水素ガス発生装置及び水素飲料製造装置

【課題】飲料水などに水素ガスを溶解させる際、水素ガスを安全にしかも簡便な方法で安定的に得られるような水素ガス発生装置を提供することである。
【解決手段】この水素ガス発生装置１は、マグネシウムを含有する吸水体１０が収容される本体部２と、この本体部２の下方に延びるガス通路管３とを備え、前記本体部２内には前記ガス通路管３と連通する中空管６が本体部２内に収容される吸水体１０の上方まで延びている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料水などに溶解する水素の発生装置及び水素ガス発生装置で発生させた水素を溶解させた水素飲料製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近では飲料水などに水素を溶解させた、いわゆる水素飲料水が人体の活性酸素を中和させる抗酸化作用や脳梗塞治療に効果があることが知られており、医療学会や医療関係者の間でも注目されている。
【０００３】
従来の水素飲料水の製造方法としては、例えば電解還元アルカリイオン水による方法、飲料水に溶解している窒素ガスと酸素ガスをガス拡散用半透膜と減圧を利用して除き、次いで高圧の水素ガスボンベとガス拡散用半透膜を用いて水素ガスを飲料水に溶解させる方法、飲料水にチタニウム白金メッキした２枚の電極を設置して電気分解する方法などが知られている。
【０００４】
しかしながら、電解還元アルカリイオン水による方法では、ナトリウムやマグネシウムなどのイオン濃度が上昇することからアルカリ性の飲料水にはなるものの、水素の溶解量が少ないために高価になるという問題があった。一方、ガス拡散用半透膜を用いて水素ガスを飲料水に溶解させる方法でも、高圧の水素ガスボンベが必要となるなど装置が大掛かりなものとなり高価になるという問題があった。また、水を電気分解する方法では、電気分解によって陽極から飲料水に溶け出る塩化物によって有害な塩素ガスやオゾンが発生すると共に、飲料水に含まれるカルシウムやマグネシウム、鉄、シリカなどの水酸化物や酸化物が陰極に付着して通電を妨げてしまうといった問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、飲料水などに溶解させるための水素を安全にしかも簡便な方法で安定的に得られるような水素ガス発生装置及び水素飲料製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る水素ガス発生装置は、マグネシウムを含有する吸水体が収容される本体部と、この本体部の下方に延びるガス通路管とを備え、前記本体部内には前記ガス通路管と連通する中空管が本体部内に収容される吸水体の上方まで延びていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る水素飲料製造装置は、飲料を収容する容器と、容器内の飲料を循環する循環経路と、この循環経路内に設けられた循環ポンプと、前記請求項１に記載の水素ガス発生装置を着脱可能に装着する着座部と、この着座部から循環経路内に延びるガス通路管と、このガス通路管の先端部に取り付けられる多孔質体とを備え、多孔質体から放出されるガスを前記循環経路内で飲料に溶解させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る水素ガス発生装置によれば、水素ガスを安全にしかも手軽な方法で得ることができる。
【０００９】
また、本発明に係る水素飲料製造装置によれば、水素ガスを溶解させた飲料を簡便な方法で安定的に短時間で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る水素ガス発生装置の分解斜視図である。
【図２】本発明に係る水素ガス発生装置の断面図である。
【図３】本発明に係る水素ガス発生装置の使用状態を示す説明図である。
【図４】本発明に係る水素飲料製造装置を示す概略図である。
