JP3205363U - 水素水生成器および水素水生成カートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】還元方式の水素水生成器であって、水素水を飲みやすいもの、さらには水素水の生成可能期間が長く、また熱湯を使用することも可能なものを提供する。【解決手段】水素水発生体をボトル２の内側の底部位置に取り付ける。たとえば、上部と下部とに開口を有するボトル本体３と、各開口を塞ぐための上部キャップ４および下部キャップ５とを含むボトル２に対し、水素水発生体が通水孔付きケースに入った水素水生成カートリッジ６を、下部キャップ５とボトル本体３の底部開口の周縁とで挟むことにより、ボトル２の底部位置に取り付ける。【選択図】図１

Description

本考案は、携帯可能な飲料水用ボトルに水素水発生体が入れられた、いわゆる還元方式の水素水生成器、およびそのような生成器に入れて使用するのに適した水素水生成カートリッジに関するものである。

水素水、すなわち水素濃度を高くした飲料水は、飲用することによって健康や美容に効果があるとされている。
水素水は、水中に電極を入れて通電する電気分解方式や、水中に水素ガスを吹き入れる拭き込み方式、または、マグネシウム粉やセラミックス等により水を還元させて水素を発生させる還元方式によって生成される。これらのうち、携帯可能なボトルにおいても水素水を手軽に得ることができ、開封してすぐに飲むのでなくても水素濃度が保たれるのは、還元方式による生成である。還元方式によれば、マグネシウム粉等の水素水発生体を、ペットボトル等の小型の容器に飲料水とともに入れておくだけで水素水ができる。水素水発生体と水とが接触してすぐに水素水ができるわけではないが、水素濃度は時間とともに上昇し、一旦開封した後も水素濃度を保つことができる。

還元方式で水素水を生成する従来の水素水生成器の多くは、スティック状に形成した水素水発生体を、ペットボトルのような、上部に開口があってそれをキャップで塞ぐ一般的な携帯型のボトルに投入して使用するものである。飲料水を注ぎ入れると、ボトル内で飲料水と水素水発生体とが接触し、還元反応により水素を発生して水素濃度が上昇する。
そのような水素水生成器の一例は、下記の特許文献１に記載されている。当該文献１に記載のボトルは、上部のキャップまたは首部に水素水発生体を係止できるようにしたものだが、キャップ等を操作することによりその水素水発生体を水中に落下させて水と接触させ、もってボトル内の水を水素水にする。

特開２００４−３４４７８３号公報

スティック状の水素水発生体をボトル内に投入して使用する従来の水素水生成器では、内部の飲料水（水素水）を飲みにくいという課題がある。キャップを取り外して上部の開口から飲もうとすると、水とともにスティックまでもが出てきそうになるからである。
そのため、水を飲む際には、スティックが出てこないように気をつけながら少しずつ飲むか、一旦コップ等に水を移したうえで飲むかする必要がある。

また、還元方式の従来の水素水生成器では、水素水発生体の実質寿命（すなわち水素水を生成できる期間）が１ヶ月程度に限られるものがほとんどである。そのほか、水素水発生体やボトルの耐熱性に関連して、熱湯を使用することができない（８０℃程度以下に冷ました水を注ぎ入れる必要がある）ものが多かった。

本考案は、上記のような課題を解決すべく、還元方式の水素水生成器であって従来よりも水素水を飲みやすいもの、さらには水素水の生成可能期間が長く、また熱湯を使用することも可能な、好ましい水素水生成器等を提供するものである。

考案による水素水生成器は、携帯可能な飲料水用ボトルに水素水発生体が入れられた水素水生成器であって、上記の水素水発生体が、上記ボトルの内側の底部位置に取り付けられていることを特徴とする。図１にそのような水素水生成器の一例を示している。なお、上記ボトルの材質は限定されず、たとえばガラスや樹脂、ステンレス等の金属類が使用できる。
考案の水素水生成器では、水素水となった内部の飲料水を飲みやすい。水素水発生体がボトルの内側において底部位置に取り付けられていて、ボトル上部の飲用口に近づいたり飲用口から出たりすることがなく、したがって水を飲むうえでの邪魔にならないからである。

