JP4769903B1

JP4769903B1 - 非破壊的高濃度水素溶液の製造器具

Info

Publication number: JP4769903B1
Application number: JP2010245269A
Authority: JP
Inventors: 文武佐藤; 知樹瀬尾; 亮介黒川
Original assignee: Miz Co Ltd
Current assignee: Miz Co Ltd
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2030-11-01
Also published as: JP2014058406A

Abstract

【課題】水素発生反応を促進させながらも、原水の成分構成は変えることのない水素溶存液の製造器具を提供する。
【解決手段】原水と反応して水素を発生する水素発生剤と、該水素発生剤より溶出する金属イオンを封鎖する金属イオン封鎖剤と、水酸化物イオンを抑制または除去するｐＨ調整剤とからなる水素発生系を隔離体に収容してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、非破壊的高濃度水素溶液の製造器具に係わる。

水素水を製造する方法として、家庭用電解水素水生成装置を用いる方法や水素発生剤としての金属マグネシウムの金属片を水と接触させる方法が知られている（特開２００７−１６７６９６）。

特開２００７−１６７６９６

水素発生剤を用いて水素溶液を得ようとする場合、水素発生剤は、原水（または原液、以下同）に水素分子を溶存させる際に、その原水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、原水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。

［数１］
Ｍｇ＋２Ｈ_２Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）_２+＋Ｈ^２・・・式（１）
Ｍｇ（ＯＨ）_２+→Ｍｇ^２＋＋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原水の成分構成を変えてしまうことは基本的に望ましいことではない。成分の変化は茶やミネラルウォーターなど飲料の味を変えることに繋がる。

無論、水素発生反応があまり進行していない時点で水素溶存液を使用してしまえば、マグネシウムの溶出や液性のアルカリ性化は最小限度にとどめることができる。だがその場合、低い溶存水素濃度の水素溶存液で満足せざるを得ない。

したがって、水素発生反応を促進させながらも、原水の成分構成はできるだけ変えることのない（つまり、非破壊的な）水素溶存液の製造器具が望まれている。

本発明は、金属マグネシウムなど水素発生剤、該水素発生剤に由来する金属イオンを封鎖するための金属イオン封鎖剤、及びｐＨ調整剤からなる水素発生系を隔離体に収容してなる非破壊的高濃度水素溶液の製造器具を用いる。

こうした器具を用いて、原水で水素発生反応を促進することにより、マグネシウムイオン（あるいは、水素発生の際に水素発生剤より溶出する陽イオンなど副生成物）が増加することなく、かつ、原水のｐＨも変えることのない、高濃度または過飽和水素溶液を得ることができる。こうした器具を用いれば、家庭、職場、街中、店頭など場所を問わず、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製造することができる。

本発明の一実施の形態に係る製造器具を示す図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。

本発明において原水とは、本発明を用いて水素を溶存させられる対象である水または水溶液などの液体である。原水は、飲料水、茶やコーヒーなど飲料を含む。原水に水素を溶存させることで得られる水素溶液は、吸入（噴霧）、飲用、注射などを介して生体に適用されるがこれに限るものではない。水素溶液の作用成分は水素であり、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。

本発明において水素発生剤とは、水素を発生させる物質である。水素よりイオン化傾向の高い金属、水素化金属を含む水素化化合物など、水と接触することで水素を発生させる物質は水素発生剤に含まれる。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。反応生成物の安全性などを考慮し、金属マグネシウムは特に好適に用いられる。

本発明の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、隔離体の内部において金属イオンを吸着する性質を有する不溶性または難溶性の物質、及び、水に溶解することで金属イオンを捕捉するとともに生体にとって安全な物質を生成する物質を含む。原水の成分構成を変えないという観点からは、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が好ましい。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、さらに好ましい。

本発明のｐＨ調整剤は、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。原水の成分構成を変えにくいという観点からは、アルミニ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調整剤は好ましい。なかでも、硫酸アンモニウムアルミニウムなどのミョウバンは、加水分解を受け不溶性の水酸化アルミニウムを生成する一方、マグネシウムイオンやカルシウムイオンに対する金属イオン封鎖剤（凝集剤）としての機能も兼ねるため、さらに好ましい。

