JP2015221423A - Hydrogen addition system and liquid container used in the system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体に対して簡便な手法で水素を添加するシステム、および当該システムに使用する液体容器に関する。 The present invention relates to a system for adding hydrogen to a liquid by a simple technique, and a liquid container used in the system.
近年、水素水の飲用による健康効果が話題になっている。水素水の飲用により、抗炎症効果や抗酸化作用の他、糖尿病、便秘、歯周病対策、その他多くの健康効果が確認されており、健康志向の高まりとともに飲用者が増えてきている。
なお、水素水の飲用による健康効果は、水素の摂取量と頻度に相関すると考えられている。すなわち、水素水の濃度が2倍になれば、半分量の水素水の飲用で、同等程度の健康効果が期待できる。
In recent years, the health effects of drinking hydrogen water have become a hot topic. In addition to anti-inflammatory and antioxidant effects, many other health effects such as diabetes, constipation, periodontal disease, and other health effects have been confirmed by drinking hydrogen water.
In addition, it is thought that the health effect by drinking hydrogen water correlates with the intake amount and frequency of hydrogen. That is, if the concentration of hydrogen water is doubled, the same level of health effects can be expected by drinking half the amount of hydrogen water.
水素水を製造する装置類として、例えば特許文献1に開示されたものがある。これは、水素発生部で発生させた水素を圧力タンクに導いて水素水を製造する工場設備であって、家庭等で簡便に利用できるものではない。 As an apparatus for producing hydrogen water, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. This is a factory facility for producing hydrogen water by introducing hydrogen generated in the hydrogen generation section to a pressure tank and cannot be easily used at home or the like.
一方、水を入れたペットボトル等の容器内に、水素発生材が封入された試験管(スピッツ)を入れて逆止弁付きのキャップを閉め、容器内で水素水を作るものが提案されている(例えば、特許文献2)。しかしながら、スピッツは特定容量のペットボトルに対して専用的に使用するように作られる。例えば、500mlのペットボトルに使用するスピッツは、それに応じた量の水素発生材が封入されており、対象となるペットボトルの容量が異なれば、必要な水素発生材の量も異なる。それ故に、次のような問題が残る。
例えば、500mlのペットボトル専用のスピッツを300mlのペットボトルに使用すると、水素濃度は高くなるが、圧力が過大になりペットボトルの耐圧を超えてしまう。一方、1000mlのペットボトルに使用すると、水素濃度が予定値よりも低くなってしまう。つまり、ペットボトルの容量毎に専用のスピッツを用意する必要があり、汎用性に劣る。
On the other hand, it has been proposed that a test tube (Spitz) filled with a hydrogen generating material is placed in a container such as a plastic bottle containing water, the cap with a check valve is closed, and hydrogen water is produced in the container. (For example, Patent Document 2). However, Spitz is made to be used exclusively for a specific volume of PET bottles. For example, Spitz used for a 500 ml PET bottle contains a hydrogen generating material in an amount corresponding thereto, and the amount of hydrogen generating material required varies depending on the capacity of the target PET bottle. Therefore, the following problems remain.
For example, when Spitz dedicated to a 500 ml PET bottle is used for a 300 ml PET bottle, the hydrogen concentration increases, but the pressure becomes excessive and exceeds the pressure resistance of the PET bottle. On the other hand, when used for a 1000 ml PET bottle, the hydrogen concentration is lower than the expected value. That is, it is necessary to prepare a dedicated spitz for each capacity of the PET bottle, which is inferior in versatility.
なお、特許文献3には、浄水器タイプの水素水製造装置が開示されているが、この装置は、水道水を供給する蛇口に接続して使用することが必須となる。また、水素ガスボンベを使用するが故に、高圧ガス保安法に準拠してガス漏れ検知器を設置する必要がある等、使用に際して制約が多い。 Although Patent Document 3 discloses a water purifier type hydrogen water production apparatus, it is essential that this apparatus is connected to a faucet that supplies tap water. In addition, since a hydrogen gas cylinder is used, there are many restrictions in use, such as the need to install a gas leak detector in accordance with the High Pressure Gas Safety Law.