上記の水素水生成器においては、とくに、
・ 上記ボトルが、上部と下部とに開口を有するボトル本体と、各開口を塞ぐための上部キャップおよび下部キャップとを含むものであり、
・ 上記の水素水発生体が、通水孔付きのケースに入れられて、上記の下部キャップに固定され、または下部キャップとボトル本体とで挟まれることにより、上記ボトルの底部位置に取り付けられている――のがよい。
なお、上記したボトル本体の上部の開口は、飲料水を注入したり飲用したりするための飲用口であって一般のボトルが備えているもの、下部の開口は、水素水発生体を底部位置に取り付けるために新たに設けるものである。
そのような水素水生成器なら、水素水発生体をボトルの底部位置に取り付けることが可能であり、また、水素水発生体を交換することも容易である。通水孔付きのケースに入れられていて水と活発に接触し得る水素水発生体は、上記の下部キャップに固定し、または下部キャップとボトル本体とで挟むことによって、ボトルの底部位置に簡単に取り付けることができ、また下部キャップを取り外すことによって容易に交換できるからである。水素水発生体を交換できると、長期の使用によって水素の発生能力が低下した水素水発生体を新しいものに替え、同じボトルを使用してさらに水素水の生成を続けることが可能になる。なお、この水素水生成器では、上部キャップを取り付けたまま下部キャップを取り外すこととすれば、ボトル内に水素水を保った状態で水素水発生体を交換することも可能である。

上記の水素水発生体が、金属マグネシウム粉と亜硫酸カルシウム粉体とが、バインダであるエチルセルロースとともに混合されて成形・焼成されたものであり、上記のボトル（ボトル本体と上部キャップ・下部キャップ等を含む）および上記の通水孔付きケースが、１００℃以上の耐熱性を有するものであると、さらに好ましい。
金属マグネシウム粉と亜硫酸カルシウム粉体とがエチルセルロースと混合されて成形・焼成された水素水発生体は、水と接触することにより長期間継続的に水素を発生させることができる（特許第５６６４９５２号公報参照）。亜硫酸カルシウム粉体を含むため、水中の残留塩素を除去する作用もある。しかも、発明者の調査によると、そのような水素水発生体は、熱湯と接触しても崩壊ないし急激な溶解を起こすことがなく、水素発生能力に影響がない。
上記のような水素水発生体を使用するとともに、ボトルや通水孔付きケースに１００℃以上の耐熱性をもたせると、熱湯を使用しても差し支えがないため、その水素水生成器の使い勝手がとくに良くなる。

考案による水素水生成カートリッジは、飲料水中に水素を発生させる目的で、通水孔付きのケースに水素水発生体を内蔵した水素水生成カートリッジであって、
・ 上部と下部とに開口を有するボトル本体と各開口を塞ぐ上部キャップおよび下部キャップとを含む携帯可能な飲料水用ボトルに対し、その底部内側位置に取り付けられるよう、上記のケースが、上記の下部キャップに固定されるための結合部を有し、または、下部キャップとボトル本体とで挟まれる縁部を有することを特徴とする。
そのような水素水生成カートリッジなら、上記したボトルの底部位置に取り付けて上記のような水素水生成器を構成することが容易である。そのカートリッジは、結合部によって下部キャップに固定でき、または縁部を下部キャップとボトル本体とで挟み付けることができるからである。また、ボトルの下部キャップを取り外すことによって、そのカートリッジは容易に交換等することができる。水素水発生体をカートリッジごと交換することによって、水素発生能力が低下した水素水発生体を新しいものに替えることがきわめて容易である。
なお、上記カートリッジは、水素水発生体をケース内に内蔵したものであるため、使用前に水素水発生体を破損することが防止されるほか、使用中、当該ケースの通水孔を介して水素水発生体と水とを活発に接触させ得るため、水素水生成能力が十分に発揮される。

上記のケース内の水素水発生体が、金属マグネシウム粉と亜硫酸カルシウム粉体とがバインダであるエチルセルロースとともに混合されて成形・焼成されたものであると、とくに好ましい。
そのような水素水発生体は、前述のとおり、水と接触することにより長期間継続的に水素を発生させることができ、水中の残留塩素を除去する作用も有している。しかも、熱湯と接した場合にも崩壊等せず、水素発生能力の低下も起こさないので、熱湯の使用を可能にする。

