JP2014240049A - 携帯型水素水生成器具 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者が所望する容器で水素水を直接かつ手軽に生成することができるなどの従来の携帯型水素水生成装置における種々の不具合を解決することができる携帯型水素水生成器具を提供する。
【解決手段】本発明の携帯型水素水生成器具１は、絶縁状態で一体化された陽極板３１及び陰極板３２を有し、飲料水１００が貯蔵される所望の容器の内部に出し入れ可能な電気分解板３と、を備える。この携帯型水素水生成器具１は、陽極板３１及び陰極板３２に電力を供給する給電部５と、陽極板３１及び陰極板３２から給電部５までの間を電気的に接続すると共に、電気分解板３を所望の容器の内部に入れたときに給電部５を所望の容器の外部に配置可能な程度の長さを有する導電部４と、を更に備えることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯型水素水生成器具に係り、特に、発明の構成要素として電解槽若しくは飲料容器及び循環ポンプが不要であり、小型かつ携帯が可能な携帯型水素水生成器具に関する。

従来の水素水生成装置は、その一例として、底部周辺に蛇口を有する飲料容器と、飲料容器と別個に設けられており直立する陽極板及び陰極板を有する電解槽と、飲料容器及び電解槽を連通する循環流路と、循環流路に流れる流体を強制循環させる循環ポンプと、循環流路の端部に設置されており発生ガス（発生ガスとは、飲料水の電気分解の場合、水素ガス及び酸素ガスの混合ガスをいう。）の気泡径を微細化する微泡化セラミックと、を備える（特許文献１を参照）。

特開２０１２−８６１９３号公報

しかしながら、従来の水素水生成装置においては、陽極板及び陰極板が電解槽の底面や内壁等に固定されていたので、利用者は所望する飲料容器で水素水（水素ガスが溶解した飲料水）を直接生成することができず、電解槽から利用者が所望する飲料容器に移し替えなければならないという問題があった。水素水に溶解する水素ガスは電解槽から飲料容器に移し替える際に放出されてしまいやすいので、従来の水素水生成装置においては、移し替えの手間が生じるという不便さだけでなく、水素水における水素ガスの溶解度が低下するおそれがあるという不都合も生じる。

また、従来の水素水生成装置においては、複雑で大掛かりな構造になり過ぎたり、携帯性がなかったりなど、上記以外の種々の不具合も多数存在するという問題があった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、利用者が所望する容器で水素水を直接かつ手軽に生成することができるなどの従来の携帯型水素水生成装置における種々の不具合を解決することができる携帯型水素水生成器具を提供することを本発明の目的としている。

（１）前述した目的を達成するため、本発明の携帯型水素水生成器具は、絶縁状態で一体化された陽極板及び陰極板を有し、飲料水が貯蔵される所望の容器の内部に出し入れ可能な電気分解板と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電気分解板が所望の容器の内部に出し入れ可能に構成されているので、所望の容器に貯蔵された飲料水から水素水を直接生成することができる。また、陽極板及び陰極板が絶縁状態で一体化されているので、陽極板及び陰極板に電力を供給すれば、電気分解に必要な陽極板及び陰極板の間隔条件を気にすることなく、飲料水から水素水を手軽に生成することができる。

（２）また、本発明の携帯型水素水生成器具において、陽極板及び陰極板は、所望の容器に設けられた底面に対して、略平行に配置することが可能に構成されていることが好ましい。

本発明によれば、所望の容器の底面に対して陽極板及び陰極板が略垂直に配置される場合と比較して、陰極板から発生した水素ガスの気泡が上昇時に合体してその気泡径が成長することを抑制することができるので、水素ガスを飲料水にできる限り長く残留させることができる。また、陽極板及び陰極板の全面を容器底面付近に配置することができるので、飲料水の水面から陽極板及び陰極板までの距離が離れた分だけ水素ガスを飲料水にできる限り長く残留させることができる。また、容器の水平断面に対して水素ガスの発生面積が増加するので、容器に貯蔵された飲料水に対して水素ガスをできる限り多くかつ均等に撹拌させることができる。

（３）また、本発明の携帯型水素水生成器具において、陽極板及び陰極板は、空隙を介して所定の間隔で相対すると共に、複数の通過孔をそれぞれ有することが好ましい。

本発明によれば、陽極板及び陰極板の間に発生する強い対流及び乱流を利用して、陽極板及び陰極板からそれぞれ放出される酸素ガス及び水素ガスの各気泡を、マイクロサイズの状態において、循環ポンプを使用することなく、電気分解板から強制的に剥離及び撹拌することができる。また、陽極板及び陰極板のうち下側に配置された電極板から発生する発生ガスをその上側に配置された電極板の通過孔から通過させることができる。

（４）また、本発明の携帯型水素水生成器具において、陰極板は、陽極板よりも下方に位置することが好ましい。

本発明によれば、陽極板及び陰極板の間に生じる対流及び乱流を利用して陰極板から発生及び上昇する水素ガスを陽極板及び陰極板の間で撹拌することができるので、飲料水に水素ガスをより多く溶解させることができる。また、飲用容器に対して陰極板が下側に位置すればするほど水素ガスが飲料水から放出するまでの時間を長くすることができるので、その分だけ飲料水に対して水素ガスをできる限り長く残留させることができる。

