JP2016209394A

JP2016209394A - シャワー

Info

Publication number: JP2016209394A
Application number: JP2015097313A
Authority: JP
Inventors: 大河内　正一; Shoichi Okochi; 正一大河内; 繕彰栗田; Yoshiaki Kurita
Original assignee: Aqua Science Corp
Current assignee: Aqua Science Corp
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2016-12-15

Abstract

【課題】電気を使用せずに効率的に安全に水素を含むシャワー水を提供する。
【解決手段】シャワー10は、水又はお湯の流れる水路11と、水路内11の水又はお湯に水素を連続的に供給することができる水素供給装置30と、を備えることを特徴とする。水素供給装置30としては、水素ガスボンベを使用できる。また、水素供給装置30としては、水路11に接続されており気体の水素の通路である通気路と、水と水素発生剤とが反応する反応部と、を備えたものを使用できる。
【選択図】図１

Description

水素水の出るシャワー及びシャワーに用いる水素供給装置に関する。

水に水素を溶存させた水素水に触れることで、皮膚の弾力性が向上したり、毛髪の滑らかさやツヤが増したり、又は深部体温を上昇させることが発明者らの論文の非特許文献１及び２に開示されている。
また、水素水のような還元水が皮膚の老化防止等に寄与することから、入浴剤としての水素発生剤が特許文献１に開示されている。
また、水素水のような還元水を飲むと胃腸症状の改善や活性酸素の除去といったアンチエイジング効果が期待されることから、水を電気分解して電解水を生成する方法が特許文献２に開示されている。

ＷＯ２００７／５５１４６Ａ１特許第５６３９７２４号公報

大河内正一、漆畑修、池田茂男、梅田一輝、栗田繕彰、「還元系水素入浴剤としての水素化マグネシウムの皮膚に及ぼす効果」、温泉科学、２０１４年、６３巻、第４号別冊、３１７−３２７大河内正一、大波英幸、庄司未来、大野慶晃、池田茂男、阿岸祐幸、荻原知明、鈴木徹、「電解還元系の人工温泉水の皮膚及び髪に与える効果」、温泉科学、２００５年、５５巻、第２号別冊、５５−６３

水素水の製造方法として、特許文献１に開示されている方法は、浴槽に水素発生剤を溶かして水素水を製造する方法であって、いわゆるバッチ式の製造方法である。現代人のうち、毎日湯船につかる人は少なく、シャワーで済ませる人が多い。そのため、シャワー派の人にとって入浴剤としての水素発生剤では、毎日継続して水素水を浴びることが難しい。
また、特許文献２に開示されているように、電気分解によって水素水を生成する場合、電気関係の設備を設ける必要があるため、十分な安全性を確保することも含め、比較的大がかりな工事が必要となる。
そこで、本発明においては、電気を使用せずに効率的に安全に水素を含むシャワー水を提供することができるシャワー及びこのシャワーに適した水素供給装置の提供を課題とする。

本発明のシャワー10は、水又はお湯の流れる水路11と、該水路11内の水又はお湯に水素を連続的に供給することができる水素供給装置30と、を備えることを特徴とする。
本発明において、水路11とは具体的には、シャワー10を構成するホース12やシャワーヘッド13等の水又はお湯の流れる部分を意味する。ただし、ホース12がない壁付けのシャワーヘッド13のみのシャワーも含む。
また、シャワー10としては、浴室等に設けるシャワー10だけでなく、美容室等に洗髪のために設けられたシャワー10や洗面台に設けられたシャワー10も含むこととする。

本発明においては、シャワー10から水を出している際に水路11内は水又はお湯が流れているので、この水路に直交するように連通している水素供給装置30は、ベンチュリー効果によって負圧状態となるため、水素供給装置30内の水素は水路方向に吸引され、連続的に水路11内の水又はお湯に供給されることとなる。また、水素供給装置30と水路11との間にバルブ等を設け、バルブを開け閉めすることで、水素の供給を開始したり、停止させたりすることもできる。これにより、必要に応じて水素水シャワーを生成することができる。

