特許 5710206 水素溶解水製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5710206

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年4月30日

(54)【発明の名称】水素溶解水製造装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 1/00 20060101AFI20150409BHJP

   B01F 5/06 20060101ALI20150409BHJP

   B01F 5/10 20060101ALI20150409BHJP

   B01F 5/16 20060101ALI20150409BHJP

   B01F 5/04 20060101ALI20150409BHJP

   C02F 1/68 20060101ALI20150409BHJP

   B01F 3/04 20060101ALI20150409BHJP

   B01F 13/08 20060101ALI20150409BHJP

   C25B 1/04 20060101ALI20150409BHJP

【ＦＩ】

   B01F1/00 A

   B01F5/06

   B01F5/10

   B01F5/16

   B01F5/04

   C02F1/68 510B

   C02F1/68 520B

   C02F1/68 530B

   B01F3/04 F

   B01F13/08 Z

   C25B1/04

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2010-236950(P2010-236950)

(22)【出願日】2010年10月22日

(65)【公開番号】特開2012-86193(P2012-86193A)

(43)【公開日】2012年5月10日

【審査請求日】2012年11月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】510281874

【氏名又は名称】株式会社環境技研

(74)【代理人】

【識別番号】100080001

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 大和

(74)【代理人】

【識別番号】100093023

【弁理士】

【氏名又は名称】小塚 善高

(74)【代理人】

【識別番号】100117008

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 章子

(72)【発明者】

【氏名】藤原 昭信

【審査官】 藤崎 詔夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０６１３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２３７７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１９９０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２２８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１３３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２９９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２５６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０４６８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０５８９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００３６０２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭６１−０４８０３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５７−１８７６２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−３５０５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２９８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−５１６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１４２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／１２０７６１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｆ １／００−５／０６

Ｃ０２Ｆ １／６８

Ｃ２５Ｂ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素ガスを飲料に溶解させる水素溶解水製造装置であって、
飲料が入れられる飲料容器と、
水の電気分解により水素ガスと酸素ガスを発生させる電解槽と、
前記飲料容器の吸入口に設けられた吸入流路、前記飲料容器の吐出口に設けられた吐出流路、および前記吸入流路と前記吐出流路とを相互に連通する連通流路を備え、前記飲料容器の外部に配置される循環流路と、
前記吐出流路と前記連通流路との連通部分に位置させて設けられ、飲料が前記吸入口から前記循環流路内に吸入され前記吐出口から前記飲料容器内に吐出されるように、前記飲料容器と前記循環流路との間で飲料を循環させるターボ形ポンプと、
前記電解槽と前記循環流路とを連通させ、前記電解槽で発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスを前記循環流路に供給する供給流路と、
前記連通流路の口径よりも外径が小さい略円筒状に形成されるとともに、前記連通流路内に位置させて前記供給流路の開口端部に前記連通流路と同軸上に設けられ、外周を流れる飲料によるエジェクタ効果により前記混合ガスを前記循環流路内に放出する多孔質部材とを有し、
前記電解槽で発生して前記多孔質部材から放出される前記混合ガスを、前記ターボ形ポンプにより前記循環流路内に引き込んで微細な気泡として前記循環流路内の飲料中に供給することを特徴とする水素溶解水製造装置。

【請求項2】

水素ガスを飲料に溶解させる水素溶解水製造装置であって、
飲料が入れられる飲料容器と、
水の電気分解により水素ガスと酸素ガスを発生させる電解槽と、
前記飲料容器の容器底に設けられた非磁性材料からなる仕切り板、および前記飲料容器の内部に突出した中央部に吸入口が形成されるとともに側壁に吐出口が形成された円筒部により形成される循環流路と、
従動マグネットを有し前記循環流路内に設けられる羽根車、および前記仕切り板を介して前記従動マグネットに対向する駆動マグネットを備え、飲料が前記吸入口から前記循環流路内に吸入され前記吐出口から前記飲料容器内に吐出されるように、前記飲料容器と前記循環流路との間で飲料を循環させるターボ形ポンプと、
前記飲料容器内に配置される飲料容器側流路、および前記電解槽の内部に配置され前記飲料容器側流路に着脱自在に取り付けられる電解槽側流路を有し、前記電解槽で発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスを前記循環流路に供給する供給流路と、
前記循環流路に連通し前記吸入口の中央部に位置させて前記飲料容器側流路の端部に設けられ、前記羽根車の支軸を回転自在に支持するとともに前記混合ガスを前記循環流路内に放出する環状の多孔質部材とを有し、
前記電解槽で発生して前記多孔質部材から放出される前記混合ガスを、前記ターボ形ポンプにより前記循環流路内に引き込んで微細な気泡として前記循環流路内の飲料中に供給することを特徴とする水素溶解水製造装置。

