(57)【要約】【課題】水中における水素分子の溶存状態を長時間にわたって安定して維持させることができる還元水素水の生成装置、及び、還元水素水の生成方法を提供する。【解決手段】本発明に係る還元水素水生成装置１は、水を貯留する容器２と、電気分解用の電極として機能する第一電極３及び第二電極４と、自由電子を放出するエレクトロン端子５とを有し、第一電極３及び第二電極４は上下に一定の間隔を置いてそれぞれ水平に保持され、少なくとも３分間継続して電気分解を実行できるように構成され、電気分解の開始後、所定の時間が経過すると、第一電極３と第二電極４の極性が入れ替わるように構成した。第一電極３、及び、第二電極４としては、円形のチタン板の表面にプラチナメッキを施したものが用いられ、エレクトロン端子５としては、ステンレス製のワイヤをＣ字状に湾曲させてなるものが用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯留する容器と、電気分解用の電極として機能する第一電極及び第二電極と、自由電子を放出するエレクトロン端子とを有し、
第一電極及び第二電極は、前記容器内において、上下に一定の間隔を置いてそれぞれ水平に保持され、
エレクトロン端子は、前記容器の外側に配置されていることを特徴とする還元水素水生成装置。
【請求項２】
少なくとも３分間継続して電気分解を実行できるように構成され、
電気分解の開始後、所定の時間が経過すると、第一電極と第二電極の極性が入れ替わるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の還元水素水生成装置。
【請求項３】
第一電極及び第二電極として、円形のチタン板の表面にプラチナメッキを施したものが用いられていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の還元水素水生成装置。
【請求項４】
エレクトロン端子として、ステンレス製のワイヤをＣ字状に湾曲させてなるものが用いられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の還元水素水生成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の還元水素水生成装置を用いて還元水素水を生成する方法であって、
イオン化ミネラル成分を含有するイオン化ミネラル水溶液を容器内に貯留し、電気分解を行うとともに、電位をかけてエレクトロン端子からイオン化ミネラル水溶液中へ自由電子を放出することを特徴とする還元水素水の生成方法。
【請求項６】
イオン化ミネラル成分を０．０５〜０．５重量％含有するイオン化ミネラル水溶液を容器内に貯留して電気分解を行うことを特徴とする、請求項５に記載の還元水素水の生成方法。
【請求項７】
イオン化ミネラル水溶液として、澱粉および／もしくは穀類と種子と卵殻とを所定の割合で混合した原料を粉砕し、次いで浄化水と麹菌を加えて醗酵熟成することにより原料中に含まれているカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガンなどのミネラルを解離させたのち濾過することによって得られた、イオン化ミネラル成分を５〜１０重量％程度含む水溶性ミネラル含有液を水に添加したものを使用することを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の還元水素水の生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元水素水の生成装置及び生成方法に関し、特に、水中における水素分子の溶存状態を長時間にわたって安定して維持させることができる還元水素水の生成装置、及び、還元水素水の生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水中に水素分子を溶存させた水素水を生成できる装置として、様々なタイプの水素水生成装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９８６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