JP2018177284A

JP2018177284A - 水素発生ユニット

Info

Publication number: JP2018177284A
Application number: JP2017077849A
Authority: JP
Inventors: 和久福岡; Kazuhisa Fukuoka
Original assignee: Ecomo International Co Ltd
Current assignee: Ecomo International Co Ltd
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2018-11-15

Abstract

【課題】水素発生剤と反応水との水素反応温度と反応空間を最適な条件に設定することができ均一な水素濃度の発生に制御できる水素発生ユニットを提供する。【解決手段】金属イオンが吸着可能な水素発生剤収納の不織布袋を一端開放の筒状カプセルに収容してそのままペットボトル中にカプセルごと投入してペットボトル内の水を反応水として袋内で反応させる構成とすることにより、水素発生剤と反応水との水素反応温度と反応空間を最適な条件に設定することができ均一な水素濃度の発生に制御できるようにして、水素発生ユニットの構成を「金属イオンブロック可能な水素発生剤の収納袋」と「袋収容の筒型カプセル」という簡便な組み合わせ構造とした。【選択図】図２

Description

本発明は、液体中に水素を含有させて水素含有液を生成する水素発生ユニットに関する。

我々が日常的に摂取する水は、健康の基礎作りとして極めて重要な役割を果たしており、人々の間で健康志向が高まる中、飲料水への注目が更に高まっている。

従来より、このようなニーズに合致するような飲料水は種々提案されており、例えば、飲料水中に酸素を多量に溶存させた酸素水や、水素を溶存させた水素水が知られている。

特に、分子状水素を含有させた水素水は、生体内酸化ストレスの低下や、血中ＬＤＬの増加抑制など、健康に寄与する報告が種々なされている。

このような水素水は、水中に水素を溶存させることで生成されるのであるが、水素の入手や純粋な水素を水中に溶解させることは一般には困難である。

また、水中に溶存させた水素は、水素透過性の極めて低い容器を用いない限り時間と共に徐々に抜けてしまうため、水素水の調製後できるだけ速やかに飲用に供するのが望ましい。

そこで、一般家庭などにおいても手軽に水素水を調製できるよう、数ｃｍ程度の不織素材の子袋に水素発生剤を封入しこれを水中に投入浸漬して水と反応させ水素を生成して水に溶融させ水素水を生成する水素添加具が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このような水素添加具によれば、水を収容したペットボトル等の容器内に投入して密閉することで、水中に水素を含有させて水素水を生成できる。

ところが、特許文献１に係る従来の水素添加具は、水素発生剤を防湿包装袋から取出し、この水素発生剤を別途密閉容器に挿入し、さらに水素発生剤と反応させるための水を所定量添加して閉蓋するという作業が必要となる。

このような煩雑な作業は、特に高齢者など手先の細かな作業が不得手な者にとっては困難であり、より手軽に水素水を生成できる手段が望まれていた。そこで、本願発明者は特許文献２や特許文献３に係る水素発生ユニットを発明し特許出願した。

これは、水接触より反応する水素発生剤と、反応するための水と、反応水を水素発生剤と接触しないように非流出状態に保持する非流出状態保持手段とを所定の収容体、例えばペットボトルに投入可能なサイズのカプセルに収容した構造としている。特に、非流出状態保持手段としては、反応水収容の子袋をカプセル外から指で押圧して子袋を破り反応水を漏出させるように反応水を所定の子袋に貯留しておく技術である。した水と水素発生剤とを反応させて収容体内にて生成した水素をペットボトル内に放出するものである。

すなわち、水素発生ユニットを防湿包装袋から取出した後は、収容体の外部から手指で挟持する押圧力により反応水を流出状態として水素の発生を開始させ、かかる状態のままペットボトル中の飲料水にカプセルごと投入して水素含有水をより手軽に生成可能としている。

特開２０１２−０２０９６２号公報特開２０１５−２１４３７２号公報特開２０１６−１４７７９４号公報

上記特許文献２、３に係る水素発生ユニットは、少なくとも高齢者など手先の細かな作業が不得手な者であっても水素含有液を手軽に得られる点で非常に優れており、水素含有液の世界的な普及には欠かすことができない技術である。

しかしながら、特許文献２に係る水素発生ユニットでは、水素ガスの放出手段として加工が難しく高価な半透膜等の部材を用いる必要があり、多くの一般消費者に安価に提供するには他の技術分野も含めた更なる技術開発の進展を待つ必要がある。

また、特許文献３に係る水素発生ユニットは、水素発生部材を収容したカプセルを用いながらカプセルの内外でペットボトル水が流通しないようにカプセルの水素排出口に逆止弁を狭窄通路として構成し、水素発生剤の水反応時に発生する副生成物の金属イオンが可及的に流出しないように構成して一般消費者に安全な水素飲料水を安価に提供できるようにしている。

