JP2021030126A - 水素生成ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】繰り返し使用でき、水素の発生を視覚的に認識できるとともに、水素含有飲用液を生成した場合、飲用液の成分構成を変えてしまうことがない水素生成ユニットを提供する。
【解決手段】本発明の水素生成ユニット1は、水100と水100に反応して水素を発生させる水素発生剤22とが収容される水素発生器2と、水素発生器2を収容する容器3とを備えている。そして水素発生器2は、シリコーン樹脂で形成されていることを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の水素生成ユニット1は、水100と水100に反応して水素を発生させる水素発生剤22とが収容される水素発生器2と、水素発生器2を収容する容器3とを備えている。そして水素発生器2は、シリコーン樹脂で形成されていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、水素含有飲用液もしくは吸入用水素を生成する水素生成ユニットに関する。
水素含有飲用液を生成する水素生成ユニットとしては、下記特許文献1が挙げられる。
下記特許文献1には、水に反応して水素を発生させる水素生成ユニットが開示されており、指先等で押圧することをトリガーとして水素ガスを放出する収容体を、液体中に投入することにより水素含有液を生成することが開示されている。
下記特許文献1には、水に反応して水素を発生させる水素生成ユニットが開示されており、指先等で押圧することをトリガーとして水素ガスを放出する収容体を、液体中に投入することにより水素含有液を生成することが開示されている。
しかし、この特許文献1に開示されているものは、指先等で押圧することで、水を収容していた区画室から水を放出させて水素発生体と反応させることで水素を発生させるものであるから、一度限りしか使用できない使い捨てタイプであり、繰り返して使用できない。また、指先等で押圧すると区画室から水を放出させる構成や、水素ガスを排気するために防水透湿性素材として伸延PTFE等のフッ素樹脂を使用する構成であるため、製造が容易といえず高価なものになってしまう。さらに水素は、無色の気体であるため、この特許文献1の水素生成ユニットの場合、視覚的に水素の発生を確認することが難しい。
そしてこのような水素発生剤を用いて水素含有飲用液を得ようとする場合、水素発生剤は、飲用液に水素分子を溶存させる際に、その飲用液の特性まで変化させてしまうことが多い。たとえば、水素発生剤が金属マグネシウムである場合、水素発生の際、以下の式(1)、(2)に従い、飲用液にマグネシウムイオンを溶出させるとともに、そのpHをアルカリ側に傾ける。
Mg+2H2O→Mg(OH)2++H2 ・・・式(1)
Mg(OH)2+→Mg2++2OH− ・・・式(2)
しかしながら、水素発生反応の前後で、自然的または人口的にすでに組成されている飲用液の成分構成を変えてしまうことは飲用液の味を変えることに繋がってしまうため、飲用液の成分構成は変えることのない水素生成ユニットが望まれている。
Mg+2H2O→Mg(OH)2++H2 ・・・式(1)
Mg(OH)2+→Mg2++2OH− ・・・式(2)
しかしながら、水素発生反応の前後で、自然的または人口的にすでに組成されている飲用液の成分構成を変えてしまうことは飲用液の味を変えることに繋がってしまうため、飲用液の成分構成は変えることのない水素生成ユニットが望まれている。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、繰り返し使用でき、水素の発生を視覚的に認識できるとともに、水素含有飲用液を生成した場合、飲用液の成分構成を変えてしまうことがない水素生成ユニットを提供することを目的とする。
本発明に係る水素生成ユニットは、水と前記水に反応して水素を発生させる水素発生剤とが収容される水素発生器と、前記水素発生器を収容する容器とを備え、前記水素発生器は、シリコーン樹脂で形成されていることを特徴とする。
本発明に係る水素生成ユニットによれば、繰り返し使用でき、水素の発生を視覚的に認識できるとともに、水素含有飲用液を生成した場合、飲用液の成分構成を変えてしまうことがないものを生成できる。
本実施形態に係る水素生成ユニット1は、水100と水100に反応して水素を発生させる水素発生剤22とが収容される水素発生器2と、水素発生器2を収容する容器3とを備えたものである。水素発生器2は、シリコーン樹脂で形成されている。
以下、図面を参照しながら説明する。なお、一部の図では、他図に付している詳細な符号の一部を省略している。
以下、図面を参照しながら説明する。なお、一部の図では、他図に付している詳細な符号の一部を省略している。
<第1実施形態>
