JP6583672B2 - 水素水生成器および水素水生成器を含む水素水生成装置 - Google Patents

水素水生成器および水素水生成器を含む水素水生成装置 Download PDF

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Description

本発明は、水素水生成器および水素水生成器を含む水素水生成装置に関する。
体内では、ミトコンドリアがエネルギー生成の際に活性酸素を発生し、この活性酸素が体内に蓄積されると、細胞を酸化して細胞膜を破壊したり、DNAを傷つけたりして様々な疾患をもたらすと報告されている。したがって、美容、健康、ダイエットのためには活性酸素を消去することが必要である。
近年、水素水を取り込むことによって水素が活性酸素を還元することが可能であることがよく知られるようになり、美容、健康、ダイエットのために水素水の需要が高まっている。
水素水を生成するための様々な装置が公開され(特許文献1)、市場でも提供されている。しかしながら、その多くは、水の電気分解により水素を発生させるものであり、通電が必要であるため装置も複雑で高価である(特開2005−186034号公報)。
より簡便な水素水生成器具としては、ペットボトルやコップに水を入れて、その中に投入するだけで水素水を生成する、金属マグネシウム、水晶石、黒曜石、トルマリン、抗菌砂、風化サンゴ、珪素を含むボール状の水素発生具が公開されている(特開2013−82585号公報)。
また、スポーツジムなどではアルミパウチ入りの高濃度水素水が自動販売機で販売されている。このような水素水は、高圧をかけて水素を水に充填して製造されている。
特開2005−186034号公報 特開2013−82585号公報
上記のようにすでに公開されている技術では、高価な装置を購入したり、必要に応じて毎回市販の高濃度水素水を購入したりする必要がある。また、簡易な水素発生具を用いる手段を用いても、一杯ごとに水素水を作成しなければならず、作成された水素水を消費しなければ次の一杯を作成することは困難である。
そこで、本発明者は、水道の蛇口をひねるだけで水素水を生成できれば、より簡便かつ日常的に水素水を飲用することができると考え、水道の蛇口に取り付けられる水素水生成装置を完成するに至った。
したがって、本発明は、水道原水から簡便に水素水を生成できる器具を提供することを課題とする。
本発明は、入水口および出水口を有するハウジング、前記入水口に備えられた第1のフィルター、前記出水口に備えられた第2のフィルター、ならびに前記ハウジング内であって、前記2つのフィルターの間に金属マグネシウムおよびゼオライトを含む、水素水生成器を提供する。
本発明の水素水生成器は、金属マグネシウムを含むので、ハウジング内に導入された水と金属マグネシウムとの接触により水素が発生し、水素水を生成することができる。また、ゼオライトは陽イオンを取り込む能力を有し、マグネシウムイオンが酸化マグネシウムとなって金属マグネシウムの表面に固着して水素の生成を阻害する要因を取り除くので、水素水の水素濃度を安定させる効果を有する。
本発明の水素水生成器の入水口および出水口に備えられた2つのフィルターは、ハウジング内部に充填した金属マグネシウム、ゼオライトなどの材料を封入しつつ、外部からの水の入水およびハウジング内部からの水の出水を妨げない材質および構造であれば、特に制限されることはない。
フィルターの材質として、例えば、繊維状活性炭、不織布、焼結体などが挙げられる。不織布などの構造強度が弱い材質を用いた場合、フレームのような強度部材をさらに備えてもよい。焼結体を用いた焼結フィルターであれば、強度も有するので、強度部材は必要ない。
本発明の水素水生成器の1の態様において、入水口側に金属マグネシウムの層および出水口側にゼオライトの層からなる水素水生成能を有する複層が1または複数層配置されている。
本発明の水素水生成器の1つの態様において、前記2つのフィルターの間に活性炭をさらに含む。
