(57)【要約】【課題】小型化及びコスト低減を容易に図ることができるとともに、携帯性に優れた水素水生成器、並びに当該水素水生成器を使用することによる水素水生成方法を提供すること。【解決手段】飲料水の容器に挿入されて前記飲料水に浸漬する陽極及び陰極からなる電極部と、前記電極部を支持する支持部と、前記支持部内に格納される電池と、前記電池から供給される電池電圧を昇圧し、昇圧電圧を前記電極部に印可する制御回路と、を有すること。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料水の容器に挿入されて前記飲料水に浸漬する陽極及び陰極からなる電極部と、
前記電極部を支持する支持部と、
前記支持部内に格納される電池と、
前記電池から供給される電池電圧を昇圧し、昇圧電圧を前記電極部に印可する制御回路と、を有することを特徴とする水素水生成器。
【請求項２】
前記電極部のうちの少なくとも前記陰極は、チタンからなる金属棒の表面に白金が被覆された構造を有することを特徴とする請求項１に記載の水素水生成器。
【請求項３】
前記制御回路は、前記昇圧電圧を間欠的に前記電極部に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の水素水生成器。
【請求項４】
前記制御回路は、第１電圧値を平均供給電圧値として電圧供給する第１電圧供給期間、及び前記第１電圧値よりも低い第２電圧値を平均供給電圧値として電圧供給する第２電圧供給期間を周期的に組み合わせた電圧波形によって電圧供給することを特徴とする請求項３に記載の水素水生成器。
【請求項５】
前記電極部は、前記陽極及を２本、及び前記陰極を１本含み、
前記支持部は、前記陽極及び前記陰極を互いに等間隔にて離間させつつ支持することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水素水生成器。
【請求項６】
前記２本の陽極及び前記１本の陰極は、互いに４ｃｍ離間して支持されていることを特徴とする請求項５に記載の水素水生成器。
【請求項７】
前記電極部の延在方向に沿って延在し、前記電極部の周辺領域を囲むように形成された籠状の保護部材を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の水素水生成器。
【請求項８】
前記保護部材は、アクリル系樹脂からなることを特徴とする請求項７に記載の水素水生成器。
【請求項９】
前記電極部に電圧を印可してからの経過時間に応じて発光状態を変化させ、水素水の生成の完了を告知する告知部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の水素水生成器。
【請求項１０】
飲料水の容器の開口から陽極及び陰極からなる電極部を挿入させて飲料水に浸漬する行程と、
電池の電池電圧を昇圧して前記電極部に昇圧電圧を印可する行程と、を有し、
前記昇圧電圧の印可後に、前記飲料水中の水素イオンが前記陰極に引き寄せられるとともに、前記陰極から電子を得て水素原子を構成することを特徴とする水素水生成方法。
【請求項１１】
前記水素原子は、前記陰極の周囲に発生するミネラル原子に溶存することを特徴とする請求項１０に記載の水素水生成方法。
【請求項１２】
前記飲料水中の水素原子は、前記陰極の表面上に形成された白金を触媒とし、ミネラル原子と結合して水素化合物を生成することを特徴とする請求項１１に記載の水素水生成方法。
【請求項１３】
前記昇圧電圧は、間欠的に前記電極部に供給されることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の水素水生成方法。
【請求項１４】
前記昇圧電圧は、第１電圧値を平均供給電圧値として電圧供給する第１電圧供給期間、及び前記第１電圧値よりも低い第２電圧値を平均供給電圧値として電圧供給する第２電圧供給期間を周期的に組み合わせた電圧波形によって供給されることを特徴とする請求項１３に記載の水素水生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水及び市販のミネラルウォータから電解還元作用により、活性水素を多く含む還元水素水を生成する水素水生成器、及び当該水素水生成器による水素水生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一般の水道水は、浄水場において塩素を加えることによって殺菌を行うため、水の味を悪化させ、更には残留塩素と水中の有機物とが化合して人体に悪影響を及ぼす物質が生成される可能性があることが知られていた。このため、水道水が飲料として利用されることは少なく、地下水を水源とするミネラルウォータを飲料として利用することが、特に多くなっている。
【０００３】
