特許 6838051 アルカリ水および酸性水を作る方法

(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】6838051

(24)【登録日】2021年2月15日

(45)【発行日】2021年3月3日

(54)【発明の名称】アルカリ水および酸性水を作る方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/461 20060101AFI20210222BHJP

   B01D 61/14 20060101ALI20210222BHJP

   C02F 1/02 20060101ALI20210222BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/461 A

   B01D61/14 500

   C02F1/02 C

【請求項の数】10

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-511594(P2018-511594)

(86)(22)【出願日】2016年5月5日

(65)【公表番号】特表2018-520871(P2018-520871A)

(43)【公表日】2018年8月2日

(86)【国際出願番号】US2016030900

(87)【国際公開番号】WO2016186852

(87)【国際公開日】20161124

【審査請求日】2019年4月24日

(31)【優先権主張番号】62/162,197

(32)【優先日】2015年5月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】517398645

【氏名又は名称】マノス，ポール・ディ

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＮＯＳ， ＰＡＵＬ Ｄ．

(73)【特許権者】

【識別番号】517398656

【氏名又は名称】ウェストン，ディーン・ディ

【氏名又は名称原語表記】ＷＥＳＴＯＮ， ＤＥＡＮ Ｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マノス，ポール・ディ

(72)【発明者】

【氏名】ウェストン，ディーン・ディ

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０４７９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４２０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／００２３６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１５８０１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／０７７６５４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４６−１／４８

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／０２

Ｃ０２Ｆ １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのカソードと少なくとも１つのアノードとを用いた電気分解によって、総溶解固形分含有量が０ｐｐｍ〜１０ｐｐｍである水の初期流から、ｐＨが１０．０〜１２．０であるアルカリ水と、ｐＨが４．０〜５．０である酸性水とを生成する方法であって、
カチオンおよびアニオンのアルカリ塩を前記初期流に溶解することによって、前記アルカリ塩の前記カチオンおよび前記アニオンと溶解していないアルカリ塩の残留物とを含有する前記初期流を含む供給流を生成するステップと、
前記供給流を電気分解することによって水を水素イオンおよび水酸化物イオンに解離させ、カソード付近にアルカリ水、アノード付近に酸性水を生成するステップと、
前記アルカリ水を除去するステップと、
前記酸性水を除去するステップとを含む方法において、
前記初期流に前記アルカリ塩を溶解するステップはさらに、低級アルキルカルボン酸のアルカリ塩であるプロピオン酸ナトリウムを前記初期流に加えてナトリウムのカチオンと、プロピオン酸のアニオンと、溶解していないアルカリ塩の残留物であるプロピオン酸ナトリウムとを含有する供給流が生成するステップとして定義され、
前記供給流を電気分解するステップはさらに、前記カソードと前記アノードとの間に２０Ｖ〜５０Ｖの電位をかけるステップを含むことを特徴とする、方法。

【請求項2】

少なくとも１つの多孔質膜フィルタで前記供給流を濾過することによって、前記溶解していないアルカリ塩の残留物を前記供給流から除去するステップをさらに含む、請求項１に記載のアルカリ水を生成する方法。

【請求項3】

前記供給流を電気分解するステップの前に、前記供給流を殺菌するステップをさらに含む、請求項１に記載のアルカリ水を生成する方法。

【請求項4】

前記供給流を殺菌するステップはさらに、前記供給流を少なくとも２１２°Ｆ（１００℃）の沸騰温度まで少なくとも３分間加熱することによって、前記供給流を殺菌してバクテリアを取除くステップとして定義される、請求項３に記載のアルカリ水を生成する方法。

【請求項5】

前記供給流を電気分解するステップの前に、前記カソード、前記アノード、および電気分解装置を殺菌するステップをさらに含む、請求項１に記載のアルカリ水を生成する方法。

【請求項6】

前記カソード、前記アノード、および前記電気分解装置を殺菌するステップはさらに、前記供給流を電気分解するステップの前に、ｐＨが少なくとも１１．５であるアルカリ性溶液で前記電気分解装置、前記カソード、および前記アノードを洗浄するステップとして定義される、請求項５に記載のアルカリ水を生成する方法。