【請求項3】

請求項２記載の水素溶解水製造装置において、前記電解槽は固定台に取り付けられ、前記飲料容器は前記固定台に着脱自在に取り付けられることを特徴とする水素溶解水製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水素ガスを溶解させた飲料を製造する家庭用の水素溶解水製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

水素ガスを溶解させた水素溶解水が人体の活性酸素を中和させる抗酸化作用や脳梗塞治療に効果があることが知られており、健康用機能水としての水素溶解水が医療学会や医療機関でも注目されている。

【0003】

ところで、飲料に水素ガスを溶解させることは容易ではなく、窒素や酸素が全く含まれていない純水では温度２０℃のもとで純水１リットル当たり約１８ｍｌの水素ガスを溶解させることができるが、水道水などの飲料には既に窒素や酸素が飽和状態で含まれているため、単に水素ガスを吹き込んでも水道水１リットル当たり約２〜５ｍｌ程度しか溶解させることができない。また、飲料に溶解した水素は不安定であり、短時間で水素ガスとして飲料から抜けていくこととなる。

【0004】

そこで、飲料に水素ガスを溶解させる方法として、飲料に溶解している窒素および酸素をガス拡散用半透膜と減圧を利用して取り除いた後、高圧の水素ガスボンベとガス拡散用半透膜を用いて水素ガスを飲料に溶解させる方法がある。これにより、水素ガスを飲料に効率良く溶解させることが可能となるが、複雑な装置が必要となるため家庭用としては不向きである。

【0005】

また、例えば、特許文献１には、水の電気分解によって発生した水素ガスを溶解させることにより水素溶解水を製造するガス溶解水製造装置が記載されている。この製造装置では、水素溶解水を半導体製造工程における洗浄作業に用いるため、水の電気分解によって発生した水素ガスのみを抽出して純水に溶解させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１−２４４６７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このように、半導体製造工程における洗浄作業に水素溶解水を用いる場合には、水素溶解水に酸素ガスが溶解しているとシリコンウエハ表面に薄い酸化膜が形成されるという問題が生じるため、水の電気分解によって発生した水素ガスのみを抽出して純水に溶解させるようにしている。そのため、水の電気分解によって発生した水素ガスと酸素ガスから水素ガスのみを抽出する必要があり、装置が複雑となるため家庭用としては不向きである。

【0008】

また、上述したように、窒素や酸素が全く含まれていない純水に水素ガスを溶解させることは比較的容易であるが、窒素や酸素が飽和状態で含まれている飲料に水素ガスを溶解させることは困難である。特に、水素溶解水製造装置を工業用として用いる場合には大掛かりな装置とすることができ、水の電気分解で生じた水素ガスを高圧で供給することも可能となるが、家庭用として用いる場合には高圧で水素ガスを供給することが難しく、短時間で多くの水素ガスを飲料に溶解させることは容易ではない。

【0009】

本発明の目的は、水素ガスを飲料に溶解させる効率を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の水素溶解水製造装置は、水素ガスを飲料に溶解させる水素溶解水製造装置であって、飲料が入れられる飲料容器と、水の電気分解により水素ガスと酸素ガスを発生させる電解槽と、前記飲料容器の吸入口に設けられた吸入流路、前記飲料容器の吐出口に設けられた吐出流路、および前記吸入流路と前記吐出流路とを相互に連通する連通流路を備え、前記飲料容器の外部に配置される循環流路と、前記吐出流路と前記連通流路との連通部分に位置させて設けられ、飲料が前記吸入口から前記循環流路内に吸入され前記吐出口から前記飲料容器内に吐出されるように、前記飲料容器と前記循環流路との間で飲料を循環させるターボ形ポンプと、前記電解槽と前記循環流路とを連通させ、前記電解槽で発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスを前記循環流路に供給する供給流路と、前記連通流路の口径よりも外径が小さい略円筒状に形成されるとともに、前記連通流路内に位置させて前記供給流路の開口端部に前記連通流路と同軸上に設けられ、外周を流れる飲料によるエジェクタ効果により前記混合ガスを前記循環流路内に放出する多孔質部材とを有し、前記電解槽で発生して前記多孔質部材から放出される前記混合ガスを、前記ターボ形ポンプにより前記循環流路内に引き込んで微細な気泡として前記循環流路内の飲料中に供給することを特徴とする。

