(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022158297
(43)【公開日】2022-10-17
(54)【発明の名称】水素水の生成方法及び生成装置
(51)【国際特許分類】
C02F 1/461 20060101AFI20221006BHJP
C02F 1/20 20060101ALI20221006BHJP
【ＦＩ】
C02F1/461 A
C02F1/20 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021063074
(22)【出願日】2021-04-01
(71)【出願人】
【識別番号】516359045
【氏名又は名称】田村 泰章
(74)【代理人】
【識別番号】110003225
【氏名又は名称】弁理士法人豊栖特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田村 稔
(72)【発明者】
【氏名】田村 泰章
【テーマコード（参考）】
4D037
4D061
【Ｆターム（参考）】
4D037AA02
4D037BA23
4D037CA04
4D061DA03
4D061DB08
4D061EA02
4D061EB02
4D061EB04
4D061EB07
4D061EB12
4D061EB19
4D061EB33
4D061EB37
4D061EB39
4D061GA06
4D061GA12
4D061GA15
4D061GC12
4D061GC14
(57)【要約】
【課題】水素水を高濃度な状態で保存して便利に使用できる水素水の生成方法及び水素水の生成装置を提供する。
【解決手段】水素水の生成方法は、上方を開口しているのポット２の内側に、脱着自在に配置されるマイナス電極３と、イオンの透過性があって、水の透過を阻止ないし制限する非透水槽１１であって、内部にプラス電極５を配置している脱着容器４とを配置し、ポット２と脱着容器４に原水１を供給し、ポット２を密閉し、減圧して原水１を脱気し、ポット２内のマイナス電極３と、脱着容器４内のプラス電極５に通電して原水１を電気分解して、ポット２内の原水１を水素水として、脱着容器４内の原水１を酸素水とした後、脱着容器４をポット２から取り出して酸素水を除去して、ポット２内に水素水を蓄える。
【選択図】図１
【解決手段】水素水の生成方法は、上方を開口しているのポット２の内側に、脱着自在に配置されるマイナス電極３と、イオンの透過性があって、水の透過を阻止ないし制限する非透水槽１１であって、内部にプラス電極５を配置している脱着容器４とを配置し、ポット２と脱着容器４に原水１を供給し、ポット２を密閉し、減圧して原水１を脱気し、ポット２内のマイナス電極３と、脱着容器４内のプラス電極５に通電して原水１を電気分解して、ポット２内の原水１を水素水として、脱着容器４内の原水１を酸素水とした後、脱着容器４をポット２から取り出して酸素水を除去して、ポット２内に水素水を蓄える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上方を開口しているポットの内側に、
脱着自在に配置されるマイナス電極と、
イオンの透過性があって、水の透過を阻止ないし制限する非透水槽であって、
内部にプラス電極を配置している脱着容器とを配置し、
前記ポットと前記脱着容器に原水を供給し、
前記ポットを密閉し、減圧して原水を脱気し、
前記ポット内のマイナス電極と、前記脱着容器内のプラス電極に通電して原水を電気分解して、
前記ポット内の原水を水素水として、前記脱着容器内の原水を酸素水とした後、
前記脱着容器を前記ポットから取り出して酸素水を除去して、
前記ポット内に水素水を蓄えることを特徴とする水素水の生成方法。
脱着自在に配置されるマイナス電極と、
イオンの透過性があって、水の透過を阻止ないし制限する非透水槽であって、
内部にプラス電極を配置している脱着容器とを配置し、
前記ポットと前記脱着容器に原水を供給し、
前記ポットを密閉し、減圧して原水を脱気し、
前記ポット内のマイナス電極と、前記脱着容器内のプラス電極に通電して原水を電気分解して、
前記ポット内の原水を水素水として、前記脱着容器内の原水を酸素水とした後、
前記脱着容器を前記ポットから取り出して酸素水を除去して、
前記ポット内に水素水を蓄えることを特徴とする水素水の生成方法。
【請求項2】
請求項１に記載する水素水の生成方法であって、
前記ポットが金属製で、マイナス電極に併用されることを特徴とする水素水の生成方法。
前記ポットが金属製で、マイナス電極に併用されることを特徴とする水素水の生成方法。
【請求項3】