の水素水生成装置においては、電気分解等によって水中に溶存させた水素分子を長時間にわたって安定して維持させることが難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような従来技術における問題を解決しようとするものであって、水中における水素分子の溶存状態を長時間にわたって安定して維持させることができる還元水素水の生成装置、及び、還元水素水の生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る還元水素水生成装置は、水を貯留する容器と、電気分解用の電極として機能する第一電極及び第二電極と、自由電子を放出するエレクトロン端子とを有し、第一電極及び第二電極は、容器内において、上下に一定の間隔を置いてそれぞれ水平に保持され、エレクトロン端子は、容器の外側に配置されていることを特徴としている。尚、この還元水素水生成装置は、少なくとも３分間継続して電気分解を実行できるように構成され、電気分解の開始後、一定の時間が経過すると、第一電極と第二電極の極性が入れ替わるように構成されることが好ましい。
【０００７】
また、第一電極及び第二電極としては、円形のチタン板の表面にプラチナメッキを施したものが用いられていることが好ましく、エレクトロン端子としては、ステンレス製のワイヤをＣ字状に湾曲させてなるものが用いられていることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る還元水素水の生成方法は、イオン化ミネラル成分を含有するイオン化ミネラル水溶液を容器内に貯留し、電気分解を行うとともに、電位をかけてエレクトロン端子からイオン化ミネラル水溶液中へ自由電子を放出することを特徴としている。
【０００９】
尚、容器内に貯留するイオン化ミネラル水溶液においては、イオン化ミネラル成分を０．０５〜０．５重量％含有することが好ましく、また、イオン化ミネラル水溶液としては、澱粉および／もしくは穀類と種子と卵殻とを所定の割合で混合した原料を粉砕し、次いで浄化水と麹菌を加えて醗酵熟成することにより原料中に含まれているカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガンなどのミネラルを解離させたのち濾過することによって得られた、イオン化ミネラル成分を５〜１０重量％程度含む水溶性ミネラル含有液を水に添加したものを使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る還元水素水生成装置を用いれば、従来よりも多くの水素分子を溶存させた還元水素水を短時間で生成することができ、かつ、溶存した水素分子が安定化し、溶存状態を長時間にわたって維持させることができる還元水素水を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る還元水素水生成装置１の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、還元水素水生成装置として実施できるほか（第一実施形態）、この還元水素水生成装置を用いて還元水素水を生成する方法として実施することができる（第二実施形態）。
【００１３】
まず、本発明の第一実施形態として、還元水素水生成装置１について説明する。図１は、本発明に係る還元水素水生成装置１の構成図である。図示されているように、この還元水素水生成装置１は、水を貯留する容器２と、この容器２内に配置される一対の電極（下段側の第一電極３と上段側の第二電極４）と、自由電子（−ｅ）を放出するエレクトロン端子５とによって構成されている。
【００１４】
第一電極３及び第二電極４はいずれも、円形のチタン板の表面にプラチナメッキを施したものであり、上下に一定の間隔（本実施形態においては０．５ｍｍ）を置いてそれぞれ水平に保持されている。エレクトロン端子５は、ステンレス製のワイヤをＣ字状に湾曲させてなるものであり、容器２の外側（下方）に配置されている。
【００１５】
