(57)【要約】  【課題】  マイナスイオンを容易に且つ大量に水の中に存在させることができ、高いＰＨ値を維持することが可能なマイナスイオン水を提供すること。  【解決手段】  直径が１ｎｍ以下の原子状炭素を水中に存在せしめ、マイナスイオンを水中に滞留させた。これにより、水中で炭素原子の１個当たり４個のイオンを吸着する能力があり、効率良く水に溶けている不純物を原子状炭素に結合させることができ、水の性質を改善することができる。また、本発明のマイナスイオン水は、マイナスイオンによりＰＨ値が８以上に維持せしめられており、生物の体内において生命活動を活発化させる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径が１ｎｍ以下の原子状炭素を水中に分散せしめ、マイナスイオンを水中に滞留させたことを特徴とするマイナスイオン水。
【請求項２】
マイナスイオンによりＰＨ値が８以上に維持せしめられていることを特徴とする請求項１記載のマイナスイオン水。
【請求項３】
炭素単体を含まない有機物を無酸素雰囲気において所定の温度で加熱して前記雰囲気中及び有機物中の炭素以外の所期成分を、５００℃以下の温度において分解温度の低いものから順次熱分解させて個別的に遊離させて製造された原子状炭素を水中に分散せしめ、マイナスイオンを水中に滞留させたことを特徴とするマイナスイオン水。
【請求項４】
原子状炭素は５００℃以下において１ｎｍ以下の粒径に粉砕されたものであることを特徴とする請求項３に記載の原子状炭素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイナスイオン水、特に高アルカリ性を有しつつも人体内に取り込み可能であり、且つ人体に好影響を及ぼすマイナスイオン水に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイナスイオンを含んだ或る種の水は人体に良い影響を与え、健康の上からも好ましいものとしてよく知られている。これまでのマイナスイオン水は、アルカリ物質（カルシウム、灰、消石灰など）を混入して製造した水をアルカリ水としたものと、水に触媒（或いは電解質）を入れ、電気分解した際に発生する水素イオンを利用してアルカリ水としたものとがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前者のような、アルカリ物質を混入して得られたアルカリ水は、石鹸に代表されるように、人間をはじめとする生物の体内において利用することができないものである。
【０００４】
また、後者の電気分解によるアルカリ水は、電解槽の中の水をＨ2とＯ2に分解したイオンにより作られるものであるため、そのイオンを水に戻すことは不可能であり、発生した直後から水素イオンは水素（H2）となって大気に放散され、容器にイオン水として入れることは困難であり、入れたとしてもマイナスイオンの度合いは保持されず普通の水と変わりがないというのが実情である。
【０００５】
さらに、マイナスイオン水をつくる方法として、炭素を水の中に入れて水の性質を改善するという方法がある。すなわち、炭素は、生命活動の重要な構成要素の一つであり、非金属でありながら、熱や電気の伝導率が高く、熱による膨張率が小さいばかりか薬品などに対しても安定している等、多くの利点を有しており、水質の改善にも利用されている。
【０００６】
そして、従来、知られている炭素は分子状のものであり、グラファイト（黒鉛）、ダイヤモンド、フラーレン、炭素ナノチューブの四つの結晶質構造を示す同素体が知られている。
【０００７】
殊に、フラーレン、炭素ナノチューブはイオン吸着力が大きいなど従来のグラファイトが有していない性質を有していることからナノカーボンの分野において新規炭素材料として注目され、各種の分野で研究され、実用化もされている。
【０００８】
ところが、フラーレン、炭素ナノチューブは、例えばプラズマやレーザーなどにより高温度でコークスや高分子化合物を加熱、蒸発させて製造している。従って、フラーレン、炭素ナノチューブも図９および図１０に示すように炭素のｓｐ２結合でできる図１１に示す炭素原子６個からなる共有結合を有する炭素同素体としてグラファイト化している。