（５）また、本発明の携帯型水素水生成器具において、電気分解板は、陽極板及び陰極板の周縁に沿って陽極板及び陰極板の間を遮蔽する絶縁性の周縁遮蔽部と、を有することが好ましい。

本発明によれば、陽極板及び陰極板の間から飲料水がその外に層流となって流れ出すことを防止し、陽極板及び陰極板の間に生じる対流及び乱流を強めることができるので、陽極板及び陰極板の間における水素ガスの撹拌力を向上させることができる。

（６）また、本発明の携帯型水素水生成器具において、電気分解板は、陽極板及び陰極板の各略中央を支持する絶縁性の中央支持部と、を更に有することが好ましい。

本発明によれば、飲料水の流量が多い電気分解板の周縁に支持部材を配置していないので、飲料水の対流及び水素ガスの撹拌が阻害されることを防止することができる。また、支持部材が陽極板及び陰極板の各略中央に配置されているので、ガスが付着しやすい支持部材の個数を１個のみにすることができる。

（７）また、本発明の携帯型水素水生成器具において、陽極板及び陰極板は、円盤状に構成されていることが好ましい。

本発明によれば、飲料水が貯蔵されている容器の底面形状及び底面寸法にあまり依存することがないので、陽極板及び陰極板を容器の底面に対して水平に配置しやすくすることができると共に、容器の底面にできる限り近づけることができる。

（８）また、本発明の携帯型水素水生成器具は、陽極板及び陰極板に電力を供給する給電部と、陽極板及び陰極板から給電部までの間を電気的に接続すると共に、電気分解板を所望の容器の内部に入れたときに給電部を所望の容器の外部に配置可能な程度の長さを有する導電部と、を更に備えることが好ましい。

本発明によれば、給電部を容器の外部に配置することができるので、給電部を防水処理しなくても携帯型水素水生成器具を使用することができる。

（９）また、本発明の携帯型水素水生成器具において、導電部は、スティック状に構成されており、電気分解板は、導電部の一端側に配置されており、給電部は、導電部の他端側に配置されることが好ましい。

本発明によれば、携帯型水素水生成器具をマドラーとして使用することができるので、マドラーの使用状態と同様、携帯型水素水生成器具を容器に入れたままでも利用者が不便に感じることなく使用することができる。また、マドラーの使用方法と同様、携帯型水素水生成器具で飲料水をかき混ぜることができるので、水素ガスの撹拌を促進させることができる。

（１０）また、本発明の携帯型水素水生成器具において、給電部は、導電部に対し、着脱自在に接続されることが好ましい。

本発明によれば、重くなりがちな給電部を携帯型水素水生成器具から取り外して携帯することができる。

（１１）また、本発明の携帯型水素水生成器具において、給電部は、携帯可能な小型のバッテリと、バッテリからの供給電圧を所望の電圧に整圧する整圧回路と、を有することが好ましい。

本発明によれば、バッテリとして乾電池のようなその入手が容易であってバッテリ電圧が電気分解に必要な所望の電圧よりも低い低電圧電池を選択する場合であっても、携帯型水素水生成器具を駆動することができる。

本発明の携帯型水素水生成器具によれば、利用者が所望する容器で水素水を直接かつ手軽に生成することができるなど、従来の携帯型水素水生成装置における種々の不具合を解決することができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態の携帯型水素水生成器具を示す斜視図である。 図２は、本実施形態の電気分解板及び導電部を示す拡大断面図である。 図３は、本実施形態の携帯型水素水生成器具を示す分解正面図である。 図４は、本実施形態の携帯型水素水生成器具における水素ガスの発生状態を示す拡大縦断面図である。

以下、本発明の携帯型水素水生成器具をその一実施形態により説明する。

［携帯型水素水生成器具の概要］
本実施形態の携帯型水素水生成器具は、利用者が所望するタンブラーグラス、マグカップその他の一般的に広く使用される種々の飲料容器に貯蔵された飲料水から、健康に良いとされている水素水を生成するために用いられる装置である。ここで、水素水とは、飲料水に水素分子（以後、単に「水素」という。）を溶解させた水をいう。飲料水としては、水道水、浄水、天然水など、Ｎａ（ナトリウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃｌ（塩素）などの化合物を含むことにより弱導電性を示す水が用いられる。

［携帯型水素水生成器具の全体構成］
図１は、本実施形態の携帯型水素水生成器具を示す斜視図である。図２は、本実施形態の電気分解板及び導電部を示す拡大断面図である。図３は、本実施形態の携帯型水素水生成器具を示す分解正面図である。

本実施形態の携帯型水素水生成器具１は、図１に示すように、少なくとも、電気分解板３と、を備える。また、本実施形態の携帯型水素水生成器具１は、導電部４と、給電部５と、を更に備えることが好ましい。この携帯型水素水生成器具１は、小型、軽量、携帯性、使いやすさ等の観点から、構成要素として飲料容器２及び循環ポンプを必要としない。