【請求項7】

前記供給流を電気分解するステップの前に、予め定められた毎分３リットルの流量で前記供給流を前記電気分解装置内に送るステップをさらに含む、請求項５に記載のアルカリ水を生成する方法。

【請求項8】

前記供給流を電気分解するステップは、前記電位をかけるステップの前に、前記カソードおよび前記アノードを間隔をあけた関係で前記供給流内に挿入するステップをさらに含む、請求項１に記載のアルカリ水を生成する方法。

【請求項9】

前記アルカリ水を除去するステップの後に、前記アルカリ水を周囲空気および前記酸性水から隔離することによって、前記アルカリ水が前記周囲空気および前記酸性水と相互に作用することを防止するステップをさらに含む、請求項１に記載のアルカリ水を生成する方法。

【請求項10】

前記酸性水を除去するステップの後に、前記酸性水を周囲空気および前記アルカリ水から隔離することによって、前記酸性水が前記周囲空気および前記アルカリ水と相互に作用することを防止するステップをさらに含む、請求項１に記載のアルカリ水を生成する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０１５年５月１５日に出願された仮特許出願第６２／１６２，１９７号の利益を主張する。

【0002】

発明の背景
１．発明の分野
本発明は、概して、アルカリ水組成、およびアルカリ水を生成する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

２．先行技術の説明
アルカリ性飲料水を改良するさまざまな試みがある。その１つの方法が米国特許第６，５７２，９０２号に開示されている。その方法は、カチオンおよびアニオンのアルカリ塩を初期流（initial stream）に溶解することによって、アルカリ塩のカチオンおよびアニオンと、溶解していないアルカリ塩の残留物とを含有する初期流を含む供給流（feed stream）を生成するステップを含む。上記方法の次のステップは、供給流を電気分解することによって、水を水素イオンおよび水酸化物イオンに解離させ、カソード付近にアルカリ水、アノード付近に酸性水を生成することである。次いで、アルカリ水および酸性水を除去する。

【0004】

また、米国特許第６，５７２，９０２号は、複数のナトリウムイオンと、複数の炭酸イオンと、複数の重炭酸イオンとを含むアルカリ水組成を開示している。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

発明の概要
本発明が提供する方法では、初期流にアルカリ塩を溶解するステップはさらに、低級アルキルカルボン酸のアルカリ塩を２６ｐｐｍ〜１３２１ｐｐｍの範囲で初期流に加えることによって供給流を生成し、電位をかけるステップにより得られたアルカリ水が上記範囲の下限では低ｐＨ、上記範囲の上限では高ｐＨとなるようにするステップとして定義される。

【0006】

本発明は、全アルカリ度が４０ｐｐｍ〜５１０ｐｐｍに規定され、総溶解固形分が５８ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍに規定され、含有する水酸化物イオンがゼロであるアルカリ水組成を提供する。

【0007】

発明の利点
本発明は、水酸化物イオンがゼロであるアルカリ水を提供する。また、本発明は、ｐＨ変動に対して耐性があるアルカリ水を提供する。

【0008】

本発明は、水を電気分解するステップの際に発生する水酸化物イオンが取除かれたアルカリ水を作ることによって、水酸化物イオンがゼロであり、かつｐＨ変動に対して耐性があるアルカリ水を生成する方法を提供する。

【0009】

本発明の他の利点は容易に理解されるであろう。それは、添付の図面に関連して考慮すると、以下の詳細な説明を参照することによってより良く理解される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】アルカリ水および酸性水を生成する方法の概略的な流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施可能な実施形態の説明
図面を参照すると（いくつかの図の全体にわたって、同じ番号は対応の部分を示す）、本発明に係るアルカリ水および酸性水を生成する方法の概略的な流れ図が図１に最も良く示される。

【0012】

本発明の一局面は、総溶解固形分（ＴＤＳ）含有量が０ｐｐｍ〜１０ｐｐｍである水の初期流から、ｐＨが１０．０〜１２．０であるアルカリ水と、酸性水とを生成する方法を提供する。当該方法は、少なくとも１つのカソードと、少なくとも１つのアノードと、少なくとも１つの多孔質膜フィルタとを有する電気分解装置を用いる。多孔質膜フィルタの粒度は、１μｍ以下である。一連の濾過システムおよび／または浄化システム（たとえば、限外濾過システムおよび逆浸透システム）内に水道水を送ることによって、総溶解固形分含有量が０ｐｐｍ〜１０ｐｐｍである水の初期流を得てもよい。代替的には、総溶解固形分含有量が０ｐｐｍ〜１０ｐｐｍである水の初期流を製造業者から直接購入してもよい。

