JP5311246B2 - 水性液体の酸化還元電位を変化させる方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、水性液体の酸化還元電位を変化させる方法および装置に関する。

酸化還元電位が高い水や低い水は、その特性から様々な応用が期待されており、たとえば、健康の増進、美容、洗浄、および殺菌などへの応用が期待されている。

従来から、酸化還元電位（Oxidation-Reduction Potential（ＯＲＰ））が低い液体の調製方法が提案されてきた。たとえば、水素ガスや窒素ガスを水に吹き込んで、液体中の溶存水素量や溶存酸素量を変化させ、それによって水の酸化還元電位を低減する方法が提案されている（たとえば特開２００５−９０１号公報）。しかし、外部からガスを吹き込む従来の方法はガスの供給源が必要になり、コストや手間がかかる。

また、水を電気分解することによって、水の酸化還元電位を変化させる方法も提案されている（たとえば特開平１１−５７７１５号公報）。特開平１１−５７７１５号公報には、ＯＲＰとともにｐＨを調整するための方法が記載されている。

特開２００５−９０１号公報 特開平１１−５７７１５号公報

特開平１１−５７７１５号公報に記載の方法では、最初の電気分解と、次の電気分解とで電圧の印加方向を逆にする。そのため、最初の電気分解におけるＯＲＰの変化が、次の電気分解におけるＯＲＰの変化で打ち消されてしまい、効率が悪く、また、ＯＲＰを大きく変化させることができない。特開平１１−５７７１５号公報の方法でＯＲＰを大きく変化させようとすると、２段階目の電気分解の量を大きくする必要があり、そうすると結局ｐＨが大きく変化してしまう。

このような状況において、本発明は、水性液体の酸化還元電位を変化させるための新規な方法および装置を提供することを目的の１つとする。

上記目的を達成するため、本発明は、流路を流れる水性液体の酸化還元電位を変化させるための方法を提供する。この方法は、流路を流れる水性液体の酸化還元電位を変化させる方法であって、（ｉ）セパレータによって仕切られた第１および第２の槽にそれぞれ配置された第１および第２の電極を、前記水性液体に浸漬する工程と、（ii）前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することによって、前記水性液体中の水を電気分解する工程とを含み、前記第２の槽が前記流路の一部を構成しており、前記第１の槽が前記セパレータを介して前記流路と接続されている。

また、本発明は、流路を流れる水性液体の酸化還元電位を変化させるための装置を提供する。この装置は、流路を流れる水性液体の酸化還元電位を変化させる装置であって、前記水性液体が配置される容器と、前記容器を第１の槽と第２の槽とに仕切るセパレータと、前記第１の槽に配置された第１の電極と、前記第２の槽に配置された第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加するための電源とを備え、前記第２の槽には、前記第２の槽が前記流路の一部を構成するように前記流路に接続される流入口と流出口とが形成されており、前記第１の槽が前記セパレータを介して前記流路と接続される。

本発明によれば、水性液体の酸化還元電位を容易に変化させることができる。また、酸化還元電位を変化させる際に、必要に応じて水性液体のｐＨの変化を制御できる。また、本発明によれば、装置を単純化および小型化することが可能である。

図１は、本発明の装置の一例を模式的に示す。 図２は、本発明の装置の他の一例を模式的に示す。 図３は、図１に示した装置の動作状態の一例を模式的に示す。 図４は、図１に示した装置の動作状態の他の一例を模式的に示す。 図５Ａは、本発明の装置のその他の一例を模式的に示す。 図５Ｂは、図５Ａに示した装置の動作状態の一例を模式的に示す。 図６は、本発明の装置のその他の一例を模式的に示す。 図７は、図６に示した装置の動作状態の一例を模式的に示す。 図８は、本発明の装置の使用状態の一例を模式的に示す。 図９は、本発明の装置の使用状態の他の一例を模式的に示す。 図１０は、水性液体のＯＲＰを変化させるための装置の他の一例を模式的に示す。 図１１は、水性液体のＯＲＰを変化させるための装置の他の一例を模式的に示す。 図１２Ａは、実施例で用いた装置の第１の電極の形状を模式的に示す。 図１２Ｂは、実施例で用いた装置における、第１の電極およびセパレータの配置を模式的に示す。 図１３は、本発明の装置の他の一例を模式的に示す。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や他の材料を適用してもよい。以下では、酸化還元電位を「ＯＲＰ」と記載する場合がある。なお、この明細書において、「水性液体の量」という場合には、特に説明がない限り、水性液体の体積を意味する。

［水性液体のＯＲＰを変化させる方法］
以下に、流路を流れる水性液体のＯＲＰを変化させるための本発明の方法について説明する。本発明の方法によれば、ＯＲＰを低下させることおよびＯＲＰを高めることのいずれもが可能である。

本発明の方法は、工程（ｉ）および（ii）を含む。工程（ｉ）では、セパレータによって仕切られた第１および第２の槽にそれぞれ配置された第１および第２の電極を、水性液体に浸漬する。当該水性液体を、以下では、「水性液体（Ａ）」という場合がある。第１の電極は第１の槽に配置され、第２の電極は第２の槽に配置される。

第２の槽は、水性液体（Ａ）が流れる流路の一部を構成している。一方、第１の槽は、セパレータを介して当該流路と接続されている。すなわち、当該流路は、第１の槽には直接的には接続されていない。換言すれば、第２の槽内の水性液体（Ａ）は、水性液体（Ａ）が流路を流れることによって第２の槽の外の水性液体（Ａ）と混合されるか、またはそれに置き換えられる。一方、第１の槽内の水性液体（Ａ）は、水性液体（Ａ）がセパレータを通過することによってのみ第１の槽の外の水性液体（Ａ）（すなわち、第２の槽内の水性液体（Ａ））と混合されるか、またはそれに置き換えられる。この例には、第１の槽内の水性液体（Ａ）が排液路から排出され、それに伴って第２の槽内の水性液体（Ａ）が第１の槽内に移動する場合も含まれる。

第２の槽には、流路に接続される２つの接続部を備える。具体的には、第２の槽は、流入口および流出口を備える。流入口および流出口は、第２の槽が流路の一部を構成するように、流路に接続される。流路に接続された流入口から水性液体（Ａ）が第２の槽に流入する。第２の槽で処理された水性液体（Ａ）は、流路に接続された流出口から流路に流出する。流入口と流路、および、流出口と流路とは固定されていてもよい。あるいは、流入口と流路、および、流出口と流路とは着脱自在な状態で接続されてもよい。流入口および流出口と流路との接続の方法に限定はなく、たとえば、配管用の公知の部品を用いて行うことができる。第１の槽は、流路と接続される接続部を備えてもよいが、流路に接続される接続部を通常は備えない。

本発明で用いられる装置は、流路が接続された貯水槽をさらに備えてもよい。そして、流路が、貯水槽と第２の槽とを含む循環路（環状路）を構成していてもよい。

第１および第２の槽は、セパレータによって仕切られている。セパレータによって仕切られている第１および第２の槽の例には、セパレータのみによって仕切られた第１および第２の槽だけでなく、セパレータと、液体および気体を通さない隔壁とによって仕切られた第１および第２の槽が含まれる。

セパレータには、電極間の短絡を抑制でき、且つ、電極の表面で発生したガスが通過することを抑制できるセパレータを用いることができる。セパレータは、液体およびイオン（陽イオンおよび陰イオンの両方）を通過させる。一方、セパレータは、水性液体（Ａ）中のガス（気泡）の通過を抑制し、好ましくは防止する。セパレータは、絶縁性を有する。ただし、電極の短絡を防止できる限り、セパレータの一部（たとえば内部）は絶縁性でなくてもよい。すなわち、セパレータは、全体としてみたときに絶縁性であればよい。別の観点では、セパレータは、陽イオンおよび陰イオンの両方を通過させる隔膜（すなわちイオン交換能を有さない隔膜）であって、且つ、多孔性および絶縁性の隔膜である。

セパレータは親水性を有することが好ましい。親水性を有するセパレータを用いることによって、ガスの透過をより効果的に抑制できる。セパレータの例には、樹脂（たとえば樹脂繊維）からなるセパレータが含まれる。樹脂には、天然樹脂および合成樹脂が含まれる。セパレータの形態の例には、布（織布または不織布）や膜（多孔質膜）が含まれる。親水性を有するセパレータの例には、親水基を含有する樹脂を含むか、またはその樹脂からなるセパレータが含まれる。また、親水性を有するセパレータの例には、親水化処理された樹脂を含むか、またはその樹脂からなるセパレータが含まれる。セパレータは、綿、麻、レーヨン、毛、および絹などで形成された布や膜であってもよい。通常、セパレータはイオン交換材料を含まない。すなわち、通常、セパレータはイオン交換膜ではなく、陽イオンおよび陰イオンを共に通過させる。

親水性であるか否かの目安として、毛管現象のような現象が生じるか否かを目安の１つとして挙げることができる。具体的には、セパレータの一部を水に浸漬し、残りの部分は水から出しておく。その時に、水が重力に逆らって当該残りの部分を上昇するようであれば、そのセパレータは、親水性であると推定できる。

セパレータは、ガスの透過を抑制する一方で、イオンを容易に透過させることが好ましい。そのため、好ましいセパレータの一例は、透気抵抗度（ガーレー）が大きく（すなわち通気しにくく）、空隙率が高いセパレータである。

第１および第２の電極には、水の電気分解反応を生じさせることができる電極が用いられる。第１および第２の電極の表面には、水の電気分解反応が生じやすい金属が存在することが好ましい。水の電気分解反応が生じやすい金属の例には、白金が含まれる。第１および第２の電極の例には、金属電極が含まれ、工程（ii）において安定に存在できる金属電極が好ましく用いられる。第１および第２の電極の好ましい一例は、表面に白金が存在する金属電極である。具体的には、白金電極や、液体と接触する部分の表面が白金でコートされた金属電極が好ましく用いられる。白金でコートされる金属の例には、ニオブ、チタン、タンタル、およびその他の金属が挙げられる。酸素ガスが発生する電極（アノード）の表面は、白金でコートされることが好ましい。なお、金属以外の導電性材料（たとえば導電性の炭素材料）からなる電極を用いてもよい。また、それら導電性材料の表面を金属（白金その他の金属）でコートすることによって得られる電極を用いてもよい。

