JP2016215118A - 水素液生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆止弁、水素ガスボンベを用いることなく、水素水等の水素ガスを含有した水素液を生成することが可能な水素液生成装置を提供する。
【解決手段】水素液生成装置は、容器を構成する壁面の下方の一部が多孔質板１４で構成された液体容器１と、多孔質板以外は気密構造に形成され水素ガス昇圧室３０を形成する密閉容器３，１３と、密閉容器内と気密に連通し、水素ガス発生剤４４を収容して気密保持可能に構成された水素発生剤収容部４、若しくは、密閉容器内に設置された水素発生剤収容部を有する。また、液体中に設置される水素液生成装置は、壁面の一部が多孔質板６４で形成され、多孔質板以外は気密構造に形成され水素ガス昇圧室７０を形成する密閉容器６３，７１と、密閉容器内と気密に連通し、水素ガス発生剤８４を収容して気密保持可能に構成された水素発生剤収容部８１，８２、若しくは、密閉容器内に設置された水素発生剤収容部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水素液生成装置に係り、特に、水素の微細気泡（ファインバブル）を水中に含有させるのに好適な水素液生成装置に関する。

水などの液体に水素を含有させた水素水（水素液）は、飲用に供した場合には、抗酸化作用などが期待され、また、肌などに使用した場合には美容効果も期待されている。
従来、水素水の製造には、例えば、特許文献１〜３に記載のものが提案されている。

特許文献１及び特許文献２には、水を収容する容器本体と、容器本体の下部に設けられた水素発生剤を収容する薬槽とを備え、容器本体から薬槽側への流体の移動を阻止する逆止弁を途中に設けたガス通路で容器本体内と薬槽内とを連通させた携帯用の水素水生成装置が提案されている。この水素水生成装置では、水を注入した容器本体を密閉した状態で、薬槽内で発生した水素ガスが逆止弁を介して容器本体内に供給され、そして、容器本体を振って容器本体内の水と水素ガスとを攪拌し、容器本体内の水に水素ガスを溶解させて水素水を得ている。

特許文献３では、多孔質板を介して水素ガスなどの気体を水や所定の溶液中に供給することにより、水素ガスなどの気体をナノメートルオーダーの微粒気泡として水や所定の溶液中に溶解若しくは溶存させて、ナノバブル水やフォームを生成する装置が提案されている。

特許第5462426号公報 特許第5613853号公報 特開2014-226616号公報

特許文献１や２に記載の水素水生成装置では、薬槽内の水素発生剤に水を加えて水素ガスを発生させている。逆止弁は容器本体から薬槽側への流体の移動を阻止するが、薬槽側から容器本体側へは水素ガスの他に、薬槽内に加えられて水素ガス発生剤と反応した水が水素ガスに同伴して容器本体内に流入する可能性もある。また、逆止弁よりも容器本体側のガス通路には容器本体に注入した水が残留することになるが、容器本体に注入する液体としてジュース類やお茶などを用いた場合には、水素水生成装置の利用後に液体が残留したガス通路を洗浄することは簡単ではない。

特許文献３のナノバブル水・フォーム生成器では、特許文献１や２に記載のような逆止弁を用いることなく、多孔質板を介して水素ガスなどの気体を水や所定の溶液中に供給するようにしているので、特許文献１や２に記載の水素水生成装置における上述の課題は生じない。しかしながら、外部からホースを介して水素ガスを供給する必要があり、水素ガスボンベなどの水素発生源を備える必要がある。
また、特許文献３には、表面に微細孔を有する棒状体にガスホースを接続し、棒状体を任意の容器に挿入して攪拌することによりナノバブル水を生成するハンドセットタイプのナノバブル水・フォーム生成器も提案されている。この場合も外部からホースを介して水素ガスを供給する必要があり、水素ガスボンベなどの水素発生源を備える必要がある。

本発明の目的は、逆止弁を用いることなく、また、水素ガスボンベを用いることなく、水素水等の水素ガスを含有した水素液を生成することが可能な水素液生成装置を提供することにある。

本発明の水素液生成装置は、容器を構成する壁面の下方の一部が多孔質板で構成された液体容器と、多孔質板の液体と接する側とは反対側を覆うように液体容器に取り付けられ、多孔質板以外は気密構造に形成され水素ガス昇圧室を形成する密閉容器と、密閉容器内と気密に連通し、水素ガス発生剤を収容して気密保持可能に構成された水素発生剤収容部、若しくは、密閉容器内に設置された水素発生剤収容部を有することを特徴とする。

また、本発明の他の水素液生成装置は、液体中に設置される水素液生成装置であって、壁面の一部が多孔質板で形成され、多孔質板以外は気密構造に形成され水素ガス昇圧室を形成する密閉容器と、密閉容器内と気密に連通し、水素ガス発生剤を収容して気密保持可能に構成された水素発生剤収容部、若しくは、密閉容器内に設置された水素発生剤収容部を有することを特徴とする。

