(57)【要約】【課題】水素ガスを含むブラウンガスを生成する際に、爆発の危険性が生じることがなく、しかも生成されたガスは不純物が混入しない純度の高い水素ガスとなるようにする。【解決手段】原料水供給手段１から供給される原料水を過熱蒸気加熱槽２において、加熱手段８によって、液面より上部の部位を加熱して、過熱蒸気を発生させ、さらにこの過熱蒸気を６００℃から７００℃の温度にまで加熱することによって、水素ガスを含むブラウンガスを生成するようになし、この過熱蒸気加熱槽２の液面の上部空間からブラウンガスと過熱蒸気とを含む混合流体を蒸気流通管１１から流出させ、この蒸気流通管１１の他端を気液分離槽に送り込んで、ブラウンガスと過熱蒸気とを分離し、ブラウンガス流出管１３にブラウンガスを取り出し、冷却手段によりこのブラウンガスが冷却される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料水を供給する原料水供給手段と、
前記原料水供給手段から供給される原料水を流入させて、液面より上部の部位を加熱手段により常圧下で加熱して過熱蒸気を発生させ、この過熱蒸気から水素ガスを含むブラウンガスを生成する過熱蒸気加熱槽と、
前記過熱蒸気加熱槽の液面の上部空間に開口し、この過熱蒸気加熱槽からブラウンガスと過熱蒸気とを含む混合流体を流出させる蒸気流通管と、
前記蒸気流通管の他端が接続されて、前記混合流体から前記ブラウンガスと過熱蒸気とを分離して、過熱蒸気を復水させる気液分離槽と、
前記気液分離槽の液面上に接続され、この気液分離槽で過熱蒸気から分離したブラウンガスを取り出すブラウンガス流出管と、
前記ブラウンガス流出管内のブラウンガスを冷却する冷却手段と
から構成したことを特徴とする
水素ガス発生装置。
【請求項２】
前記原料水供給手段から供給される原料水は、少なくとも逆浸透膜を介することによって無菌状態としたものであることを特徴とする請求項１記載の水素ガス発生装置。
【請求項３】
前記原料水供給手段と前記過熱蒸気槽との間は給水配管で接続され、この接続配管の途中に液面高さ調整槽が設けられており、この液面高さ調整槽には、槽内液面の高さを検出する液面センサーが装着され、かつ前記接続配管のうち、前記原料水供給手段と前記液面高さ調整槽との間には、前記液面センサーにより検出された液面高さが所定のレベルまで低下したときに開く開閉弁が設けられ、また前記液面高さ調整槽と前記過熱蒸気加熱槽との間は、連通管によりそれぞれの液面下で連通させていることを特徴とする請求項１記載の水素ガス発生装置。
【請求項４】
前記過熱蒸気加熱槽は、電磁誘導加熱手段によって、原料水の液面近傍を６００℃から７００℃にまで加熱するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の水素ガス発生装置。
【請求項５】
前記冷却手段を構成する配管に吸引ポンプが接続され、この吸引ポンプの出力側には鼻カニューレを着脱可能に接続する構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の水素ガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飽和蒸気から水素ガスを発生させて、この水素ガスを人体内に取り込みを可能にする水素ガス発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人体の体内における活性酸素種は病変や機能障害を引き起こす原因となるものであって、この活性酸素種を除去する抗酸化作用を発揮するために、水素を吸入することが有効である。水を電気分解すると、酸素ガスと共に水素ガスが発生することになり、このように発生した水素ガスを体内に取り込むようにしたものは、例えば特許文献１に開示されている。ここで、還元性の気体である水素ガスは体内に存在する活性酸素に作用することになる結果、活性酸素を含む物質が不活性化して、体内から除去されることになる。また、体内には様々な老廃物等が存在しており、従って酸化性の反応も生じさせる必要もあり、酸素ガスを体内に取り込むことも有益である。
【０００３】
