JP4497558B1 - 入浴設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気分解によりアルカリイオン水を得る際に酸性イオン水を減少させる。
【解決手段】 正電極１５及び負電極１６に挟まれて陽イオン交換膜１２が設けられ、負電極１６と陽イオン交換膜１２の間の陰極側の通路に水道水を流通させる経路２１を備え、陽イオン交換膜１２を正電極１５に密着して設け、正電極１５側の陽イオン交換膜１２に対してはＨ^＋イオンが透過する湿潤状況にして水素ガスの気泡を負電極１６に生成し、陽イオン交換膜１２に水酸イオンＯＨ^-を透過させずに酸素イオンの発生を抑制して酸性イオン水を減少させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、水素含有電解水を用いた入浴設備に関する。

水道水から水素含有電解水（アルカリイオン水）及び酸性イオン水を生成するアルカリイオン整水器（水素含有電解水生成装置）として、陽極、陰極の電極間にイオン交換膜を介在させ、水の電気分解作用を利用して、水素含有電解水と酸性イオン水とに分離生成するビルトインタイプの整水器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、新陳代謝の低下等により体内の脂肪が充分に代謝されずに脂肪細胞の周りに固まりとなる脂肪塊が発生することがある。美容志向、健康志向の高まりから脂肪塊の存在がクローズアップされてきている。また、血液は酸化ストレスを受けると、赤血球の表面が粘着力を持ち表面同士がくっついて凝集し（溶血し）、動脈硬化の原因になることがある。

脂肪塊の抑制や酸化ストレスの抑制にはサプリメントの服用が効果的であることが知られているが、サプリメントの服用に関する副作用等の問題があるのも実情である。このため、水素含有電解水による入浴により肌を活性化させて脂肪塊を抑制したり、血液の溶血を抑制することが注目されてきている。入浴に用いる水素含有電解水は、アルカリイオン整水器を用いて水道水から得るのが一般的である。

しかし、水道水から水素含有電解水を得る場合、入浴用として所定の温度に維持する時間が必要であり、また、水素の溶存量は時間と共に減少し、酸化還元電位も高くなり還元力が低下してしまう。このため、水道水から得た水素含有電解水を入浴用に用いる場合、脂肪塊の抑制や血液の溶血の抑制に効果的な状態を持続させることが困難な状況であった。

特開平１０−１９２８５８号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、還元力を持続させた水素含有電解水を入浴用に用いることができる入浴設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の入浴設備は、陽極、陰極一対の電極に挟まれてイオン交換膜が電解槽内に備えられ、電気分解により水素含有電解水を得る電解水生成手段と、入浴用の湯が貯められる浴槽と、前記浴槽に貯められた湯を前記電解水生成手段に送るとともに前記電解水生成手段で生成された水素含有電解水を循環流体として前記浴槽に循環させる循環経路とを備え、前記電解水生成手段は、陰極側の前記電極及び陽極側の前記電極がそれぞれメッシュ状に形成され、陰極側の通路に循環流体を流通させる流通路を備え、前記イオン交換膜が、陽イオン交換膜であると共に陽極側の前記電極に密着して前記流通路に対向し、更に、前記電解水生成手段は、陽極側の前記電極が円筒状とされて外周部に円筒状の前記陽イオン交換膜が密着され、前記陽イオン交換膜が密着された陽極側の前記電極の外周に円筒状の陰極側の前記電極が配され、前記流通路が、陽極側の前記電極と陰極側の前記電極との間が前記循環流体の流入側とされると共に、陰極側の前記電極の外側が前記循環流体の流出側とされて水素含有電解水が流出されることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、浴槽と電解水生成手段の間で水素含有電解水を循環させることで、還元力が持続している水素含有電解水を浴槽の湯とすることができる。このため、還元力を持続させた水素含有電解水を入浴用に用いることが可能になる。
また、陽イオン交換膜が陽極側の電極に密着して流通路に対向しているので、陽極側の電極側の陽イオン交換膜に対しては水素イオンＨ ^＋ が透過する湿潤状況にすることで、水素イオンの気泡を陰極側の電極に生成させることができると共に、水酸イオンＯＨ ⁻ は陽イオン交換膜を透過しないので酸素イオンの発生が抑制され、酸性イオン水を減少させることができる。また、陰極側の電極がメッシュ状に形成されているので、電極に生成される水素ガスの泡のぬれ角を小さくすることができ、水素ガスの泡を小さい状態で離脱させることができ、水素ガスがナノバブルとされた水素含有電解水を浴槽に送ることができる。
更に、円筒状の電解槽を有する電解水生成手段となり、循環系等の配管に容易に設置することができ、既存の給湯設備に対しても設置が容易となる。

そして、請求項２に係る本発明の入浴設備は、請求項１に記載の入浴設備において、前記電解水生成手段が前記浴槽に給湯を行う給湯手段の給湯経路に備えられ、前記循環経路と前記給湯経路を切換える切換え手段を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、給湯手段からの湯を電気分解して還元力を有する水素含有電解水とし浴槽に給湯を行うことで、水素含有電解水を浴槽の湯として給湯することができる。給湯後は、切換え手段により浴槽の湯を循環経路で循環させることで、浴槽と電解水生成手段の間で水素含有電解水が循環し、還元力が持続した状態が維持される。