近年においては、体内の活性酸素を中和することにより、健康の増進、体質の改善、及び病気の治療等を図るために、飲料水内に水素を溶存させた水素水が注目されている。水素水を生成する方法としては、例えば、水に対してマグネシウム等の還元力を有する金属を投入することによって生成する方法が従来から知られている。また、水素水を生成する方法として、陰電圧を作用させることによる電解による方法も知られている。
【０００４】
電解による方法としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に、その内容が開示されている。具体的には、水中に第１〜第３の電極を配置し、第１の電極と第２の電極との間には高周波の交流電圧を印可するとともに、第３の電極を接地して、第１の電極及び第２の電極と第３の電極との水に直流電流を流すことにより、当該水を電解するとともに酸化還元電位を低下させて還元水素水を生成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１１３５６号公報
【特許文献２】特開２００９−２２９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年においては、脱水症状及び熱中症の予防から飲料水を野外等の外出先に持ち運ぶことが多く、更には外出先等において飲料水を購入することが多くなっている。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されているような水素水生成器は、家庭内での使用には適しているものの、携帯性には優れておらず、屋外等の外出先における使用には適していない。
【０００７】
また、特許文献１及び特許文献２に開示されているような水素水生成器は、一般の交流電源が必要となり、回路構成が複雑となるばかりか、水素水生成器のコスト低減及び小型化を容易に図ることが困難である。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型化及びコスト低減を容易に図ることができるとともに、携帯性に優れた水素水生成器、並びに当該水素水生成器を使用することによる水素水生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の水素水生成器は、飲料水の容器に挿入されて前記飲料水に浸漬する陽極及び陰極からなる電極部と、前記電極部を支持する支持部と、前記支持部内に格納される電池と、前記電池から供給される電池電圧を昇圧し、昇圧電圧を前記電極部に印可する制御回路と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明の水素水生成方法は、飲料水の容器の開口から陽極及び陰極からなる電極部を挿入させて飲料水に浸漬する行程と、電池の電池電圧を昇圧して前記電極部に昇圧電圧を印可する行程と、を有し、前記昇圧電圧の印可後に、前記飲料水中の水素イオンが前記陰極に引き寄せられるとともに、前記陰極から電子を得て水素原子を構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る水素水生成器及び水素水生成方法においては、比較的に大型な交流電源に代えて、比較的に小型な電源である電池を使用しているため、水素水生成器自体の小型化及びコスト低減を図ることができ、携帯性に優れた水素水生成器を提供することができる。
【００１２】
また、本発明に係る水素水生成器及び水素水生成方法においては、複雑な構成となる交流電源に代えて、簡易な電源である電池を使用しているため、水素水生成器の構造及び水素水生成方法の行程を容易にしつつも、優れた特性を有する水素水を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係る水素水生成器の斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係る水素水生成器の上面図である。
【図３】本発明の実施例に係る水素水生成器の正面図である。
【図４】本発明の実施例に係る水素水生成器の本体部の底面図である。
【図５】本発明の実施例に係る水素水生成器の本体部の正面図である。
【図６】本発明の本実施例に係る水素水生成器の本体部分の先端部分の分解斜視図である。
【図７】本発明の本実施例に係る水素水生成器の本体部分の先端部分の平面図である。
【図８】図７における線VIII-VIIIに沿った断面図である。
【図９】図２における線IX-IXに沿った断面図である。
【図１０】本発明の実施例に係る水素水生成器の使用状態を示す表面図である。
【図１１】本発明の実施例に係る水素水生成器のブロック図である。
【図１２】水素水が生成されるまでの各生成行程を説明するための水内の概略図である。
【図１３】水素水が生成されるまでの各生成行程を説明するための水内の概略図である。
【図１４】水素水が生成されるまでの各生成行程を説明するための水内の概略図である。
【図１５】本発明の実施例に係る水素水生成器において用いられる電圧波形の一例である。
【図１６】本発明の実施例に係る水素水生成器において用いられる電圧波形の一例である。
