JP6348330B2 - 水素放出器、水素ガス供給方法及び水素放出システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば水素ガスを放出する水素放出器、水素ガス供給方法及び水素放出システムに関するものである。

近年、体内に取り込むことにより、活性酸素などを除去する効果があるとして、水素が注目されている。例えば、一般的な水道水やミネラルウォータよりも水素が高濃度で含まれている水素水が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−１２８８８２号公報

ところで、水素水の状態で水素を体内に取り込むには、水素水を飲む必要がある。水素ガスは分子量が低く、溶媒となる水から揮発しやすいため、水素水の製造後、当該水素水を速やかに飲むことが好ましい。

しかしながら、例えば動物に水素水を与えても、動物がすぐに水素水を飲んでくれるとは限らないなど、人間が飲む以外の方法を用いて、水素の効果を活用することが難しかった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、人間が飲む以外の方法で水素の効果を活用できる水素放出器及び水素放出システムを提供することである。

かかる課題を解決するため、本発明の水素ガス供給方法は、水素ガスの透過率が高い管を同一平面上に広げて水素液充填層を形成し、
前記水素充填層を挟んで対向する２つの対向面のうち少なくとも１面を放出面として水素ガスを放出させるようにした。

これにより、水素ガス供給方法では、一定の面積を有する放出面から水素ガスを供給できるため、さまざまなシチュエーションで供給対象に水素ガスを供給することができる。

本発明の水素ガス放出システムでは、水素を含有する水素液を生成する水素液生成装置と、水素ガスの透過率が高い管を同一平面上に広げた水素液充填層と、前記水素液充填層を挟んで対向する２つの対向面と、前記水素液充填層から前記水素液を排出する水素液排出口とを有し、前記対向層のうち少なくとも１面を放出面として、該放出面から水素ガスを放出するようにした。

これにより、水素ガス放出システムでは、一定の面積を有する放出面から水素ガスを供給できるため、さまざまなシチュエーションで供給対象に水素ガスを供給することができる。

本発明の水素放出器では、水素を含有する水素液を供給する水素液供給装置に接続される水素液供給口と、水素ガスの透過率が高い管を同一平面上に広げた水素液充填層と、前記水素液充填層から前記水素液を排出する水素液排出口とようにした。

これにより、本発明は、一定の面積を有する放出面から水素ガスを供給できるため、さまざまなシチュエーションで供給対象に水素ガスを供給することができる。

本発明は、一定の面積を有する放出面から水素ガスを供給できるため、さまざまなシチュエーションで供給対象に水素ガスを供給することができ、かくして人間が飲む以外の方法で水素の効果を活用できる水素ガス供給方法、水素放出システム及び水素放出器を提供できる。

水素放出システムの構成を示す略線図である。 水素放出器（１）の構成を示す略線図である。 水素充填層の構成（１）を示す略線図である。 水素放出器（２）の構成を示す略線図である。 水素放出器（３）の構成を示す略線図である。 水素充填層の構成（２）の構成を示す略線図である。 水素充填層の構成（３）の構成を示す略線図である。 水素充填層の構成（４）の構成を示す略線図である。 水素放出システムの使用（１）の説明に供する略線図である。 水素放出システムの使用（２）の説明に供する略線図である。 水素放出システムの使用（３）の説明に供する略線図である。 水素放出システムの使用（４）の説明に供する略線図である。

次に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

＜１．水素放出システムの構成＞
水素ガスは、分子量が極めて小さく軽いため、種々の物質を通り抜けてしまい貯蔵するのが難しく、さらにすぐに上に上ってしまうという性質がある。このため、水素ガスを活用することが難しかった。

そこで本発明では、水素ガスを一旦水などの液体に混合して溶解させた水素液を生成することにより、水素ガスが再びガスとして揮発するまでの間の短い時間だけトラップしておく。

そしてこの水素液を平たく広げ、少なくとも一面を放出面として水素ガスを少しずつ放出させるようにした。これにより、本発明では、様々な用途・状況において水素ガスを利用することが可能となった。

図１において１は、全体として水素放出システムを示している。水素液生成部２は、水素を含有させた液体を生成する。水素液の媒質としては、特に限定されないが、水、アルコール、有機溶剤など、種々の媒質を使用することができる。

当該媒質は、好ましくは水であり、水素を高濃度で溶存させるために種々の添加剤を添加することも可能である。水は、水道水や、ミネラルウォータ、イオン交換水、精製水など種々のものを使用できる。水素液は、流動性があればよく、例えば軟らかいジェル状であっても良い。以下、便宜上、媒質を水として説明する。