本実施形態の携帯型水素水生成器具１の寸法としては、図１に示す状態で、その横幅及び奥行きが約２０〜４０ｍｍ、その高さが約２００〜４００ｍｍ、に設定されている。

［電気分解板３］
電気分解板３は、図２に示すように、相対する陽極板３１及び陰極板３２を有する。これら陽極板３１及び陰極板３２は、絶縁状態で一体化されていることが好ましい。そのため、本実施形態の電気分解板３は、絶縁性の中央支持部材３３と、絶縁性の周縁遮蔽部３４と、を有する。また、電気分解板３は、飲料水が貯蔵される電解槽又は飲料容器２にネジやボルトなどの締結部材で固定されることなく、携帯型水素水生成器具１の利用者が所望する種々の容器の内部に容易に出し入れ可能に構成されている。

（陽極板３１及び陰極板３２）
陽極板３１及び陰極板３２としては、飲料水１００が電気分解されたときにイオン化、溶解及び酸化しない不溶性の電極板が用いられる。これは、陽極板３１及び陰極板３２によって飲料水が電気分解されると、陽極板３１から酸素ガスが発生すると共に、陰極板３２から水素ガス１１０が発生するためである。例えば、陽極板３１としては、イリジウム（Ｉｒ）メッキしたチタニウム板を用いることが好ましい。また、陰極板３２としては、白金（Ｐｔ）メッキしたチタニウム板を用いることが好ましい。陽極板３１及び陰極板３２の厚みは、約０．１〜２ｍｍに設定されていることが好ましい。

また、陽極板３１及び陰極板３２は、図２に示すように、空隙を介して所定の間隔で相対することが好ましい。所定の間隔としては、例えば、約０．１〜５ｍｍが好ましい。

また、陽極板３１及び陰極板３２は、図１及び図２に示すように、携帯型水素水生成器具１の延在方向（図１の上下方向）に対して略直交方向（図１の左右方向）に配置されていることが好ましい。これは、携帯型水素水生成器具１の利用者が飲料容器２の底面に対して、陽極板３１及び陰極板３２を略水平に配置させることができるようにするためである。略水平とは、完全な水平だけでなく、完全な水平と比較して若干傾いていてもよい。これは、陽極板３１及び陰極板３２を縦に配置した場合と比較して、飲料容器２の水平断面に対して水素ガス１１０の発生面積を増やすという本実施形態の趣旨から、完全な水平でなくても水平といえるからである。

また、陽極板３１及び陰極板３２が水平に配置される場合、陰極板３２は、図２に示すように、陽極板３１よりも下方に位置することが好ましい。

また、陽極板３１及び陰極板３２は、図１及び図２に示すように、複数の通過孔３ａをそれぞれ有することが好ましい。本実施形態の陽極板３１及び陰極板３２としては、エキスパンドメタルが用いられていることが好ましい。このエキスパンドメタルにおける各メッシュの形状、寸法及び密度は、同一に設定されていることが好ましい。また、エキスパンドメタルの開口率は５０％以上に設定されていることが好ましい。また、エキスパンドメタルは、水素ガス１１０や酸素ガスなどの発生ガスが陽極板３１又は陰極板３２の突出部に吸着されることを抑制するため、平滑処理されていることが好ましい。

また、陽極板３１及び陰極板３２は、円盤状に構成されていることが好ましい。これら陽極板３１及び陰極板３２の直径は、例えば２０〜４０ｍｍなど、一般的な飲料容器２における水平断面の直径と同等又はそれ以下に設定されていることが好ましい。

（中央支持部材３３）
中央支持部材３３は、プラスティック又はゴムなどの耐水性及び絶縁性を有する材料を用いて構成されている。この中央支持部材３３は、陽極板３１及び陰極板３２の間隔を所望する間隔にするスペーサとして、図２に示すように、逆Ｔ字断面状に構成されており、陽極板３１の略中央を貫通している。

（周縁遮蔽部３４）
周縁遮蔽部３４は、図１及び図２に示すように、陽極板３１から陰極板３２までの間隔以上の厚さの環状に構成されており、陽極板３１及び陰極板３２の周縁に沿って配置されている。この周縁遮蔽部３４は、陽極板３１及び陰極板３２の間に位置する飲料水１００が陽極板３１及び陰極板３２の周縁からその外部に流れ出ないように遮蔽している。また、この周縁遮蔽部３４は、プラスティック又はゴムなどの耐水性及び絶縁性を有する材料を用いて構成されている。

［導電部４］
導電部４は、図１から図３に示すように、電気分解板３から給電部５までの間に配置されており、電気分解板３及び給電部５を電気的に接続している。本実施形態の導電部４は、図１及び図２に示すように、陽極側導電線４１と、陰極側導電線４２と、防水筐体４３と、接続端子４４と、を有する。

（陽極側導電線４１、陰極側導電線４２）
陽極側導電線４１及び陰極側導電線４２としては、図２に示すように、陽極板３１及び陰極板３２並びに接続端子４４の間を電気的に接続可能な配線であれば、いずれの配線も利用可能である。本実施形態の陽極側導電線４１及び陰極側導電線４２としては、いずれも金属ワイヤが用いられている。

