JP4249799B1 - 水素還元水の製造方法 - Google Patents
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-
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Abstract
【解決手段】所定の温度条件下で、水素を含有しない水よりも温度変化速度が大きいことを特徴とする。
【選択図】なし
Description
(1)所定の温度条件下で、水素を含有しない水よりも温度変化速度が大きい水素還元水を製造する方法であって、加圧水素ガスが所定の圧力範囲で充填された容器内に、窒素ガスをバブリングして溶存酸素を低減させた原水を霧状に噴霧する工程を含むことを特徴とする水素還元水の製造方法。
本発明の水素還元水は、所定の温度条件下で、水素を含有しない水よりも温度変化速度が大きいことを特徴とする。ここで、「温度変化速度」とは、{加熱または冷却後の温度―初期温度}/時間で表され、「温度変化速度が大きい」とは、温度低下速度が大きいこと、および、温度上昇速度が大きいこと、ならびに、温度低下速度と温度上昇速度との双方が大きいことをいう。なお、上記温度変化速度は、温度が1〜50℃の範囲内のものとする。
前記水素還元水は、加圧水素ガスが所定の圧力範囲で充填された容器内に、窒素ガスをバブリングして溶存酸素を低減させた原水を霧状に噴霧することによって製造される。
前記水素還元水は、製造後ただちに凍結させた状態で保存されることを特徴とする。
本発明で用いられる原水は、特に限定されることは無いが、超純水または純水を用いると、水素を溶解した効果をより明確にすることができる。超純水とは、我々が普段飲用している水道水、井戸水、河川水などに含まれるミネラル分などの成分を技術上可能な限り極限まで除去した水のことをいう。
まず、一般の浄水場で処理された水(水道水)を、イオン交換装置や逆浸透膜純水製造装置を用い、無機イオン等を除去する。次に、脱気装置を通して溶存酸素などの溶存気体を除き、殺菌、脱塩し、限外ろ過装置等で固形粒子等を除去して精製する。また、半導体や液晶の工場等、大量に使用する工場等では、川から原水を直接採取し、大型設備での精製及び、排水等を循環して使用している。
原水として純水を用いて製造される水素還元水を、水素還元水Aとする。純水を製造するために用いられる水は、深井戸からくみ出した井戸水あるいは富山市水道局から供給された公共水道水を使用する。本実施例では、20℃における酸化還元電位+394mV、溶存水素濃度0ppm、溶存酸素濃度8.48ppmの水道水を用いたが、これに限られるものではない。
原水として超純水を用いて製造される水素還元水を、水素還元水Bとする。図2に示すように、20℃における酸化還元電位:+394mV、溶存水素濃度:0ppm、溶存酸素濃度:8.48ppmを有する水道水201を、活性炭フィルター202に通した後、プレフィルター203に通す。このプレフィルター203は、RO膜(別名、逆浸透膜、ダイセン・メンブレン・システムズ(株)製、スパイラル型逆浸透膜モジュール)であり、このRO膜を通過させることで、水以外のイオンや塩類(カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、鉄などの陽イオン、ケイ酸、塩化物、炭酸などの陰イオン)が含まれたとしても、それらは除去される。
上述した水素還元水Aと同様の方法で製造した水素還元水A1を充填した容器Xおよび水素を溶解しない水(原水)を充填した容器Yを用意した。前記水素還元水A1は、溶存水素濃度:1.8ppm、溶存酸素濃度:1.8ppmで、酸化還元電位は−600mVのものを用いた。その他の成分は、分析を行うと、水素還元水A1:180ml当たり、エネルギー:0kcal、たんぱく質:0.0g、脂質:0.0g、炭水化物:0.0g、ナトリウム:0mg、食塩相当量:0.0g、水分:179.8g、灰分:0.0g、カルシウム:0mg、カリウム:0mg、マグネシウム:0mg、比重:0.998であった。前記水素を溶解しない水は、溶存水素濃度:0ppm、溶存酸素濃度:9.9ppmであった。原水は、富山市の深井戸からくみ出した井戸水あるいは富山市水道局から供給された公共水道水で、平成18年11月21日に採水した水道水の分析結果は、硝酸体窒素及び亜硝酸体窒素:1mg/L未満、ナトリウム:3.0mg/L、塩化物イオン:4.3mg/L、硬度(Ca,Mgなど):30.6mg/L、蒸発残留物:67mg/Lで、酸化還元電位:+400mVであった。
上述した水素還元水Aの製造方法に従って製造された水素還元水A2を充填した容器Xおよび水素を溶解しない水を充填した容器Yを用意した。前記水素還元水A2は、溶存水素濃度:1.8ppm、溶存酸素濃度:1.8ppmで、酸化還元電位は−500mVのものを用いた。前記水素を溶解しない水は、溶存水素濃度:0ppm、溶存酸素濃度:9.9ppm、酸化還元電位:+400mVであった。
実験例1で冷却した試料容器を、22℃の水が入った容器内に沈め、所定時間経過後に、各容器内の水温を測定した。所定時間経過後の水温を表3に示す。
