TWI399344B - Non-destructive high concentration of hydrogen solution manufacturing equipment - Google Patents

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TWI399344B
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Tomoki Seo
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Description

非破壞性高濃度氫溶液的製造器具
本發明係關於非破壞性高濃度氫溶液的製造器具。
作為製造氫水的方法，已知有使用家庭用電解氫水生成裝置的方法，或使水與作為氫產生劑之金屬鎂的金屬片接觸的方法(日本專利特開2007-167696號)。
專利文獻1：日本專利特開2007-167696號
使用氫產生劑獲得氫溶液的情況，氫產生劑係於原水(或原液，以下相同)中溶存氫分子，此原水的特性至此多有變化的情況。例如，氫產生劑為金屬鎂時，氫產生之際，根據以下的式(1)及(2)，於原水溶出鎂離子的同時，其pH偏鹼性側。
[數1]
Mg+2H2 O → Mg(OH)2+ +H2 ‧‧‧式(1)
Mg(OH)2+ → Mg2+ +2OH- ‧‧‧式(2)
然而，氫產生反應的前後，自然地或人工地所組成之原水的成份構成有所變化，基本上為非所欲的。成份的變化攸關於茶及礦泉水等飲料的味道變化。
無需議論地，於氫產生反應不太進行的時點使用氫溶存液的話，鎂的溶出性及液性的鹼性化可停止於最小限度。但於該情況中，無法獲得滿足的低溶存氫濃度的氫溶存液。
因此，期望除了促進氫產生反應，原水的成份構成盡可能的不變化(亦即，非破壞性的)氫溶存液的製造器具。
本發明係使用非破壞性的高濃度氫溶液的製造器具，該製造器具係將包含金屬鎂等氫產生劑、用於封鎖源自該氫產生劑的金屬離子之金屬離子封鎖劑以及pH調整劑之氫產生系收納於隔離體所成者。
使用該等器具，經由於原水促進氫產生反應，可獲得鎂離子(或者，氫產生之際由氫產生劑溶成之陽離子等副生成物)不增加，且原水的pH無變化之高濃度或過飽和的氫溶液。使用該等器具，不論是家庭、職場、道路上、商店等場所，可不改變任何的飲料香味，簡單地製造高濃度氫飲料。
以下，更具體說明本發明之實施態樣。
本發明中之原水為與氫產生劑接觸而產生氫之水或水溶液等液體，包含使本發明使用之氫溶存的對象之水或水溶液等液體。因此，原水包含飲料水、茶、及咖啡等飲料。 使原水與氫產生劑接觸所可得之氫溶液，經由吸入(噴霧)、飲用、注射等適用於活體但不以該等為限。氫溶液的作用成分為氫，其作用主要為氧化壓力的抑制但不以該等為限。
本發明中之氫產生劑為與原水接觸使氫產生而作成氫溶液的物質。比氫為離子化傾向更高的金屬，包含氫化金屬之氫化合物等，與水接觸時使氫產生的物質係包含於氫產生劑中。考量與水的反應性優劣，適宜使用金屬鈣、氫化鈣、金屬鎂、氫化鎂等。考量反應生成物的安全性等，特別適宜使用金屬鎂、金屬鐵、金屬鋁、金屬鋅、金屬鎳、金屬鈷等。
本發明之金屬離子封鎖劑，一般為調整伴隨氫產生反應之氫溶液的金屬離子的增減之試劑，於水中為完全不溶解或幾乎不溶解，包含於隔離體內部中具有金屬離子吸附性質的不溶性或難溶性的物質，以及溶解於水中時捕捉金屬離子之同時生成活體攝取安全的物質之物質。由不改變原水的成分構成的觀點而言，較佳為陽離子交換樹脂等不溶性或難溶性的金屬離子封鎖劑。其中，又包含金屬離子的吸附之同時放出氫離子(H+ )的物質，例如以磺酸基作為交換基之酸性陽離子交換樹脂或以羧酸基作為交換基之酸性陽離子交換基，該氫離子型陽離子交換樹脂，由於兼具作為pH調整劑的功能而又較佳。
本發明之pH調整劑，一般為調整伴隨氫產生反應之氫溶液的pH變動之試劑，包含檸檬酸、己二酸、蘋果酸、 乙酸、琥珀酸、葡萄糖酸、乳酸、磷酸、鹽酸、硫酸等具有供給氫離子(H+ )而抑制(中和或防止生成)氫氧化物離子(OH- )之性質的物質，以及接受水解而生成氫氧化物的物質。由難以改變原水的成份構成的觀點而言，較佳包含鋁離子之礦石等之接受水解而生成氫氧化金屬的化合物。例如，硫酸銨鋁或硫酸鉀鋁等明礬，接受水解而生成氫氧化鋁，同時，所生成之難溶性氫氧化物(氫氧化鋁)，對於鎂離子或鈣離子作為凝集劑封鎖金屬離子，且氫產生反應之後急速地固化而封鎖金屬離子的進一步溶出，由於也作為金屬離子封鎖劑而又較佳。
再者，鋅或鋁等，氫產生劑為亦與鹼反應之兩性金屬時，金屬的鹼性氧化物(鹼矽酸鹽等)、金屬的氫氧化物、煅燒礦物(段燒沸石等)等，溶於水中呈鹼性的物質(包含氧化(或氫氧化)鎂、氧化(或氫氧化)鍶、氧化(或氫氧化)鋇等鹼土金屬的氧化物(或氫氧化物))亦較佳可使用作為pH調整劑。例如，氧化(或氫氧化)鎂等，接受水解而生成氫氧化金屬的化合物，於氫產生反應之後，由於急速地固化而封鎖金屬離子的進一步溶出，也作為金屬離子封鎖劑而又較佳。