【０００９】
そのため、各炭素原子は１つのイオン吸着能力をそれぞれ有するだけであって、６０個の炭素原子で構成されるフラーレンではイオン吸着能力は６０であり、１０００個の炭素原子で構成されるナノチューブではイオン吸着能力は１０００が限度である。
【００１０】
また、コークスを８００℃以上で熱処理すると酸化化合物が蒸発して、炭素の同素体を得ることができるが、この炭素同素体はグラファイト化が進み硬化してしまう。
【００１１】
更に、木炭は非結晶性といわれているが、炭素原子がグラファイトのように長距離を有して結合しているわけではなく、単に結合している炭素原子間の長さが短いだけで炭素原子が単体として存在している訳ではない。
【００１２】
本発明は上記のような従来の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、マイナスイオンを容易に且つ大量に水の中に存在させることができ、高いＰＨ値を維持することが可能なマイナスイオン水を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するために、直径が１ｎｍ以下の原子状炭素を水中に存在せしめ、マイナスイオンを水中に滞留させたマイナスイオン水を実現したことを特徴とする。なお、この明細書において、原子状炭素とは、炭素原子１個或いは数個（せいぜい４〜５個）の結合体が他の物質と結合せずに単一の状態で存在しているものをいい、炭素原子の結合体からなる上記フラーレン、炭素ナノチューブ、グラファイト、或いは木炭などとは異なるものである。また、マイナスイオンとは、水の水素成分がイオン化するときに放出される電子である。
【００１４】
また、本発明のマイナスイオン水は、ＰＨ値が８以上に維持せしめられていることを特徴とする。これにより、生物の体内において生命活動を活発化させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、直径が１ｎｍ以下の原子状炭素を水中に存在させているため、水中で炭素原子の１個当たり４個のイオンを吸着する能力があり、これにより、効率良く水に溶けている不純物を原子炭素に結合させることができ、水の性質を改善することができる。
【００１６】
そのため、本発明により得られるマイナスイオン水は、例えば、水道水の残留塩素を著しく減少させるから、飲料水として適した水を実現することができる。また、生け花用の水を活性化させたり、農業用水、漁業用水の鮮度を長持ちさせたりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（原子状炭素の製造）
まず、本発明のマイナスイオン水に用いられる原子状炭素およびその製造について説明する。
【００１８】
図１は本発明において用いられる塊状の原子状炭素の好ましい実施の形態についての２００万倍の透過型電子顕微鏡の写真である。この写真によれば所謂結晶化（グラファイト化）していないで粒径が１ｎｍ（ナノメートル）以下（計算値によれば１．６６Å）であることが確認できる。図１では原子状炭素は塊状であるが、個々の原子状炭素は他の原子状炭素と結合しておらず単体の状態である。
【００１９】
次に、前記図１に示した原子状炭素についての製造方法の好ましい例について説明する。
【００２０】
図２は前記図１に示した原子状炭素の製造方法を実施するための好ましい製造装置の一例を示すものであり、気密に開閉可能な蓋２を有する処理槽１内に有機物からなる原料３を気密状態の下に装填するともに処理槽１内の雰囲気を無酸素雰囲気にする第１工程と、処理槽１内に装填された原料３を所定の温度で加熱して前記雰囲気中及び有機物中の炭素以外の所期成分を、分解温度の低いものから順次熱分解させて個別的に遊離させて処理槽１から排出させる第２工程と、処理槽１内に残存する原子状炭素を回収する第３工程とを有している。
【００２１】
第１工程で用いられる炭素の原料としては例えば高分子や植物等の普通に存在する有機物を用いることができるが、炭素単体を含むものは炭素単体が結晶化して分子状を呈していることと、このような分子状の炭素単体は本発明の原子状の炭素に変換することはできず、製造した炭素に分子状の炭素が混入するので原料としては好ましくない。炭素原料としては特に木材や竹（生のものがよい）などが好適である。
