JPWO2017081888A1 - 水素富加装置、水素富加方法及び水素富加液体の製造方法 - Google Patents
水素富加装置、水素富加方法及び水素富加液体の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
輸液パックに収容された輸液などの液体に水素を高濃度に富加する水素富加装置などを提供すること。水素富加装置は、加水分解により水素を発生させるようしてある水素発生部と、液体が収容された液体パックを密閉収納する収納部と、前記水素発生部及び前記収納部を接続し、前記水素発生部で発生させた水素を前記収納部に供給するようしてある配管部とを備える。
Description
本発明は液体に水素を富加する水素富加装置などに関する。
近年、高濃度の水素含有生理食塩水を体内に直接投与することにより、老化、がん、その他様々な疾病を引き起こす活性酸素であるヒドロキシルラジカルと水素とを反応させて、無害化する療法が注目を浴びている。特許文献１には、輸液用の液体に水素を富加（添加）する装置が記載されている。
しかしながら、特許文献１の装置では、輸液を点滴しながら、輸液に水素を富加するため、富加に使用できる時間には制限があり、十分に富加を行えない。また、輸液を点滴している場（病室、処置室、診察室等）で富加を行うため、被治療者等の近辺に水素発生装置を設置しており、被治療者等の安全確保を確保するための人員配置が必要となり、コストの増加に繋がる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、輸液パックに収容された輸液など液体パックに収容された液体に水素を高濃度に富加する水素富加装置などを提供することを目的とする。
本発明に係る水素富加装置は、加水分解により水素を発生させるようにしてある水素発生部と、液体が収容された液体パックを密閉収納する収納部と、前記水素発生部及び前記収納部を接続し、前記水素発生部で発生させた水素を前記収納部に供給するにようしてある配管部とを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、液体が収容された液体パックを密閉空間に収納し、水素を富加するので、水素を高濃度に液体に富加することが可能となる。
本発明に係る水素富加装置は、前記水素発生部の内圧を測定する圧力計を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、水素発生部の内圧を測定する圧力計を備えるので、内圧が、液体に水素を富加するために十分な値となっているかを確認することが可能となる。
本発明に係る水素富加装置は、前記配管部は、内部に前記水素に含まれる微小異物又は細菌を除去するフィルタを有することを特徴とする。
本発明にあっては、微小異物又は細菌を除去するフィルタを有するため、液体に水素を富加するときに、微小異物又は細菌が混入することを抑制することが可能となる。
本発明に係る水素富加装置は、前記収納部を１個以上としてあることを特徴とする。
本発明にあっては、収納部を１個以上備えることにより、同時に、収納部の個数分の液体パックに水素を富加する事が可能となる。
本発明に係る水素富加装置は、前記配管部は、前記水素発生部の内圧と同等又は低い圧力で前記収納部に水素を供給可能とする減圧弁を有することを特徴とする。
本発明にあっては、減圧弁を有することにより、水素発生部の内圧を高めに設定することが可能である。そのため、富加時間が十分に取れない場合には、通常よりも高い圧力で水素を富加することにより、通常よりも短い時間で高濃度に水素を富加することが可能となる。
本発明に係る水素富加装置は、前記収納部を１個以上備え、前記配管部は、前記水素発生部の内圧と同等又は低い圧力で前記収納部に水素を供給可能とする減圧弁を各収納部に対応して有することを特徴とする。
本発明にあっては、収納部を１個以上備え、収納部それぞれに減圧弁を有する。各減圧弁により圧力を調整することで、各収納部の富加時間を調整することが可能となる。
本発明に係る水素富加方法は、加水分解により水素を発生させ、発生させた水素を、液体が収容された液体パックを密閉収納してある収納部に供給することを特徴とする。