（防水筐体４３）
防水筐体４３は、図１から図３に示すように、プラスティック又はゴムなどの耐水性及び絶縁性を有する材料を用いて、スティック状に構成されている。この防水筐体４３は、少なくとも、飲料容器２のような所望の容器の内部に電気分解板３を入れたときに給電部５が所望の容器の外部に配置される程度の長さを有していることが好ましい。この防水筐体４３の長さの目安としては、マドラーの長さを想定している。また、この防水筐体４３は、中空円柱状に構成されており、その内部に、陽極側導電線４１、陰極側導電線４２が配置されている。

また、電気分解板３は、導電部４における防水筐体４３の一端側に配置されており、給電部５は、導電部４における防水筐体４３の他端側に配置されていることが好ましい。その際、電気分解板３の中央支持部材３３は、防水筐体４３の一端側に挿入されることにより、防水筐体４３の蓋としての役割も果たす。

（接続端子４４）
接続端子４４としては、図３に示すように、給電部５と電気的に接続可能な端子であれば、いずれも採用可能である。本実施形態の接続端子４４としては、ＲＣＡ端子（＝ピンプラグ）など、一般的に用いられている着脱容易な端子が用いられることが好ましい。

［給電部５］
給電部５は、図１及び図３に示すように、導電部４を介して陽極板３１及び陰極板３２にそれぞれ電力を供給する。給電部５による電力供給形式としては、図１及び図３に示すような乾電池等のバッテリによる電力供給形式であってもよいし、図示しない家庭用１００Ｖコンセントに接続されたＡＣアダプタによる電力供給形式であってもよい。仮に、給電部５の電力供給形式がＡＣアダプタによる電力供給形式の場合、ＡＣアダプタの接続端子は接続端子４４と同一形式の端子であることが好ましい。

本実施形態において、給電部５は、図１及び図３に示すように、バッテリ５１と、整圧回路５２と、を有する。

（バッテリ５１）
バッテリ５１は、図３に示すように、バッテリ本体５１１と、バッテリケース５１２と、を有する。バッテリ本体５１１としては、特段の指定はない。ただし、携帯型水素水生成器具１が女性や子供でも携帯可能な小型かつ軽量な器具であることが好ましいことを考慮すると、バッテリ本体５１１としては、単三形電池（円筒型乾電池）、単四形電池（円筒型乾電池）、９Ｖ形電池（角柱型乾電池）などの、一般家庭でも入手容易な軽量かつ小型の乾電池が好ましい。

バッテリケース５１２は、バッテリ本体５１１を収納するケースである。このバッテリケース５１２は、端部に、接続端子４４と同一形式のバッテリ端子５１３を有しており、接続端子４４と接続することが可能になっている。また、このバッテリケース５１２は、その上端に、電源スイッチ５１４を有しており、その切り替えによって電力供給のオン及びオフができるようになっている。

（整圧回路５２）
整圧回路５２は、バッテリ５１からの供給電圧を所望の電圧に整圧する。

例えば、電気分解板３が電気分解に必要な所望の電圧が９Ｖであってバッテリ５１からの供給電圧が１．５Ｖでおおむね一定の場合、整圧回路５２としては、少なくとも、バッテリ５１からの供給電圧を所望の電圧まで昇圧する小型インバータ回路等の昇圧回路を採用すればよい。また、例えば、電気分解板３が電気分解に必要な所望の電圧が９Ｖであってバッテリ５１からの供給電圧が家庭用１００Ｖコンセントから供給される９Ｖ以上の電源電圧の場合、整圧回路５２としては、少なくとも、その電源電圧を所望の電圧まで減圧する減圧回路を採用すればよい。もちろん、整圧回路５２として、昇圧回路及び減圧回路の両方の機能を兼ね備える回路を採用してもよい。

また、整圧回路５２は、導電部４側に、接続端子４４と同一形式の第１中間端子５２１を有している。また、整圧回路５２は、バッテリ５１側に、バッテリ端子５１３と同一形式の第２中間端子５２２を有している。これら、第１中間端子５２１及び第２中間端子５２２は、接続端子４４及びバッテリ端子５１３とそれぞれ接続することが可能になっている。

なお、バッテリ５１の供給電圧及び所望の電圧が同じ場合など、バッテリ５１からの供給電圧を整圧する必要がない場合、本実施形態の携帯型水素水生成器具１においては、整圧回路５２の取付けを省略し、導電部４の接続端子４４及び給電部５のバッテリ端子５１３を直接接続することが可能に構成されている。

［携帯型水素水生成器具１の作動］

次に、本実施形態の携帯型水素水生成器具１の作動を説明する。

図４は、本実施形態の携帯型水素水生成器具１における水素ガス１１０の発生状態を示す拡大縦断面図である。なお、図４において、飲料容器２に貯蔵された飲料水１００に描かれた点及び丸は水素ガス１１０及び酸素ガスを模式的に示しており、矢印は飲料水１００又は発生ガスの移動方向を示している。

