(57)【要約】  ガス分子が溶存した水の実態を把握し、その生成方法、観測方法、利用方法などを提案する。  原水中にガス分子を溶存させることにより、液体クラスレートが生成される。ガス分子が少なくとも原水の水分子間に存在し、その水素結合率は原水の水素結合率より小さい。液体クラスレートは、水へのガス混入の際にスーパーキャビテーションを生じさせることにより生成される。
2011149031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートであって、
ガス分子が少なくとも前記原水の水分子間に存在し、水素結合率が前記原水の水素結合率より小さい、液体クラスレート。
【請求項２】
請求項１記載の液体クラスレートであって、
水分子間にガス分子が入り込むことにより、水分子間の水素結合が消滅している、液体クラスレート。
【請求項３】
請求項１または２記載の液体クラスレートであって、
水素結合エネルギーが前記原水の水素結合エネルギーより小さい、液体クラスレート。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の液体クラスレートであって、
前記原水が有機物または微生物の少なくともいずれかを含む原液である、液体クラスレート。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の液体クラスレートであって、
前記原水中においてガス分子を溶存させることにより、水分子が周囲に比べ高密度に集合した前記原水中の水クラスター部が破砕され、当該原水に比較して水クラスター部が微細化し、さらに前記ガス分子が前記原水中に拡散して存在することにより、前記微細化された水クラスター部が保持される、液体クラスレート。
【請求項６】
原水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートであって、
赤外線分光法により測定される水分子間の水素結合エネルギーの量が、前記原水の水素結合エネルギーの量に比べて小さい、液体クラスレート。
【請求項７】
原水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートであって、
ガス分子が少なくとも前記原水の水分子間に存在し、水分子が周囲に比べ高密度に集合した水クラスター部の水分子数が、前記原水中における水クラスター部の水分子数より少ない、液体クラスレート。
【請求項８】
原水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートであって、
前記原水の水分子間に格子間結合が生じていない液相下において、ガス分子が少なくとも前記原水の水分子間に存在する、液体クラスレート。
【請求項９】
原水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートの観測方法であって、
前記液体クラスレートを所定温度以下に冷却し、
冷却された前記液体クラスレートに赤外線を照射し、
前記液体クラスレートの赤外線吸光度と、予め得られた原水の赤外線吸光度を比較することにより、前記液体クラスレートの水素結合率が前記原水の水素結合率より小さく、液体クラスレート中においてガス分子が少なくとも前記原水の水分子間に存在することを観測する、液体クラスレートの観測方法。
【請求項１０】
原水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートの観測装置であって、
前記液体クラスレートを所定温度以下に冷却する冷却装置と、
冷却された前記液体クラスレートに赤外線を照射し、前記液体クラスレートの赤外線吸光度と、予め得られた原水の赤外線吸光度を比較することにより、前記液体クラスレートの水素結合率が前記原水の水素結合率より小さく、液体クラスレート中においてガス分子が少なくとも前記原水の水分子間に存在することを観測する赤外線分光分析装置と、
を備える液体クラスレートの観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを分子単位で高密度に水に溶存させた液体およびその利用技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
水や多くの種類の溶液（以下、「液体」と総称する）にガスを添加することにより、様々な機能、性質を液体に付与することが可能であることが知られている。例えば、液体中にガスを溶解させることと同時に、ガスを気泡の状態で液体中に溶存させることにより、所定の機能を発揮させる技術が知られている。また、ガスの気泡により発揮される特性効果をより高めるとともに当該効果を保持するため、マイクロバブルやナノバブルの如き微細ガスの気泡を発生させるとともに液体中に微細気泡を溶存させる技術が存在する。【０００３】
ガスの種類により異なりはするものの、液体の温度、圧力により一定の飽和濃度までガスが溶解することは証明されているが、その場合に水構造に何らかの変化が起こるといったことは確認されていない。また、気泡は飽和濃度とは関係せずに水中に溶存可能であり、５００ｎｍ（ナノメートル）よりも微細なものは浮力の影響を受けづらいと云われている。しかしながら、超微細で数十ナノメートルのサイズの気泡であっても、ガス分子の大きさのレベルからは程遠い、極めて大きなガスの塊であり、そのような気泡が溶存した水そのものの構造に元の水から何らかの変化が生じていることは、上記飽和濃度でガスを溶解した液体と同様に確認されていない。【０００４】
上記技術は液体（液相）で用いられるものである。一方、固体（固相）中でのガスの溶存技術として、ガスハイドレート（Gas Hydrate）、クラスレート（Clathrate）と呼ばれる技術が知られている。これらの技術は高圧および氷温に近い低温下またはマイナス数十℃という低温下で、ガスを液体に接触させ、さらにはガスと液体の接触する環境を高圧に維持することにより固化させることを試みるものである。その結果、複数の液体分子の結合により構成されたカゴ状構造（ケージ）の中にガス分子（ゲスト分子）を閉じ込めた部分を生じさせつつ、固体となった包接化合物であるガスハイドレート、クラスレートを生成するものである。すなわち、ここでいうハイドレート、クラスレートとは分子間に格子間結合が生じた氷状の固体又は、水の一部に格子間結合が生じているスラリー状の流動液体であり、格子間結合していない水構造とは明瞭に違う相に限り現象が認められた物質状態をいう。【０００５】
ＬＮＧ（Liquid Natural Gas；液化天然ガス）やＣＮＧ（Compressed Natural Gas；圧縮天然ガス）を省エネルギー、低コストで貯蔵運搬する等の目的のため、前述した氷状のガスハイドレート、クラスレートの実用化が検討されている。ガスハイドレート、クラスレートの生成過程では、約０℃以下の低温かつ数十気圧以上の高圧環境の下でガスと液体の混合を行うという条件が必要とされている。さらに生成されたガスハイドレート、クラスレートの保管には、マイナス数十℃以下の低温環境条件が必要とされている。【０００６】
一方、特許文献１では、波長２μｍから１０μｍの非加熱性赤外線を水に照射し、水分子のＯＨ伸縮振動などを変化させることにより、水分子間の水素結合を切断し、水構造の再編を行い、水クラスレートを生成する方法が提案されている。しかし、ガス混合をする提案は含まれていない。ガスを含まず水単独で仮に水素結合が一定量切断されたとしても、水の分子運動ではナノ秒以下という高速度で変幻自在に水分子は運動することから、赤外線照射を停止した後に水素結合エネルギーが長時間同じ状態で保たれることは無く、水構造に対して安定した変化を与えるということは到底考え難い。【０００７】
また、特許文献２では、ガスハイドレートを含むスラリー状の溶液または氷と、ガスハイドレートを含まないスラリー状の溶液または氷の両者を同じ条件下で、水のＯＨ吸収バンドを所定の範囲において近赤外線分光測定し、水分子のＯＨ吸収ピークを比較するガスハイドレートの濃度検知方法が開示されている。しかし、これはあくまでスラリー状または氷という固体結晶、固体混合物を対象として測定する方法であり、液体の水構造に変化があるといった物質状態とは大きく異なる。【０００８】
また、特許文献３では、水中において、水圧１気圧以上で上昇速度が１ｍｍ／秒よりも遅い性質を示す直径が５０μｍ以下のガスの超微小気泡を発生させる技術が説明されている。当該文献では、当該超微小気泡の自己圧縮効果と圧壊現象によりハイドレートの核を強制的に形成させるという技術が述べられている。記述では水中と表現されているものの、生成時の水温がハイドレート平衡条件温度より０．７℃の過冷却条件であるということから、それはスラリー状を経て氷になる直前の、運動エネルギーが特段に低下している状態に限定して気液混合する方法であり、明らかに水中の少なくとも一部には格子間結合が存在しはじめている状態を対象としていることが理解できる。さらに当文献では、水分子の状態及び運動エネルギーの変化に関する検討は行われていない。【０００９】
さらに特許文献４では、水路内を流れる水に高圧水ジェットの注入によるキャビテーションによって真空マイクロバブルを発生させ、真空マイクロバブルに磁場を作用させる水処理方法が開示されている。マイクロバブルが崩壊することで水分子クラスターが微細化するという説が開示されてはいるものの、水構造が変化するといった水分子の状態に関する検討は実際には行われていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】日本国特開２００６−２８９３３５号公報
【特許文献２】日本国特開２００９−１１５５６０号公報
【特許文献３】日本国特開２００４−２６３１５２号公報
【特許文献４】日本国特開２００６−１８１４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
水およびその他の液体を対象としたいずれの技術も、液体をスラリー状にする、または少なくとも０℃近くまで冷却して運動エネルギーを低下させた状態でガスと接触または混合する方法に限られている。常温、常圧条件下でのガス混合法により生成されるものであって、特別な水構造の変化を提起した文献は存在せず、測定分析が試みられたこともない。【００１２】
本発明は、ガスが溶存した水の実態を把握したうえで、その生成方法、観測方法、利用方法などを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者は、種々のガスを水に溶存させる技術について鋭意検討を重ねた。そして、一定の条件下でガスを水に溶存させて生成された液体（ガス溶存液体）において、当該ガスの気泡を観察できるものの、一定の条件下では、様々な方式の計測を実施してもガスの気泡を観察できないことが確認された。しかも、従来は当該ガスの過飽和濃度と考えられていた濃度を越える量のガスを水中に溶存させた場合にも、ガスの気泡を観察できない事例が確認された。【００１４】
すなわち、気泡を観察できた液体に対しては、レーザー回折や動的光散乱光度計により気泡のブラウン運動から存在する気泡の分布を演算し、気泡の存在を類推する手法により観察を行っていた。このプロセスの中で発明者は、水とガスの混合に用いられるエジェクターの構成を調整し、圧力条件などを可能な限り適切に調整し、より微細な気泡を得ることを目指していた。発明者は条件の調整によりガスを水中に混合させ、溶存させる瞬間により高密度のキャビテーション作用を水中に生じさせられ、気泡をより強く圧縮変形させることにより、より微細な気泡を得ることができると考察したからである。【００１５】
そして、所定条件下のエジェクターによるガス溶存液体の生成プロセスにおいて、ガスが導かれるとともに、水中に混合されるエジェクターのオリフィス部（小径路）では、そのエッジ部よりキャビテーションが発生するが、オリフィス部の径に拘わらず水の速度を高めると、生成された液体中に気泡が観測されないにもかかわらずガスの溶存が確かめられ、長時間に渡り安定した溶存性が保たれる事を発見した。【００１６】
本液体およびその生成プロセスについて、詳細な観察および検討を重ねた結果、発明者は、ナノ秒間に数十ナノメートル移動する水にガスが混入された際に、通常のキャビテーションに加えさらに高密度のキャビテーションにより気泡が爆発し、分子粒（単一の分子）又は分子群が発生し、水中に分散することをつきとめた。すなわち、単なるガスの気泡の溶存ではない、固相に限って発現すると考えられてきたクラスレート・ハイドレート現象、すなわちゲストガスが分子として水構造内に存在するクラスレート・ハイドレート現象が、基本的に固相とは異なる液相条件で生じていることを発明者はつきとめた。【００１７】
上記液体はガス分子が水に溶存して生成される、いわば「液体クラスレート」として把握されるべき物質と考えられる。当該液体においてはレーザー回折、動的光散乱光度計によっては気泡が観察されないことに加え、Ｓｐｒｉｎｇ８のＸ線小角散乱計測というオングストロームサイズの気泡でさえ、その密度差により計測できうる装置ですら気泡が観察されないことが確認された。一方、赤外線分析によって、驚くべきことに水分子間の水素結合が通常の水に比較して明瞭に低下しているという状態が実現されていることが確認された。【００１８】