本発明にあっては、液体が収容された液体パックを密閉空間に置き、水素を富加するので、水素を高濃度に液体に富加することが可能となる。
本発明に係る水素富加液体の製造方法は、液体が収容された液体パックを密閉収納し、加水分解により水素を発生させ、発生させた水素を、前記液体パックが密閉収納された空間に供給し、前記液体に水素を富加することを特徴する。
本発明にあっては、液体が収容された液体パックを密閉収納し、当該密閉収納された空間に水素を供給するので、水素を高濃度に富加した水素富加液体を製造することが可能となる。
本発明にあっては、水素を高濃度に液体に富加することが可能となる。
実施の形態１
以下に実施の形態を、図面を用いて具体的に説明する。以下の説明においては、生理食塩水を収容した輸液パックを、液体パックの一例として説明する。また、富加とは、混合物において特定物質の割合を高めた状態をいう。本明細書においては、液体に水素を富加するとは、液体に分子状態の水素を添加することにより含まれる水素の濃度を所定値以上にすることをいう。図１は水素富加装置１の構成例を示す説明図である。水素富加装置１は水素発生部１１、配管部１２、収納部１３を含む。なお、液体パックは、輸液ではなく注射液が入ったものでも良い。
以下に実施の形態を、図面を用いて具体的に説明する。以下の説明においては、生理食塩水を収容した輸液パックを、液体パックの一例として説明する。また、富加とは、混合物において特定物質の割合を高めた状態をいう。本明細書においては、液体に水素を富加するとは、液体に分子状態の水素を添加することにより含まれる水素の濃度を所定値以上にすることをいう。図１は水素富加装置１の構成例を示す説明図である。水素富加装置１は水素発生部１１、配管部１２、収納部１３を含む。なお、液体パックは、輸液ではなく注射液が入ったものでも良い。
水素発生部１１は水素化マグネシウムを加水分解させることにより、水素を発生させる機能を担う。水素発生部１１は、本体部１１１、蓋部１１２、安全弁１１３、圧力計１１４を含む。本体部１１１は、有底円筒状の耐圧容器である。本体部１１１は、例えば、ステンレス等の金属、又は樹脂で形成され、上部の開口は蓋部１１２で密閉されるように構成されている。例えば、本体部１１１の内容積は３００ｍＬで、耐圧は０．５ＭＰａ（５ｂａｒ）である。安全弁１１３は蓋部１１２に設けられており、例えば、０．４ＭＰａで動作し、本体部１１１の内圧が０．４ＭＰａ以下を保つように構成される。圧力計１１４は蓋部１１２に設けられており、本体部１１１の内圧を測定し表示する。さらに、蓋部１１２のほぼ中央部には水素の出口が形成され、該出口に配管が接続されている。なお、圧力計１１４の計測結果により、安全弁１１３の動作制御を行うようにしても良い。
配管部１２は、第１配管１２１、第２配管１２２、第３配管１２３、第４配管１２４、第５配管１２５、三方弁１２６、第１オンオフ弁１２７、第２オンオフ弁１２８、第３オンオフ弁１２９、フィルタ部１２Ａを含む。第１配管１２１は水素化マグネシウムを加水分解する際に用いる水を注入するための配管である。第１配管１２１の一端は開放状態となっている。第１配管１２１の他端は三方弁１２６に接続されている。第２配管１２２の一端は三方弁１２６と接続されている。第２配管１２２の他端は、蓋部１１２の出口に接続されている。第３配管１２３は三方弁１２６とフィルタ部１２Ａの一方を接続する配管であり、中間に第１オンオフ弁１２７が設けてある。第４配管１２４はフィルタ部１２Ａの他方と第５配管１２５とを接続する配管である。第４配管１２４と第５配管１２５との中間には、第２オンオフ弁１２８が設けてある。第５配管１２５は、第４配管１２４から分岐し、第４配管１２４と収納部１３とを接続する配管であり、収納部１３毎に複数、設けられている。第５配管１２５の中間には、第３オンオフ弁１２９が設けてある。また、第３オンオフ弁１２９と収納部１３との間に圧力計１１４が各ラインに設けてある。第１配管１２１から第５配管１２５は、耐圧性、耐薬品性、耐熱性に優れた材質、例えば、ステンレス鋼管、フッ素樹脂で形成する。