【図５】本発明に係る水素飲料製造装置の要部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る水素ガス発生装置及び水素飲料製造装置の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２には本発明に係る水素ガス発生装置の一実施例が示され、図３にはこの水素ガス発生装置の使用方法が示されている。
【００１２】
図１及び図２において、水素ガス発生装置１は筒状の本体部２と、この本体部２の下方に延びる中空状のガス通路管３とを備えている。本体部２の内部には後述する吸水体が配置される収容室４が設けられ、この収容室４は本体部２の上端に着脱可能に螺合されるキャップ５によって密閉される構造となっている。また、収容室４のほぼ中心位置には上下方向に真っ直ぐ延びる中空管６が設けられている。この中空管６は上端が本体部２の上端より上方に位置し、下端が前記ガス通路管３に連通している。
【００１３】
前記ガス通路管３は、貫通孔７を有する棒状の部材であり、その上端が本体部２の下端に嵌め込まれ前記中空管６と連通している。また、ガス通路管３の下端には棒状の多孔質セラミックス体８が嵌め込まれ、さらに多孔質セラミックス体８の下端には小球９が取り付けられている。多孔質セラミックス体８は、例えばムライト系又はコージライト系の丸棒状セラミックスに数μ程度の微小孔が多数設けられたもので、この多数の微小孔が中空管６及びガス通路管３の貫通孔７を通過する水素ガスの通路となる。前記小球９はプラスチック、ガラス、貴石、宝石などで作られる。これらガス通路管３及び多孔質セラミックス体８は、図３に示したように、コップ１７内の飲料水１８を水素ガス発生装置１で攪拌する際には攪拌棒として作用する。
【００１４】
前記収容室４に配置される吸水体１０は、図１に示されるように、マグネシウム箔１１が片面に貼られた吸水紙１２をコイル状に巻き、これを紙筒１３に挿入したものである。紙筒１３は表面がパラフィンやシリコン樹脂などの耐水系塗料でコーティングしてあるものが望ましい。マグネシウム箔１１などの弾力で吸水紙１２が適度に押し広がり、紙筒１３に密着して固定されると共に中心には中空孔１４が形成される。
【００１５】
吸水紙１２に巻かれるマグネシウムは、前記のようなマグネシウム箔１１に限定されるものではなく、粉末状のマグネシウムであってもよい。また、１００％純粋のマグネシウムだけでなく、薄膜への加工性の良いアルミニウムや亜鉛などとの合金であってもよい。
【００１６】
上記吸水体１０は、カートリッジとして取替えが可能であり、使用時には図１に示したように、水素ガス発生装置１の本体部２のキャップ５を外し、収容室４から突出する中空管６の上端に吸水体１０の中空孔１４を差し込み、そのまま下方にスライドさせることで収容室４に配置される。次いで、この吸水体１０の上からスポイトなどの小容器１５に入ったクエン酸や酒石酸などの安全性の高い有機酸水溶液１６を適量滴下する。滴下後にキャップ５を閉じると収容室４ではマグネシウムと有機酸が化学反応を起こして間もなく水素ガスが発生する。本体部２内が密閉されているので発生した水素ガスは本体部２内に充満し、中空管６の上端から中空管６内に導かれ、そのまま中空管６およびガス通路管３の貫通孔７を通って多孔質セラミックス体８に達する。多孔質セラミック体８には水素ガスの通路となる多数の微小孔が設けられているので、本体部２内で充満する水素ガスの圧力によって、水素ガスが多孔質セラミック体８の微小孔から放出される。
【００１７】
図３に示すように、コップ１７に飲料水１８を入れ、本発明の水素ガス発生装置１で飲料水１８を攪拌すると、多孔質セラミックス体８の微小孔から多量の水素ガスが水中に放出される。そして、これらの水素ガスが攪拌されることによってマイクロバブル化し極めて微細な泡１９となって飲料水１８に溶け込む。水素ガスをマイクロバブル化することで、飲料水１８に溶解する水素ガス量を大幅に増やすことができる。
【００１８】