しかし、水素ガスの飲料水への溶解濃度を実際に検証すると通常製品として巷で表示されているような２〜８ｐｐｍ濃度の水素水を常時均一に生成することは困難であることが判明した。すなわち、ある何らかの特定条件に左右されて均一性が阻害されることが判明した。

元来、発明者の従前の水素発生ユニットは、水素発生剤の収納袋を密閉カプセルに収容し何らかの手段で水素発生剤と反応水をカプセル内で接触させてそのままペットボトル内に投入して該カプセルの逆止弁から水素ガスを放出するものであり、当然に副生成物としての金属イオンは逆止弁によりペットボトル内の飲料水に流通しないように構成されている。そこで発明者は誠意研究の結果、この構造に水素濃度の均一な生成の阻害要因があることを突き止めた。

その解決手段の基本は、従来のように水素発生剤の収納袋を密閉カプセルに収容してボトル外で反応水と接触させ筒状カプセルに収納してボトルに投入するというユニット構成とするのではなく、水素発生剤収納の細長手状不織布袋を一端開放の筒状カプセルに収容してそのままペットボトル中にカプセルごと投入してペットボトル内の水を反応水として袋内で反応させる構成とすることにより、水素発生剤と反応水との水素反応温度と反応空間を最適な条件に設定することができ均一な水素濃度の発生に制御できるようにした。

ここで水素反応時の金属イオンの流出は水素発生剤の収納袋素材を金属イオン吸着可能な素材、或いは金属イオン流通をブロックするフィルターなどで構成して解決することができるようにし、かつ、水素発生ユニットの構成を「金属イオンブロック可能な水素発生剤の収納袋」と「袋収容の筒型カプセル」という簡便な組み合わせ構造とした。

本件発明は、かかる構造とすることによって水素発生剤袋を収容した筒型カプセル内において水素発生剤に接する反応水の反応温度及び反応空間の相互の関連作用を制御することが可能となり、その結果均一な水素濃度の水素水を生成することができ、同時に金属イオンの流出溶解も防止でき、構造も簡便で実施し易くコスト上も優位となる水素発生ユニットに係る。

上記従来の課題を解決するために、
（１）本発明に係る水素発生ユニットでは、飲料水等の液体中に不織布素材の水素生成袋を収容したカプセルを投入することにより水素を発生して同液体中に水素を溶解させて水素含有液を生成する水素発生ユニットにおいて、同水素発生ユニットは、袋外部からの投入液体の浸潤と、袋内部からの水素ガスの透過放出をそれぞれ可能とすると共に、袋内部からの金属イオンの流通排出をブロック可能に構成した不織布素材の水素生成袋と、その袋中に収納した水素発生剤と、外周壁に水流通孔を有し水素生成袋を収容可能に構成した筒状カプセルとよりなることを特徴とする水素発生ユニットを提供せんとするものである。

また、本発明に係る水素発生ユニットでは、以下の点にも特徴を有する。

（２）水素生成袋は細長状の袋形状とし、筒状カプセルは一端に水素生成袋収容のための開口部を形成した細長手状筒体としたことにも特徴を有する。

（３）安定的な最適の水素反応条件は、筒状カプセル内に水素生成袋を収容し筒状カプセル一端の開口部から侵水する反応水の水温と、筒状カプセルに収容した水素生成袋と筒状カプセル内壁との間の空間容量との相互関連制御として決定することを特徴とする。

（４）内部からの金属イオンの流通排出をブロック可能に構成した不織布素材の水素生成袋としては、炭酸カルシウム(CaCO₃)を粉末その他の性状に加工して不織布に付着或いはコーティングする等の方法で坦持させて不織布素材の水素生成袋を構成することを特徴とする。

本発明に係る水素発生ユニットによれば、

（１）本発明に係る水素発生ユニットでは、飲料水等の液体中に不織布素材の水素生成袋を収容した筒状カプセルを投入することにより水素を発生して同液体中に水素を溶解させて水素含有液を生成する水素発生ユニットにおいて、同水素発生ユニットは、袋外部からの投入液体の浸潤と、袋内部からの水素ガスの透過放出をそれぞれ可能とすると共に、袋内部からの金属イオンの流通排出をブロック可能に構成した不織布素材の水素生成袋と、その袋中に収納した水素発生剤と、外周壁に水流通孔を有し水素生成袋を収容可能に構成した筒状カプセルとより構成したことにより、水素生成袋を収容した筒状カプセル収容の筒状カプセルをペットボトル中に投入するだけで簡便な操作で水素水を生成することができると共に、筒状カプセル内での浸水空間と水温の関連条件の制御により生水素濃度を一定の所望の値に操作制御することができ最適の安定的な水素反応を得て水素水濃度のばらつきを解消することができる効果がある。また、水素反応の副生物としての金属イオンの流出も不織布素材の水素生成袋が金属イオンの流通排出をブロックするために食品衛生上の問題も解消することができる効果がある。

