松下電工株式会社

田中　喜典

平成 16年 3月 25日

平成15年度トライアルユース成果報告会

＜内容＞

　１．アルカリイオン整水器について

　２．Spring-8での屈折イメージング法による水電解の　　

　　　水素溶解過程の可視化　（滋賀県立大と共同研究）

　３．まとめと今後の展開

電極近傍での水素気泡の成長と減衰

アルカリイオン整水器について

年 事　　　　　項

昭和27年昭和29年昭和33年昭和37年昭和41年昭和53年昭和54年平成４年

・水電気分解装置　第１号で動植物体への影響実験・シンノオル電子農機発売・人体用のシンノオル液製造機発売・厚生省認可　⇒　「医療用物質生成器」として品目に追加・シンノオル液製造機　第１号　承認・工業会内に、効能効果調査研究専門委員会設置・連続電解水生成器が製造承認、その後浄水機能追加・日本テレビ　アルカリイオン水「驚異の水」紹介・国民生活センターが商品テスト・アルカリイオン整水器協議会　発足・アルカリイオン整水器検討委員会による再検討

ｱﾙｶﾘｲｵﾝ整水器の効用と歴史■原理及び構造・陽極液に乳酸ｶﾙｼｳﾑ溶液、陰極液に水を入れて素焼隔膜下に電解すると、陰極液は石灰水（ｱﾙｶﾘ性）溶液となり、陽極液は弱酸性液となる。■効能及び使用上の注意・陰極（石灰水飽和溶液）液は、飲用して慢性下痢、消化不良、胃腸内異常醗酵、制酸、胃酸過多に有効である。・陽極液は弱酸性のアストリンゼントとして美容用に用いられる。

（昭和４０年１０月８日薬発第763号厚生省薬務局長通知、　昭和６０年３月１９日一部改訂）

腹部愁訴の総合改善度

田代、北洞、藤山、馬場、 「消化と吸収」　23, p. 52 (2000)

便性状の変化

国立大蔵病院　北洞医長、滋賀医科大　藤山教授ら糸川嘉則　機能水研究, 2, p. 59, (2004)

0

20

40

60

80

100

飲用前 4週間後0

20

40

60

80

100

飲用前 4週間後

(％)

硬便 普通便 軟便

(％)

0

20

40

60

80

100

飲用前 4週間後0

20

40

60

80

100

飲用前 4週間後

(％)

硬便 普通便 軟便硬便硬便 普通便普通便 軟便軟便

(％)

1)アルカリイオン水群　　　　 2)プラセボ群図5　飲用前後における便性状の変化

ｱﾙｶﾘｲｵﾝ水の生理的効能評価２

Y. Naito, T. Yoshikawa, et al. J. Clin. Biochem. Nutr., 32, p. 69 (2002)

＜浄水カートリッジ＞

抗菌活性炭フィルター

中空系膜フィルター

＜電解槽＞

隔膜

陽(＋)極板 陰(－)極板

アルカリイオン水

酸性イオン水＜ｶﾙｼｳﾑ添加筒＞

++ ---

２．ｶﾙｼｳﾑを添加 ３．電 気 分 解１．不純物を除去 ⇒ ⇒

●活性炭…カルキ・カビ臭　　　　　ﾄﾘﾊﾛﾒﾀﾝなど

●中空系膜…ニゴリ・赤サビ・雑菌など

●乳酸カルシウム　（食品添加物）

●陰極側…アルカリイオン水

●陽極側…酸性イオン水

ｱﾙｶﾘｲｵﾝ水の生成原理

Cathode(Alkarin-Ionized-Water)2H2O + 2e－ → H2 + 2OH－

Anode　2H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e－

　

アルカリアルカリイオン水イオン水

酸性酸性イオン水イオン水

pHpH酸化還元酸化還元　電位　電位

原水中の原水中の陽イオン陽イオン

原水中の原水中の陰イオン陰イオン

溶存気体溶存気体

88～～1010

44～～66

低い低い

高い高い

増加増加

減少減少

減少減少

増加増加

水素水素

酸素酸素塩素塩素

　ｱﾙｶﾘｲｵﾝ水の性状

　　　SPring-8の屈折イメージング法による水電解の水素溶解過程の可視化

水素気泡の可視化

－極 (水素生成) クラック部分に気泡が生成

気泡が成長 電極から離れる

colloidal particle 生成に大きな影響を与えていると考えられる。

アルカリイオン水 水素溶解水＝≠

水の電気分解により陰極から水素が生成し、水中に溶解する。

<これまでの研究>　電解で溶解した水素ガスには非常に微小なcolloidal particle 状態のものがあり、

数時間存在する。　K. Kikuchi et al., J.Appl. Electrochem. 31 (2001) 1301.

