JP2004230370A - 還元水及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型の製造装置で、経済的に製造し得る中性に近いながらも酸化還元電位が低く、還元性が強い還元水を得ること。
【解決手段】０℃〜５０℃に冷却した水に、−１８０℃〜６０℃に冷却した水素ガスを０．５気圧〜５００気圧に加圧して溶解せしめ、その後常温常圧に戻すことにより本発明の還元水を得る。この還元水はｐＨが９．０以下と中性に近いながらも−１７５ｍＶ以下という非常に低い酸化還元電位を有しているので、何らの健康問題を引き起こすことなく、還元水として日常的に多量に摂取したり炊事用に使用することができる。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この出願の発明は、新規な還元水及びその製造方法に関する。更に詳しくは、この出願の発明は、水素含有還元水及びその製造方法に関し、特にｐＨが中性付近でありながら酸化還元電位の低い新規な水素含有還元性水及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、アルカリイオン水が健康によいこと、病気等に優れた効果があること（下記特許文献１参照）、更にはガン細胞の転移を抑制する効果もあること（下記特許文献２及び３参照）等が知られており、このアルカリイオン水を製造するためのアルカリイオン水生成器が広く普及している。これらの公知のアルカリイオン水は、陽極及び陰極を用いて水道水、食塩水ないしはＮａＯＨ水溶液を電気分解し、陽極側に酸性の水を、陰極側にアルカリ性の水を形成させ、このうち陰極側のアルカリ性の水を利用するものである。この陰極側のアルカリ性の水は水酸化物イオン（ＯＨ⁻）を多く含み、さらに水の電気分解によって発生した水素ガスが溶解しているために、還元性を示し、そのためアルカリ還元水とも称されるものである。
【０００３】
この公知のアルカリイオン水の製造装置の一具体例を図面を用いて説明する。図１は、下記特許文献４に示されている電気透析法を利用した海水脱塩水とアルカリイオン水とを同時に製造する装置を示す。この装置は、２つの対向配置された隔膜の外側にそれぞれ設けられた一対の電極間に直流電圧を印加してその２つの隔膜の間に海水を流すと、海水中のナトリウムイオンは隔膜を通って負極方向へ移動し、同じく塩素イオンは別の隔膜を通って正極方向へ移動するので、２つの隔膜の間を通された海水中の塩濃度が低下するという現象を利用したものであり、その際各電極間に印加する電圧を水の分解電圧以上とすることにより負極側でアルカリ性の還元電位の低い水を得るようになしている。
【０００４】
すなわち、この装置１０では、脱塩すべき原水は、活性炭フィルタ１１で有機物を除去された後、３個の流量調節弁１２、１２’、１２”を通って陽極室１３、脱イオン水室１４、陰極室１５に送られる。陽極室１３、脱イオン水室１４、陰極室１５は、多孔性の隔膜１７、１７’により区切られている。多孔性膜以外に、陽イオン交換及び陰イオン交換両方の機能を有するバイポーライオン交換膜も使用し得る。陽極室１３、陰極室１５にはＰｔ電極１６、１６’がそれぞれ設置されている。Ｐｔ電極１６、１６’に電圧可変直流電源１８により一定電圧が印加されると、脱イオン水室１４の中の水中に含まれる陰イオンは、隔膜１７を通って陽極室１３側へ移動し、一方、陽イオンは隔膜１７’を通って陰極室５側へ移動するので、脱イオン水室１４からは溶存イオン濃度の低い脱イオン水が得られる。
【０００５】
その際、電極１６、１６’への印加電圧を水の電気分解電圧以上、即ち、２Ｖ以上、好ましくは４Ｖ以上に設定した場合、陽極室１３内の水は電気分解反応によるＯ_２の生成により酸化還元電位が上昇すると同時に、隔膜１７を通って移動してきたＣｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−イオン等の存在により、ｐＨは酸性となる。一方、陰極室１５内の水は電気分解反応による水素の生成により酸化還元電位が低下すると同時に、生成した水酸化物イオンＯＨ⁻及び隔膜１７’を通って移動してきたＮａ^＋、Ｃａ^２＋、アンモニアイオン等の存在により、ｐＨはアルカリ性となる。
【０００６】
このように製造されたアルカリイオン水は、酸化還元電位が低くて還元力を示すと共に通常ｐＨ９を越えるアルカリ性を呈している。しかし、酸化還元電位が低く、高い還元力を有する水を得ようとすると、その分だけヒドロキシルイオン（ＯＨ⁻）濃度が高くなり、飲用が不適であるとされるｐＨ１０以上のアルカリ性水となってしまう。加えて、アルカリイオン水は健康によいということが知られているとはいえ、胃液は酸性であるから、ｐＨ９程度のアルカリイオン水でも、多量に日常的に飲用ないしは炊事用に使用するにはｐＨ値が高すぎるので、逆に不健康をもたらす要因となり、不適当であるという問題点が存在していた。
【０００７】
そこで、ｐＨが中性に近くかつ還元性の大きい、すなわち酸化還元電位の低い水の提供が求められているわけであるが、従来のアルカリ還元水の製造装置では、飲用に適しているｐＨ９以下の水では十分な還元力が得られなかった。例えば、下記特許文献２の実施例に開示されている電解還元水では、ＮａＯＨを含有する水溶液を水素ガスを発生しないように電気分解することにより、ｐＨ１０．７で−７２９ｍＶのものが得られているが、ｐＨ９．６〜ｐＨ９．９では−７０ｍＶ〜−２１１ｍＶのものしか得られておらず、しかも、ｐＨ９以下の電解還元水の酸化還元電位は何も示されていない。
【０００８】
なお、下記特許文献３の特許請求の範囲には、１２〜１４℃において「７〜１２のｐＨ」を有し「−５〜−１０００ｍＶの酸化還元電位」を有する電解還元水の発明が記載されているが、この特許文献３の実施例には、下記特許文献２に記載のものと同じく、ｐＨ９．６〜Ｈ９．９で−７０ｍＶないしは−２１１ｍＶ程度の電解還元水が得られたことが示されているにしても、ｐＨ９以下の電解還元水の具体的データは一切記載されていない。
【０００９】
また、下記特許文献５には、従来の電解還元水の製造装置ではｐＨ９．５以下では十分な還元力が得られないことを指摘した上で、隔膜として水酸化物イオンＯＨ⁻を選択的に透過させる隔膜と特殊な触媒を使用して電解槽に入れた原水のｐＨと同じｐＨを有する電解還元水を得る発明が開示されているが、実際に得られた電解還元水のｐＨ及び酸化還元電位の具体的数値は何も開示されていない。
【００１０】
以上のことを考慮すると、従来、少なくとも電解法による還元水の製造に際しては、ｐＨ９以下において十分な還元性を有する酸化還元電位の低い水を得ることができなかったことは明らかである。このことは、電解還元水の製造は、通常負極側で水素ガスを発生させてこの水素ガスによる還元力の向上、すなわち酸化還元電位の低下を利用するものであるが、水素ガスの水への溶解度は、０℃で２．１ｍｌ／１００ｍｌ、２０℃で１．８ｍｌ／１００ｍｌ、１００℃で１．６ｍｌ／１００ｍｌ（化学大辞典編集委員会編「化学大事典５」、共立出版、昭和５６年１０月１５日縮刷版第２６刷発行、第４８頁）であり、非常に小さく、中性付近では水の電気分解により発生した水素ガスがすぐ泡となって水中から失われてしまうことに起因する。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１４５８８０号公報（段落［００４３］〜［００４９］）