（２）水素生成袋は細長状の袋形状とし、筒状カプセルは一端に水素生成袋収容のための開口部を形成した細長手状筒体としたことにより筒状カプセルに袋を収容する作業が行い易く作業性も向上すると共に、安定的な最適の水素反応条件として筒状カプセル一端の開口部から侵水する反応水の水温と、筒状カプセルに収容した水素生成袋と筒状カプセル内壁との間の空間容量との相互関連制御が行い易くなり安定的な水素水の生成をすることができる効果がある。

（３）安定的な最適の水素反応条件は、筒状カプセル内に水素生成袋を収容し筒状カプセル一端の開口部から侵水する反応水の水温と、筒状カプセルに収容した水素生成袋と筒状カプセル内壁との間の空間容量との相互関連制御としたことにより、従来から安定しなかった水素濃度の一定に規制することができる効果がある。

（４）内部からの金属イオンの流通排出をブロック可能に構成した不織布素材の水素生成袋としては、炭酸カルシウム(CaCO₃)を粉末その他の性状に加工して不織布に付着し、或いはコーティングする等の方法で不織布素材の水素生成袋を構成したことにより金属イオンの完全なブロックができて飲料水の衛生上の問題を解決することができる効果がある。

本実施形態に係る水素発生ユニットの水素生成袋を示す図である。本実施形態に係る水素発生ユニットの筒状カプセルへの水素生成袋１の収容を示す図である。本実施形態に係る水素発生ユニットの調製容器への投入を説明する図である。本実施形態に係る水素発生ユニットの調製容器への投入を説明する図である。本実施形態に係る水素発生ユニットの調製容器への投入における水素生成状態を説明する図である。本実施形態に係る水素発生ユニット又は従来の水素発生ユニットによる水素の平均濃度の測定データである。本実施形態に係る筒状カプセル内に収容された水素生成袋の水素発生剤の温度変化の測定データである。本実施形態に係る筒状カプセル内に収容された水素生成袋の水素発生剤の温度変化の測定データである。本実施形態に係る水素生成袋の水素発生剤の温度変化の測定データである。本実施形態に係る水素生成袋を調製容器内に投入した場合の水素発生剤の温度変化の測定データである。

本発明の要旨は、水素発生剤を収容した筒状カプセルをペットボトル等の液体中に投入することにより同液体中に水素を溶解含有させて水素含有液（水素水）を生成する水素発生ユニットに関するものである。

そして、本実施形態に係る水素発生ユニットは、特徴的には、飲料水等の液体中に不織布素材の水素生成袋を収容したカプセルを投入することにより水素を発生して同液体中に水素を溶解させて水素含有液を生成する水素発生ユニットにおいて、同水素発生ユニットは、袋外部からの投入液体の浸潤と、袋内部からの水素ガスの透過放出をそれぞれ可能とすると共に、袋内部からの金属イオンの流通排出をブロック可能に構成した不織布素材の水素生成袋と、その袋中に収納した水素発生剤と、外周壁に水流通孔を有し水素生成袋を収容可能に構成した筒状カプセルとよりなることを特徴とする水素発生ユニットに係る。

また、水素生成袋は細長状の袋形状とし、筒状カプセルは一端に水素生成袋収容のための開口部を形成した細長手状筒体とした。

更には、安定的な最適の水素反応条件としては、筒状カプセル内に水素生成袋を収容し筒状カプセル一端の開口部から侵水する反応水の水温と、筒状カプセルに収容した水素生成袋と筒状カプセル内壁との間の空間容量との相互関連制御として決定するようにした。

また、不織布素材の水素生成袋としては内部からの金属イオンの流通排出をブロック可能に構成し、具体的には、炭酸カルシウム(CaCO₃)を粉末その他の性状に加工して不織布に付着或いはコーティングする等の方法で坦持した。

以下、本実施形態に係る水素発生ユニットについて、図面を参照しながら説明する。

[実施形態]
本発明の実施形態に係る水素発生ユニットＡは、図１〜図５に示すように、液体（以下、飲料水とする。）Ｌ中に投入することにより同飲料水Ｌ中に水素を含有させて水素含有液を生成する水素発生ユニットＡにおいて、図１〜５に示すように以下の部材より構成されている。

