JP3184538U

JP3184538U - 簡易水素ガス発生装置

Info

Publication number: JP3184538U
Application number: JP2013002057U
Authority: JP
Inventors: 嘉男田村; 伸彦武田; 大田村
Original assignee: 株式会社パル・コーポレーション
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2019-07-06

Abstract

【課題】持ち運びに便利で、極めて容易に水素ガスを発生させ、かつ当該水素ガスの発生量及び発生時間を調整でき、抗酸化剤としての水素ガスの吸引、水素ガス浴等を安全にかつ容易に実現できる簡易水素ガス発生装置を提供する。
【解決手段】金属又は合金粉末にソーダ石灰粉末、酸化カルシウム粉末、水酸化カルシウム粉末の１つ又は複数を加えた水素ガス発生組成物を、透水性の袋に収納し、これを水中固定具３に入れ、この水中固定具３を容器４の底部に固定し、この容器４内に水を入れると、上記組成物と水との反応で水素ガスを前記水中に発生させる構成。
【選択図】図３

Description

この考案は、抗酸化剤としての水素ガスを安全かつ簡便に発生させる装置に関するものである。

一般的に活性酸素種又はフリーラジカルと呼ばれる反応性分子の存在が、老化、がん、アテローム性動脈硬化症、心筋梗塞、発作、ウイルス感染、肺の異常、腸の病気及び神経退行疾患を含む多くの人間の健康上の異常の原因の一つとなっており、老化と健康の悪化につながることが現在では広く認められている。これらの分子は、生理的な反応での通常の副産物であり、酸素の代謝、例えば、細胞呼吸、あるいは免疫系機能及び代謝に不可欠な非常に多くの酵素反応によって生産される。

最も一般的な活性酸素種の中にはスーパーオキシドラジカル、ヒドロキシルラジカル、一重項酸素、過酸化水素があげられ、広義の意味では、一酸化窒素、ペルオキシナイトライト、及びアルコキシルラジカルや脂質ペルオキシルラジカル等の脂質ラジカルが含まれる。スーパーオキシド、ヒドロキシルラジカル、一酸化窒素、脂質ペルオキシルラジカル、アルコキシルラジカルなどの脂質ラジカルなどはフリーラジカル分子種である。

フリーラジカル分子は生命有機体に対して核酸、タンパク質、脂質などのすべての生物分子の構造的損傷の原因となる酸化毒性を持っている。この分子の損傷は酵素反応の異常、脂質膜の変性といった細胞の異常を誘起し、細胞を傷つける。このように、フリーラジカル分子は酸化力が強く、この酸化力による傷害は一般的に酸化ストレスと呼ばれている。このような酸化ストレスの蓄積により個体レベルでは神経学的障害、内分泌不安定、アレルギーの増加、血管内皮破壊等の原因となることがある。酸化ストレスは、細胞における過剰な活性酸素種又はフリーラジカルの持つ強力な酸化能によって引き起こされる。

酸化ストレス等の有毒な影響から防護するには、抗酸化剤とよばれるものがある。生体内におけるフリーラジカル分子及びそれらと関連した副産物は、酸化防止剤によって中和され、害の少ない生産物に変換される場合がある。このような酸化防止剤は酵素、必須栄養素、非常に多くの内生物質又は食品化合物であることもある。従って、人間の生体内にはフリーラジカル分子に対するいくつかの天然の抑制物が保持されている。

しかしながら、生体内にフリーラジカル抑制物があるにも関わらず、個体は現実には、フリーラジカルによって多くの障害を受けている。従って、フリーラジカル分子による酸化防止のための栄養的補充を含む作用が人において老化の進行を遅らせ、健康増進、疾病の予防に役立つことが明らかである。

このようにフリーラジカル分子は酸化力が強く、生体に対して酸化ストレスを与えることが知られており、従来から酸化ストレスの防止にはポリフェノール類、ビタミン類などが有効であるとされている。しかし、ビタミンＣは水溶性であり、ビタミンＥは脂溶性であることから両者とも細胞の内部まで容易に到達することができない。従って、細胞の内外に広く浸透することができる抗酸化物質が求められているのが現状である。