容器２内に、所定の水位（第一電極３及び第二電極４が没する位置）まで水を貯留し、電源（本実施形態においては、容量が３．７Ｖ、１．８Ａの内蔵バッテリー６）から第一電極３及び第二電極４に直流電圧（昇圧回路７により１１．５Ｖに昇圧）を印加すると、容器２内の水が電気分解される。具体的には、第一電極３と第二電極４のうち、陰極では水分子（Ｈ2Ｏ）の水素原子（Ｈ）が還元されて水素分子（Ｈ2）が発生し、陽極では水酸化物イオン（ＯＨ-）の酸素原子（Ｏ）が酸化されて酸素分子（Ｏ2）が発生する（４Ｈ2０→４Ｈ2＋２Ｏ2）。
【００１６】
尚、本実施形態においては、電気分解の継続時間について、「１分モード」と「３分モード」という二つのモードが設定されており、「１分モード」が選択された場合、下段側の第一電極３が陽極、上段側の第二電極４が陰極に設定され、この状態のまま１分間にわたって継続的に電気分解が実行される。一方、「３分モード」が選択された場合、最初の１分間については、「１分モード」と同様に下段側の第一電極３が陽極、上段側の第二電極４が陰極となって電気分解が実行され、１分経過時に極性が入れ替わり、下段側の第一電極３が陰極、上段側の第二電極４が陽極となって、残りの２分間にわたって電気分解が実行されるようになっている。
【００１７】
極性を固定して電流を一方向のみに流し続けると、電極にスケールが付着し易くなり、スケールが付着すると電気分解の効率が低下してしまうという問題がある。本実施形態の還元水素水生成装置１は、３分モードが選択された場合、電気分解の途中で極性が切り換わることにより、スケールが付着しにくく、電気的に平衡を保ち、効率よく水素分子を発生できるように構成されている。
【００１８】
このようにして電気分解を行うことによって発生した水素分子（Ｈ2）のうち、一部は気泡となって水面上へ抜けてしまうが、一部は水中に溶存した状態となる。但し一般的に、水中に溶存させた水素分子（Ｈ2）の安定性は低く、長時間にわたって水中に留めておくことは難しい。本実施形態の還元水素水生成装置１においては、電気分解と同時に、電位をかけてエレクトロン端子５から水中へ自由電子（−ｅ）を放出（供給）するように構成されており、水中に溶存する水素分子（Ｈ2）を安定化させることができる。
【００１９】
具体的には、エレクトロン端子５は、容器２の外側に配置されるとともに、３．７Ｖの内蔵バッテリー６の負極に接続されており、第一電極３及び第二電極４に印加される電圧（１１．５Ｖに昇圧）との電位差により、エレクトロン端子５から容器２内の水中へ自由電子（−ｅ）が放出されることになる。
【００２０】
そして、第一電極３又は第二電極４からの放電に加えて、エレクトロン端子５から容器２内の水中に自由電子（−ｅ）が放出されると、水中に放電される自由電子の数が大幅に多くなり、過電子状態の分子（過電子水素分子、過電子酸素分子等）が増加し、従来方法による場合（エレクトロン端子５から自由電子を放出しない場合）と比較して、電気分解後における水素保持率が高くなり、水中に溶存する水素分子（Ｈ2）を安定化させることができる。
【００２１】
尚、第一電極３と第二電極４との間隔寸法については、電気分解に際して印加される電圧及び電流に応じて最適値が存在する。本実施形態においては、印加される電圧及び電流が１１．５Ｖ、０．５Ａに設定されており、この条件に対する電極間の間隔の最適値（最も効率よく電気分解を行うことができる間隔）は０．５ｍｍ（好ましくは０．１〜２ｍｍの範囲内）であるため、本実施形態では上述の通り０．５ｍｍに設定されている。
【００２２】
また、本実施形態においては、電源として内蔵されている３．７Ｖのバッテリーから電気分解を行う電極間へ、昇圧回路７により電気を１１．５Ｖ、０．５Ａに昇圧して供給することにより、電気分解能力が向上しており、スイッチの押下後、僅か２〜３秒で、電気分解による気泡を発生させることができる。また、電気分解の実行後、待機電流を２μＡまで低下させ、スリープ状態にすることにより、自己放電をより少なく、バッテリー残量をより長く有効に確保することができる。
【００２３】