図1〜図3を参照しながら、第1実施形態にかかる水素生成ユニット1について説明する。上述のとおり、水素生成ユニット1は、水100と水100に反応して水素を発生させる水素発生剤22とが収容される水素発生器2と、水素発生器2を収容する容器3とを備えたものである。第1実施形態に係る水素生成ユニット1は、持ち運び可能なボトルタイプの水素生成ユニット1を示している。
図1〜図3を参照しながら、第1実施形態にかかる水素生成ユニット1について説明する。上述のとおり、水素生成ユニット1は、水100と水100に反応して水素を発生させる水素発生剤22とが収容される水素発生器2と、水素発生器2を収容する容器3とを備えたものである。第1実施形態に係る水素生成ユニット1は、持ち運び可能なボトルタイプの水素生成ユニット1を示している。
<水素発生器>
水素発生器2は、容器3内に収容され、水100と水素発生剤22を収容する本体部21と、本体部21を密閉する蓋部20とを有する。本体部21の上方には開口部21aが形成され、その開口部21aは、図2(a)に示すように着脱自在な蓋部20で密閉されている。開口部21aは、水素発生剤22や水100を投入しやすい大きさに設けられている。水素発生器2は、水素含有の飲用液を生成する場合、その飲用液に水素発生剤22が接触して反応しないように隔離するとともに、水素発生器2内で発生した水素ガスを、本体部21を構成するシリコーン樹脂を介して飲用液に送り届ける構成とされる。よって、本体部21は、シリコーン樹脂で構成され、水100と水素発生剤22との接触反応により発生した水素ガスを透過放出するとともに、水100を実質的に流出させない、飲用液側へ流入させないようにしている。また本体部21によって、水素発生剤22が飲用液と完全に非接触にすることができる。よって、容器3で水素含有飲用液を生成する際、飲用液の特性を変えることがなく、任意の飲料の香味を変化させることなく、簡単に高濃度水素飲料を得ることができる。ここで、高濃度水素含有飲用液とは、溶液の溶存水素濃度が0.1ppm以上、好ましくは1.0ppm以上である水素含有飲用液を含む。また過飽和水素含有飲用液とは、常温常圧における溶解度以上の溶存水素濃度であることを含み、1.6ppm以上、3.0ppm以上の高濃度水素含有飲用液を含む。
水素発生器2は、容器3内に収容され、水100と水素発生剤22を収容する本体部21と、本体部21を密閉する蓋部20とを有する。本体部21の上方には開口部21aが形成され、その開口部21aは、図2(a)に示すように着脱自在な蓋部20で密閉されている。開口部21aは、水素発生剤22や水100を投入しやすい大きさに設けられている。水素発生器2は、水素含有の飲用液を生成する場合、その飲用液に水素発生剤22が接触して反応しないように隔離するとともに、水素発生器2内で発生した水素ガスを、本体部21を構成するシリコーン樹脂を介して飲用液に送り届ける構成とされる。よって、本体部21は、シリコーン樹脂で構成され、水100と水素発生剤22との接触反応により発生した水素ガスを透過放出するとともに、水100を実質的に流出させない、飲用液側へ流入させないようにしている。また本体部21によって、水素発生剤22が飲用液と完全に非接触にすることができる。よって、容器3で水素含有飲用液を生成する際、飲用液の特性を変えることがなく、任意の飲料の香味を変化させることなく、簡単に高濃度水素飲料を得ることができる。ここで、高濃度水素含有飲用液とは、溶液の溶存水素濃度が0.1ppm以上、好ましくは1.0ppm以上である水素含有飲用液を含む。また過飽和水素含有飲用液とは、常温常圧における溶解度以上の溶存水素濃度であることを含み、1.6ppm以上、3.0ppm以上の高濃度水素含有飲用液を含む。
本体部21を構成するシリコーン樹脂は、水素発生器2の内部と外部を隔てるとともに、水100と水素発生剤22との反応により水素ガスの発生によるガス圧によって風船状に大きく膨張する(図2(b)参照)。そして、本体部21を水素ガスが透過することで本体部21外部に排気する一方、排気後には自然的に収縮する(図2(a)参照)。
このように、無色無臭で視覚的に水素ガス発生を確認しにくい水素の発生状態が本体部21の膨張によって容易に視認することができる。すなわち、水素ガスの発生を受けて本体部21が風船状に大きく膨張していれば、水素発生中と認識することができ、水素の実在を確認することが出来る。このとき、水素発生器2に導入される水素発生剤22の量を適切にすることで、シリコーン樹脂の持つ膨張係数の限界を超えて破裂する心配はないものにできる。ここで、本体部21に用いるシリコーン樹脂は、例えばシリコーンゴム(ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム)の薄膜が好ましく、食品衛生法85号適合のシリコーンゴムが特に望ましい。また本体部21の全体をシリコーン樹脂としてもよいし、一部の膨張しやすい部位のみシリコーン樹脂としてもよい。