【0013】

当該方法は、予め定められた少なくとも１５０°Ｆの温度まで初期流を加熱するステップを含む。初期流は、如何なる加熱源（たとえば温水器などであるが、これに限定されない）を用いて加熱してもよいことを理解すべきである。水の初期流を加熱した後、カチオンおよびアニオンのアルカリ塩を初期流に溶解することによって、アルカリ塩のカチオンおよびアニオンと、溶解していないアルカリ塩の残留物とを含有する供給流を生成する。

【0014】

当該方法の次のステップは、粒度が１μｍ以下である少なくとも１つの多孔質膜フィルタで供給流を濾過することによって、溶解していないアルカリ塩の残留物を供給流から除去するステップを含む。代替的には、複数のフィルタを互いに直列に配置することによって、溶解していないアルカリ塩の残留物を供給流から除去してもよい。次いで、供給流を殺菌する。供給流を殺菌するステップはさらに、供給流を少なくとも２１２°Ｆの沸騰温度まで少なくとも３分間加熱することによって、供給流を殺菌してバクテリアを取除くステップとして定義される。供給流は他の方法（たとえば紫外線（ＵＶ）浄化などであるが、これに限定されない）で殺菌してもよいことを理解すべきである。次に、カソード、アノード、および電気分解装置を殺菌する。カソード、アノード、および電気分解装置を殺菌するステップはさらに、ｐＨが少なくとも１１．５であるアルカリ性溶液で電気分解装置、カソード、およびアノードを洗浄するステップとして定義される。カソード、アノード、および電気分解装置は、他の方法（たとえばＵＶ浄化および／またはオートクレーブの使用によるものであるが、これらに限定されない）で殺菌してもよいことを理解すべきである。

【0015】

当該方法の次のステップでは、予め定められた毎分３リットルの流量で供給流を電気分解装置内に送る。そうすると、供給流が電気分解されて、水が水素イオンおよび水酸化物イオンに解離し、カソード付近にはアルカリ水が生成されるとともに、アノード付近には酸性水が生成される。供給流を電気分解するステップは、カソードおよびアノードを、間隔をあけた関係で供給流内に挿入するステップと、カソードとアノードとの間に電位をかけるステップとをさらに含む。理論に縛られるものではないが、カソードとアノードとの間に電位をかけることによって、カソードとアノードとの間の電位は、個々の水分子を水素イオンおよび水酸化物イオンに解離させる。同時に、かけられた電位によってカソードとアノードとの間に電流が生じるため、水素イオンがアノードへ移動して酸性水が生成されるとともに、水酸化物イオンがカソードへ移動してアルカリ水が生成される。

【0016】

次いで、アルカリ水を除去する。アルカリ水を除去した後、アルカリ水を周囲空気および酸性水から隔離することによって、アルカリ水が周囲空気および酸性水と相互に作用することを防止する。アルカリ水と周囲空気との間の相互作用を防止するために、アルカリ水を負の雰囲気下で貯蔵してもよいことを理解すべきである。アルカリ水は、周囲空気中の二酸化炭素と反応しやすく、それにより当該アルカリ水のｐＨが減少する。そのため、アルカリ水を負の雰囲気中に貯蔵することによって、アルカリ水が周囲空気から隔離され、二酸化炭素とアルカリ水との間の相互作用が防止されてアルカリ水のｐＨが保たれる。同時に、酸性水を除去する。酸性水を除去した後、酸性水を周囲空気およびアルカリ水から隔離することによって、酸性水が周囲空気およびアルカリ水と相互に作用することを防止する。酸性水と周囲空気との間の相互作用を防止するために、酸性水を負の雰囲気下で貯蔵してもよいことを理解すべきである。

