(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体及び気体の通過孔を有しないイオン交換膜と、
前記イオン交換膜の両面にそれぞれ密着する一対の電極板と、
前記イオン交換膜の両面に前記一対の電極板をそれぞれ密着させる固定部と、
を有する電気分解板と、
前記電気分解板を仕切板として前記電気分解板に仕切られると共に電気分解の対象となる純水をそれぞれ貯蔵する水素ガス発生槽及び酸素ガス発生槽を有する電解槽と、
を備えており、
前記一対の電極板は、前記固定部によって前記イオン交換膜に固定されていない状態において、前記イオン交換膜に対して凸状に湾曲している
ことを特徴とする卓上型水素ガス発生装置。
【請求項２】
前記一対の電極板は、複数の通過孔をそれぞれ有しており、
前記イオン交換膜は、前記複数の通過孔のうち任意に選択された複数の前記通過孔の同軸上に形成されていると共に、前記通過孔の直径よりも小さな直径に設定されている複数のリベット穴を有しており、
前記固定部は、
前記通過孔及び前記リベット穴に挿入されており、前記通過孔の内径よりも小さな外径であって前記リベット穴の内径よりも大きな外径を有すると共に、液体を吸収したときに膨張する絶縁性のリベット軸と、
前記リベット軸の両端に形成されると共に少なくともその一方が前記リベット軸を前記通過孔及び前記リベット穴に挿入された後に形成されることにより前記一対の電極板を前記イオン交換膜の両面にそれぞれ密着させる２個のリベット頭部と、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の卓上型水素ガス発生装置。
【請求項３】
前記複数のリベット穴は、前記電極板の周縁部から所定の長さだけ内側に、配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の卓上型水素ガス発生装置。
【請求項４】
複数のリベット穴は、前記電極板の周縁部から前記電極板の上下方向及び幅方向における各長さの５％以上の長さだけ内側に、配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の卓上型水素ガス発生装置。
【請求項５】
複数のリベット穴のうちいくつかの前記リベット穴は、前記電極板の周縁部から前記電極板の上下方向及び幅方向における各長さの２５％以下の長さだけ内側に、配置されている
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の卓上型水素ガス発生装置。
【請求項６】
前記複数のリベット穴は、前記電極板の中心を基準にして、
前記電極板の上下方向又は幅方向に延びる各辺を有する仮想長方形の四角、及び、
前記仮想長方形の内側において前記仮想長方形よりも小さく形成されていると共に前記電極板の上下方向及び幅方向に各角を有する仮想菱形の四角、
の合計８個の角に配置されている
ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の卓上型水素ガス発生装置。
【請求項７】
前記固定部は、熱可塑性プラスチックを用いて形成されており、
前記２個のリベット頭部は、少なくともその一方が前記リベット軸を前記通過孔及び前記リベット穴に挿入された後に超音波又は加熱金型の押しつけにより溶融及び冷却されることにより形成される
ことを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の卓上型水素ガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、卓上型水素ガス発生装置に係り、特に、イオン交換膜の両面を一対の電極板で挟持してなる電気分解板により純水を電気分解する際に好適に利用できる循環ポンプ不要で小型の卓上型水素ガス発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス発生装置の一例としての電気分解システムは、イオン交換膜と、イオン交換膜の両面に密着する一対の電極板、とにより構成された電気分解板と、電気分解板により仕切られた水素ガス発生槽及び酸素ガス発生槽と、を有する電解槽と、電解槽への純水の供給及び電気分解板から発生した水素ガス及び酸素ガスの循環排出を行う給水ポンプと、水素ガス発生槽及び酸素ガス発生槽から溢れ出る純水をそれぞれ受け取る取水タンクと、を備える（特許文献１の段落００２０及び図１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７７６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の電気分解システムにおいては、イオン交換膜に電極板を固定する大きなボルトやナットが水素ガスを吸着してしまうなど、電気分解板から水素ガスを効率よく分離（排出）させることができないという問題があった。
【０００５】
また、従来の電気分解システムにおいては、電気分解板から水素ガスを効率よく分離させるため、給水ポンプ及び取水タンク等の種々の循環装置を備えなければならず、卓上型水素ガス発生装置として用いるための小型化及び携帯化が困難であるいという問題があった。
【０００６】
また、卓上型水素ガス発生装置として用いるためには適さない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。
【０００７】
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、発生ガスの効率的な排出、小型化、携帯性の問題などの従来技術における種々の不具合を改善した新規の卓上型水素ガス発生装置を提供することを本発明の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）前述した目的を達成するため、本発明の卓上型水素ガス発生装置は、液体及び気体の通過孔を有しないイオン交換膜と、イオン交換膜の両面にそれぞれ密着する一対の電極板と、イオン交換膜の両面に一対の電極板をそれぞれ密着させる固定部と、を有する電気分解板と、電気分解板を仕切板として電気分解板に仕切られると共に電気分解の対象となる純水をそれぞれ貯蔵する水素ガス発生槽及び酸素ガス発生槽を有する電解槽と、を備えており、一対の電極板は、複数の通過孔をそれぞれ有しており、イオン交換膜は、複数の通過孔のうち任意に選択された複数の通過孔の同軸上に複数のリベット穴を有しており、固定部は、通過孔及びリベット穴に挿入される絶縁性のリベット軸と、リベット軸の両端に形成されると共に少なくともその一方がリベット軸を通過孔及びリベット穴に挿入された後に形成されることにより一対の電極板をイオン交換膜の両面にそれぞれ密着させる２個のリベット頭部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、２個のリベット頭部が一対の電極板をイオン交換膜の両面にそれぞれ密着させるので、一対の電極板とイオン交換膜とを全面で均等に密着させることができる。また、リベット頭部は、ナットと異なり、半球面状等のなめらかな形状になっているため、リベット頭部にガスが停滞することを防止することができる。
【００１０】
（２）また、本発明の卓上型水素ガス発生装置において、複数のリベット穴は、電極板の周縁部から所定の長さだけ内側に、配置されていることが好ましい。
【００１１】
本発明によれば、リベット穴に配置された固定部が電極板の周縁部を固定した場合と比較して、凸状に湾曲しやすい電極板の周縁部とイオン交換膜との間から発生するガスを効率よく排出することができる。
【００１２】
（３）また、本発明の卓上型水素ガス発生装置において、複数のリベット穴は、電極板の周縁部から電極板の上下方向及び幅方向における各長さの５％以上の長さだけ内側に、配置されていることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、電極板の周縁部とイオン交換膜との間に生じる隙間を好適に保持することができるので、リベット穴が電極板の周縁部から各長さの５％以下の長さだけ外側に配置されている場合と比較して、電極板の周縁部とイオン交換膜との間から発生したガスを効率よく排出することができる。
【００１４】
（４）また、本発明の卓上型水素ガス発生装置において、複数のリベット穴のうちいくつかのリベット穴は、電極板の周縁部から電極板の上下方向及び幅方向における各長さの２５％以下の長さだけ内側に、配置されていることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、電極板の周縁部とイオン交換膜との間に生じる隙間を好適に保持することができるので、リベット穴が電極板の周縁部に位置する場合及びリベット穴が電極板の周縁部から各長さの２５％以上の長さだけ内側に配置されている場合と比較して、電極板の周縁部とイオン交換膜との間から発生したガスを効率よく排出することができる。
【００１６】
（５）また、本発明の卓上型水素ガス発生装置において、一対の電極板は、固定部によってイオン交換膜に固定されていない状態において、イオン交換膜に対して凸状に湾曲していることが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、一対の電極板を凸状に湾曲させることによって、電極板の製造時に発生しやすい緩やかな波状の歪みを凸状湾曲に統一することができる。また、一対の電極板をイオン交換膜に対して凹状に湾曲させた場合と比較して、一対の電極板をイオン交換膜に対して凸状に湾曲させると、一対の電極板がイオン交換膜に密着する。そのため、一対の電極板が製造後無加工状態（緩やかな波形状状態）の場合、又は、一対の電極板がイオン交換膜に対して凹状に湾曲した場合と比較して、一対の電極板がイオン交換膜に密着するので、電極板とイオン交換膜との間から水素ガスや酸素ガスを効率よく発生させることができる。
【００１８】
（６）また、本発明の卓上型水素ガス発生装置において、複数のリベット穴は、電極板の中心を基準にして、電極板の上下方向又は幅方向に延びる各辺を有する仮想長方形の四角、及び、仮想長方形の内側において仮想長方形よりも小さく形成されていると共に電極板の上下方向及び幅方向に各角を有する仮想菱形の四角、の合計８個の角に配置されていることが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、リベット頭部が一対の電極板に対して均等配置されており、それら一対の電極板をイオン交換膜の両面にそれぞれ密着させるので、一対の電極板とイオン交換膜とを全面で均等に密着させることができる。また、固定部が配置された位置と固定部が配置されていない位置とが均等に配置されているので、凸状又は凹状に部分湾曲しやすい電極板とイオン交換膜との間から発生するガスを効率よく排出することができる。