考案の水素水生成器では、水素水発生体がボトルの底部位置に取り付けられていて上部の飲用口に近づいたり飲用口から出たりすることがないので、ボトル内の飲料水すなわち水素水を飲みやすい。ボトルに下部キャップを設けること等により、水素水発生体を交換容易にすることもできる。水素水発生体として、金属マグネシウム粉や亜硫酸カルシウム粉体等を成形・焼成したものを使用すると、水素水の生成可能期間が長くなり、また熱湯の使用も可能になる。

考案の水素水生成カートリッジによれば、水素水発生体をボトルの底部位置に取り付けて上記の水素水生成器を構成することができる。水素水発生体が破損等することを防止できるほか、水素水生成器において水素水発生体を交換することが容易になる。カートリッジ内の水素水発生体として、金属マグネシウム粉や亜硫酸カルシウム粉体等を成形・焼成したものを使用すると、さらに、水素水の生成可能期間が長くなる等の利点がある。

考案の一例としての水素水生成器１を示す側面図である。 図１の水素水生成器１を構成する各部品を示す側面図であり、図２（ａ）はボトル本体３を、同（ｂ）は上部キャップ４を、同（ｃ）は水素水生成カートリッジ６を、同（ｄ）は下部キャップ５をそれぞれ示している。

以下、図１および図２を用いて考案の一例を紹介する。
図１の水素水生成器１は、飲料水を入れるボトル２の底部付近内側に水素水生成カートリッジ６を取り付けたものである。ボトル２は、容量が500cc前後の携帯可能な小型のもので、ボトル本体３をポリカーボネイト（ＰＣ）製（またはステンレス製）とし、上部・下部の各開口に上部キャップ４および下部キャップ５を装着している。

水素水生成カートリッジ６は、図２（ｃ）のように、多数の通水孔を有する金属板（パンチングメタル）によって上端の閉じた円筒状のケース７を形成し、その内側に、マグネシウム粉等からなる水素水発生体（図示省略）を収容したものである。その水素水発生体のマグネシウム粉と飲料水が接触すると、還元反応によって水素が発生するため、溶存水素の多いいわゆる水素水が当該ボトル２内に生成されるわけである。

図２（ａ）〜（ｄ）は、水素水生成器１の構成部品を示す図である。
ボトル本体３は、図２（ａ）のとおり、上部に飲用口３ａを有するとともに底部にも開口３ｂを有する筒状体である。上部の飲用口３ａには、図２（ｂ）に示す上部キャップ４が嵌め付けられるようになっている。上部キャップ４は、その内側に、ボトル本体の飲用口３ａに形成された雄ネジに合致する雌ネジが形成されているほか、飲用口３ａの上端全周部との接触位置に環状のパッキン４ａが取り付けられていて、それにより飲用口３ａを密に塞ぐことができる。

ボトル本体３の底部の開口３ｂにも、外周に雄ネジが形成されていて、図２（ｄ）に示す下部キャップ５（底部開口３ｂの雄ネジに合致する雌ネジが内側に形成されている）を嵌め付け得るようになっている。なお、底部開口３ｂは、上部の飲用口３ａよりも直径の大きなものにして、その内側に図１のように水素水生成カートリッジ６を挿入できるようにしてある。

水素水生成カートリッジ６は、前記したケース７の底部を大径の円盤で閉じ、その円盤の外周縁を鍔部７ａとして張り出させている。同カートリッジ６をボトル本体３の底部開口３ｂに挿入したとき、その鍔部７ａが開口３ｂの下端の全周と接触するようにし、鍔部７ａの上面に図示のとおり環状のパッキン７ｂを取り付けている。
カートリッジ６を底部開口３ｂ内に挿入し、その開口３ｂの外側に下部キャップ５を嵌め付けると、ケース７の鍔部７ａ（およびパッキン７ｂ）を、ボトル本体３の底部開口３ｂと下部キャップ５とで挟み付けることになる。それにより、底部開口３ｂを密封するとともに、カートリッジ６をボトル２の底部位置に固定するのである。カートリッジ６ごと水素水発生体がボトル２の底部に固定されると、上部の飲用口３ａから飲料水（水素水）を飲用することがきわめて容易に行える。