本発明によれば、逆止弁を用いることなく、また、水素ガスボンベを用いることなく、水素水等の水素ガスを含有した水素液を生成することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施例のファインバブル水素水生成器の断面図。 本発明の一実施例のファインバブル水素水生成器の側面図。 本発明の一実施例のファインバブル水素水生成器の部品と組立を説明する図。 本発明の一実施例のファインバブル水素水生成器の部品と組立を説明する図。 本発明の一実施例のファインバブル水素水生成器の部品と組立を説明する図。 本発明の一実施例のファインバブル水素水生成器の部品と組立を説明する図。 本発明の一実施例の浴槽用微細気泡発生器の断面図。 本発明の一実施例の浴槽用微細気泡発生器の平面図。 本発明の一実施例の浴槽用微細気泡発生器の側面図。 本発明の一実施例の浴槽用微細気泡発生器の部品と組立を説明する図。 本発明の一実施例の浴槽用微細気泡発生器の部品と組立を説明する図。 本発明の一実施例の浴槽用微細気泡発生器の部品と組立を説明する図。 本発明の一実施例のファインバブル水素水生成器におけるナノバブル生成状況を説明する図。 本発明の一実施例のファインバブル水素水生成器における水素水濃度を説明する図。

以下、図面を用いて本発明の一実施例を説明する。

図１〜６を用いて本発明の水素液生成装置をファインバブル水素水生成器に適用した実施例を説明する。
本実施例のファインバブル水素水生成器は、飲用に供することが可能な水素水を生成するものである。
図１に示すように、本実施例のファインバブル水素水生成器は、飲用に供する水を収容する水素水容器１、水素水容器１の上部を覆う蓋２、水素水容器１を支持し、水素ガス昇圧室となる密閉容器を構成するベース３、ベース３に取り外し可能に装着され、水素発生剤を収容する薬剤収容部（薬室）４、薬剤収容部４に装着される蓋を押圧して薬剤収容部を密閉する密閉用蓋取付具５から構成されている。

水素水容器１は、図１及び図３に示すように、基本的な構成として、筒状の水素水容器本体１１と、水素水容器本体１１の下方（本実施例では底面）に取り付けられた多孔質板（焼結金属板）１４で構成されている。水素水容器本体１１には水素水容器用把手１２が側面に取り付けられている。水素水容器本体１１はポリカーボネート樹脂などの透明な部材で構成されており、水素微細気泡発生が視覚により確認できるようにしている。

多孔質板１４は、後述の水素ガス昇圧室３０からの水素ガスを微細気泡（ファインバブル）として水素水容器１内の水に溶存させる働きを有する。多孔質板１４の詳細については後述する。多孔質板１４は、多孔質板（焼結金属板）取付部１３を介して水素水容器本体１１に取り付けられ、水素水容器本体１１と共に水素水生成室（水素水収容部）１０を形成する。多孔質板取付部１３は、水素水容器本体１１の下端が嵌入され、水素水容器本体１１と一体になっている。この意味では、多孔質板取付部１３を含めて水素水容器本体１１と捉えることができる。多孔質板取付部１３には、多孔質板１４を取り付けるためのボルト穴が形成されており、また、ベース３のベース開口部３９に挿入される筒状の挿入部１８が設けられている。

多孔質板１４は、円形状に形成され、リング状の多孔質板取付用サポート１４ｓに固着されており、多孔質板取付用サポート１４ｓを介して、固定ボルト１６を用いて多孔質板取付部１３に固定され、水素水容器１の底面の開口部１３ａ（多孔質板取付部１３に形成される開口部１３ａ）を塞ぎ、水素水容器本体１１と共に水素水容器１を構成している。なお、多孔質板１４は円形に限定されるものではなく、例えば、正方形状に形成しても良い。多孔質板１４は、多孔質板取付用サポート１４ｓとの間に空隙部が形成されないようにろう付けなどで多孔質板取付用サポート１４ｓに固着されている。また、多孔質板取付用サポート１４ｓと多孔質板取付部１３との間にパッキン１５が装着され、多孔質板１４内の微細孔以外は、水素ガス昇圧室３０の気密が保持されるようになっている。

また、水素水容器本体１１の周方向の位置決めを行うための位置決め用突起１９が挿入部１８に設けられている。位置決め用突起１９がベース３の位置決め用凹部３８に挿入されることによって、水素水容器本体１１はベース３に対して所定の周方向位置に位置決めされる。本実施例では、給水ノズル１７ａが薬剤収容部密閉用カムハンドル５１とは反対側に位置するように水素水容器本体１１の周方向位置が位置決めされている。

水素水容器本体１１の下方には給水ノズル１７ａが取り付けられている。給水ノズル１７ａからの給水は弁体１７ｅにより給水路を開閉することにより行うようにしている。弁体１７ｅは、給水路が形成された弁体収容部１７ｆに装着される。弁体１７ｅは給水レバー１７ｂの先端に固着されており、弁体１７ｅと給水レバー１７ｂとの間には圧縮ばね１７ｄと貫通孔が形成されたプラグ１７ｃが装着されている。プラグ１７ｃの外周には、弁体収容部１７ｆの内周に形成された雌ねじと螺合する雄ねじが形成されている。プラグ１７ｃを弁体収容部１７ｆに装着することにより、弁体１７ｅが、圧縮ばね１７ｄを介して水素水容器本体１１側方向に常時押し付けられ、弁体収容部１７ｆに形成された給水路を閉止するようになっている。給水レバー１７ｂを水素水容器本体１１側とは反対の方向に引っ張ることにより、給水レバー１７ｂの先端に固着された弁体１７ｅが圧縮ばねの力に抗して移動して給水路が開放され、給水ノズル１７ａから、水素水容器本体１１内の水素水が給水される（給水レバーを操作することによる給水ノズル方式）。なお、本実施例では、給水ノズル１７ａからの給水以外に、水素水容器用把手１２により水素水容器本体１１をベース１３から持ち上げ、水素水容器本体１１を傾けることにより、水素水容器本体１１の上端に形成された注ぎ口から水素水を給水することも可能である（水素水容器用把手を用いてのジョッキ方式）。

