(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪石の無機質粉体を装荷する密閉又は閉鎖可能な金属製容器と、金属製容器内に、電気的に絶縁され、中心導体電極をなして配設される鉛直方向に回転の攪拌羽根と、金属製容器内の前記珪石の無機質粉体を真空雰囲気に曝し大気と隔離する排気系手段と、攪拌羽根を回転し前記珪石の無機質粉体を攪拌する際に、前記珪石の無機質粉体を加熱する加熱手段と、前記珪石の無機質粉体に吸収された熱を金属製容器の系外への放熱を抑制する手段と、金属製容器内の加熱雰囲気にある前記珪石の無機質粉体を攪拌させたとき、前記珪石の無機質粉体吸収熱を金属製容器の系外への放熱を抑制した状態で、水を注入する手段を備え、前記加熱手段が、金属製容器内温度を１８０℃から２００℃の範囲内で加熱できる加熱ヒーターであり、前記珪石の無機質粉体の吸収した熱の金属製容器外部への放熱を抑制する手段が、金属製容器に接続して設けられる隔離弁を包含することを特徴とする親水性・親油性の珪石の無機質コロイド粉体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、親水性・親油性の改質された珪石の無機質コロイド粉体の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記公開公報に記載の本願発明者になる発明において、「触媒にシリカ、酸化チタン、カルシア等が水を注入することで、水素と酸素の発生が起こる水素製造装置となる。（段落番号（０００６））」ものであったが、この公開特許公報請求項記載の水素製造装置においては、水が分解した時の水素と酸素の発生は少なく、蒸気の発生が大部分となるもので、望みどおりの水素と酸素の発生の分解能を得るには問題を残していた。これは、金属製容器内の原料鉱石の粉体が加熱される際に、容器内に装荷された粉体が吸収する熱が容器内から放散されることのないようにする放熱防止の工夫がされておらず、所定の温度環境の如何なる条件下でも水素と酸素の発生の分解能が低く、発生するガスの９５％以上が蒸気になるものであった。
また、「水溶性・油溶性の性質が新たに同時に備わるためには、大気圧から減圧しながら水を注入して、原料鉱石を攪拌する。」ものであるが、この条件の場合においても、水が分解して得られる水素・酸素の発生は前述と同様に少ないものであった。ただ、この場合、無機質コロイド粉体の製造は可能であり、水溶性・油溶性の性質を同時に示す乳化力を確認できるものの、水素と酸素の発生が不十分な場合には、不十分加減に応じて乳化力は低い値に止まると共に、水溶性や油溶性となる溶解度も後述の実施例の如く、低く所望の溶解度を得るまでには問題を残しているものであった。
【０００３】
これまでの無機質コロイド粉末の乳化力は、一般的な乳化剤のそれを超えることはなく、単独で乳化剤として用いても大きな効果を期待できるまでには至っていない。一方、一般的な非無機質系乳化剤は食用ドレッシングや化粧品用、家畜向けの代用乳等に用いられているが、本来生体や家畜が必要としない成分が多く含まれている。これに着眼したときに、本願発明の無機質コロイド粉末は、後述する如く、生体や家畜が必要とする多量元素、少量元素、微量元素、超微量元素を組合わせて製造できるメリットがある。そして食品等の発酵用ミネラル水の原料ミネラルとして用いたり、農薬や農業用の液体肥料等に溶かしたりして使用した場合に威力を発揮する。
【０００４】
近年の世界的な環境汚染・土壌汚染や田畑の連作等の問題から、一般の食生活から人体に必要なすべてのミネラルを不足なく摂取することは非常に困難になってきたため、ミネラル不足による人の健康障害の懸念が強まっている。一部の民間療法に、不足したミネラルを摂取させて治療する事例も試みられている。こうしたミネラルは貝殻や野草等の動植物を集めて発酵や焼却によって得た液状ミネラル等として販売されているが、生体の生命維持に欠かせない全ての必須ミネラルを任意の比率で配合・網羅できるようになったものは存在しないと言って良い。一方、鉱物性の水溶化ミネラルは、有名なルルドの水やトラコテの水のように、地下の岩石層を浸透して様々なミネラル分が溶解された水であるが、特定の土地に住む人々にしか利用できないという制約があった。
このように、水溶化ミネラルは、どこででも入手できるような商品として、未だ実用化に至っていないのが現状である。
【０００５】