【図１７】本発明の実施例に係る水素水生成器において用いられる電圧波形の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施例の説明に用いる図面は、いずれも本発明による水素水生成器を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、実施例で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。
【００１５】
＜実施例＞
（水素水生成器の構成）
先ず、図１乃至図９を参照しつつ、本実施例に係る水素水生成器の全体構成及び各構成部材を説明する。図１は本実施例に係る水素水生成器の斜視図であり、図２は本実施例に係る水素水生成器の上面図であり、図３は本実施例に係る水素水生成器の正面図である。また、図４は本実施例に係る水素水生成器の本体部の底面図、図５は本実施例に係る水素水生成器の本体部の正面図である。更に、図６は本実施例に係る水素水生成器の本体部分の先端部分の分解斜視図であり、図７は本実施例に係る水素水生成器の本体部分の先端部分の平面図であり、図８は図７における線VIII-VIIIに沿った断面図である。そして、図９は、図２における線IX-IXに沿った断面図である。
【００１６】
なお、図１乃至図９においては、水素水生成器の長手方向をＸ方向とし、当該Ｘ方向に対して直交し且つ互いにも直交する方向をＹ方向及びＺ方向とする。これにより、水素水生成器１０の上面図とはＹＺ面図であり、正面図とはＸＹ面図である。
【００１７】
図１乃至図３から分かるように、本実施例に係る水素水生成器１０の全体形状は、円柱状である。また、水素水生成器１０は、本体部１１および蓋部１２から構成されており、水素水生成器１０を使用しない場合には、本体部１１の先端部分を覆うように蓋部１２がはめられ、当該先端部分が外力等から保護されている。更に、本体部１１には、水素水生成器１０を駆動するためのスイッチ１３、及び水素水の生成が完了したことを告知するための告知部１４が設けられている。
【００１８】
図４及び図５から分かるように、本体部１１から蓋部１２を取り外すと、本体部１１の一端（上面とは逆側の底面側）からは水に浸漬して水素を発生する水素発生部２１が配設され、当該水素発生部２１がＸ方向に延在している。また、図４乃至図６から分かるように、水素発生部２１は、２つの陰極２２、２３及び１つの陽極２４からなる電極部２５と、電極部２５の周辺領域を囲むように形成された籠状の保護部材２６と、電極部２５を保護部材２６内において固定するための固定部材２７とから構成されている。
【００１９】
陰極２２、２３及び陽極２４は、円柱状の棒状体であり、チタン（Ｔｉ）からなる金属棒の表面に白金（Ｐｔ）が被覆された構造を有している。すなわち、各電極は、チタン層上に白金層が積層された２層構造を有していることになる。なお、陰極２２、２３及び陽極２４の形状は棒状体に限定されることなく、板状又は角柱状等の他の形状であってもよい。
【００２０】
また、陽極２４については、白金層が形成されること無く、チタン層（すなわち、チタンの金属棒）のみから構成されていてもよい。本実施例においては、製造上のコスト低減及び組み立て作業の容易化の観点から、陰極２２、２３と陽極２４とを同一の構造としている。また、陰極２２、２３及び陽極２４の材料は、チタン及び白金に限られることなく、電極部２５が浸漬することになる水中において、人体に悪影響を及ぼすガス又は有機物等を生成することがなければ、他の金属を用いることもできる。例えば、チタン合金及びマグネシウム等を用いて、表層部に白金系被膜や水素化マグネシウムを被覆させてもよく、或いは陰極２２、２３及び陽極２４は、白金（Ｐｔ）・イリジウム（Ｉｒ）（白金の薄膜及びイリジウム薄膜からなる被膜）及びこれらの混合物（白金及びイリジウムを混合して形成された被膜）が被覆された構造を有していてもよい。すなわち、各電極は、チタン層上に白金（Pt）・イリジウム（Ir）及びこれらの混合物の層が積層された２層ないし３層構造を有していてもよい。
【００２１】
保護部材２６の材料は、本実施例においてアクリル系樹脂が用いられている。アクリル樹脂を用いる理由としては、耐熱性に優れ、冷水及び熱湯等に浸漬した場合であっても人体に悪影響を及ぼすガス又は有機物等を生成することがないからである。なお、保護部材２６の材料はアクリル系樹脂に限定されることなく、優れた耐熱性を有し、冷水及び熱湯等に浸漬した場合であっても人体に悪影響を及ぼすガス又は有機物等を生成しないものであれば、他の材料を使用することもできる。例えば、汎用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）を用いてもよい。
【００２２】
