JP2018030119A - 水素水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡単な構造で、飲料水の電気分解によって発生する特有の臭気（次亜塩素酸）に十分に対応できる水素水生成装置を提供する。【解決手段】本発明は、底面部に電極部２５を有して構成された飲料水収容容器１と、飲料水収容容器内に設けられ、電気分解の際に生成される次亜塩素酸を除去する次亜塩素酸除去器５５とを備える水素水生成装置であって、次亜塩素酸除去器５５は、電極部２５の上方に配置され、電気分解により電極部２５から発生する泡が流入する通孔６４を有して構成された除去材容器６３と、除去材容器６３内に収容された次亜塩素酸除去材６５とを有するものとした。【選択図】図１

Description

本発明は、飲料水を水素水にする水素水生成装置に関する。

体内の活性酸素を中和する飲料水として、水素を溶存させた水素水が注目されている。
近時では、こうした水素水が手軽に得られるよう、専用の容器を用いて飲料水を水素水に生成する水素水生成装置が提案されている。

水素水生成装置の専用容器の多くは、飲料水を収容する容器の底面部中央に、飲料水を電気分解する電極部を設けた構造が用いられ、電気分解によって発生した水素が水中に溶け込むことで、水素水を得られる（特許文献１を参照）。

ところで、例えば水道水（飲料水）から水素水を得る場合、水中に含まれる塩化物イオンが酸素と反応し、特有の臭気をもつ次亜塩素酸イオンが発生されることがある。

そこで、この対策として専用容器の底面部に、次亜塩素酸を取り除く次亜塩素酸除去器を設けて、特有の臭気を解消する技術が提案されている（特許文献２を参照）。同次亜塩素酸除去器の多くは、多数の通孔を有する環状の除去材容器内に、次亜塩素酸除去材として次亜塩素酸除去ボール（除去材を球状にしたもの）を多数個、収めて構成した次亜塩素酸除去器が用いられている。具体的には次亜塩素酸除去ボール入りの除去材容器を、容器底面部に同底面部中央に有る電極部を取り囲むように組み付けることが行われている。

特開２００５−１１１３５８号公報 特開２０１５−１８６７９８号公報

ところが、次亜塩素酸除去器には、除去材容器を、飲料水を電気分解する電極部を避ける円環形にして、円環形の上端壁だけに通孔を設けた容器構造を採用し、この除去材容器内に次亜塩素酸除去ボールを収容するという、電極部上方を開放させた円環構造が用いられている。このため、水素水生成の際に電極部から発生する泡は、直接、除去材容器内の次亜塩素酸除去ボールへは行き届かない。そのため、次亜塩素酸除去器は、次亜塩素酸の臭気の解消には十分ではなかった。

そこで、本発明の目的は、簡単な構造で、飲料水の電気分解によって発生する特有の臭気（次亜塩素酸）に十分に対応できる水素水生成装置を提供することにある。

本発明の態様は、飲料水が収容可能で、底面部に、収容される飲料水を電気分解する電極部を有して構成された飲料水収容容器と、飲料水収容容器内に設けられ、電気分解の際に生成される次亜塩素酸を除去する次亜塩素酸除去器とを備えて構成される水素水生成装置であって、次亜塩素酸除去器は、電極部の上方に配置され、電気分解により発生する電極部からの泡が流入する通孔を有して構成される除去材容器と、除去材容器内に収容された、次亜塩素酸を除去する次亜塩素酸除去材とを有して構成されるものとした。

好ましくは除去材容器は、下端部に最小径部を有し、上端部に最大径部を有し、最小径部と最大径部との間が最小径部から最大径部に向かうしたがい漸次、拡径され、周りに多数の通孔を有し、最大径部が電極部の上方を遮る縦形の姿勢に配置されたラッパ形の除去材容器から構成されることが望ましい。
好ましくは電極部は、飲料水収容容器の底面部中央に配置され、ラッパ形の除去材容器は、飲料水収容容器の底面部中央において縦形の姿勢に配置されることが望ましい。

