(57)【要約】【課題】本発明は、電気分解を用いた携帯式ガス供給装置において電解槽内の電解液を漏出させず且つ所望気体の放出量の制御も可能な構成を提供することを目的としている。【解決手段】本携帯式ガス供給装置は、電池と、該電池から電力供給を制御する制御基板と、該制御基板により電池からの電力の通電又は遮電がされる一対の陽陰電極と、該一対の陽陰電極が内部に挿入される貯水可能な電解槽と、該電解槽内部の所定気体のみを透過させることが可能な透過装置と、該透過装置から放出された気体を供給することが可能なノズルと、を備えている。前記透過装置は、該電解槽側を上流として順に、前記電解槽の開口を遮蔽して所定気体のみを透過させる第１透過膜と、該第１透過膜と所定距離離間して配設され第１透過膜から透過した気体のみを透過する第２透過膜と、を有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、該電池から電力供給を制御する制御基板と、該制御基板により電池からの電力の通電又は遮電がされる一対の陽陰電極と、該一対の陽陰電極が内部に挿入される貯水可能な電解槽と、該電解槽内部の所定気体のみを透過させることが可能な透過装置と、該透過装置から放出された気体を供給することが可能なノズルと、を備えた携帯式ガス供給装置であって、
前記透過装置は、該電解槽側を上流として順に、前記電解槽の開口を遮蔽して所定気体のみを透過させる第１透過膜と、該第１透過膜と所定距離離間して配設され第１透過膜から透過した気体のみを透過する第２透過膜と、を有する携帯式ガス供給装置。
【請求項２】
前記第１透過膜は、選択透過性を有するフッ素樹脂多孔質フィルムである、請求項１に記載の携帯式ガス供給装置。
【請求項３】
前記透過装置は、
前記電解槽の上部の開口に装着され、前記第１透過膜が前記電解槽の内部と前記透過装置の内部とを遮蔽し、前記第２透過膜が前記透過装置の内部と外部とを遮蔽する、請求項２に記載の携帯式ガス供給装置。
【請求項４】
前記透過装置は、
前記第１透過膜から前記第２透過膜までの空間に前記第１透過膜から漏出した液体を貯留する液溜まり部を設ける、請求項３に記載の携帯式ガス供給装置。
【請求項５】
前記透過装置は、
その上部に開口を有し、前記電解槽の上部に装着される蓋部材と、
前記蓋部材の上部に装着されて、前記第１透過膜により該蓋部材の開口との連通を遮断し、前記第２透過膜により上方外部との連通を遮断する遮断部材と、
前記第１透過膜から前記第２透過膜までの空間に前記第１透過膜から漏出した液体を前記第１透過膜の横下方向に流して貯留する液溜まり部と、
該液溜まり部に貯留した液体を外部放出するドレン孔と、を備えた請求項４に記載の携帯式ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解方式を用いて所望量の水素ガス等の気体のみを供給可能であり、容易な構成で電解槽からの水漏れも防止し得る携帯式ガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、神経変性疾患及び急性肺障害等の様々な動物疾患実験や、メタボリック症候群及び糖尿病等における人間の臨床実験で水素の有効性が示され、医療応用における種々の研究が盛んに行われている。特に活性酸素が身体に発生しやすい、運動時や、飲食時、喫煙時、紫外線・汚染環境下での滞在時、睡眠不足、長時間労働等の高いストレスを受けた時等の種々の状態における老化の防止や美容・健康促進のために、水素を身体に取り入れることが推奨されている。【０００３】
ここで従来の水素発生方法として、水の電気分解方法があり、あくまで水素水の生成方法であるが、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が載置された電解槽に水を入れ、当該電気分解板に通電することで一対の電極板から水素ガス又は酸素ガスを発生させ、電解槽上部のガス放出孔に設けたガスのみ透過させる透過膜を介して水素ガス及び／又は酸素ガスを供給する（例えば特許文献２参照）。この電気分解式水素発生方法を活用し、さらにユーザが携帯して自由に持ち運べるように小型かつ安価な充電式電池内蔵の携帯式ガス供給装置を出願人は提供している。【０００４】
しかしながら、従来の携帯式ガス供給装置の場合、電解槽で電気分解するとき電解液の粘性により電解槽内上部の空気層にまで泡状の電解液が上昇していき、電解槽内上壁まで電解液で満たされることとなる場合が多い。この現象は、電気分解が進むにつれて電解液の粘性が大きくなっていき顕著である。このような状態になった場合、電解槽上部のガス放出孔のガス透過膜まで電解液が到達し電解液が漏れ出す事態が生じていた。その一方、透過膜から電解液が漏れ出すことを防止するために透過孔の孔径が小さい素材の透過膜を採用することも考えられるが、あまり小さい透過孔の素材を採用しても水素ガス等の透過速度が遅くなり、水素ガス等の放出量を制御し難くなる又は電解槽内の気圧の上昇により透過膜が延びてかえって透過孔の孔径を大きくしてしまって電解液の漏出を招くこととなる。【０００５】
上記携帯式ガス供給装置は、健康促進・医療目的で水素ガス等を吸引するのみならず、燃料電池の水素検査のような工業目的での利用も期待されており、所望量の水素ガスの供給を精緻に制御する必要性は今後高まってくると考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−４１９４９号公報
【特許文献２】特願２０１４−０１９６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の事情に鑑みて創作されたものであり、電気分解を用いた携帯式ガス供給装置において電解槽内の電解液を漏出させず且つ所望気体の放出量の制御も可能な構成を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決すべく、本発明は、電池と、該電池から電力供給を制御する制御基板と、該制御基板により電池からの電力の通電又は遮電がされる一対の陽陰電極と、該一対の陽陰電極が内部に挿入される貯水可能な電解槽と、該電解槽内部の所定気体のみを透過させることが可能な透過装置と、該透過装置から放出された気体を供給することが可能なノズルと、を備えた携帯式ガス供給装置を提供する。この透過装置は、該電解槽側を上流として順に、前記電解槽の開口を遮蔽して所定気体のみを透過させる第１透過膜と、該第１透過膜と所定距離離間して配設され第１透過膜から透過した気体のみを透過する第２透過膜と、を有する。【０００９】
本発明によれば、電解槽から放出される水素や酸素等の気体のみを透過させる透過膜を２枚設け、２段階の透過過程を経て気体を外部放出させるガス供給装置を提供している。また、第１透過膜と第２透過膜とを所定距離空けて配置している点も特長的である。この構成を採用すれば、電気分解により水素等が放出され電解槽内で泡だって水分が電解槽上部まで上昇し、第１透過膜を透過した場合であっても第２透過膜まで距離があり第２透過膜を水分が透過することを防止することができる。【００１０】
