JP2005177724A - 水素水を製造する装置 - Google Patents

Abstract

【目的】酸化体と還元体の混合状態にある原料水に所定の方法で水素を吹き込んで、原料水の酸化還元電位を少なくとも−４００ｍＶ以下に維持した水素水を製造する装置の提供。
【解決手段】５Ｌの原料水貯留能力がある反応槽（１）を透孔を有し、還元触媒（９）を載置した仕切板（８）で上部チャンバ（６）と下部チャンバ（７）に分割し、家庭用水道と連結した原料水供給系パイプ（２）、減圧系パイプ（３）、水素ガスボンベ（１ＭＰａ、３００ｍ^２未満）と連結した水素供給系パイプ（４）、及び生成水取出し系パイプ（５）を封止接合し、２９Ｌの水素ガスを、３分間バブリングし、時間あたり最大で３０Ｌの水素水を生産する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水素水を製造する装置に関する。本発明の装置は、飲料水業者用等産業用大規模生産用としてはもとより、医療関係、家庭用等小規模生産用としても利用できる。

最近飲用水に対する関心が高まってきている。この理由は、殺菌だけを第１義的に考えて処理されている水道水がまずいということと、人々の健康に対する志向が高くなっていることである。

それと共に水に関する科学的な研究も盛んになってきた。従来、水は、分子式Ｈ２Ｏで表される無色、無味、無臭、中性で、安定した物質であると考えられ、且つ、取り扱われてきた。然しながら、近年研究が深まるにつれて、水は単なるＨ２Ｏで表される単純な物質ではなく、水分子が幾つか集まった（Ｈ２Ｏ）ｎのような塊（クラスター）を形成しているのではないかと考えられるようになってきた。

そして、多種多様な手段で水を活性化する方法及び装置が提案されている。従来提案された装置、いわゆる水の活性器には下記のようなタイプがある。

（１）活性器と中空糸膜を組み合わせたタイプで、小型で価格も安く、最も普及しているが、５〜６ケ月に一度はカートリッジを交換する必要がある。

（２）セラミックスや天然石を利用したタイプで、セラミックスや天然石による吸着効果、水質調整効果を利用したもので、単独のタイプと、活性炭や中空糸膜を組み合わせたタイプがある。

（３）ＲＯ膜（逆浸透膜）を利用した浄水器で、ＲＯ膜（逆浸透膜）で濾過するので水はきれいになるが、ミネラル分が不足するので、ミネラルを補給する必要がある。」

（４）トルマリンのような電気石を利用したタイプである。このタイプは、水と電気石を接触させ、電気石がもっている微弱な電解圧以下の電圧で、水をＨ＋とＯＨ−に解離させ、Ｈ＋は水素ガスとなって放出され、ＯＨ−はＨ３Ｏ２−イオンとなって、界面活性と還元作用のある水が生成できるとするものである。ただし、Ｈ３Ｏ２−イオンの生成の仮説には否定的な見解もある。

（５）電気分解型イオン製水器。活性炭や中空糸膜を通過させて汚染物資を除去した後、電解槽で水を電気分解する装置である。陽極側に酸性イオン水、陰極側にアルカリイオン水ができる。膈膜は使用する目的に応じて中性膜やカチオン膜を使用する。陰極のアルカリイオン水を利用する場合は、電解を促進するため乳酸カルシウムなどを添加し、電解後はカルシウムが豊富なアルカリイオン水を飲用に供する。

（６）電場処理型活水器。電場処理の方法は多様な方法があるが、もっとも一般的な方法は、絶縁した水槽内に備長炭を沈め、数千ボルトの静電場を印加すると電子水とよばれる活性水ができる。この水はクラスターが小さいとされている。

（７）磁気処理活水器。永久磁石や電磁石を利用するものであるが、そのメカニズムに諸説があり、まだ十分には解明されていない。

その他に高周波還元水等がある。いずれも、（イ）ある種のエネルギーを加える方法、（ロ）ミネラルを添加する方法、（ハ）セラミックスや天然石に接触させる方法、（ニ）膜を通過させる方法に大別される。

