KR102040855B1 - 수소 가스의 밀봉 백, 및 수소 가스의 용해 방법 - Google Patents

수소 가스의 밀봉 백, 및 수소 가스의 용해 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 액체 중에 수소 가스를 용해시키고, 또한 액체 중의 수소 가스의 용존도를 높은 상태로 유지하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 액체 중에 투입되는 됨으로써, 상기 액체 중에 수소 가스를 용해시키는 밀봉 백(1)은, 내부에 밀봉 충전(充塡)된 수소 가스를 외부로 투과시킬 수 있는 수소 투과성 필름으로 이루어진다. 이 밀봉 백(1)을, 액체 중에 침수(沈水)시켜 둠으로써, 수소 투과성 필름으로부터 투과한 수소 가스가 액체 중에 용해된다. 또한, 수소 가스는 수소 투과성 필름으로부터 조금씩 계속 투과하기 때문에, 액체 중의 수소 용존도가 높은 상태로 유지된다.

Description

수소 가스의 밀봉 백, 및 수소 가스의 용해 방법{SEALING BAG FOR HYDROGEN GAS, AND METHOD FOR DISSOLVING HYDROGEN GAS}
본 발명은, 음료나 화장수 등의 액체에 수소 가스를 충전시키는 기술에 관한 것이다.
최근, 물이나 차와 같은 음료에 수소 가스를 충전한 청량 음료수 등이 판매되고 있다. 이는, 액체에 충전시킨 수소 가스를 섭취함으로써, 인간의 체내에 존재하는 활성 산소를 환원시키는 것을 목적으로 하고 있다.
활성 산소는, 구연산 사이클에서 ATP(아데노신 3인산)를 형성할 때 중요한 역할을 행하는 등, 생명 유지에 필수적이며, 또한 체내에 침입한 이물질을 배제하는 역할도 담당하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 한편으로는, 생체 내의 반응에 사용되지 않은 잉여 활성 산소는, 통상 세포 내에 존재하는 효소에 의해 분해되지만, 분해되지 않았던 잔여분은 세포를 손상시킨다. 그 결과, 암이나 생활 습관병 등의 질병, 및 노화 등을 초래하는 원인이 되고 있다. 그러므로, 여분의 활성 산소는 배제하는 것이 건강을 위해 바람직한 것으로 여겨지고 있다.
또한, 활성 산소의 환원에 수소 가스가 사용되고 이유는, 수소의 분자량이 극히 작아 체내에 흡수되기 쉬운 점, 및 수소와 활성 산소가 반응해도 물의 발생에 그치고 있어, 안전성이 높은 점 등이 있기 때문이다.
이와 같이, 특별한 해도 없으며, 질병 예방이나 건강 증진과 결부되는 것으로 여겨지는 수소수(水素水)의 병리학적인 유효성에 대해서는, 비특허 문헌 1∼10 등 많은 학술잡지 등에 보고되어 있으며, 다수가 보고되어 있어 일일이 열거하면 한정이 없다.
전술한 바와 같이, 수소 가스의 섭취는, 질병 예방이나 건강 증진과 같은 유용한 효과를 얻을 수 있는 반면, 수소 가스를 액체 중에 용해시킨 후, 그대로 높은 용존 수소량을 유지하기는 어렵다. 예를 들면, PET(폴리에틸렌테레프랄레이트) 보틀 등의 플라스틱 용기 내에, 수소 가스를 충전한 물을 보존한 경우에는, 밀봉한 상태라도 수일 동안에 대부분의 수소가 빠지므로, 이것을 섭취해도 높은 효능을 얻을 수 없다.
이러한 점을 고려하여, 특허 문헌 1에서는, 가요성 외장을 가지는 액체 용기에 수소 분자를 용해시킨 액체를 내포시켜, 상기 액체 용기의 일부 또는 전체에 대하여 가압 부재를 장착하고, 외부로부터 압력을 가한 상태를 유지함으로써, 용존 수소량을 유지하는 방법에 대하여 제안하고 있다.
