JP2007283280A

JP2007283280A - 加水素水を製造する方法

Info

Publication number: JP2007283280A
Application number: JP2006137021A
Authority: JP
Inventors: Daigo Matsuoka; 大悟松岡; Maiko Takebe; 茉衣子武部; Takahiro Hayama; 隆弘早間; Kyuichi Matsui; 久一松井
Original assignee: Hiroshima Kasei Ltd
Current assignee: Hiroshima Kasei Ltd
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【目的】原料水に水素を吹き込んで、酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５ｐｐｍ以上の加水素を製造する方法を、水素ガスの爆発を懸念することなく、安全且つ確実に行う。
【解決手段】
原料水に、水素と窒素から成る混合ガスをガス圧０．２５ＭＰａ〜１．０ＭＰａに調整し、ガス流量０．１〜４リットル／分で吹き込むことを含む酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５〜１．５ｐｐｍの加水素水を製造する方法。
【請求項２】
原料水に、水素の容量比が４ｖｏｌ％以下である水素と窒素から成る混合ガスをガス圧０．２５ＭＰａ〜１．０ＭＰａに調整し、ガス流量０．１〜４リットル／分で吹き込んだ後、孔径が２μｍ〜１２０μｍの多孔質要素から噴出させて、窒素と水素から成る混合ガスを直径が２μｍ〜１２０μｍの混合微細気泡として含み、酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５〜１．５ｐｐｍの加水素水を製造する。

Description

本発明は加水素水を製造する方法に関し、より詳細には、窒素を含む低濃度水素ガスを利用して酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５ｐｐｍ以上の加水素水を製造する方法に関する。

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。

たとえば、生体内における、（酢酸＋ＣＯ_２＋２Ｈ^＋／α−ケトグルタル酸反応）の酸化還元電位は−６７３ｍＶ、（酢酸＋ＣＯ_２／ピルビン酸反応）の酸化還元電位は−６９９ｍＶ、（酢酸＋２Ｈ^＋／アセトアルデヒド反応）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＋Ｈ_２Ｏ）の酸化還元電位は−３７１ｍＶ、（尿酸＋Ｈ^＋／キサンチン＋Ｈ_２Ｏ）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。

ところで、我が国の通常の水道水（１３．０℃）の酸化還元電位は＋４００〜＋８００ｍＶ、ｐＨが７．０〜７．５、溶存水素量が２．３〜２．６ｐｐｂ、溶存酸素量が約１０．０ｐｐｍの範囲である。即ち、水道水は、溶存酸素量が多いため、生体に対して活性酸素を生成し易く、また酸化還元電位がプラスなので、酸化力はあっても、還元力がなく、酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−７００ｍＶの範囲のヒトの生体内酸化還元反応とはバランスがとれないと考えられる。

そこで、本発明者は、酸化体と還元体の混合状態にある原料水に水素を吹き込んで、原料水の酸化還元電位を−４００ｍＶ以下に維持する関連技術を開発し特許出願した。

特許文献１は、「酸化体と還元体の混合状態にある精製水を、シリカ系石英岩に金属を担持させた還元触媒と接触させながら、水素をガス圧０．１〜０．９５ＭＰａで、１０秒〜１０分間吹き込んで精製水の酸化還元電位を−４００ｍＶ〜−６００ｍＶに低下し、次いで、この水を、光、酸素、水素、水蒸気に対して完全バリヤー機能がある容器に充填することから成る酸化還元電位を−４００ｍＶ〜−６００ｍＶに維持する方法」を開示している。

特許文献２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、水素をガス圧０．１〜０．９５ＭＰａで、１０秒〜１０分間吹き込んで原料水の酸化還元電位をマイナスに低下する方法において、還元体の活量を、酸化体の活量より大きくすることにより酸化還元電位を−４００ｍＶ以下に維持する方法」を開示している。

特許文献３は、「所定の方法で製造した酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶの水を、酸素、水素、水蒸気に対して完全バリヤー機能がある容積可変型容器に充填し、８５〜１００℃で３０〜４５分間加熱することを含む酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶの水を殺菌する方法」を開示している。

特許文献４は、「原料水貯蔵能力がある反応槽を、透孔を有し還元触媒を載置した仕切板で上部チャンバと下部チャンバに分割し、家庭用水道と連結した原料水供給系パイプ、減圧系パイプ、水素ボンベと連結した水素供給系パイプ、および生成水取出し系パイプを封止接合し、２９Ｌの水素を、３分間バブリングし、時間当たり最大で３０Ｌの水素水を製造する装置」を開示している。

