(57)【要約】【課題】水性液体に投入することによって水素水を利用することを可能にする水素ガス生成器を提供する。【解決手段】開示される生成器１０は、水性液体中に投入され、水性液体中で水を電気分解することによって水素ガスを生成する。生成器１０は、ケース１００と、ケース１００に固定された電極部１２０および電池部１１０と、を含む。電極部１２０は、第１の電極１２１、第２の電極１２２、および、第１の電極１２１と第２の電極１２２との間に少なくとも配置されたセパレータ１２３を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性液体中に投入され、前記水性液体中で水を電気分解することによって水素ガスを生成する水素ガス生成器であって、
ケースと、前記ケースに固定された電極部および電池部と、を含み、
前記電極部は、第１の電極、第２の電極、および、前記第１の電極と前記第２の電極との間に少なくとも配置されたセパレータを含む、水素ガス生成器。
【請求項２】
前記電極部が前記ケース内に配置されており、
前記ケースは、前記水性液体が前記電極部に流れ込むことを可能にする少なくとも１つの開口部を有する、請求項１に記載の水素ガス生成器。
【請求項３】
前記電極部で生成された水素ガスが前記開口部から放出される、請求項２に記載の水素ガス生成器。
【請求項４】
前記ケース内のうち前記電極部が存在する空間が、前記セパレータによって、前記第１の電極が存在する第１の空間と前記第２の電極が存在する第２の空間とに仕切られており、
前記少なくとも１つの開口部は、第１の開口部と第２の開口部とを含み、
前記第１の開口部は、前記第１の空間と前記ケースの外部とを結び、
前記第２の開口部は、前記第２の空間と前記ケースの外部とを結ぶ、請求項２または３に記載の水素ガス生成器。
【請求項５】
前記セパレータは、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置された第１のセパレータと、前記第２の電極を挟んで前記第１のセパレータとは反対側に配置された第２のセパレータとを含み、
前記第２の電極は、前記第１のセパレータと前記第２のセパレータとによって囲まれている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素ガス生成器。
【請求項６】
前記セパレータの外縁の一部がガス放出口となるように、前記第１のセパレータの外縁の一部と前記第２のセパレータの外縁の一部とが閉じられており、
前記少なくとも１つの開口部は、第１の開口部と第２の開口部とを含み、
前記第１の開口部は、前記ケース内の空間であって前記第１の電極が存在する空間と前記ケースの外部とを結び、
前記第２の開口部は、前記セパレータの前記ガス放出口と前記ケースの外部とを結ぶ、請求項５に記載の水素ガス生成器。
【請求項７】
超音波発生器をさらに含み、
前記超音波発生器は、超音波によって前記水性液体を振動させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水素ガス生成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガス生成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶存水素濃度が高い水（水素水）の効能が注目されており、水素水を製造するための装置について提案がなされている（たとえば特許文献１）。従来の装置は主に、飲用するための水素水を製造する装置であった。従来、水素水の溶存水素濃度は、たとえば０．４ｐｐｍ（質量比）以上（たとえば０．４ｐｐｍ〜１．６ｐｐｍの範囲や０．７ｐｐｍ〜１．６ｐｐｍの範囲）であった。
【０００３】
しかし、水素水を飲用に利用するだけでなく、他の方法で水素水を利用することも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０５２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような状況において、本発明は、水性液体に投入することによって水素水を利用することを可能にする水素ガス生成器を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態による水素ガス生成器は、水性液体中に投入され、前記水性液体中で水を電気分解することによって水素ガスを生成する水素ガス生成器である。この生成器は、ケースと、前記ケースに固定された電極部および電池部と、を含む。前記電極部は、第１の電極、第２の電極、および、前記第１の電極と前記第２の電極との間に少なくとも配置されたセパレータを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の生成器を水性液体中に投入することによって、任意の水性液体の溶存水素濃度を上昇させることができる。そのため、本発明の水素ガス生成器によれば、様々な水性液体、たとえば浴槽内の湯などの溶存水素濃度を上昇させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の水素ガス生成器の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した水素ガス生成器の断面を模式的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の水素ガス生成器で用いられる電極の一例を模式的に示す図である。
【図４】図４は、本発明の水素ガス生成器の他の一例の断面を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の水素ガス生成器で用いられる電極部の一例を模式的に示す図である。
【図６】図６は、図５に示した電極部における電極およびセパレータの配置を模式的に示す図である。