일본 특허출원 공개번호 2011-136727호 공보
「Nature Medicine, 2007, Vol.13, p688∼694」 「Biochem. Biophys. Res. Comm., 411(2011), 143-149」, T. Itoh et al. (기후 국제 바이오 연구소, 긴키 대학, 중부 대학, 나고야 대학 외) 「Nutrition Research, 28(2008)p137∼143」, 카지야마 시즈오 외(카지야마내과클리닉, 쿄토부립의대, 외) 「BJ. Heart and Lung Transplantation」, Atsunori Nakao et al. (피츠버그 대학, 클리브랜드 클리닉 외) 「안티·에이징 의학-일본항가령 의학회 잡지, Vol.4, No.1, p117-122」, 고야마 가쓰히로 외(야마나시 대학 교육 인간과학부 및 의학 공학 종합 연구부, 마쓰시타 덴코(주)전기 R&D 센터) 「Exp. Oncology, 2009, 31, p156-162」Y.Saito＇히로시마현립 대학 「실험 의학, Mol.26, No.13(8월호), p2074∼2080, 2008」오오타 시게오, 오오사 이쿠로 외(일본 의과대학) 「Investigative Ophthalmology & Visual Sci. 2010, 51, p487∼492」Hideaki Oharazawa et al.(일본 의과대학) 「Science, New Series, 190, 4210(Oct.10, 1975)), p152∼154」M.Dole(Baylor 대학, 미국) 「Life Sci.324(2001)p729∼714」B.Ghrib et al(Mediterranee 대학, 프랑스)
상기 특허 문헌 1에 기재된 기술은, 기체의 용해도와 압력의 비례 관계(헨리의 법칙)에 착안하여, 수소를 용해시킨 액체를 넣은 용기에 외부로부터 압력을 가해 둠으로써, 액체 중의 용존 수소량을 높은 상태로 유지하고자 하고 있다.
그러나, 이 방법을 채용하는 경우, 용기에 대하여 압력을 가해 두기 위한 기구(機構)가 필요하게 된다. 또한, 용기의 재료는, 이 압력에 견딜 수 있는 것이 아니면 안되며, 외부로부터의 압력을 내부 압력으로 전환(conversion)시킬 수 있는 가요성 재료일 필요가 있다. 또한, 액체를 넣어 두는 용기 자체에 대하여, 그 밀폐성이 높고, 또는 기체의 투과성이 낮지 않으면, 의도한 바와는 달리 외부 압력에 의해, 액체 중의 수소 가스를 외부로 누출 또는 투과시킬 우려가 있다.
이에, 본 발명은, 액체 중에 수소 가스를 용해시키고, 또한 액체 중의 수소 가스의 용존도를 높은 상태로 유지하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 관점에 따른 수소 가스의 밀봉 백은, 액체 중에 투입됨으로써, 상기 액체 중에 수소 가스를 용해시키는 밀봉 백으로서, 내부에 밀봉 충전(充塡)된 수소 가스를 외부로 투과시킬 수 있는 수소 투과성 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 여기서, 본 발명에 있어서, 수소 가스가 용해되는 액체는 특별히 한정되지 않으며, 물, 차 등의 음료 외에, 간장이나 소스 등의 조미료, 화장수 등, 각종 액체에 사용할 수 있다.
또한, 상기 수소 투과성 필름으로 이루어지는 밀봉 백은 부분적으로, 상기 수소 투과성 필름에 비해, 수소 가스의 투과성이 상대적으로 낮은 수소 비투과성 필름에 의해 피복되어 있도록 해도 된다.
또한, 상기 수소 투과성 필름으로 이루어지는 밀봉 백은, 상기 수소 비투과성 필름에 의해 전체적으로 피복되어 있고, 상기 수소 비투과성 필름에는, 상기 수소 투과성 필름을 통하여, 내부의 수소 가스를 외부로 투과시키기 위한 투과공(透過孔)이 형성되어 있고, 상기 투과공에는, 개폐 가능한 커버가 장착되어 있도록 해도 된다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 따른 수소 가스의 용해 방법은, 액체 중에 수소 가스를 용해시키는 방법으로서, 액체 중에, 내부에 밀봉 충전된 수소 가스를 외부로 투과시킬 수 있는 수소 투과성 필름으로 이루어지는 밀봉 백을 침수(沈水)시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 수소 투과성 필름 수소 가스를 충전한 밀봉 백을 액체 중에 투입하고, 침수시키는 것만으로, 액체 중에 수소 가스를 용해시키고, 또한 액체 중의 수소 가스의 용존도를 높은 상태로 유지할 수 있다.