蓋２は、蓋本体２２と、蓋本体２２の上面に設けられた蓋用把手２１と、蓋本体２２の下面に複数のスペーサ２３を介して設けられた管状の挿入部２４とから構成されている。蓋２の挿入部２４は、水素水容器本体１１の上端側にスライドして挿入されるように構成されている。スペーサ２３は、蓋本体２２が水素水容器本体１１の上端に密着しないようにして、水素水容器１内の水素水から放出された水素ガスを外部に放出できるようにしている。詳細は後述するが、本実施例のファインバブル水素水生成器は、多孔質板１４を用いることにより水素ガスをファインバブル化（マイクロバブル化やナノバブル化）して水中に溶存させている。すなわち、特許文献１や特許文献２に記載の水素水生成装置と異なり、本実施例のファインバブル水素水生成器は、水素水容器１を密閉する必要がない常圧型の水素水生成器である。

水素ガス昇圧室３０を構成する密閉容器を構成するベース３は、図１及び図４に示すように、多孔質板取付部１３（水素水容器１）の挿入部１８が挿入されるベース開口部３９を有するベース本体３１と、密閉用蓋取付具５が装着される密閉用蓋取付具装着部３６と、薬剤収容部４が装着される薬剤収容部装着部３７と、水素ガス流路構成部３５を有している。ベース開口部３９にはＯリング３３が装着されるリング溝３３ｇが形成されている。また、ベース本体３１の内周上部には、上述したように、位置決め用突起１９が挿入される位置決め用凹部３８が形成されている。

密閉用蓋取付具装着部３６と薬剤収容部装着部３７は、リング溝３３ｇの位置よりも下方に設けられ、ベース本体３１の内側に突出するように設けられている。密閉用蓋取付具装着部３６には、密閉用蓋取付具５のカム部５４が薬剤収容部装着部３７側に突出することができるように開口部３６ａが形成されている。密閉用蓋取付具装着部３６は水素ガス昇圧室３０には連通することがない。

薬剤収容部装着部３７は、密閉用蓋取付具装着部３６と水素ガス流路構成部３５との間に位置し、本実施例では、密閉用蓋取付具装着部３６と水素ガス流路構成部３５を構成する部材の一部（密閉用蓋取付具装着部３６の底面と水素ガス流路構成部３５の上面）が薬剤収容部装着部３７の上面と底面も構成している。この薬剤収容部装着部３７も水素ガス昇圧室３０には連通することがない。

水素ガス流路構成部材３５には水素ガス流路３５ａ，３５ｂ，３５ｃが形成されている。本実施例では、水素ガス流路３５ｃは、水素ガス流路構成部材３５の上面に形成された凹部と後述の薬剤収容部４の薬剤収容部用箱（薬室箱）４１の底面との間に形成され、薬剤収容部４の水素ガス導入孔４６に連通するようになっている。水素ガス流路３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、薬剤収容部４の水素ガス発生室４０と水素ガス昇圧室３０とを気密に連通し、水素ガス発生室４０で発生した水素ガスを水素ガス昇圧室３０に導入する。

本実施例では、水素水容器１とベース３とを分離可能に構成しているので、多孔質板１４内の微細孔以外の水素ガス昇圧室３０の気密性を確保するために、多孔質板取付部１３（水素水容器１）の挿入部１８とベース本体３１（ベース３）のベース開口部３９との間にＯリング３３を設置している。本実施例では気密性を確実にするためにダブルＯリングによるシール構成としている。水素ガス昇圧室３０は、基本的な構成として、ベース本体３１と多孔質板１４とで構成され、多孔質板１４の微細孔以外の箇所から水素ガスの漏洩を防止するために、Ｏリング３３やパッキン１５などが用いられている。

本実施例では、薬剤収容部４を水素ガス昇圧室３０とは別に設けているが、水素ガス昇圧室３０内に薬剤収容部４を設けるようにしても良い。但し、詳細は後述するが、ベース本体３１に対して薬剤収容部４を取り外し可能に装着することにより、水素発生剤の取り扱い性が向上する。

ベース３の薬剤収容部装着部３７にスライド式で取り外し可能に装着され薬剤収容部（薬室）４は、図１及び図５に示すように、基本構成として、水素ガス発生室４０を構成する薬剤収容部用箱（薬室箱）４１及び薬剤収容部用蓋（薬室箱蓋）４２と、薬剤収容部用箱４１をベース３の薬剤収容部装着部３７から出し入れする際に用いる薬剤収容部用把手４３を有する。

薬剤収容部用箱４１の側壁部には水素ガス発生室４０と水素ガス流路３５ｃとを連通させるための水素ガス導入孔４６が形成されている。水素ガス導入孔４６は、薬剤収容部用箱４１の上部側で水素ガス発生室４０から斜め下方に延在し薬剤収容部用箱４１の側壁を貫通しないように形成された水素ガス導入孔４６ａと、この水素ガス導入孔４６ａから下方に延在し薬剤収容部用箱４１の底面を貫通するように形成された水素ガス導入孔４６ｂとから構成されている。薬剤収容部用箱４１の水素ガス発生室４０内には薬剤（水素発生剤）４４が収容される。

