JP6607647B2

JP6607647B2 - 水素含有液体の生成装置及び方法

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Publication number: JP6607647B2
Application number: JP2017159981A
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Inventors: 亮介黒川; 文武佐藤; 文平佐藤
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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。

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

水素含有液体を生物の体内に取り込むことにより酸化ストレスの抑制などの効能が得られることは、多数の論文等により報告されている。しかしながら、液体を飲用などによって体内に取り込むにしても量的な限界がある。このため、同じ量であっても高濃度水素を含有する液体の生成装置の開発が望まれている。本件出願人は、先に提案した上記従来特許により、１０分後の水素濃度が５ｐｐｍ、２４時間後の水素濃度が７ｐｐｍの水素含有液体を生成することに成功したが、同様の条件で１０分後の水素濃度が６ｐｐｍ、２４時間後の水素濃度が１０ｐｐｍを超える水素含有液体を生成するには至らなかった。

本発明が解決しようとする課題は、１０分後の水素濃度が６ｐｐｍ、２４時間後の水素濃度が１０ｐｐｍを超える水素含有液体を生成することが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、前記水素発生剤が収納され、内部で発生した水素ガスを外部へ排出されるカプセルと、前記カプセルの内部で発生した水素ガスの添加対象たる液体を収納する容器と、を備える水素含有液体の生成装置において、前記水素発生剤の重量（Ｗｇ）に対する前記カプセルの容積（Ｖｍｌ）の比率（Ｖ／Ｗ）を、１１．４以下、より好ましくは８．２以下に設定することにより、上記課題を解決する。

本発明によれば、１０分後の水素濃度が６ｐｐｍ、２４時間後の水素濃度が１０ｐｐｍを超える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構成部品図である。図１のカプセルを示す斜視図である。図２ＡのIIB-IIB線に沿う断面図である。図２ＡのIIC-IIC線に沿う断面図である。図２ＡのIID-IID線に沿う矢視図である。図１に示す水素含有液体の生成装置の使用方法を示す図である。図１に示す水素含有液体の生成装置の使用方法を示す図である。図１に示す水素含有液体の生成装置の使用方法を示す図である。図１に示す水素含有液体の生成装置の使用方法を示す図である。図１に示す水素含有液体の生成装置の使用方法を示す図である。図１に示す水素含有液体の生成装置の使用方法を示す図である。図１に示す水素含有液体の生成装置の使用方法を示す図である。図１に示す水素含有液体の生成装置の使用方法を示す図である。本発明に係る水素含有液体の生成装置の他の実施の形態を示す構成部品図である。図４に示す水素含有液体の生成装置の使用方法を示す図である。本発明に係る水素含有液体の生成装置及び方法を用いて水素含有液体を生成した実施例１，２及び比較例１，２を示すグラフである。本発明に係る水素含有液体の生成装置及び方法を用いて水素含有液体を生成した実施例３，４及び比較例３，４を示すグラフである。

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。本実施形態の生成装置１は、水分と反応して水素ガスを発生する水素発生剤１１と、内部で発生した水素ガスは外部へ排出されるが外部からの液体は導入されない一方向弁２１（逆止弁又はガス透過膜であってもよい）を有し、前記水素発生剤１１を入れるカプセル２０と、前記カプセル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、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。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。

上述した金属材料及び反応促進剤を収納する袋体１２は、水が透過する材料からなる。本実施形態の袋体１２は、液体Ｌと金属材料及び反応促進剤とを確実に隔離するために設けられるものであり、不織布などの材料を例示することができる。こうした袋体１２は、水素ガスや水は透過するが、金属材料、反応促進剤、その反応残渣を透過させない。こうした袋体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、カプセル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カプセル２０内において水素ガスを発生させる。こうした水分には、水道水、浄水、イオン交換水、精製水、純水、ＲＯ水などが含まれるが、これに限るものではない。上述の液体Ｌ自体を水分として用いることもできる。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、後述するように袋体１２ごと液体Ｌに瞬時に浸漬するなど、水素発生体１０を収容するカプセル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、カプセル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からカプセル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、カプセル２０内や袋体１２などに含まれていることは望ましい。