また、請求項３に係る本発明の入浴設備は、請求項２に記載の入浴設備において、前記給湯手段は、ヒートポンプにより得られた温水を貯留する貯湯タンクを備え、前記貯湯タンクに貯留された前記温水が前記給湯経路から前記浴槽に送られることを特徴とする。また、請求項４に係る本発明の入浴設備は、請求項３に記載の入浴設備において、前記貯湯タンクからの温水を熱媒体として前記循環経路の前記循環流体を昇温する熱交換器を備えたことを特徴とする。

請求項３及び請求項４に係る本発明では、ヒートポンプにより給湯用の湯の熱エネルギーを得る給湯設備を用いた入浴設備とすることができる。

また、請求項５に係る本発明の入浴設備は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の入浴設備において、陽極側の前記電極の内周側に陽極側流路を備え、前記陽極側流路への前記循環流体の流入量を規制する規制部材を前記陽極側流路に備えたことを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、陽極側に流入する循環流体の量が規制部材により規制されて制限されることで、酸性イオン水を最小限に減少させることができ、電解水生成手段での排水を大幅に減少させることができる。

また、請求項６に係る本発明の入浴設備は、陽極、陰極一対の電極に挟まれてイオン交換膜が電解槽内に備えられ、電気分解により水素含有電解水を得る電解水生成手段と、入浴用の湯が貯められる浴槽と、前記浴槽に貯められた湯を前記電解水生成手段に送るとともに前記電解水生成手段で生成された水素含有電解水を循環流体として前記浴槽に循環させる循環経路とを備え、前記電解水生成手段は、陰極側の前記電極及び陽極側の前記電極がそれぞれメッシュ状に形成され、前記イオン交換膜が、イオンと共に水粒子を通す中性膜であり、陽極側の前記電極が円筒状とされて外周部に円筒状の前記中性膜が密着され、前記中性膜が密着された陽極側の前記電極の外周に円筒状の陰極側の前記電極が配され、陽極側の前記電極と陰極側の前記電極との間が循環流体の流入側とされると共に、陰極側の前記電極の外側が前記循環流体の流出側とされて水素含有電解水が流出され、前記陽極側の前記電極の内側の電解水に発生する酸素ガスを脱気する脱気手段を前記陽極側の前記電極の内側の流路に備えたことを特徴とする。

請求項６に係る本発明では、浴槽と電解水生成手段の間で水素含有電解水を循環させることで、還元力が持続している水素含有電解水を浴槽の湯とすることができる。このため、還元力を持続させた水素含有電解水を入浴用に用いることが可能になる。
また、酸性水の発生がなく、陽極側で生成される電解水は中成膜を透過して水素イオンＨ ^＋ の還元で水素に変わり、陽極側の電極の内側の流路の電解水に発生する酸素ガスを脱気手段で放出することにより、酸性排水を一切伴わずに水素含有電解水を得ることができる。
また、電極がメッシュ状に形成されているので、電極に生成される水素ガスの泡のぬれ角を小さくすることができ、水素ガスの泡を小さい状態で離脱させることができ、水素ガスがナノバブルとされた水素含有電解水を浴槽に送ることができる。

また、請求項７に係る本発明の入浴設備は、請求項６に記載の入浴設備において、前記電解水生成手段が前記浴槽に給湯を行う給湯手段の給湯経路に備えられ、前記循環経路と前記給湯経路を切換える切換え手段を備えたことを特徴とする。

請求項７に係る本発明では、給湯手段からの湯を電気分解して還元力を有する水素含有電解水とし浴槽に給湯を行うことで、水素含有電解水を浴槽の湯として給湯することができる。給湯後は、切換え手段により浴槽の湯を循環経路で循環させることで、浴槽と電解水生成手段の間で水素含有電解水が循環し、還元力が持続した状態が維持される。

また、請求項８に係る本発明の入浴設備は、請求項７に記載の入浴設備において、前記給湯手段は、ヒートポンプにより得られた温水を貯留する貯湯タンクを備え、前記貯湯タンクに貯留された前記温水が前記給湯経路から前記浴槽に送られることを特徴とする。また、請求項９に係る本発明の入浴設備は、請求項８に記載の入浴設備において、前記貯湯タンクからの温水を熱媒体として前記循環経路の前記循環流体を昇温する熱交換器を備えたことを特徴とする。

請求項８及び請求項９に係る本発明では、ヒートポンプにより給湯用の湯の熱エネルギーを得る給湯設備を用いた入浴設備とすることができる。

本発明の入浴設備は、還元力を持続させた水素含有電解水を入浴用に用いることが可能になる。

本発明の第１実施形態例に係る入浴設備の概略構成図である。 電解水生成手段の断面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。 酸化還元電位とｐＨの経時変化を表すグラフである。 酸化還元電位とｐＨ及び水素ガスの粒径の経時変化の表図である。 水素ガスの粒径の分布を表すグラフである。 水素ガスの粒径の分布を表すグラフである。 電解水生成手段の他の例を表す平面断面図である。 酸化還元電位とｐＨの経時変化を表すグラフである。 酸化還元電位とｐＨの経時変化の表図である。 本発明の第２実施形態例に係る入浴設備の概略構成図である。 給湯手段の概略系統図である。 酸化還元電位とｐＨの経時変化を表すグラフである。 酸化還元電位とｐＨの経時変化の表図である。 酸化還元電位とｐＨの経時変化を表すグラフである。 酸化還元電位とｐＨの経時変化の表図である。 電解水生成手段の他の例を説明する断面図である。 酸化還元電位とｐＨの経時変化を表すグラフである。 酸化還元電位とｐＨの経時変化の表図である。 酸化還元電位とｐＨの経時変化の表図である。 水素ガスの粒径の分布を表すグラフである。