従って、特許文献１〜４に開示された発明では、原料水１０リットル／分に対して、１００％の水素ガスを１気圧〜１０気圧の範囲で、ガス流量０．４リットル／分バブリングすれば、酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、溶存水素量が０．５〜１．５ｐｐｍの加水素水を製造することができる。

特許文献１〜４に記載されている発明が、１００％水素ガスを使用しているので、製造装置を防爆構造にすることが必要であり、製造コストが上がるというだけでなく、常に爆発の心配を抱えていた。
特開２００５−９０１号公報特開２００５−２１８７５号公報特開２００５−６６５８４号公報特開２００５−１７７７２４号公報

発明が解決しようとする課題は、常水等酸化体と還元体の混合状態にある原料水に水素を吹き込んで、酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５ｐｐｍ以上の加水素水を製造する方法を、水素ガスの爆発を懸念することなく、安全且つ確実に行うことである。

発明が解決しようとする別の課題は、常水等酸化体と還元体の混合状態にある原料水に水素を吹き込んで、酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５ｐｐｍ以上の加水素水を製造する装置を、防爆装置にせずに、水素ガスの爆発を懸念することなく安全且つ確実に行うと同時に製造コストを低減することである。
発明が解決しようとするさらに別の課題および利点は以下逐次明らかにされる。

水素は空気中で爆発（燃焼）限界が４〜７５ｖｏｌ％と広く、爆ごう範囲が２０〜６５ｖｏｌ％と広く、最小発火エネルギーが０．０２ｍｌと低く、燃焼熱が１２１ｋＪ／ｇ、火災温度が２０５０℃と高く、これらが組合わさって、火災に関して高い危険性をもっている。

そこで、本発明者は、１００％水素に代えて、水素と窒素の混合ガスを使用することを検討し、水素の混合比を水素の爆発限界の最小限界である４ｖｏｌ％以下とすることを検討した。

即ち、水素の混合比を水素の爆発限界の最小限界である４ｖｏｌ％以下とし、窒素との混合ガスとして使用することにより、１００％水素を使用することによる爆発（燃焼）限界を外れ、火災、爆発の危険性がなくなる。

従って、上記課題は下記の各項に記載した手段により解決することができる。
１．原料水に、水素と窒素から成る混合ガスをガス圧０．２５ＭＰａ〜１．０ＭＰａに調整し、ガス流量０．１〜４リットル／分で吹き込むことを含む酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５〜１．５ｐｐｍの加水素水を製造する方法。

２．原料水に、水素と窒素から成る混合ガスをガス圧０．２５ＭＰａ〜１．０ＭＰａに調整し、ガス流量０．１〜４リットル／分で吹き込んだ後、孔径が２μｍ〜１２０μｍの多孔質要素から噴出させて、窒素と水素から成る混合ガスを直径が２μｍ〜１２０μｍの混合微細気泡として含み、酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５〜１．５ｐｐｍの加水素水を製造する方法。

３．前記１または２項において、水素と窒素から成る混合ガスにおいて水素の容量比を４ｖｏｌ％以下にする。

１．請求項１の発明により、原料水から、酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５〜１．５ｐｐｍの加水素水を製造する方法において、水素と窒素から成る混合ガスを使用するので、１００％水素を使用する方法に比べて、水素ガスの爆発を懸念することなく安全且つ確実に行うと同時に製造コストを低減することができる。

２．請求項２の発明により、原料水から、窒素と水素から成る混合ガスを直径が２μｍ〜１２０μｍの混合微細気泡として含み、酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５〜１．５ｐｐｍの加水素水を製造する方法において、水素と窒素から成る混合ガスを使用するので、１００％水素を使用する方法に比べて、水素ガスの爆発を懸念することなく安全且つ確実に行うと同時に製造コストを低減することができる。

３．請求項１又は２の発明により、水素と窒素から成る混合ガスにおいて水素の容量比が４ｖｏｌ％以下であるので、水素ガスの爆発が完全に無くなり、安全且つ確実に行うと同時に製造コストを低減することができる。