本実施形態のカプセル２０は、液体Ｌと水素発生剤１１とを隔離するとともに、水素発生体１０で発生した水素ガスを、カプセル２０の一方向弁２１を介して、液体Ｌを入れた容器３０内に送る。カプセル２０を含む本実施形態の生成装置１は、液体Ｌを入れる容器３０とは別個の部材として、又は容器３０に事前に組み込まれた構造部として、容器３０に収容される。カプセル２０を容器３０とは別の部材として構成した実施形態を図１に示し、カプセル２０を容器３０の一部に組み込んだ実施形態を図４に示し、これらの詳細は後述する。

本実施形態のカプセル２０の第１実施形態を図２Ａ〜図２Ｄに示す。本実施形態のカプセル２０は、カプセル本体２２と、バルブキャップ２３と、ダックビルバルブ２１とを備える。カプセル本体２２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、有底筒状の部材であり、内部に水素発生体１０を入れ、上部開口にバルブキャップ２３を装着する。カプセル本体２２の外表面には、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２４が一体的に形成されている。この突起片２４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）がカプセル本体２２から容器３０に伝わって、当該容器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２４を設け、カプセル２０と容器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、容器３０へ伝わる熱を抑制する。なお、図２Ａ〜図２Ｄに示す実施形態では、カプセル本体２２の外表面に突起片２４を設けたが、バルブキャップ２３の外表面に突起片を設けてもよい。

本実施形態のカプセル２０のバルブキャップ２３は、ダックビルバルブ２１を保持するとともに、カプセル本体２２の上部開口を閉塞する機能を司る。バルブキャップ２３も、カプセル本体２２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。

ダックビルバルブ２１は、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が設けられている。これにより、カプセル２０内の内圧が高くなるまでは、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、カプセル２０内の内圧が高くなると、自己弾性に抗してダックビルバルブ２１のスリットを押し広げて水素ガスが排出される。ダックビルバルブ２１が本発明の一方向弁又は逆止弁の一例である。

なお、一方向弁又は逆止弁の一例であるダックビルバルブ２１に代えて、カプセル２０の内部で発生した水素ガスはカプセル２０の外部へ排出されるが、カプセル２０の外部の液体はカプセル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。また、後述する図４及び図５の他の実施形態にて説明するように、カプセル２０を容器３０のキャップ３２に固定し、図４及び図５の実施形態とは異なるが（同図の実施形態はカプセル２０を容器３０の外部に設けた）、カプセル２０を容器３０の内部に入れてもよい。さらに、水素発生剤１１が容器３０に入れた液体Ｌに混入しても問題のない場合は、一方向弁、逆止弁、水素ガス透過膜等々に限定されず、カプセル２０の内部で発生した水素ガスはカプセル２０の外部へ排出され、カプセル２０の外部の液体はカプセル２０の内部へ導入されるものであってもよい。

本実施形態の容器３０は、上述した液体Ｌを入れる容器であって、そ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密閉された容器を含む。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された容器に含まれる。密閉された容器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以下の容量の密閉された容器３０が望ましいが、これに限るものではない。密閉された容器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容器３０の外部へ逃すことが少ないからである。

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以下である容器３０が、本実施形態の水素透過性が低い容器に含まれる。

本実施形態の容器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。本実施形態の容器３０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。

本実施形態において得られる水素含有液体は、溶存水素濃度が８ｐｐｍ以上、好ましくは１０ｐｐｍ以上の水素含有液体である。本実施形態において過飽和水素含有液体とは、常温常圧における溶解度（１．６ｐｐｍ）以上の溶存水素濃度であり、特に８．０ｐｐｍ以上、９．０ｐｐｍ以上、１０．０ｐｐｍ以上の高濃度水素含有液体をいう。

