JP6917342B2 - フィルター、ろ過設備及び浄水システム - Google Patents

Description

本開示は、水組成物に関し、特にケイ酸と水素ガスとを含有する水組成物に関する。本開示はまた該水組成物を製造するためのフィルター、ろ過設備及び浄水システムに関する。本開示は更に該水組成物の製造方法、該水組成物の使用方法、水組成物セット、水組成物を生成するポータブル製品に関する。

水素溶解飲料水は、体内の活性酸素または遊離基を中和できるので、人間に有益である。従って、近年、水素溶解飲料水に関する研究テーマが普及している。

現在、最も一般的に販売されている水素溶解飲料水は、高純度の水素を水に直接に溶解させることにより、あるいは、マグネシウム粉またはマグネシウムのタブレットを純水と反応させて水素を生成することにより製造されている。しかしながら、前者の方法には、高純度の水素の製造及び水素を水に溶解させることが困難という問題点があり、且つ高純度の水素の使用に対する安全性の懸念という問題点がある。後者の方法については、マグネシウムが水と反応することにより生成された水酸化マグネシウムは、心血管疾患の治療に使用されるいくつかの薬物と同時に服用してはいけない。更に、水酸化マグネシウムの量が多すぎると、急性薬物中毒、急性腎不全、高マグネシウム血症または他の健康状態の悪化を引き起こす可能性がある。

米国特許出願公開第２０１７／００４３３０５Ａ１号明細書には、水の電解により生成した水素を、加圧により水に溶解させる水素溶解飲料水の製造方法及び製造装置が開示されている。しかしながら、この方法は消費電力が巨大であり、且つ水素の加圧に対する安全性の懸念がある。

以上のことから、生体（例えば、人間）に有益な水素溶解飲料水を安全に製造することは、当業者にとってなおも解決すべき課題である。

米国特許出願公開第２０１７／００４３３０５号明細書

従って、本開示は、従来技術の欠点の少なくとも１つを緩和することができるフィルター、ろ過設備及び浄水システムの提供を目的とする。

本開示の１つの態様によれば、ケイ酸と水素ガスとを含有する水組成物を製造するためのフィルターは、担体と、担体に支持されているシリコン材料とを含む。

本開示の他の態様によれば、ろ過設備は、ハウジングと前記フィルターとを含む。ハウジングは、収容空間を画定すると共に、インレット及びアウトレットを備える。前記インレット及び前記アウトレットは前記収容空間に流動的に連通する。前記フィルターは、前記ハウジングの前記収容空間に収容されている。

本開示の更に他の態様によれば、浄水システムは、少なくとも１つの前記ろ過設備を備える。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、以下の実施形態の詳細に説明することにより明白になる。
本開示の水組成物の第１の実施形態が第１の容器に収容されていることを示す概略図である。 水組成物の第１の実施形態の製造方法における、ステップ（ａ）及びステップ（ｂ）を説明する概略図である。 水組成物の第１の実施形態の製造方法における、ステップ（ａ）内のステップ（ａ１）、ステップ（ａ２）及びステップ（ａ３）を説明する図である。 水組成物の第１の実施形態の製造方法における、ステップ（ａ）内のステップ（ａ４）、ステップ（ａ４’）及びステップ（ａ５）を説明する図である。 水組成物の第１の実施形態の製造方法における、ステップ（ｃ）を説明する概略図である。 本開示の第１の実施形態のフィルターの概略図である。 フィルターの第１の実施形態の製造方法を示す透視図である。 フィルターの第２の実施形態の部分概略図である。 フィルターの第３の実施形態及びその製造方法の概略図である。 本開示のろ過設備の第１の実施形態の部分概略図である。 ろ過設備の第２の実施形態の部分概略図である。 ろ過設備の第３の実施形態における、使用前の状況を説明する部分概略図である。 ろ過設備の第３の実施形態における、使用後の状況を説明する部分概略図である。 ろ過設備の第４の実施形態の部分概略図である。 ろ過設備の第５の実施形態の部分概略図である。 ろ過設備の第６の実施形態の部分概略図である。 本開示の浄水システムの第１の実施形態の部分概略図である。 浄水システムの第１の実施形態により製造された水組成物の第２の実施形態の部分概略図である。 浄水システムの第２の実施形態の部分概略図である。 図１９に示す浄水システムの第２の実施形態に使用するろ過設備の第２の実施形態の詳細構造を説明する部分拡大図である。 浄水システムの第３の実施形態の部分概略図である。 異なる充填比による水組成物（図１７に示す浄水システムを使用して製造された）の安定性を示す酸化還元電位（ＯＲＰ）対時間のグラフである。 試験サンプルＡ（リンゴジュースと本開示の水組成物とを含む）と試験サンプルＢ（リンゴジュースと未処理飲料水を含む）との変色の差異を示す写真である。

本開示をより詳細に説明する前に、適切と考えられる場合において、符号又は符号の末尾部分は、同様の特性を有し得る対応の又は類似の要素を示すために各図面間で繰り返し用いられることに留意されたい。

図１では、本開示の水組成物９の第１の実施形態が、逆さまに上下反転された第１の容器８１に密封されている態様が示されている。水組成物９は、水９１と、水９１に溶解されたケイ酸及び水９１に溶解された水素ガス９２とを含有する。この実施形態において、水９１は第１の容器８１をほぼ満たしていて、水組成物９に存在するケイ酸の濃度（即ち、溶解されたシリカの濃度）は、ケイ酸の飽和濃度を超えない。水組成物９の酸化還元電位（ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌ、以下、ＯＲＰと略称する）は、−４００ｍＶより小さい。水組成物９及び第１の容器８１により水組成物セット（Ａ）を構成する。

本開示によれば、水９１は、生体（例えば、動物、植物及び他の有機体）に利用できる水として定義することができる。水素ガス９２の原子量は極度に軽いので、水９１に溶解された水素ガス９２は簡単に上へ浮く。従って、第１の容器８１を上下反転する目的は、上へ漂う水素ガス９２が第１の容器８１の下部に位置し、且つ水９１に溶解するようにすることにある。このようにすれば、第１の容器８１を上下反転の位置から元の位置に戻してから、密封された状態を飲用のために開放すると、水素ガス９２の大部分が第１の容器８１の下部に残るので、密封状態の解除により第１の容器８１の外に速やかに放出することはない。

特定の実施形態において、ケイ酸及び水素ガス９２は、未処理水９１’（以下、未処理水９１’と称する）を所定の量のシリコン材料９３（図２に参照する）と混合することにより生成される。即ち、シリコン材料９３は、未処理水９１’と混合することにより、上記の水組成物９を生成することに使用できる。シリコン材料９３は、ナノシリコンまたはマイクロシリコンを使用できる。シリコン材料９３の例として、非多孔質シリコン、多孔質シリコン、粒状のシリコン、シリコンナノワイヤ及びそれらの組み合わせを含む。典型的な実施形態において、水９１に含有する所定の量のシリコン材料９３は、４０ｍｇ／Ｌ〜２００ｍｇ／Ｌの範囲内にある。典型的な実施形態において、シリコン材料９３は、ナノシリコンである。特定の実施形態において、シリコン材料９３は、５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内の平均直径を有する。他の典型的な実施形態において、シリコン材料９３の平均直径は、１００ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内にある。ナノシリコンは、高い反応性の性質があり、水分子との反応を迅速に促進して水素ガス及びケイ酸を生成する。更に説明されるべきことは、ナノシリコンの平均直径が小さいほど、活量が大きく、ナノシリコンと水９１との反応速度が速くなる。平均直径が非常に小さく、従って水との反応が激しいという事実を考慮すると、ナノシリコンがかなり急速に消費されるのを防ぐために、特定の実施形態において、ナノシリコンが酸化ケイ素膜に包まれる。

ナノシリコンは、Ｓｉインゴットの切り分け及びスライスにより得られる廃棄されたナノシリコン粉を使用できる。多孔質シリコンは、酸エッチングされたシリコンウエハー、シリコン粉末などを使用できる。粒状のシリコンは、シリコン粉の噴霧造粒により製造されることができる。シリコンナノワイヤは、エッチング液（ｅｔｃｈａｎｔ）でシリコン材料をエッチングすることにより得られる。