本発明は上記従来技術の現状に鑑みて創案されたものであって、その目的は、簡便かつ汎用的な手法によって、液体に対して、容器のサイズを問わず、高濃度の水素を添加する手段を提供することにある。 The present invention was devised in view of the current state of the prior art, and its purpose is to add high-concentration hydrogen to a liquid regardless of the size of the container by a simple and versatile technique. It is to provide means.
本発明の水素添加システムは、「水(精製水が好ましい)から圧力制御下で水素ガスを取り出す水素ガス発生装置」と「当該水素ガス発生装置で発生した水素ガスを外部に供給する水素ガス供給路」と「当該水素ガス供給路に接続されたとき開通し、当該接続が断たれたとき閉じる開閉手段によって当該水素ガス供給路に連通されているとともに、内部に液体を収容可能な液体容器」とを備える。
ここで言う「液体」とは、代表的には、水、お茶、コーヒー、その他のあらゆる飲料、および医療用途として使用される電解質液(生理食塩液、電解質が入った点滴液等)である。
The hydrogenation system of the present invention includes a “hydrogen gas generator that extracts hydrogen gas from water (preferably purified water) under pressure control” and a “hydrogen gas supply that supplies hydrogen gas generated by the hydrogen gas generator to the outside” ”And“ a liquid container that is open when connected to the hydrogen gas supply path and is connected to the hydrogen gas supply path by an opening / closing means that closes when the connection is disconnected and that can contain liquid therein ” With.
The “liquid” referred to here is typically water, tea, coffee, any other beverage, and an electrolyte solution (physiological saline solution, infusion solution containing an electrolyte, etc.) used for medical purposes.
本発明では、水から水素ガスを取り出す水素ガス発生装置を利用して、そこから得られた水素を液体に添加している。つまり、水素ガスボンベを使用していないので、家庭、オフィス、その他スポーツクラブ等において手軽に設置可能なコンパクトな装置をもって簡便に、液体に水素を添加することが可能となる。
また、本発明で使用する水素ガス発生装置は、圧力制御下で水素ガスを取り出すことができ、発生する水素ガスの圧力を例えば0.2〜0.5MPa程度に設定することができる。その場合、1MPa以上にならないが故に、高圧ガス保安法でいう高圧ガスには該当せず、同法に準拠したガス漏れ検知器を設置する必要もない。
In the present invention, using a hydrogen gas generator that extracts hydrogen gas from water, the hydrogen obtained therefrom is added to the liquid. That is, since no hydrogen gas cylinder is used, it is possible to easily add hydrogen to the liquid with a compact device that can be easily installed at home, office, other sports clubs, and the like.
Further, the hydrogen gas generator used in the present invention can take out hydrogen gas under pressure control, and the pressure of the generated hydrogen gas can be set to about 0.2 to 0.5 MPa, for example. In that case, since it does not become 1 MPa or more, it does not correspond to the high-pressure gas referred to in the high-pressure gas safety law, and it is not necessary to install a gas leak detector compliant with the law.
本発明では、発生する水素ガスの圧力を制御できる水素ガス発生装置を使用する。したがって、ヘンリーの法則に従い、調整したガス圧に応じた水素添加量が実現できるので、液体容器のサイズとは無関係に、高濃度の水素を同じように添加することが可能になる。
なお、ヘンリーの法則は液体に溶け得る気体量に関する法則であって、簡単に言うと、液体に接している気体は、その圧力に比例した量で液体に溶け得る。つまり、水素ガスの圧力が高い程、多くの水素ガスが添加できることを示している。
In the present invention, a hydrogen gas generator that can control the pressure of the generated hydrogen gas is used. Therefore, according to Henry's law, a hydrogen addition amount corresponding to the adjusted gas pressure can be realized, so that high concentration hydrogen can be added in the same manner regardless of the size of the liquid container.
Henry's law is a law concerning the amount of gas that can be dissolved in a liquid. In short, the gas in contact with the liquid can be dissolved in the liquid in an amount proportional to the pressure. That is, the higher the hydrogen gas pressure is, the more hydrogen gas can be added.