また、フリーラジカルは有害であるだけでなく、生体に必要不可欠な役割を果たしており、例えば、侵入した細胞の殺傷作用、免疫機能、癌に対する防御機能、血管の新生、神経伝達などがある。それらは、スーパーオキシド、過酸化水素、一酸化窒素によるものである。従って、ヒドロキシルラジカル、ベルオキシナイトライト、脂質ペルオキシルラジカルといった反応性が高く、細胞障害性の高いフリーラジカル種等のみを選択的に除去できる物質を見出すことができれば、酸化ストレスの防御に安全に用いることができる。

上述のように、従来からフリーラジカルや活性酸素を消去するための薬剤として抗酸化ビタミンをはじめとする抗酸化物質が健康増進に利用されているが、これらの薬剤は必ずしも細胞の内部まで容易に到達することができるわけではない。また、還元性水を飲用する場合、その水は還元性が維持されたまま細胞の内外へ広く浸透できない恐れがあり、生体の構造と成分は複雑で、均一ではないので、容易にその作用効果を予測することはできない。

この様な中、気体状態の水素分子が、細胞障害性の高い活性酸素種であるヒドロキシルラジカルを選択的に還元して細胞を有効に保護し、一方、生理学的に重要な役割をもつ他の活性酸素種とは反応しないことが明らかになった。

そこで、水素ガスの発生装置が開発されている。水素ガスの発生方法としては、水を電気分解する方法、金属と酸を反応させる方法、水素化金属に水を反応させる方法、メチルアルコール又は天然ガスを水蒸気で改質する方法、水素吸蔵合金、活性炭、カーボンナノチューブ、リチウムー窒素系材料等の水素貯蔵材料から水素を放出させる方法等、各種の方法が知られている。しかしながら、これらの方法は、水素を発生させるために大量のエネルギーを必要とすることや、使用原料に対する水素発生量が少ないこと、大規模な設備を必要とすること等の欠点がある。また、金属とアルカリ水溶液との反応により水素ガスを発生させる水素ガス発生装置としては、特許文献１、特許文献２及び特許文献３のものがある。

特開２００４−２１０５９１号公報特開２００５−２０６４５９号公報特開２００７−３２０７９２号公報

しかしながら、これらの特許文献１〜３のものは、いずれも反応容器内にアルカリ水溶液及び金属を投入して混合した状態で前記反応容器を密閉し、アルカリ水溶液と金属とが化学反応により水素ガスを発生させるもので、反応容器は高圧に耐えるものでなければならず、持ち運びにも不便である。
また、一方、水素ガスはその濃度によっては容易に爆発する恐れがあり、取り扱いには極めて注意を要する。

この考案はこのような従来技術を考慮したものであって、持ち運びに便利で、極めて容易に水素ガスを発生させ、かつ当該水素ガスの発生量および時間を調整でき、抗酸化剤としての水素ガスの吸引、水素ガス浴等を安全にかつ容易に実現できる簡易式水素ガス発生装置を提供することを目的としたものである。

そこで、請求項１の考案は、金属又は合金粉末にソーダ石灰粉末、酸化カルシウム粉末、水酸化カルシウム粉末の１つ又は複数を加えた水素ガス発生組成物が、透水性の袋又は小容器に収納され、この袋又は小容器が、大容器に入れた水又は温水中に没しており、前記大容器の開口部に顔を近づけて、前記水素ガス発生組成物と水又は温水とが接することにより発生する水素を吸引する構成とした、簡易水素ガス発生装置とした。

また、請求項２の考案は、前記袋又は小容器を、窓を有する水中固定定具に入れ、当該水中固定具が大容器に入れた水又は温水中に没している、請求項１に記載の簡易水素ガス発生装置とした。

