JP6159462B1 - 水素含有液体の生成装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な操作で水素含有液体を生成できる水素含有液体の生成装置及び方法を提供する。【解決手段】水分と反応して水素ガスを発生する水素発生剤１１と、前記水素発生剤を入れる第１容器２０と、前記第１容器の内部で発生した水素ガスの添加対象たる液体Ｌを入れる、少なくとも容積が減じる方向へ変形することができる第２容器３０と、を備え、前記第１容器は、内部で発生した水素ガスを外部へ排出する第１逆止弁２１と、内部へ前記液体を導入する第２逆止弁２２又は小孔２９とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、水素を含有する液体を生成するための装置及び方法に関するものである。

本件出願人は、水と反応することにより水素ガスを発生するアルミニウムなどの水素発生系と、一方向弁を有し水素発生系を収容する水素気泡形成体と、を含む生体適用液への水素添加器具を先に提案した（特許文献１）。

特許第４６５２４７９号公報

上記従来技術は、アルミニウムなどの水素発生剤と水とを反応させる一例として、水素気泡形成体をＰＥＴボトルに入れる前に、水素発生剤に水滴を垂らし、一方向弁によりふたを閉めてから水素気泡形成体をＰＥＴボトルに投入する。しかしながら、この水素発生剤にスポイドなどを用いて水滴を垂らす作業が煩雑であるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、簡単な操作で水素含有液体を生成できる水素含有液体の生成装置及び方法を提供することである。

本発明は、水分と反応して水素ガスを発生する水素発生剤と、前記水素発生剤を入れる第１容器と、前記第１容器の内部で発生した水素ガスの添加対象たる液体を入れる第２容器と、を備え、前記第１容器は、内部で発生した水素ガスを外部へ排出する第１逆止弁と、内部へ前記液体を導入する第２逆止弁とを有する水素含有液体の生成装置により、上記課題を解決する。

本発明の水素含有液体の生成装置の前記第２容器に、水素を含有させるべき液体を入れ、前記水素発生剤を前記第１容器の内部に入れ、前記第２容器に前記第１容器を入れて前記第２容器を密閉し、前記第２容器を振盪するか、又は前記第２容器を容積が減じる方向へ変形させる。これにより、第２逆止弁から第２容器に入れた液体が第１容器の内部へ導入され、当該液体と水素発生剤とが反応することで水素ガスが発生する。この水素ガスは第１逆止弁から第２容器内へ排出され、その結果、液体に水素が含有される。このように第１の観点による本発明によれば、簡単な操作で水素含有液体を生成することができる。

本発明に係る水素含有液体の生成装置の一実施の形態を示す全体構成図である。 図１の第１容器の一例を示す拡大断面図である。 図１の第１容器の他例を示す拡大断面図である。 本発明に係る水素含有液体の生成方法の一例を示す斜視図（その１）である。 本発明に係る水素含有液体の生成方法の一例を示す斜視図（その２）である。 本発明に係る水素含有液体の生成方法の一例を示す斜視図（その３）である。 本発明に係る水素含有液体の生成方法の一例を示す斜視図（その４）である。 本発明に係る水素含有液体の生成方法の他例を示す斜視図（その１）である。 本発明に係る水素含有液体の生成方法の他例を示す斜視図（その２）である。

《第１実施形態》
以下、本発明に係る水素含有液体の生成装置及び方法の一実施の形態を説明する。本実施形態の水素含有液体の生成装置１は、図１に示すように、水分と反応して水素ガスを発生する水素発生剤１１と、水素発生剤１１を入れるための第１容器２０と、第１容器２０の内部で発生した水素ガスの添加対象たる液体Ｌを入れるための、少なくとも容積が減じる方向へ変形することができる第２容器３０と、を備える。

本実施形態における液体Ｌは、本実施形態の水素含有液体の生成装置１を用いて水素分子を溶存させるべき対象たる液体の全てを含む。液体Ｌは、水または水溶液などのほか、飲料水、茶、コーヒーなどの各種飲料を含む。また、注射・点滴・輸液などの用途に浸透圧調製された生理食塩水、栄養素や電解質補給のために調整された注射溶液、薬剤を溶解した注射溶液、輸血に用いられる輸血製剤（輸血用血液）・自己血液、経腸液、臓器の保存のために調合された臓器保存液などを含む。特に本実施形態における液体Ｌは、人間を含む動物や植物などの生体に適用することができる液体を含む。そして、この種の液体Ｌに水素を溶存させ、こうして得られる水素含有液体を、口又は鼻からの吸入又は噴霧、口からの飲用、皮膚又は静脈・動脈への注射、皮膚への塗布などにより各種生体に適用される。水素含有液体、特に過飽和を含む高濃度水素含有液体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。