【0011】

本発明の水素溶解水製造装置は、水素ガスを飲料に溶解させる水素溶解水製造装置であって、飲料が入れられる飲料容器と、水の電気分解により水素ガスと酸素ガスを発生させる電解槽と、前記飲料容器の容器底に設けられた非磁性材料からなる仕切り板、および前記飲料容器の内部に突出した中央部に吸入口が形成されるとともに側壁に吐出口が形成された円筒部により形成される循環流路と、従動マグネットを有し前記循環流路内に設けられる羽根車、および前記仕切り板を介して前記従動マグネットに対向する駆動マグネットを備え、飲料が前記吸入口から前記循環流路内に吸入され前記吐出口から前記飲料容器内に吐出されるように、前記飲料容器と前記循環流路との間で飲料を循環させるターボ形ポンプと、前記飲料容器内に配置される飲料容器側流路、および前記電解槽の内部に配置され前記飲料容器側流路に着脱自在に取り付けられる電解槽側流路を有し、前記電解槽で発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスを前記循環流路に供給する供給流路と、前記循環流路に連通し前記吸入口の中央部に位置させて前記飲料容器側流路の端部に設けられ、前記羽根車の支軸を回転自在に支持するとともに前記混合ガスを前記循環流路内に放出する環状の多孔質部材とを有し、前記電解槽で発生して前記多孔質部材から放出される前記混合ガスを、前記ターボ形ポンプにより前記循環流路内に引き込んで微細な気泡として前記循環流路内の飲料中に供給することを特徴とする。本発明の水素溶解水製造装置は、前記電解槽は固定台に取り付けられ、前記飲料容器は前記固定台に着脱自在に取り付けられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、飲料容器と循環流路との間で循環される飲料中に電解槽で発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスを、多孔質部材を通過させることにより微細な気泡として供給するようにしたので、水素ガスを飲料に短時間で効率良く溶解させることができる。さらに、循環流路内にターボ形ポンプを設けるようにしたので、混合ガスの微細な気泡を含んだ飲料がターボ形ポンプの羽根車により撹拌および剪断され、水素ガスを飲料に溶解させる効率を向上させることができる。したがって、大きな動力や高圧を用いない家庭用の小型の水素溶解水製造装置により、どのような飲料にでも水素ガスを容易に溶解させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施の形態である水素溶解水製造装置の断面図である。

【図2】図１に示す気液混合器の拡大断面図である。

【図3】図１の水素溶解水製造装置の変形例を示す断面図である。

【図4】本発明の他の実施形態である水素溶解水製造装置の断面図である。

【図5】図４に示す気液混合器の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0015】

図１に示す水素溶解水製造装置１０は、飲料１１に水素ガスを溶解させて水素溶解水を製造するために、主に家庭用として用いられる。水素溶解水製造装置１０は、飲料１１が入れられる飲料容器１２と、水の電気分解を行う電解槽１３とを有しており、これら飲料容器１２と電解槽１３とが別体に分離して設けられている。この水素溶解水製造装置１０は、飲料容器１２および電解槽１３がそれぞれ固定台１４上に固定された固定式となっている。

【0016】

飲料容器１２は上方側に開口するコップ状に形成されており、その開口部から飲料容器１２に飲料１１が入れられる。飲料容器１２には、水道水やミネラルウォータ、清涼飲料水等の飲料水の他、牛乳やアルコール飲料など好みの飲料１１を入れることができる。飲料容器１２の下端部には、飲料容器１２に入れられた飲料１１を注ぎ出すための給水コック１５が設けられている。

【0017】

電解槽１３は、上方側に開口する有底の筒状容器１３ａと、筒状容器１３ａの開口部を閉塞する密閉用蓋１３ｂとを備えている。密閉用蓋１３ｂは筒状容器１３ａに着脱自在に取り付けられるようになっており、筒状容器１３ａと密閉用蓋１３ｂとの間に挟み込まれる密閉用パッキン１６により電解槽１３内が密閉されている。電解槽１３内には、白金メッキされた一対のチタニウム電極が陽極１７および陰極１８として相互に離間して取り付けられている。陽極１７の端子１７ａは図示しない電源の正極に電気的に接続されており、陰極１８の端子１８ａは電源の負極に電気的に接続されている。なお、陽極１７および陰極１８としてはチタニウム電極に限定されることはないが、長時間の電気分解に耐えられるものとして白金メッキされたチタニウム電極が好適である。