水素ガス発生室４０を気密に保つために、薬剤収容部用箱４１及び薬剤収容部用蓋４２との間にＯリング４５を装着している。Ｏリング４５は、薬剤収容部用箱４１の上端面に形成したリング溝４５Ｇに装着される。また、薬剤収容部４をベース３に対して取り外し可能に構成しているので、薬剤収容部４側の水素ガス発生室４０とベース３側の水素ガス昇圧室３０とを気密に連通させるために、水素ガス流路３５ｃを構成する水素ガス流路構成部材３５と薬剤収容部用箱４１との間にもＯリング４５を装着している。Ｏリング４５は水素ガス流路３５ｃと水素ガス導入路４６との交点の外側に位置するように設けられ、水素ガス流路３５ｃの気密性を確保している。薬剤収容部用蓋４２は後述の密閉用蓋取付具５によって薬剤収容部用箱４１側に押し付けられる。これによって、上下のＯリング４５に押圧力が加わり、シール機能が働くようになっている。なお、水素ガス導入孔４６は、Ｏリング４５の位置を工夫することにより、側壁以外の箇所に設けることも可能であるが、取扱いの利便性などを考慮すると側壁部に設けることが望ましい。

薬剤収容部用蓋４２を薬剤収容部用箱４１側に押し付け水素ガス発生室４０を密閉空間にする働きを有する密閉用蓋取付具５は、図１及び図６に示すように、密閉用カムハンドル５１と、密閉用カム５２と、密閉用カムハンドル５１と密閉用カム５２を固定するカムハンドル固定ボルト５３から構成されている。カムハンドル固定ボルト５３は座金５５を介して密閉用カム５２に形成されたボルト穴に螺合される。密閉用カム５２にはカム部５４が形成されており、カム部５４は密閉用カムハンドル５１を回転させることにより密閉用蓋取付具装着部３６の開口部３６ａを介して薬剤収容部装着部３７側に突出し、薬剤収容部用蓋４２を押圧するようになっている。図２に実線で示している密閉用カムハンドル５１の状態（ハンドル縦方向）はカム部５４が薬剤収容部用蓋４２を押圧して薬剤収容部を固定している状態を示し、二点鎖線で示している密閉用カムハンドル５１の状態（ハンドル横方向）は固定を解除した状態を示している。固定を解除した後、薬剤収容部用把手４３を持って手前側に引くことにより、薬剤収容部４がベース３から容易に取り外しできる。また、逆に、薬剤収容部４に薬剤４４を収容し、所定量の水を加えた後に、薬剤収容部用蓋４２を被せた薬剤収容部４をベース３の薬剤収容部装着部３７に押し込み、密閉用カムハンドル５１を９０度回転させるという簡単な操作で、薬剤収容部用箱４１を薬剤収容部用蓋４２により密閉、すなわち、水素ガス発生室４０を密閉することが可能である。密閉用蓋取付具５は本実施例のようなカムハンドル式に限定されるものではなく、クランプ式のような他の構成でも良いが、操作の簡易性を考慮すると、カムハンドル式が好適である。

次に、本実施例における水素のファインバブルを水中に生成させる原理について説明する。
（１）薬剤収容部４の薬剤収容部用箱（薬室箱）４１内に薬剤（水素発生剤）４４を設置し、所定量の反応水を投入する。そして、上述したように、薬剤収容部４をベース３の薬剤収容部装着部３７に装着し、密閉用蓋取付具５により固定する。
水素発生剤４４は、水と反応して水素ガスを発生させる薬剤である。例えば、微粉末状の酸化カルシウムとアルミニウムの混合物が用いられる。酸化カルシウムが反応水と反応し、水酸化カルシウムに変化するとともに発熱し、微粉末状のアルミニウムと反応水が反応し、水素を発生させる。
（２）水素ガス発生室４０内で発生した水素ガスは、薬剤収容部用箱（薬室箱）４１上部の水素ガス導入孔４６ａに導かれ、そして、水素ガス導入孔４６ｂを介して下部へ導かれ、さらに、水素ガス流路３５ｃ，３５ｂ，３５ａを介して水素ガス昇圧室３０に導かれる。これにより水素ガス昇圧室３０に水素ガスが溜まる。
（３）薬剤収容部用箱４１内の水素発生剤の反応が進むことにより水素ガス昇圧室３０内の昇圧が進行する。
（４）水素水容器１内の水による水頭圧より水素ガス昇圧室３０内の圧力が高くなった段階で、水素ガスが多孔質板（焼結金属板）１４内の狭路（微細孔）を通り水素水容器１内の水素ガスが放出される。これにより水素ガスの微細気泡が水中に発生する。
（５）水素ガスは多孔質板（焼結金属板）１４内の狭路（微細孔）を通過する際に加速され高速で水素水容器１内の水と接触することになる。これにより多孔質板（焼結金属板）１４と水素水容器１内の水との界面においてキャビテーションが発生し、マイクロバブル、ナノバブルが生成する。
水素のマイクロバブルは水中を上昇することにより気液接触面から水素が水中に溶け出し、水中の溶存水素となり水中の溶存水素量を高める。
水素のナノバブルは水中に浮遊し水中の溶存水素量を更に高める効果を持つ。