【図７】図７は、台座を用いて本発明の生成器を充電する場合の構成の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明はそれらの例示に限定されない。
【００１０】
（水素ガス生成器）
本発明の水素ガス生成器は、水性液体中に投入され、その水性液体中で水を電気分解することによって水素ガスを生成する生成器である。この生成器は、ケースと、ケースに固定された電極部および電池部とを含む。電極部は、第１の電極、第２の電極、および、第１の電極と第２の電極との間に少なくとも配置されたセパレータを含む。別の観点では、本発明は、水性液体の溶存水素濃度を上昇させる装置であって、投入式の装置である。
【００１１】
本発明の生成器が投入される水性液体に特に限定はない。水性液体は水を含む液体であり、たとえば水である。水性液体の溶媒中の水の含有率は、通常、５０質量％（８０質量％以上や９０質量％以上や１００質量％）である。水性液体の好ましい例は、人や動物（ペット等）が体を浸漬するための液体を含む。具体的には、入浴や足湯用の槽に配置される液体であってもよい。そのような液体の例には、水（水道水を含む）や、浴剤が添加された水や、温泉の水が含まれる。換言すれば、本発明の生成器は、浴槽（足湯槽を含む）内の水性液体中に投入されてもよい。なお、この明細書において、水性液体（たとえば水）には、温められた水性液体（たとえば湯）が含まれる。
【００１２】
ケースには、水性液体を電極部に導入するための少なくとも１つの開口部が形成されている。一方、電池部が存在する部分は、通常、水性液体が導入されないようにシールされる。本発明の構成を実現できる限りケースの形状に特に限定はなく、球状、立方体状、筒状、その他の形状であってもよい。ケースは分割式としてもよい。ケースを分割式として、電極部（たとえばユニット式の電極部）や電池部（または電池部内の電池）をユーザが簡単に交換できるようにしてもよい。
【００１３】
ケースは、片手で持てる大きさであることが好ましい。生成器全体の大きさは、一片が２０ｃｍ（たとえば１５ｃｍ）の立方体内に収まる大きさであってもよい。生成器のサイズが大きい場合には、ケースに持ち手をつけてもよい。
【００１４】
ケース内のうち電極部が存在する空間の体積は、１０ｃｍ3〜１０００ｃｍ3の範囲（たとえば２０ｃｍ3〜１０００ｃｍ3の範囲）にあってもよい。浴槽内の水（１００リットル以上の水）の全体の溶存水素濃度を高めるには、比較的大きな電極部と多量の電力（すなわち長時間の電気分解）とが必要である。これに対し、電極部が存在する小さな空間の溶存水素濃度の上昇は、比較的小さな電極部と少量の電力で実現可能である。そのため、ケース内の空間に電極部を配置することによって、ケース内に存在する水性液体の溶存水素濃度を短時間で簡単に上昇させることができる。
【００１５】
電極部は、通常、ケース内に配置されている。典型的な一例では、電極部および電池部の両方がケース内に配置される。電極部がケース内（具体的には、ケース内の空間）に配置される場合、ケースは、水性液体が電極部に流れ込むことを可能にする少なくとも１つの開口部を有する。この開口部を、以下では「開口部（Ｈ）」という場合がある。開口部（Ｈ）を通って水性液体がケース内の空間に流れ込み、電極部が水性液体に浸漬される。
【００１６】
なお、セパレータおよび第２の電極をケース内に配置するとともに第１の電極がケースの外部に露出するようにしてもよい。あるいは、電極部をケースの外部に固定してもよい。発明の効果を充分に得るためには、電極部をケース内の空間に配置することが好ましい。第１の電極部がケースの外部に露出する場合、第１の電極は、電極が身体に接触することを防止するためのカバーで覆われることが好ましい。カバーは、水素ガスの気泡が通過する貫通孔を有する。また、電極部がケースの外部に固定される場合、電極部は、電極が身体に接触することを防止するためのカバーで覆われることが好ましい。
【００１７】
電池部は、水を電気分解するための直流電圧を第１の電極と第２の電極との間に供給するための電池が配置される部分である。電池部は、電池が配置されるための空間（電池ボックス）であってもよいし、電池を含んでもよい。電池部に配置される電池に特に限定はなく、乾電池であってもよいし、二次電池（ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池など）であってもよい。二次電池が用いられる場合、ケースには、二次電池を充電するための端子が設けられてもよい。その端子は、二次電池、または、二次電池が収納される電池ボックスに接続される。本発明の生成器は、電池部の内部に水が浸入しないように構成される。すなわち、電池部は防水とされる。
【００１８】
電池部は、ケースの外部に固定されてもよいし、ケースの内部に固定されてもよい。電池部がケースの内部に固定されている場合、電極部が存在する空間（電解槽領域）と、電池部が存在する空間とが仕切られていてもよい。そして、電池部が存在する空間が防水とされていてもよい。
【００１９】
第１および第２の電極は、水を電気分解するための電極である。電極（第１および第２の電極）は、金属で構成されてもよいし、導電性の炭素材料で構成されてもよいし、それらの少なくとも１つと他の材料との複合材料で構成されてもよい。電極は金属電極であってもよい。電極に用いられる金属の例には、チタン、ニッケル、白金、および電極に用いることが可能なその他の金属が含まれる。水の電気分解を容易にするために、電極の表面には白金が存在することが好ましい。好ましい電極の一例は、白金でコートされた金属（たとえばチタン）で構成された電極である。第１の電極と第２の電極とは、同じであってもよいし、異なってもよい。
【００２０】
白金でコートされた電極を用いる場合、白金層の厚さを、たとえば０．１μｍ〜２０μｍの範囲としてもよい。電気分解によって白金層は徐々に薄くなる。そのため、長期の使用を可能にするためには、白金層の厚さを０．３μｍ以上とすることが好ましい。