水素液生成部２は、水素ガスを生成し、当該水素ガスを媒質に溶解させることにより、水素液を生成する。水素ガスは、ガスボンベで貯蔵してあるものを使用したり、水を電気分解又はマグネシウムと水との化学反応などによってその場で製造したりしてもよい。

水素液生成部２は、例えば水に対して水素ガスを吹き込んでバブリングしたり、水素ガスを吹き込みながら水を高速旋回させてファインバブルを発生させたり、水と水素ガスを高圧環境にすることで水素ガスを高濃度で水に含有させて水素液を生成し、温度調整部３に供給したりする。

温度調整部３は、水素液を加温又は冷却することにより、水素液を設定された温度に調整し、当該水素液を水素放出器４へ供給する。

水素放出器４は、水素液に含有する水素を水素ガスとして放出（詳しくは後述する）し、当該水素液を補水部５へ供給する。

補水部５は、必要に応じて水を補水して液量の調整を行い、調整された水素液を循環部６に供給する。

循環部６は、例えばポンプであり、水素液に圧力をかけて水素液生成部２へ供給する。この水素液は、水素液生成部２において、媒質として使用される。一旦使用した水素液を媒質として再利用することにより、残留する水素によって水素液の水素濃度を向上させることができると共に、水及び温度調整のエネルギーを節約することができる。

次に、水素放出器４の構成について説明する。図２に示すように、水素放出器４Ｘは、水素液が充填される水素液充填層１０を、水素ガスの透過率が高い水素ガス透過層１１と、水素ガスの透過率が低い水素ガス不透過層１３によって挟んだ構成を有している。

例えば水素ガス透過層１１と水素ガス不透過層１３の周囲がヒートシールや接着剤などによって接着されることにより、水素液充填層１０が構成される。水素ガス透過層１１の材料としては、特に限定されないが、一般的なプラスチックや、プラスチックと金属薄層とが組み合わされたものなどが好適に使用される。

水素ガス不透過層１３の材料としては、特に限定されないが、高密度のプラスチックや金属、若しくはこれらを組み合わせたものなどが好適に使用される。水素ガス不透過層１３は、水素ガスを完全に遮断する必要はなく、水素ガス透過層１１と比較して水素ガスの透過性が低ければよい。

水素液充填層１０は、水素液供給口１０ａと水素液排出口１０ｂを有しており、水素液供給口１０ａから供給された水素液が水素液排出口１０ｂから排出される。

図３に示すように、水素液充填層１０には、水素水通過パス１０ｃが設けられている。水素液供給口１０ａから供給された水素液は、この水素水通過パス１０ｃに沿って蛇腹状に進んで水素液排出口１０ｂから排出される。この水素水通過パス１０ｃは、例えば、水素ガス透過層１１と水素ガス不透過層１３とが線状に接着されることにより形成される。

ここで、水素液充填層１０は、その片面が水素ガス透過層１１によって形成されている。水素ガスは、分子量が低いことから、水素液中から随時、水素ガスとして揮発する。すなわち、水素液中から揮発した水素ガスは、水素ガス透過層１１を通過し、水素放出器４Ｘの外へ放出される。

このようにして、水素放出器４Ｘは、水素ガス透過層１１を放出面として、水素液中から揮発する水素ガスを放出することができる。

また、図４に示す水素放出器４Ｚのように、水素ガス透過層１１及び１６によって水素液充填層１０の両面を挟むように構成することにより、水素ガスを水素ガス透過層１１及び１６の両面から放出する両面タイプを形成することができる。

さらに、図５に示す水素放出器４Ｙのように、水素ガス透過層１１と水素ガス不透過層１３によって水素液充填層１０を形成し、水素ガス不透過層１３に保温材１４及び外装材１５を組み合わせるようにしても良い。これにより、水素液の温度変化を抑制しつつ、水素液充填層１０を保護することができる。

例えば、外装材１５として板状部材を使用することにより、水素放出器４Ｚを自立可能なパネル状に形成することも可能である。もちろん、水素放出器４Ｘ及び４Ｙの外側に保護材や外装材を使用することも可能である。例えば水素放出器４Ｙに水素ガス透過層１１や水素ガス不透過層１３を選択して貼り合わせることにより、片面タイプと両面タイプを適宜選択して製造することもできる。

また、図６に示すように、水素液充填層１０には、水素水通過パス１０ｃは必ずしも必要ではない。また、図７に示すように、水素水通過パス１０ｃを渦巻状に形成しても良い。図８に示すように、水素ガスを透過する素材で形成された管を同一平面上で何度も折り返すようにして平面上に広げて水素水通過パス１０ｃとし、当該水素水通過パス１０ｃを水素ガス透過層１１と水素ガス不透過層１３によって挟むようにしてもよい。