水素のファインバブルを水中に効果的に生成させるには、多孔質板（焼結金属板）１４と水素ガス昇圧室３０が重要な働きをする。
多孔質板１４としてはステンレスの焼結金属板を用いるのが好ましく、また、焼結金属板の公称ろ過精度は０．１〜１２０μｍが好適であり、より好ましくは１〜２０μｍが好適である。このような焼結金属板としては、例えば、ＳＭＣ株式会社製の公称ろ過精度１，２，５，１０，２０μｍの焼結金属エレメントが用いられる。また、焼結金属板１４と水素水容器１内の水との界面においてキャビテーションを効果的に発生させるためには、焼結金属板１４内を水素ガスが通過する際に効果的に加速されるようにするのが良い。このためには、焼結金属板１４の厚みをある程度の大きさとした方が良い。本発明者等の検討によれば、焼結金属板１４の厚みを５ｍｍ以上とするのが良い。なお、このように構成した焼結金属板１４を用いることにより、水素水容器１内の水の水頭圧を焼結金属板１４で保持することができ、水素ガス昇圧室３０内に水素ガスを導入する前でも、焼結金属板１４の微細孔を介して水素ガス昇圧室３０内に水素水容器１内の水が滴下することを防止することができる。

また、水素水容器内の水素水の水素濃度は、開口部１３ａの開口面積を大きくすることにより容易に高めることができる。すなわち、開口面積が大きいということは、多孔質板１４内の微細孔により構成される水素ガス供給孔がより多くなることを意味し、開口部１３ａの開口面積の増大に従い、水素水の水素濃度が高められる。

なお、多孔質体１４としては、ステンレスの焼結金属板以外に、銅の焼結金属板やセラミックスの焼結板などを用いることもできるが、水素水を飲用に供することを考慮した場合、ステンレス製の焼結金属板が望ましい。

また、水素ガス昇圧室３０内から多孔質板１４を介して水素水容器１内に水素ガスを供給する上で、多孔質板１４と多孔質板取付用サポート１４ｓとの接続が重要となる。パッキン１５やＯリング３３などで気密性を高めても、多孔質板１４と多孔質板取付用サポート１４ｓとの接続が不十分な場合には、接続が不十分な箇所を介して水素ガスが水素ガス昇圧室３０内から水素水容器本体１内の水に放出される。このような接続が不十分な箇所を通過した水素はバブル径がｍｍサイズと大きく、また、キャビテーションによるファインバブル化の効果も期待できない。また、接続が不十分な箇所に水素ガスの流れが集中するため、多孔質板１４内を通過する水素ガスの量が低下し、効果的に水素のファインバブルを水中に発生させることが難しくなる。

一方、本実施例では、多孔質板１４としてステンレスの焼結金属板を用いるのが望ましいが、ステンレスの焼結金属板１４と多孔質板取付用サポート１４ｓ（ステンレス製）を溶接で接合した場合には、焼結金属板にクラックの発生が懸念され、また、水素水を引用に供する場合には接着剤を用いて接続することも避けなければならない。

そこで本実施例では、ステンレスの焼結金属板１４と多孔質板取付用サポート１４ｓ（ステンレス製）をニッケルロー付けにより接続している。１度のニッケルロー付けだと、ニッケルローが焼結金属板１４に浸透してしまい、焼結金属板１４と多孔質板取付用サポート１４ｓとの間に十分なニッケルローが供給されず接続が十分に行われないことも懸念される。そこで、ニッケルロー付けを２度行うことにより、焼結金属板１４と多孔質板取付用サポート１４ｓとの間に空隙を生じさせずに接続することができるようにしている。この方法によれば、焼結金属板にクラックを生じさせることがなく、飲用に供する水素水の生成にも支障がない。

また、本実施例において、薬剤収容部用箱４１内の水素発生剤は反応水と反応することで水素を発生するが、安定して反応が継続するとは限らない。このため、水素ガス昇圧室３０の容積を大きくし、充分量の水素ガスを溜めるように構成することにより、水素ガス昇圧室３０内から多孔質板１４を介して水素水容器１に水素を安定的に放出することができ、そして安定的に水素を微細気泡化できる。水素ガス昇圧室３０の容積は、少なくとも水素ガス発生室４０内の容積よりも大きく形成されている。

上述した本実施例によれば、逆止弁を用いることなく、また、水素ガスボンベを用いることなく、水素ガスを含有した水素水を生成することが可能となる。また、水素水を生成するのに電源が不要であり、取扱い性に優れている。

また、本実施例によれば、発生するマイクロバブル・ナノバブルが均一かつ大量に発生できる。また、本発明者らの実験によれば、溶存水素濃度が生成後１時間経過しても1.2ppm以上と高濃度であることを確認できている。これらの本実施例の効果を図１３及び図１４に示す。
図１３は本実施例のファインバブル水素水生成器で得られた水素水中における水素ナノバブルの粒度分布を示す。英国ナノサイト社製のナノ粒子解析装置（商品名：NanoSight（ナノサイト））を用いて２０回計測した平均値をグラフ化している。図１４は本実施例のファインバブル水素水生成器で得られた水素水の水素濃度の時間変化を示す。デンマークユニセンス社製のマイクロセンサーモノメータを用いて計測した。なお、ファインバブル水素水生成器における多孔質体として、公称ろ過精度が2μm、厚み5mm、直径φ60mmの焼結金属体を用いている。
図１３に示すように、ナノバブルのトップピーク粒径は142nmであり、バブル径が約40〜500nmの範囲に存在するナノバブル総数は約３７百万個／mlであった。このように本実施例のファインバブル水素水生成器によれば、多数の水素ナノバブルが水中に形成されていた。
また、図１４に示すように、時間の経過と共に水素濃度は低下するが、１時間経過しても1.2ppm以上と高濃度を維持していた。