図１には本発明の一実施形態例に係る入浴設備の概略系統、図２には電解水生成手段の構成を説明する側面の断面、図３には電解水生成手段の平面の断面（図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視）を示してある。そして、図４、図５には酸化還元電位とｐＨの経時変化の状況、図６には電解開始から１５分経過後の水素ガスの粒径の分布状況、図７には電解開始から３０分経過後の水素ガスの粒径の分布状況を示してある。

図１に基づいて本発明の入浴設備の概略を説明する。

図に示すように、入浴設備１０は、入浴用の湯が貯められる浴槽１が備えられ、浴槽１には図示しない給湯設備等から給湯が行われる。浴槽１には循環経路２が備えられ、循環経路２には電解水生成手段３が備えられている。電解水生成手段３は、詳細は後述するが、陽極、陰極一対の電極に挟まれてイオンだけを通し水粒子を通さないイオン交換膜（陽イオン交換膜）が電解槽４内に備えられ、電気分解により水素含有電解水（アルカリイオン水）を得るものである。

つまり、電解槽４内には一対の電極（正電極、負電極）に挟まれた陽イオン交換膜が備えられ、正電極及び負電極の間に所定の電圧が印加される。電解槽４内に循環される湯は、陽イオン交換膜で区切られた通路に流れ込み、水素イオンＨ^＋と水酸イオンＯＨ⁻とに電離する。電離した水素イオンＨ^＋が陽イオン交換膜を透過して陰極側の通路に集まり、負電極に水素ガスの気泡が生成され、湯（２Ｈ_２Ｏ）は、電子（２ｅ⁻）によりＨ_２＋２ＯＨ⁻に整水され（水に水素ガスが溶存し）、水素が溶存されたアルカリイオン水が生成される。

循環経路２は、フィルタ５を通して浴槽１内の湯を電解槽４に送る引入れ路６と、電解槽４で得られたアルカリイオン水を浴槽１に送る流入路７とを備えている。引入れ路６には循環ポンプ８が備えられ、流入路７には流量センサー９が備えられている。循環ポンプ８の駆動により浴槽１内の湯が電解槽４に送られ、流量センサー９により所定流量の湯の流通が検出されると、電解槽４の運転が開始されてアルカリイオン水が循環される。

図１中の符号で１１は、酸性イオン水を排出するための排出路であり、１２は排出路１１に備えられ電解槽４の運転が開始された後に開弁されて酸性イオン水を流通させる（排出させる）電磁弁である。また図示は省略したが、流入路７と同一の経路が電磁弁を介して設けられ、排出路及び同一の経路の電磁弁を制御することで、電解水生成手段３の洗浄が行われる。

図２、図３に基づいて電解水生成手段３を具体的に説明する。

筒状の電解槽４は下側基台３１を備え、電解槽４の上部には上側基台３２が固定されている。電解槽４は、筒の内側に出入り口を除いてプラスチック製のシート４ａが配された構成とされている。電解槽４の下部の筒面には原水入口１９が設けられ、原水入口１９には浴槽１（図１参照）の湯が流入する引入れ路６が接続されている。電解槽４の上部の筒面にはアルカリイオン水が送り出される吐出口３３が設けられ、吐出口３３には流入路７が接続されている。

下側基台３１の上面には筒状の下ソケット３５が設けられ、上側基台３２の下面には筒状の上ソケット３８が設けられ、上ソケット３８の内側の上側基台３２に排出口３４が設けられている。下ソケット３５の上部には、負電極１６の外側における電解槽４のへの湯の流入を規制する下部スペーサ１８が設けられ、下ソケット３５には湯を内側に流入させる流入口３５ａが設けられている。

下ソケット３５の内側における下側基台３１には、天井面を有する円筒状の台座４１が設けられている。台座４１の筒面には湯の流入口４２が形成され、台座４１の天井面の中心には台座４１の内側からの湯を天井面に送る送出口４３が形成されている。

台座４１の天井面の上には筒状の正電極１５が配され、正電極１５は台座４１と同径とされている。正電極１５は細かい網目のメッシュ状に形成され、正電極１５の周囲には陽イオン交換膜１３の筒が嵌合している。つまり、円筒状の正電極１５の外周部に円筒状の陽イオン交換膜１３が密着されている。

正電極１５の上端部の内周は上ソケット３８の外周側に嵌合し、円筒状の陽イオン交換膜１３の下端部の内周は台座４１の筒部に嵌合している。つまり、外周部に陽イオン交換膜１３が密着された正電極１５は、上ソケット３８と台座４１とに嵌合されて電解槽４に収容されている。

正電極１５の内周側には正極側の端子となる正電極棒４５が固定され、正電極棒４５の下部にはフランジ部４６が設けられている。正電極棒４５の下部はフランジ部４６を介して下側基台３１に係合し、正電極棒４５の下端部は下側基台３１を貫通して外部に導かれて図示しない電源に接続されている。

外周部に陽イオン交換膜１３が密着された正電極１５の外周側には筒状の負電極１６が同心状態に隙間をあけて配され、陽イオン交換膜１３と負電極１６との間に経路２１が形成されている。負電極１６は細かい網目のメッシュ状に形成され、正電極１５の上端側における陽イオン交換膜１３の外周には上部スペーサ１７が設けられ、負電極１６の上端が上部スペーサ１７に嵌合して経路２１の上端が閉じられている。