水素放出器４は、シート状又はパネル状に形成することが可能なため、矩形状以外の形状にすることが可能である。例えば、箱状、ロール状、袋状、筒状、棒状、球状、被服状、ヘルメット状、マスク状など、用途に応じて平面・曲面を含めた様々な形状にすることができる。

このように、水素放出システム１では、水素を含有させた水素液を平たく広げると共に、形成された面の少なくとも一面を水素ガス透過層１１として形成するようにした。これにより、水素放出システム１では、水素ガス透過層１１を放出面として水素液から揮発する水素ガスを放出させることができる。

以上の構成によれば、水素放出器４は、水素を含有する水素液が供給される水素液供給口１０ａと、水素液を平たく広げる水素液充填層１０と、水素液充填層１０から水素液を排出する水素液排出口１０ｂとを有し、水素液充填層１０の少なくとも一面である放出面としての水素ガス透過層１１から、水素ガスを放出するようにした。

これにより、水素放出器４は、一旦水素液中にトラップした水素ガスを水素液充填層１０において放出することができ、ユーザの要望に応じた場所で安定的に水素ガスを放出することができる。

水素放出器４Ｘにおいて、水素液充填層１０を挟んで放出面である水素ガス透過層１１と対向する対向面としての水素不透過層１３は、水素ガスの透過率が低い水素ガス不透過層である。これにより、水素放出器４Ｘは、水素ガス透過層１１から選択的に水素ガスを放出させることができる。

水素放出器４において、水素液充填層１０には、水素液が通過する水素液通過パス１０ｃが設けられている。これにより、水素放出器４は、水素液を一部の場所に滞留させることなく、スムーズに循環させることができる。

水素放出器４において、水素液充填層１０は、水素ガスの透過率が高い管を水素液通過パス１０ｃとして平たく配置することにより形成される。これにより、水素放出器４は、水素液を広い面積に行き渡らせることができ、水素液の量を節約できる。

また、水素放出器４は、分岐や配置を自由に設計できる。例えば早い段階で３本に分岐させ、並行してそれぞれの管を延ばすことにより、水素液供給口１０ａから水素液排出口１０ｂまでの距離を短くすることができる。これにより、放出される水素ガスの偏りを減少させることができるため、放出面が広い面積を必要とする場合に適している。

水素放出器４は、放出面又は対向面の少なくとも一面の外側に保護シートとしての保護材１５を有する。これにより、水素放出器４は、使用状況に応じて水素液充填層１０を適切に保護することができる。

水素放出器４Ｚは、水素液充填層１０を挟んで互いに対向する２面である水素ガス透過層１１及び１６を放出面として水素ガスを放出する。これにより、より沢山の水素ガスを放出させることが可能である。

＜２．水素放出システムの利用＞
次に、かかる水素放出システム１の利用方法について説明する。なお、図では、便宜上、水素放出器４以外の構成を省略している。

図９に示すように、水素放出器４は、例えば室内の床に敷かれた状態で使用される。この場合、人間の体重が水素放出器４に加えられることが想定されるため、水素ガス透過層１１を丈夫な材質に形成する、又は当該水素ガス透過層１１を保護する保護材を設けることが好ましい。

これにより、室内のユーザは肺呼吸や皮膚呼吸により水素を取り入れることが可能となる。水素を取り込むことにより、体内の活性酸素を除去することができ、病気の予防効果が得られる他、乳酸の分解を促進して疲労回復の効果を得ることができる。

また、床暖房設備を利用して、水素ガスを供給することも可能である。すなわち、水素ガスを透過する素材で形成された管を同一平面上に満遍なく広げて水素液充填層とする。そして下側に水素ガス不透過層１３を敷き、側に水素ガス透過層１１及び水素ガスを透過する材質の床材を敷く。

これにより、上面を放出面として水素ガスが放出される。水素ガスは比重が軽いためすぐに上に上昇するため、ユーザは確実に水素ガスを体内に取り込むことが可能となる。例えば水素液充填層１０に暖めた水素液を循環すれば暖房＋水素放出器として使用でき、常温の水素液を循環すれば通常の水素放出器として使用可能である。もちろん、通常の温水を使用することにより、暖房のみとしての稼働も可能となる。

図１０に示すように、水素放出器４を顔に合わせた形状にし、フェイスマスクとして使用することができる。肌に密着させることにより、水素放出器４から放出される水素を効果的に皮膚に接触させることができ、肌の新陳代謝を促進すると共に、皮膚呼吸により皮膚から水素を取り込ませることができる。