このように、無色無臭で視覚的に水素ガス発生を確認しにくい水素の発生状態が本体部21の膨張によって容易に視認することができる。すなわち、水素ガスの発生を受けて本体部21が風船状に大きく膨張していれば、水素発生中と認識することができ、水素の実在を確認することが出来る。このとき、水素発生器2に導入される水素発生剤22の量を適切にすることで、シリコーン樹脂の持つ膨張係数の限界を超えて破裂する心配はないものにできる。ここで、本体部21に用いるシリコーン樹脂は、例えばシリコーンゴム(ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム)の薄膜が好ましく、食品衛生法85号適合のシリコーンゴムが特に望ましい。また本体部21の全体をシリコーン樹脂としてもよいし、一部の膨張しやすい部位のみシリコーン樹脂としてもよい。
水素発生剤22としては、水100と反応して水素が発生するものであればよく、水素よりイオン化傾向の高い金属、または水素化金属を含む水素化化合物などがよい。具体的には、水との反応性の良さを考慮し、金属カルシウム、水素化カルシウム、金属マグネシウム、水素化マグネシウムなどは好適に用いられる。また反応生成物の安全性などを考慮すれば、金属マグネシウムとクエン酸で構成された生成物(特許第6162268号)は特に好適に用いられる。また水素発生剤22として用いる金属マグネシウムなどの粒径は特に限定されない。
また水素発生剤22は、上述の他、金属イオン封鎖剤やpH調整剤など水素発生反応を促進する剤を含んでもよい。こうした金属イオン封鎖剤は、水に全くあるいはほとんど溶解せず、本体部21内において金属イオンを吸着する性質を有する物質を生成する物質を含む。陽イオン交換樹脂など、不溶性または難溶性の金属イオン封鎖剤は好適に用いられる。なかでも、金属イオンの吸着とともに、水素イオン(H+)を放出する、スルホン酸基を交換基とする酸性陽イオン交換樹脂またはカルボン酸基を交換基とする酸性陽イオン交換樹脂を含む、水素イオン型陽イオン交換樹脂は、pH調整剤としての機能も兼ねるため好ましい。pH調整剤としては、クエン酸、アジピン酸、リンゴ酸、酢酸、コハク酸、グルコン酸、乳酸、リン酸、塩酸、硫酸など水素イオン(H+)を供給することで水酸化物イオン(OH−)を抑制(中和または生成防止)する性質を有する物質、及び加水分解を受け不溶性の水酸化物を形成することで水酸化物イオンを除去する物質を含む。マグネシウムイオンを含む鉱石など、加水分解を受け不溶性の水酸化物を形成するpH調整剤は好適に用いられる。
水素発生器2の本体部21に投入される発生用の水100には、水道水、浄水、イオン交換水、精製水、純水、不純物が除去された水などが含まれるが、これに限るものではなく、後記する飲用液自体を発生用水として用いることもできる。水100に含まれる成分、硬度、液性の如何にかかわらず、水を含んでいる液体やゲル体であればよく、本実施形態では総じてこれらを水100とよぶ。
水素発生剤22の使用量の目安としては、以下のように考えることができる。例えば水素発生剤22として金属マグネシウムを用いる場合、1モルの水素(H2)は2グラムで、体積は22.4リットルになる(22.4リットルの中にアボガドロ数の約6x(10の23乗)個の水素分子が存在する)。水素の原子数は、水素ガスはH2であるので、水素ガス(H2)1mol中の水素原子(H)数は2molであるから、2(mol)×6.0×10~23=1.2×10~24(個)。因みにマグネシウムの反応式は、Mg+2HCl→MgCl2+H2であるので、金属マグネシウムとクエン酸で構成された生成物(特許第6162268)1000mgから発生する水素の体積は1g÷24=0.0417mol→水素ガス0.083mol生成×発生する水素体積1.85リットルとなる。
水素発生剤22の使用量の目安としては、以下のように考えることができる。例えば水素発生剤22として金属マグネシウムを用いる場合、1モルの水素(H2)は2グラムで、体積は22.4リットルになる(22.4リットルの中にアボガドロ数の約6x(10の23乗)個の水素分子が存在する)。水素の原子数は、水素ガスはH2であるので、水素ガス(H2)1mol中の水素原子(H)数は2molであるから、2(mol)×6.0×10~23=1.2×10~24(個)。因みにマグネシウムの反応式は、Mg+2HCl→MgCl2+H2であるので、金属マグネシウムとクエン酸で構成された生成物(特許第6162268)1000mgから発生する水素の体積は1g÷24=0.0417mol→水素ガス0.083mol生成×発生する水素体積1.85リットルとなる。
ここで上述のとおり、本体部21をシリコーン樹脂で構成するが、汎用シリコーン樹脂の伸び率は640%であり、このとき本体部21の容積を例えば10mlとして設計すると、上述の試算による水素ガスの体積は1.85リットルであり、シリコーン樹脂の伸び率から導けば30%程度の膨張であり、破裂などの安全性には問題はないと考えられる。