一般に、飲料水１８の中に溶け込む水素ガスの量は、純水１リットル中に水素ガス１．５〜１．８ｐｐｍが限界とされている。この値を基準として２リットルの飲料水に水素ガスを溶解させるためには、本体部２内で約１００ｍｌ以上の水素ガスを発生させる必要がある。この発生量を確保するためには、吸水体１０を１回ごとのカートリッジとして使用する場合、吸水紙１２に巻き込むマグネシウム箔１１の量は約０．１５ｇであり、有機酸水溶液１６の滴下量は３０％水溶液にして約３ｍｌである。これらの値を基準にして、一回に利用する飲料水の量に基づいてマグネシウムの量や有機酸の量を適宜選択することができるが、これらの量はあくまで一例であって、これに限定されないことは勿論である。
【００１９】
なお、上述したマグネシウムとクエン酸の化学反応は穏やかに進む。そこで、水素飲料水を短時間で製造させるために、マグネシウムよりイオン化傾向の小さい金属、例えば鉄や銀などの塩類をクエン酸に少量添加することで反応時間を短縮化することができる。
【００２０】
図４及び図５には、上記の水素ガス発生装置を利用した水素飲料製造装置の一実施形態を示されている。この水素飲料製造装置２０は、ボックス状の装置本体２１と、この装置本体２１の上面に載置される水容器２２とを備え、この水容器２２に飲料水１８を入れておく。水容器２２の下面には装置本体２１と連通する流出口２３及び流入口２４が設けられている。また、装置本体２１内にはモータ２９によって駆動するタービンポンプ２５が内蔵され、このタービンポンプ２５と前記流入口２４とが連結管２６によってつながっている。また、タービンポンプ２５の上流側には通水管２７が接続され、この通水管２７と前記流出口２３とが連結管２８によってつながっている。そのため、タービンポンプ２５の駆動によって水容器２２内の飲料水１８が流出口２３から連結管２８内に吸引され、通水管２７、タービンポンプ２５及び連結管２６を経由して流入口２４から水容器２２内に戻される水の循環経路が形成される。なお、モータ２９には一対の給電端子３０ａ，３０ｂが設けられている。
【００２１】
また、上記装置本体２１の上面には、上記で説明した水素ガス発生装置１とほぼ同様の構成からなる水素ガス発生装置３１を着脱可能に装着する着座部３２が設けられている。この着座部３２には、図５に示したように、水素ガス発生装置３１の先端部を差し込むための差込口３３が設けられ、この差込口３３の入口は水素ガス発生装置３１の先端部が挿入し易いようにやや大きめに開口され、さらに傾斜が付いている。また、この差込口３３の内周面には水素ガス発生装置３１の先端部との密着性を高めるためにＯリング３４が設けられている。また、水素ガス発生装置３１は、上記で説明した水素ガス発生装置１と同様の本体部２を備える。そして、この本体部２の下部にはガス通路管３５が設けられ、このガス通路管３５の先端には差込口３３に挿入し易いようにテーパ３６が付けられている。なお、この水素ガス発生装置３１のガス通路管３５の先端には、先の水素ガス発生装置１のような多孔質セラミックス体は設けられていない。
【００２２】
前記着座部３２と前記通水管２６との間には、逆止弁３７を途中に介してガス通路管３８が配設されている。このガス通路管３８は一端が通水管２７の内部にまで延び、その先端部には多孔質セラミックス体３９が設けられている。この多孔質セラミックス体３９が配設される位置は、前記循環経路のうち、水溶器２２の流出口２３と通水管２７とをつなぐ連結管２８の接続部分より下流側であって、且つタービンポンプ２５の上流側の位置である。この多孔質セラミックス体３９は、先の水素ガス発生装置１に設けられたものと同様、数μの微小孔が多数設けられたものである。
【００２３】
したがって、前記水素ガス発生装置３１で発生した水素ガスは、着座部３２においてガス通路管３５の先端から放出された後、直ぐにガス通路管３８に導かれて多孔質セラミックス体３９まで達し、多孔質セラミックス体３９の多数の微小孔から通水管２７内に放出される。また、この実施形態では多孔質セラミックス体３９が配置される位置では、通水管２７の内周面４０がタービンポンプ２５に向けて次第に窄まるように傾斜している。すなわち、通水管２７の内周面４０は、流出口２３に近い側の内径よりタービンポンプ２５に近い側の内径が小さくなるように形成されており、多孔質セラミックス体３９の周囲に水流の圧力勾配が設けられている。
【００２４】