典型的な実施形態において、水組成物９内のケイ酸の濃度は、１１ｍｇ／Ｌとケイ酸の飽和濃度との間にある。他の典型的な実施形態において、水組成物９内のケイ酸の濃度は、２０ｍｇ／Ｌとその飽和濃度との間にあり、一方で、水組成物９のＯＲＰは−５００ｍＶより小さい。更の典型的な実施形態において、水組成物９内のケイ酸の濃度は、４０ｍｇ／Ｌとその飽和濃度との間にあり、水組成物９のＯＲＰは−６５０ｍＶより小さい。なお、ケイ酸を重合させる可能性または不溶性シリカゲルに沈殿させる可能性のあるケイ酸の過飽和を避けるために、水組成物９の中にケイ酸の濃度は飽和濃度を超えてはならない。

製薬業界や医療関連分野において、シリコン及びケイ酸は、骨及び結合組織の構成に必須であり、骨粗しょう症、爪の破損、脱毛、しわの増加及び他の健康問題の治療を助長することが知られている。従って、本開示の水組成物９の第１の実施形態が飲用水として使用されると、水組成物９内のケイ酸は、人の結合組織の構成に有益である。

図２〜図５を参照すると、本開示の水組成物９の第１の実施形態の製造方法は、下記のステップ（ａ）、ステップ（ｂ）及びステップ（ｃ）を有する。

図２に示されるように、ステップ（ａ）は、未処理水９１’を第１の容器８１の開口８１１より第１の容器８１に充填し、所定の量のシリコン材料９３を未処理水９１’と混合することを含む。ステップ（ｂ）は、未処理水９１’及び所定の量のシリコン材料９３に充填された第１の容器８１の開口８１１を密封することを含む。この実施形態において、未処理水９１’は第１の容器８１を実質上充填し、未処理水９１’及びシリコン材料９３が互いに反応して、処理された水９１に溶解されたケイ酸及び水素ガス９２を生成して、従って水組成物９を得る。シリコン材料９３の平均直径、シリコン材料９３の水９１における所定の量、水組成物９に溶解されたケイ酸の濃度及び水組成物９のＯＲＰは、上記で詳細に説明したので、以下では更に説明しない。

具体的に、ステップ（ａ）は、サブステップ（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）、（ａ４）及び（ａ５）を含む。

図２及び図３に示されるように、サブステップ（ａ１）は、容量が第１の容器８１より小さい第２の容器８２に所定の量のシリコン材料９３を添加する。第２の容器８２は、互いに反対する２つの開口８２１を有する。

サブステップ（ａ２）は、親水性薄膜フィルター８２２で第２の容器８２の１つの開口８２１を覆う。

サブステップ（ａ３）は、サブステップ（ａ２）の後に、未処理水９１'の一部９１１'が所定の量のシリコン材料９３と反応してケイ酸及び水素ガス９２を生成することができるように未処理水９１'の一部９１１'を第２の容器８２に充填する。

図４に示されるように、サブステップ（ａ４）は、追加の親水性薄膜フィルター８２２で第２の容器８２のもう１つの開口８２１をカバーする。

サブステップ（ａ５）は、サブステップ（ａ４）の後に、所定の量のシリコン材料９３及び未処理水９１'の残余部分９１２'が互いに反応し続けてケイ酸及び水素ガス９２を生成することができるように、第２の容器８２及び未処理水９１'の残余部分９１２'を第１の容器８１の開口８１１より第１の容器８１に配置する。この実施形態において、未処理水９１'の一部９１１'は最初に第２の容器８２に充填されている。しかし、他の実施形態において、未処理水９１'の一部９１１'は第２の容器８２に充填されなく、第２の容器８２内の所定の量のシリコン材料９３は、直接に第１の容器８１内の未処理水９１'の一部９１１'と反応する。

典型的な実施形態において、図５に示されるように、ステップ（ａ）は、サブステップ（ａ４）とサブステップ（ａ５）との間に更にサブステップ（ａ４'）を含む。サブステップ（ａ４'）において、２つのカバー８２３それぞれは、第２の容器８２の開口８２１を覆って、対応する親水性薄膜フィルター８２２を保護する。各カバー８２３は、貫通孔（図示せず）を有し、それぞれに対応する第２の容器８２の開口８２１と連通する。

図５に示されるように、ステップ（ｃ）は、第１の容器８１の開口８１１が下方に面するように、第１の容器８１を反転する。

図５に示されるように、本開示の未処理水９１’の第１の実施形態は、第１の容器８１を実質上充填する。第１の容器８１の開口８１１は、水素の分圧を高めるために密封される。しかし、水素の還元が本明細書の主な考慮ではない場合、または水素の還元の程度が許容範囲内にある場合、または第１容器８１の開口部８１１が完全に密封されている場合、その際、他の実施形態において、第１の容器８１を反転させるステップ（ａ５）を省略してもよい。特定の実施形態において、未処理水９１’は、第１の容器８１を実質上充填する必要がなく、第１の容器８１内の未処理水９１’の充填比が９０％を越えればよく、そして、容器８１内の残留空間に水素を充填することにより、未処理水９１’中の水素ガス９２の分圧が低下することを回避できる。

本開示によれば、水組成物を生成するポータブル製品（Ｐ）が提供される。水組成物を生成するポータブル製品（Ｐ）の１つの実施形態は、第２の容器８２と、シリコン材料９３と、２つの親水性薄膜フィルター８２２と、２つのカバー８２３とを備える。この水組成物を生成するポータブル製品（Ｐ）において、第２の容器８２、シリコン材料９３、２つの親水性薄膜フィルター８２２及び２つのカバー８２３の間の配置は、上述した通りであり、且つ図４のステップ（ａ４’）に示されている。

上記から、シリコン材料９３を使用して未処理水９１’と反応することにより、ケイ酸及び水素ガス９２を含有する水組成物９を製造できることが分かる。

図６を参照すると、本開示のフィルター４２の第１の実施形態は、水を浄化し、ケイ酸と水素ガス９２とを含む水組成物９（図１８に示されるように）の製造に適用する。フィルター４２の第１の実施形態は、担体４２１及びシリコン材料４２２を備える。担体４２１として、多孔質材料、非多孔質材料、またはそれらの組み合わせが挙げられる。シリコン材料４２２は、担体４２１の表面に支持されている（例えば、吸着されている）。

担体４２１は、シリコン材料４２２を支持するために使用される。このように、シリコン材料４２２を保持且つ支持することができる材料であれば、本開示で使用することができる。担体４２１の例として、活性炭、中空糸膜、竹炭、斑状安山岩、ケイ砂、繊維、セラミック及びそれらの組み合わせを含む。

フィルター４２に使用するシリコン材料４２２は、上記のシリコン材料９３である。１つの実施形態において、担体４２１は、表面に分布されている複数の微小孔４２１０を有する活性炭４２１１であり、シリコン材料４２２は、１００ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内の平均直径を有するナノシリコンである。シリコン材料４２２の一部は、活性炭４２１１の微小孔４２１０に配置されている。

典型的な実施形態において、フィルター４２の重量を基準に、担体４２１は、９０重量％以下の量で存在し、シリコン材料４２２は、１０重量％以上の量で存在するので、フィルター４２は、浄水と水組成物の生成の機能を同時に有することができる。他の典型的な実施形態において、シリコン材料４２２は、１０重量％〜４０重量％の範囲内の量で存在する。更に他の典型的な実施形態において、シリコン材料４２２は、１５重量％〜３０重量％の範囲内の量で存在する。更に他の典型的な実施形態において、シリコン材料４２２は、２０重量％以上の量で存在し、担体４２１は、８０重量％以下の量で存在する。特定の実施形態において、シリコン材料４２２は、単独でフィルター４２として使用されてもよく、担体４２１と共に使用する必要はない。

図７を参照すると、本開示のフィルター４２の第１の実施形態を製造する方法は、容器にシリコンスラリー４２２０（溶媒４２２２（例えば、アルコール）及びシリコン材料４２２（例えば、ナノシリコン）を含有する）を添加すること、容器に担体４２１（例えば、微小孔４２１０を有する活性炭４２１１）を添加し、シリコン材料４２２が攪拌で生成される乱流動により活性炭４２１１の微小孔４２１０に進入して活性炭に吸着されることができるように、シリコンスラリー４２２０と担体４２１との混合物を攪拌する。溶媒４２２２が例えば加熱により除去されてフィルター４２の第１の実施形態を得る。