本発明の水素添加システムを使用すれば、消費者は、水素が添加された飲料(例えば水素水)を、飲みたい時にその場で作ることができる。あるいは、医療の場において、電解質液(生理食塩液、電解質が入った点滴液等)を必要な時に必要な量だけ作ることができる。
従来、工場で生産した水素水をペットボトルやアルミパウチや缶に封入して販売されているが、水素を添加した後、時間が経つと水素が抜けるため、水素濃度について不満があった。本発明によれば、作りたての水素水をその場で飲むことが可能となるので、このような濃度不足に関する不満が解消される。
Using the hydrogenation system of the present invention, a consumer can make a beverage with added hydrogen (for example, hydrogen water) on the spot when he / she wants to drink it. Alternatively, in a medical field, an electrolyte solution (physiological saline solution, infusion solution containing an electrolyte, etc.) can be made in a necessary amount when necessary.
Conventionally, hydrogen water produced in factories has been sold in plastic bottles, aluminum pouches and cans, but since hydrogen was released over time after hydrogen was added, there was dissatisfaction with the hydrogen concentration. According to the present invention, it is possible to drink freshly prepared hydrogen water on the spot, so that such dissatisfaction with insufficient concentration is eliminated.
本発明では、水素ガス発生装置を使用して「水」から水素ガスを取り出しているが、使用する「水」は、「精製水」であることが好ましい。「精製水」とは、一般には蒸留、濾過、イオン交換等の手法で不純物が除去された「水」を意味する。「精製水」は、一般市場において安価に入手できる。
本発明の水素添加システムは、一度設置すれば、その後は、水(精製水が好ましい)を補充すれば継続使用が可能であり、したがって、ランニングコストが安いというメリットがある。
In the present invention, hydrogen gas is extracted from “water” using a hydrogen gas generator, but the “water” to be used is preferably “purified water”. "Purified water" generally means "water" from which impurities have been removed by techniques such as distillation, filtration, and ion exchange. “Purified water” is available at a low price in the general market.
Once the hydrogenation system of the present invention is installed, it can be continuously used by replenishing water (preferably purified water) thereafter, and therefore has an advantage of low running costs.
本発明の液体容器は、上記水素添加システムにおいて使用するのに適したもので、「外部の水素ガス供給路に接続されたとき開通し、当該接続が断たれたとき閉じる開閉手段」を備えるとともに、内部に液体を収容可能である。
液体容器が備える開閉手段は、着脱可能なプラグおよびソケットの一方または両方で構成されることが好ましいが、逆止弁その他を利用してもよい。
The liquid container of the present invention is suitable for use in the above hydrogenation system, and includes “opening / closing means that opens when connected to an external hydrogen gas supply path and closes when the connection is disconnected”. The liquid can be stored inside.
The opening / closing means provided in the liquid container is preferably composed of one or both of a detachable plug and a socket, but a check valve or the like may be used.
本発明は飲料や医療用の電解質液等の液体に水素を添加することに関するが、以下の実施形態では、飲料に水素を添加する例について説明する。医療用の電解質液に対しても、同じようにして水素を添加することができる。 Although this invention relates to adding hydrogen to liquids, such as a drink and a medical electrolyte solution, the following embodiment demonstrates the example which adds hydrogen to a drink. Hydrogen can be added to the medical electrolyte solution in the same manner.
《水素ガス発生装置の例》
まず最初に、本発明において使用する水素ガス発生装置10について、図1、2を参照して説明する。本発明では、投入した水(好ましくは精製水)から圧力制御下で水素ガスを取り出すことができる水素ガス発生装置を使用する。
そのような水素ガス発生装置、それ自体は一般的に知られたものであり、本発明において、そのような機能を有する限り、任意の水素ガス発生装置を使用できる。図1、2を参照して、1つの例を説明する。
<Example of hydrogen gas generator>
First, a
Such a hydrogen gas generator itself is generally known, and any hydrogen gas generator can be used in the present invention as long as it has such a function. One example will be described with reference to FIGS.
図1は水素ガス発生装置10の外観を示しており、図2はその内部機構を模式的に示すブロック図である。キャップ11を開けて、装置内の水タンク12に精製水を投入する。タンク内の水量は、装置壁面に設けた窓18から確認することができる。
スイッチ17をオンにして電解セル13に通電した状態で、精製水が水タンク12から電解セル13に送られる。電解セル13の陽極側では、次式(1)で示される化学反応が起こる。
式(1): 2H2O → O2+ 4H+ + 4e−
生じた酸素(O2)および水(H2O)の一部は、電解セル13の陽極側から水タンク12に戻される。
FIG. 1 shows the external appearance of the
Purified water is sent from the water tank 12 to the electrolysis cell 13 while the
Formula (1): 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e −
Part of the generated oxygen (O 2 ) and water (H 2 O) is returned to the water tank 12 from the anode side of the electrolysis cell 13.