また、本実施例では、水素ガス昇圧室３０と水素ガス発生室４０を別に構成し、水素ガス流路で連通させる構成としているので、水素ガス昇圧室３０内に仮に水が侵入したとしても水素ガス発生室４０内の水素発生剤に不用意に水を掛けることがない。また、水素ガス発生剤と反応した水が水素ガスに同伴して水素水容器内に導入されることもない。

また、本実施例では、水素ガス発生室４０を構成する薬剤収容部用箱４１を、水素ガス昇圧室３０を構成するベース３とは別個に形成し、ベース３に形成した薬剤収容部装着部３７に取り付け取り外しするようにしているので、薬剤収容部４への水素発生剤４４の設置が容易となる。

また、水素ガス発生室４０を、薬剤収容部用箱４１とそれを覆う薬剤収容部用蓋４２とにより構成し、ベース３に形成した薬剤収容部装着部３７に取り付け取り外しすることにより、薬剤収容部用箱４１を薬剤収容部用蓋４２により密閉、すなわち、水素ガス発生室４０の密閉を実現しているので、薬剤収容部４への水素発生剤４４の設置が極めて容易となる。

また、本実施例では、薬剤収容部４の薬剤収容部装着部３７の固定と固定解除をカム方式とし、固定と固定解除の操作が薬剤収容部密閉用カムハンドル５１の回転により容易に行えるようになっている。

また、本実施例によれば、水素ガス発生室４０内及び水素ガス昇圧室３０内は、気密に保たれ、外気と遮断されているので、水素ガス濃度が高くても問題がなく、水素ガス濃度を７５％以上に保つことができる。これにより効果的に水素ガスを水素水容器１内の水に水素ガスのファインバブルを生成することができる。

また、本実施例によれば、常圧型の水素水生成器であり、蓋２における開口面積を大きく取ることにより水素水容器１から放出される空気中水素濃度を４％以下に保つことができ、安全性向上に資することができる。

なお、上述の実施例では、水素の微細気泡（ファインバブル）を水中に含有させる場合について説明したが、水以外に、ジュース、お茶などの飲用液体に水素の微細気泡を含有させる場合に本発明を適用できる。この場合、多孔質板を用いた微細気泡の生成なので、逆止弁や逆止弁につながる流路などの洗浄が難しい部材がなく、水素液生成装置の使用後の洗浄が容易である。

また、上述の実施例では、水素を生成するのに、水と反応して水素ガスを発生させる薬剤（例えば、微粉末状の酸化カルシウムとアルミニウムの混合物など）を用いたが、水素吸蔵金属を用いることも可能である。

図７〜１２を用いて本発明の水素液生成装置を浴槽用微細気泡発生器に適用した実施例を説明する。
本実施例の浴槽用微細気泡発生器は、浴槽内のお湯に水素のファインバブルを生成させて、水素水を生成するものである。本実施例の浴槽用微細気泡発生器は、基本的な原理は上述のファインバブル水素水生成器と同様である。従って、上述の実施例と同じ部分についての説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。

本実施例の浴槽用微細気泡発生器は、上述のファインバブル水素水生成器と異なり、水素水容器を備えていない。浴槽用微細気泡発生器は浴槽中に浸漬されるものであり、浴槽自体が水素水容器に対応するものであると見ることもできる。また、水素水容器を備えていないことに基づき、多孔質板取付部を微細気泡発生器蓋として構成している。また、水素ガス昇圧室と水素ガス発生室とを連通する水素ガス導入孔の構成や、微細気泡発生器用ベースと微細気泡発生器蓋の固定構造や、密閉構造を形成するために用いるＯリングやパッキンの配置構造が上述の実施例と異なる。以下、図面を用いてこれらを中心に本実施例の浴槽用微細気泡発生器を詳細に説明する。

図７及び図１０に示すように、本実施例の浴槽用微細気泡発生器は、微細気泡発生器用ベース７１に微細気泡発生器蓋６３が取り付けられる。微細気泡発生器蓋６３には、開口部６３ａを塞ぐように、多孔質板（焼結金属板）６４が多孔質板取付用サポート６４ｓを介して複数の固定ボルト６６により固定されている。複数の固定ボルト６６は図８に示すように微細気泡発生器蓋６３に形成された複数の固定ボルト装着用ねじ穴６６ａに螺合される。微細気泡発生器蓋６３と多孔質板取付用サポート６４ｓとの間にパッキン６５が設けられ、水素ガス昇圧室７０の気密を保つようにしている。

微細気泡発生器用ベース７１と微細気泡発生器蓋６３とは、上述の実施例１と異なり、固定構造となっており、本実施例では、微細気泡発生器用ベースと微細気泡発生器蓋の締結部６９により固定されている。締結部６９は、微細気泡発生器蓋６３に形成された微細気泡発生器蓋装着用雄ねじ６９ｍと微細気泡発生器用ベース７１に形成された微細気泡発生器蓋装着用雌ねじ６９ｆから構成されている。微細気泡発生器蓋６３には複数の微細気泡発生器蓋回転用治具挿入孔６８が形成されている。微細気泡発生器蓋回転用治具挿入孔６８に回転用治具（図示省略）を装着して操作することにより微細気泡発生器蓋６３は回転され微細気泡発生器用ベース７１に締結される。締結後、回転用治具は取り外される。締結後、必要に応じて微細気泡発生器蓋回転用治具挿入孔６８は凹凸が出ないように棒状の部材が埋め込まれる。また、微細気泡発生器用ベース７１と微細気泡発生器蓋６３とは、固定構造であるため、上述の実施例１のダブルＯリングと異なり、微細気泡発生器用ベース７１と微細気泡発生器蓋６３との間にはパッキン７３が設けられ、水素ガス昇圧室７０の気密を保つようにしている。