如上所述，氫離子型陽離子交換樹脂、明礬或氧化(或氫氧化)鎂，以單一劑兼具作為金屬離子封鎖劑的功能與作為pH調整劑的功能。由於收納於隔離體之劑數越少越不需要擔心多餘成分的溶出，故此等為較佳。
再者，為了抑制氫產生劑的經時劣化，金屬離子封鎖 劑或pH調整劑等包含於氫產生系中之物質的水合數或含水率越少越佳。亦即，水合數而言為3水合物以下，較佳為2水合物以下，更較佳為1水合物以下，特別較佳期望為無水合物或無水物。含水率而言，含水率為40重量%以下，較佳為30重量%以下，更較佳為20重量%以下，特別較佳期望為15重量%以下。
本發明之隔離體為收納氫產生劑、金屬離子封鎖劑及pH調整劑等氫產生系之容器。隔離體之特徵為原水可穿透，另外包含於氫產生系之物質或伴隨氫產生之殘渣物則難以穿透。隔離體的孔徑為1000μm以下，較佳為500μm以下，更較佳為150μm以下，特別較佳期望為50μm以下。隔離體包含源自不織布之袋狀容器或塑膠製的多孔容器等。由更期許隔離效果，以源自不織布之袋狀容器等隔離氫產生系，期望進一步以硬質多孔容器等重疊隔離。
再者，本發明之金屬鎂等氫產生劑的平均粒徑，期望不由隔離體的外部穿透，且為因微粒子化亦期望活性增大的方式之粒徑。亦即，氫產生劑的平均粒徑為隔離體的孔徑以上(隔離體有重疊設置時為該等之中最小孔徑的隔離體的孔徑以上，後文相同)，且平均粒徑為3000μm以下，較佳為隔離體的孔徑以上且平均粒徑為1000μm以下，又較佳為隔離體的孔徑以上且平均粒徑為500μm以下，特別較佳期望為隔離體的孔徑以上且平均粒徑為250μm以下。
本發明之高濃度氫溶液，包含溶液的溶存氫濃度為0.1ppm以上，較佳為1.0ppm以上之氫溶液。本發明 之過飽和氫溶液，於常溫常壓包含溶解度以上的溶存氫濃度，包含1.6ppm以上、2.0ppm以上、3.0ppm以上、4.0ppm以上、5.0ppm以上、6.0ppm以上、7.0ppm以上、8.0ppm以上、9.0ppm以上、10.0ppm以上的高濃度氫溶液。
又，對於目的之提高氫溶液的溶存氫濃度，將本發明之氫產生系收納於隔離體所成之非破壞性高濃度氫溶液的製造器具，收納於密閉容器之同時，期望適宜振盪該密閉容器。圖1所示為本例之製造器具。
該情況中，本發明之密閉容器，包含施用使容器的內容物不與大氣接觸的手段的容器。密閉容器係包含附蓋之PET瓶或鋁瓶等附蓋容器。密閉容器係以人易於手持振盪之方式，期望具備可攜式形態與容量。期望為2L以下，較佳為1L以下，特別較佳為0.5L以下的容量的密閉容器但不以該等為限。
作為密閉容器的材質較佳為氫穿透性低的容器。氫穿透性越低，所產生的氫逃漏到容器系外的越少。
本發明中之密閉容器的氫穿透性如下所述方式測定。亦即，參考日本專利特願2009-221567所揭示之方法等，將安定的保有幾乎飽和濃度(20℃、1大氣壓為1.6ppm)的氫溶存水以作為測定對象之密閉容器內容積之20倍的體積予以生成，同時將經以淨水(藤沢市自來水通入活性碳管柱處理之活性碳處理水等)滿水填充之該密閉容器於該氫溶存水中浸漬5小時。
之後，測定該淨水的溶存氫濃度，溶存氫濃度為1000ppb以下，較佳為500ppb以下，更較佳為100ppb以下，特別較佳為10ppb以下之密閉容氣係含於本發明之氫穿透性低的容器。
密閉容器係期望具有耐受因氫產生所引起的內壓上升之耐壓性能。期望耐受絕對壓力為0.11MPa，較佳為0.4MPa，再較佳為0.5MPa，特較佳為0.8MP的內壓的耐壓容器。適宜使用碳酸飲料用PET瓶等。密閉容器期望開口部具備可安全開栓的蓋於開啟之時，壓力漏出機構(排氣槽(vent slot))。
本發明中之振盪係藉由對密閉容器賦予物理性衝擊而使密閉容器內的溶液與氣相的氫接觸。本發明的振盪為使用手之自然振盪之外，包含使用機械之人工的振盪。包含藉由振盪器、攪拌機、超音波產生裝置等振盪類之人工的振盪。
又，本發明之典型的自然振盪的實例係如下所述。亦即，具有平均體格的日本人30歲至40歲男性以慣用手握住密閉容器中間腹部，僅移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次。
再者，考慮對消費者的負荷或便利性，振盪時間期望為600秒以內，較佳為60秒以內，更較佳為30秒以內，再較佳為10秒以內。
再者，考慮振盪的容易性，即使經填充原水後，密閉 容器中，期望設置為容器容量的15%以下，較佳為10%以下，特佳為5%以下的容量的頂部空間。