請求項１または２に記載する水素水の生成方法であって、
前記マイナス電極と前記プラス電極に、
周期を１ｍｓｅｃ以下とするパルス電圧を印加して電気分解することを特徴とする水素水の生成方法。
前記マイナス電極と前記プラス電極に、
周期を１ｍｓｅｃ以下とするパルス電圧を印加して電気分解することを特徴とする水素水の生成方法。
【請求項4】
上方が開口されたポットと、
前記ポットの内側に脱着自在に配置されるマイナス電極と、
前記ポットの内側に脱着自在に配置してなる内部にプラス電極を備える底を閉塞してなる脱着容器と、
前記ポットの上方開口部に脱着自在に連結されて、ポットの開口部を閉塞可能な密閉蓋と、
前記ポット内を減圧して脱気する減圧機構と、
前記マイナス電極と前記プラス電極に接続してなる直流電源と、
を備え、
前記脱着容器は、
イオンを透過して、水の透過を阻止ないし制限する非通水性の容器で、
前記減圧機構が前記ポットと前記脱着容器内の原水を減圧して脱気し、
前記直流電源に通電される前記マイナス電極が、
前記ポットの原水を水素水とすることを特徴とする水素水の生成装置。
前記ポットの内側に脱着自在に配置されるマイナス電極と、
前記ポットの内側に脱着自在に配置してなる内部にプラス電極を備える底を閉塞してなる脱着容器と、
前記ポットの上方開口部に脱着自在に連結されて、ポットの開口部を閉塞可能な密閉蓋と、
前記ポット内を減圧して脱気する減圧機構と、
前記マイナス電極と前記プラス電極に接続してなる直流電源と、
を備え、
前記脱着容器は、
イオンを透過して、水の透過を阻止ないし制限する非通水性の容器で、
前記減圧機構が前記ポットと前記脱着容器内の原水を減圧して脱気し、
前記直流電源に通電される前記マイナス電極が、
前記ポットの原水を水素水とすることを特徴とする水素水の生成装置。
【請求項5】
請求項４に記載する水素水の生成装置であって、
前記ポットが金属製で、マイナス電極に併用されることを特徴とする水素水の生成装置。
前記ポットが金属製で、マイナス電極に併用されることを特徴とする水素水の生成装置。
【請求項6】
請求項４または５に記載する水素水の生成装置であって、
前記直流電源が、
周期を１ｍｓｅｃ以下とするパルス電圧を電極に印加することを特徴とする水素水の生成装置。
前記直流電源が、
周期を１ｍｓｅｃ以下とするパルス電圧を電極に印加することを特徴とする水素水の生成装置。
【請求項7】
請求項４ないし６のいずれかに記載する水素水の生成装置であって、
前記脱着容器が、
通水性があって前記ポット内で所定の形状を保持する容器本体と、
前記容器本体の内面に積層されてなる微多孔膜とからなり、
前記微多孔膜が、
濾紙と、逆浸透膜と、半透膜のいずれかであることを特徴とする水素水の生成装置。
前記脱着容器が、
通水性があって前記ポット内で所定の形状を保持する容器本体と、
前記容器本体の内面に積層されてなる微多孔膜とからなり、
前記微多孔膜が、
濾紙と、逆浸透膜と、半透膜のいずれかであることを特徴とする水素水の生成装置。
【請求項8】
請求項４ないし７のいずれかに記載する水素水の生成装置であって、
前記密閉蓋が、前記減圧機構に連結されてなる貫通穴を有し、
前記貫通穴に逆止弁が連結されてなり、
前記逆止弁が、
前記ポットから減圧機構に向かって空気を通過して、
逆方向には空気を通過させない方向に接続されてなることを特徴とする水素水の生成装置。
前記密閉蓋が、前記減圧機構に連結されてなる貫通穴を有し、
前記貫通穴に逆止弁が連結されてなり、
前記逆止弁が、
前記ポットから減圧機構に向かって空気を通過して、
逆方向には空気を通過させない方向に接続されてなることを特徴とする水素水の生成装置。
【請求項9】
請求項８に記載する水素水の生成装置であって、
前記逆止弁が、
強制的に逆方向に空気を通過させる開弁機構を有することを特徴とする水素水の生成装置。
前記逆止弁が、
強制的に逆方向に空気を通過させる開弁機構を有することを特徴とする水素水の生成装置。
【請求項10】
請求項４ないし９のいずれかに記載する水素水の生成装置であって、
前記直流電源が、
電極を介して原水に流す電気分解の電流を設定電流に制御する定電流回路を備えることを特徴とする水素水の生成装置。
前記直流電源が、
電極を介して原水に流す電気分解の電流を設定電流に制御する定電流回路を備えることを特徴とする水素水の生成装置。
【請求項11】
請求項４ないし１０のいずれかに記載する水素水の生成装置であって、
前記直流電源が、
原水の電気分解時間が設定時間になると、
前記電極電流を遮断するタイマを備えることを特徴とする水素水の生成装置。
前記直流電源が、
原水の電気分解時間が設定時間になると、
前記電極電流を遮断するタイマを備えることを特徴とする水素水の生成装置。