すなわち、基本的には袋外部からの投入液体の浸潤と、袋内部からの水素ガスの透過放出をそれぞれ可能とし、更には、袋内部からの金属イオンの流通排出をブロック可能に構成した図１に示す不織布素材の水素生成袋１と、その袋中に収納した水素発生剤２と、図２に示す外周壁に水流通孔である開口部３ａを有し水素生成袋１を収容可能に構成した筒状カプセル３との三部材よりなる。

［水素生成］
水素生成袋１は、細長状の袋形状とし、袋外部からの投入液体の浸潤と、袋内部からの水素ガスの透過放出をそれぞれ可能とし、更には、袋内部からの金属イオンの流通排出をブロック可能に構成した不織布素材より構成されている。

すなわち、水素生成袋１は、筒状カプセル３内に収容されてペットボトル等の調製容器７０中に筒状カプセル３ともに投入されるように構成されており、素材は不織布素材を用いて特殊な加工を施して収納の水素発生剤２から生成する金属イオンをブロック可能としている。具体的には、不織布素材の水素生成袋１としては炭酸カルシウム(CaCO₃)を粉末その他の性状に加工して不織布に付着或いはコーティングする等の方法で坦持した。

また、水素生成袋１は、さらに望ましくは、水素発生剤２を構成する成分など、金属イオンや無機化合物、有機質を透過させないものが良い。このような素材としては、例えば、ポリプロピレンやポリエチレン、ポリエステル等の合成樹脂材を挙げることができる。また、例えば、ポリプロピレンやポリエチレン、ポリエステル、アクリル、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等の合成樹脂材を主成分とした不織布等を挙げることができる。

また、水素生成袋１は、水素ガス透過膜を重設して水素発生剤２を収納自在に形成することもできる。この水素ガス透過膜は、水素ガスのみを分離して放出させる薄膜であり、芳香族ポリイミドやセルロースアセテート等のポリマー膜等が挙げられる。また、水素ガス透過膜は固体の反応残渣や金属イオン等の液体が外部に流出することを抑制する機能も果たす。

また、水素ガス透過膜は、水蒸気としての水分のみが内部に侵入し、内部からは原則として水素ガスのみが放出されるものであり、例えば、液体状の水分は流通させず、水素ガスや水蒸気は流通可能な微細な孔が無数に形成された、所謂マイクロポーラスフィルムを好適に使用することができる。

[水素発生剤]
水分と接触することにより水素を発生する混合物としての水素発生剤２としては、例えば、水素よりイオン化傾向の高い金属又は金属化合物と、酸やアルカリなどの反応促進剤との混合物を挙げることができ、好適に用いることのできる金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケル、コバルト、亜鉛等を挙げることができる。また、好適な反応促進剤としては、例えば、各種酸のほか、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、陰イオン交換樹脂、焼成カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム等を用いることができる。

また、水素発生剤２には、実用上必要な水素生成反応を阻害しない範囲において、必要に応じ適宜機能性を有する物質を添加しても良い。例えば、水との接触により吸熱反応を生じるような物質（例えば尿素や、これと同様の効果を生起する食品添加物に該当する物質。）を添加しておくことにより、水素生成反応に伴って発生する熱を抑制することもできる。なお、水素発生剤は調製容器内の水分と接触することにより水素を発生するものであれば特に限定されるものではなく、また、混合物であっても良い。

[筒状カプセル]
筒状カプセル３は、一端に水素生成袋１収容のための開口部３ａを形成した有底細長手状の筒体とした。また、かかる開口部３ａ以外にカプセル外周壁に所定の水流通孔を形成してもよく、この場合には水素生成袋１収容のための開口部３ａには開閉自在の蓋体を設けてもよい。しかも、図２に示すように、内部には細長手状の水素生成袋１を二つ折りにして収容可能な空間容量Ｋを形成している。なお、材質は、気密性に優れたプラスチックシート材であるポリプロピレンを用いているが、特に材質は限定されるものではない。

筒状カプセル３に細長手状の水素生成袋１を二つ折りにして収容し、図３に示すように、そのまま調製容器７０（例えば、ペットボトル）中に投入して調製容器７０を振ると、調製容器７０内の飲料水Ｌが水素生成袋１に浸透して水素発生剤２と反応するものであるが、かかる水素の発生濃度や水素発生量や発生時間を一定に安定的に制御できるような必要な適正条件を設定したことに本発明の要旨の一部がある。

すなわち、図５に示すように、安定的な最適の水素反応条件としては、筒状カプセル３内に水素生成袋１を収容し、筒状カプセル３の一端の開口部３ａから侵水する際の反応水の水温と、筒状カプセル３に収容した水素生成袋１と筒状カプセル３の内壁３ｂとの間の空間容量Ｋとの相互関連制御として決定するようにした。