【0018】

この電解槽１３内には、陽極１７および陰極１８の全体が浸されるように電解質水溶液１９が注入される。つまり、電解槽１３内の下方側には電解質水溶液１９により満たされた水溶液層が形成され、電解槽１３内の上方側には気体層が形成される。電解質水溶液１９としては、イオン交換水にクエン酸を加えた質量濃度５％の電解質水溶液が用いられるが、これに限られることはない。例えば、イオン交換水または蒸留水に加えられる電解質には、誤って人体に入っても毒性がなく取り扱いも安全なカルボン酸類としてクエン酸の他、リンゴ酸や酒石酸などを用いるようにしても良い。ただし、電気分解による分解や変質が少なく、低濃度でもイオン伝導度が良く、安価であるものとしてクエン酸が好適である。

【0019】

電解槽１３内に電解質水溶液１９が注入された状態で陽極１７と陰極１８との間に６〜１２Ｖの直流電圧を印加することにより、陽極１７側から酸素ガスが発生するとともに陰極１８側から水素ガスが発生する。この水の電気分解によって発生した水素ガスと酸素ガスとの混合ガスは、電解槽１３内の気体層に貯留される。

【0020】

この水素溶解水製造装置１０には、電解槽１３で発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスと、飲料容器１２に入れられた飲料１１とを混合して、水素ガスを飲料１１に溶解させるための気液混合器２１が設けられている。図２は図１に示す気液混合器の拡大断面図である。

【0021】

気液混合器２１は、図１に示すように、飲料容器１２に形成された吸入口２２および吐出口２３を相互に連通する循環流路２４、飲料容器１２と循環流路２４との間で飲料１１を循環させるための循環ポンプとしてのターボ形ポンプ２５、および電解槽１３と循環流路２４とを連通する供給流路２６を有している。

【0022】

吸入口２２および吐出口２３は、飲料容器１２の容器底１２ａに相互に近接させて形成されている。循環流路２４は固定台１４内に設けられており、吸入口２２を介して飲料容器１２内に連通する吸入流路２７、吐出口２３を介して飲料容器１２内に連通する吐出流路２８、および吸入流路２７と吐出流路２８とを相互に連通する連通流路２９を備えている。

【0023】

図２に示すように、吸入流路２７は上下方向に延びる円管状に形成されており、その上端側が吸入口２２に向けて開口されている。同様に、吐出流路２８は上下方向に延びる円管状に形成されており、その上端側が吐出口２３に向けて開口されている。連通流路２９は水平方向に延びる円管状に形成されており、一端部において吸入流路２７の下端部と連通されるとともに、他端部において吐出流路２８の下端部と連通されている。つまり、連通流路２９は、吸入流路２７および吐出流路２８とほぼ直交させた状態で連通されており、循環流路２４は吸入口２２と吐出口２３とを相互に連通する略コの字形状に形成されている。この循環流路２４内には、吸入口２２および吐出口２３を介して飲料容器１２内の飲料１１が入り込み、循環流路２４内が飲料１１により満たされている。なお、吸入流路２７の口径は吐出流路２８の口径よりも大きく設定されており、連通流路２９の口径は吸入流路２７の口径とほぼ同径に設定されている。

【0024】

循環流路２４内には、吐出流路２８と連通流路２９との連通部分に位置させてターボ形ポンプ２５が設けられている。ターボ形ポンプ２５には、直流モータ３０により回転駆動される図示しない羽根車を備えた遠心ポンプが用いられ、羽根車はその軸方向が連通流路２９の中心軸上となるように配置されるとともに、羽根車の径方向一方側が吐出流路２８の長手方向に沿うように配置されている。

【0025】

給電端子３１，３２を介して直流モータ３０に駆動電流が供給されターボ形ポンプ２５が駆動されると、羽根車の遠心力により連通流路２９内の飲料１１が吸い込まれ、吐出流路２３内へ飲料１１が吐き出される。これにより、飲料１１が吸入口２２から循環流路２４内に吸入され吐出口２３から飲料容器１２内に吐出されるように、飲料容器１２と循環流路２４との間で飲料１１が循環される。