前述した従来技術は、仮説を利用したものや、短時間の接触ではミネラルが溶出しないという欠点がある。イオン交換樹脂を通して精製したイオン交換水は、金属イオン成分、いわゆるミネラル成分をほとんど含まないという欠点がある。また、活性炭や、ある種の膜を利用したものは、原料水の汚れや、悪臭を除去したに過ぎないものがある。

たとえば、特許第２８８９９０３号公報明細書は、イオン交換樹脂と、トルマリンと水に溶けて人体に悪影響を及ぼすことがない金属とを混在させたものと、マイナス電子を有する岩石との順に水を通過させることを特徴とする浄化作用を有する水の製造方法を開示している（特許文献１参照）。

この従来技術は、水道水や井戸水等のような日常生活に使用する水に洗浄作用や殺菌作用や抗菌作用を与えることを目的とするものである。

また、特開平７−１３２２８４号公報明細書は、イオン交換樹脂を内蔵する軟水精製器と、トルマリンと酸化アルミとを有するトルマリン混合体を内蔵するイオン生成器と、マイナスイオンを有する岩石を内蔵する岩石収納器とを順に直列に連結し、イオン交換樹脂とトルマリン混合体とマイナス電子を有する岩石との順に水を通過させる浄化活性作用を有する水を製造する方法及び製造装置を開示している（特許文献２参照）。

この従来技術も、水道水や井戸水等のような日常生活に使用する水に、洗浄作用や殺菌作用や抗菌作用を与えることを目的とするものである。

また、特開２００２−１８４３９号公報明細書は、予めビタミンＣ、食塩を添加した水道水を電気分解して得たビタミンＣ入りアルカリ電解水を開示している（特許文献３参照）。

この従来技術は、後述する本発明の目的や構成を示唆するものではない。

特許第２８８９９０３号公報明細書 特開平７−１３２２８４号公報明細書 特開２００２−１８４３９号公報明細書

本発明が解決しようとする課題は、水素水を製造する装置を提示することである。

課題を解決する手段

本発明で使用する用語「水素水」は、酸化体と還元体の混合状態にある原料水に所定の方法で水素を吹き込んで、原料水の酸化還元電位を、少なくとも−４００ｍＶ以下に維持した水を定義する。

先ず、本発明を開発に至った理論的背景を説明する。
生体内には種々の酸化還元系が存在し、またその中の多くは相互に共役して生体内酸化還元反応に関与している。生体内酸化還元系の酸化還元電位は、反応の自由エネルギー変化および平衡定数と直接に関係しており、これらの反応の方向を予言するのに役立つものである。

人体の臓器、或いは生体内反応の酸化還元反応は電位が低く、通常−１００ｍＶ〜−４００ｍＶの範囲であり、そのｐＨは、３〜７の範囲である。体液の酸化還元電位が高くなると活性酸素が滞留し易く、器官に障害が出てくると云われている。とくに、腸内微生物が活発に活動して栄養成分を消化吸収する腸内は、嫌気性の還元雰囲気に維持されている必要がある。

たとえば、生体内における、（酢酸＋ＣＯ２＋２Ｈ＋／α−ケトグルタル酸反応）の酸化還元電位は−６７３ｍＶ、（酢酸＋ＣＯ２／ピルビンル酸反応）の酸化還元電位は−６９９ｍＶ、（酢酸＋２Ｈ＋／アセトアルデヒド酸反応）の酸化還元電位は−５８１ｍＶ、フェレドキシンの酸化還元電位は−４１３ｍＶ、（キサンチン＋Ｈ＋／ヒポキサンチン＋Ｈ２Ｏ）の酸化還元電位は−３７１ｍＶ、（尿酸＋Ｈ＋／キサンチン＋Ｈ２Ｏ）の酸化還元電位は−３６０ｍＶ、（アセト酢酸＋２Ｈ＋／β−ヒドロキシ酪酸反応）の酸化還元電位は−３４６ｍＶ（シスチン＋２Ｈ＋／２システイン反応）の酸化還元電位は−３４０ｍＶである。

