飲料用水素含有水の製造方法
【課題】大量生産に適し、水素の溶存量のばらつきが少なく、水素濃度の高い飲料用水素
含有水の製造方法を提供すること。
【解決手段】原料水を、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールのその原料水流通部に供給すると共に、その水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給して、その原料水に水素を溶解させ、その後、その水素ガス溶解モジュールのその原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した原料水を容器に充填して密封し、殺菌処理する。
含有水の製造方法を提供すること。
【解決手段】原料水を、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールのその原料水流通部に供給すると共に、その水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給して、その原料水に水素を溶解させ、その後、その水素ガス溶解モジュールのその原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した原料水を容器に充填して密封し、殺菌処理する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料用に適した水素含有水の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化還元電位がマイナス値を示す還元水は、老化や病気の原因物質とされる体内の活性酸素を除去でき、花粉症、アトピー、喘息などのアレルギー性疾患、胃腸などの消化器系疾患、並びに高血圧症といった健康障害も改善できることが報告されている。
【０００３】
水素は、還元力が強いため、井戸水や水道水などに水素を含有させることで、還元性を高めることができる。
【０００４】
飲料用水素含有水は、例えば、原料水中に水素ガスを散気して製造できる。しかしながら、水素ガスは大気圧では水にほとんど溶解しなので、従来から、圧力容器内の原料水に、密閉状態で水素ガスを加圧しながら含有させて製造している。
【０００５】
例えば、下記特許文献１には、空気を除去した圧力容器内に水素ガスを充填し、その圧力容器内における水素ガスの圧力を２〜１０気圧に保ったまま、その圧力容器内にミネラルを含む原水をシャワー状に散水して水素ガスと接触させることにより、この原水中にその圧力容器内の水素ガスを溶解せしめた後、これを高気密性容器に充填して密閉し、その状態で加熱殺菌処理を施して水素含有水を製造することが開示されている。
【０００６】
すなわち、この特許文献１には、原水に水素ガスを加圧下に溶解させて高気密性容器に密閉し、その状態で加熱殺菌処理して飲用水素還元水を得る技術が記載されている。また、原水にミネラル（金属）を含むと酸化還元電位をシフトさせることができること、原水を脱塩すること、原水にミネラルを添加することも記載されている。
【０００７】
また、下記特許文献２には、疎水性の中空糸膜からなる気体透過膜で液体室と気体室を区画し、液体室に水を導入して排出し、気体室に水素ガスを導入して排出し、水素溶解水を得る技術が記載されている。
【０００８】
さらに、下記特許文献３には、脱酸素された水に水素ガス（と不活性ガス）を中空糸構造の透過膜で溶解させ、濃縮原料を添加して嗜好飲料を得る技術が記載されている。
【０００９】
そして、下記特許文献４には、電解法で作成したアルカリ還元水に水素ガスを溶解し還元水を得る技術が記載されている。
【００１０】
また、下記特許文献５には、水を電気分解して得られた水素を多孔質膜を通して水に溶解して水素を多く含む飲料水を得る技術が記載されているが、この文献は本願発明とは全く目的を異にする発明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２９６７９４号公報（特許第３６０６４６６号公報）
【特許文献２】特開２０００−５１６０６号公報
【特許文献３】特開２００１−８６９６３号公報
【特許文献４】特開２００４−２３０３７０号公報
【特許文献５】特開２００２−１７２３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
第一に、特許文献１および特許文献４（実施例３および４）の技術の技術では、バッチ式であるので、生産性が悪く、水素含有水を大量に生産するには、製造装置が大型化する問題があった。また、原料水に水素を効率よく溶解させることができず、水素の消費量が嵩むばかりか、ロット毎に水素濃度がばらつき易い問題があった。なぜなら、バッチ式で水素含有水を生産した場合には、その水素含有水を加圧タンクから抜き出してこれを高気密性容器に充填して密閉する際に、溶存水素が抜けやすく、充填雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすかったためである。
【００１３】
このように、バッチ式では、抜出・充填の際に溶存水素が抜けやすく、充填雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすい要因としては、種々の要因があると想定される。しかしながら、そのうちでも大きな一つの要因となっていると想定されるのが、抜出・充填の際にベルヌーイの定理によって流体の圧力が大きく低下することである。すなわち、加圧タンクなどの圧力容器内から溶存水素水を抜き出す際には、通常は加圧タンクのタンク径に比べると遙かに直径の小さなパイプ状の抜出管を通して溶存水素水を抜き出すことになるため、後述するベルヌーイの定理によって、流体としての溶存水素水にかかる圧力が加圧タンク内にくらべて大きく低減することになる。
【００１４】
また、バッチ式では、抜出・充填の際に溶存水素が抜けやすく、充填雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすいもう一つの大きな要因として想定されるのが、加圧タンクなどの圧力容器内から溶存水素水を抜き出す際には、通常は加圧タンクの上部を大気中または工場雰囲気中に解放してやるか、加圧タンクの上部の空隙中に溶存水素水を押し出すための置換ガス（通常は空気）を投入してやる必要があることである。
【００１５】
なぜなら、このようにしないと、抜き出し部分を除いて密閉状態の加圧タンクの上部では、溶存水素水の抜出・充填の際に陰圧が発生し、スムーズな溶存水素水の抜出・充填が困難になる。また、このようにしないと、フィラーの充填口および高気密性容器の開口部の間に必然的に存在する空隙部からパイプ状の抜出管内部への充填雰囲気中の酸素（または空気）の逆流が発生しやすくなる。そのため、結局は、加圧タンクの上部を大気中または工場雰囲気中に解放してやるか、加圧タンクの上部の空隙中に溶存水素水を押し出すための置換ガス（通常は空気）を投入してやることになる。その結果、バッチ式では、抜出・充填の際に加圧タンクの上部から溶存水素中の水素が抜けやすく、大気中または工場雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすいことになってしまう。
【００１６】
その結果、バッチ式では、仮に、原水に水素ガスを加圧下に溶解させた状態では、ある程度高い溶存水素濃度をせっかく実現できたとしても、その後の抜出・充填の際の水素の抜けおよび酸素（空気）の巻き込みによって、結局は高気密性容器の内部に密閉された溶存水素水中の水素濃度は加圧タンク内で実現できた溶存水素濃度に比べて大きく低下してしまう点で、さらなる改善の余地があった。
【００１７】
第二に、特許文献２、特許文献３および特許文献４（実施例１および２）の技術では、連続式で原水に水素ガスを溶解させてはいるが、溶存水素水中の溶存水素濃度を連続プロセス中でフローセルセンサなどを用いてオンラインによって測定することまではしておらず、その代わりにその連続プロセスから流出した脱気試料水の溶存水素濃度（ＤＨ）または酸化還元電位（ＯＲＰ）をオフラインで測定している。しかしながら、このようなオフライン測定では、運転条件（季節、時刻、天候などによる工場内雰囲気の変化）、原料水（季節、時刻、天候などによる水道水・天然水の品質変化）、原料ガス（ガス供給元のロット毎のばらつき）などの条件のばらつきによって、この連続プロセスで得られる溶存水素水のロット毎に水素濃度がばらつき易い点で、さらなる改善の余地があった。
【００１８】
第三に、特許文献１および特許文献４の技術では、高い溶存水素濃度が実現できたとしているが、実際には溶存水素濃度を直接測定はしておらず、ただ単に酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定しているだけである。そして、後述するように、酸化還元電位（ＯＲＰ）は、ｐＨをはじめとする溶存水素水の各種条件によって、同じ溶存水素濃度であっても大きく変化する指標であり、溶存水素水中の溶存水素濃度を評価する指標としては適切ではない。そのため、これらの特許文献１および特許文献４の技術では、高い溶存水素濃度の実証性の点でさらなる改善の余地があった。
【００１９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、バッチ式では実現困難である、大量生産に適し、水素濃度のばらつきが少なく、水素濃度の高い飲料用水素含有水の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明によれば、飲料用水素含有水の製造方法であって、原料水を、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に供給する工程と、水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給して、原料水に水素を溶解させる工程と、水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した水素含有水を容器に充填して密封する工程と、容器に充填して密封された水素含有水を殺菌処理する工程と、水素含有水中の溶存水素濃度をオンラインで測定する工程と、オンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御する工程と、を含む、方法が提供される。
【００２１】
また、この方法では、バッチ式ではなく連続式で水素含有水を生産して充填・密閉するため、バッチ式の場合のように、抜出・充填の際に加圧タンクの上部から溶存水素中の水素が抜けやすく、大気中または工場雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすいというようなことはない。その結果、この方法では、水素ガス溶解モジュールによって原水に水素ガスを溶解させた状態で高い溶存水素濃度を実現できることにくわえて、その後の抜出・充填の際の水素の抜けおよび酸素（空気）の巻き込みも抑制できるため、高気密性容器の内部に密閉された溶存水素水中の水素濃度も水素ガス溶解モジュール内で実現できた溶存水素濃度と同程度に高く維持することができる。
【００２２】
そして、この方法では、溶存水素水中の水素の含有量を、溶存水素濃度（ＤＨ）として測定している。そのため、後述するように、酸化還元電位（ＯＲＰ）として測定した場合によく起こるように、ｐＨをはじめとする溶存水素水の各種条件によって大きく変化することがなく、溶存水素水中の溶存水素濃度を評価する指標として適切な指標によって溶存水素水中の水素の含有量を評価できる。
【００２３】
さらに、この方法では、連続式で原水に水素ガスを溶解させたうえで、さらに溶存水素水中の水素の含有量を、連続プロセス中でフローセルセンサなどを用いてオンラインによって適切な指標である溶存水素濃度（ＤＨ）として測定しており、そのオンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御するといういわゆる負のフィードバック制御を行っている。
【００２４】
このため、運転条件（季節、時刻、天候などによる工場内雰囲気の変化）、原料水（季節、時刻、天候などによる水道水・天然水の品質変化）、原料ガス（ガス供給元のロット毎のばらつき）などの条件のばらつきがあったとしても、それらのばらつきは上記の負のフィードバック制御によって緩和され、この連続プロセスで得られる溶存水素水のロット毎の水素濃度がばらつくことが抑制される。
【００２５】
このように、この方法によれば、効率よく、短時間で原料水に水素を含有させることができるので、安定した品質の飲料用水素含有水を生産性よく製造できる。
【００２６】
また、本発明によれば、飲料用水素含有水の製造装置であって、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールと、原料水を、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールの原料水流通部に供給する原料水供給部と、水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給する水素ガス供給部と、水素ガス溶解モジュールの原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した水素含有水を容器に充填して密封する充填・密封部と、容器に充填して密封された水素含有水を殺菌処理する殺菌処理部と、水素含有水中の溶存水素濃度をオンラインで測定する水素濃度測定部と、オンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御する圧力制御部と、を備える、装置が提供される。
【００２７】
この装置によれば、上記の方法の説明の場合と同様の理由により、効率よく、短時間で原料水に水素を含有させることができるので、安定した品質の飲料用水素含有水を生産性よく製造できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、安定した品質の飲料用水素含有水を生産性よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の飲料用水素含有水の製造方法に用いることができる飲料用水素含有水の製造装置の一実施形態である。
【図２】ガス透過膜として中空糸膜を用いた場合の水素ガス溶解モジュールの一例を示す概略図である。
【図３】本発明の飲料用水素含有水の製造方法に用いることができる飲料用水素含有水の製造装置の他の実施形態である。
【図４】酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存水素濃度（ＤＨ）、水素イオン濃度（ｐＨ）の関係について説明するためのグラフである。
【図５】ベルヌーイの定理について説明するための概念図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３１】
＜実施形態１＞
本発明の飲料用水素含有水の製造方法に用いることができる飲料用水素含有水の製造装置の一実施形態について、図１を用いて説明する。この製造装置２０は、活性炭素槽１と、膜ろ過装置２と、脱気装置３と、水素ガス溶解モジュール４と、ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５と、充填装置６とで主に構成されている。
【００３２】
