JP5857139B1 - スケルトン型水素ガス生成器 - Google Patents

Abstract

【課題】水素ガスの発生において、透明で無臭である良質な水フィルタを透過させ、水中の金属イオン等により水素ガス分子を活性化させて水素ガスを吸入者の体内に送る、簡易で安全な水素ガス発生、吸入方法及びその装置を提供する。【解決手段】粉体酸化カルシウムと粉体アルミニウムを混合させた基盤材Ａと、無機塩化合物の調合反応促進材Ｂ又は水素発生促進混合材Ｃとから成る水素ガス発生材を透水性の袋１に入れ、当該袋１を、密閉された透明な下部容器３及び上部容器４から成る大容器に入った水又は温水に浸漬するとともに、当該水又は温水に無水クエン酸９を添加し、前記水又は温水１０００ｃｃに対して、水素ガス発生材を１０〜２５ｇ、無水クエン酸を０．３〜１．６の割合とし、前記密閉された大容器内で水素ガスを発生させ、当該大容器から導出した管を介して水素ガスを吸入する。【選択図】図５

Description

この発明は、抗酸化剤としての水素ガスを安全かつ簡便に発生させ、これを吸入可能なスケルトン水素ガス吸引器及び当該吸引器による水素ガスの吸引方法及び活用方法に関するものである。

水素ガス分子は金属イオンや酵素、疎水性分子と反応（水素結合）し、活性力を発現して後に、細胞の活性に寄与し、体内のｐＨを整え、代謝力、循環力、免疫力等を増進させることが知られている。

また、水素ガスの吸入は、虚血再還流で発生する活性酸素の消去に役立つことが確認されており、救急車で搬送される虚血再還流による搬送患者の脳細胞のダメージを制御し、社会復帰を促すことが報告されている。活性酸素の脳細胞へのダメージ、その他、活性酸素が及ぼす重篤な生活習慣疾病対策としても簡易で安全に持ち運びが可能で、純度の高い、良質な水素ガスを吸入できる水素ガス発生システム及び水素ガス吸入装置が望まれている。

一方、従来から酸化カルシウムと粉体アルミニウムから成る化学物質と水との発熱反応を利用した、いわゆる化学発熱剤は食品を加熱する加熱材として使用されている。この発熱反応の際に水素ガスが発生する点に着目して、当該化学物質を透水性の容器に入れて、これを水又は温水に浸漬することにより、水中又は温水中で水素ガスを発生させる簡易式水素ガスの発生装置が開発された。特許文献１は水素ガス吸入装置の一例である。

この従来の酸化カルシウムと粉体アルミニウムから成る化学物質と水との反応を利用する化学発熱剤の欠点は、水素ガスを発生する際に、酸化カルシウムとアルミニウムの混合物から成る発熱剤が、水と接触した場合、（１）の反応式に従って、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）
この反応の場合、アルミニウムの量に比例して水素（Ｈ_２）ガスの発生量が増える。即ち、アルミニウム１モルで、水素（Ｈ_２）ガスが３／２モル発生する。

本発明者らは、従来欠点と言われていた水素ガスの発生量を最大化することを検討し、先ず、単位反応を大きくすることを検討した。酸化カルシウムと粉体アルミニウムの混合物から成る水素ガス発生材と水との反応は、前記式（１）及び式（２）に従うことは前述した通りである。特に、式（２）において、アルミニウムは式（１）により生成した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＋３Ｃａ（ＯＨ）_２＝３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３＋３Ｈ_２↑ （３）

この式（３）の反応の場合、アルミニウムの単位当たりの発熱量は非常に大きいので、アルミニウムの量を増やせば、総発熱量も大きくなり量に応じて水素（Ｈ_２）ガスの発生量が増えるが同時に材料コストも増加する。従って、酸化カルシウム及び粉体カルシウムの混合物から成る水素ガス発生材において、酸化カルシウム及び／又は粉体アルミニウムの量を調整するだけでは使用者の要望を満足させることは不可能である。