また、請求項３の考案は、金属又は合金粉末にソーダ石灰粉末、酸化カルシウム粉末、水酸化カルシウム粉末の１つ又は複数を加えた水素ガス発生組成物と、当該水素ガス発生組成物を入れた透水性の袋又は小容器と、当該透水性の袋又は小容器を入れて大容器の水又は温水中にこれを没する水中固定具とから成る、簡易水素ガス発生装置。

また、請求項４の考案は、金属又は合金粉末にソーダ石灰粉末、酸化カルシウム粉末、水酸化カルシウム粉末の１つ又は複数を加えた水素ガス発生組成物が、透水性の袋又は小容器に収納され、この袋又は小容器が、浴槽内に入れた水又は温水中に没している、簡易水素ガス発生装置とした。

また、請求項５考案は、前記袋又は小容器を、窓を有する水中固定定具に入れ、当該水中固定具が浴槽に入れた水又は温水中に没している、請求項４に記載の簡易水素ガス発生装置とした。

また、請求項６の考案は、金属又は合金粉末にソーダ石灰粉末、酸化カルシウム粉末、水酸化カルシウム粉末の１つ又は複数を加えた水素ガス発生組成物と、当該水素ガス発生組成物を入れた透水性の袋又は小容器と、当該透水性の袋又は小容器を入れて浴槽の水又は温水中にこれを没する水中固定具とから成る、簡易水素ガス発生装置。

また、請求項７の考案は、前記請求項１〜６のいずれかの考案において、前記水素ガス発生組成物の金属又は合金粉末が、アルミニウム又は亜鉛である、水素ガス発生装置とした。

請求項１、２、３及び７の各考案によれば、水素ガス発生組成物は、水と反応して水素ガスを発生する。そして、この水素ガスは水より比重が軽いため、水又は温水中を泡として上昇し、水面から空中へ放出される。従って、前記大容器をテーブル等の上に置き、使用者がその前で座っていると、大容器が使用者の顔の下に位置し、大容器の水面から放出される水素ガスを吸うことができる。

また、請求項４、５、６及び７の各考案によれば、入浴中、浴槽の湯面から水素ガスが空中に放出され、当該浴槽のある浴室中に水素ガスが分散し、入浴者は自然と水素ガスを吸うこととなり、水素ガス浴が出来る。請求項１〜７のいずれの場合も、使用者は自然の呼吸において抗酸化剤である水素ガスを摂取することとなり、摂取しやすく、活性酸素種であるヒドロキシラジカルを還元して細胞を容易に保護することができる。

また、この考案では、前記水素ガス発生組成物は、透水性の袋又は小容器に入れており、運搬や取り扱いが極めて容易かつ安全である。しかも、水素ガスの濃度や発生量も、これらの金属又は合金粉末やソーダ石灰粉末等の量を調整することにより、容易に調整できる。また、前記水素ガス発生組成物は水と接すると反応し、この反応により熱が生じる。しかし、これらの反応を水中又は温水中で行わせるため、これらを使用者が万一触っても、前記熱による火傷等の危険がほとんどない。また、前記反応を水中で行うため、水面で反応させるより、反応が激しくなく、長時間にわたって反応し、それだけ長く水素ガスが発生する。

この考案の実施例１の透水性の袋と非透水性の袋の斜視図である。この考案の実施例１の水中固定具の斜視図で、（Ａ）図は開閉蓋を閉じたところ、（Ｂ）は開閉蓋を開けたところを示す。この考案の実施例１を容器に使用した斜視図である。この考案の実施例１を浴槽に使用した斜視図である。この考案の実施例１の実験装置を示す説明図である。この考案の実施例１の水素ガス発生組成物を水中に沈めた場合と、水面に浮かべた場合とを比較した、単位時間当たりの水素ガス発生量を示すグラフ図である。