図８を参照すると、本開示のフィルター４２の第２の実施形態は、第１の実施形態と類似しているが、第２の実施形態のフィルター４２は更に結合剤４２３を備える。結合剤４２３は、シリコン材料４２２の一部が担体４２１に吸着且つ結合できるように、シリコン材料４２２（例えばナノシリコン）と担体４２１（例えば活性炭４２１１）とを結合する。本開示の実施形態において、シリコン材料４２２はナノシリコンであり、担体４２１は活性炭４２１１であり、結合剤４２３と活性炭４２１１とは共同して焼結活性炭を構成する。具体的に、フィルター４２の第２の実施形態は、活性炭４２１１、ナノシリコン（即ち、シリコン材料４２２）及び結合剤４２３を混合して、混合物を得て、金型内で該混合物を熱間プレスして、素地を形成し、最後に、該素地を焼結してフィルターに入れることにより製造される。焼結後、結合剤４２３には、水９が流れて通過することができる複数の孔が形成される（図示せず）。

図９を参照すると、本開示のフィルター４２の第３の実施形態は、第１の実施形態と類似している。異なる部分は、第３の実施形態の担体４２１は、複数の貫通孔４２１０が形成されている中空糸４２１３を有する中空糸膜４２１２である。貫通孔４２１０は、平均直径が１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲にある。シリコン材料４２２（この実施形態において、シリコン材料はナノシリコン）は、中空糸膜４２１２の表面に支持されている。特定の実施形態において、中空糸膜４２１２は、複数の中空糸４２１３を含有し、中空糸４２１３それぞれは、貫通孔４２１０が形成されている（図９を参照）。

本開示のフィルター４２の第３の実施形態の製造方法は、シリコン材料４２２を液体（例えば水）と混合し、シリコン材料４２２が中空糸膜４２１２の表面に支持されるように、中空糸膜４２１２への該液体の流動方向でシリコン材料４２２を移動させることを含む。該液体は、貫通孔４２１０を通過して中空糸膜４２１２の出口へ流動する。特定の実施形態において、シリコン材料４２２は、結合剤４２３の機能により中空糸膜４２１２に結合される。他の方法として、シリコン材料４２２は、中空糸膜４２１２の製造中に添加されてもよい。

図１０を参照すると、本開示のろ過設備４の第１の実施形態は、水の純化と、ケイ酸及び水素ガス９２を含有する水組成物９の製造とに適している。ろ過設備４は、ハウジング４１及び上記実施形態のいずれかに記載されているフィルター４２（例えば、図６、８または９に示されているフィルター４２）を備える。ハウジング４１は、収容空間４０を画定し、ハウジング４１の反対する両側に配置しながら収容空間４０に流動的に連通するインレット４０１及びアウトレット４０２を有する。フィルター４２は、ハウジング４１の収容空間４０に収容されている。特定の実施形態において、インレット４０１は、運転状態においてアウトレット４０２の下方に配置される。

特定の実施形態において、ろ過設備４は、水流分散ユニット及び遮断ユニットを更に備えることができる。水流分散ユニットは、ハウジング４１の収容空間４０に位置され、インレット４０１に隣接しており、遮断ユニットは、ハウジング４１の収容空間４０に位置され、アウトレット４０２に隣接している。

図１０に示されているように、この実施形態において、フィルター４２は、図６に示されている第１の実施形態のフィルター４２であり、担体４２１は、ハウジング４１の収容空間４０に均一に分散されている活性炭４２１１であり、シリコン材料４２２は、ナノシリコンである。シリコン材料４２２の一部が堆積する微小孔４２１０により、水９１とシリコン材料４２２との間の接触面積が増大し、それによって水組成物９中の水素含量が増加する。

更に、特定の実施形態において、ろ過設備４は、アウトレット４０２がハウジング４１の反対端部に位置するように、垂直方向に配置されており（図１０〜図１６参照）、該ハウジング４１の反対端部は、ハウジング４１の他方の反対端部の高さよりも高い位置にある。従って、水の流れに伴うシリコン材料４２２の損失を低減することができる。

特定の実施形態において、ろ過設備４のハウジング４１は、シリコン材料４２２のみを充填することにより、ケイ酸及び水素ガス９２を含有する水組成物９を製造することができる。

フィルター４２の第１の実施形態を直接使用することの他に、ろ過設備４の第１の実施形態は、担体４２１の第１の部分（即ち、活性炭４２１１）、シリコン材料４２２及び担体４２１の第２の部分（即ち、活性炭４２１１）がハウジング４１のインレット４０１からアウトレット４０２の方向に沿って順次に、ろ過設備４のハウジング４１の収容空間４０に配置するように製造されることができる。使用中、未処理水(図示せず)がインレット４０１からハウジング４１に導入されると、インレット４０１の近くに配置されている活性炭４２１１の第１の部分が未処理水を均一に分散できる。シリコン材料４２２は、水の流れ方向（Ｆ）に沿って移動され、そして担体４２１上に支持される。アウトレット４０２の近くに配置されている活性炭４２１１の第２の部分は、水流の衝撃を減少でき且つシリコン材料４２２がハウジング４１から流出することを阻止できる。このように、ろ過設備４の第１の実施形態において、インレット４０１の近くに配置されている担体４２１の第１の部分が水流分散ユニットとして使用され、アウトレット４０２の近くに配置された担体４２１の第２の部分が阻止ユニットとして使用される。

水流分散ユニットの目的は、水がインレット４０１に蓄積するのを防止し、ハウジング４１の収容空間４０内に水を均一に分散させる。このように、本開示に適した水流分散ユニットは、上述した活性炭４２１１に限定されるものではなく、ガラスビーズ、孔を有する隔壁、不織布等であってもよい。また、阻止ユニットの目的は、シリコン材料４２２が水流で収容空間４０から搬出される可能性を低減することにある。従って、本発明に適した阻止ユニットは、上記の活性炭４２１１に限定されるものではない。アウトレット４０２の近い位置でシリコン材料４２２を阻止することもできる竹炭、斑状安山岩（医療用石としても知られている）、中空糸膜、繊維又はケイ砂などの他の材料も適している。

更に、ろ過設備４は、微量元素（例えば、ルビジウム、ストロンチウム、セレニウムなど）や他のミネラル（例えば、カリウムなど）を放出することができる材料（例えば、医療用石など）を更に含むことができる。従って、水組成物９は、ケイ酸及び水素ガス９２に加えて微量元素及び他の鉱物を更に含むことができる。

図１１を参照すると、本開示のろ過設備４の第２の実施形態は、第１の実施形態と類似しているが、この実施形態で使用されるフィルター４２が図８に示されるもの（即ち、結合剤４２３を備えるフィルター４２の第２の実施形態）である。担体４２１（例えば、活性炭４２１１）とシリコン材料４２２とを結合する結合剤４２３により、シリコン材料４２２が担体４２１上に、より固く支持されて、シリコン材料４２２が水で流されてハウジング４１から流出することを防止できる。

図１３を参照すると、本開示のろ過設備４の第３の実施形態は、実質上第１の実施形態と同じだが、担体４２１が活性炭４２１１と中空糸膜４２１２との組み合わせであり、シリコン材料４２２がナノシリコンである。即ち、ろ過設備４の第３の実施形態は、フィルター４２の第1の実施形態及びフィルター４２の第３の実施形態を備える。この実施形態において、活性炭４２１１は、ハウジング４１の収容空間４０の一部に均等に分散され、中空糸膜フィルター４２１２に対してインレット４０１の近くに配置され、中空糸膜４２１２は、ハウジング４１の収容空間４０の他の一部において、活性炭４２１１に対してアウトレット４０２の近くに配置されている。