本発明の水素水生成装置によれば、電気分解の際、電極部から発生した泡は、そのまま、通孔を通じて、除去材容器内の次亜塩素酸除去材へ至る。これにより、電極部から発生した酸素ガスは、次亜塩素酸除去材と十分に接触するので、水素水の生成の際、特有の臭気をもつ次亜塩素酸が発生することがあっても、次亜塩素酸除去材の還元効果により臭気を効果的に除去することができる。

それ故、簡単な構造により、水素水生成装置は、特有の臭気（次亜塩素酸）に対し十分に対応できる。

特にラッパ形の除去材容器であると、電極部から発生する泡は、直接、次亜塩素酸除去材と接触しやすくなるうえ、飲料水収容容器内の飲料水には、次亜塩素酸除去材へ向かう流れが誘起されるので、臭気を効率よく除去することができる。
ラッパ形の除去材容器の場合、飲料水収容容器の底面部中央に縦形の姿勢に配置することにより、効果的に次亜塩素酸を除去することができる。

本発明の第１の実施形態に係る態様となる水素水生成装置の構成を示す斜視図。 同水素水生成装置の側断面図。 本発明の第２の実施形態に係る態様となる水素水生成装置の構成を示す斜視図。 同水素水生成装置の側断面図。

以下、本発明を図１および図２に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明を適用した水素水生成装置の構造を示し、図２は同水素水生成装置の側断面図を示している。

図１および図２を参照して水素水生成装置の各部を説明すると、図１および図２中の符号１は、ミネラルウォータや水道水などの飲料水Ｘ（図２のみに図示）が収容可能な飲料水収容容器（以下、飲料水容器という）を示している。この飲料水容器１は、上下方向に延びる細形の専用ボトルで構成される。例えばこの専用ボトル（飲料水容器１）は、胴部をなす筒部３と、注ぎ口をなす筒部３の上端部に設けた入出口部５と、底面部をなす短柱形の機器収容部７とを組み合わせて構成される。

このうち飲料水容器１（専用ボトル）の筒部３は、例えば図１および図２に示されるように透視可能な部材、例えば透明な合成樹脂部材から細長に形成され、筒部３の上端部の入出口部５から、水素水の源材料となる飲料水Ｘの注ぎ入れや、生成を終えた水素水の注ぎ出しが行えるようになっている。ちなみに、入出口部５の開口は蓋体５ａで開閉される。なお、筒部３の下端部には、おねじ部９ａを有する筒形のねじ込み部９が形成されている（図１（ｂ）、図２に図示）。

一方、機器収容部７は、短筒形の本体部６を有している。この本体部６は、例えば図２に示されるように上側が開口した有底の短筒形の外ケース１１と、同外ケース１１の開口部から嵌挿された上側が開口した有底の円筒形の内ケース１３とから構成される。そして、外ケース１１の側壁、底壁、内ケース１３の底壁で囲まれる下側の空間に機器室１７を形成している。また内ケース１３の側壁、底壁で囲まれる上側の凹形部分を、電極ユニット用の据付部１９（図１（ｃ）に図示）としている。ちなみに、外ケース１１と内ケース１３とは水密構造で組み合わさる。

また図１（ｂ）および図２に示されるように内ケース１３の側壁の内面には、筒部３のおねじ部７ａと噛合可能なめねじ部１３ａが形成されている。そして、おねじ部９がめねじ部１３ａにねじ込まれることによって、筒部３と機器収容部７との相互を連結している。これにより、専用のボトルである、筒部３が胴部をなし、機器収容部７が底部をなし、筒部３の上部に入出口部５を有する飲料水容器１を形成している。ちなみに、筒部３と機器収容部７との間も水密構造である。