上述のように、水素イオン型陽イオン交換樹脂やミョウバンは、一剤で金属イオン封鎖剤としての機能とｐＨ調整剤としての機能を兼ねる。隔離体に収納する剤数は少ないほど余分な成分の溶出を心配する必要がないため、これは好ましいことである。さらに言えば、水素イオン型陽イオン交換樹脂のような、金属イオン封鎖能とｐＨ調整能を有する不溶性の高分子物質は、ミョウバンのように加水分解を受けることもないため、原水の成分構成を変えないという観点から特に好ましい物質である。

また、水素発生剤の経時劣化を抑制するために、金属イオン封鎖剤やｐＨ調整剤など水素発生系に含まれる物質の水和数や含水率は少ない方が好ましい。すなわち、水和数でいうと、３水和物以下、好ましくは２水和物以下、より好ましくは１水和物以下、特に好ましくは無水和物や無水物であることが望ましい。含水率でいうと、含水率４０重量％以下、好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２０重量％以下、特に好ましくは１５重量％以下であることが望ましい。

本発明の隔離体は、水素発生剤、金属イオン封鎖剤、及びｐＨ調整剤など水素発生系を収容する容器である。隔離体は原水を透過する一方、水素発生系に含まれる物質や水素発生に伴うその残渣物は透過し難くされていることを特徴とする。隔離体のポアサイズは、１０００μｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下であることが望ましい。隔離体は、不織布による袋状容器やプラスティック製の多孔容器などを含む。隔離効果をより期すために、不織布による袋状容器などで隔離した水素発生系を、さらに硬質な多孔容器などで入れ子状に隔離することは望ましいことである。

また、本発明の金属マグネシウムなど水素発生剤の平均粒径は、隔離体の外部へ透過することなく、かつ、微粒子化による活性の増大も期せるような粒径であることが望ましい。すなわち、水素発生剤の平均粒径は、隔離体のポアサイズ以上（隔離体が入れ子になっている場合はそれらのうち最もポアサイズが小さい隔離体のポアサイズ以上、以下同）であり、かつ、平均粒径が３０００μｍ以下、好ましくは、隔離体のポアサイズ以上であり、かつ、平均粒径が１０００μｍ以下、さらに好ましくは、隔離体のポアサイズ以上であり、かつ、平均粒径が５００μｍ以下、特に好ましくは、隔離体のポアサイズ以上であり、かつ、平均粒径が２５０μｍ以下であることが望ましい。

本発明において高濃度水素溶液とは、溶液の溶存水素濃度が０．１ｐｐｍ以上、好ましくは１．０ｐｐｍ以上である水素溶液を含む。本発明において過飽和水素溶液とは、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、２．０ｐｐｍ以上、３．０ｐｐｍ以上、４．０ｐｐｍ以上、５．０ｐｐｍ以上、６．０ｐｐｍ以上、７．０ｐｐｍ以上、８．０ｐｐｍ以上、９．０ｐｐｍ以上、１０．０ｐｐｍ以上の高濃度水素溶液を含む。

なお、水素溶液の溶存水素濃度を高めることを目的に、本発明の水素発生系を隔離体に収容してなる非破壊的高濃度水素溶液の製造器具を、密閉容器に収容するとともに該密閉容器を適宜振盪することは望ましいことである。図１に本例の製造器具を示す。

この場合、本発明の密閉容器とは、容器の内容物を大気に触れさせないよう工夫が施されている容器を含む。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は密閉容器に含まれる。密閉容器は、人が手に持って振盪しやすいように、ポータブルな形態と容量を備えていることが望ましい。２Ｌ以下、好ましくは１Ｌ以下、特に好ましくは０．５Ｌ以下の容量の密閉容器が望ましいがこれに限るものではない。

密閉容器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。水素透過性が低いほど発生した水素を容器系外へ逃すことが少ない。