フィルター４２の第３の実施形態を直接使用すること（シリコン材料４２２が担体４２１に分散されている）の他に、図１２に示されるように、本開示のろ過設備４の第３の実施形態は、担体４２１の第１の部分（即ち、活性炭４２１１）、シリコン材料４２２、担体４２１の第２の部分（即ち、活性炭４２１１）及び中空糸膜４２１２がインレット４０１からアウトレット４０２の方向に沿って順次に、ハウジング４１に配置されたように製造されることができる。使用中、未処理水は、インレット４０１(図示せず)からハウジング４１に導入されると、収容空間４０を充填し、且つシリコン材料４２２を水流方向（Ｆ）に沿って移動させる。シリコン材料４２２の一部は、未処理水とシリコン材料４２２との接触面積を大きくすることができ、水組成物９中の水素含有量を増加させることができるように、活性炭４２１１の微小孔４２１０に堆積される。また、活性炭４２１１の微小孔４２１０に堆積されていないシリコン材料４２２は、水流方向（Ｆ）に沿って中空糸膜４２１２に搬送され、中空糸膜４２１２の表面に吸着される。従って、水組成物９は、中空糸膜４２１２にあるシリコン材料４２２と連続的に反応し、且つエアレーション効果が生じて溶解された水素ガス９２の量を更に増加させる。また、中空糸膜４２１２は、過飽和により生成した塊状沈殿ケイ酸をも阻止することができる。未処理水は、ろ過装置４に連続的に導入されるので、塊状沈殿したケイ酸は更に溶解する。

図１４を参照すると、本開示のろ過設備４の第４の実施形態は、実質上第３の実施形態と同じである。異なる部分は、ろ過設備４のハウジング４１の収容空間４０におけるフィルター４２の配置である。同様に、担体４２１は、活性炭４２１１と中空糸膜４２１２との組み合わせであり、シリコン材料４２２は、ナノシリコンである。活性炭４２１１は、ハウジング４１の収容空間４０に均一に分散され、且つ中空糸膜４２１２は、活性炭４２１１を囲むようにハウジング４１の収容空間４０に配置されている。この実施形態において、活性炭４２１１は、インレット４０１の近くに配置され、中空糸膜４２１２は、アウトレット４０２の近くに配置されている。言い換えれば、インレット４０１に近い収容空間４０は、活性炭４２１１で充填され、且つアウトレット４０２に近い収容空間４０は、中空糸膜４２１２で充填されている。

具体的に、この実施形態において、収容空間４０は、フィルター４２の第１の実施形態（即ち、活性炭４２１１の微小孔４２１０に堆積されているシリコン材料４２２）及びフィルター４２の第３の実施形態（即ち、中空糸膜４２１２の表面に吸着されているシリコン材料４２２）で充填され、且つフィルター４２の第３の実施形態は、フィルター４２の第１の実施形態を囲むように配置されている。

図１２に示されるろ過設備４の第３の実施形態と同様に、シリコン材料４２２は、活性炭４２１１及び中空糸膜４２１２からハウジング４１の収容空間４０にそれぞれ配置されることもできる。未処理水（図示せず）がインレット４０１からハウジング４１に導入されると、シリコン材料４２２は、水流方向（Ｆ）に沿って、活性炭４２１１及び中空糸膜フィルター４２１２を通過して支持されるように、流動することができる。

図１５を参照すると、本開示のろ過設備４の第５の実施形態は、実質上第４の実施形態と同じである。異なる部分は、ろ過設備４のハウジング４１の収容空間４０におけるフィルター４２の配置であり、且つインレット４０１とアウトレット４０２との間の位置関係である。同様に、担体４２１は、活性炭４２１１と中空糸膜４２１２との組み合わせであり、シリコン材料４２２は、ナノシリコンである。この実施形態において、インレット４０１及びアウトレット４０２は、ハウジング４１の同じ側に配置されている。中空糸膜４２１２は、活性炭４２１１を囲んでいる。言い換えれば、中空糸膜４２１２は、活性炭４２１１が中空糸膜４２１２を囲むように、収容空間４０の中央に配置されている。活性炭４２１１は、インレット４０１の近くに配置され、且つ中空糸膜フィルター４２１２は、アウトレット４０２の近くに配置されている。言い換えれば、インレット４０１に隣接する収容空間４０は、活性炭４２１１で充填され、アウトレット４０２に隣接する収容空間４０は、中空糸膜４２１２で充填されている。

使用中、未処理水は、インレット４０１からハウジング４１に導入されて活性炭４２１１を通過し、そして、活性炭４２１１に担持されたシリコン材料４２２と反応してケイ酸及び水素ガス９２を生成する。溶解されたケイ酸及び水素ガス９２を含有する水組成物９は、中空糸膜４２１２の貫通孔４２１０に流入し、アウトレット４０２からハウジング４１の外部に流出する。シリコン材料４２２の一部は、中空糸膜４２１２が水流方向（Ｆ）に位置され、中空糸膜４２１２に支持される位置に搬送されることができる。

ろ過設備４の第１〜第４の実施形態において、インレット４０１とアウトレット４０２とは、ハウジング４１の同じ側に配置されてもよい。

図１６を参照すると、本開示のろ過設備４の第６の実施形態は、第３の実施形態と類似するが、ろ過設備４の第６の実施形態が更に着脱可能な接続部材４３を備え、且つハウジング４１の詳細構造とフィルター４２の配置が相異する。

具体的には、ハウジング４１は、互いに着脱可能な第１の部材４１１と第２の部材４１２とを有する。第１の部材４１１及び第２の部材４１２それぞれは、ハウジング４１のインレット４０１及びアウトレット４０２を備える。第１の部材４１１と第２の部材４１２のそれぞれは、接続部４１１１、４１２１を有する。使用中、接続部４１１１、４１２１は互いに向き合い、互いに空間的に連通している。着脱可能な接続部材４３は、第１の部材４１１と第２の部材４１２との間に接続されて配置され、ハウジング４１の収容空間４０は、第１の部材４１１と第２の部材４１２とによって共同に画定される。この実施形態では、活性炭４２１１は、ハウジング４１の第１の部材４１１に配置され、中空糸膜４２１２は、ハウジング４１の第２の部材４１２に配置される。言い換えれば、フィルター４２の第１の実施形態（即ち、活性炭４２１１の微細孔４２１０に堆積されたシリコン材料４２２（ナノシリコンなど））が第１の部材４１１に充填され、フィルタ−４２の第３実施形態（即ち、中空糸膜４２１２の表面に支持されているシリコン材料４２２（ナノシリコンなど））が第２の部材４１２に充填されている。

この実施形態において、着脱可能な接続部材４３は、回転接続部品である。第１の部材４１１と第２の部材４１２それぞれの連結部４１１１、４２１１には、雄ねじ４１１２、４１２２とループ状のループ溝４１１３、４１２３が形成されている。第１の部材４１１のループ溝４１１３と第２の部材４１２のループ溝４１２３とが対向して受入れ空間４４が画定されている。着脱可能な接続部材４３としての回転接続部品は、雌ねじ４３１０が形成されたナット４３１と、弾性内側密封リング４３３と、一対の弾性外側密封リング４３２とを備える。ナット４３１には、ナットの２つの対向する端部それぞれに凹んでいる上部凹部４３１１と下部凹部４３１２が形成されている。外側密封リング４３２は、上部凹部４３１１と下部凹部４３１２それぞれに配置されている。内側密封リング４３３は、第１の部材４１１及び第２の部材４１２のループ溝４１１３、４１２３によって画定される受入れ空間４４内に配置されている。具体的には、第１の部材４１１と第２の部材４１２の雄ねじ４１１２、４１２２は、第１の部材４１１と第２の部材４１２とを接続し且つハウジング４１の収容空間４０を画定するように、ナット４３１の雌ねじ４３１０に螺合されている。内側密封リング４３３及び外側密封リング４３２は、収容空間４０を密封して、未処理水（図１６には図示せず）が収容空間４０から漏れることを防止する。

第１及び第２の部材４１１、４１２は、他の接続方法によって、着脱可能な接続部材４３で接続されることができる。特定の実施形態において、第１及び第２の部材４１１、４１２は、着脱可能な接続部材４３に嵌合するように挿入される。

図１６は、水がハウジング４１の第２の部材４１２にまだ導入されていない状態を示す。ろ過設備４の第６の実施形態が使用されると、シリコン材料４２２は、中空糸膜４２１２の表面上に支持されるように、水の流れ方向（Ｆ）に沿って第２の部材４１２に運ばれる。