続いて、本発明の第二実施形態として、還元水素水を生成する方法について説明する。本方法は、第一実施形態に係る還元水素水生成装置１を用いて、容器２内に貯留した水に対して電気分解を行うとともに、電位をかけてエレクトロン端子５から水中へ自由電子（−ｅ）を放出することにより還元水素水を生成するものであって、０．０５〜０．５重量％のイオン化したミネラルを含有するイオン化ミネラル水溶液を容器２内に貯留して電気分解等を行うことを特徴としている。
【００２４】
イオン化ミネラル水溶液としては、塩素（次亜塩素酸等）を含まない水（例えば、蒸留水、脱塩素処理をした水道水、或いは、鉱泉水等）に、例えば、イオン化ミネラル成分を５〜１０重量％程度含む水溶性ミネラル含有液を適量添加して、イオン化ミネラル成分含有量を０．０５〜０．５重量％の範囲内に調整したものを用いることが好ましく、また、水溶性ミネラル含有液としては、例えば、澱粉および／もしくは穀類と種子と卵殻とを所定の割合で混合した原料を粉砕し、次いで浄化水と麹菌を加えて醗酵熟成することにより原料中に含まれているカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガンなどのミネラルを解離させたのち濾過することによって得られたものなどを用いることが好適である。
【００２５】
尚、電気分解の効率、溶存水素量、及び、溶存水素の安定化の観点からは、容器２内に貯留する水（イオン化ミネラル水溶液）として、イオン化ミネラル成分を最低でも０．０５重量％含有するものを使用すべきことが確認されており、また、含有量は０．５重量％以下とすべきことが確認されている。
【００２６】
また、容器２内に貯留するイオン化ミネラル水溶液の原料として、水道水をそのまま（脱塩素処理を行わずに）用いると、電気分解によって塩素ガスが発生してしまうため、水道水を使用する場合には、例えば、浄水器濾過等によって可能な限り塩素を除去した水を用いることが必要である。
【実施例】
【００２７】
ここで、本発明の第一実施形態として説明した還元水素水生成装置の効果、及び、第二実施形態として説明した還元水素水の生成方法の効果について、発明者が行った実証実験の結果を実施例として説明する。
【００２８】
まず、図１に示す還元水素水生成装置１（水を貯留する容器２内に一対の電極（第一電極３、第二電極４）が配置され、自由電子（−ｅ）を放出するエレクトロン端子５が容器２の外側に配置されている還元水素水生成装置）を用意し、容器２内に精製水を入れ、電気分解及び自由電子の放出を３分間実行し、その後の溶存水素量の経時変化（１分後、３分後、５分後、１５分後、３０分後）を、溶存水素計（共栄電子株式会社製ＫＭ２１１ＤＨ）によって計測した。その結果を次表に示す。
【００２９】
【表１】
2018086617.tif 000003
【００３０】
次に、図１に示す還元水素水生成装置１の容器２内に、水溶性ミネラル含有液（イオン化ミネラル成分含有量：１０重量％）１重量％を精製水に添加したイオン化ミネラル水溶液（イオン化ミネラル成分含有量：０．１重量％）を入れ、電気分解及び自由電子の放出を３分間実行し、その後の溶存水素量の経時変化（１分後、３分後、５分後、１５分後、３０分後）を計測した。その結果を次表に示す。
【００３１】
【表２】
2018086617.tif 000004
【００３２】
また、図１に示す還元水素水生成装置１の容器２内に、水溶性ミネラル含有液（イオン化ミネラル成分含有量：１０重量％）２重量％を精製水に添加したイオン化ミネラル水溶液（イオン化ミネラル成分含有量：０．２重量％）を入れ、電気分解及び自由電子の放出を３分間実行し、その後の溶存水素量の経時変化（１分後、３分後、５分後、１５分後、３０分後）を計測した。その結果を次表に示す。
【００３３】
【表３】
2018086617.tif 000005
【００３４】
表１〜３に示す結果から、本発明に係る還元水素水生成装置１によって還元水素水を生成する場合、容器２内に貯留する水として、水溶性ミネラル含有液を精製水に添加したイオン化ミネラル水溶液（イオン化ミネラル成分含有量：０．１重量％又は０．２重量％）を用いた場合、精製水を単独で用いた場合よりも、極めて多くの水素分子を溶存させることができ、また、水素分子を水中で安定させ、溶存状態を長時間にわたって維持できることが確認された。
【００３５】