登録実用新案第３１８４４７０号公報

前記酸化カルシウムと水素吸蔵金属の粉体アルミニウムの特定比率配合の水素ガス発生材を、経済的で反応効率の良いものにすることが要求されている。また更に、水素ガス発生時に触媒の水酸化カルシウムとの化学反応により必然的に生成される水酸化カルシウムの析出により、水が白濁し、容器が汚れ、またカルシウム臭が生じるおそれがある。

また、医療分野においては、肺臓内へ吸入する水素ガスの温度は疾病者の虚弱性から体温近傍であることが要件とされ、また、無臭、透明な水中を通した水素ガスの吸入が為され、かつ、心理的薬理的効果の促進にも、取扱者又は吸引者が目視して確認できることが望まれる。これらの点は前記特許文献１についても同様である。

そこで、この発明は、水素ガスの発生、吸入において、透明で無臭である良質な水フィルタを透過させ、水中の金属イオンや疎水性分子等との物理的反応により水素ガス分子を活性化させて水素ガスを吸入者の体内に送る、簡易で安全なスケルトン水素ガス吸引器及び当該吸引器による水素ガスの吸入方法並びに活用方法を提供することを目的としたものである。

請求項１の発明は、粉体酸化カルシウムと粉体アルミニウムを混合させた基盤材Ａと、無機塩化合物の調合反応促進材Ｂ又は水素発生促進混合材Ｃとから成る水素ガス発生材であって、当該水素ガス発生材が透水性の袋又は小容器に入れられ、さらに、当該袋又は小容器は密閉された透明な大容器に入った水又は温水に浸漬された当該水素ガス発生材と、前記水素ガス発生材とは別に前記大容器に添加された無水クエン酸とから成り、前記水素ガス発生材は前記水又は温水１０００ｃｃに対して１０〜２５ｇの割合とし、前記無水クエン酸は同０．３〜１．６ｇの割合とし、前記密閉された大容器内で水素ガスを発生させる構成としたスケルトン型水素ガス生成器とした。

また、請求項２の発明は、前記大容器は、接続自在な縦長の上下２つの透明な下部容器と上部容器から成り、前記下部容器は上部が開口し、前記上部容器は１個又は複数個の孔を有する底板を有し、当該上部容器の上部は開口し、当該開口部に開閉自在な蓋体が具備され、当該上部容器の蓋体は排気孔を有して成り、前記上部容器の開口部から一定量の水が注入されると共に前記蓋体が前記上部容器に被せられる構成とした前記請求項１に記載のスケルトン型水素ガス生成器とした。

また、請求項３の発明は、１回の服用量の漢方薬が前記袋又は小容器に入れられるか又は前記漢方薬が前記大容器に入った水又は温水に添加された前記請求項１又は２に記載のスケルトン型水素ガス生成器とした。

また、請求項４の発明は、１回の量のアロマ薬草が前記袋又は小容器に入れられるか又は前記アロマ薬草又はアロマオイルが前記大容器に入った水又は温水に添加された前記請求項１又は２に記載のスケルトン型水素ガス生成器とした。

請求項１の発明のスケルトン型水素ガス生成器によれば、ここで使用している水素ガス発生材は単位当たりの発生量を大きくすることが出来、水素ガス発生材の容量、嵩を小さくすることもできる。従って、携帯性に優れたものとなった。また、粉体アルミニウムと粉体酸化カルシウム等から成る水素ガス発生材とは別に、無水クエン酸を予め水に添加しておくことにより、水や温水の白濁が生ぜず、また、容器の汚れがない。従って、水素ガスを密閉容器の水内で発生させても、水は無色透明で、当該無色透明な水の中を気泡となって水素ガスが上昇し、これを吸入具として使用した場合には、吸入者に安心感を与える。また、カルシュウム臭も消すことが出来、吸入者に不快感を与えない。また、クエン酸によりｐＨ調整がなされ、水は中性化し、吸った水素ガスも安全である。従って、この容器使用時には水素ガスの気泡を目視可能としたことで吸入者の不安や確認の負担を軽減できる。また、これらの発明においては、一定量の水は水素ガス発生材の反応機能材であり、水素ガス分子の活性化機能材であり、さらに、不純物除去のフィルタ機能材であり、水素ガスの温度調節機能材でもある。