［ガスの発生開始］
図４に示すように、利用者が所望する飲料容器２に貯蔵された飲料水１００に携帯型水素水生成器具１の電気分解板３を浸した状態において、給電部５から導電部４を介して電気分解板３に電力が供給されると、電気分解板３は飲料容器２に貯蔵された飲料水１００の電気分解を開始する。飲料水１００が電気分解されると、陰極板３２側から水素ガス１１０（２Ｈ_２）１１０が発生するので、飲料水１００が水素水１０１になる。

［発生ガスの気泡径と浮力との関係］
電気分解によって電気分解板３にから発生する初期の発生ガスの気泡はナノサイズである。この気泡径がナノサイズの発生ガスが相互に合体すると、マイクロサイズ以上の大きなサイズの気泡に成長する。気泡径が大きくなるほど、発生ガスの浮力が増加するので、電気分解板３から離脱して水面に浮上するまでの時間が短くなる。

例えば、発生ガスの気泡径がマイクロサイズの場合、水素ガス１１０の浮上速度は約１〜５ｍｍ／分であるため、発生ガスが水素水１０１内に長時間留まることができる。それに対し、発生ガスの気泡径がミリサイズの場合、水素ガス１１０の浮上速度は約６００倍の約１０〜５０ｍｍ／秒であるため、発生ガスは水素水１０１内に短時間しか留まることができない。そのため、陰極板３２が直立している従来の水素水生成装置においては、水素ガス上昇時に複数個の水素ガス１１０が合体してミリサイズの大きな気泡（気泡径：３００μｍ〜１ｍｍ）に成長し、電解槽に貯蔵された被電解水（飲料水１００）から水素ガス１１０が放出されやすい状態となっていた。

つまり、発生ガスの気泡径がマイクロサイズの状態において水素ガス１１０を電気分解板３から離脱させることにより、水素ガス１１０が水素水１０１内に長時間留まり、水素水１０１の溶解度を高めることができるようになる。

しかしながら、発生ガスの気泡径がマイクロサイズ（気泡径：１０〜１００μｍ）の状態においては、発生ガスの浮力よりも電気分解板３に対する付着力（表面張力）が強いため、電気分解板３から気泡は離脱しにくい。そのため、強制循環等の外力による剥離力を発生ガスの気泡に加えることが必要になる。

従来の水素水生成装置においては、循環ポンプが水素ガスの気泡に剥離力を供給していた。しかしながら、本実施形態においては、以下に示すように、循環ポンプを利用せずに強制剥離を行う。

［対流等による発生ガスの強制剥離及び溶解度の向上］
本実施形態の陽極板３１及び陰極板３２は、図４に示すように、所定の間隔で配置されている。そのため、陽極板３１及び陰極板３２においてそれぞれ発生した酸素ガス及び水素ガス１１０が上昇する際に、陽極板３１及び陰極板３２の間に強い対流と乱流が発生する。その結果、酸素ガス及び水素ガス１１０の各気泡は、マイクロサイズの状態において、循環ポンプを使用することなく、電気分解板３から強制的に剥離させられる。

また、本実施形態の陽極板３１及び陰極板３２は、図４に示すように、水平に配置されていると共に、複数の通過孔３ａをそれぞれ有している。そのため、電気分解板３から強制的に剥離させられた酸素ガス及び水素ガス１１０の各気泡が上昇する際に電気分解板３に再付着する機会が減少する。

また、従来の水素水生成装置においては、電極板が直立しており、電解槽に貯蔵された被電解水（飲料水１００）に対して水素ガス１１０の溶解度が電極板の上方ほど高くなると共に、その左右方向及び下方ほど低くなる。そのため、被電解水（飲料水１００）全体に対して水素ガス１１０を均一に溶解することができず、水素ガス１１０の溶解度に偏りが生じていた。

それに対し、本実施形態においては、図４に示すように、陽極板３１及び陰極板３２が水平配置されている。これにより、平面視における電気分解板３の面積を最大にすることができるので、電気分解板３を飲料容器２の底面に近づけるほど、水素水１０１の溶解度が均一に上昇する。

また、陽極板３１及び陰極板３２の各周縁には、図４に示すように、周縁遮蔽部３４が配置されている。そのため、陽極板３１及び陰極板３２の間に位置する飲料水１００が陽極板３１及び陰極板３２の周縁から層流として流れ出ることを防止するので、陽極板３１及び陰極板３２の間に生じる対流と乱流による撹拌力及び剥離力が低減することを防ぐ。

［多量の水素を含む水素水１０１の生成］
純水から酸素や窒素などの全ての気体を完全に脱気した後に水素を溶解させた状態において、純水１００ｍｌに対する水素の溶解限度は、２０℃、１気圧の雰囲気で、１．８ｍｌ（≒１．６ｐｐｍ）である。そのため、酸素や窒素などの気体が飽和した通常の飲料水１００に対して水素ガス１１０を１ｍｌ溶解させることは困難である。さらに、飲料水１００を電気分解すると、陽極板３１側から酸素ガスが発生するので、水素ガス１１０を溶解させることはより困難であるように思える。