第１の電極と第２の電極との間の距離は、０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲（たとえば０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲）にあってもよい。第１の電極と第２の電極との間の距離が短いほど、水の電気分解に必要な電圧を低くすることができる。また、第１の電極と第２の電極との間の距離が短いほど、水素イオンおよび水酸化物イオンが一方の槽から他方の槽に移動しやすくなるため、第１の槽中の水性液体のｐＨと、第２の槽中の水性液体のｐＨとの差を小さくできる。第１の電極と第２の電極とが短絡しない限り、第１の電極および第２の電極はセパレータと接触していてもよい。第１の電極とセパレータとの間の距離、および、第２の電極とセパレータとの間の距離は、それぞれ、０ｍｍ〜５ｍｍの範囲（たとえば０ｍｍ〜１ｍｍの範囲）にあってもよい。

第１および第２の電極は、それぞれ、２次元状に広がる形状を有してもよい。たとえば、第１および第２の電極は、平板状の電極であってもよい。この平板状の電極には、貫通孔が形成されていてもよい。また、第１および第２の電極は、それぞれ、仮想の平面上に配置された複数の線状の電極で構成されていてもよい。そのような電極の一例は、図１２Ａに示される。第１および第２の電極が２次元状に広がる形状を有する場合、第１の電極と第２の電極とが、セパレータを挟んで互いに平行に対向することが好ましい。また、複数の第１の電極と複数の第２の電極とがセパレータを挟んで対向していてもよい。

第１の電極および第２の電極のそれぞれは、鉛直方向に沿ってストライプ状に配置された複数の線状の電極を含んでもよい。このような電極を用いることによって、電極の表面で発生したガスは、鉛直方向に上昇しやすくなり、電極の表面に滞留しにくくなる。

電極の表面で発生したガス（気泡）が電極表面に接触する面積が小さい程、気泡は電極表面に付着・滞留しにくい。そのため、線状の電極の表面は、平らであるよりも湾曲している方が好ましい。従って、線状の電極の断面は、四角形であるよりも円形である方が好ましい。

隣接する２つの線状の電極間の距離Ｄは、１．５ｍｍ以下であってもよい。距離Ｄは、たとえば、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にあってもよい。距離Ｄが小さいほど、電圧降下の影響を小さくできる。また、距離Ｄを１．５ｍｍ以下とすることによって、電極表面で発生したガスが電極表面に滞留することを抑制できる。

第１および第２の槽には、水性液体を安定に保持できる槽を用いることができる。典型的な一例では、１つの容器がセパレータ（あるいはセパレータおよび隔壁）で仕切られて、第１および第２の槽とされる。第１の槽および第２の槽の例には、樹脂製の槽や、内面が樹脂製の槽が含まれる。

槽の内面は親水性を有していてもよい。槽の内面が親水性を有することによって、ガスが上方に移動しやすくなる。親水性を有する内面の例には、親水性を有する樹脂からなる内面、および、親水化処理された内面が含まれる。また、電極の表面で発生したガスが槽の上面で滞留することを防止するため、槽の上面は傾斜していてもよい。

次の工程（ii）では、第１の電極と第２の電極とを水性液体（Ａ）に浸漬した状態で第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加することによって、水性液体（Ａ）中の水を電気分解する。電気分解は、水性液体（Ａ）が流路（第２の槽が含まれる）を流れている状態で行われる。

アノード（陽極）では、以下の式（１）の反応に従って水素イオン（Ｈ⁺）と酸素ガスとが発生する。一方、カソード（陰極）では、以下の式（２）の反応に従って水酸化物イオン（ＯＨ^-）と水素ガスとが発生する。

（アノード）２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^- ・・・（１）
（カソード）４Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^-→４ＯＨ^-＋２Ｈ₂ ・・・（２）

なお、アノードおよびカソードにおける反応は以下の式（３）および（４）のように考えることも可能であるが、この明細書においては上記式（１）および（２）の反応として記載する。

（アノード）４ＯＨ^-→２Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂＋４ｅ^- ・・・（３）
（カソード）４Ｈ⁺＋４ｅ^-→２Ｈ₂ ・・・（４）

一方の電極がアノードとなるように（他方の電極がカソードとなるように）、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加して水を電気分解した場合、アノード側の電極が存在する槽内の水性液体は、溶存酸素濃度が上昇し、その結果、ＯＲＰが上昇する。一方、カソードが存在する槽内の水性液体は、溶存水素濃度が上昇し、その結果、ＯＲＰが低下する。このとき、アノードが存在する槽内の水性液体のｐＨは低下する。一方、カソードが存在する槽内の水性液体のｐＨは上昇する。

この明細書において、「水性液体」とは、水を含む液体を意味する。水性液体（Ａ）の例には、水道水などの水や、水溶液が含まれる。水性液体（Ａ）は、塩が溶解された水溶液であってもよい。また、水性液体（Ａ）は、水以外の有機溶媒（たとえばアルコール）を含んでもよい。通常、水性液体（Ａ）の溶媒に占める水の割合は、５０重量％以上（たとえば８０重量％以上や９０重量％以上や９５重量％以上）であり、且つ１００重量％以下である。典型的には、水性液体（Ａ）の溶媒は水である。水性液体（Ａ）中のイオン濃度が低すぎると、電流が流れにくくなる。一方、イオン濃度が高すぎると、効率が低下したり、ｐＨの変化が大きくなったりする。水性液体（Ａ）の導電率は、１００μＳ／ｃｍ〜５０ｍＳ／ｃｍ（たとえば１４０μＳ／ｃｍ〜２ｍＳ／ｃｍ）の範囲にあってもよい。イオンの濃度が低い場合には、一般的に、ＯＲＰは変化しにくい。必要に応じて、水性液体（Ａ）にイオンを添加してもよい。たとえば、水性液体（Ａ）に塩を溶解させてもよい。溶解させる塩に特に限定はなく、硫酸塩やリン酸塩であってもよい。

電極間に印加される電圧（直流電圧）は、アノードから酸素ガスが発生し、カソードから水素ガスが発生するように設定される。印加電圧は、３ボルト〜３０ボルトの範囲（たとえば６ボルト〜２０ボルトの範囲）にあってもよい。

工程（ii）は、第１の電極の表面で発生するガスに比べて第２の電極の表面で発生するガスが水性液体（Ａ）に残留しやすい条件で行われてもよい。これによって、第２の槽中の水性液体（Ａ）のＯＲＰを効率的に変化させることができる。ただし、この条件が満たされない場合でも、本発明の効果を得ることが可能である。第２の槽で処理された水が大気に開放されている使用場所（たとえば浴槽）で使用される場合、第２の槽から使用場所に至る経路が大気に開放されておらず且つ長い方が、ＯＲＰを効率的に変化させやすい。第２の槽と使用場所とを結ぶ経路（大気に開放されていない経路）の長さは、たとえば５０ｃｍ以上であってもよく、５０ｃｍ〜５００ｃｍの範囲にあってもよい。

第２の電極で発生したガスの圧力が高まることを避けるために、第２の電極で発生したガスを放出してもよい。ガスの放出は、定期的に行ってもよいし、不定期に行ってもよい。ガスの放出は、第２の槽、第２の槽に接続された貯水槽、および、第２の槽と貯水槽とを接続する経路のいずれかに配置されたバルブによって行ってもよい。

工程（ii）は、第１の槽が大気に開放されており且つ第２の槽に大気が流入しない状態で行われてもよい。「第２の槽に大気が流入しない状態」には、第２の電極で発生したガスが第２の槽から放出される一方で第２の槽に大気が流入しない状態も含まれる。第１の槽を大気に開放することによって、第１の電極の表面で発生したガスが大気に放出される。一方、第２の電極で発生したガスの圧力が高くなりすぎたときだけ、当該ガスを放出することによって、第２の電極の表面で発生したガスが水性液体（Ａ）中に残留しやすくなる。

工程（ii）において、第１の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ１（ｃｍ³））と第２の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ２（ｃｍ³））との比によって、第２の槽で処理された水性液体（Ａ）のｐＨが調整されてもよい。（Ｖ２／Ｖ１）の値が大きいほど、第２の槽で処理された水性液体のｐＨの変化が小さくなる傾向がある。（Ｖ２／Ｖ１）の値は、１０〜２×１０⁶の範囲（たとえば１０〜５００００の範囲や２００〜１５０００の範囲）にあってもよい。

第１の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ１）は、第１の槽に配置される水性液体（Ａ）の量であり、通常、第１の槽の内容積で近似できる。第２の槽が流路に接続されていない場合には、第２の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ２）は、通常、第２の槽の内容積に置き換えることができる。

一方、第２の槽が流路の一部を構成する場合には、以下の３つの近似が可能である。したがって、上記の（Ｖ２／Ｖ１）の好ましい値は、以下の３つの近似が行われた場合においても好ましい。第１の近似は、流路が循環路ではない場合の近似である。この場合の体積Ｖ２は、第２の槽で処理されて第２の槽から排出された水性液体（Ａ）の体積に置き換えることができる。第２の近似は、第２の槽が、循環路である流路の一部を構成する場合の近似である。この場合において、循環路を水性液体（Ａ）が充分に循環すると仮定すると、体積Ｖ２は、循環路に存在する水性液体（Ａ）の総量に置き換えることができる。たとえば、第２の槽と貯水槽とが流路で接続され、第２の槽と貯水槽との間を水性液体（Ａ）が循環する場合、体積Ｖ２は、第２の槽の内容積と、第２の槽と貯水槽とを結ぶ流路に配置された水性液体（Ａ）の体積と、貯水槽に配置された水性液体（Ａ）の体積との合計に置き換えることができる。第２の近似において、貯水槽に配置された水性液体（Ａ）の体積が、第２の槽および流路に配置される水性液体（Ａ）の体積に比べてずっと大きい場合には、体積Ｖ２は、貯水槽に配置された水性液体（Ａ）の体積に置き換えることができる。第３の近似は、第２の槽が、循環路である流路の一部を構成する場合の別の近似である。第３の近似では、体積Ｖ２が、循環路内の容積で近似できる。たとえば、循環路が、第２の槽、貯水槽、およびそれらを結ぶ流路で構成される場合には、それらの内容積の合計を、体積Ｖ２とみなすことが可能である。第３の近似において、第２の槽および流路の内容積に比べて貯水槽の内容積がずっと大きい場合には、体積Ｖ２は、貯水槽の内容積に置き換えることができる。