活性炭素槽１では、槽内に供給された原料水を脱塩素処理する。活性炭素槽１の上流には、外部の原料水源から伸びた配管Ｌ１が接続している。また、活性炭素槽１の下流からは配管Ｌ２が伸びて膜ろ過装置２に接続している。
【００３３】
膜ろ過装置２では、活性炭素槽１で脱塩素処理された原料水（以下、「脱塩素水」と記す）をろ過処理する。膜ろ過装置２に用いるろ過膜としては、ナノフィルター（ＮＦ膜）が好ましく用いられるが、ＲＯ膜を用いることもできる。膜ろ過装置２の下流からは配管Ｌ３が伸びて脱気装置３に接続している。また、この配管Ｌ３は、途中で分岐して電気分解装置７に接続する配管Ｌ４が接続している。
【００３４】
脱気装置３では、膜ろ過装置２にてろ過処理した原料水（以下、「ろ過処理水」と記す）に溶解している、酸素ガス、窒素ガス、炭酸ガスなどを除去する。脱気装置３としては、真空脱気装置やガス透過膜を用いた膜脱気装置等が挙げられる。脱気装置３の下流からは配管Ｌ５が伸びて後述する水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに接続している。
【００３５】
電気分解装置７では、ろ過処理水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを生成する。電気分解装置７の内部は、カソード室７ａ、アノード室７ｂ、イオン交換膜７ｃを有しており、電気分解用水（ろ過処理した原料水）が、配管Ｌ４からカソード室７ａ及びアノード室７ｂに供給される。そして、電気分解装置７のカソード室７ａ（水素ガス発生側）からは、配管Ｌ６が伸びて後述する水素ガス溶解モジュール４の水素ガス流通部４ｂに接続している。また、電気分解装置７のアノード室７ｂ（酸素ガス発生側）からは、配管Ｌ７が伸びて酸素貯留ホルダーなどに接続している。
【００３６】
水素ガス溶解モジュール４は、疎水性材料からなるガス透過膜４ｃによって、原料水流通部４ａと、水素ガス流通部４ｂとに区画されている。そして、原料水流通部４ａには前述した配管Ｌ５が、水素ガス流通部４ｂには前述した配管Ｌ６がそれぞれ接続している。原料水流通部４ａの下流からは、配管Ｌ８が伸びてＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５に接続している。また、水素ガス流通部４ｂの下流からは、配管Ｌ９が伸びて、系外に水素ガス流通部４ｂ内の水素ガスを排出するように構成されている。
【００３７】
水素ガス溶解モジュール４に用いるガス透過膜４ｃの材質としては、疎水性を有するものであれば特に限定はなく、シリコン系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンやポリー４−メチルペンテンー１等のオレフィン系樹脂、ポリフルオロエチレン等のフツ素系樹脂などが挙げられる。水素ガス溶解モジュール４に用いるガス透過膜４ｃの形態としては、中空糸膜などが一例として挙げられる。
【００３８】
また、この製造装置２０には、フローセルセンサ１０１がさらに備えられている。このフローセルセンサ１０１は、連続式で原水に水素ガスを溶解させて得られる溶存水素水中の水素の含有量を、酸化還元電位（ＯＲＰ）ではなく、溶存水素濃度（ＤＨ）として測定している。
【００３９】
また、この製造装置２０には、水素ガスの圧力制御部１０３がさらに備えられている。この圧力制御部１０３は、フローセルセンサ１０１によるオンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュールの水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御するといういわゆる負のフィードバック制御を行っている。
【００４０】
図２には、ガス透過膜４ｃとして中空糸膜を用いた水素ガス溶解モジュールの一例を示す。この水素ガス溶解モジュールは、容器４１の内部に、ガス透過膜からなる中空糸膜４２が配置されている。この中空糸膜４２には、中空糸膜内部に原料水を導入するための原料水入口４３と、中空糸内部の水を外部へ排出するためのガス溶解水出口４４とが形成されており、原料水入口４３には配管Ｌ５が接続しており、ガス溶解水出口４４からは配管Ｌ８が伸びている。
【００４１】
また、容器４１には、容器４１の内部に水素ガスを導入するための水素ガス入口４５と、水素ガスを系外に排出するための水素ガス出口４６が形成されており、水素ガス入口４５には配管Ｌ６が接続しており、水素ガス出口４６からは配管Ｌ９が伸びている。また、配管Ｌ９には、容器４１内部の圧力が所定の圧力となるように弁４７が設けられている。この弁４７は、開閉弁や減圧弁、さらに抵抗などガスを加圧状態に維持できれば何でもよい。弁４７の開閉を制御することによって、容器４１内の圧力を所定値に制御できる。
【００４２】
すなわち、図２では、中空糸膜内部が、本発明の「原料水流通部」であり、容器４１の内部と中空糸膜の外側の空間４８が、本発明の「水素ガス流通部」である。なお、図２は、中空糸膜の内側に原料水を流通させるような構成をしているが、中空糸膜の外側に原料水を流通させ、中空糸膜の内側に水素ガスを流通させるような構成にしてもよい。
【００４３】
ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５では、水素ガス溶解モジュール４にて水素ガスを溶解させた原料水（以下、「ガス溶解水」と記す）にＵＶ照射して雑菌や微生物などを死滅させるとともに、ＵＨＴ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｔｈ Ｔｅｍｐａｒａｔｕｒｅ 超高温）殺菌法による殺菌も行う。ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５の下流からは、配管Ｌ１０が伸びて充填装置６に接続している。
【００４４】
充填装置６では、ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５で殺菌処理したガス溶解水を、密封容器に充填して密封し、殺菌処理する。
【００４５】
次に、本発明の飲料用水素含有水の製造方法について、上記製造装置を用いた場合を例
として説明する。
【００４６】
本発明の飲料用水素含有水の製造方法で用いることができる原料水としては、飲料用に適した水源から得られる水であれば特に限定はなく、例えば水道水、地下水などが挙げられる。
【００４７】
まず、配管Ｌ１から活性炭素槽１に原料水を供給し、槽内に設置された活性炭と原料水
を接触させて、原料水中の塩素等を活性炭に吸着して脱塩素処理する。次に、活性炭素槽１で脱塩素処理した原料水（脱塩素水）を、配管Ｌ２から膜ろ過装置２に供給してろ過処理し、浮遊物などを除去する。
【００４８】
ろ過膜としてナノフィルターを用いる場合、脱塩素水の電気伝導率が、５〜２，０００μｓ／ｃｍとなるように調整してろ過することが好ましく、１００〜１０００μｓ／ｃ ｍとすることがより好ましい。電気伝導率が５μｓ／ｃｍ未満であると、金属イオンなどのミネラル成分がほとんど含有していないので、飲料用としては不適である。また、２，０００μｓ／ｃｍを超えるように処理すると、ろ過処理による有機物除去などが不十分な場合があり、衛生面において問題が生じる。
【００４９】
また、ろ過膜としてＲＯ膜を用いる場合は、ＲＯ膜によるろ過処理によって脱塩素水中の金属イオンまでもがＲＯ膜により除去されてしまうので、飲料用に適したものにするには、ろ過処理を行った後、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどの飲料に適した金属イオンを添加することが好ましく、それによって、ろ過処理水の電気伝導率が５〜２，０００μｓ／ｃｍとなるように調製することがより好ましく、１００〜１０００μｓ／ｃｍとなるように調製することが特に好ましい。もしくは、金属イオンを添加する代わりに、後述する水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａから吐出されたガス溶解水に、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加してもよく、これによって、飲料に適し、更には、嗜好性の高い水素含有水を製造できる。
【００５０】
次に、膜ろ過装置２でろ過処理した脱塩素水（ろ過処理水）を、配管Ｌ３から脱気装置３に供給すると共に、配管Ｌ４から電気分解装置７に供給する。
【００５１】
配管Ｌ３から脱気装置３に供給したろ過処理水（脱気水）は、ここで脱気処理して、ろ過処理水に溶解している酸素ガス、窒素ガス、炭酸ガスなどを除去する。そして、配管Ｌ５から水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに供給する。ろ過処理水の脱気処理は、ろ過処理水に溶存しているガス濃度が１０ｐｐｍ以下（特に好ましくはＤＯ＜２ｐｐｍ）になるまで行うことが好ましい。脱気処理することで、水素ガス溶解モジュール４にて、水素ガスを多量にかつ短時間で溶解させ易くなり、水素ガス濃度が高い飲料用水素含有水を効率よく製造できる。
【００５２】
また、配管Ｌ４から電気分解装置７に供給したろ過処理水は、ここで水素ガスと酸素ガスとに電気分解する。そして、電気分解装置７のカソード室７ａ側に発生した水素ガスを、水素ガス溶解モジュール４の水素ガス流通部４ｂに供給して、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａを流通する原料水に溶解させる。また、電気分解装置７のアノード室７ｂ側に発生した酸素ガスは、配管Ｌ７から引き抜いて酸素ガスホルダーなどに供給す
る。
【００５３】
水素ガス溶解モジュール４では、脱気水を配管Ｌ５から原料水流通部４ａに供給すると共に、水素ガスを配管Ｌ６から水素ガス流通部４ｂに供給して水素ガス流通部４ｂ内を加圧する。水素ガス流通部４ｂ内を水素ガスで加圧することで、分圧差により、水素ガス流通部４ｂ内の水素ガスが、ガス透過膜４ｃを透過して原料水流通部４ａを流通する脱気水中に溶解する。このように、本発明では、脱気水は原料水流通部４ａを通過する際に水素ガスが溶解するので、短時間で、かつ、多量に脱気水に水素ガスを溶解させることができる。
【００５４】
水素ガス流通部４ｂ内の圧力は、大気圧以上であれば特に限定はなく、１〜５ｋｇｆ／ｃｍ３が好ましい。１ｋｇｆ／ｃｍ３未満であると、脱気水に水素ガスを十分溶解させることができないことがある。また、５ｋｇｆ／ｃｍ３を超えると、水素ガス溶解モジュールの各種設備の耐圧性や気密性を高くしなくてはならないので、経済的に不利である。
【００５５】
このとき、水素ガス溶解モジュール４では、脱気水を配管Ｌ５から原料水流通部４ａに供給する際に、脱気水（脱気後の原料水）をあらかじめ冷却した上で水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに供給することが好ましい。例えば、この冷却後の脱気水の温度は、３０℃以下であることが好ましく、２０℃以下であればより好ましく、１０℃以下であれば最も好ましい。もっとも、凍結を抑制するために０℃以上に通常は温度を維持することになる。このように、脱気水をあらかじめ冷却した上で水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに供給することによって、水素ガスが冷却された脱気水中に溶解しやすくなるため、溶存水素濃度を高めることができるからである。
【００５６】
次に、水素ガス溶解モジュール４にて、水素ガスを溶解させた原料水（ガス溶解水）を、ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５でＵＶ照射およびＵＨＴ処理して雑菌や微生物などを死滅させ、その後、限外ろ過膜などでろ過処理する。そして、必要に応じて、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加した後、充填装置６にて、例えばアルミラミネートフィルムなどで作られた袋状容器、金属缶、特に好ましくは吸いロを有するスパウト付きアルミ袋、アルミ缶などの各種容器に充填し、密封した後、殺菌処理することで飲料用水素含有水を製造できる。
【００５７】
また、この実施形態では、充填装置６の直前に備えられているフローセルセンサ１０１が、水素ガス溶解モジュール４にて、水素ガスを溶解させた原料水（ガス溶解水）中の水素の含有量を、酸化還元電位（ＯＲＰ）ではなく、溶存水素濃度（ＤＨ）として測定している。溶存水素計（水素濃度測定器）としては、特に限定するものではないが、例えば、溶存水素計（水素濃度測定器）バイオニクス機器株式会社 ＢＩＨ−５０Ｄなどを好適に用いることができる。
【００５８】
図４は、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存水素濃度（ＤＨ）、水素イオン濃度（ｐＨ）の関係について説明するためのグラフである。このグラフに示すように、一定の溶存水素濃度（ＤＨ）であっても、水素イオン濃度（ｐＨ）が変化すれば、酸化還元電位（ＯＲＰ）も変化する。すなわち、ｐＨが大きく（アルカリ性に）なれば、酸化還元電位（ＯＲＰ）は還元側にシフトし、ｐＨが小さく（酸性に）なれば、酸化還元電位は酸化側にシフトする。ここで、本実施形態における飲料用水素含有水を、ヒトをはじめとする哺乳動物に摂取させた場合に、生体内における活性酸素消去能として重要なのは、ｐＨではなく、酸化還元電位（ＯＲＰ）および／または溶存水素濃度（ＤＨ）であるという点である。
【００５９】
また、この製造装置２０には、水素ガスの圧力制御部１０３がさらに備えられている。この圧力制御部１０３は、フローセルセンサ１０１によるオンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュールの水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御するといういわゆる負のフィードバック制御を行っている。
【００６０】
一方、上記のように、溶存水素濃度（ＤＨ）を溶存水素計（水素濃度測定器）バイオニクス機器株式会社 ＢＩＨ−５０Ｄなどによって、連続プロセス中で直接測定すれば、連続プロセスで製造している水素含有水中に含まれる水素の含有量を、一般的なＯＲＰ（酸化還元電位）計によってオフラインで測定する場合よりも、はるかに高精度で評価できる。そのため、本実施形態によれば、ＤＮＡの酸化損傷防止効果があるとされている水素の含有量を従来よりもはるかに高精度に評価できるのである。
【００６１】
ここで、水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間に水素含有水にかかる圧力は、常に一定以上の圧力（陽圧）が維持されるように配管設計を行うことが好ましい。すなわち、配管の途中で多くの屈曲部、開放部を設けたり、配管径を途中で大きく変えたりしないことが好ましい。このように配管の途中で多くの屈曲部、開放部を設けたり、配管径を途中で大きく変えたりすると、それらの部位で流体にかかる圧力の変化が生じ、常に一定以上の圧力（陽圧）が維持されずに、配管を流れる途中または充填・密閉の際に水素含有水が泡だって、水素含有水中の水素ガスが抜けやすくなるためである。
【００６２】