機器収容部７には、飲料水を電気分解する電極ユニット２１が組み付けられている。この電極ユニット２１は、例えば図１（ｂ）〜（ｄ）に示されるように内ケース１３の側壁、底壁で囲まれた凹形の据付部１９に組み付けられた電極ケース２３と、同電極ケース２３に組み付けられた電極部２５とを有して構成されている。

具体的には電極ケース２３は、例えば内ケース１３の底壁の外周側の上面に固定される円板状のフランジ部２９と、同フランジ部２９の内周部から上側に起立する円筒形の電極収納筒３１とを有している。ちなみに電極収納筒３１は、フランジ部２９とは一体であり、上側に開口する開口部３１ａの開口縁には、電極支え用のフランジ部３１ｂが形成され、側壁には、多数の通水孔３４が形成されている。

この電極収納筒３１内に電極部２５が嵌挿されている。具体的には図１（ｃ），（ｄ）および図２に示されるように例えば電極部２５は、枠形の絶縁部材３７を挟んだ一方の側部に、一方向に延びたくし形の陰極３９を組み付け、他方の側部に、他方向に延びたくし形の陽極４１を組み付け、これらを筒形の電極ハウジング４２内に嵌挿した構造で構成される（電極ハウジング４２は図１（ｄ）しか図示せず）。ちなみに陰極３９と陽極４１とは、互いに直交する向きに配置してある。この格子形に各電極が組み込まれた電極部２５が、電極ケース２３の基部側（フランジ部２９側）から電極収納筒３１内に嵌挿してある。これにより電極部２５は、開口部３１ａのフランジ部３１ｂで支えられる。そして、格子形に組まれた陰極３９および陽極４１でなる電極面域を開口部３１ａに臨ませている。これにより、電極部２５は、飲料水容器１（専用ボトル）の底面部中央に配置される。また同構造によって、陰極３９、陽極４１が、開口部３１ａや通水孔３４から流れ込む飲料水Ｘにて浸漬される構造となっている。ちなみに、陰極３９および陽極４１でなる電極面域の一部、具体的には電極面域の中央の一部は切り欠いてある。

他方、機器収容部７の機器室１７には、電力供給部４５が収められている。この電力供給部４５は、機器室１７に収めたバッテリ、例えば充電可能な二次バッテリ４７と、同じく二次バッテリ４７を制御する制御部４９（電子回路から構成）とを有している。そして、二次バッテリ４７は、陰極３９、陽極４１に接続される。制御部４９は、例えば二次バッテリ４７や機器収容部７の外ケース１１の外面に設置されたオンオフスイッチ５１（図１（ａ），（ｂ）に図示）に接続されている。つまり、電力供給部４５の全体は、電極部２５と共に、飲料水容器１の底部をなす機器収容部７に一体に組み付けられている。

この電力供給部４５により、飲料水容器１を飲料水Ｘ（例えばミネラルウォータ、水道水など）で満たし、オンオフスイッチ５１をオン操作すると、二次バッテリ４７からの直流電圧が、例えば予め設定された所定時間（５分間、１０分間）、陰極３９、陽極４１へ印加され、電極部２５にて飲料水の電気分解が行われる。つまり、水素水の生成が行われるようになっている。ちなみに、二次バッテリ４７は、機器収容部７の外ケース１１の外面に設けた充電口部４８と接続されている。これにより、必要に応じ充電アダプタ５０のプラグ５０ａ（いずれも図１（ａ）に図示）を充電口部４８に接続して、家庭用コンセント（図示しない）から電力の供給を受けることにより、二次バッテリ４７の充電が行える構造ともなっている。

また飲料水容器１内、具体的には飲料水容器１内の底面部の中央には、飲料水Ｘの電気分解により生成される次亜塩素酸を除去するための次亜塩素酸除去器５５が配置されている。この次亜塩素酸除去器５５が、電極部２５の上方に配置されている。
この次亜塩素酸除去器５５を説明すると、例えば次亜塩素酸除去器５５は、図１（ａ），（ｂ）および図２に示されるように下部を小径、上部を大径としたラッパ形の除去材容器６３と、同除去材容器６３内に収容された次亜塩素酸除去材、例えば亜硫酸カルシウムを主成分とした小径な次亜塩素酸除去ボール６５とから構成されている。

