JP2019188375A - 活性水素水製造方法及び活性水素水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】活性水素水中の溶存活性水素量を最大にすることができる、活性水素水製造方法を提供する。【解決手段】活性水素水の製造法であって、Ｈ２Ｏ水を多数の電極棒の間を通過させて交流電場を印加することにより水分子を励起して活性水素水を製造する。活性水素水の製造量に応じて、電極ロッドの数、太さ、長さ、間隔、交流電圧の大きさ及び投入市水の流速を最適化して溶存活性水素量を最大にする方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、活性水素水製造方法及び活性水素水製造装置に関する。

水素水は、（１）電気分解を行う方法、（２）水素ガスを水にバブリングする方法等の方法で製造することが知られている。この様な水素水には、種々の効用があると述べられていて、飲料水、美容用化粧水用途として用いられているが、その効用は科学的には証明されていない。

これに対してH_２Oである水が構造変化して、Ｈ_３Ｏ^＋（ヒドロキシ）を核とするネットワーク構造が形成されることが知られていて（例えば、非特許文献１参照）、通常の水にもわずか含まれている。ネットワークの端にH^＋やOH⁻が形成されているイオン水であるが、全体としては中性を示す水である。H^＋が浮遊した状態であることから、本明細書ではこの水を活性水素水と呼ぶが、OH⁻が浮遊しているので活性OH水でもある。なお、以下においてH^＋を活性水素と呼ぶ。励起状態にあるため不安定であるが、数か月にわたり励起状態が保たたれる。活性水素水は、具体的には特願2017-081419に示される分析法により同定されるものであり、その分析結果で示される溶存活性水素量が0.3mM/リットル以上のものを活性水素水と呼ぶ。

活性水素水は、様々な効用を持つが、例えば、（１）目が充血した場合に一滴点眼するとたちどころに充血が直る、或いは花粉症のかゆみがたちどころに消える、（２）歯磨きに使うと、歯磨き剤無しに歯を清潔に保つことができ、口内炎がすぐに消える、（３）飲料水として美味であり、水の吸収が極めて速いことは、その後すぐに尿意を催すことからわかり、肌への吸収率が非常に速いことも保湿量を測るとわかる。

本明細書はこの様な活性水素水の製造方法について明らかにするものであるが、活性水素水の同定方法が明らかになったことにより装置の最適化が可能となった。

Gerald Pollack,The Fourth Phase of Water: Beyond Solid, Liquid, and Vapor

本発明は、上記活性水素水の製造方法を明らかにするものであり、その製造装置を提案するものである。上記に示したように、従来の活性水素水もしくは水素水製造方法は、溶存活性水素量を正確に測定していないために、何を製造したのか不明であったが、本発明により初めて活性水素水と同定できる活性水素水の製造方法を明らかにするものであり、活性水素の量を最大にすることのできる活性水素水製造方法を提案するものである。

本発明の活性水素水製造手段は、
投入する一般的な水、即ちＨ_２Ｏ水を交流電場に通して、電気分解することなく、Ｈ_２Ｏ水を励起させることにより、活性水素の溶存量を増加させる手段であり、
前記交流電場が、１Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の交流電場であり、１Ｖ以上２００Ｖ以下の電圧をかけることを特徴とし、
前記交流電場をつくる電極が多数の金属棒で出来ていることを特徴とし、
前記活性水素水の製造量を最大にするために、投入するＨ_２Ｏ水が前記交流電場内に滞在する時間を制限するが、電極の数や長さや太さや間隔に応じて、投入するＨ_２Ｏ水の流量を調整できるようにしたことを特徴とし、
さらには制御装置を用いて交流電場の通電時間を制限することを特徴とし、
前記活性水素水の製造効率を上げるために、市水や天然水の場合には、これを一旦軟水機に通して軟水にした上で前記交流電場を通すことを特徴とする活性水素水製造手段である。

本発明によれば、活性水素水を大量に安価に製造することができる。

活性水素水製造装置実施例１の概略図である。図（Ａ）は、平面図、図（Ｂ）は横方向断面図、図（Ｃ）は右断面図である。 実施例１に用いた電極の詳細図である。 活性水素水製造装置実施例２の概略図である。 実施例に用いた溶存水素の溶存量測定のための電気分解用容器及び電極を示す。