また、図６に示すように、保護部材２６を構成する第１樹脂成形体３１と第２樹脂形体３２とを接合することにより、籠状の保護部材２６が組み立てられることになる。ここで、第１樹脂成形体３１と第２樹脂成形体３２との接合には接着剤を用いることなく、例えば第１樹脂成形体３１に凹部、第２樹脂成形体３２に凸部を設け、当該凸を当該凹部に嵌装することにより、第１樹脂成形体３１と第２樹脂成形体３２とを接合する。このような接合方法を用いる理由は、当該接着剤等が水内に溶け出し、人体に悪影響を及ぼすことを防止するためである。
【００２３】
図６乃至図８から分かるように、第１樹脂成形体３１は、電極部２５を挿入するための３つの貫通孔３３及び本体部１１と連結するためのネジが挿入される３つのネジ切り穴３４が形成された主支持部３５と、外形が略円盤状であって電極部２５を通すための３つの貫通孔３６が形成された５つの副支持部３７と、弧状且つ格子状に形成された第１籠部３８と、から構成されている。一方、第２樹脂成形体３２は、弧状且つ格子状に形成された第２籠部３９のみから構成されている。
【００２４】
第１樹脂成形体３１において、主支持部３５と５つの副支持部３７とは電極部２５の挿入方向において列をなして配置され、貫通孔３３及び貫通孔３６が電極部２５の挿入方向において重なるように配置されている。これにより、円柱状の陰極２２、２３及び陽極２４を真っ直ぐに挿入することができ、固定部材２７にて電極部２５の一端を支持することができる。
【００２５】
また、図７かわ分かるように、主支持部３５における３つの貫通孔３３同士を結ぶ線分によって正三角形が形成され、当該正三角形の一辺は約４ｃｍである。同様に、副支持部３７における３つの貫通孔３６同士を結ぶ線分によっても正三角形が形成され、当該正三角形の一辺も約４ｃｍである。すなわち、主支持部３５及び副支持部３７のそれぞれの平面上において、貫通孔３３及び貫通孔３６は一辺が４ｃｍの正三角形の頂点部分に位置することになる。このような貫通孔３３及び貫通孔３６の配置により、陰極２２、２３及び陽極２４は互いに等間隔（４ｃｍ）にて離間することになる。
【００２６】
第１籠部３８は、電極部２５の延在方向（すなわち、Ｘ方向）に沿って延在するとともに先端部分（＋Ｘ側）が湾曲して弧状に形成されている主線部３８ａと、ＹＺ平面内において弧状に形成されている副線部３８ｂとから構成されている。ここで、副線部３８ｂの内側部分には、一つ置きに上述した副支持部３７が配置されている。同様に、第２籠部３９は、電極部２５の延在方向（すなわち、Ｘ方向）に沿って延在するとともに先端部分（＋Ｘ側）が湾曲して弧状に形成されている主線部３９ａと、ＹＺ平面内において弧状に形成されている副線部３９ｂとから構成されている。
【００２７】
そして、第１樹脂成形体３１と第２樹脂成形体を接合する際には、第１籠部３８の主線部３８ａと第２籠部３９の主線部３９ａとを接合させるとともに、第１籠部３８の副線部３８ｂの内側に位置する副支持部３７の側面を第２籠部３９の副線部３９ｂの内側面で囲むように接合する。これにより、貫通孔３６を備える副支持部３７が格子状に形成された籠部（第１籠部３８及び第２籠部３９）の内側に位置することになり、当該貫通孔３６に挿入される電極部２５は保護部材２６によって囲まれることになる。このような構造により、水素水生成器１０の使用者が、電極部２５に電圧を印可している状態であっても、誤って電極部２５を接触して感電等を起こすことが防止されている。
【００２８】
なお、副支持部３７の数量は５つ限定されることなく、例えば、全ての副線部３８ｂの内側部分に形成されてもよく、その数量をより少なくしてもよい。また、主線部３８ａ、３９ａおよび副線部３８ｂ、３９ｂの数量は、図６に示した数量（主線部が各３つ、副線部が各９つ）に限定されることはなく、水素水生成器１０の使用者が電極部２５を触れることが出来ないようにする範囲内において、適宜調整することができる。すなわち、水素水生成器１０の使用者が電極部２５を触れることが出来ないようにすることが可能であれば、保護部材２６の格子形状を適宜変更（例えば、格子形状をより細かく又はより粗く）することができる。
【００２９】
図４及び図５に示すように、固定部材２７は、主支持部３５から最も離間した位置に設けられた（すなわち、＋Ｘ側に位置する）副支持部３７の表面に取り付けられている。固定部材２７は、当該副支持部３７と一体的に形成されてもよく、或いは固定部材２７の表面形成された凸部を副支持部３７の凹部に嵌挿して固着してもよい。図４に示すように、固定部材２７の平面形状（ＹＺ平面における形状）は、略三角形状（外形が概ね三角形であるものの、各頂点部分及び各辺が湾曲した形状）であり、主支持部３５から最も離間した位置に設けられた副支持部３７の貫通孔３６の一端を塞ぐように機能する。すなわち、固定部材２７は、主支持部３５から最も離間した位置に設けられた副支持部３７の貫通孔３６から陰極２２、２３及び陽極２４が抜け落ちないようにするためのストッパとして機能することにより、陰極２２、２３及び陽極２４を固定している。
【００３０】