本実施形態における水素発生剤１１は、水分と反応して水素ガスを発生する材料であり、具体的には、水素よりイオン化傾向が大きい金属材料と、必要に応じてこの金属材料と水分との反応を促進する反応促進剤とを含む。図１に示すように、水素発生剤１１を、水が透過する袋体１２に入れたものを水素発生体１０と称する。金属材料は、水分と反応することで水素を発生させる物質であり、水素よりイオン化傾向が大きい金属単体又は水素化金属を含む水素化化合物などが含まれる。水分との反応性の良さを考慮すると、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。また、反応生成物の安全性や食品衛生法を考慮すれば、鉄、アルミ、ニッケル、コバルトは好適に用いられる。なかでも、金属アルミニウムは、美観、コスト、及び取り扱い上の安全性の観点からも好適に用いられる。

水素発生剤１１は、袋体１２に入れないでそのまま第１容器２０に入れてもよい。ただし、第１容器２０の再利用を考慮して、水素発生剤１１を袋体１２に入れて使用してもよい。水素含有液体の生成が終了したら、第１容器２０から袋体１２を取り出し、新たな袋体１２に交換すれば、次の水素含有液体の生成が即座にできるからである。こうした金属材料及び反応促進剤を収納する袋体１２は、通気性と、透水性又は透湿性を有する材料からなり、不織布などの材料を例示することができる。袋体１２は、水素ガスや水（水蒸気を含む）は透過するが、金属材料、反応促進剤、その反応残渣を透過させない。袋体１２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。この袋体１２のポアサイズとの関係でいえば、金属材料、反応促進剤の平均粒径は、袋体１２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。たとえば、金属材料の平均粒径は、３０００μｍ以下、好ましくは１０００μｍ以下、さらに好ましくは５００μｍ以下、特に好ましくは２５０μｍ以下である。

本実施形態の水素発生剤１１は、金属材料のほか、必要に応じて、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反応促進剤を含んでもよい。

本実施形態で用いることができる金属イオン封鎖剤としては、水に全くあるいはほとんど溶解せず、第１容器２０または袋体１２の内部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、さらに好ましい。

本実施形態で用いることができる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。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調整剤は好適に用いられる。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ので、より好ましい物質である。

さらに、金属材料の水素発生反応を促進する水素発生反応促進剤として、酸またはアルカリ剤などを用いることができる。酸としては、これに限るものではないが、反応後に固形の沈殿物を生じる酸、またはイオン交換樹脂などの固形酸などが好適に用いられる。また、アルミニウムや亜鉛などの両性金属を水素発生剤として用いる場合は、酸の他、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、陰イオン交換樹脂などアルカリ剤を用いることもできる。なかでも、水酸化カルシウム（消石灰）、生石灰（酸化カルシウム）、焼成カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、陰イオン交換樹脂など食品添加物であるアルカリ剤は好適に用いられる。アルミニウムなどの食品添加物である水素よりイオン化傾向の大きい金属と反応して沈殿物を生じる水素発生反応促進剤は、該金属の金属イオンの水素発生反応後の再溶出を抑制するため、生体に適用される液体Ｌの特性を実質的に変えない。

なお、金属材料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。

本実施形態における金属材料は、水分と接触することにより第１容器２０内において水素ガスを発生させる。この水分は、上述の液体Ｌ自体を水分として用いる。また、水分であるから水蒸気などの気体であってもよい。含有成分、硬度、液性の如何にかかわらず、水分を含んでいる液体又は気体であれば本実施形態の水分として用いることができる。

