JP6330156B2 - 水素生成器、及び、水素生成容器 - Google Patents

水素生成器、及び、水素生成容器 Download PDF

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Description

本発明は、水素ガスを豊富に含んだ水素水を生成可能な水素生成器、及び、この水素生成器を用いた水素生成容器に関する。
従来、水素を多量に含む水が癌その他の各種の病気の原因とされる活性酸素の消去に有効であるという学説が近年医学界において発表され注目されている。このような水素を豊富に含む水を生成する水素水生成器としては、マグネシウム粒子と水との化学反応を利用したものが知られている。この種の水素水生成器は、飲料水用のボトルに投入可能であり内部に水が入るようにしたケースと、該ケースに内置され内部に飲料水と反応して水素ガスを発生するマグネシウム粒が充填された浸水性の袋体と、を備えている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−41949号公報
ところが、上記特許文献1に開示された水素水生成器は、以下の化学式(1)によって、水素ガスを発生するものである。
Mg+2HO→Mg(OH)+H・・・(1)
そのため、水とマグネシウムとを反応させて、飲料水に水素ガスを含有させようとすればするほど、水素ガスを豊富に含んだ飲料水が生成されると同時に、水酸化マグネシウムを豊富に含んだ飲料水が出来上がってしまう。
この結果、飲料水のpH(水素イオン指数)が上昇し、飲料水の水質がアルカリ化してしまうという問題があった。
そこで本発明の目的は、水質がアルカリ化しない程度にpHの上昇を抑制しつつ、水素ガスを豊富に含んだ水を生成することのできる水素生成器、及び、水素生成容器を提供することである。
(1) 本発明の水素水生成器は、水と反応して水素ガスを発生可能なマグネシウム粒を前記水と共に封入してなる容器を備え、前記容器は、前記マグネシウム粒を前記水と共に注入可能な中空部と、前記中空部と外部とを連通する複数の窓と、を有する棒状のケース体を備え、少なくとも、前記窓には、前記水素ガスを内側から外側に向けて通過させると共に、前記水を内側から外側に浸透させない通気性不浸透性材料からなるフィルムがインサ−ト成形によって貼付されており、前記窓は、少なくとも前記ケース体長手方向側面に配置される
ことを特徴とする。
(2) 上記(1)の水素水生成器においては、前記通気性不浸透性材料が、熱可塑性樹脂であることが好ましい。
(3) 上記(2)の水素水生成器においては、前記熱可塑性樹脂が、(A)ポリ塩化ビニリデン、(B)ポリ塩化ビニル、及び、(C)ポリアクリロニトリルからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
(4) また、本発明は水と反応して水素ガスを発生可能なマグネシウム粒を前記水と共に封入してなる容器を備え、前記容器が、前記水素ガスを内側から外側に向けて通過させると共に、前記水を内側から外側に浸透させない通気性不浸透性材料からなる水素生成器の上部を瓶本体の底部に連結させて全体として1つの瓶形状を形成し得る水素生成容器も提供する。この水素水生成容器は、前記瓶本体の底部と前記水素生成器の上部との間には、前記通気性不浸透性材料が介挿入されており、前記水素生成器で発生した水素ガスは該通気性不浸透性材料を通過して前記瓶本体に進入可能である。
この水素生成器は、一見すると全体として1つの瓶形状を構成しており、その瓶本体の底部に取り外し可能に上記水素生成器が連結されている。瓶本体と水素生成器との間には前述した通気性不浸透性材料が介在しており、これを通して水素ガスが瓶本体に進入し、瓶本体内の溶液に水素ガスを含有させる。
(5) 上記(4)の水素生成容器においては、前記瓶本体の底部と水素生成器の上部とには、それぞれ互いにネジ結合可能なネジ山又はネジ溝を設けることが好ましい。
なお、(4)及び(5)の水素生成容器においては、水素生成器と瓶本体とは一体成形でも良いし、着脱可能であっても良い。
(7) 上記(1)〜(3)の水素生成容器においては、前記ケース体が、2つの蓋部材同士を重ね合わせることによって構成されるものであって、前記蓋部材の少なくとも一方に、前記窓が形成されていることが好ましい。