本体部21の材質として、シリコーン樹脂のうちシリコーンゴムは、以下の表1に示すように気体透過性が非常に高い値である。またこのシリコーンゴムは気体透過性が高いだけでなく、酸素透過率に対して窒素の透過率は約1/2、二酸化炭素は約5倍、水蒸気は60倍の値を示す。
<考察>
シリコーンゴムは、分子量の結合が大きく極めて微細な多孔質であり、同膜を介して液体側へ移行した水素が形成する気泡は極めて細かく、これによっても液体中への高濃度の水素溶存を期待することができる。更に付言すれば、シリコーンゴムは機械的な逆止弁構造に比べ、例えば水蒸気状態の微小水分子や水素のようなガス状分子を選択的に通過させるので、通過した水素ガス粒子は極めて微小で多数に及び、飲用液への溶解がはるかに容易する作用がある。よって、撹拌せずとも、高濃度の水素ガス溶存を期待できるのである。またシリコーンゴムの微細な孔から透過させて容器3に投入された飲用液に水素を添加させる場合、水素分子を飲用液に溶解させることは、振盪などの二次的な操作をしなくとも高い溶存が期待できる。
シリコーンゴムは、分子量の結合が大きく極めて微細な多孔質であり、同膜を介して液体側へ移行した水素が形成する気泡は極めて細かく、これによっても液体中への高濃度の水素溶存を期待することができる。更に付言すれば、シリコーンゴムは機械的な逆止弁構造に比べ、例えば水蒸気状態の微小水分子や水素のようなガス状分子を選択的に通過させるので、通過した水素ガス粒子は極めて微小で多数に及び、飲用液への溶解がはるかに容易する作用がある。よって、撹拌せずとも、高濃度の水素ガス溶存を期待できるのである。またシリコーンゴムの微細な孔から透過させて容器3に投入された飲用液に水素を添加させる場合、水素分子を飲用液に溶解させることは、振盪などの二次的な操作をしなくとも高い溶存が期待できる。
本発明者による試験によれば、水素発生剤として金属マグネシウムとクエン酸で構成された生成物(特許第6162268号)を、本体部21に収容することなく容器3内の飲用液中に設置した場合、10分経過後の飲用液の溶存水素濃度は約1.14ppmまで高まる。しかし、水素発生剤22として同量の金属マグネシウム金属マグネシウムとクエン酸で構成された生成物(特許第6162268)を、本体部21に収容して容器3内の飲用液中に設置した場合、10分経過後の飲用液の溶存水素濃度は0.64ppmにしかならない反面、その後時間経過とともに溶存水素濃度は約2.04ppmまで上昇することがわかった(約3.2倍)。またこのときのシリコーンゴムの厚みは0.2mm〜2.0mm、好ましくは0.5mm〜1.0mmである。2.0mmより厚みが大の場合は、厚みがありすぎて膨張し難くなり視認性が悪くなる。また透過性も低下する傾向となる。また0.2mmよりも厚みが小の場合は、シリコーンゴムが薄状すぎて加工し難く、また破れてしまうなど、取扱性も悪い傾向となる。
以上より、本体部21としてシリコーンゴムを用いれば、水素ガスが透過することで水素分子が飲用液に溶解されやすく、溶存しやすいといえ、本体部21に適した材料といえる。
以上より、本体部21としてシリコーンゴムを用いれば、水素ガスが透過することで水素分子が飲用液に溶解されやすく、溶存しやすいといえ、本体部21に適した材料といえる。
<容器>
本実施形態に係る容器3は、上述のとおりボトルタイプとされるとともに、複数の部位で構成されている。容器3は、容器3の底側に構成され水素発生器2が収容される収容部30と、上下方向に伸縮自在に構成された伸縮部31と、吸飲吸入用の経口部32aを有したキャップ32とを有し、全体として有底円筒状をなす。容器3としては、密閉性に優れたものが望ましいが、水素発生器2で水素を発生させてから時間を置かずに吸飲、吸入するのであれば、キャップ付きペットボトルやアルミボトルなど蓋付き容器であれば問題なく、完全な密閉性を求めるものではない。
本実施形態に係る容器3は、上述のとおりボトルタイプとされるとともに、複数の部位で構成されている。容器3は、容器3の底側に構成され水素発生器2が収容される収容部30と、上下方向に伸縮自在に構成された伸縮部31と、吸飲吸入用の経口部32aを有したキャップ32とを有し、全体として有底円筒状をなす。容器3としては、密閉性に優れたものが望ましいが、水素発生器2で水素を発生させてから時間を置かずに吸飲、吸入するのであれば、キャップ付きペットボトルやアルミボトルなど蓋付き容器であれば問題なく、完全な密閉性を求めるものではない。
収容部30と伸縮部31との間には、容器3を2つの空間に区画する区画部4を構成する部材が設けられている。図1(c)は区画部4の平面図を示す。区画部4は、中空の円輪部40と、容器3を飲用液で満たした場合に浮き上がろうとする水素発生器2の浮上を防止するように十字に配された押え部41とを有し、側面視においては薄板状をなす。この区画部4は、容器3を水素吸入器として使用する際も、水素発生器2が底側に留まるようにストッパー機能を発揮する。