しかしながら、飲料水１００に対して気泡径がマイクロレベルの水素ガス１１０を多量に発生させると、上記の結果に反して、水素ガス１１０が多量に残留して白濁した水素ガス残留水（水素ガス残留水とは、飲料水１００又は水素水１０１に気泡状態の水素ガス１１０が残留した状態の水素水１０１のことをいう。当該明細書において単に水素水１０１といった場合には水素ガス残留水も含まれる。）１０２が短時間で生成される。これは、発生する水素（２Ｈ_２）ガス１１０の分子量が酸素（Ｏ_２）ガスの分子量の２倍であり、かつ、水素水１０１に溶解する酸素や窒素などの他の気体の分子サイズが水素の分子サイズより大きいため、水素水１０１の溶解度が高くなるほど、水素水１０１から酸素や他の気体が水素ガス１１０よりも優先的に放出され、水素水１０１に溶解する他の気体の溶解度が減少するからと考えられる。また、気泡径がマイクロレベルの水素ガス１１０が水素水１０１に気泡として留まっている状態が長時間続くためであるとも考えられる。

また、電気分解板３を上下方向又は左右方向に反復移動させると、水素ガス残留水１０２全体が白濁した状態となり、水素ガス１１０が全体的に攪拌されるので、電気分解板３を反復移動させない場合と比較して、より多くの水素ガス１１０を水素ガス残留水１０２均等に溶解させることができる。

以下、本実施形態の携帯型水素水生成器具１によって水素ガス残留水１０２を短時間で生成することが可能であることの立証実験の結果を示す。

結果Ａは、比較例の携帯型水素水生成器具によって生成された溶存水素（水素水１０１に溶解した水素）の水素量を示している。また、結果Ｂは、本実施形態の携帯型水素水生成器具１によって生成された溶存水素の水素量を示している。結果Ｃは、本実施形態の携帯型水素水生成器具１によって生成された溶存水素及び水素水１０１に残留する水素ガス１１０の合計水素量を示している。

また、本実施形態（結果Ｂ及び結果Ｃ）と比較例（結果Ａ）との差異は、本実施形態の陽極板３１及び陰極板３２の向きが水平に配置されるのに対し、比較例の陽極板３１及び陰極板３２の向きが従来技術と同様に垂直に配置される点にある。その他の条件については同一にしている。また、飲料水１００の容量は１８０ｍｌである。給電部５から電気分解板３に供給される直流電圧は６Ｖであり、その直流電流は１５０ｍＡである。

上記した結果Ａと比較すると、結果Ｂについては、約１．３〜１．７倍の水素量の増加を確認することができる。これは、本実施形態の陽極板３１及び陰極板３２の向きが水平なので、その向きが縦である比較例と比較して、水素ガス１１０の上昇時に電極板に再付着した他の水素ガス１１０と合体して気泡径がミリレベルまで成長するといったことを回避していることに起因する。その結果、飲料水１００に対して水素ガス１１０ができる限り長く残留し、飲料水１００に水素が溶解されやすい環境下にあったからと推測する。また、飲料容器２の水平断面に対して水素ガス１１０の発生面が増加するので、飲料容器２に貯蔵された飲料水１００に対して水素ガス１１０をできる限り多くかつ均等に撹拌させることができたからと推測する。

また、結果Ｃについては、上記した結果Ａに対して約１．９〜３．４倍の水素量の増加を確認することができる。つまり、本実施形態の携帯型水素水生成器具１によって生成された水素ガス残留水１０２には、マイクロサイズの気泡状態の水素ガス１１０が多量に残留していることがわかる。これは、及び図４に示すように、本実施形態において電気分解中に飲料水１００の全体が水素ガス１１０によって白濁し、電気分解直後数分程度その白濁状態が維持されていたことからも、水素ガス残留水１０２に多量の水素ガス１１０が残留していることは明らかであった。

以上の実験結果からも、本実施形態の携帯型水素水生成器具１によって多量の水素を含む水素ガス残留水１０２を短時間で生成することが可能であることが立証された。

［水素水１０１の飲用時期及び飲用方法］
水素ガス残留水１０２に気泡として残留する水素ガス１１０の大部分は、その水素ガス１１０が上昇する際に他の気泡と合体して成長する可能性があることを考慮すれば、１０分程度で水素水１０１の外に放出されてしまう。また、多量の水素ガス１１０を含む水素ガス残留水１０２であっても、その水素ガス残留水１０２を貯蔵する飲料容器２が１時間以上運搬されると、運搬により水素ガス残留水１０２に外力が加わり、水素ガス１１０や溶解した水素が放出されやすくなるので、運搬後には水素水１０１の溶解度が約３００ｐｐｂまで減少してしまう。そのため、飲料水１００の電気分解直後（理想としては３０秒以内）に水素水１０１を飲用することが好ましい。

本実施形態においては、利用者が携帯型水素水生成器具１をマドラーのように飲料容器２に差し込んだまま使用することができるので、電気分解直後における多量の水素ガス１１０（比較例と比較して２〜３倍の水素量）を含む状態の水素ガス残留水１０２をすぐに飲用することができる。

なお、人体に対しては、飲料水１００に水素が溶解した水素水１０１から水素を摂取するよりも、水素ガス残留水１０２に残留する水素ガス１１０を水素水１０１と共に摂取した方が、水素摂取による好適な影響が期待できる。そのため、飲料水１００又は水素水１０１に水素ガス１１０が多量に残留するほうが好ましい。