すなわち、液体クラスレートにおいては、ガス分子又はガス分子群が水分子間に入り込み、水分子間の水素結合距離に変化を与える程度に、水全体に渡って高密度に溶存している。ガス分子又はガス分子群は浮力の影響を受けないのはもちろん、連続して水分子同士の結合が入れ替わっている（分子組換え運動）水の中において安定して存在し続けている。しかも本状態は生成時の水温が２０℃付近・大気圧下で生成保持しても達成されており、常温・常圧下で液体の分子（水分子）の間にガス分子が介在しているという新しい知見と物質を得ることに発明者は成功した。【００１９】
上記事項から導き出せる本発明は、原水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートであって、ガス分子が少なくとも前記原水の水分子間に存在し、水素結合率が前記原水の水素結合率より小さい液体クラスレートである。【００２０】
上記液体クラスレートにおいて、水分子間にガス分子が入り込むことにより、水分子間の水素結合が消滅しているとも特定できる。また、上記液体クラスレートにおいて、水素結合エネルギーが前記原水の水素結合エネルギーより小さいとも特定できる。【００２１】
前記原水が有機物または微生物の少なくともいずれかを含む原液であってもよい。【００２２】
また、上記液体クラスレートにおいて、前記原水中においてガス分子を溶存させることにより、水分子が周囲に比べ高密度に集合した前記原水中の水クラスター部が破砕され、当該原水に比較して水クラスター部が微細化し、さらに前記ガス分子が前記原水中に拡散して存在することにより、前記微細化された水クラスター部が保持されるとも特定される。【００２３】
さらに本発明は、水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートであって、赤外線分光法により測定される水分子間の水素結合エネルギーの量が水に比べて小さい液体クラスレートをも含む。【００２４】
さらに本発明は、原水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートであって、ガス分子が少なくとも前記原水の水分子間に存在し、水分子が周囲に比べ高密度に集合した水クラスター部の水分子数が、前記原水中における水クラスター部の水分子数より少ない液体クラスレートをも含む。【００２５】
さらに本発明は、原水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートであって、前記原水の水分子間に格子間結合が生じていない液相下において、ガス分子が少なくとも前記原水の水分子間に存在する液体クラスレートをも含む。【００２６】
尚、上記液体クラスレートは、ガス種により異なるのは当然として、さらに水温条件により変化もするが、ガス分子が完全に水中に溶込んだ溶解現象と、気泡が存在している気泡現象の両現象の程度に関わりなく、ガス分子が水運動エネルギーと水素結合率に影響を与える状態で存在している液体を対象としている。すなわち、本発明の液体クラスレートは、ガス分子のみを含む液体のみならず、ガス分子と気泡の双方を含む液体をもその対象とするものである。【００２７】
さらに本発明は、水中にガス分子を溶存させて液体クラスレートを生成する液体クラスレート生成装置であって、絞り傾斜路と、小径路と、開放傾斜路とを少なくとも含み、前記絞り傾斜路から前記小径路を経て前記開放傾斜路に水を送出させるベンチュリ管と、前記小径部に接続され、ガスを供給する気体供給部と、を備え、前記絞り傾斜路の断面積は前記小径路に向かって小さくなり、前記開放傾斜路の断面積は前記小径路から遠ざかるに従って大きくなり、さらに前記ベンチュリ管は、前記開放傾斜路内において先端が前記小経路に隣接するとともに、一度目のキャビテーション作用を発生させたナノ秒後に二度目のキャビテーション作用をガス混合液に施す目的で搭載した、当該先端から前記小経路から遠ざかるに従って断面積が拡大する拡大部を少なくとも含むスーパーキャビテーション作用部を備える液体クラスレート生成装置をも含む。【００２８】
上記液体クラスレート生成装置において、前記スーパーキャビテーション作用部の先端は平面部により構成することができ、前記拡大部は円錐形状に構成することができる。また、前記ベンチュリ管の周囲に配置され、少なくとも前記先端を含む領域を、スーパーキャビテーション作用部の芯を構成する部材を強磁性体金属と当該装置の周囲に配置した磁気回路を結ぶ強力な磁場により、液体流路を横切る磁気作用を加えうる構造とすることができる。【００２９】
さらに本発明は、水中にガス分子を溶存させて、液体クラスレートを生成する液体クラスレート生成方法であって、ベンチュリ管の絞り傾斜路から小径路を経て開放傾斜路に水を送出させ、前記小経路から前記開放傾斜路へ送出される水の吸引圧力により、前記小径路に接続された気体供給部からガスを前記小経路内に供給し、前記小経路から前記開放傾斜路へ高速で送出される水の第１のキャビテーションにより前記ガスの気泡を圧縮して微細ガス気泡を生成し、前記水の流れに沿って移動する前記微細ガス気泡を所定の部分に再度高速で衝突させる第２のキャビテーションにより、前記微細ガス気泡を粉砕することによりガス分子を生成し、水中に拡散させる、液体クラスレート生成方法をも含む。【００３０】
上記液体クラスレート生成方法においては、前記所定の部分を横切る磁場をあてることができる。本方法により生成される液体クラスレートも本発明に含まれる。【００３１】
さらに本発明は、原水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートの観測方法であって、前記液体クラスレートを所定温度以下に冷却し、冷却された前記液体クラスレートに赤外線を照射し、前記液体クラスレートの赤外線吸光度と、予め得られた原水の赤外線吸光度を比較することにより、前記液体クラスレートの水素結合率が前記原水の水素結合率より小さく、液体クラスレート中においてガス分子が少なくとも前記原水の水分子間に存在することを観測する、液体クラスレートの観測方法を含む。また、さらに本発明は、原水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートの観測装置であって、前記液体クラスレートを所定温度以下に冷却する冷却装置と、冷却された前記液体クラスレートに赤外線を照射し、前記液体クラスレートの赤外線吸光度と、予め得られた原水の赤外線吸光度を比較することにより、前記液体クラスレートの水素結合率が前記原水の水素結合率より小さく、液体クラスレート中においてガス分子が少なくとも前記原水の水分子間に存在することを観測する赤外線分光分析装置と、を備える液体クラスレートの観測装置をも含む。【００３２】
上述したガス分子には、酸素分子と、窒素分子と、水素分子と、オゾン分子、炭酸ガス分子などが含まれるが、これらの分子についてガス種は限定されず他のガス及び他のガスを含むものも対象とし、ガス濃度は限定されない。
【発明の効果】
【００３３】
本発明により、従来には全くない新たなガス分子の溶存した液体が生成されるとともにその特有な性質が明らかとなり、その利用方法も提示されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】水分子間に他のガス分子が入り込んだ状態を示す模式図
【図２】（ａ）は通常の水における水分子の状態を示す模式図であり、（ｂ）は水分子間にガス分子が入り込んだ状態を示す模式図
【図３】スーパーキャビテーションの概念図
【図４】気体混合液生成装置の概略構成図
【図５】気体混合液生成装置中の気液混合装置の斜視図
【図６】スーパーキャビテーションによりガス気泡からガス分子の拡散が生ずるプロセスを示す概念図
【図７】（ａ）は汎用のフーリエ変換赤外線分光分析装置の斜視図であり、（ｂ）は本発明の液体クラスレートを観測するためのフーリエ変換赤外線分光分析装置の斜視図
【図８】原水の赤外線分析の観測結果を示す測定データ
【図９】ろ過原水の赤外線分析の観測結果を示す測定データ
【図１０】酸素水の赤外線分析の観測結果を示す測定データ
【図１１】窒素水の赤外線分析の観測結果を示す測定データ
【図１２】水素水の赤外線分析の観測結果を示す測定データ
【図１３】オゾン水の赤外線分析の観測結果を示す測定データ
【図１４】ろ過原水の測定データから原水の測定データを差し引いた値を示すグラフ
【図１５】酸素水の測定データから原水の測定データを差し引いた値を示すグラフ
【図１６】窒素水の測定データから原水の測定データを差し引いた値を示すグラフ
【図１７】水素水の測定データから原水の測定データを差し引いた値を示すグラフ
【図１８】オゾン水の測定データから原水の測定データを差し引いた値を示すグラフ
【図１９】（ａ）は通常の水における水クラスターの状態を示す模式図であり、（ｂ）は本発明の液体クラスレートにおける水クラスターの状態を示す模式図
【図２０】従来の活性汚泥法による廃水処理施設の概念図
【図２１】本発明の酸素分子溶存液体を利用した活性汚泥法での廃水処理施設の概念図
【図２２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図２０、図２１の施設により浄化された排水汚泥の未作用及び既作用後の減量効果を示す写真
【図２３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図２０、図２１の施設により浄化された排水中の前作用及び作用後の微生物の状態を示す写真
【図２４】（a）は市販の炭酸水に増粘剤を加えた後に所定時間経過した粘性体を示す写真であり、（ｂ）は原水に炭酸ガス分子を混合して液体クラスレートを生成し、増粘剤を添加した後に所定時間経過した粘性体を示す写真
【図２５】尿中のストレスマーカーの変化を観察する実験の結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明について説明する前に、本発明を理解するにあたって参考となる一般的なクラスレート（Clathrate）、ハイドレート（hydrate）の概念について説明する。クラスレートとは、所定の化合物の結晶格子によって作られた空間の中に、他の物質原子や分子が入り込み、共有結合などの結合によらず安定な状態で存在している物質として一般的に知られている。包接化合物（「包摂」、「抱摂」などの表記もある）とも呼ばれる。例えばシリコンクラスレートの場合、所定のシリコンの結晶構造（様々なタイプがある）の中にアルカリ金属などのゲスト原子が封じ込められた状態で存在する。
【００３６】
また、ハイドレート（ガスハイドレート）とは水包接化合物とも呼ばれ、水素結合による水分子で構成される立体網状構造の間隙中に、他のガス分子が入り込んだ状態で存在している物質として一般的に知られている。特によく知られているメタンハイドレート（Methane hydrate）は、水分子で構成される立体網状構造の間隙中にメタン分子が入り込むことによって形成される見た目が氷、シャーベットのような物質であり、日本近海に大量に存在する天然資源であるため、その有効活用が期待されている。
【００３７】
メタンハイドレートが海底や凍土の中に固体で存在していることが知られているように、クラスレート、ハイドレートといった物質は、高圧環境、氷結温度域又はそれ以下の低温という条件下で、所定の結晶構造を有する固体物質の形態で存在することが一般的に認知されている。
【００３８】
一方、本発明の概念を説明する場合にも「ハイドレート」、「クラスレート」といった用語を用いることができるが、本発明による生成物質を意味する場合の「ハイドレート」、「クラスレート」は、上述した一般的に認知されている固体・結晶格子の構造、性質を持たない。
【００３９】
すなわち、既に説明したように、本発明において母体物質である水はあくまで液体であり、固体・結晶格子等格子間結合した構造ではなく、従来のクラスレート、ハイドレートとはこの点で異なるものであり、本発明の物質は液体クラスレート（液体ハイドレート）とも呼べるものである。結晶化している氷状固体である従来の固相ガス含有物質と、一方で本発明による流動する液相という母体物質状態に基本的差異があるものの、ガスが分子単位で水中に分散されているという点では共通であり、故にクラスレートという表現をするものである。
【００４０】
２００５年、R.J.D.Millerらにより、水にレーザーパルス照射で生じさせた構造変化は、５０フェムト秒以内に失われることが報告されている。（Ultrafast memory loss and energy redistribution in the hydrogen bond network of liquid H2O; Nature 434, 199-202 , ２００５年３月１０日発表）。すなわち、水の運動変化は極めて短時間の運動であり、時間的に計測可能な限界範囲の領域でも確かな観測が困難であった。また、仮に観測対象の水を取囲む圧力条件に変化が無い状態であっても、水温の変化により運動エネルギーは大きく変動して定量に計測ができないということがあり、常温条件にある水物性の研究の解明を妨げてきた。
【００４１】