三方弁１２６は、接続されている第１配管１２１、第２配管１２２、第３配管１２３のいずれか２つの配管を連通させる。水素化マグネシウムの加水分解に用いる水を本体部１１１に注入する際には、第１配管１２１と第２配管１２２とが連通するように、三方弁１２６を制御する。水素化マグネシウムの加水分解が開始したら、第２配管１２２と第３配管１２３とが連通するように、三方弁１２６を制御する。第１オンオフ弁１２７、第２オンオフ弁１２８、第３オンオフ弁１２９は、水素の流れを止めない状態（オン状態）と、水素の流れを止める状態（オフ状態）とのいずれかの状態に切り替え可能な弁である。例えば、第２オンオフ弁１２８をオフ状態にすれば、すべての第５配管１２５及び収納部１３への水素の供給が止まるので、すべての収納部１３から輸液パック１４を取り出すことが可能となる。所定の輸液パック１４のみを取り出したい場合は、当該輸液パック１４が収納されている収納部１３に接続されている第５配管１２５の第３オンオフ弁を閉じれば、当該輸液パック１４の取り出しが可能となる。また、第１オンオフ弁１２７と第２オンオフ弁１２８を閉じれば、フィルタ部１２Ａと第３配管１２３及びフィルタ部１２Ａと第４配管１２４とは連通していない状態となるので、フィルタ部１２Ａの交換が可能となる。フィルタ部１２Ａは、脱臭及び湿分を取り除くことを主目的とする除湿脱臭フィルタ、微小異物や細菌の除去を主目的とする異物除去フィルタを含む。除湿脱臭フィルタは例えば、活性炭を用いて形成する。異物除去フィルタは、微小異物や細菌を吸着することにより、それらを水素から除去することを主目的とする。異物除去フィルタは、ガラスファイバ、ポリプロピレン、不織布などを用いて形成する。微小異物とは、水素以外の物質であり、例えば、水素発生時に生成される水酸化マグネシウム等である。
収納部１３は水素を富加する輸液パック１４を収納する。収納部１３は有底円筒状の耐熱、耐圧容器である。収納部１３は、耐蝕性に優れた材質、例えば、ステンレス鋼で形成する。収納部１３は容器本体部１３１と容器本体部１３１を密閉する蓋部１３２とを含む。蓋部１３２に第５配管１２５が貫通し、第５配管１２５により、容器本体部１３１に水素が供給される。輸液パック１４は渦巻状に巻いた状態にして、収納部１３に収納し、蓋部１３２を閉める。それにより、輸液パック１４は収納部１３に密閉収納される。収納部１３の内容積は、例えば３５０ｍＬで、耐圧は０．３ＭＰａ（３ｂａｒ）である。この場合、収納部１３には容量２５０ｍＬの輸液パック１４を収納するのに好適である。なお、図１に示す構成では収納部１３を２基としてあるが、１基でも良いし３基以上としてもよい。
次に、水素発生部１１における水素生成方法について述べる。原料である水素化マグネシウムは、マグネシウムの金属原子間で化学結合した水素を保持してなる化合物であり、下記（１）式で示す加水分解反応に従って水と反応して水素を放出しながら分解する性質を持つ。（１）式で示す加水分解反応により、水素化マグネシウムの１５．２［ｗｔ％］の水素が発生する。
ＭｇＨ2＋２Ｈ2Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）2＋２Ｈ2…（１）
また、触媒として、クエン酸を加えることが望ましい。クエン酸を加える事により、（１）式の化学反応の速度を速くすることが可能となる。クエン酸は、必要量を水素化マグネシウムと予め混合しておく。水素化マグネシウムとクエン酸とは、下記（２）式で化学反応を起こして、水素が発生する。
３ＭｇＨ2＋２Ｃ6Ｈ8Ｏ7→Ｍｇ3（Ｃ6Ｈ5Ｏ7）2＋６Ｈ2…（２）
続いて、水素富加装置１による輸液パック１４への水素富加の手順を述べる。図２は水素富加装置１による水素富加の手順を示すフローチャートである。まず、すべてのオンオフ弁（第１オンオフ弁１２７〜第３オンオフ弁１２９）をオフにする（ステップＳ１）。収納部１３に輸液パック１４を収納する（ステップＳ２）。水素発生部１１の本体部１１１にクエン酸を混合した水素化マグネシウム（ＭｇＨ2）を所定量セットする（ステップＳ３）。三方弁１２６を操作し、第１配管１２１と第２配管１２２を連通させる（ステップＳ４）。第１配管１２１に水（Ｈ2Ｏ）を投入する具体的には、水素化マグネシウムの加水分解反応に十分な量の水を注射器に詰め、第１配管１２１の開放された一端から水を注入する。第１配管１２１から注入された水は、三方弁１２６、第２配管１２２を通って、水素発生部１１の本体部１１１に注入される。所定量の水の注入が終了したら、速やかに三方弁１２６を操作して全閉状態にする（ステップＳ５）。