また、水素水１０１に対して水素ガス１１０の濃度が３％以下であれば発火や爆発などの危険はないので、水素水１０１や水素ガス残留水１０２から放出された水素ガス１１０が原因で爆発等の危険が生じることはない。

［水素ガス１１０の発生停止］
飲料容器２に貯蔵された飲料水１００から電気分解板３を取り除くか、電源スイッチ５１４のオフ等により導電部４及び給電部５の電気的な接続を切断したとき、電気分解が終了するので、水素ガス１１０の発生が停止する。

［携帯型水素水生成器具１の効果］

次に、本実施形態の携帯型水素水生成器具１の効果を説明する。

（１）本実施形態の携帯型水素水生成器具１は、絶縁状態で一体化された陽極板３１及び陰極板３２を有し、飲料水１００が貯蔵される所望の容器の内部に出し入れ可能な電気分解板３と、を備えることを特徴とする。

本実施形態によれば、電気分解板３が所望の容器の内部に出し入れ可能に構成されているので、所望の容器に貯蔵された飲料水１００から水素水を直接生成することができる。また、陽極板３１及び陰極板３２が絶縁状態で一体化されているので、陽極板３１及び陰極板３２に電力を供給すれば、電気分解に必要な陽極板３１及び陰極板３２の間隔条件を気にすることなく、飲料水１００から水素水を手軽に生成することができる。

（２）また、本実施形態の携帯型水素水生成器具１において、陽極板３１及び陰極板３２は、所望の容器に設けられた底面に対して、略平行に配置することが可能に構成されていることが好ましい。

本実施形態によれば、所望の容器の底面に対して陽極板３１及び陰極板３２が略垂直に配置される場合と比較して、陰極板３２から発生した水素ガス１１０の気泡が上昇時に合体してその気泡径が成長することを抑制することができるので、水素ガス１１０を飲料水１００にできる限り長く残留させることができる。また、陽極板３１及び陰極板３２の全面を容器底面付近に配置することができるので、飲料水１００の水面から陽極板３１及び陰極板３２までの距離が離れた分だけ水素ガス１１０を飲料水１００にできる限り長く残留させることができる。また、容器の水平断面に対して水素ガス１１０の発生面積が増加するので、容器に貯蔵された飲料水１００に対して水素ガス１１０をできる限り多くかつ均等に撹拌させることができる。

（３）また、本実施形態の携帯型水素水生成器具１において、陽極板３１及び陰極板３２は、空隙を介して所定の間隔で相対すると共に、複数の通過孔３ａをそれぞれ有することが好ましい。

本実施形態によれば、陽極板３１及び陰極板３２の間に発生する強い対流及び乱流を利用して、陽極板３１及び陰極板３２からそれぞれ放出される酸素ガス及び水素ガス１１０の各気泡を、マイクロサイズの状態において、循環ポンプを使用することなく、電気分解板３から強制的に剥離及び撹拌することができる。また、陽極板３１及び陰極板３２のうち下側に配置された電極板から発生する発生ガスをその上側に配置された電極板の通過孔３ａから通過させることができる。

（４）また、本実施形態の携帯型水素水生成器具１において、陰極板３２は、陽極板３１よりも下方に位置することが好ましい。

本実施形態によれば、陽極板３１及び陰極板３２の間に生じる対流及び乱流を利用して陰極板３２から発生及び上昇する水素ガス１１０を陽極板３１及び陰極板３２の間で撹拌することができるので、飲料水１００に水素ガス１１０をより多く溶解させることができる。また、飲用容器に対して陰極板３２が下側に位置すればするほど水素ガス１１０が飲料水１００から放出するまでの時間を長くすることができるので、その分だけ飲料水１００に対して水素ガス１１０をできる限り長く残留させることができる。

（５）また、本実施形態の携帯型水素水生成器具１において、電気分解板３は、陽極板３１及び陰極板３２の周縁に沿って陽極板３１及び陰極板３２の間を遮蔽する絶縁性の周縁遮蔽部３４と、を有することが好ましい。

本実施形態によれば、陽極板３１及び陰極板３２の間から飲料水１００がその外に層流となって流れ出すことを防止し、陽極板３１及び陰極板３２の間に生じる対流及び乱流を強めることができるので、陽極板３１及び陰極板３２の間における水素ガス１１０の撹拌力を向上させることができる。

（６）また、本実施形態の携帯型水素水生成器具１において、電気分解板３は、陽極板３１及び陰極板３２の各略中央を支持する絶縁性の中央支持部と、を更に有することが好ましい。

本実施形態によれば、飲料水１００の流量が多い電気分解板３の周縁に支持部材を配置していないので、飲料水１００の対流及び水素ガス１１０の撹拌が阻害されることを防止することができる。また、支持部材が陽極板３１及び陰極板３２の各略中央に配置されているので、ガスが付着しやすい支持部材の個数を１個のみにすることができる。