このように生体内における酵素、補酵素、代謝関連物質の反応は、酸化還元電位が低い環境下にある。また、酸化還元電位が低い水、または食品は、身体を酸化させる活性酸素や、１個又はそれ以上の不対電子を有する分子或いは原子、即ち、フリーラジカルを分離、消去する作用があって、ＳＯＤ（スーパーオキシドジムスターゼ）という活性酸素消去酵素の反応を促進させると云われている。

酸化還元反応を始めとする体内の代謝反応の場を提供しているのが、体液である。体液は生体のほぼ６０％を占めている。体液は、水を中心として、電解質、タンパク質等を重要な構成要素としている。これが、酸化還元電位が低い水が生体内にとって有効な理由である。

ところで、水道水の酸化還元電位は＋４００〜＋８００ｍＶ、天然のミネラルウオーターや環境庁名水百撰に選定されているような湧水の酸化還元電位は＋２００ｍＶ〜０の範囲、ｐＨが６．５〜８の範囲である。これらの水が、酸化還元電位において、酸化還元電位が−１００ｍＶ〜−４００ｍＶの範囲の生体臓器とバランスがとれないと考えられる。

現在、酸化体と還元体の混合状態にある水、たとえば水道水の酸化還元電位をマイナスにする方法として、たとえば電気分解法、高周波電流印加法等幾つか提案されている。然しながら、いずれも酸化還元電位の値とｐＨのバランスが、生体内酸化還元反応の観点から、理想的な方法ではなかった。

本発明者は理論に拘束されることを好むものではないが、課題を解決するための手段を策定するために、採用したネルンスト（Ｎｅｒｎｓｔ）の法則を解説する。

生体反応の中には、酸化還元反応を伴う反応が多く、代謝反応等に極めて重要な役割を担っている。また、生体に限らず、酸化体と還元体を含んだ系（溶液）において、白金のようにそれ自体は酸化還元反応に関与しない不活性な電極を、その溶液に浸すと、電極間に電位差が現れる。この電位差が、酸化還元電位（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ＝ＯＲＰ）で、単位はｍＶで表す。今、ある物質の酸化体の活量を［Ｏｘ］、還元体の活量を［Ｒｅｄ］と表すと。両者の混合状態は、式（１）で表される。
［Ｏｘ］＋ｎｅ→［Ｒｅｄ］ （１）
（ｅは電子、ｎは移動する電子数）
（１）で表した電極反応式の酸化還元電位（ＥｍＶ）は、ネルンスト（Ｎｅｒｎｓｔ）の式（２）で表される。
Ｅ＝Ｅ０＋（ＲＴ／ｎＦ）ｌｎ［Ｏｘ］／［Ｒｅｄ］ （２）

式（２）において、Ｒは、気体定数（８．３１Ｊｍｏｌ−１Ｋ−１），Ｔは絶対温度（Ｋ）、Ｆはファラデー定数（９６４０６ＪＶ−１）である。Ｅ０は、［Ｏｘ］＝［Ｒｅｄ］の時の標準酸化還元電位である。

式（２）において、ｌｎ［Ｏｘ］／［Ｒｅｄ］は、自然対数である。従って、分母、即ち［Ｒｅｄ］を、分子、即ち［Ｏｘ］より、極端に大きくすればするほど、酸化還元電位Ｅのマイナス（−）値を大きくすることができることになる。即ち、理論的には、還元体［Ｒｅｄ］の活量を、酸化体［Ｏｘ］の活量より、大きくすればするほど、酸化還元電位をマイナス（−）値にすることができる。

従って、上記課題を解決するための手段は、酸化体と還元体の混合状態にある原料水を、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒と接触させながら水素を吹き込んで、原料水の酸化還元電位をマイナス電位に低下させる方法において、還元体［Ｒｅｄ］の活量を、酸化体［Ｏｘ］の活量より大きくすることである。

本発明において、還元体の活量を増大する具体的な方法は、酸化体と還元体の混合状態にある原料水を、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒と接触させながら水素を吹き込んで、原料水の酸化還元電位をマイナス電位に低下させることである。

そこで、本発明者は、現在、酸化体と還元体の混合状態にある水、たとえば水道水の酸化還元電位を、生体の臓器のそれ、すなわち、−４００ｍＶ以下にする方法として、原料水を、シリカ系石英斑岩に金属を担持させた還元触媒と接触させながら、水素を吹き込んで水素水を製造する方法及び装置を検討した。