本発明の生成物質である液体クラスレートの概念図を図１に示す。これは水が絶え間なく運動するその瞬間の分子状態をモデルで示した図である。図１において、水分子Ｈ２Ｏ中のＨ原子は電気陰性度の大きなＯ原子と共有結合（図中の実線）により結合されており、プラス（＋）の電荷を帯びている（水素イオン）。このＨ原子は、他のＨ２Ｏ分子中のマイナス（−）の電荷を帯びたＯ原子とも水素結合（図中の点線）により結合している。不純物の無い水においては、図中の各分子以外の領域は非物質空間となり、この非物質空間に、例えばアルコールのような水と水和する物質は入り込むことができるので、水とアルコールを混合した場合の総和量は両者の単純な体積の和より一定量減少する。また、水の分子運動においては、水素結合をしている箇所では、マイナスの電荷を帯びた二つの水分子の酸素原子の間で、プラスの電荷を帯びた水素イオンの渡し合い（キャッチボール）が生じていることが知られている。
【００４２】
ガスを水に溶かす場合、Ｈ２Ｏではない他の物質であるガスの分子がアルコールと同様に、非物質空間に許容されて溶存することは溶解と表現される。水に作用する環境圧力の条件と水温条件により溶存ガス濃度は異なりはするものの、一定の条件下で特定のガスが水に溶存する量は一定量であることが知られている。一方で前述飽和濃度以下の溶解現象では、水分子間の運動エネルギー、すなわち水素結合率に変化が生じることは観測されていない。このことは、従前から知られているガスの溶解作用は、水の水素結合率に変化を生じさせるものではないということである。
【００４３】
そして、今回発明者は、一定条件での気液混合による水の処理が、水の水素結合率に明瞭な変化をもたらすというプロセス、かつそのような変化の認められる物質を初めて生成し、物質の存在を明らかにした。すなわち、当該物質である液体ハイドレートにおいては、ガスが分子単位で水分子間に高密度で入り込み、非物質領域を押し広げるため、水分子間の水素結合が成立している比率（水素結合率）が、ガス分子が入り込んでいない水の水素結合率に比べて計測可能な程度まで低下している。
【００４４】
この配置関係（水分子間の水素結合にガス分子が影響を与える状態の配置関係）は、分子運動により数十フェムト秒〜ピコ秒という極めて短時間の単位で崩壊と結合を繰り返して変動し、観測が難しいものである。しかしながら、本発明の液体クラスレートにおいては当該配置関係が、数時間経過後のサンプルでも計測比較が可能な程に安定し、維持されている。ガス分子が水全体に拡散して高密度に分散存在している故に、当該配置関係に基づく水素結合率の低下が、総量として顕著に観察できる程度に計測が可能であり、また長時間維持されるものと考えられる。また、後述するように、気液混合の生成処理過程でガス分子の拡散作用に付随して水クラスターと称される水分子の塊がガス分子の放射と介在により崩壊する現象によっても水素結合率の低下がもたらされていると推定される。そして、本発明の液体クラスレートにおいては、溶存ガス濃度が飽和濃度以下の場合においても、未溶存水に比較して水素結合率が明瞭に低下する現象が確認できる。
【００４５】
本発明の液体クラスレートは水中にガス分子を溶存させて生成され、「水クラスレート」としても把握される。ここで、ガス分子が溶存される前の元の水を「原水」と規定する。原水とは一般の飲料水、工業用水、純水など、水として概念されるものは総て含まれ、多少の不純物を含むものも包含する。さらには後述するような有機物や微生物などを含むものも含まれるが、このような意図的に混合されたものを含む水は、「原液」としても把握される。
【００４６】
そして、ガス分子が原水に溶存した結果、液体クラスレートが生成されるが、この液体クラスレートの水素結合率は、ガス分子を溶存させる前の原水の水素結合率よりも小さくなっている。すなわち、液体クラスレートの中の水分子間で水素結合率が成立している割合が、原水の中で水素結合率が成立している割合に比べて低下しているのである。本発明の液体クラスレートにおいてはガス分子が水（原水）に溶存した状態で液体の形態を保っているため、本発明の液体クラスレートをガス分子溶存液体と呼ぶことも可能である。
【００４７】
別の見方をすれば、本発明の液体クラスレートにおいては、水中の水分子間の非物質空間（電子や中性子などの素粒子以外は本来何も無い空間）に存在するガス分子が増加する事で非物質空間を押し広げ、水分子間の水素結合を消滅させているという現象で把握される。ガス分子が水分子間に入り込み、両者の間での水素イオンのキャッチボールを阻害しているのである。その現象では、ガス分子は水分子間の距離を水素結合エネルギーで水分子を繋げることのできる距離より大きい距離まで拡げており、水分子間の水素結合エネルギーを計測した際にその総量を低下させるに至っている。
【００４８】
また、本発明の液体クラスレートにおいては、ガス分子の作用により、水分子間だけでなく水素イオンと他の混入物との間の水素結合による水素結合エネルギーが、原水の水素結合エネルギーより低下しているともいえる。
【００４９】
さらに別の現象理由として、後述するように、混合処理に於いてガスを液体中に高速かつ高強度の例えばキャビテーション現象を用いて封入する過程で、ガス気泡やガス分子群は爆発し、ガス分子は放射される。後に改めて説明するが、ガス分子の移動する軌道上の水クラスターは、一部が分断され、総量としては水素結合率が低下する程に現象すると考えられる。さらに、放射されて軌道を進んだガス分子は水の抵抗によりそれぞれが停止し、水中の全域に極めて高密度に散在する。この一連の過程で発生する水素結合が切り離される現象（主に水クラスター間での水素結合の消失）と、前述ガス分子が介在して水素結合が成立し難い現象（主に水素分子間での水素結合の消失）の双方の現象の作用により、今回開示する水の性質の変化現象がもたらされていると考えられる。水クラスターを崩壊させる現象が、飽和濃度以下の条件下でも顕著に水素結合率が減少するという結果に繋がっていると考えられる。
【００５０】
上述したこれらの作用は、後に説明するように、赤外線分光法により明瞭に水素結合率が元の水である原水に比べて低下していることが観察できる程度に、高密度、高濃度で液体中に生じており（すなわちガス分子が高密度、高濃度で水中に散乱している）顕著な性質変化を原水に与えている。尚、原水と液体クラスレートと比較とされる要素として水素結合率、水素結合エネルギーなどの概念が提示されているが、比較にあたっては同じ条件下での比較であることが必要である。例えば、ガス分子以外の成分などが同等な原水と液体クラスレートと間での比較が必要とされる。さらに水温を一定にする必要がある。さらに水運動エネルギーは水温が上昇すると激しくなり計測に困難さが増すことから、低水温、好ましくは水の分子密度が最も安定するといわれる４℃に維持して計測することが肝要である。また、より誤差無く変化の程度を観察するためには対象液サンプルを原水、ガス溶存水共に複数計測してそのデータを平均化し、共に平均化したデータを比較することで明瞭な差異を捉える事ができる。その様な条件の下、上述したような水素結合率、水素結合エネルギーなどについて、原水と液体クラスレートとの間での観測が意味あるものとなり、かつ両者の間で捕捉可能な差が生ずるのである。
【００５１】
個々の水分子およびガス分子の動き、分子間ネットワークの状態は微小世界の話であり、かつピコ秒レベルで絶えず運動変化しているため、直接観察することは不可能である。しかしながら、水全体の水素結合エネルギーを捉えることにより、液体クラスレート中のガス分子の振る舞いを観察することができる。通常の水においても、分子運動により水分子間の水素結合は発生と消滅を繰返しているが、本発明の液体クラスレートにおいては水分子間にガス分子が入り込むことにより、水分子間の水素結合が水に比べて大きい頻度（単位時間当たりに水素結合が消滅する回数）で消滅している。
【００５２】
図２（ａ）は通常の水中における水分子の振る舞いを示す模式図であり、図２（ｂ）は本発明の液体クラスレートにおける水分子とガス分子の振る舞いを示す模式図であり、図１をさらに広い範囲で見た図に相当する。図２（ｂ）はガス分子がオゾン分子の例を示すが、ガス分子はオゾン分子には限定されない。図２（ａ）に示すように、通常の水中において水分子はナノ秒以下の間隔で水素結合と断絶を繰返す状態を採っている。一方、図２（ｂ）に示すように、液体クラスレート中においてガス分子は、後述する方式に従って放射状に爆発して拡散し、図１９に示すように水クラスターを貫通粉砕して進み、水の抵抗により停止した場所で水分子の海の空間に維持される。ここで、ガス分子は、周囲に比べ水素結合率の高い水クラスター部を微細化することで結合の一部を消滅させると共に、水素結合の前述のメカニズムにより水素結合の成立条件を妨げて、その一部を減少させる作用をしている。水クラスターについては後にも説明する。
【００５３】
また、所定の液体が本発明の液体クラスレートに相当するか否かを判定するための方法は特定のものには限定されず、あらゆる方法を採用することができる。簡単な方法の一例として、減圧によりガスを液体から取り出す方法が挙げられる。予め水素結合率などを測定した液体を公知の装置を用いて脱ガスに十分な減圧条件下におくことにより、溶け込んだガス（分子）を強制的に脱気することができる。当該プロセスの結果残った液体（原水）について水素結合率などを測定し、元の液体と比較することにより、判定対象の液体が液体クラスレートであったか否かを判定することができる。
【００５４】
次に本発明の液体クラスレートの生成にあたって今回採用されているスーパーキャビテーション（supercavitation）の概念を説明する。一般的なキャビテーションは空洞現象とも言われ、高速で流れる流体(水など)の中の圧力の低い部分が気化して、非常に短い時間に蒸気のポケットが生まれ、また非常に短時間でつぶれて消滅する現象のことをいう。このキャビテーション現象を起こす場所にガスを混合して故意に強度の高い混合を行うことが可能である。スーパーキャビテーションは一般的なキャビテーションをより積極的に大量に発生させ、物体と周囲流体との摩擦を小さくする方法を云う。すなわち、スーパーキャビテーションは高い密度でキャビテーションを起こすことにより、流体の流れ方向の下流域では流体と接触する物質との摩擦抗力を減らす効果も発現する現象である。それはキャビテーションによって物体周りの液体は気化するが、気体の密度が流体である液体よりもずっと小さいため、抗力が減少するという要因による。今回の実施例では、より混合装置内での抵抗を減らしてガスを含んだ液体の流速を速める目的と、キャビテーション作用の強度を高める事でガス気泡の分断効果を増してガス分子が爆発して分子粒となって放射される程度の作用を与える目的で用いた。
【００５５】
図３はスーパーキャビテーションが生じている状態を示す概念図である。高速で流れる液体（グレーで示した部分）中におかれた物体（黒）の後方にスーパーキャビテーションＳＣが生じる。
【００５６】
次に図４を参照しながら、本実施形態における気体混合液生成装置の構造について説明する。気体混合液生成装置２０１は、貯留タンク２０２と、気体供給装置２０３と、貯留タンク２０２から取り出した被処理液を貯留タンク２０２に戻す循環系装置２０４と、循環系装置２０４の途中に設けた気液混合装置（液体クラスレート生成装置）２０５と、溶解促進槽２０６と、貯留タンク２０２に付設した温度保持装置２０７と、を含む。
【００５７】
図４に示すように、貯留タンク２０２には取水バルブ２０２ｖを介して被処理液としての原水が注入可能である。貯留タンク２０２は取水した原水および後述する循環系装置２０４を介して循環させた気体混合液、すなわち液体クラスレートを貯留するためのものである。貯留タンク２０２に貯留された液体は、温度保持装置２０７によって、例えば１〜２０℃の範囲に保持されるようになっている。この範囲に温度設定することにより、例えばガス分子がオゾン分子の場合、ヘンリー定数で説明される温度上昇に伴うオゾンの自己分解現象を抑制し、オゾン溶解及び濃度上昇を効率よく行い、かつ溶解させたオゾンの濃度を低下させないことが可能となる。オゾン以外のガスは殆ど温度上昇による分解という特質を持たないが、水温を高温にしないことである程度の水分子運動の安定性を保持し、結果処理効率を高く維持する事が可能となる。温度保持装置２０７は、条件に応じて省略することも可能である。また、温度設定範囲も、被処理液（原水及び／又は液体クラスレート）や気体（気体群）の種類や性質、さらに、添加物の有無等を総合的に考慮して設定することができる。温度保持装置２０７は貯留タンク２０２から被処理液を取り出すためのポンプ２１１と、取り出した被処理液を冷却するための冷却機２１２とを含み、貯留タンク２０２とポンプ２１１と冷却機２１２との間は被処理液を通過させる配管２１３によって連結されている。
【００５８】
上記構成によって、貯留タンク２０２に貯留された被処理液は、ポンプ２１１の働きによって貯留タンク２０２から取り出され、冷却機２１２に送られる。冷却機２１２は送られてきた被処理液を所定範囲の温度に冷却して貯留タンク２０２に戻す。ポンプ２１１は、図外にある温度計によって計測された貯留タンク２０２内の被処理液の温度が所定範囲を超え冷却の必要があるときにのみ作動するようになっている。貯留タンク２０２を設けることにより、被処理液を一旦貯留することによって上記冷却を可能にするとともに、被処理液を安定状態に置き、これによって、例えばガス分子がオゾン分子の場合、被処理液に対するオゾンの状態を保持しつつ、溶解を熟成類似の作用によって促進させることができる。なお、寒冷地等において被処理液が凍結する恐れがある場合は、上記冷却機の代わりに、又は、上記冷却機とともにヒーター装置を用いて被処理液を加温するように構成することもできる。
【００５９】