それにより、第２配管１２２の配管から第１配管１２１及び第３配管１２３へ発生した水素が行かないようにする。反応が進むにつれて本体部１１１内の圧力が上昇する。圧力計１１４で本体部１１１の内圧が所定の値に達したら、三方弁１２６を操作し、第２配管１２２と第３配管１２３とを連通させる（ステップＳ６）。オンオフ弁をオン状態にする（ステップＳ７）。具体的には、第１オンオフ弁１２７、第２オンオフ弁１２８、第３オンオフ弁１２９の順にオン状態にする。富加に必要な時間経過し、かつ圧力が所定値に達したか否かを判定する（ステップＳ８）。富加に必要な時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ８でＮＯ）、判定を継続する。富加に必要な時間が経過したと判定した場合、更に、第３オンオフ弁１２９と収納部１３との間に設けられた圧力計１１４が所定値に達した事を確認して（ステップＳ８でＹＥＳ）、オンオフ弁をオフにする（ステップＳ９）。具体的には、取り出す輸液パック１４が収納された収納部１３に接続された第５配管１２５に設けられた第３オンオフ弁を閉じる。輸液パック１４を取り出す（ステップＳ１０）。
なお、クエン酸は水素化マグネシウムを予め混合しておくとしたが、それに限らない。水を注入するのに替えて、クエン酸水溶液を注入してもよい。ここで、注射器による水又はクエン酸水溶液の注入について、図を用いて説明する。図３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、注射器による水又はクエン酸水溶液の注入手順を示す説明図である。まず、注射器３と必要量の水（Ｈ2Ｏ）又はクエン酸水溶液（Ｈ2Ｏ、Ｃ6Ｈ8Ｏ7）を用意する（図３Ａ）。本体部１１１には、水を注入する場合には、水素化マグネシウム（ＭｇＨ2）、クエン酸（Ｃ6Ｈ8Ｏ7）の混合物を必要量入れる。クエン酸水溶液を注入する場合には、水素化マグネシウムを必要量入れる。注射器３のプランジャー３１は先端の方に押し出した状態にしておく。注射器３のニードル３３の先端を水又はクエン酸水溶液に漬け、プランジャー３１をシリンジ３２から引き抜くようにして、水又はクエン酸水溶液を吸引する。シリンジ３２内に水又はクエン酸水溶液が収容される（図３Ｂ）。注射器３のニードル３３を第１配管１２１の先端から差し込んだ後、プランジャー３１を押し出し、水又はクエン酸水溶液を本体部１１１に注入する（図３Ｃ）。作業の効率化のために、加水分解に適した量の水素化マグネシウム、クエン酸、水それぞれを予め用意しておくのが望ましい。水素化マグネシウムとクエン酸との混合物又は水素化マグネシウム単体は、ティーバッグのように水が透過する材質で形成した袋内に必要量を詰めたものを用意する。水又はクエン酸水溶液は必要量を瓶に詰めたものを用意する。そして、水素化マグネシウムとクエン酸との混合物１パックに対して、水１瓶を注入するという手順にすれば、都度、水素化マグネシウムなどの計量が不要なので、作業の効率化が可能となる。なお、クエン酸水溶液の濃度は、摂氏０度から常温の範囲において、１５パーセント程度が望ましい。濃度が１５パーセント程度のときに、最も（１）式の化学反応が速くなるからである。
次に、輸液パック１４を常圧環境下に放置した場合の溶存水素濃度の経時変化について説明する。図４は溶存水素濃度の経時変化の一例を示すグラフである。縦軸は溶存水素濃度を示し、単位はｐｐｍである。横軸は常圧環境下に放置後の経過時間であり、単位は分である。図４に示す例では、輸液パック１４の例として、Ａ社、Ｂ社、Ｃ社、Ｄ社の計４社の生理食塩液点滴パックを用いた。また、各点滴パックに水素を富加し、溶存水素濃度を常圧における飽和濃度の約１．５７ｐｐｍとした後に、常圧環境下においた。したがって、経過時間０における各点滴パックの溶存水素濃度は、約１．５７ｐｐｍである。図４に示すように、６０分経過時点では、いずれの点滴パックも溶存水素濃度は、約１．１５ｐｐｍであった。さらに１５５分経過時点では、溶存水素濃度は約０．４〜０．７ｐｐｍであった。これまでの様々な治験から、溶存水素濃度が０．３〜０．５ｐｐｍ程度であれば、療法効果があるとされているので、点滴パックの溶存水素濃度を点滴開始直前に飽和濃度まで高めておき、点滴時間が１５０分程度以内に収まれば、十分な効果が期待される。