【００２０】
（７）また、本発明の卓上型水素ガス発生装置において、固定部は、熱可塑性プラスチックを用いて形成されており、２個のリベット頭部は、少なくともその一方がリベット軸を通過孔及びリベット穴に挿入された後に超音波又は加熱金型の押しつけにより溶融及び冷却されることにより形成されることが好ましい。
【００２１】
本発明によれば、リベット頭部による密着性を確保しながら、リベット頭部の厚さを一般的な形成方法等によるリベット頭部と比較して、薄くすることができる。
【００２２】
（８）また、本発明の卓上型水素ガス発生装置において、リベット穴は、通過孔の直径よりも小さな直径を有しており、リベット軸は、通過孔の内径よりも小さな外径であってリベット穴の内径よりも大きな外径を有すると共に液体を吸収したときに膨張することが好ましい。
【００２３】
本発明によれば、リベット穴の内周面とリベット軸の外周面とが密接するので、電解槽の純水や電気分解板から発生したガスがリベット穴を介して水素ガス発生槽及び酸素ガス発生槽を相互に通過することを防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の卓上型水素ガス発生装置によれば、発生ガスの効率的な排出、小型化、携帯性の問題などの従来技術における種々の不具合を改善した新規の卓上型水素ガス発生装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置を示す構成図である。
【図３】図３は、本実施形態の電解槽を正面から見た断面図である。
【図４】図４は、本実施形態の電解槽を水素ガス発生槽側から見た部分断面図である。
【図５】図５は、本実施形態の電極板に形成された通過孔が円形の場合における水素ガスの発生状態を示す概念図である。
【図６】図６は、本実施形態の電極板に形成された通過孔の頂角が約１２０度の場合における水素ガスの発生状態を示す概念図である。
【図７】図７は、本実施形態の電極板に形成された通過孔の頂角が約３０度の場合における水素ガスの発生状態を示す概念図である。
【図８】図８は、通過孔の頂角と水素ガス発生量との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、凸状に湾曲処理された一対の電極板が固定部によってイオン交換膜に固定されていない状態を示す側面図である。
【図１０】図１０は、凸状に湾曲処理された一対の電極板が固定部によってイオン交換膜に固定された状態を示す側面図である。
【図１１】図１１は、電極板がイオン交換膜に固定された状態における電極板の周縁部付近を示す拡大部分断面図である。
【図１２】図１２は、電極板の周縁部からリベット穴までの長さの割合と水素ガス発生量との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、本実施形態の固定部としてのリベットにおける一方の頭部が未だ形成されていない場合におけるリベットの挿入発生状態を示す概念図である。
【図１４】図１４は、本実施形態の固定部としてのリベットにおける一方の頭部が形成された場合におけるリベットの挿入発生状態を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の卓上型水素ガス発生装置をその一実施形態により説明する。
【００２７】
［卓上型水素ガス発生装置の概要］
本実施形態の卓上型水素ガス発生装置は、一般家庭内等における活性酸素除去や成人病予防などのための吸引用、理化学実験用、臨床実験用等を目的として、少量（最大約１０ｍｌ／ｍｉｎ）かつ高純度（約９９％）の水素ガスを長時間（例えば約５０時間）かつ低圧（最大約５００Ｐａ（１ｍｍ水柱≒１０Ｐａにて換算した。））で発生させるための装置である。そのため、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置には、小型、軽量、携帯性、操作容易性、低価格など、水素ガスを吸引する患者が場所や時間を問わず、気軽かつ安全に使用できることが要求される。
【００２８】
本実施形態の卓上型水素ガス発生装置は、純水を電気分解することにより水素ガスを発生させる。ここで、イオン交換樹脂による精製後に慮過して得た純水には電気伝導度がないため、純水を電気分解するには、一般的に、（Ａ）硫酸などの酸や水酸化ナトリウム、水酸化カリワムなどのアルカリを純水に添加した電解液に隔膜を介して電気分解させる方法、又は、（Ｂ）イオン交換膜に陽極と陰極の通電電極を密着させた電気分解板を電解槽内の中央に配置し、循環ポンプにて純水を注入しながら電気分解を行う方法、を採用することが多い。本実施形態の卓上型水素ガス発生装置は、上記（Ｂ）の電気分解法における電気分解板を用いて、純水に添加物を添加することなく純水を直接的に電気分解する。ただし、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置は、小型、軽量、携帯性、価格等の観点から、従来の電気分解システムに一般的に必須とされてきた、循環ポンプ、圧力センサ、水位センサ、電磁弁などを必要としない。
【００２９】
また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置は、高純度の水素ガスを得るため、発生する水素ガス及び酸素ガスを完全に分離し、かつ、他の不純物が混入しないようにする必要がある。そのため、卓上型水素ガス発生装置の内部において、水素ガス発生源と酸素ガス発生源とを完全に空間分離し、かつ、純水以外の添加物が混入しないような構造が必要である。
【００３０】
［全体構成］
図１は、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１を示す斜視図である。また、図２は、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１を示す構成図である。なお、図２においては、電気分解板３の一部のみを示している。
【００３１】
本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、図１に示すように、小型及び軽量化により卓上使用や携帯使用を可能にするため、幅１２０ｍｍ×高さ２００ｍｍ×奥行２８０ｍｍ及び重量約１２００ｇに設定されている。
【００３２】
この卓上型水素ガス発生装置１は、図１及び図２に示すように、保護筐体２の内部に、定電流制御回路３、水素ガス発生量メータ４、電気分解板５、電解槽６、水素ガス加圧部７、サージタンク８、酸素ガス加圧弁９、逆流防止弁１０及び気体抜き部１１を備える。
【００３３】
［保護筐体２］
保護筐体２は、図１に示すように、卓上型水素ガス発生装置１を覆う金属製の箱である。この保護筐体２は、全体として略直方体形状に形成されており、下面パネル２０１、正面パネル２０２及び背面パネル２０３からなる本体支持部２００と、左側面パネル２１１、右側面パネル２１２及び上面パネル２１３からなるカバー部２１０とにより構成される。これら本体支持部２００及びカバー部２１０は、卓上型水素ガス発生装置１の内部メンテナンスや純水１３の給水等の際に、ネジ２２０の着脱に応じて分離可能に形成されている。
【００３４】
また、保護筐体２は、その正面パネル２０２の左下付近に、確認窓２３０を有する。この確認窓２３０は、所定幅をもって上下方向に延在する略長方形の切り欠きであり、水素ガス加圧部７内に貯蔵される水１４を通過する水素ガスの気泡１５を視認することができる。
【００３５】
また、保護筐体２は、上面パネル２１３の中央付近にハンドル２４０を有する。このハンドル２４０は、卓上型水素ガス発生装置１の運搬時に使用される。
【００３６】
また、保護筐体２は、左側面パネル２１１の左上付近及び背面パネル２０３の上方に通気口２５０を有する。この通気口２５０は、電解槽６から排気された酸素ガスや、卓上型水素ガス発生装置１の内部発熱源から排出された熱を、卓上型水素ガス発生装置１の内部から外部に通過させる。必要に応じて、通気口２５０の内側には、冷却用ファンが取り付けられていることが好ましい。
【００３７】
［定電流制御回路３］
定電流制御回路３は、図２に示すように、電源３０１から得た電力を所定の定電流に制御し、電気分解板５にその所定の定電流を供給する回路である。電源電圧はＤＣ６〜９Ｖに設定されており、その消費電流は０〜２Ａに設定されている。
【００３８】
上記の電源３０１としては、コンセントに接続されたＡＣアダプタや、アルカリ乾電池などの乾電池、リチウムイオン電池などの二次電池がその一例として挙げられる。上記の電源３０１としてＡＣアダプタを利用する場合、ＡＣアダプタを接続する電源入力端子は、背面パネル２０３の下方に設置される。一方、上記の電源３０１として乾電池や二次電池などの電池を利用する場合、その電池は保護筐体２に内蔵される。
【００３９】
また、上記の所定の定電流は、卓上型水素ガス発生装置１から排出される水素ガスが爆発しない程度の排出量（例：最大１０ｍｌ／ｍｉｎ程度）及び排気圧（１５０〜５００Ｐａ）を最大値の基準として設定されている。所定の定電流の値は、図２に示すように、定電流制御回路３に接続された設定用ボリューム３０２により制御することが可能である。
【００４０】
設定用ボリューム３０２は、図１に示すように、正面パネル２０２の中央付近に配置されている。また、定電流制御回路３の電源スイッチ３０３は、図１に示すように、正面パネル２０２の右下に配置されている。また、定電流制御回路３のオン・オフを確認する確認ランプ３０４は、図１に示すように、正面パネル２０２の右下であって上記の電源スイッチ３０３の上方周辺に配置されている。
【００４１】
［水素ガス発生量メータ４］
水素ガス発生量メータ４は、図１に示すように、正面パネル２０２の上方に配置されている。この水素ガス発生量メータ４は、電気分解板５に供給される電流値に応じて水素ガスの発生量を表示する。卓上型水素ガス発生装置１を人体への吸入治療や理化学実験などに用いる場合、卓上型水素ガス発生装置１を安全に利用するため、水素ガス発生量メータ４の設置は必要不可欠である。
【００４２】
水素ガス発生量メータ４としては、複雑かつ高価になりやすい水素量測定器を排除するため、電流計の目盛を水素ガス発生量（ｍｌ／ｍｉｎ）に対応させた電流計改造メータであることが好ましい。純水１３の電気分解により発生する水素ガスの発生量は、電気分解板５に通電する電流値に比例する。
【００４３】
ここで、室温２０℃及び１気圧（≒１０１ｋＰａ）において、本実施形態の電気分解板５に供給された電流値及びその電流に応じて発生した水素ガス発生量の実測値を、以下の表１に示す。