水を電気分解することによって、水素ガスと酸素ガスとの混合ガスが発生するが、このためには、水からなる電解液を入れた電解槽に一対の電極を挿入して、両電極に電源を供給することになる。従って、水溶液を電気分解することによって、水素ガスと酸素ガスとが概略２：１の割合で発生することになり、この混合気体は、ブラウンガスなり酸水素ガスと呼ばれるものであり、特許文献１は、このブラウンガスの発生装置に関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０４３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、水を電気分解すると、反応熱が発生することになる。この反応により水素ガスが発生することになるが、電解槽が高熱になると、爆発が生じるおそれがあるために電解槽を冷却する必要がある。また、人体に対する生理的に良好な作用を発揮する上で、反応により発生したブラウンガスには不純物の混入がないようにする必要があるが、電解液として水溶液を用いる関係から、ブラウンガスに不純物が混入する可能性は否定できない。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、水素ガスを含むブラウンガスを生成する際に、爆発の危険性が生じることがなく、しかも生成されたガスは不純物が混入しない純度の高い水素ガスとなるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために、本発明は、原料水を供給する原料水供給手段と、前記原料水供給手段から供給される原料水を流入させて、液面より上部の部位を加熱手段により常圧下で加熱して過熱蒸気を発生させ、この過熱蒸気から水素ガスを含むブラウンガスを生成する過熱蒸気加熱槽と、前記過熱蒸気加熱槽の液面の上部空間に開口し、この過熱蒸気加熱槽からブラウンガスと過熱蒸気とを含む混合流体を流出させる蒸気流通管と、前記蒸気流通管の他端が接続されて、前記混合流体から前記ブラウンガスと過熱蒸気とを分離して、過熱蒸気を復水させる気液分離槽と、前記気液分離槽の液面上に接続され、この気液分離槽で過熱蒸気から分離したブラウンガスを取り出すブラウンガス流出管と、前記ブラウンガス流出管内のブラウンガスを冷却する冷却手段とから構成したことをその特徴とするものである。
【０００８】
原料水から過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気をさらに高い温度にまで加熱することによって、水素ガスと酸素ガスとの混合気体であるブラウンガスが生成される。このブラウンガスは人体内に取り入れられるものであり、このブラウンガスに含まれる水素ガスを人体内に取り込むことによって、活性酸素に対する抗酸化作用を発揮することになり、健康増進が図られる。また、ブラウンガスには水素ガスだけでなく、酸素ガスも副次的に生成される。ブラウンガスから酸素ガスを分離して除去しても良いが、体内における老廃物等に対する還元反応だけでなく、酸化反応も生じさせるために酸素ガスも有用である。
【０００９】
原料水は、例えば一般的な水道水を格別処理することなく、そのまま使用することもできるが、人体に吸収させることから、例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜）等により種々の雑菌や、人体に対して有害な有機物，無機物等といった不純物を予め除去しておくことが望ましい。また、生成されたブラウンガスにおける水素ガスと酸素ガスとの混合比を調整することもできる。例えば還元性ガスである水素ガスの発生量を多くするには、活性水素水を用いれば良い。活性水素水は、水をマグネシウム等の還元性金属と反応させることによって、水素を豊富に含んだ水素水が生成される。
【００１０】
ブラウンガスを生成する方式としは種々開発されているが、過熱蒸気加熱槽で原料水を加熱して、過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気を常圧下でさらに加熱すると、具体的には６００℃以上にまで加熱すると、ブラウンガスが発生する。過熱蒸気加熱槽内の加熱は、電磁誘導コイルを用いた電磁誘導加熱手段を用いると、加熱効率が高く、エネルギー損失が少ないので最も望ましい。加熱温度は、ブラウンガスの発生のためには６００℃以上とするが、温度をあまり高くすると、エネルギーロスが生じることから、加熱温度は６００℃〜７００℃程度とする。
【００１１】
過熱蒸気加熱槽内の温度を厳格に行うためには、この過熱蒸気加熱槽内の液面高さを一定にする必要がある。槽内では連続的に過熱蒸気が発生するので、液面は常に変化することになる。従って、原料水供給手段と過熱蒸気加熱槽との間に液面高さ調整手段を設けて、過熱蒸気加熱槽の液面を常時管理するように構成するのが望ましい。液面高さ調整手段の具体的な構成としては、液面高さ調整槽を設けて、原料水供給手段を液面高さ調整槽との間を給水配管により接続し、この配管に開閉弁を設けて、この開閉弁の開閉によって補給流量を制御することができる。なお、開閉弁には、必要に応じてポンプを接続する構成としても良い。液面高さ調整槽には、その液面高さを検出する液面センサーを装着して、この液面センサーによる液面高さが所定のレベル以下にまで低下したときに、液面高さ調整手段を作動させて、原料水を液面高さ調整槽に供給するように構成する。そして、液面高さ調整槽と過熱蒸気加熱槽とは、それぞれの液面下で連通させる。
【００１２】