上記第２の近似から、工程（ii）において、第１の槽の内容積（または第１の槽に配置された水性液体（Ａ）の量）と、貯水槽に配置される水性液体（Ａ）の量との比によって、第２の槽で処理された水性液体（Ａ）のｐＨが調整されてもよい。また、上記第３の近似から、工程（ii）において、第１の槽の内容積（または第１の槽に配置された水性液体（Ａ）の量）と、貯水槽の内容積との比によって、第２の槽で処理された水性液体（Ａ）のｐＨが調整されてもよい。

第２の槽が循環路の一部を構成する場合、および、第２の槽が循環路の一部を構成しない場合のいずれの場合においても、第２の槽を１分間あたりに流れる水性液体（Ａ）の量が、第１の槽に配置される水性液体（Ａ）の量（または第１の槽の内容積）の１倍〜１０⁶倍の範囲（たとえば１０倍〜１０⁵倍の範囲や１００倍〜１０⁵倍の範囲）にあってもよい。第２の槽が循環路の一部を構成しない場合（たとえば、第２の槽で処理された水性液体がそのまま使用される場合）には、この倍率が高いほど、第２の槽で処理された水性液体（Ａ）のｐＨの変動が小さくなる。なお、この倍率を上記範囲として、且つ、電極（第１および第２の電極）とセパレータとの距離を短くする（たとえば上述した距離とする）ことによって、第２の槽で処理される水性液体（Ａ）のｐＨの変化を特に抑制できる。

流路が循環路である場合、すなわち、第２の槽が循環路の一部を構成する場合には、工程（ii）において、循環路に存在する水性液体（Ａ）の量が、第１の槽に配置される水性液体（Ａ）の量（または第１の槽の内容積）の１０倍〜１０⁶倍の範囲（たとえば１００倍〜１０⁵倍の範囲）にあってもよい。この倍率が高いほど、第２の槽で処理された水性液体（Ａ）のｐＨ（すなわち、循環路に存在する水性液体（Ａ）のｐＨ）の変動が小さくなる。なお、この倍率を上記範囲として、且つ、電極（第１および第２の電極）とセパレータとの距離を短くする（たとえば上述した距離とする）ことによって、第２の槽で処理される水性液体（Ａ）のｐＨの変化を特に抑制できる。

第１の槽の内容積に特に限定はなく、１ｃｍ³〜１０００ｃｍ³の範囲（たとえば３ｃｍ³〜２００ｃｍ³の範囲や３ｃｍ³〜２０ｃｍ³の範囲）にあってもよい。同様に、第２の槽の内容積は、これらの範囲にあってもよい。好ましい一例では、第２の槽の内容積は、第１の槽の内容積と同じかそれよりも大きい。

工程（ii）において、第１の電極と第２の電極との間を単位時間に流れる電気量と、単位時間にセパレータを通過するイオンの量との比によって、第２の槽で処理された水性液体（Ａ）のｐＨが調整されてもよい。電極間を単位時間に流れる電気量が大きいほど、第２の槽で処理された水性液体（Ａ）のｐＨの変化が大きくなる傾向がある。一方、単位時間にセパレータを通過するイオンの量が多いほど、第２の槽で処理された水性液体（Ａ）のｐＨの変化が小さくなる傾向がある。電極間を単位時間に流れる電気量は、電極間に印加する電圧を大きくするほど、大きくできる。また、単位時間にセパレータを通過するイオンの量は、イオンが通過可能なセパレータの面積が大きいほど、大きくできる。また、電極とセパレータとの間の距離が短いほど、単位時間にセパレータを通過するイオンの量が大きくなりやすい。また、槽の内容積が小さいほど、単位時間にセパレータを通過するイオンの量が大きくなりやすい。

工程（ii)は、第１の槽の水性液体（Ａ）が通液状態ではなく且つ第２の槽の水性液体（Ａ）が通液状態である状態で行われる。この構成によれば、第２の槽で処理された水性液体（Ａ）のｐＨの変化を小さくすることが可能である。なお、「通液状態」とは、連続的に液体が槽に流入および排出される状態をいう。

本発明の方法において、工程（ii）が行われた直後の状態では、第１の槽の中の水性液体（Ａ）のｐＨと第２の槽の中の水性液体（Ａ）のｐＨとは、大きく異なる場合が多い。そのため、第２の槽の中の水性液体（Ａ）のｐＨを工程（ii）が行われた直後の値に保って中性に近づけないようにする場合には、工程（ii）の後に、第１の槽の中の水性液体（Ａ）およびイオンが第２の槽に移動および拡散することを防止してもよい。たとえば、工程（ii）の後に第１の槽の水を排出してもよい。あるいは、工程（ii）の後に、第１の槽と第２の槽との間を遮蔽板で仕切って、水性液体（Ａ）およびイオンの移動および拡散を防止してもよい。第２の槽中の水性液体（Ａ）のＯＲＰを変化させた後、第２の槽中の水性液体（Ａ）を中性に戻したい場合は、電圧印加後に、ｐＨがほぼ一定値になるまで槽中の水性液体（Ａ）を放置してもよい。水素イオンおよび水酸化物イオンがセパレータを透過することによって、ｐＨが中性に近づく。このとき、電圧を印加しない状態で第２の槽中の水性液体（Ａ）を循環させることによって、ｐＨが中性に戻ることを促進できる。

本発明の方法では、第１の槽に配置されている水性液体（Ａ）の一部を排出することによって、第２の槽を流れる水性液体（Ａ）のｐＨを制御してもよい。

また、第１の槽および第２の槽の一方または両方に排液路を配置し、一方の槽から水性液体（Ａ）を排出することによって、水性液体（Ａ）のｐＨを調整してもよい。たとえば、中性の水を電気分解すると、アノード側の水性液体（Ａ）が酸性となり、カソード側の水性液体（Ａ）がアルカリ性となる。そのため、電圧印加中または電圧印加後において、第１の槽および第２の槽のいずれか一方の水性液体（Ａ）を排出することによって、水性液体（Ａ）全体のｐＨを変化させることが可能である。

なお、水性液体（Ａ）のｐＨを変化させる方法として上述した方法は、２つ以上を組み合わせて用いてもよい。

なお、カソード側の槽の水性液体３０はアルカリ性となるため、カソード側の槽には、カルシウムなどのスケール（ｓｃａｌｅ）が析出する場合がある。その場合には、水性液体３０の流れを止めた状態で、逆方向に電圧を印加すればよい。そうすることによって、アルカリ性であった水性液体を酸性とし、スケールを溶解させることができる。

［水性液体のＯＲＰを変化させる装置］
流路を流れる水性液体のＯＲＰを変化させるための本発明の装置を以下に説明する。本発明の装置によれば、本発明の方法を容易に実施できる。なお、本発明の方法について説明した事項については本発明の装置に適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。また、本発明の装置について説明した事項は、本発明の方法に適用できる。

本発明の装置は、容器、セパレータ、第１の電極、第２の電極、および電源を備える。容器には、水性液体（すなわち水性液体（Ａ））が配置される。セパレータは、容器を第１の槽と第２の槽とに仕切る。第１の電極は第１の槽に配置され、第２の電極は第２の槽に配置される。電源は、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する。本発明の装置では、第１の電極と第２の電極とを水性液体（Ａ）に浸漬した状態で第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加することによって水性液体（Ａ）中の水を電気分解する工程が行われる。以下、この工程を「電気分解工程」という場合がある。

本発明の装置で行われる電気分解工程は、本発明の方法の工程（ii）に該当する。容器（第１および第２の槽）、セパレータ、第１および第２の電極、水性液体（Ａ）については、上述したため、重複する説明を省略する場合がある。上述したように、第２の槽が流路の一部を構成する。すなわち、第２の槽には、第２の槽が流路の一部を構成するように流路に接続される流入口と流出口が形成されている。また、第１の槽は、セパレータを介して流路と接続される。

電源には、直流電源を用いることができる。電源は、コンセントから得られる交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータであってもよい。また、電源は、太陽電池や燃料電池などの発電装置や電池（たとえば二次電池）であってもよい。発電装置や電池を電源として用いることによって、電力が供給されていない地域や状況において本発明の装置を用いることが可能となる。

本発明の装置は、手動で制御することが可能である。しかし、本発明の装置は、コントローラを備えてもよい。コントローラは、演算処理装置と記憶手段とを含む。なお、記憶手段は、演算処理装置と一体化されていてもよい。記憶手段の例には、演算処理装置の内部メモリ、外部メモリ、磁気ディスク（たとえばハードディスクドライブ）などが含まれる。記憶手段には、必要な工程（たとえば電気分解工程）を実行するためのプログラムが記録される。コントローラの一例には大規模集積回路（ＬＳＩ）が含まれる。本発明の装置は、各種機器（電源、ポンプ、バルブ、フィルタなど）および各種計測器（ＯＲＰ計、電流計、ｐＨ計、イオン濃度計、導電率計、溶存酸素計、および溶存水素計など）を含んでもよい。そして、コントローラは、これらの機器および計測器に接続されていてもよい。コントローラは、計測器の出力に基づいて機器を制御することによって電気分解工程を実行してもよい。

本発明の装置は、電極に印加する電圧を決定するために、水性液体の導電率を測定する導電率計や、対極からのガス発生を確認するための装置（たとえばＬＥＤやレーザダイオードなどの発光素子と、フォトダイオードなどの受光素子との組み合わせ）を備えてもよい。また、本発明の装置は、電極間に印加される電圧を測定するための電圧計や、電極間を流れる電流を測定するための電流計を備えてもよい。

コントローラは、各種の計測器から得られたデータ、および、装置の使用者によって設定されたＯＲＰの目標値に基づいて、電圧印加および／または水性液体（Ａ）の流量を制御してもよい。さらに、コントローラは、装置の使用者によって設定されたｐＨの目標値に基づいて、電圧印加、水性液体（Ａ）の流量、および、第１および第２の槽から排出される水性液体（Ａ）の量から選ばれる少なくとも１つを制御してもよい。

本発明の装置は、陽イオンまたは陰イオンを選択的に通過させるような膜（たとえばイオン交換膜）やイオン交換材料を必要に応じて備えてもよい。しかし、本発明の装置は、通常、そのような膜（たとえばイオン交換膜）やイオン交換材料を含まない。