【００２１】
第１の電極の電位と第２の電極の電位との間の電位差を、水の電気分解が生じる電圧以上とすることによって、水を電気分解できる。第１および第２の電極の一方がアノードとなり他方がカソードとなるように直流電圧を印加することによって、アノードにおいて酸素ガスおよび水素イオン（Ｈ+）を発生させ、カソードにおいて水素ガスおよび水酸化物イオン（ＯＨ-）を発生させることができる。以下で説明するように、通常の使用時には、第１の電極がカソードとなり、第２の電極がアノードとなるように、両者の間に直流電圧が印加される。
【００２２】
第１の電極と第２の電極との間に印加される直流電圧は、２Ｖ〜５０Ｖの範囲（たとえば３Ｖ〜１０Ｖの範囲）にあってもよい。電池部は、求められる直流電圧を印加できるように構成される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧してもよい。
【００２３】
電極の形状に特に限定はない。第１および第２の電極はそれぞれ、２次元方向に広がる電極であることが好ましい。２次元方向に広がる電極は、典型的には、全体として平らな形状を有する電極である。別の観点では、２次元方向に広がる電極の一例は、１つの平面に沿った形状を有する電極である。そのような電極の例には、板状の電極が含まれる。また、そのような電極の例には、複数の金属線を１つの平面に沿うように配置することによって形成された電極も含まれる。具体的には、電極は、ネット状の電極であってもよい。あるいは電極は、エキスパンドメタルであってもよい。２次元方向に広がる電極の例には、全体として２次元方向に広がる電極が含まれる。そのような電極の例には、全体として面状の形状を有する電極が含まれ、たとえば、１つのなだらかな曲面に沿って形成された電極が含まれる。
【００２４】
セパレータは、第１の電極と第２の電極との間の短絡を防止する。別の観点では、セパレータは、第１の電極と第２の電極との間の距離を確保するためのスペーサである。セパレータの形状に限定はないが、第１の電極と第２の電極との間に配置される部分は、通常、シート状である。
【００２５】
セパレータは、絶縁性のネット状のセパレータであってもよく、たとえば絶縁性樹脂からなるネットであってもよい。セパレータは、液体を通過させる一方で、液体に浸漬された状態において気泡の通過を抑制するセパレータであることが好ましい。そのようなセパレータの例には、布状のセパレータが含まれ、たとえば、親水性の布（織布、不織布、その他の布）からなるセパレータが含まれる。親水性の布の例には、綿からなる布や、親水性樹脂の繊維からなる布が含まれる。セパレータは、イオン交換能を有さない材料で形成される。すなわち、セパレータはイオン交換膜ではない。ガスの通過を抑制するセパレータを用いることによって、第２の電極で生成された酸素ガスの気泡が第１の電極に接触することを抑制できる。さらに、ガスの通過を抑制するセパレータを用いることによって、第２の電極で生成された酸素ガスの気泡と第１の電極で生成された水素ガスの気泡とが合体することを抑制できる。
【００２６】
第１の電極と第２の電極とはセパレータを挟んで対向している。好ましい一例では、第１の電極、セパレータ、および第２の電極が互いに平行に配置される。第１の電極と第２の電極との間隔を狭くすることによって、両電極間の電圧降下を低減できる。第１の電極と第２の電極との間隔は、たとえば０．０５〜５ｍｍの範囲にあってもよく、０．１〜３ｍｍの範囲にあってもよい。
【００２７】
なお、電極部は、セパレータを含まなくてもよい。その場合の電極部は、第１の電極部と第２の電極部とを含む。その場合の電極部の一例では、第１の電極と第２の電極とが互いに平行に配置される。
【００２８】
電極部は交換可能としてもよい。たとえば、電極部をユニット式として、電極部全体を簡単に交換できるようにしてもよい。その場合、ユニット化された電極部をケースにセットしたときに電極部の電気的接続が同時になされるように構成することが好ましい。電極部をユニット式とすることによって、電極の交換が容易になる。同様に、電池部をユニット式として容易に交換できるようにしてもよい。
【００２９】
本発明の生成器では、電極部（具体的には第１の電極）で生成された水素ガスが開口部（Ｈ）から放出されてもよい。以下では、水素ガスが放出される開口部（Ｈ）を、「第１の開口部」という場合がある。少なくとも１つの開口部（Ｈ）は、水素ガスが放出される第１の開口部と、水素ガスの放出を目的としない第２の開口部とを含んでもよい。第２の開口部の例には、酸素ガスが放出される開口部が含まれる。なお、第２の開口部から水素ガスが放出されなくてもよいが、放出されても問題はない。
【００３０】
第１の開口部は、身体に当てることを目的とする開口部である。１つの観点では、本発明の生成器の一例は、身体に当てることを目的とする第１の開口部と、身体に当てることを目的としない第２の開口部とを含む。
【００３１】
第１の電極で発生した水素ガスの気泡がケース内の水性液体中に留まることによって、ケース内の水性液体の溶存水素濃度を高めることができる。水素ガスの気泡が、所定の開口部（第１の開口部）から放出される場合、第１の開口部を身体に近づけることによって、溶存水素濃度が高い水性液体および水素ガスの気泡を、身体に当てることができる。好ましい一例の生成器では、通常時において、第１の電極で発生した水素ガスは第１の開口部以外の部分から放出されない。第１の開口部が形成される面は、通常、使用時に身体に向ける面とされる。以下では、使用時に身体に向ける面であって水素ガスが放出される面を、「水素ガス放出面」という場合がある。水素ガス放出面は、ほぼ平らな面（たとえば段差が８ｍｍ以下や５ｍｍ以下や３ｍｍ以下）としてもよい。
【００３２】