活性炭は、塩素化合物などを除去する浄水機能のみならず、水素吸蔵能を有する。
活性炭は、金属マグネシウムの層およびゼオライトの層とは独立して、活性炭層として含むことができる。
金属マグネシウムの層およびゼオライトの層からなる複層と活性炭層との配列については、いずれの層を入水口側にしてもよいが、活性炭の水素吸蔵能を有効に活用する観点から、金属マグネシウムの層およびゼオライトの層からなる複層を入水口側、活性炭層を出水口側に配置することが好ましい。
また、本発明の水素水生成器の別の態様として、活性炭は、金属マグネシウムと活性炭との混合物の層として含むこともできる。
この場合、ゼオライトの陽イオン取込み能を有効に活用する観点から、金属マグネシウムと活性炭との混合物の層を入水口側、ゼオライトの層を出水口側に配置することが好ましい。
本発明は、別の局面において、水素水生成部および原水受水部を含み、前記水素水生成部と前記原水受水部とは連通部を介して通水可能に連通された水素水生成装置であって、前記水素水生成部は、本発明の水素水生成器を受容する水素水生成器受容部および前記水素水生成器受容部と嵌合して前記水素水生成器を液密に覆うキャップとを含み、前記原水受水部は、水道の蛇口と連結して原水を受水する受水口および受水した原水を前記連通部を介して前記水素水生成部に流通する送水口を有することを特徴とする水素水生成装置を提供する。
本発明の水素水生成装置は水道の蛇口に取り付けることができ、本発明の水素水生成器をカートリッジとして装着し、水道の原水を、水素水生成器の上流側の入水口から下流側の出水口に向かって通水して水素水を生成することができる。
水素の水への溶解度は、常温常圧で1.62ppmであり、水素水の医学的な効果があるのは1ppm(1000ppb)程度といわれている。
高価な電気分解式の水素水生成装置であれば1000ppb程度の水素水を得ることができ、また、高圧で水素を水に充填すれば、上述の溶解度以上の濃度の水素水も得ることができる。これらの比較的高い水素濃度の水素水からは水素が脱気するため、高濃度水素水の効果を得ようとすれば、早期に飲み干さなければならない。
しかしながら、美容健康目的のためには100ppb程度で十分であるとされている。高濃度の水素水をたまに摂取するよりも、低濃度の水素水を継続的に飲用することで得られる累積効果の方が大きいと考えられる。
本発明の水素水生成器に水道原水を通水するだけで、約100ppbを超えて1000ppb程度までの水素濃度の水素水を得ることができるので、簡便かつ継続的に美容健康に良い水素水を飲用することができる。
水素水生成装置を水道の蛇口に取り付けた状態を示す概略図である。 水素水生成装置の断面図である。 本発明の第1の具体例の水素水生成器の概略断面図である。 本発明の第2の具体例の水素水生成器の概略断面図である。 本発明の第3の具体例の水素水生成器の概略断面図である。 本発明の第4の具体例の水素水生成器の概略断面図である。 本発明の第5の具体例の水素水生成器の概略断面図である。 従来の浄水器用カートリッジの概略断面図である。 水のpHと酸化還元電位(ORP)との相関を示すグラフである。 本発明の第4の具体例の通水停止時間と溶存水素濃度の変化との関係を示すグラフである。 予備的実験で得られたゼオライトの有無による水素水生成能を比較する定性グラフである:(a)ゼオライトなし;(b)ゼオライトあり。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は以下の形態には限定されない。
図1は、水素水生成装置1を水道の蛇口2に取り付けた状態を示す概略図であり、図2は、水素水生成装置1の概略断面図である。
水素水生成装置1は、水素水生成部11および原水受水部12を含む。水素水生成部11と原水受水部12とは、連通部13を介して通水可能に連通されている。