なお、主支持部３５側に位置する電極部２５の端部は、主支持部３５が本体部１１に取り付けられるため、本体部１１の存在によって主支持部３５側から電極部２５が抜け落ちることがない。以上のことから、本実施例においては、固定部材２７と本体部１１の筐体部分とによって電極部２５を支持する支持部が構成され、電極部２５が支持されることになるが、他の支持構造により電極部２５を本体部１１に支持してもよい。
【００３１】
電極部２５及び保護部材２６のＸ方向の寸法は、電極部２５及び保護部材２６を浸漬する水の容器（例えば、ペットボトル、瓶等）に応じて設定することができる。本実施例に係る水素水生成器１０は、５００ｍｌのペットボトル用として使用されることが想定されているため、電極部２５及び保護部材２６のＸ方向の寸法は、約１３ｃｍである。
【００３２】
図９に示すように、本体部１１の内部には、スイッチ１３及び告知部１４が実装基板４４に実装された状態で設けられている。また、本体部１１の内部には、電池ボックス４１、電池ボックス４１内に格納された乾電池４２、及び電池ボックス４１と主支持部３５との間に位置する制御回路４３が設けられている。
【００３３】
スイッチ１３は、一般的なオンオフスイッチであり、スイッチ１３がオン状態に移行すると、乾電池４２の電池電圧が制御回路４３に供給されることになる。本実施例において、スイッチ１３はボタン式のスイッチであり、水素水生成器１０の非駆動状態からスイッチ１３を１度押圧することによって水素水生成器１０がオン状態に移行し、更にスイッチ１３を１度押圧することによって水素水生成器１０がオフ状態に移行する。
【００３４】
告知部１４は、発光ダイオード１４ａ（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）及び当該ＬＥＤ１４ａを覆う蓋体１４ｂを含んでおり、ＬＥＤ１４ａが点灯又は点滅することによって水素水の生成の完了等を告知する。具体的に、告知部１４は、制御回路４３から供給される告知信号であるＬＥＤ１４ａの駆動電圧に応じて発光する。ここで、ＬＥＤ１４ａには、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、又は白色ＬＥＤ等の各種のＬＥＤを用いることができる。
【００３５】
本実施例の水素水生成器１０においては、電池ボックス４１内には３本の乾電池４２が格納されている。すなわち、水素水生成器１０は、家庭用の交流電源を使用することなく、比較的に低い電圧である４．５Ｖによって駆動することになる。このため、本実施例の水素水生成器１０においては、交流電源等を処理するような回路及び機器が不要となり、水素水生成器１０自体のコスト低減、及び小型化を容易に図ることができる。なお、乾電池４２は、使い切りタイプの一次電池であってもよく、充電式の二次電池（蓄電池）であってもよい。更に、乾電池４２に代えてボタン電池を用いてもよい。すなわち、本発明の水素水生成器１０においては、電池ボックス４１及び制御回路４３を適宜調整することで、水素水生成器１０の持ち運びに影響のない種々の小型電池（一次電池、二次電池）を使用することができる。
【００３６】
制御回路４３は、一般的な中央演算処理装置等を含む集積回路である。制御回路４３は、スイッチ１３のオンオフ動作に応じて駆動することになる。具体的には、スイッチ１３のオン動作に伴って、乾電池４２から電池電圧４．５Ｖが制御回路４３に供給される。ここで、制御回路４３は、昇圧回路を含んでおり、乾電池４２から供給される電池電圧４．５Ｖを５Ｖ〜３６Ｖの昇圧電圧に昇圧し、当該昇圧電圧を電極部２５に供給する。従って、本実施例の水素水生成器１０においては、陰極２２、２３と陽極２４との間の電位差は５Ｖ〜３６Ｖとなる。
【００３７】
更に、制御回路４３は、乾電池４２から供給される電池電圧に基づいて駆動し、電極部２５への昇圧電圧の供給開始から経過時間を測定する。そして、制御回路４３は、当該経過時間に対応した告知信号を告知部１４に供給する。例えば、制御回路４３は、電極部２５への昇圧電圧の供給が開始されると、告知部１４を点滅させるような告知信号を供給し、昇圧電圧の供給開始から３分経過すると、水素水の生成が完了したことを告知するために、告知部１４を点灯させるような告知信号を告知部１４に供給する。この場合、制御回路４３は、告知部１４の点滅開始から告知部１４の点灯までの間、告知部１４の点滅サイクル（点灯状態と消灯状態と周期）を変化させ、点滅時における点灯状態の時間を徐々に長くし、昇圧電圧の供給開始から３分経過後に常時点灯させるようにしてもよい。このような制御回路４３の動作により、水素水生成器の使用者は、水素水の完成が近いこと、及び水素水の生成が完了したことを容易に認識することができる。なお、水素はスタート時（昇圧電圧の供給開始）から発生しており、濃度や条件によって水素水完成までの時間（設定時間）を３０秒〜１０分の間で設定することができる。
【００３８】