次に、水素の富加時間と輸液パック１４の溶存水素濃度との関係について、説明する。図５は水素の富加時間と輸液パック１４の溶存水素濃度との関係の一例を示すグラフである。図５において、縦軸は輸液パック１４の溶存水素濃度を示し、単位はｐｐｍである。横軸は富加開始からの経過時間、すなわち富加時間を示し、単位は分である。図５では、収納部１３の異なる内圧毎に、富加時間と溶存水素濃度との関係を示している。計測に用いた輸液パック１４は、上述したＡ社の生理食塩液点滴パックである。
図５に示すように、内圧を０．０２ＭＰａとした場合、経過時間が１２０分で溶存水素濃度が約０．５ｐｐｍ、経過時間２４０分で溶存水素濃度が約０．８ｐｐｍとなった。
内圧を０．０５ＭＰａとした場合、経過時間が１２０分で溶存水素濃度が約０．８ｐｐｍ、経過時間が２４０分で溶存水素濃度が約０．９ｐｐｍとなった。
内圧を０．１ＭＰａとした場合、経過時間が１２０分で溶存水素濃度が約０．９ｐｐｍ、経過時間２１０分で溶存水素濃度が約１．３ｐｐｍ、経過時間２４０分で溶存水素濃度が約１．４ｐｐｍとなった。
内圧を０．２ＭＰａとした場合、経過時間が３０分で溶存水素濃度が約０．８ｐｐｍ、経過時間が６０分で溶存水素濃度が約１．１ｐｐｍ、経過時間が１２０分で溶存水素濃度が約１．３ｐｐｍ、経過時間が２４０分で溶存水素濃度が約１．５ｐｐｍとなった。
内圧を０．３ＭＰａとした場合、経過時間が６０分で溶存水素濃度が約１．１ｐｐｍ、経過時間が１２０分で約１．７ｐｐｍ、経過時間１５０分で溶存水素濃度が約２ｐｐｍとなった。
以上の結果より、内圧を０．３ＭＰａとすれば、経過時間１２０分で溶存水素濃度が約１．７ｐｐｍとなり、常圧における飽和濃度の約１．５７ｐｐｍを越える値となるので、実運用に耐えうる仕様である。
次に、内圧０．３ＭＰａとする場合に、水素化マグネシウムなどの必要量の計算例を示す。計算の条件は次の通りとする。水素発生部１１の本体部１１１の内容積は３００ｍＬとする。収納部１３は２基とし、それぞれの内容積は３５０ｍＬとする。本体部１１１と収納部１３とを接続する配管部１２の内容積の合計は、１００ｍＬとする。以上の条件から、水素富加装置１の内容積は１１００ｍＬとなる。そして、２基の収納部１３それぞれには、容積２５０ｍＬの輸液パック１４を収納する。してみれば、水素を充満させる必要がある空間の内容積は、６００ｍＬとなる。
内圧０．３ＭＰａとするため必要な水素の容積は、常圧は約０．１ＭＰａであるから、内容積６００ｍＬの３倍の１８００ｍＬとなる。
水素化マグネシウムの分子量は２６．３２、水素の分子量２．０、クエン酸の分子量は１９２．１２である。１モルの気体は２２．４Ｌである。上述の（１）式、（２）式より、水素化マグネシウム１モルにつき、２モルの水素が発生する。したがって、水素化マグネシウム１ｇで発生する水素は、以下の（３）式で求まる。
２２．４（Ｌ）×２／２６．３２＝約１．７（Ｌ）＝約１７００（ｍＬ）…（３）
水素化マグネシウム１ｇで、約１７００ｍＬの水素が発生するから、１８００ｍＬの水素を発生させるための水素化マグネシウムの必要量は、以下の（４）式で求まる。
１８００／１７００×１＝約１．０５（ｇ）…（４）
上記（２）式より、水素化マグネシウム３モルに対して、クエン酸は２モル必要であるから、水素化マグネシウム１．０５ｇに対するクエン酸の必要量は、以下の（５）式で求まる。
１．０５／（３×２６．３２）×（２×１９２．１２）＝約５．１２（ｇ）…（５）
また、水素化マグネシウム１．０５ｇに対する水の必要量は、式（１）より求まるが、実際の反応においては理論値よりも、多い量の水が必要である。重量比で水素化マグネシウムの１５倍の水が必要とされている。よって、水の必要量は、約１５．７５ｍＬとなる。
以上をまとめると、内容積６００ｍＬに内圧０．３ＭＰａの水素を充満させるには、水素化マグネシウム１．０５ｇ、水１５．７５ｍＬ、クエン酸５．１２ｇが必要となる。それぞれの量については、余裕を見て多めの量としてもよい。
前述したように、溶存水素濃度が０．３〜０．５ｐｐｍ程度であれば、療法効果があるとされているので、水素富加装置１において、収納部１３から輸液パック１４を取り出す時には、溶存水素濃度は０．３ｐｐｍとなるように、水素発生部１１を機能させる。望ましくは、輸液パック１４の溶存水素濃度は０．５〜２ｐｐｍである。