經由振盪，振盪後的溶液的溶存氫濃度，較佳為增強為振盪前的溶存氫濃度的1.1倍以上，較佳為2倍以上，更較佳為3倍以上，再較佳依序為4倍以上，5倍以上，6倍以上，7倍以上，8倍以上，9倍以上，特較佳為增強10倍以上。
再者，振盪前的密閉容器的內壓為大氣壓力以上的狀態時，由於可獲得1.6ppm以上的過飽和氫溶液等更高濃度的氫溶液而較佳。氫分子對氫溶液的溶解度，因產生的氫分子伴隨負荷於密閉容氣的內壓上升而上升，隨著時間的經過，不久就超過常溫、常壓下的溶解度。於後述的實施例等，擁有氫產生系之密閉容器適宜地放置10分鐘或15小時等時間的理由為經由所產生的氫氣體，會由內側加壓密閉容器，進一步地，藉由將密閉容器於加壓下適宜振盪，可進一步促進氫分子對氫溶液的溶解。
然而，上述的氫離子型陽離子交換樹脂等，具有金屬離子封鎖能力與pH調整能力的物質為將金屬鎂等，與含有比氫為離子化傾向更高的金屬或氫化金屬的氫產生劑組合，使氫產生、金屬離子封鎖、pH調整之三種功能緊密地關聯結合，可構成實用的氫產生系。以下，以金屬鎂與氫離子型陽離子將換樹脂所構成之氫產生系為例加以說明。
通常，金屬鎂與原水接觸時，根據上述式(1)，生成氫分子與氫氧化鎂。此反應機制咸信為下述氫反應，係由金 屬鎂放出電子，Mg → Mg2+ +2e- ‧‧‧式(3)而源自金屬鎂的電子，藉由將水分子還原而生成氫分子予氫氧化物離子，2H2 O+2e- → 2OH- +H2 ‧‧‧式(4)以及，源自金屬鎂的電子，藉由將氫離子還原而生成氫分子。2H+ +2e- → H2 ‧‧‧式(5)
此處，與金屬鎂鄰接之氫離子型陽離子交換樹脂存在時，根據式(3)所放出的鎂離子，吸附於氫離子型陽離子交換樹脂的同時，由氫離子型陽離子交換樹脂放出氫離子。因此，根據式(3)所放出的電子，比將水分子還原更優先地將附近的氫分子還原。
此方式之本發明的氫產生系中，由於生成氫氧化物離子之氫產生反應之式(4)優先，接著為不生成氫氧化物離子之氫產生反應之式(5)而產生氫，故原水的pH改變少。系內中，由於鎂離子與氫氧化離子經常有維持於減少狀態的傾向，容易促進上述式(1)之正反應之氫產生反應。
又此處，氫產生劑、金屬離子封鎖劑以及pH調整劑，係如圖1所示收納於不織布或多孔容器等隔離體，使其以劑本身或反應後的殘渣物不移動至原水的方式設計。然而原水係穿透隔離體，與隔離體的內容物接觸。因此，原水中所含有鎂離子等硬度成分，推測隔離體內部的金屬離子封鎖劑，不僅捕捉源自氫產生劑的金屬離子，也捕捉源自原水的金屬離子。
然而與該推測相反地，隔離體內的金屬離子封鎖能力，幾乎不捕捉原水中原本所含有的硬度成分。亦即，本發明之氫產生系中使用氫離子陽離子型交換樹脂等具有金屬離子封鎖能力與pH調整能力的物質的非破壞性高濃度氫溶液的製造器具，不僅不增加原水中溶存的鎂等源自氫產生劑的金屬離子，相反地也不將其降低。
發明者等雖未充分地解明其理由，但此氫產生系中，由於在隔離體內部之比較狹窄的空間中，使氫產生劑與金屬離子封鎖劑緊密地接觸接合(混合)，考慮源自氫產生劑的金屬離子，比由隔離體外部到來的金屬離子，相當程度的優先被捕捉。
又，本發明中，維持原水的硬度成分，或是不改變的狀態，意指例如以下所述方式的狀態，但不以該等為限。
亦即，經自來水脫氯處理所得之全硬度(Ca硬度+Mg硬度)為約55至65ppm的淨水(藤沢市自來水通入活性碳管柱處理之活性碳處理水等)之原水，填充約515cc的碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)之開口部空氣相，以本發明之非破壞性高濃度氫溶液的製造器具，將其以不沉入水中的方式保持瓶蓋緊閉(參照後述實施例1)，將平橫倒放置10分鐘後，進行典型的自然振盪(以慣用手保持PET瓶之中間腹部，僅左右移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次)時的溶液的全硬度落在(原水的全硬度-25ppm)至(原水的全硬度+25ppm)，較佳落在(原水的全硬 度-15ppm)至(原水的全硬度+15ppm)，特佳落在(原水的全硬度-10ppm)至(原水的全硬度+10ppm)的範圍的狀態等。
又，本發明中，維持原水的pH，或是不改變的狀態，意指例如以下所述方式的狀態，但不以該等為限。
亦即，經自來水脫氯處理所得之pH為約7.0至7.8的淨水(藤沢市自來水通入活性碳管柱處理之活性碳處理水等)之原水，填充約515cc的碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)之開口部空氣相，以本發明之非破壞性高濃度氫溶液的製造器具，將其以不沉入水中的方式保持瓶蓋緊閉(參照後述實施例1)，將平橫倒放置10分鐘後，進行典型的自然振盪(以慣用手保持PET瓶之中間腹部，僅左右移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次)時的溶液的全硬度落在(原水的之pH-1.5)至(原水的之pH+1.5)，較佳落在(原水的之pH-1.0)至(原水的之pH+1.0)，特佳落在(原水的之pH-0.5ppm)至(原水的之pH+0.5)的範圍的狀態等。