本発明において密閉容器の水素透過性は次のように測定する。すなわち、特願２００９−２２１５６７に記載される方法などを参考に、安定的にほぼ飽和濃度（２０℃・１気圧で１．６ｐｐｍ）を保つ水素溶存水を測定対象となる密閉容器内容積の２０倍の体積で生成するとともに、浄水（藤沢市水道水を活性炭カラムに通して処理した活性炭処理水など）を満水充填した該密閉容器を該水素溶存水に５時間浸漬する。

その後、該浄水の溶存水素濃度を測定し、溶存水素濃度が１０００ｐｐｂ以下、好ましくは５００ｐｐｂ以下、より好ましくは１００ｐｐｂ以下、特に好ましくは１０ｐｐｂ以下である密閉容器が本発明の水素透過性が低い容器に含まれる。

密閉容器は、水素発生による内圧の上昇に耐えうる耐圧性能を有していることが望ましい。絶対圧力で０．１１ＭＰａ、好ましくは０．４ＭＰａ、さらに好ましくは０．５ＭＰａ、特に好ましくは０．８ＭＰａの内圧に耐えうる耐圧容器であることが望ましい。炭酸飲料用ペットボトルなどは好適に用いられる。密閉容器は、安全に開栓できるようキャップを開ける途中で圧力を逃がす機構（ベントスロット）を口部に備えていることが望ましい。

本発明において振盪とは、密閉容器に物理的衝撃を与えることにより密閉容器内の溶液と気相の水素を接触させることである。本発明の振盪は、手を用いた自然的振盪のほか機械を用いた人工的振盪が含まれる。振盪器、攪拌機、超音波発生装置などによる振盪はこうした人工的振盪に含まれる。

なお、本発明の模範的な自然的振盪の例は次の通りである。すなわち、平均的体格を有する日本人３０代男性が密閉容器中腹部を利手に保持し、手首のみを動かすことでキャップが手首上空に半円の弧を描くように、２往復／秒のペースで１２０往復振盪する。

また、振盪時間は、消費者への負荷や利便性を考慮し、６００秒以内、好ましくは６０秒以内、より好ましくは３０秒以内、さらに好ましくは１０秒以内であることが望ましい。

また、振盪のし易さを考慮し、原水を充填した後も、密閉容器には容器容量の１５％以下、好ましくは１０％以下、特に好ましくは５％以下の容量でヘッドスペースが設けられることが望ましい。

振盪により、振盪後の溶液の溶存水素濃度は、振盪前の溶存水素濃度の１．１倍以上に増強されることが好ましく、好ましくは２倍以上、より好ましくは３倍以上、さらに好ましくは順に４倍以上、５倍以上、６倍以上、７倍以上、８倍以上、９倍以上であり、特に好ましくは１０倍以上に増強されることである。

また、振盪前の密閉容器の内圧が大気圧以上の状態にあることは、１．６ｐｐｍ以上の過飽和水素溶液など、より高濃度の水素溶液を得るためには好ましいことである。水素分子の水素溶液への溶解度は、発生する水素分子が密閉容器に負荷する内圧の上昇に伴い上昇し、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。後述の実施例などで、水素発生系を擁する密閉容器を１０分間または１５時間など適宜な時間放置する理由は、発生した水素ガスにより密閉容器を内側から加圧するためであり、さらには、密閉容器を加圧下で適宜振盪することにより、水素分子の水素溶液への溶解をさらに促進することができるからである。

ところで、上述の水素イオン型陽イオン交換樹脂など、金属イオン封鎖能とｐＨ調整能を有する不溶性の高分子物質は、金属マグネシウムなど、水素よりイオン化傾向の高い金属や水素化金属を含む水素発生剤と組み合わせられることで、水素発生、金属イオン封鎖、ｐＨ調整という三つの機能が密接に連関し合う、無駄のない水素発生系を構成することができる。以下、金属マグネシウムと水素イオン型陽イオン交換樹脂から構成される水素発生系を例に説明する。