非特許文献１には、人の健康維持に欠くことができないほど重要なミネラルの各種元素について説明がなされている。これらの文献に記載された生体にとって心要な全ての各種ミネラル元素を本願発明になるものは網羅されること、更に人の体は、無機質以外は大部分が水分であり、脂肪である油分からも構成されていることから、本願発明から作られる珪石の無機質粉体が水溶性・油溶性コロイドの物性を同時に獲得していることがお茶の成分であるカテキンのように優れた利点になり得ると予想したからである。平成１５年５月４日にテレビ放送された「あるある大辞典」において、関西医科大学解剖学第一講座講師  医学博士  片岡洋祐氏の研究結果によれば、「主に油に溶け易いものが脳関門を通過し易い」とのことで、この事実は今や学会関係者には良く知られているようである。脳はビタミンの他に必須性のある様々なミネラルを心要とし、水溶性・油溶性無機質コロイド粉体のミネラルが容易に脳関門を通過し易いことが、非常に優れた利点になるに違いないと考えられる。しかしながらこのように優れた利点であっても、現在知られている技術としては実用化されていなかったのではなかろうか。この課題は、本願発明によってその解決策を提案できることとなった。
【特許文献１】
特開２００２−１２９０６１
【非特許文献１】
「第六次改訂日本人の栄養所要量（食事摂取基準）」／厚生省発表
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この出願の発明は、上記問題を解決するものとして、生体にとって必須な珪素を含むようにした親水性・親油性コロイドミネラル原料の製造装置を提供するものである。この出願の発明によれば、親水性・親油性の珪素の無機質粉体として溶解度を大きくして乳化能力を、一層強化されるように改質したことで、単独の乳化剤としても使用可能である親水性・親油性ミネラルをどこででも手軽に入手できるようにすることができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記問題を解決するものとして、珪石の無機質粉体を装荷する密閉又は閉鎖可能な金属製容器と、金属製容器内に、電気的に絶縁され、中心導体電極をなして配設される鉛直方向に回転の攪拌羽根と、金属製容器内の前記珪石の無機質粉体を真空雰囲気に曝し大気と隔離する排気系手段と、攪拌羽根を回転し前記珪石の無機質粉体を攪拌する際に、前記珪石の無機質粉体を加熱する加熱手段と、前記珪石の無機質粉体に吸収された熱を金属製容器の系外への放熱を抑制する手段と、金属製容器内の加熱雰囲気にある前記珪石の無機質粉体を攪拌させたとき、前記珪石の無機質粉体吸収熱を金属製容器の系外への放熱を抑制した状態で、水を注入する手段を備え、前記加熱手段が、金属製容器内温度を１８０℃から２００℃の範囲内で加熱できる加熱ヒーターであり、前記珪石の無機質粉体の吸収した熱の金属製容器外部への放熱を抑制する手段が、金属製容器に接続して設けられる隔離弁を包含することを特徴とする親水性・親油性の珪石の無機質コロイド粉体の製造装置を提供する。
以下、更に詳細に、この出願の発明について説明をする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は、金属製容器の内壁又は内張り、及び中心導体電極の材料として、電気抵抗が小さい銅及び耐熱強度の高い銅合金等の金属を使用することが望ましい。それは以下に説明する発明の内容に基づくからである。
この出願の発明において、金属製容器内に装荷される無機質粉体は誘電体そのものであって、（従来の技術）で説明したとおり、接地電極でもある金属製容器の内壁に沿って、羽根が設けられた中心導体電極が回転電極となって、前記無機質粉体を攪拌することによって、静電気が発生する。そして回転電極と金属製容器内壁間には静電場が発生する。
これによって無機質粉体は誘電体でもあり、静電場内で回転するとき、正負に誘電分極することとなる。このとき、この誘電体が乾燥状態にあれば、比誘電率は４〜９程度と小さいため静電気量は小さいが、湿度が上昇して適当な湿度になったとき、電圧は低下することなく静電気量が増大すると考えられる。ここで、静電気量とは、中心導体電極と接地電極間を短絡させたときに流れる電流から計算するものとする。
実際、（従来の技術）の説明から、この無機質粉体に水を噴射すると、前記無機質粉体が水を吸って含水状態になって、含水した無機質粉体の比誘電率は乾燥時に比べ少なくとも１０倍以上になると推定され、また、水の比誘電率も常温で約８０と大きいことから、二つの電極間（回転電極と金属製容器内壁）の静電容量は全体として誘電体の比誘電率の大きさによって水噴射前の乾燥時に比べて非常に大きくなる。金属製容器内の回転摩擦によって発生する静電気量が一定として、前記二つの電極間の静電容量が大きくなった場合は（静電容量が電圧に反比例する）電極間の電圧はこれに応じて小さくなる。