具体的には除去材容器６３は、図１（ｂ）に示されるように下端部に最小径部５７を有し、上端部に最大径部５９を有し、最小径部と前記最大径部との間の中間部６１が最小径部５７から最大径部５９に向かうしたがい漸次、拡径されたラッパ形の形状をなしている。この除去材容器６３の各部は、例えば格子形のフレームで構成され、除去材容器６３の周りに多数の通孔６４が形成される構造となっている。

このラッパ形の除去材容器６３内の各部に渡り、多数の次亜塩素酸除去ボール６５が収容され、次亜塩素酸除去器５５全体を構成している。ちなみに、図示はしないが除去材容器６３は、次亜塩素酸除去ボール６５の出入りが行えるよう、一部が取り外せる構造となっている。

このラッパ形の除去材容器６３の最小径部５７には、同最小径部５７を延長させてなる細長の嵌挿部６７が形成されている。また図１（ｃ）、図２に示されるように同嵌挿部６７に対応して、飲料水容器１の底面部の中央となる、内ケース１３の底壁の上面中央には、上記嵌挿部６７と嵌挿可能な支持筒６９が突設されている。嵌挿部６７は、電極部２５の電極面部（陰極３９、陽極４１）の中央に形成された切欠き部２５ａを通して、支持筒６９に嵌挿されている。そして、嵌挿部６７および支持筒６９で構成される支持部７１にて、図２に示されるように除去材容器６３の最小径部５７を、飲料水収容容器１の底面部に支持させ、最大径部５９を上側に配置させている。つまり、ラッパ形の除去材容器６３全体を、大きい径（最大径部５９）が電極部２５の上方を遮る姿勢、すなわち縦形の姿勢（傘形）に支持させている。この除去材容器６３により、通孔６４から、電気分解により電極部２５から発生する泡が、直接、内部へ流入される構造にしている。

この除去材容器６３内に多数の次亜塩素酸除去ボール６５が収容され、次亜塩素酸除去ボール群を電極部２５の上方を遮る方向に渡り配置させている。これにより、水素水生成の際（電気分解時）、電極部２５から発生された泡は、そのまま、通孔６４を通じて除去材容器６３内の次亜塩素酸除去ボール６５へ至るようにしている。つまり、次亜塩素酸の除去反応である還元反応が効率よく行われるようにしている。

この次亜塩素酸除去器５５が付いた水素水生成装置の作用を説明すると。今、図２に示されるように飲料水容器１内に飲料水Ｘが収容され、飲料水容器１の入出口部５が蓋体５ａで閉じられているとする（密閉状態）。この状態からオンオフスイッチ５１をオン操作する。

すると、二次バッテリ４７の直流電圧は、陰極３９および陽極４１（いずれも電極部２５）に印加され、飲料水容器１に収容された飲料水Ｘは電気分解される。これにより、陰極側に水素ガスが発生し、陽極側に酸素ガスが発生する。水素ガスは泡となって上昇し、上昇しながら飲料水Ｘに溶け込む（溶解）。つまり、水素水が生成される（還元水素水）。ちなみに、陽極側に発生する酸素は、気化したり、水へと変化したりする。

この飲料水Ｘの電気分解の際、特有の臭気をもつ次亜塩素酸イオンが発生することがある。すなわち、例えば水道水から水素水を得る場合、水中に含まれる塩化物イオンが、電気分解によって発生する酸素と反応し、特有の臭気をもつ次亜塩素酸イオンが発生することがある。