本発明の生成器では、ケース内のうち電極部が存在する空間が、セパレータによって、第１の電極が存在する第１の空間と第２の電極が存在する第２の空間とに仕切られていてもよい。この場合、少なくとも１つの開口部（Ｈ）は、第１の開口部と第２の開口部とを含んでもよい。第１の開口部は、第１の空間とケースの外部とを結んでもよく、第２の開口部は、第２の空間とケースの外部とを結んでもよい。この構成によれば、第１の電極で発生した水素ガスを第１の開口部から放出でき、第２の電極で発生した酸素ガスを第２の開口部から放出できる。ケースには、複数の第１の開口部が形成されていてもよく、複数の第２の開口部が形成されていてもよい。第１の開口部は、使用する際に身体に向ける面に形成されてもよい。その場合、身体に向ける面（水素ガス放出面）を、ほぼ平らな面としてもよい。第２の開口部は、使用する際に身体に向ける面とは異なる領域に形成されることが好ましい。
【００３３】
水素ガスと酸素ガスとを分けて放出することによって、第１の開口部近傍の水性液体の溶存水素濃度を特に高めることができる。この場合、第１の開口部と第２の開口部との距離を大きくすることが好ましい。たとえば、第１の開口部と第２の開口部との距離は、１．５ｃｍ以上（たとえば２ｃｍ以上や３ｃｍ以上）としてもよい。両者の距離の上限に限定はなく、ケースのサイズによって定められる上限の距離以下であればよい。
【００３４】
好ましい一例では、使用する際に身体に向ける面に第１の開口部を形成し、それ以外の領域に第２の開口部を形成する。この場合、両者の距離を１．５ｃｍ以上（たとえば２ｃｍ以上や３ｃｍ以上）とすることが好ましい。
【００３５】
第１の空間とケース外部とを結ぶ開口部が第１の開口部のみである場合について考える。この場合、使用時に第１の開口部が身体に当てられて第１の開口部が塞がれると、ケース内部の水素ガスの圧力が高くなる。気泡を透過させにくいセパレータを用いる場合であっても、第１の空間内の水素ガスの圧力が高くなるとセパレータが水素ガスの気泡を透過させるため、問題は生じない。なお、第１の開口部の近傍の形状を、第１の開口部を身体に当てたときも第１の開口部が完全に塞がれにくい形状としてもよい。たとえば、水素ガス放出面をほぼ平らな面とし、水素ガス放出面に小さな段差（８ｍｍ以下や５ｍｍ以下や３ｍｍ以下の段差）を設けてもよい。具体的には、水素ガス放出面の形状を、平面に押し当てても第１の開口部が塞がれることがない形状としてもよい。
【００３６】
第２の開口部の開口面積（複数の第２の開口部が存在する場合には合計の開口面積）を大きくすることによって、水の電気分解時における第１の電極近傍の水性液体のｐＨが上昇しやすくなる。その結果、第１の電極近傍の水性液体を弱アルカリ性とすることが可能である。本発明の生成器は、第２の開口部の開口面積を変化させるための調節機構を備えてもよい。調節機構の例には、第２の開口部に設けられたスライド式のカバーが含まれる。ただし、調節機構は、第２の開口部の開口面積をゼロにはしないものであることが好ましい。たとえば、複数の第２の開口部のうちの一部のみにスライド式のカバーを設けてもよい。あるいは、第２の開口部を完全に閉じることがないカバーを用いてもよい。第２の開口部の開口面積をゼロとしないことによって、酸素ガスの気泡をケースの外部に放出させることができる。
【００３７】
セパレータは、第１の電極と第２の電極との間だけでなく、他の部分に配置されてもよい。たとえば、セパレータは、第１の電極と第２の電極との間に配置された第１のセパレータと、第２の電極を挟んで第１のセパレータとは反対側に配置された第２のセパレータとを含んでもよい。第２の電極は、第１のセパレータと第２のセパレータとによって囲まれていてもよい。第１のセパレータと第２のセパレータとはそれらの外縁の一部が閉じられて少なくとも１つのガス放出口（開口部）を有する袋状とされていてもよい。たとえば、１つのガス放出口を有する袋状であってもよいし、２つのガス放出口を有する袋状（筒状）であってもよいし、複数のガス放出口を有する袋状であってもよい。一例のセパレータは、２枚のシート状セパレータを重ねて周縁部の一部を閉じ、周辺部に複数の開口部を設けたセパレータである。第１および第２のセパレータはそれぞれ、典型的にはシート状のセパレータである。
【００３８】
第２の電極を２枚のシート状のセパレータで挟むことによって（換言すれば、セパレータによって第２の電極を囲むことによって）、第２の電極近傍の水素イオン濃度を高めることができる。その結果、第１の電極と第２の電極との間の電圧降下を低減でき、電気分解の効率を高めることが可能である。さらに、この構成によれば、第２の電極で生成された酸素ガスの気泡同士が合体しやすくなるため、溶存酸素濃度の上昇を抑制できる。
【００３９】
第２の電極が上記の第１および第２のセパレータで囲まれている場合、本発明の生成器はさらに以下の構成（１）を有してもよく、以下の構成（１）および（２）を有してもよい。
（１）セパレータの外縁の一部がガス放出口となるように、第１のセパレータの外縁の一部と第２のセパレータの外縁の一部とが閉じられている。
（２）少なくとも１つの開口部（Ｈ）は、第１の開口部（Ｈ１）と第２の開口部（Ｈ２）とを含む。第１の開口部（Ｈ１）は、ケース内の空間であって第１の電極が存在する空間とケースの外部とを結ぶ。第２の開口部（Ｈ２）は、セパレータのガス放出口とケースの外部とを結ぶ。ケースには、複数の第１の開口部（Ｈ１）が形成されていてもよい。ケースには、複数の第２の開口部（Ｈ２）が形成されていてもよい。
【００４０】
本発明の効果が得られる限り、セパレータの向きおよび電極の向きに特に限定はない。一例では、水素ガス放出面とセパレータとがなす角度（９０°以外の場合には鋭角。以下でも同じ。）は、０〜４５°の範囲（たとえば０〜３０°の範囲や０〜２０°の範囲）にある。他の一例では、水素ガス放出面とセパレータとがなす角度は、４５〜９０°の範囲（たとえば６０〜９０°の範囲や７０〜９０°の範囲）にある。第１および第２の電極が全体として平らな形状を有する場合、それらの電極と水素ガス放出面とがなす角度は、通常、水素ガス放出面とセパレータとがなす角度とほぼ同じ（両者の差がたとえば１０°以内や５°以内）である。