【００２２】
更に詳しく説明すると、処理槽１は例えば適宜の径と深さとを有する有底円筒型で開口部に例えばねじ込み等により気密に開閉可能な蓋体２が嵌装されており、鉄又はそれに類する金属により形成されたカマ１１１の内側に、適宜の手段により処理槽１の外部から通電可能な遠赤外線炭素セラミックヒータや炭素フィラメント等のヒータ１１２が網体１１３により装着されており、カマ１１１の外側面には断熱材１１４を介して最外部に外装材１１５が配置されており、内部の周壁１１及び底部１２及び底部１２に立設されたポール１３にヒータ１１２が装備されている。
【００２３】
また、前記蓋２には、蓋２を閉じて気密状態とした処理槽１内に通じる吸気通路２１と排気通路２２とが設けられている。殊に、これらの通路には開閉弁２３及び２４がそれぞれ配置されている。
【００２４】
次に、本実施の形態につき前記工程毎に詳細に説明する。まず、第１工程では、蓋２を開放した状態で、例えば生の竹である原料３を装填して蓋２を閉じ、排気通路２２を開放した状態で処理槽１内に吸気通路２１から例えば不活性ガスである窒素ガスを送入する。これにより、処理槽１内から大気、とりわけ酸素を排出し、処理槽１内を窒素ガスで完全に置換して無酸素状態とし、吸気通路２１と排気通路２２との開閉弁２３及び２４を閉じる。ここでは送入する不活性ガスとして窒素ガスを使用しているが、他の不活性ガス（例えばアルゴン）を使用しても良い。
【００２５】
そして、次に、第２工程に移り、ヒータ１１２に通電して最初に処理槽１内、即ち、装填した原料３を１００〜１５０℃に保ち、原料３及び窒素雰囲気中の水分を充分に気化させ、吸気通路２１から窒素を導入させた状態で排気通路２２から水分、酸素、窒素を含む気体として処理槽１の外部へと排出することにより、処理槽１内及び原料３を無酸素状態で且つ乾燥状態にする。
【００２６】
次いで、再び、処理槽１内を窒素雰囲気とした後、ヒータ１１２に通電して原料３を２００〜３５０℃に保ち、原料３中の塩素を遊離させて前記水分の場合と同様にして原料３内の塩素を処理槽１から排出する。
【００２７】
更に、処理槽１内を窒素雰囲気とした後、ヒータ１１２に通電して原料３を３５０〜４５０℃に保ち、前記水分及び塩素の場合と同様にして原料３中の残りの高分子成分を遊離させて処理槽１から排出し、第２工程を終了する。
【００２８】
以上の第２工程を終了した時点で処理槽１内には４５０℃では気化しない炭素すなわち、原子状炭素が残存する。次いで、ヒータ１１２の通電を停止して、吸気通路２１から低温の窒素を導入させて排気通路２２から排出させることにより、５０〜１００℃程度まで冷却した後、蓋２を開放して処理槽１内に残存する炭素を取り出すので酸化されることがなく、蓋２を開放して大気雰囲気中に取り出し第３工程を終了する。この第３工程の終了により本発明の原子状炭素が生成される。
【００２９】
図５は本発明の原子状炭素の原子構造を模式的に示す図である。この原子状炭素は炭素原子一個一個が、４本の腕のそれぞれに何らの原子或いはイオンと結合していない状態で個別に存在しているため、高いイオン吸着能力を有する。
【００３０】
このイオン吸着能力についてみると、本発明である原子状炭素は、有機化合物として存在していた状態、即ち、粒子の大きさが１ｎｍ以下（理論的には１．６６Å）の原子に近い状態で、図５に示すように炭素原子の１個当たり４個のイオンを吸着する能力を有する状態であるため、本発明の原子状炭素は、６０個の炭素原子で構成されるフラーレンのイオン吸着能力６０の４倍，即ち２４０のイオン吸着能力を有し、また、１０００個の炭素原子で構成されるナノチューブのイオン吸着能力１０００の４倍，即ち４０００のイオン吸着能力を有することになり、きわめて活性である。
【００３１】
殊に、本発明の原子状炭素はグラファイト化している従来の炭素と異なり更に細かいばかりか各種の物質と化合物を作ることが可能であり、特に人体に対しても毒性を有しないので水を改善する能力が高いという性質を持つ。
【００３２】