次に、図３Ａ〜図３Ｈ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の使用方法を説明する。
まず、図３Ａ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及び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、図３Ｂに示すように、たとえば容器３０に入れた液体Ｌに、袋体１２が濡れるように５〜６秒程度浸す。次いで、図３Ｃに示すように、カプセル本体２２の中に、先ほど濡らした水素発生体１０を入れ、バルブキャップ２３で蓋をする。なお、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、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３Ｄに示すように、カプセル２０を容器３０に入れキャップ３２で蓋をする。本実施形態のカプセル２０は、液体Ｌより比重が小さいので容器３０の液面に浮くが、液体Ｌより比重の大きいカプセルを用い、容器３０内の液体Ｌに沈めてもよい。しばらく時間が経つと、水素発生剤１１と水分との反応が開始することにより、カプセル２０内に水素ガスが発生し、その内圧がある程度上昇してダックビルバルブ２１の自己弾性に打ち勝つと、ダックビルバルブ２１のスリット２５が開き、このスリット２５から水素ガスが排出される。ただし、開いたスリット２５からカプセル２０内に液体Ｌが入り込むことはない。

カプセル２０の内部からダックビルバルブ２１を介して水素ガスが容器３０の内部へ排出されると、図３Ｅ及び図３Ｆに示すように、容器３０のヘッドスペースＳ（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、カプセル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、容器３０との接触は突起片２４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、容器３０の変形などを防止することができる。

なおカプセル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、ダックビルバルブ２１を介して液体Ｌを入れた容器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、本実施形態の生成装置１を液体Ｌ中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、まずは容器３０のヘッドスペース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をカプセル２０に入れると、水素ガスは、カプセル２０の内部に適量結集した後はじめて、水素ガス気泡としてダックビルバルブ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、カプセル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、まずは容器３０のヘッドスペース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、本実施形態の生成装置１を、液体Ｌを入れた容器３０内に入れ、容器３０を横に倒してそのまましばらく放置しておくと、カプセル２０内で発生した水素ガスが間歇的にダックビルバルブ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。言い換えれば、放出される水素ガスの気泡サイズが大きいものであるため、それは水中を上昇し密閉された容器３０のヘッドスペースの気相へと素早く移行する。

従来、水素分子に限らないが、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、気泡が気相へ赴く上昇速度を遅らせることこそが、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、密閉された容器３０内に水素ガス相を形成するとともに容器３０の内圧を高め、その後に密閉された容器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３Ｇに示すように、本実施形態のカプセル２０を密閉された容器３０内に入れるとともに、密閉された容器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、密閉された容器３０に物理的衝撃を与えることにより密閉された容器３０内の液体Ｌと気相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、カプセル２０を密閉された容器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。以上の使用方法により、図３Ｈに示すように水素含有液体が得られることになる。

図４は、本発明に係る水素含有液体の生成装置１の他の実施の形態を示す構成部品図、図５は、図４に示す水素含有液体の生成装置１の使用方法を示す図（図３Ｄ，図３Ｅに相当する）である。同図に示す生成装置１は、カプセル２０を容器３０の一部に組み込んだ実施形態であり、具体的には図４に示すように、容器３０のキャップ３２にカプセル２０が設けられ、図５に示すように容器３０にキャップ３２を装着すると、容器３０の外部から容器３０の内部へ水素ガスを放出することになる。すなわち、図３Ｄ及び図３Ｅに示すように、カプセル２０を容器３０内に入れなくても、容器３０の内部へ水素ガスを供給する。

さて、以上のような構成及び使用方法の生成装置１において、本願発明者らは、溶存水素濃度が７ｐｐｍの水素含有液体を生成することに成功した。ただし、同様の条件で水素濃度が８ｐｐｍ、特に１０ｐｐｍを超える水素含有液体を生成するには至らなかった。尤も、水素発生剤１１の重量を増加させれば水素ガスの発生量も増加するので溶存水素濃度を高くすることは可能であるが、上述した使用方法から理解できるとおり、水素ガスの発生量が多くなると容器３０内の内圧も高くなる。そのため、高耐圧の容器３０が必要となる。また、水素発生剤１１の重量を増加させるにしても、未反応の金属材料が残り無駄が生じてはならない。そこで、本発明者らは鋭意検討及び試行錯誤を繰り返した結果、水素発生剤１１の重量Ｗ（モル数でも等価）と、カプセル２０の容積Ｖ（カプセル本体２２、バルブキャップ２３及びダックビルバルブ２１を含む内部の容積）との関係を所定値にすると、適度な水素発生剤１１の重量で、溶存水素濃度が８ｐｐｍを超える水素含有液体を得ることに成功した。以下、本発明の実施例及び比較例を説明する。