金属材料を含む水素発生剤１１と反応させる水分の量の目安としては、水素発生体１０を収容する第１容器２０に水分が残存しない程度の少量であることが望ましい。たとえば、第１容器２０内に残存する水分量が１０ｃｃ以下、好ましくは５ｃｃ以下、さらに好ましくは３ｃｃ以下、特に好ましくは１ｃｃ以下である。こうした余分な水分が袋体１２から第１容器２０内に流出するのを防止するために、吸水ビーズ、イオン交換樹脂（乾式イオン交換樹脂は吸水性が高くさらに好ましい）、吸水紙、ヒアルロン酸、ポリアクリル酸など吸水性のある物質や材料が、第１容器２０内や袋体１２などに含まれていることが望ましい。

本実施形態の第１容器２０は、図１及び図２Ａに示すように、本体２３と、内部で発生した水素ガスを外部へ排出する第１逆止弁２１と、内部へ液体Ｌを導入する第２逆止弁２２とを有する。本体２３は、水素発生剤１１と水分との反応熱に耐え得る程度の耐熱性を有する樹脂材料から成形された、両端が開口した筒状部材であり、適度の剛性を有する。本体２３は、内部に水素発生体１０を入れ、一方の開口に第１逆止弁２１が装着され、他方の開口に第２逆止弁２２が装着される。

図１及び図２Ａに二点鎖線で示すように、本体２３の外表面に、円周方向に沿って所定の間隔をもって設けられた複数の突起片２８を一体的に形成してもよい。この突起片２８は、水素発生剤１１と水分との反応熱（金属材料の種類にもよるが２００℃程度の高温になるものもある）が本体２３から第２容器３０に伝わって、当該第２容器３０を変形させたりすることを防止するための構成である。つまり、突起片２８を設けることで、第１容器２０と第２容器３０との接触距離を長くすること及び／又は接触面積を小さくすることで、第２容器３０へ伝わる熱を抑制することができる。なお、図１及び図２Ａに示す実施形態では、本体２３の外表面に突起片２８を設けてもよいことを示したが、第１逆止弁２１を固定するための第１バルブキャップ２４の外表面及び／又は第２逆止弁２２を固定するための第２バルブキャップ２６に突起片を設けてもよい。

本実施形態の第１バルブキャップ２４は、第１逆止弁２１を保持するとともに、本体２３の一方の開口を着脱可能に閉塞する機能を司る。また第２バルブキャップ２６は、第２逆止弁２２を保持するとともに、本体２３の他方の開口を着脱可能に閉塞する機能を司る。第１バルブキャップ２４及び第２バルブキャップ２６は、本体２３と同様に、水素発生剤１１と水分との反応熱に耐え得る程度の耐熱性を有する樹脂材料から成形されている。なお、本体２３に水素発生体１０を入れる必要があるため、第１バルブキャップ２４又は第２バルブキャップ２６の少なくとも一方が本体２３に対して着脱可能に構成されていればよい。

本実施形態の第１逆止弁２１及び第２逆止弁２２は、ダックビルバルブからなり、弾性を有する樹脂材料から成形され、鳥のくちばし状に形成され、先端の稜線部分にスリット２５，２７がそれぞれ設けられている。そして、第１逆止弁２１は、内部で発生した水素ガスを外部へ排出するように本体２３に装着され、第２逆止弁２２は内部へ液体Ｌを導入するように本体２３に装着される。詳細は後述するが、これにより、液体Ｌを収容した第２容器３０に第１容器２０を投入した状態では、第２逆止弁（ダックビルバルブ）２２の自己弾性によりスリット２７が閉じた状態を維持するが、第２容器３０の本体３１を適度に握って凹ます（萎ませる）と、自己弾性に抗して第２逆止弁（ダックビルバルブ）２２のスリット２７を押し広げて液体Ｌが第１容器２０の内部に導入される。液体Ｌが第１容器２０の内部に導入されると、水素発生剤１１との反応が開始されるが、第１容器２０内の内圧が高くなるまでは、第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１の自己弾性によりスリット２５が閉じた状態となり、第１容器２０の内圧が高くなると、自己弾性に抗して第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１のスリット２５を押し広げて水素ガスが第２容器３０内へ排出される。