【實施例】
以下，說明本發明的實施例。又，本案中，如無特別說明的情況，測量各種物性值時所使用的各種儀器為，pH計(包含溫度計)為堀場製作所製作之pH計(本體的型式『D-13』，同探針的型式『9620-10D』)，DH計(溶存氫計)為東亞DKK公司製作之DH計(本體型式『DHDI-1』，同電極(探針)型式，『HE-5321』，同中繼器型式『DHM-F2』)。 鈣硬度及鎂硬度係使用水質分析計『DR/4000』(HACH公司製造)經由鈣鎂指示劑(calmagite)比色法而測定。
[實施例1至8，比較例1至3，參考例1至2]
將市售之強酸性離子交換樹脂H型(DIAION Ion Exchange Resin SK1 BH：Mitsubishi Chemical Corporation)溫熱乾燥獲得顆粒狀的氫離子型陽離子交換樹脂(粒徑約425μm至約1180μm)。經由將所獲得之氫離子型陽離子交換樹脂30mg與金屬鎂粉(MG100：關東金屬公司)300mg均勻地分散混合而獲得混合物之氫產生系，如圖1所示，包入不織布(Precise Regular C5160：旭化成公司)熱封(heat seal)，同時收納至筒狀的多孔容器(底部：直徑約14公厘的圓，高：約58公厘)。碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，填充淨水(藤沢市自來水通入活性碳管柱處理之活性碳處理水等)約515cc後，一邊將多孔容器插入PET瓶的開口部，一邊在開口部將多孔容器頂部的圍繞邊緣引掛，以多孔容器不沉入水中的方式將蓋緊閉。所得氫產生劑中所包含之金屬鎂與氫離子型陽離子交換樹脂的重量比為1：0.1。
之後將瓶橫倒，以多孔容器與原水完全接觸的方式放置10分鐘後，發明者之1人(具有平均體格之日本人30歲至40歲男性)以慣用手保持PET瓶之中間腹部，僅左右移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次(合計60秒)。
之後，測定內容液的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、 鎂(Mg)硬度。
再者，作成複數之氫離子型陽離子交換樹脂的含量經變化之混合物(實施例2至8及比較例1)，與實施例1同樣順序方式處理後，測定內容液的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
再者作為比較例，作成複數之替代氫離子型陽離子交換樹脂之含有蘋果酸(DL-蘋果酸：扶桑化學工業公司)之混合物(比較例2至3)，與實施例1同樣順序方式處理後，測定內容液的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
再者作為參考例1，測定淨水的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
再者作為參考例2，將實施例7所揭示之氫產生系，不以不織布與多孔容器隔離，直接投予至經以淨水填充約515cc的碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，將瓶以橫倒狀態放置10分鐘後，測定經以實施例1所揭示方法振盪之內容液的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
以下，表1揭示該等結果。
本發明之非破壞性高濃度氫溶液的製造器具中，金屬鎂的重量為一定，氫離子型陽離子交換樹脂相對於金屬鎂以重量比為0.1至7的範圍含有時，原水的溶存氫濃度依氫離子型陽離子交換樹脂的含量比例上升。再者此時之原水硬度(Ca硬度與Mg硬度)與pH不改變。
再者，氫離子型陽離子交換樹脂即使以重量比30含有時，溶存氫濃度不僅不能進一步增加，原水硬度(Ca硬度與Mg硬度)與pH幾乎不改變。換言之，使用本發明之非破壞性高濃度氫溶液的製造器具之氫溶液中，發揮抑制原水的pH與硬度在一定範圍的緩衝作用。
另一方面，金屬鎂與氫離子型陽離子交換樹脂雖以重量比1：7的比例含有，但未收納至隔離體中而直接投入至密閉容器之參考例2中，完全未發揮該等緩衝作用。
因此，本發明中，將氫產生系收納至隔離體為重要的。再者，該氫產生系中，含有金屬鎂等比氫為離子化傾向更高的金屬或輕化金屬之氫產生劑的含量作為1時，氫離子型陽離子交換樹脂等具有金屬離子封鎖能力與pH調整能力的不溶性高分子物質，期望重量比為含有0.1以上，較 佳為0.5以上，更較佳為1以上，特較佳為5以上。