【0017】

初期流にアルカリ塩を溶解するステップはさらに、低級アルキルカルボン酸のアルカリ塩であるプロピオン酸ナトリウムを初期流に加えるステップとして定義される。プロピオン酸ナトリウムは２６ｐｐｍ〜１３２１ｐｐｍの範囲で加えられ、ナトリウムのカチオンと、プロピオン酸のアニオンと、溶解していないアルカリ塩の残留物であるプロピオン酸ナトリウムとを含有する供給流が生成される。電位をかけるステップにより得られたアルカリ水は、加えられたプロピオン酸ナトリウムによって、上記範囲の下限では低ｐＨ、上記範囲の上限では高ｐＨとなる。言い換えると、初期流に加えられるプロピオン酸ナトリウムの量は、アルカリ水のｐＨに直接関係する。たとえば、少量のプロピオン酸ナトリウム（たとえば２６ｐｐｍ）を初期流に加えると、低ｐＨ（たとえば１０．０）のアルカリ水が生成され、大量のプロピオン酸ナトリウム（たとえば１３２１ｐｐｍ）を初期流に加えると、高ｐＨ（たとえば１２．０）のアルカリ水が生成される。

【0018】

電位をかけるステップはさらに、カソードとアノードとの間に０．５Ｖ〜５０Ｖの電位をかけるステップとして定義される。上記電位をかけることによって水素イオンがアノードの方へ移動し、ｐＨが４．０〜５．０である酸性水が生成される。さらに、上記電圧をかけることによって水酸化物イオンがカソードの方へ移動し、ｐＨが１０．０〜１２．０であるアルカリ水が生成される。同時に、上記電位をかけることによって、プロピオン酸のアニオンが水素ガス、二酸化炭素、およびエチレンに解離するとともに、二酸化炭素と水素ガスと水酸化物イオンとが反応することによって、アルカリ水に溶解した炭酸イオンと重炭酸イオンとが生じる。理論に縛られるものではないが、重炭酸イオンが水酸化物イオンと反応して炭酸イオンおよび水分子が生じることもある。当該方法により得られるアルカリ水は、１０ｐｐｍ〜１５０ｐｐｍ存在するナトリウムイオンと、３１ｐｐｍ〜４４０ｐｐｍ存在する炭酸イオンと、９ｐｐｍ〜７０ｐｐｍ存在する重炭酸イオンとを含有する。また、アルカリ水は、含有する水酸化物イオンがゼロであり、全アルカリ度が４０ｐｐｍ〜５１０ｐｐｍに規定され、総溶解固形分が５８ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍに規定される。

【0019】

本発明の別の局面は、アルカリ水組成を提供することである。アルカリ水組成は、１０ｐｐｍ〜１５０ｐｐｍ存在する複数のナトリウムイオンと、３１ｐｐｍ〜４４０ｐｐｍ存在する複数の炭酸イオンと、９ｐｐｍ〜７０ｐｐｍ存在する複数の重炭酸イオンとを含む。また、アルカリ水組成は、含有する水酸化物イオンがゼロであり、全アルカリ度が４０ｐｐｍ〜５１０ｐｐｍに規定され、総溶解固形分が５８ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍに規定される。アルカリ水のｐＨは１０．０〜１２．０であり、硬度（hardness rating）は３．５〜１０．０であり、ランゲリア指数は０．３７〜２．２０である。また、アルカリ水組成は−２２０ｍＶ〜−２８０ｍＶの酸化還元電位（ＯＲＰ：Oxidation-Reduction Potential）を有することによって、アルカリ水に防食特性および酸化防止特性を与える。

【0020】

本発明のより良い理解のために、本発明の例示的実施例を以下に示す。例示的実施例は説明を目的としたものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

【実施例】

【0021】

実施例１
総溶解固形分が０ｐｐｍである水の初期流をArrowhead Distilled社から直接購入する。初期流を１５０°Ｆまで加熱する。プロピオン酸ナトリウム０．２５ｇ(２６ｐｐｍ)を初期流に加え、供給流を生成する。粒度が１μｍ以下である第１のフィルタによって、溶解していないプロピオン酸ナトリウムの残留物を供給流から除去する。次いで、供給流を少なくとも２１２°Ｆの沸騰温度まで少なくとも３分間加熱することによって、供給流を殺菌してバクテリアを供給流から除去する。３４．３２Ｖの電位をかけることにより供給流を電気分解することによって、カソード付近にアルカリ水、アノード付近に酸性水を生成する。結果は、Western Environmental Testing Laboratoryによって分析された。アルカリ水の組成およびアルカリ水の特性を、それぞれ下記の表１および表２に示す。