（７）また、本実施形態の携帯型水素水生成器具１において、陽極板３１及び陰極板３２は、円盤状に構成されていることが好ましい。

本実施形態によれば、飲料水１００が貯蔵されている容器の底面形状及び底面寸法にあまり依存することがないので、陽極板３１及び陰極板３２を容器の底面に対して水平に配置しやすくすることができると共に、容器の底面にできる限り近づけることができる。

（８）また、本実施形態の携帯型水素水生成器具１は、陽極板３１及び陰極板３２に電力を供給する給電部５と、陽極板３１及び陰極板３２から給電部５までの間を電気的に接続すると共に、電気分解板３を所望の容器の内部に入れたときに給電部５を所望の容器の外部に配置可能な程度の長さを有する導電部４と、を更に備えることが好ましい。

本実施形態によれば、給電部５を容器の外部に配置することができるので、給電部５を防水処理しなくても携帯型水素水生成器具１を使用することができる。

（９）また、本実施形態の携帯型水素水生成器具１において、導電部４は、スティック状に構成されており、電気分解板３は、導電部４の一端側に配置されており、給電部５は、導電部４の他端側に配置されることが好ましい。

本実施形態によれば、携帯型水素水生成器具１をマドラーとして使用することができるので、マドラーの使用状態と同様、携帯型水素水生成器具１を容器に入れたままでも利用者が不便に感じることなく使用することができる。また、マドラーの使用方法と同様、携帯型水素水生成器具１で飲料水１００をかき混ぜることができるので、水素ガス１１０の撹拌を促進させることができる。

（１０）また、本実施形態の携帯型水素水生成器具１において、給電部５は、導電部４に対し、着脱自在に接続されることが好ましい。

本実施形態によれば、重くなりがちな給電部５を携帯型水素水生成器具１から取り外して携帯することができる。

（１１）また、本実施形態の携帯型水素水生成器具１において、給電部５は、携帯可能な小型のバッテリ５１と、バッテリ５１からの供給電圧を所望の電圧に整圧する整圧回路５２と、を有することが好ましい。

本実施形態によれば、バッテリ５１として乾電池のようなその入手が容易であってバッテリ５１電圧が電気分解に必要な所望の電圧よりも低い低電圧電池を選択する場合であっても、携帯型水素水生成器具１を駆動することができる。

すなわち、本実施形態の携帯型水素水生成器具１によれば、利用者が所望する容器で水素水を直接かつ手軽に生成することができるなど、従来の携帯型水素水生成装置における種々の不具合を解決することができるという効果を奏する。

なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１ 携帯型水素水生成器具
２ 飲料容器
３ 電気分解板
３ａ 通過孔
４ 導電部
５ 給電部
３１ 陽極板
３２ 陰極板
３３ 中央支持部材
３４ 周縁遮蔽部
４１ 陽極側導電線
４２ 陰極側導電線
４３ 防水筐体
４４ 接続端子
５１ バッテリ
５２ 整圧回路
１００ 飲料水
１０１ 水素水
１０２ 水素ガス残留水
１１０ 水素ガス
５１１ バッテリ本体
５１２ バッテリケース
５１３ バッテリ端子
５１４ 電源スイッチ
５２１ 第１中間端子
５２２ 第２中間端子

Claims (11)

1. 絶縁状態で一体化された陽極板及び陰極板を有し、飲料水が貯蔵される所望の容器の内部に出し入れ可能な電気分解板と、
   を備えることを特徴とする携帯型水素水生成器具。
2. 前記陽極板及び前記陰極板は、前記所望の容器に設けられた底面に対して、略平行に配置することが可能に構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の携帯型水素水生成器具。
3. 前記陽極板及び前記陰極板は、空隙を介して所定の間隔で相対すると共に、複数の通過孔をそれぞれ有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の携帯型水素水生成器具。
4. 前記陰極板は、前記陽極板よりも下方に位置する
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の携帯型水素水生成器具。
5. 前記電気分解板は、前記陽極板及び前記陰極板の周縁に沿って前記陽極板及び前記陰極板の間を遮蔽する絶縁性の周縁遮蔽部と、を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の携帯型水素水生成器具。
6. 前記電気分解板は、前記前記陽極板及び前記陰極板の各略中央を支持する絶縁性の中央支持部と、を更に有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の携帯型水素水生成器具。
7. 前記前記陽極板及び前記陰極板は、円盤状に構成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の携帯型水素水生成器具。
8. 前記陽極板及び前記陰極板に電力を供給する給電部と、
   前記陽極板及び前記陰極板から前記給電部までの間を電気的に接続すると共に、前記電気分解板を前記所望の容器の内部に入れたときに前記給電部を前記所望の容器の外部に配置可能な程度の長さを有する導電部と、を更に備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の携帯型水素水生成器具。
9. 前記導電部は、スティック状に構成されており、
   前記電気分解板は、前記導電部の一端側に配置されており、
   前記給電部は、前記導電部の他端側に配置される
   ことを特徴とする請求項８に記載の携帯型水素水生成器具。
10. 前記給電部は、前記導電部に対し、着脱自在に接続される
    ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の携帯型水素水生成器具。
11. 前記給電部は、携帯可能な小型のバッテリと、前記バッテリからの供給電圧を所望の電圧に整圧する整圧回路と、を有する
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の携帯型水素水生成器具。

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