この相互関連制御に必要な反応水の水温、すなわち、筒状カプセル３の周辺における飲料水Ｌの温度に影響される筒状カプセル３内の反応水（飲料水の一部）の水温と、水素生成袋１が収容された筒状カプセル３内の残空間に侵入した反応水容量（空間容量Ｋに略同じ）との相互関連制御を行うことにより最適の安定的な水素生成が行える。

特に、水素反応に際しての発熱は７０〜８０度Ｃの高温度であるために必然的に筒状カプセル３内の狭い空間容量Ｋ内に侵入した反応水は加温され水素発生条件の変動をきたし水素濃度その他の条件が安定しないことになる。従って、筒状カプセル３の周辺環境としての飲料水Ｌの温度による冷却作用も影響することになるため水素生成袋１の投入前の飲料水の初期水温も重要な制御要素となる。

以下、図６〜１０を参照して、上記水素生成袋１が収容された筒状カプセル３内の残空間に侵入した反応水容量（空間容量Ｋ）との相互関連制御を行った結果を測定データに基づいて説明する。図６に示す飲料水Ｌに含有される水素の平均濃度の測定データは、従来の水素発生剤２を収納した水素生成袋１を調製容器７０内に投入して水素水の生成を行った後に水素濃度を測定した場合と、本実施形態における上述した構成の水素発生ユニットＡ（筒状カプセル３内に水素発生剤２を収納した水素生成袋１を収容したユニット）を調製容器７０内に投入して水素水の生成を行った後に水素濃度を測定した場合との、水素の平均濃度（ｐｐｍ）の測定結果である。

図６に示す測定データは、所定容量の調製容器７０（例えば、５００ｍｍｌのペットボトル）内に、従来の水素発生剤２を収納した水素生成袋１を投入した場合と、水素発生剤２を収納した水素生成袋１を筒状カプセル３内に収容して投入した場合とにおける水素濃度の測定データの平均値（つまり、平均濃度）である。図中上段は、データ測定の試行回数であり、１３回（具体的には、一日一回として延べ１３日）にわたりデータ収集を行ったことを示している。

なお、１回における水素の平均濃度の測定は、筒状カプセル無（つまり、従来の方法）と、筒状カプセル有（つまり、本実施形態）とを、飲料水Ｌを充填した所定容量の調製容器７０（例えば、５００ｍｍｌのペットボトル）内に投入した後、調製容器７０の略中央部を把持して手首を中心に左右に略１８０°、略３０秒間すばやく振って攪拌して、所定時間（例えば、３０分）経過後の飲料水Ｌが含有する水素濃度を測定し、これを複数回数（例えば、１０回〜３０回）測定した水素濃度の平均値（平均濃度）である。

図６に示すように、合計１３回における水素濃度の平均値の測定データを比較すると、筒状カプセル有（つまり、本実施形態）のほうが８／１３の割合で、筒状カプセル無よりも、飲料水Ｌが含有する水素の平均濃度が高いという測定結果が得られた。また、図６に示す、１３回の平均濃度の平均値は、これも、筒状カプセル有の平均濃度の平均値が「８．０７ｐｐｍ」であるのに対して、筒状カプセル無の平均濃度の平均値は「７．９６ｐｐｍ」である。これにより、筒状カプセル有のほうが筒状カプセル無よりも、高い水素濃度の数値を得ることができる。

以下、この測定結果を、図７〜図１０を用いて検証する。図７は、水素発生剤２を収納した水素生成袋１を、初期温度略２４℃の飲料水Ｌに略５秒間浸漬した後、筒状カプセル３に収容した状態で測定した水素発生剤２の温度変化の測定データである。図８は、図７と同様に、水素発生剤２を収納した水素生成袋１を、初期温度略２４℃の飲料水Ｌに略５秒間浸漬した後、筒状カプセル３に収容した状態で測定した水素発生剤２の温度変化の測定データである。

但し、図７における筒状カプセル３内の空間容量Ｋ（水素生成袋１の収容空間であり、筒状カプセル３内の残空間に侵入した反応水容量を規定する空間）は、図８における筒状カプセル３内の空間容量Ｋよりも想定的に小さくしている。つまり、図７における筒状カプセル３内の残空間に侵入した反応水容量のほうが、図８における筒状カプセル３内の残空間に侵入した反応水容量よりも小さい。