【請求項12】
請求項４ないし１１のいずれかに記載する水素水の生成装置であって、
前記直流電源が、
電極電流の積算値が所定の電気量となることを検出して電極の電流を遮断する電流遮断回路を備えなることを特徴とする水素水の生成装置。
前記直流電源が、
電極電流の積算値が所定の電気量となることを検出して電極の電流を遮断する電流遮断回路を備えなることを特徴とする水素水の生成装置。
【請求項13】
請求項１２に記載する水素水の生成装置であって、
前記電流遮断回路が、
前記電極に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器で検出する電流値を積算する演算回路と、
前記演算回路で演算された電流の積算値を、
あらかじめ記憶している設定値に比較して、
演算した設定値が設定値になると電流を遮断する遮断回路とを備えてなることを特徴とする水素水の生成装置。
前記電流遮断回路が、
前記電極に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器で検出する電流値を積算する演算回路と、
前記演算回路で演算された電流の積算値を、
あらかじめ記憶している設定値に比較して、
演算した設定値が設定値になると電流を遮断する遮断回路とを備えてなることを特徴とする水素水の生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、脱気して水素濃度を高くする水素水の生成方法及び生成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
水を脱気して電気分解することで水素濃度の高い水素水を生成する装置は開発されている（特許文献１）。特許文献１は、図３に示すように、水素水の生成装置を以下の構造として記載している。電解水素水生成ポット９０１は、ポット本体９０２内の水槽部９０３と、原水１を電気分解するためにポット本体９０２内に対向して配設したプラス電極９０４ａとマイナス電極９０４ｂよりなる電解処理部９０４と、原水１に超音波振動を付与する超音波振動処理部９０５とで構成して、水槽部９０３内に円筒や角筒など筒状の縦型仕切り筒体９０６を収納し、その下部には隔膜９０７を張設し隔膜９０７を間に挟んで隔膜９０７の外側、すなわち、縦型仕切り筒体９０６の外側にはマイナス電極９０４ｂを、隔膜９０７の内側、すなわち、縦型仕切り筒体９０６の内側にはプラス電極９０４ａをそれぞれ原水１に浸漬された状態で立設している。電装部９０８の電源部９０８ａ及び制御部９０８ｂを介して直流電流がプラス電極９０４ａとマイナス電極９０４ｂの各電極板に給電されている。しかも、ポット本体９０２のアルカリ水領域の底部には超音波振動子９０５ａを配置しており、制御部９０８ｂから超音波振動子駆動回路９０５ｂに通電して水槽部９０３の原水１に超音波振動を付与するようにしている。
【0003】
図３の水素水の生成装置は、ポット内に水素水と酸素水の両方が充填された状態となるので、水素水のみを使用する用途には便利に利用できない。また、このポットは、水素水と酸素水を隔膜で分離して保存するので、この隔膜に水素水と酸素水の通過しない逆浸透膜や半透膜などの極めて微細な空隙の高価な膜を使用する必要があって製造コストが高くなる欠点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１８－００１０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的の一は、水素水を高濃度な状態で保存して便利に使用できる水素水の生成方法及び水素水の生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【0006】
本発明の一実施態様の水素水の生成方法は、上方を開口しているポットの内側に、脱着自在に配置されるマイナス電極と、イオンの透過性があって、水の透過を阻止ないし制限する非透水槽であって、内部にプラス電極を配置している脱着容器とを配置し、ポットと脱着容器に原水を供給し、ポットを密閉し、減圧して原水を脱気し、ポット内のマイナス電極と、脱着容器内のプラス電極に通電して原水を電気分解して、ポット内の原水を水素水として、脱着容器内の原水を酸素水とした後、脱着容器をポットから取り出して酸素水を除去して、ポット内に水素水を蓄える。
【0007】