過熱蒸気加熱槽内を、電磁誘導等による加熱手段により加熱することによって、原料水が加熱されて、過熱蒸気が発生する。この過熱蒸気をさらに加熱すると、ブラウンガスが生成され、このブラウンガスと過熱蒸気との混合流体が発生する。この混合流体を過熱蒸気加熱槽の上部位置に開口させた蒸気流通管で取り出して、気液分離槽に導き、この気液分離槽でブラウンガスを過熱蒸気から分離する。ここで、ブラウンガスは気体の状態で安定し、ブラウンガスが分離する以前の過熱蒸気は温度が低下したときに復水する。気液分離槽内では復水した水が滞留しており、この滞留水の液面下に高圧蒸気管の端部を浸漬させておくと、過熱蒸気は滞留水に混合される一方、ブラウンガスは気泡となって上昇することになる。その結果、気液分離槽の下部は蒸気からの復水を含む水が滞留し、気液分離槽の上部にはブラウンガスが充満することになり、気液分離が行われる。
【００１３】
従って、気液分離槽の上部にブラウンガス流出管を接続しておけば、ブラウンガスのみが取り出される。ただし、この状態では、ブラウンガスは高温状態であるから、冷却手段を用いてこれを冷却する。冷却手段としては、空冷式、水冷式のいずれかを用いることができる。このようにして冷却手段によって人体への吸引が可能な温度にまで冷却したブラウンガスは吸引手段を介して鼻カニューレ等に流入させることによって、人体への吸入が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、過熱蒸気からブラウンガスを生成することによって、爆発の危険等が生じることがなく、しかも生成されたガスは不純物が混入しない純度の高い水素ガスとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の一形態を示すブラウンガス発生装置の構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１において、１は原料水供給手段としての原料水タンクであって、この原料水タンク１にはブラウンガスの原料となる水が貯留されている。ブラウンガスは水素（Ｈ２）ガスと酸素（Ｏ２）ガスとが概略２：１の割合で含まれる混合気体であって、酸水素ガスとも呼ばれるものである。
【００１７】
原料水としては、一般的な水道水をそのまま用いることもできるが、人体に供給することから、必要な処理、例えば雑菌や不純物、特に人体に対して有害な有機物や無機物等を除去する等の処理を行うのが望ましい。各種のフィルタを用いれば、水道水から不純物等を除去することができる。フィルタとしては、例えば逆浸透膜（ＲＯ膜）を用いるのが望ましく、またカーボンフィルタ等を逆浸透膜（ＲＯ膜）と組み合わせて用いることもできる。さらに、中空糸膜フィルタを用いて、放射性物質等の除去も可能になる。
【００１８】
ここで、原料水タンク１から供給される原料水はブラウンガスを生成するためのものである。このブラウンガスの生成は、原料水を加熱して、過熱蒸気を発生させることにより行われるものであり、爆発等が発生しない安定したガスである。原料水は１００℃になると蒸気となり、この加熱度合いをより高くすることによって過熱蒸気となり、ブラウンガスが生成されることになる。過熱蒸気をさらに加熱すると、具体的には６００℃〜７００℃にまで加熱すると、水素と酸素とが分離してブラウンガスが生成される。また、この過熱蒸気加熱槽２内では、ブラウンガス化する前の段階である過熱蒸気も混在しており、従って過熱蒸気加熱槽２にはブラウンガスと過熱蒸気との混合流体が生成されることになる。
【００１９】
このように、過熱蒸気加熱槽２には原料水タンク１から原料水が供給されて、この混合流体が過熱蒸気加熱槽２から取り出される。ここで、原料水の加熱は、エネルギーの消費をできるだけ低く抑制するために、液面及び液面上の領域に対して集中的に行うようにしている。このために、過熱蒸気加熱槽２内における原料水の液面はほぼ一定に保つ必要があり、このために原料水タンク１と過熱蒸気加熱槽２との間には、この過熱蒸気加熱槽２の液面高さを調整する液面高さ調整手段を備えている。この液面高さ調整手段は、原料水タンク１と過熱蒸気加熱槽２との間を給水配管３で接続し、またこの給水配管３の他端に液面調整槽４を接続することにより構成されている。そして、給水配管３の途中には開閉弁５が設けられており、また液面調整槽４内には、液面高さを検出する液面センサー６が設けられている。そして、液面調整槽４と過熱蒸気加熱槽２との間は連通管７により連通している。
【００２０】
開閉弁５が閉じている状態では、連通管７により連通している液面調整槽４と過熱蒸気加熱槽２との液面は同じ高さとなっており、液面センサー６により液面調整槽４内の液面が所定レベル以下にまで低下すると、開閉弁５を開くことによって、液面調整槽４及びこれに連通している過熱蒸気加熱槽２に原料水が補給されることになる。そして、液面センサー６により検出される液面高さが所定のレベルに達すると、開閉弁５が閉じる。従って、液面調整槽４と、開閉弁５及び液面センサー６とで過熱蒸気加熱槽２内の液面高さ調整手段が構成され、その結果液面調整槽４及び過熱蒸気加熱槽２内の液面は常にほぼ一定のレベルに保持されることになる。