課題を解決するための手段

本発明によると上記課題は、次ぎのようにして解決される
（１）反応槽と反応槽に封止結合された原料水供給系パイプと反応槽に封止結合された減圧系パイプと反応槽に封止結合された水素供給系パイプと反応槽に封止結合された生成水取出し系パイプから構成した水素水製造装置において、反応槽を透孔を有する仕切板を介して少なくとも２個の上部チャンバと下部チャンバに分割し、仕切板の上に還元触媒を載置し、原料水供給系パイプを原料水供給源に封止接続し、反応槽の上部チャンバ内に導入される先端に散水ノズルを取付け、減圧系パイプを減圧装置に封止接続し反応槽の上部チャンバ内に導入し、水素供給系パイプを水素供給装置に封止接続し反応槽の下部チャンバの底部に封止接続し、生成水取出し系パイプを反応槽の下部チャンバの底部に封止接続する。

（２）反応槽と反応槽に封止結合された原料水供給系パイプと反応槽に封止結合された減圧系パイプと反応槽に封止結合された水素供給系パイプと反応槽に封止結合された生成水取出し系パイプから構成した水素水製造装置において、反応槽を透孔を有する仕切板を介して少なくとも２個の上部チャンバと下部チャンバに分割し、仕切板の上に還元触媒を載置し、原料水供給系パイプを原料水供給源に封止接続し、反応槽の上部チャンバ内に導入される先端に散水ノズルを取付け、減圧系パイプを減圧装置に封止接続し反応槽の上部チャンバ内に導入し、水素供給系パイプを水素供給装置に封止接続し反応槽の下部チャンバの底部に封止接続し、生成水取出し系パイプを反応槽の下部チャンバの底部に封止接続し、原料水供給源の下流部に浄水装置を配設する。

（３）反応槽と反応槽に封止結合された原料水供給系パイプと反応槽に封止結合された減圧系パイプと反応槽に封止結合された水素供給系パイプと反応槽に封止結合された生成水取出し系パイプから構成した水素水製造装置において、反応槽を透孔を有する仕切板を介して少なくとも２個の上部チャンバと下部チャンバに分割し、仕切板の上に還元触媒を載置し、原料水供給系パイプを原料水供給源に封止接続し、反応槽の上部チャンバ内に導入される先端に散水ノズルを取付け、減圧系パイプを減圧装置に封止接続し反応槽の上部チャンバ内に導入し、水素供給系パイプを水素供給装置に封止接続し反応槽の下部チャンバの底部に封止接続し、生成水取出し系パイプを反応槽の下部チャンバの底部に封止接続し、原料水供給源の下流部に浄水装置を配設し、前記還元触媒として、シリカ系石英斑岩に、アルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛などの電気的陽性の大きい金属、或いは鉄（ＩＩ）、スズ（ＩＩ）、チタン（ＩＩＩ）、クロム（ＩＩ）などの低原子価状態にある金属の塩類が例示還元性金属を担持させたものを使用する。

（４）上記（１）〜（３）項のいずれかにおいて、原料水供給系パイプが反応槽に封止接続される上流に原料水流量自動調節装置を配設する。

（５）上記（１）〜（４）項のいずれかにおいて、減圧系パイプが反応槽に封止接続される上流に、減圧弁、圧力計および流量計を配設する。

（６）上記（１）〜（５）項のいずれかにおいて、水素供給系パイプが反応槽に封止接続される中間に、自動流量調整装置を配設する。

（７）上記（１）〜（６）項のいずれかにおいて、生成水取り出し系パイプが反応槽に封止接続される中間に、自動流量調整装置を配設する。

（８）上記（１）〜（７）項のいずれかにおいて、水素供給装置として、水素充填圧力が９．９ｋｇ／ｃｍ^２以下のボンベを使用する。

発明の効果

請求項１に記載した発明により、反応槽を、透孔を有する仕切板を介して少なくとも２個の上部チャンバと下部チャンバに分割したので、還元触媒が生成水取り出し口からの流出するのを防止することができる