《実施例１》
金属材料としての、金属アルミニウム末（和光純薬工業株式会社製、粒径は５３〜１５０μｍ、８０％ｕｐ）と水酸化カルシウム（和光純薬工業株式会社製）とを、金属アルミニウム末が７５重量％、水酸化カルシウムが２５重量％の割合で混合し、０．６６ｇの水素発生剤１１を得た。この水素発生剤０．６６ｇを不織布（旭化成株式会社製プレシゼRegular C5160）に包み込み、ヒートシールすることで水素発生体１０を得た。また、口部までの満水充填容量が約５３０ｃｃの炭酸飲料用ペットボトル３０を用意し、これに藤沢市水道水（水温が１４．６℃）を満タンに充填した。
内部の容積が５．４ｍｌのカプセル２０を用意し、図３Ｂに示すように上記水素発生体１０を、ペットボトル３０に入れた水道水に５〜６秒浸漬して湿らせたのち、この水素発生体１０をカプセル本体２２に入れ、バルブキャップ２３で蓋をした。そして、図３Ｄに示すように、カプセル２０をペットボトル３０に入れ、キャップ３２で蓋をした。同じものを６セット用意した。
１０分放置後及び２４時間放置後のそれぞれにつき、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、振盪した（合計６０秒）。その後、それぞれの内容液体Ｌの溶存水素濃度を測定した。この結果を表１及び図６に示す。なお、溶存水素濃度判定試薬は、ＭｉＺ株式会社製の溶存水素判定試薬（エタノール、メチレンブルー及び白金コロイドを含むアルコール類９．８８ｍｌ）を使用して溶存水素濃度を滴定した。

《実施例２》
水素発生体１０及びペットボトル３０は同じ条件とし、カプセル２０の内部の容積を、７．５ｍｌとしたものを用意し、上記実施例１と同じ条件で得られた内容液体Ｌの溶存水素濃度を測定した。この結果を表１及び図６に示す。

《比較例１》
水素発生剤１１及びペットボトル３０は同じ条件とし、カプセル２０の内部の容積を、１１．０ｍｌとしたものを用意し、上記実施例１と同じ条件で得られた内容液体Ｌの溶存水素濃度を測定した。この結果を表１及び図６に示す。

《比較例２》
水素発生剤１１及びペットボトル３０は同じ条件とし、カプセル２０の内部の容積を、１３．５ｍｌとしたものを用意し、上記実施例１と同じ条件で得られた内容液体Ｌの溶存水素濃度を測定した。この結果を表１及び図６に示す。

《考察》
上記実施例１，２及び比較例１，２の溶存水素濃度の変化率（１階微分値）を取ると、１０分後の溶存水素濃度において、実施例２と比較例１との間に有意差がみられ、２４時間後の溶存水素濃度において、実施例１と実施例２との間に有意差がみられた。よって、１０分後の溶存水素濃度を６ｐｐｍ以上にするには水素発生剤１１の重量（Ｗｇ）に対するカプセル２０の容積（Ｖｍｌ）の比率（Ｖ／Ｗ）を、１１．４以下にすることが好ましい。この場合に、２４時間後の溶存水素濃度が８ｐｐｍを超えることになる。また、２４分後の溶存水素濃度を１０ｐｐｍ以上にするには水素発生剤１１の重量（Ｗｇ）に対するカプセル２０の容積（Ｖｍｌ）の比率（Ｖ／Ｗ）を、８．２以下にすることが好ましい。

《実施例３》
実施例１における水素発生体１０の水素発生剤１１を０．６５ｇ、炭酸飲料用ペットボトル３０の口部までの満水充填容量を３００ｍｌ、カプセル２０の内部の容積を５．３ｍｌとしたこと以外は実施例１と同じ条件で水素含有液体を生成し、得られた内容液体Ｌの溶存水素濃度を測定した。この結果を表２及び図７に示す。

《実施例４》
水素発生体１０及びペットボトル３０は実施例３と同じ条件とし、カプセル２０の内部の容積を、７．４ｍｌとしたものを用意し、上記実施例３と同じ条件で得られた内容液体Ｌの溶存水素濃度を測定した。この結果を表２及び図７に示す。