図９に示すように、蓋部１２の内側には、保護部材２６の外形よりも大きい空洞１２ａが形成されており、当該空洞１２ａ内に保護部材２６が収納されることになる。また、蓋部１２の外側面の一部はねじ切られ、本体部１１の一部の内側面の一部もねじ切られている。このため、蓋部１２を本体部１１に取り付ける場合には、蓋部１２を本体部１１に螺合させるように、蓋部１２を回転させつつ本体部１１内に押し込むことにより、容易に蓋部１２を本体部１１に取り付け、電極部２５及び保護部材２６を外力等から保護することができる。
【００３９】
（水素水生成器の使用方法）
次に、図１０乃至図１４を参照しつつ、本実施例に係る水素水生成器１０の使用方法、及び水素水の生成行程を説明する。図１０は、本実施例に係る水素水生成器１０の使用状態を示す表面図である。図１１は、本実施例に係る水素水生成器１０のブロック図である。図１２乃至図１４は、水素水が生成されるまでの各生成行程を説明するための水内の概略図である。
【００４０】
先ず、本実施例に係る水素水生成器１０を使用する場合には、蓋部１２を取り外して本体部１１の先端部分である水素発生部２１を水の中に浸漬させる。上述したように、本実施例に係る水素水生成器１０は、市販されている５００ｍｌのペットボトル用に設計されているため、図１０に示すように、ペットボトル５１の開口部から水素発生部２１が挿入され、水素発生部２１がペットボトル５１内の水に浸漬することになる。ここで、本体部１１の保護部材２６が取り付けられている筐体部分の直径は、ペットボトル５１の開口径よりも大きいため、本体部１１の当該筐体部分がペットボトル５１の飲み口部分に当接することになる。
【００４１】
なお、図１０においては、ペットボトル５１の上方に水素水生成器１０が位置しているが、水が漏れることがないように、ペットボトル５１と水素水生成器１０との位置を入れ替えてもよい。すなわち、水素水生成器１０をペットボトル５１の下方から挿入した状態にて、水素水生成器１０の使用を開始してもよい。このような場合であっても、本体部１１の当該筐体部分がペットボトル５１の飲み口部分に当接して、当該飲み口部分を塞くため、水が漏れることがない。
【００４２】
次に、スイッチ１３をオンすることにより、乾電池４２から１．５Ｖの電池電圧が制御回路４３に供給されることになる。続いて、制御回路４３内の昇圧回路により、電池電圧が昇圧されて、例えば１２Ｖ〜１８Ｖの昇圧電圧が生成される。制御回路４３は、当該昇圧電圧を電極部２５に供給する。これにより、ペットボトル５１内の水中において、水素の生成が開始される。なお、昇圧電圧の数値は、要求される水素の発生量等の条件に応じて適宜変更することができる。
【００４３】
ここで、制御回路４３は、昇圧電圧を間欠的に電極部２５に供給する。例えば、５〜２０ｍｓおきに、昇圧電圧の供給と非供給とを繰り返し、一定の周期にて昇圧電圧を供給する。このような制御を行うことにより、電極部２５における温度上昇を抑制することができ、電極部２５における水素の発生効率を向上することができる。
【００４４】
また、制御回路４３は、告知部１４に告知信号を供給し、告知部１４を点滅させる。これにより、水素水生成器１０の使用者は、水素水生成器１０が駆動し、水素水の生成が開始されたことを容易に認識することができる。
【００４５】
次に、図１２に示すように、間欠的な昇圧電圧の供給を開始すると、ペットボトル５１の水５２が電気分解して、水素イオン（Ｈ+）５３及び水酸化物イオン（（ＯＨ-）図示せず）が発生することになる。また、図１２に示すように、市販されているミネラルウォータである水５２内には、ミネラルイオン５４が含まれている。ここで、ミネラルイオンとは、例えば、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、バナジウム等の陽イオンである。
【００４６】
上述した間欠的な昇圧電圧の供給を続けることにより、水素イオン５３が陰極２２に引き寄せられるとともに、ミネラルイオン５４も陰極２２に引き寄せられることになる。この際、間欠的に昇圧電圧供給するため、陰極２２における温度上昇が抑制され、効率良く水素イオン５３及びミネラルイオン５４を陰極２２に引き寄せることができる。なお、陽極２３には水酸化物イオンが引き寄せられている。
【００４７】
次に、図１３に示すように、陰極２２に集まった水素イオン５３は、陰極２２から電子を受け取り、水素原子５５として陰極２２の周囲に存在することになる。また、ミネラルイオン５４も陰極２２から電子を受け取り、ミネラル原子５６（図１４に示す）として陰極２２の周囲に存在することになる。
【００４８】
ここで、一般には、水素原子５５は、互いに結びつくことにより水素分子（Ｈ2）として気化してしまい、水５２中に溶存することが困難である。しかしながら、本実施例においては、図１４に示すように、陰極２２を構成する白金を触媒として、水素原子５５とミネラル原子５６とが容易に結びつくことになる。すなわち、ミネラル原子５６に少なくとも１つ以上の水素原子５５が吸蔵されることになる。具体的には、陰極２２において、水素化ナトリウム（ＮａＨ）、水素カルシウム（ＣａＨ2）、又は水素化カリウム（ＫＨ）等の水素化合物が生成されることになる。これにより、水素の気化を防止することができ、水５２内に水素を長期的に溶存させておくことが可能になる。このような技術を、「水素カプセル化テクノロジー（hydrogen encapsulation technology）」と称する。