ここで、水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間に水素含有水にかかる圧力が解放される時間は、好ましくは合計５分以内、より好ましくは合計１分以内、最も好ましくは合計３０秒以内であるように流量を制御することが好ましい。すなわち、仮に、水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間に水素含有水が滞留する開放タンクを設ける場合には、その開放タンク中における水素含有水の滞留時間は好ましくは合計５分以内、より好ましくは合計１分以内、最も好ましくは合計３０秒以内であるように配管設計を行うことが好ましい。このようにすれば、水素含有水にかかる圧力が解放される時間を短くできるため、水素含有水中の水素ガスが工場雰囲気または大気中に抜けることを抑制でき、容器に充填・密閉される水素含有水中の溶存水素濃度を高く維持することができる。なお、そもそも水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間に水素含有水にかかる圧力が解放される時間が発生しないように、開放タンクを用いずに密閉タンクを用いるようにしてもよい。
【００６３】
また、望まれる溶存水素濃度を維持しつつ水素含有水を送水するためには、水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間に水素含有水に発生するレイノルズ数Ｒｅ＜４０００となるように、配管径や流速を調整することが望ましい。なお、このレイノルズ数は、Ｒｅ＜２０００であればさらに好ましく、Ｒｅ＜１５００であれば最も好ましい。なぜなら、レイノルズ数が大きくなることは、各流体要素が別個に運動し、流れ場が乱流に近づくことを意味する。このためレイノルズ数は乱流と層流を区別する指標としても用いられ、層流が乱流に遷移するときのレイノルズ数を臨界レイノルズ数といい、例として、円管内の流れでは臨界レイノルズ数Ｒｅ２，０００〜４０００とされているためである。すなわち、レイノルズ数Ｒｅ＜２，０００の場合には流体は層流となり、レイノルズ数Ｒｅが２，０００〜４，０００の場合には流体は層流から乱流への過渡的状態になり、レイノルズ数Ｒｅ＞４０００の場合には流体は乱流状態となる。すなわち、水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間でレイノルズ数Ｒｅがこのような条件を満たすようにして水素含有水を送水すれば、乱流の発生を抑制しつつ層流または層流から乱流への過渡的状態として送水することができるため、水素含有水からの水素ガスの抜けを抑制することができる。
【００６４】
充填・密閉後の殺菌処理条件は、６５〜９５℃で、１０〜３０分とすることが好ましい。この条件であれば、充填・密閉後の殺菌処理による水素ガスの放散を低減でき、より水素濃度の高い飲料用水素含有水が得られる。
【００６５】
本発明の飲料用水素含有水の製造方法によれば、原料水に短時間で水素ガスを溶解させることができ、また、連続して製造することができるので生産性に優れる。また、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加することで、ジュース、コーヒー飲料、ココア飲料、茶飲料、乳酸飲料などの嗜好飲料にできる。
【００６６】
なお、この実施形態では、水素ガス溶解モジュール４に供給した水素ガスは、原料水を電気分解して発生した水素ガスを用いたが、電気分解装置７の代わりに水素ガスボンベなどを配置して、水素ガスボンベから水素ガス溶解モジュール４に水素ガスを供給するようにしてもよい。
【００６７】
そして、その場合、電気分解装置７または水素ガスボンベから水素ガス溶解モジュール４に供給した水素ガスの圧力は、フローセルセンサ１０１によるオンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュール４の水素ガス流通部４ｂにおける水素ガスの溶解圧力を制御するように設計されている。このような制御は特に困難ではなく、例えば制御プログラムを組み込んだコンピュータによって制御してもよく、あるいは制御システムの中でリレー機構のシークエンスを組んで制御しても良い。いずれにしても、この分野の研究者・技術者であれば、適宜公知の技術を用いて、このような負のフィードバック制御を行うための制御機構を構築することができる。例えば、このような負のフィードバック制御の方法としては、特に限定するわけではないが、例えば弁４７の開閉によって行ってもよいし、水を電気分解して水素を発生させる際の電解強度のコントロールなどによって行ってもよいし、水素含有水を脱気水などの他の水溶液で希釈混合して行っても良い。
【００６８】
＜実施形態２＞
飲料用水素含有水の製造装置の他の実施形態について、図３を用いて説明する。この製造装置は、上記実施形態の製造装置と基本的な構成は同一であるが、脱気装置３と水素ガス溶解モジュール４との間に、脱気水を電解処理して電解酸性水と電解アルカリ性水とを生成させる電解装置８が配置されて点で相違する。電解装置８としては、例えば、陰極と陽極との間にイオン透過性の隔膜を有する隔膜型電解装置などが挙げられる。
【００６９】
そして、電解装置８の陰極室８ａ（電解アルカリ性水生成側）は、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに接続している。また、電解装置８の陽極室８ｂ（電解酸性水生成側）には、ドラフト配管Ｌ１１が接続している。
【００７０】
次に、この製造装置を用いた本発明の飲料用水素含有水の製造方法の他の実施形態につ
いて説明する。なお、上記実施形態と同一箇所は、その説明は省略する。
【００７１】
この実施形態では、脱気装置３で脱気処理した原料水（脱気水）を電解装置８の陰極室８ａと陽極室８ｂとに分けて供給し、ここで電解処理して陽極室８ｂ側から電解酸性水、陰極室８ａ側から電解アルカリ性水を生成する。この場合、陰極室８ａに供給する水量を、陽極室８ｂに供給する水量よりも多くすることにより、電解酸性水よりも電解アルカリ性水の生成量を高めることができる。また、得られる電解アルカリ性水のｐＨは、電解装置８での電解条件を変更することで適宜調整できる。ただし、飲料水としてのｐＨは、およそ６．５〜８．５の範囲であることが必要であるので、得られる電解アルカリ性水のｐＨが高すぎる場合は、原料水や電解酸性水などと混合して、ｐＨを６．５〜８．５に調整することが好ましい。また、電解装置８に供給される原料水の電気伝導率が低すぎると、電解処理時の印加電圧や印加電流が大きくなるので、ナトリウムイオンやカリウムイオンなどを添加して電気伝導率を５〜２，０００μｓ／ｃｍに調製することが好ましく、１００〜１０００μｓ／ｃｍとなるように調製することがより好ましい。
【００７２】
そして、電解装置８で生成した電解アルカリ性水は、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに供給し、水素ガスを配管Ｌ６から水素ガス流通部４ｂに供給して水素ガス通部４ｂ内を加圧して水素ガスを溶解させる。なお、電解装置８で生成した電解酸性水は、そのまま排水してもよく、洗浄水などとして使用してもよく、電気分解装置７に供給して水素発生源として利用してもよい。
【００７３】
そして、水素ガス溶解モジュール４にて、水素ガスを溶解させた原料水（ガス溶解水）を、ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５でＵＶ照射およびＵＨＴ処理して雑菌や微生物などを死滅させ、その後、限外ろ過膜などでろ過処理する。そして、必要に応じて、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加した後、充填装置６にて、スパウト付きアルミ袋やアルミ缶などの各種容器に充填し、密封した後、殺菌処理することで飲料用水素含有水を製造できる。
【００７４】
この実施形態によれば、電解装置８にて原料水を電解処理し、ここで生成した電解アルカリ性水に水素ガスを含有させるようにしたので、薬剤などを使用しなくとも、水素含有水の酸化還元電位をより低下でき、より還元性の高い飲料用水素含有水を製造できる。
【００７５】
なお、いずれの実施形態においても、充填装置６にて、スパウト付きアルミ袋やアルミ缶などの各種容器に充填し、密封する際には、可能な限り充填の際に生じる空隙を小さくして水素含有水が酸素（空気）を巻き込みにくい形で充填することが好ましい。また、充填後に密封する場合にも、容器の開口部には液体窒素をドロップするなどして酸素（空気）をできるだけ除去してから密閉することが好ましい。
【００７６】
そして、スパウト付きアルミ袋への充填を行う場合には、そのスパウト付きアルミ袋を構成する複合膜中のアルミ膜の厚みは、酸素透過性を低減するためには、６μｍ以上であることが好ましく、９μｍ以上であることがより好ましく、特に好ましくは１５μｍ以上である。なお、製造コストの面からは、このアルミ膜の厚みは、５０μｍ以下であることが通常である。
【００７７】
＜作用効果の説明＞
以下、上記の実施形態１および実施形態２の飲料用水素含有水の製造方法における作用効果について説明する。この飲料用水素含有水の製造方法によれば、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部に原料水を供給すると共に、水素ガス溶解モジュール４の水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給するので、水素ガス流通部に供給された水素ガスは、分圧差により、ガス透過膜を通過して原料水流通部４ａを流通する原料水中に溶解し、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａから吐出された原料水には、水素ガスが多量に溶解している。
【００７８】
しかも、この方法では、バッチ式ではなく連続式で水素含有水を生産して充填・密閉するため、水素ガス溶解モジュール４から溶存水素水を抜き出す際に、水素ガスを原料水中に溶解させる際に用いる水素ガス溶解モジュール４の径に比べて同程度の直径のパイプ状の抜出管を通して溶存水素水を抜き出すことになるため、後述するベルヌーイの定理によって、流体としての溶存水素水にかかる圧力が内にくらべて大きく低減することがない。
【００７９】
ここで、図５は、ベルヌーイの定理（またはベンチュリー効果）を説明するための概念図である。この図に示すように、ベンチュリー機構とは、流体の流れを絞ることによって、流速を増加させて、低速部にくらべて低い圧力を発生させる機構である。このような機構では、流量が一定のとき流れの断面積を狭くすると流速は増加する。流体が非圧縮性であるとき、ベルヌーイの定理から流速が高くなると圧力は低くなる。液体を扱う場合として、ガソリンを吸入するエンジンのキャブレター、霧吹き、エアブラシ等につかわれている機構である。
【００８０】
すなわち、本実施形態にベルヌーイの定理（またはベンチュリー効果）をあてはめて考えれば、水素ガスを原料水中に溶解させる際に用いる水素ガス溶解モジュール４の径に比べて同程度の直径のパイプ状の抜出管を通して溶存水素水を抜き出すことになるため、流速が途中で急激に高くなることはなく、圧力は極端に低くなることがない。そのため、流体としての溶存水素水にかかる圧力が内にくらべて大きく低減することがないのである。
【００８１】
そのため、パイプ状の抜出管から高気密性容器に溶存水素水を充填して密閉するために、一般的な構造のフィラーを用いる場合に、そのフィラーの充填口および高気密性容器の開口部の間に必然的に存在する空隙部においても、溶存水素水中の水素ガスの泡立ちが抑制される。したがって、そのフィラーの充填口および高気密性容器の開口部の間に必然的に存在する空隙部においても、溶存水素水中の水素が充填雰囲気中に抜けにくく、さらに充填雰囲気中の酸素（空気）も溶存水素水中に巻き込まれにくい。
【００８２】
また、この方法では、バッチ式ではなく連続式で水素含有水を生産して充填・密閉するため、バッチ式の場合のように、抜出・充填の際に加圧タンクの上部から溶存水素中の水素が抜けやすく、大気中または工場雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすいというようなことはない。その結果、この方法では、水素ガス溶解モジュールによって原水に水素ガスを溶解させた状態で高い溶存水素濃度を実現できることにくわえて、その後の抜出・充填の際の水素の抜けおよび酸素（空気）の巻き込みも抑制できるため、高気密性容器の内部に密閉された溶存水素水中の水素濃度も水素ガス溶解モジュール４内で実現できた溶存水素濃度と同程度に高く維持することができる。
【００８３】
そして、この方法では、溶存水素水中の水素の含有量を、溶存水素濃度（ＤＨ）として測定している。そのため、後述するように、酸化還元電位（ＯＲＰ）として測定した場合によく起こるように、ｐＨをはじめとする溶存水素水の各種条件によって大きく変化することがなく、溶存水素水中の溶存水素濃度を評価する指標として適切な指標によって溶存水素水中の水素の含有量を評価できる。
【００８４】
さらに、この方法では、連続式で原水に水素ガスを溶解させたうえで、さらに溶存水素水中の水素の含有量を、連続プロセス中でフローセルセンサ１０１などを用いてオンラインによって適切な指標である溶存水素濃度（ＤＨ）として測定しており、そのオンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュール４の水素ガス流通部４ｂにおける水素ガスの溶解圧力を制御するといういわゆる負のフィードバック制御を行っている。このとき、このような負のフィードバック制御の方法としては、特に限定するわけではないが、例えば弁４７の開閉によって行ってもよいし、水を電気分解して水素を発生させる際の電解強度のコントロールなどによって行ってもよいし、水素含有水を脱気水などの他の水溶液で希釈混合して行っても良い。
【００８５】
このため、運転条件（季節、時刻、天候などによる工場内雰囲気の変化）、原料水（季節、時刻、天候などによる水道水・天然水の品質変化）、原料ガス（ガス供給元のロット毎のばらつき）などの条件のばらつきがあったとしても、それらのばらつきは上記の負のフィードバック制御によって緩和され、この連続プロセスで得られる溶存水素水のロット毎の水素濃度がばらつくことが抑制される。
【００８６】
このように、この方法によれば、効率よく、短時間で原料水に水素を含有させることができるので、安定した品質の飲料用水素含有水を生産性よく製造できる。
【００８７】
また、本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水を、水素ガス溶解モジュールに供給する前に、ナノフィルターに通水して電気伝導率を５〜２，０００μＳ／Ｃｍに調整することが好ましい。原料水をナノフィルターに通水させることで、ナトリウムイオンやカリウムイオンなどのミネラル成分以外をナノフィルターで捕捉できるので、飲用に適し、より還元力の高い飲料用水素含有水を製造できる。
【００８８】
また、本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水を、水素ガス溶解モジュール４に供給する前に、ＲＯ膜に通水させ、次いで、金属イオンを添加して電気伝導率を５〜２，０００μｓ／ｃｍに調整することが好ましい。 ＲＯ膜によるろ過処理では、原料水中の不純物を効果的に除去できるものの、金属イオンまでもがＲＯ膜により除去されてしまうので、原料水をＲＯ膜に通水させた後、金属イオンを添加して電気伝導率を５〜２，０００μｓ／ｃｍに調整することで、飲用に適し、より還元力の高い飲料用水素含有水を製造できる。