【００４１】
本発明の生成器は、水素ガス放出面に向かって水性液体を送り出すための機構を有してもよい。そのような機構の例には、羽根車とそれを回転させるモータとを含む機構や、ポンプが含まれる。本発明の生成器の一例は以下の（Ａ）〜（Ｄ）の構成を有してもよい。
（Ａ）電極部は、平らな形状を有する第１および第２の電極と、セパレータとを含む。第２の電極は、シート状の第１のセパレータとシート状の第２のセパレータとによって囲まれている。セパレータの外縁の一部がガス放出口となるように、第１のセパレータの外縁の一部と第２のセパレータの外縁の一部とが閉じられている。第１の電極と第２の電極とは、第１のセパレータを挟むように対向している。
（Ｂ）セパレータのガス放出口は、第２の開口部に接続されている。
（Ｃ）第２の電極（第１の電極も同様である）と水素ガス放出面とがなす角度は、４５〜９０°の範囲（たとえば６０〜９０°の範囲や７０〜９０°の範囲）にある。
（Ｄ）生成器は、水素ガス放出面から水性液体を送り出すための機構を有する。この場合、ケースのうち水素ガス放出面とは反対側の領域に、水性液体を取り込むための開口部が設けられていることが好ましい。
【００４２】
本発明の生成器では、ケース内のうち電極部が存在する空間が、セパレータによって仕切られていなくてもよい。その場合、第１の電極で生成された水素ガスと第２の電極で生成された酸素ガスとが同じ開口部（Ｈ）から放出されてもよい。
【００４３】
本発明の生成器は、超音波発生器をさらに含んでもよい。この超音波発生器は、超音波によって水性液体を振動させる。超音波発生器には、公知のものを適用でき、たとえば公知の超音波振動子を用いてもよい。超音波発生器は、ケースを振動させることによって水性液体を振動させるものであってもよい。あるいは、超音波発生器の振動部分をケースの外面に露出するように配置し、その振動部分によって水性液体を振動させるものであってもよい。この場合、超音波発生器の振動部分を、水素ガスが放出される部分の近傍に配置してもよい。この構成によれば、水素ガスが放出される部分の水性液体の溶存水素濃度が高まることが期待できる。
【００４４】
超音波発生器を備える生成器は、浴槽内等におけるマッサージ効果が期待できる。さらに、水素ガスの気泡が存在する水性液体を超音波で振動させることによって、水性液体への水素ガスの溶解の促進が期待される。
【００４５】
電池部の電池として二次電池が用いられる場合、本発明の生成器は、充電用の台座と共に用いられてもよい。たとえば、台座に生成器本体（ケース）を置くことによって電池部内の二次電池を充電できるように、台座および生成器が構成されてもよい。台座は、コンセントから供給される交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータを内蔵してもよい。あるいは、台座は、ＡＣ−ＤＣコンバータに接続するための端子を含んでもよい。台座は、電池部の充電を制御するためのコントローラを含んでもよい。そのようなコントローラはすでに様々な機器で利用されているため、公知の技術で簡単に実現できる。
【００４６】
なお、本発明の生成器の構成を、電池部を含まない構成とすることも可能である。その場合、コンセントの交流電圧を直流電圧に変換して生成器の電極部に供給してもよい。その場合の生成器の一例は、ケース内部に設けられたＡＣ−ＤＣコンバータと、電源コードとを備える。その場合の生成器の他の一例は、外部のＡＣ−ＤＣコンバータからの直流電圧を電極に導入するための電極端子を備える。
【００４７】
本発明の生成器は、通常、電極部への直流電圧の供給をオン／オフするためのスイッチを含む。このスイッチは、電極部への直流電圧の印加方向を反転させることができるものであってもよい。電圧の印加方向を固定して電気分解を続けると、電極にスケールが堆積することがある。電圧の印加方向を一時的に反転させることによって、堆積したスケールを除去しやすくなる。
【００４８】
生成器が超音波発生器を含む場合、電極部への電圧供給のオン／オフを切り替えるスイッチは、超音波発生器のオン／オフを切り替えるスイッチとして兼用されてもよい。あるいは、本発明の生成器は、電極部への電圧供給のオン／オフを切り替えるスイッチと、超音波発生器のオン／オフを切り替えるスイッチとを含んでもよい。
【００４９】
本発明の生成器は、電極部への電圧供給の時間を制御するタイマを備えてもよい。たとえば、通常の電気分解時において電圧供給時間の上限をタイマによって設定してもよい。また、電極を再生するための電圧印加（通常時とは逆方向の電圧印加）を行う際の電圧供給時間の上限をタイマによって設定してもよい。
【００５０】
本発明の生成器は、電極部が水性液体に浸漬されているかどうかを検知するセンサ（水センサ）を含んでもよく、複数の水センサを含んでもよい。電極部が水性液体に充分に浸漬されていない状態で電気分解を行うと、電気分解の効率が低下したり、電極部が劣化したりする恐れがある。そのため、電極部の周囲に充分に水がないことがセンサによって検知された場合には、電極部への電圧供給を停止してもよい。
【００５１】
以下では、本発明の生成器の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施形態は本発明の一例であり、実施形態の各構成は、上述した他の構成に置き換えることができる。以下の説明において、同様の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。また、以下の図では、パッキンや配線などの一部の部品の図示を省略する場合がある。以下では、水性液体として水を用いる場合について説明しているが、水以外の水性液体を用いてもよい。以下では、生成器が超音波発生器を含む例について説明するが、以下の実施形態から超音波発生器を除いてもよい。