また、この構成によれば第１透過膜のみで水分透過を遮断しようとした場合よりも採用する透過膜の透過孔の孔径を大きくすることができ、スムーズな気体放出を達成でき、透過膜選択が容易かつ安価になる。さらに、第１透過膜のみを配置する場合に比して、電解槽内の圧力増減による第１透過膜の孔径変動に伴う気体放出量の不安定化を回避することもできるため、所望の気体量の放出の制御を電気制御と同期させ易くなるという利点もある。このことは簡単な構成で電気分解により変質した水分を放出させてしまうことを防止する観点からも有利である。【００１１】
なお、前記第１透過膜は、選択透過性を有するフッ素樹脂多孔質フィルムであることが好ましい。【００１２】
また、前記透過装置は、前記電解槽の上部の開口に装着され、前記第１透過膜が前記電解槽の内部と前記透過装置の内部とを遮蔽し、前記第２透過膜が前記透過装置の内部と外部とを遮蔽することが好ましい。【００１３】
具体的には、本ガス供給装置における透過装置は第１透過膜と第２透過膜とを備えて電解槽の上部の開口に装着可能な構成にしている。【００１４】
また、前記透過装置は、前記第１透過膜から前記第２透過膜までの空間に前記第１透過膜から漏出した液体を貯留する液溜まり部を設けても良い。透過装置は、第１透過膜から水分が漏出してもサイドの液溜まり部に流して貯留・ドレンすることができる。【００１５】
さらに詳細には、前記透過装置は、その上部に開口を有し、前記電解槽の上部に装着される蓋部材と、前記蓋部材の上部に装着されて、前記第１透過膜により該蓋部材の開口との連通を遮断し、前記第２透過膜により上方外部との連通を遮断する遮断部材と、前記第１透過膜から前記第２透過膜までの空間に前記第１透過膜から漏出した液体を前記第１透過膜の横下方向に流して貯留する液溜まり部と、該液溜まり部に貯留した液体を外部放出するドレン孔と、を備えた構成を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電気分解を用いた携帯式ガス供給装置において透過膜を２枚空間を空けて配設することで、電解槽から水素ガス等を放出する際に電解液を外部に漏出させずに所望量の水素ガス等のみ放出させることができる。また、本携帯式ガス供給装置の透過装置を用いれば一気に電解液の漏出を防止するのではなく一段階目で多少の漏出を看過しつつ二段階目で完全な漏出防止を図っているため電解槽内の内圧上昇による気体放出量の不安定化も回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の携帯式ガス供給装置の実施形態を模式的に表すブロック図が示されている。
【図２】本発明の携帯式ガス供給装置の各方向から見た図を示しており、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は天面図、（ｅ）は正面図方向の断面図である。
【図３】本発明の携帯式ガス供給装置の電解槽及びその周辺部の各部材の組立分解図である。
【図４】図３の携帯式ガス供給装置の電解槽及びその周辺部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の携帯式ガス供給装置に係る代表的な実施形態を、図１〜図４を参照しながら詳細に説明するが、本発明は図示されるものに限られないことはいうまでもない。また、各図面は本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために、必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表している場合もある。更に、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。
【００１９】
図１には、本携帯式ガス供給装置１００を模式的に表すブロック図が示されている。また、図２は、本発明の携帯式ガス供給装置１００の各方向から見た図を示しており、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は天面図、（ｅ）は正面図方向の断面図を示している。本明細書において上下方向、縦方向と称するときは（ｂ）の紙面上下方向、紙面縦方向を意味し、幅方向、横方向、側部側と称するときは（ｂ）の紙面左右方向、紙面横方向、紙面左右側部側を意味している。さらに、図３は携帯式ガス供給装置１００の電解槽３０及びその周辺部の斜視図、図４は図３の携帯式ガス供給装置１００の電解槽３０及びその周辺部の各部材について例示する組立分解図を示している。
【００２０】
以下、携帯式ガス供給装置１００について図１〜図２を参照して概説し、携帯式ガス供給装置１００の電解槽３０及びその周辺部について図３〜図４を参照して説明する。
【００２１】
図１に示すように、本携帯式ガス供給装置１００は、電池１０４、ＬＥＤ１１６、制御手段１１７、電解槽１０３、喫煙装置本体１０５、蓋部材１４、ノズル部１０８で概ね構成されている。まず、電池１０４はリチウムイオン等の充電式バッテリであり、電解槽１０３には一対の陽陰電極８ａ、８ｂが配設されている。陽陰電極８ａ、８ｂは、制御手段（制御基板）１１７を介して電池１０４からの電力が供給され、ＬＥＤ１１６は電池１０４に接続されている。制御基板１１７には、電極制御回路１１７ａと、ヒータ制御回路１１７ｂと、ＬＥＤ制御回路１１７ｃ、電力供給手段（電力供給回路）１１７ｄ、とが備えられている。
【００２２】
また、図１〜図２では、本携帯式ガス供給装置１００の例として水素ガス、酸素ガスの供給以外に喫煙装置本体１０５が挿入・配設された例が示されているが、本発明の携帯式ガス供給装置１００では、喫煙装置本体１００以外の芳香剤供給装置が配設される場合も考えられ、また工業用の用途の場合には水素ガス、酸素ガスのみ配設される場合も考えられる。図１〜図２の例では、喫煙装置本体１０５の受容部の底部には圧力センサスイッチ１１９が設けられ、喫煙装置本体１０５の下端が圧力センサスイッチ１１９を押圧すると制御基板１１７の電力供給手段１１７ｄにより電力供給指令が出されると電池１０４の電力が喫煙装置本体１０５に供給可能な状態となる。
【００２３】
また、ユーザが指で操作手段（操作ボタン）１１８を操作すると、これに応じて電極制御回路１１７ａが電解槽１０３内の一対の電極８ａ、８ｂへの通電・遮断を制御し、電力供給手段１１７ｄにより電池１０４から供給される電力量を可変して電極８ａ、８ｂに電力を供給する。一対の電極８ａ、８ｂに電力が供給されると電解槽１０３内に貯留する電解液（例えば、クエン酸ナトリウム水溶液）を電気分解し、陽電極８ａ側に酸素が発生し、陰電極８ｂ側に水素が発生する。
【００２４】
陰電極８ｂから発生した水素は、電解槽１０３上部に装着された透過装置１１４を介して蓋部材２に流入する。また、陽電極８ｂから発生した酸素は、後述するように蓋部材２に流入する場合、ベントされる場合がある。
【００２５】
また、喫煙装置本体１０５は、圧力センサースイッチ１１９がＯＮになると電力供給手段１１７ｄにより喫煙装置本体１１５内の加熱器への電池１０４からの電力が供給され、内部の蒸気チャンバ（図示せず）に取り付けられた喫煙カートリッジを加熱する。加熱器により喫煙カートリッジが加熱されるとニコチン等含有蒸気が発生する。なお、喫煙カートリッジはタバコ葉を含む加熱式電子タバコの使い捨て用交換品であり、加熱によりニコチン含有蒸気を発生するが、それ以外に加熱により芳香付きのニコチン等含有蒸気を発生させるものや、ニコチン含有せず芳香剤を含有し加熱により芳香付き蒸気を発生させるものが挙げられる。