【００８９】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水として、ナノフィルター又はＲＯ膜に通水させたものを用い、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａから吐出される水素ガスが溶解した原料水に、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加することが好ましい。この態様によれば、還元力の高い嗜好飲料を製造できる。
【００９０】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水を、水素ガス溶解モジュールに供給する前に、脱気処理することが好ましい。原料水を脱気処理することで、水素ガスを原料水に溶解させやすくなり、水素濃度の高い飲料用水素含有水を効率よく、かつ、短時間で製造できる。
【００９１】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水を、水素ガス溶解モジュール４に供給する前に、電解処理して電解酸性水と電解アルカリ性水とを生成させ、得られた電解アルカリ性水を前記水素ガス溶解モジュールの原料水流通部４ａに供給することが好ましい。ｐＨと酸化還元電位とは相関関係があり、ｐＨを上昇させることで、酸化還元電位は低下する。よって、この態様によれば、薬剤などを使用しなくても水素含有水のｐＨを上昇できるので、より還元性の高い飲料用水素含有水を効率よく製造できる。
【００９２】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、電解処理は、原料水を脱気処理後に行うことが好ましい。この態様によれば、還元性の高い飲料用水素含有水を効率よく製造できる。
【００９３】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水の一部を電気分解して得られた水素ガスを水素ガス溶解モジュールの水素ガス流通部に加圧供給して水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に供給された前記原料水に水素ガスを溶解させるか、あるいは、水を電気分解し、得られた水素ガスを前記水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧供給して、水素ガス溶解モジュールの原料水流通部に供給された原料水に水素ガスを溶解させることが好ましい。この態様によれば、水素ガスボンベなどの用意・交換、水素ガスの残量管理といった手間を省くことができる。
【００９４】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、飲料用水素含有水が嗜好飲料であることが好ましい。嗜好飲料とすれば、消費者の飲用を促すことが容易である上に、販売単価が上昇して経済的価値も高まるからである。
【００９５】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【実施例】
【００９６】
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９７】
＜実施例１＞
図１に示す製造装置を用い、図２に示す水素ガス溶解モジュールを用いて飲料用水素含有水を製造した。
【００９８】
水道水を、活性炭素槽１に流量１０１／ｍｉｎで供給して脱塩素処理した。次に、脱塩素処理した水道水を、ＮＦフィルターまたはＭＦフィルターを備えるろ過装置２に、流量１０１／ｍｉｎで供給してろ過処理した。この時、ろ過装置２から吐出されたろ過水の電気伝導率は１１０μｓ／ｃｍであった。次に、ろ過水（ろ過処理した水道水）を、脱気装置３にて脱気処理して脱気水とし、脱気水中に溶存しているガス濃度を１ｐｐｍ以下にした。その後、この脱気水をあらかじめ冷却した上で、図２に示す水素ガス溶解モジュールの原料水入口４３から中空糸内部にこの脱気水を供給すると共に、水素ガスを水素ガス入口４５から容器４１内に供給し、容器内の圧力を水素ガスで１．０ｋｇｆ／ｃｍ３に加圧した。この時、フローセルセンサ１０１によって測定される、水素ガス溶解モジュール４から吐出された水道水の水素濃度は２．０〜２．５ｐｐｍであった。すなわち、この水素濃度が２．０ｐｐｍ未満となれば、弁４７を緩めて水素ガス溶解モジュール４への水素ガスの供給圧力を増加させ、この水素濃度が２．５ｐｐｍを超えれば、弁４７を絞って水素ガス溶解モジュール４への水素ガスの供給圧力を減少させた。そして、ＵＶ殺菌を行い、スパウト付きアルミ袋に充填し、密封した後、８５°Ｃ、３０分加熱殺菌して飲料用水素含有水を製造した。
【００９９】
製造直後のスパウト付加アルミ袋内に充填された飲料用水素含有水の水素濃度は、およそ１．０〜１．６ｐｐｍ（ｐＨ＝６．８〜７．５、ＯＲＰ＝−６００〜−６５０ｍＶ）であり、製品毎に水素濃度にばらつきがなく、水素が高濃度含有水を生産性よく製造できた。
【０１００】
このようにして高濃度含有水を製造して充填・密封した場合のロット毎の水素濃度のばらつき具合を、通常の加圧タンクを用いたバッチ式での生産および今回の膜モジュールを用いた連続式で負のフィードバック制御をかけて生産した場合とで比較測定した結果、バッチ式ではｎ＝１０で、水素溶存濃度の平均は１．０６ｐｐｍ、標準偏差は０．５８であったが、連続式ではｎ＝１０で、水素溶存濃度の平均は１．４６ｐｐｍ、標準偏差は０．１３と明らかに顕著な向上がみられた。
【０１０１】
さらに、このようにして高濃度含有水を製造して充填・密封した場合の製造プロセス内（膜モジュール内または加圧タンク内）の水素濃度と充填・密封後の水素濃度の低減具合を、通常の加圧タンクを用いたバッチ式での生産および今回の水素ガス溶解モジュール４を用いた連続式で負のフィードバック制御をかけて生産した場合とで比較測定した結果、バッチ式ではｎ＝１０で平均して０．６ｐｐｍ程度の低減であったが、連続式ではｎ＝１０で平均して０．２ｐｐｍ程度の低減と明らかに水素濃度の低減具合が抑制されていた。
【０１０２】
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【０１０３】
１：活性炭素槽
２：ろ過装置
３：脱気装置
４：水素ガス溶解モジュール
４ａ：原料水流通部
４ｂ：水素ガス流通部
４ｃ：ガス透過膜
５：ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置
６：充填装置
７：電気分解装置
７ａ：カソード室
７ｂ：アノード室
７ｃ：イオン交換膜
８：電解装置
８ａ：陰極室
８ｂ：陽極室
２０：製造装置
４１：容器
４２：中空糸膜
４３：原料水入口
４４：ガス溶解水出口
４５：水素ガス入口
４６：水素ガス出口
４７：弁
Ｌ１〜Ｌ１１：配管
１０１ フローセルセンサ
１０３ 圧力制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料用に適した水素含有水の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化還元電位がマイナス値を示す還元水は、老化や病気の原因物質とされる体内の活性酸素を除去でき、花粉症、アトピー、喘息などのアレルギー性疾患、胃腸などの消化器系疾患、並びに高血圧症といった健康障害も改善できることが報告されている。
【０００３】
水素は、還元力が強いため、井戸水や水道水などに水素を含有させることで、還元性を高めることができる。
【０００４】
飲料用水素含有水は、例えば、原料水中に水素ガスを散気して製造できる。しかしながら、水素ガスは大気圧では水にほとんど溶解しなので、従来から、圧力容器内の原料水に、密閉状態で水素ガスを加圧しながら含有させて製造している。
【０００５】
例えば、下記特許文献１には、空気を除去した圧力容器内に水素ガスを充填し、その圧力容器内における水素ガスの圧力を２〜１０気圧に保ったまま、その圧力容器内にミネラルを含む原水をシャワー状に散水して水素ガスと接触させることにより、この原水中にその圧力容器内の水素ガスを溶解せしめた後、これを高気密性容器に充填して密閉し、その状態で加熱殺菌処理を施して水素含有水を製造することが開示されている。
【０００６】
すなわち、この特許文献１には、原水に水素ガスを加圧下に溶解させて高気密性容器に密閉し、その状態で加熱殺菌処理して飲用水素還元水を得る技術が記載されている。また、原水にミネラル（金属）を含むと酸化還元電位をシフトさせることができること、原水を脱塩すること、原水にミネラルを添加することも記載されている。
【０００７】
また、下記特許文献２には、疎水性の中空糸膜からなる気体透過膜で液体室と気体室を区画し、液体室に水を導入して排出し、気体室に水素ガスを導入して排出し、水素溶解水を得る技術が記載されている。
【０００８】
さらに、下記特許文献３には、脱酸素された水に水素ガス（と不活性ガス）を中空糸構造の透過膜で溶解させ、濃縮原料を添加して嗜好飲料を得る技術が記載されている。
【０００９】
そして、下記特許文献４には、電解法で作成したアルカリ還元水に水素ガスを溶解し還元水を得る技術が記載されている。
【００１０】
また、下記特許文献５には、水を電気分解して得られた水素を多孔質膜を通して水に溶解して水素を多く含む飲料水を得る技術が記載されているが、この文献は本願発明とは全く目的を異にする発明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２９６７９４号公報（特許第３６０６４６６号公報）
【特許文献２】特開２０００−５１６０６号公報
【特許文献３】特開２００１−８６９６３号公報
【特許文献４】特開２００４−２３０３７０号公報
【特許文献５】特開２００２−１７２３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
第一に、特許文献１および特許文献４（実施例３および４）の技術の技術では、バッチ式であるので、生産性が悪く、水素含有水を大量に生産するには、製造装置が大型化する問題があった。また、原料水に水素を効率よく溶解させることができず、水素の消費量が嵩むばかりか、ロット毎に水素濃度がばらつき易い問題があった。なぜなら、バッチ式で水素含有水を生産した場合には、その水素含有水を加圧タンクから抜き出してこれを高気密性容器に充填して密閉する際に、溶存水素が抜けやすく、充填雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすかったためである。
【００１３】
このように、バッチ式では、抜出・充填の際に溶存水素が抜けやすく、充填雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすい要因としては、種々の要因があると想定される。しかしながら、そのうちでも大きな一つの要因となっていると想定されるのが、抜出・充填の際にベルヌーイの定理によって流体の圧力が大きく低下することである。すなわち、加圧タンクなどの圧力容器内から溶存水素水を抜き出す際には、通常は加圧タンクのタンク径に比べると遙かに直径の小さなパイプ状の抜出管を通して溶存水素水を抜き出すことになるため、後述するベルヌーイの定理によって、流体としての溶存水素水にかかる圧力が加圧タンク内にくらべて大きく低減することになる。
【００１４】
また、バッチ式では、抜出・充填の際に溶存水素が抜けやすく、充填雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすいもう一つの大きな要因として想定されるのが、加圧タンクなどの圧力容器内から溶存水素水を抜き出す際には、通常は加圧タンクの上部を大気中または工場雰囲気中に解放してやるか、加圧タンクの上部の空隙中に溶存水素水を押し出すための置換ガス（通常は空気）を投入してやる必要があることである。
【００１５】
なぜなら、このようにしないと、抜き出し部分を除いて密閉状態の加圧タンクの上部では、溶存水素水の抜出・充填の際に陰圧が発生し、スムーズな溶存水素水の抜出・充填が困難になる。また、このようにしないと、フィラーの充填口および高気密性容器の開口部の間に必然的に存在する空隙部からパイプ状の抜出管内部への充填雰囲気中の酸素（または空気）の逆流が発生しやすくなる。そのため、結局は、加圧タンクの上部を大気中または工場雰囲気中に解放してやるか、加圧タンクの上部の空隙中に溶存水素水を押し出すための置換ガス（通常は空気）を投入してやることになる。その結果、バッチ式では、抜出・充填の際に加圧タンクの上部から溶存水素中の水素が抜けやすく、大気中または工場雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすいことになってしまう。
【００１６】
その結果、バッチ式では、仮に、原水に水素ガスを加圧下に溶解させた状態では、ある程度高い溶存水素濃度をせっかく実現できたとしても、その後の抜出・充填の際の水素の抜けおよび酸素（空気）の巻き込みによって、結局は高気密性容器の内部に密閉された溶存水素水中の水素濃度は加圧タンク内で実現できた溶存水素濃度に比べて大きく低下してしまう点で、さらなる改善の余地があった。
【００１７】
第二に、特許文献２、特許文献３および特許文献４（実施例１および２）の技術では、連続式で原水に水素ガスを溶解させてはいるが、溶存水素水中の溶存水素濃度を連続プロセス中でフローセルセンサなどを用いてオンラインによって測定することまではしておらず、その代わりにその連続プロセスから流出した脱気試料水の溶存水素濃度（ＤＨ）または酸化還元電位（ＯＲＰ）をオフラインで測定している。しかしながら、このようなオフライン測定では、運転条件（季節、時刻、天候などによる工場内雰囲気の変化）、原料水（季節、時刻、天候などによる水道水・天然水の品質変化）、原料ガス（ガス供給元のロット毎のばらつき）などの条件のばらつきによって、この連続プロセスで得られる溶存水素水のロット毎に水素濃度がばらつき易い点で、さらなる改善の余地があった。
【００１８】
第三に、特許文献１および特許文献４の技術では、高い溶存水素濃度が実現できたとしているが、実際には溶存水素濃度を直接測定はしておらず、ただ単に酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定しているだけである。そして、後述するように、酸化還元電位（ＯＲＰ）は、ｐＨをはじめとする溶存水素水の各種条件によって、同じ溶存水素濃度であっても大きく変化する指標であり、溶存水素水中の溶存水素濃度を評価する指標としては適切ではない。そのため、これらの特許文献１および特許文献４の技術では、高い溶存水素濃度の実証性の点でさらなる改善の余地があった。
【００１９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、バッチ式では実現困難である、大量生産に適し、水素濃度のばらつきが少なく、水素濃度の高い飲料用水素含有水の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明によれば、飲料用水素含有水の製造方法であって、原料水を、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に供給する工程と、水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給して、原料水に水素を溶解させる工程と、水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した水素含有水を容器に充填して密封する工程と、容器に充填して密封された水素含有水を殺菌処理する工程と、水素含有水中の溶存水素濃度をオンラインで測定する工程と、オンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御する工程と、を含む、方法が提供される。