その結果、タービンポンプ２５の駆動によって流出口２３から連結管２８内に吸引された飲料水１８は、通水管２７内をタービンポンプ２５に向かって流れ、多孔質セラミックス体３９と通水管２７の内周面４０との狭い隙間を通過する間で多孔質セラミックス体３９の微小孔から放出される水素ガスが飲料水に溶け込む。また、通水管２７の内周面４０がタービンポンプ２５に向けて次第に窄まるように傾斜しており、多孔質セラミックス体３９の周囲には水流の圧力勾配が設けられてそこを通過する水流が早くなるため、多孔質セラミックス体３９から放出される水素ガスが微細な泡１９になり易くなる。このように、多孔質セラミックス体３９から放出される水素ガスの微細な泡１９と、その周囲を流れる飲料水１８とがタービンポンプ２５によって強制的に混合されるため、水素ガスが短時間で飲料水１８中に溶解し、微細な泡１９を豊富に含んだ飲料水１８が流入口２４から水容器２２内に吐き出される。このようにして、水容器２２内の飲料水１８は、装置本体２１との間を循環することで、次第に水素の溶解量が増加して飲用に適した水素飲料水が得られる。
【００２５】
なお、上記の実施形態では飲料水に水素ガスを溶解させた場合について説明したが、水素ガスを溶解させる飲用対象物が飲料水に限られないことは勿論であり、例えば水以外の清涼飲料、果実飲料、乳酸飲料、アルコール飲料などにも適用される。
【符号の説明】
【００２６】
１水素ガス発生装置
２本体部
３ガス通路管
４収容室
５キャップ
６中空管
７貫通孔
８多孔質セラミックス体
９小球
１０吸水体
１１マグネシウム箔
１２吸水紙
１３紙筒
１４中空孔
１５小容器
１６有機酸水溶液
１７コップ
１８飲料水
１９微細な泡
２０水素飲料製造装置
２１装置本体
２２水容器
２３流出口
２４流入口
２５タービンポンプ
２６連結管
２７通水管
２８連結管
２９モータ
３０ａ，３０ｂ給電端子
３１水素ガス発生装置
３２着座部
３３差込口
３４Ｏリング
３５ガス通路管
３６テーパ
３７逆止弁
３８ガス通路管
３９多孔質セラミックス体
４０内周面

【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウムを含有する吸水体が収容される本体部と、この本体部の下方に延びるガス通路管とを備え、前記本体部内には前記ガス通路管と連通する中空管が本体部内に収容される吸水体の上方まで延びていることを特徴とする水素ガス発生装置。
【請求項２】
前記ガス通路管の下端に多孔質体が取り付けられている請求項１に記載の水素ガス発生装置。
【請求項３】
前記吸水体はマグネシウム箔又はマグネシウム粉末を含有する吸水紙を備える請求項１に記載の水素ガス発生装置。
【請求項４】
前記吸水体が前記ガス通気管の周りにコイル状に巻かれている請求項１に記載の水素ガス発生装置。
【請求項５】
前記本体部内では吸水体に含有させたマグネシウムと有機酸とを反応させて水素ガスを発生させ、この水素ガスを中空管およびガス通気管に導く請求項１に記載の水素ガス発生装置。
【請求項６】
前記有機酸がクエン酸又は酒石酸である請求項５に記載の水素ガス発生装置。
【請求項７】
前記有機酸にマグネシウムよりイオン化傾向の小さい金属の塩類を添加する請求項１に記載の水素ガス発生装置。
【請求項８】
前記本体部には着脱可能なキャップが設けられ、キャップを装着することで本体部内が密閉される請求項項１に記載の水素ガス発生装置。
【請求項９】
前記多孔質体が多孔質セラミックス体からなり、水素ガスの通路となる多数の微小孔が設けられている請求項１に記載の水素ガス発生装置。
【請求項１０】
飲料を収容する容器と、容器内の飲料を循環する循環経路と、この循環経路内に設けられた循環ポンプと、前記請求項１に記載の水素ガス発生装置を着脱可能に装着する着座部と、この着座部から循環経路内に延びるガス通路管と、このガス通路管の先端部に取り付けられる多孔質体とを備え、
多孔質体から放出されるガスを前記循環経路内で飲料に溶解させることを特徴とする水素飲料製造装置。
【請求項１１】
前記多孔質体と循環経路の内周面との間には水流の圧力勾配が設けられる請求項１０に記載の水素飲料の製造装置。
【請求項１２】
前記飲料が飲料水、清涼飲料、果実飲料、乳酸飲料、アルコール飲料などである請求項１０に記載の水素飲料の製造装置。

【図１】