水素水生成器3は、上流側に入水口311と下流側に出水口312とを有するハウジング31、入水口311に備えられた第1のフィルターとして焼結フィルター32a、出水口312に備えられた第2のフィルターとして焼結フィルター32b、ならびにハウジング31内であって前記2つの焼結フィルターの間に金属マグネシウム層35およびゼオライト層36を含む。
水素水生成部11は、本発明の水素水生成器3を受容する水素水生成器受容部111および、水素水生成器受容部111と嵌合して水素水生成器3を液密に覆うキャップ112とを含む。水素水生成器受容部111は連通部13からの開口111aおよび水素水を放出する水素水放出口111bを有する。
原水受水部12の原水受水部本体121は、水道の蛇口2に連結して水道の原水を受水する原水受水口121aおよび受水した原水を連通部13を介して水素水生成部11に流通する原水送水口121bおよび受水した原水をそのまま放出するための原水放出口121cを有する。また、原水受水部本体121の側面には流路切替スイッチ122が設けられ、原水送水口121bへの流路と原水放出口121cへの流路とを切り替えることができる。
水道の蛇口から放出された原水は原水受水口121aから原水受水部12に流入し、流路切替スイッチ122の操作により原水放出口121cへの流路が開かれて原水のまま放出される。流路切替スイッチ122の操作により原水放出口121cへの流路が閉ざされ、かつ、原水送水口121bへの流路が開かれると、原水は連通部13を介して水素水生成部11に通水される。
水素水生成器受容部111の底部には窪みが形成されており、窪みに水素水生成器3の下部が嵌合する。この状態で、キャップ112を水素水生成器受容部111に嵌合すると、水素水生成器3を覆う。窪みと水素水生成器3の下部との間および水素水生成器受容部111とキャップ112との間にはOリングが挟み込まれているので、水素水生成器3は液密に覆われる。
水素水生成部11に流入した原水は、水素水放出口111bから直接放出されることはなく、キャップ112の内壁と水素水生成器3との間の空間を満たし、水素水生成器3のハウジング31の上流側に設けられた入水口311からハウジング31内に流入し、ハウジング31内部の金属マグネシウムと反応して水素水が生成される。生成された水素水はハウジング下流側に設けられた出水口312から流出し、水素水生成器受容部111の水素水放出口111bから放出される。
従来の浄水器4(カートリッジ)は、上流側に入水口411と下流側に出水口412とを有するハウジング41、入水口411に備えられた第1のフィルターとして焼結フィルター42a、出水口412に備えられた第2のフィルターとして焼結フィルター42b、ならびにハウジング41内であって前記2つの焼結フィルターの間に活性炭43を含む(図8)。
ハウジング31内に含まれる金属マグネシウム層35およびゼオライト層36の代わりに活性炭43が充填されたものが従来の浄水器4(カートリッジ)であるが、この点を除けば、本発明の水素水生成装置の構成および水道の蛇口2から水素水放出口111bまでの水の流れは従来の浄水器と同様である。
本発明の水素水生成器3には、水素水生成能を有する金属マグネシウムが充填される。水が金属マグネシウムに接触すると、反応式Iにしたがって、水素が発生し、金属マグネシウムは水酸化マグネシウムになる。
Figure 0006583672
反応式Iの右辺で生成された水酸化マグネシウムはさらに反応式IIに従って、酸化マグネシウムに変換される。
Figure 0006583672
酸化マグネシウム(MgO)は安定な物質で金属マグネシウム表面上に皮膜を形成すると、水素発生が抑制されてしまうので、反応式IIの進行を妨げてMgOの生成を阻害することが望ましい。そのためには反応式Iの段階で、乾燥して水が消失しないようにすること、およびマグネシウムイオンを系外に追い出すことが必要である。