[實施例9至10，比較例4，參考例3]
將市售之強酸性離子交換樹脂H型(DIAION Ion Exchange Resin SK1 BH：Mitsubishi Chemical Corporation)溫熱乾燥獲得顆粒狀的氫離子型陽離子交換樹脂(粒徑約425μm至約1180μm)。經由將所獲得之氫離子型陽離子交換樹脂300mg與金屬鎂粉(MG100：關東金屬公司)300mg均勻地分散混合而獲得混合物之氫產生系，如圖1所示，包入不織布(Precise Regular C5160：旭化成公司)熱封(heat seal)，同時收納至筒狀的多孔容器(底部：直徑約14公厘的圓，高：約58公厘)。碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，填充淨水(藤沢市自來水通入活性碳管柱處理之活性碳處理水等)約515cc後，一邊將多孔容器插入PET瓶的開口部，一邊在開口部將多孔容器頂部的圍繞邊緣引掛，以多孔容器不沉入水中的方式將蓋緊閉。所得氫產生劑中所包含之金屬鎂與氫離子型陽離子交換樹脂的重量比為1：1。
之後將瓶橫倒，以多孔容器與原水完全接觸的方式放置15小時後，測定內容液的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
再者作為實施例10，作成氫離子型陽離子交換樹脂的含量為2100mg之混合物(金屬鎂與氫離子型陽離子交換樹脂的重量比1：7)，與實施例9同樣順序方式處理後，測定內容液的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
再者作為比較例4，作成氫離子型陽離子交換樹脂的含量為0mg之混合物(金屬鎂與氫離子型陽離子交換樹脂的重量比1：0)，與實施例9同樣順序方式處理後，測定內容液的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
再者作為參考例3，測定淨水的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
以下，表2揭示該等結果。
如表2揭示所示，使用本發明的氫產生系收納至隔離體之非破壞性高濃度氫溶液的製造器具，可獲得維持原水的硬度與pH，溶存氫濃度特異性地提高的高濃度氫溶液。
[實施例11至13，參考例3至4]
明礬(燒明礬：富士糧食公司)100mg與金屬鎂粉(MG100：關東金屬公司)100mg均勻地分散混合而獲得混合物之氫產生系，如圖1所示，包入不織布(Precise Regular C5160：旭化成公司)熱封(heat seal)，同時收納至筒狀的多孔容器(底部：直徑約14公厘的圓，高：約58公厘)。碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，填充淨 水(藤沢市自來水通入活性碳管柱處理之活性碳處理水等)約515cc後，一邊將多孔容器插入PET瓶的開口部，一邊在開口部將多孔容器頂部的圍繞邊緣引掛，以多孔容器不沉入水中的方式將蓋緊閉。所得氫產生劑中所包含之金屬鎂與明礬的重量比為1：1。
之後將瓶橫倒，以多孔容器與原水完全接觸的方式放置10分鐘後，發明者之1人(具有平均體格之日本人30歲至40歲男性)以慣用手保持PET瓶之中間腹部，僅左右移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次(合計60秒)。
之後，測定內容液的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
再者，作成複數之明礬的含量經變化之混合物(實施例12至13)，與實施例11同樣順序方式處理後，測定內容液的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
再者作為參考例4，測定淨水的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
再者作為參考例5，將實施例12所揭示之氫產生系，不以不織布與多孔容器隔離，直接投予至經以淨水填充約515cc的碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，將瓶以橫倒狀態放置10分鐘後，測定經以實施例11所揭示方法振盪之內容液的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
以下，表3揭示該等結果。
[實施例14，參考例6]