この実施形態において、ろ過設備４は、分離可能なろ過設備である。要するに、第１の部材４１１に充填された第１の実施形態のフィルター４２のシリコン材料４２２が、水と反応してケイ酸及び水素ガス９２を生成できない場合、回転接続部品のナット４３１を緩めて第１の部材４１１を第２の部材４１２から外して、第１の部材４１１のフィルター４２を交換することができる。交換後、回転接続部品のナット４３１を締めて、第１の部材４１１の接続部４１１１と第２の部材４１２の接続部４１２１とを接続する。この場合、ろ過設備４のハウジング４１を繰り返し使用することができ、低コスト化を図ることができる。

図１７及び図１８を参照すると、本開示の浄水システムの第１の実施形態は、ケイ酸（図示せず）及び水素ガス９２を含む水組成物９を製造するために使用される。浄水システムは、第１のろ過設備としての前述の各種ろ過設備４（即ち、ろ過設備４の第１〜第６の実施形態）のうちの少なくとも１つ及びパイプラインユニット７を備える。水浄化システムは、脱気ユニット３や、少なくとも１つの第２のろ過設備５や、紫外線殺菌ユニット６を任意的に備えることができる。浄水システムは、浄水システムに供給されて処理される未処理水９１'を生成することができる水生成装置２に接続されてもよい。水生成装置２は、インレット２０１及びアウトレット２０２を含み、市販の逆浸透（Ｒ．Ｏ．）装置または他のタイプの浄水装置であってもよい。このように、本開示の浄水システムに供給される未処理水９１'は濾過水である。しかし、天然水、地下水またはその他の濾過されていない水も直接使用することができる。適切な状況（例えば、水生成装置２としてＲ．Ｏ．装置が使用される）において、本開示の浄水システムは、本開示の前述のろ過設備４だけを含むことができる。

この実施形態では、脱気ユニット３は、水流方向（Ｆ）において第１のろ過設備４の上流側に配置され、パイプラインユニット７の輸送パイプ７２を通過して第１のろ過設備４に接続される。具体的に、脱気ユニット３は、内部に収容空間３０を画定するケーシング３１と、収容空間３０に収容されている脱気部材３２とを備える。脱気ユニット３は、未処理水９１’に元々溶解しているガス（例えば、ＣＯ_２、Ｏ_２、Ｎ_２など）を除去して、水組成物９の水９１に溶解する水素の量を増やすために使用される。本開示の浄水システムに使用することに適した脱気ユニット３は、フィルター型空気抽出器またはガスを吸着することができる他の任意のタイプのフィルターであってもよい。

特定の実施形態において、第２のろ過設備５は、水流方向（Ｆ）において第１のろ過設備４の下流側に配置されている。第２のろ過設備５は、収容空間５０を画定するハウジング５１及び収容空間５０に充填されている多孔質材料５２を備える。第２のろ過設備５のハウジング５１は、ハウジング５１の２つの対向する端部に配置され、収容空間５０と流体連通するインレット５０１及びアウトレット５０２を備える。第２のろ過設備５の多孔質材料５２は、活性炭５２１、中空糸膜５２２またはそれらの組み合わせであってもよい。第１のろ過設備４と第２のろ過設備５は、パイプラインユニット７の輸送パイプ７２を通過して互いに流動的に接続されている。

紫外線殺菌ユニット６は、水流方向（Ｆ）に沿って第１のろ過設備４の下流に配置され、水組成物９を殺菌するためにパイプラインユニット７を介して第１のろ過設備４に流体的に連通されている。この実施形態において、紫外線殺菌ユニット６は、第１のろ過設備４及び第２のろ過設備５の下流側に配置される。具体的には、紫外線殺菌ユニット６は、収容空間６０を画定するハウジング６１と、紫外線ランプユニット６２とを備える。ハウジング６１は、ハウジング６１の２つの反対する端部に配置され、収容空間６０と流体的に連通されているインレット６０１及びアウトレット６０２を備える。この実施形態において、紫外線ランプユニット６２は、インレット６０１からアウトレット６０２の方向に配置された複数のＵＶランプを備える。

図１７を参照すると、水生成装置２のインレット２０１は、インレットパイプ７１に接続されている。水組成物９は、アウトレットパイプ７３を通過して紫外線殺菌装置６から流出する。

この実施形態において、浄水システムは、水流方向（Ｆ）に沿って順次に配置されている脱気ユニット３、２つの第１のろ過設備４、第２のろ過設備５及び紫外線殺菌ユニット６を備える。パイプラインユニット７の搬送パイプ７２の本数は、５本である。この実施形態では、各第１のろ過設備４は、図１０に示されるろ過設備４の第１の実施形態である。第２のろ過設備５は直立位置に配置され、且つ第２のろ過設備５の多孔質材料５２は中空糸膜５２２である。

具体的に、インレットパイプ７１は、水ユニット２のインレット２０１に接続されており、５つの輸送管パイプ７２それぞれは、水生成装置２のアウトレット２０２と脱気装置３のインレット３０１との間、脱気装置３のアウトレット３０２と脱気ユニット３に直結された２つの第１のろ過設備４のうちの１つのインレット４０１（以下、上流側の第１のろ過設備と呼ぶ）との間、上流側の第１のろ過設備４のアウトレット４０２と上流側の第１のろ過設備の下流側に配置された他方の第１のろ過設備４（以下、下流側の第１のろ過設備と呼ぶ）のインレット４０１との間、下流側の第１のろ過設備４のアウトレット４０２と第２のろ過設備５のインレット５０１との間、及び第２のろ過設備５のアウトレット５０２と紫外線殺菌ユニット６のインレット６０１との間を接続している。アウトレットパイプ７３は、紫外線滅菌ユニット６のアウトレット６０２に接続される。

また、水組成物９が水流方向（Ｆ）に沿って移動すると、擾乱現象が自然に発生することがある。この擾乱現象は、徐々にガスの蓄積をもたらして、水組成物９の流れに影響を及ぼす可能性がある。従って、第２のろ過設備５を直立位置に配置する理由は、ハウジング５１の収容空間５０内の中空糸膜５２２を直立位置に配列することであり、これにより、第２のろ過設備５の収容空間５０に蓄積されたガスは、アウトレット５０２から輸送管パイプ７２へ容易に排出できる。

再び図１７及び図１８を参照すると、浄水システムの第１の実施形態は、本開示の水組成物９の第２の実施形態の製造方法に使用することができる。水組成物９の第２の実施形態を製造する方法は、下記の工程を含む：水生成装置２で生成された未処理水９１’を脱気装置３に送って未処理水９１’中のＣＯ_２、Ｏ_２、Ｎ_２を除去し、且つ脱気された未処理水９１’をパイプラインユニット７を通過させて脱気装置３のアウトレット３０２から上流側の第１のろ過設備４に導入して、未処理水９１’を担体４２１に支持されているシリコン材料４２２（例えば、活性炭４２１１）と反応させ、これによって、ケイ酸と水素ガス９２とを含む水組成物９を生成させ、水組成物９が下流側の第１のろ過設備４のシリコン材料４２２と反応し続けてケイ酸及び水素ガス９２を更に生成して、水組成物９の溶解された水素ガス９２の含有量を増加させることができるように、水組成物９（水９１、ケイ酸及び水素ガス９２を含む）及びシリコン材料４２２の一部を上流側の第１のろ過設備４のアウトレット４０２からパイプラインユニット７の輸送管パイプ７２を通過して、下流の第１のろ過設備４に運送し、その後、水組成物９を下流側の第１のろ過設備４のアウトレット４０２からパイプラインユニット７を通過して第２のろ過設備５に運送することによって、水組成物９は、水流方向（Ｆ）に沿って第２のろ過設備５の中空糸膜５２２を流通して、第１のろ過設備４から放出されたシリコン材料４２２が中空糸膜５２２に部分的または完全に吸着され、そして、第２のろ過設備５のアウトレット５０２からの水組成物９を水流方向（Ｆ）に沿って紫外線殺菌ユニット６の収容空間６０に導入して、紫外線ランプユニット６２を用いて水組成物９を殺菌し、その後、水組成物９を紫外線殺菌ユニット６のアウトレット６０２からアウトレットパイプ７３へ運送する。