【００４４】
【表１】
0005481622.tif 000002
【００４５】
表１に示す通り、水素ガスの発生量は、電気分解板５に通電する電流値に比例することがわかる。このことから、上記の電流計改造メータは、水素ガス発生量メータ４として要求される実用レベルを十分に兼ね備えている。
【００４６】
水素ガス発生量メータ４が電流計改造メータである場合、水素ガス発生量メータ４は、図２に示すように、定電流制御回路３と電気分解板５との間に接続されている。
【００４７】
［電気分解板５］
図３は、本実施形態の電解槽６を正面から見た断面図である。また、図４は、本実施形態の電解槽６を水素ガス発生槽６０２側から見た部分断面図である。
【００４８】
電気分解板５は、図２〜図４に示すように、一対の電極板５００、イオン交換膜５１０及び固定部５２０を有する。一対の電極板５００は、図３に示すように、イオン交換膜５１０の両面に配置されている。また、固定部５２０は、図２〜図４に示すように、一対の電極板５００及びイオン交換膜５１０を互いに密着させる。
【００４９】
（電極板５００）
一対の電極板５００は、陽極板５０１及び陰極板５０２により構成される。電気分解板５により純水１３を電気分解した場合、陽極板５０１側から酸素ガス（Ｏ２）が発生し、陰極板５０２側から水素ガス（２Ｈ２）が発生する。
【００５０】
陽極板５０１としては、イリジウム（Ｉｒ）又は白金（Ｐｔ）メッキしたチタニウム製のエキスパンドメタルを用いることが好ましい。また、陰極板５０２としては、白金（Ｐｔ）メッキしたチタニウム製のエキスパンドメタルを用いることが好ましい。
【００５１】
陽極板５０１及び陰極板５０２として用いるエキスパンドメタルは、イオン交換膜５１０との密着性を高めるため、平滑処理されていることが好ましい。また、上記のエキスパンドメタルは、固定部５２０による固定性を高めるため、同一のメッシュ形状及びメッシュ寸法に設定されており、それらのメッシュ位置が一致するように配置されることが好ましい。
【００５２】
また、本実施形態における上記のエキスパンドメタルは、高さ８０ｍｍ×幅４０ｍｍ×厚さ０．３〜０．５ｍｍに設定されている。また、本実施形態における上記のメッシュの開口部表面積は、２ｍｍ２に設定されている。
【００５３】
（電極板５００の通過孔５０３）
次に、一対の電極板５００に設けられる複数の通過孔５０３を説明する。
【００５４】
図５は、本実施形態の電極板５００に形成された通過孔５０３が円形の場合における水素ガスの発生状態を示す概念図である。図６は、本実施形態の電極板５００に形成された通過孔５０３の頂角５０４が約１２０度の場合における水素ガスの発生状態を示す概念図である。図７は、本実施形態の電極板５００に形成された通過孔５０３の頂角５０４が約３０度の場合における水素ガスの発生状態を示す概念図である。
【００５５】
一対の電極板５００は、図４に示すように、複数の通過孔５０３をそれぞれ有することが好ましい。通過孔５０３は、図５に示す円形状、図６に示す頂角５０４が約１２０度の横長の菱形形状、図７に示す頂角５０４が約３０度の縦長の菱形形状など、種々の形状を採用することができる。そのなかでも、通過孔５０３は、図７に示すように、その上方に内角４５度以下の頂角５０４を有する形状に形成されていることが好ましい。
【００５６】
本実施形態における一対の電極板５００は、上記したエキスパンドメタルである。そのため、本実施形態においては、エキスパンドメタルの各メッシュを複数の通過孔５０３として採用している。
【００５７】
次に、通過孔５０３の形状が、図７に示すように、その上方に内角４５度以下の頂角５０４を有する形状であることが好ましい理由を説明する。
【００５８】
電気分解板５によって純水１３が電気分解される場合、水素ガスは陰極板５０２とイオン交換膜５１０との接触面で発生し、酸素ガスは陽極板５０１とイオン交換膜５１０との接触面で発生する。そして、水素ガス及び酸素ガスは、それぞれ、気泡１５となって発生する。
【００５９】
ここで、水素ガス及び酸素ガスの各気泡径は、それらの接触面付近においてナノレベルである。そのサイズの気泡１５は、電極板５００の通過孔５０３内において接触面側から各電極板５００の外側に移動される際にマイクロレベルの気泡径にまで成長する。
【００６０】
ここで、気泡１５がマイクロレベルからミリレベルの気泡径にまで成長する前に電極板５００の通過孔５０３から気泡１５を排出しないと、大きなサイズ（≧ミリレベルの気泡径）の気泡１５が電極板５００の通過孔５０３に滞留してしまい、電極板５００とイオン交換膜５１０との間にも大きなサイズの気泡１５が侵入する。気泡１５は絶縁性であるため、大きな気泡１５が接触面に侵入すると電極板５００とイオン交換膜５１０との間に生じる電解電流が妨害され、電圧上昇や温度上昇を引き起こすので、電気分解板５による電解効率が低下する原因になる。
【００６１】
上記の電解効率の低下は、低電力で駆動する卓上型水素ガス発生装置１にとって深刻な問題になる。また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、純水１３を供給する給水ポンプや、電解槽６内の純水１３を循環させる循環ポンプなど、通過孔５０３内に生じる気泡１５を強制的に循環させる手段を有しない。そのため、気泡１５がミリレベルの気泡径にまで成長させないための通過孔５０３が極めて重要になる。
【００６２】
気泡１５がミリレベルの気泡径にまで成長する前に気泡１５を通過孔５０３から排出させるために好適な通過孔５０３の形状を比較するため、図５に示すような円形の通過孔５０３、図６に示すような頂角５０４が約１２０度の通過孔５０３、及び、図７に示すような頂角５０４が約３０度の通過孔５０３など、上部形状が異なる通過孔５０３に対して比較実験を行ったところ、図５〜図７に示すように、通過孔５０３の上部形状の違いに応じて水素ガス発生量に顕著な差を確認することができた。
【００６３】
以下の表２は、上記の実験結果を示している。表２内の水素ガス発生量は、電気分解板５に電流１Ａが供給されたときに水素ガスが７．０ｍｌ／ｍｉｎ発生した実測値に基づいて換算している。
【００６４】
【表２】
0005481622.tif 000003
【００６５】
通過孔５０３が円形の場合、表２に示すように、電気分解板５に６Ｖの定電圧を印加すると、電気分解板５における複数の通過孔５０３から約４．９ｍｌ／ｍｉｎの水素ガスが発生する。また、通過孔５０３が４５〜１８０度の場合、電気分解板５に６Ｖの定電圧を印加すると、電気分解板５における複数の通過孔５０３から約５．６ｍｌ／ｍｉｎの水素ガスが発生する。また、通過孔５０３が３０〜４５度の場合、電気分解板５に６Ｖの定電圧を印加すると、電気分解板５における複数の通過孔５０３から約７．７〜８．４ｍｌ／ｍｉｎの水素ガスが発生する。
【００６６】
図８は、表２から得られた通過孔５０３の頂角５０４と水素ガス発生量との関係を示すグラフである。表２及び図８に示す通り、通過孔５０３の頂角５０４が６０度から４５度に変化する過程において、水素ガス発生量が急激に上昇することが明らかである。これは、通過孔５０３の頂角５０４が４５度以下になると、通過孔５０３内の気泡１５が通過孔５０３の上部に滞留し難くなって通過孔５０３から気泡１５が離脱することによるものと考えられる。
【００６７】
上記の実験により得られたデータから上記の電気分解板５の電解効率を計算してみると、図５及び図６に示すような通過孔５０３が円形状又は通過孔５０３の頂角５０４が４５度以上の電気分解板５の電解効率は約６５〜７０％であった。それに対し、図７に示すような通過孔５０３の頂角５０４が４５度以下の電気分解板５の電解効率は、それらの電解効率から１０〜１５ポイントアップの約８０％であった。
【００６８】
上記の結果は、気泡発生の目視確認からも明らかである。通過孔５０３が円形の場合や、通過孔５０３の頂角５０４が約１２０度の場合、図５及び図６に示すように、通過孔５０３から発生する気泡１５はミリレベルの気泡径であることを確認することができる。それに対し、通過孔５０３の頂角５０４が約３０度の場合、図７に示すように、通過孔５０３から発生する気泡１５はマイクロレベルの気泡径であることを確認することができる。
【００６９】
すなわち、通過孔５０３の形状は、図７に示すように、その上方に内角４５度以下の頂角５０４を有する形状であることが好ましいことがわかる。
【００７０】
（電極板５００の厚さ）
また、気泡１５は、上記の通り、電極板５００の通過孔５０３内において電極板５００とイオン交換膜５１０との接触面側から各電極板５００の外側に移動する。そのため、電極板５００の厚さが薄くなるほど、気泡１５が通過孔５０３内に滞留し難くなるので、通過孔５０３から気泡１５が発生しやすくなることが容易に理解できる。これは、従来の電気分解板において、イオン交換膜５１０との密着性を向上させるため、厚手の電極板を用いていた従来の考え方とは大きく異なる革新的な考え方である。
【００７１】
そこで、本実施形態の電極板５００の厚さは、上記を考慮し、０．３〜０．５ｍｍに設定されている。
【００７２】
（電極板５００の湾曲処理）
図９は、一対の電極板５００が固定部５２０によってイオン交換膜５１０に固定されていない状態を示す側面図である。また、図１０は、凸状に湾曲処理された電極板５００が固定部５２０によってイオン交換膜５１０に固定された状態を示す側面図である。
【００７３】
上記の通り、本実施形態の電極板５００は、０．５ｍｍ以下の極めて薄い厚さに設定されている。そのため、入手した電極板には、その製造時に意図せずに発生した凸形状及び凹形状などの緩やかな波状の歪みが生じていることが多い。また、電極板５００として用いるエキスパンドメタルに上記した平滑処理を行ったとしても、電極板５００に生じた歪みを完全に取り除くことは難しい。そして、電極板５００に意図しない歪みが生じていると、電極板５００とイオン交換膜５１０との間に意図しない隙間が生じるため、電極板５００とイオン交換膜５１０との密着性を下げ、ガスの発生効率を低下させる結果となる。
【００７４】
そのため、本実施形態の一対の電極板５００は、図９に示すように、固定部５２０によってイオン交換膜５１０に固定されていない状態において、イオン交換膜５１０に対して凸状に湾曲していることが好ましい。また、図１０に示すように、電極板５００が固定部５２０によってイオン交換膜５１０に固定されたときに、電極板５００が凸状に湾曲した状態が残ることなく平らな状態になる程度に、この電極板５００に対して凸状の湾曲処理を行うことが好ましい。
【００７５】
（イオン交換膜５１０）