また、請求項１に記載した発明により、仕切板の上に還元触媒を載置し、原料水供給系パイプが反応槽の上部チャンバ内に導入される先端に散水ノズルを取り付けたので、原料水が還元触媒の表面に散水され、触媒との接触効率が上がる。また、上部チャンバにおいて仕切板の上に載置したので、触媒が原料水に浸漬した状態で、水素のバブリングを受ける。

また、請求項１に記載した発明により、水素供給系パイプが、反応槽の下部チャンバの底部に封止接続されているので上部チャンバにおいて散水され還元触媒と接触された原料水が、逐次下部チャンバに貯留し、そこで水素と接触するので、還元体の活量を、酸化体の活量より大きくすることができ、貯留水の酸化還元電位をマイナス（−）値にすることができる。

請求項２に記載した発明により、原料水供給系パイプの原料水供給源（ＳＷ）の下流に浄水装置を配設したので、原料水の汚れ、カビ、臭気、塩素、夾雑物等が除去される。

請求項２に記載した発明により、原料水供給系パイプの原料水供給源（ＳＷ）の下流に浄水装置を配設したので、原料水の汚れ、カビ、臭気、塩素、夾雑物等が除去される。

請求項３に記載した発明により、還元触媒として、シリカ系石英斑岩に、アルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛などの電気的陽性の大きい金属、或いは鉄（ＩＩ）、スズ（ＩＩ）、チタン（ＩＩＩ）、クロム（ＩＩ）などの低原子価状態にある金属の塩類等還元性金属を担持させたものを使用するの、シリカ系石英斑岩単品、或いはアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛などの電気的陽性の大きい金属、或いは鉄（ＩＩ）、スズ（ＩＩ）、チタン（ＩＩＩ）、クロム（ＩＩ）などの低原子価状態にある金属の塩類等還元性金属単品で使用するよりも、還元効率が相乗的によくなる。

請求項４に記載した発明により、原料水供給系パイプが反応槽に封止接続される上流に原料水流量自動調節装置、たとえば電磁バルブを配設したので、原料水の供給量が自動的に調整される。

請求項５に記載した発明により、減圧系パイプが反応槽に封止接続される上流に、減圧弁、圧力計および流量計を配設したので、水素供給系パイプから供給される水素により上昇する反応槽の内圧に応じて、自動的に減圧して反応槽の内圧を調整することができる。

請求項６に記載した発明により、水素供給系パイプが反応槽に封止接続される中間に、自動流量調整装置、たとえば電磁バルブを配設したので、水素の供給量が自動的に調整される。

請求項７に記載した発明により、生成水取り出し系パイプが反応槽に封止接続される中間に、自動流量調整装置を配設したので、さらなる工程、たとえば生成水の自動充填ラインを接続することができる。

請求項８に記載した発明により、水素供給装置として、水素充填圧力が９．９ｋｇ／ｃｍ^２以下のボンベを使用するので、産業用大規模生産ではなく、病院、家庭等小規模生産用として使用の範囲が拡大する。

発明を実施するための最良に形態

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の水素水製造装置は、主として反応槽（１）と、反応槽（１）に封止結合された原料水供給系パイプ（２）と、反応槽（１）に封止結合された減圧系パイプ（３）と、反応槽（１）に封止結合された水素供給系パイプ（４）と、反応槽（１）に封止結合された生成水取出し系パイプ（５）から構成される。

なお、本発明で使用する用語「封止結合」とは、たとえば、原料水供給系パイプ（２）が、反応槽（１）に完全に密接した状態で結合され、反応槽（１）からも原料水供給系パイプ（２）からも漏水することがなく、周辺環境から空気等汚染物質が、反応槽（１）、原料水供給系パイプ（２）に侵入しない状態が保持されていることと定義する。従って、この用語は、シール結合、密接結合等と等価である。

反応槽（１）、及びパイプ類は、たとえばＳＵＳで製造する。然しながら、耐圧性で食品衛生法で許容される材料ならば特段に限定されない。たとえば、外壁を鋼鉄で製造し、ＳＵＳ、ホウロウ等でライニングしてもよい。