上記のように製造された水組成物９の第２の実施形態においては、水９１に溶解されたケイ酸の濃度は４０ｍｇ／Ｌとケイ酸の飽和濃度との間であり、水組成物９のＯＲＰは−５００ｍＶ未満である。特定の実施形態では、水組成物９の第２の実施形態のＯＲＰは−６５０ｍＶ以下である。

第１のろ過設備４の数は変化し得る。第１のろ過設備４の数が多いほど、ＯＲＰ値が低くなる。また、下流側の第１のろ過設備４は中空糸膜４２１２を有するもの（即ち、図１３〜図１６に示すろ過設備４の第３〜第６実施形態）であれば、第２のろ過設備５を省略することができる。

本開示の水組成物９は、飲料水として使用される他に、物品並びに植物や動物の酸化速度を遅くするために、または、動物における結合組織の形成を促進するために植物または動物に適用される物品、に添加することができる。該物品は、動物に外部的または内部的に適用できるものであり得る。物品の例としては、限定されるものではないが、スキンケア製品または飲料を含むことができる。動物として、脊椎動物であってもよいが、これに限定されない。スキンケア製品の例としては、トーニングローション、保湿液、保湿クリーム、エッセンス、美白ローション、美白ミルク、美白クリームなどが挙げられるが、これらに限定されない。加えて、飲料としては、例えばリンゴジュースなどが挙げられる。水組成物９は、飲料の保存を強化するために使用することができる。本開示の水組成物９は、水素またはケイ酸が使用できない用途を除いて、水が必要とされる他の用途にも使用することができる。

図１９及び図２０を参照すると本開示の浄水システムの第２の実施形態は、実質的に第１の実施形態と同じである。異なる部分は、浄水システムの第２の実施形態は、脱気ユニット３を備えないことにあるが、排出ユニット７４と２つの測定ユニット７５とを更に備える。その上に、浄水システムの第２の実施形態は、１つの第１のろ過設備４と、複数の第２のろ過設備５とを備える。この実施形態において、第２のろ過設備５の数は２つ（上流側の第２のろ過設備及び上流側の第２のろ過設備の下流側に配置されている下流側の第２のろ過設備）であり、パイプラインユニット７は、４つの輸送パイプ７２を有する。上流側及び下流側の第２のろ過設備５の収容空間５０に充填された多孔質材料５２それぞれは、活性炭５２１及び中空糸膜５２２である。上流側の第２のろ過設備５は、活性炭５２１上に支持されているナノメータ銀５３を更に備える。

図１９を参照すると、排出ユニット７４は、下流側の第２のろ過設備５の下流側に配置され、パイプラインユニット７に操作可能に接続されている。具体的に、排出ユニット７４は、輸送パイプ７２に操作的且つ流動的に接続され、液体、気体またはそれらの組み合わせをパイプラインユニット７から除去するために、下流側の第２のろ過設備５のアウトレット５０２の下流側且つ紫外線殺菌ユニット６のインレット６０１の上流側に配置されている圧力除去弁である。第１のろ過設備４及び第２のろ過設備５における水組成物９の製造中に、水９１の乱れによりガスが連続的に生成して蓄積し、水流に悪影響を及ぼす可能性がある輸送パイプ７２に望ましくない高圧を生じさせる。浄水システムの第２の実施形態に備える排出ユニット７４（例えば、圧力除去弁）は、輸送パイプ７２内の望ましくない高圧を解放して、液体の流れを強化することができる。

この実施形態において、２つの測定ユニット７５は、水流方向（Ｆ）に沿って第１のろ過設備４の上流側及び下流側それぞれに取り付けられている。具体的に、第１のろ過設備４の上流側に配置されている測定ユニット７５（以下、上流側測定ユニットと呼ぶ）の１つは、水生成装置２のアウトレット２０２と第１のろ過設備４のインレット４０１とを接続する輸送パイプ７２に操作可能に接続され、一方で、第１のろ過設備４の下流側に配置されている他の測定ユニット７５（以下、下流側測定ユニットと呼ぶ）は、第２のろ過設備５のアウトレット５０２と紫外線殺菌ユニット６のインレット６０１とを接続する輸送パイプ７２に操作可能に接続され、そして、排出ユニット７４の下流側に配置されている。測定ユニット７５は、液体中の全溶解固形分（ＴＤＳ）の量を測定するために使用される。この実施形態において、測定ユニット７５は、ＴＤＳメータである。被処理水９１’がＲ．Ｏ．水である場合、下流側測定ユニット７５によって測定された全溶解固形分（以下、Ｖ_ｔと称する）の量は、上流側測定ユニット７５によって測定される全溶解固形分（以下、Ｖ_０と称する）の量より多い。Ｖ_ｔとＶ_０との差（ΔＶ）が所定値よりも小さくなると、水組成物９中のケイ酸の量が徐々に減少していることを示し、第１のろ過設備４のフィルタ−４２の交換が必要である。

図２１を参照すると、本開示の浄水システムの第３の実施形態は、第２の実施形態と類似している。異なる部分は、第３の実施形態の浄水システムは、流量計７６を更に備え、排出ユニット７４は、上流側の第２のろ過設備５と下流側の第２のろ過設備５との間に配置されている。流量計７６は、水流方向（Ｆ）に沿って第１のろ過設備４の上流側に配置されている。

この実施形態において、下流側の第２のろ過設備５のインレット５０１と上流側の第２のろ過設備５のアウトレット５０２とを接続する輸送管７２に、排出ユニット７４（例えば、ガス排出弁）が操作可能に接続されている。上流側の第２のろ過設備５の場合、インレット５０１の高さは、アウトレット５０２の高さよりも低い。下流側の第２のろ過設備５の場合、インレット５０１の高さは、アウトレット５０２の高さより高い。第２のろ過設備５の上記の配置及び排出ユニット７４の配置は、ガス放出効果を高め、且つ第２のろ過設備５の収容空間５０内のガスの蓄積を低減するように設計されている。

また、流量計７６は、水生成装置２のアウトレット２０２と第１のろ過設備４のインレット４０１とを接続する輸送パイプ７２に接続され、且つ上流側測定部７５の上流側に配置されている。累積したガスを排出する時に排出ユニット７４がオンになっていない場合や、第１のろ過設備４と第２のろ過設備５の一方または両方が目詰まりした場合には、水流速度が低下し（例えば、０．９〜２Ｌ/分から０．４Ｌ/分に低下する）、且つ流量計７６によって検出される。水流速度の低下は、水組成物９の水生成速度及び水質（例えば、細菌数の増加、味の変化など）に重大な影響を及ぼす可能性がある。このように、流量計７６により水流速度の低下が検出されると、排出ユニット７４をオンにして、輸送パイプ７２に溜まったガスを排出することができる。その上に、ユーザーは、ΔＶ、水流速度の低減、及び第１のろ過設備４及び第２のろ過設備５の使用期間に関する情報を組み込むことによって、第１のろ過設備４及び第２のろ過設備５の交換の必要性を判断できる。

以下、本開示の実施例について説明する。これらの実施例は、例示的かつ説明的なものであり、且つ、本開示を限定するものと解釈されるべきではないことを理解されたい。

実施例：
製造例１：実施例１の水組成物及びその製造方法
実施例１の水組成物は、上述した水組成物９の第１の実施形態であり、実施例１の水組成物を製造する方法は、図２〜５に記載の方法に基づく方法である。

先ず、容量１Ｌの第1容器に少量の飲料水を充填した。次に容量３０ｍＬの第２容器の下部開口部を平均孔径２２０ｎｍの親水性薄膜フィルターで覆って、第２の容器に１５０ｍｇのナノ非多孔質シリコン（純度：９９．３５％、平均直径：２００ｎｍ）を充填した。第２の容器に飲料水を充填した後、第２の容器の上部開口部を２２０ｎｍの平均細孔直径を有する他の親水性薄膜フィルターで覆った。次に、第２の容器の上下の開口部それぞれを、貫通孔を有する２つのカバーで覆った。ナノ非多孔質シリコン及び飲料水で充填された第２の容器を第１の容器に入れた。ナノ非多孔質シリコンは、純度９Ｎのシリコンウェーハを研磨して得た。その後、第１の容器の残りの空間に飲料水を充填し、次いで第１の容器を密封した。最後に、第１の容器を上下逆さまに反転させた。飲料水はナノ非多孔質シリコンと連続的に反応してケイ酸及び水素ガスを生成して、実施例１の水組成物を得た。水組成物９の２つのサンプルを調製した。水組成物９のサンプルの１つは、ＯＲＰ及びケイ酸濃度の測定を１３日後に行い、水組成物９のサンプルのもう１つは同測定を２８日後に行なった。