一方、電解セル13の陰極側では、次式(2)で示される化学反応が起こる。
式(2): 4H+ + 4e− → 2H2
生じた水素ガス(2H2)および水(H2O)の一部は、電解セル13の陰極側から水素分離タンク14に送られる。図示の例では、水は、水素分離タンク14から水タンク12へ戻される。水素分離タンク14に蓄えられた水素ガスは、接続部20を介して外部の水素ガス供給チューブ(水素ガス供給路)30に流れ込む。
On the other hand, a chemical reaction represented by the following formula (2) occurs on the cathode side of the electrolytic cell 13.
Formula (2): 4H + + 4e − → 2H 2
Part of the generated hydrogen gas (2H 2 ) and water (H 2 O) is sent from the cathode side of the electrolysis cell 13 to the
水素ガス発生装置10内で水素分離タンク14から接続部20に至る流路19には、圧力センサ15および圧力計16が設けられていて、センサで検知された水素ガス圧が圧力計16に表示される。圧力計16は装置壁面に配置されていて、外部からその値を読み取ることができる。
A
電解セル13に供給される電力は、接続部20から外部に排出される水素ガス圧が一定に保たれるように、次のように制御される。すなわち、圧力センサ15からの出力を用いてDC電源19の出力を制御し、ガス圧を一定値に保つ。当該一定値は固定であってもよいし、使用者がレバー等を操作することで変更可能としてもよい。いずれの場合も、一般的に知られた方法で実現すればよく、本発明のポイントではないので、ここでは詳しく説明しない。
The power supplied to the electrolysis cell 13 is controlled as follows so that the hydrogen gas pressure discharged to the outside from the
本発明の水素添加システムでは、水素ガスボンベを使用することなく、水を投入して水素ガスを発生させる水素ガス発生装置を利用するが故に、システム全体をコンパクトにすることができ、スポーツクラブや家庭、オフィス、その他適当な場所に設置することができる。水素ガス発生装置10のサイズは、例えば幅(37cm)、奥行き(44cm)、高さ(36cm)程度、あるいはそれ以下に設計することが可能であるため、コンパクト性という点でアドバンテージが大きい。
また、圧力制御下で水素ガスを取り出すことができので、発生する水素ガスの圧力を例えば0.2〜0.5MPa程度に設定すれば、高圧ガス保安法でいう高圧ガスには該当せず、したがって同法に準拠したガス漏れ検知器を設置する必要もない。
In the hydrogenation system of the present invention, a hydrogen gas generator that generates hydrogen gas by using water is used without using a hydrogen gas cylinder. Therefore, the entire system can be made compact, and sports clubs and homes can be made compact. It can be installed in an office or other suitable place. The size of the
Moreover, since hydrogen gas can be taken out under pressure control, if the pressure of the generated hydrogen gas is set to about 0.2 to 0.5 MPa, for example, it does not correspond to the high-pressure gas referred to in the high-pressure gas safety method, Therefore, it is not necessary to install a gas leak detector compliant with the law.