負電極１６の下端部は下ソケット３５の内周側に嵌合し、負電極１６は上部スペーサ１７と下ソケット３５とに嵌合されて、外周部に陽イオン交換膜１３が密着された正電極１５の外側に配された状態で、電解槽４に収容されている。負電極１６の外側における電解槽４の内周側（吐出口３３に連通する部位）が経路２２とされている。

負電極１６の外周側には負極側の端子となる負電極棒５５が固定され、負電極棒５５の下部にはフランジ部５６が設けられている。負電極棒５５の下部はフランジ部５６を介して下側基台３１に係合し、負電極棒５５の下端部は下側基台３１を貫通して外部に導かれて図示しない電源に接続されている。

引入れ路６を通して電解槽４の原水入口１９から供給される湯は、下ソケット３５の内側に導かれ、陽イオン交換膜１３と負電極１６との間に形成された経路２１に送られる。また、下ソケット３５の内側に導かれた湯の一部は、流入口４２から台座４１の内側に送られ、送出口４３から正電極１５の内周側に導かれる。正電極１５及び負電極１６の間に所定の電圧が印加され、原水入口１９から流入し、経路２１に流れ込んだ湯及び正電極１５の内周側に送られた湯は、流通の過程で水素イオンＨ^＋と水酸イオンＯＨ⁻とに電離する。

電離した水素イオンＨ^＋が陽イオン交換膜１３を透過して陰極側の経路２１に集まり、負電極１６に水素ガスの気泡が生成され、湯（２Ｈ_２Ｏ）は、電子（２ｅ⁻）によりＨ_２＋２ＯＨ⁻に整水され（水に水素ガスが溶存し）、水素が溶存されたアルカリイオン水が生成される。

そして、陽イオン交換膜１３と負電極１６との間の経路２１から負電極１６の反対側（外周側）の面に水素ガスの気泡を通過させて水流と共に水素ガスを流出させ、水素ガスの気泡が小さい状態で負電極１６から離脱させる。負電極１６が細かい網目のメッシュ状に形成されているため、水素ガスの泡が小さい状態（ナノバブル状態）で離脱され、水素ガスが水に溶存し易くなり、長時間水に水素ガスを留まらせることが可能になる。水素ガスが溶存されたアルカリイオン水は、吐出口３３から流入路７を通して浴槽１（図１参照）に循環される。

一方、電離した水酸イオンＯＨ⁻（水粒子）は陽イオン交換膜１３を透過しないため陽極側の正電極１５の内周側には水酸イオンＯＨ⁻が集まらず、酸性イオン水はほとんど生成されない。また、正電極１５はメッシュ状に形成されているので、陽イオン交換膜１３への水分の拡散が容易になり、少ない水分量で陽イオン交換膜１３を湿潤させることができ、酸性イオン水の排出量を大幅に減らすことができる。このため、排出口３４から排出される酸性イオン水は極僅かとなる。

上述した電解水生成手段３を備えた入浴設備１０では、循環ポンプ８の駆動により浴槽１の内部の湯が電解水生成手段３との間を循環し、アルカリイオン水の湯として浴槽１に戻すことができる。このため、水素ガスの泡を小さい状態のまま浴槽１からの湯に溶存させて循環させるので、長時間に亘り浴槽１内の湯に水素ガスを留まらせて還元力を有する湯を得ることができる。

図４から図７に基づいて循環される湯の還元力の状況を説明する。

浴槽１内の湯の水量を１６５リットル、温度を４２℃、電解水生成手段３の電解電流を７Ａ、循環水量を毎分１５.５リットルとした場合の水素イオン指数（ｐＨ）と酸化還元電位（ＯＲＰ：マイナス側の値が大きいほど還元力が強く酸化を抑制する）の状況を説明する。

図４、図５に示すように、循環初期におけるｐＨ（図４中○印：以下同じ）が７.１１であり、ＯＲＰ（図４中△印：以下同じ）が５９０ｍＶである。循環開始から５分経過後は、ｐＨが７.３４になり、ＯＲＰが２１ｍＶになり、１０分経過後は、ｐＨが７.６６になり、ＯＲＰが−６８ｍＶになり、１５分経過後は、ｐＨが７.９０になり、ＯＲＰが−１４０ｍＶになっている。そして、２０分経過後は、ｐＨが８.１０になり、ＯＲＰが−２２４ｍＶになり、２５分経過後は、ｐＨが８.２１になり、ＯＲＰが−３４０ｍＶになり、３０分経過後は、ｐＨが８.２９になり、ＯＲＰが−４２８ｍＶになっている。

図５〜図７に示すように、循環開始から１５分経過後の水素ガスの粒径の平均分布は約７７ｎｍになり、３０分経過後の水素ガスの粒径の平均分布は約４５ｎｍになっている。

以上の結果から、循環を開始してから２０分が経過すると、ｐＨが８を超えると共にＯＲＰが充分に低下（−１５０ｍＶ以下）し、還元力を有する湯が浴槽１に貯められ、循環開始から３０分が経過すると、充分に小さい状態の水素ガスの泡を溶存させて、高い還元力を有する湯が浴槽１に貯められていることがわかる。

このため、上述した入浴設備１０の浴槽１に入ることにより、水素の特性及び還元作用の高い酸化還元電位の特性及びアルカリ性の特性による活性酸素への消去作用を介して、例えば、皮膚中の脂肪の酸化変質を防ぐことができる。即ち、充分な濃度の水素を溶存させて高い還元力を得ることにより、活性酸素への消去作用を働かせ、皮膚中の酸化変質を防御し、脂肪滴の形成を抑制して脂肪塊を抑制することができる。また、水素の特性及び還元作用の高い酸化還元電位の特性及びアルカリ性の特性により、肌を活性化させて皮膚中の脂肪の酸化変質を防ぎ、脂肪塊の形成を阻害することができると共に脂肪を燃焼させることができる。