このようにして本実施の形態において得られた塊状の原子状炭素は化合している他の成分を熱分解して遊離する過程で酸素に触れることがないので、石炭、コークス、活性炭などのように生成段階で酸化されることがなく、また、加熱温度も他の成分の分解温度である５００℃以下（好ましくは４５０℃前後）としたので炭素自身に同素体結合を生じさせるだけの励起エネルギーを与えることがなく、単に化合している他の成分が遊離するだけであり、原料３に化合物として結合していた状態、即ち、原子状のままで固定され、前記図１に示した原子状炭素が得られた。
【００３３】
また、図３は、前記図１に示したものと同じ原子状炭素を５５０℃で短時間（約３０分）保った場合の２００万倍の透過型電子顕微鏡の写真である。この場合には表面から結晶化（グラファイト化）が進行している様子が確認できる。図４は、前記図１に示したものと同じ原子状炭素を更に長時間（約６０分）にわたって５５０℃に保った場合の２００万倍の透過型電子顕微鏡の写真である。この場合は、図４に示した２００万倍の透過型電子顕微鏡の写真のように周囲の部分から内部へと結晶化（グラファイト化）していることが確認できる。
【００３４】
これらのことからも本実施の形態が従来一般に結晶化（グラファイト化）されている炭素とは異なり原子状の炭素であることを確認することができる。
【００３５】
上記製造方法で得られた原子状炭素は多数の原子状の炭素が原子間引力により集合して塊として得ることができる。このようにして得られた原子状炭素の成分、すなわち物質特性を求めると、図６のようになる。この図は、上記原子状炭素の組成を重量パーセントで表したものである。この図から明かなように、本実施の形態において得られた原子状炭素の成分は９７．４％が炭素であり、残りの２．６％がミネラル分である。また、上記原子状炭素の分光放射出力を求めると、図７のようになる。この図は被検査物質（原子状炭素など）の表面温度を１００℃に加熱し、そのときに得られる放射線量をフーリエ変換赤外分光光度計により測定した結果を表したものである。図７において、曲線１は、黒体の出力を示し、理想的な物質により出力される放射線量（或いは強さ）を示す。次に、図７中、曲線２は本実施の形態により得られた原子状炭素により出力される放射線量を示す。また、曲線３は備長炭により出力される放射線量を示し、曲線４は活性炭により出力される放射線量を示す。図７から明かなように、本発明の原子状炭素は黒体の出力にきわめて近く、備長炭の１００倍、活性炭の４００倍の出力を示すことが分かる。また、黒体、原子状炭素、備長炭は、１００℃に加熱されたときに、５〜１５ミクロンの波長の放射線、すなわち遠赤外線を著しく放射することが分かる。
【００３６】
なお、図２に示した本実施の形態の製造装置（方法）において、無酸素雰囲気を形成するために安価で安定しているとともに低温ガス化も容易な窒素ガスを用いたが、他の不活性ガスを用いてもよく、また、製造装置として図２に示した処理槽型のものを用いたが、他の型式の製造装置を用いることもできる。
【００３７】
（マイナスイオン水の製造）
上記のようにして得られた塊状の原子状炭素を例えばミルなどを用いて１ｎｍ以下の粒径に粉砕して粉末状とする。この場合、必ず５００℃以下（好ましくは４５０℃前後）の雰囲気で粉末にすることにより、粉砕過程におけるグラファイト化を防ぐことができる。
【００３８】
粉末にされた原子状炭素は、水の中に投入されてマイナスイオン水をつくる。本発明の原子状炭素を水の中に投入すると原子状炭素水溶液ができる。この原子状炭素水溶液は、原子状炭素が持つ優れた遠赤外線放出能力により水の分子が強く、持続的な振動を受ける。これにより水の分子は分解されて水素イオンH+  と水酸イオンＯH- に電離する。また、炭素が炭素以下の原子番号を持つ元素との結合に強い親和力を有するので、原子状炭素（Ｃ）が、原子状炭素水溶液の水素イオン（H+）を吸着して、水素イオン（H+）と水酸イオン（ＯH-）への電離を促し、さらに電離した水素イオン（H+）は原子状炭素（Ｃ）に吸着される。その結果、原子状炭素水溶液中には水酸イオン（ＯH-）（すなわち、マイナスイオン）の割合が多くなり、マイナスイオン水となるとともにアルカリ性を示す。