《液体容器80》
次に、本発明の水素添加システムで使用する液体容器の一例を説明する。液体容器80は、水素ガス供給チューブ(水素ガス供給路)30の先端に位置するカプラ50(開閉手段)を介して、水素ガス発生装置10に接続される。詳しくは後述するが、図1(a)ではカプラ50が外れた状態にあり、図1(b)ではカプラ50が接続された状態にある。
<<
Next, an example of the liquid container used in the hydrogenation system of the present invention will be described. The
図3は、図1中の液体容器80を拡大して詳細に示している。液体容器80は、水素添加対象となる液体を収容しており、そのキャップ81にプラグ56を備えている。プラグ56は、図3(b)に示したように、カプラ50を構成する一要素である。すなわち、カプラ50は、ソケット55とプラグ56で構成されていて、両者が接続されたとき流路が開通し、分離されると流路が閉じる。接続されたソケット55およびプラグ56を外す際には、ソケット55の側面に設けた分離ボタン55aを押下する。
FIG. 3 shows an enlarged detail of the
図3(a)では、プラグ56からチューブ85を飲料内にまで延在させており、したがって、水素ガスが飲料内部に直接供給させることとなるので、水素添加効率が高まると考えられる。ただし、ヘンリーの法則に従いガス圧に応じた水素添加量が得られるので、チューブ85を省略することも可能である。
In FIG. 3A, the
《開閉手段》
液体容器80は、水素ガス供給チューブ(水素ガス供給路)30に接続されたとき開通し、当該接続が断たれたとき閉じる開閉手段を有するが、このような機能を備える限り、開閉手段の具体的構成は、特定のものに限定されない。
例えば、図3(a)に示した液体容器80では、プラグ56が開閉手段である。その他にも、液体容器にソケット55を設けてこれを開閉手段としてもよいし、あるいは、ソケット55とプラグ56で構成されるカプラ55全体を液体容器に設けてこれを開閉手段としてもよい。さらに別の例として、逆止弁を開閉手段として採用してもよい。
いずれの場合でも、液体容器80は、水素ガス供給チューブ30に接続される前は、キャップ81によって密封された状態となり、水素ガス供給チューブ30に接続されると、水素ガス供給チューブ30からの水素ガスが容器内に進入することが可能となる。
《Opening and closing means》
The
For example, in the
In any case, the
《変形例》
図示した例では、液体容器80はキャップ81を備えていて、当該キャップに開閉手段(プラグ56)を備えているが、必ずしもそのような構成でなくてもよい。本発明において液体容器は、内部に液体を収容可能な容器であって、上記と同じ機能を有する開閉手段をいずれかの位置(例えば容器壁面等)に備えたものであればよい。
<Modification>
In the illustrated example, the
図1に示した例では、水素ガス発生装置10に設ける接続部20も、図3(b)に示したカプラ50と同じカプラで構成されている。しかし、液体容器80側に開閉手段としてのカプラ50が存在しているので、接続部20は通常の継ぎ手部材で構成してもよい。
なお、接続部20としてカプラ50を使用する場合にはチューブ30を省略して、接続部20に直接液体容器80を接続してもよい。その場合、水素ガス発生装置10で発生した水素ガスは、流路19(水素ガス供給路)から開閉手段としての接続部20を介して液体容器80内に供給される。接続部20は、図示したような装置上面に限らず、前面や側面等、都合の良い任意の位置に配置することが可能である。
In the example shown in FIG. 1, the connecting
When the
《水素添加システム10の使用例》
図1を参照して、水素添加システム10の使用例を説明する。まず、図1(a)に示したようにカプラ50が外れた状態で、スイッチ17をオンにして、水素ガス発生装置10内で発生するガス圧が所望値(例えば、0.2〜0.5MPa)になるのを待つ。ガス圧は、装置壁面に設けた圧力計16で読むことができる。
<< Usage example of the
With reference to FIG. 1, the usage example of the
ガス圧が所望値になったら、図1(b)に示したように、水素ガス供給チューブ30の先端に設けたソケット55を、液体容器80のキャップ81に設けたプラグ56に接続する。これにより、水素ガスが所望のガス圧で液体容器80内に圧入される。
一瞬で水素ガスが容器内に圧入されるので、その後ソケット55を外す。上述したように、ソケット55を外すと同時に流路は閉じられるので、容器は加圧状態で密閉される。消費者は、容器を振って水素ガスを液体に溶け込ませ、これを飲用することができる。
When the gas pressure reaches a desired value, the
Since hydrogen gas is injected into the container instantly, the
溶け込む水素量はヘンリーの法則に従い、例えばガス圧が0.5MPaならば、理論上8ppmの水素濃度が実現できることになる。
常温・常圧では、ヘンリーの法則に従い1.6ppm以下の水素濃度しか実現できないこととなるが、本発明では、水素ガス発生装置10を使用して圧力制御下で発生した水素ガスを液体容器内に注入するため、注入時のガス圧を制御することで、高濃度で水素を添加することが可能となる。
The amount of dissolved hydrogen follows Henry's law. For example, if the gas pressure is 0.5 MPa, a theoretical hydrogen concentration of 8 ppm can be realized.