収容部30と伸縮部31とは分離自在とされ、水素発生器2を収容するときは、収容部30を容器3から取り外して収容することができ、清掃もしやすい構成となっている。キャップ32も伸縮部31から取り外せる構成となっており、閉塞時には密閉できるよう内面にはシール部を設けてもよい。キャップ32は、筒状の経口部33を有し、この経口部33は飲用液を飲むとき、水素を吸入するときには起こして使用できるように一方側を起点に図1(b)に示すように起立状態、あるいは図1(a)に示すように収納状態に移動させることができる。経口部33は、開口した吸い口部33aと、収容状態を維持するため、キャップ32側の凹部(不図示)と嵌合する凸部33bと、経口部33を起立状態に起こす際の片状のつまみ部33cとを有する。
容器3は、水素含有飲用液を生成するボトルとして使用することも、水素吸入器として使用できるよう構成されている。水素含有飲用液を生成したいときは、容器3のキャップ32を開けて好みの飲用液を注げばよい。また容器3を水素吸入器として使用する場合は、収容部30に水素発生器2を水素が発生する状態で収容しキャップ32で密閉すれば、吸い口部33aから吸入することができる。このとき、伸縮部31は図3(a)に示すように縮めておけば、コンパクトな容器3とすることができる。飲用液を投入する場合も図3(a)の状態で使用してもよいが、図3(b)に示すように伸縮部31を伸ばして使用すれば、水素生成空間11を十分に確保した状態で水素含有飲用液を生成することができる。
容器3で水素含有飲用液を生成する際には、水素を溶存させられる水または水溶液など生体に飲用される液体を用いることができる。具体的に飲用液は、水道水のほか、ミネラル水、茶やコーヒー、炭酸飲料、果汁ジュース、アルコール飲料などを用いることができる。本実施形態によって生成される水素含有飲用液は、高濃度のものを生成可能であるので、その作用は主として酸化ストレスの抑制であるがこれに限るものではない。
容器3の材質として好ましいのは水素透過性が低い容器であるが、伸縮性など代替性が他にない素材を用いる場合には透過性を防止する剤を塗布もしくは接着させて用いても良い。例えば高いガスバリア機能を持つクレーストやEVOH、PVA、アルミなどを塗布または蒸着させて用いることが出来る。具体的には低ガス透過性の高分子材料であるポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂などの樹脂製やオレフィン系合成ゴム、フッ素系合成ゴム、ジエン系合成ゴム、ビニル系合成ゴムなどであるが、さらに具体的にはポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、エポキシ樹脂(EP)、ポリエチレンテレフタレート(PETG)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリクロロトリクロロエチレン(PCTFE)、フェノール樹脂(PF)、ポリアセタール(POM)などの材料が望ましい。
<溶存水素濃度・評価試験>
本実施形態に係る水素生成ユニット1の溶存水素濃度の測定試験を行った。溶存水素濃度値を計測するのに用いた計器類は、タカオカ化成工業株式会社製酸化還元電位方式溶存水素計THD-100である。本機はサンプル(15ml)に水素濃度測定用補助剤 (RDH-20)を添加した後サンプルに電極を浸漬し5分間測定をする。補助剤により共存成分(pH・溶存酸素)の影響を取り除き、水素量のみに依存する酸化還元電位の変化を検出し、溶存水素濃度を精度高く計測した。
本実施形態に係る水素生成ユニット1の溶存水素濃度の測定試験を行った。溶存水素濃度値を計測するのに用いた計器類は、タカオカ化成工業株式会社製酸化還元電位方式溶存水素計THD-100である。本機はサンプル(15ml)に水素濃度測定用補助剤 (RDH-20)を添加した後サンプルに電極を浸漬し5分間測定をする。補助剤により共存成分(pH・溶存酸素)の影響を取り除き、水素量のみに依存する酸化還元電位の変化を検出し、溶存水素濃度を精度高く計測した。
<実施例1>
まず水素発生剤22として、本体部21に金属マグネシウムとクエン酸で構成された生成物(特許第6162268号)1グラムを水素発生器2に収容する。水素発生器2のなかに水素発生剤22が湿る程度の量の水100を垂らし、蓋部20で本体部21を閉塞状態にする。次に、容器3の収容部30に水素発生器2を設置した後、容器3に水道浄水を約450cc充填する。容器3は、満水で500cc充填できるPET製の容器(蓋部はPP製)を用いた。水素発生器2の本体部21はシリコーンゴム製、蓋部20はPP製のものを用いた。
<実施例2>