反応槽（１）は、透孔を有する仕切板（８）で上部チャンバ（６）と下部チャンバ（７）に分割した。上部チャンバ（６）と下部チャンバ（７）の容量比は特段に限定されないが、１：５〜５：１の範囲が好ましい。

仕切板（８）は、食品衛生法で許容される材料で製造され、上部チャンバ（６）と下部チャンバ（７）の間を水が流通するように少なくとも１個の貫通孔を穿設する。従って、仕切板（８）としては、ＳＵＳ製のパンチングメタル、メッシュ、メタルラス等をそのまま利用できる。

仕切板（８）の上には、還元触媒（９）を載置する。還元触媒としては、シリカ系石英斑岩に、アルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛などの電気的陽性の大きい金属、或いは鉄（ＩＩ）、スズ（ＩＩ）、チタン（ＩＩＩ）、クロム（ＩＩ）などの低原子価状態にある金属の塩等の還元性金属を担持させたものを利用する。その方が、シリカ系石英斑岩単品、或いはアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛などの電気的陽性の大きい金属、或いは鉄（ＩＩ）、スズ（ＩＩ）、チタン（ＩＩＩ）、クロム（ＩＩ）などの低原子価状態にある金属の塩類等還元性金属単品で使用するよりも、還元効率が相乗的によくなる。

広義においてシリカ系石英斑岩の範疇に包含される岩石としては、磁鉄鉱、電気石（トルマリン）、麦飯石、太陽石、七星石等古来から知られているものがある。

反応槽（１）の側壁には水位計（１０）を取付ける。

反応水（１）の上部には、原料水供給系パイプ（２）が封止接続されている。原料水供給系パイプ（２）は、原料水供給源（ＳＷ）に封止接続されている。原料水供給源（ＳＷ）は，専用タンクのほか家庭用水道でもよい。

原料水供給系パイプ（２）の原料水供給源（ＳＷ）の下流部で反応槽（１）の間に浄水装置（１２）を配設してある。

浄水装置（１２）としては、通常の活性炭、ポリメジック繊維、アクリル繊維、特殊フェノール樹脂繊維などを原料とした繊維状活性炭、チューブ繊維、ヘリカル繊維、ダブルチューブ繊維、フィッシュボーン繊維、木炭、各種濾材、或いはこれらを組み合わせたものを使用する。ただし、これらに限定されず、原料水の汚れ、カビ、臭気、塩素、夾雑物等を除去する機能があればよい。

原料水供給系パイプ（２）が、反応槽（１）の上部チャンバ（６）内に導入される先端には散水ノズル（１１）を取り付ける。散水ノズル（１１）を取り付けたので、原料水が還元触媒（９）の表面に散水され、触媒（９）との接触効率が上がる。

また、上部チャンバ（６）において、仕切板（８）の上に触媒を載置したので、原料水に浸漬した状態で、水素のバブリングを受けることができ、触媒効率が向上する。

原料水供給系パイプ（２）が、反応槽（１）に封止接続される上流に原料水流量自動調節装置（１３，１４）を配設する。原料水流量自動調節装置（１３，１４）としては、たとえば、電磁バルブが好ましい。これにより、原料水の供給量が自動的に調整される。

反応槽（１）の上部チャンバ（６）には、減圧系パイプ（３）が封止結合されている。減圧系パイプ（３）は、減圧装置（ＶＰ）、たとえばポンプ（ＶＰ）に封止接続されている。減圧系パイプ（３）には、減圧弁（１５）、圧力計（１７）および流量計（１６）を取り付ける。減圧弁（１５）を取り付けることにより、水素水が生成していることが数値で確認することができる。さらに、後述する水素供給系パイプ（４）から供給される水素により上昇する反応槽（１）の内圧に応じて、自動的に減圧して反応槽（１）の内圧を調整することができる。

反応槽（１）の下部チャンバ（７）の底部には、水素供給系パイプ（４）が封止結合されている。水素供給系パイプ（４）が反応槽（１）に封止接続される中間に、自動流量調整装置（２０）、たとえば電磁バルブを配設する。これにより、水素の供給量が自動的に調整される。

水素供給装置（１９）としては、大容量の水素ボンベを使用すると、産業用大規模生産装置として利用できるが、水素充填圧力が９．９ｋｇ／ｃｍ^２以下のボンベを使用すると病院、家庭等小規模生産用として使用の範囲が拡大する。