図１１に示すように、ヘルメットの内側に水素放出器４を設置することにより、肺呼吸及び皮膚呼吸により水素を体内に吸収することができる。この場合、肌だけでなく、髪の毛に水素を接触させることができ、髪の毛に対する美容効果が得られる他、頭部から水素を取り込むことにより脳細胞を活性化することができる。

さらに、水素放出器４は、人間だけでなく、動物や植物に対しても使用することが可能である。

図１２に示すように、例えば水素放出器４を箱の底面に敷き、箱内に水素ガスを充満させることにより、野菜や果物などの糖度を上昇させると共に、鮮度保持することができる。この原理を応用して、例えば冷蔵庫の野菜室内に水素放出器４を設置することにより、野菜を長持ちさせることが可能となる。

また、図示しないが、牛・豚・鶏などの家畜の舎屋に水素放出器４を設置することにより、家畜が水素ガスを体内に取り込んで健康効果を得ることができ、肉質改善や乳量増加をすることができる。また、舎屋における糞尿などの腐敗を抑制することができる。床暖房と同様、家畜の下に敷くようにして水素放出器４を設置することにより、皮膚・肺呼吸により家畜の体内に水素ガスを取り込ませることができる。

さらに、水槽内に水素放出器４を設置することにより、魚の生存率を高めたり、水槽内が汚れるのを抑制したりすることができる。

他にも、生花保管庫、輸送コンテナ、健康カプセル、サウナ、浴室、浴槽、ベッド、ソファ、椅子、机、枕、棺桶、美容器、医療施術器、海産物保存、農産物保存、総菜保存、インテリアなどに水素放出器４を設置することができる。

以上の構成によれば、水素放出システム１では、水素を含有する水素液を生成し、当該水素液を曲面又は平面状に平たく広げることにより、当該広げられた水素液充填層１０の少なくとも一面を放出面として、当該放出面から水素ガスを放出させる。

これにより、水素放出システム１は、面から水素ガスを放出することができるため、広い面積の場所でも満遍なくかつ効果的に水素を放出することができる。

水素放出システム１において、放出面は、水素ガスを供給したい供給対象である人間、動植物などの下側に設置される。これにより、水素放出システム１では、軽量な水素ガスが上へ上る性質を利用して、供給対象に対して確実に水素ガスを供給できる。

水素放出システム１において、供給対象は、家畜である。これにより、飲用としての水素水よりも確実に家畜に対して水素を供給することができるため、家畜の健康を増進することができる。

水素放出システム１において、放出面である水素ガス透過層１１は、冷蔵しながら食品などを保存する冷蔵庫内に設置される。これにより、冷蔵庫内に保存される食品や花などの酸化を防止でき、食品などの鮮度を保つことができる。

水素放出システム１において、例えばマスクや被服の形状でユーザの皮膚に密着させたり、家畜や人間のベッドとして使用することにより水素ガスを供給したい供給対象に放出面を密着させたりする。これにより、水素放出システム１は、供給対象の皮膚から効果的に水素ガスを吸収させることができる。

水素放出システム１において、魚が生息する水槽内に放出させた水素ガスを放出する。特に熱帯魚などでは、水質の微妙な変化に影響されるため、水槽内にむやみに水素水を添加することはできない。水素放出システム１では、水素ガスのみを水槽内に放出できるため、魚の生存率を高めると共に、水質を保つことができる。

本願発明人は、空気中よりも水素ガスの濃度を高めた雰囲気中で農作物を保存することにより、野菜や果実の糖度を向上させ得ることを見出した。例えば水素放出システム１を用いて野菜や果実を追熟させることにより、野菜や果実の価値を向上させることができる。

以上の構成において、水素放出システム１は、水素を含有する水素液を生成する水素液生成装置としての水素液生成部２と、平たく広げられた水素液充填層１０の一面である放出面から水素ガスを放出する水素放出器４とを有するようにした。

これにより、水素放出システム１は、一定の面積を有する放射面から水素ガスを放出することができるため、広い空間や広い面積に満遍なく水素ガスを行き渡らせることができ、水素ガスの利用方法を広げることができる。

さらに、水素放出システム１において、水素液生成部２は、水素放出器４から排出された水素液を用いて水素液を生成するようにした。

これにより、水素放出システム１では、水素液に残存する水素と、水と、エネルギーを有効活用でき、環境に優しい水素放出システムを形成できる。

また、水素放出システム１は、水素液生成部２によって生成された水素液の温度を調整する温度調整装置としての温度調整部３を有するようにした。これにより、水素放出システム１は、例えば暖房設備と兼用したり、簡易的な冷蔵装置として使用したりすることができ、さらに活用方法を広げることができる。