発明者らは、予備的な実験で、金属マグネシウムのみで水素水を繰り返し生成したときには水素濃度が大きく変動して安定することがなかったが、金属マグネシウムとゼオライトとを共存させると、繰り返し生成したとき水素濃度の変動が小さく、一定値に収束することを明らかにした(図11)。金属マグネシウムとゼオライトを共存させると、ゼオライトがマグネシウムイオンを取り込んでMgOの生成を阻害する目的が達成されるものと考えられる。
本発明において、金属マグネシウムとゼオライトとの共存とは、水素水生成器に流入した水が金属マグネシウムおよびゼオライトのいずれとも接触されるように、水素水生成器の内部に金属マグネシウムおよびゼオライトが存在することを意味する。
金属マグネシウムとゼオライトとの共存は、水素水生成器の内部に、例えば、金属マグネシウムとゼオライトとの混合物の層を配置すること、金属マグネシウムの層とゼオライトの層とを接触して形成した複層を配置すること、金属マグネシウムの層とゼオライトの層とを接触させずそれぞれ単層として配置することなどにより達成することができる。
金属マグネシウムおよびゼオライトの複層、金属マグネシウムの単層とゼオライトの単層は、それぞれ、独立して1または複数層配置することでき、複層と各単層とを適宜組み合わせて配置することもできる。
金属マグネシウムの層とゼオライトの層とは、いかなる順序で配置してもよいが、例えば、水素水生成器の入水口側に金属マグネシウム層を配置し、出水口側にゼオライト層を配置することができる。
また、本発明の水素水生成器には、浄水機能を付与することができる。水道原水には殺菌のため塩素が投入され、日本では、水道法に基づき、給水栓(蛇口)における水が、遊離残留塩素を0.1mg/L(0.1ppm)以上保持するように塩素消毒をすること、と規定されている。
現在、塩素消毒剤として、塩素(液化塩素)、次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)、二酸化塩素などが使用されており、これらが病原生物の細胞内に侵入してDNAなどの機能を破壊することによって消毒される。また、さらにはトリハロメタンなどの発がん性物質も生成される。これらの塩素系物質の残留濃度は低く、直接人体に影響がないとされているが、美容や健康を考慮すると除去することが好ましい。これらの塩素系物質は、例えば、活性炭などの多孔性物質に通水すると分解や吸着により除去することができる。
本願の水素水生成器3は、水素水生成安定化機能を有する金属マグネシウムおよびゼオライトに加えて、浄水能を付与するために活性炭を含むことができる。
活性炭は単独で活性炭層として配置することができ、また、金属マグネシウムまたはゼオライトと混合して混合層として配置することもできる。
活性炭層は、金属マグネシウムの層およびゼオライトの層に対していかなる順序で配置してもよいが、例えば、水素水生成器の入水口側に金属マグネシウム層を配置し、出水口側に活性炭層を配置することができる。
本発明において、金属マグネシウムは、削状、粉末状、粒状、板状などいかなる形状で用いてもよい。
ゼオライトはアルカリまたはアルカリ土類金属を含む含水アルミノシリケートであり、細孔材料としてよく知られている。構造中の細孔径は通常0.2〜1.0nm(2〜10Å)程度である。
活性炭は、ヤシ殻やパルプなどの炭素物質を1000℃程度の高温で加熱して作られ、細孔径が2nm以下のもの(ミクロポーラス材料)から1000nmを超えるもの(マクロポーラス材料)まで多種類存在する。その形状も粉状、顆粒状、繊維状、布状、ハニカム状など、様々である。
以下に本発明に関する実施例を記載するが、これらは本発明を限定するものではない。
実施例1
(1)浄水機能付き水素水生成器の作製
第1の具体例の水素水生成器(カートリッジ)を図3に示す。