実施例1と同様の水素発生剤22、同様の水道浄水を用い、容器3として市販されているペットボトル(満水充填で約530cc)で行った。水素発生剤22は1グラム、水道浄水を約500cc充填した。水素発生器2の本体部21はシリコーンゴム製のものを用いた。
まず水素発生剤22として、本体部21に金属マグネシウムとクエン酸で構成された生成物(特許第6162268号)1グラムを水素発生器2に収容する。水素発生器2のなかに水素発生剤22が湿る程度の量の水100を垂らし、蓋部20で本体部21を閉塞状態にする。次に、容器3の収容部30に水素発生器2を設置した後、容器3に水道浄水を約450cc充填する。容器3は、満水で500cc充填できるPET製の容器(蓋部はPP製)を用いた。水素発生器2の本体部21はシリコーンゴム製、蓋部20はPP製のものを用いた。
<実施例2>
実施例1と同様の水素発生剤22、同様の水道浄水を用い、容器3として市販されているペットボトル(満水充填で約530cc)で行った。水素発生剤22は1グラム、水道浄水を約500cc充填した。水素発生器2の本体部21はシリコーンゴム製のものを用いた。
<測定条件>
実施例1、実施例2ともに、水道浄水を充填後、キャップを締め、その後、10分間・30分間・60分間・3時間放置した後、容器3の中腹部を利手に保持し、手首を半円の弧を描くように上下に動かし、2往復/秒のペースで5往復することで上下不均一な溶存状態を解消した。振盪後の、内容液15mlを採取して溶存水素濃度を測定した。
実施例1、実施例2ともに、水道浄水を充填後、キャップを締め、その後、10分間・30分間・60分間・3時間放置した後、容器3の中腹部を利手に保持し、手首を半円の弧を描くように上下に動かし、2往復/秒のペースで5往復することで上下不均一な溶存状態を解消した。振盪後の、内容液15mlを採取して溶存水素濃度を測定した。
<考察>
水素含有液を質量分析装置に供して溶存夾雑物の確認を行ったが、同水素含有液中には、水素発生剤22に由来するマグネシウムの水酸化物やクエン酸水和物の溶出は検出されなかった。この評価試験からも、水素発生器2の本体部21にシリコーンゴムを使用することで、安全かつ簡便に、高濃度の水素ガスを含有した水素含有液を生成させることができることがわかった。
水素含有液を質量分析装置に供して溶存夾雑物の確認を行ったが、同水素含有液中には、水素発生剤22に由来するマグネシウムの水酸化物やクエン酸水和物の溶出は検出されなかった。この評価試験からも、水素発生器2の本体部21にシリコーンゴムを使用することで、安全かつ簡便に、高濃度の水素ガスを含有した水素含有液を生成させることができることがわかった。
<水素生成ユニット>
本実施形態の水素生成ユニット1によれば、容器3に飲用液を注いで水素発生器2を水素発生状態で収容するだけで、水素含有飲用液を容易に生成することができる。また水素生成ユニット1は、飲用液を用いなければ水素発生器2からの浸透を通じて容器3内の気中に放出された水素ガスを簡便に吸気することができる吸入器として使用することができる。理論上、水素含有飲用液を飲用した場合消化器系から吸収される水素量は1.0ppmの水1Lあたり12mlの量になるが、水素ガスを吸入する場合1分間に60ml程度の量を肺から吸収できる。吸収量はガス吸引が優位となるが毎日こまめに水分摂取する際に水素含有飲用液を摂るのは健康管理上好ましいといえる。
本実施形態の水素生成ユニット1によれば、容器3に飲用液を注いで水素発生器2を水素発生状態で収容するだけで、水素含有飲用液を容易に生成することができる。また水素生成ユニット1は、飲用液を用いなければ水素発生器2からの浸透を通じて容器3内の気中に放出された水素ガスを簡便に吸気することができる吸入器として使用することができる。理論上、水素含有飲用液を飲用した場合消化器系から吸収される水素量は1.0ppmの水1Lあたり12mlの量になるが、水素ガスを吸入する場合1分間に60ml程度の量を肺から吸収できる。吸収量はガス吸引が優位となるが毎日こまめに水分摂取する際に水素含有飲用液を摂るのは健康管理上好ましいといえる。
また本実施形態で用いる水素発生器2は水素発生剤22を投入し少量の水を加えれば何度でも繰り返し使用でき、シリコーン樹脂製の本体部21が膨張することで水素状態を容易に視認することができる。
さらに水素生成ユニット1で水素含有飲用液を生成した場合、水素発生器2に収容される水素発生剤22と飲用液とが接触しない構成であるので、例えば飲用液にマグネシウムイオンを溶出させるおそれがなく、飲用液の成分構成を変えてしまうことがない。よって、好みの飲用液を水素含有の飲用液にすることができる。
さらに水素生成ユニット1で水素含有飲用液を生成した場合、水素発生器2に収容される水素発生剤22と飲用液とが接触しない構成であるので、例えば飲用液にマグネシウムイオンを溶出させるおそれがなく、飲用液の成分構成を変えてしまうことがない。よって、好みの飲用液を水素含有の飲用液にすることができる。