図９は、水素発生剤２を収納した水素生成袋１を、初期温度略２４℃の飲料水Ｌに略５秒間浸漬した後、筒状カプセル３に収容せずに計測した水素発生剤２の温度変化の測定データである。図１０は、水素発生剤２を収納した水素生成袋１を調製容器７０内に直接投入して計測した水素発生剤２の温度変化の測定データである。

図７に示すように、筒状カプセル３（空間容量Ｋが小さい）における水素生成袋１に収納された水素発生剤２は、飲料水Ｌに浸漬後略１分から１分３０秒の間で飲料水Ｌとの反応（水素の生成）を開始する。そして、略３分３０秒から４分の間に、反応のピークを迎える、このとき、水素発生剤２の温度は最高温度である９３．１℃に達する。その後、水素発生剤２の温度は緩やかに低下してゆき、２０分後には略３０℃まで低下する。

図８に示すように、筒状カプセル３（空間容量Ｋが大きい）における水素生成袋１に収納された水素発生剤２は、飲料水Ｌを浸漬後略３分から３分３０秒の間で飲料水Ｌとの反応（水素の生成）を開始する。そして、略５分から５分３０秒の間に、反応のピークを迎える。このとき、水素発生剤２の温度は最高温度である９５．６℃に達する。その後、水素発生剤２の温度は緩やかに低下してゆき、２０分後には略３０℃まで低下する。

図９に示すように、筒状カプセル無における水素生成袋１に収納された水素発生剤２は、上述した筒状カプセル有と同様に、飲料水Ｌに浸漬後略３分経過後に飲料水Ｌとの反応（水素の生成）を開始する。そして、略３分３０秒経過後に、反応のピークを迎える。このとき、水素発生剤２の温度は最高温度である８０．０℃に達する。その後、水素発生剤２の温度は緩やかに低下してゆき、１０分後には略３０℃まで低下する。

すなわち、図７及び図８と図９との比較からも明らかなように、飲料水Ｌに浸漬された水素発生剤２と飲料水Ｌとの反応は、図７においては、略１分から１分３０秒の間、図８及び図９においては、略３分経過後に開始される。そして、その後においては、筒状カプセル有のほうが、反応のピークに達する時間（略３分〜４分又は略５分から５分３０秒）が遅く、水素発生剤２の最高温度（９３．１℃又は９５．６℃）も高い、また、ピーク後の水素発生剤２の温度低下は、筒状カプセル無のほうが早いという測定結果が得られた。

また、図７と図８とを比較すると、図７の筒状カプセル３（空間容量Ｋが小さい）に収容された水素生成袋１に収納された水素発生剤２のよりも、図８の筒状カプセル３（空間容量Ｋが大きい）に収容された水素生成袋１に収納された水素発生剤２のほうがのほうが、反応開始時間や反応のピークを迎える時間が遅くなっているという特徴がある。これは、水素生成袋１を収容した筒状カプセル３の空間容量Ｋが小さい（但し、確実に水素生成袋１を収容できる）筒状カプセル３に収容された水素生成袋１に収納された水素発生剤２は、限定された空間で反応が促進されるためであると考えられる。

また、図１０に示すように、水素発生剤２を収納した水素生成袋１を、直接調整容器７０に投入すると、投入後後略３分〜３分３０秒経過後に調製容器７０内の飲料水Ｌとの反応（水素の生成）を開始する。そして、略６分経過後に、反応のピークを迎える。このとき、水素発生剤２の温度は最高温度である３４．７℃に達する。その後、水素発生剤２の温度は緩やかに低下してゆき、２０分後には略３０℃まで低下する。

一般に、飲料水Ｌと水素発生剤２との水素反応に際しては、高温状態で反応が促進される。このため、筒状カプセル３内の狭い空間容量Ｋ内に収納された水素生成袋１の水素発生剤２は、筒状カプセル３内の空間容量Ｋに侵入した飲料水Ｌ（反応水)により水素反応が促進される。また、図５に示すように、筒状カプセル３内の空間容量Ｋに侵入した飲料水Ｌは、筒状カプセル３によりその周囲の飲料水Ｌとの熱交換が阻害される要因も加味され、筒状カプセル３内の空間容量Ｋに侵入した飲料水Ｌの温度低下は、筒状カプセル３を用いない場合よりも小さくなる。これは、図１０に示す水素発生剤２を収納した水素生成袋１を調製容器７０内に直接投入して計測した水素発生剤２の温度変化の測定データからも明らかである。

つまり、本実施形態のように、筒状カプセル３内の空間容量Ｋに、水素発生剤２を収納した水素生成袋１を収容して水素発生ユニットＡを構成するほうが、筒状カプセル３を用いない場合と比較して、水素発生剤２と反応する周囲の飲料水Ｌを高温に保つことができる。これにより、水素発生剤２と飲料水Ｌとの水素反応が促進されると考えられる。また、筒状カプセル３内の空間容量Ｋが小さいほど、水素発生剤２と飲料水Ｌとの水素反応が促進されると考えられる。