本発明の第１逆止弁２１及び第２逆止弁２２は、ダックビルバルブのほか、ボール弁とスプリングを用いたボール弁型逆止弁、バタフライ弁を用いたバタフライ型逆止弁、傘状の弁を用いた傘型逆止弁、ダイヤフラムを用いたダイヤフラム型逆止弁、などを用いてもよい。さらに、第１逆止弁２１については、第１容器２０の内部で発生した水素ガスは第１容器２０の外部へ排出されるが、第１容器２０の外部の液体Ｌは第１容器２０の内部へ導入されない水素ガス透過膜を設けてもよい。こうした水素ガス透過膜も本発明の第１逆止弁２１に含まれるものとする。さらに、水素発生剤１１が第２容器３０に入れた液体Ｌに混入しても問題のない場合、第２逆止弁２２に代えてφ１ｍｍ程度の小孔で構成してもよい。これについては後述する。

本実施形態の第２容器３０は、上述した液体Ｌを入れる容器であって、少なくとも容積が減じる方向へ変形することができる容器である。第２容器３０は、内容物を大気に触れさせないよう本体３１をキャップ３２で密閉する容器を用いることが好ましい。少なくとも容積が減じる方向へ変形可能な容器として、ペットボトルなどの樹脂製容器が好ましいが、アルミ製容器であっても変形可能であれば第２容器３０として用いることに何ら問題はない。第２容器３０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以下の容量の第２容器３０が望ましいが、これに限るものではない。第２容器３０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第２容器３０の外部へ逃すことが少ないからである。

第２容器３０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以下である第２容器３０が、本実施形態の水素透過性が低い第２容器３０に含まれる。

本実施形態の第２容器３０は、密閉性に加えて、水素発生による内圧の上昇に耐えうる耐圧性能を有することが望ましい。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。炭酸飲料用ペットボトルなどは好適に用いられる。本実施形態の第２容器３０は、安全に開栓できるようキャップ３２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。

本実施形態において得られる水素含有液体の溶存水素濃度は特に限定されない。水素の常温常圧における溶解度は１．６ｐｐｍであるが、上述した水素含有液体の酸化ストレスの抑制効能を考慮すると、少なくとも１ｐｐｍ程度の溶存水素濃度であることが望ましく、さらに好ましくは７ｐｐｍ以上、特に８．０ｐｐｍ以上、９．０ｐｐｍ以上、１０．０ｐｐｍ以上の過飽和水素含有液体であることが最も好ましい。

次に、図１〜図６を参照しながら、本実施形態の水素含有液体の生成装置１の使用方法、すなわち水素含有液体の生成方法を説明する。
まず、図１に示すように、袋体１２内にアルミニウムやマグネシウムなどの金属材料と必要に応じて反応促進剤を含む水素発生剤１１を入れた水素発生体１０を用意し、第１容器２０の本体２３の中に水素発生体１０を入れ、第１バルブキャップ２４及び第２バルブキャップ２６で蓋をする。なお、第２容器３０には液体Ｌを上部開口まで満たしておく。すなわち、第２容器３０のヘッドスペースＳにはなるべく空気が入らないように液体Ｌを満たしておく。

次いで、図３に示すように、第１容器２０を第２容器３０に入れキャップ３２で蓋をする。本実施形態の第１容器２０は、本体２３の内部に空気が入っているため液体Ｌより比重が小さい。そのため第２容器３０の液面に浮くが、液体Ｌより比重の大きい第１容器２０を用い、第２容器３０内の液体Ｌに沈めてもよい。第２容器３０に第１容器２０を入れる場合、第２逆止弁２２が液体Ｌに沈むように当該第２逆止弁２２を下にして入れることが望ましい。この状態では、第２逆止弁（ダックビルバルブ）２２の自己弾性によりスリット２７が閉じた状態を維持する。勿論、第１逆止弁２１もスリット２５が閉じた状態を維持するので、第１容器２０の内部において水素発生剤１１と水分との反応は殆ど生じない。そのため、飲料を第２容器３０を入れ、さらに第１容器２０を入れてキャップ３２で蓋をした飲料製品を製造し、この状態で第２容器３０を製造工場から販売店まで搬送したり、保管したりしてもよい。