実施の形態１の水素富加装置１は次の効果を奏する。輸液パック１４に水素を高濃度に富加することが可能となる。例えば、内圧０．３ＭＰａとすれば、約１２０分で飽和濃度まで溶存水素濃度を高めることが可能である。
また、水素富加装置１は、本体部１１１に圧力計１１４を設けたことにより、水素の圧力が監視可能である。更に、第３オンオフ弁１２９と収納部１３との間に圧力計１１４を設ける事により、正確に輸液パック１４に作用した水素の圧力が監視される。ユーザは、圧力と富加時間を管理することにより、輸液パック１４の溶存水素濃度を所望の値まで確実に高めることが可能となる。水素富加装置１は、フィルタ部１２Ａを設けたことにより、微小異物や細菌が除去された水素を、収納部１３に供給可能である。それにより、輸液パック１４は、水素富加装置１により水素を富加した後であっても、医療機関での使用に耐えうる衛生基準を満たすことが可能となる。水素富加装置１は収納部１３を複数備えることにより、同時に複数の輸液パック１４に水素富加することが可能となる。
なお、第２配管１２２は、水又はクエン酸水溶液及び水素が通るが、水素のみを通すようにしてもよい。すなわち、水又はクエン酸水溶液を注入するための配管を、第２配管１２２と別に、蓋部１１２に設けても良い。また、液体パックとして輸液が収容された輸液パック１４を例としたが、それに限らない。注射液が収容された注射液パックでも良い。さらにまた、飲料水、スポーツ飲料、ジュース、コーヒー、お茶などがフィルム製の袋体に収容された飲料パックでもよい。
実施の形態２
実施の形態２は、各収納部１３に水素ガスを供給する第５配管１２５に減圧弁１２Ｂを設けた形態に関する。図６は水素富加装置１の構成例の一部を示す説明図である。図６に示していない構成は、実施の形態１と同様である。図６に示すように各第５配管１２５には第３オンオフ弁１２９の上流（水素発生部１１に近い側）に、減圧弁１２Ｂが設けてある。減圧弁１２Ｂは一次側から流入したガスの圧力を下げて、二次側から流出する機能を備える弁である。本実施の形態の水素富加装置１では、水素発生部１１に近い側（図６において左側）が一次側であり、第３オンオフ弁１２９側（図６において右側）が、二次側である。減圧弁１２Ｂは、水素発生部１１で発生させた水素を減圧して、収納部１３に供給する。減圧弁１２Ｂは２次側から流出する水素の圧力を所定の幅で変更できる可変型が望ましい。
実施の形態２は、各収納部１３に水素ガスを供給する第５配管１２５に減圧弁１２Ｂを設けた形態に関する。図６は水素富加装置１の構成例の一部を示す説明図である。図６に示していない構成は、実施の形態１と同様である。図６に示すように各第５配管１２５には第３オンオフ弁１２９の上流（水素発生部１１に近い側）に、減圧弁１２Ｂが設けてある。減圧弁１２Ｂは一次側から流入したガスの圧力を下げて、二次側から流出する機能を備える弁である。本実施の形態の水素富加装置１では、水素発生部１１に近い側（図６において左側）が一次側であり、第３オンオフ弁１２９側（図６において右側）が、二次側である。減圧弁１２Ｂは、水素発生部１１で発生させた水素を減圧して、収納部１３に供給する。減圧弁１２Ｂは２次側から流出する水素の圧力を所定の幅で変更できる可変型が望ましい。
実施の形態２では、水素発生部１１で発生させる水素の圧力を、例えば０．４ＭＰａとし、減圧弁１２Ｂで０．３ＭＰａに減圧する。減圧された水素は収納部１３に供給される。輸液パック１４に水素を富加する時間を短くしたい場合には、減圧弁１２Ｂを調節し、収納部１３に供給する水素の圧力を上昇させれば良い。
実施の形態２の水素富加装置１は、以下の効果を奏する。減圧弁１２Ｂを設けていることにより、水素発生部１１で発生させる水素の圧力は、所定値以上であればよく、厳密に管理する必要がないので、作業効率が上がる。また、水素富加した輸液パック１４が緊急に必要な場合には、収納部１３に供給する水素の圧力を上げれば、通常よりも短い時間で水素富加を完了することが可能となる。さらにまた、減圧弁１２Ｂを収納部１３毎に設けているので、収納部１３毎に水素の圧力を変更可能である。それにより、収納部１３毎に水素富加に要する時間を調整可能である。
実施の形態３