また、肌の老化防止等の効果を十分に得るため、シャワー10から出る水素水の溶存水素濃度は５０ｐｐｂ以上であることが望ましい。そのため、水素供給装置30から供給される水素と水路11内を流れる水又はお湯の接触時間を長くした方が良く、水素供給装置30を水路10の入口付近であるホース12と水栓13との接続部分に設けることが望ましい。
水素供給装置30としては、図２に示したように、水素ガスボンベ32を使用できる。水素ガスボンベ32を使用する場合にあっては、水素ガスボンベ32から供給される水素の量が一定となるように、減圧弁と流量計を備えていることが望ましい。また、水素ガスボンベ32内に、水素ガスの代わりに水素吸蔵合金を封入してもよい。この場合、水素が一定量放出し続けるように制御されていることが望ましい。また、水素ガスボンベ32を直接水路10に接続してもよいが、チューブ等の通気路31を介して接続してもよい。また、水素ガスボンベ32を直接水路11に接続する場合にあっては、シャワーヘッド14内に水素ガスボンベ32を装着可能に形成し、かつシャワーヘッド14に水素供給のＯＮ、ＯＦＦを切り替えるスイッチを設けることで水素の供給を制御してもよい。

また、図５に示したように、生成物の一つとして水素を生じる化学反応が行われる反応部41をチューブ等の通気路31で水路11に接続し水素供給装置30としてもよい。反応部41内では気体の水素が発生するため、発生した水素を水路11内の水又はお湯に供給できる。ここで、通気路31を介して供給することで、水素だけを水路11内の水又はお湯に供給できるため、水素だけが溶けた水をシャワー10から出すことができる。
前記化学反応としては、水と水素発生剤としての水素化ホウ素金属塩、水素化アルカリ土類金属又は金属マグネシウム又はアルカリ剤を組み合わせた金属アルミニウム等と、等を反応させて水素を生成する反応が上げられる。また、前記化学反応としては、塩酸や希硫酸などの酸と、水素よりもイオン化傾向の大きい金属とを反応させて水素を生成する反応があげられる。なお、水素を発生させることのできる化学反応であれば特に限定はなく、安全性を確保できるのであれば、使用する試薬も特に限定されるものではない。

前記化学反応の反応速度を上げ、水素の発生速度を上げるため、酸を加えてもよい。酸としては、例えばクエン酸等のカルボン酸を用いることができる。
また、図３に示したように、前記反応部41と通気路31との間に、透明の液体を充填した水素の発生を確認することのできる水素確認部42を設けてもよい。これにより、反応部41で発生した気体の水素は、水素確認部42に充填された液体を通り通気路31に流入するため、水素確認部42を透明材料で形成すると、水素確認部42において水素の発生を確認することができる。これにより、反応部41内で反応が進行しているか否かを確認できる。つまり、シャワーから出る水に水素が入っているか否かを認識することができるため、シャワーの水を止めるタイミングを見計らうことができる。
また、水路11から反応部41又は水素確認部42に水が流入することを防止するため、通気路31に、反応部41又は水素確認部42から水路11にのみ気体が流動可能な逆止弁21を設けてもよい。

また、水路11内に水が流れている状態で、水素の発生速度が低下した場合、あるいは水素の発生が止まった場合であっても、ベンチュリー効果によって水素供給装置30内の気体及び液体は水路11内に引き込まれ続けることとなるため、水素供給装置30内の液体が水路11に混入するおそれや、水素供給装置30が破損するおそれがある。また、反応部41内で水素が発生している状態で、水路11への水素の供給を停止した場合にあっては、水素供給装置30内の圧力が上昇し、水素供給装置30が破損するおそれがある。そこで、水素供給装置30内の圧力が一定範囲におさまるように、圧力が一定値よりも下がった際に外部より空気を取り込み、一定値よりも上がった際には内部の気体を外部に放出する圧力調整弁を設けてもよい。
ここで、本発明におけるシャワー10に用いることができる水素供給装置30としては、例えば、前述の反応部41や、水素ガスボンベ32を装着したシャワーヘッド14が挙げられる。