水素含有液体を生成するに際しては、図４に示すように、第２容器３０の本体３１を手で握って凹ます。すなわち、第２容器３０の容積が減じる方向へ本体３１を変形させる。これにより、第２逆止弁（ダックビルバルブ）２２は、自己弾性に抗してスリット２７が押し広げられ、第２容器３０の液体Ｌが第１容器２０の内部に導入される。なお、図４に示すように、第２容器３０の本体３１を手で握って凹ますことに代えて、又はこれに加えて、第２容器３０の液体Ｌが第２逆止弁２２の自己弾性に抗して第１容器２０の内部に導入される程度で、第２容器３０を振盪してもよい。液体Ｌが第１容器２０の内部に導入されると、水素発生剤１１との反応が開始される。第１容器２０内の内圧が高くなるまでは、第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１の自己弾性によりスリット２５が閉じた状態を維持するが、しばらく時間が経つと、第１容器２０の内圧が高くなり、第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１は、自己弾性に抗してスリット２５が押し広げられ、水素ガスが第２容器３０内へ排出される。ただし、開いたスリット２５から第１容器２０内に液体Ｌが入り込むことはない。

第１容器２０の内部から第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１を介して水素ガスが第２容器３０の内部へ排出されると、図５に示すように、第２容器３０のヘッドスペースＳ（第２容器３０の上部開口の近傍の空間）に水素ガスが溜まることになる。このとき、第１容器２０は、水素発生剤１１と水分との反応熱によって比較的高温となっているが、第２容器３０との接触は突起片２８にて行われていることから、接触点まで高温の熱が伝わらない。これにより、第２容器３０の変形などを防止することができる。

第１容器２０内で、水素発生剤１１と水分との反応により発生した水素ガスは、第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１を介して液体Ｌを入れた第２容器３０内に放出され、ヘッドスペースＳに高圧・高濃度の水素ガス相を形成する。なお、本実施形態の第１容器２０を液体Ｌに沈めて設置した場合であっても、発生した水素分子のほとんどは液体Ｌに溶解することなく、まずは第２容器３０のヘッドスペースＳの空気相へ移行する。水素発生剤１１を袋体１２に入れた水素発生体１０を第１容器２０に入れると、水素ガスは、第１容器２０の内部に適量結集したのち初めて、水素ガス気泡として第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１から排出される。言い換えれば、液体Ｌの中に排出されるとき、水素分子は、既にある程度の大きさを有する水素ガス気泡として放出されることから、第１容器２０が水素ガスに対する一種のストッパーとして作用するため、液体Ｌに溶解することなく、まずは第２容器３０のヘッドスペースＳの空気相へ移行するものと推察される。

このことは目視でも観察される。たとえば、本実施形態の第１容器２０を、液体Ｌを入れた第２容器３０内に入れ、第２容器３０を横に倒してそのまましばらく放置しておくと、第１容器２０内で発生した水素ガスが間歇的に第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１から水素気泡となって放出しながら、水素ガス相の体積を次第に増大させていく。すなわち、放出される水素ガスの気泡サイズが大きいため、水中を素早く上昇し、密閉された第２容器３０のヘッドスペースＳの気相へと移行する。

従来、水素分子に限らず、いわゆるバブリングを利用した気体溶解技術においては、ガスの気泡サイズを可能な限り小さくすること、すなわち、気泡が気相へ浮上する上昇速度を遅らせることが、高濃度のガス溶液を製造するためには重要であると考えられてきた。水素、酸素またはオゾンを含む産業用ガスのマイクロバブル化やナノバブル化は、本願出願時においても、依然として当業界の主要な技術課題の一つとして認識されている。これに対して、本願発明者等は、家庭、職場、街中、店頭などを含むさまざまな場所で、消費者が使用時に高濃度水素含有液体を生成しようとする機会においては、飲料水、茶、コーヒーなどの飲料を含む液体に水素分子を直接溶解させるよりも、まずは、密閉された第２容器３０内に水素ガス相を形成するとともに第２容器３０の内圧を高め、その後に密閉された第２容器３０を適宜振盪することで気相の水素ガスを回収する方がはるかに望ましいことを知見した。したがって、水素含有液体の溶存水素濃度を高めるためには、図６に示すように、本実施形態の第１容器２０を密閉された第２容器３０内に入れるとともに、密閉された第２容器３０を適宜振盪することが望ましい。