結論として、上述した測定データにより、筒状カプセル３を有する本実施形態における水素発生ユニットＡを調製容器７０内に投入する方式のほうが、従来の水素発生剤２を収納した水素生成袋１を調製容器７０内に投入する方式よりも、水素発生剤２と飲料水Ｌとの水素反応が促進される高温状態が維持され易いため、飲料水Ｌ内に生成される水素の平均濃度が高くなると推察される。

［反応水］
水素を溶解させるための液体である飲料水Ｌは、特に限定されるものではないが、水やジュース、お茶等をはじめとする飲料や、注射・点滴等に使用する薬液など、ヒトに拘わらず生体に対して使用する液体物とすることができ、調製容器７０（通常ペットボトル等）に収容されている飲料水などである。

すなわち、図３及び図４に示すように、調製容器７０は、炭酸水等を市販する際に用いられるような耐圧性を有する５００ｍｌ容量のペットボトル容器であり、中空状の容器本体７０ａと、同容器本体７０ａの上部開口に螺合して気密密閉するスクリューキャップ７０ｂとで構成している。なお、本実施形態では調製容器７０としてペットボトル(ポリエチレンテレフタレート製容器）を用いているがこれに限定されるものではなく、ガラスやアルミ素材にて形成された容器を用いても良い。

調製容器７０内には飲料水Ｌをボトルネック部近傍（調製容器７０の内容積の５０分の４８〜２５０分の２４９）まで収容して液相部とする一方、その上部を気溜まり部７１として気相部を形成している。

具体的には、水素発生ユニットＡの筒状カプセル３の開口部３ａを上方とした状態で、飲料水Ｌが充填された調製容器７０の開口部から飲料水Ｌ中に浸漬させ、図５に示すようにスクリューキャップ７０ｂにより閉蓋すれば、開口部３ａを上方としたまま水素ガス１７を放出する。

なお、水素発生ユニットＡにおける筒状カプセル３の長さは、投入する調製容器７０の胴部の内径よりも長く形成することで、水素発生ユニットＡが調製容器７０内で反転したり横になったりしてしまうことを防止できる。しかも、水素発生ユニットＡは、空間に充密する水素ガス１７により飲料水Ｌ中で浮揚するように構成している。

例えば、調製容器７０中に水素発生剤２を収納した水素生成袋１を筒状カプセル３と共に投入した場合には、調製容器７０中の飲料水Ｌが徐々に水素生成袋１に浸潤して水素発生剤２と反応し水素を発生させることになるため、調製容器７０中の飲料水Ｌそのものが反応水と機能することになる。換言すれば、かかる水素発生剤２と接触する調製容器７０中の飲料水Ｌを反応水としたことに本件発明の特徴がある。

反応水としての飲料水Ｌは、水素発生剤２から水素を生成可能なものであれば特に限定されるものではなく、ペットボトル等の調製容器７０の飲料水Ｌに限らず、例えば、純水や水道水、井戸水等を用いることができる。

また、飲料水Ｌは、水素含有液が生成不可能な程度に水素の発生を妨げるものでなければよく、何らかの物質が溶存しているものであっても良い。例えば、反応促進剤としての酸を溶存させておき、金属や金属化合物と反応させることで水を供給しつつ水素発生剤を構成して水素を発生させるようにしても良い。

［使用方法］
以上、説明したように本実施形態に係る水素発生ユニットＡは構成されており、使用に際しては、まずペットボトル等の調製容器７０を予め用意しておく。

次いで、不織布からなる水素生成袋１を二つ折にして一端の開口部３ａから筒状カプセル３内に収容する。この筒状カプセル３を開蓋した調製容器７０内に投入し、閉蓋した調製容器７０を振りそのまま静置しておくと調製容器７０内の飲料水Ｌと水素生成袋１内の水素発生剤２とが反応して水素ガスを生成し、生成した水素ガス１７が筒状カプセル３外に放出されて調製容器７０内の飲料水Ｌに溶解する。

すなわち、放出された水素ガス１７は、調製容器７０の気溜まり部７１を拡張しながら充満し、調製容器７０の内圧の上昇と共に飲料水Ｌ中に溶存して水素含有液が調製される。

なお、本実施形態に係る水素発生ユニットＡは、１０〜１５分程度で水素の生成反応が終了するように構成しており、水素含有液の調製後すぐに飲用したい場合には、調製容器７０の略中央部を把持して手首を中心に左右に略１８０°、略３０秒間すばやく振って攪拌することで略５．０ｐｐｍの水素含有液を生成することができる。