本発明は、以上のように構成されているため、ホースやシャワーヘッドを交換したり、各接続部分にアダプターを設けて水素供給装置を接続したりすることで、水素水の入ったシャワー水を提供することができる。そのため、電気を使用せずに、安全にかつ簡単に毎日使用するシャワーから出る水を水素水とすることができる。
また、同時に、本発明では、シャワーに用いるのに適した水素供給装置の提供も行えるものである。

本発明の実施の形態におけるシャワーの模式図である。本発明の第１の実施の形態におけるシャワーの要部の拡大模式図である。本発明の第２の実施の形態におけるシャワーの要部の拡大模式図である。本発明の第２の実施の形態の変形例におけるシャワーの要部の拡大模式図である。本発明の第３の実施の形態におけるシャワーの要部の拡大模式図である。本発明の第３の実施の形態の変形例におけるシャワーの要部の拡大模式図である。実施例１において、水素の流量を変化させた際のシャワーから出る水の溶存水素濃度を示した図である。実施例１において、水素の流量を変化させた際のシャワーから出る水の酸化還元電位とｐＨの関係を示した図である。実施例２において、水素発生剤の投入量を変化させた際のシャワーから出る水の溶存水素濃度の経時変化を示した図である。実施例３において、クエン酸の投入量を変化させた際のシャワーから出る水の溶存水素濃度の経時変化を示した図である。

（第１の実施の形態）
本発明における第１の実施の形態におけるシャワー10は、図１に示すように、浴室等に設けられたシャワー10であって、水栓13にホース12がＴ型アダプター20を介して連結されており、ホース12にシャワーヘッド14が備えられている。Ｔ型アダプター20には、水栓13とホース12と水素供給装置30とが繋がっている。また、図２に示すように、Ｔ型アダプター20のうち、水素供給装置30と繋がる部分には逆止弁21が設けられている。これによりホース12内の水が水素供給装置30に流入することを防ぐことができる。
水素供給装置30は小型の水素ガスボンベ32と、水素ガスボンベ32及びＴ型アダプター20を繋ぐシリコンチューブからなる通気路31と、からなる。この水素ガスボンベ32から一定流量の水素ガスを流すため、図示しないものの、水素ガスボンベ32に連通している通気路31には、減圧弁と流量計が備えられている。なお、水素ガスボンベ32をＴ型アダプター20に直接繋いでもよい。また、逆止弁21は、通気路31に設けてもよい。

（第２の実施形態）
本発明における第２の実施の形態におけるシャワー10は、第１の実施の形態と水素供給装置30が異なる。
第２の実施の形態における水素供給装置30は、図３に示すように、反応部41を備えた反応槽40と、この反応槽40及びＴ型アダプター20を繋ぐシリコンチューブからなる通気路31と、からなる。
反応槽40は、反応部41及び水素確認部42からなる。反応部41及び水素確認部42は２つの壁43によって隔てられている。反応部41側の壁43は反応槽40の底面から立設されており、天井面との間に隙間が設けられている。また、水素確認部42側の壁43は反応槽40の天井面から立設されており、底面との間に隙間が設けられている。反応槽40の反応部41側の天井面には水及び水素発生剤を反応部41内に入れるための投入孔44と、この投入孔44に着脱可能に形成されたキャップ46と、が設けられている。また、水素確認部42側の天井面にも同様に、水を水素確認部42内に入れるための投入孔44と、この投入孔44に着脱可能に形成されたキャップ46と、が設けられている。また、水素確認部42側の天井面には、水素を放出する放出孔45が形成されており、この放出孔45と通気路31とが連通している。

本実施の形態にかかる反応槽40の反応部41及び水素確認部42のキャップ46を外し、投入孔44からそれぞれ水を反応部41側の壁43の下端から水素確認部42側の壁43の上端の間に水面が位置するように入れる。また、反応部41には水素発生剤も投入し、反応部41及び水素確認部42の投入孔44をキャップ46で蓋をする。
水素発生剤としては、水素化ホウ素金属塩、水素化アルカリ土類金属又は金属マグネシウム及びアルカリ剤を組み合わせた金属アルミニウムを用いることができる。
水素化ホウ素金属塩と水との反応は化学式１で示すように、水素を発生する。なお、化学式中のＭはアルカリ金属塩であって、リチウム、ナトリウム、カリウムなどを指す。