底部に焼結フィルター32bを備えたハウジング31を準備し、焼結フィルター32bの上に15gのゼオライトを均一に敷き詰め、その上に10gの金属マグネシウムを敷き詰めて、上流側に金属マグネシウム層35および下流側にゼオライト層36からなる複層37を形成した。その上に、繊維状活性炭からなる活性炭層34を形成し、さらにその上に、16gの粒状活性炭からなる活性炭層33を形成した。通常の浄水器では、後述するように、ハウジング31と同サイズのハウジング41の内部に32gの粒状活性炭を充填するが、本発明の水素水生成器においては、ハウジングの容積の大半を金属マグネシウムおよびゼオライトが占めるため活性炭量が半減し、塩素物質除去能が低下する。そこで、塩素物質除去能を補償するために繊維状活性炭からなる活性炭層34を配置する。最後に焼結フィルター32aでフタをして、第1の具体例の水素水生成器を作製した。
(2)水素水生成能の測定
第1の具体例の水素水生成器を収容した水素水生成装置を水道の蛇口に取り付け、水道原水を所定の流量(約2L/分)で通水し、各時点で500mLの水素水を採取した。採取した試料水の溶存水素濃度(ppb)を溶存水素濃度計(KM2100DH; 共栄電子研究所)で測定した。また、溶存ClO濃度は、ジエチル−p−フェニレンジアミン(DPD)を用いた比色法(DPD法)およびpH/イオンメーター(F-23; 堀場製作所)により測定した。測定結果を表1に示す。
Figure 0006583672
約2L/分の流量で通水し続けると、水素濃度は50ppb以下になった。一晩(16時間)通水停止後、再度水素濃度を測定すると、700ppb程度まで上昇した。これは、通水停止中、水素水生成器内部に停留していた原水がマグネシウムと反応して水素を発生していたからである。
通水停止すれば、500ppbを超える高い水素濃度の水素水を採取できることが分かった。
なお、水道原水の溶存ClO濃度は0.7mg/L程度であるが、採取した水素水の溶存ClO濃度はおおよそ0.1mg/L以下であり、浄水能も発揮されていた。
実施例2
(1)浄水機能付き水素水生成器の作製
第2の具体例の水素水生成器(カートリッジ)を図4に示す。図4では、図3と同一の部分についての表記は省略されていることがある。
底部に焼結フィルター32bを備えたハウジング31を準備し、焼結フィルター32bの上に繊維状活性炭からなる活性炭層34bを配置した。その上に7.5gのゼオライトを均一に敷き詰め、その上に5gの金属マグネシウムを敷き詰めて、上流側に金属マグネシウム層35bおよび下流側にゼオライト層36bからなる複層37bを形成した。その上に同様にして上流側に金属マグネシウム層35aおよび下流側にゼオライト層36aからなる複層37aを形成した。その上に繊維状活性炭からなる活性炭層34aを配置した。さらに、その上に16gの粒状活性炭からなる活性炭層33を形成した。最後に焼結フィルター32aでフタをして、第2の具体例の水素水生成器を作製した。
(2)水素水生成能の測定
第2の具体例の水素水生成器を収容した水素水生成装置を水道の蛇口に取り付け、水道原水を所定の流量(約2L/分)で通水し、各時点で500mLの水素水を採取した。採取した試料水の溶存水素濃度(ppb)を溶存水素濃度計(KM2100DH; 共栄電子研究所)で測定した。また、溶存ClO濃度は、ジエチル−p−フェニレンジアミン(DPD)を用いた比色法(DPD法)およびpH/イオンメーター(F-23; 堀場製作所)により測定した。測定結果を表2に示す。
Figure 0006583672
約2L/分の流量で通水し続けると、水素濃度は50〜100ppb程度になった。総通水量が196Lの時点で1時間通水停止後、再度水素濃度を測定すると、260ppb程度まで上昇していた。総通水量が650Lの時点で、長時間(64時間)通水停止後、再度水素濃度を測定すると、250ppb程度まで上昇していた。
なお、採取した水素水の溶存ClO濃度はおおよそ0.1mg/L以下であり、浄水能も発揮されていた。
また、採取した水素水は飲用に適したpH8〜10程度のアルカリ性であった。
実施例3
(1)浄水機能付き水素水生成器の作製
第3の具体例の水素水生成器(カートリッジ)を図5に示す。図5では、図3および図4と同一の部分についての表記は省略されていることがある。