【００２１】
また、この方法では、バッチ式ではなく連続式で水素含有水を生産して充填・密閉するため、バッチ式の場合のように、抜出・充填の際に加圧タンクの上部から溶存水素中の水素が抜けやすく、大気中または工場雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすいというようなことはない。その結果、この方法では、水素ガス溶解モジュールによって原水に水素ガスを溶解させた状態で高い溶存水素濃度を実現できることにくわえて、その後の抜出・充填の際の水素の抜けおよび酸素（空気）の巻き込みも抑制できるため、高気密性容器の内部に密閉された溶存水素水中の水素濃度も水素ガス溶解モジュール内で実現できた溶存水素濃度と同程度に高く維持することができる。
【００２２】
そして、この方法では、溶存水素水中の水素の含有量を、溶存水素濃度（ＤＨ）として測定している。そのため、後述するように、酸化還元電位（ＯＲＰ）として測定した場合によく起こるように、ｐＨをはじめとする溶存水素水の各種条件によって大きく変化することがなく、溶存水素水中の溶存水素濃度を評価する指標として適切な指標によって溶存水素水中の水素の含有量を評価できる。
【００２３】
さらに、この方法では、連続式で原水に水素ガスを溶解させたうえで、さらに溶存水素水中の水素の含有量を、連続プロセス中でフローセルセンサなどを用いてオンラインによって適切な指標である溶存水素濃度（ＤＨ）として測定しており、そのオンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御するといういわゆる負のフィードバック制御を行っている。
【００２４】
このため、運転条件（季節、時刻、天候などによる工場内雰囲気の変化）、原料水（季節、時刻、天候などによる水道水・天然水の品質変化）、原料ガス（ガス供給元のロット毎のばらつき）などの条件のばらつきがあったとしても、それらのばらつきは上記の負のフィードバック制御によって緩和され、この連続プロセスで得られる溶存水素水のロット毎の水素濃度がばらつくことが抑制される。
【００２５】
このように、この方法によれば、効率よく、短時間で原料水に水素を含有させることができるので、安定した品質の飲料用水素含有水を生産性よく製造できる。
【００２６】
また、本発明によれば、飲料用水素含有水の製造装置であって、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールと、原料水を、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールの原料水流通部に供給する原料水供給部と、水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給する水素ガス供給部と、水素ガス溶解モジュールの原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した水素含有水を容器に充填して密封する充填・密封部と、容器に充填して密封された水素含有水を殺菌処理する殺菌処理部と、水素含有水中の溶存水素濃度をオンラインで測定する水素濃度測定部と、オンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御する圧力制御部と、を備える、装置が提供される。
【００２７】
この装置によれば、上記の方法の説明の場合と同様の理由により、効率よく、短時間で原料水に水素を含有させることができるので、安定した品質の飲料用水素含有水を生産性よく製造できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、安定した品質の飲料用水素含有水を生産性よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の飲料用水素含有水の製造方法に用いることができる飲料用水素含有水の製造装置の一実施形態である。
【図２】ガス透過膜として中空糸膜を用いた場合の水素ガス溶解モジュールの一例を示す概略図である。
【図３】本発明の飲料用水素含有水の製造方法に用いることができる飲料用水素含有水の製造装置の他の実施形態である。
【図４】酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存水素濃度（ＤＨ）、水素イオン濃度（ｐＨ）の関係について説明するためのグラフである。
【図５】ベルヌーイの定理について説明するための概念図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３１】
＜実施形態１＞
本発明の飲料用水素含有水の製造方法に用いることができる飲料用水素含有水の製造装置の一実施形態について、図１を用いて説明する。この製造装置２０は、活性炭素槽１と、膜ろ過装置２と、脱気装置３と、水素ガス溶解モジュール４と、ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５と、充填装置６とで主に構成されている。
【００３２】
活性炭素槽１では、槽内に供給された原料水を脱塩素処理する。活性炭素槽１の上流には、外部の原料水源から伸びた配管Ｌ１が接続している。また、活性炭素槽１の下流からは配管Ｌ２が伸びて膜ろ過装置２に接続している。
【００３３】
膜ろ過装置２では、活性炭素槽１で脱塩素処理された原料水（以下、「脱塩素水」と記す）をろ過処理する。膜ろ過装置２に用いるろ過膜としては、ナノフィルター（ＮＦ膜）が好ましく用いられるが、ＲＯ膜を用いることもできる。膜ろ過装置２の下流からは配管Ｌ３が伸びて脱気装置３に接続している。また、この配管Ｌ３は、途中で分岐して電気分解装置７に接続する配管Ｌ４が接続している。
【００３４】
脱気装置３では、膜ろ過装置２にてろ過処理した原料水（以下、「ろ過処理水」と記す）に溶解している、酸素ガス、窒素ガス、炭酸ガスなどを除去する。脱気装置３としては、真空脱気装置やガス透過膜を用いた膜脱気装置等が挙げられる。脱気装置３の下流からは配管Ｌ５が伸びて後述する水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに接続している。
【００３５】
電気分解装置７では、ろ過処理水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを生成する。電気分解装置７の内部は、カソード室７ａ、アノード室７ｂ、イオン交換膜７ｃを有しており、電気分解用水（ろ過処理した原料水）が、配管Ｌ４からカソード室７ａ及びアノード室７ｂに供給される。そして、電気分解装置７のカソード室７ａ（水素ガス発生側）からは、配管Ｌ６が伸びて後述する水素ガス溶解モジュール４の水素ガス流通部４ｂに接続している。また、電気分解装置７のアノード室７ｂ（酸素ガス発生側）からは、配管Ｌ７が伸びて酸素貯留ホルダーなどに接続している。
【００３６】
水素ガス溶解モジュール４は、疎水性材料からなるガス透過膜４ｃによって、原料水流通部４ａと、水素ガス流通部４ｂとに区画されている。そして、原料水流通部４ａには前述した配管Ｌ５が、水素ガス流通部４ｂには前述した配管Ｌ６がそれぞれ接続している。原料水流通部４ａの下流からは、配管Ｌ８が伸びてＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５に接続している。また、水素ガス流通部４ｂの下流からは、配管Ｌ９が伸びて、系外に水素ガス流通部４ｂ内の水素ガスを排出するように構成されている。
【００３７】
水素ガス溶解モジュール４に用いるガス透過膜４ｃの材質としては、疎水性を有するものであれば特に限定はなく、シリコン系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンやポリー４−メチルペンテンー１等のオレフィン系樹脂、ポリフルオロエチレン等のフツ素系樹脂などが挙げられる。水素ガス溶解モジュール４に用いるガス透過膜４ｃの形態としては、中空糸膜などが一例として挙げられる。
【００３８】
また、この製造装置２０には、フローセルセンサ１０１がさらに備えられている。このフローセルセンサ１０１は、連続式で原水に水素ガスを溶解させて得られる溶存水素水中の水素の含有量を、酸化還元電位（ＯＲＰ）ではなく、溶存水素濃度（ＤＨ）として測定している。
【００３９】
また、この製造装置２０には、水素ガスの圧力制御部１０３がさらに備えられている。この圧力制御部１０３は、フローセルセンサ１０１によるオンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュールの水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御するといういわゆる負のフィードバック制御を行っている。
【００４０】
図２には、ガス透過膜４ｃとして中空糸膜を用いた水素ガス溶解モジュールの一例を示す。この水素ガス溶解モジュールは、容器４１の内部に、ガス透過膜からなる中空糸膜４２が配置されている。この中空糸膜４２には、中空糸膜内部に原料水を導入するための原料水入口４３と、中空糸内部の水を外部へ排出するためのガス溶解水出口４４とが形成されており、原料水入口４３には配管Ｌ５が接続しており、ガス溶解水出口４４からは配管Ｌ８が伸びている。
【００４１】
また、容器４１には、容器４１の内部に水素ガスを導入するための水素ガス入口４５と、水素ガスを系外に排出するための水素ガス出口４６が形成されており、水素ガス入口４５には配管Ｌ６が接続しており、水素ガス出口４６からは配管Ｌ９が伸びている。また、配管Ｌ９には、容器４１内部の圧力が所定の圧力となるように弁４７が設けられている。この弁４７は、開閉弁や減圧弁、さらに抵抗などガスを加圧状態に維持できれば何でもよい。弁４７の開閉を制御することによって、容器４１内の圧力を所定値に制御できる。
【００４２】
すなわち、図２では、中空糸膜内部が、本発明の「原料水流通部」であり、容器４１の内部と中空糸膜の外側の空間４８が、本発明の「水素ガス流通部」である。なお、図２は、中空糸膜の内側に原料水を流通させるような構成をしているが、中空糸膜の外側に原料水を流通させ、中空糸膜の内側に水素ガスを流通させるような構成にしてもよい。
【００４３】
ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５では、水素ガス溶解モジュール４にて水素ガスを溶解させた原料水（以下、「ガス溶解水」と記す）にＵＶ照射して雑菌や微生物などを死滅させるとともに、ＵＨＴ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｔｈ Ｔｅｍｐａｒａｔｕｒｅ 超高温）殺菌法による殺菌も行う。ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５の下流からは、配管Ｌ１０が伸びて充填装置６に接続している。
【００４４】
充填装置６では、ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５で殺菌処理したガス溶解水を、密封容器に充填して密封し、殺菌処理する。
【００４５】
次に、本発明の飲料用水素含有水の製造方法について、上記製造装置を用いた場合を例
として説明する。
【００４６】
本発明の飲料用水素含有水の製造方法で用いることができる原料水としては、飲料用に適した水源から得られる水であれば特に限定はなく、例えば水道水、地下水などが挙げられる。
【００４７】
まず、配管Ｌ１から活性炭素槽１に原料水を供給し、槽内に設置された活性炭と原料水
を接触させて、原料水中の塩素等を活性炭に吸着して脱塩素処理する。次に、活性炭素槽１で脱塩素処理した原料水（脱塩素水）を、配管Ｌ２から膜ろ過装置２に供給してろ過処理し、浮遊物などを除去する。
【００４８】
ろ過膜としてナノフィルターを用いる場合、脱塩素水の電気伝導率が、５〜２，０００μｓ／ｃｍとなるように調整してろ過することが好ましく、１００〜１０００μｓ／ｃ ｍとすることがより好ましい。電気伝導率が５μｓ／ｃｍ未満であると、金属イオンなどのミネラル成分がほとんど含有していないので、飲料用としては不適である。また、２，０００μｓ／ｃｍを超えるように処理すると、ろ過処理による有機物除去などが不十分な場合があり、衛生面において問題が生じる。
【００４９】
また、ろ過膜としてＲＯ膜を用いる場合は、ＲＯ膜によるろ過処理によって脱塩素水中の金属イオンまでもがＲＯ膜により除去されてしまうので、飲料用に適したものにするには、ろ過処理を行った後、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどの飲料に適した金属イオンを添加することが好ましく、それによって、ろ過処理水の電気伝導率が５〜２，０００μｓ／ｃｍとなるように調製することがより好ましく、１００〜１０００μｓ／ｃｍとなるように調製することが特に好ましい。もしくは、金属イオンを添加する代わりに、後述する水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａから吐出されたガス溶解水に、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加してもよく、これによって、飲料に適し、更には、嗜好性の高い水素含有水を製造できる。
【００５０】
次に、膜ろ過装置２でろ過処理した脱塩素水（ろ過処理水）を、配管Ｌ３から脱気装置３に供給すると共に、配管Ｌ４から電気分解装置７に供給する。
【００５１】
配管Ｌ３から脱気装置３に供給したろ過処理水（脱気水）は、ここで脱気処理して、ろ過処理水に溶解している酸素ガス、窒素ガス、炭酸ガスなどを除去する。そして、配管Ｌ５から水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに供給する。ろ過処理水の脱気処理は、ろ過処理水に溶存しているガス濃度が１０ｐｐｍ以下（特に好ましくはＤＯ＜２ｐｐｍ）になるまで行うことが好ましい。脱気処理することで、水素ガス溶解モジュール４にて、水素ガスを多量にかつ短時間で溶解させ易くなり、水素ガス濃度が高い飲料用水素含有水を効率よく製造できる。
【００５２】
また、配管Ｌ４から電気分解装置７に供給したろ過処理水は、ここで水素ガスと酸素ガスとに電気分解する。そして、電気分解装置７のカソード室７ａ側に発生した水素ガスを、水素ガス溶解モジュール４の水素ガス流通部４ｂに供給して、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａを流通する原料水に溶解させる。また、電気分解装置７のアノード室７ｂ側に発生した酸素ガスは、配管Ｌ７から引き抜いて酸素ガスホルダーなどに供給す
る。
【００５３】
水素ガス溶解モジュール４では、脱気水を配管Ｌ５から原料水流通部４ａに供給すると共に、水素ガスを配管Ｌ６から水素ガス流通部４ｂに供給して水素ガス流通部４ｂ内を加圧する。水素ガス流通部４ｂ内を水素ガスで加圧することで、分圧差により、水素ガス流通部４ｂ内の水素ガスが、ガス透過膜４ｃを透過して原料水流通部４ａを流通する脱気水中に溶解する。このように、本発明では、脱気水は原料水流通部４ａを通過する際に水素ガスが溶解するので、短時間で、かつ、多量に脱気水に水素ガスを溶解させることができる。
【００５４】