この考案における水素ガス発生組成物は、アルミニウム粉末、亜鉛粉末等の金属又は合金粉末と、ソーダ石灰粉末、酸化カルシウム粉末、水酸化カルシウムの１つ又は複数を加えたもので、水と接すると化学反応により、水素ガスが発生するものである。この水素ガス発生組成物を、不織布等の透水性の袋、小容器に入れて使用する。従って、取り扱いが極めて容易かつ安全で、持ち運びにも便利である。この水素ガス発生組成物の入った袋又は小容器を、水又は温水を入れた大容器に入れ、水中に浸けると、前記水素ガス発生組成物が水と反応し、一定時間にわたって当該大容器の水面から水素ガスが発生する。この発生した水素ガスを、自然な呼吸で体内に吸い込むものである。この場合、予めこの水素ガス発生組成物の入った袋又は小容器を大容器の底に取り付け、後から水又は温水を注入してもよい。

（実施の形態例１）
この考案の実施の形態例１を説明する。まず、実施の形態例１の水素ガス発生組成物は、
（１）前記水素ガス発生組成物の質量当たり、平均粒径が７５μｍ〜１５０μｍの粉体酸化カルシウムを３０％超〜４０％以下、及び（２）（イ）粒径４５μｍｐａｓｓが７０．０〜８０．０％、粒径４５〜７５μｍが２０．０〜３０．０％の粒度分布を有する粉体アルミニウムと、（ロ）粒径４５μｍｐａｓｓが６０〜７０％、粒径４５μｍが２０〜３０％、粒径６３μｍが７〜１０％、粒径７５μｍが１．０〜２．０％の粒度分布を有す粉体アルミニウムとの質量混合比が１：２の混合アルミニウムを６０％以上〜７０％未満含むものに、（３）硫酸カルシウム、硫酸第１鉄、塩化マグネシウム、亜硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム及び炭酸ナトリウムから成る群から選択された少なくとも１種類の無機塩化合物を助剤として前記水素ガス発生組成物の総質量に対して、５〜２０％の範囲で添加したものである。

この場合、酸化カルシウムと混合アルミニウムが水と接触した場合、下記の反応式（１）に従って、まず、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）を生成する。
ＣａＯ+Ｈ_２Ｏ=Ｃａ（ＯＨ）_２（１）

一方、アルミニウム粉末は、下記の式（２）に従って水酸化カルシウムと急激に反応して、アルミン酸カルシウムと水素を発生する。
２Ａｌ+Ｃａ（ＯＨ）_２+２Ｈ_２Ｏ=ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３+３Ｈ_２↑ （２）

また、前記水素ガス発生組成物は、図１に示すように、透水性の不織布、和紙、合成紙等の袋１に充填し、さらにアルミ箔等の非透水性の袋２に包装して、粉体酸化カルシウム等が空気中の水分を吸収して反応するのを防止する。従って、水又は温水に浸ける場合は、前記非透水性の袋から不織布等の袋を取り出して使用する。これは、透水性の容器に前記水素ガス発生組成物を入れる場合も同様である。

また、この実施の形態例１では、前記袋１を水中に浸けるため、図２に示すように、水中固定具３を設けた。この水中固定具３は、前記袋１を収納する収納スペース３ａ及びこの収納スペース３ａの開口部を塞ぎ、収納スペースに水を導入させる窓３ｃを有する開閉扉３ｂ、さらに、合成樹脂からなる吸盤３ｄを有している。使用に当たっては、前記袋１を収納スペース３ａに入れて開閉扉３ｂを閉じ、図３に示すように、この水中固定具３の吸盤３ｄを容器４の底部内面に吸着させ、水５を当該容器４に満たす。これにより水中固定具３の窓３ｃから収納スペース３ａ内に水５が入り、前記袋１内の水素ガス発生組成物が水と接触して反応し、水素ガスを泡状に発生させる。使用者はこの容器４の開口部に顔を近づけると、水面から発散する水素ガスを吸引することが出来る。その際、水中固定具３は吸盤３ｄにより容器４の底部内面に固定され、袋１は水中に保持される。