底部に焼結フィルター32bを備えたハウジング31を準備し、焼結フィルター32bの上に繊維状活性炭からなる活性炭層34a,34bの2層を配置した。その上に実施例2と同様に金属マグネシウム層およびゼオライト層からなる複層37a,37bの2層を形成した。その上に不織布38(日本バイリーン株式会社)を配置した。さらに、その上に16gの粒状活性炭からなる活性炭層33を形成した。最後に焼結フィルター32aでフタをして、第3の具体例の水素水生成器を作製した。
(2)水素水生成能の測定
第3の具体例の水素水生成器を収容した水素水生成装置を水道の蛇口に取り付け、水道原水を所定の流量(約2L/分)で通水し、各時点で500mLの水素水を採取した。採取した試料水の溶存水素濃度(ppb)を溶存水素濃度計(KM2100DH; 共栄電子研究所)で測定した。また、溶存ClO濃度は、ジエチル−p−フェニレンジアミン(DPD)を用いた比色法(DPD法)およびpH/イオンメーター(F-23; 堀場製作所)により測定した。測定結果を表3に示す。
Figure 0006583672
約2L/分の流量で通水し続けると、水素濃度は50〜60ppb程度になった。総通水量が950Lの時点で、長時間(40時間)通水停止後、再度水素濃度を測定すると、320ppb程度まで上昇した。総通水量が150Lの時点では、系内が安定していないためか、長時間(64時間)通水停止後も水素濃度は十分に回復しているとはいえなかった。
なお、採取した水素水の溶存ClO濃度はおおよそ0.1mg/L以下であり、浄水能も発揮されていた。
また、採取した水素水は飲用に適したpH7〜10程度のアルカリ性であった。
上記の続きで、さらに通水を行ったときの測定結果を表4に示す。
ここでは、さらにH換算の酸化還元電位(ORP)は、pH/イオンメーター(F-23; 堀場製作所)により測定し、標準水素電極基準で表示する。
測定によって得られたORP値は、測定に用いた比較電極に対する値である。したがって、比較電極として3.33MKClを内部液とするAg/AgCl内極を用いて得られた測定値を標準化するために、以下の手順で、基準電極として標準水素電極(N.H.E.)を用いたときの値に換算した。
Figure 0006583672
式中、ENHEは標準水素電極(N.H.E.)を比較電極としたORP測定値、Eは3.33MKCl−Ag/AgClを比較電極としたORP測定値、tは測定温度(0〜60℃)である。
Figure 0006583672
系内が安定してくると、約2L/分の流量でも断続的な通水により、水素濃度はおよそ120ppb以上を維持した。途中、通水流量を約0.5L/分としたときも水素濃度はおよそ120ppb以上を維持した。すなわち、約2L/分の流量でも断続的に通水すれば、十分な濃度の水素水が採取できることがわかった。
また、採取した水素水は飲用に適したpH8.5〜9.5程度のアルカリ性であり、ORPは220〜300mVであった。水道水のpHは7.5、ORPは800mV程度である。
図9は水のORPとpHの相関を示すグラフである。ORPの数値が高いほど、水が酸化されていることを意味し、低いほど還元性であることを意味する。pHが高くなるほどORPは減少し、上下の実線は水の上限および下限を示す。また、中央の点線以下が天然水などの体に良い水の状態であるとされている。
水道原水(黒塗り四角)はpH7付近におけるORPの上限値を示した。活性炭で塩素を除去したのみの浄水(黒塗り三角)のORPは原水と比較して若干低下する程度であり、体に良いとされる水の状態にはならなかった。
一方、本発明により生成した水素水(黒塗り丸)は原水と比較してpHが上昇しつつ、ORPが大きく低下して点線以下となり、体に良いとされる水の状態となった。
実施例4
(1)浄水機能付き水素水生成器の作製
第4の具体例の水素水生成器(カートリッジ)を図6に示す。図6では、図3〜図5と同一の部分についての表記は省略されていることがある。
