JPWO2003033417A1 - チタン族金属含有高機能水及びその製造方法と装置 - Google Patents

Abstract

水収納タンク、チタン属金属電極と対極からなる高圧放電発生装置、水供給口、生成液排出口、チタン属金属電極供給装置からなる装置を用いて、水中でチタン属金属の電極と対極との間でプラズマ放電によってチタン属金属イオン蒸気を超微分散状態で含むチタン族金属の超微分散水を製造し、得られたチタン族金属の超微分散水は、健康用品、医療品、化粧品などに利用可能である。

Description

技術分野
本発明は、チタン属金属の超微粒子が微分散した高機能水に関する。
また、本発明は、チタン属金属の超微粒子が微分散した高機能水の製造方法及びそれを製造するための装置に関する。
さらに、本発明は、上記高機能水を活用したことを特徴とする健康用品、医療品又は化粧品に関する。
背景技術
チタン、ジルコニウムやハフニウムなどのチタン属金属は、鉄、銅、アルミニウムなどに比して比較的新しく見つけ出された金属材料であり、特にチタン属金属の中で主な金属である金属チタンは、軽くて高温でも強さを発揮できる物性を利用して、工業的にはジェットエンジンなどの航空機宇宙産業、原子力発電又は火力発電における熱交換器の管や管板などのエネルギー関連分野、さらには眼鏡フレーム、ゴルフクラブヘッドなどの日用品分野で多用されており、利用分野はますます拡大する方向にある。
従来、金属チタンは、日用品、健康医療又は化粧品への活用も多く知られており、例えばチタン薄膜を表面に有する理容鋏（特開昭６２−２６８５８４号公報）、金属チタン溶融物による遠赤外線利用（特開昭６１−５９１４７号公報、特開平１−１５５８０３号公報、特開平３−１１２８４９号公報）、寝具（特開平８−３２２６９５号公報）、調理用具（特開平９−１４０５９３号公報）、アイマスク（特開平１０−７１１６８号公報）、健康維持用具（特開平１１−２８５５４１号公報、特開平１１−２８５５４３号公報）、健康バンド（実用登録第３０４５８３５号）、健康スリッパ（実用登録第３０６１４６６号）などがある。
しかしながら、チタンを含む水を機能水として活用した技術はほとんど知られておらず、わずかに金属チタンを陰極に使用した電気浸透作用を利用した飲料水製造装置（特開昭５０−４０７７９号公報）が公開されている程度である。
まして、チタン以外のチタン属金属の生理活性材料、食品材料又は医療品などの用途に関する知見は少ない。
発明の開示
従来、チタン族金属の生理活性材料、食品材料又は医療品などの分野への応用は、非常に発展が期待されているが、その論理的な解明は進んでいない。
本発明では、これらチタン属金属の無限とも言える有用性を、特に生理活性材料や健康医療品の分野への活用を目指したものである。
本発明では、チタン属金属をプラズマ水中放電で金属イオン蒸気とし、これが水と接触することによりチタン属金属が超微分散した状態で含まれる高機能水を提供することができた。
また、本発明で得られる生理活性機能が高い高機能水を、健康用品、医療品又は化粧品に利用することを見出した。
さらに、本発明では、健康医療などの生理活性用途に寄与するチタン属金属を含む高機能水を効率的に製造する方法及び装置を提供するものである。
なお、本発明では、チタン属金属のミクロンからナノスケールの超微粒子が水中に超微分散した状態で含む水を「チタン属金属超微分散水」という。
本発明の基本的特徴は、水中でチタン属金属をプラズマ放電して金属イオン蒸気とし、チタン属金属の超微粒子が水中に微分散した高機能水を生成せしめることにあり、具体的には、次の（１）〜（４）に示されるものである。
（１）水中でプラズマ放電によりチタン属金属イオン蒸気とし、水に接触し、超微分散することを特徴とするチタン属金属超微粒子の超微分散水を製造する方法。
（２）水収容タンク、チタン属金属の電極と対極を有する高圧放電発生装置、水供給口、被加工水を排出する排出口と排出ポンプ、電極を振動又は摺動させる装置、チタン属金属電極の供給装置より構成されることを特徴とするたチタン族金属が超微分散した超微分散水を製造する装置。
（３）水中にチタン属金属超微粒子が超微分散したものであることを特徴とする高機能水。
（４）上記（３）の高機能水が主成分であることを特徴とする健康用品、医療品又は化粧品。
さらに、本発明では、上記チタン族金属が超微分散した超微分散水を製造する装置に、超微分散していない、粒径の大きいチタン族金属微粒子を除去するための濾過装置を付設することも可能である。
一般に、チタン属金属の微粒子又はその酸化物が単に分散した水分散液又は混合液では、チタン属金属が短時間のうちに沈殿分離を起すが、本発明で得られるチタン属金属の超微分散水では、このようなチタン属金属粒子の沈殿は生じない。