【００２６】
喫煙装置本体１０５で発生したニコチン等含有蒸気は、ノズル部１０８を吸引することで口内に放出される。このとき吸引で発生する負圧により、透過装置１１４から放出された水素が蓋部材１４内を流れ、蓋部材１４内に露出した喫煙装置本体１０５の上部の周囲と、ノズル部１０８の内壁との隙間を通過してニコチン含有空気と混合して口内に案内又は外部に放出される。また、喫煙装置本体１０５を加熱せず水素のみを口内又は外部に案内することも考えられる。
【００２７】
図２には、喫煙装置本体１０５が挿入された状態の本携帯式ガス供給装置１００の具体的な構成例が示されている。左側面図、正面図、右側面図である図２（ａ）、（ｂ）（ｃ）は携帯式ガス供給装置１００の開閉蓋１００ａが絞められた状態、平面図、断面図である図２（ｄ）（ｅ）は携帯式ガス供給装置１００の開閉蓋１００ａが取り外された状態であり、開閉材１００ａを外した（開けた）状態で上部左側の開口から下方に延びる筒状の喫煙装置受容部（以下、「受容部」とも称する）１２０を有する。この受容部１２０に喫煙装置本体１０５を挿入する。喫煙装置本体は１０５は、汎用の筒型の加熱式電子タバコの本体部である。
【００２８】
本携帯式ガス供給装置１００の受容部１２０の底部には圧力センサスイッチ１１９が配設され、圧力センサスイッチ１１９は押圧されると充電池（リチウムバッテリ）１０４からの電力が供給され、喫煙装置本体１０５内の喫煙カートリッジを加熱してニコチン等含有蒸気を吸引可能となる。本携帯式ガス供給装置１００では、汎用の筒型の加熱式電子タバコにおけるバッテリの代替えとして充電池１０４が機能することとなる。
【００２９】
なお、本携帯式ガス供給装置１００の左側部（図２（ｅ）参照）には、操作ボタン（主電源／水素ボタン）１１８とＬＥＤインジケータ１１６と電子タバコＯＮ／ＯＦＦスイッチ１２１とが設けられている。電子タバコＯＮ／ＯＦＦスイッチ１２１は、圧力センサスイッチ１１９のＯＮ／ＯＦＦスイッチであって、ＯＮのときには喫煙装置本体１０５への充電池１０４４の電力供給がなされる状態になっており、ＯＦＦのときには圧力センサスイッチ１１９を押圧しても充電池１０４からの電力供給がなさない状態になる。また、主電源／水素ボタン１１８は後述する電解槽３内の陽陰電極８と主電源とのボタン式電力供給スイッチであり、押し方／時間により主電源のＯＮ／ＯＦＦと陽陰電極８への電力供給ＯＮ／ＯＦＦとを兼用する。
【００３０】
この例では、まず充電端子１２２に（充電器（ＵＳＢケーブル（図示せず））を接続すると赤黄緑３つのＬＥＤ１１６、１１８（１つは主電源／水素ボタン１１８の周囲）が所定周波数で順次１回点滅し、電池残量に応じて相応の下段中断２つのＬＥＤ１１６が２回点滅する。主電源／水素ボタン１１８を３連続５回押しすると電源がＯＮとなり、連続５回押すと電池残量に応じて点灯しているＬＥＤ１１６が消灯し電源ＯＦＦとなる。
【００３１】
電源オンにすると、喫煙装置本体１０５と水素発生モード（通常モード）に入る。ＬＥＤ１１６、１１８が電気分解確認の青色に点灯し、主電源／水素ボタン１１８を押すと、、喫煙装置本体１０５と陽陰電極８への通電による電解分解とが同時に動作し、指を主電源／水素ボタン１１８から指を離すと同時に動作が停止する（このモードの場合、喫煙装置本体１０５への通電・加熱動作は陽陰電極８への通電・電気分解の動作より１秒延期するよう制御する。
加熱式タバコと水素発生モード（通常モード）の状態でスイッチボタンを連続3 回を押すと、水素専用モードに移行する。 電気分解確認ＬＥＤ（青）が呼吸式点滅（ゆっくり点滅）し、電解分解のみ動作する。
【００３２】
喫煙装置本体１０５と水素発生モード（通常モード）の状態で、主電源／水素ボタン１１８を押すと、電池残量によって主電源／水素ボタン１１８周囲にある３つのＬＥＤ１１６，１１８（赤・黄・緑）のいずれか１色が点灯し、コイルへの電力供給を開始する。指を主電源／水素ボタン１１８から離すとＬＥＤ１１６、１１８が消灯し喫煙装置本体１０５への電力供給を停止する。なお、電解槽１０３に電解液が充填されている場合、主電源／水素ボタン１１８を押している間、陽陰電極８への通電・電気分解も同時に動作する。また、電源ＯＮの状態では動作モードによらず、主電源／水素ボタン１１８を押すと陽陰電極８への通電・電気分解を開始し、指を主電源／水素ボタン１１８から離すと陽陰電極８への通電・電気分解動作を停止する。なお、ＬＥＤ１１６，１１８それぞれの点灯は内部のインジケータ基盤１２６により制御される。
【００３３】
次に、図３〜図４を参照しつつ、電解槽１０３内やこれに装着される透過装置１１４等について説明する。図３〜図４に示すように電解槽１０３は、電解槽本体１と電解槽蓋部３とで構成される（電解槽蓋部３は透過装置の一部としても機能する）。電解槽本体１は、上下方向に延びた電解液の貯水用容器であり、下方が上方よりも縮径する形状を有し、互いに内部で流体的に接続する一体形成体である。電解槽本体１は上方の開口から注水可能になっており、開口上部に貫通孔を設けた板状のセパレータ５を挿入し、電解槽蓋部３を取り付けることで閉鎖される。電解槽蓋部３は上下に貫通するケースであり、下方の裾部の拡径し、上部が縮径する２段階形状を有する。電解槽蓋部３は下方をロックレバー７によりセパレータ５と固定することで底部をなしている。また、電解槽蓋部３の上部の開口を後述する透過装置の第一部材２を受容するために座グリ形状を形成している。
【００３４】
また、電解槽本体１は、下方が上方より縮径しているため内部に溜まっている水溶液が電気分解され貯水量が減った場合であっても一対の陽陰電極８の大部分が電解液に浸される程度に電解液が貯留する。これにより電解槽本体１の上部の空気層は減り、電気分解性能は確保されるが、その一方、セパレータ５の存在を加味しても電解液の液面がギリギリまで上がっており、電気分解により粘性が高まった場合に空気層や電解槽蓋部３内に電気分解で発生した泡が侵入・滞留することとなる。
【００３５】
陽陰電極（メッシュ電極）８は、２枚一対に上方に向かって長手に並列配置され、それぞれ陽陰極を形成し、電池１０４からの電力が供給される。また、陽陰電極８は電解槽本体１の縮径部と拡径部とに対応するように上部が下部より大きくなっている。陽陰電極８の下端は、端子基板２４に起立させ電気的に接続できるように棒形状のチタン電極９が連結されている。陽陰電極８を起立させた状態で陽陰電極８と端子基板２４とを遮水するために端子基板２４上に装着するソケット２５（シリコン等の樹脂製）とチタン電極９の周囲に取り付けるＯリング１０、１１（シリコン等の樹脂製：以下、Ｏリングは同様）とが設けられている。
【００３６】