実験例2で約2℃前後に冷却した試料容器を、15℃の水の入った容器内に沈めた。5分後に、各容器内の水温を測定したところ、原水では10.7℃であったのに対して、本発明の水素還元水A2では12.8℃であった。温度上昇速度は、原水では1.74℃/分、水素還元水A2では2.16℃/分で、水素還元水A2の方が速く温度が高くなった。
次に、上記各試料容器を、37℃の水の入った容器内に沈めた。所定時間経過後に、各容器の水温を測定した。実験開始時の温度は、原水では28℃、水素還元水A2では28℃であった。10分後では、原水が29.8℃であったのに対して、水素還元水A2では30.3℃であった。この間の温度上昇速度は、原水では0.18℃/分、水素還元水A2では0.23℃/分で、水素還元水A2の方が速く温度が高くなった。
次に、水素還元水A2および原水を容器ごと冷蔵庫(6.9℃)内に入れ、冷却した。冷蔵庫から取りだした容器内の水温は、ともに7.1℃であった。これを40.8℃の水槽の中に沈め、所定時間経過後に、各容器の水温を測定した。実験開始時の温度は、ともに7.1℃であった。経過時間と水温との関係を表4に示す。
水素還元水の酸化還元電位と溶存酸素濃度、溶存水素濃度の経時変化を測定し、これらの関係について検討した。製造直後の水素還元水Aを開封し、その内容物はビーカーに入れた。その中に、酸化還元電位測定用電極、溶存酸素濃度測定用電極、溶存水素濃度測定用電極をいれ、開封直後から所定時間経過後まで、それぞれの項目について測定を行い、その結果を表5に示す。開封すると時間の経過につれ、酸化還元電位はほとんど変化しないが、溶存酸素濃度は高く、溶存水素濃度は低くなった。
上述した方法で製造した水素還元水Aを12個のアルミパウチに充填し、冷凍庫内で凍結させて所定期間保存した。測定時に水素水を取り出し、室温で融解させた後、酸化還元電位を測定した。凍結した水素還元水Aが融解するには、12時間が必要であった。融解後に開栓し、開栓直後の酸化還元電位を測定した。比較のために室温で保存しておいた水素還元水Aも同時刻に同様の方法で開封し、酸化還元電位を測定した結果を表7に示す。
水素還元水Cは、ペットボトルに充填されること以外は、前記アルミパウチに充填された水素還元水Aと同様の方法により製造した水素還元水である。この水素還元水Cを、2本のペットボトル(350ml)に充填し、冷凍庫内で凍結させて所定期間保存した。測定時に水素水を取り出し、室温で融解させた後、酸化還元電位を測定した。凍結した水素還元水Cが融解するには、12時間が必要であった。融解後に開栓し、開栓直後の酸化還元電位を測定した。比較のために室温で保存しておいた水素還元水Cも同時刻に同様の方法で開封し、酸化還元電位を測定した結果を表8に示す。
窒素ガスをバブリングしないこと以外は上述した水素還元水Aと同様の方法で水素還元水Dを製造した。充填後の水素還元水の20℃における酸化還元電位は−632mV、溶存水素濃度は2.90ppm、溶存酸素濃度は2.30ppmであった。上記水素還元水Dおよび実験例1で用いた水素還元水A1を各3個ずつ用意し、実験例1と同様に実験を行った。
比較例1で冷却した試料容器を、36℃の水が入った容器内に沈め、所定時間経過後に、各容器内の水温を測定した。
実験開始後の経過時間と温度との関係をグラフにしたところ、10分間は直線関係を維持していたので、加温を始めてから10分間の温度上昇速度を求めた。水素還元水Dでは27℃→28.8℃であるから温度上昇速度は0.18℃/分、水素還元水A1では27℃→29.3℃であるから温度上昇速度0.23℃/分であった。このように、水素還元水A1の方が、水素還元水Dの温度よりも水の温度が高く、温度上昇速度は大であった。
102,202 活性炭フィルター
104,204 原水
105,205 原水貯留槽
106,206 窒素ガス
107,207 反応槽
108,208 水素ガス
109,209 製品貯留槽
110,210 限外ろ過膜
111,211 除菌フィルター筒
112,212 精密フィルター
113,213 水素還元水
114,214 自動充填装置
115,215 殺菌装置
116,216 製品
203 プレフィルター
Claims (5)
- 所定の温度条件下で、水素を含有しない水よりも温度変化速度が大きい水素還元水を製造する方法であって、
加圧水素ガスが所定の圧力範囲で充填された容器内に、窒素ガスをバブリングして溶存酸素を低減させた原水を霧状に噴霧する工程を含むことを特徴とする水素還元水の製造方法。 - 前記水素還元水は、20℃における溶存水素濃度が1.8ppm以上である請求項1に記載の水素還元水の製造方法。
- 前記水素還元水は、20℃における溶存酸素濃度が2.55ppm以下である請求項1または2に記載の水素還元水の製造方法。
- 前記水素還元水は、20℃における酸化還元電位が−500mV以下である請求項1、2または3に記載の水素還元水の製造方法。
- 前記水素還元水は、凍結させることにより、水素が透過する材料からなる容器に長期間保存した場合でも、酸化還元電位の変動幅が4%以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の水素還元水の製造方法。
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