《比較例３》
水素発生体１０及びペットボトル３０は実施例３と同じ条件とし、カプセル２０の内部の容積を、１０．９ｍｌとしたものを用意し、上記実施例３と同じ条件で得られた内容液体Ｌの溶存水素濃度を測定した。この結果を表２及び図７に示す。

《比較例４》
水素発生体１０及びペットボトル３０は実施例３と同じ条件とし、カプセル２０の内部の容積を、１３．３ｍｌとしたものを用意し、上記実施例３と同じ条件で得られた内容液体Ｌの溶存水素濃度を測定した。この結果を表２及び図７に示す。

《考察》
上記実施例３，４及び比較例３，４の溶存水素濃度の変化率（１階微分値）を取ると、１０分後の溶存水素濃度において、実施例４と比較例３との間に有意差がみられ、２４時間後の溶存水素濃度において、実施例４と比較例３との間に有意差がみられた。よって、１０分後の溶存水素濃度を６ｐｐｍ以上にするには水素発生剤１１の重量（Ｗｇ）に対するカプセル２０の容積（Ｖｍｌ）の比率（Ｖ／Ｗ）を、少なくとも１１．４以下にすることが好ましい。この場合に、２４時間後の溶存水素濃度が８ｐｐｍを超えることになる。また、２４分後の溶存水素濃度を１０ｐｐｍ以上にするには水素発生剤１１の重量（Ｗｇ）に対するカプセル２０の容積（Ｖｍｌ）の比率（Ｖ／Ｗ）を、８．２以下にすることが好ましい。

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…カプセル
２１…ダックビルバルブ（一方向弁、逆止弁又はガス透過膜）
２２…カプセル本体
２３…バルブキャップ
２４…突起片
２５…スリット
３０…容器
３１…容器本体
３２…キャップ
Ｌ…水素ガスを含有させる液体

Claims

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、内部で発生した水素ガスを外部へ排出されるカプセルと、
前記カプセル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容器と、を備え、
前記水素発生剤の重量（Ｗｇ）に対する前記カプセルの容積（Ｖｍｌ）の比率（Ｖ／Ｗ）が、８．２≦＜Ｖ／Ｗ≦１１．４であり、
前記容器内の液体が５３０ｍＬ以下である水素含有液体の生成装置。
前記容器内の液体が容器内で水素ガス未発生時において満水であることを特徴とする請求項１に記載の水素含有液体の生成装置。
前記カプセルは、カプセル本体と、バルブキャップと、ダックビルバルブとを備え、
前記カプセルの容積（Ｖｍｌ）が、前記カプセル本体が、前記ダックビルバルブを保持した前記バルブキャップを装着した時の前記カプセル内の空間の容積である請求項１又は２に記載の水素含有液体の生成装置。
前記水素発生剤は、水素よりイオン化傾向が大きい金属材料又は水素化化合物と反応促進剤とを含み、
前記水素発生剤を水が透過する袋体に入れた状態で前記カプセルに入れる請求項１〜３のいずれか一項に記載の水素含有液体の生成装置。
前記カプセルは、前記水素発生剤を入れる有底筒状のカプセル本体と、前記カプセル本体の開口を閉塞するバルブキャップとを有し、
前記カプセル本体又は前記バルブキャップの外表面に、当該外表面から外方へ突出する突起片が設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の水素含有液体の生成装置。
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、
前記水素発生剤に水分を含ませ、
前記水素発生剤を前記カプセルの内部に入れ、
前記容器に前記カプセルを入れて前記容器を密閉し、
所定時間放置する水素含有液体の生成方法。
請求項６に記載の水素含有液体の生成方法において、
前記容器を密閉した状態で所定時間放置したのち、前記容器を振盪する水素含有液体の生成方法。
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、内部で発生した水素ガスを外部へ排出されるカプセルと、を備え、
前記カプセルの内部で発生した水素ガスの添加対象たる液体を容器に入れて水素含有液体を生成する水素含有液体の生成キットであって、
前記水素発生剤の重量（Ｗｇ）に対する前記カプセルの容積（Ｖｍｌ）の比率（Ｖ／Ｗ）が、８．２≦＜Ｖ／Ｗ≦１１．４であり、
前記容器内の液体が５３０ｍＬ以下である水素含有液体の生成キット。