また、電解槽蓋部３の上部には透過装置が取り付けられる。まず、電解槽蓋部３の上部に第１透過部材２が装着される。第１透過部材２は、電解槽蓋部３と上下に嵌合するようにその下部が縮径して下方に突出し、上部が上方に大きく開口している。第１透過部材２の縮径部は底部が閉鎖されて上部の開口に繋がっており、液溜まりになるように形成されている。また、第１透過部材２の上部の拡径部は、前述の縮径部側の液溜まりの開口と繋がっており、電解槽蓋部３の開口と流体的に連結する貫通孔を有し、その貫通孔の下端が電解槽蓋部３の開口を座グリとして挿入・連結される。このとき第１透過部材２の貫通孔と電解槽蓋部３の開口との間には水漏れ防止のＯリング２３が配設される。
【００３７】
また、前記第１透過部材２の貫通孔には透過膜押さえ６により第１透過膜１２が配設され、貫通孔を閉鎖している。この第１透過膜２は微小孔で内圧を調整しながら気体を透過させ液体を遮断する選択透過性を有する樹脂多孔膜であり、ここでは四フッ化エチレン樹脂多孔膜（日東電工株式会社製「ＴＥＭＩＳＨ」）を使用している（後述する第２透過膜１２も同様）。第１段階としてこの第１透過膜１２により、電解槽蓋部３の内部まで到達した電解液の泡が遮断される。ただし、電解槽本体１内部の内圧が上昇して第１透過膜１２が伸びて微小孔が拡大して泡状の電解液を透過させたり、気体化した電解液が透過して第１透過部材２内に電解液が侵入する可能性もある。その一方、第１透過膜１２の孔径を小さくし過ぎて水素透過速度まで減退することも望ましくない。したがって、第１透過部材２にはある程度、電解液侵入を看過し、前述する第１透過部材２の縮径部を液溜まりとして電解液を貯留させることとしている。
【００３８】
さらに、第１透過部材２の上部に第２透過部材４が装着される。第２透過部材４は図示されていないが下方に開口し、第１透過部材２の上方の開口と合致して内部空間を構成する。第２透過部材４の上部には前述した電解槽蓋部３の貫通孔、第１透過部材２の貫通孔を覗く位置に貫通孔が形成されている。貫通孔には第１透過部材２の透過膜（第１透過膜１２）の場合と同様に第２透過膜１２で閉鎖され、Ｏリング２２で封止している。この第２透過膜１２も同様に気体を透過させ液体を遮断する選択透過性を有する樹脂多孔膜であり、ここでは四フッ化エチレン樹脂多孔膜を使用している。
【００３９】
前述する第１段階で電解槽内の電解液の侵入は概ね遮断されているが第２段階として第２透過膜１２により、さらに電解液が外部に放出されることを防止している。第１段階としての第１透過膜では電解液の完全な遮断よりも気体のスムーズな透過を優先してたため第１透過部材２と第２透過部材４との間の空間の内圧が上昇することはなく、同質の選択性多孔樹脂膜によりスムーズな水素ガス等の透過を可能にしつつ電解液のさらなる遮断も達成している。なお、第２透過部材４には第１透過部材２の液溜まりに貯留した電解液をドレンするための孔が設けられ、その孔はパッキン２１を介してネジ１３で封鎖される。ドレン時にはネジ１３を取り外して電解液の廃棄を可能にしている。
【００４０】
第２透過部材４の上部には、蓋部材１４が上方から取り付けられる。蓋部材１４の上部には吸引用のノズル１０８部以外に第２透過膜１２の上方に貫通孔が設けられ、バルブ軸１７が挿入され閉鎖されている。バルブ軸１７の先端はパッキン１８で挟まれたベース１８とピン２０で連結されており、スプリング１９の作用により通常時に貫通孔を開放し、蓋部材１４の内部にノズル部１０８を吸引することによる負圧が作用すると閉鎖する。吸引時には水素ガス等がノズル部１０８方向に集中するように閉鎖し、非吸引時には水素ガス等が充満し過ぎても内圧が過大にならないようにするためである。
【００４１】
図２に示すように蓋部材２はノズル部１０８を吸引すると、電解槽本体１、電解槽蓋部３、第１透過部材２、第２透過部材４を順に通過した水素ガスが内部を流れてノズル部１０８まで到達するとノズル部１０８と喫煙装置本体１０５の上端との隙間を通過し、喫煙装置本体１０５からの気体と混合してユーザの口内又は外部に放出される。喫煙装置本体１０５を備えない又は喫煙装置本体１０５を作動していない携帯式ガス供給装置１００の場合には、水素ガス（又は酸素ガス）をノズル部１０８からユーザ口内又は外部に放出する。
【００４２】
以上、本発明の携帯式ガス供給装置、特に電解槽からの水素ガス等の透過装置についてその実施形態を例示説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書等の記載の精神や教示を逸脱しない範囲で他の変形例や改良例が得られることが当業者は理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の携帯式ガス供給装置によれば、電気分解を用いた携帯式ガス供給装置において透過膜を２枚空間を空けて配設することで、電解槽から水素ガス等を放出する際に電解液を外部に漏出させずに所望量の水素ガス等のみ放出させることができる。また、本携帯式ガス供給装置の透過装置を用いれば一気に電解液の漏出を防止するのではなく一段階目で多少の漏出を看過しつつ二段階目で完全な漏出防止を図っているため電解槽内の内圧上昇による気体放出量の不安定化も回避することができる。このため本発明では、体調に応じた精緻な水素ガス等の吸引を管理することや、水素ガス等の放出量の管理が厳しい工業的な検査にも活用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  電解槽本体
２  第１透過部材
３  電解槽蓋部
４  第２透過部材
８  陽陰電極        
８ａ  陽電極
８ｂ  陰電極
１２  透過膜（第１透過膜、第２透過膜）
１３  ネジ
１４  蓋部材
１７  バルブ軸
１９  スプリング
１６  パッキン
１８  ベース
２０  ピン  
２１  パッキン
２２  Ｏリング
１００  携帯式ガス供給装置
１００ａ  開閉蓋
１０３  電解槽
１０４  電池
１０５  喫煙装置本体
１０８  ノズル部
１１４  透過装置
１１６  ＬＥＤ（ＬＥＤインジケータ）
１１７  制御基板（制御手段）
１１８  操作ボタン（主電源／水素ボタン）
１１９  圧力センサスイッチ
１２０  喫煙装置受容部（受容部）
１２２  充電端子
１２６  インジケータ基盤
【図１】
2019139010.tif 000003
【図２】
2019139010.tif 000004
【図３】
2019139010.tif 000005
【図４】
2019139010.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月6日(2020.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、該電池から電力供給を制御する制御基板と、該制御基板により電池からの電力の通電又は遮電がされる一対の陽陰電極と、該一対の陽陰電極が内部に挿入される貯水可能で１つの開口を有する電解槽と、該電解槽の上部に装着されて電解槽内部の所定気体のみを透過させることが可能な透過装置と、該透過装置から放出された気体を供給することが可能なノズルと、を備えた携帯式ガス供給装置であって、
前記透過装置は、
それぞれ上下方向に貫通孔を有する該電解槽の上部に嵌合装着される第１透過部材と該第１透過部材の上部に嵌合装着される第２透過部材とを備え、