【００４９】
一方、陽極２３に集まる水酸化物イオンは、陽極２３に電子を渡すことにより、酸素分子５７となって気化することになる。なお、水酸化物イオンは、電子を陽極２３に渡すことにより、水５２へと変化もする。
【００５０】
そして、電極部２５への昇圧電圧の供給から３分経過後、制御回路４３は、告知部１４に告知信号を供給し、告知部１４を点灯させる。これにより、水素水生成器１０の使用者は、水素水の生成が完了したことを容易に認識することができる。
【００５１】
なお、制御回路４３における間欠的な昇圧電圧の供給とは、上述した供給と非供給に限定されることなく、図１５乃至図１７に示すような電圧波形によって昇圧電圧を供給することも含まれる。ここで、図１５乃至図１７のそれぞれは、実施例に係る水素水生成器１０において用いられる電圧波形の一例を示す。以下において、図１５乃至図１７を参照しつつ、特殊な電圧波形による電圧供給を説明する。
【００５２】
図１５に示すように、制御回路４３から電極部２５へ供給される昇圧電圧の電圧波形は、例えば、６Ｖ（第１電圧値）で電圧供給をする１秒間である第１電圧供給期間、４．５Ｖ（第２電圧値）で電圧供給をする０．５秒間である第２電圧供給期間、及び５Ｖ（第３電圧値）で電圧供給をする１秒間である第３電圧供給期間を周期的に組み合わせて形成されている。ここで、第１電圧供給期間においては、供給電圧値を６Ｖに固定しているため、第１電圧供給期間の平均供給電圧値が第１電圧値である６Ｖとなる。同様に、第２電圧供給期間においては、供給電圧値を４．５Ｖに固定しているため、第２電圧供給期間の平均供給電圧値が第２電圧値である４．５Ｖとなり、第３電圧供給期間においては、供給電圧値を５Ｖに固定しているため、第３電圧供給期間の平均供給電圧値が第３電圧値である５Ｖとなる。
【００５３】
このような電圧波形によって電圧供給を行うことにより、第１電圧供給期間の電圧供給にともなって電極部２５の温度上昇が生じたとしても、第２電圧供給期間及び第３電圧供給期間において電圧供給を低下することで電極部２５の温度を下げることができる。これにより、電極部２５の温度上昇が抑制され、陰極２２、２３における水素の発生効率を向上させ（すなわち、水素の発生量を増加させ）、陽極２４におけるオゾンの発生を抑制することができる。
【００５４】
また、このような電圧波形による昇圧電圧供給においては、電圧供給期間内の最低電圧値（４．５Ｖ：第２電圧値）から最高電圧値（６Ｖ：第１電圧値）まで電圧値の変化を、中間電圧値（５Ｖ：第３電圧値）を経由して段階的に行っている。これにより、電気分解に必要な電圧値を維持しつつ、電極部２５の温度上昇を良好に抑制することができ、陰極２２、２３における水素の発生を一層向上させることができる。
【００５５】
更に、このような電圧波形による昇圧電圧供給においては、電圧供給期間内の最高電圧値（６Ｖ：第１電圧値）と中間電圧値（５Ｖ：第３電圧値）との差（１Ｖ）を、電圧供給期間内の中間電圧値（５Ｖ：第３電圧値）と最低電圧値（４．５Ｖ：第２電圧値）との差（０．５Ｖ）の２倍に設定している。このような電圧制御を行うことにより、電気分解に必要な電圧値を維持しつつ、電極部２５の温度上昇をより一層良好に抑制することができ、陰極２２、２３における水素の発生をより一層向上させることができる。
【００５６】
図１６に示すような他の電圧波形は、例えば、６Ｖ（第１電圧値）で電圧供給をする２秒間である第１電圧供給期間、及び３Ｖ（第２電圧値）で電圧供給をする０．５秒間である第２電圧供給期間を周期的に組み合わせて形成されている。ここで、第１電圧供給期間においては、供給電圧値を６Ｖに固定しているため、第１電圧供給期間の平均供給電圧値が第１電圧値である６Ｖとなる。同様に、第２電圧供給期間においては、供給電圧値を３Ｖに固定しているため、第２電圧供給期間の平均供給電圧値が第２電圧値である３Ｖとなる。
【００５７】
また、図１７に示すような他の電圧波形は、例えば、５Ｖを振幅の基準とした正弦波において、２周期に１回の頻度で下に凸となる部分を上に凸と変更している。より具体的には、電圧供給が開始されると、最初の１秒間（０秒〜１秒）、次の１秒間（１秒〜２秒）、及び更に次の１秒間（２秒〜３秒）は、上に凸となるグラフとなり、更に続く１秒間（３秒から４秒）は下に凸となるグラフとなり、当該１秒〜４秒間の変化をその後も周期的に繰り返している。すなわち、図１７における電圧波形は、５Ｖ以上で電圧値を変化させて電圧供給をする３秒間である第１電圧供給期間、及び５Ｖ以下で電圧値を変化させて電圧供給をする１秒間である第２電圧供給期間を周期的に組み合わせて形成されている。ここで、電圧波形の両振幅（最大電圧値と最小電圧値との差）は約３〜５Ｖであり、第１電圧供給期間における平均供給電圧値は約６Ｖであり、第２電圧供給期間における平均供給電圧値は約４Ｖである。