At normal temperature and normal pressure, only a hydrogen concentration of 1.6 ppm or less can be realized according to Henry's law. In the present invention, hydrogen gas generated under pressure control using the
また、ガス圧によって水素添加量をコントロールできるので、液体容器のサイズとは無関係に、所望の濃度で水素を添加することが可能になる。1回で飲み切れるサイズ(例えば、150〜200ml)の液体容器を用いれば、水素を添加したての飲料をその場で全て飲み切ってしまうことができる。従来、工場で生産した水素水をペットボトルやアルミパウチや缶に封入して販売されているが、水素を添加した後、時間が経つと水素が抜けるため、水素濃度について不満があった。本発明によれば、そのような不満は完全に解消できる。 In addition, since the amount of hydrogen added can be controlled by the gas pressure, it is possible to add hydrogen at a desired concentration regardless of the size of the liquid container. If a liquid container having a size that can be swallowed at once (for example, 150 to 200 ml) is used, it is possible to swallow all the freshly added beverage on the spot. Conventionally, hydrogen water produced in factories has been sold in plastic bottles, aluminum pouches and cans, but since hydrogen was released over time after hydrogen was added, there was dissatisfaction with the hydrogen concentration. According to the present invention, such dissatisfaction can be completely eliminated.
なお上述したように、水素のガス圧は、水素ガス発生装置10に固有の値として固定されていてもよいし、使用者がレバー等を操作することで変更可能としてもよい。
Note that, as described above, the hydrogen gas pressure may be fixed as a value unique to the
《変形例》 <Modification>
図示した例では、水素ガス発生装置10に対して1系統の水素ガス供給チューブ30を設けているが、別例として、2系統以上の水素ガス供給チューブ30を設ければ、2以上の液体容器80に並行して同時に水素ガスを供給することができる。装置のコンパクト性を重視する場合には、水素ガス供給チューブ30は1系統であることが好ましい。
また、1本の水素ガス供給チューブを途中で2つまたは3つ以上に分岐させてもよい。このような複数系統を利用する場合、例えば、異なるサイズの容器に同時に水素ガスを供給することや、異なる液体に同時に水素ガスを供給することが可能となる。
In the illustrated example, one system of hydrogen
One hydrogen gas supply tube may be branched into two or three or more on the way. When such a plurality of systems are used, for example, it is possible to supply hydrogen gas simultaneously to containers of different sizes, or to supply hydrogen gas simultaneously to different liquids.
10 水素ガス発生装置
11 キャップ
12 水タンク
13 電解セル
14 水素分離タンク
15 圧力センサ
16 圧力計
17 スイッチ
18 窓
19 流路(水素ガス供給路)
20 接続部
30 水素ガス供給チューブ(水素ガス供給路)
50 カプラ(開閉手段)
55 ソケット(開閉手段)
56 プラグ(開閉手段)
80 液体容器
81 キャップ
85 チューブ
DESCRIPTION OF
20
50 coupler (opening / closing means)
55 Socket (opening / closing means)
56 Plug (opening / closing means)
80
Claims (3)
当該水素ガス発生装置(10)で発生した水素ガスを外部に供給する水素ガス供給路(19、30)と、
当該水素ガス供給路(19、30)に接続されたとき開通し、当該接続が断たれたとき閉じる開閉手段(50、55、56)によって当該水素ガス供給路(19、30)に連通されているとともに、内部に液体を収容可能な液体容器(80)と、を備えた水素添加システム。
A hydrogen gas generator (10) for extracting hydrogen gas from water under pressure control;
Hydrogen gas supply passages (19, 30) for supplying hydrogen gas generated by the hydrogen gas generator (10) to the outside;
The hydrogen gas supply path (19, 30) is connected to the hydrogen gas supply path (19, 30) by the opening / closing means (50, 55, 56) that opens when connected to the hydrogen gas supply path (19, 30) and closes when the connection is disconnected. And a liquid container (80) capable of containing a liquid therein.
A liquid container that includes opening / closing means (50, 55, 56) that opens when connected to an external hydrogen gas supply path (19, 30) and closes when the connection is broken, and that can contain a liquid therein.
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