(8) 上記(1)〜(3)及び(7)の水素生成容器においては、前記ケース体が、長手方向の一端部に形成され、前記中空部と連通し、前記中空部へ前記水を注入可能な注入部を有するものであって、前記注入部を封止可能な封止部材を更に備えることが好ましい。
(9) 上記(1)〜(3)、(7)及び(8)の水素生成容器においては、前記中空部には、水が封入された水袋が予め収容されており、前記封止部材が、先端に突出した針状の突起であって、前記水袋を突き破ることによって、前記水袋内の水を前記中空部内に注入可能な針状突起を備えることが好ましい。
(10) 更に、上記(1)〜(3)及び(7)〜(9)の水素水生成器においては、前記容器には、ゲル状態となった保水剤が前記マグネシウム粒と共に封入されていることが好ましい。
本発明の水素水生成器では、容器が通気性不浸透性材料を用いて構成されるので、水素水生成器をロータンク内やウォーターサーバーの貯留槽内に投入した状態で、水素ガスを容器の内側から外側にある水に向けて確実に通過させることができると共に、容器内の水が容器の内側から外側にあるロータンク内や貯留槽内の水へ浸透することを防止できる。これにより、容器内からロータンク内や貯留槽内の水に入り込む水酸化マグネシウムの量を従来よりも大幅に低減させることができる。その結果、ロータンク内や貯留槽内の水の水質がアルカリ化しない程度にpHの上昇を抑制しつつ、ロータンク内や貯留槽内の水に水素ガスを豊富に含ませることができる。
また、本発明の他の水素水生成容器では、瓶本体に上記水素水生成器を外部(底部)に直接取り付け、水素ガスの含有を所望する瓶本体内の溶液を常時、水素ガスを追加させながら水質をアルカリ化させずに維持できる。このため化粧水等アルカリ化が不都合な液体を簡易な専用容器で水素ガスを含有させて提供することができる。
また、本発明の他の水素水生成容器では、前記マグネシウム粒を前記水と共に注入可能な中空部と、前記中空部と外部とを連通する複数の窓と、を有する棒状のケース体を備え、少なくとも、前記窓には、前記通気性不浸透性材料からなるフィルムがインサ−ト成形によって貼付されているので、ユーザ自らが準備した水を中空部に注入することで、前記マグネシウム粒が前記水との化学反応を開始し、化学反応によって発生した水素ガスは、各窓を介して中空部から水素水生成容器の外部に向けて放出される。つまり、ユーザ自らが水素水生成容器の使用開始時期を決定できる。これにより、水素水生成容器の製品としての耐用期間を延ばすことができる。
本発明に係る水素水生成器を適用したトイレ装置の一例を示した概略構成図である。 容器の形態的態様を示した説明図である。 他の本発明である水素水生成容器を示している。(a)は、本水素水生成容器の中心線X−Xの左側には側面図、中心線X―Xの右側にはその断面図が示され、(b)は、本水素水生成容器における水素ガスの発生とアルカリ化させずに水素水を生成する機能を模式化した略図である。 他の本発明である水素水生成容器を示している。(a)は、本水素水生成容器の斜視図が示され、(b)は、本水素水生成容器の正面図が示される。 (a)は、本水素水生成容器における二つの蓋部材のうちの一方のみに窓を形成した状態を示す図であって、図4(b)に示すA−A線の切断部端面拡大図が示される。(b)は、本水素水生成容器の変形例であって、二つの蓋部材の双方に窓を形成した状態を示す図である。 (a)は、本水素水生成容器における封止部材を示す側断面図である。(b)は、本水素水生成容器における封止部材の変形例を示す側断面図である。 (a)は、本水素水生成容器における封止部材の別の変形例を示す側断面図である。(b)は、別の変形例に係る封止部材の針状突起によって水袋が突き破られた状態を示す説明図である。
本発明の水素水生成器の一実施形態について説明する。