【特許文献２】
特開２００１−１３７８５２号公報（段落［００４１］〜［００４２］、［００４５］〜［００５３］）
【特許文献３】
特開２００２−２５４０７８号公報（特許請求の範囲、段落［００７２］〜［００７３］、［００７７］〜［００８６］）
【特許文献４】
特開平 ８−１８７４９２号公報（段落［００１０］〜［００１２］、図３）
【特許文献５】
特開２０００−１５３２７７号公報（特許請求の範囲、段落［０００２］〜［０００３］）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、発明者らは、電解還元法以外の方法で、ｐＨが中性に近く、通常の水道水のように多量に飲用ないしは炊事用に使用し得る還元性の水を得るべく種々実験を重ねた結果、常温ないし冷却した原水に加圧下で常温ないし冷却した水素ガスを平衡状態となるまで溶解させ、この状態で加圧圧力を取り除いて常温常圧に戻すと、水に溶解していた水素ガスの一部分が気化するとはいえ、通常の溶解度の数倍ないし数百倍近い水素ガスが溶解していること、この溶解した水素ガスはほとんど気化することなく安定して溶解しているため、中性に近い水でも非常に低い酸化還元電位を有することを見出し、本願発明を完成するに至ったのである。
【００１３】
すなわち、本発明は、ｐＨが中性に近いながらのも十分な還元性を有する水及びその製造方法を提供することを目的とする。本発明のかかる目的は以下の構成により達成し得る。
【００１４】
本発明の一態様によれば、常温常圧下でｐＨが９．０以下６．５以上、好ましくはｐＨが８．５以下６．５以上であり、酸化還元電位が−１５０ｍＶ以下−９００ｍＶ以上である還元水が提供される。この還元水は、中性に近いながらも電解還元法では得ることができなかった十分低い−１５０ｍＶ以下の酸化還元電位を有しているため、何らの健康問題を引き起こすことなく、還元水として日常的に多量に摂取したり炊事用に使用することができるようになる。すなわち、現在の水道水質基準によると引用に好ましいｐＨは５．８以上８．６以下であるとされているが、本発明では水道水質基準を見たしながらも充分に酸化還元電位の低い還元水を提供することができるようになる。
【００１５】
また、本発明の別の態様によれば、０℃〜５０℃の原水に−１８０℃〜６０℃の水素ガスを０．５気圧〜５００気圧に加圧して溶解せしめ、常温・常圧に戻すことにより得られた還元水及びその製造方法が提供される。かかる態様によれば、電解還元法を使用しなくてもアルカリ領域から中性領域にわたって十分に酸化還元電位の低い還元水を提供することができる。
【００１６】
かかる態様においては、前記原水として水道水、浄化水道水、アルカリイオン水、ミネラル含有水、わき水、海水脱塩水から選択された少なくとも１つを使用することが好ましい。このような原水を使用すると、その原水の性質に応じた中性還元水、アルカリ性還元水、ミネラル成分含有還元水等を適宜提供することが可能となる。
【００１７】
又、かかる態様においては、ｐＨが９．０以下６．５以上、好ましくはｐＨが８．５以下６．５以上の酸化還元電位が−１５０ｍＶ以下−９００ｍＶ以上である還元水を提供することが可能となる。
【００１８】
なお、本発明の還元水の製造に際し、原水の温度の下限を０℃としたのは、水素ガスを多量に溶解させるためには溶解度の点から温度が低い方がよいが、０℃未満になると原水が凍結してしまうので取り扱いが不便となるからである。原水の温度の上限を５０℃としたのは、通常日光が当たる場所に放置されていた原水の温度が５０℃程度になることはよくあることであり、この程度の温度の原水を使用しても水素ガスの溶解度はそれほど低下しないこと、及び、供給される水素ガスの温度が低いものを使用すれば自然に冷却されるためにそのまま使用しても問題がないからである。
【００１９】
また、水素ガスの温度の上限を６０℃としたのは、水素ガスは通常水素ガスボンベ内に入れられて供給されるが、室外に放置されていた水素ガスボンベの温度が６０℃程度となることはよくあることであり、この程度の温度の水素ガスでも十分に原水に溶解させることがでるが、あまり温度が高いものでは水温の上昇につながって溶解度が減少するので好ましくないためである。水素ガスの温度の下限を−１８０℃としたのは、水素ガスは−２５３℃以下に冷却された液化水素の形で供給される場合もあるが、この液化水素を気化させて原水に溶解させる際、原水の温度、水素ガスの供給圧力及び流量にも依存するが、実験的に原水が凝固しないように溶解させ得る温度を確認して限定したものである。しかしながら、得られる還元水は最終的には常温常圧に戻されるものであるから、経済性及びエネルギー効率の観点からは、液化水素の有する低温を他の目的に利用して、原水に溶解させる際の水素温度は０℃以上となしたほうがよい。
【００２０】
なお、原水に水素ガスを溶解させる際の圧力は０．５気圧〜５００気圧（ゲージ圧）とする。圧力が高ければ高いほど原水に溶解する水素ガス量は多くなるが、得られる還元水は最終的には常温常圧に戻されるものであるから、あまり圧力が高くても常温常圧に戻した際に気化してしまう水素量が多くなるために経済的及びエネルギー的には無駄になる。好ましくは０．５〜１０気圧、更に好ましくは１〜５気圧が使用される。
【００２１】
このとき、水への水素ガスの溶解割合は、水素ガスを溶解させた際の温度及び圧力により変化するが、常温常圧に戻した際に約０．００１〜０．１ｗｔ％程度が安定して溶解している。常温常圧下における水素ガスの水への溶解度は、既に上述したように、約２ｍｌ／１００ｍｌ（約１．８×１０^−４ｗｔ％）であるから、本発明で得られる還元水中の水素ガス量は単に常温常圧下で水素ガスを溶解させた場合と比すると約５〜５００倍もの水素ガスが溶解していることになる。
【００２２】
このように従来考えられているよりも多量の水素ガスが安定的に水中に溶解していることの理由は、水素ガスの一部分は過飽和状態で溶解していると考えることはできるが、それだけでは溶解水素ガス量が多すぎるために説明ができない。本発明で得られる還元水のｐＨは原水のｐＨとは異なっていることから、何らかの反応が生起していることが予測される。詳細な理由は今後の研究に待つ必要はあるが、本発明者らは以下のような現象が生じているものと推定した。
【００２３】
すなわち、常温常圧下で水に水素ガスを溶解させても、通常は何らの反応も生じない。しかしながら、加圧下で水素ガスを原水に溶解させると水の酸素原子と水素ガスの水素原子とが近づき、下記構造式及び化学反応式に示したように、両者間に水素結合が生じ、そのため、加圧下では水素ガスは従来予測されているよりも多量に溶解する。この一旦生成した水素結合は常温常圧に戻しても幾分かは安定状態で残っているため、常温常圧下でも従来例よりも数倍ないし数百倍もの水素ガスが安定的に溶解しているものと推定される。