【００５２】
（実施形態１）
実施形態１では、本発明の水素ガス生成器の一例について説明する。図１は、実施形態１の生成器１０を模式的に示す斜視図である。図２は、生成器１０の構成を模式的に示す断面図である。
【００５３】
生成器１０は、ケース１００、電池部１１０、電極部１２０、および超音波発生器１３０を含む。電池部１１０および電極部１２０は、ケース１００内に配置されている。ケース１００には、複数の第１の開口部（貫通孔）１０１と、複数の第２の開口部（貫通孔）１０２とが形成されている。ケース１００の表面のうち、第１の開口部１０１の近傍はほぼ平らな面１００ｐとなっている。ケース１００の表面には、電圧印加および超音波の印加をオン／オフするためのスイッチ１１１が設けられている。
【００５４】
ケース１００内には、電極部１２０が配置される空間１００ｓが存在する。空間１００ｓには、水性液体が導入される。電池部１１０が配置される領域は、仕切り１００ｄによって空間１００ｓから分離されている。
【００５５】
第２の開口部１０２は、第１の開口部１０１から離れた位置に形成されている。実施形態１で説明する一例では、面１００ｐを上方に向けてケース１００を配置したときに、複数の第２の開口部１０２が１つの水平面に沿って等間隔に配置される。なお、面１００ｐとは反対側の位置にも第２の開口部１０２を設け、その第２の開口部１０２と空間１００ｓとを流路で結んでもよい。
【００５６】
電極部１２０は、第１の電極１２１、第２の電極１２２、およびセパレータ１２３を含む。第１の電極１２１と第１の開口部１０１との距離は、第２の電極１２２と第１の開口部１０１との距離よりも近い。第１の電極１２１は、セパレータ１２３と第１の開口部１０１との間にある。このように配置することによって、第１の電極１２１で発生した水素ガスの気泡を、第１の開口部１０１から放出できる。
【００５７】
電極１２１の一例の平面図を図３に模式的に示す。第１の電極１２１は、複数の金属ワイヤ１２１ａによって構成されたネット状の電極である。第１の電極１２１は、全体として、円形であり、且つ、平らな形状（２次元方向に広がる形状）を有する。金属ワイヤ１２１ａは、たとえば、白金によってコートされたチタンワイヤである。電極１２２も、電極１２１と同じ構成を有する。なお、第１および第２の電極１２１および１２２の形状は、全体として平らな四角形状であってもよい。第１の電極１２１と第２の電極１２２とは、セパレータ１２３を挟んで対向するように配置されている。第１の電極１２１、セパレータ１２３、および第２の電極１２２は、互いに平行に配置されている。
【００５８】
セパレータ１２３は、上述した材料で形成されたシート状のセパレータであり、たとえば絶縁性の不織布である。セパレータ１２３は、液体は容易に通過させるが、液体中において気泡を通過させにくいセパレータである。セパレータ１２３は、ケース１００内の空間１００ｓ（電極部１２０が配置される空間）を、第１の空間１００ｓａと第２の空間１００ｓｂとに仕切っている。第１の空間１００ｓａには第１の電極１２１が配置されている。第１の空間１００ｓａは、第１の開口部１０１によってケース１００の外部につながっている。第２の空間１００ｓｂには第２の電極１２２が配置されている。第２の空間１００ｓｂは、第２の開口部１０２によってケース１００の外部につながっている。
【００５９】
電池部１１０には、二次電池が配置されている。二次電池の正極および負極は、ケース１００の表面に設けられた充電用端子１０４に接続されている。この充電用端子１０４を介して二次電池が充電される。さらに、二次電池の正極および負極は、スイッチ１１１を介して第１の電極１２１と第２の１２２とに接続されている。通常の使用時においては、第１の電極１２１がカソードとなり第２の電極１２２がアノードとなるように、電極と電池とが接続される。具体的には、電池の負極が第１の電極１２１に接続され、電池の正極が第２の電極１２２に接続される。
【００６０】
スイッチ１１１は、必要に応じて電圧の印加方向を反転可能なスイッチであってもよい。生成器１０の使用を続けると、電極の表面にスケールが堆積して電気分解の効率が低下する場合がある。そのような場合に逆方向に電圧を印加することによって、電極の表面を再生することが可能である。
【００６１】
実施形態１で説明する一例では、超音波発生器１３０は、第１の開口部１０１の近傍に配置されている。超音波発生器１３０は、第１の開口部１０１が形成されている面１００ｐを超音波振動させ、それによって、その近傍に存在する水性液体を超音波振動させる。超音波発生器１３０は、スイッチ１１１を介して電池部１１０に接続されており、電池部１１０内の二次電池によって駆動される。この実施形態では、超音波発生器１３０が、水の電気分解に連動して動作する場合について説明する。しかし、本発明の生成器では、電気分解のオン／オフと超音波発生器のオン／オフとを独立に切り替え可能としてもよい。そうすることによって、超音波マッサージと水素水浴とを独立に、または組み合わせて行うことができる。その場合、スイッチ１１１は、電気分解のオン／オフを切り替えるためのスイッチと、超音波発生器のオン／オフを切り替えるためのスイッチとを含んでもよい。
【００６２】
生成器１０の機能について以下に説明する。生成器１０を水に投入すると、開口部１０１および１０２から水がケース１００内の空間１００ｓに導入される。これによって、電極部１２０が水に浸漬される。
【００６３】
水を電気分解して水素ガスを発生させる場合には、スイッチ１１１をオンにして、第１の電極１２１と第２の電極１２２との間に直流電圧を印加する。このとき、第１の電極１２１がカソードとなり第２の電極１２２がアノードとなるように直流電圧が印加される。その結果、第１の電極１２１において水素ガスと水酸化物イオンとが生成される。さらに、第２の電極１２２において酸素ガスと水素イオンとが生成される。