微細気泡発生器用ベース７１には、密閉用蓋取付具装着部７６、薬剤収容部装着部７７、水素ガス導入管貫通孔７８が形成されている。水素ガス導入管貫通孔７８は、上述の実施例１と異なり、密閉用蓋取付具装着部７６の奥に位置するように設けられている。

図７，図９及び図１１に示すように、微細気泡発生器用ベース７１の薬剤収容部装着部７７には薬剤収容部用箱（薬室箱）８１と薬剤収容部用蓋（薬室箱蓋）８２がスライド式で取り外し可能に装着される。薬剤収容部用箱８１と薬剤収容部用蓋８２との間にはパッキン８６が設けられ、薬剤収容部装着部７７への装着時、水素ガス発生室８０の気密を保つようになっている。薬剤収容部用箱８１には、薬剤収容部用把手８３が取り付けられ、また、水素ガス昇圧室７０と水素ガス発生室８０とを連通する水素ガス導入孔として水素ガス導入管８７が取り付けられている。水素ガス導入管８７は薬剤収容部用箱８１との間に隙間が形成されないように溶接等により固着され、水素ガス発生室８０の気密を保つようになっている。薬剤収容部用箱８１の薬剤収容部装着部７７への装着時、水素ガス導入管８７は、微細気泡発生器用ベース７１の水素ガス導入管貫通孔７８に挿入される。また、水素ガス昇圧室７０の気密を保つために、水素ガス導入管８７と水素ガス導入管貫通孔７８との間にはＯリング８５（ダブルＯリング）が設けられている。薬剤収容部用箱８１には薬剤（水素発生剤）８４が収容される。

図７，図９及び図１２に示すように、微細気泡発生器用ベース７１の密閉用蓋取付具装着部７６には、薬剤収容部密閉用カムハンドル９１と薬剤収容部密閉用カム９２で構成された密閉用蓋取付具が装着される。薬剤収容部密閉用カム９２はカム部９４を有し、薬剤収容部密閉用カムハンドル９１はカムハンドル固定ボルト９３により座金９５を介して薬剤収容部密閉用カム９２に固定される。

上述のように構成された本実施例の浴槽用微細気泡発生器における水素のファインバブルを水中に生成させる原理については上述の実施例１と基本的に同様である。なお、上述の実施例１では、水素水容器１内の水による水頭圧より水素ガス昇圧室３０内の圧力が高くなった段階で、水素ガスが多孔質板（焼結金属板）１４内の狭路（微細孔）を通り水素水容器１内に水素ガスが放出され、これにより水素ガスの微細気泡が水中に発生する。本実施例では、浴槽用微細気泡発生器は浴槽内の水（湯）に浸漬されるものであり、浴槽内における深さ方向の浴槽用微細気泡発生器の位置に基づく、浴槽の水による水頭圧より水素ガス昇圧室７０内の圧力が高くなった段階で水素ガスが多孔質板（焼結金属板）６４の狭路を通り浴槽内の水中に微細気泡として発生する。また、本実施例の浴槽用微細気泡発生器では、浴槽内に設置された際に、所定の深さの下（標準的な水位の下）では、浴槽内の水の水頭圧を受けても、実施例１と同様に、水素ガス昇圧室内に浴槽内の水が滴下することを防止する。

本実施例においても基本的に上述の実施例１と同様の作用効果を奏することができる。なお、本実施例では、浴槽湯面から放出される空気中水素濃度は放出面積が大きいため空気中水素濃度を４％以下に保つことができ、安全性向上に資することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加，削除，置換をすることが可能である。

例えば、可能性は小さいが水素ガス発生室から気化したアルミニウムが水素ガス昇圧室に放出される場合、気化したアルミニウムが多孔質板（焼結金属板）に付着しないようにフィルターを水素ガス流路（水素ガス導入管の出口部）に設けるようにしても良い。また、本発明は焼結金属板を二重構成とすることも排除するものではない。例えば、液体と接する側にステンレスの焼結金属板を配して、水素ガス発生室内側にステンレスまたは銅合金の焼結金属板を配することも本発明の範囲内である。