更に、表２、３に示す結果から、イオン化ミネラル成分含有量を０．２重量％とした場合の方が、０．１重量％とした場合よりも、多くの水素分子を溶存させることができ、また、水素分子を水中で安定させ、溶存状態をより長時間にわたって維持できることが確認された。イオン化ミネラルを含有する水は、電気伝導率が高くなり、電気分解が円滑に進行することになり、溶存水素がヒドリド還元水素イオンとなって安定化するためと考えられる。
【００３６】
続いて、図１に示す還元水素水生成装置１（水を貯留する容器２内に一対の電極（第一電極３、第二電極４）が配置され、自由電子（−ｅ）を放出するエレクトロン端子５が容器２の外側に配置されている還元水素水生成装置）を用意し、容器２内に浄水器濾過した水道水を入れ、電気分解及び自由電子の放出を３分間実行し、その後の溶存水素量の経時変化（３分後、５分後、１５分後、３０分後）を、溶存水素計（共栄電子株式会社製ＫＭ２１１ＤＨ）によって計測した。その結果を次表に示す。
【００３７】
【表４】
2018086617.tif 000006
溶存酸素      ２．２ｍｇ／Ｌ
電気伝導率  ２０．９ｍｓ／ｍ
水温        ２５．５℃
【００３８】
上表の通り、本発明に係る還元水素水生成装置１によって生成した還元水素水の生成直後の水素濃度は９５８ｐｐｂとなり、従来よりも多くの水素分子が溶存した還元水素水を、３分間という短い時間で生成できることが確認された。また、３０分経過後においても、５３５ｐｐｂという非常に高い値となり、本発明に係る還元水素水生成装置１によって生成した還元水素水においては、水素分子を水中で安定させ、溶存状態を長時間にわたって維持できることが確認された。
【００３９】
次に、図１に示す還元水素水生成装置１の容器２内に、水溶性ミネラル含有液（イオン化ミネラル成分含有量：１０重量％）１重量％を浄水器濾過した水道水に添加したイオン化ミネラル水溶液（イオン化ミネラル成分含有量：０．１重量％）を入れ、電気分解及び自由電子の放出を３分間実行し、その後の溶存水素量の経時変化（３分後、５分後、１５分後、３０分後）を計測した。その結果を次表に示す。
【００４０】
【表５】
2018086617.tif 000007
溶存酸素      ７．５ｍｇ／Ｌ
電気伝導率  ３１．０ｍｓ／ｍ
水温        ２４．８℃
【００４１】
また、図１に示す還元水素水生成装置１の容器２内に、水溶性ミネラル含有液（イオン化ミネラル成分含有量：１０重量％）２重量％を浄水器濾過した水道水に添加したイオン化ミネラル水溶液（イオン化ミネラル成分含有量：０．２重量％）を入れ、電気分解及び自由電子の放出を３分間実行し、その後の溶存水素量の経時変化（３分後、５分後、１５分後、３０分後）を計測した。その結果を次表に示す。
【００４２】
【表６】
2018086617.tif 000008
溶存酸素      ７．６ｍｇ／Ｌ
電気伝導率  ３９．３ｍｓ／ｍ
水温        ２４．９℃
【００４３】
表４〜６に示す結果から、本発明に係る還元水素水生成装置１によって還元水素水を生成する場合、容器２内に貯留する水として、水溶性ミネラル含有液を浄水器濾過した水道水に添加したイオン化ミネラル水溶液（イオン化ミネラル成分含有量：０．１重量％又は０．２重量％）を用いた場合の方が、浄水器濾過した水道水を単独で用いた場合よりも、多くの水素分子を溶存させることができ、また、水素分子を水中で安定させ、溶存状態を長時間にわたって維持できることが確認された。
【００４４】
更に、表５、６に示す結果から、イオン化ミネラル成分含有量を０．２重量％とした場合の方が、０．１重量％とした場合よりも、多くの水素分子を溶存させることができ、また、水素分子を水中で安定させ、溶存状態をより長時間にわたって維持できることが確認された。イオン化ミネラル成分を含有する水は、電気伝導率が高くなり、電気分解が円滑に進行することになり、溶存水素がヒドリド還元水素イオンとなって安定化するためと考えられる。
【符号の説明】
【００４５】
１：還元水素水生成装置、
２：容器、
３：第一の電極、
４：第二の電極、
５：エレクトロン端子、
６：内臓バッテリー、
７：昇圧回路、
【図１】
2018086617.tif 000009