水素ガス流通部４ｂ内の圧力は、大気圧以上であれば特に限定はなく、１〜５ｋｇｆ／ｃｍ３が好ましい。１ｋｇｆ／ｃｍ３未満であると、脱気水に水素ガスを十分溶解させることができないことがある。また、５ｋｇｆ／ｃｍ３を超えると、水素ガス溶解モジュールの各種設備の耐圧性や気密性を高くしなくてはならないので、経済的に不利である。
【００５５】
このとき、水素ガス溶解モジュール４では、脱気水を配管Ｌ５から原料水流通部４ａに供給する際に、脱気水（脱気後の原料水）をあらかじめ冷却した上で水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに供給することが好ましい。例えば、この冷却後の脱気水の温度は、３０℃以下であることが好ましく、２０℃以下であればより好ましく、１０℃以下であれば最も好ましい。もっとも、凍結を抑制するために０℃以上に通常は温度を維持することになる。このように、脱気水をあらかじめ冷却した上で水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに供給することによって、水素ガスが冷却された脱気水中に溶解しやすくなるため、溶存水素濃度を高めることができるからである。
【００５６】
次に、水素ガス溶解モジュール４にて、水素ガスを溶解させた原料水（ガス溶解水）を、ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５でＵＶ照射およびＵＨＴ処理して雑菌や微生物などを死滅させ、その後、限外ろ過膜などでろ過処理する。そして、必要に応じて、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加した後、充填装置６にて、例えばアルミラミネートフィルムなどで作られた袋状容器、金属缶、特に好ましくは吸いロを有するスパウト付きアルミ袋、アルミ缶などの各種容器に充填し、密封した後、殺菌処理することで飲料用水素含有水を製造できる。
【００５７】
また、この実施形態では、充填装置６の直前に備えられているフローセルセンサ１０１が、水素ガス溶解モジュール４にて、水素ガスを溶解させた原料水（ガス溶解水）中の水素の含有量を、酸化還元電位（ＯＲＰ）ではなく、溶存水素濃度（ＤＨ）として測定している。溶存水素計（水素濃度測定器）としては、特に限定するものではないが、例えば、溶存水素計（水素濃度測定器）バイオニクス機器株式会社 ＢＩＨ−５０Ｄなどを好適に用いることができる。
【００５８】
図４は、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存水素濃度（ＤＨ）、水素イオン濃度（ｐＨ）の関係について説明するためのグラフである。このグラフに示すように、一定の溶存水素濃度（ＤＨ）であっても、水素イオン濃度（ｐＨ）が変化すれば、酸化還元電位（ＯＲＰ）も変化する。すなわち、ｐＨが大きく（アルカリ性に）なれば、酸化還元電位（ＯＲＰ）は還元側にシフトし、ｐＨが小さく（酸性に）なれば、酸化還元電位は酸化側にシフトする。ここで、本実施形態における飲料用水素含有水を、ヒトをはじめとする哺乳動物に摂取させた場合に、生体内における活性酸素消去能として重要なのは、ｐＨではなく、酸化還元電位（ＯＲＰ）および／または溶存水素濃度（ＤＨ）であるという点である。
【００５９】
また、この製造装置２０には、水素ガスの圧力制御部１０３がさらに備えられている。この圧力制御部１０３は、フローセルセンサ１０１によるオンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュールの水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御するといういわゆる負のフィードバック制御を行っている。
【００６０】
一方、上記のように、溶存水素濃度（ＤＨ）を溶存水素計（水素濃度測定器）バイオニクス機器株式会社 ＢＩＨ−５０Ｄなどによって、連続プロセス中で直接測定すれば、連続プロセスで製造している水素含有水中に含まれる水素の含有量を、一般的なＯＲＰ（酸化還元電位）計によってオフラインで測定する場合よりも、はるかに高精度で評価できる。そのため、本実施形態によれば、ＤＮＡの酸化損傷防止効果があるとされている水素の含有量を従来よりもはるかに高精度に評価できるのである。
【００６１】
ここで、水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間に水素含有水にかかる圧力は、常に一定以上の圧力（陽圧）が維持されるように配管設計を行うことが好ましい。すなわち、配管の途中で多くの屈曲部、開放部を設けたり、配管径を途中で大きく変えたりしないことが好ましい。このように配管の途中で多くの屈曲部、開放部を設けたり、配管径を途中で大きく変えたりすると、それらの部位で流体にかかる圧力の変化が生じ、常に一定以上の圧力（陽圧）が維持されずに、配管を流れる途中または充填・密閉の際に水素含有水が泡だって、水素含有水中の水素ガスが抜けやすくなるためである。
【００６２】
ここで、水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間に水素含有水にかかる圧力が解放される時間は、好ましくは合計５分以内、より好ましくは合計１分以内、最も好ましくは合計３０秒以内であるように流量を制御することが好ましい。すなわち、仮に、水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間に水素含有水が滞留する開放タンクを設ける場合には、その開放タンク中における水素含有水の滞留時間は好ましくは合計５分以内、より好ましくは合計１分以内、最も好ましくは合計３０秒以内であるように配管設計を行うことが好ましい。このようにすれば、水素含有水にかかる圧力が解放される時間を短くできるため、水素含有水中の水素ガスが工場雰囲気または大気中に抜けることを抑制でき、容器に充填・密閉される水素含有水中の溶存水素濃度を高く維持することができる。なお、そもそも水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間に水素含有水にかかる圧力が解放される時間が発生しないように、開放タンクを用いずに密閉タンクを用いるようにしてもよい。
【００６３】
また、望まれる溶存水素濃度を維持しつつ水素含有水を送水するためには、水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間に水素含有水に発生するレイノルズ数Ｒｅ＜４０００となるように、配管径や流速を調整することが望ましい。なお、このレイノルズ数は、Ｒｅ＜２０００であればさらに好ましく、Ｒｅ＜１５００であれば最も好ましい。なぜなら、レイノルズ数が大きくなることは、各流体要素が別個に運動し、流れ場が乱流に近づくことを意味する。このためレイノルズ数は乱流と層流を区別する指標としても用いられ、層流が乱流に遷移するときのレイノルズ数を臨界レイノルズ数といい、例として、円管内の流れでは臨界レイノルズ数Ｒｅ２，０００〜４０００とされているためである。すなわち、レイノルズ数Ｒｅ＜２，０００の場合には流体は層流となり、レイノルズ数Ｒｅが２，０００〜４，０００の場合には流体は層流から乱流への過渡的状態になり、レイノルズ数Ｒｅ＞４０００の場合には流体は乱流状態となる。すなわち、水素溶解膜モジュール４の後段から容器に充填するまでの間でレイノルズ数Ｒｅがこのような条件を満たすようにして水素含有水を送水すれば、乱流の発生を抑制しつつ層流または層流から乱流への過渡的状態として送水することができるため、水素含有水からの水素ガスの抜けを抑制することができる。
【００６４】
充填・密閉後の殺菌処理条件は、６５〜９５℃で、１０〜３０分とすることが好ましい。この条件であれば、充填・密閉後の殺菌処理による水素ガスの放散を低減でき、より水素濃度の高い飲料用水素含有水が得られる。
【００６５】
本発明の飲料用水素含有水の製造方法によれば、原料水に短時間で水素ガスを溶解させることができ、また、連続して製造することができるので生産性に優れる。また、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加することで、ジュース、コーヒー飲料、ココア飲料、茶飲料、乳酸飲料などの嗜好飲料にできる。
【００６６】
なお、この実施形態では、水素ガス溶解モジュール４に供給した水素ガスは、原料水を電気分解して発生した水素ガスを用いたが、電気分解装置７の代わりに水素ガスボンベなどを配置して、水素ガスボンベから水素ガス溶解モジュール４に水素ガスを供給するようにしてもよい。
【００６７】
そして、その場合、電気分解装置７または水素ガスボンベから水素ガス溶解モジュール４に供給した水素ガスの圧力は、フローセルセンサ１０１によるオンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュール４の水素ガス流通部４ｂにおける水素ガスの溶解圧力を制御するように設計されている。このような制御は特に困難ではなく、例えば制御プログラムを組み込んだコンピュータによって制御してもよく、あるいは制御システムの中でリレー機構のシークエンスを組んで制御しても良い。いずれにしても、この分野の研究者・技術者であれば、適宜公知の技術を用いて、このような負のフィードバック制御を行うための制御機構を構築することができる。例えば、このような負のフィードバック制御の方法としては、特に限定するわけではないが、例えば弁４７の開閉によって行ってもよいし、水を電気分解して水素を発生させる際の電解強度のコントロールなどによって行ってもよいし、水素含有水を脱気水などの他の水溶液で希釈混合して行っても良い。
【００６８】
＜実施形態２＞
飲料用水素含有水の製造装置の他の実施形態について、図３を用いて説明する。この製造装置は、上記実施形態の製造装置と基本的な構成は同一であるが、脱気装置３と水素ガス溶解モジュール４との間に、脱気水を電解処理して電解酸性水と電解アルカリ性水とを生成させる電解装置８が配置されて点で相違する。電解装置８としては、例えば、陰極と陽極との間にイオン透過性の隔膜を有する隔膜型電解装置などが挙げられる。
【００６９】
そして、電解装置８の陰極室８ａ（電解アルカリ性水生成側）は、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに接続している。また、電解装置８の陽極室８ｂ（電解酸性水生成側）には、ドラフト配管Ｌ１１が接続している。
【００７０】
次に、この製造装置を用いた本発明の飲料用水素含有水の製造方法の他の実施形態につ
いて説明する。なお、上記実施形態と同一箇所は、その説明は省略する。
【００７１】
この実施形態では、脱気装置３で脱気処理した原料水（脱気水）を電解装置８の陰極室８ａと陽極室８ｂとに分けて供給し、ここで電解処理して陽極室８ｂ側から電解酸性水、陰極室８ａ側から電解アルカリ性水を生成する。この場合、陰極室８ａに供給する水量を、陽極室８ｂに供給する水量よりも多くすることにより、電解酸性水よりも電解アルカリ性水の生成量を高めることができる。また、得られる電解アルカリ性水のｐＨは、電解装置８での電解条件を変更することで適宜調整できる。ただし、飲料水としてのｐＨは、およそ６．５〜８．５の範囲であることが必要であるので、得られる電解アルカリ性水のｐＨが高すぎる場合は、原料水や電解酸性水などと混合して、ｐＨを６．５〜８．５に調整することが好ましい。また、電解装置８に供給される原料水の電気伝導率が低すぎると、電解処理時の印加電圧や印加電流が大きくなるので、ナトリウムイオンやカリウムイオンなどを添加して電気伝導率を５〜２，０００μｓ／ｃｍに調製することが好ましく、１００〜１０００μｓ／ｃｍとなるように調製することがより好ましい。
【００７２】
そして、電解装置８で生成した電解アルカリ性水は、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａに供給し、水素ガスを配管Ｌ６から水素ガス流通部４ｂに供給して水素ガス通部４ｂ内を加圧して水素ガスを溶解させる。なお、電解装置８で生成した電解酸性水は、そのまま排水してもよく、洗浄水などとして使用してもよく、電気分解装置７に供給して水素発生源として利用してもよい。
【００７３】
そして、水素ガス溶解モジュール４にて、水素ガスを溶解させた原料水（ガス溶解水）を、ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置５でＵＶ照射およびＵＨＴ処理して雑菌や微生物などを死滅させ、その後、限外ろ過膜などでろ過処理する。そして、必要に応じて、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加した後、充填装置６にて、スパウト付きアルミ袋やアルミ缶などの各種容器に充填し、密封した後、殺菌処理することで飲料用水素含有水を製造できる。
【００７４】
この実施形態によれば、電解装置８にて原料水を電解処理し、ここで生成した電解アルカリ性水に水素ガスを含有させるようにしたので、薬剤などを使用しなくとも、水素含有水の酸化還元電位をより低下でき、より還元性の高い飲料用水素含有水を製造できる。
【００７５】
なお、いずれの実施形態においても、充填装置６にて、スパウト付きアルミ袋やアルミ缶などの各種容器に充填し、密封する際には、可能な限り充填の際に生じる空隙を小さくして水素含有水が酸素（空気）を巻き込みにくい形で充填することが好ましい。また、充填後に密封する場合にも、容器の開口部には液体窒素をドロップするなどして酸素（空気）をできるだけ除去してから密閉することが好ましい。
【００７６】
そして、スパウト付きアルミ袋への充填を行う場合には、そのスパウト付きアルミ袋を構成する複合膜中のアルミ膜の厚みは、酸素透過性を低減するためには、６μｍ以上であることが好ましく、９μｍ以上であることがより好ましく、特に好ましくは１５μｍ以上である。なお、製造コストの面からは、このアルミ膜の厚みは、５０μｍ以下であることが通常である。
【００７７】
＜作用効果の説明＞
以下、上記の実施形態１および実施形態２の飲料用水素含有水の製造方法における作用効果について説明する。この飲料用水素含有水の製造方法によれば、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部に原料水を供給すると共に、水素ガス溶解モジュール４の水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給するので、水素ガス流通部に供給された水素ガスは、分圧差により、ガス透過膜を通過して原料水流通部４ａを流通する原料水中に溶解し、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａから吐出された原料水には、水素ガスが多量に溶解している。
【００７８】
しかも、この方法では、バッチ式ではなく連続式で水素含有水を生産して充填・密閉するため、水素ガス溶解モジュール４から溶存水素水を抜き出す際に、水素ガスを原料水中に溶解させる際に用いる水素ガス溶解モジュール４の径に比べて同程度の直径のパイプ状の抜出管を通して溶存水素水を抜き出すことになるため、後述するベルヌーイの定理によって、流体としての溶存水素水にかかる圧力が内にくらべて大きく低減することがない。
【００７９】
ここで、図５は、ベルヌーイの定理（またはベンチュリー効果）を説明するための概念図である。この図に示すように、ベンチュリー機構とは、流体の流れを絞ることによって、流速を増加させて、低速部にくらべて低い圧力を発生させる機構である。このような機構では、流量が一定のとき流れの断面積を狭くすると流速は増加する。流体が非圧縮性であるとき、ベルヌーイの定理から流速が高くなると圧力は低くなる。液体を扱う場合として、ガソリンを吸入するエンジンのキャブレター、霧吹き、エアブラシ等につかわれている機構である。