【００２１】
過熱蒸気加熱槽２には、電磁誘導コイルからなる加熱手段８が装着されており、この加熱手段８によって、過熱蒸気加熱槽２の内部が加熱される。ここで、過熱蒸気加熱槽２は、下部位置が液体領域９で、上部側が蒸気領域１０となっており、液面の水が加熱されることによって、液体領域９から蒸気が発生することになる。この蒸発により液体領域９内の液が減少するが、過熱蒸気加熱槽２内の液面が常にほぼ一定になるように管理される。過熱蒸気加熱槽２の上流側に液面高さ調整手段３を設けたのは、過熱蒸気加熱槽２内の液面をほぼ一定に保つためであり、過熱蒸気加熱槽２内の液面が低下すると、原料水タンク１から水が補給される。このように、液面は多少上下するが、加熱手段８は常に過熱蒸気加熱槽２における蒸気領域１０に位置し、液体領域９内に浸漬することはない。
【００２２】
過熱蒸気加熱槽２は、加熱手段８は蒸気領域１０の空間を加熱するものであり、これと共に液体領域９における液面も加熱される。その結果、蒸気空間１０で蒸気が発生し、蒸気空間１０は過熱蒸気で充満することになる。蒸気領域１０に充満している蒸気が加熱手段８により加熱されて、過熱蒸気が生成される。そして、蒸気領域１０において、過熱蒸気が６００℃〜７００℃にまで加熱されると、この過熱蒸気から分子状態の水素（Ｈ２）ガスと酸素（Ｏ２）ガスとからなるブラウンガスが生成されることになる。従って、過熱蒸気加熱槽２における蒸気領域１０では、ブラウンガスとガス化されていない過熱蒸気との混合流体が高温状態で充満している。
【００２３】
過熱蒸気加熱槽２には蒸気流通管１１が接続されており、この蒸気流通管１１は、過熱蒸気加熱槽２の上部位置に接続されている。従って、過熱蒸気加熱槽２内には過熱蒸気とブラウンガスとの混合流体の上昇流が生じ、この混合流体は蒸気流通管１１内に流入することになる。蒸気流通管１１の他端は気液分離槽１２に接続されている。気液分離槽１２の内部には所定の液面高さの水が貯留されており、蒸気流通管１１の他端は気液分離槽１２において、気液分離槽１２における液面より下部位置に開口している。
【００２４】
気液分離槽１２には加熱手段が設けられておらず、加熱手段８により加熱されている過熱蒸気加熱槽２より十分低い温度状態となっている。このために、過熱蒸気加熱槽２で発生した過熱蒸気とブラウンガスとの混合流体は蒸気流通管１１から気液分離槽１２に流入することになる。気液分離槽１２に貯留されている水は沸点以下であり、混合流体は蒸気流通管１１を通る際に冷却されて、蒸気成分が復水される。その結果、ブラウンガスが気液分離槽１２内の上部領域に充満することになり、復水した水は下部側に滞留するようにして、気液が分離される。
【００２５】
以上のようにして蒸気から分離されたブラウンガスはブラウンガス流出管１３に流入することになる。そして、ブラウンガス流出管１３の途中には冷却手段１４が設けられており、この冷却手段１４によって、ブラウンガス流出管１３内を流れるブラウンガスが冷却される。ここで、図示した冷却手段１４は、ブラウンガス流出管１３に接続した蛇行配管１３ａと、この蛇行配管１４ａに向けて冷却風を供給する冷却ファン１４ｂとから構成した空冷式のものである。一方、気液分離槽１２の内部には水が貯留されており、過熱蒸気が復水することによって、内部の液面が上昇することになる。そこで、気液分離槽１２の液面が所定のレベル以上になると、排出管路１５を介して外部に排出される。これによって、気液分離槽１２の内部の液面は常に一定のレベルに保持される。
【００２６】
ブラウンガスは、人体に吸引させるためのものであって、このために吸引手段として、例えば鼻カニューレ１６が用いられる。そして、蛇行配管１４ａの端部には吸引ポンプ１７が接続されており、鼻カニューレ１５は吸引ポンプ１７に着脱可能に接続されるようになっている。このように、過熱蒸気が分離されたブラウンガスが鼻カニューレ１５を介して人体に供給することができる。そして、この鼻カニューレ１５に供給される前の段階で、冷却手段１４によって、ブラウンガスを人体に対して危険のない温度、例えば２０℃程度にまで冷却されることになる。
【符号の説明】
【００２７】
１  原料水タンク              ２  過熱蒸気加熱槽
４  液面調整槽                ５  開閉弁
６  液面センサー                ８  加熱手段
１１  蒸気流通管              １２  気液分離槽
１３  ブラウンガス流出管      １４  冷却手段
１７  吸引ポンプ
【図１】
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