通常、金属マグネシウムが原水と接触することで、上述の式（１）に従い、水素分子と水酸化マグネシウムが生成する。その反応機構としては、
金属マグネシウムから電子が放出される、
Ｍｇ→Ｍｇ^２＋＋２ｅ⁻・・・式（３）
と、
金属マグネシウムに由来する電子が、水分子を還元することによって水素分子と水酸化物イオンを生成する、
２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→２ＯＨ⁻＋Ｈ^２・・・式（４）
および、金属マグネシウムに由来する電子が、水素イオンを還元することによって水素分子を生成する、
２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ^２・・・式（５）
という素反応が考えられる。

ここで、金属マグネシウムに隣接して水素イオン型陽イオン交換樹脂が存在する場合、式（３）に従い放出されたマグネシウムイオンが、水素イオン型陽イオン交換樹脂に吸着されるとともに、水素イオン型陽イオン交換樹脂から水素イオンが放出される。したがって、式（３）に従い放出された電子は、水分子を還元するよりも優先的に、こうした近傍にある水素イオンを還元する。

このように本発明の水素発生系においては、水酸化物イオンを生成する水素発生反応である式（４）に優先して、水酸化物イオンを生成しない水素発生反応である式（５）に従い水素を発生させるため、原水のｐＨを変えることが少ない。また系内では、マグネシウムイオンと水酸化イオンが常に減少した状態に維持される傾向があるため、上述の式（１）の正反応である水素発生反応が促進されやすい。

なおここで、水素発生剤、金属イオン封鎖剤、及びｐＨ調整剤は、図１に示すように不織布や多孔容器など隔離体に収容され、剤そのものや反応後の残渣物が原水に移行することがないように設計されている。しかし原水は、隔離体を透過し、隔離体の内容物と接触する。したがって、原水にマグネシウムイオンなどの硬度成分が含まれていれば、隔離体内部の金属イオン封鎖剤は、水素発生剤に由来する金属イオンのみならず、こうした原水に由来する金属イオンをも捕捉することが予想される。

しかしながらその予想に反して、隔離体内の金属イオン封鎖能は、原水にもともと含まれる硬度成分をほとんど捕捉しない。すなわち、本発明の、水素イオン型陽イオン交換樹脂など、金属イオン封鎖能とｐＨ調整能を有する不溶性の高分子物質を水素発生系に用いた非破壊的高濃度水素溶液の製造器具は、原水に溶存するマグネシウムなど水素発生剤に由来する金属イオンを増加させることもなければ、逆にそれを低減させることもないといえる。

発明者等はその理由を充分に解明したわけではないが、こうした水素発生系では、隔離体内部の比較的狭い空間において水素発生剤と金属イオン封鎖剤が蜜に接触し合っている（混合している）ため、水素発生剤に由来する金属イオンは、隔離体外部から到来する金属イオンよりも、かなりの程度優先して捕捉されることが考えられる。

なお、本発明において、原水の硬度成分を維持した、または変えない状態とは、これに限るものではないが、たとえば以下のような状態を指す。

すなわち、水道水を脱塩素処理して得られる、全硬度（Ｃａ硬度＋Ｍｇ硬度）が約５５〜６５ｐｐｍにある浄水（藤沢市水道水を活性炭カラムに通して処理して得られる浄水など）である原水を、約５１５ｃｃ充填した炭酸飲料用ペットボトル（口部までの満水充填で約５３０ｃｃ容量）の口部空気相に、本発明の非破壊的高濃度水素溶液の製造器具を、それが水中に沈まないように保持しつつキャップを閉め（後述の実施例１を参照）、ボトルを横に倒して１０分間放置した後に模範的な自然的振盪（ペットボトル中腹部を利手に保持し、手首のみを左右に動かすことでキャップが手首上空に半円の弧を描くように、２往復／秒のペースで１２０往復する）を行った溶液の全硬度が、（原水の全硬度−２５ｐｐｍ）〜（原水の全硬度＋２５ｐｐｍ）、好ましくは（原水の全硬度−１５ｐｐｍ）〜（原水の全硬度＋１５ｐｐｍ）、特に好ましくは（原水の全硬度−１０ｐｐｍ）〜（原水の全硬度＋１０ｐｐｍ）の範囲に収まっている状態などである。