【００２４】
本発明の還元水の製造にあたっては、周知の気液接触装置を使用することができ、バッチ式であっても連続流通式であっても適宜使用し得る。低温高圧で水素ガス等を吸収させた水を常温常圧に戻したときに気化した水素ガスは、当然に回収して再利用することができる。以下、本発明の具体例を実施例により詳細に説明する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施例１及び２）
まず、原水として水道水（石川県野々市町の水道水：参考例１）、アルカリ還元水（前記水道水を市販の浄水器に通して電解法に生成したもの：参考例２）、浄水（前記水道水を活性炭フィルタを通すことにより脱塩素処理を行ったもの：参考例３）のそれぞれについてｐＨ及び酸化還元電位を測定した。その結果を表１にまとめて示した。
【００２６】
次いで、実施例１として、上記参考例２で得られた２０．０℃のアルカリ還元水２ｌに常温の水素ガスを入口圧力３気圧、出口圧力０．５気圧となるように調節し、水素ガス流量を２００ｍｌ／分の割合で２５分間バブリングして計５ｌを流した。その後得られた還元水を２０℃常圧下に保持し、酸化還元電位及びｐＨを測定した。その結果を他の測定値と共にまとめて表１に示した。
【００２７】
更に、実施例２としては、上記参考例２で得られたアルカリ還元水２ｌを４℃に冷却し、常温の水素ガスを流量を２５０ｍｌ／分の割合で２０分間バブリングして５ｌを流した他は全て実施例１と同様にして還元水を製造すると共に酸化還元電位及びｐＨの測定を行った。その結果を他の結果と共に表１にまとめて示した。
【００２８】
【表１】