前記電解槽の上部の開口を遮蔽して前記電解槽内の内圧が通常の時には所定気体のみ前記第１透過部材の貫通孔の上方まで透過させる選択透過性を有する多孔膜である第１透過膜と、前記第２透過部材の貫通孔の下部と前記第１透過部材の貫通孔の上部とを遮蔽して前記第１透過部材の貫通孔内の内圧が通常の時には所定気体のみ前記第２透過部材の貫通孔の上方まで透過させる選択透過性を有する多孔膜である第２透過膜とを有する、携帯式ガス供給装置。
【請求項２】
前記第１透過膜は、選択透過性を有するフッ素樹脂多孔質フィルムである、請求項１に記載の携帯式ガス供給装置。
【請求項３】
前記透過装置は、
前記電解槽の上部の開口に装着され、前記第１透過膜が前記電解槽の内部と前記透過装置の内部とを遮蔽し、前記第２透過膜が前記透過装置の内部と外部とを遮蔽する、請求項１に記載の携帯式ガス供給装置。
【請求項４】
前記透過装置の前記第１透過部材は、
前記第１透過膜から前記第２透過膜までの空間に前記第１透過膜及び／又は前記第２透過膜から上方に漏出した液体を貯留する液溜まり部を設ける、請求項１に記載の携帯式ガス供給装置。
【請求項５】
前記透過装置は、
前記液溜まり部に貯留した液体を外部放出するドレン孔を備えた請求項１に記載の携帯式ガス供給装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解方式を用いて所望量の水素ガス等の気体のみを供給可能であり、容易な構成で電解槽からの水漏れも防止し得る携帯式ガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、神経変性疾患及び急性肺障害等の様々な動物疾患実験や、メタボリック症候群及び糖尿病等における人間の臨床実験で水素の有効性が示され、医療応用における種々の研究が盛んに行われている。特に活性酸素が身体に発生しやすい、運動時や、飲食時、喫煙時、紫外線・汚染環境下での滞在時、睡眠不足、長時間労働等の高いストレスを受けた時等の種々の状態における老化の防止や美容・健康促進のために、水素を身体に取り入れることが推奨されている。
【０００３】
ここで従来の水素発生方法として、水の電気分解方法があり、あくまで水素水の生成方法であるが、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が載置された電解槽に水を入れ、当該電気分解板に通電することで一対の電極板から水素ガス又は酸素ガスを発生させ、電解槽上部のガス放出孔に設けたガスのみ透過させる透過膜を介して水素ガス及び／又は酸素ガスを供給する（例えば特許文献２参照）。この電気分解式水素発生方法を活用し、さらにユーザが携帯して自由に持ち運べるように小型かつ安価な充電式電池内蔵の携帯式ガス供給装置を出願人は提供している。
【０００４】
しかしながら、従来の携帯式ガス供給装置の場合、電解槽で電気分解するとき電解液の粘性により電解槽内上部の空気層にまで泡状の電解液が上昇していき、電解槽内上壁まで電解液で満たされることとなる場合が多い。この現象は、電気分解が進むにつれて電解液の粘性が大きくなっていき顕著である。このような状態になった場合、電解槽上部のガス放出孔のガス透過膜まで電解液が到達し電解液が漏れ出す事態が生じていた。その一方、透過膜から電解液が漏れ出すことを防止するために透過孔の孔径が小さい素材の透過膜を採用することも考えられるが、あまり小さい透過孔の素材を採用しても水素ガス等の透過速度が遅くなり、水素ガス等の放出量を制御し難くなる又は電解槽内の気圧の上昇により透過膜が延びてかえって透過孔の孔径を大きくしてしまって電解液の漏出を招くこととなる。
【０００５】
上記携帯式ガス供給装置は、健康促進・医療目的で水素ガス等を吸引するのみならず、燃料電池の水素検査のような工業目的での利用も期待されており、所望量の水素ガスの供給を精緻に制御する必要性は今後高まってくると考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−４１９４９号公報
【特許文献２】特願２０１４−０１９６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の事情に鑑みて創作されたものであり、電気分解を用いた携帯式ガス供給装置において電解槽内の電解液を漏出させず且つ所望気体の放出量の制御も可能な構成を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決すべく、本発明は、電池と、該電池から電力供給を制御する制御基板と、該制御基板により電池からの電力の通電又は遮電がされる一対の陽陰電極と、該一対の陽陰電極が内部に挿入される貯水可能で１つの開口を有する電解槽と、該電解槽の上部に装着されて電解槽内部の所定気体のみを透過させることが可能な透過装置と、該透過装置から放出された気体を供給することが可能なノズルと、を備えた携帯式ガス供給装置であって、
前記透過装置は、
それぞれ上下方向に貫通孔を有する該電解槽の上部に嵌合装着される第１透過部材と該第１透過部材の上部に嵌合装着される第２透過部材とを備え、
前記電解槽の上部の開口を遮蔽して前記電解槽内の内圧が通常の時には所定気体のみ前記第１透過部材の貫通孔の上方まで透過させる選択透過性を有する多孔膜である第１透過膜と、前記第２透過部材の貫通孔の下部と前記第１透過部材の貫通孔の上部とを遮蔽して前記第１透過部材の貫通孔内の内圧が通常の時には所定気体のみ前記第２透過部材の貫通孔の上方まで透過させる選択透過性を有する多孔膜である第２透過膜とを有する。
【０００９】
本発明によれば、電解槽から放出される水素や酸素等の気体のみを透過させる透過膜を２枚設け、２段階の透過過程を経て気体を外部放出させるガス供給装置を提供している。また、第１透過膜と第２透過膜とを所定距離空けて配置している点も特長的である。この構成を採用すれば、電気分解により水素等が放出され電解槽内で泡だって水分が電解槽上部まで上昇し、第１透過膜を透過した場合であっても第２透過膜まで距離があり第２透過膜を水分が透過することを防止することができる。
【００１０】
また、この構成によれば第１透過膜のみで水分透過を遮断しようとした場合よりも採用する透過膜の透過孔の孔径を大きくすることができ、スムーズな気体放出を達成でき、透過膜選択が容易かつ安価になる。さらに、第１透過膜のみを配置する場合に比して、電解槽内の圧力増減による第１透過膜の孔径変動に伴う気体放出量の不安定化を回避することもできるため、所望の気体量の放出の制御を電気制御と同期させ易くなるという利点もある。このことは簡単な構成で電気分解により変質した水分を放出させてしまうことを防止する観点からも有利である。
【００１１】
なお、前記第１透過膜は、選択透過性を有するフッ素樹脂多孔質フィルムであることが好ましい。
【００１２】
また、前記透過装置は、前記電解槽の上部の開口に装着され、前記第１透過膜が前記電解槽の内部と前記透過装置の内部とを遮蔽し、前記第２透過膜が前記透過装置の内部と外部とを遮蔽することが好ましい。
【００１３】
具体的には、本ガス供給装置における透過装置は第１透過膜と第２透過膜とを備えて電解槽の上部の開口に装着可能な構成にしている。
【００１４】