【0026】

この循環流路２４内に電解槽１３で発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスを供給するために、循環流路２４と電解槽１３とを連通する供給流路２６が設けられている。供給流路２６はＬ字状に屈曲する円管状に形成されており、供給流路２６の外径は連通流路２９の口径よりも小さく設定されている。供給流路２６の一端部は電解槽１３内の気体層において開口している。また、供給流路２６の他端側は連通流路２９と同軸上に延びて連通流路２９内に配置されており、供給流路２６の他端部(循環流路２４側の端部)には、連通流路２９の長手方向中央部に位置させて多孔質セラミック３３が取り付けられている。つまり、供給流路２６の他端部は、多孔質セラミック３３を介して連通流路２９内に開口している。この供給流路２６には、図１に示すように、電解槽１３と循環流路２４との間に位置させて逆止弁３４が装着されており、循環流路２４内の飲料１１が電解槽１３へ逆流することが防止されている。

【0027】

多孔質セラミック３３は連通流路２９の口径よりも外径が小さく設定された略円筒状に形成されており、連通流路２９の長手方向中央部には、多孔質セラミック３３を同軸上に配置することによって、多孔質セラミック３３の外周面と連通流路２９の内周面との間で環状の狭い流路３５が形成されている。この多孔質セラミック３３には、気孔径が数ミクロンで吸水率１０〜２０％、見掛け気孔率３０〜４０％のムライト質あるいはアルミナ質からなるセラミックが用いられる。なお、供給流路２６の他端部に取り付けられる多孔質部材としては多孔質セラミック３３に限られず、例えば、多数の微細孔を備える焼結合金や樹脂などを用いるようにしても良い。

【0028】

電解槽１３で発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスは、電解槽１３の気体層から供給流路２６により連通流路２９内に供給される。このとき、混合ガスは多孔質セラミック３３を通過することで、微細な気泡(マイクロバブル)として連通流路２９内の飲料１１中に放出される。また、多孔質セラミック３３が配置される連通流路２９の長手方向中央部は多孔質セラミック３３により流路３５が狭く絞り込まれているため、飲料容器１２と循環流路２４との間で循環される飲料１１は流路３５を通過する際に流速が上昇される。この流速変化による圧力低下によって、エジェクター効果により混合ガスが供給流路２６から連通流路２９内に引き込まれる。これにより、多孔質セラミック３３から放出される混合ガスの微細な気泡は、水の表面張力とガスの集合化によって大きく成長する前に多孔質セラミック３３の表面から離脱され、数十ミクロン〜数百ミクロンの気泡として供給流路２６から連通流路２９内の飲料１１中に放出される。

【0029】

その後、混合ガスの微細な気泡を含む飲料１１がターボ形ポンプ２５に吸い込まれ、羽根車により撹拌および剪断されることで、混合ガスは数ミクロン〜数十ミクロンのさらに微細な気泡となる。この微細な気泡が混合された飲料１１が吐出口２３から飲料容器１２内に吐出され、水素ガスが溶解された水素溶解水としての飲料１１が飲料容器１２に貯留される。また、吸入口２２と吐出口２３とが相互に近接して形成されているため、吐出口２３から飲料容器１２内に吐出された気泡と飲料１１との気液混合物は再び吸入口２２から吸入され、飲料容器１２と循環流路２４との間で繰り返し循環されるので、水素ガスを飲料１１に溶解させる効率が向上される。なお、水素ガスとともに供給される酸素ガスは、元々飲料１１に飽和しているので、酸素ガスをさらに飲料１１に溶解させても問題はない。

【0030】

このように、飲料容器１２と循環流路２４との間で循環される飲料１１中に電解槽１３で発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスを、多孔質セラミック３３を通過させることにより微細な気泡として供給するようにしたので、水素ガスを飲料１１に短時間で効率良く溶解させることができる。さらに、循環流路２４内にターボ形ポンプ２５を設けるようにしたので、混合ガスの微細な気泡を含んだ飲料１１がターボ形ポンプ２５の羽根車により撹拌および剪断され、水素ガスを飲料１１に溶解させる効率を向上させることができる。したがって、大きな動力や高圧を用いない家庭用の小型の水素溶解水製造装置１０により、どのような飲料１１にでも水素ガスを容易に溶解させることが可能となる。