將市售之弱酸性離子交換樹脂H型(DIAION Ion Exchange Resin WK40L：Mitsubishi Chemical Corporation)溫熱乾燥獲得顆粒狀的氫離子型陽離子交換樹脂。經由將所獲得之氫離子型陽離子交換樹脂4000mg與金屬鎂粉(MG100：關東金屬公司)300mg均勻地分散混合而獲得混合物之氫產生系，如圖1所示，包入不織布(Precise Regular C5160：旭化成公司)熱封(heat seal)，同時收納至筒狀的多孔容器(底部：直徑約14公厘的圓，高：約58公厘)。碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，填充淨水(藤沢市自來水通入活性碳管柱處理之活性碳處理水等)約515cc後，一邊將多孔溶器插入PET瓶的開口部，一邊在開口部將多孔容器頂部的圍繞邊緣引掛，以多孔容器不沉入水中的方式將蓋緊閉。所得氫產生劑中所包含之金屬鎂與氫離子型陽離子交換樹脂的重量比為1：13.3。
之後將瓶橫倒，以多孔容器與原水完全接觸的方式放 置10分鐘後，發明者之1人(具有平均體格之日本人30歲至40歲男性)以慣用手保持PET瓶之中間腹部，僅左右移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次(合計60秒)。
之後，測定內容液的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
再者作為參考例6，測定淨水的pH、溶存氫濃度、鈣(Ca)硬度、鎂(Mg)硬度。
以下，表4揭示該等結果。
又，如前所述，維持原水的「氫產生之際由氫產生劑所溶出之陽離子等副產物」，或不改變的狀態，意指以下的狀態，但不以該等為限。
高濃度氫溶液的該陽離子(例如，本發明的器具係使用鐵作為氫產生劑時為全鐵)為落在(原水的該陽離子(mg/L)-4.5mg/L)至(原水的該陽離子(mg/L)+4.5mg/L)，較佳落在(原水的該陽離子(mg/L)-3mg/L)至(原水的該陽離子(mg/L)+3mg/L)，更較佳落在(原水的該陽離子(mg/L)-2 mg/L)至(原水的該陽離子(mg/L)+2 mg/L)，再更較佳落在(原水的該陽離子(mg/L)-1 mg/L)至(原水的該陽離子 (mg/L)+1mg/L)，特較佳落在(原水的該陽離子(mg/L)-0.5mg/L)至(原水的該陽離子(mg/L)+0.5mg/L)的範圍。
[實施例15至19，比較例5，參考例7]
將市售之強酸性離子交換樹脂H型(DIAION Ion Exchange Resin SK1 BH：Mitsubishi Chemical Corporation)溫熱乾燥獲得顆粒狀的氫離子型陽離子交換樹脂(粒徑約425μm至約1180μm)。經由將所獲得之氫離子型陽離子交換樹脂1200mg與金屬鎂粉(MG100：關東金屬公司)600mg均勻地分散混合而獲得混合物之氫產生系，如圖1所示，包入不織布(Tyvek 1073B：Asahi-DuPont Flash Spun公司)熱封(heat seal)，同時收納至筒狀的多孔容器(底部：直徑約14公厘的圓，高：約58公厘)。碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，滿水填充藤沢市自來水後，一邊將多孔容器插入PET瓶的開口部，一邊在開口部將多孔容器頂部的圍繞邊緣引掛，以多孔容器不沉入水中的方式將蓋緊閉。所得氫產生劑中所包含之鐵與氫離子型陽離子交換樹脂的重量比為1：2。
之後將瓶橫倒，以多孔容器與原水完全接觸的方式放置8小時後，發明者之1人(具有平均體格之日本人30歲至40歲男性)以慣用手保持PET瓶之中間腹部，僅左右移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次(合計60秒)。
之後，測定內容液的pH、溶存氫濃度以及全鐵，確認味道及臭味。
全鐵係使用水質分析計『DR/4000』(HACH公司製)根據FerroVer法測定(以下相同)。
再者，作成複數之鐵的含量經變化之混合物(實施例16至19)，與實施例15同樣順序方式處理後，測定內容液的pH、溶存氫濃度以及全鐵，確認味道及臭味。
再者作為比較例5，作成替代氫離子型陽離子樹脂之含有蘋果酸(DL-蘋果酸：扶桑化學工業公司)之混合物，與實施例15同樣順序方式處理後，測定內容液的pH、溶存氫濃度以及全鐵，確認味道及臭味。
再者作為參考例7，測定藤沢市自來水的pH以及全鐵。
以下，表5揭示該等結果。
[實施例20至21，比較例6，參考例8]