槽内の圧力の上昇に応じて槽内の水性液体（Ａ）が移動するための管が、槽に接続されていてもよい。たとえば、第１の槽内の圧力の上昇に応じて第１の槽内の水性液体（Ａ）が移動するための管が、第１の槽に接続されていてもよい。以下では、その管を、「管（Ｔ）」という場合がある。管（Ｔ）を用いることによって、第１の槽内の圧力が高まったときでも、水性液体（Ａ）が装置の外部に漏れることを防止できる。管（Ｔ）の形状に特に限定はなく、断面が円形であってもよいし、断面が四角形であってもよい。一例では、管（Ｔ）は、第１の槽から上方に伸びている。また、他の一例では、管（Ｔ）は、下降と上昇とを交互に繰り返している。たとえば、管（Ｔ）は、下方に向かう方向および上方に向かう方向に蛇行を繰り返していてもよい。あるいは、管（Ｔ）は、コイル状に巻かれた管であってもよい。あるいは、管（Ｔ）は、鉛直方向に平行に配置された複数の直線状の管が直列に接続された構造を有してもよい。

管（Ｔ）が、下降と上昇とを交互に繰り返している場合には、管（Ｔ）内の気泡が管（Ｔ）内の水性液体（Ａ）内を移動できることが好ましい。したがって、管（Ｔ）の内部（流路）の断面積は、管（Ｔ）の内部を気泡が移動できる大きさであることが好ましい。管（Ｔ）の内部の断面積は、３ｃｍ²以上であることが好ましく、たとえば３ｃｍ²〜１０ｃｍ²の範囲や、５ｃｍ²〜３０ｃｍ²の範囲にある。また、一例では、第１の槽から管（Ｔ）の下流側に移動する水性液体（Ａ）が上方に移動する部分の管（Ｔ）の内部を親水性とし、第１の槽から管（Ｔ）の下流側に移動する水性液体（Ａ）が下方に移動する部分の管（Ｔ）の内部を撥水性としてもよい。

管（Ｔ）の終端には細管が接続されていてもよい。細管の内部（流路）の断面積は、管（Ｔ）の内部（流路）の断面積よりも小さい。細管の内部の断面積は、０．７ｃｍ²〜３．５ｃｍ²の範囲や、０．５ｃｍ²〜１ｃｍ²の範囲にあってもよい。細管内は流体抵抗が大きいため、槽内の圧力が急激に変化しても、槽内の水位が大きく変化することなく、槽内の圧力が平衡に到達するまで水位は徐々に変化する。また、細管を管（Ｔ）に接続することによって、管（Ｔ）中の水性液体（Ａ）の急激な移動を抑制できる。なお、この明細書において、「管の断面積」という語句は、流路の方向（水性液体（Ａ）が流れる方向）に対して垂直な方向における断面の面積を意味する。

電気分解工程は、第１の電極の表面で発生するガスに比べて第２の電極の表面で発生するガスが水性液体（Ａ）中に残留しやすい条件で行われてもよい。たとえば、電気分解工程は、第１の槽が大気に開放されており且つ第２の槽に大気が流入しない状態で行われてもよい。

本発明の装置は、第１の槽と第２の槽との間に移動可能に配置される遮蔽板をさらに備えてもよい。遮蔽板を移動させることによって、単位時間にセパレータを通過するイオンの量を調節することが可能である。

電気分解工程は、第１の槽の水性液体（Ａ）が通液状態ではなく且つ第２の槽の水性液体（Ａ）が通液状態である状態で行われる。

第２の槽は、水性液体（Ａ）を保持する貯水槽に接続されていてもよい。そして、電気分解工程において、水性液体（Ａ）が第２の槽と貯水槽との間で循環されてもよい。そのような装置によれば、多量の水性液体（Ａ）を処理できる。また、そのような装置によれば、上述した（Ｖ２／Ｖ１）の値を大きくすることができ、その結果、第２の槽で処理された水性液体のｐＨの変動を抑制できる。

本発明の方法および装置において、貯水槽は、大気に開放されている貯水槽（たとえば浴槽）であってもよい。たとえば、第２の槽の下流側の流路が浴槽またはシャワーヘッドに接続されていてもよい。この場合、第２の槽で処理された水性液体（Ａ）が、浴槽内の水（たとえば湯）、またはシャワーの水（たとえば湯）として用いられる。流路が浴槽に接続されている場合、流路は、浴槽と第２の槽とを含む循環路を形成していてもよい。これらの場合、第２の槽で処理される水性液体（Ａ）として、第２の槽に湯が供給されてもよい。

第２の槽、貯水槽、およびそれらを接続する経路は循環路を構成してもよい。循環路には、循環路の中に存在するガスを放出するためのバルブが配置されていてもよい。そのバルブを開放することによって、第２の電極で発生したガスを大気中に放出できる。これによって、循環路中のガスの圧力が高くなりすぎることを防止できる。

なお、複数の本発明の装置が直列または並列に接続されていてもよい。換言すれば、本発明の装置は、直列または並列に接続された複数の処理装置を備えてもよい。それぞれの処理装置は、上述した本発明の装置の構成を備える。すなわち、それぞれの処理装置は、第１の槽、第２の槽、第１の電極、第２の電極、セパレータ、および電源を備える。

別の観点では、本発明は、ＯＲＰおよびｐＨが所定の範囲にある水性液体を製造する装置、および方法に関する。本発明によれば、水道水などの一般的に得られる水（具体的にはＯＲＰが２００ｍＶ〜７８０ｍＶの範囲にあり、ｐＨが５．８〜８．６の範囲にある水）を処理することによって、ＯＲＰが処理前よりも２００ｍＶ以上高く処理前後におけるｐＨの変化が２以下である水や、ＯＲＰが処理前よりも２００ｍＶ以上低く処理前後におけるｐＨの変化が２以下である水を得ることが可能である。

本発明の実施形態の例について、図面を参照しながら以下に説明する。なお、以下の説明で参照される図面は、模式的な図であり、図面を見やすくするために水性液体のハッチングを省略する場合がある。

［実施形態１］
実施形態１の装置および方法の一例について、以下に説明する。実施形態１の装置１００の構成を図１に模式的に示す。装置１００は、容器１０、セパレータ１３、第１の電極２１、第２の電極２２、および電源２３を含む。装置１００は、コントローラを備えてもよい。

容器１０は、セパレータ１３によって、第１の槽１１と第２の槽１２とに仕切られている。第２の槽１２には、流路１４ａと流路１４ｂとが接続されている。流路１４ａ、流路１４ｂ、および第２の槽１２は、１つの流路１４を形成している。第２の槽１２は、２つの流入口１２ｃおよび流出口１２ｄを有する。流入口１２ｃおよび流出口１２ｄは、接続部品１２ｅによって、接続の解除が可能な状態で流路１４ａおよび１４ｂに接続されている。図２以降の図では、接続部品１２ｅの図示を省略する。なお、本発明の装置では、流入口１２ｃおよび流出口１２ｄが、接続部品を用いることなく、流路に直接接続されていてもよい。

一例では、流路１４ａを第２の槽１２の下方に接続し流路１４ｂを第２の槽の上方に接続し、流路１４ａから水性液体３０を導入し、第２の槽１２内で処理された水性液体３０を流路１４ｂから排出する。この場合には、流入口１２ｃを通って水性液体３０が第２の槽１２に流入し、流出口１２ｄを通って水性液体３０が流路１４ｂに流出する。この場合には、第２の槽１２の下方から上方に向かって水性液体が流れるため、第２の電極２２の表面で発生したガスが第２の電極２２の表面に滞留することを抑制できる。流路１４ａおよび／または流路１４ｂには、必要に応じてポンプおよび／またはバルブが設置される。また、第２の槽１２および／または流路１４（通常は、第２の槽１２の下流側の流路）には、計測器（ＯＲＰ計、ｐＨ計、イオン濃度計、導電率計、溶存酸素計、溶存水素計など）が設置されていてもよい。第１の槽１１は開口部１１ａによって大気に開放されている。一方、第２の槽１２は大気から遮断されている。槽１１および１２には、水性液体３０が配置される。水性液体３０が開口部１１ａから外部に漏れることを防止するための手段が、開口部１１ａに設けられていてもよい。たとえば、開口部１１ａに気液分離膜が配置されていてもよい。気液分離膜には、公知のものを用いることができる。

図１に示すように、槽１１および槽１２のそれぞれに、排液路１５および１６が接続されていてもよい。排液路１５および１６のそれぞれには、バルブ１５ａおよびバルブ１６ａが設けられている。バルブ１５ａを開けることによって槽１１内の水性液体３０を排出できる。バルブ１６ａを開けることによって槽１２内の水性液体３０を排出できる。槽１１内の水性液体３０または槽１２内の水性液体３０を排出することによって、水性液体３０のｐＨを調整することが可能である。

図２に示すように、本発明の装置は、貯水槽２４を備えてもよい。第２の槽１２と貯水槽２４とは、流路１４ａおよび流路１４ｂによって接続される。第２の槽１２、貯水槽２４、流路１４ａ、および流路１４ｂは、１つの循環路を形成する。流路１４ａおよび／または流路１４ｂに配置されるポンプ（図示せず）によって、貯水槽２４内の水性液体３０は第２の槽１２に送られ、処理された後に貯水槽２４に戻される。すなわち、水性液体３０は、第２の槽１２と貯水槽２４とを含む循環路を循環する。この循環路は、大気から遮断されている。貯水槽２４には、バルブ２４ａが設けられている。貯水槽２４内のガスの圧力が高くなりすぎたときには、バルブ２４ａを開放してもよい。これによって、大気を貯水槽２４内に流入させることなく、貯水槽２４内のガスの圧力を下げることができる。なお、貯水槽２４を浴槽に置き換えることも可能である。この場合には、浴槽内の水性液体３０は、大気に開放される。

次に、装置１００の動作について説明する。電極２１および２２は、液体３０に浸漬される。電気分解工程は、流路１４ａから連続的に水性液体３０が供給され、且つ、流路１４ｂから連続的に水性液体３０が排出される状態で行われる。すなわち、電気分解工程において、第２の槽１２の水性液体３０は通液状態であり、一方、第１の槽１１の水性液体３０は通液状態ではない。ただし、槽１１および１２の水性液体３０、およびそれに含まれるイオン（陽イオンおよび陰イオン）は、セパレータ１３を通過できる。