【００６４】
第２の開口部１０２から酸性の水がケース外部に放出された分だけ、第１の空間１００ｓａ内の水のｐＨが上昇する。そのため、第１の開口部１０１近傍の水を、溶存水素濃度が高い弱アルカリ性の水とすることが可能である。一方、空間１００ｓがセパレータ１２３によって仕切られた生成器は、第１の空間１００ｓａ内の水のｐＨの変化を小さくするための構成を有してもよい。具体的には、生成器は、ガスの気泡（酸素ガスの気泡）のみが第２の開口部１０２から放出されやすく、水が第２の開口部１０２から放出されにくい構成を有してもよい。たとえば、第２の開口部１０２の壁面を疎水化してもよく、具体的には、第２の開口部１０２の壁面をポリテトラフルオロエチレンでコートすることによって疎水化してもよい。あるいは、使用時において推奨される生成器の向きを決めておき、その向きにあるときのケース上部に第２の開口部１０２を設けてもよい。
【００６５】
第１の電極１２１で生成された水素ガスの気泡は、第１の開口部１０１からケース１００の外部に放出される。水素ガスの一部は水に溶解し、その結果、水の溶存水素濃度が上昇する。水中（たとえば浴槽内の湯の中）において、第１の開口部１０１が存在する面１００ｐを身体に近づけることによって、溶存水素濃度が高い水を身体に接触させることができる。面１００ｐと身体との距離を近づけると、両者の間の狭い空間に存在する水に、多量の水素ガスの気泡が供給されることになる。そのため、両者の間の空間に存在する水の溶存水素濃度を、飽和濃度に近づけることが可能である。また、水の電気分解と同時に超音波を発生させることによって、身体を超音波マッサージできる。さらに、超音波によって、溶存水素濃度が上昇することが期待される。
【００６６】
第２の電極１２２で生成された酸素ガスの気泡は、第２の開口部１０２から放出される。第１の電極１２１で生成された水素ガスの気泡と第２の電極１２２で生成された酸素ガスの気泡とが合体すると、溶存水素濃度の上昇が抑制される。生成器１０では、第１の電極１２１と第２の電極１２２との間がセパレータ１２３によって仕切られているため、第１の電極１２１で生成された水素ガスの気泡と、第２の電極１２２で生成された酸素ガスの気泡とが合体することを抑制できる。さらに、第２の開口部１０２の場所を第１の開口部１０１から離すことによって、両者から放出されるガスの気泡が合体することを抑制できる。
【００６７】
第２の電極１２２の上方を覆うようにセパレータ１２３が配置されている場合、第２の電極１２２で生成された酸素ガスの気泡は、セパレータ１２３の下面を移動しながら上昇する。その過程で、酸素ガスの気泡同士が合体して大きくなる。酸素ガスの気泡を大きくすることによって酸素ガスの溶解速度を低下させることができ、その結果、溶存酸素濃度の上昇が抑制される。溶存酸素濃度が高くなるとそれに伴って溶存水素濃度が低下するため、溶存酸素濃度の上昇を抑制することが好ましい。そのため、本発明の生成器では、使用される可能性が最も高い向き（生成器の向き）において、セパレータ１２３が第２の電極１２２の上方を覆うように、電極部１２０をケースに固定してもよい。あるいは、使用される可能性が最も高い向き（生成器の向き）において、セパレータ１２３が垂直方向（重力の方向）と平行になるように電極部１２０を配置し、その向きにおけるケースの上部に第２の開口部１０２を設けてもよい。この構成によれば、第２の電極１２２で生成された酸素ガスが電極近傍に滞留することを抑制できる。
【００６８】
第２の開口部１０２がケース１００の一部のみに偏って形成されると、第２の電極１２２で生成された酸素ガスの気泡が第２の電極１２２近傍に滞留し、電気分解が阻害される。そのため、ケース１００をどのような向きに傾けても酸素ガスの気泡が第２の開口部から放出されやすいように、複数の第２の開口部１０２を形成することが好ましい。
【００６９】
水性液体中に本発明の生成器１０を投入して水を電気分解することによって、様々な水性液体の溶存水素濃度を局所的に高めることができる。
【００７０】
（実施形態２）
実施形態２では、ケース内の空間がセパレータによって仕切られていない生成器の一例について説明する。図４は、実施形態２の生成器１０ａの構成を模式的に示す断面図である。なお、実施形態１で説明した事項については、重複する説明を省略する場合がある。
【００７１】
生成器１０ａでは、ケース１００内の空間１００ｓがセパレータ１２３によって仕切られていない。さらに、実施形態２で説明する一例では、ケース１００に第２の開口部１０２が形成されていない。
【００７２】
生成器１０ａでは、第１の電極１２１で生成された水素ガスの気泡および第２の電極１２２で生成された酸素ガスの気泡の両方が、第１の開口部１０１から放出される。この場合、水素ガスの気泡の一部は酸素ガスの気泡と合体する。しかし、その場合でも、面１００ｐ近傍の溶存水素濃度を高めることが可能である。特に、以下の理由によって、面１００ｐ近傍の溶存水素濃度を高めることは容易であると考えられる。
（ａ）水素ガスの発生量は、酸素ガスの発生量の２倍である。
（ｂ）酸素ガスは極性気体であって電極との親和性が高く、水素ガスに比べて気泡が大きくなりやすい。
【００７３】
本発明の生成器（たとえば実施形態１および２で説明した生成器）では、２枚のシート状セパレータを含むセパレータを用いてもよい。たとえば、２枚のシート状セパレータを含む袋状のセパレータや、２枚のシート状セパレータからなるセパレータを用いてもよい。そのようなセパレータを用いた一例の電極部２２０の断面図を図５に示す。図６は、電極部２２０における第２の電極およびセパレータの配置を模式的に示す。図５は、図６の線Ｖ−Ｖの位置における断面図である。
【００７４】