また、請求項２の発明によれば、上下２つの透明な容器を接続することにより、一体な１つの容器として使用でき、持ち運びにも便利である。また、下部容器に水素発生材を入れた袋又は小容器を入れて、上部容器を接続しても、上部容器は底板を有するため、前記袋又は小容器が上部容器内に浮上することはない。また、前記底板には小孔が設けられているため、水又は温水を上部容器から入れても下部容器に達し、また、上部容器の上部開口部に蓋体を取り付ければ、上下の容器が密閉される、極めて取り扱いが容易なスケルトン型水素ガス生成器である。さらに、上部容器を縦長とすることにより、下部容器で発生した水素ガスは一定長の水フィルタを通過して生成されるため、純度の高い水素ガスを生成することができ、水素ガスを生成時に適温に調整することが出来る。

また、請求項３の発明のスケルトン型水素ガス生成器を用いれば、水素発生材と水との反応熱及び水素分子との反応（水素結合）により高温にて煎じることなく、漢方薬の有効成分が酸化されずに抽出される。そして、当該抽出された有効成分が水素ガスとともに生成される。従って、使用者がこのガスを吸引すれば、漢方薬の効果を得ると同時に漢方薬に含まれる金属成分により水素ガス分子が活性化し、人体内へ吸入することにより、細胞の活性化に役立つ、相乗効果が生じる。

また、請求項４の発明のスケルトン型水素ガス生成器によれば、水素発生材と水との反応熱及び水素分子との反応（水素結合）により高温にて煎じることなく、アロマ薬草の有効成分が酸化されずに抽出され、又はアロマオイルが温められてこれらの有効成分が水素ガスとともに生成される。従って、使用者がこのガスを吸入すれば、口や鼻から直接アロマ効果を得ると同時に、アロマ薬草等に含まれる金属成分により水素ガス分子が活性化し、人体内へ吸入することにより、細胞の活性化に役立つ、相乗効果が生じる。

この発明の実施の形態例２の水素ガス発生、吸入方法に使用する透水性の袋及び非透水性の袋の正面図である。 この発明の実施の形態例１に使用する水素ガス発生、吸入装置の正面 図である。 この発明の実施の形態例１に使用する水素ガス発生、吸入装置の分解 正面図である。 この発明の実施の形態例１に使用する水素ガス発生、吸入装置の上部容器の底面図である。 この発明の実施の形態例１に使用する水素ガス発生、吸入装置による使用例を示す斜視図である。 この発明の実施の形態例１の水素ガス発生、吸入方法の実験データを示す表図である。

（実施の形態例１）
以下、この発明の実施の形態例１で使用する水素発生材について説明する。

当該実施の形態例１の加水型化学水素ガス発生材は、（１）触媒としての平均粒径が７５μｍ〜１５０μｍの粉体酸化カルシウムと平均粒径４５〜７５μｍ粒度分布の水素吸蔵金属の粉体アルミニウムの混合比が１：１〜１：２である基盤材Ａ、（２）前記基盤材Ａの反応の活性を促進する添加材として、炭酸ナトリウム、塩化マグネシウム、亜硫酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸第１鉄、及びリン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の調合反応促進材Ｂ、（３）水素化カルシウム、水素吸蔵金属の粉体アルミニウムの混合比が１：５０〜１：５００となる水素発生促進混合材Ｃを、水素ガスの使用用途、目的に合わせ、Ａ、Ｂ、Ｃの各素材をＡ＋Ｂ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ、Ａ＋Ｃと素材を適宜配合するものであり、粒子の衝突頻度を最大化して反応を高め、効率よく水素ガスの発生を求める仕様として、アレニウス法則を引用し、水素ガス発生材の容量とこれを収納する透水性の不織布又は小容器の大きさを定性比例とし、水素ガス発生材容量別の水素ガス発生量の最大化を求め、初期集中発生型、長時間安定発生型などのバリエーションを可能とする。