図８から図１０に基づいて他の形態の電解水生成手段を説明する。

図８には電解水生成手段の他の例を説明する平面断面であり、図３に相当する状態である。このため、図３に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。また、図９、図１０には酸化還元電位とｐＨの経時変化の状況を示してある。

図８に示すように、本実施形態例の電解水生成手段２３は、正電極１５の内周に円柱状のスペーサ２５が配され、スペーサ２５と正電極１５の内周面との間には僅かな隙間（例えば、１ｍｍ）の通路２６が形成されている。正電極１５の内周側に導かれた湯は通路２６に送られ、正電極１５に密着されている陽イオン交換膜１３に正電極１５側から浸るようになっている。ファラデーの法則に基づき酸性イオン水が少なくなり、負電極１６で生成されるアルカリイオン水のｐＨが中性領域に制御される。

図９、図１０に基づいて循環される湯の還元力の状況を説明する。

浴槽１内の湯の水量を１６５リットル、温度を４２℃、電解水生成手段３の電解電流を７Ａ、循環水量を毎分１０.５リットルとした場合の水素イオン指数（ｐＨ）と酸化還元電位（ＯＲＰ：マイナス側の値が大きいほど還元力が強く酸化を抑制する）の状況を説明する。

図９、図１０に示すように、循環初期におけるｐＨ（図９中○印：以下同じ）が７.１であり、ＯＲＰ（図９中△印：以下同じ）が５４７ｍＶである。循環開始から５分経過後は、ｐＨが７.３になり、ＯＲＰが３６ｍＶになり、１０分経過後は、ｐＨが７.６になり、ＯＲＰが−７２ｍＶになり、１５分経過後は、ｐＨが７.７になり、ＯＲＰが−１７８ｍＶになっている。そして、２０分経過後は、ｐＨが７.８になり、ＯＲＰが−２７８ｍＶになり、２５分経過後は、ｐＨが７.８になり、ＯＲＰが−３２４ｍＶになり、３０分経過後は、ｐＨが７.８になり、ＯＲＰが−３４１ｍＶになっている。

以上の結果から、循環を開始してから１５分が経過すると、ｐＨが中性領域に制御された状態でＯＲＰが充分に低下（−１５０ｍＶ以下）し、還元力を有する湯が浴槽１に貯められ、循環開始から３０分が経過すると、酸性イオン水を減少させた状態で高い還元力を有する湯が浴槽１に貯められていることがわかる。

上述した入浴設備は、浴槽１と電解水生成手段３の間で水素含有電解水を循環させることで、還元力が持続している水素含有電解水を浴槽１の湯とすることができる。このため、還元力を持続させた水素含有電解水を入浴用に用いることが可能になる。

図１１から図１４に基づいて本発明の第２実施形態例に係る入浴設備を説明する。

図１１には本発明の第２実施形態例に係る入浴設備の概略の系統、図１２には給水手段の内部の概略的な系統、図１３、図１４には酸化還元電位とｐＨの経時変化の状況を示してある。尚、図１から図３に示した部材と同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略してある。

図１１に示すように、入浴設備７０は、自然冷媒ヒートポンプ給湯機（エコキュート：登録商標）の電気温水器６１に電解水生成手段３（図２、図３参照）が備えられている。浴槽１には電気温水器６１から電解水生成手段３を介しての給湯（湯の落とし込み）が行われると共に、浴槽１に貯められた湯は電解水生成手段３との間で循環される。電気温水器６１には水道水等が給水される給水口６２が備えられ、また、図示しないヒートポンプユニットと電気温水器６１との間で加熱用の冷媒が循環されている。

図１２に基づいて電気温水器６１を具体的に説明する。

図１２に示すように、電気温水器６１には貯湯タンク６３が備えられ、貯湯タンク６３には給水口６２からの給水路６４が接続されている。また、貯湯タンク６３には加熱用の冷媒が循環される冷媒路６５が接続されている。加熱用の冷媒により加熱された貯湯タンク６３内の湯は、給湯路６６から給湯口６７に送られる。

給湯路６６の途中部には給湯三方弁６９が設けられ、給湯三方弁６９には給水口６２からの給水路６４が接続されている。給湯三方弁６９の開閉状況を調整することにより、貯湯タンク６３からの湯が給水路６４からの給水と混合され、所望の温度の湯となって給湯口６７から給湯される。

給湯路６６から分岐して貯湯路７１（給湯経路）が設けられ、貯湯路７１は電解水生成手段３の上流側の引入れ路６に接続されている。貯湯路７１の途中部には切換え手段としての貯湯三方弁７２が設けられ、貯湯三方弁７２には給水口６２からの給水路６４が接続されている。

貯湯三方弁７２の開閉状況を調整することにより、貯湯タンク６３からの湯が給水路６４からの給水と混合され、所望の温度の湯となって電解水生成手段３に送られ、浴槽１への湯の落とし込み（湯張り）が実施される（図中白抜き矢印で示してある）。また、貯湯三方弁７２の貯湯路７１側への流路を閉じた状態で循環ポンプ８を駆動することにより、浴槽１内の湯が引入れ路６から電解水生成手段３に送られ、アルカリイオン水の湯として流入路７から浴槽１に戻される（図中黒太矢印で示してある）。