実施の形態３は水素富加装置１を水素水生成システムにて使用する形態に関する。図７は水素水生成システムの構成例を示す説明図である。水素水生成システムは、水素富加装置１、ウォーターサーバ２を含む。水素富加装置１は、上述の実施の形態とほぼ同様な構成であるが、水素富加部１５を含む点で異なる。以下の説明では、主に水素富加部１５について説明する。ウォーターサーバ２は外部タンク２１、内部タンク２２を含む。
実施の形態３は水素富加装置１を水素水生成システムにて使用する形態に関する。図７は水素水生成システムの構成例を示す説明図である。水素水生成システムは、水素富加装置１、ウォーターサーバ２を含む。水素富加装置１は、上述の実施の形態とほぼ同様な構成であるが、水素富加部１５を含む点で異なる。以下の説明では、主に水素富加部１５について説明する。ウォーターサーバ２は外部タンク２１、内部タンク２２を含む。
水素富加装置１は水素発生部１１で発生させた水素を配管により水素富加部１５に供給する。水素富加部１５の内部には富加管１５１が設けてある。富加管１５１は水素ガスが透過可能な樹脂、例えば、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ：ポリエチレン）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ポリエチレンテレフタラート）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ポリプロピレン）で形成する。水素発生部１１で発生させる水素の量を調整することにより、水素が充満した水素富加部１５の内圧を常圧よりも高くなるようにする。
ウォーターサーバ２の外部タンク２１は、ミネラルウォータなどの飲料水を収容している。外部タンク２１は交換可能となっており、収容されている飲料水がなくなった場合には、外部タンク２１を交換することにより、ウォーターサーバ２は継続して水の供給が可能となる。内部タンク２２は、流出口２２１、流入口２２２、供給管２２３、止水弁２２４を含む。内部タンク２２には、水を循環させるためのポンプ（図示しない）が備えられている。また、内部タンク２２は仕切り板２２５により仕切られている。
ウォーターサーバ２の水は、上述のポンプにより水素富加部１５の富加管１５１の中を循環する。ウォーターサーバ２の内部タンク２２上部の流出口２２１から出た水は、流入口１５２から富加管１５１に入り、流出口１５３から出る。流出口１５３から出た水は、流入口２２２から内部タンク２２下部に戻る。水は富加管１５１を通る間に水素が富加される。
供給管２２３は、内部タンク２２下部と連通している。供給管２２３に設けられた止水弁２２４を開放することにより、内部タンク２２下部に貯められた水素が富加された水をコップ等の容器に注ぐことが可能である。
実施の形態３の水素水生成システムは、次の効果を奏する。水素を充満させた水素富加部１５に水を循環させることにより、高濃度の水素水を生成することが可能である。水素は水素富加部１５の富加管１５１を通過し水に富加される。そのため、微小異物や細菌が循環している水に混ざってしまうおそれがない。
なお、ウォーターサーバ２において、水に変えて、ジュース、スポーツ飲料、お茶、紅茶などの清涼飲料水を供給してもよい。
上述の水素富加装置１においては、三方弁１２６の切り替え、第１オンオフ弁１２７〜第３オンオフ弁１２９のオンオフは、人が行う前提で説明したが、それに限らない。それぞれの弁を電動弁又は電磁弁とし、コンピュータ又はシーケンサなどの制御部により、弁のオンオフ等を制御してもよい。また、加水分解に用いる水素化マグネシウム、クエン酸、水などを適した量毎に梱包したものを複数収納し、本体部１１１の内圧に応じて、必要量を自動投入する制御機構を設けても良い。
実施の形態１から３において、水素発生部１１は、水素化マグネシウムの加水分解により水素を発生させるとしたが、それに限らない。その他の物質、例えば、水素化カルシウム（ＣａＨ2）、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ4）ならびに金属塩等を加水分解することにより、水素を発生させても良い。水素化カルシウムの場合、下記（６）式に示す化学反応により、水素が発生する。
ＣａＨ2＋２Ｈ2Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）2＋２Ｈ2…（６）