この表１の結果から、本発明の還元水のｐＨは８．１〜８．３と中性領域に近いにもかかわらず酸化還元電位が−５８８〜−５９１ｍＶと非常に低い還元水が得られていることがわかる。
【００２９】
（実施例３）
参考例２に示した浄水器により作成したアルカリ還元水２ｌを５℃に冷却した。このアルカリ還元水の酸化還元電位は−２３ｍＶ、ｐＨは９．５であった。このアルカリ還元水を密閉容器内に入れ、バッチ式に水素ガスを５気圧の条件下で吸収させた。その後密閉容器内の水素ガスを放出させたのち、得られた還元水を４分し、そのうちの１つをガラス製ビンの中に密閉し（試料Ｎｏ．１）、他の３つをそれぞれアルミニウム製容器の中に密閉した。（試料Ｎｏ．２〜４）それぞれの試料を室温下に放置し、経過時間と酸化還元電位及びｐＨの関係を測定した。その結果をまとめて表２に示す。
【００３０】
【表２】

この表２の結果によれば、本発明に従って得られた還元水は、ｐＨ８．１以下で酸化還元電位が−２００ｍＶ以下の還元水が得られていることがわかる。更に、本発明に従って得られた還元水を密閉容器内に保存すると、徐々に酸化還元電位の値が低下して約２４〜４８時間後に極小値をとった後、徐々に上降する傾向が見られた。特にこのような電位変化が生じる理由については現在のところまだ解明されていないが、後半の酸化還元電位の上昇については容器内への周囲空気の進入の影響も考えられなくはないので、別途実施例５において密閉容器を開放した場合の酸化還元電位の経時変化を確認することとした。
【００３１】
（実施例４）
参考例３に示した浄水２ｌを４℃に冷却した。この浄水の酸化還元電位は＋１２５ｍＶ、ｐＨは７．１であった。この浄水を密閉容器内に入れ、バッチ式に水素ガスを５気圧の条件下で吸収させた。その後密閉容器内の水素ガスを放出させたのち、得られた還元水を２分し、そのうちのそれぞれ同じ大きさのガラス製ビンの中に密閉し（試料Ｎｏ．５及び６）、それぞれの試料を室温下に放置し、経過時間と酸化還元電位及びｐＨの関係を測定した。その結果をまとめて表３に示す。
【００３２】
【表３】