以下、発明を実施するための最良の形態を実施例をもって説明する。

［使用した測定機器］
１．酸化還元電位：ポータブルＯＲＰ計「ＲＰ−２」（登録商標）（東亜ＤＤＫ工業株式会社製）
２．ｐＨ：ポータブルｐＨ計「ＨＭ−２０Ｐ」（登録商標）（東亜ＤＤＫ工業株式会社製）
３．溶存水素：「ＤＨＤ１−１型溶存水素計」（登録商標）（東亜ＤＤＫ工業株式会社製）

［使用した水素ガス］
太陽日酸株式会社製「窒素−水素混合ガス」

〜

予め、原料水噴出ノズルと、水素ガス噴出ノズルと、製造された加水素水を排出する排出口とを備えている管体状の加水素水製造装置の内部に、両端から中央に向かって縮径構造、即ち、絞り構造になっていて、絞り部で負圧が形成されるようになっているダブルチューブ構造の拡散室を設け、拡散室に、厚さ１０ｍｍ、孔径サイズ２００メッシュのステンレススチールの焼結体である多孔質要素を取り付けた加水素水製造装置を用意した。

原料水として広島県福山市水道局の水道水を使用した。この水道水の酸化還元電位は３６３ｍＶ、ｐＨは７．２５、溶存水素量は５ｐｐｂであった。この水道水を水圧０．２ＭＰａ、流量１５リットル／分、水温１３．３℃に維持して、前記加水素水製造装置の原料水噴出ノズルから噴出させた。

一方、窒素−水素混合ガス（窒素：水素＝９６．１ｖｏｌ％：３．９ｖｏｌ％）のガス圧をガス調整器で０．５ＭＰａに維持し、表−１に示したガス流量で、前記加水素水製造装置の水素噴出ノズルから噴出させて、前記原料水噴出ノズルから噴出させた原料水と混合して、原料水と水素ガスの混合流体を形成し、多孔質要素を介して、拡散室内に拡散させ、排出口から加水素水を取り出した。

表−１に実施例１〜４のガス流量（リットル／分）、製造された加水素水の溶存水素量（ｐｐｍ）、酸化還元電位（ｍＶ）、ｐＨおよび水温（℃）を示した。

〜

実施例１〜４で使用したのと同じ加水素水製造装置を使用し、同じ条件の水道水を使用した。但し、噴出ガスとして窒素−水素混合ガス（窒素：水素＝５０％：５０％）を使用した以外には、実施例１〜４と同じ条件、手順で実験を行って、得た結果を表−２に示した。

比較例１

〜

比較例４

実施例１〜４で使用したのと同じ加水素水製造装置を使用し、同じ条件の水道水を使用した。但し、噴出ガスとして１００％水素を使用した以外には、実施例１〜４と同じ条件、手順で実験を行って、得た結果を表−３に示した。

１．原料水から、酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５〜１．５ｐｐｍの加水素水を製造する方法において、水素の混合比が４容量％以下の水素と窒素から成る混合ガスを使用するので、１００％水素ガスを使用する場合と異なり、爆発のリスクがゼロになり、安全且つ確実に実施することができ、且つ製造コストを低減することができるので、家庭、病院等小規模施設等への新たなマーケットが創成できる可能性がある。

２．原料水から、窒素と水素から成る混合ガスを直径が２μｍ〜１２０μｍの混合微細気泡として含み、酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５〜１．５ｐｐｍの加水素水を製造する方法において、水素と窒素から成る混合ガスを使用するので、１００％水素ガスを使用する場合と異なり、爆発のリスクがゼロになり、安全且つ確実に実施することができ、且つ製造コストを低減することができるので、家庭、病院等小規模施設等への新たなマーケットを創成できる可能性がある。

Claims

原料水に、水素と窒素から成る混合ガスをガス圧０．２５ＭＰａ〜１．０ＭＰａに調整し、ガス流量０．１〜４リットル／分で吹き込むことを含む酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５〜１．５ｐｐｍの加水素水を製造する方法。
原料水に、水素と窒素から成る混合ガスをガス圧０．２５ＭＰａ〜１．０ＭＰａに調整し、ガス流量０．１〜４リットル／分で吹き込んだ後、孔径が２μｍ〜１２０μｍの多孔質要素から噴出させて、窒素と水素から成る混合ガスを直径が２μｍ〜１２０μｍの混合微細気泡として含み、酸化還元電位が−４００ｍＶ以下、溶存水素量が０．５〜１．５ｐｐｍの加水素水を製造する方法。
水素と窒素から成る混合ガスにおいて水素の容量比が４ｖｏｌ％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載した方法。