一方、貯湯路７１の接続部の上流側における引入れ路６には熱交換器７５が設けられ、熱交換器７５には貯湯タンク６３からの温水が熱媒体として送られる追い炊き経路７６が備えられている。炊き経路７６から送られる貯湯タンク６３からの温水と引入れ路６を循環する湯（循環流体）とが熱交換され、引入れ路６の湯が所定の温度に昇温維持（追い炊き）される。

電解水生成手段３を備えた電気温水器６１では、貯湯三方弁７２の貯湯路７１側への流路を開いた状態で貯湯タンク６３からの湯を電解水生成手段３に送り、電解水生成手段３で電気分解した湯を浴槽１に供給して湯張り（落とし込み）を実施する（図中白抜き矢印で示してある）。所定量の湯が浴槽１に供給されると、貯湯三方弁７２の貯湯路７１側への流路を閉じて浴槽１と電解水生成手段３との間で湯を循環させ（図中黒太矢印で示してある）、浴槽１の湯の電気分解を実施する。

図１３、図１４に基づいて上述した入浴設備において湯張り後に循環させた場合の還元力の状況を説明する。

浴槽１内の湯の水量を１６５リットル、温度を４２℃、電解水生成手段３の電解電流を７Ａ、循環水量を毎分１０.５リットルとした場合の水素イオン指数（ｐＨ）と酸化還元電位（ＯＲＰ）の状況を説明する。

図１３、図１４に示すように、電解水生成手段３で電気分解した湯を浴槽１に供給して湯張りを行い、満水となった時のｐＨ（図１３中○印：以下同じ）が７.５であり、ＯＲＰ（図１３中△印：以下同じ）が−１０３ｍＶである。満水になった後に循環を開始し、開始から５分経過後は、ｐＨが８.２になり、ＯＲＰが−２７３ｍＶになり、１０分経過後は、ｐＨが８.４になり、ＯＲＰが−３４０ｍＶになり、１５分経過後は、ｐＨが８.６になり、ＯＲＰが−３７１ｍＶになっている。そして、２０分経過後は、ｐＨが８.７になり、ＯＲＰが−３９１ｍＶになり、２５分経過後は、ｐＨが８.７であり、ＯＲＰが−４１７ｍＶになり、３０分経過後は、ｐＨが８.７であり、ＯＲＰが−４２１ｍＶになっている。

以上の結果から、湯張りを終了して循環を開始した直後から、ｐＨが中性領域に制御された状態でＯＲＰが充分に低下（−１５０ｍＶ以下）し、還元力を有する湯が浴槽１に貯められる。そして循環開始から３０分が経過しても、高い還元力を有する湯が浴槽１に維持されることがわかる。

上述した入浴設備７０において、電解水生成手段３（図２、図３参照）に代えて電気温水器６１に電解水生成手段２３（図８参照）を備えた際の湯の還元力の状況を、図１５、図１６に基づいて説明する。即ち、正電極１５の内周に円柱状のスペーサ２５が配された電解水生成手段２３が電気温水器６１に備えられた入浴設備における湯張り後に循環させた場合の還元力の状況を説明する。

浴槽１内の湯の水量を１６５リットル、温度を４２℃、電解水生成手段３の電解電流を７Ａ、循環水量を毎分１０.５リットルとした場合の水素イオン指数（ｐＨ）と酸化還元電位（ＯＲＰ）の状況を説明する。

図１５、図１６に示すように、電解水生成手段２３で電気分解した湯を浴槽１に供給して湯張りを行い、満水となった時のｐＨ（図１５中○印：以下同じ）が７.１であり、ＯＲＰ（図１５中△印：以下同じ）が−７９ｍＶである。満水になった後に循環を開始し、開始から５分経過後は、ｐＨが７.１であり、ＯＲＰが−２１０ｍＶになり、１０分経過後は、ｐＨが７.３になり、ＯＲＰが−２５９ｍＶになり、１５分経過後は、ｐＨが７.３であり、ＯＲＰが−２９８ｍＶになっている。そして、２０分経過後は、ｐＨが７.３であり、ＯＲＰが−３２５ｍＶになり、２５分経過後は、ｐＨが７.３であり、ＯＲＰが−３６２ｍＶになり、３０分経過後は、ｐＨが７.３であり、ＯＲＰが−３９０ｍＶになっている。

以上の結果から、湯張りを終了した直後から、ｐＨが中性領域に制御された状態でＯＲＰが充分に低下（−１５０ｍＶ以下）し、還元力を有する湯が浴槽１に貯められる。そして、酸性イオン水を減少させた状態で（排出させない状態で）高い還元力を有する湯が、循環開始から３０分が経過しても浴槽１に維持されることがわかる。

上述した入浴設備７０は、貯湯タンク６３の湯を電解水生成手段３（２３）に通して湯張りを行うことで、還元力を有する水素含有電解水を浴槽１に落とし込むことができる。そして、浴槽１と電解水生成手段３（２３）の間で水素含有電解水を循環させることで、還元力が持続している水素含有電解水を浴槽１の湯とすることができる。このため、還元力を持続させた水素含有電解水を短時間で入浴用に用いることが可能になる。

図１７に基づいて電解水生成手段の他の形態を説明する。

図１７には電解水生成手段の他の例を説明する断面であり、図２に相当する状態である。即ち、図示の電解水生成手段８１は、図２に示した電解水生成手段３の一部の構成を変更したものである。このため、図２に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。