本実施形態の水素生成ユニット1は、水素発生器2を容器3に設置してから、10分経過した後、好ましくは20分経過した後、より好ましくは30分経過した後、さらに好ましくは60分経過した後飲水、もしくは吸気することが望ましい。
また容器3の内圧が大気圧以上の状態にあることは、1.6ppm以上の過飽和水素含有飲用液など、より高濃度の水素含有飲用液を得るためには好ましいことである。水素分子の飲用液への溶解度は、発生する水素分子が容器3に負荷する内圧の上昇に伴い上昇し、ヘンリーの法則に従い時間の経過とともにやがて、常温・常圧下における溶解度を超える。容器3を一定時間放置すれば、発生した水素ガスにより容器3を内側から加圧が上がり、水素分子の水素含有飲用液への溶解をさらに促進することができる。水素と水との間ではヘンリーの法則がよく当てはまり温度0℃、1013hPa(1気圧)で、水1mlに0.022mlの水素が溶ける。したがって、水1Lあたり22mlの水素が溶け得ることになる。
また容器3の内圧が大気圧以上の状態にあることは、1.6ppm以上の過飽和水素含有飲用液など、より高濃度の水素含有飲用液を得るためには好ましいことである。水素分子の飲用液への溶解度は、発生する水素分子が容器3に負荷する内圧の上昇に伴い上昇し、ヘンリーの法則に従い時間の経過とともにやがて、常温・常圧下における溶解度を超える。容器3を一定時間放置すれば、発生した水素ガスにより容器3を内側から加圧が上がり、水素分子の水素含有飲用液への溶解をさらに促進することができる。水素と水との間ではヘンリーの法則がよく当てはまり温度0℃、1013hPa(1気圧)で、水1mlに0.022mlの水素が溶ける。したがって、水1Lあたり22mlの水素が溶け得ることになる。
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、容器3のサイズとは無関係に、所望の濃度で水素を発生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)の容器3よりも大きな容積で任意的に水素を添加したての飲料をその場で飲むことができるし、持続的に水素ガスが透過排気されるため、従来の時間が経つと水素が抜けるといった不満は解消できる。
<第2実施形態>
図4には、第2実施形態に係る水素生成ユニット1を示す。第1実施形態と共通する箇所には同じ符号を付し、共通する点の説明は省略する。
第2実施形態に係る水素生成ユニット1の容器3は、伸縮部31、区画部4を備えていない例であり、ポケットサイズのものである。第2実施形態においても、収容部30に水素発生器2を収容する点は第1実施形態と同様であり、飲用液を投入すれば、吸い口部33aから水素含有飲用液を摂取できる。またもちろん飲用液を投入せず、収容部30に水素ガスを充満させれば、吸入器として使用できる。
本体部21はシリコーン樹脂で形成され、収容部30には、水素発生器2の膨張状態が視認できるように窓部34が設けられている。
なお、窓部34の形成位置、形状は図例に限定されず、本体部21の外形上の変化が視認できればよいので、窓部34でなく収容部30を透明な素材で形成するようにしてもよい。
図4には、第2実施形態に係る水素生成ユニット1を示す。第1実施形態と共通する箇所には同じ符号を付し、共通する点の説明は省略する。
第2実施形態に係る水素生成ユニット1の容器3は、伸縮部31、区画部4を備えていない例であり、ポケットサイズのものである。第2実施形態においても、収容部30に水素発生器2を収容する点は第1実施形態と同様であり、飲用液を投入すれば、吸い口部33aから水素含有飲用液を摂取できる。またもちろん飲用液を投入せず、収容部30に水素ガスを充満させれば、吸入器として使用できる。
本体部21はシリコーン樹脂で形成され、収容部30には、水素発生器2の膨張状態が視認できるように窓部34が設けられている。
なお、窓部34の形成位置、形状は図例に限定されず、本体部21の外形上の変化が視認できればよいので、窓部34でなく収容部30を透明な素材で形成するようにしてもよい。
以上、水素生成ユニット1としては、第1実施形態にボトルタイプのもの、第2実施形態に携帯タイプのものを示したが、これに限定されるものではない。また第1実施形態の収容部30には、第2実施形態で示すような窓部34を設けていないが、設けるようにしてもよいことは言うまでもなく、本体部21の外形上の変化が視認できるように透明な素材で形成するようにしてもよい。また水素生成ユニット1を業務用に適用する場合は、テーブル等に載置して使用可能とした装置タイプとしてもよいし、大型化してもよい。また水素生成ユニット1で生成された水素含有飲用液を製氷機に注ぎ水素含有氷としてよい。このようにして作った水素含有氷を好みの飲み物に入れれば、即席で冷えた水素含有飲用液とすることができる。