【0031】

また、水の電気分解に電解質水溶液１９を用いたので、電流効率が改善され、ＤＣ６〜１２Ｖで十分な量の水素ガスを発生させることができる。すなわち、水の電気分解に水道水を用いる場合には、水道水のイオン伝導度が低く水の理論電解電位を大幅に上回るため、必要量の水素ガスを短時間で得ようとすればＤＣ２４〜２８Ｖの高電圧が必要となり電流効率が悪く、電気分解によって水道水の温度が上昇することとなるが、水の電気分解に電解質水溶液１９を用いることで電流効率を向上させることができる。さらに、イオン交換水または蒸留水に加えられる電解質にカルボキシル基を持つ有機化合物としてのカルボン酸類を用いるようにしたので、塩素ガスなどの有毒ガスや、電極を不導体化するマグネシウム化合物やカルシウム化合物などの不純物が発生することがない。これにより、水の電気分解を行う際に、時間の経過とともに電流が流れなくなることを防止することができる。

【0032】

本実施形態の水素溶解水製造装置１０において、水素ガスを溶解させた飲料１１中の溶存水素量を計測した結果、電解時間と平均溶存水素量との関係は表１の通りであった。なお、水の電気分解の条件としては、直流電圧１２Ｖ、直流電流１Ａとした。

【0033】

【表1】

【0034】

ただし、飲料１１中には溶解されていない水素ガスの微細な気泡が多量に残留しているので、この状態で飲料１１を飲めば、上記の計測データの２倍以上の水素を体内に取り込むことができる。微量の水素ガスが人体に入っても生体膜でのガス交換によって吸収され、水素溶解水と共に活性酸素の中和に貢献すると考えられる。また、この水素溶解水製造装置１０によれば、飲料１１を直接電気分解しないので、どのような飲料１１からでも有害物が入らない水素溶解水を作ることが可能となる。

【0035】

図３は図１に示す水素溶解水製造装置の変形例を示す断面図である。図３において、上述した部材と同様の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0036】

この水素溶解水製造装置４０は、気液混合器２１と一体化された飲料容器４１と、電源部や制御部を備えた電解槽４２とを互いに分離可能とした分離式となっている。飲料容器４１はベース４３上に固定されており、ベース４３内には、図１に示すものと同様の気液混合器２１が設けられている。飲料容器４１の容器底４１ａには、吸入流路２７に連通する吸入口２２と、吐出流路２８に連通する吐出口２３とが形成されている。この飲料容器４１には給水コック１５が設けられておらず、飲料容器４１と電解槽４２とを分離した状態で飲料容器４１を傾けることで、飲料容器４１に入れられた飲料１１が開口部から注がれる。一方、電解槽４２には、ＡＣアダプタの給電端子が電気的に接続される端子接続部４４と、電源スイッチや電解時間設定タイマからなるスイッチ部４５などが設けられている。

【0037】

気液混合器２１の循環流路２４と電解槽４２の気体層とを連通する供給流路４６は、電解槽４２内に配置される電解槽側流路４６ａと、飲料容器４１のベース４３内に配置される飲料容器側流路４６ｂとを有している。それぞれの流路４６ａ，４６ｂは供給コネクタ４７により互いに着脱自在に取り付けられ、取付状態において電解槽側流路４６ａと飲料容器側流路４６ｂとが連通されるようになっている。飲料容器側流路４６ｂには逆止弁３４が装着されており、循環流路２４内の飲料１１が電解槽４２へ逆流することが防止されている。

【0038】

また、水素溶解水製造装置４０には、直流モータ３０に駆動電流を供給するための図示しないモータ給電回路が飲料容器４１のベース４３内に設けられるとともに、端子接続部４４と陽極１７および陰極１８とをそれぞれ電気的に接続する図示しない電解給電回路が電解槽４２内に設けられている。それぞれの給電回路は給電コネクタ４８により互いに着脱自在に取り付けられ、取付状態においてモータ側給電回路と電解給電回路とが電気的に接続されるようになっている。

【0039】

このように、図３に示す水素溶解水製造装置４０においては、飲料容器４１と電解槽４２とを供給コネクタ４７および給電コネクタ４８により互いに着脱自在に接続するようにしたので、飲料容器４１や電解槽４２を分離して自由に持ち運びすることができ、飲料容器４１の洗浄等を容易に行うことが可能となる。

【0040】

図４は本発明の他の実施形態である水素溶解水製造装置の断面図であり、図５は図４に示す気液混合器の拡大断面図である。図４および図５において、上述した部材と同様の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0041】