なお、本発明において、原水のｐＨを維持した、または変えない状態とは、これに限るものではないが、たとえば以下のような状態を指す。

すなわち、水道水を脱塩素処理して得られる、ｐＨが約７．０〜７．８にある浄水（藤沢市水道水を活性炭カラムに通して処理して得られる浄水など）である原水を、約５１５ｃｃ充填した炭酸飲料用ペットボトル（口部までの満水充填で約５３０ｃｃ容量）の口部空気相に、本発明の非破壊的高濃度水素溶液の製造器具を、それが水中に沈まないように保持しつつキャップを閉め（後述の実施例１を参照）、ボトルを横に倒して１０分間放置した後に模範的な自然的振盪（ペットボトル中腹部を利手に保持し、手首のみを左右に動かすことでキャップが手首上空に半円の弧を描くように、２往復／秒のペースで１２０往復する）を行った溶液のｐＨが、（原水のｐＨ−１．５）〜（原水のｐＨ＋１．５）、好ましくは（原水のｐＨ−１．０）〜（原水のｐＨ＋１．０）、特に好ましくは（原水のｐＨ−０．５ｐｐｍ）〜（原水のｐＨ＋０．５）の範囲に収まっている状態などである。

以下、本発明の実施例を説明する。なお、本願において特に断りがない場合は、各種物性値を計測するのに用いた各種計器類は、ｐＨメーター（温度計含む）が、株式会社堀場製作所製のｐＨメーター（本体の型式『Ｄ−１３』、同プローブの型式『９６２０−１０Ｄ』）であり、ＤＨメーター（溶存水素計）が、東亜ディーケーケー株式会社製のＤＨメーター（本体型式『ＤＨＤＩ−１』、同電極（プローブ）型式、『ＨＥ−５３２１』、同中継器型式『ＤＨＭ−Ｆ２』）である。

カルシウム硬度及びマグネシウム硬度は、水質分析計『ＤＲ／４０００』（ＨＡＣＨ社製）を用いてカルマガイト比色法により測定した。

［実施例１〜８，比較例１〜３，参考例１〜２］
市販の強酸性イオン交換樹脂Ｈタイプ品（DIAION Ion Exchange Resin SK1BH：Mitsubishi Chemical Corporation）を温熱乾燥することで顆粒状の水素イオン型陽イオン交換樹脂（粒径：約４２５μｍ〜約１１８０μｍ）を得た。得られた水素イオン型陽イオン交換樹脂３０ｍｇと金属マグネシウム粉（ＭＧ１００：株式会社関東金属）３００ｍｇを均等に分散し混合することにより得た混合物である水素発生系を、図１に示すように、不織布（プレシゼRegular C5160：旭化成株式会社）に包み込みヒートシールするとともに、筒状の多孔容器（底部：直径約１４ミリの円、高さ：約５８ミリ）に収容した。炭酸飲料用ペットボトル（口部までの満水充填で約５３０ｃｃ容量）に浄水（藤沢市水道水を活性炭カラムに通して処理した活性炭処理水）を約５１５ｃｃ充填した後、多孔容器をペットボトル口部に挿入しながら、多孔容器天井部を取り囲む縁（へり）を口部に引掛け、多孔容器が水中に沈まないようにしてキャップを閉めた。得られた水素発生剤に含まれる、金属マグネシウムと水素イオン型陽イオン交換樹脂の重量比は１：０．１である。

その後ボトルを横に倒し、多孔容器が原水に完全に接触するようにして１０分間放置した後、発明者の一人（平均的体格を有する日本人３０代男性）がペットボトル中腹部を利手に保持し、手首のみを左右に動かすことでキャップが手首上空に半円の弧を描くように、２往復／秒のペースで１２０往復した（合計６０秒）。

その後、内容液のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

また、水素イオン型陽イオン交換樹脂の含有量を変化させた混合物を複数（実施例２〜８及び比較例１）作成し、実施例１と同じ手順で処理した後、内容液のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