すなわち、本発明で得られるチタン属金属の超微分散水の最も重要な特徴は、プラズマ水中放電により超微分散したチタン属金属が水中に超微分散した状態で、沈殿などの分離を起さず、長期間に亘って安定した状態を保持する。
このように本発明のチタン属金属の超微分散水は、水分子とチタン属金属との相関作用によって健康用品、医療品又は化粧品などとして有用な生理活性作用を有する高機能水になるという予期し得ない顕著な効果を発揮する。
本発明で得られる高機能性のチタン属金属の超微分散水は、運動機能増進クリームなどの健康用品、抗菌剤などの医療品、ＵＶカットなどの化粧品として活用できる。
なお、本発明のチタン属金属の超微分散水は、今のところ上記の用途に好適に使用されるが、最近の社会の健康志向に十分に応えられる画期的な生理活性材料になるものと確信され、チタン属金属が超微分散した水が何故に生理活性の効能を有するメカニズムは不明であるけれども、本発明者らはこれらの科学的に解明すべく、現在、鋭意研究中である。
発明を実施するための最良の形態
本発明で得られるチタン属金属の超微分散水は、従来、製造されていない新規の生産物である。
また、本発明では、そのチタン属金属の溶融のために通常の金属熔解のための汎用手段である熱溶融などの手段を使用することなく、水中でプラズマ放電によって生じる金属イオン蒸気を含む水を製造する新しい方法及び装置を開示するものである。
すなわち、本発明者は、チタン属金属超微分散水を効率的かつ経済的に製造することと、生理活性用途に供することについて検討した結果、チタン属金属の電極と対極の間でプラズマ水中放電させ、生成したチタン属金属のイオン蒸気を接触・超微分散して超微分散状態で含む方法を着想し、水とチタン族金属以外の物質を作らないようにする工夫を講じたものである。
本発明の方法では、効率のよい生理活性能を得るため、特に製造条件を制御する必要はない。また、上記製造方法では、水中にチタン族金属の超微分散物ばかりではなく、目的とする超微粒子よりも粒径の大きい金属酸化物の若干の微粒子も含まれるので、適宜、ろ過システムも必要である。
本発明では、上述するように水中でチタン族金属が超微分散した安定な超微分散水を製造する方法及びそれを実施するための装置を図面によって説明する。
図１は、本発明のチタン族金属超微分散水製造のフローチャート、図２は、本発明のチタン族金属超微分散水の製造のための製造装置を示す。
図２における本発明のチタン族金属超微分散水の製造装置は、チタン族金属が超微分散した水を製造のための水収容タンク３内に設置した高圧放電発生装置１、チタン族金属の電極６及びチタン族金属超微分散水のろ過装置１１より構成されている。
本発明の水収容タンク３の基本構造は、チタン族金属の電極６と対極７を有する高圧放電発生装置１、水供給口８、チタン族金属の超微分散水の排出口９、排出ポンプ１０、電極の振動又は摺動装置５、チタン族金属の電極供給装置４を備えた、チタン族金属が超微分散した超微分散水１２を製造する装置である。付設するものとして、生成したチタン族金属の超微分散水の濾過システム１１より構成されている。
本発明の水収容タンク３は、金属製の、好ましくはスチール製であり、プラズマ水中放電による圧力に耐える耐圧タンクであればよく、水収容タンク３内部にチタン族金属の電極６とその対極７を有する高圧放電発生装置１、チタン族金属の電極６が供給装置４から超微分散量に応じて漸次送出されるようになっている。電極間に通電することによりプラズマ水中放電が起こり、金属イオン蒸気が水中に放出され、水と接触・超微分散する。これらを含む超微分散水は、水収容タンクの排出口９より外部に取り出し、適宜のろ過装置１１で順次ろ過される。
このような状態のチタン族金属の超微分散物が水中に生じた結果、疎水性の非常に強いチタン族金属が安定した状態で、水中に超微分散した状態になっており、凝集剤を使用しても、沈澱することはない。
その際、水収容タンク内で高圧放電発生装置の電極を振動又は摺動させることにより電極の溶着を防ぎ、瞬間的アークを発生させるための超微分子の分散量の制御が簡単に行える。また、カーボン等の対極の径及び長さを変えることにより容易に回路に流れる電流量を変更できるため電源の選択の必要性が無くなる。
上述するように、本発明は、新規なチタン族金属の超微分散水の製造方法とその装置を提供するもので、該金属の電極と対極との間でプラズマ水中放電を行うのみであるため、装置がコンパクトになるための設備投資が少なくて済み、外金属の超微分散水を簡易にかつ、経済的に得られることを可能としている。
本発明の他の特徴は、上述のようにして製造された、チタン族金属が水中に超微分散したチタン族金属超微分散水を、適宜、精製して、健康用品、化粧品、食品、医薬品、同部外品などの原料とする点にあるが、生成した水には酸素との結合による金属酸化物の微粒子が若干含まれており、適宜、ろ過、精製の必要がある。