また、図１８から図２０には酸化還元電位とｐＨ、水素ガスの粒径の経時変化、図２１には電解開始から３０分経過後の水素ガスの粒径の分布状況を示してある。

図１７に示すように、正電極１５の周囲にはイオンと共に水粒子を通すイオン交換膜としての中性膜８２の筒が嵌合し、円筒状の正電極１５の外周部に円筒状の中性膜８２が密着されている。外周部に中性膜８２が密着された正電極１５の外周側に負電極１６が同心状態に隙間をあけて配され、中性膜８２と負電極１６との間に経路２１が形成されている。

上ソケット３８の上側基台３２に設けられた排出口３４は正電極１５の筒の内側に連通し、排出口３４には正電極１５の内側の電解水に発生する酸素ガス（Ｏ_２ガス）を脱気する脱気手段としての脱気弁８３が設けられている。つまり、正電極１５の内側の流路に電解水に発生するＯ_２ガスを脱気する脱気手段が設けられている。

引入れ路６を通して電解槽４の原水入口１９から供給される湯は、下ソケット３５の内側に導かれ、正電極１５の内部及び中性膜８２と負電極１６との間に形成された経路２１に送られる。正電極１５及び負電極１６の間に所定の電圧が印加され、原水入口１９から流入した湯は水素イオンＨ^＋と水酸イオンＯＨ⁻とに電離する。

つまり、正電極１５側では、
Ｈ_２Ｏ→１/２・Ｏ_２＋２Ｈ^＋＋２ｅ⁻
の反応が生じ、
負電極１６側では、
２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２
の反応が生じ、
全体で、
Ｈ_２Ｏ→１/２・Ｏ_２＋Ｈ_２
の反応が生じる。

電離した水素イオンＨ^＋が中性膜８２を透過して陰極側の経路２１に集まり、負電極１６に水素ガスの気泡が生成され、湯（２Ｈ_２Ｏ）は、電子（２ｅ^-）によりＨ_２＋２ＯＨ^-に整水され（水に水素ガスが溶存し）、水素が溶存されたアルカリイオン水が生成される。また、正電極１５側のＨ^＋を含む陽極液が中性膜８２を通過して陰極側の経路２１に導かれる。正電極１５の内側に発生するＯ_２ガスは脱気弁８３に集められて脱気される。即ち、酸性排水の発生は生じない。

水素ガスの気泡を、経路２１から負電極１６の反対側（外周側）の面に通過させて水流と共に水素ガスを流出させ、水素ガスの気泡が小さい状態で負電極１６から離脱させる。水素ガスが溶存されたアルカリイオン水は、吐出口３３から流入路７を通して浴槽１（図１参照）に循環される。

図１８から図２１に基づいて、上述した電解水生成手段８１を図１に示した入浴設備１０に適用した場合の湯の還元力の状況を説明する。

浴槽１内の湯の水量を１６５リットル、温度を４２℃、電解水生成手段８１の電解電流を７Ａ、循環水量を毎分１５.５リットルとした場合の水素イオン指数（ｐＨ）と酸化還元電位（ＯＲＰ：マイナス側の値が大きいほど還元力が強く酸化を抑制する）の状況を説明する。

図１８、図１９に示すように、循環初期におけるｐＨ（図１８中○印：以下同じ）が７.０９であり、ＯＲＰ（図１８中△印：以下同じ）が３２０ｍＶである。循環開始から５分経過後は、ｐＨが７.２２になり、ＯＲＰが−６１ｍＶになり、１０分経過後は、ｐＨが７.３４になり、ＯＲＰが−２２７ｍＶになり、１５分経過後は、ｐＨが７.４９になり、ＯＲＰが−４８５ｍＶになっている。そして、２０分経過後は、ｐＨが７.６６になり、ＯＲＰが−５０８ｍＶになり、２５分経過後は、ｐＨが７.８７になり、ＯＲＰが−５１３ｍＶになり、３０分経過後は、ｐＨが８.０７になり、ＯＲＰが−５０７ｍＶになっている。

図１９、図２１に示すように、循環開始から１５分経過後の水素ガスの粒径の平均分布は約７５ｎｍになり、図１９に示すように、３０分経過後の水素ガスの粒径の平均分布は約１５７ｎｍになっている。

また、図１８、図２０に示すように、電解停止直後におけるｐＨが８.０７であり、ＯＲＰが−５０７ｍＶである。循環停止から５分経過後は、ｐＨが８.０５になり、ＯＲＰが−５２０ｍＶになり、１０分経過後は、ｐＨが７.８９になり、ＯＲＰが−５３０ｍＶになり、１５分経過後は、ｐＨが７.８４になり、ＯＲＰが−４９５ｍＶになり、２０分経過後は、ｐＨが７.８３になり、ＯＲＰが−４８０ｍＶになっている。

また、図２０に示すように、電解停止から５分経過後の水素ガスの粒径の平均分布は約１８５ｎｍになり、２０分経過後の水素ガスの粒径の平均分布は約１８１ｎｍになっている。

以上の結果から、酸性排水を一切伴わずに、循環を開始してからｐＨの値が高くなり、循環を開始してから１０分を経過するとＯＲＰが充分に低下（−１５０ｍＶ以下）し、還元力を有する湯が浴槽１に貯められ、循環開始から１５分が経過すると、充分に小さい状態の水素ガスの泡を溶存させて、高い還元力を有する湯が浴槽１に貯められていることがわかる。また、電解が停止した後も、ｐＨの値が維持され、ＯＲＰも充分に低下した状態が維持されていることがわかる。