本実施形態における気体供給装置２０３は、所定のガスを生成し供給するための装置である。基本的に気液混合装置２０５はキャビテーション発生に伴う真空現象を生じさせ、供給ガスは気体供給装置２０３から陰圧で吸引されるが、さらに必要に応じて圧搾等を行った後に供給することも可能である。必要なガスの量を供給可能なものであれば、気体供給装置２０３が作用するガスの発生原理等に何ら制限はない。気体供給装置２０３によって生成されたガスは、気体供給管２１７の途中に設けた電磁バルブ２１８と逆止弁２１９を介して気液混合装置２０５に供給されるようになっている。被処理液に混合する気体が、たとえば、大気であれば、圧搾空気装置（コンプレッサー）等がこの気体供給装置の主要構成要素となる。複数種類の気体を混合する場合には、各気体を生成又は採取等する装置を用いる。
【００６０】
次に、図４および図５を参照して気液混合装置（液体クラスレート生成装置）２０５の詳細について説明する。気液混合装置２０５はエジェクターとも呼ばれ、先述したように、発明者が水中のより微細な気泡を得ることを目指す過程で、その調整をすることにより得られた構成を持つ。気液混合装置２０５は、ベンチュリ管２３１と、ガスを供給する気体供給部としての気体供給パイプ２３９とを含む。本実施形態の気液混合装置２０５はさらにスーパーキャビテーション作用部２３７と、磁気回路２４３とを含む。ベンチュリ管２３１と気体供給パイプ２３９は、透磁性のある合成樹脂材により一体的に構成されている。ベンチュリ管２３１は、上流側（図５の矢印Ａ１側）から送られた被処理液を下流側（図５の矢印Ａ２側）へ通過させるためのパイプ状の外観を有し、被処理液は矢印Ａ１からＡ２に沿った軸線方向（長手方向）に流れる。ベンチュリ管２３１を長手方向に貫くようにベンチュリ管２３１内部に画定された中空部には、上流側から下流側に向かって上流側大経路２３２、絞り傾斜路２３３、小径路２３４、開放傾斜路２３５及び下流側大経路２３６が、この順に連通した状態で形成されている。
【００６１】
上流側大経路２３２は、気体供給パイプ２３９の軸線方向（ベンチュリ管２３１の軸線方向に垂直な方向）に対して所定の第１の角度（例えば５０度など）をもって絞り方向に傾斜する絞り傾斜路２３３を介して小径路２３４に繋げられ、その後、開放傾斜路２３５によって同じく軸線方向に対して所定の第２の角度（例えば３０度など）を持って開放される。開放傾斜路２３５は、上流側大経路２３２と同じ外径の下流側大経路２３６に繋がっている。言い換えると、絞り傾斜路２３３の断面積（流路面積）は小径路２３４に向かって小さくなり、開放傾斜路２３５の断面積（流路面積）は小径路２３４から遠ざかるに従って大きくなっている。すなわち、小径路２３４の断面積（流路面積）はベンチュリ管２３１内で最小となる。一般的に第１の角度＞第２の角度に設定され、絞り傾斜路２３３の傾きは開放傾斜路２３５の傾きより急である。
【００６２】
小径路２３４にはその軸線方向と垂直に気体供給パイプ２３９が接続され、気体供給パイプ２３９の開口端が小径路２３４の軸線方向の中央部において、小径路２３４に開口している。気体供給パイプ２３９の供給端（小径路２３４に開口した開口端の逆側）には気体供給装置２０３と連通する気体供給管２１７（図４）が接続されている。
【００６３】
小径路（オリフィス部）２３４の断面積（流路面積）はベンチュリ管２３１内で最小であり、絞り傾斜路２３３から小経路２３４に送出しされる被処理液は、急激な流路面積の減少によりきわめて高い圧力にさらされる。小経路２３４を通過した後、被処理液は小径路２３４から遠ざかるに従って断面積の大きくなる開放傾斜路２３５に突入し、高圧から開放されるため、小径路２３４の軸線方向の中央部又はその下流側近傍は、被処理液の圧力変化によって真空又は真空に近い状態になる。気体供給パイプ２３９の供給端に及んだガスは吸引され（被処理液の吸引圧力作用）、乱流化した被処理液内に散気される。この現象が後ほど説明する第１のキャビテーションである。
【００６４】
小径路２３４より下流側であって、開放傾斜路２３５及び下流側大経路２３６の内部には、気液混合装置２０５の中でもスーパーキャビテーションの作用を主として司るスーパーキャビテーション作用部２３７が設けられている。スーパーキャビテーション作用部２３７については、後ほど詳細に説明する。
【００６５】
ベンチュリ管２３１には、磁気回路２４３がネジ（図示を省略）などにより固定されている。磁気回路２４３は、ベンチュリ管２３１を挟んで対向する一方の磁石片２４５及び他方の磁石片２４６と、一方の磁石片２４５と他方の磁石片２４６とを連結するとともに、ベンチュリ管２３１への磁石片取り付けの機能を有する断面Ｕ字状の連結部材２４８と、により構成される。磁気回路を組むことにより磁場がエジェクターではない混合装置周囲に向けて無益に放出されることを防ぐ。磁石片２４５と磁石片２４６は、小径路２３４及び／又はその近傍（特に小径路２３４の下流側）をその磁力線（磁界）が可能な限り小経路２３４を中心としたエジェクター部管内の流水域全域に最も多く通過するように配されるのが好ましい。被処理液（水）とガスの双方に磁力を作用させることによって、被処理液に対して最も効率よくガスを溶解させることができると考えられるからである。
【００６６】
磁石片２４５及び磁石片２４６は、ネオジウム磁石などによって構成されるが、磁石の種類は特に限定はされない。連結部材２４８は、磁束漏れを抑制して磁力作用が被処理液等にできるだけ集中するように、磁力透磁率（μ）の大きい部材（たとえば鉄など）によって構成される。
【００６７】
気液混合装置２０５により生成された液体クラスレートは、配管２７４を経由して溶解促進槽２０６に送られる。溶解促進槽２０６は円筒形状に構成され、ガスの水への溶解を促進するものである。溶解促進槽２０６を経由した液体クラスレートは、気液分離装置２６５に送られる。気液分離装置２６５は、被処理液と、この被処理液から脱気するガスとを分離排出するための脱気構造として機能する。気液分離装置２６５によって分離されたガスは、気体分解装置２６７によって分解して無害化した後に装置外部に放出される。
【００６８】
循環系装置２０４は、気液混合装置２０５を通過した液体クラスレートを循環させて再度、気液混合装置２０５を通過させる機能を有している。再度、気液混合装置２０５を通過させるのは、既にガスを溶解させた被処理液（液体クラスレート）に再度ガスを注入することによって、ガスの溶解度と濃度をさらに高めるためである。循環系装置２０４は、ポンプ２７１を駆動源とし、貯留タンク２０２と溶解促進槽２０６を主要な構成要素とする。すなわち、ポンプ２７１は、貯留タンク２０２から配管２７０を介して取り出した被処理液を逆止弁２７２及び配管２７３を介して気液混合装置２０５に圧送する。圧送によって気液混合装置２０５を通過した被処理液は、配管２７４及び溶解促進槽２０６を抜け配管２７５を介して貯留タンク２０２に戻される。循環系装置２０４は、上記した工程を必要に応じて繰り返して実施可能に構成してある。循環させる回数は、生成しようとする液体クラスレートのガス溶解度やガス濃度等を得るために自由に設定することができる。なお、配管２７５の途中にはバルブ２７６が設けられ、バルブ２７６の開閉によって気液混合装置２０５の小径路２３４を通過させる被処理液の水圧を制御するために用いられる。
【００６９】
次に、スーパーキャビテーションを発生させる主要部として機能する気液混合装置２０５、特にスーパーキャビテーション作用部２３７について、図５、図６を用いて改めて説明する。気液混合装置２０５はエジェクターとも呼ばれ、発明者が水中のより微細な気泡を得ることを目指す過程で、その調整をすることにより得られた構成を持つ。
【００７０】
先述したように、小径路２３４より下流側であって、開放傾斜路２３５及び下流側大経路２３６の内部には、気液混合装置２０５の中でもスーパーキャビテーションの作用を主として司るスーパーキャビテーション作用部２３７が設けられている。スーパーキャビテーション作用部２３７の断面中心は、開放傾斜路２３５及び下流側大経路２３６の断面中心と一致している。すなわち、スーパーキャビテーション作用部２３７の断面は、開放傾斜路２３５及び下流側大経路２３６の断面に対し同心円となる。
【００７１】
スーパーキャビテーション作用部２３７は、上流側（小径路２３４に近い側）に位置し、円錐形状を呈した拡大部２３７ａと、当該拡大部２３７ａと一体に連続して下流側（小径路２３４から遠い側）に設けられる本体部２３７ｂから構成される。拡大部２３７ａは開放傾斜路２３５の軸線方向（ベンチュリ管２３１の軸線方向）における中央部付近まで、下流側に向かって（小径路２３４から遠ざかるにしたがって）徐々に断面積が拡大するように形成され、本体部２３７ｂに一体的に接続している。また、拡大部２３７ａの小径路２３４に最も近い先端は平面部２３７ｃを構成し、開放傾斜路２３５内において小経路２３４に隣接している。当該平面部２３７ｃは拡大部２３７ａの軸線方向（ベンチュリ管２３１の軸線方向）に対し垂直な平面で構成されている。本体部２３７ｂは、基本的に軸線方向に対し一定の断面を持って形成されている。
【００７２】
さらに実施した装置に於いて、スーパーキャビテーション作用部２３７はＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene；ポリテトラフルオロエチレン）で被覆されているものの、芯部の構成母材は強磁性体である鉄で構成されている。前述磁気回路で流液部に集合させられた磁気は、流路の中心である鉄材のスーパーキャビテーション作用部２３７との間に隙間なく強い磁場を形成し、ガスと液共に効果的に作用して水クラスターを生成することに働く構造とした。尚、この実施形態はあくまで一例であり、スーパーキャビテーション作用部２３７の形態は特に限定されるものではなく、後述するようなスーパーキャビテーションの作用（特に第２のキャビテーションの作用）を生じさせることができるものであれば、変形は適宜自由である。
【００７３】
次に今回の気液混合装置２０５よって得られることが判明された作用、すなわちスーパーキャビテーションを発生させるメカニズムを、図５、図６を用いて説明する。図５の矢印Ａ１に示すように、上流側大経路２３２を通過した被処理液（以下「水」で説明する）は、絞り傾斜路２３３を通過するとき圧縮され、水圧が急激に高まり、圧力衝撃波が液体と液体に含まれるガス気泡、ガス分子に加えられる。同時に水の通過速度も急激に上昇する。水の圧力、速度は、小径路（オリフィス部）２３４を通過するときにピークに達する。
【００７４】
小径路（オリフィス部）２３４を通過する水は、高速、高圧で小径路２３４を通過する。小径路２３４を通過した後、水は開放傾斜路２３５に送出されるが、開放傾斜路２３５に送出された後も慣性の法則により、水は依然として高速で移動する。ところが、水が移動する経路の容積（開放傾斜路２３５の流路面積）は急速に増大するため（小径路２３４→開放傾斜路２３５）、水の中に減圧現象とともに高い真空環境が実現される。この現象により、水には小径路２３４に接続された気体供給パイプ２３９内のガスを小経路２３４内に吸引する（引き込む）吸引圧力が生じ、当該吸引圧力の作用により、気体供給パイプ２３９から小経路２３４を介してガスの気泡が水に供給され、気液混合液が生成される（図６（ａ））。
【００７５】
そして、図６の（ｂ）に示すように、小径路（オリフィス部）２３４の高圧の圧力衝撃波のため、気泡は圧縮され、キャビテーションが発生して図６の（ｂ）に示すように、気泡は分断され微細化する（第１のキャビテーション）。
【００７６】
さらに微細化された気泡を含む気体混合液が、水の流れに沿って小径路２３４から開放傾斜路２３５に至る下流へ進むと、図６の（ｃ）に示すように、スーパーキャビテーション作用部２３７の拡大部２３７ａの平面部２３７ｃに衝突する。そして、気液混合液中の微細化された気泡は衝突の衝撃により爆発粉砕し外周に向けて放射され、分子単位の拡散運動を起こす。放射されたガス気泡及び分子群は周囲の水分子中にガス分子単位で広く拡散する（第２のキャビテーション）。爆発粉砕により放射状に飛び出したガス分子は水分子中をばらばらに飛び、通過しながらも水中の摩擦抵抗によりそれぞれが水中の所定の位置で止まり、図６の（ｄ）に示すように水分子運動中の空間に留まる。この結果、液体クラスレートが生成される。
【００７７】
図６（ｅ）は流速のイメージを示す模式図である。この爆発粉砕から放射し、拡散して止まる迄の現象は、強力な磁場の中で行われるので生成効率が高い。また、小経路２３４を通過する水の速度が速ければ速いだけ高密度なキャビテーション、即ちスーパーキャビテーションの密度が高まるが、第２のキャビテーションを起こす部位では装置表面と液流の接触する面の摩擦抵抗が著しく低下することから、液流速を高速に維持することが可能となっている。また、第１のキャビテーションから瞬間経過後に第２のキャビテーションが繰返し作用する現象は、さらにガス分子の塊が微細な大きさになるまで繰り返されているものである。
【００７８】
上述で記載した生成過程に加えて、一度スーパーキャビテーションのプロセスを経た気泡で、タンク内で浮いてしまわない程度に細かな数十μｍ以下の気泡は、再度スーパーキャビテーションのプロセスに突入して、繰返しスーパーキャビテーションの作用を受ける。
【００７９】