また、水素化アルカリ土類金属と水との反応も化学式２に示すように、水素を発生する。なお、化学式中のＭはアルカリ土類金属であって、マグネシウム、カルシウム、バリウム及びベリリウム等を指す。

反応槽40に水素発生剤及び水を入れて、シャワー10から水を流すと、反応槽40内で発生した水素は、反応部41と水素確認部42を隔てる二つの壁43の間を通って、水素確認部42を通り、放出孔45から通気路31を通って、ホース12内を流れる水に連続的に供給される。そのため、シャワー10からは水素水が出る。このとき、気体の水素が水素確認部42の水を通ってホース12に供給されるため、反応槽40を透明材料で形成すると、水素の発生を目視で確認することができる。また、Ｔ型アダプター20に逆止弁21が設けられているため、ホース12内の水が反応槽40に入ることはない。また、ホース12内に水を流している状態においては、通気路31内は負圧になっているため、水素供給装置30とホース12とが連通していれば、水素供給装置30から水素が連続的に供給されることとなる。なお、逆止弁21の代わりに、液体は通さず、気体のみを通す膜を設けても良い。

（第２の実施の形態の変形例）
第２の実施の形態においては、反応部41と水素確認部42の間に壁43を設けることとしたが、図４に示すように、水素確認部42を反応部41の上に繋ぎ、水素確認部42と反応部41との間に通気孔47を設け、この通気孔47に逆止弁48を備えてもよい。この場合、図４に示すように、反応部41の側面に投入孔44とキャップ46を設けても良いが、反応部41と水素確認部42を着脱可能に形成することで、反応部41に水及び水素発生剤を入れることができるようにしてもよい。
また、水素確認部42を設けず、反応部41のみ設け、反応部41の天井面に投入孔44、投入孔44に着脱可能なキャップ46、及び放出孔45を設けてもよい。これにより、水素の発生を確認することはできないものの、反応槽40をコンパクトにすることができる。
なお、反応槽40に水素確認部42及び反応部41を備えることとしたが、水素確認部42と反応部41とを別々に設け、それぞれをチューブ等の通気路で連結することで、反応槽40を設けずに水素供給装置30を形成してもよい。

（第３の実施の形態）
本発明における第３の実施の形態におけるシャワー10においては、水素供給装置30と、Ｔ型アダプター20と、が第２の実施の形態と異なる。
第３の実施の形態におけるＴ型アダプター20には、図５に示すように、逆止弁が設けられていない。
第３の実施形態における水素供給装置30の反応槽40には、水素確認部42が設けられておらず、反応部41のみで構成されている。この反応部41の天井面には投入孔44、投入孔44に着脱可能なキャップ46、及び放出孔45が設けられている。

以上のように構成されているため、投入孔44から水素発生剤を反応部41内に投入し、投入孔44にキャップ46を装着しないままホース12内に水を流すと、ホース12内の水が一部反応槽40内に流入する。流入した水と水素発生剤とが反応して水素が発生する。そして、一定の水位まで達したところで投入孔44にキャップ46を装着する。キャップ46を装着すると、水素発生剤と水との反応で発生した水素によって反応部41内の圧力が上がり、ホース12からの水の流入が止まり、水素がホース12内の水に供給される。

（第２及び第３の実施の形態の変形例）
なお、反応部41には、酸を加えてもよい。酸を加えることで化学式１及び化学式２に示す反応の反応速度を上げることが出来るため、水素の発生速度が上がり、一定時間あたりにホース12内に供給される水素が増え、シャワー10から出る水の溶存水素濃度を上げることができる。なお、一定時間ごとに反応部41内に酸が滴下されるように形成してもよい。水と水素発生剤との反応は、酸を加えることにより、溶液中のｐＨが下がり、反応速度が上がるものの、水素は気体として生成されるため、溶液中のｐＨは上がる。そこで、一定時間ごとに酸を滴下するように形成することで、反応部41内の溶液中のｐＨの変動を抑え、水素の発生速度をほぼ一定に保つことができる。