1 水素生成ユニット
2 水素発生器
20 蓋部
21 本体部
3 容器
4 区画部
2 水素発生器
20 蓋部
21 本体部
3 容器
4 区画部
Claims (4)
- 水と前記水に反応して水素を発生させる水素発生剤とが収容される水素発生器と、
前記水素発生器を収容する容器とを備え、
前記水素発生器は、シリコーン樹脂で形成されていることを特徴とする水素生成ユニット。 - 請求項1において、
前記水素発生剤は、水素よりイオン化傾向の高い金属または水素化金属であることを特徴とする水素生成ユニット。 - 請求項1または請求項2において、
前記容器内には、前記水素発生器が底側に収容されるように区画する区画部を備えていることを特徴とする水素生成ユニット。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項において、
前記水素発生器は、前記水と前記水素発生剤を収容する本体部と、前記本体部を密閉し前記本体部に着脱自在な蓋部とを有し、
前記本体部全体がシリコーンゴムで形成されていることを特徴とする水素生成ユニット。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019150813A JP2021030126A (ja) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 水素生成ユニット |
PCT/JP2019/046547 WO2021033343A1 (ja) | 2019-08-21 | 2019-11-28 | 水素生成ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019150813A JP2021030126A (ja) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 水素生成ユニット |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021030126A true JP2021030126A (ja) | 2021-03-01 |
Family
ID=74660786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019150813A Pending JP2021030126A (ja) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 水素生成ユニット |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021030126A (ja) |
WO (1) | WO2021033343A1 (ja) |
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JP2004243151A (ja) * | 2003-02-10 | 2004-09-02 | Yoshiro Tanaka | 水素溶存水製造具 |
US20140247689A1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-09-04 | Centaqua Inc. | Method and Apparatus to Produce Hydrogen-Rich Materials |
JP6330156B2 (ja) * | 2013-07-26 | 2018-05-30 | 隆 竹原 | 水素生成器、及び、水素生成容器 |
JP3205363U (ja) * | 2016-05-10 | 2016-07-21 | 株式会社ヤクシ | 水素水生成器および水素水生成カートリッジ |
JP6340704B2 (ja) * | 2016-09-14 | 2018-06-13 | 株式会社光未来 | 水素ガスの密封袋、及び水素ガスの溶解方法 |
-
2019
- 2019-08-21 JP JP2019150813A patent/JP2021030126A/ja active Pending
- 2019-11-28 WO PCT/JP2019/046547 patent/WO2021033343A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021033343A1 (ja) | 2021-02-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20191122 |
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A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20191122 |