本発明による活性水素水製造装置は、図１に示す様に、イオン交換樹脂を充てんした軟水器１と、電極を装着した容器２と、生成した活性水素を貯蔵する容器３と、電極に流れる電流量をモニターする装置４と前記電流値に基づき生成状態を判定する回路基板及び表示装置５と、活性水素水の濃度を調整するための水流の微調装置８で構成される。前記電極は図２に示す様に、多数の電極棒６で出来ており１〜２００Vの交流を印加する。材質はチタンである。チタン以外の金属を使うこともできるが、チタンが人体に悪影響を及ぼさず、酸化しにくいことからこれを採用している。図１に示す活性水素水製造装置は家庭用としてふさわしく、製造量は毎分４リットルである。軟水器のイオン交換樹脂量を増やし、電極の数および長さを増やせば、活性水素水の製造量を上げることができる。軟水器は市水の水質によりイオン交換樹脂の有効期限が異なる。軟水器を使わないでも前記活性水素水を作ることはできるが、活性水素溶存量は減少する。

図３に示す活性水素水製造装置は、活性水素水の生成原理は前記と同じであるが、活性水素水濃度を高めるために、ポンプ７を用いてＨ_２Ｏ水が前記電極を循環するようにした実験装置である。

装置の核心部分である電極についてさらに詳細に述べるならば、図２に示す電極棒６は、その太さが５mmであり、ロッド中心間の間隔が９mmであるから、電極表面間の最短距離は５mmである。ロッドの長さは、容器２にいっぱいに収まる長さである。電極棒の長さ、間隔、太さ、数量は前記の値に限定するものではないが、投入される全てのＨ_２Ｏ水が電極間を通過する構造になっているので、ロッドの太さや間隔によりロッド間を流れるＨ_２Ｏ水の量が変わるので、前記活性水素の溶存量を最大にするために、Ｈ_２Ｏ水の投入量と流速を微調装置８で制御する。

さらに詳細に述べるならば、容器２及び容器３は、硬質塩化ビニールで作られているが、金属、ガラス、セラミクスあるいはその他の樹脂で作っても良い。但し、ＰＥＴを使うと前記活性水素水により溶解するので使用しないほうが良い。硬質塩化ビニールでは溶解は認められない。鉄の場合には鉄が溶出する。ステンレスの場合は鉄やクロムの溶出が認められる。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

[装置の運転法と溶存水素量の測定]
図1の装置を用いた実施例１では、原水として市水を用い、まず930mリットルのイオン交換樹脂を充てんした軟水器１によりカルシウムやマグネシウムなどのミネラル成分を除去する。本実施例で用いた軟水器１は最大4リットル/分で使用することができる。軟水器１で生成された軟水は電極棒を装着した容器２に導かれ、電極棒部分６を通過し、前記交流電場の印加により前記活性水素水が生成される。得られた前記活性水素水は隣接した容器３に順次貯蔵される。

図３の装置を用いた実施例２では実施例１と同様の課程を経て容器３に前記活性水素水が蓄積されるが、それを電極棒６に再度戻す送水ポンプ７が設置されており、循環させることができる。

活性水素の溶存量は特願2017-081419で示される方法で測定を行った。具体的には、図４に示す電気分解用容器及び電極を用いて、電気分解及び計測を行った。より詳細には、メスシリンダーで秤量した試験液体を60mL用意し、それをプラスチックケースに入れた。電極はおおよそ20mmW×50mmL×3mmtのサイズに成形した銅を陽極、アルミニウムを陰極に用いた。銅陽極の質量を電子天秤で秤量した後電極を固定した蓋を閉めて1Vの電圧を印加し、沈殿物の生成がほとんど見られなくなるまで5時間程度通電を行った。その後銅陽極を取り出し、再度質量を秤量した。この測定では銅陽極と活性な水酸化物イオンとの反応により減少した銅陽極の質量を計測することで活性な水酸化物イオンの量を測定した。ゆえに溶存水素濃度の測定ではなく活性水酸化物イオン濃度の測定を行ったことになるが、活性水素水は活性な水酸化物イオンH₃O₂ ^-（H₂O・OH^-）と水素イオン（H⁺）とが遊離しやすい状態にあるため、この結果から溶存水素量も評価することが可能であり、以下ではこの溶存水素量を評価している。

1. 投入市水量による溶存活性水素量の違い
実施例１では、装置へ投入する市水の流量を変化させ、溶存活性水素量の変化を測定した。電極棒の長さは20cm、数は21本、印加交流電圧は100V、周波数は60Hz、投入流量は１リットル/分、 2リットル/分、 4リットル/分の条件であった。その結果を[表1]に示す。結果としては4リットル/分の条件で最大値0.315mM/リットルが得られており、投入流量が減少するに従い溶存活性水素量が減少している。即ち、流速が遅くて、原水が長時間電極棒６の間に滞在するとき、活性水素溶存量が減るため、適切な流速を決めることが重要である。