本実施形態における振盪は、密閉された第２容器３０に物理的衝撃を与えることにより密閉された第２容器３０内の液体Ｌと気相（ヘッドスペースＳ）にある水素ガスとを接触させつつ、液体Ｌ中の溶存酸素など溶存ガスを水素ガスに置換する。本実施形態の振盪は、手を用いた自然的振盪のほか機械を用いた人工的振盪も含まれる。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。また、密閉された第２容器３０の気相へ、水素ガスが一層蓄積されることを目的に、第１容器２０を密閉された第２容器３０内に入れてから、１分経過した後、好ましくは２分経過した後、より好ましくは４分経過した後、さらに好ましくは８分経過した後、特に好ましくは１０分経過した後に振盪を開始することが望ましい。また、振盪時間は、高圧・高濃度水素ガスの生体適用液への溶解を促進させるため、自然的振盪で５秒以上、好ましくは１０秒以上、より好ましくは１５秒以上、さらに好ましくは３０秒以上であることが望ましい。また、振盪のし易さを考慮し、生体適用液を充填した後も、密閉された第２容器３０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Ｓが設けられることが望ましい。以上の使用方法により水素含有液体が得られることになる。

《第２実施形態》
図２Ｂは、図１の第１容器２０の他の実施形態を示す拡大断面図、図７及び図８は、本発明に係る水素含有液体の生成方法の他例を示す斜視図である。本実施形態の第１容器２０は、図２Ｂに示すように、本体２３と、内部で発生した水素ガスを外部へ排出する第１逆止弁２１と、内部へ液体Ｌを導入する小孔２９とを有する。本体２３は、水素発生剤１１と水分との反応熱に耐え得る程度の耐熱性を有する樹脂材料から成形された、両端が開口した筒状部材であり、適度の剛性を有する。本体２３は、内部に水素発生体１０を入れ、一方の開口に第１バルブキャップ２４とともに第１逆止弁２１が装着され、他方の開口に小孔２９が形成された第２バブルキャップ２６が装着される。なお、本体２３を有底筒状に形成し、底部に小孔２９を形成するとともに、開口に第１バルブキャップ２４とともに第１逆止弁２１を装着してもよい。

第２バルブキャップ２６に形成する小孔２９の孔径は、特に限定はされないが、液体Ｌを入れた第２容器３０に第１容器２０を入れて静置した際に、小孔２９の通気抵抗により液体Ｌが第１容器２０の内部に導入されない程度の孔径とすることが望ましい。一方において、液体Ｌを入れた第２容器３０に第１容器２０を入れて振盪又は凹ました際には、小孔２９の通気抵抗に抗して液体Ｌが第１容器２０の内部に挿入される程度の孔径とすることが望ましい。小径２９の孔径としては、深さとの関係もあるが、概ねφ２ｍｍ以下、好ましくはφ０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。

本実施形態の第２容器３０は、第１実施形態の第２容器３０とは異なり、少なくとも容積が減じる方向へ変形することができる容器である必要はない。勿論、ペットボトルやアルミニウム製ボトルのような変形可能な容器であってもよいが、スチール製ボトルやガラス製ボトルのような剛体であってもよい。

水分と反応して水素ガスを発生する水素発生剤１１、上述した第１容器２０及び第２容器３０のその他の構成については、第１実施形態と同じであるため、その構成をここに援用する。

次に、図２Ｂ、図７及び図８を参照しながら、本実施形態の水素含有液体の生成装置１の使用方法、すなわち水素含有液体の生成方法を説明する。
まず、図１に示す第１実施形態と同様に、袋体１２内にアルミニウムやマグネシウムなどの金属材料と必要に応じて反応促進剤を含む水素発生剤１１を入れた水素発生体１０を用意し、第１容器２０の本体２３の中に水素発生体１０を入れ、第１バルブキャップ２４及び第２バルブキャップ２６で蓋をする。なお、図７に示すように第２容器３０には液体Ｌを入れておくが、この後に第２容器３０を振盪した際に液体Ｌが第２容器３０の内部で動くことができる程度に、すなわち第２容器３０のヘッドスペースＳが比較的大きく形成されるように液体Ｌを満たす。なお、第２容器３０を振盪することに代えて、第１実施形態の図４に示すように凹ます場合には、第２容器３０のヘッドスペースＳが比較的小さくなるように液体Ｌを満たす。