図1は、本発明に係る水素水生成器を適用したトイレ装置の一例を示した概略構成図である。図1に示したトイレ装置1は、ロータンク2を備えた従来タイプのものである。ロータンク2は、その内部にオーバーフロー管3を始め、フロートバルブ4、鎖5、ボールタップ6、手洗用給水管7を収容しており、水8が貯留されている。オーバーフロー管3は、ロータンク2内の水8が所定水位を超えた際に洗浄管9を通して便器(図示せず)に流出させるために設けられている。オーバーフロー管3の基部3aは、貫通孔(図示せず)を通して洗浄管9と連通可能に位置決めされてロータンク2の底部に取り付け固定されている。上記基部3aは、ロータンク2内に開口している開口部(図示せず)を有し、この開口部には上記フロートバルブ4が配設されている。フロートバルブ4は、ハンドルセット10のロータンク2内部に収容されている部位から垂下している鎖5を介して、上記ハンドルセット10と連係しており、ハンドルセット10の手動操作に起因して上記開口部を開閉する。
ボールタップ6は、給水管11を通して給水源(図示せず)から給水される水の、ロータンク2及び手洗用給水管7への供給を断続するために設けられたもので、その基部6aは、上記給水管11及び手洗用給水管7と夫々接続されている。ボールタップ6は、ロータンク2内の水位が所定高さに達している場合には、ロータンク2及び手洗用給水管7への給水を断ち、ロータンク2内の水位が所定高さに達していない場合には、上記給水を行うべくロータンク2の水位に応じて上下方向に揺動可能となっている。洗浄管9は、フロートバルブ4が上記開口部を開成することによってロータンク2内から流出する水8を便器に案内する。
ハンドルセット10が右(あるいは左)に回動操作されると、鎖5を介してハンドルセット10と連係しているフロートバルブ4がオーバーフロー管3の基部3aを開口する。この開口により、ロータンク2に貯留されていた水8が洗浄管9を介して便器(図示せず)に流入し、便器内の排泄物が便器内から公共下水道管あるいは浄化槽(いずれも図示しない)へと排出されることになる。
ロータンク2内には、水素水生成器20が投入されている。図1に示すように、水素水生成器20は、水8の水面よりも低い位置に配置されている。水素水生成器20は、容器21を有している。容器21内には、水22と反応して水素ガスを発生可能なボール状のマグネシウム粒23が、前記水22と共に封入されている。図1中の符号30は、ロータンク2の内壁面及びオーバーフロー管3の外周面に固定された仕切り板を示しており、この仕切り板30によって水素水生成器20の浮き上がりが規制されている。これにより、水素水生成器20を水8の中に沈めた状態で維持することが可能となっている。
水素水生成器20は、水8の水面よりも低い位置に配置されてさえいれば、ロータンク2内のどのような位置に配置してもよいが、ボール状のマグネシウム粒23を撹拌できる位置に配置されることが好ましい。これにより、マグネシウム粒23同士が擦れ合うことで、マグネシウム粒23の表面に付着している水酸化マグネシウムの白色沈殿(白濁)を剥ぎ取り易くすることができる。その結果、水22とマグネシウム粒23との接触頻度が高まり、水22とマグネシウム粒23との化学反応を促進することができる。
容器21は、通気性不浸透性材料を用いて構成される。本発明でいう「通気性不浸透性材料」とは、水素ガスを内側から外側に向けて通過させると共に(通気性)、水を内側から外側に浸透させない(不浸透性)という機能を有するものである。通気性不浸透性材料としては、(A)ポリ塩化ビニリデン、(B)ポリ塩化ビニル、及び、(C)ポリアクリロニトリルからなる群から選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂を使用することができる。従って、容器21は、上記(A)〜(C)のうち、少なくとも1種の熱可塑性樹脂を成形して得たフィルムを用いて構成できる。
容器21の形態的態様としては、例えば、2枚のフィルムを、それらの間の内部側に内容物(水22及びマグネシウム粒23)が充填される空間が形成されるような形状に成形し、それらを重ね合わせたレトルトパウチ型容器の態様のものを挙げることができる(例えば図2(a)参照)。また例えば、マグネシウム粒23と共に水22が注入された受皿状の構造体の開口部を上記フィルムでラッピングした態様のものを挙げることができる(例えば図2(c)参照)。