また、水素ガス浴をする場合は、図４に示すように、浴槽６内にお湯７を溜め、入浴する際、前記袋１を入れた水中固定具３を浴槽６の底部に、吸盤３ｄにより吸着させて固定する。これにより、水中固定具３の窓３ｃから収納スペース３ａ内にお湯７が入り、前記袋１内の水素ガス発生組成物がお湯７と接触して反応し、水素ガスを泡状に発生させる。そしてこの浴槽６がある浴室（図示省略）に水素ガスが放出される。これにより入浴者は入浴中に水素ガスを自然に吸引する。このように、入浴中、例えば、３０分間前記水素ガス発生組成物が水と反応して水素ガスを発生させることができる。

前記水素ガス発生組成物を入れた袋１を直接前記水５又はお湯７に入れると、水素ガスが発生し、それが袋１内に充満しながら水素ガスは外部に拡散する。その際、水面に浮かんだ状態となり、反応としては水面に接触している水素ガス発生組成物の下側から化学反応に必要な水を吸い上げ、空気接触面表面より水蒸気に随伴し水素ガスを発生させる。このような場合、水蒸気を含む気体は化学反応後急速に発生し、約１０〜１５分経過後、目視による水蒸気の発生は見られなくなる。

これは、発生した水素ガスは比重が軽く、拡散しやすいガスであるため、発生した気体は直ちに上方へと移動してしまう。人間の呼吸量は平均４００ｍｌ／回（９３ｍｌ／ｓｅｃ）と言われているが、吸引目的で発生させた水素ガスが単位時間当たりに集中して発生してしまうと、そのほとんどが吸引されず、空気中上方に拡散してしまう。理想的には、水素が一定量継続的に発生し、自然呼吸により吸引するか、若しくは水素飽和状態（２％が良いとされている）となっている室内で水素ガスを自然呼吸にて吸引できる状態が望ましいが、後者では、空調設備による水素ガス（この場合は水素ボンベ）の濃度調整が必要となり、大掛かりとなる。簡単、安全に水素ガスを吸引に利用できることを目的とするこの考案には反する。

そこで、前記袋１を水中に入れてこれを保持した場合と、水面で反応させた場合とを比較する実験をした。

実験は以下の要領でおこなった。
図５に示すように、満量１０リットル容量のポリタンク１１に、止水弁を２箇所加工したものを用意し、ポリタンク１１内に水を約８リットル入れ、その密閉されたポリタンク１１の内部にて水素ガス発生組成物を水と反応させ気体を発生させる。通常、水素は水上置換法にて気体を捕集するが、本実験では増加した気体の容積相当量の水の排出量にて気体発生量と同等とみなした。なお、気体が発生し充満時のポリタンク１１の膨張における誤差ならびにその際の水への圧力による排出への影響は考慮しないものとする。測定法は、下部排出止水弁より排出された水を大型の容器１２で受け、その容器１２ごと計量器１３にて容量（ｇ）を測定する。

図６は、前記の実験装置において、水素ガス発生組成物を水中に沈めた場合と、水面に浮かべた場合とを比較した、単位時間当たりの水素ガス発生量を示す。なお、横軸は経過時間、縦軸は発生量を示す。検体の水素ガス発生組成物は、粉体アルミニウムを６７％、粉体酸化カルシュウムを３３％に対し、助剤として炭酸ナトリウムを１０重量％加え、これを不織布から成る袋に詰めた。

この実験の結果、前記袋を水中に配置した場合は、初期の急激な水素発生が抑えられ、約２０分経過後水素の単位時間当たり発生量がおおよそ７０ｍｌ／ｍｉｎと安定した状態で発生している。一方、前記袋を水面に浮かべた場合は、初期に急激に水素が発生し、約２０分経過後の水素の単位時間当たり発生量がおおよそ５０ｍｌ／ｍｉｎ未満となりその後さらに激減している。

前記水素ガス発生組成物は、上記実施例１のものに限らない。他の水素ガス発生組成物として、４０〜６０重量％のアルミニウム粉末と、１０〜４０重量％の消石灰粉末と、１０〜４０重量％の生石灰粉末を含むものがある。