このときのろ過は、生成したチタン族金属の超微分散物を必要以上に除去しないようにするために、イオン交換や逆浸透膜などの方法を使わず、目的に適した水を作るために次のようなフィルター装置の使用が好ましい。すなわち、フィルターには中空糸膜が好適であり、水収容タンクより排出された加工水を順次ろ過を行なうこれにより食品衛生、化粧品、医薬品などの規格に合致した機能水が製造できる。
なお、本発明で得られるチタン族金属の超微分散水の成分の確認をおこなったところ、原料のチタン属金属の極く微量の溶融物が高圧水の中に含まれることは一応確認できた。
以下、金属チタンを原料に用いた実施例に基いて本発明を具体的に説明するが、本発明では原料チタンに限定されることなく、他のチタン属金属においても同様の工程でチタン属金属超微分散水が得られる。
「実施例」
図２に、本発明の製造装置の代表的な例を示す。
図には、水収容タンク３、金属チタン電極６とその対極７を有する高圧放電発生装置１、水供給口８、加工水の排出口９と排出ポンプ１０、電極を振動又は摺動する装置５及び金属チタン電極の供給装置４を備え、水中でプラズマ放電によりチタンのイオン蒸気を発生させて水と接触させ、チタンが微分散したチタン超微分散水の製造装置が示されている。対極にカーボン電極を使用する。チタン族微分散水を５００Ｌあたり、金属チタンの供給量は０．５ｋｇ／１ｈの設定で５ｈ稼働にて約６０〜８０ＰＰＭ濃度になる。
生成したチタン超微分散水は、水収容タンクの排出口から排出ポンプで外部に排出されるが、必要に応じて濾過装置に供給される。濾過装置は、フィルターで５０ミクロン、２５ミクロン、３ミクロン、０．５ミクロン及び０．１ミクロンの中空糸膜によって順次濾過し、最終的には極く微量のチタン族金属が溶解状態で含まれるチタン族金属の超微分散水が得られる。
上記例で得られたチタンの超微分散水では、チタンの超微粒子が水中に微分散し、活性剤を使用する必要もなく、長期間に亘って沈殿が生じることなく安定状態を保っている。
なお、上記チタンに代えて、原料の金属Ｚｒを用いて同様の条件で実施したところ、チタンの超微分散水と同様にジルコニウムの超微分散水が得られた。
高機能水の使用テスト；
成人男女１０人のモニターにより、水分にチタンが超微分散したチタン族金属の超微分散水を塗布又は噴霧し、健康増進及び生理活性機能への効果と効能を確認した。
使用条件とモニター結果；
１．モニター男女１０人（随時試用）
２．効能例
体が軽く感じられる ５人
疲労が軽減された ８人
疲労の回復が速い ７人
風邪の症状が顕著に改善された １人
運動機能が上がった ６人
（前屈 幅跳びなど）
皮膚がすべすべになる ７人
肩こりが顕著に軽減した ７人
目の疲れがとれた ３人
傷の回復が速い １人
上記モニターの結果、本発明で得られるチタンの超微分散水を身体に塗布又は噴霧した人の中では、疲労回復、運動機能増進、肩凝り解消、皮膚のすべすべ向上などの上での改善効果を挙げている人が多いことからみて、本発明のチタン族金属の超微分散水は、健康用品、医療品又は化粧品の原料として顕著な効果を発揮することがわかった。
産業上の利用可能性
本発明は、新規なチタン族金属の超微分散水とその製造方法と装置を提供するもので、チタン族金属が超微分散状態で含まれる生理活性機能を有する水を効率的に製造できる。また、得られたチタン族金属の超微分散水は、多数のモニターテストにより、健康用品、医療品、化粧品などに利用可能であることがわかった。さらに、試飲テストからみると、特に健康水として顕著な効果を奏するものと期待される。
【図面の簡単な説明】
「図１」
本発明のチタン族金属の超微分散水の製造フローチャート
「図２」
本発明のチタン族金属の超微分散水製造装置を示す概略図
符号の説明
１；高圧放電発生装置
２；高圧・高電流放電用電源
３；水収容タンク
４；チタン族金属の電極供給装置
５；電極振動又は摺動装置
６；チタン族金属の電極
７；対極
８；水収容タンクへの水供給口
９；チタン族金属の超微分散水排出口
１０；排出ポンプ
１１；濾過装置
１２；高機能水

Claims (4)

1. 水中でチタン族金属の電極と対極との間でプラズマ放電させることによりチタン属イオン蒸気を水と接触せしめ、水中に超微分散させることを特徴とするチタン族金属の超微分散水を製造する方法。
2. 水収容タンク、チタン属金属電極と対極を有する高圧放電発生装置、水供給口、チタン属金属の超微分散液を排出する排出口と排出ポンプ、電極を振動又は摺動させる装置及び上記チタン属金属の電極供給装置より構成されることを特徴とするチタン属金属の超微分散水を製造する装置。
3. 水中にチタン族金属の超微粒子が超微分散したものであることを特徴とする高機能水。
4. 請求項３の高機能水が主成分であることを特徴とする健康用品、医療品又は化粧品。

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