また、図６に示すように、第３の実施の形態における反応部41に間仕切り49を設けて当該間仕切り49によって得られた２つの部屋に別々に酸51及び水素発生剤50を投入するように形成してもよい。このように、間仕切り49によって酸51及び水素発生剤50が接触しないように形成することで、水を入れていない状態では、酸51と水素発生剤50とは接触せず、反応することはない。一方、水を入れていき、水位が上がり、酸51と水素発生剤50の溶液が混ざると、水素の発生速度が上げり、十分量の水素を発生させることができる。

また、水素発生剤と酸とをそれぞれ水溶性のカプセルで包み、そのカプセルを混ぜて錠剤の形にして使用してもよい。これにより、保存時には水素発生剤と酸とは接触しないため反応は進まず、水に入れた際にはカプセルが溶け、水と水素発生剤とが反応するとともに、水のｐＨが酸により下がるため、十分量の水素を発生させることができる。なお、酸を入れるカプセルとして、溶ける時間が短いものと長いものと作成し、これらのカプセルに酸を入れて前述の錠剤を作成することで、酸が一定時間ごとにカプセルから水に溶け出すようにしてもよい。これにより、反応部41内の溶液中のｐＨの変動を抑え、水素の発生速度をほぼ一定に保つように制御できる。
なお、水素発生剤と水の代わりに、塩酸や希硫酸などの酸と、水素よりもイオン化傾向の大きい金属と、を用いて水素を発生させてもよい。

また、水路11内に水が流れている状態で、水素の発生速度が低下した場合、あるいは水素の発生が止まった場合であっても、ベンチュリー効果によって水素供給装置30内の気体及び液体は水路11内に引き込まれ続けることとなるため、水素供給装置30内の液体が水路11に混入するおそれや、水素供給装置30が破損するおそれがある。また、反応部41内で、水素が発生している状態で、水路11への水素の供給を停止した場合にあっては、水素供給装置30内の圧力が上昇し、水素供給装置30が破損するおそれがある。そこで、水素供給装置30内の圧力が一定範囲におさまるように、圧力が一定値よりも下がった際に外部より空気を取り込み、一定値よりも上がった際には内部の気体を外部に放出する圧力調整弁を設けてもよい。なお、圧力調整弁としては、圧力が一定値よりも下がった際に外部より空気を取り込む機能を備えた弁と、圧力が一定値よりも下がった際に外部より空気を取り込み弁と、それぞれ別々に水素供給装置30に備えてもよい。

（１）実施例１
（１−１）方法
流量６Ｌ／ｍｉｎ、水温３８℃の水道水の流れるシャワー10のホース12に水素ガスを水素ガスボンベ32から減圧弁と流量計を用いて所定の流量で流し、シャワー10から出る水を採取した。
採取した水のｐＨ及び酸化還元電位をｐＨ／ＯＲＰメーター（ＴＰＸ−９９９Ｓｉ及びＴＰＸ−９０Ｓｉ、東興化学研究所）を用いて測定した。また、採取した水の溶存水素濃度を溶存水素計（ＫＭ２１００ＤＨ、共和電子製作所）を用いて測定した。
ここで、水素ガスを、流量０．５００、０．７５０、１．００、１．２５、１．５０、１．７５及び２．００Ｌ／ｍｉｎと変化させ、それぞれにおけるシャワー10から出た水のｐＨ、酸化還元電位及び溶存水素濃度を測定した。

（１−２）結果
図７に示すように、水素ガスボンベ32からの水素ガスをホース12内の水に供給すると、シャワー10から出る水の溶存水素濃度は５０ｐｐｂ以上となる。また、図８に示すように、水素ガスの流量が増加するにつれて、シャワー10から出る水の酸化還元電位は低下し、ｐＨは変わらないため、水には、より多くの水素分子が溶存し、水素濃度は高くなっている。