底部に焼結フィルター32bを備えたハウジング31を準備し、焼結フィルター32bの上に繊維状活性炭からなる活性炭層34a,34bの2層を配置した。その上に16gの粒状活性炭からなる活性炭層33を形成した。その上に不織布38(日本バイリーン株式会社)を配置した。さらに、その上に実施例2と同様に金属マグネシウム層およびゼオライト層からなる複層37a,37bの2層を形成した。最後に焼結フィルター32aでフタをして、第4の具体例の水素水生成器を作製した。
(2)水素水生成能の測定
第4の具体例の水素水生成器を収容した水素水生成装置を水道の蛇口に取り付け、水道原水を所定の流量(約2L/分)で通水し、各時点で500mLの水素水を採取した。採取した試料水の溶存水素濃度(ppb)を溶存水素濃度計(KM2100DH; 共栄電子研究所)で測定した。また、溶存ClO濃度は、ジエチル−p−フェニレンジアミン(DPD)を用いた比色法(DPD法)およびpH/イオンメーター(F-23; 堀場製作所)により測定した。H換算の酸化還元電位(ORP)は、pH/イオンメーター(F-23; 堀場製作所)により測定し、標準水素電極基準で表示する。測定結果を表5に示す。
Figure 0006583672
総通水量が400Lの時点で、一晩(16時間)通水停止後、再度水素濃度を測定すると、650ppb程度まで上昇した。約2L/分の流量で連続して通水し続けると、水素濃度は40〜70ppb程度になった。
また、採取した水素水は飲用に適したpH7〜10程度のアルカリ性であった。
上記の続きで、さらに通水および通水停止を繰り返し行い、500mLずつ採取して水素濃度の変化を調べたときの測定結果を表6に示す。
Figure 0006583672
一晩(16時間)通水停止後、水素濃度は660ppb程度であった。500mL採取後、水素濃度は450ppbに低下した。ここで、3時間通水停止後、再度水素濃度を測定すると、690ppb程度にまで回復した。その後、1時間通水停止後に500mLの水素水を採取することを繰り返すと、水素濃度は220ppb以上を維持した。これは、美容や健康の目的は十分に達成できる値である。図10に通水停止時間と水素濃度の変化の関係を示す。
実施例5
(1)浄水機能付き水素水生成器の作製
第5の具体例の水素水生成器(カートリッジ)を図7に示す。図7では、図3〜図6と同一の部分についての表記は省略されていることがある。
底部に焼結フィルター32bを備えたハウジング31を準備し、焼結フィルター32bの上に繊維状活性炭からなる活性炭層34a,34bの2層を配置した。その上に7.5gのゼオライトを均一に敷き詰めてゼオライト層36bを形成した。その上に8gの粒状活性炭および5gの金属マグネシウムの混合物を敷き詰め、混合物層39bを形成した。さらに、その上に同様にしてゼオライト層36aを形成し、その上に、混合物層39aを形成した。最後に焼結フィルター32aでフタをして、第5の具体例の水素水生成器を作製した。
(2)水素水生成能の測定
第5の具体例の水素水生成器を収容した水素水生成装置を水道の蛇口に取り付け、水道原水を所定の流量(約2L/分)で通水し、各時点で500mLの水素水を採取した。採取した試料水の溶存水素濃度(ppb)を溶存水素濃度計(KM2100DH; 共栄電子研究所)で測定した。また、溶存ClO濃度は、ジエチル−p−フェニレンジアミン(DPD)を用いた比色法(DPD法)およびpH/イオンメーター(F-23; 堀場製作所)により測定した。H換算の酸化還元電位(ORP)は、pH/イオンメーター(F-23; 堀場製作所)により測定し、標準水素電極基準で表示する。測定結果を表7に示す。
Figure 0006583672
約2L/分の流量で連続して通水し続けると、水素濃度は20ppb以下まで低下した。一晩(16時間)通水停止後、再度水素濃度を測定すると、350〜720ppb程度まで上昇した。
なお、採取した水素水の溶存ClO濃度はおおよそ0.1mg/L以下であり、浄水能も発揮されていた。
また、採取した水素水は飲用に適したpH8〜10程度のアルカリ性であった。
参考例1
(1)浄水器の作製
従来の浄水器4(カートリッジ)を図8に示す。