イオン交換膜５１０は、図３に示すように、純水１３の吸収により膨張する平滑な弾性膜である。イオン交換膜５１０としては種々の市販品を利用することができる。本実施形態のイオン交換膜５１０は、デュポン社製イオン交換膜「Ｎａｆｉｏｎ  Ｎ−１１７ＣＳ」である。この場合、イオン交換膜５１０は、純水１３の吸収により約１２〜１５％膨張する。また、本実施形態のイオン交換膜５１０は、一対の電極板５００よりも一回り大きく、高さ１１０ｍｍ×幅７０ｍｍ×厚さ０．１７ｍｍに設定されている。
【００７６】
また、イオン交換膜５１０は、図４に示すように、８個のリベット穴５１１を有することが好ましい。これら８個のリベット穴５１１は、一対の電極板５００（エキスパンドメタル）がそれぞれ有する通過孔５０３（メッシュ）の同軸上に設けられ、かつ、通過孔５０３よりも小さな複数のリベット穴５１１を電極板５００の接触面に均等に形成されている。本実施形態のリベット穴５１１の内径は、１．８〜１．９ｍｍに設定されている。
【００７７】
また、イオン交換膜５１０は、液体及び気体が自由に通り抜ける通過孔を有しない。詳細は後述するが、上記の８個のリベット穴５１１は、固定部５２０が挿入されることによって液体及び気体を通過させない構造なので、上記した液体及び気体の通過孔に含まれない。
【００７８】
（リベット穴５１１の位置）
また、複数のリベット穴５１１は、図４に示すように、電極板５００の周縁部５０６から所定の長さだけ内側に、配置されていることが好ましい。
【００７９】
上記した「所定の長さ」について、図を用いて以下に詳細に説明する。図１１は、電極板５００がイオン交換膜５１０に固定された状態における電極板５００の周縁部５０６付近を示す拡大部分断面図である。
【００８０】
図４に示す電極板５００の上下方向における「所定の長さ」の最低長さとしては、その電極板５００の上下方向の長さの５％以上の長さであることが好ましい。また、図４に示す電極板５００の幅方向における「所定の長さ」の最低長さとしては、その電極板５００の幅方向の長さの５％以上の長さであることが好ましい。
【００８１】
一方、複数（本実施形態においては８個）のリベット穴５１１のうちのいくつか（本実施形態においては４個）のリベット穴５１１に関して、図４に示す電極板５００の上下方向における「所定の長さ」の最高長さとしては、その電極板５００の上下方向の長さの２５％以下の長さであることが好ましい。また、複数（本実施形態においては８個）のリベット穴５１１のうちのいくつか（本実施形態においては４個）のリベット穴５１１に関して、図４に示す電極板５００の幅方向における「所定の長さ」の最高長さとしては、その電極板５００の幅方向の長さの２５％以下の長さであることが好ましい。
【００８２】
上記した「所定の長さ」の最低長さ及び最高長さの根拠は、次の通りである。
【００８３】
リベット穴５１１は、後述の通り、固定部５２０が電極板５００をイオン交換膜５１０に固定するために用いる穴である。そのため、電極板５００とイオン交換膜５１０との間に形成される隙間の密着性は、リベット穴５１１に近づくほど向上する。しかしながら、電極板５００とイオン交換膜５１０との間にある程度の隙間がないと、電極板５００とイオン交換膜５１０との間から水素ガス等のガスを排出することができない。つまり、電極板５００とイオン交換膜５１０とがその接触面において完全に密着した状態では、ガスを排出することができないことになる。
【００８４】
そのため、電気分解板５から水素ガス等を効率よく発生させるためには、電極板５００とイオン交換膜５１０とを密着させつつ、電極板５００とイオン交換膜５１０との間に好適な隙間を形成するという相反条件を満たさなければならない。
【００８５】
そこで、リベット穴５１１は、電極板５００の周縁部５０６から所定の長さだけ内側に配置されていることが好ましい。これにより、図１１に示すように、固定部５２０が挿入されたリベット穴５１１から電極板５００の周縁部５０６に向かって外側に徐々に湾曲するので、電極板５００とイオン交換膜５１０とを密着させつつ、電極板５００とイオン交換膜５１０との間に好適な隙間を形成するという相反条件を満たすことができる。
【００８６】
図１２は、電極板５００の周縁部５０６からリベット穴５１１までの長さ（所定の長さ）と水素ガス発生量との関係を示すグラフである。
【００８７】
図１２に示すように、所定の長さが電極板５００の上下方向又は幅方向の長さの０％〜２５％である場合、リベット穴５１１が電極板５００の周縁部５０６から離れた位置に形成されると水素ガスの発生量が増加することがわかる。また、所定の長さが電極板５００の上下方向又は幅方向の長さの４．５〜５％を超えたとき、ガス発生量の増加率が上昇することがわかる。さらに、所定の長さが電極板５００の上下方向又は幅方向の長さの２５％を超えたときの水素ガスの発生量は、所定の長さが電極板５００の上下方向又は幅方向の長さの０％のときの水素ガスの発生量よりも低下することがわかる。
【００８８】
以上のことから、所定の長さＤは、電極板５００における上下方向又は幅方向の長さの２５％以下（特に、５％〜２２％の範囲）の長さであることが好ましいことがわかる。
【００８９】
（リベット穴５１１の配置）
リベット穴５１１の配置については、後述する固定部（リベット）５２０の配置とともに説明する。
【００９０】
（固定部５２０）
固定部５２０は、イオン交換膜５１０の両面に一対の電極板５００をそれぞれ密着させる。一対の電極板５００及びイオン交換膜５１０が密着していないと、一対の電極板５００とイオン交換膜５１０との間の通電抵抗が大きくなり、電気分解板５の電解効率が低下するため、固定部５２０による密着性能は重要になる。
【００９１】
一対の電極板５００及びイオン交換膜５１０の密着方法としては、従来と同様、湾曲し難い厚めの電極板５００でイオン交換膜５１０を挟み込み、電極板５００の周囲４か所及び中央１箇所の合計五か所でボルト止めする方法も考えられる。しかし、電気分解板５にボルト等の大きな突起物が多数存在すると、電極板５００から発生する水素ガスや酸素ガスの気泡１５がその突起物に吸着し、気泡１５の上昇を妨げることになる。また、突起物の体積が大きくなるほど、電解槽６に貯蔵する純水１３の容量が減少する。その結果、水素ガスの発生量が低下する。
【００９２】
なお、突起物への気泡１５の吸着に関しては、電解槽６に循環ポンプを接続することによってその吸着を減らすことも可能である。しかし、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、小型化、携帯性向上及び安価性を考慮し、循環ポンプを備えていない。
【００９３】
そのため、本実施形態の固定部５２０は、図２〜図４に示すように、小さなリベットであることが好ましい。
【００９４】
（リベット）
本実施形態の固定部５２０としてのリベット及びイオン交換膜５１０のリベット穴５１１は、密着性とガス排出量の向上性とのバランスを高めるため、図４に示すように、電極板５００の中心を基準にして、長方形の電極板５００の周囲に沿って電極板５００の上下方向又は幅方向に延びる各辺を有する仮想長方形の四角に配置されていることが好ましい。さらに、固定部５２０としてのリベット及びイオン交換膜５１０のリベット穴５１１は、電極板５００の中央部、かつ、仮想長方形の内側において、仮想長方形よりも小さく形成されていると共に電極板５００の上下方向及び幅方向に各角を有する縦長の仮想菱形の四角に配置されていることが好ましい。
【００９５】
また、固定部５２０としてのリベットは、密着性を高めるため、液体を吸収したときに膨張することが好ましい。
【００９６】
これらのリベットは、熱可塑性プラスチック製であり、図３に示すように、リベット軸５２１と、２個のリベット頭部５２２と、により構成されている。
【００９７】
また、熱可塑性プラスチックスは、耐水性及び数十度の温度に耐えられる耐熱性を有する。熱可塑性プラスチックスとしては、例えば、耐熱塩化ビニール（ＰＶＣ）、ポリカーボネー卜（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。
【００９８】
（リベット軸５２１）
リベット軸５２１は、図３に示すように、電極板５００の通過孔５０３及びリベット穴５１１に挿入される。このリベット軸５２１は、通過孔５０３の内径よりも小さく、かつ、リベット穴５１１の内径よりも大きな外径に設定されている。本実施形態のリベット軸５２１の外径は、イオン交換膜５１０のリベット穴５１１よりも約１０％大きな、２ｍｍに設定されている。
【００９９】
（リベット頭部５２２）
２個のリベット頭部５２２は、図３に示すように、リベット軸５２１の両端に形成されている。このリベット頭部５２２は、リベット頭部５２２にガスが停滞することを防止するため、角が多いナットとは異なり、高さが低い半球面状等のなめらかな形状に形成されている。リベット頭部５２２の形成方法は次の通りである。
【０１００】
（リベット頭部５２２の形成方法）
図１３は、本実施形態の固定部５２０としてのリベットにおける一方のリベット頭部５２２が未だ形成されていない場合におけるリベットの挿入発生状態を示す概念図である。図１４は、本実施形態の固定部５２０としてのリベットにおける一方のリベット頭部５２２が形成された場合におけるリベットの挿入発生状態を示す概念図である。
【０１０１】
これら２個のリベット頭部５２２のうち、一方のリベット頭部５２２は、図１３に示すように、通過孔５０３及びリベット穴５１１にリベット軸５２１を挿入する前に、リベット軸５２１の一端を超音波又は加熱金型により溶融及び冷却して傘状に形成されている。そして、一方のリベット頭部５２２のみが形成された未完成のリベットのリベット軸５２１がリベット穴５１１に挿入された後、図１４に示すように、リベット軸５２１の他端を超音波又は加熱金型により溶融及び冷却して他方のリベット頭部５２２を傘状に形成する。この形成方法を用いることにより、リベット頭部５２２による密着性を確保しながら、他の一般的な形成方法等によるリベット頭部５２２の厚さと比較して、本実施形態のリベット頭部５２２の厚さを薄くすることができる。
【０１０２】
上記の完成したリベット及びイオン交換膜５１０は、電解槽６に供給された純水１３によって膨張する。この膨張により、リベット穴５１１とリベット軸５２１との間の空隙がなくなり、リベット穴５１１が完全に封口される。これにより、イオン交換膜５１０のリベット穴５１１から液体及び気体の移動が一切なくなる。
【０１０３】
［電解槽６］
本実施形態の電解槽６は、図３に示すように、電気分解板５を仕切板として、水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１の２室に仕切られている。水素ガス発生槽６０２は、水素ガスが発生する陰極板５０２側に形成される槽である。また、酸素ガス発生槽６０１は、酸素ガスが発生する陽極板５０１側に形成される槽である。これら水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１は、所定の水位に保たれた純水１３をそれぞれ貯蔵している。