上記のような作用において、原子状炭素は、その強力なイオン吸着力により水素イオンと結合し、図８のような構造となる。このため、本発明の原子状炭素水溶液は内部に多数のマイナスイオンを含んだ水となり、各種の良好な性質を有する。原子状炭素が投入される水は、水道水、井戸水、その他の自然の水であってもよく、種々の用途に応じて選ばれる。例えば飲料水としての用途であれば、水道水や検査済みの井戸水が選ばれる。水道水に本発明の原子状炭素を入れると、水道水中の残留塩素が著しく減少する上、マイナスイオンの作用により、水中にＰＨ８．５〜ＰＨ９．７のマイナスイオンを保った水がつくられ飲料に供すれば爽快な飲み心地が得られ、且つ体調の良化を促すことができる。なお、マイナスイオン水としての各種の効果を得るにはＰＨ値は８以上であれば十分である。また、このマイナスイオン水を料理などに用いると、料理のでき具合が良好になる。さらに本発明のマイナスイオン水を摂取すると、体内に取り込まれた不純物質を浄化して人体を活性化することができ、さらに、無理のないダイエットを実行することができる。また、人体の表面に塗ると肌を滑らかにし、美肌効果を得ることができる。本発明のマイナスイオン水は、水に原子状炭素を投入して得られたものであるから、有機物状態のミネラルイオンによりマイナスイオン水となっている。したがって、生体中と同じ有機物状態のイオンを使用していることになり、人体への悪影響は生じない。これに対して酸化チタンや白金などの金属、或いはバナジウムなどの結晶体の微粒子を使って生成されたマイナスイオン水では、水中に微粒子の金属や結晶体が残留し、これが体内に蓄積されるので、長い時間を経た後に人体に悪影響が及ぶ可能性があり、完全に安全とはいえない。
【００３９】
また、他の用途においても、例えば販売用の生花や生け花などに用いると草花の活性化を実現することができる。さらに、農業用水や、漁業用水に用いると、そのマイナスイオン水によって育てられる農業作物や魚の生育が良くなり、鮮度も増す。特に、農業の分野についてみると、有機塩素系の物質に汚染された田畑に本発明のマイナスイオン水を使用することによりこれらの田畑を活性化させ、無害化することができるし、水耕栽培用の養液として用いると作物の生育を増進させることができる。また、本発明のマイナスイオン水は家畜用の飲料水として用い得ることはもちろんであるが、その他にも家畜類の舎屋の消毒や草木の無害消毒に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明である原子状炭素の好ましい実施の形態についての電子顕微鏡写真。
【図２】本発明である原子状炭素の製造方法における好ましい実施の形態を示す説明図。
【図３】図１に示した実施の形態について高温に短時間だけ保った場合の電子顕微鏡写真。
【図４】図１に示した実施の形態について高温において長時間保った場合の電子顕微鏡写真。
【図５】本発明の原子状炭素の模式図。
【図６】本発明の原子状炭素の組成を重量パーセントで表した図。
【図７】本発明の上記原子状炭素の分光放射出力を他の物質と比較して表した図。
【図８】本発明のマイナスイオン水中における原子状炭素と水素との結合の様子を示す模式図。
【図９】炭素ナノチューブの模式図。
【図１０】フラーレンの模式図。
【図１１】従来の炭素の結合状態を示す模式図。
【符号の説明】
【００４１】
１  処理槽
２  蓋
３  原料
１１  周壁
１２  底部
１３  ポール
２１  吸気通路
２２  排気通路
２３、２４  開閉弁
１１１  カマ
１１２  ヒータ
１１３  網体
１１４  断熱材
１１５  外装材
【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】
2006231137.tif 000009
【図８】
2006231137.tif 000010
【図９】
2006231137.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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