この表３の結果によれば、本発明に従って得られた還元水は、ｐＨ７．４〜６．９で酸化還元電位が−１７２ｍＶ以下の還元水が得られていることがわかる。
【００３３】
（実施例５、６）
上記実施例１で得られた還元水（実施例５）及び上記実施例２で得られた還元水（実施例６）をそれぞれ同じ大きさのペットボトルに密閉し、時間の経過による酸化還元電位の変化を測定した。まず、水素添加直後から２０時間経過まではペットボトルを密閉し、２０時間経過後にペットボトルの蓋を取り去って、周囲空気がペットボトル内に入るようにした。測定結果をまとめて表４に示す。なお、表５には参考例として水道水及びアルカリ還元水を空気に露出した場合の酸化還元電位の変化を示した。
【００３４】
【表４】

【００３５】
【表５】

表４の結果から、本発明により得られた還元水の酸化還元電位は、空気にさらすと急速に上昇して、最終的に＋１５０ｍＶ代に落ち着くことが見出された。この現象は、表５に示したように、水道水及びアルカリ還元水共に長時間空気にさらすと＋１５０ｍＶ代に落ち着くことから考えると、溶解していた水素ガスが気化してしまうというよりも、空気中の酸素が溶け込むことにより酸化還元電位が上昇したものと思われる。
【００３６】
以上のとおり、いくつかの実施例を用いて本願発明の具体例を説明したが、本願発明はこれにより限定されるべきものではなく、特許請求の範囲に記載した技術思想を変えない限り種々の変更が可能であることは当業者にとり自明であろう。例えば、本発明の還元水においては、ｐＨの下限値は約６．５位までの範囲で酸化還元電位が−１５０ｍＶ以下の還元水を得ることができる。また、酸化還元電位の上限値はｐＨの上昇と共に大きくなり、−９００ｍＶ以上にも達し得る。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、常温常圧下でｐＨが９．０以下６．５以上と中性に近く、かつ、酸化還元電位が−１５０ｍＶ以下と非常に低い還元水が得られるので、何らの健康問題を引き起こすことなく、還元水として日常的に多量に摂取したり炊事用に使用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の電気透析法を利用した海水脱塩水とアルカリイオン水とを同時に製造する装置を示す図である。
【符号の説明】
１１ 活性炭フィルタ
１２、１２’、１２” 流量調節弁
１３ 陽極室
１４ 脱イオン水室
１５ 陰極室
１６、１６’ Ｐｔ電極
１７、１７ 多孔性の隔膜
１８ 電圧可変直流電源

Claims (9)

1. 常温常圧下でｐＨが９．０以下６．５以上であり、酸化還元電位が−１５０ｍＶ以下−９００ｍＶ以上である還元水。
2. 前記ｐＨが８．５以下６．５以上であることを特徴とする請求項１に記載の還元水。
3. ０℃〜５０℃の原水に−１８０℃〜６０℃の水素ガスを０．５気圧〜５００気圧に加圧して溶解せしめ、常温・常圧に戻すことにより得られた還元水。
4. 前記原水が水道水、浄化水道水、アルカリイオン水、ミネラル含有水、わき水、海水脱塩水から選択された少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載の還元水。
5. 前記還元水のｐＨが９．０以下６．５以上であり、酸化還元電位が−１５０ｍＶ以下−９００ｍＶ以上であることを特徴とする請求項３又は４に記載の還元水。
6. 前記還元水のｐＨが８．５以下６．５以上であることを特徴とする請求項５に記載の還元水。
7. 以下の（１）及び（２）の工程からなる還元水の製造方法。
   （１）０℃〜５０℃の原水に−１８０℃〜６０℃の水素ガスを０．５気圧〜５００気圧に加圧して溶解せしめる工程、
   （２）前記（１）の工程で得られた水を常温・常圧に戻す工程。
8. 前記原水が水道水、浄化水道水、アルカリイオン水、ミネラル含有水、わき水、海水脱塩水から選択された少なくとも１つであることを特徴とする請求項７に記載の還元水の製造方法。
9. 前記水素ガスをバッチ式又は連続流通式に供給することを特徴とする請求項７に記載の還元水の製造方法。

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