また、前記水素発生材は、図１（ａ）に示すように、粉末が漏れ出ない、不織布、和紙、合成紙等の透水性の袋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、紛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、水又は温水に浸す際は、図１（ｂ）に示すように、非透水性の袋２から透水性の袋１を取り出して使用する。なお、図１（ｂ）は非透水性の袋２の上部を破って取り除き、透水性の袋１を取り出している状態を示す。前記透水性の袋１には、水素発生材を１０ｇ〜２５ｇ入れる。

また、水に添加する無水クエン酸は、使用する水１０００ｃｃに対して、０．３ｇ〜１．６ｇとし、好ましくは、０．３ｇ〜０．５ｇとする。また、１．７ｇ以上添加すると金属イオンや金属物質との酸化反応で赤色に変色する恐れがある。

次に、この発明のスケルトン水素ガス吸入器について図２〜図４に基づいて説明する。

図２に示すように、接続自在な２つの透明な略円筒形状の下部容器３と上部容器４とから成り、下部容器３は上部が開口し、上部容器４は、多数の小孔５を有する底板６を有し、上部が開口し、当該開口部に開閉自在な蓋体７が具備ざれている。なお、前記小孔５は１個又は複数個の孔でも良い。また、上部容器４の蓋体７は排気孔を有し、当該排気孔に略鍵型の接続管８が備えられている。当該接続管８にカニューラ等の吸入管（図示省略）を接続することが出来る。

この装置を用いた水素吸入方法を図５に基づいて説明する。まず、（ａ）図に示すように、前記水素ガス発生材を収納した透水性の袋１を非透水性の袋２から取り出して、下部容器３に入れる。水素ガス発生材は１５ｇとする。また、下部容器３には無水クエン酸９を０．５ｇ入れる。その後、（ｂ）図に示すように、下部容器３の上部の開口部に上部容器４の下部を接続する。

そして（ｃ）図に示すように、上部容器４の上部の開口部から１０００ｃｃの水を注入する。この水は、水素ガス発生材の反応機能材であり、水素ガス分子の活性化機能材であり、さらに、不純物除去のフィルタ機能材であり、水素ガスの温度調節機能材でもある。上部容器４には予め、水量ライン１０を設けておく。水を前記水量ライン１０まで注入後、（ｄ）図に示すように、蓋体７を上部容器４に被せて締め付ける。これにより、下部容器3内で、透水性の袋１内の水素発生材が水と接触し、水素ガスが発生し、当該水素ガスは上部容器４の水中を多数の泡として上昇する。そこで、前記蓋体７の排気孔に設けた接続管８にカニューラ１１の一端を接続し、当該カニューラ１１の吸入口を吸入者の口や鼻に当てて使用する。

次に、上記方法により、無水クエン酸の添加量に関する実験を行った結果について説明する。図６は、図５に示す容器に１リットルの水を入れ、この水の中に、上記水素ガス発生材１０ｇを入れた不織布から成る袋を浸漬し、クエン酸を０ｇ〜１．６ｇに変化させて添加し１０〜２０分経過後、１６０分経過後の水質の濁り状況を検査した。ただし、水素ガス発生材は前記基盤材Ａ、前記調合反応促進材Ｂ及び前記水素発生促進混合材Ｃから成るものを使用した。

その結果、図６に示すように、クエン酸０ｇの場合は水が白濁し、クエン酸０．２ｇの場合はやや白濁し、透明感が損なわれる。しかしながら、クエン酸の０．３ｇ〜１．６ｇの添加においては、水の濁りが無く、透明性が保持されていることが分かった。また、ｐＨ値もほぼ程よい値になっている。さらに、図示は省略したが、クエン酸を１．７ｇ入れると金属イオンや金属物質との酸化反応で赤色に変色した。