將市售之強酸性離子交換樹脂H型(DIAION Ion Exchange Resin SK1 BH：Mitsubishi Chemical Corporation)溫熱乾燥獲得顆粒狀的氫離子型陽離子交換 樹脂(粒徑約425μm至約1180μm)。經由將所獲得之氫離子型陽離子交換樹脂2000mg與金屬鋁末(#260S，Minalco 公司，以下相同)2000mg均勻地分散混合而獲得混合物之氫產生系，如圖1所示，包入不織布(Tyvek 1433C：Asahi-DuPontt Flash Spun公司)熱封(heat seal)，獲得氫產生系。碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，滿水填充藤沢市自來水後，將氫產生系投入PET瓶而將蓋緊閉。所得氫產生劑中所包含之金屬鋁末與氫離子型陽離子交換樹脂的重量比為1：1。
之後將瓶橫倒，以氫產生系與原水完全接觸的方式放置15小時後，發明者之1人(具有平均體格之日本人30歲至40歲男性)以慣用手保持PET瓶之中間腹部，僅左右移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次(合計60秒)。
之後，測定內容液的pH、溶存氫濃度以及鋁(Al)離子濃度。
Al濃度使用水質分析計『DR/4000』(HACH公司製)根據試鋁靈法測定(以下相同)。
再者作為實施例21，作成替代氫離子型陽離交換樹脂之含有燒成沸石(天然沸石特殊煅燒粉末，製造：WED公司，以下相同)之混合物，與實施例20同樣順序方式處理後，測定內容液的pH、溶存氫濃度以及Al濃度。又，本例之實驗中，由於不織布破裂而內容物漏出至原水中，雖然無法正確地測定pH與Al濃度，但為可得包含於原本之本發 明的實施態樣。
再者作為比較例6，作成替代氫離子型陽離子樹脂之含有蘋果酸(DL-蘋果酸：扶桑化學工業公司)之混合物，與實施例1同樣順序方式處理後，測定內容液的pH、溶存氫濃度以及Al濃度。
再者作為參考例8，測定藤沢市自來水的pH以及Al濃度。
以下，表6揭示該等結果。
[實施例22至23，比較例7至8，參考例9]
將市售之強酸性離子交換樹脂H型(DIAION Ion Exchange Resin SK1 BH：Mitsubishi Chemical Corporation)溫熱乾燥獲得顆粒狀的氫離子型陽離子交換樹脂(粒徑約425μm至約1180μm)。經由將所獲得之氫離子型陽離子交換樹脂2000mg與金屬鎳末(粒徑：150μm以下，和光純藥公司)2000mg均勻地分散混合而獲得混合物之氫產生系，如圖1所示，包入不織布(Tyvek 1433C：Asahi-DuPontt Flash Spun公司)熱封(heat seal)，獲得氫產生系。碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，滿水填充藤沢市自來水後，將氫產生系投入PET瓶後將蓋緊閉。所得氫產生劑中所包含之金屬鎳末與氫離子型陽離子交換樹脂的重量比為1：1。
之後將瓶橫倒，以氫產生系與原水完全接觸的方式放置15小時後，發明者之1人(具有平均體格之日本人30歲至40歲男性)以慣用手保持PET瓶之中間腹部，僅左右移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次(合計60秒)。
之後，測定內容液的pH、溶存氫濃度以及鎳(Ni)離子濃度。
Ni濃度係於財團法人日本食品分析中心，以ICP發光分析法測定。
再者作為實施例23，作成替代金屬鎳末之含有金屬鈷末(粒徑：180μm以下，90%以上，和光純藥公司)之混合物，與實施例20同樣順序方式處理後，測定內容液的pH、溶存氫濃度以及鈷(Co)濃度，觀察溶液的顏色。
Co濃度係於財團法人日本食品分析中心，以ICP發光分析法測定。
再者作為比較例7及8，作成替代氫離子型陽離子樹脂之含有蘋果酸(DL-蘋果酸：扶桑化學工業公司)之混合物，與實施例22、23同樣順序方式處理後，測定內容液的pH、溶存氫濃度，觀察溶液的顏色。
再者作為參考例9，測定藤沢市自來水的pH、Ni濃度 以及Co濃度。
以下，表7揭示該等結果。
[實施例24，參考例10]
煅燒沸石500mg與金屬鋁末500mg均勻地分散混合而獲得混合物之氫產生系，如圖1所示，包入不織布(Tyvek 1433C：Asahi-DuPontt Flash Spun公司)熱封(heat seal)，獲得氫產生系。碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，滿水填充藤沢市自來水後，將氫產生系投入PET瓶後將蓋緊閉。所得氫產生劑中所包含之金屬鋁末與煅燒沸石的重量比為1：1。
之後將瓶橫倒，以氫產生系與原水完全接觸的方式放置15小時後，發明者之1人(具有平均體格之日本人30歲至40歲男性)以慣用手保持PET瓶之中間腹部，僅左右移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次(合計60秒)。