【００８０】
すなわち、本実施形態にベルヌーイの定理（またはベンチュリー効果）をあてはめて考えれば、水素ガスを原料水中に溶解させる際に用いる水素ガス溶解モジュール４の径に比べて同程度の直径のパイプ状の抜出管を通して溶存水素水を抜き出すことになるため、流速が途中で急激に高くなることはなく、圧力は極端に低くなることがない。そのため、流体としての溶存水素水にかかる圧力が内にくらべて大きく低減することがないのである。
【００８１】
そのため、パイプ状の抜出管から高気密性容器に溶存水素水を充填して密閉するために、一般的な構造のフィラーを用いる場合に、そのフィラーの充填口および高気密性容器の開口部の間に必然的に存在する空隙部においても、溶存水素水中の水素ガスの泡立ちが抑制される。したがって、そのフィラーの充填口および高気密性容器の開口部の間に必然的に存在する空隙部においても、溶存水素水中の水素が充填雰囲気中に抜けにくく、さらに充填雰囲気中の酸素（空気）も溶存水素水中に巻き込まれにくい。
【００８２】
また、この方法では、バッチ式ではなく連続式で水素含有水を生産して充填・密閉するため、バッチ式の場合のように、抜出・充填の際に加圧タンクの上部から溶存水素中の水素が抜けやすく、大気中または工場雰囲気中の酸素（または空気）が混入しやすいというようなことはない。その結果、この方法では、水素ガス溶解モジュールによって原水に水素ガスを溶解させた状態で高い溶存水素濃度を実現できることにくわえて、その後の抜出・充填の際の水素の抜けおよび酸素（空気）の巻き込みも抑制できるため、高気密性容器の内部に密閉された溶存水素水中の水素濃度も水素ガス溶解モジュール４内で実現できた溶存水素濃度と同程度に高く維持することができる。
【００８３】
そして、この方法では、溶存水素水中の水素の含有量を、溶存水素濃度（ＤＨ）として測定している。そのため、後述するように、酸化還元電位（ＯＲＰ）として測定した場合によく起こるように、ｐＨをはじめとする溶存水素水の各種条件によって大きく変化することがなく、溶存水素水中の溶存水素濃度を評価する指標として適切な指標によって溶存水素水中の水素の含有量を評価できる。
【００８４】
さらに、この方法では、連続式で原水に水素ガスを溶解させたうえで、さらに溶存水素水中の水素の含有量を、連続プロセス中でフローセルセンサ１０１などを用いてオンラインによって適切な指標である溶存水素濃度（ＤＨ）として測定しており、そのオンラインでの測定結果に基づいて、水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、水素ガス溶解モジュール４の水素ガス流通部４ｂにおける水素ガスの溶解圧力を制御するといういわゆる負のフィードバック制御を行っている。このとき、このような負のフィードバック制御の方法としては、特に限定するわけではないが、例えば弁４７の開閉によって行ってもよいし、水を電気分解して水素を発生させる際の電解強度のコントロールなどによって行ってもよいし、水素含有水を脱気水などの他の水溶液で希釈混合して行っても良い。
【００８５】
このため、運転条件（季節、時刻、天候などによる工場内雰囲気の変化）、原料水（季節、時刻、天候などによる水道水・天然水の品質変化）、原料ガス（ガス供給元のロット毎のばらつき）などの条件のばらつきがあったとしても、それらのばらつきは上記の負のフィードバック制御によって緩和され、この連続プロセスで得られる溶存水素水のロット毎の水素濃度がばらつくことが抑制される。
【００８６】
このように、この方法によれば、効率よく、短時間で原料水に水素を含有させることができるので、安定した品質の飲料用水素含有水を生産性よく製造できる。
【００８７】
また、本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水を、水素ガス溶解モジュールに供給する前に、ナノフィルターに通水して電気伝導率を５〜２，０００μＳ／Ｃｍに調整することが好ましい。原料水をナノフィルターに通水させることで、ナトリウムイオンやカリウムイオンなどのミネラル成分以外をナノフィルターで捕捉できるので、飲用に適し、より還元力の高い飲料用水素含有水を製造できる。
【００８８】
また、本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水を、水素ガス溶解モジュール４に供給する前に、ＲＯ膜に通水させ、次いで、金属イオンを添加して電気伝導率を５〜２，０００μｓ／ｃｍに調整することが好ましい。 ＲＯ膜によるろ過処理では、原料水中の不純物を効果的に除去できるものの、金属イオンまでもがＲＯ膜により除去されてしまうので、原料水をＲＯ膜に通水させた後、金属イオンを添加して電気伝導率を５〜２，０００μｓ／ｃｍに調整することで、飲用に適し、より還元力の高い飲料用水素含有水を製造できる。
【００８９】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水として、ナノフィルター又はＲＯ膜に通水させたものを用い、水素ガス溶解モジュール４の原料水流通部４ａから吐出される水素ガスが溶解した原料水に、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加することが好ましい。この態様によれば、還元力の高い嗜好飲料を製造できる。
【００９０】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水を、水素ガス溶解モジュールに供給する前に、脱気処理することが好ましい。原料水を脱気処理することで、水素ガスを原料水に溶解させやすくなり、水素濃度の高い飲料用水素含有水を効率よく、かつ、短時間で製造できる。
【００９１】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水を、水素ガス溶解モジュール４に供給する前に、電解処理して電解酸性水と電解アルカリ性水とを生成させ、得られた電解アルカリ性水を前記水素ガス溶解モジュールの原料水流通部４ａに供給することが好ましい。ｐＨと酸化還元電位とは相関関係があり、ｐＨを上昇させることで、酸化還元電位は低下する。よって、この態様によれば、薬剤などを使用しなくても水素含有水のｐＨを上昇できるので、より還元性の高い飲料用水素含有水を効率よく製造できる。
【００９２】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、電解処理は、原料水を脱気処理後に行うことが好ましい。この態様によれば、還元性の高い飲料用水素含有水を効率よく製造できる。
【００９３】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、原料水の一部を電気分解して得られた水素ガスを水素ガス溶解モジュールの水素ガス流通部に加圧供給して水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に供給された前記原料水に水素ガスを溶解させるか、あるいは、水を電気分解し、得られた水素ガスを前記水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧供給して、水素ガス溶解モジュールの原料水流通部に供給された原料水に水素ガスを溶解させることが好ましい。この態様によれば、水素ガスボンベなどの用意・交換、水素ガスの残量管理といった手間を省くことができる。
【００９４】
本実施形態の飲料用水素含有水の製造方法は、飲料用水素含有水が嗜好飲料であることが好ましい。嗜好飲料とすれば、消費者の飲用を促すことが容易である上に、販売単価が上昇して経済的価値も高まるからである。
【００９５】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【実施例】
【００９６】
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９７】
＜実施例１＞
図１に示す製造装置を用い、図２に示す水素ガス溶解モジュールを用いて飲料用水素含有水を製造した。
【００９８】
水道水を、活性炭素槽１に流量１０１／ｍｉｎで供給して脱塩素処理した。次に、脱塩素処理した水道水を、ＮＦフィルターまたはＭＦフィルターを備えるろ過装置２に、流量１０１／ｍｉｎで供給してろ過処理した。この時、ろ過装置２から吐出されたろ過水の電気伝導率は１１０μｓ／ｃｍであった。次に、ろ過水（ろ過処理した水道水）を、脱気装置３にて脱気処理して脱気水とし、脱気水中に溶存しているガス濃度を１ｐｐｍ以下にした。その後、この脱気水をあらかじめ冷却した上で、図２に示す水素ガス溶解モジュールの原料水入口４３から中空糸内部にこの脱気水を供給すると共に、水素ガスを水素ガス入口４５から容器４１内に供給し、容器内の圧力を水素ガスで１．０ｋｇｆ／ｃｍ３に加圧した。この時、フローセルセンサ１０１によって測定される、水素ガス溶解モジュール４から吐出された水道水の水素濃度は２．０〜２．５ｐｐｍであった。すなわち、この水素濃度が２．０ｐｐｍ未満となれば、弁４７を緩めて水素ガス溶解モジュール４への水素ガスの供給圧力を増加させ、この水素濃度が２．５ｐｐｍを超えれば、弁４７を絞って水素ガス溶解モジュール４への水素ガスの供給圧力を減少させた。そして、ＵＶ殺菌を行い、スパウト付きアルミ袋に充填し、密封した後、８５°Ｃ、３０分加熱殺菌して飲料用水素含有水を製造した。
【００９９】
製造直後のスパウト付加アルミ袋内に充填された飲料用水素含有水の水素濃度は、およそ１．０〜１．６ｐｐｍ（ｐＨ＝６．８〜７．５、ＯＲＰ＝−６００〜−６５０ｍＶ）であり、製品毎に水素濃度にばらつきがなく、水素が高濃度含有水を生産性よく製造できた。
【０１００】
このようにして高濃度含有水を製造して充填・密封した場合のロット毎の水素濃度のばらつき具合を、通常の加圧タンクを用いたバッチ式での生産および今回の膜モジュールを用いた連続式で負のフィードバック制御をかけて生産した場合とで比較測定した結果、バッチ式ではｎ＝１０で、水素溶存濃度の平均は１．０６ｐｐｍ、標準偏差は０．５８であったが、連続式ではｎ＝１０で、水素溶存濃度の平均は１．４６ｐｐｍ、標準偏差は０．１３と明らかに顕著な向上がみられた。
【０１０１】
さらに、このようにして高濃度含有水を製造して充填・密封した場合の製造プロセス内（膜モジュール内または加圧タンク内）の水素濃度と充填・密封後の水素濃度の低減具合を、通常の加圧タンクを用いたバッチ式での生産および今回の水素ガス溶解モジュール４を用いた連続式で負のフィードバック制御をかけて生産した場合とで比較測定した結果、バッチ式ではｎ＝１０で平均して０．６ｐｐｍ程度の低減であったが、連続式ではｎ＝１０で平均して０．２ｐｐｍ程度の低減と明らかに水素濃度の低減具合が抑制されていた。
【０１０２】
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【０１０３】
１：活性炭素槽
２：ろ過装置
３：脱気装置
４：水素ガス溶解モジュール
４ａ：原料水流通部
４ｂ：水素ガス流通部
４ｃ：ガス透過膜
５：ＵＶ・ＵＨＴ殺菌装置
６：充填装置
７：電気分解装置
７ａ：カソード室
７ｂ：アノード室
７ｃ：イオン交換膜
８：電解装置
８ａ：陰極室
８ｂ：陽極室
２０：製造装置
４１：容器
４２：中空糸膜
４３：原料水入口
４４：ガス溶解水出口
４５：水素ガス入口
４６：水素ガス出口
４７：弁
Ｌ１〜Ｌ１１：配管
１０１ フローセルセンサ
１０３ 圧力制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料用水素含有水の製造方法であって、
原料水を、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に供給する工程と、
前記水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給して、前記原料水に水素を溶解させる工程と、
前記水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した水素含有水を容器に充填して密封する工程と、
前記容器に充填して密封された水素含有水を殺菌処理する工程と、
前記水素含有水中の溶存水素濃度をオンラインで測定する工程と、
前記オンラインでの測定結果に基づいて、前記水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、前記水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御する工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素含有水中の溶存水素濃度を測定する工程が、前記水素含有水中の溶存水素濃度を、前記水素ガス溶解モジュール通過後充填前にオンラインで測定する工程を含む、方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記溶存水素濃度を測定する工程が、前記水素含有水の前記溶存水素濃度を前記容器に充填する直前に測定する工程を含む、方法。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水に陽圧がかかるように圧力を維持する工程をさらに含む、方法。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水にかかる圧力が解放される時間が合計５分以内であるように流量を制御する工程をさらに含む、方法。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水に発生するレイノルズ数Ｒｅ＜４０００となるように流量を制御する工程をさらに含む、方法。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