また、前記透過装置の前記第１透過部材は、前記第１透過膜から前記第２透過膜までの空間に前記第１透過膜及び／又は前記第２透過膜から上方に漏出した液体を貯留する液溜まり部を設けても良い。透過装置は、第１透過膜から水分が漏出してもサイドの液溜まり部に流して貯留・ドレンすることができる。
【００１５】
さらに詳細には、前記透過装置は、液溜まり部に貯留した液体を外部放出するドレン孔と、を備えた構成を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電気分解を用いた携帯式ガス供給装置において透過膜を２枚空間を空けて配設することで、電解槽から水素ガス等を放出する際に電解液を外部に漏出させずに所望量の水素ガス等のみ放出させることができる。また、本携帯式ガス供給装置の透過装置を用いれば一気に電解液の漏出を防止するのではなく一段階目で多少の漏出を看過しつつ二段階目で完全な漏出防止を図っているため電解槽内の内圧上昇による気体放出量の不安定化も回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の携帯式ガス供給装置の実施形態を模式的に表すブロック図が示されている。
【図２】本発明の携帯式ガス供給装置の各方向から見た図を示しており、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は天面図、（ｅ）は正面図方向の断面図である。
【図３】本発明の携帯式ガス供給装置の電解槽及びその周辺部の各部材の組立分解図である。
【図４】図３の携帯式ガス供給装置の電解槽及びその周辺部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の携帯式ガス供給装置に係る代表的な実施形態を、図１〜図４を参照しながら詳細に説明するが、本発明は図示されるものに限られないことはいうまでもない。また、各図面は本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために、必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表している場合もある。更に、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。
【００１９】
図１には、本携帯式ガス供給装置１００を模式的に表すブロック図が示されている。また、図２は、本発明の携帯式ガス供給装置１００の各方向から見た図を示しており、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は天面図、（ｅ）は正面図方向の断面図を示している。本明細書において上下方向、縦方向と称するときは（ｂ）の紙面上下方向、紙面縦方向を意味し、幅方向、横方向、側部側と称するときは（ｂ）の紙面左右方向、紙面横方向、紙面左右側部側を意味している。さらに、図３は携帯式ガス供給装置１００の電解槽３０及びその周辺部の斜視図、図４は図３の携帯式ガス供給装置１００の電解槽３０及びその周辺部の各部材について例示する組立分解図を示している。
【００２０】
以下、携帯式ガス供給装置１００について図１〜図２を参照して概説し、携帯式ガス供給装置１００の電解槽３０及びその周辺部について図３〜図４を参照して説明する。
【００２１】
図１に示すように、本携帯式ガス供給装置１００は、電池１０４、ＬＥＤ１１６、制御手段１１７、電解槽１０３、喫煙装置本体１０５、蓋部材１４、ノズル部１０８で概ね構成されている。まず、電池１０４はリチウムイオン等の充電式バッテリであり、電解槽１０３には一対の陽陰電極８ａ、８ｂが配設されている。陽陰電極８ａ、８ｂは、制御手段（制御基板）１１７を介して電池１０４からの電力が供給され、ＬＥＤ１１６は電池１０４に接続されている。制御基板１１７には、電極制御回路１１７ａと、ヒータ制御回路１１７ｂと、ＬＥＤ制御回路１１７ｃ、電力供給手段（電力供給回路）１１７ｄ、とが備えられている。
【００２２】
また、図１〜図２では、本携帯式ガス供給装置１００の例として水素ガス、酸素ガスの供給以外に喫煙装置本体１０５が挿入・配設された例が示されているが、本発明の携帯式ガス供給装置１００では、喫煙装置本体１００以外の芳香剤供給装置が配設される場合も考えられ、また工業用の用途の場合には水素ガス、酸素ガスのみ配設される場合も考えられる。図１〜図２の例では、喫煙装置本体１０５の受容部の底部には圧力センサスイッチ１１９が設けられ、喫煙装置本体１０５の下端が圧力センサスイッチ１１９を押圧すると制御基板１１７の電力供給手段１１７ｄにより電力供給指令が出されると電池１０４の電力が喫煙装置本体１０５に供給可能な状態となる。
【００２３】
また、ユーザが指で操作手段（操作ボタン）１１８を操作すると、これに応じて電極制御回路１１７ａが電解槽１０３内の一対の電極８ａ、８ｂへの通電・遮断を制御し、電力供給手段１１７ｄにより電池１０４から供給される電力量を可変して電極８ａ、８ｂに電力を供給する。一対の電極８ａ、８ｂに電力が供給されると電解槽１０３内に貯留する電解液（例えば、クエン酸ナトリウム水溶液）を電気分解し、陽電極８ａ側に酸素が発生し、陰電極８ｂ側に水素が発生する。
【００２４】
陰電極８ｂから発生した水素は、電解槽１０３上部に装着された透過装置１１４を介して蓋部材２に流入する。また、陽電極８ｂから発生した酸素は、後述するように蓋部材２に流入する場合、ベントされる場合がある。
【００２５】
また、喫煙装置本体１０５は、圧力センサスイッチ１１９がＯＮになると電力供給手段１１７ｄにより喫煙装置本体１１５内の加熱器への電池１０４からの電力が供給され、内部の蒸気チャンバ（図示せず）に取り付けられた喫煙カートリッジを加熱する。加熱器により喫煙カートリッジが加熱されるとニコチン等含有蒸気が発生する。なお、喫煙カートリッジはタバコ葉を含む加熱式電子タバコの使い捨て用交換品であり、加熱によりニコチン含有蒸気を発生するが、それ以外に加熱により芳香付きのニコチン等含有蒸気を発生させるものや、ニコチン含有せず芳香剤を含有し加熱により芳香付き蒸気を発生させるものが挙げられる。
【００２６】
喫煙装置本体１０５で発生したニコチン等含有蒸気は、ノズル部１０８を吸引することで口内に放出される。このとき吸引で発生する負圧により、透過装置１１４から放出された水素が蓋部材１４内を流れ、蓋部材１４内に露出した喫煙装置本体１０５の上部の周囲と、ノズル部１０８の内壁との隙間を通過してニコチン含有空気と混合して口内に案内又は外部に放出される。また、喫煙装置本体１０５を加熱せず水素のみを口内又は外部に案内することも考えられる。
【００２７】
図２には、喫煙装置本体１０５が挿入された状態の本携帯式ガス供給装置１００の具体的な構成例が示されている。左側面図、正面図、右側面図である図２（ａ）、（ｂ）（ｃ）は携帯式ガス供給装置１００の開閉蓋１００ａが絞められた状態、平面図、断面図である図２（ｄ）（ｅ）は携帯式ガス供給装置１００の開閉蓋１００ａが取り外された状態であり、開閉材１００ａを外した（開けた）状態で上部左側の開口から下方に延びる筒状の喫煙装置受容部（以下、「受容部」とも称する）１２０を有する。この受容部１２０に喫煙装置本体１０５を挿入する。喫煙装置本体は１０５は、汎用の筒型の加熱式電子タバコの本体部である。