【0022】

【表1】

【0023】

【表2】

【0024】

実施例２
総溶解固形分が０ｐｐｍである水の初期流をArrowhead Distilled社から直接購入する。初期流を１５０°Ｆまで加熱する。プロピオン酸ナトリウム４ｇ(４００ｐｐｍ)を初期流に加え、供給流を生成する。粒度が１μｍ以下である第１のフィルタによって、溶解していないプロピオン酸ナトリウムの残留物を供給流から除去する。次いで、供給流を少なくとも２１２°Ｆの沸騰温度まで少なくとも３分間加熱することによって、供給流を殺菌してバクテリアを供給流から除去する。２１．１５Ｖの電位をかけることにより供給流を電気分解することによって、カソード付近にアルカリ水、アノード付近に酸性水を生成する。結果は、Western Environmental Testing Laboratoryによって分析された。アルカリ水の組成およびアルカリ水の特性を、それぞれ下記の表３および表４に示す。

【0025】

【表3】

【0026】

【表4】

【0027】

実施例３
総溶解固形分が０ｐｐｍである水の初期流をArrowhead Distilled社から直接購入する。初期流を１５０°Ｆまで加熱する。プロピオン酸ナトリウム０．５ｇ(６６ｐｐｍ)を初期流に加え、供給流を生成する。粒度が１μｍ以下である第１のフィルタによって、溶解していないプロピオン酸ナトリウムの残留物を供給流から除去する。次いで、供給流を少なくとも２１２°Ｆの沸騰温度まで少なくとも３分間加熱することによって、供給流を殺菌してバクテリアを供給流から除去する。３２Ｖの電位をかけることにより供給流を電気分解することによって、カソード付近にアルカリ水、アノード付近に酸性水を生成する。結果は、Western Environmental Testing Laboratoryによって分析された。アルカリ水の組成およびアルカリ水の特性を、それぞれ下記の表５および表６に示す。

【0028】

【表5】

【0029】

【表6】

【0030】

実施例４
総溶解固形分が０ｐｐｍである水の初期流をArrowhead Distilled社から直接購入する。初期流を１５０°Ｆまで加熱する。プロピオン酸ナトリウム２．５ｇ(２５０ｐｐｍ)を初期流に加え、供給流を生成する。粒度が１μｍ以下である第１のフィルタによって、溶解していないプロピオン酸ナトリウムの残留物を供給流から除去する。次いで、供給流を少なくとも２１２°Ｆの沸騰温度まで少なくとも３分間加熱することによって、供給流を殺菌してバクテリアを供給流から除去する。２０Ｖの電位をかけることにより供給流を電気分解することによって、カソード付近にアルカリ水、アノード付近に酸性水を生成する。結果は、Western Environmental Testing Laboratoryによって分析された。アルカリ水の組成およびアルカリ水の特性を、それぞれ下記の表７および表８に示す。

【0031】

【表7】

【0032】

【表8】

【0033】

当然ながら、上述の教示内容を踏まえて本発明の多くの修正および変更が可能であり、これらの修正および変更は、添付の請求項の範囲内である限り、具体的に説明したものと異なるやり方で実践され得る。請求項における先行技術の部分は、「を特徴とする（characterized by）」の節で説明される新規部分の前に記載される。新規部分は、「を特徴とする」の節において特定的かつ明確に記載されるように意図している。一方、前提部の記載は、本発明が存する既存かつ周知の組合せを説明するものにすぎない。これらの前提部の記載は、本発明の新規部分がその有用性を発揮する如何なる組合せもカバーするように解釈されるべきである。装置の請求項における「said（前記）」という単語の使用は、請求項がカバーする範囲に含まれることが意図された積極的な記載である前置語を指しており、一方、「the」という単語は、請求項がカバーする範囲に含まれることが意図されていない単語の前に記載される。さらに、請求項における参照番号は便宜のためのものにすぎず、決して限定するものとして解釈すべきものではない。

【図1】