（２）実施例２
（２−１）方法
反応槽40内で水素を発生させ、発生させた水素をホース12内の水に通気路31を通して供給し、シャワー10から出る水の溶存水素濃度の経時変化を測定した。
反応槽40は、図３に示すように、反応部41及び水素確認部42からなる。反応部41及び水素確認部42は２つの壁43によって隔てられている。反応部41側の壁43は反応槽40の底面から立設されており、天井面との間に隙間が設けられている。また、水素確認部42側の壁43は反応槽40の上面から立設されており、底面との間に隙間が設けられている。反応槽40の反応部41側と水素確認部42側の天井面にはそれぞれ水及び水素発生剤を反応槽40内に入れるための投入孔44と、この投入孔44に着脱可能に形成されたキャップ46と、が設けられている。また、水素確認部42側の天井面には、水素を放出する放出孔45が形成されており、この放出孔45に通気路31が繋がれている。

反応部41側の壁43の下端から水素確認部42側の壁43の上端の間に水面が位置するように水を入れるとともに、反応部41にホウ素化水素ナトリウム（ＮａＢＨ_４）を所定量入れ、水素を発生させた。発生させた水素を、通気路31を介してホース12内の水に供給した。ホース12には流量６Ｌ／ｍｉｎ、水温３８℃の水道水を流した。ホウ素化水素ナトリウムを反応部41の中に入れたときを０分とし、０、２．５、５、１０、１５、２０、２５及び３０分におけるシャワー10から出る水を採取した。採取した水の溶存水素濃度を測定した。
ここで、ＮａＢＨ_４１、２又は３ｇを反応部41に入れ、それぞれにおけるシャワー10から出る水の溶存水素濃度を測定した。

（２−２）結果
図９に示すように、ＮａＢＨ_４を水と反応させると、水素が発生し、この水素がホース12内の水に溶存したことが確認できた。しかし、ＮａＢＨ_４と水との反応の反応速度は遅く、十分量の水素が発生せず、シャワーから出た水の溶存水素濃度は５０ｐｐｂに満たないものがほとんどであった。

（３）実施例３
（３−１）方法
実施例２における反応槽40に水を入れ、水の入った反応部41にクエン酸を所定量とＮａＢＨ_４を１ｇ入れ、シャワー10から出る水を実施例２と同様採取した。採取した水の溶存水素濃度を測定した。
ここで、クエン酸１、２又は３ｇを反応槽40に入れ、それぞれにおけるシャワー10から出る水の溶存水素濃度を測定した。

（３−２）結果
図１０に示すように、反応部41にクエン酸を加え、溶液を酸性にすることで、ＮａＢＨ_４と水との反応の反応速度が速くなり、水素の発生速度が上がるため、一時的にシャワー10から出る水の溶存水素濃度は上がり、５０ｐｐｂ以上となる。しかし、水素は気体として生成されるため、反応部41内の溶液中のｐＨは上がるため、反応速度は除々に低下し、シャワー10から出る水の溶存水素濃度は下がり、５０ｐｐｂ以下になる。

10 シャワー 11 水路
12 ホース 13 水栓
14 シャワーヘッド 20 Ｔ型アダプター
21 逆止弁 30 水素供給装置
31 通気路 32 水素ガスボンベ
40 反応槽 41 反応部
42 水素確認部 43 壁
44 投入孔 45 放出孔
46 キャップ 47 通気孔
48 逆止弁 49 仕切り
50 水素発生剤 51 酸

Claims

水又はお湯が流れる水路と、該水路内の水又はお湯に水素を連続的に供給することができる水素供給装置と、を備えることを特徴とするシャワー。
前記水素供給装置が水素ガスボンベであることを特徴とする請求項１記載のシャワー。
シャワーに接続して、シャワーの水路に水素を供給するための水素供給装置であって、
前記水路に接続されており気体の水素の通路である通気路と、生成物の一つとして水素を生じる化学反応が行われる反応部と、を備えていることを特徴とする水素供給装置。
前記反応槽に酸を添加して、水素の発生速度を速くしたことを特徴とする請求項３記載の水素供給装置。
前記反応部と通気路との間に、透明の液体が充填されており水素の発生を確認することのできる水素確認部が設けられていることを特徴とする請求項３、又は４記載の水素供給装置。