このとき、次亜塩素酸除去器５５の除去材容器６３は、電気分解により電極部２５から発生する泡が、直接、通孔６４を通じて、次亜塩素酸除去ボール６５へ至るように構成されているから、たとえ飲料水Ｘ（水道水）に含まれる塩化物イオンが酸素と反応し、次亜塩素酸イオンが生成されても、酸素ガスの泡と共に、直接、除去材容器６３の通孔６４から、同除去材容器６３内の次亜塩素酸除去ボール６５に接触する。すると、次亜塩素酸イオンは、次亜塩素酸除去ボール６５の亜硫酸カルシウムにより還元反応を起こす。これにより、臭気のない塩化物イオンに還元される。故に、次亜塩素酸は解消、すなわち特有の臭気をもつ次亜塩素酸は、次亜塩素酸除去ボール６５にて除去される。特にラッパ形の除去材容器６３は、図２に示されるように電極部２５から発生した泡が次亜塩素酸除去ボール６５に触れやすくなるだけでなく、電極部２５から発生する泡が除去材容器６３を通過する際、飲料水容器１内の外側から中央の除去材容器６３へ向かう矢印ａに示されるような流れが誘起されやすくなるので、飲料水容器１内の臭気は効率よく取り除かれる。

以上のように電極部２５に上方に、電極部２５から発生する泡が流入しやすい除去材容器６３を設けるという簡単な構造の次亜塩素酸除去器５５により、水素水生成装置は、水素水生成の際に発生する特有の臭気（次亜塩素酸）に対し十分に対応できる。
特にラッパ形の除去材容器６３は、電極部２５から発生した泡が次亜塩素酸除去ボール６５に触れやすくなるだけでなく、飲料水容器１内の飲料水Ｘには、次亜塩素酸除去器５５へ向かう流れ（矢印ａ）が誘起されやすくなるので、次亜塩素酸除去器５５を循環する流れ（矢印ａ）の形成により、臭気は効率よく除去できる。

またラッパ形の除去材容器６３が、電極部２５の有る飲料水容器１の底面部中央に配置されることにより、電極部２５から発生する泡は、除去材容器６３内の次亜塩素酸除去ボール６５（次亜塩素酸除去材）に最も効果的に導けるので、生成される次亜塩素酸を最も効率よく除去することができる。

図３および図４は、第２の実施形態を示す。
第２の実施形態は、第１の実施形態のような飲料水容器１に、電極部と、同電極部に電力を供給する電力供給部（二次バッテリ）との双方が一体となったバッテリ駆動式の水素水生成装置とは異なり、電力供給部が分離された水素水生成装置、すなわち電極部２５が組み付いた飲料水容器７２と、電極部２５に電力を供給する電力供給部、ここでは電力供給ユニット７３とに分離した外部電源駆動式の水素水生成装置に本発明を適用したものである。

すなわち、図３および図４に示されるように外部電源駆動式の水素水生成装置について説明すると、同装置は、タンブラ形の飲料水容器７２と、電力供給ユニット７３とが、雄・雌接続ターミナル７５ａ，７５ｂを介して、電気的に接続される構造となっている。具体的には、例えば飲料水容器７２は、飲料水容器７２内の底面部に、第１の実施形態と同様、電極部２５が設けられる。飲料水容器７２の下面をなす外ケース１１の底壁には、例えば円形の凹部７７が形成され、この凹部７７内に、雄・雌接続ターミナル７５ａ，７５ｂの一方、例えば雌側の接続ターミナル７５ｂが収められている。この接続ターミナル７５ｂは、電極部２５（陰極３９、陽極４１）と接続される。ちなみに接続ターミナル７５ｂは、外部に突き出ないよう外ケース１１の底壁よりも内方に収まる。タンブラ形の飲料水容器７２は、上部開口が入出口部７２ａで、入出口部７２ａが蓋体７４で閉じられるものとなっている。

電力供給ユニット７３は、例えば円盤形の台座８１を有していて、この台座８１の上面（ここでは偏心した位置）には、飲料水容器７２の底部が嵌挿可能な据付用凹部８３が形成されている。つまり、据付用凹部８３に飲料水容器７２の底部を嵌めると、台座８１に飲料水容器７２が縦形にセットされる。