また、前記実施の形態例１において、漢方医が適量とされる１回の服用量の漢方薬を透水性の袋又は小容器に入れ、当該袋又は小容器を、下部容器４に入れるか又は前記漢方薬をそのまま下部容器４に添加することにより、吸入で漢方薬の薬理効果を得ることが出来る。その場合は、前記水素ガス発生材の量を水１０００ｃｃに対して、１５〜２５ｇの添加が必要となる。これにより水素ガスの発生に伴う反応熱及び水素分子との反応（水素結合）により高温にて煎じることなく、有効成分が酸化されずに抽出されやすい。

また、前記実施の形態例１において、１回の量として適量のアロマ薬草を透水性の袋又は小容器に入れ、当該袋又は小容器を、下部容器４に入れるか又は前記アロマ薬草をそのまま下部容器４に添加するか、或いはアロマオイルを前記上部容器３の水又は温水に添加することにより、吸入でアロマ効果を得ることが出来る。その場合は、前記水素ガス発生材の量を水１０００ｃｃに対して、１５〜２５ｇが必要となる。これにより水素ガスの発生に伴う反応熱及び水素分子との反応（水素結合）により高温にて加熱することなく、アロマ薬草の有効成分が酸化されずに抽出されやすい。

なお、上記実施の形態例１に代えて、適宜の１個の密閉された透明な大容器を用意し、この中に、前記透水性の袋１又は小容器をいれ、前記無水クエン酸を添加し、所定量の水又は温水を入れる構成としても良い。その際、透水性の袋１等が水中又は温水中を浮上しないような措置をとることが必要である。また、漢方薬又はアロマ薬草、アロマオイルの添加の場合も前記大容器を用いることが出来る。

１ 透水性の袋 ２ 非透水性の袋
３ 下部容器 ４ 上部容器
５ 小孔 ６ 底板
７ 蓋体 ８ 接続管
９ 無水クエン酸 １０ 水量ライン
１１ カニューラ

Claims (4)

1. 粉体酸化カルシウムと粉体アルミニウムを混合させた基盤材Ａと、無機塩化合物の調合反応促進材Ｂ又は水素発生促進混合材Ｃとから成る水素ガス発生材であって、当該水素ガス発生材が透水性の袋又は小容器に入れられ、さらに、当該袋又は小容器は密閉された透明な大容器に入った水又は温水に浸漬された当該水素ガス発生材と、
   前記水素ガス発生材とは別に前記大容器に添加された無水クエン酸とから成り、
   前記水素ガス発生材は前記水又は温水１０００ｃｃに対して１０〜２５ｇの割合とし、前記無水クエン酸は同０．３〜１．６ｇの割合とし、
   前記密閉された大容器内で水素ガスを発生させる構成としたことを特徴とする、スケルトン型水素ガス生成器。
2. 前記大容器は、接続自在な縦長の上下２つの透明な下部容器と上部容器から成り、前記下部容器は上部が開口し、前記上部容器は１個又は複数個の孔を有する底板を有し、当該上部容器の上部は開口し、当該開口部に開閉自在な蓋体が具備され、当該上部容器の蓋体は排気孔を有して成り、
   前記上部容器の開口部から一定量の水が注入されると共に前記蓋体が前記上部容器に被せられる構成としたことを特徴とする、前記請求項１に記載のスケルトン型水素ガス生成器。
3. １回の服用量の漢方薬が前記袋又は小容器に入れられるか又は前記漢方薬が前記大容器に入った水又は温水に添加されたことを特徴とする、前記請求項１又は２に記載のスケルトン型水素ガス生成器。
4. １回の量のアロマ薬草が前記袋又は小容器に入れられるか又は前記アロマ薬草又はアロマオイルが前記大容器に入った水又は温水に添加されたことを特徴とする、前記請求項１又は２に記載のスケルトン型水素ガス生成器。

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