上述したプロセスは、大きく次の３段階にわけることができる。すなわち（１）水中の気泡が圧力衝撃波により圧壊される、（２）小経路２３４を高速で通過する水がキャビテーション作用を受ける、（３）水がスーパーキャビテーション作用を受ける、の３段階である。すなわち、「圧力衝撃波」、「真空キャビテーション」、「スーパーキャビテーションで起こる再度の真空による分断」の三つの作用により、ガス分子が爆発粉砕して放射状に飛び出して、それぞれの軌道で水中に刺さり込んで貫通した後に、水抵抗により水中各所に保持される。
【００８０】
また、本実施形態では上述したように、スーパーキャビテーション作用部２３７は、強磁性体材料（鉄）にＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene；ポリテトラフルオロエチレン）系樹脂を被覆することにより構成されている。気体供給パイプ２３９の近傍から真空環境となる領域に作用する磁気回路２４３により、水及び気泡を直行する状態で液流路全体に隙間なく磁場を形成し、水及び気泡、さらにガス分子群、ガス分子の全体に磁場作用を与える構造が採られている。そして、特にスーパーキャビテーションを起こす領域（平面部２３７ｃの周辺）で、磁気回路２４３とスーパーキャビテーション作用部２３７の構造材（樹脂被服強磁性体材料）との間で強く気液混合液中を横断する磁場領域が形成されている。このような構成は、常磁性体である水の分子に対してガスを２段階でキャビテーションを起こす程度に強力に混合させると同時に磁気を作用させることを可能とする。そして、水分子そのものを物理的に微細化することにより、爆発粉砕により放射される側のガス気泡及び分子を受け入れやすい、即ちガス分子放射時の水中の抵抗性を軽減することに役立っているものと考えられる。
【００８１】
本実施形態における気液混合装置２０５の仕様は以下のようになっている。
液送水圧：０．４ＭＰａ（流入側）
通水速度：２３ｍ／秒
通水量：１５Ｌ／ｍｉｎ
ガス供給量：３Ｌ／ｍｉｎ
磁気回路（ネオジウム磁石）：表面磁束密度２７２０ガウス／吸着力３５ｋｇで、流水位置での磁束密度４２４８ガウス（磁石間距離１０ｍｍ部分の計算値）  
水温：２０℃
【００８２】
小径路（オリフィス部）２３４通過時点及びその直後でスーパーキャビテーション作用部２３７に衝突する水流の速度は毎秒約２３ｍであるが、１ナノ秒あたりに換算すると２０ｎｍという高速度である。平面部２３７ｃに衝突して爆発粉砕し、放射状に飛び出したガス分子の運度速度はきわめて大きいと想定される。
【００８３】
上記したプロセスについてさらに検討を進めると、小径路２３４を高速で流れる水は、小径路２３４から開放傾斜路２３５に送出された際、通過経路の容量の急激な増大のため、急激に減圧され、真空環境を実現する。この真空により気体供給パイプ２３９からガスが吸引され水に混入されるとともに、小経路２３４内の高圧により小気泡になるまで圧縮され、第１のキャビテーションが発生する。さらにガス気泡がスーパーキャビテーション作用部２３７の拡大部２３７ａの平面部２３７ｃに衝突することにより、ガス分子が爆発粉砕する第２のキャビテーションが発生する。
【００８４】
上記プロセスは、仮に流速が２０ｍ／秒と仮定すると、僅かに１／１００００秒以下という極めて短時間の間に、第１のキャビテーションと第２のキャビテーションが連続して実行されるプロセスとなる。第１のキャビテーションと第２のキャビテーションという二つの作用を受けて爆発放射されるガス分子は２０ｎｍ／ナノ秒の高速度で水分子の海に向って飛び出すことになり、スーパーキャビテーションと呼ばれる現象を引き起こすものである。
【００８５】
第１のキャビテーションで圧縮された微細ガス気泡が再び集合するといった現象が起こらない短時間のうちに、第２のキャビテーションが実施され、微細ガス気泡は爆発粉砕という激しく高密度な作用にさらされることとなる。乱流と第２のキャビテーションにより微細ガス気泡、気泡分子群各々の爆発粉砕現象が一気に起こり、微細ガス気泡はガス分子となって水分子中に放射状に飛び出し、それぞれのガス分子は水分子中の抵抗により停止して、それぞれが行き着いた水中の空間（水分子運動の空間）にばらばらに存在することとなる。すなわち、第１のキャビテーションで微細ガス気泡が生成され、生成された微細ガス気泡が核となったうえで、平面部２３７ｃのような所定の部分に当該微細ガス気泡を衝突させる第２のキャビテーションにより、微細ガス気泡を粉砕する。二つのキャビテーションの複合によるスーパーキャビテーションにより、ガス分子が極めて高密度に発生することとなる。このような状態は、一般的に固体・結晶物質であるクラスレートと物理化学的に同様な状態が液体中で実現されたものと把握され、液体クラスレートともいえる物質が、今回説明したプロセスによって初めて生成された。
【００８６】
従来ハイドレート、クラスレートとして知られてきた物質は、水分子で構成される立体網状構造の間隙中に、他のガス分子が入り込んだ状態で存在している物質のことである。そして、水分子間に格子間結合が生じている氷、またはシャーベット状の固体であり、その生成プロセスは極めて高圧、低温下で行われるものであって、液層では発現しない。一方、本発明による液体クラスレートは、例えば２０℃、大気圧下といういわば常温・常圧下で生成可能なものであり、後述する微細化された水クラスター部が存在し、水分子間に格子間結合が生じていない液相下において、水分子間にガス分子が入り込んでいる。このように、本発明の液体クラスレートは、生成物としてのその形態および性質ならびに生成プロセスの観点から、従来のハイドレート、クラスレートは全く異なるものとして観念される。
【００８７】
尚、今回の液体クラスレートの生成にあたっては、スーパーキャビテーションの概念を採用し、図４、５の装置を用いたが、これらの概念、装置はあくまで生成方法の一例である。本発明の液体クラスレートは、これらの装置によって生成された液体には限定されないし、スーパーキャビテーションの概念によって生成された液体にも限定されない。ガス分子を原水の水分子間に溶存させることができる程度に水を分子レベルで分断し、及びガスを分子単位で放射溶存させ得るものであれば、生成の技術は特に限定はされない。
【００８８】
次に、本発明における液体クラスレートの実態を探るべく行われた赤外線照射による分析実験について説明する。一般的に物質の解析、同定には通常の顕微鏡、Ｘ線照射やラマン分光照射、レーザー光照射を行い、これにおける散乱光ピークシフトの観測などが用いられる。今回も図４、図５の装置により得られた液体について、種々の観測方法により、その実態、特に水中のガス気泡についての観察が試みられた。
【００８９】
しかしながら、所定の条件下、図４、図５の装置により得られた気泡含有があると想定されるサンプル液体については、たしかにガスの溶存が溶存濃度計測装置ならびに試薬滴定法により確認された。しかしながら、これらのサンプル液体について気泡分布を観測しても計測可能気泡分布領域で気泡の存在が観測されないという特異な事態が生じた。この事態を受け、発明者はさらに他の観測方法について検討した結果、気泡を観測する目的ではなく、水そのものに何らかの変化が表れていると予測し赤外線照射による分析実験を採用するに至った。そして発明者は、先述した本発明の液体クラスレートを捕捉する計測方式を検討することで観測方法を確立し、生成方法を検討して、水クラスレート水の生成方法と新たな物質状態について解明した。
【００９０】
本発明のように水中にガス分子が溶存されている状態を観測するためには、もとの水（原水）に比べて水中の水素結合率に変化がもたらされている（水素結合率の低下）ことが観測されなくてはならない。Ｘ線照射方式は結晶体の計測には適するものの流動性のある液体の計測には適して居らず水素結合の状態を観測することはできなかった。ラマン分光照射では光線の特性が水計測に最適とは言えず、精度（分解能）の点から不足があり明瞭な差異に関する計測結果は得られなかった。今回の赤外線照射による分析実験により、発明者は本発明の液体クラスレートの生成に史上初めて成功したのみならず、その観測にも史上初めて成功した。以下、赤外線照射による分析実験の内容について説明する。本実験は、いわゆる赤外線分光法（せきがいせんぶんこうほう、infrared spectroscopy）であり、測定対象の物質に赤外線を照射し、透過（あるいは反射）光を分光することスペクトル（スペクトルピーク）を得て、対象物の特性を知る方法をいう。
【００９１】
赤外線分析実験の実施にあたってはPerkinelmer社製、フーリエ変換赤外線分光分析装置Spctrum-one systemBを用いた。汎用品としての本装置は、図７（ａ）に示すように光源から発射された赤外線を、鏡とプリズムを通過させ、検体である液体（液体クラスレート）に照射し、液体によって反射された赤外線をプリズムと鏡を通過させて受光部に導入して、その変化を計測するものである。
【００９２】
すなわち、フーリエ変換赤外線分光分析装置３００は、Ｌ字型に屈曲された鏡３０１と、プリズム３０２と、検体配置用台座３０３とを備えている。検体配置用台座３０３の上面面中心には検体充填孔３０３ａが設けられ、検体配置用台座３０３の上面に検体である液体Ｌをスポイドなどによって落とすことにより、液体Ｌが検体充填孔３０３ａを満たす。
【００９３】
観測にあたっては光源から発射された赤外線ＩＲ１がＬ字型鏡３０１の第１面によって反射されてプリズム３０２に導かれる。プリズム３０２内に突入した赤外線ＩＲ１は、検体配置用台座３０３の検体充填孔３０３ａに導かれ、検体充填孔３０３ａ内の液体Ｌによって特性の異なる赤外線ＩＲ２に遷移するとともに液体Ｌによって反射され、プリズム３０２内を進行し、プリズム３０２から出射される。プリズム３０２から出射した赤外線ＩＲ２は、Ｌ字型鏡３０１の第２面に到達するとともに第２面によって反射され、図示せぬ受光面に導かれる。赤外線ＩＲ１と赤外線ＩＲ２の特性の違いを解析することにより、液体Ｌの実態を観測することができる。
【００９４】
しかし、このような汎用品の構成では検体である液体Ｌが、直径１０ｍｍ程度の円形すり鉢状に凹んで形成された検体充填孔３０３ａに滴下された状態での観測となり、検体配置用台座３０３の上面で外界にさらけ出された部分と通じている。この部分の体積は大きくないため（数滴程度の滴下容量）、検体充填孔３０３ａ内の部分も含んだ滴下された液体Ｌの全体の温度が装置周辺の温度（室温）と瞬時に同調し、室温（２８℃程度）まで上昇した。この環境下での計測では水の分子運動が余りにも激しく、赤外線分析の解析性能では試験結果の評価は困難であった。
【００９５】
そこで発明者は、本発明の液体観測にあたって、水温を低下させて水が最も高密度となる３．９８℃付近の温度に液体を保持することと液量を増やすことで対象液が検出装置接触部位との接触で変化することを避ける事が肝要と考え、図７（ｂ）に示すように保持器３０４を用意し、検体配置用台座３０３の上面に配置した。即ち、生成した液体（液体クラスレート）を観測前に冷却しておくことにした。フーリエ変換赤外線分光分析装置３００の検体配置用台座３０３と保持器３０４を氷嚢を用いて観測前に０℃近くまで冷却した。加えて、室温（装置のある室内は２８℃であった）による水温の上昇を可能な限り防止するため、検体配置用台座３０３の上面に液体を、保持器３０４を用いて保持することができるようにすると共に、２０℃の常温で生成したサンプル液を一端密閉容器で冷却して０℃近くに冷却した。観測時間中に瞬時の水温上昇が起こらないように保持器３０４に注入するサンプル液の量を１０ｍｌに増加させた。
【００９６】
図７（ｂ）の構成では、観測中のクラスレートの温度上昇が抑制され、１〜２℃程度から１０℃未満の温度帯、即ち水分子運動が抑制され、水素結合率の変化を解析できる程度の状態を維持した観測（水分子運動の抑制と水温変化による条件の変動が無い観測）が可能となった。
【００９７】
次に分析の詳細および結果を説明する。実際の分析にあっては、各サンプルにおいて、観測開始時０℃付近から温度を１℃ずつ上昇させるたびに赤外線の吸光度の測定を行い、１０℃まで測定を行った。そして、総てのサンプルを平均して０℃から１０℃という水分子運動の比較的安定した温度領域について計測データを平均し、原水とガス溶存液のデータを比較する方法で検討した。分析対象となるガス溶存液から、ガスを溶存させていないコントロールとなる原水を差し引く方式で差異を確認した。尚、サンプルは原水である水道水、原水をイオン交換膜によりろ過した水、ガス溶存水４種類の計６種類で実施した。
【００９８】
赤外線分析により得られた液体クラスレートのデータを図８〜図１３に示す。総てのデータは、最上部の測定値が水温１０℃のときのもので、以下１℃づつ低下した状態のものを記載している。測定開始時点の水温でのデータは最下部のデータであり、計測順序としては下方から１℃上昇する毎に測定値を記録して全ての測定されたデータが表示されている。横軸の単位はカイザー（ｃｍ−１）であり、赤外線の振動数に該当する。縦軸は赤外線の吸光度の各データ間での相対的な強度に対応したものであり、単位はない。
【００９９】
一般論として、赤外線分析による水の代表的な吸光度のピーク（以下、「ピーク」と記す）は３４００カイザー付近（詳しくは３２００カイザーと３６００カイザー）に得られるとともに、１６００カイザー付近にも特有のピークが得られる。３２００カイザー付近のピークは水素結合の状態に対応するものである。３６００カイザー付近のピークは、水分子内の酸素原子と水素原子の結合（共有結合）の伸縮に対応し、３２００カイザー付近のピークは、水分子同士の水素結合とその他の分子（ガス分子）同士間の結合の量に対応する。
【０１００】