据付用凹部８３の上面には、雄・雌接続ターミナル７５ａ，７５ｂの他方、例えば雄側の接続ターミナル７５ａが突設され、飲料水容器７２が台座８１にセットされると、雄側の接続ターミナル７５ａと雌側の接続ターミナル７５ｂとが接続される構造となっている。雄側の接続ターミナル７５ａは、外ケース１１の外面に設けたオンオフスイッチ８５を介して、同じく外ケース１１の外面に設けられているＤＣ接続口部８６と接続されている。つまり、交・直変換用の電源アダプタ（図示しない）のプラグ８７をＤＣ接続口部８６に接続し、同電源アダプタ（図示しない）を家庭用コンセント（図示しない）に差し込んで、オンオフスイッチ８５をオン操作すると、電極部２５に所定の直流電圧が供給され、電極部２５において飲料水の電気分解が行われる。すなわち、水素水が生成される。ちなみに台座８１内には制御部８９が設けられ、例えば予め設定された所定時間（５分間、１０分間）、陰極３９、陽極４１へ所定の直流電圧が印加される構造となっている。

こうした水素水生成装置（外部電源駆動式）の飲料水容器７２内の底面部には、例えば上記第１の実施形態と同じ構造のラッパ形の次亜塩素酸除去器５５が設けられ、外部電源駆動式の水素水生成装置においても、第１の実施形態と同様、次亜塩素酸の除去が十分に行えるようにしてある。つまり、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を奏するものとなっている。次亜塩素酸除去器５５については第１の実施形態と同じなので、詳細な説明は省略した。
但し、図３および図４において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。

なお、上述した各実施形態における各構成およびそれの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であることはいうまでもない。また本発明は、上述した各実施形態によって限定されることはなく、「特許請求の範囲」によってのみ限定されることはいうまでもない。
例えば、上述した各実施形態では、ラッパ形の除去材容器６３を用いた例を挙げたが、これに限らず他の構造の除去材容器、例えば電極部の上方に、内周壁に通孔の有る円環形の除去材容器を配置し、この円環形の除去材容器に次亜塩素酸除去ボール（次亜塩素酸除去材）を収容する円環形の次亜塩素酸除去器を用いて、電極部からの泡が内部の次亜塩素酸除去ボール接触されるようにしてもよく、要は次亜塩素酸除去器の構成には限定されるものではない。

１ 飲料水容器（飲料水収容容器）
２５ 電極部
５５ 次亜塩素酸除去器
６３ 除去材容器
６４ 通孔
６５ 次亜塩素酸除去ボール（次亜塩素酸除去材）
Ｘ 飲料水

Claims (3)

1. 飲料水が収容可能で、底面部に、収容される飲料水を電気分解する電極部を有して構成された飲料水収容容器と、
   前記飲料水収容容器内に設けられ、前記電気分解の際に生成される次亜塩素酸を除去する次亜塩素酸除去器とを備えて構成される水素水生成装置であって、
   前記次亜塩素酸除去器は、
   前記電極部の上方に配置され、前記電気分解により前記電極部から発生する泡が流入する通孔を有して構成された除去材容器と、
   前記除去材容器内に収容された、前記次亜塩素酸を除去する次亜塩素酸除去材と、を有して構成される
   ことを特徴とする水素水生成装置。
2. 前記除去材容器は、下端部に最小径部を有し、上端部に最大径部を有し、前記最小径部と前記最大径部との間が最小径部から最大径部に向かうしたがい漸次、拡径され、周りに多数の通孔を有し、前記最大径部が前記電極部の上方を遮る縦形の姿勢に配置されたラッパ形の除去材容器から構成されることを特徴とする請求項１に記載の水素水生成装置。
3. 前記電極部は、前記飲料水収容容器の底面部中央に配置され、
   前記ラッパ形の除去材容器は、前記飲料水収容容器の底面部中央において前記縦形の姿勢に配置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の水素水生成装置。

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