尚、電解電流を５Ａ、３Ａで同様の検証を行った結果、充分に還元力を有する湯が浴槽１に貯められ、電解が停止した後も、ｐＨの値が維持され、ＯＲＰも充分に低下した状態が維持されていることが確認されている。電解電流を低くした場合、ｐＨを中性に近い（７に近い）領域で略一定に維持できることが確認されている。

本発明は、水素含有電解水を用いた入浴設備の産業分野で利用することができる。

１ 浴槽
２ 循環経路
３、２３、８１ 電解水生成手段
４ 電解槽
５ フィルタ
６ 引入れ路
１１ 排出路
１３ 陽イオン交換膜
１５ 正電極
１６ 負電極
１７ 上部スペーサ
１８ 下部スペーサ
１９ 原水入口
２０ 流通路
２１ 経路（流入側）
２２ 経路（流出側）
３１ 下側基台
３２ 上側基台
３３ 吐出口
３４ 排出口
３５ 下ソケット
３８ 上ソケット
４１ 台座
４２ 流入口
４３ 送出口
４５ 正電極棒
４６、５６ フランジ部
５５ 負電極棒
６１ 電気温水器
６２ 給水口
６３ 貯湯タンク
６４ 給水路
６５ 冷媒路
６６ 給湯路
６７ 給湯口
７１ 貯湯路
７２ 貯湯三方弁
７５ 熱交換器
８２ 中性膜
８３ 脱気弁

Claims (9)

1. 陽極、陰極一対の電極に挟まれてイオン交換膜が電解槽内に備えられ、電気分解により水素含有電解水を得る電解水生成手段と、
   入浴用の湯が貯められる浴槽と、
   前記浴槽に貯められた湯を前記電解水生成手段に送るとともに前記電解水生成手段で生成された水素含有電解水を循環流体として前記浴槽に循環させる循環経路とを備え、
   前記電解水生成手段は、
   陰極側の前記電極及び陽極側の前記電極がそれぞれメッシュ状に形成され、
   陰極側の通路に循環流体を流通させる流通路を備え、
   前記イオン交換膜が、陽イオン交換膜であると共に陽極側の前記電極に密着して前記流通路に対向し、
   更に、前記電解水生成手段は、
   陽極側の前記電極が円筒状とされて外周部に円筒状の前記陽イオン交換膜が密着され、
   前記陽イオン交換膜が密着された陽極側の前記電極の外周に円筒状の陰極側の前記電極が配され、
   前記流通路が、陽極側の前記電極と陰極側の前記電極との間が前記循環流体の流入側とされると共に、陰極側の前記電極の外側が前記循環流体の流出側とされて水素含有電解水が流出される
   ことを特徴とする入浴設備。
2. 請求項１に記載の入浴設備において、
   前記電解水生成手段が前記浴槽に給湯を行う給湯手段の給湯経路に備えられ、
   前記循環経路と前記給湯経路を切換える切換え手段を備えた
   ことを特徴とする入浴設備。
3. 請求項２に記載の入浴設備において、
   前記給湯手段は、ヒートポンプにより得られた温水を貯留する貯湯タンクを備え、
   前記貯湯タンクに貯留された前記温水が前記給湯経路から前記浴槽に送られる
   ことを特徴とする入浴設備。
4. 請求項３に記載の入浴設備において、
   前記貯湯タンクからの温水を熱媒体として前記循環経路の前記循環流体を昇温する熱交換器を備えた
   ことを特徴とする入浴設備。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の入浴設備において、
   陽極側の前記電極の内周側に陽極側流路を備え、
   前記陽極側流路への前記循環流体の流入量を規制する規制部材を前記陽極側流路に備えた
   ことを特徴とする入浴設備。
6. 陽極、陰極一対の電極に挟まれてイオン交換膜が電解槽内に備えられ、電気分解により水素含有電解水を得る電解水生成手段と、
   入浴用の湯が貯められる浴槽と、
   前記浴槽に貯められた湯を前記電解水生成手段に送るとともに前記電解水生成手段で生成された水素含有電解水を循環流体として前記浴槽に循環させる循環経路とを備え、
   前記電解水生成手段は、
   陰極側の前記電極及び陽極側の前記電極がそれぞれメッシュ状に形成され、
   前記イオン交換膜が、イオンと共に水粒子を通す中性膜であり、
   陽極側の前記電極が円筒状とされて外周部に円筒状の前記中性膜が密着され、
   前記中性膜が密着された陽極側の前記電極の外周に円筒状の陰極側の前記電極が配され、
   陽極側の前記電極と陰極側の前記電極との間が循環流体の流入側とされると共に、陰極側の前記電極の外側が前記循環流体の流出側とされて水素含有電解水が流出され、
   前記陽極側の前記電極の内側の電解水に発生する酸素ガスを脱気する脱気手段を前記陽極側の前記電極の内側の流路に備えた
   ことを特徴とする入浴設備。
7. 請求項６に記載の入浴設備において、
   前記電解水生成手段が前記浴槽に給湯を行う給湯手段の給湯経路に備えられ、
   前記循環経路と前記給湯経路を切換える切換え手段を備えた
   ことを特徴とする入浴設備。
8. 請求項７に記載の入浴設備において、
   前記給湯手段は、ヒートポンプにより得られた温水を貯留する貯湯タンクを備え、
   前記貯湯タンクに貯留された前記温水が前記給湯経路から前記浴槽に送られる
   ことを特徴とする入浴設備。
9. 請求項８に記載の入浴設備において、
   前記貯湯タンクからの温水を熱媒体として前記循環経路の前記循環流体を昇温する熱交換器を備えた
   ことを特徴とする入浴設備。

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