도 1은 발명의 제1 실시예에 따른 밀봉 백을 나타낸 사시도이다.
2는 본 실시예에 따른 밀봉 백의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 밀봉 백의 사용 상태를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 밀봉 백을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 밀봉 백의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 밀봉 백을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 밀봉 백의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀봉 백의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밀봉 백의 구조를 나타낸 단면도이다.
[실시예 1]
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 밀봉 백에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 밀봉 백(1)은, 내부에 수소 가스(H2 분자)를 밀봉 충전 가능한 백형으로 구성되어 있다.
이 밀봉 백(1)은, 수소 가스가 투과할 수 있는 수지나 고무 등의 투과성 필름(11)으로 이루어진다. 투과성 필름(11)은, 예를 들면, 실리콘 고무, SBR(스티렌-부타디엔 고무), EPDM(에틸렌-프로필렌 고무), PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프랄레이트), LDPE(저밀도 폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌), 나일론 등이다.
이와 같은 밀봉 백(1)은, 예를 들면, 양단(兩端)이 개구(開口)된 통형의 필름의 양단을 라미네이팅하여 백형으로 만든 것이며, 라미네이팅하여 밀봉 상태로 하기 전에 사전에 수소 가스를 충전해 둠으로써, 수소 가스가 밀봉 충전된 밀봉 백(1)이 제조된다.
이 밀봉 백(1)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 액체 중에 침수시켜 사용된다.
도 3의 예에서는, 패트병 등의 용기(6) 내에 물 등의 액체가 넣어져 있고, 용기(6)에 투입된 밀봉 백(1)이, 이 액체 중에 침수되어 있다.
액체 중에 침수된 밀봉 백(1) 내의 수소 가스는, 투과성 필름(11)을 투과하여 액체 중에 용해된다. 이로써, 액체 중에 수소 가스가 용해된다.
또한, 수소 가스는 조금씩, 투과성 필름(11)을 투과하여 액체 중에 혼합되어 간다. 그 결과, 액체에 일단 용해된 수소 가스가, 용기(6)로부터 외부로 누출되거나 또는 투과해도, 밀봉 백(1)으로부터 수소 가스가 항상 액체에 공급되고, 장기간, 액체 중의 수소 가스의 용존도를 높은 상태로 유지할 수 있다. 특히, 액체인 음료를 음용할 때, 밀봉 백(1)을 액체 중에 침수시킨 상태에서 용기를 흔들면, 수소를 체내에 매우 높은 농도로 보존할 수 있다.
또한, 밀봉 백(1) 자체의 크기, 또는 밀봉 백(1)에 충전하는 수소 가스의 양에 따라 원하는 양의 수소 가스를 액체에 공급할 수 있다.
[실시예 2]
다음으로, 도 4 및 도 5에, 본 발명의 제2 실시예에 따른 밀봉 백(2)을 나타낸다.
본 실시예에 따른 밀봉 백(2)은, 제1 실시예에 따른 밀봉 백(1)과 마찬가지로, 내부에 수소 가스를 충전 가능한 백형으로 구성되는 한편, 투과성 필름(21)과 비투과성 필름(22)의 2종류의 필름으로 이루어진다.
투과성 필름(21)은 제1 실시예와 마찬가지로, 백형으로 구성된 고무나 합성 수지 재료로 이루어지고, 내부에 수소 가스를 밀봉 가능하게 충전할 수 있고, 또한 수소 가스를 외부로 투과시킨다.
비투과성 필름(22)은, 투과성 필름(21)의 외측을 부분적으로 피복하고 있다.