次いで、図７に示すように、第１容器２０を第２容器３０に入れキャップ３２で蓋をする。本実施形態の第１容器２０は、本体２３の内部に空気が入っているため液体Ｌより比重が小さい。そのため第２容器３０の液面に浮くが、液体Ｌより比重の大きい第１容器２０を用い、第２容器３０内の液体Ｌに沈めてもよい。第２容器３０に第１容器２０を入れる場合、小孔２９が液体Ｌに沈むように当該小孔２９を下にして入れてもよいが、小孔２９を上にして入れ、当該小孔２９が空気で満たされたヘッドスペースＳに臨むことがより望ましい。この状態では、小孔２９の通気抵抗により液体Ｌが第１容器２０の内部へ導入されない。勿論、第１逆止弁２１もスリット２５が閉じた状態を維持するので、第１容器２０の内部において水素発生剤１１と水分との反応は殆ど生じない。そのため、飲料を第２容器３０に入れ、さらに第１容器２０を入れてキャップ３２で蓋をした飲料製品を製造し、この状態で第２容器３０を製造工場から販売店まで搬送したり、保管したりしてもよい。

水素含有液体を生成するに際しては、図８に示すように、第２容器３０の本体３１を手で握って上下或いは左右に振盪する。これにより、小孔２９に液体Ｌの局部的な圧力が作用するので、その通気抵抗に抗して第２容器３０の液体Ｌが第１容器２０の内部に導入される。なお、第２容器３０を振盪することに代えて、第１実施形態の図４に示すように凹ますことで、第２容器３０の液体Ｌを第１容器２０の内部に導入してもよい。液体Ｌが第１容器２０の内部に導入されると、水素発生剤１１との反応が開始される。第１容器２０内の内圧が高くなるまでは、第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１の自己弾性によりスリット２５が閉じた状態を維持するが、しばらく時間が経つと、第１容器２０の内圧が高くなり、第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１は、自己弾性に抗してスリット２５が押し広げられ、水素ガスが第２容器３０内へ排出される。ただし、開いたスリット２５から第１容器２０内に液体Ｌが入り込むことはない。

第１容器２０の内部から第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１を介して水素ガスが第２容器３０の内部へ排出されると、図７に示す第２容器３０のヘッドスペースＳ（第２容器３０の上部開口の近傍の空間）に水素ガスが溜まることになる。すなわち、第１容器２０内で、水素発生剤１１と水分との反応により発生した水素ガスは、第１逆止弁（ダックビルバルブ）２１を介して液体Ｌを入れた第２容器３０内に放出され、ヘッドスペースＳに高圧・高濃度の水素ガス相を形成する。この状態でしばらく静置する。なお、水素含有液体の溶存水素濃度を高めるために、第１実施形態（図６参照）と同様に、静置後、本実施形態の第１容器２０を密閉された第２容器３０内に入れた状態で、密閉された第２容器３０を適宜振盪することが望ましい。

なお、上述した第２実施形態において、小孔２９に代えて、第１容器２０に上記第１実施形態の第２逆止弁２２を設け、水素含有液体を生成するに際しては、図８に示すように、第２容器３０の本体３１を手で握って上下或いは左右に振盪してもよい。これにより、第２逆止弁２２に液体Ｌの局部的な圧力が作用するので、その通気抵抗に抗して第２容器３０の液体Ｌが第１容器２０の内部に導入される。

１…水素含有液体の生成装置
１０…水素発生体
１１…水素発生剤
１２…袋体
２０…第１容器
２１…第１逆止弁
２２…第２逆止弁
２３…本体
２４…第１バルブキャップ
２５，２７…スリット
２６…第２バルブキャップ
２８…突起片
２９…小孔
３０…第２容器
３１…本体
３２…キャップ
Ｌ…水素ガスを含有させる液体

Claims (17)