また比較例として、水素イオン型陽イオン交換樹脂の代わりにリンゴ酸（ＤＬ−リンゴ酸:扶桑化学工業株式会社）を含有させた混合物を複数（比較例２〜３）作成し、実施例１と同じ手順で処理した後、内容液のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

また参考例１として、浄水のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

また参考例２として、実施例７に記載される水素発生系を、不織布と多孔容器で隔離することなく直接、浄水を約５１５ｃｃ充填した炭酸飲料用ペットボトル（口部までの満水充填で約５３０ｃｃ容量）に投与し、ボトルを横に倒した状態で１０分間放置した後、実施例１に記載される方法で振盪した内容液のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

以下、表１としてそれらを記載する。

本発明の非破壊的高濃度水素溶液の製造器具においては、金属マグネシウムの重量が一定であり、水素イオン型陽イオン交換樹脂が金属マグネシウムに対して重量比で０．１〜７の範囲で含有されるとき、原水の溶存水素濃度は、水素イオン型陽イオン交換樹脂の含有量に比例して上昇する。またそのときの原水の硬度（Ｃａ硬度とＭｇ硬度）とｐＨは変わらない。

また、水素イオン型陽イオン交換樹脂が、重量比で３０含有されるときであっても、溶存水素濃度はさらに増えることこそないものの、原水の硬度（Ｃａ硬度とＭｇ硬度）とｐＨはほとんど変わらない。言い換えれば、本発明の非破壊的高濃度水素溶液の製造器具を用いた水素溶液中では、原水のｐＨと硬度を一定の範囲に抑えるある種の緩衝作用が働いている。

一方、金属マグネシウムと水素イオン型陽イオン交換樹脂を重量比で１：７の割合で含むが、隔離体には収容されないまま密閉容器内に直接投入された参考例２においては、こうした緩衝作用は一切働いていない。

したがって、本発明においては、水素発生系を隔離体に収容することが重要である。また、その水素発生系は、金属マグネシウムなど、水素よりイオン化傾向の高い金属や水素化金属を含む水素発生剤の含有量を１としたとき、水素イオン型陽イオン交換樹脂など、金属イオン封鎖能とｐＨ調整能を有する不溶性の高分子物質を、重量比で０．１以上、好ましくは０．５以上、さらに好ましくは１以上、特に好ましくは５以上含有していることが望ましい。

［実施例９〜１０，比較例４，参考例３］
市販の強酸性イオン交換樹脂Ｈタイプ品（DIAION Ion Exchange Resin SK1BH：Mitsubishi Chemical Corporation）を温熱乾燥することで顆粒状の水素イオン型陽イオン交換樹脂（粒径：約４２５μｍ〜約１１８０μｍ）を得た。得られた水素イオン型陽イオン交換樹脂３００ｍｇと金属マグネシウム粉（ＭＧ１００：株式会社関東金属）３００ｍｇを均等に分散し混合することにより得た混合物である水素発生系を、図１に示すように、不織布（プレシゼRegular C5160：旭化成株式会社）に包み込みヒートシールするとともに、筒状の多孔容器（底部：直径約１４ミリの円、高さ：約５８ミリ）に収容した。炭酸飲料用ペットボトル（口部までの満水充填で約５３０ｃｃ容量）に浄水（藤沢市水道水を活性炭カラムに通して処理した活性炭処理水）を約５１５ｃｃ充填した後、多孔容器をペットボトル口部に挿入しながら、多孔容器天井部を取り囲む縁（へり）を口部に引掛け、多孔容器が水中に沈まないようにしてキャップを閉めた。得られた水素発生剤に含まれる、金属マグネシウムと水素イオン型陽イオン交換樹脂の重量比は１：１である。

その後ボトルを横に倒し、多孔容器が原水に完全に接触するようにして１５時間放置した後、内容液のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

また実施例１０として、水素イオン型陽イオン交換樹脂の含有量を２１００ｍｇにした混合物（金属マグネシウムと水素イオン型陽イオン交換樹脂の重量比は１：７）を作成し、実施例９と同じ手順で処理した後、内容液のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