【０１０４】
本実施形態の電解槽６は、縦長に伸びる中空直方体形状に形成されており、その寸法は、図３に示すように、電解槽６の正面から見て、高さ１１０ｍｍ×幅７０ｍｍ×奥行き４３ｍｍに設定されている。この場合、電解槽６の容量は約１９２ｍｌとなる。
【０１０５】
また、本実施形態の電解槽６における理想的な水位は、電気分解板５による電解効率の向上と純水１３の溢出防止を考慮し、約７０％（約６０ｍｍ）に設定されている。この場合、純水１３の容量は約１４４ｍｌとなる。
【０１０６】
また、本実施形態における電解槽６の水位（水素ガス発生槽６０２の水位及び酸素ガス発生槽６０１の水位）の変化は、約±５％（約±５ｍｍ）の範囲に設定されている。この場合、上限水位と下限水位との水位差１０ｍｍ分の純水１３の容量は、約２４ｍｌとなる。
【０１０７】
なお、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、純水１３１．０ｍｌから約１２００ｍｌの水素ガスを発生させることができる。つまり、電解槽６へ給水が一切ない状態であっても、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、上限水位と下限水位との水位差１０ｍｍ分の純水１３の容量約２４ｍｌから２８８００ｍｌの水素ガスを発生させることができる。これは、水素ガスの発生量が最大の毎分１０ｍｌの場合であっても、卓上型水素ガス発生装置１は水素ガスを約４８時間も発生させ続けることができる。
【０１０８】
また、本実施形態の電解槽６は、図２〜図４に示すように、２個の分割ケース６１１及び締結部６１２により構成されていることが好ましい。
【０１０９】
（分割ケース６１１）
２個の分割ケース６１１は、図２〜図４に示すように、縦長に伸びる中空直方体形状の容器を上下方向に分割して得た形状に形成されている。この分割ケース６１１は、アクリル樹脂等の透明プラスチック製であり、電気分解板５から水素ガス及び酸素ガスの発生、電解槽６内の純水１３の水位等が確認可能になっている。
【０１１０】
（締結部６１２）
また、締結部６１２は、図３に示すように、一対の電極板５００よりも大きく形成されたイオン交換膜５１０の周縁部５０６を２個の分割ケース６１１の周縁部５０６で挟んだ状態にした後、図４に示すように、２個の分割ケース６１１を一体に締結する。締結部６１２としては、図４及び図３に示すように、水素ガス発生槽６０２又は酸素ガス発生槽６０１を正面から見たときの分割ケース６１１の周縁において２個の分割ケース６１１を貫通する複数のネジ又はボルト・ナットであることが好ましい。
【０１１１】
電気分解板５を構成する乾燥したイオン交換膜５１０を２個の分割ケース６１１で挟み、その２個の分割ケース６１１を締結部６１２で締結することにより電解槽６を形成した後、この電解槽６に純水１３を給水し、電解槽６の漏れ実験を行った。電解槽６への給水から長時間（約５０時間）経過後であっても、電解槽６から純水１３の漏れを確認することができなかった。そのため、供給された純水１３で膨張したイオン交換膜５１０の周縁部５０６は、２個の分割ケース６１１の合わせ面におけるソフトガスケットの役割を十分に果たしているといえる。
【０１１２】
［水素ガス加圧部７］
水素ガス加圧部７は、図２に示すように、水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスを所定の圧力で加圧しながら取り出すように構成されている。水素ガス加圧部７による所定の圧力とは、水素ガス発生槽６０２に貯蔵された純水１３の水位が所定（基準水位７０％（約６０ｍｍ）＋５％（約±５ｍｍ）の範囲）以上に上昇することを抑える圧力である。本実施形態において、水素ガス加圧部７による所定の圧力は、１００〜４００Ｐａに設定されている。
【０１１３】
また、本実施形態の水素ガス加圧部７は、水素ガス貯留部７１０と、水素ガス中継部７２０と、水素ガス取出部７３０と、を有することが好ましい。
【０１１４】
（水素ガス貯留部７１０）
水素ガス貯留部７１０は、図２に示すように、所定水位の水１４を貯蔵する。本実施形態の水素ガス貯留部７１０は、透明ガラス製の容器７１１と、貯留部用ゴム栓７１２と、により構成されている。容器７１１は、高さ約５０ｍｍに設定されている。また、貯留部用ゴム栓７１２は、容器７１１の蓋であり、水素ガス中継部７２０及び水素ガス取出部７３０がそれぞれ通過する２個の通過孔を有する。
【０１１５】
水素ガス貯留部７１０に貯蔵される水１４は、電気分解のための純水１３ではなく、水素ガス発生を視認するための水１４、及び、水素ガス取出し部から取り出された水素ガスが引火した時の消火水として使用するための水１４である。そのため、水素ガス貯留部７１０に貯蔵される水１４としては、純水１３が好ましいが、水道水であってもよい。
【０１１６】
水素ガス貯留部７１０の水位は、約３０〜４０ｍｍに設定されることが好ましい。これは、水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスに所定の圧力で加圧するため、及び、水素ガス発生槽６０２から水素ガス中継部７２０を経由して水素ガス貯留部７１０に中継された水素ガスを気泡１５として視認するため、である。
【０１１７】
（水素ガス中継部７２０）
水素ガス中継部７２０は、図２に示すように、水素ガス発生槽６０２の上部に設けられた水素ガス排出口６２２から水素ガス貯留部７１０の下部までの間を、中継する。本実施形態の水素ガス中継部７２０は、水素ガス排出口６２２から貯留部用ゴム栓７１２を介して水素ガス貯留部７１０の容器７１１の下部までの間を接続する中継用接続パイプである。
【０１１８】
水素ガス中継部７２０は、水素ガス発生槽６０２から水素ガス貯留部７１０の下部に水素ガスを中継する。また、水素ガス中継部７２０は、水素ガス貯留部７１０に貯蔵された所定水位の水１４の水圧により水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスを加圧する。
【０１１９】
（水素ガス取出部７３０）
水素ガス取出部７３０は、図２に示すように、水素ガス貯留部７１０の上部から水素ガスを取り出す。本実施形態の水素ガス取出部７３０は、取出用接続パイプ７３１と、水素ガス取出口７３２と、により構成されている。取出用接続パイプ７３１は、水素ガス貯留部７１０の上部から貯留部用ゴム栓７１２を介して水素ガス取出口７３２までを接続する。水素ガス取出口７３２は、図１に示すように、正面パネル２０２の中央左側に配置されている。この水素ガス取出口７３２は、気管カニューレや実験用チューブなどの外部器具との接続手段となる。
【０１２０】
［サージタンク８］
サージタンク８は、純水１３を貯蔵すると共に、水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１の各下部にそれぞれ接続される。本実施形態のサージタンク８は、透明プラスチック又は透明ガラス製のタンク本体８０１と、タンク用ゴム栓８０２と、排水コック８０３と、２本のタンク用接続チューブ８０４と、により構成されている。
【０１２１】
タンク本体８０１は、電解槽６に供給する純水１３を貯蔵する容器であり、高さ約１００ｍｍに設定されている。また、タンク用ゴム栓８０２は、タンク本体８０１の蓋であり、タンク本体８０１に純水１３を供給するときに開閉される。排水コック８０３は、サージタンク８から純水１３を排水する場合に使用される。
【０１２２】
２本のタンク用接続チューブ８０４は、タンク本体８０１の下部と水素ガス発生槽６０２の下部との間、及び、タンク本体８０１の下部と酸素ガス発生槽６０１の下部との間を、それぞれ接続する。水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１の各下部で接続する理由は、水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１からサージタンク８に水素ガス及び酸素ガスを移動させないためである。
【０１２３】
［酸素ガス加圧弁９］
酸素ガス加圧弁９は、図２〜図４に示すように、酸素ガス発生槽６０１から発生する酸素ガスを所定の圧力で加圧しながら排出する。酸素ガス加圧弁９による所定の圧力とは、酸素ガス発生槽６０１に貯蔵された純水１３の水位が所定以上に上昇することを抑える圧力である。本実施形態の酸素ガス加圧弁９による所定の圧力としては、５０〜１５０Ｐａである。
【０１２４】
また、酸素ガス加圧弁９は、図４に示すように、酸素ガス加圧用筒部９０１と、酸素ガス加圧用金属ボール９０２と、穴あきゴムキャップ９０３と、により構成されていることが好ましい。
【０１２５】
酸素ガス加圧用筒部９０１は、酸素ガス発生槽６０１の上部に設けられた内径２〜３ｍｍの酸素ガス排出口６２１の上方に延在する。酸素ガス加圧用筒部９０１の内径は、酸素ガス加圧用金属ボール９０２の直径の１．２〜１．８倍の大きさに設定されている。酸素ガス加圧用筒部９０１は、酸素ガス排出口６２１と一体形成されていてもよいし、別体形成されていてもよい。
【０１２６】
酸素ガス加圧用金属ボール９０２は、酸素ガス加圧用筒部９０１に内包されており、所定圧で酸素ガス排出口６２１を塞いでいる。酸素ガス加圧用金属ボール９０２の直径は、酸素ガス排出口６２１の内径よりも大きく、酸素ガス加圧用筒部９０１の内径よりも小さく設定されている。また、酸素ガス加圧用金属ボール９０２の重量は、上記した酸素ガス加圧弁９による所定の圧力を満たすように設定されている。本実施形態の酸素ガス加圧用金属ボール９０２は、直径４〜５ｍｍの２個のステンレス球であり、酸素ガス加圧用筒部９０１の内部で上下に積み重ねられている。
【０１２７】
穴あきゴムキャップ９０３は、酸素ガス加圧用筒部９０１にごみが入らないように酸素ガス加圧用筒部９０１の上端口を覆いつつ、酸素ガス加圧用金属ボール９０２が所定圧以上で押し上げられて酸素ガス排出口６２１から酸素ガスが排出されたときにその酸素ガスを大気開放する。
【０１２８】
［逆流防止弁１０］
逆流防止弁１０は、定電流制御回路３の電源スイッチ３０３をオフにして電気分解板５による電気分解を停止させたときに水素ガス発生槽６０２で発生する負圧を利用して、水素ガス発生槽６０２を大気開放する。本実施形態の逆流防止弁１０による開放負圧としては、−１００〜２００Ｐａに設定されている。
【０１２９】
また、逆流防止弁１０は、水素ガス排出口６２２、又は、水素ガス中継部７２０のいずれか一方に設けられている。本実施形態の逆流防止弁１０は、感応度を高めるため、水素ガス排出口６２２の側方において、水素ガス排出口６２２に接続されている。