図８は、ガスを混入する前の原水としての新潟県燕市の水道水の測定データを示す。大気環境に存在する水であり、溶存酸素濃度は８．４ｍｇ／Ｌであった。本観測結果は、一般的な水から得られるものと同様であった。
【０１０１】
図９は、上記原水をイオン交換樹脂（オルガノ社製Ｇ５０−Ｂフィルタ：ＣＪ０１０２Ｓ２０１μｍミリポア）によりろ過することによって得られるろ過原水の測定データを示す。図８の原水と同様、溶存酸素濃度は８．４ｍｇ／Ｌであった。
【０１０２】
図１０は、本発明の技術を用いて純酸素ガスを原水に溶存させた酸素水（酸素分子溶存液体）の測定データを示す。図１１は、本発明の技術を用いて純窒素ガスを原水に溶存させた窒素水（窒素分子溶存液体）の測定データを示す。図１２は、本発明の技術を用いて水素ガスを原水に溶存させた水素水（水素分子溶存液体）の測定データを示す。溶存水素濃度は１．３ｍｇ／Ｌであった。図１３は、９５％濃度の酸素を無声放電によりオゾン化（封入オゾンガス濃度：気相：４５ｇ／Ｎｍ３）し、得られたオゾンガスを本発明の技術を用いて原水に溶存させたオゾン水（オゾン分子溶存液体）の測定データを示す。観測はオゾン濃度１８ｍｇ／Ｌの時点で行われた。
【０１０３】
以下、図９〜図１３の測定データから図８の原水の測定データを差し引いて、ガスの溶存前後で水素結合に変化が生じているか否かを比較検討した。図１４〜図１８にその結果を示す。
【０１０４】
図１４に示すように、ろ過原水の測定データから原水の測定データを差し引いた値はほぼ一定である。すなわち、ろ過原水の測定データと原水の測定データとの間で、水素結合エネルギーを示す３２００カイザーから３６００カイザー付近までのピークの形に変化は見られなかった。
【０１０５】
一方、図１５に示すように、酸素水の測定データから原水の測定データを差し引いた値を示すグラフには、３２００カイザーから３６００カイザー付近において大きな変化が見られた。３２００カイザー及び３６００カイザー付近は水素結合の結合エネルギーを示し、３２００カイザー付近が減少すると共に３６００カイザー付近が増加している。酸素水について、赤外線分光法により測定される水分子間の水素結合はピークが、水（原水）に比べて明瞭に小さくなっている。すなわち、酸素水については、原水に対して極めて顕著に水素結合の結合エネルギーの量の減少が生じていることが観測された。同様に、図１６に示すように、窒素水についても顕著に水素結合の結合エネルギーの量の減少が生じていることが観測された。図１７に示すように、水素水についても水素結合の結合エネルギーの量の減少が生じていることが観測された。図１８に示すように、オゾン水についても水素結合の結合エネルギーの量の減少が生じていることが観測された。
【０１０６】
上記のように、ガスの種類に関わらず、本発明のクラスレートに対する赤外線分析によれば、通常のガス気泡の液体への溶解では得られない、顕著な水素結合エネルギーの量の減少効果を観測することができた。本結果は、サンプル間の違いにより、比較点として唯一のポイントであるガス分子の存在が、水中で無尽蔵かつ連続的に展開される水素結合を、赤外線分析で容易に計測可能な程に顕著に減少させるということを示しており、それほど大量のガスが液中（水中）に分子の状態で存在しているということを示唆する観測結果でもある。尚、ガスが分子単位ではなく気泡として液中に存在した場合には、水とガス気泡の界面は明瞭であり水の水素結合に計測可能な程に変化が生じる事は無い。
【０１０７】
上記観察によれば、水中にガス分子を溶存させて生成される液体クラスレートであって、赤外線分光法により測定される水分子間の水素結合のピークが、水に比べて小さい液体クラスレートが得られたことが確認された。言い換えると、本発明の液体クラスレートにおいては、水分子間の水素結合のピークが、水に比べて小さいことが赤外線分光法により観測されるほど、ガス分子が水全体に高密度に分散している。すなわち、本発明の液体クラスレートは、赤外線分光法という観察法の面からも新規な物質として捉えられるものである。
【０１０８】
上記の実験では、ガス分子が、酸素分子と、窒素分子と、水素分子と、オゾン分子の場合において液体クラスレートが生成されることが確認されたが、ガス分子の種類はこれらに特に限定されない。炭酸ガスやその他の分子の場合であっても、同様に液体クラスレートが生成可能である。
【０１０９】
尚、上記観測方法においては、液体クラスレートの冷却に検体配置用台座３０３と保持器３０４とを用いたが、液体クラスレートを観測に適した所定温度以下に冷却し、保持する冷却装置があれば、とくにその形態は限定されない。観測に適した条件であれば、冷却温度、観測するサンプル液の量などの諸条件は特に実施形態のものには限定されない。
【０１１０】
さらに発明者は、先述したように、ガス分子が原水、原液に分散した結果、当該原水、原液中の水分子のクラスター（水クラスター部）の状態を変えていることを見出した。独立行政法人理化学研究所のプレスリリース「均一と考えられていた液体の水に不均一な微細構造を発見」http://www.riken.go.jp/r-world/research/results/2009/090811/index.html）にも記載があるように、均一な液体であると長らく考えられてきた水の中には微細な構造（不均一性）が存在することが知られている。大型放射光施設Ｓｐｒｉｎｇ−８のＸ線ビームラインＩＢＬ４５ＸＵ小角散乱と高精度ラマン光分析装置等による解析の結果、水の密度の不均一性が水の中の２種類の微細構造によるものに由来することがわかった。すなわち密度の不均一性は、「氷によく似た微細構造」が「水素結合が歪んだ水分子群」の海の中につかっている水玉模様のような微細構造をしているために生じている。
【０１１１】
ここで、「氷によく似た微細構造」は周囲に比べて水分子が高い密度で集まった状態であり、一種のクラスター構造を形成している。このことは、水分子をフェムト秒の単位で計測することにより観測されるものであり、クラスター構造はきわめて短い時間で生成・消滅を繰返していることが理解される。この高い密度で集まった水分子群の状態、すなわち水たまの玉の部分は、他の分子が低密度に存在する水領域に比較して水素結合率が高いといえる。
【０１１２】
図１９（ａ）は、通常の水（原水）における水クラスターの状態を示す模式図であり、数十個程度の水分子の塊が、ナノ秒以下の速度で構成を変え続けている。図１９（ａ）では、水クラスター部を円環状のクラスター域で模式的に表している。環状のクラスターを（Ｈ２Ｏ）ｎで表す場合、水分子Ｈ２Ｏの数であるｎが例えば３から６０までのものについて検討がされているが、特にｎの範囲は限定されない。そして、各水分子の単独での運動も存在するが、このように葡萄の房のような状態に水分子が集合したクラスター（以下、「水クラスター部」と呼ぶ）も水中で生成されるとともに、独自の動きを示す。
【０１１３】
一方、図１９（ｂ）は、本発明の液体クラスレートにおける水クラスターの状態を示す模式図である。上述したとおり、本発明ではガス分子の爆発、拡散時に多量のガス分子が原水の水分子の海を貫通して横切るが、当該ガス分子の作用により、図１９（ａ）に示された水クラスター部は分断され細分化される。図１９（ｂ）では、細分化された水クラスター部（微細化された水クラスター部）を、楕円環状のクラスター域で模式的に表している。その後、ガス分子は水分子間に存在することとなる。すなわち、図１９（ｂ）の液体クラスレートにおいては、原水中においてガス分子を溶存させることにより、水分子が周囲に比べ高密度に集合した原水中の水クラスター部が破砕され、図１９（ａ）の原水に比較して水クラスター部が微細化されている。結果的に、本発明の液体クラスレートにおいては、水クラスター部の水分子の平均数は、原水中における水クラスター部の水分子の平均数より少ないこととなる。さらに、ナノ秒単位で変化する水クラスターにガス分子が高密度に介在することにより、大きな水クラスター部を形成することがされ難い状態が維持され、微細化された水クラスター部が保持される。結果、本発明の液体クラスレートにおいては、未処理の原水に比べると平均して水クラスター部の小さな状態を長時間保持することが可能となる。
【０１１４】
本発明の液体クラスレートにおいて微細化された水クラスターが保持されるということは、原水に比べて高密度に水分子が存在する領域が減っていることを意味する。このことは、水分子間の距離が平均的に遠くなり、結果的に液体クラスレートの水素結合率は原水の水素結合率より低下することを意味する。すなわち、本発明において、水素結合率の低下を生じさせるガス分子の作用は、単に水分子間に存在して当該水分子間の水素結合を弱める（水素結合エネルギーを低下させる）という作用のみではない。ガス分子は、原水の水クラスター部を破壊して微細化し、微細化された水クラスター部を保持するという作用を奏することによっても水素結合率の低下という効果を生じさせている。したがって、本発明の液体クラスレートが生成される条件として、溶存されたガスの量が飽和濃度に達していることは必要ではなく、既に説明した生成プロセスのように、一定の生成条件の下では、ガスの量が飽和濃度以下の場合であっても液体クラスレートが生成可能である。
【０１１５】
本発明で得られた液体ハイドレートおよびその生成技術は、水素結合を減少させる程に高密度にガスを保有し、かつ保有されている対象物はガス分子そのもので構成されている。保有されている対象物がガス分子でないマイクロバブルやナノバブルでさえ水に混合ガス特有の効果を発現させる効力があるとされていることを前提にすれば、より顕著にガス機能を発揮させる顕著な効能を有する事は明白である。ガス分子は水分子中で長期間極めて安定して存在し、高圧での散水等をしても脱気し難い。さらにガス分子が働く故に、動植物、微生物等に対して細胞にそのままダイレクトに吸収される機能があり利用分野は計り知れない。さらには、液体ハイドレートを生成する過程で、水そのものの構造が水素結合が低下する程に微細化していることから、水の浸透性と細胞等にあたえる機能が新たに調整可能であり、これを利用する分野は極めて広いといえる。
【０１１６】
本発明の液体クラスレートの産業上の利用分野は特に限定されず、種々の応用分野への適用が考えられる。まず、本発明の液体クラスレート、特に酸素分子を原液に溶存させた酸素分子溶存液体を用いて実施される微生物活性化の方法について説明する。
【０１１７】
排水などの浄化処理に際して微生物を利用することが広く使用されている。その代表的な方法である活性汚泥法は微生物、殊に好気性バクテリアを排水処理曝気槽内に循環維持育成させ、同バクテリアが汚濁物質である有機物を捕食することで浄化作用を発揮する方法である。排水処理効率を高めたり、処理後に発生する余剰汚泥を減少させることは、余剰汚泥の削減による環境汚染の抑制す、廃棄物処理コストの削減等を目的に効率化が強く求められている。一方で、活性汚泥法技術は５０年来基本的に技術面な発達は無いとも言われている。活性汚泥処理の常識として、好気性バクテリアを活発に活動させるにはＤＯ値（dissolved oxygen：溶存酸素濃度）が曝気槽内で０．５ｍｇ／L以上の濃度である必要があることが知られている。しかしながら、これまでの実証実験によれば、ＤＯ値が２．０以上の高濃度酸素液にしても好気性バクテリア（活性汚泥）の微生物活性は全く向上することは無いとされてきた。
【０１１８】
発明者は、液体クラスレートであれば酸素を従来の散気管等（単なる酸素気泡の溶存）とは比較にならない程に高い効率で排水液中に溶存させられることと、気泡ではなく酸素分子が排水中に高濃度で溶存する環境こそが微生物活性を高めると予測して実証を開始した。酸素が分子まで細かくなっており、微生物の酸素吸収において、酸素分子が直接その細胞内に取り込まれることから微生物活性が著しく向上するからである。さらには本検討に用いたスーパーキャビテーション作用を採用した気液混合システムにおいては、コート蛋白に覆われた好気性バクテリアが死滅するような機械的せん断を与える部位が無いことからも、液体クラスレート作用を排水のみならず好気性バクテリアを含む活性汚泥と共に酸素と気液混合する方式をとった。
【０１１９】
飲料製造工場の排水処理施設において効果の実証を行った。曝気槽は３槽が直列に配置されており第１の曝気槽に流入し第３の曝気槽を排出される迄の処理時間は３３時間である。微生物による浄化作用の活性度を調べるため、従来の排水処理施設における排水浄化の結果と、本発明の液体クラスレート（酸素分子溶存液体）を利用した排水処理施設における排水浄化の結果とを比較した。浄化プロセスとしてはいわゆる活性汚泥法を用いた。当該方法で、細菌、かび類、藻類、原生動物、輪虫類、線虫類などの種々の微生物（好気性バクテリアと称する）の集合体である活性汚泥を用いるものであり、排水中の有機物／汚染物質が活性汚泥に吸着されたのち、微生物の栄養源となって捕食分解されて除去されることとなる。このとき、微生物集団である汚泥が浮遊状態で排水と接しながら、汚染物質を処理する。
【０１２０】