【００５８】
これらの電圧波形によって電圧供給を行うことにより、第１電圧供給期間の電圧供給にともなって電極部２５の温度上昇が生じたとしても、第２電圧供給期間電圧供給を低下することで電極部２５の温度を下げることができる。これにより、電極部２５の温度上昇が抑制され、陰極２２、２３における水素の発生効率を向上させ（すなわち、水素の発生量を増加させ）、陽極２４におけるオゾンの発生を抑制することができる。
【００５９】
（各種の水素水の評価）
次に、以下の表１を参照しつつ、市販されている各種のミネラルウォータに本実施例に係る水素水生成器１０を使用して水素水を生成させた場合において、水素水生成器１０の使用前後における水素量（水素濃度）の変化を説明する。ここで、水素量の測定については、溶存水素計（水素濃度測定器）ＫＭ２１００ＤＨ（有限会社共栄電子研究所製）を使用した。また、水素量の測定回数は、使用前に１回、水素水生成器１０の１回目（３分間）の使用後に１回、水素水生成器１０の２回目（３分間）の使用後に１回ずつ行った。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
各試料番号の商品銘柄は、以下の通りである。試料番号１は「天然水南アルプス」、試料番号２は「Ｖｉｔｔｅｌ」、試料番号３は「日田天領水（天然活性水素）」、試料番号４は「いろはす」、試料番号５は「森の水だより」、試料番号６は「六甲のおいしい水」、試料番号６は「ｅｖｉａｎ」、試料番号７は「Ｖｏｌｖｉｃ」、試料番号８は「ＣＲＹＳＴＡＬ  ＧＥＹＳＥＲ」、試料番号９は「谷川岳の天然水」、試料番号１０は「ｎｏｍｉｚｕａ（酸素水）」、試料番号１１は「富士山のバナジウム」、試料番号１２は「富士川源流天然水」、試料番号１４は「あしたか富士の恵み  バナジウム」である。
【００６２】
表１に示すように、全ての試料において、水素量が増加し、水素水が生成されたことが分かった。従って、本実施例に係る水素水生成器１０は、水の種別（軟水および硬水）や、水に含まれる成分に関係なく、的確に水素水を生成することができる。また、一般的には、水素量が８０ｐｐｂ以上になると高機能な水素水と判断されるため、３分間という短時間の使用（１回の使用）により、ほとんどの水が高機能な水素水へと変化したことが分かった。
【００６３】
（本実施例による効果）
本実施例に係る水素水生成器１０は、ペットボトル５１に挿入されて水５２に浸漬する陽極２４及び陰極２２、２３からなる電極部２５と、電極部２５を支持する固定部材２７及び本体部１１の筐体部分からなる支持部と、本体部１１に格納される乾電池４２と、乾電池４２から供給される電池電圧を昇圧し、昇圧電圧を電極部２５に印可する制御回路４３とから構成されているため、電源の小型化が図られている。すなわち、本実施例に係る水素水生成器１０は、小型化及びコスト低減を容易に図ることができ、且つ携帯性に優れている。
【００６４】
また、本実施例に係る水素水生成方法は、ペットボトル５１の開口から陽極２４及び陰極２２、２３からなる電極部２５を挿入させて水５２に浸漬する行程と、乾電池４２の電池電圧を昇圧して電極部２５に昇圧電圧を印可する行程と、を有し、当該昇圧電圧の印可後に、水５２中の水素イオン５３が陰極２２、２３に引き寄せられるとともに、陰極２２、２３から電子を得て水素原子５５を構成しているため、小型の電源を用いて容易に水素水を生成することができる。すなわち、本実施例に係る水素水生成方法により、容易且つ低コストで水素水を生成することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０    水素水生成器
１１    本体部
１２    蓋部
１２ａ    空洞
１３    スイッチ
１４    告知部
２１    水素発生部
２２、２３    陰極
２４    陽極
２５    電極部
２６    保護部材
２７    固定部材
３１    第１樹脂成形体
３２    第２樹脂成形体
３３    貫通孔
３４    ネジ切り穴
３５    主支持部
３６    貫通孔
３７    副支持部
３８    第１籠部
３８ａ    主線部
３８ｂ    副線部
３９    第２籠部
３９ａ    主線部
３９ｂ    副線部
４１    電池ボックス
４２    乾電池
４３    制御回路
４４    実装基板
５１    ペットボトル
５２    水
５３    水素イオン
５４    ミネラルイオン
５５    水素原子
５６    ミネラル原子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014208337.tif 000018
【図１６】
2014208337.tif 000019
【図１７】
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