この水素溶解水製造装置５０は、固定台１４上に着脱自在に取り付けられる飲料容器５１と、固定台１４上に固定された電解槽１３とを有しており、固定台１４から飲料容器５１のみを分離可能とした分離式となっている。飲料容器５１には、図３に示す飲料容器４１と同様に、給水コック１５が設けられておらず、飲料容器５１を固定台１４から取り外した状態で飲料容器５１を傾けることで、飲料容器５１に入れられた飲料１１が開口部から注がれる。一方、電解槽１３は、図１に示すものと同様の構造をしている。なお、固定台１４には、飲料容器５１が取り付けられる際に飲料容器５１の位置を定めるために、ガイド１４ａが上方側に突出して形成されている。

【0042】

図５に示すように、水素溶解水製造装置５０に設けられる気液混合器５２は、飲料容器５１に形成された吸入口５３および吐出口５４を相互に連通する循環流路５５、飲料容器５１と循環流路５５との間で飲料１１を循環させるための循環ポンプとしてのターボ形ポンプ５６、および電解槽１３と循環流路５５とを連通する供給流路５７とを有している。

【0043】

飲料容器５１の容器底５１ａは、その中央部が飲料容器５１内へ向けて突出しており、下方側に開口する有底の円筒部５８が設けられている。この円筒部５８の底壁の中央部に吸入口５３が形成されるとともに、円筒部５８の側壁に吐出口５４が形成されている。つまり、吸入口５３および吐出口５４は、飲料容器１２の容器底５１ａに相互に近接させて形成されており、相互に直交する側に開口して飲料容器５１内に連通されている。

【0044】

飲料容器５１の容器底５１ａには、円筒部５８の開口部を閉塞するように非磁性金属からなる仕切り板５９が取り付けられており、吸入口５３および吐出口５４を介して飲料１１が漏出することが防止されている。この仕切り板５９と円筒部５８との間で形成される空間により、吸入口５３と吐出口５４とを相互に連通する循環流路５５が形成されている。循環流路５５には、吸入口５３および吐出口５４を介して飲料容器５１内の飲料１１が入り込み、循環流路５５内が飲料１１により満たされている。

【0045】

循環流路５５内に設けられるターボ形ポンプ５６には遠心ポンプが用いられ、循環流路５５内に設けられる羽根車６１と、固定台１４内に配置される直流モータ３０とを有している。羽根車６１は、その軸方向が吸入口５３の中心軸上となるように配置されるとともに、羽根車６１の径方向が吐出口５４の開口側に沿うように配置されている。この羽根車６１の下方側には４極の円盤状の従動マグネット６２が同軸上に固定されている。羽根車６１および従動マグネット６２は、羽根車６１から上方側に同軸上に延びる支軸６３が後述する供給流路５７の端部に支持されるとともに、従動マグネット６２が仕切り板５９に装着されたボール状の軸受６４により支持されることで、その軸まわりに回転自在に取り付けられている。

【0046】

また、直流モータ３０の回転軸３０ａには４極の円盤状の駆動マグネット６５が同軸上に固定されている。駆動マグネット６５は、仕切り板５９に接触しない程度に近接して配置されており、仕切り板５９を介して従動マグネット６２に対向されている。飲料容器５１を固定台１４上に載置した状態では、駆動マグネット６５と従動マグネット６２との間で磁気力が作用し、直流モータ３０の回転軸３０ａと羽根車６１とがマグネットカップリングされる。

【0047】

給電端子３１，３２を介して直流モータ３０に駆動電流が供給されターボ形ポンプ５６が駆動されると、駆動マグネット６５と従動マグネット６２の磁気力により羽根車６１が回転される。この羽根車６１の遠心力により、飲料１１が吸入口５３から循環流路５５内に吸入され吐出口５４から飲料容器５１内に吐出されるように、飲料容器５１と循環流路５５との間で飲料１１が循環される。

【0048】

気液混合器５２の循環流路５５と電解槽１３の気体層とを連通する供給流路５７は、電解槽１３および固定台１４の内部に配置される電解槽側流路５７ａと、飲料容器５１内に配置される飲料容器側流路５７ｂとを有している。飲料容器側流路５７ｂの一端部には供給コネクタ６６が装着されており、それぞれの流路５７ａ，５７ｂは、飲料容器５１を固定台１４上に載置した状態で供給コネクタ６６により互いに着脱自在に取り付けられ、取付状態において電解槽側流路５７ａと飲料容器側流路５７ｂとが連通されるようになっている。この供給コネクタ６６は逆止弁としても機能しており、循環流路５５内の飲料１１が電解槽１３へ逆流することが防止されている。