金属製容器内において、二つの電極間に誘電体層があることから、あたかも電気回路部品に使われるコンデンサーの構造に似ていると言える。コンデンサーの電極板の材質には銅箔やアルミニウムが使われるが、周波数特性が良いのは銅箔である。また、銅はアルミニウムに比べて、生体に対する毒性が少ないばかりか、銅は生体にとっての必須元素でもある。次に説明するのは、（従来の技術）におけるコンデンサー部品の劣化に関するメカニズムに似ているかのごとく、この出願の発明に関する核心部分について、誘電体でもある無機質粉体が電気化学的な触媒となって水が分解する反応メカニズムである。
【０００９】
続いて、前記の金属製容器内に装荷された含水状態の無機質粉体が加熱されると水分の蒸発とともに金属製容器内の湿度が上がって、無機質粉体の含水率低下によって、全体的な誘電率の低下が起こるため前記接地電極と回転電極間の静電容量が低下するため、二つの電極間の電圧は上昇して行くことになる。このとき、上昇した二つの電極間の適当な電圧と加熱された金属製容器内の湿り蒸気雰囲気において、金属製容器外の加熱ヒーター電源切断時、常温にある水若しくは水素・酸素の混合ガス、又は水と水素・酸素の混合ガスを混合・攪拌（ミキシング）した流体を金属製容器内に噴射した場合は、急速冷却を伴って、金属製容器内の高温の湿り蒸気が一瞬にして凝縮するによって、無機質粉体の各部が含水状態になると同時に蒸気も部分的に微細な水粒子になる。水粒子を含めたこれら誘電体層中の各部の比誘電率が急上昇に伴う電圧急低下によって、その近傍では多数の空隙（ボイド）発生を伴うが、空隙の比誘電率は低いため空隙部分の電圧は急上昇するによって、誘電体層中の多数個所の雪崩的な部分放電が発生するものと考えられる。この部分放電によって、隣接する水分子が次々と分解して、水素・酸素が大量に発生するという反応メカニズムである。
【００１０】
以下、親水性・親油性無機質コロイド粉体の製造装置は図１に示されるような系統図によって稼動される。この系統図において水を注入する手段は供給水レベル計（１８）〜電磁弁（７１）〜反応容器（１６）（以下「容器１６」と略称する。）に至る機器群からなる第１注入手段を有し、供給水レベル計（１８）には供給水タンク（１５）から給水ポンプ（２）によって注水が貯蔵される。また、この注入する手段として蓄圧ガスタンク（１４）〜電磁弁（７２）を経て容器（１６）に至る機器群からなる第２注入手段を付設することができる。第２注入手段を機能させるため、容器（１６）で発生した水素・酸素及び水蒸気は隔離弁（６）を開放して熱交換器（８）を経由した際に水蒸気が混合ガス室（８１）を経て熱交換器（８）内で凝縮してドレン水となって脱ガスドレンタンク（８２）に貯められる一方、この出口に接続される電磁弁（７３）を開放することによって水素・酸素は冷却されて蓄圧ガスタンク（１４）に貯蔵される。ここで蓄圧ガスタンク（１４）は、一時的に水素・酸素ガスを貯蔵するために設置され、かつ供給水ポンプ（２）と蓄圧ガスタンク（１４）を結ぶ経路を経て供給される水と攪拌して容器（１６）内に注入することができる。即ち、蓄圧ガスタンク（１４）〜電磁弁（７２）〜容器（１６）の機器群は水と水素・酸素の混合ガスを攪拌して容器（１６）内に注入する第２の注水手段として付設される。尚、蓄圧ガスタンクに貯蔵された水素・酸素ガスを反応容器内に注入するためには、蓄圧ガスタンク内の圧力が反応容器内圧力より高いことが必要である。このためには、供給水ポンプから蓄圧ガスタンクに至る二つの配管ラインの内、電磁弁がない方のラインに付設されたバルブを開放して、１０気圧まで加圧注入できる供給水ポンプから蓄圧ガスタンクに注水することで、蓄圧ガスタンク内を適切に加圧することができる。