水素ガスの注入圧は、装置の規模によって変更されるが、たとえば、水素ガスの注入圧が０．１〜０．９５ＭＰａの範囲ならば、−５５０ｍＶの酸化還元電位が確保できる。

本発明で水素ガスの注入時間は、たとえば、１０秒〜１０分、好ましくは２〜５分の範囲である。水素ガスの注入時間がこの範囲ならば、酸化還元電位は、−５５０ｍＶが確保できる。水素ガスの注入時間が短過ぎると、電位が不安定であり、長すぎても、電位低下効果に特段の影響はなく、逆にコストを引き上げる。

反応槽（１）の下部チャンバ（７）の底部には、生成水取出し系パイプ（５）が封止接合されている。生成水取り出し系パイプ（５）が反応槽（１）に封止接続される中間に、自動流量調整装置（２２）、（２３）を配設してもよい。そのことにより、さらなる工程、たとえば生成水の自動充填ラインを接続することができる。

上述した実施の形態をバッチ式で実施して水素水を製造した例を示す。
家庭用小型水素製造用装置を想定して、反応槽（１）の容量を、５Ｌの原料水の貯留能力があるものとした。水素供給装置として、高圧ガス取締法に抵触しない岩谷産業（株）製の水素ガスボンベ（１ＭＰａ、３００ｍ^２未満）を使用した。原料水１Ｌに対して、５．８Ｌの水素を必要とするので、原料水５Ｌに対して２９Ｌの水素ガスを、３分間バブリングした。その内、５．２ｍｇが生産水中に溶け込んだ。従って、水素ガスの使用率（溶存水素量／使用水素量）は０．２％となる。時間あたり最大で３０Ｌ生産された。

東亜ＤＫＫ（株）製「Ｈ−Ｍ２０Ｐ」を使用して、生産された水素水のｐＨを測定した結果、７．５〜７．６であった。

東亜ＤＫＫ（株）「ＲＭ−２０Ｐ」を使用して、生産された水素水の酸化還元電位を測定した結果、−５５０ｍＶ〜−６５０ｍＶであった。

Ｌｕｔｒｏｎ 「ＤＯ−５５０９」を使用して、生産された水素水の溶存酸素量を測定した結果、２．５〜３．５ｐｐｍであった。

東亜ＤＫＫ（株）製「ＤＨＤＩ−１形」を使用して、生産された水素水の溶存水素量を測定した結果、０．８〜１．２ｐｐｍであった。

以上、本発明の装置の基本概念に関して説明したが、本発明の装置には幾つかの修飾・変形が可能である。たとえば、反応槽（１）を、貫通孔を有する仕切板（８）を介して上部チャンバ（５）と下部チャンバ（７）の２室に分割して、仕切板（８）の上に還元触媒（９）を載置したが、触媒は、できるだけ表面積が大きな形状に成形し、たとえば焼結して、上部チャンバ（５）内に充填してもよい。

浄水装置（１２）は、カートリッジ方式として交換できるようすることが好ましい。

原料水供給源（ＳＷ）、減圧装置（ＶＰ）、水素供給源（１９）以外をハウジング内に組み込んで、クローズドシステムにすることもできる。

生成水を直接飲用する場合は、バルブ（２３）をコック形式にしてもよいが、さらにアルミパウチ等容器に充填する工程を付加させる場合は、バルブ（２３）を流量自動調整バルブにして、秤量、充填作業が自動的にできるようにしてもよい。

本発明の装置によって原料水を処理すると、処理当初は酸化還元電位が、ほぼ−５５０ｍＶになり、−４００ｍＶを約３０時間維持することができる。然しながら時間の経過とともに、この酸化還元電位は原料水のそれに戻る傾向がある。それを防止するために、アルミパウチに充填したり、或いは希望によっては食品衛生法或いはその他の関連法規で容認された人体の生命と健康に安全な還元剤を、予め原料水に、若しくは原料水の酸化還元電位を一旦マイナス電位に低下させた後で、添加してもよい。