【０１３０】
また、逆流防止弁１０は、逆流防止弁用筒部１０１と、逆流防止弁用金属ボール１０２と、を有することが好ましい。逆流防止弁用筒部１０１は、その下方に大気開放口１０３を有している。この大気開放口１０３の内径は、逆流防止弁用金属ボール１０２の直径よりも小さく設定されている。
【０１３１】
逆流防止弁用金属ボール１０２は、逆流防止弁用筒部１０１に内包されており、所定圧で大気開放口１０３を塞いでいる。逆流防止弁用金属ボール１０２の直径は、大気開放口１０３の内径よりも大きく、逆流防止弁用筒部１０１の内径よりも小さく設定されている。また、逆流防止弁用金属ボール１０２の重量は、上記した開放負圧で大気開放口１０３から逆流防止弁用金属ボール１０２が離れて浮き上がり、水素ガス発生槽６０２が負圧から正圧（＞０Ｐａ）に切り替わったときに逆流防止弁用金属ボール１０２が大気開放口１０３をすばやく塞ぐように、設定されている。本実施形態の逆流防止弁用金属ボール１０２は、直径２〜３ｍｍの２個のステンレス球であり、逆流防止弁用筒部１０１の内部で上下に積み重ねられている。
【０１３２】
［気体抜き部１１］
気体抜き部１１は、サージタンク８への給水時に、水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１の各上部に封入された気体を抜く。この気体抜き部１１は、水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１の各上部や、その各上部に接続された部材などに、配置される。
【０１３３】
本実施形態の気体抜き部１１は、気体抜き用ゴム栓１１１と、気体抜き用ゴムキャップ１１２と、により構成されている。気体抜き用ゴム栓１１１は、水素ガス発生槽６０２の気体抜き用に設けられており、水素ガス排出口６２２の上部開口を覆う。また、気体抜き用ゴムキャップ１１２は、酸素ガス発生槽６０１の気体抜き用に設けられており、酸素ガス発生槽６０１の上部から上方に延在する気体抜き用筒部の上部開口を覆う。
【０１３４】
次に、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１における動作フローを説明する。
【０１３５】
［水素ガスの発生開始］
図１に示すように、電源スイッチ３０３をオンにすると、確認ランプ３０４が点灯し、図２に示すように、定電流制御回路３から所定の定電流が水素ガス発生量メータ４を経由して電気分解板５に供給される。また、水素ガス発生量メータ４は、図１に示すように、表１に示した電流値と水素ガス発生量との関係に基づいて水素ガス発生量を示す。定電流制御回路３から供給される所定の定電流の変更は、図１及び図２に示すように、設定用ボリューム３０２の操作によって可能になっている。
【０１３６】
定電流制御回路３から供給される電流は、電気分解板５の陽極板５０１及び陰極板５０２にそれぞれ供給される。また、陽極板５０１及び陰極板５０２からなる一対の電極板５００は、固定部５２０によってイオン交換膜５１０の両面に密着している。そのため、電解槽６に供給された純水１３に酸やアルカリなどの電解促進物を添加することなく、純水１３が電気分解する。その結果、陰極板５０２及びイオン交換膜５１０の接触面から水素ガスが発生すると共に、陽極板５０１及びイオン交換膜５１０の接触面から酸素ガスが発生する。
【０１３７】
（水素ガスの早期離脱）
ここで、一対の電極板５００は、頂角５０４が４５度以下に設定された複数の通過孔（メッシュ）５０３を有するエキスパンドメタルにより構成しているため、発生初期における気泡径ナノレベルの水素ガス及び酸素ガスの気泡１５が、図７に示すように、気泡径ミリレベルの気泡１５に成長する前に、気泡径マイクロレベルの気泡１５の状態で一対の電極板５００から離脱する。
【０１３８】
また、リベット頭部５２２が半球面状等のなめらかな形状であること、電極板５００が固定されていない状態で凸状に湾曲していること、固定部５２０及びリベット穴５１１が所定の位置に配置されていることにより、電極板５００とイオン交換膜５１０との間やリベット頭部５２２にガスが停滞することを防ぐと共
に、気泡径マイクロレベルの気泡１５の状態で一対の電極板５００から離脱することを促進している。
【０１３９】
（水素ガスの加圧）
また、電気泳動の影響により、電気分解の開始時から時間の経過とともに、酸素ガス発生槽６０１に貯蔵された純水１３が水素ガス発生槽６０２に移動する。そのため、水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスを何ら加圧することなく排出してしまうと、水素ガス発生槽６０２から純水１３が溢れ出すと共に、酸素ガス発生槽６０１に貯蔵される純水１３が不足する。そのため、水素ガス加圧部７は、図２に示すように、水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスを加圧しながら取り出す。この加圧原理は次の通りである。
【０１４０】
水素ガス発生槽６０２の水素ガス排出口６２２から排出された水素ガスは、水素ガス中継部７２０を中継して、水素ガス貯留部７１０の下部までたどり着く。水素ガス貯留部７１０は所定水位の水１４を貯蔵しているため、水素ガスが水素ガス中継部７２０から水素ガス貯留部７１０に移動するには、水素ガスの排気圧（１５０〜５００Ｐａ）がその移動の際に水素ガス貯留部７１０から受ける水圧（約１００〜２５０Ｐａ）よりも高くなければならない。この水圧が水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスに加圧する所定の圧力となる。
【０１４１】
（電解槽６の自動水位調整）
上記した水圧の調整は、水素ガス貯留部７１０に貯蔵される水１４の水位を調整することにより行う。ただし、水素ガス貯留部７１０における水位が好適な水位（例えば３０ｍｍ）よりも高くなり、水圧が好適な圧力よりも高くなると、水素ガス発生槽６０２に与える高い水圧の影響により、水素ガス発生槽６０２から酸素ガス発生槽６０１に純水１３が移動してしまう。そして、その結果、酸素ガス発生槽６０１から純水１３が溢れ出てしまう。このことから、電解槽６の水位（水素ガス発生槽６０２の水位及び酸素ガス発生槽６０１の水位）を一定かつ容易に調整するため、水素ガス加圧部７の他にも電解槽６への加圧調整手段を備えていることが好ましい。
【０１４２】
本願の発明者が多くの実験を行った結果、電解槽６の水位を基準水位から±５ｍｍ（基準水位の±約５％）の範囲に保つためには、卓上型水素ガス発生装置１にサージタンク８及び酸素ガス加圧弁９を設置することが有効であることが明らかとなった。
【０１４３】
サージタンク８は、図２に示すように、水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１に接続するだけで、水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１に過剰に流入した純水１３を一時的に蓄える。これにより、水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１における急激な流入量の増減を緩和し、電解槽６の水位が平準化する。
【０１４４】
また、酸素ガス加圧弁９は、酸素ガス発生槽６０１から発生する酸素ガスを加圧しながら排出する。上記の酸素ガス加圧弁９による所定の圧力の微調整を行う場合、図３及び図４に示すように、穴あきゴムキャップ９０３を取り外し、酸素ガス加圧弁用金属ボール９０２の大きさや個数等を変更して酸素ガス加圧弁用金属ボール９０２の総重量を調整し、穴あきゴムキャップ９０３を元の位置に取り付ければよいだけなので、従来のばね式加圧弁と比較して、その微調整が容易である。
【０１４５】
そして、水素ガス加圧部７、サージタンク８及び酸素ガス加圧弁９の相乗効果により、電解槽６の水位が容易に安定しながら水素ガスの発生が継続する。
【０１４６】
（水素ガスの目視確認）
水素ガス発生槽６０２から発生した水素ガスが水素ガス加圧部７の水素ガス中継部７２０を中継して水素ガス貯留部７１０に侵入すると、図２に示すように、その水素ガスは気泡１５となって水素ガス貯留部７１０に貯蔵された水１４の中を移動する。図１に示す保護筐体２の確認窓２３０から水素ガス貯留部７１０をのぞくとこの水素ガスの気泡１５を見ることができるので、目に見えない水素ガスが発生しているか否かを目視確認することができる。
【０１４７】
（水素ガスの供給）
水素ガス貯留部７１０の上方に貯留された水素ガスは、図２に示すように、水素ガス取出部７３０の水素ガス取出口７３２に接続された気管カニューレや実験用チューブなどの外部器具を介して、吸引用や実験用などに供給される。
【０１４８】
［水素ガスの発生停止］
卓上水素ガス発生装置からの水素ガスの発生を停止させる場合、図１に示すように、電源スイッチ３０３をオフにし、確認ランプ３０４が消灯することを確認する。
【０１４９】
（逆流防止）
電源スイッチ３０３をオフにしてしばらくすると、電解槽６の純水１３が冷却されることにより電解槽６内が減圧状態になり、水素ガス貯留部７１０の水１４が水素ガス中継部７２０を介して電解槽６に逆流しようとする。その際、図４に示すように、逆流防止弁１０の逆流防止弁用金属ボール１０２が電解槽６のわずかな負圧（−１００〜２００Ｐａ）に迅速に反応して浮き上がり、水素ガス発生槽６０２を大気開放する。これにより、水素ガス貯留部７１０の水１４は逆流せず、水素ガス貯留部７１０に留まる。また、水素ガス発生槽６０２が大気開放されてその圧力が０Ｐａになると、逆流防止弁用金属ボール１０２が大気開放口１０３を塞ぐので、電解槽６内の水位及び圧力関係が維持される。
【０１５０】
［純水１３の供給］
図２に示すように、サージタンク８の排水コック８０３４２が閉じていることを確認してから、タンク用ゴム栓８０２を取り外す。また、電解槽６に取り付けられた気体抜き用ゴムキャップ１１２及び気体抜き用ゴム栓１１１も取り外す。タンク用ゴム栓８０２、気体抜き用ゴムキャップ１１２及び気体抜き用ゴム栓１１１が取り外されたら、電解槽６の水位が電解槽６の容量の約７０％±５％（基準水位付近）となるように、かつ、サージタンク８の水位が約７０〜８０％となるように、純水１３をサージタンク８に供給する。供給を容易にするため、電解槽６及びサージタンク８に予めマーキングしておくとよい。
【０１５１】
純水１３の供給が完了したら、タンク用ゴム栓８０２、気体抜き用ゴムキャップ１１２及び気体抜き用ゴム栓１１１を取り付ける。タンク用ゴム栓８０２、気体抜き用ゴムキャップ１１２及び気体抜き用ゴム栓１１１で密閉することにより、電解槽６及びサージタンク８の圧力関係は保たれ、サージタンク８は電解槽６の内部に生じる微妙な圧力変化を吸収する。