1. 水分と反応して水素ガスを発生する水素発生剤と、
   前記水素発生剤を入れる第１容器と、
   前記第１容器の内部で発生した水素ガスの添加対象たる液体を入れる第２容器と、を備え、
   前記第１容器は、内部で発生した水素ガスを外部へ排出する第１逆止弁と、内部へ前記液体を導入する第２逆止弁とを有する水素含有液体の生成装置。
2. 前記第２容器は、少なくとも容積が減じる方向へ変形することができる請求項１に記載の水素含有液体の生成装置。
3. 前記水素発生剤は、通気性と、透水性又は透湿性とを有する袋体に封入され、この状態で前記第１容器に投入される請求項１又は２に記載の水素含有液体の生成装置。
4. 前記第１容器は、２つの開口を有する本体と、前記２つの開口を各々閉塞する前記第１逆止弁及び前記第２逆止弁とを備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の水素含有液体の生成装置。
5. 前記第１容器は、２つの開口を有する本体と、一方の開口を閉塞する前記第１逆止弁と他方の開口を閉塞する前記小孔が形成されたキャップとを備えるか、又は
   前記第１容器は、底部に前記小孔が形成された有底筒状の本体と、開口を閉塞する前記第１逆止弁とを備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の水素含有液体の生成装置。
6. 水分と反応して水素ガスを発生する水素発生剤と、
   前記水素発生剤を入れる第１容器と、
   前記第１容器の内部で発生した水素ガスの添加対象たる液体を入れる第２容器と、を備え、
   前記第１容器は、内部で発生した水素ガスを外部へ排出する第１逆止弁と、内部へ前記液体を導入する第２逆止弁又は小孔とを有し、
   前記第２容器は、少なくとも容積が減じる方向へ変形することができる、水素含有液体の生成装置を用いて水素を含有する液体を生成する方法であって、
   前記第２容器に、水素を含有させるべき液体を入れ、
   前記水素発生剤を前記第１容器の内部に入れ、
   前記第２容器に前記第１容器を入れて前記第２容器を密閉し、
   前記第２容器を容積が減じる方向へ変形させる水素含有液体の生成方法。
7. 前記第２容器に前記第１容器を入れて前記第２容器を密閉してから、前記第２容器を容積が減じる方向へ変形させるまでの間に、前記第２容器を搬送又は保管し、
   その後、前記水素含有液体を所定の目的に使用する前に、前記第２容器を容積が減じる方向へ変形させる請求項６に記載の水素含有液体の生成方法。
8. 前記水素含有液体を所定の目的に使用するときに、前記第２容器に前記第１容器を入れて前記第２容器を密閉し、前記第２容器を容積が減じる方向へ変形させる請求項６に記載の水素含有液体の生成方法。
9. 前記第２容器を変形させたのち、前記第２容器を密閉した状態で所定時間放置する請求項６〜８のいずれか一項に記載の水素含有液体の生成方法。
10. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の生成装置を用いて水素を含有する液体を生成する方法であって、
    前記第２容器に、水素を含有させるべき液体を入れ、
    前記水素発生剤を前記第１容器の内部に入れ、
    前記第２容器に前記第１容器を入れて前記第２容器を密閉し、
    前記第２容器を振盪する水素含有液体の生成方法。
11. 前記第２容器に前記第１容器を入れて前記第２容器を密閉してから、前記第２容器を振盪するまでの間に、前記第２容器を搬送又は保管し、
    その後、前記水素含有液体を所定の目的に使用する前に、前記第２容器を振盪する請求項１０に記載の水素含有液体の生成方法。
12. 前記水素含有液体を所定の目的に使用するときに、前記第２容器に前記第１容器を入れて前記第２容器を密閉し、前記第２容器を振盪する請求項１０に記載の水素含有液体の生成方法。
13. 前記第２容器を振盪したのち、前記第２容器を密閉した状態で所定時間放置する請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の水素含有液体の生成方法。
14. 前記第２容器を密閉した状態で所定時間放置したのち、前記第２容器を振盪する請求項１３に記載の水素含有液体の生成方法。
15. 水分と反応して水素ガスを発生する水素発生剤を入れるための第１容器であって、内部で発生した水素ガスを外部へ排出する第１逆止弁と、内部へ液体を導入する第２逆止弁とを備え、
    前記第１容器の内部で発生した水素ガスの添加対象たる液体を入れる、少なくとも容積が減じる方向へ変形することができる第２容器に投入されて、水素含有液体を生成するために用いられる水素含有液体の生成キット。
16. 水分と反応して水素ガスを発生する水素発生剤を入れるための第１容器であって、内部で発生した水素ガスを外部へ排出する第１逆止弁と、内部へ液体を導入する第２逆止弁とを備え、
    前記第１容器の内部で発生した水素ガスの添加対象たる液体を入れる第２容器に投入されて、水素含有液体を生成するために用いられる水素含有液体の生成キット。
17. 請求項１５又は１６に記載の水素含有液体の生成キットが容器に収容された飲料製品。

Images