本発明で使用できる還元剤は、食品衛生法、或いは他の関連法で認められたものでなければならない。これらの例を挙げると、Ｌ−アスコルビン酸、Ｌ−アスコルビン酸ナトリウム、Ｌ−アスコルビン酸ステリアン酸エステル、Ｌ−アスコルビン酸パルミチン酸エステル等のビタミンＣ類、トコフェノール類、β−カロチン、フラボノイド、カプサイシン、ポリフェノール類、クエン酸類、エリスロビン酸等である。特に好ましいのは、天然物起源のビタミンＣ類、たとえば、上述したＬ−アスコルビン酸類、或いはトコフェノール類、β−カロチン、フラボノイド、ポリフェノール類、クエン酸類である。これらは、単品でも、または混合して使用することができる。

本発明の装置の１例を示す一部断面斜視図。

符号の説明

１ 反応槽
２ 原料水供給系パイプ
３ 減圧系パイプ
４ 水素供給系パイプ
５ 生成水取出し系パイプ
６ 上部チャンバ
７ 下部チャンバ
８ 仕切板
９ 還元触媒
１１ 散水ノズル
１２ 浄水装置
１３ 原料水流量自動調節装置
１４ 原料水流量自動調節装置
１５ 減圧弁
１６ 流量計
１７ 圧力計
１８ バルブ
１９ 水素供給装置
２０ 自動流量調整装置
２２ バルブ
２３ バルブ
２４ 取出口
ＶＰ 減圧装置
ＳＷ 原料水供給源

Claims (8)

1. 反応槽（１）と、反応槽（１）に封止結合された原料水供給系パイプ（２）と、反応槽（１）に封止結合された減圧系パイプ（３）と、反応槽（１）に封止結合された水素供給系パイプ（４）と、反応槽（１）に封止結合された生成水取出し系パイプ（５）から構成される水素水製造装置であって、
   イ。反応槽（１）が、透孔を有する仕切板（８）を介して少なくとも２個の上部チャンバ（６）と下部チャンバ（７）に分割されていて、仕切板（８）の上に還元触媒（９）を載置したこと、
   ロ。原料水供給系パイプ（２）が、原料水供給源（ＳＷ）に封止接続されていて、反応槽（１）の上部チャンバ（６）内に導入される先端に散水ノズル（１１）を具備していること、
   ハ。減圧系パイプ（３）が、減圧装置（ＶＰ）に封止接続されていて、反応槽（１）の上部チャンバ（６）内に導入されていること、
   ニ。水素供給系パイプ（４）が、水素供給装置（１９）に封止接続されていて、反応槽（１）の下部チャンバ（７）の底部に封止接続されていること、
   ホ。生成水取出し系パイプ（５）が、反応槽（１）の下部チャンバ（７）の底部に封止接続されていることを特徴とする水素水製造装置。
2. 原料水供給系パイプ（２）の原料水供給源（ＳＷ）の下流部に浄水装置（１２）を配設したことを特徴とする請求項１に記載した装置。
3. 前記還元触媒が、シリカ系石英斑岩に、アルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛などの電気的陽性の大きい金属、或いは鉄（ＩＩ）、スズ（ＩＩ）、チタン（ＩＩＩ）、クロム（ＩＩ）などの低原子価状態にある金属の塩類が例示還元性金属を担持させたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載した装置。
4. 原料水供給系パイプ（２）が反応槽（１）に封止接続される上流に原料水流量自動調節装置（１３，１４）を配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載した装置。
5. 減圧系パイプ（３）が、減圧装置（ＶＰ）と反応槽（１）との間に、減圧弁（１５）、流量計（１６）、圧力計（１７）、バルブ（１８）を配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載した装置。
6. 水素供給系パイプ（４）が反応槽（１）に封止接続される中間に、自動流量調整装置（２０）を配設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載した装置。
7. 生成水取り出し系パイプ（５）が、反応槽（１）に封止接続される中間に、バルブ（２２）、バルブ（２３）、自動流量調整装置（２４）、を配設したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載した装置。
8. 水素供給装置（１９）が、水素充填圧力が９．９ｋｇ／ｃｍ^２以下のボンベであることを特徴とする請求項１に記載した装置。

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