実施例１の水組成物のＯＲＰは、電極（製造元：ＪＡＱＵＡ社、モデル：ＥＯ２２１）及び酸化還元電位（ＯＲＰ）分析器（製造元：ＨｏｒｉｂａＬｔｄ社、モデル：Ｆ−５１）を用いて測定した。水組成物をケイ酸塩試験キット（ＭＣｏｌｏｒｔｅｓｔ（商標）、Ｍｅｒｃｋ）を用いて比色測定してケイ酸濃度を測定した。実施例１の水組成の分析データは表１に示されている。

ケイ酸の濃度及びＯＲＰ値を判定するために、２８日後に第１の容器を開けると、実施例１の水組成物のケイ酸の濃度及びＯＲＰ値はそれぞれ、３ｍｇ／Ｌ及び−４４６ｍＶであった。しかしながら、出願人は、第２の容器８２中のケイ酸及び水素ガスが第１の容器８１全体に均一に拡散した際には、水組成物中に存在するケイ酸の濃度が１１ｍｇ／ｍＬ以上であり、ＯＲＰ値は−５００ｍＶより低くなる可能性を見出した。

製造例２：実施例２の水組成物及びその製造方法
実施例２の水組成物９は、ろ過設備４の第２の実施形態（即ち、図１１に示すろ過設備４、結合剤４２３は一部のシリコン材料（例えば、ナノシリコン）４２２と活性炭４２１１とを結合することに使用される）を使用して作製された。

再び図１１を参照すると、ろ過設備４のインレット４０１に飲料水を導入して、フィルター４２のシリコン材料４２２と反応してケイ酸と水素ガス９２とを生成し、ケイ酸と水素ガス９２とを含有する水組成物９を得た。実施例２の水組成物９をアウトレット４０２からろ過設備４の外に流出させた。シリコン材料４２２の仕様及び供給源は、製造例１で使用されたものと同じである。活性炭４２１１は、台湾ＧｏｌｄｓｔａｒＣａｒｂｏｎ Ｔｅｃｈ社から購入したココナッツシェル活性炭であり、粒径が１５０〜３８０μｍであり、結合剤４２３は、ＣｅｌａｎｅｓｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から購入した超高分子量ポリエチレン（モデルＮｏ.：ＧＵＲ２１２２）である。

実施例２の水組成物９のケイ酸の濃度及びＯＲＰ値は、製造例１と同じ方法を用いて測定し、分析データを表２に要約した。

製造例３：フィルター及びその製造方法
図６に示されているフィルター（即ち、フィルター４２の第１の実施形態）は、図７に示されているフィルターの製造方法を使用して製造された。ここで使用したナノ非多孔質シリコンの仕様及び供給源は、製造例1で使用したものと同じである。活性炭は、ＨａｙｃａｒｂＰＬＣ社（モデルＮｏ.：ＲＷＡＰ １０７４）から購入した、直径約０．４２５ｍｍ〜１．７ｍｍのもの（以後、ＨＢ活性炭と呼ぶ）である。

先ず、ナノ非多孔質シリコン８０ｇと純度９９．５％のアルコールを均一に混合し、固形分２０％のナノ非多孔質シリコンスラリーを得た。次に、ナノ非多孔質シリコンスラリーに活性炭２７０ｇを加え、得た混合物を、ナノ非多孔質シリコンスラリー中のナノ非多孔質シリコンが活性炭上に堆積するように均等に攪拌した（一部のナノ非多孔質シリコンは、微小孔４２１０に位置している）。最後に、混合物を乾燥してアルコールを除去してフィルターを得た。製造例３のフィルターにおける活性炭及びナノ非多孔質シリコンの重量百分率はそれぞれ、７７．１重量％及び２２．９重量％である。

製造例４：ろ過設備及びその製造方法
図１０に示されているろ過設備４（ろ過設備４の第１の実施形態）を準備した。ここで使用したナノ非多孔質シリコンの仕様及び供給源は、製造例１で使用したものと同じであり、活性炭は、上記のＨＢ活性炭である。

先ず、活性炭（下部）５０ｇ、ナノ非多孔質シリコン（中部）１００ｇ、活性炭（上部）２３０ｇを、ハウジングのアウトレットを通してハウジングの収容空間に順次に充填した。活性炭及びナノ非多孔質シリコンの重量百分率はそれぞれ、７３．７重量％及び２６．３重量％である。そして、ハウジングのインレットとアウトレットとをそれぞれパイプラインユニットの輸送パイプに接続した。その後、飲料水をインレットから収容空間に導入し、アウトレットに向かって流した。ナノ非多孔質シリコンを水流によって移動させた後、活性炭４２１１の微小孔４２１０に堆積させた。飲料水がナノ非多孔質シリコンと反応すると、ケイ酸と水素ガスが生成した。活性炭の微小孔に堆積されているナノ非多孔質シリコンは、上記のように溶解された水素の量の増加を促進する。

製造例５：実施例３の水組成物及びその製造方法
実施例３の水組成物は、浄水システムの第１の実施形態（２つの第１のろ過設備、即ち上流側の第１のろ過設備及び下流側の第１のろ過設備を含む）及び１つの第２のろ過設備を使用して製造した。２つの第１のろ過設備は、製造例４に記載の方法を用いて製造した。ここで使用したナノ非多孔質シリコンの仕様及び供給源は、製造例１で使用したものと同じであり、活性炭は上述のようにＨＢ活性炭である。

先ず、Ｒ．Ｏ．装置（製造元：ＡＤＤ社、モデルＮｏ．：４００Ｐ）により製造された飲料水をＲ．Ｏ．装置のアウトレットからパイプを通して薄膜脱気装置に導入して、飲料水からＣＯ_２、Ｏ_２及びＮ_２を除去した。その後、飲料水は、薄膜脱気装置のアウトレットからパイプラインユニットを通過して上流側の第1のろ過設備に導入された。次いで、飲料水が上流側の第１のろ過設備のナノ非多孔質シリコンと反応して、ケイ酸及び水素ガスが生成して水組成物を得た。次いで、水組成物（飲料水、ケイ酸及び水素ガスを含む）及びナノ非多孔質シリコンの一部を、上流側の第１ろ過設備のアウトレットから、パイプラインユニットの輸送パイプを通過して下流側の第１ろ過設備に導入した。水組成物の飲料水は、下流側の第１のろ過設備に充填されたナノ非多孔質シリコンと連続的に反応して、ケイ酸及び水素ガスが生成し、それによってケイ酸及び溶解された水素の量が増加した。

続いて、水組成物は、下流側の第1のろ過設備のアウトレットから、パイプラインユニットを通過して第２のろ過設備に運送された。第２のろ過設備は、複数の中空糸膜（製造元：ＳａｍｐｏＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社、モデル：ＦＪ−Ｖ１２０３ＢＬ）を含んでいる。ナノ非多孔質シリコンの全部または一部は、中空糸膜に吸着された。次いで、水組成物を、第２のろ過設備のアウトレットからパイプラインユニットを通過して、紫外線殺菌ユニット（製造元：ＫＣ−ＦＬＯＷ社、モデル：１６Ｗ−２ＧＰＭ）に導入して、水組成物を殺菌した。

最後に、殺菌された水組成物（即ち、実施例３の水組成物）が、紫外線殺菌ユニットのアウトレットを通して水浄化システムから流出した。

なお、浄水システムの第1のろ過設備に使用されるフィルターは、上述のように他のフィルターであってもよい。

第１のろ過設備に供給される飲料水、紫外線殺菌ユニットのアウトレットから流出した直後の水組成物、及び浄水システムを用いて生成され、１５日間収集された全ての水組成物に対して、ＯＲＰ値及びケイ酸の濃度の測定を行なった。該データを表３に要約した。