之後，測定內容液的pH、溶存氫濃度以及Al離子濃度。
再者作為參考例10，測定藤沢市自來水的pH以及Al離子濃度。
以下，表8揭示該等結果。
[實施例25至26，比較例9至10，參考例11]
明礬鉀(硫酸鉀鋁無水物(燒明礬)，和光純藥公司，以下相同)500mg與金屬鐵末200mg均勻地分散混合而獲得混合物之氫產生系，如圖1所示，包入不織布(Tyvek 1433C：Asahi-DuPontt Flash Spun公司)熱封(heat seal)而獲得氫產生系。碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，滿水填充藤沢市自來水後，將氫產生系投入PET瓶後將蓋緊閉。所得氫產生劑中所包含之金屬鐵末與明礬鉀的重量比為1：2.5。
之後將瓶橫倒，以氫產生系與原水完全接觸的方式放置1小時後，發明者之1人(具有平均體格之日本人30歲至40歲男性)以慣用手保持PET瓶之中間腹部，僅左右移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次(合計60秒)。
之後，測定內容液的pH以及溶存氫濃度。
再者作為實施例26，作成替代金屬鐵末200mg之含有金屬鋅末(鋅粉末，和光純藥公司)2000mg，替代明礬鉀 500mg之含有將氫離子型陽離子交換樹脂(上述之市售強酸性離子交換樹脂H型(DIAION Ion Exchange Resin SK1 BH：Mitsubishi Chemical Corporation)溫熱乾燥獲得顆粒狀的氫離子型陽離子交換樹脂)2000mg之混合物，與實施例25同樣順序方式處理後，測定內容液的pH以及溶存氫濃度。
再者作為比較例9及10，作成替代明礬鉀或氫離子型陽離子交換樹脂之含有蘋果酸(DL-蘋果酸：扶桑化學工業公司)500mg或2000mg之混合物，與實施例25、26同樣順序方式處理後，測定內容液的pH以及溶存氫濃度。
再者作為參考例9，測定藤沢市自來水的pH。
以下，表9揭示該等結果。
[實施例27，參考例12]
氫氧化鎂(和光純藥公司製)1000mg與金屬鋁末1000mg均勻地分散混合而獲得混合物之氫產生系，如圖1所示，包入不織布(Tyvek 1433C：Asahi-DuPontt Flash Spun公司)熱封(heat seal)，獲得氫產生系。碳酸飲料用PET瓶(至開口部之滿水填充約530cc容量)中，滿水填充 藤沢市自來水後，將氫產生系投入PET瓶後將蓋緊閉。所得氫產生劑中所包含之金屬鋁末與氫氧化鎂的重量比為1：1。
之後將瓶橫倒，以氫產生系與原水完全接觸的方式放置15小時後，發明者之1人(具有平均體格之日本人30歲至40歲男性)以慣用手保持PET瓶之中間腹部，僅左右移動手腕而使瓶蓋於手腕上空如同繪出半圓弧的方式，以每秒反復2次的通過而振盪反復120次(合計60秒)。
之後，測定內容液的pH、溶存氫濃度以及Al離子濃度。
再者作為參考例12，測定藤沢市自來水的pH以及Al離子濃度。
以下，表10揭示該等結果。
圖1係關於本發明之一實施態樣的製造器具的示意圖。

Claims (5)

  1. 一種非破壞性高濃度氫溶液的製造器具，將含有與原水接觸而產生氫以作成氫溶液之氫產生劑、伴隨氫產生反應而調整氫溶液的金屬離子的增減之金屬離子封鎖劑以及伴隨氫產生反應而調整氫溶液的pH的變動之pH調整劑之氫產生系收納至隔離體所成者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之非破壞性高濃度氫溶液的製造器具，其中，該氫產生劑係含有金屬鎂、鐵、鋁、鋅、鎳或鈷之中之至少一者以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之非破壞性高濃度氫溶液的製造器具，其中，該金屬離子封鎖劑及該pH調整劑為具有金屬離子封鎖能力與pH調整能力之單一劑。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之非破壞性高濃度氫溶液的製造器具，其中，該具有金屬離子封鎖能力與pH調整能力之單一劑係含有金屬離子的吸附且同時放出氫離子的物質，或接受水解而生成氫氧化金屬的化合物中之至少任一者。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之非破壞性高濃度氫溶液的製造器具，其中，該具有金屬離子封鎖能力與pH調整能力之單一劑係含有氫離子型陽離子交換樹脂、明礬或氫氧化鎂中之至少任一者。
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