【０１５２】
次に、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１の効果を説明する。
【０１５３】
（１）本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、液体及び気体の通過孔を有しないイオン交換膜５１０と、イオン交換膜５１０の両面にそれぞれ密着する一対の電極板５００と、イオン交換膜５１０の両面に一対の電極板５００をそれぞれ密着させる固定部５２０と、を有する電気分解板５と、電気分解板５を仕切板として電気分解板５に仕切られると共に電気分解の対象となる純水１３をそれぞれ貯蔵する水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１を有する電解槽６と、を備えており、一対の電極板５００は、複数の通過孔５０３をそれぞれ有しており、イオン交換膜５１０は、複数の通過孔５０３のうち任意に選択された複数の通過孔５０３の同軸上に複数のリベット穴５１１を有しており、固定部５２０は、通過孔５０３及びリベット穴５１１に挿入される絶縁性のリベット軸５２１と、リベット軸５２１の両端に形成されると共に少なくともその一方がリベット軸５２１を通過孔５０３及びリベット穴５１１に挿入された後に形成されることにより一対の電極板５００をイオン交換膜５１０の両面にそれぞれ密着させる２個のリベット頭部５２２と、を有することを特徴とする。
【０１５４】
本実施形態によれば、２個のリベット頭部５２２が一対の電極板５００をイオン交換膜５１０の両面にそれぞれ密着させるので、一対の電極板５００とイオン交換膜５１０とを全面で均等に密着させることができる。また、リベット頭部５２２は、ナットと異なり、半球面状等のなめらかな形状になるため、リベット頭部５２２にガスが停滞することを防止することができる。
【０１５５】
（２）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、複数のリベット穴５１１は、電極板５００の周縁部５０６から所定の長さだけ内側に、配置されていることが好ましい。
【０１５６】
本実施形態によれば、リベット穴５１１に配置された固定部５２０が電極板５００の周縁部５０６を固定した場合と比較して、凸状に湾曲しやすい電極板５００の周縁部５０６とイオン交換膜５１０との間から発生するガスを効率よく排出することができる。
【０１５７】
（３）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、複数のリベット穴５１１は、電極板５００の周縁部５０６から電極板５００の上下方向及び幅方向における各長さの５％以上の長さだけ内側に、配置されていることが好ましい。
【０１５８】
本実施形態によれば、電極板５００の周縁部５０６とイオン交換膜５１０との間に生じる隙間を好適に保持することができるので、リベット穴５１１が電極板５００の周縁部５０６から各長さの５％以下の長さだけ外側に配置されている場合と比較して、電極板５００の周縁部５０６とイオン交換膜５１０との間から発生したガスを効率よく排出することができる。
【０１５９】
（４）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、複数のリベット穴５１１のうちいくつかのリベット穴５１１は、電極板５００の周縁部５０６から電極板５００の上下方向及び幅方向における各長さの２５％以下の長さだけ内側に、配置されていることが好ましい。
【０１６０】
本実施形態によれば、電極板５００の周縁部５０６とイオン交換膜５１０との間に生じる隙間を好適に保持することができるので、リベット穴５１１が電極板５００の周縁部５０６に位置する場合及びリベット穴５１１が電極板５００の周縁部５０６から各長さの２５％以上の長さだけ内側に配置されている場合と比較して、電極板５００の周縁部５０６とイオン交換膜５１０との間から発生したガスを効率よく排出することができる。
【０１６１】
（５）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、一対の電極板５００は、固定部５２０によってイオン交換膜５１０に固定されていない状態において、イオン交換膜５１０に対して凸状に湾曲していることが好ましい。
【０１６２】
本実施形態によれば、一対の電極板５００を凸状に湾曲させることによって、電極板５００の製造時に発生しやすい緩やかな波状の歪みを凸状湾曲に統一することができる。また、一対の電極板５００をイオン交換膜５１０に対して凹状に湾曲させた場合と比較して、一対の電極板５００をイオン交換膜５１０に対して凸状に湾曲させると、一対の電極板５００がイオン交換膜５１０に密着する。そのため、一対の電極板５００が製造後無加工状態（緩やかな波形状状態）の場合、又は、一対の電極板５００がイオン交換膜５１０に対して凹状に湾曲した場合と比較して、一対の電極板５００がイオン交換膜５１０に密着するので、電極板５００とイオン交換膜５１０との間から水素ガスや酸素ガスを効率よく発生させることができる。
【０１６３】
（６）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、複数のリベット穴５１１は、電極板５００の中心を基準にして、電極板５００の上下方向又は幅方向に延びる各辺を有する仮想長方形の四角、及び、仮想長方形の内側において仮想長方形よりも小さく形成されていると共に電極板５００の上下方向及び幅方向に各角を有する仮想菱形の四角、の合計８個の角に配置されていることが好ましい。
【０１６４】
本実施形態によれば、リベット頭部５２２が一対の電極板５００に対して均等配置されており、それら一対の電極板５００をイオン交換膜５１０の両面にそれぞれ密着させるので、一対の電極板５００とイオン交換膜５１０とを全面で均等に密着させることができる。また、固定部５２０が配置された位置と固定部５２０が配置されていない位置とが均等に配置されているので、凸状又は凹状に部分湾曲しやすい電極板５００とイオン交換膜５１０との間から発生するガスを効率よく排出することができる。
【０１６５】
（７）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、固定部５２０は、熱可塑性プラスチックを用いて形成されており、２個のリベット頭部５２２は、少なくともその一方がリベット軸５２１を通過孔５０３及びリベット穴５１１に挿入された後に超音波又は加熱金型の押しつけにより溶融及び冷却されることにより形成されることが好ましい。
【０１６６】
本実施形態によれば、リベット頭部５２２による密着性を確保しながら、リベット頭部５２２の厚さを一般的な形成方法等によるリベット頭部５２２と比較して、薄くすることができる。
【０１６７】
（８）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、リベット穴５１１は、通過孔５０３の直径よりも小さな直径を有しており、リベット軸５２１は、通過孔５０３の内径よりも小さな外径であってリベット穴５１１の内径よりも大きな外径を有すると共に液体を吸収したときに膨張することが好ましい。
【０１６８】
本実施形態によれば、リベット穴５１１の内周面とリベット軸５２１の外周面とが密接するので、電解槽６の純水１３や電気分解板５から発生したガスがリベット穴５１１を介して水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１を相互に通過することを防止することができる。
【０１６９】
（Ａ１）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、水素ガス発生槽６０２に貯蔵された純水１３の水位が所定以上に上昇することを抑える圧力で水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスを加圧しながら取り出す水素ガス加圧部７と、を更に備えることが好ましい。
【０１７０】
本実施形態によれば、電気分解の際の電気泳動により純水１３が酸素ガス発生槽６０１から水素ガス発生槽６０２に移動しても、水素ガス加圧部７が水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスを加圧するので、電気泳動により水素ガス発生槽６０２に移動した純水１３が水素ガス発生槽６０２から溢れ出してしまうことを防止することができる。
【０１７１】
（Ａ２）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、純水１３を貯蔵すると共に、水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１の各下部にそれぞれ接続されるサージタンク８と、を更に備えることが好ましい。
【０１７２】
本実施形態によれば、サージタンク８が水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１の各下部にそれぞれ接続されているので、サージタンク８が水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１に純水１３を供給しつつ、水素ガス発生槽６０２又は酸素ガス発生槽６０１の一方に偏った純水１３を他方に移動させることができる。また、サージタンク８が水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１の各下部にそれぞれ接続されているので、刻々と変化する電解槽６の水位や水素ガス及び酸素ガスの圧力差をサージタンク８により緩衝することができる。
【０１７３】
（Ａ３）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、酸素ガス発生槽６０１に貯蔵された純水１３の水位が所定以上に上昇することを抑える圧力で酸素ガス発生槽６０１から発生する酸素ガスを加圧しながら排出する酸素ガス加圧弁９と、を更に備えることが好ましい。
【０１７４】
本実施形態によれば、酸素ガス加圧弁９が閉じているときに酸素ガス発生槽６０１内の純水１３が大気圧以上の気圧で押圧されるので、水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスが水素ガス加圧部７によって加圧される反作用によって酸素ガス排出口６２１から純水１３が溢れ出すことを抑えることができる。また、酸素ガスが所定圧以上になったときに排出するので、酸素ガス発生槽６０１内が過剰気圧になって酸素ガス発生槽６０１や電気分解板５が破損することを防止することができる。