【００２８】
本携帯式ガス供給装置１００の受容部１２０の底部には圧力センサスイッチ１１９が配設され、圧力センサスイッチ１１９は押圧されると充電池（リチウムバッテリ）１０４からの電力が供給され、喫煙装置本体１０５内の喫煙カートリッジを加熱してニコチン等含有蒸気を吸引可能となる。本携帯式ガス供給装置１００では、汎用の筒型の加熱式電子タバコにおけるバッテリの代替えとして充電池１０４が機能することとなる。
【００２９】
なお、本携帯式ガス供給装置１００の左側部（図２（ｅ）参照）には、操作ボタン（主電源／水素ボタン）１１８とＬＥＤインジケータ１１６と電子タバコＯＮ／ＯＦＦスイッチ１２１とが設けられている。電子タバコＯＮ／ＯＦＦスイッチ１２１は、圧力センサスイッチ１１９のＯＮ／ＯＦＦスイッチであって、ＯＮのときには喫煙装置本体１０５への充電池１０４４の電力供給がなされる状態になっており、ＯＦＦのときには圧力センサスイッチ１１９を押圧しても充電池１０４からの電力供給がなさない状態になる。また、主電源／水素ボタン１１８は後述する電解槽３内の陽陰電極８と主電源とのボタン式電力供給スイッチであり、押し方／時間により主電源のＯＮ／ＯＦＦと陽陰電極８への電力供給ＯＮ／ＯＦＦとを兼用する。
【００３０】
この例では、まず充電端子１２２に（充電器（ＵＳＢケーブル（図示せず））を接続すると赤黄緑３つのＬＥＤ１１６、１１８（１つは主電源／水素ボタン１１８の周囲）が所定周波数で順次１回点滅し、電池残量に応じて相応の下段中断２つのＬＥＤ１１６が２回点滅する。主電源／水素ボタン１１８を３連続５回押しすると電源がＯＮとなり、連続５回押すと電池残量に応じて点灯しているＬＥＤ１１６が消灯し電源ＯＦＦとなる。
【００３１】
電源オンにすると、喫煙装置本体１０５と水素発生モード（通常モード）に入る。ＬＥＤ１１６、１１８が電気分解確認の青色に点灯し、主電源／水素ボタン１１８を押すと、、喫煙装置本体１０５と陽陰電極８への通電による電解分解とが同時に動作し、指を主電源／水素ボタン１１８から指を離すと同時に動作が停止する（このモードの場合、喫煙装置本体１０５への通電・加熱動作は陽陰電極８への通電・電気分解の動作より１秒延期するよう制御する。
加熱式タバコと水素発生モード（通常モード）の状態でスイッチボタンを連続3 回を押すと、水素専用モードに移行する。 電気分解確認ＬＥＤ（青）が呼吸式点滅（ゆっくり点滅）し、電解分解のみ動作する。
【００３２】
喫煙装置本体１０５と水素発生モード（通常モード）の状態で、主電源／水素ボタン１１８を押すと、電池残量によって主電源／水素ボタン１１８周囲にある３つのＬＥＤ１１６，１１８（赤・黄・緑）のいずれか１色が点灯し、コイルへの電力供給を開始する。指を主電源／水素ボタン１１８から離すとＬＥＤ１１６、１１８が消灯し喫煙装置本体１０５への電力供給を停止する。なお、電解槽１０３に電解液が充填されている場合、主電源／水素ボタン１１８を押している間、陽陰電極８への通電・電気分解も同時に動作する。また、電源ＯＮの状態では動作モードによらず、主電源／水素ボタン１１８を押すと陽陰電極８への通電・電気分解を開始し、指を主電源／水素ボタン１１８から離すと陽陰電極８への通電・電気分解動作を停止する。なお、ＬＥＤ１１６，１１８それぞれの点灯は内部のインジケータ基盤１２６により制御される。
【００３３】
次に、図３〜図４を参照しつつ、電解槽１０３内やこれに装着される透過装置１１４等について説明する。図３〜図４に示すように電解槽１０３は、電解槽本体１と電解槽蓋部３とで構成される。電解槽本体１は、上下方向に延びた電解液の貯水用容器であり、下方が上方よりも縮径する形状を有し、互いに内部で流体的に接続する一体形成体である。電解槽本体１は上方の開口から注水可能になっており、開口上部に貫通孔を設けた板状のセパレータ５を挿入し、電解槽蓋部３を取り付けることで閉鎖される。電解槽蓋部３は上下に貫通するケースであり、下方の裾部の拡径し、上部が縮径する２段階形状を有する。電解槽蓋部３は下方をロックレバー７によりセパレータ５と固定することで底部をなしている。また、電解槽蓋部３の上部の開口を後述する透過装置の第１透過部材２を受容するために座グリ形状を形成している。
【００３４】
また、電解槽本体１は、下方が上方より縮径しているため内部に溜まっている水溶液が電気分解され貯水量が減った場合であっても一対の陽陰電極８の大部分が電解液に浸される程度に電解液が貯留する。これにより電解槽本体１の上部の空気層は減り、電気分解性能は確保されるが、その一方、セパレータ５の存在を加味しても電解液の液面がギリギリまで上がっており、電気分解により粘性が高まった場合に空気層や電解槽蓋部３内に電気分解で発生した泡が侵入・滞留することとなる。
【００３５】
陽陰電極（メッシュ電極）８は、２枚一対に上方に向かって長手に並列配置され、それぞれ陽陰極を形成し、電池１０４からの電力が供給される。また、陽陰電極８は電解槽本体１の縮径部と拡径部とに対応するように上部が下部より大きくなっている。陽陰電極８の下端は、端子基板２４に起立させ電気的に接続できるように棒形状のチタン電極９が連結されている。陽陰電極８を起立させた状態で陽陰電極８と端子基板２４とを遮水するために端子基板２４上に装着するソケット２５（シリコン等の樹脂製）とチタン電極９の周囲に取り付けるＯリング１０、１１（シリコン等の樹脂製：以下、Ｏリングは同様）とが設けられている。
【００３６】
また、電解槽蓋部３の上部には透過装置が取り付けられる。まず、電解槽蓋部３の上部に第１透過部材２が装着される。第１透過部材２は、電解槽蓋部３と上下に嵌合するようにその下部が縮径して下方に突出し、上部が上方に大きく開口している。第１透過部材２の縮径部は底部が閉鎖されて上部の開口に繋がっており、液溜まりになるように形成されている。また、第１透過部材２の上部の拡径部は、前述の縮径部側の液溜まりの開口と繋がっており、電解槽蓋部３の開口と流体的に連結する貫通孔を有し、その貫通孔の下端が電解槽蓋部３の開口を座グリとして挿入・連結される。このとき第１透過部材２の貫通孔と電解槽蓋部３の開口との間には水漏れ防止のＯリング２３が配設される。
【００３７】
また、前記第１透過部材２の貫通孔には透過膜押さえ６により第１透過膜１２が配設され、貫通孔を閉鎖している。この第１透過膜２は微小孔で内圧を調整しながら気体を透過させ液体を遮断する選択透過性を有する樹脂多孔膜であり、ここでは四フッ化エチレン樹脂多孔膜（日東電工株式会社製「ＴＥＭＩＳＨ」）を使用している（後述する第２透過膜１２も同様）。第１段階としてこの第１透過膜１２により、電解槽蓋部３の内部まで到達した電解液の泡が遮断される。ただし、電解槽本体１内部の内圧が上昇して第１透過膜１２が伸びて微小孔が拡大して泡状の電解液を透過させたり、気体化した電解液が透過して第１透過部材２内に電解液が侵入する可能性もある。その一方、第１透過膜１２の孔径を小さくし過ぎて水素透過速度まで減退することも望ましくない。したがって、第１透過部材２にはある程度、電解液侵入を看過し、前述する第１透過部材２の縮径部を液溜まりとして電解液を貯留させることとしている。