水を電気分解することによって、前記水素ガス流通部に供給される水素ガスを発生させる工程をさらに含む、方法。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素含有水を容器に充填して密封する工程が、６μｍ以上の膜厚を有するアルミ膜を有する複合膜を備える容器に前記水素含有水を充填して密封する工程を含む、方法。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に金属イオンを含有する前記原料水を供給する工程を含む、方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記原料水を、前記水素ガス溶解モジュールに供給する前に、ナノフイルターに通水して電気伝導率を５〜２，０００μｓ／ｃｍに調整する工程を含む、方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記原料水を、前記水素ガス溶解モジュールに供給する前に、ＲＯ膜に通水させ、次いで、金属イオンを添加して電気伝導率を５〜２，０００μｓ／ｃｍに調整する工程を含む、方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した水素含有水に、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加する工程をさらに含む、方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記原料水を、前記水素ガス溶解モジュールに供給する前に、冷却する工程を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記原料水を、前記水素ガス溶解モジュールに供給する前に、脱気処理する工程を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記脱気処理する工程が、前記原料水をＤＯ＜２ｐｐｍとなるように脱気処理する工程を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記原料水を、前記水素ガス溶解モジュールに供給する前に、電解処理して電解酸性水と電解アルカリ性水とを生成させ、得られた電解アルカリ性水を前記水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に供給する工程を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記電解処理する工程が、前記原料水を脱気処理後に前記電解処理を行う工程を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１７いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記飲料用水素含有水が嗜好飲料である、方法。
【請求項１９】
飲料用水素含有水の製造装置であって、
疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールと、
原料水を、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に供給する原料水供給部と、
前記水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給する水素ガス供給部と、
前記水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した水素含有水を容器に充填して密封する充填・密封部と、
前記容器に充填して密封された水素含有水を殺菌処理する殺菌処理部と、
前記水素含有水中の溶存水素濃度をオンラインで測定する水素濃度測定部と、
前記オンラインでの測定結果に基づいて、前記水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、前記水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御する圧力制御部と、
を備える、装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素濃度測定部が、前記水素含有水中の溶存水素濃度を前記水素ガス溶解モジュール通過後充填前に測定できる位置に設けられている、装置。
【請求項２１】
請求項１９または２０記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素濃度測定部が、前記溶存水素水の溶存水素濃度を前記容器に充填する直前に測定できる位置に設けられている、装置。
【請求項２２】
請求項１９乃至２１いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水に陽圧がかかるように圧力を維持するように設計された配管をさらに備える、装置。
【請求項２３】
請求項１９乃至２２いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水にかかる圧力が解放される滞留時間が合計５分以内となるように設計された開放タンクをさらに備える、装置。
【請求項２４】
請求項１９乃至２２いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水に陽圧がかかるように圧力を維持するように設計された密閉タンクをさらに備える、装置。
【請求項２５】
請求項１９乃至２４いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水に発生するレイノルズ数Ｒｅ＜４０００となるように設計された配管をさらに備える、装置。
【請求項２６】
請求項１９乃至２５いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に狭窄部を有さないように設計された配管をさらに備える、装置。
【請求項２７】
請求項１９乃至２６いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
水を電気分解することによって、前記水素ガス流通部に供給される水素ガスを発生させる電気分解部をさらに含む、装置。
【請求項２８】
請求項１９乃至２７いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記充填・密封部が、６μｍ以上の膜厚を有するアルミ膜を有する複合膜を備える容器に前記水素含有水を充填して密封するように構成されている、装置。
【請求項１】
飲料用水素含有水の製造方法であって、
原料水を、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に供給する工程と、
前記水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給して、前記原料水に水素を溶解させる工程と、
前記水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した水素含有水を容器に充填して密封する工程と、
前記容器に充填して密封された水素含有水を殺菌処理する工程と、
前記水素含有水中の溶存水素濃度をオンラインで測定する工程と、
前記オンラインでの測定結果に基づいて、前記水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、前記水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御する工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素含有水中の溶存水素濃度を測定する工程が、前記水素含有水中の溶存水素濃度を、前記水素ガス溶解モジュール通過後充填前にオンラインで測定する工程を含む、方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記溶存水素濃度を測定する工程が、前記水素含有水の前記溶存水素濃度を前記容器に充填する直前に測定する工程を含む、方法。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水に陽圧がかかるように圧力を維持する工程をさらに含む、方法。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水にかかる圧力が解放される時間が合計５分以内であるように流量を制御する工程をさらに含む、方法。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水に発生するレイノルズ数Ｒｅ＜４０００となるように流量を制御する工程をさらに含む、方法。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
水を電気分解することによって、前記水素ガス流通部に供給される水素ガスを発生させる工程をさらに含む、方法。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素含有水を容器に充填して密封する工程が、６μｍ以上の膜厚を有するアルミ膜を有する複合膜を備える容器に前記水素含有水を充填して密封する工程を含む、方法。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に金属イオンを含有する前記原料水を供給する工程を含む、方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記原料水を、前記水素ガス溶解モジュールに供給する前に、ナノフイルターに通水して電気伝導率を５〜２，０００μｓ／ｃｍに調整する工程を含む、方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記原料水を、前記水素ガス溶解モジュールに供給する前に、ＲＯ膜に通水させ、次いで、金属イオンを添加して電気伝導率を５〜２，０００μｓ／ｃｍに調整する工程を含む、方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した水素含有水に、果汁、野菜抽出物、カカオ抽出物、コーヒー抽出物、茶抽出物、生薬抽出物、蜂蜜、甘味料及び乳酸菌から選ばれる１種以上を添加する工程をさらに含む、方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記原料水を、前記水素ガス溶解モジュールに供給する前に、冷却する工程を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記原料水を、前記水素ガス溶解モジュールに供給する前に、脱気処理する工程を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記脱気処理する工程が、前記原料水をＤＯ＜２ｐｐｍとなるように脱気処理する工程を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記原料水を供給する工程が、前記原料水を、前記水素ガス溶解モジュールに供給する前に、電解処理して電解酸性水と電解アルカリ性水とを生成させ、得られた電解アルカリ性水を前記水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に供給する工程を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記電解処理する工程が、前記原料水を脱気処理後に前記電解処理を行う工程を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１７いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造方法であって、
前記飲料用水素含有水が嗜好飲料である、方法。
【請求項１９】
飲料用水素含有水の製造装置であって、
疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールと、
原料水を、疎水性材料からなるガス透過膜により原料水流通部と水素ガス流通部とに区画された水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部に供給する原料水供給部と、
前記水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部に加圧した水素ガスを供給する水素ガス供給部と、
前記水素ガス溶解モジュールの前記原料水流通部から吐出される水素ガスが溶解した水素含有水を容器に充填して密封する充填・密封部と、
前記容器に充填して密封された水素含有水を殺菌処理する殺菌処理部と、
前記水素含有水中の溶存水素濃度をオンラインで測定する水素濃度測定部と、
前記オンラインでの測定結果に基づいて、前記水素含有水中の溶存水素濃度が所定の範囲内に収まるように、前記水素ガス溶解モジュールの前記水素ガス流通部における水素ガスの溶解圧力を制御する圧力制御部と、
を備える、装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素濃度測定部が、前記水素含有水中の溶存水素濃度を前記水素ガス溶解モジュール通過後充填前に測定できる位置に設けられている、装置。
【請求項２１】
請求項１９または２０記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素濃度測定部が、前記溶存水素水の溶存水素濃度を前記容器に充填する直前に測定できる位置に設けられている、装置。
【請求項２２】
請求項１９乃至２１いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水に陽圧がかかるように圧力を維持するように設計された配管をさらに備える、装置。
【請求項２３】
請求項１９乃至２２いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水にかかる圧力が解放される滞留時間が合計５分以内となるように設計された開放タンクをさらに備える、装置。
【請求項２４】
請求項１９乃至２２いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水に陽圧がかかるように圧力を維持するように設計された密閉タンクをさらに備える、装置。
【請求項２５】
請求項１９乃至２４いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に前記水素含有水に発生するレイノルズ数Ｒｅ＜４０００となるように設計された配管をさらに備える、装置。
【請求項２６】
請求項１９乃至２５いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記水素溶解膜モジュールの後段から前記容器に充填するまでの間に狭窄部を有さないように設計された配管をさらに備える、装置。
【請求項２７】
請求項１９乃至２６いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
水を電気分解することによって、前記水素ガス流通部に供給される水素ガスを発生させる電気分解部をさらに含む、装置。
【請求項２８】
請求項１９乃至２７いずれかに記載の飲料用水素含有水の製造装置であって、
前記充填・密封部が、６μｍ以上の膜厚を有するアルミ膜を有する複合膜を備える容器に前記水素含有水を充填して密封するように構成されている、装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２７４１８１（Ｐ２０１０−２７４１８１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２８３４３（Ｐ２００９−１２８３４３）
【出願日】平成２１年５月２７日（２００９．５．２７）
【特許番号】特許第４５７３９０４号（Ｐ４５７３９０４）
【特許公報発行日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（５０７３８６７８２）株式会社バイオリサーチ (2)
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２７日（２００９．５．２７）
【特許番号】特許第４５７３９０４号（Ｐ４５７３９０４）
【特許公報発行日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（５０７３８６７８２）株式会社バイオリサーチ (2)
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
【Ｆターム（参考）】
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