更に、紫外線殺菌ユニットのアウトレットから流出した実施例３の水組成物９００ｍＬを１Ｌのボトルに直接受けて封入し、充填率９０％のサンプルＡを得た。紫外線殺菌ユニットのアウトレットから流出した実施例３の水組成物２３０ｍＬを１Ｌのボトルに直接受けて封入し、充填率２３％のサンプルＢを得た。紫外線殺菌ユニットのアウトレットから流出した実施例３の水組成物２１５ｍＬを２３０ｍＬのボトルに直接受けて封入し、充填率９３．４８％のサンプルＣを得た。サンプルＡ〜Ｃのボトルを開封した後、サンプルＡ〜ＣのＯＲＰ値の経時変化を記録した。図２２を参照すると、サンプルＡについて、６０分マーク（サンプルＡのボトルを開封した６０分後）のＯＲＰ値は、約−５００ｍＶであり、４３２分マークのＯＰＲ値は、−１００ｍＶに上昇した。サンプルＢについて、４３２分マークのＯＲＰ値は、−４５０ｍＶ未満である。サンプルＣについて、４３２分マークのＯＲＰ値は、約−５３０ｍＶである。従って、本発明の実施例３の水組成物は、ＯＰＲの安定性が良好であることが明らかとなった。

応用例
本開示の水組成物が酸化還元効果を有することをさらに証明するために、リンゴジュースを応用例として使用した。具体的には、０．２Ｌのガラス瓶にリンゴジュース１００ｍＬを添加し、そして該瓶に実施例３の水組成物１００ｍＬを添加して試験サンプルＡを得た。

試験サンプルＢ（比較例）を製造するために、０．２Ｌのガラス瓶にリンゴジュース１００ｍＬを添加し、そして該瓶に実施例３で使用した飲料水（即ち、ろ過設備４に提供する飲料水）１００ｍＬを添加して試験サンプルＢを得た。試験サンプルＡ及びＢを密封し、且つ逆さまに上下反転にして、試験サンプルＡ及びＢの変色を観察した。図２３に示されるように、各写真の左のガラス瓶は、試験サンプルＡであり、各写真の右のガラス瓶は、試験サンプルＢである。その結果、ガラス瓶を密封してから３時間後に、試験サンプルＢ（即ち、右のガラス瓶）が灰色から暗灰色に変化したことが示された。これは、試験サンプルＢのリンゴジュースが著しく酸化されたことを示す。更に、試験サンプルＢの色は、２時間後及び３時間後に試験サンプルＡの色よりも暗く、これは、実施例３の水組成物が酸化速度を低下させることができることを示している。

要約すると、本開示のフィルター、ろ過設備及び浄水システム（シリコン材料またはシリコン材料と担体との組み合わせを含む）を使用して、シリコン材料と水とを反応させることによって、ケイ酸及び水素ガスを含む水組成物を製造できる。

得られたケイ酸を含有する水組成物は、ヒト結合組織の形成に有益である可能性が高く、酸化還元効果も発揮する。本開示の水組成物９は、水酸化マグネシウムを含有する従来の水素溶解飲料水に比べて比較的安全である。

上記においては、説明のため、本発明の全体的な理解を促すべく多くの具体的な詳細が示された。しかしながら、当業者であれば、一またはそれ以上の他の実施形態が具体的な詳細を示さなくとも実施され得ることが明らかである。また、本明細書における「一つの実施形態」「一実施形態」を示す説明において、序数などの表示を伴う説明は全て、特定の態様、構造、特徴を有する本発明の具体的な実施に含まれ得るものであることと理解されたい。更に、本説明において、時には複数の変化例が一つの実施形態、図面、またはこれらの説明に組み込まれているが、これは本説明を合理化させるためのもので、また、本発明の多面性が理解されることを目的としたものである。

以上、本発明の好ましい実施形態及び変化例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。

Claims (14)

1. 収容空間（４０）を画定し、且つ前記収容空間に流体的に連通するインレット（４０１）及びアウトレット（４０２）を備えるハウジング（４１）と、
   前記ハウジング（４１）の前記収容空間（４０）に収容されているフィルター（４２）と、を含み、
   前記フィルター（４２）は、ケイ酸と、水素ガス（９２）と、を含有する水組成物（９）を製造するためのフィルター（４２）であって、担体（４２１）と、前記担体（４２１）に支持されているナノシリコン材料（４２２）と、を含むと共に、前記ナノシリコン材料（４２２）が前記フィルター（４２）の重量を基準に、１０重量％以上の量で存在する、ろ過設備（４）。
2. 前記担体（４２１）は、活性炭、中空糸膜（ＨＦＭ）、竹炭、斑状安山岩、ケイ砂、繊維、セラミック及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるものであり、前記ナノシリコン材料（４２２）は、平均直径が５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にあって、且つ、非多孔質シリコン、多孔質シリコン、粒状シリコン、シリコンナノワイヤ及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるものである、請求項１に記載のろ過設備（４）。
3. 前記担体（４２１）は、複数の微小孔（４２１０）を有する活性炭（４２１１）であり、前記ナノシリコン材料（４２２）は、前記活性炭（４２１１）の前記微小孔（４２１０）に堆積されている、請求項１または請求項２に記載のろ過設備（４）。
4. 前記ナノシリコン材料（４２２）と前記活性炭（４２１１）とを結合する結合剤（４２３）を更に有し、前記結合剤（４２３）及び前記活性炭（４２１１）は、共同して焼結活性炭を形成する、請求項３に記載のろ過設備（４）。
5. 前記担体（４２１）は、複数の貫通孔（４２１０）が形成されている中空糸（４２１３）を有する中空糸膜（４２１２）である、請求項１または請求項２に記載のろ過設備（４）。
6. 前記担体（４２１）は、活性炭（４２１１）と中空糸膜（４２１２）の組み合わせであり、前記活性炭（４２１１）は、前記インレット（４０１）の近くに配置されており、前記中空糸膜（４２１２）は、前記アウトレット（４０２）の近くに配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のろ過設備（４）。
7. 前記活性炭（４２１１）と前記中空糸膜（４２１２）とのうちの１者は、前記活性炭（４２１１）と前記中空糸膜（４２１２）とのうちの他者を囲むように配置されている、請求項６に記載のろ過設備（４）。
8. 少なくとも１つの請求項１〜７のいずれか一項に記載のろ過設備（４）を第１のろ過設備（４）として備える、浄水システム。
9. 収容空間（５０）を画定し、且つ前記収容空間（５０）に流体的に連通するインレット（５０１）及びアウトレット（５０２）を備えるハウジング（５１）と、前記ハウジング（５１）の前記収容空間（５０）に収容されている多孔質材料（５２）と、を備える少なくとも１つの第２のろ過設備（５）と、
   前記第１のろ過設備（４）と前記第２のろ過設備（５）とを流体的に連通する輸送パイプ（７２）を少なくとも１つ有するパイプラインユニット（７）と、を更に含む、請求項８に記載の浄水システム。
10. 前記少なくとも１つの第２のろ過設備（５）の前記多孔質材料（５２）は、活性炭（５２１）、中空糸膜（５２２）及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるものである、請求項９に記載の浄水システム。
11. 前記第２のろ過設備（５）を複数有し、各前記第２のろ過設備（５）の前記多孔質材料（５２）はそれぞれ、活性炭（５２１）、中空糸膜（５２２）及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるものである、請求項９または請求項１０に記載の浄水システム。
12. 前記第１のろ過設備（４）の下流側に配置され、前記パイプラインユニット（７）に操作可能に接続されて、前記パイプラインユニット（７）から液体、気体またはそれらの組み合わせを排出する排出ユニット（７４）を更に含む、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の浄水システム。
13. 前記第１のろ過設備（４）の上流側に配置され、未処理水（９１’）から気体を排出する排気ユニット（３）を更に含む、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の浄水システム。
14. 前記第１のろ過設備（４）の上流側と下流側とそれぞれに配置されて、未処理水（９１’）及びこの浄水システムにより製造された水組成物（９）それぞれの全溶解固形分を測る２つの測定ユニット（７５）を更に含む、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の浄水システム。
    

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