１・・・水素水容器、２・・・蓋、３・・・ベース、４・・・薬剤収容部（薬室）、５・・・密閉用蓋取付具、１０・・・水素水生成室（水素水収容部）、１１・・・水素水容器本体、１２・・・水素水容器用把手、１３・・・多孔質板（焼結金属板）取付部、１３ａ・・・開口部、１４・・・多孔質板（焼結金属板）、１４ｓ・・・多孔質板取付用サポート（フレーム）、１５・・・パッキン、１６・・・固定ボルト、１７ａ・・・給水ノズル、１７ｂ・・・給水レバー、１７ｃ・・・プラグ、１７ｄ・・・圧縮ばね、１７ｅ・・・弁体、１７ｆ・・・弁体収容部、１８・・・挿入部、１９・・・位置決め用突起、２１・・・蓋用把手、２２・・・蓋本体、２３・・・スペーサ、２４・・・挿入部、３０・・・水素ガス昇圧室、３１・・・ベース本体、３３・・・Ｏリング、３５・・・水素ガス流路構成部、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ・・・水素ガス流路、３６・・・密閉用蓋取付具装着部、３７・・・薬剤収容部装着部、３８・・・位置決め用凹部、３９・・・ベース開口部、４０・・・水素ガス発生室、４１・・・薬剤収容部用箱（薬室箱）、４２・・・薬剤収容部用蓋（薬室箱蓋）、４３・・・薬剤収容部用把手、４４・・・薬剤（水素発生剤）、４５・・・Ｏリング、４６・・・水素ガス導入孔、５１・・・薬剤収容部密閉用カムハンドル、５２・・・薬剤収容部密閉用カム、５３・・・カムハンドル固定ボルト、５４・・・カム部、５５・・・座金、６３・・・微細気泡発生器蓋、６３ａ・・・開口部、６４・・・多孔質板（焼結金属板）、６４ｓ・・・多孔質板取付用サポート、６５・・・パッキン、６６・・・固定ボルト、６６ａ・・・固定ボルト装着用ねじ穴、６８・・・微細気泡発生器蓋回転用治具挿入孔、６９・・・微細気泡発生器用ベースと微細気泡発生器蓋の締結部、６９ｍ・・・微細気泡発生器蓋装着用雄ねじ、６９ｆ・・・微細気泡発生器蓋装着用雌ねじ、７０・・・水素ガス昇圧室、７１・・・微細気泡発生器用ベース、７３・・・パッキン、７６・・・密閉用蓋取付具装着部、７７・・・薬剤収容部装着部、７８・・・水素ガス導入管貫通孔、８０・・・水素ガス発生室、８１・・・薬剤収容部用箱（薬室箱）、８２・・・薬剤収容部用蓋（薬室箱蓋）、８３・・・薬剤収容部用把手、８４・・・薬剤（水素発生剤）、８５・・・Ｏリング、８６・・・パッキン、８７・・・水素ガス導入管、９１・・・薬剤収容部密閉用カムハンドル、９２・・・薬剤収容部密閉用カム、９３・・・カムハンドル固定ボルト、９４・・・カム部、９５・・・座金。

Claims (12)

1. 容器を構成する壁面の下方の一部が多孔質板で構成された液体容器と、
   前記多孔質板の液体と接する側とは反対側を覆うように前記液体容器に取り付けられ、前記多孔質板以外は気密構造に形成され水素ガス昇圧室を形成する密閉容器と、
   前記密閉容器内と気密に連通し、水素ガス発生剤を収容して気密保持可能に構成された水素発生剤収容部、若しくは、前記密閉容器内に設置された水素発生剤収容部を有することを特徴とする水素液生成装置。
2. 請求項１に記載の水素液生成装置において、
   前記多孔質板は前記液体容器の底面に設けられ、
   前記密閉容器は前記液体容器の下部に設けられて前記液体容器を支持することを特徴とする水素液生成装置。
3. 請求項２に記載の水素液生成装置において、
   前記多孔質板は、前記液体容器が規定量の液体を収容した際の液体の水頭圧を受けても前記液体を前記液体容器内に保持できるように構成されていることを特徴とする水素液生成装置。
4. 液体中に設置される水素液生成装置であって、
   壁面の一部が多孔質板で形成され、前記多孔質板以外は気密構造に形成され水素ガス昇圧室を形成する密閉容器と、
   前記密閉容器内と気密に連通し、水素ガス発生剤を収容して気密保持可能に構成された水素発生剤収容部、若しくは、前記密閉容器内に設置された水素発生剤収容部とを有することを特徴とする水素液生成装置。
5. 請求項４に記載の水素液生成装置において、
   前記多孔質板は、前記液体中に水素液生成装置が設置された際に、所定の深さの下では、液体の水頭圧を受けても前記液体が前記密閉容器内に滴下しないように構成されていることを特徴とする水素液生成装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の水素液生成装置において、
   前記薬剤収容部の水素ガス発生室の容積よりも前記密閉容器の水素ガス昇圧室の容積が大きいことを特徴とする水素液生成装置。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の水素液生成装置において、
   前記薬剤収容部は前記密閉容器に取り付け取り外し可能に構成されており、
   前記薬剤収容部を前記密閉容器に取り付けた際に、前記薬剤収容部の水素ガス発生室と前記密閉容器の水素ガス昇圧室とを気密に連通するように構成したことを特徴とする水素液生成装置。
8. 請求項７に記載の水素液生成装置において、
   前記薬剤収容部は、薬剤収容部用箱と薬剤収容部用蓋を有し、
   前記薬剤収容部を前記密閉容器に取り付けた際に、
   前記薬剤収容部用蓋を前記薬剤収容部用箱に押し付け力を発生させる密閉用蓋取付具を有することを特徴とする水素液生成装置。
9. 請求項８に記載の水素液生成装置において、
   前記密閉用蓋取付具は、カム機構とカム機構を回転させるハンドルから構成されていることを特徴とする水素液生成装置。
10. 請求項１〜９の何れかに記載の水素液生成装置において、
    前記多孔質板は焼結金属体で構成されていることを特徴とする水素液生成装置。
11. 請求項１０に記載の水素液生成装置において、
    前記焼結金属体はステンレス鋼で構成され、前記焼結金属体の周囲にニッケルロー付により固着されたステンレス鋼のサポートが設けられていることを特徴とする水素液生成装置。
12. 請求項１〜１１の何れかに記載の水素液生成装置において、
    前記多孔質板は、ろ過精度が０．１μｍ〜１２０μｍで構成されていることを特徴とする水素液生成装置。

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