底部に焼結フィルター42bを備えたハウジング41を準備し、焼結フィルター42bの上に32gの粒状活性炭を充填して活性炭層43を形成した。最後に焼結フィルター42aでフタをして、従来の浄水器を作製した。
(2)浄水能の測定
水素発生源を含まないので水素水は生成されないが、溶存ClO濃度はおおよそ0.1mg/L以下であり、採取した水素水は飲用に適したpH7.5程度のほぼ中性であった。また、ORPは水道水の800mVから低下して600mV程度であった。
参考例2
(1)要素試験用の水素水生成器の作製
本発明の実施例を行う前に、金属マグネシウムおよびゼオライトの効果を確認するための要素試験を行った。
具体的には、バッチ式のカートリッジ(図示せず)を用いて、ゼオライトの有無で金属マグネシウムの水素水生成能を比較することで、ゼオライトの効果を調べた。カートリッジの底部に13gの金属マグネシウムを充填し、要素試験用の水素水生成器aを作製した。同様に、カートリッジの底部に20gのゼオライトを均一に敷き詰め、その上に13gの金属マグネシウムを充填し、要素試験用の水素水生成器bを作製した。
(2)水素水生成能の測定
水素水生成装置水素水生成器aまたは水素水生成器bを専用の水素水生成装置(図示せず)に収容し、この上部から210mLの水道水を注水し、下部から水素水を採取する操作を繰り返した。各生成回で採取した水素水の溶存水素濃度の経時変化を図11に示す。溶存水素濃度(ppb)を溶存水素濃度計(KM2100DH; 共栄電子研究所)で測定した。
金属マグネシウムのみを含む水素水生成器aを用いた場合、採取された水素水の溶存水素濃度は大きく変動して安定することがなかった。一方、金属マグネシウムとゼオライトとを共存させた水素水生成器bを用いた場合、採取された水素水の溶存水素濃度の変動が小さく、一定値に収束した。
1 水素水生成装置
11 水素水生成部
111 水素水生成器受容部
111a 開口
111b 水素水放出口
112 キャップ
12 原水受水部
121 原水受水部本体
121a 原水受水口
121b 原水送水口
121c 原水放出口
122 流路切替スイッチ
13 連通部
2 蛇口
3 水素水生成器
31 ハウジング
311 入水口
312 出水口
32a、32b 焼結フィルター
33 粒状活性炭からなる活性炭層
34 繊維状活性炭からなる活性炭層
35 金属マグネシウム層
36 ゼオライト層
37 金属マグネシウム/ゼオライト複層
38 不織布層
39 金属マグネシウム/活性炭混合層
4 従来の浄水器
41 ハウジング
411 入水口
412 出水口
42a、42b 焼結フィルター
43 活性炭層

Claims (4)

  1. 入水口および出水口を有するハウジング、前記入水口に備えられた第1のフィルター、前記出水口に備えられた第2のフィルター、ならびに前記ハウジング内であって、前記2つのフィルターの間に金属マグネシウムおよびゼオライトを含み、入水口側に金属マグネシウムの層および出水口側にゼオライトの層からなる水素水生成能を有する複層が1または複数層配置された、水素水生成器。
  2. 前記2つのフィルターの間に活性炭をさらに含む、請求項に記載の水素水生成器。
  3. 金属マグネシウムと活性炭との混合物の層を含む、請求項1に記載の水素水生成器。
  4. 水素水生成部および原水受水部を含み、前記水素水生成部と前記原水受水部とは連通部を介して通水可能に連通された水素水生成装置であって、前記水素水生成部は、請求項1〜3のいずれか1に記載の水素水生成器を受容する水素水生成器受容部および前記水素水生成器受容部と嵌合して前記水素水生成器を液密に覆うキャップとを含み、前記原水受水部は、水道の蛇口と連結して原水を受水する受水口および受水した原水を前記連通部を介して前記水素水生成部に流通する送水口を有することを特徴とする水素水生成装置。
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