また比較例４として、水素イオン型陽イオン交換樹脂の含有量を０ｍｇにした混合物（金属マグネシウムと水素イオン型陽イオン交換樹脂の重量比は１：０）を作成し、実施例９と同じ手順で処理した後、内容液のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

また参考例３として、浄水のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

以下、表２としてそれらを記載する。

表２に記載されるように、本願の水素発生系を隔離体に収容してなる非破壊的高濃度水素溶液の製造器具を用いることで、原水のｐＨと硬度を維持したまま、溶存水素濃度を特異的に高めた高濃度水素溶存液が得られる。

［実施例１１〜１３，参考例３〜４］
ミョウバン（焼みょうばん：富士食糧株式会社）１００ｍｇと金属マグネシウム粉（ＭＧ１００：株式会社関東金属）１００ｍｇを均等に分散し混合することにより得た混合物である水素発生系を、図１に示すように、不織布（プレシゼRegular C5160：旭化成株式会社）に包み込みヒートシールするとともに、筒状の多孔容器（底部：直径約１４ミリの円、高さ：約５８ミリ）に収容した。炭酸飲料用ペットボトル（口部までの満水充填で約５３０ｃｃ容量）に浄水（藤沢市水道水を活性炭カラムに通して処理した活性炭処理水）を約５１５ｃｃ充填した後、多孔容器をペットボトル口部に挿入しながら、多孔容器天井部を取り囲む縁（へり）を口部に引掛け、多孔容器が水中に沈まないようにしてキャップを閉めた。得られた水素発生剤に含まれる、金属マグネシウムとミョウバンの重量比は１：１である。

また、ミョウバンの含有量を変化させた混合物を複数（実施例１２〜１３）作成し、実施例１１と同じ手順で処理した後、内容液のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

また参考例４として、浄水のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

また参考例５として、実施例１２に記載される水素発生系を、不織布と多孔容器で隔離することなく直接、浄水を約５１５ｃｃ充填した炭酸飲料用ペットボトル（口部までの満水充填で約５３０ｃｃ容量）に投与し、ボトルを横に倒した状態で１０分間放置した後、実施例１１に記載される方法で振盪した内容液のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

以下、表３としてそれらを記載する。

［実施例１４，参考例６］
市販の弱酸性イオン交換樹脂Ｈタイプ品（DIAION Ion Exchange Resin WK40L：Mitsubishi Chemical Corporation）を温熱乾燥することで顆粒状の水素イオン型陽イオン交換樹脂を得た。得られた水素イオン型陽イオン交換樹脂４０００ｍｇと金属マグネシウム粉（ＭＧ１００：株式会社関東金属）３００ｍｇを均等に分散し混合することにより得た混合物である水素発生系を、図１に示すように、不織布（プレシゼRegular C5160：旭化成株式会社）に包み込みヒートシールするとともに、筒状の多孔容器（底部：直径約１４ミリの円、高さ：約５８ミリ）に収容した。炭酸飲料用ペットボトル（口部までの満水充填で約５３０ｃｃ容量）に浄水（藤沢市水道水を活性炭カラムに通して処理した活性炭処理水）を約５１５ｃｃ充填した後、多孔容器をペットボトル口部に挿入しながら、多孔容器天井部を取り囲む縁（へり）を口部に引掛け、多孔容器が水中に沈まないようにしてキャップを閉めた。得られた水素発生剤に含まれる、金属マグネシウムと水素イオン型陽イオン交換樹脂の重量比は約１：１３．３である。

また参考例６として、浄水のｐＨ、溶存水素濃度、カルシウム（Ｃａ）硬度、マグネシウム（Ｍｇ）硬度を測定した。

以下、表４としてそれらを記載する。

なお、先に記した、原水の「水素発生の際に水素発生剤より溶出する陽イオンなど副生成物」を維持した、または変えない状態とは、これに限るものではないが、たとえば以下のような状態を指す。