【０１７５】
（Ａ４）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、水素ガス加圧部７は、所定水位の水１４を貯蔵する水素ガス貯留部７１０と、水素ガス発生槽６０２の上部に設けられた水素ガス排出口６２２から水素ガス貯留部７１０の下部までの間を中継する水素ガス中継部７２０と、水素ガス貯留部７１０の上部から水素ガスを取り出す水素ガス取出部７３０と、を有しており、水素ガス貯留部７１０に貯蔵された純水１３により生じる所定の水圧により水素ガスを加圧することが好ましい。
【０１７６】
本実施形態によれば、水素ガス加圧部７に貯蔵された水１４の水圧により水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスが加圧されるので、加圧構造及び加圧調整を容易にすることができる。また、水素ガスは水素ガス貯留部７１０の水１４の中を通過するので、水素ガスの発生を気泡１５として確認することができる。また、水素ガス中継部７２０と水素ガス取出部７３０との間に水素ガス貯留部７１０の水１４が介在しているので、水素ガス取出部７３０から取り出された水素ガスが引火しても、水素ガス貯留部７１０に貯蔵された水１４がその引火を消火し、水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスに引火することを防止することができる。
【０１７７】
（Ａ５）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、一対の電極板５００は、その上方に内角４５度以下の頂角５０４を有する複数の通過孔５０３をそれぞれ有することが好ましい。
【０１７８】
本実施形態によれば、頂角５０４が４５度以上の通過孔５０３や上部形状が半円形又は半楕円形の通過孔５０３と比較して電気分解板５による電解効率を約１０〜１５％向上させることができる。これにより、電解槽６に循環ポンプを取り付けなくても水素ガス発生槽６０２から水素ガスを取り出すことができる。
【０１７９】
（Ａ７）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、酸素ガス加圧弁９は、酸素ガス発生槽６０１の上部に設けられた酸素ガス排出口６２１の上方に延在する筒部と、筒部に内包されており所定圧で酸素ガス排出口６２１を塞ぐ金属ボールと、を有することが好ましい。
【０１８０】
本実施形態によれば、金属ボールの重量や個数を変更することによって酸素ガス排出口６２１を塞ぐ圧力を容易に変更することができるので、酸素ガスの排気圧を容易かつ微細に制御することができる。
【０１８１】
（Ａ８）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、電解槽６は、閉じた容器を上下方向に分割して得た形状の２個の分割ケース６１１と、一対の電極板５００よりも大きなイオン交換膜５１０の周縁部を２個の分割ケース６１１の周縁部が挟んだ状態で２個の分割ケース６１１を一体に締結する締結部６１２と、を有することが好ましい。
【０１８２】
本実施形態によれば、電解槽６の構造を簡素化することができる。また、２個の分割ケース６１１の周縁部にソフトガスケットを用いずとも、電解槽６の密封性を確保することができる。
【０１８３】
（Ａ９）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、電気分解板５による電気分解停止時に水素ガス発生槽６０２で発生する負圧を利用して水素ガス発生槽６０２を大気開放する逆流防止弁１０と、を更に備えることが好ましい。
【０１８４】
本実施形態によれば、電気分解の停止時に逆流防止弁１０が水素ガス発生槽６０２を大気開放するので、水素ガス貯留部７１０に貯蔵された水１４が水素ガス中継部７２０を通じて水素ガス発生槽６０２に逆流することを防止することができる。
【０１８５】
（Ａ１０）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、逆流防止弁１０は、大気開放口１０３と、大気開放口１０３を所定圧で塞ぐ金属ボールと、を有すると共に、水素ガス排出口６２２又は水素ガス中継部７２０に取り付けられていることが好ましい。
【０１８６】
本実施形態によれば、金属ボールが大気開放口１０３を塞いでいるので、スプリング式逆流防止弁１０と比較して、開放負圧を容易かつ微細に調整することができる。
【０１８７】
（Ａ１１）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、電気分解板５は、純水１３の電気分解時において、水素ガスの発生量が最大１０ｍｌ／ｍｉｎ、かつ、電気分解板５から発生する水素ガスの発生圧力が１５０〜５００Ｐａとなるように電流制御されており、水素ガス加圧部７は、水素ガス発生槽６０２から発生する水素ガスを１００〜４００Ｐａで加圧し、酸素ガス加圧弁９は、酸素ガス発生槽６０１から発生する酸素ガスを５０〜１５０Ｐａで加圧し、逆流防止弁１０は、水素ガス発生槽６０２の負圧が−１００〜２００Ｐａのときに水素ガス発生槽６０２を大気開放することが好ましい。
【０１８８】
本実施形態によれば、水素ガス及び酸素ガスの発生圧を詳細に制御することにより、電解槽６の内部の圧力が急上昇してイオン交換膜５１０のリベット穴５１１から水素ガス及び酸素ガスが強制通過してしまうことを防止することができる。また、各圧力を詳細に制御しながらサージタンク８が電解槽６に純水１３を供給するので、電解槽６の水位が±５ｍｍに維持され、水素ガス発生漕部及び酸素ガス発生漕部から純水１３が溢れ出すことを防止することができると共に、水素ガス及び酸素ガスの発生効率を維持することができる。また、開放負圧が０Ｐａに近似しているため、電解槽６の水位と発生ガスの圧力関係を維持したまま、逆流を防止することができる。
【０１８９】
（Ａ１２）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１において、水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１の各上部又は各上部に接続された部材は、サージタンク８への給水時に水素ガス発生槽６０２及び酸素ガス発生槽６０１の各上部に封入された気体を抜く気体抜き部１１を有することが好ましい。
【０１９０】
本実施形態によれば、サージタンク８への給水時に気体抜き部１１から電解槽６内の気体が給水分だけ抜けるので、電解槽６の圧力関係を維持することができる。
【０１９１】
（Ａ１３）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、卓上型水素ガス発生装置１を覆う保護筐体２を更に備えており、保護筐体２は、水素ガス加圧部７内の純水１３を通過する水素ガスの気泡１５を視認するための確認窓２３０を有することが好ましい。
【０１９２】
本実施形態によれば、確認窓２３０から水素ガスの気泡１５を視認することにより、目に見えない水素ガスの発生を目視で確認することができる。
【０１９３】
（Ａ１４）また、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置１は、電気分解板５に印加された電流値に応じて水素ガスの発生量を表示する水素ガス発生量メータ４と、を更に備えることが好ましい。
【０１９４】
本実施形態によれば、水素ガス発生量メータ４を確認しながら、水素ガスの発生量を制御することができる。
【０１９５】
すなわち、本実施形態の卓上型水素ガス発生装置によれば、発生ガスの効率的な排出、小型化、携帯性の問題などの従来技術における種々の不具合を改善した新規の卓上型水素ガス発生装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１９６】
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。
【符号の説明】
【０１９７】
１  卓上型水素ガス発生装置
２  保護筐体
３  定電流制御回路
４  水素ガス発生量メータ
５  電気分解板
６  電解槽
７  水素ガス加圧部
８  サージタンク
９  酸素ガス加圧弁
１０  逆流防止弁
１１  気体抜き部
１３  純水
１４  水
１５  気泡
１０１  逆流防止弁用筒部
１０２  逆流防止弁用金属ボール
１０３  大気開放口
１１１  気体抜き用ゴム栓
１１２  気体抜き用ゴムキャップ
２００  本体支持部
２０１  下面パネル
２０２  正面パネル
２０３  背面パネル
２１０  カバー部
２１１  左側面パネル
２１２  右側面パネル
２１３  上面パネル
２２０  ネジ
２３０  確認窓
２４０  ハンドル
２５０  通気口
３０１  電源
３０２  設定用ボリューム
３０３  電源スイッチ
３０４  確認ランプ
５００  一対の電極板
５０１  陽極板
５０２  陰極板
５０３  通過孔
５０４  頂角
５０６  電極板の周縁部
５１０  イオン交換膜
５１１  リベット穴
５２０  固定部
５２１  リベット軸
５２２  リベット頭部
６０１  酸素ガス発生槽
６０２  水素ガス発生槽
６１１  分割ケース
６１２  締結部
６２１  酸素ガス排出口
６２２  水素ガス排出口
７１０  水素ガス貯留部
７１１  容器
７１２  貯留部用ゴム栓
７２０  水素ガス中継部
７３０  水素ガス取出部
７３１  取出用接続パイプ
７３２  水素ガス取出口
８０１  タンク本体
８０２  タンク用ゴム栓
８０３  排水コック
８０４  タンク用接続チューブ
９０１  酸素ガス加圧用筒部
９０２  酸素ガス加圧用金属ボール
９０３  穴あきゴムキャップ
Ｄ  所定の長さ（電極板の周縁部からリベット穴までの長さ）
【図１】
0005481622.tif 000004
【図２】
0005481622.tif 000005
【図３】
0005481622.tif 000006
【図４】
0005481622.tif 000007
【図５】
0005481622.tif 000008
【図６】
0005481622.tif 000009
【図７】
0005481622.tif 000010
【図８】
0005481622.tif 000011
【図９】
0005481622.tif 000012
【図１０】
0005481622.tif 000013
【図１１】
0005481622.tif 000014
【図１２】
0005481622.tif 000015
【図１３】
0005481622.tif 000016
【図１４】
0005481622.tif 000017