図２０は従来の廃水処理施設４００を示す。排水処理施設４００は、調整槽４１０、第１の曝気槽４２１と、第２の曝気槽４２２と、第３の曝気槽４２３と、沈殿槽４３０と、ブロアー４４０とを備える。浄化プロセスにおいては、調整槽４１０に貯留された未処理排水を、第１の曝気槽４２１、第２の曝気槽４２２、第３の曝気槽４２３へと順次送る。第１の曝気槽４２１、第２の曝気槽４２２、第３の曝気槽４２３の各々には、排水を処理する微生物を含む汚泥が貯留され、通過する排水を浄化する。第１の曝気槽４２１、第２の曝気槽４２２、第３の曝気槽４２３を通過した汚泥は沈殿槽４３０に送られ、ポリ塩化アルミニウムのような凝集剤が投与される。除去されきれなかった汚泥中の汚染物質は、凝集剤と反応してフロック（固まり）となり（凝集）、沈殿槽４３０の底に沈殿する。フロックを含む排水は再び第１の曝気槽４２１に返送された後、浄化プロセスが繰返される。そして、第１の曝気槽４２１、第２の曝気槽４２２、第３の曝気槽４２３にはブロアー４４０により空気が送られて散気管より排水液中に放出される。空気中の酸素が曝気されて一部が排水中に溶解し、この溶存酸素により好気性の微生物を活性化するとともに増殖させることが試みられている。
【０１２１】
しかしながら、上記従来の方法では十分な酸素を微生物に供給するのが依然として難しい。それは、散気管による曝気では数センチから数ミリ径の気泡だけが放出されて多くの空気は液中をそのまま上昇通過してしまい溶解はせず、大気中に無駄に放出されてしまう為である。また、排水中に生存する多くの好気性微生物は、大量の酸素を呼吸の為に必要とする為に、結果第１と第２の曝気槽では、排水中の液面下１ｍ付近のＤＯ値が共に０．０ｍｇ／Lという酸素欠乏状態が発生していた。酸素欠乏が起こると好気性バクテリアは段階ごとに死滅するか活動を停止し、酸素を要しない嫌気性微生物が増えてしまう。このような事態を回避するため、散気管を用いる場合に例えばＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption：酸素濃縮装置）で酸素を気泡で例えば８．０ｍｇ／L以上になるように過剰に供給することも検討されている。しかしながら、排水の状態はいわゆる過曝気の状態になり、汚泥の酸化（好気性硝化）が進むため上記のフロックが微細化して（ピンフロック）沈殿槽４３０の底に沈殿するのが困難となり処理効果が低下する場合がある。フロック状態が悪化すると、後段の沈殿槽での凝集沈殿がし難くなり、第１の曝気槽４２１への汚泥返送が難しくなると同時に処理後の清澄液の汚濁度が低下せずに、結果として浄化が十分なものとはならなかった。
【０１２２】
一方、本発明の液体クラスレート（酸素分子溶存液体）を利用した廃水処理施設４０１を図２１に示す。排水処理施設４０１は、調整槽４１０、第１の曝気槽４２１と、第２の曝気槽４２２と、第３の曝気槽４２３と、沈殿槽４３０と、ブロアー４４０と、クラスレート酸素（酸素分子溶存液体）供給部４５０と、原水供給用ポンプ４６０とを備える。浄化プロセスは図２０の場合と同様であるが、本例では、第１の曝気槽４２１にクラスレート酸素供給部４５０から酸素分子溶存液体が供給される。本作用により、第１の曝気槽４２１において好気性微生物が爆発的に増殖し、高い浄化作用が得られた。また、ブロアー４４０から多くの空気を供給する必要もなくなり、フロックの形成も防止された。  図２２（ａ）、図２２（ｂ）はそれぞれ図２０、図２１の施設により浄化された排水の状態を示す。液面Ｌ３で示されるとおり同量の排水において、図２２（ｂ）の本発明の酸素分子溶存液体を利用した廃水処理施設４０１による排水の汚泥の量（Ｌ１）は、図２２（ａ）の従来の廃水処理施設４００による排水の汚泥の量（Ｌ２）に比べておよそ１／５となり、大きな浄化効果が得られていることがわかった。
【０１２３】
次の表１は、本発明の液体クラスレート（酸素分子溶存液体）を利用した廃水処理施設４０１による排水の汚泥の調査結果を示す。ＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solids）は微生物と汚染物質の総量を示す指標であるが、一般的に活性汚泥法による排水を曝気処理処理した後では、曝気処理開始以前に比べて１／２になるのが理想といわれている。しかしながら、本発明の酸素分子溶存液体を利用した結果、ＭＬＳＳ値が５０００ｍｇ／Lから９７０ｍｇ／Lに減る（１／５）という劇的な効果を得ることができた。汚染物質の量が１／５となっていると仮定すると、それを栄養としている微生物の量も１／５又は、餌不測による変調でのダメージにより１／５以下になっていると仮定されるが、実際は１ｃｃあたり２，８００万個から７１０万個までにしか減っていない（「一般細菌（個／ｍｌ）」）。すなわち微生物の量は１／４まで位しか減っておらず、栄養分たる汚染物質が減っても微生物は生きているということが理解される。このことは、本発明の酸素分子溶存液体が（好気性）微生物の生存、増殖に寄与していることを示している。
【０１２４】
本検討では、第１の曝気槽から活性汚泥（微生物）を含む排水を水中ポンプで汲み上げ、液体クラスレート処理装置においてＰＳＡにより９５％濃度の酸素ガスを分子として高密度に溶存させ、同じ第１の曝気槽に連続的に返送した。その時の曝気槽内のＤＯ値は極めてガス混合効率が高い為に２０．０ｍｇ／L前後という通常ではありえない程に高い高溶存酸素濃度に保持できていた。通常、散気管により曝気を行う場合には過曝気となるはずであるが液体クラスレート処理で異常は認められなかった。曝気槽で２．０ｍｇ／L以上のＤＯ値を維持しても微生物活性は上がらず、浄化能力は向上しないという従来の常識を翻して、液体クラスレート酸素分子溶存による結果、排水処理装置全体としての処理能力は２倍以上に高まった。さらに、図２２の写真のように従来法での第３の曝気槽排出液を静置してＭＬＳＳ成分を沈殿させると（ａ）の量となり、液体クラスレート酸素分子溶存により処理した同様に第３の曝気槽排出後に静置したＭＬＳＳ成分は（ｂ）の量で、１／２．５にまで大幅に減容化できていた。ＭＬＳＳの内、通常は５０％を返送汚泥として第１の曝気槽にて再度処理にそれに含まれる好気性バクテリアが活用されるが、残りの５０％は余剰汚泥となり産業廃棄物として焼却処分されるものとなる。ＭＬＳＳが１／２．５となる事実から、沈殿槽で分離した全てのＭＬＳＳを返送可能となりコスト面と環境面双方で問題となる余剰汚泥処理が不要になる可能性が示唆された。この汚泥減容は、活性汚泥である好気性バクテリアが、潤沢で好適な酸素分子の豊富な排水中にあって極めて活発である一方、餌となる汚濁物が急速な浄化と共に減っていっても生存しており、微生物同士が共食いをした結果減量されたと推定される。
【０１２５】
【表１】
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【０１２６】
図２３（ａ）、図２３（ｂ）はそれぞれ図２０、図２１の施設により浄化された排水中の微生物の状態を示す。図２０の従来の排水処理施設４００による排水の汚泥には嫌気性の微生物（糸状菌）が多く存在しているのに対し、図２１の本発明の液体クラスレート処理により酸素分子溶存液体を利用して僅か７時間後に排水処理施設４０１から採取した汚泥には好気性の微生物が多く存在する菌相に変化すると同時に、嫌気性微生物である糸状菌が殆ど見られない状態となった。本発明によれば好気性の微生物の増殖作用が得られていると共に、活性汚泥処理に悪影響を及ぼす排水中の嫌気性微生物が著しく減少していることがわかった。
【０１２７】
さらに発明者は、微生物が絶えず酸素分子が豊富に存在する排水中で浄化能力を顕著に増大させた結果を得たが、当微生物そのものの生物活性が高まっていることを確認した。用いた装置はTSanalyzer（登録商標）であり、株式会社小川環境研究所製である（特許３５８５９０５号取得済み）。従来の廃水処理と、本発明の液体クラスレートを用いた廃水処理のそれぞれの過程において、同条件で採取したサンプルの計測を各２週間に渡り実施した。その結果、微生物活性／分解速度が従来の処理下で平均０．２３であったのに対して、本発明の液体クラスレートを用いた処理下では平均０．５８となり、２．５２倍という驚くべき比率で向上していることを確認した。
【０１２８】
従来の気泡による空気又は酸素の曝気ではあり得なかった排水能力の向上効果が、本発明によれば実現できた。液体クラスレート（酸素分子溶存液体）の生成過程で排水中に供給される酸素が、分子単位で、かつ高密度であることと、故に微生物が吸収し易かったことが主な要因である。さらには、排水中の水素結合率が低下する程に変化し、水クラスターが微細化していることも、この微生物活性現象の重要な要因であるとも予想される。
【０１２９】
上記実験は、活性汚泥法による排水処理での好気性微生物（バクテリア）の活性向上を示した。同じメカニズムに基づきプランクトン等小型生物、魚類、貝類、甲殻類、なまこ、ウニ等の棘皮動物といった呼吸をする生物の稚魚、稚貝の孵化後の斃死率抑制、成長の促進にも本発明が適用可能である。特に好気性バクテリアと同様に、生物の育成水環境から水（原液）を取水し、液体クラスレート生成後に循環させて育成場所に戻す方法が好適である。唯単にＤＯ値を高く維持するということではなく、排水中の微生物同様に特段の吸収率向上効果という酸素分子ゆえの作用が期待できるとともに、水クラスターの微細化が好影響を与えることも予想される。さらには、多くの水生生物の環境では病原体による汚染により伝染病等が発生して被害がでる場合があるが、生物と接触しない液体クラスレート生成過程で、オゾンガスを好適な濃度で供給し、残留しない条件で酸化浄化に用いることもできる。この場合に用いるオゾンは殺菌を終えた後には、酸素分子として水中に分散して生物活性向上に役立つ。さらに、液体クラスレートの生成処理では、通常の気液混合法と異なり飽和濃度上限乃至、過飽和のガス濃度条件を容易に達成する性質を利用することができる。すなわち、酸素を吸引する生物は、ほぼ例外なく炭酸ガスを放出するが、高濃度の酸素を供給することで、炭酸ガスを水中から強制脱気するというガス置換え効果も期待でき、長期間水質を保持することにも利用可能である。
【０１３０】
ちなみに、本発明の液体クラスレート生成プロセスでは、スーパーキャビテーション機構を通過した瞬間に、例えば３０ｍｇ／L〜４８ｍｇ／Lといった範囲の高濃度の酸素が溶存させられる。このような高濃度の酸素により上述したように炭酸ガスを水中より強制的に脱気する作用がある。例えばマグロの稚魚、鰻稚魚などの水産養殖において、酸素呼により発生する炭酸ガスのガス置換作用が期待される。
【０１３１】
同じく排水処理設備に液体クラスレート（酸素分子溶存液体）を用いた事例を紹介する。対象排水はハム・ソーセージ等畜産加工工場によるもので、ノルマルヘキサン等油脂由来で排水を嫌気性にし易い成分が多かった。同工場では一日に２０００トンの排水が発生するが、発生排水量の数割が夕方の洗浄作業で排出されている。原水流入量に大きな変動がある一方で、活性汚泥法の曝気槽では常に一定量を流して排水負荷変動に変化をきたしたくないという要求があった。ゆえに、当該工場の曝気槽の前には１０００トン容量の調整槽がありバッファーの役割を果たしている。しかし、数時間から数十時間滞留する調整槽では酸素が完全に不足してしまい、大量の嫌気性バクテリアの温床となり常に多量の硫化水素ガスが発生して危険であった。同調整槽の上方解放部では５５０ｐｐｍから６００ｐｐｍの高濃度硫化水素ガスが発生流出しており、人が吸引した場合の致死量である１５００ｐｐｍには満たないものの危険で重大な問題であった。
【０１３２】
当該施設に液体クラスレート生成装置を仮設し、１０００トンの嫌気状態の排水に対して毎分１００Ｌの酸素を分子として分散供給した。その結果、供給開始後僅かに１時間経過後に硫化水素ガス濃度は０．２ｐｐｍ以下へと、驚くべき速さで激減してほぼ無害な濃度に改善させ、その後も維持することができた。この現象は、好気性バクテリアの活性度を上げると云う前述飲料工場排水の例と異なる。排水中で多量に生存していて硫化水素を排出する原因であった嫌気性バクテリアは主に槽内に住み着いた多量のメタン菌類であり、酸素分子が高密度に調整槽内の液体全域に充満したことと同時に、液環境が完全な好気状態となったことによって瞬時にメタン菌類が活動ができなくなった結果であった。この様に、微生物の活性を上げるだけでなく、対象と目的により分子溶存させるガス種を選定することによれば目的とする微生物の活動を停止させる利用も可能である。
【０１３３】
同様に、酵母、酵素にも同様の効果をもたらすことが可能である。酵母や酵素の特性によれば酸素等のガスで増殖速度を高める事が可能でるが、一方で窒素を用いればコンタミネーションしてはならない好気性生物の発生を完全に止める事も可能となる。同様に処理方法へのガス選択と濃度を適正化すれば、バイオエタノール精製や、発酵技術としても処理効率の向上や効率制御に適用可能である。
【０１３４】
クラスレート封入する対象ガスを炭酸ガスに置き換えることにより、ユーグレナや海藻等の成長促進にも効果を発現する。いずれのガスにおいても、常温常圧で液中の水分子相互における水素結合が減少する程度まで高密度にガス分子が分散存在する。したがって、気泡とは無関係に生物の細胞内にガスが吸収され、細胞組織内に当該対象ガス特有の機能を作用させられることにより効果が発現する現象となると考えられる。
【０１３５】
上記したように本発明の生物への利用の可能性を述べたが、上述の分野に限られず、本発明は広くバイオアッセイに関わる技術に適用可能であることはいうまでもない。土耕栽培、水耕栽培に関わらず、植物の根からの酸素吸収も、液体クラスレート（酸素分子溶存水）を用いれば細胞単位で好適化することが可能である。
【０１３６】
さらに本発明のガス分子溶存液体は、他の種々の応用分野への適用が考えられる。広い分野で応用が期待される特性として、溶存ガスの高濃度での溶存維持機能が考えられる。特にオゾンガスの溶存維持による高い酸化効果（殺菌効果等）が期待される。