また、他の水素ガス発生組成物として、当該水素ガス発生組成物の重量当たり、１００メッシュ（−１５０μｍ９０％以下）乃至２００メッシュ（−７５μｍ９５％以上）の粉体生石灰が１５乃至３０％、及び−３３０メッシュ（−４５μｍ）が４０乃至６０％、＋３３０メッシュ（＋４５μｍ）が１５乃至３０％、＋２３５メッシュ（＋６３μｍ）が１５％＞、＋２００メッシュ（＋７５μｍ）が１０％＞の粒度分布を有する粉体アルミニウム７０乃至８５％から成るものがある。

また、他の水素ガス発生組成物として、平均粒径が４０〜６０μｍで、粒度分布が、−３３０メッシュ（−４５μｍ）が３５〜６０％、＋３３０メッシュ（＋４５μｍ）が１５〜３０％、＋２３５メッシュ（＋６３μｍ）が５〜１５％＞、＋２００メッシュ（＋７５μｍ）が１０〜２０％、＋１４０メッシュ（＋１０６μｍ）が７％＞、＋１００メッシュ（＋１５０μｍ）が１％＞、＋７０メッシュ（＋２１２μｍ）が０％の粉体アルミニウム２３．３ｇと、粉体酸化カルシュウム１１．７ｇを混合して総質量３５ｇとしたものがある。

なお、上記実施の形態例１では、水素ガス発生組成物を透水性の袋１に入れ、保管時は、非透水性の袋２に入れておき、使用時に前記袋２から取り出して、水中固定具３に入れて使用しているが、これに限らず、前記水素ガス発生組成物を、粉体がこぼれず、かつ外部の水や温水と内部の水素ガス発生組成物が接触可能な容器に入れて使用することもできる。また、前記水中固定具３もこの構成に限るものではない。

１透水性の袋２非透水性の袋
３水中固定具４容器
５水６浴槽
７お湯

Claims

金属又は合金粉末にソーダ石灰粉末、酸化カルシウム粉末、水酸化カルシウム粉末の１つ又は複数を加えた水素ガス発生組成物が、透水性の袋又は小容器に収納され、この袋又は小容器が、大容器に入れた水又は温水中に没しており、前記大容器の開口部に顔を近づけて、前記水素ガス発生組成物と水又は温水とが接することにより発生する水素を吸引する構成としたことを特徴とする、簡易水素ガス発生装置。
前記袋又は小容器を、窓を有する水中固定定具に入れ、当該水中固定具が大容器に入れた水又は温水中に没していることを特徴とする、請求項１に記載の簡易水素ガス発生装置。
金属又は合金粉末にソーダ石灰粉末、酸化カルシウム粉末、水酸化カルシウム粉末の１つ又は複数を加えた水素ガス発生組成物と、当該水素ガス発生組成物を入れた透水性の袋又は小容器と、当該透水性の袋又は小容器を入れて大容器の水又は温水中にこれを没する水中固定具とから成ることを特徴とする、簡易水素ガス発生装置。
金属又は合金粉末にソーダ石灰粉末、酸化カルシウム粉末、水酸化カルシウム粉末の１つ又は複数を加えた水素ガス発生組成物が、透水性の袋又は小容器に収納され、この袋又は小容器が、浴槽内に入れた水又は温水中に没していることを特徴とする、簡易水素ガス発生装置。
前記袋又は小容器を、窓を有する水中固定定具に入れ、当該水中固定具が浴槽に入れた水又は温水中に没していることを特徴とする、請求項４に記載の簡易水素ガス発生装置。
金属又は合金粉末にソーダ石灰粉末、酸化カルシウム粉末、水酸化カルシウム粉末の１つ又は複数を加えた水素ガス発生組成物と、当該水素ガス発生組成物を入れた透水性の袋又は小容器と、当該透水性の袋又は小容器を入れて浴槽の水又は温水中にこれを没する水中固定具とから成ることを特徴とする、簡易水素ガス発生装置。
前記水素ガス発生組成物の金属又は合金粉末が、アルミニウム又は亜鉛であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の簡易水素ガス発生装置。