第２の槽１２における処理によって水性液体３０のＯＲＰを低下させるには、第１の電極２１と第２の電極２２との間に、第１の電極２１がアノードとなるように電圧を印加する。この電圧印加によって、図３に示すように、第１の電極２１（アノード）の表面で酸素ガスおよび水素イオンが発生し、第２の電極２２（カソード）の表面で水素ガスおよび水酸化物イオンが発生する。セパレータ１３は、ガス（気泡）をブロックする。すなわち、セパレータ１３は、電極の表面で発生したガスが槽１１と槽１２との間を移動することを抑制する。第１の電極２１で発生した酸素ガスは、開口部１１ａから大気中に放出される。一方、第２の槽１２内の水性液体３０、および、流路１４ｂから排出される水性液体３０中の溶存水素濃度が高まる。その結果、ＯＲＰが低い水性液体３０が得られる。第２の槽１２を大気から遮断することによって、第２の電極２２で発生した水素ガスが水性液体３０に溶解する量を多くすることが可能である。

一方、第２の槽１２における処理によって水性液体３０のＯＲＰを上昇させるには、第１の電極２１と第２の電極２２との間に、第１の電極２１がカソードとなるように電圧を印加する。この電圧印加によって、図４に示すように、第１の電極２１（カソード）の表面で水素ガスおよび水酸化物イオンが発生し、第２の電極２２（アノード）の表面で酸素ガスおよび水素イオンが発生する。セパレータ１３は、電極の表面で発生したガスが槽１１と槽１２との間を移動することを抑制する。第１の電極２１で発生した水素ガスは、開口部１１ａから大気中に放出される。一方、第２の槽１２内の水性液体３０、および、流路１４ｂから排出される水性液体３０中の溶存酸素濃度が高まる。その結果、ＯＲＰが高い水性液体３０が得られる。第２の槽１２を大気から遮断することによって、第２の電極２２で発生した酸素ガスが水性液体３０に溶解する量を多くすることが可能である。

第２の槽１２で処理された水性液体３０のｐＨは、電気分解反応による単位時間あたりの水素イオンおよび水酸化物イオンの発生量（電気分解反応による単位時間あたりの水素イオンおよび水酸化物イオンの変化量）や、それらのイオンが単位時間あたりにセパレータを通過する量や、第２の槽１２で処理された水性液体の体積（体積Ｖ２）によって変化する。電極間を流れる電流（単位時間に電極間を流れる電荷量）が大きくなるほど、単位時間あたりの水素イオンおよび水酸化物イオンの発生量が多くなる。そのため、電極２１と電極２２との間を流れる電流と、単位時間にセパレータを通過するイオンの量との比を変えることによって、第２の槽１２で処理された水性液体３０のｐＨを調整することが可能である。電極２１と電極２２との間を流れる電流は、たとえば、電極間に印加する電圧を変えることによって、変化させることができる。単位時間あたりにセパレータを通過する水素イオンおよび水酸化物イオンの量は、（体積Ｖ２）／（体積Ｖ１）の値や、電極とセパレータとの距離や、セパレータの面積などによって変えることができる。体積Ｖ２の値は、貯水槽２４に配置される水性液体３０の量を変えることによって、変えることができる。

第１の槽１１内の水性液体３０を排液路１５から排出した場合、第１の槽１１から第２の槽１２に移動する水素イオンまたは水酸化物イオンの量が減る。そのため、第２の槽１２におけるｐＨの変化を大きくしたい場合には、第１の槽１１内の水性液体３０を排出すればよい。第１の槽１１内の水性液体３０は、セパレータ１３を介して第２の槽１２から補充される。

単位時間にセパレータを通過するイオンの量は、イオンが通過可能な面積を遮蔽板を用いて変えることによって、変化させてもよい。遮蔽板を備える装置の例を、図５Ａに示す。

図５Ａの装置１００ａは、遮蔽板５１を備える点のみが装置１００と異なるため、重複する説明は省略する。装置１００ａの遮蔽板５１は、セパレータ１３と平行に移動可能である。単位時間にセパレータ１３を通過するイオンの量を多くする場合、図５Ａに示すように、遮蔽板５１はセパレータ１３を遮蔽しないか、ほとんど遮蔽しない位置に置かれる。一方、単位時間にセパレータ１３を通過するイオンの量を少なくする場合、図５Ｂに示すように、遮蔽板５１はセパレータ１３の一部を遮蔽する位置に置かれる。

第２の槽１２で処理された水性液体３０のｐＨは、第１の槽１１内の水性液体３０の量と、第２の槽１２で処理される水性液体３０の量との比を変えることによって調整することも可能である。

図２の装置において、第１の電極２１と第２の電極２２との間に、第１の電極２１がアノードとなるように電圧を印加することによって、ｐＨが７の水を電気分解する場合を考える。ここで、上記式（１）および（２）以外の反応は起こらないものと仮定する。また、セパレータ１３をイオンが通過しないと仮定する。また、第１の槽１１内の水のｐＨは均一であり、第２の槽１２で処理された水（すなわち、第２の槽１２および貯水槽２４を含む循環路中の水）のｐＨも均一であると仮定する。この場合、第１の槽１１中の水は、式（１）の反応によって水素イオンが増加し、酸性となる。一方、第２の槽１２中の水は、式（２）の反応によって水酸化物イオンが増加し、アルカリ性となる。上記仮定のもとでは、第１の槽１１中で増加した水素イオンの量と、第２の槽１２中で増加した水酸化物イオンの量とは同じである。そのため、第２の槽１２で処理される水の量が、第１の槽１１中の水の量とが同じ場合には、第１の槽１１の水のｐＨの変化量と、第２の槽１２で処理された水のｐＨの変化量とが等しくなる。たとえば、第１の槽１１の水がｐＨ７から４に変化した場合、第２の槽１２の水はｐＨ７から１０に変化する。一方、第２の槽１２で処理される水の量が、第１の槽１１中の水の量の１０００倍である場合、第１の槽１１の水がｐＨ７から４に変化しても、第２の槽１２の水のｐＨは８以下である。

実際の装置では、セパレータ１３をイオンが通過するため、上記の計算は成り立たない。しかし、イオンがセパレータ１３を通過する場合でも、第２の槽１２で処理される水性液体３０の量を多くすることによって、第２の槽１２で処理される水性液体３０のｐＨの変動を抑制できる。また、第１の槽１１の容積を小さくすることによって、第２の槽１２で処理された水性液体３０のｐＨの変動を小さくすることが可能である。逆に、第１の槽１１の容積を大きくすることによって、第２の槽１２で処理された水性液体３０のｐＨの変動を大きくすることが可能である。また、第２の槽１２で処理される水性液体の量を少なくすることによって、第２の槽１２で処理された水性液体３０のｐＨの変動を大きくすることが可能である。

［実施形態２］
実施形態２では、本発明の装置の別の一例について説明する。実施形態２の装置２００は、管２１０および細管２２０を備える点のみが実施形態１の装置１００と異なるため、重複する説明は省略する。

装置２００の構成を図６に模式的に示す。装置２００は、装置１００に加えて、第１の槽１１に接続された管２１０および細管２２０を備える。図６の例では、管２１０は、第１の槽１１の上方に接続されている。管２１０は、鉛直方向とほぼ平行に配置される複数の直線状の管２１０ａおよび２１０ｂと、それらを直列に接続する管２１０ｃとによって構成されている。管２１０は、下方に向かう方向および上方に向かう方向に蛇行を繰り返している。第１の槽１１側から管２１０の出口に向かって水性液体３０が流れる場合、管２１０ａの部分では水性液体３０は下方に向かい、管２１０ｂの部分では水性液体３０は上方に向かう。管２１０は、その内部が水性液体３０に満たされているときに、気泡が内部を移動できる太さであることが好ましい。また、管２１０の一例では、管２１０ａの内面が撥水性であり、管２１０ｂの内面が親水性である。

図６の構成において、管２１０ａの内面が撥水性であり、管２１０ｂの内面が親水性であり、管２１０の内径が適切な範囲にあると仮定する。この場合において、一定の体積を有するまとまった水性液体（Ａ）が管（Ｔ）内を移動する状態を考える。管２１０ａの部分を水性液体（Ａ）が下方（下流側）に移動する場合、管２１０ａの内面が撥水性であるため、水性液体（Ａ）が管２１０ａの断面全体を占めた状態で移動することが抑制される。そのため、水性液体（Ａ）の移動に伴い、水性液体（Ａ）の下側にあるガスが管２１０ａの内部を上昇する。その結果、管２１０ａの部分でサイフォン効果が生じることを防止できる。一方、第１の槽で発生したガスが管２１０ｂの部分を上方（下流側）に移動する場合、管２１０ｂの内面が親水性であるため、ガスが管２１０ｂの断面全体を占めた状態で移動することが抑制される。そのため、ガスの移動に伴い、ガスの上方にある水性液体（Ａ）が管２１０ｂの内部を下降する。その結果、水性液体（Ａ）の下流側への移動を最小にしながら、第１の槽で発生したガスを管２１０から排出できる。

管２１０の端部には、細管２２０が接続されている。細管２２０は、その内部の断面積が管２１０の内部の断面積よりも小さい。細管２２０の内部の流体抵抗が大きいため、管２１０内における水性液体３０の急激な移動が抑制される。なお、細管２２０を省略してもよいし、細管２２０の代わりに流体抵抗が大きい物質（たとえば多孔質）を用いてもよい。また、管２１０または細管２２０の途中または端部に、活性炭フィルタを配置してもよい。塩素イオンを含む水性液体を電気分解することによって第２の槽でＯＲＰが低い水性液体（還元水）を生成する場合には、第１の槽で塩素ガスが生成することがある。塩素ガスが生成しても、活性炭フィルタによって塩素臭を除去することが可能である。

なお、管２１０ａの下側と管２１０ｂの下側とを結ぶ管２１０ｃには、排液弁が形成されていてもよい。排液弁によって、管２１０内に存在する水性液体３０を定期的に排出できる。これによって、管２１０内の水性液体３０の水質が悪化することを抑制できる。

第１の槽１１内の圧力が高まった場合、第１の槽１１内の水性液体３０は、管２１０内に押し出され、管２１０内を移動する。管２１０ａが充分に太い場合、管２１０ａ内を水性液体３０が落下する一方で、管２１０ａの下方の気体が上昇する。そのため、管２１０ａを水性液体３０が落下する際に、サイフォン効果が生じない。管２１０の水性液体３０は、圧力の均衡がとれる位置で停止する。その場合の一例を図７に示す。