水素水生成カートリッジ６のケース７内には、水素水発生体として、金属マグネシウム粉と亜硫酸カルシウム粉体とがバインダであるエチルセルロースとともに混合されて成形・焼成されたもの（特許第５６６４９５２号公報参照）を内蔵している。金属マグネシウム粉は、前記のとおり飲料水を還元させるためのもの、亜硫酸カルシウム粉体は、水に対して微溶解性の物質であり、飲料水中の残留塩素を除去する作用をも有するものである。こうした水素水発生体は、反応性の高い金属マグネシウム粉が、亜硫酸カルシウム等の微溶解性の化学物質の焼結体の中に分散されたものであり、微溶解性物質の焼結体が、ちょうど飴玉が徐々に溶けるように水中に徐々に溶出し、純粋な金属マグネシウム粉が次々と連続して表面に露出して処理水と接触することから、長時間に亘って水素を連続的に発生させることができる。亜硫酸カルシウムの作用で水中の残留塩素の除去も行える。

発明者は、図１の水素水生成器１を使用する場合の飲料水（試料）中の溶存水素の量を測定した。測定は、水素水生成カートリッジ６の使用経過日数や飲料水の注入時の温度、飲料水注入後の経過時間を変えた下記の４試料につき、ポータブル溶存水素計で測定したのち、マイクロシリンジを用いて試料を採取し、熱伝導度検出器を備えたガスクロマトグラフ（GC-TCD）に供して行った。各試料はつぎのとおりである。
試料１： 新品のカートリッジを使用し、90℃の熱湯を注入して15分後に測定。
試料２： 60日間使用済みのカートリッジを使用し、常温20℃の水を注入して1時間後に測定。
試料３： 60日間使用済みのカートリッジを使用し、常温20℃の水を注入して5時間後に測定。
試料４： 新品のカートリッジを使用し、常温20℃の水を注入して5時間後に測定。

上記測定の結果を表１に示す。

上記測定結果により、つぎの点が明らかになった。
a) 90℃の熱湯を使用しても水素濃度を上昇させることができる。
b) 60日間使用済みのカートリッジによっても水素濃度が上昇する。
c) 新品のカートリッジを使用すると水素濃度は効果的に上昇し、20℃の水を注入したとき5時間後に0.7ppm程度になる。
なお、発明者の調査によると、丁寧に使用された場合、カートリッジ６を無交換で３ヶ月以上・６ヶ月まで使用しても、飲料水の水素濃度を高くすることができた。

１ 水素水生成器
２ ボトル
３ ボトル本体
３ａ 飲用口
３ｂ 開口
４ 上部キャップ
５ 下部キャップ
６ 水素水生成カートリッジ
７ ケース
７ａ 鍔部

Claims (5)

1. 携帯可能な飲料水用ボトルに水素水発生体が入れられた水素水生成器であって、
   上記の水素水発生体が、上記ボトルの底部位置に取り付けられていることを特徴とする水素水生成器。
2. 上記ボトルが、上部と下部とに開口を有するボトル本体と、各開口を塞ぐための上部キャップおよび下部キャップとを含むものであり、
   上記の水素水発生体が、通水孔付きのケースに入れられて、上記の下部キャップに固定され、または下部キャップとボトル本体とで挟まれることにより、上記ボトルの底部位置に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の水素水生成器。
3. 上記の水素水発生体が、金属マグネシウム粉と亜硫酸カルシウム粉体とがエチルセルロースとともに混合されて成形・焼成されたものであり、
   上記ボトルおよび上記の通水孔付きケースが、１００℃以上の耐熱性を有するものであることを特徴とする請求項２に記載の水素水生成器。
4. 飲料水中に水素を発生させるため、通水孔付きのケースに水素水発生体を内蔵した水素水生成カートリッジであって、
   上部と下部とに開口を有するボトル本体と各開口を塞ぐ上部キャップおよび下部キャップとを含む携帯可能な飲料水用ボトルに対し、その底部内側位置に取り付けられるよう、上記のケースが、上記の下部キャップに固定されるための結合部を有し、または、下部キャップとボトル本体とで挟まれる周縁部を有することを特徴とする水素水生成カートリッジ。
5. 上記のケース内の水素水発生体が、金属マグネシウム粉と亜硫酸カルシウム粉体とがエチルセルロースとともに混合されて成形・焼成されたものであることを特徴とする請求項４に記載の水素水生成カートリッジ。

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