この他にも、上記フィルムで風船構造体を構成し、風船構造体の内部空間に、水22及びマグネシウム粒23を充填した態様のものを挙げることができる。この風船構造体には、その内部へ向かう方向にだけ空気が流れる逆止弁を設けることも可能である(例えば図2(b)参照)。この逆止弁は、ビニル製のストローを用いて構成可能であって、風船構造体に外側から空気を入れるときには、ストローが膨らんで空気が通り、それ以外のときは、ストローが凹んで、空気が通らなくなる構造のものを採用できる。なお、上記風船構造体の内部空間には、水素ガスを豊富に含んだ水を摂取させるための花や観葉植物などを保存可能である。
上記構成の水素水生成器20によれば、容器21が通気性不浸透性材料を用いて構成されるので、水素水生成器20をロータンク2内に投入した状態で、水素ガスを容器21の内側から外側にある水8に向けて確実に通過させることができると共に、容器21内の水22が容器21の内側から外側にある水8へ浸透することを防止できる。これにより、容器21内から水8に入り込む水酸化マグネシウムの量を従来よりも大幅に低減させることができる。その結果、水8の水質がアルカリ化しない程度にpHの上昇を抑制しつつ、水素ガスを豊富に含んだ水8を生成することができる。
次に、図3を参照すれば他の本発明である水素水生成容器を示している。図3(a)は、水素水生成容器30の側面図を示しており、詳細にはその中心線X−Xの左側には側面図、中心線X―Xの右側にはその断面図が示されている。また、図3(b)には、水素水生成容器30における水素ガスの発生とアルカリ化させずに水素水を生成する機能を模式化した略図である。
また、水素水生成容器30は、概ねキャップ31と、瓶本体32と、連結部33と、水素生成器36とで構成されている。瓶本体32はその内部に水素ガスの含有を所望する液体(溶液)としての化粧水やシャンプー、リンスを貯留させている。なお、瓶本体32の底部は後述するOリング34や通気性不浸透性材料35により密封されている。瓶本体32の上部はキャップ31と連結するための外周にネジ山32aが設けられている。一方、キャップ31は下方に開放されてその内壁周囲にネジ溝31aが設けられており、X―X周りに回転させることで瓶本体32とネジ結合する。
瓶本体32の底部は水素生成器36と連結するための連結部33が設けられている。連結部33は概ね中空環状の部材であって瓶本体32に堅く嵌合固定される。連結部33は瓶本体32を水素生成器36に連結するためのものであり、瓶本体32に一体に形成される。この実施形態では連結部33は製造工程の便宜上、瓶本体32と別部材として構成されているが連結部33は瓶本体32と一体に成形されても良い。また、連結部33の下部も下方に開放されており、その内壁周囲にネジ溝33aが形成されている。
水素生成器36は図1〜図2で示してきた水素水生成器20と同様の機能を有する。水素生成器36は図2(c)と同様に上方に開口した容器であり、内部にマグネシウム粒23と水22とが入っている。これが上述する式(1)に示す反応をすることにより水素ガスのみを蒸発させる(図3(b)矢印)。水素生成器36の上部開口は通気性不浸透性材料35で覆われており、その外周はネジ山が設けられている。この水素生成器36はOリング34を介して連結部33の下方のネジ溝33aとネジ連結される。したがって、水素生成器36はOリング34や通気性不浸透性材料35の性質と相俟って水分に対しては密封である。一方、上述するように通気性不浸透性材料35は水素ガスが通過するため瓶本体32内の液体に常時水素ガスを提供することができる。
次に、図4〜図6を参照すれば他の本発明である水素水生成容器を示している。図4(a)には、本水素水生成容器の斜視図が示され、図4(b)には、本水素水生成容器の正面図が示される。図5(a)には、本水素水生成容器における二つの蓋部材のうちの一方のみに窓を形成した状態が示される。図6(a)には、本水素水生成容器における封止部材の側断面図が示される。
また、水素水生成容器40は、開口部をそれぞれ有する箱状の第1蓋部材41及び第2蓋部材42の外周部を相互に重ね合わせるとともに、その内部に、マグネシウム粒を水と共に注入可能な中空部43を有する棒状(スティック状)のケース体44を備える。該ケース体44は、第1蓋部材41及び第2蓋部材42の双方において、中空部43と外部とを連通する複数の矩形状の窓45を有している(図5(a)参照)。これらの窓45には、通気性不浸透性材料からなるフィルム(図示せず)がインサート成形によって貼付されている。ここでのフィルムは、窓45を覆うことさえ出来れば良く、必ずしも窓45ごとに貼付される必要はない。例えば、ケース体44の長手方向に沿って所定間隔を隔てて形成された窓群45A〜45Cごとに貼付されていても良く、また例えば、ケース体44の長手方向に沿う全長に亘って貼付されていても良い。