図７の例では、第１の槽１１内の圧力によって、管２１０ａ内の水性液体３０が押し下げられ、管２１０ａ内は空気で満たされている。一方、複数の管２１０ｂのうちの一部は、水性液体３０で満たされている。管２１０ｂ内を満たす水性液体３０によって生じる圧力と、第１の槽１１内の圧力との間で均衡がとられている。図７に示す状態では、複数の管２１０ｂに存在する水性液体３０によって生じる重力の合計が、第１の槽１１内の圧力とつり合っている。

なお、管２１０は、コイル状（たとえば楕円状）に巻かれたものであってもよい。また、管２１０は、第１の槽１１の上に直線状に伸びるものであってもよい。しかし、下降と上昇とを交互に繰り返す管を用いることによって、装置を小型化できる。

本発明の装置は、開放された貯水槽（たとえば浴槽）に接続されていてもよい。その場合の一例を図８に模式的に示し、他の一例を図９に模式的に示す。なお、図８および図９では、本発明の装置のうち、第１および第２の槽１１および１２のみを示すが、その他の部分は、上述した構成（たとえば実施形態１および２で説明した構成）を適用できる。

図８の形態では、本発明の装置の第２の槽１２を含む流路８１が、浴槽８２に接続されている。第２の槽１２で処理された水性液体は、浴槽８２に注ぎ込まれる。流路８１は、循環路を形成していない。流路８１上には、水性液体を移動させるためのポンプ８３が配置されている。なお、槽内の急激な圧力変動を防止するため、ポンプ８３を起動する際には、低速で起動することが好ましい。なお、第２の槽１２で処理された水性液体を、シャワーの水または湯として用いてもよい。

図９の形態では、流路８１と浴槽８２とが、循環路を形成している。なお、第２の槽１２は、流路８１の一部を構成している。図９の形態では、第２の槽１２で処理された水性液体が浴槽８２に注ぎ込まれるとともに、浴槽８２内の水性液体が第２の槽１２に導入され、処理される。流路８１上には、ポンプ８３と、フィルタ８４とが配置されている。フィルタ８４は、浴槽８２内のゴミがポンプ８３に導入されることを防止する。

なお、本発明の装置は、水素ガスが一定の空間に貯まることを防止する機構や、電気分解で発生する水素ガスを安全に燃焼させる機構、自然発火しない濃度に水素ガスを希釈してから大気に放出する機構を備えてもよい。そのような機構を有する一例を図１３に示す。図１３の装置１００ｂの第２の槽１２は、排気手段を備える貯水槽２４に接続されている。装置１００ｂは、貯水槽２４の一部が異なる点を除いて図２に示した装置１００と同じ構成とすることができるため、重複する部分の説明および図示を省略する場合がある。

装置１００ｂの第２の槽１２は、流路１４ｂによって貯水槽２４に接続されている。第２の槽１２で処理された水性液体３０は、流路１４ｂを通って貯水槽２４に貯められる。貯水槽２４に貯められた水性液体３０は、流路２４ｃから取り出されて利用される。流路（流路１４ａ、流路１４ｂおよび流路２４ｃ）には、必要に応じて、各種の機器（ポンプ、バルブ、フィルタなど）が設置される。流路１４ａは、循環路を構成するように貯水槽２４に接続されてもよい。また、流路２４ｃはさらに別の貯水槽に接続されていてもよい。その場合には、流路１４ａを当該別の貯水槽に接続して循環路を構成してもよい。

貯水槽２４の上方には、排気管２４ｂが設けられている。排気管２４ｂは、大気が貯水槽２４内に流入することを抑制する。一方、貯水槽２４内の上方の空間に存在するガスの圧力が大気圧よりも高くなったときには、貯水槽２４内のガスは排気管２４を通って大気中に放出される。排気管２４ｂは、少なくとも電気分解を行っている間は、大気が貯水槽２４内に流入することを抑制する。大気が貯水槽２４内に流入することを抑制するために、排気管２４ｂを細くしてもよく、たとえば、排気管２４ｂの先端を細くしてもよい。また、大気が貯水槽２４内に流入することを防止するために、排気管２４ｂの先端または途中に、貯水槽２４内のガスの圧力が大気圧よりも高くなったときのみに開放する弁を設けてもよい。

第２の電極２２をカソードとして電気分解を行う場合、第２の電極２２で処理された水性液体３０は水素ガスを含む。そのため、貯水槽２４の上部には水素ガスが貯まる。一方、排気管２４ｂによって、貯水槽２４内に大気が流入することが抑制される。そのため、貯水槽２４内の上部は、水素ガス濃度が高い状態に維持される。貯水槽２４の上部の水素ガス濃度が高い限り、貯水槽２４内の水性液体３０の溶存水素濃度を高くしておくことが可能である。そのため、貯水槽２４内で水性液体３０のＯＲＰが上昇することを抑制できる。

排気管２４ｂを不燃性の材料（たとえば金属）で形成し、且つ、排気管２４ｂの先端を細くしてもよい。この構成によれば、排気管２４ｂから放出される水素ガスが大気と混ざりあったときに自然発火したとしても、安全に水素ガスを燃焼させることが可能である。また、排気管２４ｂから放出される水素ガスの濃度を自然発火しない濃度にまで下げるための機構を、本発明の装置は有してもよい。たとえば、排気管２４ｂの途中に、排気管２４ｂの下流側（大気側）に向かって強制的に多量の大気を送風するための装置（送風機）を接続してもよい。その場合には、送風機から送られる大気が貯水槽２４内に流入することを防止するために、送風機の接続部と貯水槽２４との間の排気管２４ｂに、下流側（大気側）に向かってのみ開放する弁を設けてもよい。

［他の方法および装置］
また、別の観点では、本発明は、流路を流れる水性液体の酸化還元電位を変化させる方法であって、工程（Ｉ）および（II）を含む方法に関する。工程（Ｉ）では、セパレータによって仕切られた第１および第２の槽にそれぞれ配置された第１および第２の電極を、水性液体（Ａ）に浸漬する。工程（II）では、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加することによって、水性液体中（Ａ）の水を電気分解する。この工程（II）において、第２の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ２）が、第１の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ１）の１０倍以上である。この方法を実施するための装置は、水性液体（Ａ）の酸化還元電位を変化させる装置であって、水性液体（Ａ）が配置される容器と、当該容器を第１の槽と第２の槽とに仕切るセパレータと、第１の槽に配置された第１の電極と、第２の槽に配置された第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加するための電源とを備える。そして、１つの実施形態では、第２の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ２）が、第１の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ１）の１０倍以上である。この実施形態には、上述した本発明の実施形態のうち、体積Ｖ２が体積Ｖ１の１０倍以上であるものが含まれる。また、この実施形態には、後述する図１０に示す実施形態が含まれる。また、後述する図１１に示す実施形態のうち、体積Ｖ２が体積Ｖ１の１０倍以上であるものが含まれる。体積Ｖ１および体積Ｖ２の説明、ならびにそれらの近似については、上述したため重複する説明は省略する。

また、別の観点では、本発明は、流路を流れる水性液体の酸化還元電位を変化させる方法であって、工程（Ｉ）および（II）を含み、工程（II）において、第１の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ１）と、第２の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ２）との比が可変となっている方法に関する。この方法を実施するための装置は、水性液体（Ａ）の酸化還元電位を変化させる装置であって、水性液体（Ａ）が配置される容器と、当該容器を第１の槽と第２の槽とに仕切るセパレータと、第１の槽に配置された第１の電極と、第２の槽に配置された第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加するための電源とを備える。そして、第１の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ１）と、第２の槽で処理される水性液体（Ａ）の量（体積Ｖ２）とを可変とするための構成を備える。たとえば、第１の槽に接続された流路と、第２の槽に接続された流路とを備える。この実施形態には、後述する図１１に示す実施形態が含まれる。また、第１の槽の内容積および／または第２の槽の内容積を可変とする構成を備えてもよい。たとえば、第１の槽の側壁のうち、平板状の電極と平行な側壁を移動可能としてもよい。体積Ｖ１および体積Ｖ２の説明、ならびにそれらの近似については、上述したため重複する説明は省略する。

体積Ｖ２を体積Ｖ１の１０倍以上とすることによって、第１の槽における水性液体（Ａ）のｐＨの変化を大きくすることができ、且つ、第２の槽における水性液体（Ａ）のｐＨの変化を小さくすることができる。体積Ｖ２は、体積Ｖ１の１０倍〜２×１０⁶倍の範囲（たとえば１０倍〜５００００倍の範囲や２００倍〜１５０００倍の範囲）にあってもよい。

図１０に示す装置３００は、第２の槽１２が水性液体（Ａ）の流路の一部を構成しない点で、装置１００および２００とは異なる。この点を除き、装置３００は、装置１００またはそのバリエーション（たとえば装置１００ａまたは装置２００）と同様の構成とすることが可能であるが、図１０には、最も簡単な構成を示す。

装置３００は、容器１０（第１の槽１１および第２の槽１２）、セパレータ１３、第１の電極２１、第２の電極２２、および電源２３を備える。容器１０は、セパレータ１３と、液体および気体を通さない隔壁３０１とによって、第１の槽１１および第２の槽１２に仕切られている。第１の槽１１および第２の槽１２には、それぞれ、開口部１１ａおよび１２ａが設けられている。開口部１１ａおよび１２ａは、それぞれ、バルブを備えていてもよい。

装置３００では、容器１０に配置された水性液体３０がバッチ方式で処理される。すなわち、容器１０に配置された水性液体３０が電気分解される間、第１の槽１１および第２の槽１２に配置された水性液体３０は実質的に移動しない。電気分解が終了すると、第１の槽１１内の水性液体３０および／または第２の槽１２に配置される水性液体３０は、利用されるために槽から取り出される。

図１０の装置３００において、第１の電極２１がアノードとなるように（第２の電極２２がカソードとなるように）、第１の電極２１と第２の電極２２との間に電圧を印加する場合を考える。この場合、第１の槽１１内の水性液体３０は、ＯＲＰが上昇しｐＨが低下する。また、第２の槽１２内の水性液体は、ＯＲＰが低下しｐＨが上昇する。第１の電極２１で生成された水素イオンの一部は、セパレータ１３を通って第２の槽１２内に拡散する。一方、第２の電極２２で発生した水酸化物イオンの一部は、セパレータ１３を通って第１の槽１１内に拡散する。そのため、第１の槽１１内の水性液体３０のｐＨは、第１の電極２１で生成される水素イオンの量、セパレータ１３を透過する水素イオンおよび水酸化物イオンの量、および、第１の槽１１内の水性液体３０の量によって決まる。また、第２の槽１２内の水性液体３０のｐＨは、第２の電極２１で生成される水酸化物イオンの量、セパレータ１３を透過する水素イオンおよび水酸化物イオンの量、および、第２の槽１２内の水性液体３０の量によって決まる。