高濃度水素溶液の該当陽イオン（たとえば、本発明の器具が水素発生剤として鉄を使用している場合は全鉄）が、（原水の該当陽イオン（ｍｇ／Ｌ）−４.５ｍｇ／Ｌ）〜（原水の該当陽イオン（ｍｇ／Ｌ）＋４.５ｍｇ／Ｌ）、好ましくは（原水の該当陽イオン（ｍｇ／Ｌ）−３ｍｇ／Ｌ）〜（原水の該当陽イオン（ｍｇ／Ｌ）＋３ｍｇ／Ｌ）、さらに好ましくは（原水の該当陽イオン（ｍｇ／Ｌ）−２ｍｇ／Ｌ）〜（原水の該当陽イオン（ｍｇ／Ｌ）＋２ｍｇ／Ｌ）、よりさらに好ましくは（原水の該当陽イオン（ｍｇ／Ｌ）−１ｍｇ／Ｌ）〜（原水の該当陽イオン（ｍｇ／Ｌ）＋１ｍｇ／Ｌ）、特に好ましくは（原水の該当陽イオン（ｍｇ／Ｌ）−０．５ｍｇ／Ｌ）〜（原水の該当陽イオン（ｍｇ／Ｌ）＋０．５ｍｇ／Ｌ）の範囲に収まっている状態などである。

［実施例１５〜１９，比較例５，参考例７］
市販の強酸性イオン交換樹脂Ｈタイプ品（DIAION Ion Exchange Resin SK1BH：Mitsubishi Chemical Corporation）を温熱乾燥することで顆粒状の水素イオン型陽イオン交換樹脂（粒径：約４２５μｍ〜約１１８０μｍ）を得た。得られた水素イオン型陽イオン交換樹脂１２００ｍｇと還元鉄（和光純薬株式会社製）６００ｍｇを均等に分散し混合することにより得た混合物である水素発生系を、図１に示すように、不織布（タイベック１０７３Ｂ：旭・デュポンフラッシュスパンプロダクツ株式会社）に包み込みヒートシールするとともに、筒状の多孔容器（底部：直径約１４ミリの円、高さ：約５８ミリ）に収容した。炭酸飲料用ペットボトル（口部までの満水充填で約５３０ｃｃ容量）に藤沢市水道水を満水充填した後、多孔容器をペットボトル口部に挿入しながら、多孔容器天井部を取り囲む縁（へり）を口部に引掛け、多孔容器が水中に沈まないようにしてキャップを閉めた。得られた水素発生剤に含まれる、還元鉄と水素イオン型陽イオン交換樹脂の重量比は１：２である。

その後ボトルを横に倒し、多孔容器が原水に完全に接触するようにして８時間放置した後、発明者の一人（平均的体格を有する日本人３０代男性）がペットボトル中腹部を利手に保持し、手首のみを左右に動かすことでキャップが手首上空に半円の弧を描くように、２往復／秒のペースで１２０往復した（合計６０秒）。

その後、内容液のｐＨ、溶存水素濃度、全鉄を測定し、味と臭いを確認した。

全鉄は、水質分析計『ＤＲ／４０００』（ＨＡＣＨ社製）を用いてFerroVer法により測定した（以下同）。

また、還元鉄の含有量を変化させた混合物を複数（実施例１６〜１９）作成し、実施例１５と同じ手順で処理した後、内容液のｐＨ、溶存水素濃度、全鉄を測定し、味と臭いを確認した。

また比較例５として、水素イオン型陽イオン交換樹脂の代わりにリンゴ酸（ＤＬ−リンゴ酸:扶桑化学工業株式会社）を含有させた混合物を作成し、実施例１５と同じ手順で処理した後、内容液のｐＨ、溶存水素濃度、全鉄を測定した。

また参考例７として、藤沢市水道水のｐＨ、全鉄を測定した。

以下、表５としてそれらを記載する。

Claims

原水と反応して水素を発生する水素発生剤としての金属マグネシウムまたは鉄のうち少なくともいずれか一方と、
該水素発生剤より溶出する金属イオンを封鎖する金属イオン封鎖能及び水酸化物イオンを抑制または除去するｐＨ調整能を有する水素イオン型陽イオン交換樹脂と、
を接触して含有する水素発生系を隔離体に収容してなる非破壊的高濃度水素溶液の製造器具。