このことから電極棒の長さ20cm、ロッドの数21本、印加交流60Hz、電圧100Vでは4リットル/分で電極棒を通過させるのが良い。

2. 市水を循環したときの効果
実施例２では、市水を軟水器２でイオン交換を行った後に電極棒６を通して交流を印加しつつ循環させて溶存活性水素量の変化を測定した。電極棒の長さは10cm、数は21本、印加電圧は60Hz、100V、送水ポンプの流量は4リットル/分であった。その結果を[表2]に示す。循環時間が20分から30分のときで最大値の0.315mM/リットルが得られている。容器３の容量は40リットルであるので循環水が完全に一周するのに10分の時間を要する。すなわち2から3周した状態で溶存水素量が最大になっており、それ以上循環させると溶存水素量は減少している。

このことから電極の長さ10cm、印加周波数60Hz、電圧100Vのとき４リットル/分で20分循環させるのが良く、それより短くても長くても効果が薄れることが分かる。

3. 交流印加電圧による溶存活性水素量の違い
実施例１において、投入市水の流量を4リットル/分に固定し、交流電場の印加電圧を変化させ、溶存活性水素量の変化を測定した。電極の長さは20cmであり、電極棒の数が21本。その結果を[表3]に示す。結果は、60Hz、100Vで最大値が得られている。

まとめ
以上の実施例から前記活性水素水中の溶存活性水素量を最大にするためには、交流電場の印加電圧、電極の長さ、太さ、間隔、数と電極を通過するＨ_２Ｏ水の流速には相関があるので、60Hz、100Vの印加電圧では電極棒の長さ20cm、太さ５mm、間隔9mm、数が21本のとき流量4リットル/分で水を流したとき溶存活性水素量が最大になることが分かった。溶存活性水素量の濃度を変えず、活性水素水の製造量をｎ倍に増やすためには、市水の投入量をおよそｎ倍にし、イオン交換樹脂の量をおよそｎ倍にし、電極棒の長さもしくは数をおよそｎ陪にするか、交流の電圧をおよそｎ倍にするか交流の周波数をおよそｎ倍にすれば良いことが明らかになった。ｎ倍以上でもｎ倍以下でも溶存活性水素量は減少する。

Claims (7)

1. 活性水素水製造方法であって、
   投入するＨ_２Ｏ水を交流電場に通して、電気分解することなく、水を励起させることにより、活性水素の溶存量を増加させる活性水素水製造方法。
2. 前記交流電場が、１Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の交流電場であり、１Ｖ以上２００Ｖ以下の電圧をかけることを特徴とする請求項１に記載の活性水素水製造方法。
3. 前記交流電場をつくる電極が多数の金属棒で出来ていることを特徴とする請求項１または２に記載の活性水素水製造方法。
4. 前記活性水素水中の溶存活性水素量を最大にするために、投入するＨ_２Ｏ水が前記交流電場内に滞在する時間を制限するが、電極の数や長さや太さや間隔に応じて、投入するＨ_２Ｏ水の流量を調整できるようにしたことを特徴とする請求項１，２，３のいずれかに記載の活性水素水製造方法。
5. 前記活性水素水の製造量を最大にするために、制御装置をもちいて、前記交流電場の通電時間を制限することを特徴とする請求項１，２，３，４のいずれかに記載の活性水素水製造方法。
6. 前記活性水素水製造方法による前記活性水素水の製造効率を上げるために、投入するＨ_２Ｏ水を一旦軟水機に通して軟水にした上で前記交流電場を通すことを特徴とする請求項１，２，３，４、５のいずれかに記載の活性水素水製造方法。
7. 活性水素水製造装置であって、
   投入するＨ_２Ｏ水を交流電場に通して、電気分解することなく、水を励起させることにより、活性水素水中の活性水素溶存量を増加させる装置であり、
   前記交流電場が、１Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の交流電場であり、１Ｖ以上２００Ｖ以下の電圧をかけることを特徴とし、
   前記交流電場をつくる電極が多数の金属棒で出来ていることを特徴とし、
   前記活性水素水中の溶存活性水素量を最大にするために、投入するＨ_２Ｏ水が前記交流電場内に滞在する時間を制限するが、電極の数や長さや太さや間隔に応じて、投入するＨ_２Ｏ水の流量を調整する手段を用いたことを特徴とする請求項１，２，３のいずれかに記載の活性水素水製装置であり、
   さらに、前記活性水素水中の溶存活性水素量を最大にするために、制御装置をもちいて、前記交流電場の通電時間を制限することを特徴とする活性水素水製造装置であり、
   前記活性水素水の製造効率を上げるために、投入するＨ_２Ｏ水を一旦軟水機に通して軟水にした上で前記交流電場を通すことを特徴とする活性水素水製造装置。