이 비투과성 필름은, 수소 가스를 투과시키지 않으며, 또는 수소 가스의 투과성이 낮고, 혹은 적어도 투과성 필름(21)에 비해, 수소 가스의 투과성이 상대적으로 낮은 필름이다. 구체적으로는, 알루미늄 박, 알루미늄 증착막, 산화 알류미늄 증착막 또는 실리카 증착막을 포함하는 적층 필름 등이다.
백형의 투과성 필름(21)이, 부분적으로 비투과성 필름(22)에 의해 피복되어 있으므로, 비투과성 필름(22)이 피복되어 있는 곳으로부터는, 수소 가스가 투과하지 않거나, 또는 쉽게 투과하지 못하도록 되어 있다.
한편, 비투과성 필름(22)에 의해 피복되지 않고, 투과성 필름(21)이 외부에 노출되어 있는 부분으로부터는, 투과성 필름(21) 내에 충전되어 있던 수소 가스가 외부로 투과한다.
이 수소 가스 충전 백을 액체 중에 투입하면, 투과성 필름(21)이 노출된 투과부로부터만, 수소 가스가 내부로부터 외부로 투과되므로, 액체중으로의 수소 가스의 투과량 또는 투과 스피드를 조정할 수 있다.
[실시예 3]
다음으로, 도 6 및 도 7에, 본 발명의 제3 실시예에 따른 밀봉 백(3)을 나타낸다.
본 실시예에 따른 밀봉 백(3)은, 제2 실시예에 따른 밀봉 백(2)과 마찬가지로, 수소 가스가 투과 가능한 투과성 필름(31)과, 수소 가스가 쉽게 투과하기 않거나, 또는 투과하지 않는 비투과성 필름(32)으로 구성된다. 한편, 투과성 필름(31) 전체가, 비투과성 필름(32)에 의해 피복되어 있고, 비투과성 필름(32)의 일부에, 내측의 투과성 필름(31)을 노출시키고, 노출시킨 투과성 필름(31)을 통하여 내부의 수소 가스를 외부로 투과시키기 위한 투과공(3a)이 형성되어 있다.
투과공(3a)의 근방에는, 투과공(3a) 주위의 비투과성 필름(32)의 표면에 개폐 가능하게 접착하는 커버(30)가 장착되어 있다. 이 커버(30)도 또한, 비투과성 필름(32)과 동일한 수소 가스 비투과성 필름으로 이루어진다.
또한, 본 예에서의 커버(30)는, 그 내측에는 접착제가 도포되어, 비투과성 필름(32)의 표면에 접착하여 투과공(3a)을 막거나, 비투과성 필름(32)의 표면으로부터 박리되어 투과공(3a)을 개방할 수 있는 시일(seal)로서 구성되어 있다.
커버(30)가 설치됨으로써, 예를 들면, 밀봉 백(3)을 사용할 때까지는 커버(30)를 닫아 두어 수소 가스가 외부로 투과되는 것을 방지하고, 실제 사용할 때, 커버(30)를 열어서, 수소 가스를 외부로 투과시킬 수 있다. 그러므로, 밀봉 백(3)의 보관 시 등에, 내부의 수소 가스가 외부로 투과되어 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 커버(30)의 개폐량을 조정함으로써, 투과 필름(31)을 통하여 투과하는 수소 가스의 양을 제어할 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는, 커버(30)를 개폐 가능한 시일로서 구성하였지만, 이것으로 한정되지 않고 커버(30)는, 비투과성 필름(32)과 일체적으로 구성되어 투과공(3a)을 막고, 또한 잘라내어 투과공(3a)을 노출시키는 구조로 만들 수도 있다.
그리고, 전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 밀봉 백(2)에서는, 백형의 투과성 필름(21)을 부분적으로 비투과성 필름(22)으로 피복하는 구조로 만들었으나, 이 점에 대해서는, 다른 실시예에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 일단이 개구된 백형의 투과성 필름(41)과 마찬가지로 일단이 개구된 백형의 비투과성 필름(42)의 개구부끼리를 접합시킨 밀봉 백(4)으로서 구성해도 된다.