【０１３７】
本発明のようにガス分子が原水、原液に分散している場合、ガス溶存速度は高い効率で増すことになる。また同様にガス分子で水分子間に分散していることで脱気するガス量は著しく低減し、結果濃度安定性が高い機能水としての特性が付与されることとなる。例えば難溶解性であるオゾンガスの場合であっても、水中より脱気し難くなる(安定化)。
【０１３８】
濃度安定剤等の添加をしない水又は純水に、オゾンガスを気液混合で溶存させた従来の知見（特許第３７３４２０７号等参照）によれば、溶存オゾン濃度が、生成した時点から放置して５０％となる半減期は１分以内とされていた。同特許では対象である純水中に存在する過酸化水素を一定量除去することで、半減期が延長可能であることが提案されているが、それでも４分という事例にあるように極めて短時間であったことに変わりが無い。液体クラスレートによれば、ガス分子という形態でオゾンを水分子の海に散在させることが可能である。したがって、難溶解性というオゾンの性質も、本発明の効果である気体の溶存の安定化を妨げるものではない。スーパーキャビテーションにより生成した液体クラスレート（オゾン分子溶存水）においては、１５℃の低温条件の場合に、半減期は５５ｍｇ／Lから６０ｍｇ／Lという高濃度であっても大気圧で１時間以上であった。
【０１３９】
さらにガス種の中では特段に不安定なオゾンの場合、通常、水温が低温から４０℃、６０℃、８０℃と高まると水の分子運動が徐々に活発化し、水中のオゾンガスは抜けやすくなる（ガス種によらずガスの飽和濃度も水温が上昇すると大幅に減少する）。しかし、従来のオゾン水の生成方法として挙げられる気液混合法と電解法によるいずれの生成方法によるオゾン水と比較しても、本発明の液体クラスレート（オゾン分子溶存液体）では極めて安定化した状態を保つことができる。
【０１４０】
従って、溶存オゾン濃度（溶存オゾン分子濃度）を高く保ったままの状態で、利用場所までの長距離配管を送水して給水することが可能である。実例を記述すれば、オゾン分子溶存水１０ｍｇ／Lを、３００ｍ遠方まで１インチ径の塩化ビニール製配管を用いて毎分６０Lで送水した場合、２．５分後にユースポイント（作用点）に到達したが、その排出場所で９．２ｍｇ／Lもの高濃度を維持していた。ガス溶存における濃度安定性についても優位な効果が発揮される。
【０１４１】
オゾンの場合にはヘンリー定数に示される様に、温度上昇によりオゾン分子の運動が活発化して自己分解を起こし、酸素に戻る特性がある。このような特性を考慮し、ガス分子溶存液体を生成してガス分子の溶存状態を安定化させるとともに、水温を低温（２０℃以下、望ましくは１０℃以下の低水温）で生成・貯蔵した状態から送水して、ユースポイント手前に隣接したヒーター等で加熱して、加熱直後に作用点にガス分子溶存液体を散水・接触させることが有効となる。その場合、オゾン分子そのものの分子運動が極めて活発となり、速やかに酸素に戻る変化が加速するが、元来酸化性能の高いオゾンが、さらに数倍の酸化効果を温度上昇に伴って発揮することが知られている。発明者が検討した結果、１０秒以内の瞬間に突沸をさせて６０℃までオゾン水水温を上昇させた例では、６０℃到達後１分間は緩やかに濃度低下し、その後急速に分解反応が促進されて濃度が激減することが解明された。
【０１４２】
さらに、オゾン分子は水分子と共に作用する時ほど、酸化反応が強力であり、殺菌にせよ、洗浄にせよ、剥離除去効果にせよ機能が高まることも解明している。
【０１４３】
本発明のガス分子溶存液体（オゾン分子溶存液体）によりオゾンの溶存を安定化させることが可能となるが、安定化している故にユースポイントに高濃度オゾン水を供給することが可能となる。オゾンは前述の通り加熱すると反応性が高まるが、温度上昇により酸素に戻る時間も短くなるので短時間内に処理を終える必要がある。水に溶存したオゾン分子が高密度に作用することと、水温を上昇させた場合に同酸化効果が顕著であることを同時にユースポイントで作用させるように調整する事が重要となる。言い換えると、酸化効果を上げるために必要な要素は、水分子とオゾン分子が共に作用をすることと、オゾン分子が酸素に戻る過程で極めて活発な分子運動をしている最中に作用点で接触反応させることの二つの要素である。オゾン分子溶存水では、常に安定してオゾン濃度低下時間までが長く、さらにオゾン分子が水分子と共に常に作用するオゾン分子溶存水であれば、一般オゾン水に比べて特に優位な効果を発現するものである。
【０１４４】
さらに発明者は、本発明が適用可能な分野について検討を行い、実験を進めた。以下に述べる例は、炭酸ガスを水に溶存させて生成された液体クラスレートの例である。
【０１４５】
市販の炭酸水を自然開封により濃度低下させて１７００ｍｇ／Lになった時点で、デキストリン（dextrin）製剤（商品名：トロミパーフェクト／日清オイリオ社製）を１リットルあたり１３ｇ添加して攪拌し増粘させ、第１のサンプル（粘性体）を生成した。同サンプルを容器内に移した後閉栓して５℃で冷蔵し３日経過した時点で観測した結果を図２４（ａ）に示す。本粘性流体は生成後すぐに炭酸ガスの大きな気泡が発生し続け、炭酸ガスのほぼ全量が気泡として容器上部に集合して脱気しており、透明となって炭酸ガスの保持効果が認められなかった。
【０１４６】
次に、原水としての水道水に本発明の液体クラスレートとなるように炭酸ガスを混合し、大気圧飽和溶存濃度に近い１７００ｍｇ／Lになるように含有量を調整して作成した後に、デキストリン製剤（上述と同じもの）を１リットルあたり１３ｇ添加して増粘させ、第２のサンプル（粘性体）を生成した。同サンプルを加圧せずに容器内に移した後閉栓して５℃で冷蔵し３日間経過時点で観測した結果を図２４（ｂ）に示す。図２４（ａ）の場合と対照的に、本サンプルでは炭酸ガスの大きな気泡は発生しなかった。代わりに炭酸ガスの細かな気泡が多数発生し、乳白色の粘性体となったが、そのような乳白色の状態が持続した。すなわち、炭酸ガスの分散状態の維持を確認することができた。
【０１４７】
なお、溶存炭酸ガス濃度は滴定法により計量した。添加した増粘剤であるデキストリン製剤により増加した粘度は、回転粘度計の回転子の回転数が６０ＲＰＭの時点で５９０ｃP（centipoise）、３０ＲＰＭ時点で９８０ｃP、１２ＲＰＭ時点で２１７０ｃPであった。粘性付与という観点から与えられたデキストリンを主成分とする今回の粘性体は非ニュートン性（せん断応力がせん断変形速度に比例しない性質）であり、回転数により粘度が流動変化することも確認した。本検討では用いなかったが、ゼリー化製剤（例えば寒天等）を用いることにより、長時間ガス成分が保存可能ないわばガス溶存粘性体を、本発明の液体クラスレート生成技術により製造可能であることが予測される。尚、図２４（ｂ）では炭酸ガスの細かな気泡が発生したが、この状態は従来の気泡入り液体と同じではない。本発明の液体クラスレートを用いたことにより始めて達成されるガスの保持状態であり、気泡のみならず出発物質の液体クラスレート中に存在した炭酸ガス分子も水分子間に存在している。
【０１４８】
いずれにしても、液体クラスレート（ガス分子溶存液体）特有の効果、すなわち安定したガス分子の保持機能が、増粘剤との併用によっても発現することが確認された。したがって、ガス機能と濃度の検討を重ねることで、本発明の液体クラスレートをドラックディリバリー機能を有する医薬品として、また飲料、食品、健康食品等として利用可能であることが確認された。本発明によれば、従来不可能であったような高濃度レベルでガス（分子）を粘性体に封じ込め、所望の効果を発現する時まで保持して、任意に効果の程度を調整する技術が提供可能である。
【０１４９】
さらに発明者は、本発明が活用可能な分野について検討を行い、実験を進めた。以下に述べる例は、水素ガスを水に溶存させて生成された液体クラスレートの例である。
【０１５０】
水素水は、水素を豊富に含んでおり還元力が強く、抗酸化性能があると云われている。ストレスの多い社会環境にあって、水素水の活用は人々の生活習慣病の改善に役立てられる可能性があると発明者は考えた。そして、このような水素水の性能を十分に発揮させるには、液体クラスレートとして水素を水の水素結合が減少する程度に分子単位で溶存させられる本発明の技術こそ好適と発明者は考えた。そこで、市販されている水素水（製造充填時の溶存水素濃度が１．２ｍｇ／Lと称されるアルミパウチ入りの水素水商品／容量１８０ｍｌ入りを２本使用）と、液体クラスレートである水素分子溶存水（溶存水素濃度１．４ｍｇ／L／ガラス瓶入り／３６０ｍｌ）を飲用してその効果を確認することを計画した。
【０１５１】
液体クラスレートによる水素分子溶存水と、市販水素水を人が摂取して違いがあるかと、同様に水素水摂取による効果を酸化ストレスマーカーの変化に焦点をあてて試験実施した。対象者は男女各試験区共に５名とし、男性の体重は５８ｋｇから７０ｋｇ、女性の体重は５８ｋｇ以下で選定した。男女共に４０歳未満を対象とした。
【０１５２】
液体クラスレート（水素分子溶存水）飲用区と、市販水素水飲用区、共に１日に３６０ｍｌを連続して２０日間摂取させた。摂取方法は容器開封後６０分以内に自由に飲水することで、その際に全量を飲みきることとした。尚、喫煙、アルコール摂取についての生活習慣は変えないこととした。検査は尿検査により実施し、血中８０ＨｄＧ＝酸化ストレス指標物質の分析（酸化ストレスにより細胞に障害変化が起こると増加すると云われる尿中核酸代謝物）により行った。尚、８０ＨｄＧの計測は、New 80 HdG Check ELISA（日研ザイル株式会社）のキットを用いた。尿検査は観測開始日の朝に実施し、２０日後の同じく朝に尿を採取して観測した。計測結果を図２５に示す。尚、市販水素水の充填時の溶存水素濃度が１．２ｍｇ／Lとされているのに対し、液体クラスレート（水素分子溶存水）の濃度は１．４ｍｇ／Lであり、若干の違いはあるものの、ほぼ同じ濃度域にあったと考えられる。
【０１５３】
図２５から明らかなとおり、液体クラスレート（水素分子溶存水）飲用区において、尿中の酸化ストレスマーカーは、接取開始後２０日を経た時点では、平均２８％という極めて顕著な値をもって低下した。一方で、市販水素水においてはストレスマーカーは低下せず、効果は見られなかった。市販水素水の溶存水素濃度は充填時に１．２ｍｇ／Lという表示であり実際には摂取時に低下していた可能性もあるが、製造年月日が使用時の１カ月以前以内であったことから大幅なものではないと判断した。
【０１５４】
本検討によれば、ほぼ同じ水素濃度を含有するとされる水を摂取した場合にも、水素分子が水の水素結合率を減少させる程に分散した液体クラスレートにのみ、効果があらわれたことから、本発明の液体クラスレートは飲料や医薬品、健康食品として活用する場合に従来のものに比べより有効であることが確認された。
【０１５５】
さらに本発明が適用可能な分野について以下に列挙する。勿論、適用可能な分野は下記のものに限定はされない。
・水素ガスを用いたストレスの回復
・オゾンガスによるヒートショック及び加熱処理技術において脱気が少なく、高濃度の保持という性質を利用した鶏卵洗浄、果樹洗浄といった殺菌技術のみならず農薬（防黴剤）除去の技術
・オゾンガスによる半導体及び液晶パネル等の表面洗浄と表面改質
・ＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride；ポリフッ化ビニリデン）等対オゾン性のある材質でのＭＦ、ＵＦ膜ろ過フィルターの洗浄に液体クラスレートオゾン水を用いて、膜表面に汚れとして付着する蛋白等のファウリングを完全に除去し、膜を再生して長期間無交換で水処理を継続する用途
【０１５６】
なお、本発明は、本発明の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
本出願は、２０１０年５月２７日出願の日本特許出願２０１０−１２２０３９に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【０１５７】
２０１  気体混合液生成装置
２０２  貯留タンク
２０３  気体供給装置
２０４  循環系装置
２０５  気液混合装置（ガス分子溶存液体生成装置）
２０６  溶解促進槽
２０７  温度保持装置
２３１  ベンチュリ管
２３２  上流側大径路
２３３  絞り傾斜路
２３４  小径路
２３５  開放傾斜路
２３６  下流側大径路
２３７  スーパーキャビテーション作用部
２３９  気体供給パイプ
２４３  磁気回路
２４５  一方の磁石片
２４６  他方の磁石片
２６５  気液分離装置
２６７  気体分解装置
３００  フーリエ変換赤外線分光分析装置
３０１  Ｌ字型鏡
３０２  プリズム
３０３  検体配置用台座
３０４  保持器
４００，４０１  排水処理施設
４１０  調整槽
４２１  第１の曝気槽
４２２  第２の曝気槽
４２３  第３の曝気槽
４３０  沈殿槽
４４０  ブロアー
４５０  クラスレート酸素（酸素分子溶存液体）供給部
４６０  原水供給用ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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2011149031.tif 000030
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