図５および図６を参照して、セパレータ２２３は、シート状の第１のセパレータ１２３と、シート状の第２のセパレータ１２３ａとを含む。第１の電極１２１、第２の電極１２２およびセパレータ１２３は、実施形態１で説明したものと同様である。セパレータ１２３とセパレータ１２３ａとは同じ形状を有し、具体的には、第２の電極１２２よりも大きい円形の形状を有する。セパレータ１２３とセパレータ１２３ａとは重ねあわされて周縁部の一部２２３ａが閉じられている。一部２２３ａは、溶着されていてもよい。閉じられていない部分は、複数のガス放出口（開口部）２２３ｈとなっている。好ましい一例では、ガス放出口２２３ｈは第２の開口部１０２に接続される。ただし、ガス放出口２２３ｈは、第２の開口部１０２に接続されずに空間１００ｓ中に存在してもよい。その場合でも、酸素ガスの気泡が合体しやすいため、溶存酸素濃度の上昇が抑制される。
【００７５】
実施形態２の生成器で水を電気分解すると、実施形態１の生成器１０と同様に、第１の電極１２１（カソード）において水素ガスおよび水酸化物イオンが生成され、第２の電極１２２（アノード）において酸素ガスおよび水素イオンが生成される。実施形態２の電極部１２０では、第２の電極１２２がセパレータ２２３によって囲まれている。そのため、第２の電極１２２で発生した酸素ガスの気泡はセパレータ１２３の中を移動し、ガス放出口２２３ｈおよび第２の開口部１０２を通ってケース１００の外部に放出される。複数の開口部２２３ｈを設けることによって、ケース１００の向きに拘らず酸素ガスの気泡を放出しやすくなる。
【００７６】
本発明の生成器の電池部が二次電池を含む場合は、本発明の生成器は、充電用の台座と組み合わせて使用されてもよい。そのような台座と、本発明の生成器との関係の一例を、図７に模式的に示す。図７には、一例の台座２０と、充電のために台座２０上に載せられた生成器１０とを示す。
【００７７】
台座２０は、端子２１、端子２２、制御装置２３、および表示装置２４を備える。端子２１は、ＡＣ−ＤＣコンバータに接続するための端子２１である。端子２２は、生成器１０の充電用端子１０４と接触する端子である。生成器１０を台座２０上に置いたときに生成器１０の充電用端子１０４と端子２２とが接触するように、生成器１０および台座２０が構成される。
【００７８】
制御装置２３は、電池部１１０の充電池への充電を制御する。さらに、制御装置２３は、充電状態に基づいて表示装置２４を制御する。表示装置２４は、充電状態を表示するための装置であり、ＬＥＤや液晶表示装置であってもよい。
【００７９】
端子２１がＡＣ−ＤＣコンバータに接続され、生成器１０が台座２０に置かれると、制御装置２３は、必要に応じて電池部１１０の二次電池の充電を開始する。また、制御装置２３は、充電状態に対応した表示を行うように、表示装置２４を制御する。これらの機構については、様々な公知の機器で用いられているため、それらの機器で用いられている機構を必要に応じて修正して本発明に適用できる。なお、ＡＣ−ＤＣコンバータは台座２０に内蔵されてもよい。
【実施例】
【００８０】
本発明について、実施例によってさらに詳細に説明する。
【００８１】
まず、ケースと、そのケース内に配置された電極部とを含む水素ガス生成器を用意した。電極部には、図５に示す電極部を用いた。この実施例では、超音波発生器を用いなかった。まず、一人の被験者の腕の一部（以下では「測定部位」という）の表面を水道水で洗い流し、測定部位のＯＲＰ（酸化還元電位）を測定した。ＯＲＰの測定は、測定部位にＯＲＰ測定用の複合形電極を押しつけることによって測定した。測定には、株式会社堀場製作所製のＯＲＰ測定装置（型式：Ｄ−５４）と、株式会社堀場製作所製の複合形電極を用いた。その結果、測定部位のＯＲＰは１４６ｍＶであった。
【００８２】
次に、桶に水を入れ、その水の中に、測定部位を含む腕を浸した。また、水素ガス生成器をその水の中に浸した。そして、水素ガス生成器の開口部（水素ガスが放出される開口部）を腕の測定部位に押し当てた状態で、水素ガス生成器で水を電気分解した。水の電気分解によって発生した水素ガスが測定部位にあたる状態で、３分間水の電気分解を続けた。その後、腕を水から出して測定部位を水道水で洗い流した。そして、測定部位のＯＲＰを上記方法で測定した。この測定を開始した直後の測定部位のＯＲＰは水素ガス生成器の使用前と同程度の値だったが、短時間の測定時間中に徐々にＯＲＰが低下していって−１７５ｍＶとなり、水素ガス生成器の使用前のＯＲＰよりも大幅に低下した。さらに測定を継続すると、ＯＲＰは徐々に低下し、約１分間で約−３５０ｍＶとなった。また、測定部位の肌の色は、水素ガス生成器の使用前に比べて赤くなった。一方、被験者の腕のうち水素ガス生成器を押し当てなかった部分のＯＲＰは、水素ガス生成器の使用前と使用後とでほとんど変化がなかった。
【００８３】
別の二人の被験者についても同様の実験を行った。二人の被験者の測定部位のＯＲＰは、水素ガス生成器の使用前において１６０ｍＶおよび１８２ｍＶだった。二人の被験者の測定部位のＯＲＰは、水素ガス生成器の使用によってそれぞれ約−２００ｍＶに低下した。
【００８４】
以上のように、本発明の水素ガス生成器を身体の一部に押し当てて水の電気分解を行った場合、押し当てた部分のＯＲＰが大きく低下した。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、水素ガス生成器に利用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１０、１０ａ  生成器（水素ガス生成器）
２０  台座
１００  ケース
１００ｓ  空間
１００ｓａ  第１の空間
１００ｓｂ  第２の空間
１０１  第１の開口部
１０２  第２の開口部
１１０  電池部
１２０  電極部
１２１  第１の電極
１２２  第２の電極
１２３  セパレータ
【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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