또한 마찬가지로, 전술한 본 발명의 제3 실시예에 따른 밀봉 백(3)에서는, 백형의 투과성 필름(31)을 전체적으로 비투과성 필름(32)으로 피복하는 구조로 하였으나, 이 점에 대해서는, 다른 실시예에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 백형의 비투과성 필름(52)에 형성된 투과공(5a)만을 투과성 필름(51)으로 막고, 이 투과공(51a)을 커버에 의해 개폐 가능하도록 구성해도 된다.
또한, 전술한 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 밀봉 백(2, 3)에서는, 투과성 필름(21, 31)을 부분적으로, 또는 전체적으로 비투과성 필름(22, 32)으로 피복하도록 하였으나, 비투과성 필름(22, 32)에 의한 피복은, 알루미늄 등, 수소 가스 비투과성 재료를 증착으로 행해져도 된다.
또한, 이상의 실시예에서는, 밀봉 백(1, 2, 3)은, 패트병이나 수지제의 파우치 등, 액체가 들어간 용기 내에 넣어서 사용되는 구조를 가지고 있지만, 용기의 내벽 등, 용기에 일체적으로 장착하거나, 또는 용기의 내벽의 일부를 구성할 수도 있다.
이상과 같이 설명한 수소 가스의 밀봉 백은, 음료를 밀봉한 패트병 등의 보틀에 넣어 사용하는 것뿐만 아니라, 통조림, 포테이토 칩 등의 과자나 레토르트 식품, 간장 등의 조미료 등의 식품, 링거액이나 안약 등의 의약품, 화장수 등의 미용 용품 등에 있어서, 이들을 밀봉하는 백이나 용기에 넣어 사용할 수 있다. 이러한 경우에 본 발명을 응용함으로써, 식품 등의 신선도를 유지하거나 의약품이나 미용 용품의 변질을 방지할 수 있는 점 외에, 의약품이나 미용용품 등의 효용도 높아진다.
1: 밀봉 백
11: 투과성 필름
12: 비투과성 필름
2: 밀봉 백
21: 투과성 필름
22: 비투과성 필름
3: 밀봉 백
3a: 투과공
30: 시일 커버
31: 투과성 필름
32: 비투과성 필름
4: 밀봉 백
41: 투과성 필름
42: 비투과성 필름
5: 밀봉 백
5a: 투과공
51: 투과성 필름
52: 비투과성 필름
6: 용기

Claims (4)

  1. 소정의 백 또는 용기에 밀봉된 액체 중에 투입됨으로써, 상기 액체 중에 수소 가스를 용해시키는 밀봉 백으로서,
    상기 액체가 밀봉되는 소정의 백 또는 용기에 투입 가능한 사이즈로서,
    내부에 밀봉 충전(充塡)된 수소 가스를 외부로 투과시킬 수 있는 수소 투과성 필름으로 이루어지고,
    내부에 미리 수소 가스가 밀봉 충전되어 있는,
    수소 가스의 밀봉 백.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수소 투과성 필름으로 이루어지는 밀봉 백은 부분적으로, 상기 수소 투과성 필름에 비해, 수소 가스의 투과성이 상대적으로 낮은 수소 비(非)투과성 필름에 의해 피복되어 있는, 수소 가스의 밀봉 백.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수소 투과성 필름으로 이루어지는 밀봉 백은, 상기 수소 비투과성 필름에 의해 전체적으로 피복되어 있고,
    상기 수소 비투과성 필름에는, 상기 수소 투과성 필름을 통하여, 내부의 수소 가스를 외부로 투과시키기 위한 투과공(透過孔)이 형성되어 있고,
    상기 투과공에는, 개폐 가능한 커버가 장착되어 있는, 수소 가스의 밀봉 백.
  4. 액체 중에 수소 가스를 용해시키는 방법으로서,
    소정의 백 또는 용기에 밀봉된 액체 중에, 상기 액체가 밀봉되는 소정의 백 또는 용기에 투입 가능한 사이즈로서, 내부에 미리 밀봉 충전된 수소 가스를 외부로 투과시킬 수 있는 수소 투과성 필름으로 이루어지는 밀봉 백을 침수(沈水)시켜 두는,
    수소 가스의 용해 방법.
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