また、水素の生成反応が終了した後、冷蔵庫で２４時間程度静置させ、上述のように攪拌すれば略７．０ｐｐｍの水素含有液を生成することができるように構成している。

飲用時には、調製容器７０を閉蓋しているスクリューキャップ７０ｂを開蓋すれば調製容器７０の開口部近傍に水素発生ユニットＡの上端部（開口部３ａ）が現出しているので、水素発生ユニットＡを容易に抜去して飲用することができる。

また、水素発生ユニットＡを調製容器７０に収納したまま飲料する場合には、飲料者の喉に水素発生ユニットＡを構成する各部材が詰まらない形状と大きさに設定することができる。つまり、水素発生ユニットＡを調製容器７０から抜去せずに引用者が飲料水Ｌを飲用した場合に、筒状カプセル３の開口部３ａから水素生成袋１が流出して、飲料者の喉に詰まる虞がある。これを防止するために、例えば、上述したように、筒状カプセル３の開口部３ａに開閉自在の蓋体を設け、水素生成袋１の流出を防ぐ構成にすることもできる。

また、水素発生ユニットＡそのものを誤飲した場合でも、引用者の喉に水素発生ユニットＡがつまらない大きさ又は形状（例えば、カプセル状）の筒状カプセル３を形成してもよい。

ここで、水素発生ユニットＡの好適な容積について説明する。一般的に飲料水Ｌが充填された調製容器７０内には上述の通り気溜まり部７１が存在する。この気溜まり部７１は、水素の生成において水素の含有濃度を低下させる要因となるため、水素発生ユニットＡを投入してスクリューキャップ７０ｂで閉蓋した際にはできるだけ気溜まり部７１が存在しない状態が望ましい。

従って、水素発生ユニットＡにおける筒状カプセル３の容積は、水素発生ユニットＡ投入前の初期的な気溜まり部７１の容積と近似したものであるか、それ以上であることが望まれるため、本実施形態に係る水素発生ユニットＡにおいてもそのような容積となるように形成し、図３示すように気溜まり部７１がほとんど存在しないように構成している。

なお、気溜まり部７１を最小とする方法としては、生体に無害な材質からなる矩形ブロック状、あるいはビーズ状等のスペーサー部材を別途、調製容器７０内に投入することによっても可能である。

以上、説明したように本実施形態に係る水素発生ユニットＡは構成されており、その要部は、飲料水Ｌ中に投入することにより同飲料水Ｌ中に水素を含有させて水素含有液を生成する水素発生ユニットＡにおいて、同水素発生ユニットＡは、含水して水素を発生する水素発生剤２と、水素発生剤２を収納した水素生成袋１と、水素生成袋１を収容可能に構成した筒状カプセル３とより構成し、しかも、筒状カプセル３内で反応水の水温と筒状カプセル３内の空間容量Ｋとの相互関連制御ができるように構成したことにある。

最後に、上述した実施形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施形態に限定されることはない。このため、上述した実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

Ａ水素発生ユニット
Ｌ飲料水
１水素生成袋
２水素発生剤
３筒状カプセル
１７水素ガス
７０調製容器
７０ａ容器本体
７０ｂスクリューキャップ

Claims

飲料水等の液体中に不織布素材の水素生成袋を収容したカプセルを投入することにより水素を発生して同液体中に水素を溶解させて水素含有液を生成する水素発生ユニットにおいて、
同水素発生ユニットは、袋外部からの投入液体の浸潤と、袋内部からの水素ガスの透過放出をそれぞれ可能とすると共に、袋内部からの金属イオンの流通排出をブロック可能に構成した不織布素材の水素生成袋と、その袋中に収納した水素発生剤と、外周壁に水流通孔を有し水素生成袋を収容可能に構成した筒状カプセルとよりなることを特徴とする水素発生ユニット。
水素生成袋は細長状の袋形状とし、筒状カプセルは一端に水素生成袋収容のための開口部を形成した細長手状筒体としたことを特徴とする請求項１に記載の水素発生ユニット。
安定的な最適の水素反応条件は、筒状カプセル内に水素生成袋を収容し筒状カプセル一端の開口部から侵水する反応水の水温と、筒状カプセルに収容した水素生成袋と筒状カプセル内壁との間の空間容量との相互関連制御として決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水素発生ユニット。
内部からの金属イオンの流通排出をブロック可能に構成した不織布素材の水素生成袋としては、炭酸カルシウムを粉末その他の性状に加工して不織布に付着或いはコーティングする等の方法で坦持させて不織布素材の水素生成袋を構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素発生ユニット。