第１の槽１１内の水性液体３０の量が少ないほど、第１の電極２１で生成した水素イオンがセパレータ１３を透過する量が多くなる。また、第２の槽１２内の水性液体３０の量が多いほど、第２の電極２２で生成した水酸化物イオンがセパレータ１３を透過する量が少なくなる。また、体積Ｖ２が大きいほど、第２の槽１２内の水性液体３０のｐＨの変化は小さくなる。そのため、（体積Ｖ２）／（体積Ｖ１）の値を大きくすることによって、第２の槽１２内の水性液体３０のｐＨの変化を小さくすることが可能である。

一方、第１の電極２１がカソードとなるように（第２の電極２２がアノードとなるように）、第１の電極２１と第２の電極２２との間に電圧を印加して一般的な水（たとえば水道水）を電気分解することによって、ＯＲＰが高くｐＨが中性に近い水性液体３０を得ることも可能である。

以上のように、装置３００によれば、水性液体のＯＲＰを変化させる際のｐＨの変化を制御することが可能である。

図１１に示す装置４００は、第１の槽１１が水性液体３０の流路４０１の一部を構成する点で、装置１００とは異なる。この点を除き、装置４００は、装置１００またはそのバリエーション（たとえば装置１００ａまたは装置２００）と同様の構成とすることが可能である。図１１には、一例の構成を示す。装置４００の第１の槽１１は、流路４０１と接続するための２つの接続部（流入口および流出口）を備える。第１の槽１１の２つの接続部については、第２の槽１２について説明した構成を採用できる。ただし、図１１では、接続部品の図示を省略している。なお、第１の槽は、接続部品を用いることなく流路に直接接続されていてもよい。

装置４００では、第１の槽１１が水性液体３０の流路４０１の一部を構成し、第２の槽１２が、水性液体３０の流路１４の一部を構成する。流路４０１を流れる水性液体３０は、セパレータ１３を通過しない限り、流路１４に移動しない。同様に、流路１４を流れる水性液体３０は、セパレータ１３を通過しない限り、流路４０１に移動しない。

流路４０１によって第１の槽１１内の水性液体３０を移動させることによって、第１の槽１１で処理される水性液体（Ａ）の体積Ｖ１を変化させることができる。また、流路１４によって第２の槽１２内の水性液体３０を移動させることによって、第２の槽１２で処理される水性液体（Ａ）の体積Ｖ２を変化させることができる。上述したように、（体積Ｖ２）／（体積Ｖ１）の比を大きくすることによって、第２の槽１２で処理された水性液体３０のｐＨの変化を抑制できる。また、体積Ｖ２を大きくすることによって、第２の槽１２で処理された水性液体３０のｐＨの変化を抑制できる。逆に、（体積Ｖ２）／（体積Ｖ１）の比を小さくすることによって、第２の槽１２で処理された水性液体３０のｐＨの変化を増大できる。また、体積Ｖ２を小さくすることによって、第２の槽１２で処理された水性液体３０のｐＨの変化を増大できる。第１の槽１１で処理された水性液体３０のｐＨの変化も、同様の原理で調整することが可能である。

以上のように、装置４００によれば、水性液体３０のＯＲＰを変化させるとともに、ｐＨの変化を容易に調整できる。たとえば、装置４００のカソード側では、水性液体３０のＯＲＰが低下しｐＨが上昇するが、そのｐＨの上昇の程度を小さくすることも可能であるし、大きくすることも可能である。また、装置４００のアノード側では、水性液体３０のＯＲＰが上昇しｐＨが低下するが、そのｐＨの低下の程度を小さくすることも可能であるし、大きくすることも可能である。

なお、体積Ｖ１および体積Ｖ２は、それぞれ、単位時間当たりに流路４０１および流路１４を流れる水性液体３０の量を変えることによって変えることができる。具体的には、体積Ｖ１およびＶ２は、流路４０１および流路１４のそれぞれに設けられたポンプの駆動条件を変えることによって、変えることができる。また、流路４０１および流路１４のそれぞれに流量制御装置を設け、それらによって体積Ｖ１およびＶ２を変えてもよい。

上述した本発明の装置によれば、一般的な水（たとえば水道水）を電気分解することによって、ＯＲＰが低くｐＨが中性に近い水性液体３０を得ることも可能である。たとえば、ｐＨが６〜８の範囲にあり、ＯＲＰが３００ｍＶ〜６００ｍＶの範囲にある水を電気分解することによって、ＯＲＰが０ｍＶ以下（たとえば−８００ｍＶ〜０ｍＶや−５００ｍＶ〜０ｍＶの範囲）であり、ｐＨが１０以下（たとえば６〜１０や７〜９の範囲）にある水性液体３０を得ることが可能である。また、装置４００によれば、ｐＨが６〜８の範囲にあり、ＯＲＰが３００ｍＶ〜６００ｍＶの範囲にある水を電気分解することによって、ＯＲＰが６００ｍＶ以上（たとえば６００〜１１００ｍＶや６００〜９００ｍＶの範囲）であり、ｐＨが３以上（たとえば３〜８や４〜８の範囲）にある水性液体３０を得ることが可能である。

本発明の方法および装置について、実施例を用いてより詳細に説明する。なお、実施例１１を除き、以下の実施例において処理される液体の温度は、約１０〜２５℃の範囲にあった。

（実施例１）
実施例１では、水道水のＯＲＰを上昇させた。装置には、図２に示す装置を用いた。ただし、槽２４の上方が大気に開放されている状態で実験を行った。第１の槽１１および第２の槽１２の内容積は、それぞれ、約３ｃｍ³であった。貯水槽２４内に配置される水道水の量（第２の槽１２で処理される液体の量）は、約１リットル（１Ｌ）とした。

実施例１で用いた第１の電極２１の正面図を図１２Ａに示す。第１の電極２１は、ストライプ状に配置された複数の線状の電極２１ａと、それらを連結する線状の電極２１ｂとを含む。線状の電極２１ａは、鉛直方向に配置される。その結果、電極２１ａの表面で発生したガスが電極２１ａの表面に留まることが抑制される。第１の電極２１は、白金でコートされたチタンからなる。実施例１で用いた第２の電極２２は、第１の電極２１と同じ電極である。セパレータ１３には、綿布を用いた。第１の電極２１側からセパレータ１３を見たときの正面図を図１２Ｂに示す。第２の電極２２は、セパレータ１３を挟んで第１の電極２１と対向するように配置される。

処理した水道水は、ｐＨが７．５２で、ＯＲＰが４２２ｍＶで、導電率が１６５．５μＳ／ｃｍであった。この水道水を、第２の槽１２と貯水槽２４とを含む循環路において循環させながら、水道水の電気分解を行った。具体的には、第１の電極２１と第２の電極２２との間に、第１の電極２１がカソードとなるように、電圧を印加した。電圧は、１９Ｖとした。電圧印加による、貯水槽２４内の水道水の物性の変化について、表１に示す。なお、以下の表において、「−」は測定していないことを示す。

表１に示すように、実施例１では、水道水のＯＲＰを上昇させることができた。また、実施例１では、ｐＨが低下した。

（実施例２）
実施例２では、ＫＣｌ水溶液のＯＲＰを上昇させた。水道水の代わりにＫＣｌ水溶液を処理することを除いて、実施例１と同じ条件でＫＣｌ水溶液を処理した。第１の槽１１内に配置されるＫＣｌ水溶液の量は、約３ｃｍ³とした。貯水槽２４内に配置されるＫＣｌ水溶液の量は、約１リットルとした。

処理したＫＣｌ水溶液（濃度：０．０１ｗｔ％）は、ｐＨが７．２６で、ＯＲＰが４５８ｍＶで、導電率が３６５μＳ／ｃｍであった。電圧印加による、貯水槽２４内のＫＣｌ水溶液の物性の変化について、表１に示す。

表２に示すように、実施例２では、ＫＣｌ水溶液のＯＲＰを上昇させて１０００ｍＶ以上にすることができた。また、実施例２では、ｐＨが低下した。また、実施例２で処理されたＫＣｌ水溶液を水道水で１００倍に薄めると、ＯＲＰが７５０ｍＶでｐＨ４．９の酸化水が得られた。このように、処理されたＫＣｌ水溶液を希釈したことによるＯＲＰおよびｐＨの変化は、比較的小さかった。

（実施例３）
実施例３では、水道水のＯＲＰを低下させた。実施例３では、電圧の大きさおよび電圧の印加方向が異なることを除いて、実施例１と同じ条件で水道水を処理した。

実施例３で処理した水道水は、ｐＨが７．４１で、ＯＲＰが５０１ｍＶで、導電率が１６６．７μＳ／ｃｍであった。実施例３では、第１の電極２１と第２の電極２２との間に、第１の電極がアノードとなるように、電圧を印加することによって、水道水を電気分解した。電圧は、１９ボルトとした。電圧印加による、貯水槽２４内の水道水の物性の変化について、表３に示す。

表３に示すように、実施例３では、水道水のＯＲＰを低下させて−６００ｍＶにすることができた。また、実施例３では、ｐＨが上昇した。

（実施例４）
実施例４では、ｐＨの変化が小さく且つＯＲＰが低下するように水道水を処理した。実施例４では、貯水槽２４内に配置される液体の量を約４０リットルとしたこと、および電圧の大きさおよび印加方向を除いて実施例１と同じ条件で水道水を処理した。実施例４では、（Ｖ２／Ｖ１）の値は、約１３０００である。

処理した水道水はｐＨが７．１９で、ＯＲＰが４１０ｍＶで、導電率が２０７．０μＳ／ｃｍであった。この水道水を、第２の槽１２と貯水槽２４とを含む循環路において循環させながら、水道水の電気分解を行った。具体的には、第１の電極２１と第２の電極２２との間に、第１の電極がアノードとなるように、電圧を印加した。電圧は、電極間に０．３５Ａの電流が流れるように印加した。電圧印加による、貯水槽２４内の水道水の物性の変化について、表４に示す。