＜３．他の実施の形態＞

さらに上述の実施の形態においては、水素放出システム１が温度調整部３を有するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、温度調整部３は必ずしも必須ではない。

また上述の実施の形態においては、水素放出システム１が循環部６を有するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、循環部６は必ずしも必須ではない。例えば、水素水生成部２が水素液を供給する水圧によって全体の系が循環するようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、水素放出システム１が補水部５を有するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、補水部５は必ずしも必須ではない。また、例えば水素液生成部２の前段に補水部５を設けても良い。

また上述の実施の形態においては、水素放出システム１が水素放出器４で使用した水素液を原水として水素液を生成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、随時供給される原水や原材料液を使って水素液を生成しても良い。

さらに上述の実施の形態においては、水素液供給口としての水素液供給口１０ａと水素液充填層としての水素液充填層１０と水素液排出口としての水素液排出口１０ｂと放出面としての水素ガス透過層１１とによって水素放出器としての水素放出器４を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる、水素液供給口と、水素液充填層と、水素液排出口と、放出面とによって本発明の水素放出器を構成しても良い。

また上述の実施の形態においては、水素生成装置としての水素生成部と、水素放出器としての水素放出器４とによって水素放出システムとしての水素放出システム１を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる、水素生成装置と水素放出器４とによって本発明の水素放出システムを構成しても良い。

本発明は、例えば医療、美容サービスや精密部品及び野菜洗浄などに適用することができる。

１・・・・・・水素放出システム
２・・・・・・水素液生成部
３・・・・・・温度調整部
４、４Ｘ、４Ｙ、４Ｚ・・・・・・水素放出器
１０・・・・・・水素液充填層
１０ａ・・・・・・水素液供給口
１０ｂ・・・・・・水素液排出口
１１、１６・・・・・・水素ガス透過層

Claims (13)

1. 水素を含有する水素液を生成し、
   水素ガスの透過率が高い管を同一平面上に広げて水素液充填層を形成し、
   前記水素液充填層を挟んで対向する２つの対向面のうち少なくとも１面を放出面として水素ガスを放出させる
   ことを特徴とする水素ガス供給方法。
2. 前記放出面は、
   水素ガスを供給したい供給対象の下側に設置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の水素ガス供給方法。
3. 前記供給対象は、
   家畜である
   ことを特徴とする請求項２に記載の水素ガス供給方法。
4. 前記放出面は、
   冷蔵しながら食品などを保存する冷蔵庫内に設置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の水素ガス供給方法。
5. 水素ガスを供給したい供給対象に前記放出面を密着させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の水素ガス供給方法。
6. 魚が生息する水槽内において前記放出面から水素ガスを放出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の水素ガス供給方法。
7. 水素を含有する水素液を生成し、
   水素ガスの透過率が高い管を同一平面上に広げて水素液充填層を形成し、
   前記水素液充填層を挟んで対向する２つの対向面のうち少なくとも１面を放出面として水素ガスを放出させることにより、
   空気中よりも水素ガスの濃度を高めた雰囲気中で農作物を保存する
   ことを特徴とする農作物の保存方法。
8. 水素を含有する水素液を生成する水素液生成装置と、
   水素ガスの透過率が高い管を同一平面上に広げた水素液充填層と、
   前記水素液充填層を挟んで対向する２つの対向面と、
   前記水素液充填層から前記水素液を排出する水素液排出口と
   を有し、
   前記対向面のうち少なくとも１面を放出面として、該放出面から水素ガスを放出する
   ことを特徴とする水素放出システム。
9. 前記水素液生成装置は、
   前記水素液排出口から排出された水素液を用いて前記水素液を生成する
   ことを特徴とする請求項８に記載の水素放出システム。
10. 水素を含有する水素液を供給する水素液供給装置に接続される水素液供給口と、
    水素ガスの透過率が高い管を同一平面上に広げた水素液充填層と、
    前記水素液充填層から前記水素液を排出する水素液排出口と
    を有することを特徴とする水素放出器。
11. 前記水素液充填層を挟んで対向する２つの対向面のうち１面を水素ガスを透過させる放出面とし、他方の面を水素ガスの透過率が低い水素ガス不透過面として、前記放出面から水素ガスを放出させる
    ことを特徴とする請求項１０に記載の水素放出器。
12. 前記水素液充填層における２つの対向面のうち少なくとも一面の外側に保護シート
    を有することを特徴とする請求項１０に記載の水素放出器。
13. 前記２つの対向面の双方を前記放出面として前記水素ガスを放出する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の水素放出器。
    
    

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