水素化ホウ素ナトリウムの場合、下記（７）式に示す化学反応により、水素が発生する。
ＮａＢＨ4＋２Ｈ2Ｏ→ＮａＢＯ2＋４Ｈ2…（７）
水素を発生させる際に水素発生部１１に投入する水素化カルシウム又は水素化ホウ素ナトリウム及び水の必要量は、上記（６）式又は（７）式を用いて求めれば良い。また、水素化マグネシウムの場合と同様に、反応を促進する適切な触媒を使用してもよい。
以上のように、水素化カルシウム、水素化ホウ素ナトリウムを用いる場合においても、発生した水素を用いて、輸液パック１４に収容された輸液などに、水素を富加することが可能である。
各実施の形態で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組み合わせ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 水素富加装置
１１ 水素発生部
１１１ 本体部
１１２ 蓋部
１１３ 安全弁
１１４ 圧力計
１２ 配管部
１２１ 第１配管
１２２ 第２配管
１２３ 第３配管
１２４ 第４配管
１２５ 第５配管
１２６ 三方弁
１２７ 第１オンオフ弁
１２８ 第２オンオフ弁
１２９ 第３オンオフ弁
１２Ａ フィルタ部
１２Ｂ 減圧弁
１３ 収納部
１３１ 容器本体部
１３２ 蓋部
１４ 輸液パック
１５ 水素富加部
１５１ 富加管
１５２ 流入口
１５３ 流出口
２ ウォーターサーバ
２１ 外部タンク
２２ 内部タンク
２２１ 流出口
２２２ 流入口
２２３ 供給管
２２４ 止水弁
３ 注射器
３１ プランジャー
３２ シリンジ
３３ ニードル
１１ 水素発生部
１１１ 本体部
１１２ 蓋部
１１３ 安全弁
１１４ 圧力計
１２ 配管部
１２１ 第１配管
１２２ 第２配管
１２３ 第３配管
１２４ 第４配管
１２５ 第５配管
１２６ 三方弁
１２７ 第１オンオフ弁
１２８ 第２オンオフ弁
１２９ 第３オンオフ弁
１２Ａ フィルタ部
１２Ｂ 減圧弁
１３ 収納部
１３１ 容器本体部
１３２ 蓋部
１４ 輸液パック
１５ 水素富加部
１５１ 富加管
１５２ 流入口
１５３ 流出口
２ ウォーターサーバ
２１ 外部タンク
２２ 内部タンク
２２１ 流出口
２２２ 流入口
２２３ 供給管
２２４ 止水弁
３ 注射器
３１ プランジャー
３２ シリンジ
３３ ニードル
Claims (8)
- 加水分解により水素を発生させるようにしてある水素発生部と、
液体が収容された液体パックを密閉収納する収納部と、
前記水素発生部及び前記収納部を接続し、前記水素発生部で発生させた水素を前記収納部に供給するようにしてある配管部と
を備えることを特徴とする水素富加装置。 - 前記水素発生部の内圧を測定する圧力計
を備えることを特徴とする請求項１に記載の水素富加装置。 - 前記配管部は、内部に前記水素に含まれる微小異物又は細菌を除去するフィルタを有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水素富加装置。 - 前記収納部を１個以上としてある
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水素富加装置。 - 前記配管部は、前記水素発生部の内圧と同等又は低い圧力で前記収納部に水素を供給可能とする減圧弁を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の水素富加装置。 - 前記収納部を１個以上備え、
前記配管部は、前記水素発生部の内圧と同等又は低い圧力で前記収納部に水素を供給可能とする減圧弁を各収納部に対応して有する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水素富加装置。 - 加水分解により水素を発生させ、
発生させた水素を、液体が収容された液体パックを密閉収納してある収納部に供給する
ことを特徴とする水素富加方法。 - 液体が収容された液体パックを密閉収納し、
加水分解により水素を発生させ、
発生させた水素を、前記液体パックが密閉収納された空間に供給し、前記液体に水素を富加する
ことを特徴する水素富加液体の製造方法。
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