微小なcolloidal particleの生成メカニズムは？

水素の物質移動が　異なるのでは？　　　水溶液中　→ 気泡　電極表面上　→ 気泡

平板電解槽陰極表面上での水素粒子可視化

条件 20 mAで5 min 電解後に 電流Off

・Top view

・Side viewCathode Anode

3.3 mMNa2SO4

NafionN117

1mm

電極表面に付着した気泡のイメージング　（経時での測定）

・・・・・気泡の生成過程は早いので　付着気泡の収縮を測定し、　　気泡から電極表面への物質移動から　　　生成速度を推測する。

NafionN-117

Cathode Anode

X-Ray

72 µm

150 µm

水素ガス飽和状態（5　min 電解後）

　平板電解槽陰極表面上での水素気泡挙動

電極表面

付着気泡

Pt電極表面屈折コントラストイメージ法を用いて測定した電極付着の気泡電流切断 (a)直後 (b) 8分後 (c) 28分後

15 µm 72 µm

90 µm 150 µm 72 µm

(a) (b) (c)

成長 収縮

0 10000

100

200

Time/sec

Dia

met

er/μ

m

Fig. Relation of standing time on increase and decrease rates of hydrogen bubbles.

　平板電解気泡直径の経時変化

0 1000

0.1

0.2

Diameter/μm

k avc

m s

–1at

m–1

Fig. Relation of diameter and mass transfer coefficient○：observed,　●：calculation

水素気泡平均物質移動係数の解析結果

Pt以外に付着の気泡

0 1500 3000 4500 60000

100

200

300

400

500

diam

eter

/ µm

Time / s

B7 (Not attached Pt) /Micro m B8 (Not attached Pt) /Micro m B9 (Not attached Pt) /Micro m

0 1500 3000 4500 60000

100

200

300

400

500

600

700

800

diam

eter

/ µm

Time / s

B1 / Micro m B2 / Micro m B3 / Micro m B4 / Micro m B5 / Micro m B6 / Micro m

Pt 以外(アクリル)に付着の気泡Pt に付着の気泡

0 500 1000 1500 2000 25000

100

200

300

400

500

600

700

800

diam

eter

/ µm

Time / s

B1 / Micro m B2 / Micro m B3 / Micro m B4 / Micro m B5 / Micro m B6 / Micro m

Au に付着の気泡

Pt 、Au、アクリルなど付着対象物により気泡の収縮速度が異なる

　　　→　電極・気泡界面の水素移動速度が異なる。

まとめと今後の展開

　１．放射光を使った屈折イメージング法により、水電解時における　　　電極表面上の水素気泡の挙動を可視化することができた。

　２．気泡の液相への溶解と拡散現象のシミュレーションを行い、気泡径と平均物質移動係数の関係を解析し実験データと比較検討した。

　　３．電極材質差による気泡生成速度の違いを捉えることが出来た。

＜SPring8においての今後の展開＞

　１．電極材料による生成速度の違いを明確にする。

　２．電解水質の違いによる気泡生成挙動の違いを明確にする。

　３．colloidal particleの安定性を明確にする。

＜まとめ＞

研究に対してご指導いただきました

　　京都大学大学院工学研究科　小久見　善八 教授

共同研究者

　　滋賀県立大学工学部　菊地　憲次 助教授、桂史織 氏

　　松下電工株式会社　才原康弘 氏、

測定に対して多大なご支援をいただきました

　ＪＡＳＲＩ　古宮　聰 　　先生

　　　　　　 梅咲　則正　先生

　　　　　　　梶原　堅太郎　先生

に深謝いたします。　　

謝辞