ケース体44は、水素水生成容器40の長手方向の一端部に形成され、前記中空部43と連通し、該中空部43へ水を注入可能な注入部46を有するものであって、水素水生成容器40は、該注入部46を封止可能な封止部材47を更に備える。この封止部材47は、水素水生成容器40の一端部と着脱自在なキャップ部材などを用いて構成可能である。このような構成によれば、該中空部43内に予めマグネシウム粒を投入しておくと共に、ユーザ自らがキャップ部材を取り外し、準備した水を中空部43に注入することで、前記マグネシウム粒が、上記化学式(1)に従って水との化学反応を開始し、化学反応によって発生した水素ガスは、各窓45を介して中空部43から水素水生成容器40の外部に向けて放出される。これにより、ユーザ自らが水素水生成容器40の使用開始時期、つまりは、水素ガスの発生時期を決定できる。その結果、水素水生成容器40の製品としての耐用期間を従来よりも延ばすことができる。なお、中空部43内への水の注入は、例えばスポイトのように、水素水生成容器40の仕様に基づいて適量の水を吸い上げて、別の容器等に移動させるときに使用する道具を用いて実現可能である。また、中空部43には、必要に応じて適宜、各窓45にゴミや埃が付着したり、目詰まりを引き起こしたりすることを防ぐためのフィルターを設けることができる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
なお、上記の水素水生成容器40では、ケース体44が、第1蓋部材41及び第2蓋部材42の双方において複数の窓45を有する例について述べたが(図5(a)参照)、本発明はこれに限定されず、ケース体44が、第1蓋部材41のみにおいて複数の窓45を有するものでも良い(図5(b)参照)。
なお、上記の水素水生成容器40では、注入部46を封止可能なキャップ状の封止部材47を有する例について述べたが(図6(a)参照)、封止部材47がその外周面において雄ねじ部47aを有し、注入部46がその内周面において雌ねじ部46aを有し(図6(b)参照)、雄ねじ部47a及び雌ねじ部46aの螺合によって、封止部材47で注入部46を封止しても良い。更に、封止部材47がその一端部において、例えば10円玉や100円玉などのコインを用いた簡単な作業で封止部材47を回動するための凹部47bを有していても良い(図6(b)参照)。
また、図6(b)に示した水素水生成容器にさらに変形を加えて、封止部材47が、その先端に突出した針状の突起(針状突起)47cを備え(図7(a)参照)、水素水生成容器40の中空部43に予め収容された水袋(水が封入された袋)48を、突起(針状突起)47cが突き破ることによって、水袋48内の水を中空部43内に注入可能なものであっても良い(図7(b)参照)。ここで、図7(b)は、雄ねじ部47a及び雌ねじ部46aの螺合によって、封止部材47による注入部46の封止が完了した状態を示す。この状態では、突き破られた水袋48の内部から図7(b)中の矢印Aで示す方向に水が放出され、中空部43内に予め収容されたマグネシウム粒と、上記化学式(1)に従って化学反応する。そして、化学反応によって発生した水素ガスは、各窓45を介して中空部43から水素水生成容器の外部に向けて放出される。なお、水袋48の内部には、中空部43内に予め収容されたマグネシウム粒の量に応じて、モル計算によって定量された量の水が予め貯留されている。ここで、水袋48は、針状突起47cによって突き破ることができる程度に中空部43内で固定されていることが好ましい。また、水袋48の素材は、針状突起47cによって突き破ることができる程度の硬さを有するものであって、中空部43内に水を放出するための通路を形成可能な脆さを有するものであれば、どのような材料であっても良い。
なお、上記の水素水生成器20及び水素生成器36では、通気性不浸透性材料を用いて構成された容器内にマグネシウム粒及び水が封入されている例について述べたが、本発明はこれに限定されず、通気性不浸透性材料を用いて構成された容器内に、ゲル状態となった保水剤が前記マグネシウム粒と共に封入されていても良い。