次に大気と隔離する排気系手段は、無機質粉体を容器（１６）に充填して密閉後無機質粉体に吸着されている空気を排出する目的のために、真空ポンプ（４）〜電磁弁（７３）〜熱交換器（８）〜隔離弁（６）〜容器（１６）に至る機器群によって構成されている。この排気系手段によって機器の最高使用温度まで加熱した状態でされて真空引きされると無機質粉体に吸着された空気はほぼ完全に除去することができる。これによって、目的とする水溶化・油溶化無機質粉体を高純度化及び高品質化することができる。また、系外への放熱を抑制する手段とは、系統構成上、有効に発生した水素・酸素が再活用されるため容器（１６）と、これとは別に熱交換器（８）間に設けられている隔離弁（６）である。この隔離弁（６）がなければ、容器（１６）を加熱する熱エネルギーは常に熱交換器に向かって流入することになり、このような熱の移動があっては水を分解して水素・酸素を発生させる反応において極めて不都合となる。隔離弁を容器と熱交換器の間に設置し、隔離弁（６）を閉鎖することによって、熱の流れ（即ち熱流束）を効果的に遮断することができる。上述したとおり、この隔離弁（６）は大気と隔離する排気手段を構成する上でも非常に重要な機器であり、機器の最高使用温度の上限を決める最重要ポイントとなる機器でもある。後述の実施例で述べるが、現在の装置は、この隔離弁（６）の最高使用温度によって反応容器内温度が上限値（約２００℃）として制限されている。
最後に無機質粉体を加熱する加熱手段とは加熱ヒーター（１２）であって、熱電対が内蔵されているものを含み、反応容器内の温度制御を可能にしている。
【００１１】
また無機質コロイド粉体の製造工程については図２に示す通り、真空引き昇温攪拌工程（Ｂ）、吸熱無機質粉体の熱流速遮断工程（Ｃ）、注水・圧力制御工程（Ｄ）、水素・酸素吸着器内降圧制御工程（Ｅ）、無機質粉体攪拌乾燥工程（Ｆ）、運転停止自然放冷工程（Ｇ）を含み、水溶化・油溶化しない無機質粉体は、この粉体を容器に装荷した後、前記の各工程（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）を経て、水溶化・油溶化無機質粉体コロイド粉体として作成される。図２の製造工程について、真空引き昇温攪拌工程（Ｂ）では、排気系手段により容器（１６）内を真空下に保持すると共に、無機質粉体を加熱して、容器（１６）と絶縁した攪拌羽根（１１）により攪拌制御する。吸熱無機質粉体の熱流速遮断工程（Ｃ）では、１８０以上２００℃の範囲内でその適宜の温度（Ｔ）に到達させた後、攪拌を維持しつつ加熱状態を保った恒温下にある吸熱無機質粉体の容器（１６）系外への放熱を隔離弁（６）によって遮断制御する。注水・圧力制御工程（Ｄ）は攪拌注水制御工程（Ｄ１）、反応容器内昇圧工程（Ｄ２）、圧力上昇率変極点圧力保持加熱工程（Ｄ３）、圧力極大時加熱停止工程（Ｄ４）を含み、攪拌注水制御工程（Ｄ１）では容器（１６）系外への放熱を遮断した状態で、加熱状態を保ったまま恒温下にある容器（１６）内圧力が一瞬降下して上昇に転じるように無機質粉体に注水し、反応容器内昇圧工程（Ｄ２）では無機質粉体と水との接触によって、水素・酸素及び水蒸気が発生して容器（１６）内圧力を上昇させ、圧力上昇率変極点圧力保持加熱工程（Ｄ３）では容器（１６）内圧力が上昇し続けた後ほぼ水平に転じて数分間安定に保つように加熱し、圧力極大時加熱停止工程（Ｄ４）では前記（Ｄ１）〜（Ｄ３）を繰り返した際に容器（１６）内圧力が高圧ガス取締法の規定圧力値であるゲージ圧力の１０ｋｇ／ｃｍ２−ｇを超えない圧力の近傍値に制御するか、又は前記（Ｄ１）〜（Ｄ３）を繰り返しても容器（１６）内圧力が上昇しなくなった時容器（１６）系外への放熱を遮断した状態で加熱をいったん停止して容器内温度（Ｔ）が１００℃以上を保つように加熱制御し、水素・酸素吸着器内降圧制御工程（Ｅ）では容器（１６）内の自然放冷下で無機粉体を攪拌し、発生した水素・酸素を無機粉体に吸着させて、容器（１６）内圧力を大気圧未満に降下するよう制御し、無機質粉体攪拌乾燥工程（Ｆ）では容器（１６）内が１００℃以上を維持するように再加熱しつつ攪拌状態を維持したまま水蒸気を系外に排出・乾燥するように真空ポンプ（４）を動作制御し、運転停止自然放冷工程（Ｇ）では攪拌、加熱及び真空引きの運転を停止し、容器（１６）出口の隔離弁（６）を閉鎖して、容器（１６）内温度が常温に到達するまで自然放冷制御し、上記工程の完了した段階で水溶化・油溶化無機質粉体を容器（１６）から取り出す。
図３は、図１に示した加熱ヒーター、真空ポンプ、攪拌羽根と攪拌羽根を回転させるモーター、隔離弁、並びに供給水ポンプの各工程における作動状態を示す制御工程全体の概要を示すもので、各工程の推移と共に制御される温度、圧力を概略的に示している。尚、冷却水ポンプは常時ＯＮさせておく。
【００１２】
運転方法については珪石の粉体の場合を、親水性・親油性コロイド粉体製造装置の機器データ及びその製造時の装置運転データの例として次の表１及び表２に示す。
【表１】
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【表２】