【0049】

飲料容器側流路５７ｂの他端部は、吸入口５３の中央部に位置させて循環流路５５に連通しており、その外径は吸入口５３の口径よりも小さく設定されている。飲料容器側流路５７ｂの他端部には環状の多孔質セラミック６７が取り付けられており、軸受部材としての多孔質セラミック６７により支軸６３が飲料容器側流路５７ｂの端部に回転自在に支持されている。つまり、飲料容器側流路５７ｂの他端部は、多孔質セラミック６７を介して循環流路５５に開口している。なお、供給流路５７の他端部に取り付けられる多孔質部材としては多孔質セラミック６７に限られず、例えば、多数の微細孔を備える焼結合金や樹脂などを用いるようにしても良く、軸受部材としての多孔質部材により支軸６３が回転自在に支持される。

【0050】

電解槽１３で発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスは、電解槽１３の気体層から供給流路５７により循環流路５５内に供給される。このとき、混合ガスは多孔質セラミック６７を通過することで微細な気泡として循環流路５５内の飲料１１中に放出される。また、飲料容器側流路５７ｂの他端部は、羽根車６１と同軸上となるように羽根車６１に対向させて開口しているため、羽根車６１の遠心力により混合ガスが供給流路５７から循環流路５５内に引き込まれる。これにより、多孔質セラミック６７から放出される混合ガスの微細な気泡は、水の表面張力とガスの集合化によって大きく成長する前に多孔質セラミック６７の表面から離脱され、数十ミクロン〜数百ミクロンの気泡として供給流路５７から循環流路５５内の飲料１１中に放出される。

【0051】

その後、混合ガスの微細な気泡を含む飲料１１がターボ形ポンプ５６に吸い込まれ、羽根車６１により撹拌および剪断されることで、混合ガスは数ミクロン〜数十ミクロンのさらに微細な気泡となる。この微細な気泡が混合された飲料１１が吐出口５４から飲料容器５１内に吐出され、水素ガスが溶解された水素溶解水としての飲料１１が飲料容器５１に貯留される。また、吸入口５３と吐出口５４とが相互に近接して形成されているため、吐出口５４から飲料容器５１内に吐出された気泡と飲料１１との気液混合物は再び吸入口５３から吸入され、飲料容器５１と循環流路５５との間で繰り返し循環されるので、水素ガスを飲料１１に溶解させる効率が向上される。

【0052】

このような水素溶解水製造装置５０においても、図１および図３に示す水素溶解水製造装置１０，４０と同様の効果を奏することができる。また、飲料容器５１を固定台１４に着脱自在に取り付けられるようにしたので、飲料容器５１を固定台１４から分離して自由に持ち運びすることができ、飲料容器５１の洗浄等を容易に行うことが可能となる。

【0053】

本実施形態の水素溶解水製造装置５０において、水素ガスを溶解させた飲料１１中の溶存水素量を計測した結果、電解時間と平均溶存水素量との関係は表２の通りであった。なお、水の電気分解の条件としては、直流電圧１２Ｖ、直流電流１Ａとした。

【0054】

【表2】

【0055】

ただし、飲料１１中には溶解されていない水素ガスの微細な気泡が多量に残留しているので、この状態で飲料１１を飲めば、上記の計測データの２倍以上の水素を体内に取り込むことができる。微量の水素ガスが人体に入っても生体膜でのガス交換によって吸収され、水素溶解水と共に活性酸素の中和に貢献すると考えられる。

【0056】

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前記実施の形態においては、ターボ形ポンプ２５，５６として遠心ポンプを用いたが、これに限定されることはなく、斜流ポンプや軸流ポンプなど他のターボ形ポンプを用いるようにしても良い。

【符号の説明】

【0057】

１０ 水素溶解水製造装置
１１ 飲料
１２ 飲料容器
１３ 電解槽
１９ 電解質水溶液
２２ 吸入口
２３ 吐出口
２４ 循環流路
２５ ターボ形ポンプ
２６ 供給流路
３３ 多孔質セラミック(多孔質部材)
４０ 水素溶解水製造装置
４１ 飲料容器
４２ 電解槽
４６ 供給流路
５０ 水素溶解水製造装置
５１ 飲料容器
５３ 吸入口
５４ 吐出口
５５ 循環流路
５６ ターボ形ポンプ
５７ 供給流路
６７ 多孔質セラミック(多孔質部材)

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】