本発明の水素水生成器は、例えば、トイレ装置のロータンク内に貯留されている水や、ウォーターサーバーの貯留槽に貯留されている浄化水に水素を含有させて、水素水を生成する場合において好適に利用することができる。
また、他の本発明の水素水生成容器は、化粧水やシャンプー等に水素ガスを含有させる専用の容器として使用することができる。
20 水素水生成器
21 容器
22 水
23 マグネシウム粒
30、40 水素水生成容器
31 キャップ
31a、33a ネジ溝
32 瓶本体
32a ネジ山
33 連結部
34 Oリング
36 水素生成器
41 第1蓋部材
42 第2蓋部材
43 中空部
44 ケース体
45 窓
45A〜45C 窓群
46 注入部
46a 雌ねじ部
47 封止部材
47a 雄ねじ部
47b 凹部
47c 針状突起
48 水袋

Claims (9)

  1. 水と反応して水素ガスを発生可能なマグネシウム粒を前記水と共に封入してなる容器を備え、
    前記容器は、前記マグネシウム粒を前記水と共に注入可能な中空部と、前記中空部と外部とを連通する複数の窓と、を有する棒状のケース体を備え、
    少なくとも、前記窓には、前記水素ガスを内側から外側に向けて通過させると共に、前記水を内側から外側に浸透させない通気性不浸透性材料からなるフィルムがインサ−ト成形によって貼付されており、
    前記窓は、少なくとも前記ケース体長手方向側面に配置される、
    ことを特徴とする水素生成器。
  2. 前記通気性不浸透性材料が、
    熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の水素生成器。
  3. 前記熱可塑性樹脂が、
    (A)ポリ塩化ビニリデン、(B)ポリ塩化ビニル、及び、(C)ポリアクリロニトリルからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項2に記載の水素生成器。
  4. 前記ケース体が、
    2つの蓋部材同士を重ね合わせることによって構成されるものであって、
    前記蓋部材の少なくとも一方に、前記窓が形成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水素生成器。
  5. 前記ケース体が、
    長手方向の一端部に形成され、前記中空部と連通し、前記中空部へ前記水を注入可能な注入部を有するものであって、
    前記注入部を封止可能な封止部材を更に備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の水素生成容器。
  6. 前記中空部には、水が封入された水袋が予め収容されており、
    前記封止部材が、
    先端に突出した針状の突起であって、前記水袋を突き破ることによって、前記水袋内の水を前記中空部内に注入可能な針状突起を備える、請求項5に記載の水素生成容器。
  7. 前記容器には、ゲル状態となった保水剤が前記マグネシウム粒と共に封入されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の水素生成器。
  8. 水と反応して水素ガスを発生可能なマグネシウム粒を前記水と共に封入してなる容器を備え、
    前記容器が、
    前記水素ガスを内側から外側に向けて通過させると共に、前記水を内側から外側に浸透させない通気性不浸透性材料からなる水素生成器の上部を、
    瓶本体の底部に連結させて全体として1つの瓶形状を形成し得る水素生成容器であって、
    前記瓶本体の底部と前記水素生成器の上部との間には、前記通気性不浸透性材料が介挿入されており、前記水素生成器で発生した水素ガスは該通気性不浸透性材料を通過して前記瓶本体に進入可能である、水素生成容器。
  9. 前記瓶本体の底部と前記水素生成器の上部とには、それぞれ互いにネジ結合可能なネジ山又はネジ溝を設けている、請求項8に記載の水素生成容器。
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