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上記の水分解による混合ガスについてはそれぞれの鉱石について実際に蓄圧ガスタンクに回収して水素・酸素の混合ガス発生量を計測し、次に同じ反応条件で蓄圧ガスタンクに混合ガスを回収することなく反応容器内の珪石の無機質粉体に吸着又は暴露させた後に、隔離弁を開放して、１００℃以下にならないように加熱ヒーター制御を行いつつ真空引き乾燥したものである。
【００１３】
【表３】
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本願発明に係る珪石の親水性・親油性無機質コロイドの実施例を示す上記の表３は、実際に本願発明でない未処理珪石の粉体、及び運転データの例で説明した本願発明になる珪石（１）と珪石（２）の粉体をやや過剰気味に水とパラフィンの溶媒に分散させた試料を偏光顕微鏡の１０００倍で観察したものである。未処理珪石は水溶化・油溶化でなく、粒径も大きいためコロイド粒子となることはないが、本願発明になるものは、粒径が１０μｍと非常に大きくても、水溶液でコロイド粒子となり、パラフィンの溶液でも、１〜５μｍの場合にコロイド粒子になることが観察されるものであった。
【００１４】
乳化力試験結果の実施例について、次の「表４」により説明する。ここで、乳化力の定義については特許第２９１１５４４号公報に乳化力測定法が記述されている。即ち、目的とする試料の水溶液１０ｍｌと、流動パラフィン１０ｍｌを目盛付き試験管（メスシリンダー）で激しく振り、室温静置して１５分後、３０分後、６０分後に水層の体積を読み取り、次の式にしたがって乳化力を求める。
乳化力＝（１０−水層の体積）／１０×１００（％）
本願発明における乳化力測定法についてもこれを踏襲した。
【表４】
0004353462.tif 000005
本願発明でない未処理珪石の粉体についてはほとんど水に分散することはないため、粉体を一切分散させない水溶液と全く同じく、水と油が乳化することはほとんどない。本願発明になる珪石（１）と珪石（２）については溶解濃度の差や運転方法の違いで多少の違いはあるが、良好に乳化するものとなった。しかしながら、市販の液体洗剤等に比べれば乳化力は若干劣るということははっきりしているものの、市販の液体洗剤に添加すれば、一層、乳化力を向上させることを確認している。
【００１５】
【発明の効果】
本願発明の珪石の無機質コロイド粉体の製造装置により、生体にとって必須な珪素を含むようにした親水性・親油性コロイドミネラル原料置を提供することができる。
また、この出願の発明によれば、親水性・親油性の珪素の無機質粉体として溶解度を大きくして乳化能力を、一層強化されるように改質したことで、単独の乳化剤としても使用可能である親水性・親油性ミネラルをどこででも手軽に入手できるようにすることができる。
本願発明の親水性・親油性の珪石無機質コロイド粉体は、化粧水の用途や、乳化剤の代用や代用乳向け等種々の用途への応用範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の親水性・親油性の珪石の無機質コロイド粉体の製造装置の簡単な模式図を兼ねた配管系統図である。
【図２】本願発明の非溶化無機質粉体を親水性・親油性無機質コロイド粉体に改質する作業工程のフロー図である。
【図３】本願発明における（表２）の珪石（２）の場合の制御工程図である。
【符号の説明】
１      モーター
２      供給水ポンプ
３      冷却水ポンプ
４      真空ポンプ
５      圧力計
６      隔離弁
７１    電磁弁
７２    電磁弁
７３    電磁弁
７４    電磁弁
８      熱交換器
８１    混合ガス室
８２    脱ガスドレンタンク
９      磁気継手
１０    絶縁継手
１１    攪拌羽根
１２    加熱ヒーター
１４    蓄圧ガスタンク
１５    供給水タンク
１５１  脱気膜
１６    反応容器（金属製容器）
１７    水素・酸素放出ライン
１８    供給水レベル計
【図１】
0004353462.tif 000006
【図２】
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【図３】
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