング壁を構成するメッシュの目開きは、１〜３μｍであることを特徴とする請求項７に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項９】
前記ミキシング壁は、前記水が通過可能な貫通孔を１つのみ有する板部材で構成されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１０】
前記貫通孔は、前記板部材の中心部に設けられ、その両開口縁は外側に向かって拡径したテーパ形状をなしたことを特徴とする請求項９に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１１】
前記ミキシング壁は、外周面に少なくとも１つの溝を備えた板部材を前記管路の内部に嵌合してなり、前記管路の内周面と前記溝との間に、前記管路内の前記ミキシング壁を挟んだ２つの領域を連通する流路が形成されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１２】
前記流路を複数設け、それらのうち少なくとも２つの流路を交差させたことを特徴とする請求項１１に記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１３】
前記気液混合ポンプの吸引口より上流側に、水から気体を脱気するための脱気手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１４】
前記気液混合ポンプに吸引される水は、水道水であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【請求項１５】
前記気液混合ポンプに吸引される水は、水を電気分解することで陰極側に生成する陰極水又は陽極側に生成する陽極水であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の酸化還元電位水製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−１９８５５７（Ｐ２００６−１９８５５７Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４６５１（Ｐ２００５−１４６５１）
【出願日】平成１７年１月２１日（２００５．１．２１）
【出願人】（５９３１６１４７８）佐藤工業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２１日（２００５．１．２１）
【出願人】（５９３１６１４７８）佐藤工業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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