【００３８】
さらに、第１透過部材２の上部に第２透過部材４が装着される。第２透過部材４は図示されていないが下方に開口し、第１透過部材２の上方の開口と合致して内部空間を構成する。第２透過部材４の上部には前述した電解槽蓋部３の貫通孔、第１透過部材２の貫通孔を覗く位置に貫通孔が形成されている。貫通孔には第１透過部材２の透過膜（第１透過膜１２）の場合と同様に第２透過膜１２で閉鎖され、Ｏリング２２で封止している。この第２透過膜１２も同様に気体を透過させ液体を遮断する選択透過性を有する樹脂多孔膜であり、ここでは四フッ化エチレン樹脂多孔膜を使用している。
【００３９】
前述する第１段階で電解槽内の電解液の侵入は概ね遮断されているが第２段階として第２透過膜１２により、さらに電解液が外部に放出されることを防止している。第１段階としての第１透過膜では電解液の完全な遮断よりも気体のスムーズな透過を優先してたため第１透過部材２と第２透過部材４との間の空間の内圧が上昇することはなく、同質の選択性多孔樹脂膜によりスムーズな水素ガス等の透過を可能にしつつ電解液のさらなる遮断も達成している。なお、第２透過部材４には第１透過部材２の液溜まりに貯留した電解液をドレンするための孔が設けられ、その孔はパッキン２１を介してネジ１３で封鎖される。ドレン時にはネジ１３を取り外して電解液の廃棄を可能にしている。
【００４０】
第２透過部材４の上部には、蓋部材１４が上方から取り付けられる。蓋部材１４の上部には吸引用のノズル１０８部以外に第２透過膜１２の上方に貫通孔が設けられ、バルブ軸１７が挿入され閉鎖されている。バルブ軸１７の先端はパッキン１８で挟まれたベース１８とピン２０で連結されており、スプリング１９の作用により通常時に貫通孔を開放し、蓋部材１４の内部にノズル部１０８を吸引することによる負圧が作用すると閉鎖する。吸引時には水素ガス等がノズル部１０８方向に集中するように閉鎖し、非吸引時には水素ガス等が充満し過ぎても内圧が過大にならないようにするためである。
【００４１】
図２に示すように蓋部材２はノズル部１０８を吸引すると、電解槽本体１、電解槽蓋部３、第１透過部材２、第２透過部材４を順に通過した水素ガスが内部を流れてノズル部１０８まで到達するとノズル部１０８と喫煙装置本体１０５の上端との隙間を通過し、喫煙装置本体１０５からの気体と混合してユーザの口内又は外部に放出される。喫煙装置本体１０５を備えない又は喫煙装置本体１０５を作動していない携帯式ガス供給装置１００の場合には、水素ガス（又は酸素ガス）をノズル部１０８からユーザ口内又は外部に放出する。
【００４２】
以上、本発明の携帯式ガス供給装置、特に電解槽からの水素ガス等の透過装置についてその実施形態を例示説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書等の記載の精神や教示を逸脱しない範囲で他の変形例や改良例が得られることが当業者は理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の携帯式ガス供給装置によれば、電気分解を用いた携帯式ガス供給装置において透過膜を２枚空間を空けて配設することで、電解槽から水素ガス等を放出する際に電解液を外部に漏出させずに所望量の水素ガス等のみ放出させることができる。また、本携帯式ガス供給装置の透過装置を用いれば一気に電解液の漏出を防止するのではなく一段階目で多少の漏出を看過しつつ二段階目で完全な漏出防止を図っているため電解槽内の内圧上昇による気体放出量の不安定化も回避することができる。このため本発明では、体調に応じた精緻な水素ガス等の吸引を管理することや、水素ガス等の放出量の管理が厳しい工業的な検査にも活用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  電解槽本体
２  第１透過部材
３  電解槽蓋部
４  第２透過部材
８  陽陰電極        
８ａ  陽電極
８ｂ  陰電極
１２  透過膜（第１透過膜、第２透過膜）
１３  ネジ
１４  蓋部材
１７  バルブ軸
１９  スプリング
１６  パッキン
１８  ベース
２０  ピン  
２１  パッキン
２２  Ｏリング
１００  携帯式ガス供給装置
１００ａ  開閉蓋
１０３  電解槽
１０４  電池
１０５  喫煙装置本体
１０８  ノズル部
１１４  透過装置
１１６  ＬＥＤ（ＬＥＤインジケータ）
１１７  制御基板（制御手段）
１１８  操作ボタン（主電源／水素ボタン）
１１９  圧力センサスイッチ
１２０  喫煙装置受容部（受容部）
１２２  充電端子
１２６  インジケータ基盤
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月20日(2020.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、該電池から電力供給を制御する制御基板と、該制御基板により電池からの電力の通電又は遮電がされる一対の陽陰電極と、該一対の陽陰電極が内部に挿入される貯水可能で１つの開口を有する電解槽と、該電解槽の上部に装着されて電解槽内部の所定気体のみを透過させることが可能な透過装置と、該透過装置から放出された気体を供給することが可能なノズルと、を備えた携帯式ガス供給装置であって、
前記透過装置は、
それぞれ上下方向に貫通孔を有する該電解槽の上部に嵌合装着される第１透過部材と該第１透過部材の上部に装着される第２透過部材とを備え、
前記電解槽の上部の開口を遮蔽して所定気体のみ前記第１透過部材の貫通孔の上方まで透過させる選択透過性を有するフッ素樹脂多孔質フィルムである第１透過膜と、前記第２透過部材の貫通孔の下部と前記第１透過部材の貫通孔の上部とを遮蔽して所定気体のみ前記第２透過部材の貫通孔の上方まで透過させる選択透過性を有するフッ素樹脂多孔質フィルムである第２透過膜とを有し、
さらに、前記第１透過部材は、
前記第１透過膜から前記第２透過膜までの空間に前記第１透過膜から上方に漏出した液体を貯留する液溜まり部を設け、
前記第１透過部材は、その下部が縮径して下方に突出する縮径部とその上部が上方に大きく開口する開口とを有し、前記液溜まり部は、前記縮径部の底部が閉鎖されて上部の開口に繋がって形成される、携帯式ガス供給装置。
【請求項２】
前記フッ素樹脂多孔質フィルムは、四フッ化エチレン樹脂多孔膜である、請求項１に記載の携帯式ガス供給装置。
【請求項３】
前記透過装置は、
前記電解槽の上部の開口に装着され、前記第１透過膜が前記電解槽の内部と前記透過装置の内部とを遮蔽し、前記第２透過膜が前記透過装置の内部と外部とを遮蔽する、請求項１に記載の携帯式ガス供給装置。
【請求項４】
前記透過装置は、
前記液溜まり部に貯留した液体を外部放出するドレン孔を備えた請求項１に記載の携帯式ガス供給装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2019139010.tif 000007
【国際調査報告】
2019139010.tif 000008
2019139010.tif 000009
2019139010.tif 000010
2019139010.tif 000011