表４に示すように、実施例４では、水道水のＯＲＰを低下させる一方で、ｐＨの変化を抑制できた。

（実施例５）
実施例５では、ｐＨの変化が小さく且つＯＲＰが低下するように水道水を処理した。実施例５では、印加電圧が異なることを除いて、実施例４と同じ条件で水道水を処理した。

処理した水道水はｐＨが７．５２で、ＯＲＰが４３４ｍＶで、導電率が１６８．３μＳ／ｃｍであった。この水道水を、第２の槽１２と貯水槽２４とを含む循環路において循環させながら、水道水の電気分解を行った。具体的には、第１の電極２１と第２の電極２２との間に、第１の電極がアノードとなるように、電圧を印加した。電圧は、電極間に２．８Ａの電流が流れるように印加した。そのときの電圧は約３０ボルトであった。電圧印加による、貯水槽２４内の水道水の物性の変化について、表５に示す。

表５に示すように、実施例５では、水道水のＯＲＰを低下させる一方で、ｐＨの変化を抑制できた。また、電極間に流れる電流を大きくすることによって、実施例４に比べてＯＲＰの低下量を大きくすることができた。

（実施例６）
実施例６では、アルカリ性水溶液のＯＲＰを低下させた。実施例６では、実施例１と同じ装置を用いて実験を行った。ただし、貯水槽２４内に配置される液体の量は、約５０リットルとした。

ｐＨが１１．０６でＯＲＰが４９ｍＶのアルカリ性水溶液を、第２の槽１２と貯水槽２４とを含む循環路において循環させながら、水溶液の電気分解を行った。具体的には、第１の電極２１と第２の電極２２との間に、第１の電極がアノードとなるように、電圧を印加した。電圧は、電極間に２．８Ａの電流が流れるように印加した。電圧印加による、貯水槽２４内の水溶液の物性の変化について、表６に示す。

表６に示すように、実施例６では、ｐＨを大きく変化させることなくアルカリ性水溶液のＯＲＰを低下させることができた。

（実施例７）
実施例７では、酸性水溶液のＯＲＰを低下させた。実施例７では、実施例１と同じ装置を用いて実験を行った。ただし、貯水槽２４内に配置される液体の量は、約１０リットルとした。

ｐＨが３．０９でＯＲＰが３３２ｍＶの酸性水溶液を、第２の槽１２と貯水槽２４とを含む循環路において循環させながら、水溶液の電気分解を行った。具体的には、第１の電極２１と第２の電極２２との間に、第１の電極がアノードとなるように、電圧を印加した。電圧は、電極間に２．８Ａの電流が流れるように印加した。電圧印加による、貯水槽２４内の水溶液の物性の変化について、表７に示す。

表７に示すように、実施例７では、ｐＨを大きく変化させることなく酸性水溶液のＯＲＰを低下させることができた。

（実施例８）
実施例８では、ＯＲＰが低下した酸性水溶液のＯＲＰを、１０００ｍＶ以上に戻す実験を行った。まず、ｐＨが約３でＯＲＰが１０００ｍＶ以上の水溶液を１ヶ月間放置することによって、ｐＨが３．０９でＯＲＰが３３２ｍＶの酸性水溶液を作製した。次に、その酸性水溶液を実施例２と同じ条件で処理することによって、ＯＲＰを１０００ｍＶ以上にする実験を１０回行った。貯水槽２４内のＫＣｌ水溶液のＯＲＰの変化について、表８に示す。

表８に示すように、ＯＲＰが低下したＫＣｌ水溶液を処理することによって、ＯＲＰを１０００ｍＶ以上にすることができた。

（実施例９）
実施例９では、図９に示す循環形式で、開放状態にある水性液体のＯＲＰを変化させた。ＯＲＰを変化させる装置としては、図１に示す装置を用いた。具体的には、開放された容器に入れられた１００リットルの水道水のＯＲＰを変化させた。第１の槽１１の内容積は４ｃｍ³であり、第２の槽１２の内容積は４ｃｍ³であった。実施例９で用いた装置の第１の槽１１の開口部１１ａには、鉛直方向に伸びる円筒状の筒が接続されており、その内容積は５３ｃｍ³であった。電極間には、１．０Ａの定電流を流した。このとき電極間に印加された電圧は、約４０Ｖであった。水性液体は、約１．７Ｌ／分の流量で第２の槽１２を通過させた。このときの結果を、表９に示す。

表９に示すように、電極間に電圧を印加することによって、ＯＲＰを低下させることができた。また、ｐＨはほとんど変化しなかった。電圧印加停止後のＯＲＰの変化は緩やかであった。なお、水道水ではなく、ＮａＨＣＯ₃やＮａ₂ＳＯ₄などを溶解させた水溶液を水性液体として用いた場合には、電圧印加停止後のＯＲＰの変化が、より緩やかであった。

（実施例１０）
実施例１０では、図８に示す装置で、開放状態にある水性液体のＯＲＰを変化させた。ＯＲＰを変化させる装置としては、図１に示す装置を用いた。実施例１０では、水道水のＯＲＰを変化させた。処理前の水道水のＯＲＰは、約２５０ｍＶであった。第１の槽１１の内容積は４ｃｍ³であり、第２の槽１２の内容積は４ｃｍ³であった。第１の電極２１と第２の電極２２との間に、第１の電極２１がアノードとなるように電圧を印加した。電極間には、２．０Ａの定電流を流した。水性液体は、約０．８Ｌ／分の流量で第２の槽１２を通過させた。実験開始から約１０分で定常状態に達した。そのときの、第２の槽１２で処理された後の水道水は、ＯＲＰが約−３００ｍＶであり、溶存水素濃度が約７５０ｐｐｂであり、ｐＨが約８であった。なお、第２の槽１２で処理される水道水の流速を小さくすると、ＯＲＰの変化、および、溶存水素濃度の変化が大きくなった。

また、電極間を流れる電流値、および第２の槽を流れる水性液体の流速を変えて同様の実験を行った。具体的には、電極間に流れる電流値を２Ａまたは３Ａとした。また、第２の槽を流れる水性液体の流速を、０．４〜４．６Ｌ／分の間で変化させた。そして、実験開始から３０分経過後において、第２の槽から処理された水性液体のＯＲＰを測定した。結果を表１０に示す。

表１０に示すように、流速を小さくすると、ＯＲＰの変化が大きくなった。

（実施例１１）
実施例１１では、浴槽に配置されたお湯を、図９に示す装置で処理した。第１の電極２１と第２の電極２２との間に、第１の電極２１がアノードとなるように電圧を印加した。浴槽に配置されたお湯は４１℃で１８０Ｌであった。第２の槽１２および流路の体積は小さいため、第２の槽１２を含む循環路に存在するお湯の量は実質的に１８０Ｌとみなせる。一方、第１の槽１１の内容積（第１の槽で処理されるお湯の量）は、約４ｃｍ³であった。電極間には、６Ａの定電流を流した。お湯としては、水道水をそのまま４１℃に加熱して得られたお湯、または、塩（NaHCO₃やNa₂SO₄など）を溶解させた水道水を４１℃に加熱して得られたお湯を用いた。ＯＲＰを測定した結果を表１１に示す。

表１１に示すように、本発明の処理によって、水道水のＯＲＰおよび塩を溶解させた水道水のＯＲＰが、ともに変化した。

本発明は、水性液体のＯＲＰを変化させる方法および装置に利用できる。

Claims (15)

1. 流路を流れる水性液体の酸化還元電位を変化させる方法であって、
   （ｉ）セパレータによって仕切られた第１および第２の槽にそれぞれ配置された第１および第２の電極を、前記水性液体に浸漬する工程と、
   （ii）前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することによって、前記水性液体中の水を電気分解する工程とを含み、
   前記第２の槽が前記流路の一部を構成しており、
   前記第１の槽が前記セパレータを介して前記流路と接続されており、
   前記第１の槽内の圧力の上昇に応じて前記第１の槽内の前記水性液体が移動するための管が前記第１の槽に接続されている、方法。
2. 前記第１の槽で発生したガスを前記管から排出する、請求項１に記載の方法。
3. 前記（ii）の工程において、前記第２の槽を１分間あたりに流れる前記水性液体の量が、前記第１の槽に配置される前記水性液体の量の１０倍〜１０⁵倍の範囲にある、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記流路が循環路であり、
   前記（ii）の工程において、前記循環路に存在する前記水性液体の量が、前記第１の槽に配置される前記水性液体の量の１０倍〜１０⁵倍の範囲にある、請求項１または２に記載の方法。
5. 前記第１の槽に配置されている前記水性液体の一部を排出することによって、前記第２の槽を流れる前記水性液体のｐＨを制御する、請求項１または２に記載の方法。
6. 前記管が、下降と上昇とを交互に繰り返している、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記第１の槽が前記管を介して大気に開放されており且つ前記第２の槽が大気から遮断された状態で前記（ii）の工程が行われる、請求項１に記載の方法。
8. 流路を流れる水性液体の酸化還元電位を変化させる装置であって、
   前記水性液体が配置される容器と、
   前記容器を第１の槽と第２の槽とに仕切るセパレータと、
   前記第１の槽に配置された第１の電極と、
   前記第２の槽に配置された第２の電極と、
   前記第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加するための電源とを備え、
   前記第２の槽には、前記第２の槽が前記流路の一部を構成するように前記流路に接続される流入口と流出口とが形成されており、
   前記第１の槽が前記セパレータを介して前記流路と接続され、
   前記第１の槽内の圧力の上昇に応じて前記第１の槽内の前記水性液体が移動するための管が前記第１の槽に接続されている、装置。
9. 前記第１の槽に、前記第１の槽内の前記水性液体を排出するための排液路が接続されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記管が、下降と上昇とを交互に繰り返している、請求項８または９に記載の装置。
11. 前記管の終端に細管が接続されており、
    前記細管の内部の断面積が、前記管の内部の断面積よりも小さい、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記セパレータが親水性を有する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記流路が接続された貯水槽をさらに備え、
    前記流路が、前記貯水槽と前記第２の槽とを含む循環路を構成している、請求項８〜１１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記第２の槽の下流側の前記流路が浴槽またはシャワーヘッドに接続されている、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の装置。
15. 前記流路が浴槽に接続されており、
    前記流路が、前記浴槽と前記第２の槽とを含む循環路を形成している、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の装置。

Images