以上の水素水の生成方法によれば、原水のポット内にマイナス電極を配置すると共に、さらに、ポットの内部には、プラス電極を配置する脱着容器をセットし、ポット内の原水を脱気して電気分解して、マイナス電極でポット内の原水を水素水として、脱着容器内の原水を酸素水とし、脱着容器をポットから取り外してポットから酸素水を除去して全体を水素水として便利に使用できる。また、ポット内にマイナス電極を配置することで、マイナス電極を広い面積として、マイナス電極の電流密度を低くして水素を微細な気泡の状態で原水に速やかに溶解できる。マイナス電極の表面にできる水素ガスの気泡が大きくなると、原水との接触面積が小さくなり、さらに、速やかに原水中を浮上して、原水に効率よく溶解できない。
【0008】
さらに、以上の水素水の生成方法は、ポット内のマイナス電極が脱着可能で、かつ、脱着容器をポットから取り出して使用するので、マイナス電極を簡単かつ容易に、しかも電気分解して表面に析出する異物を確実に除去できる特長もある。大面積のマイナス電極は、単位面積における異物の付着量が少なく、また、内面に邪魔物がないので簡単に綺麗に析出物を除去できる。電極表面に付着する析出物は、マイナス電極と原水との導電性を低下させて水素の発生を抑制するが、表面を綺麗に保持できるポット内面は、析出物による表面の導電性の低下が少なく、ポットの内のマイナス電極に効率よく水素を発生して、速やかに高濃度の水素水を生成できる。
【0009】
本発明の他の実施態様の水素水の生成方法は、ポットが金属製で、マイナス電極に併用される。
【0010】
以上の水素水の生成方法によれば、原水のポットを金属製としてマイナス電極に使用し、さらに、ポットの内部には、プラス電極を配置する脱着容器をセットし、ポット内の原水を脱気して電気分解して、マイナス電極でポット内の原水を水素水として、脱着容器内の原水を酸素水とし、脱着容器をポットから取り外してポットから酸素水を除去して全体を水素水として便利に使用できる。また、ポットを金属製のマイナス電極に併用するので、マイナス電極を広い面積として、マイナス電極の電流密度を低くして水素を微細な気泡の状態で原水に速やかに溶解できる。マイナス電極の表面にできる水素ガスの気泡が大きくなると、原水との接触面積が小さくなり、さらに、速やかに原水中を浮上して、原水に効率よく溶解できない。
【0011】
さらに、以上の水素水の生成方法は、ポットをマイナス電極として、脱着容器をポットから取り出して使用するので、マイナス電極であるポットの内面を簡単かつ容易に、しかも電気分解して表面に析出する異物を確実に除去できる特長もある。大面積のマイナス電極は、単位面積における異物の付着量が少なく、また、内面に邪魔物がないので簡単に綺麗に析出物を除去できる。電極表面に付着する析出物は、マイナス電極と原水との導電性を低下させて水素の発生を抑制するが、表面を綺麗に保持できるポット内面は、析出物による表面の導電性の低下が少なく、ポットの内側に効率よく水素を発生して、速やかに高濃度の水素水を生成できる。
【0012】
本発明の他の実施態様の水素水の生成方法は、マイナス電極とプラス電極に、周期を１ｍｓｅｃ以下とするパルス電圧を印加して電気分解する。
【0013】
以上の水素水の生成方法は、マイナス電極にパルス電圧を印加して水素ガスを発生させるので、電極表面に発生した水素ガスが連続的に成長して大粒の気泡となることがない。電極表面には、パルス電圧が印加された瞬間に水素ガスを発生して、大きく成長しないので、気泡は大きく成長することなく、電極表面から分離する確率が高くなり、電極表面から原水中に分離する供給の平均粒径を小さくして、原水との溶解を速やかにできる。
【0014】
本発明の一実施態様の水素水の生成装置は、上方が開口されたポットと、ポットの内側に脱着自在に配置されるマイナス電極と、ポットの内側に脱着自在に配置してなる内部にプラス電極を備える底を閉塞してなる脱着容器と、ポットの上方開口部に脱着自在に連結されて、ポットの開口部を閉塞可能な密閉蓋と、ポット内を減圧して脱気する減圧機構と、マイナス電極とプラス電極に接続してなる直流電源とを備えている。脱着容器は、イオンを透過して、水の透過を阻止ないし制限する非通水性の容器で、減圧機構がポットと脱着容器内の原水を減圧して脱気し、直流電源に通電されるマイナス電極が、ポットの原水を水素水とする。
【0015】
以上の構成の水素水の生成装置によれば、ポット内にマイナス電極を配置すると共に、ポットの内側に、内部にプラス電極を備える脱着容器を脱着自在に配置し、開口部が密閉蓋で閉塞されたポット内を減圧機構で減圧して脱気して、マイナス電極とプラス電極に直流電源から通電して電気分解してマイナス電極でポット内の原水を水素水とするので、酸性水が生成された脱着容器をポットから取り外してポットから酸素水を除去して全体を水素水として便利に使用できる。また、ポット内にマイナス電極を配置することで、マイナス電極を広い面積として、マイナス電極の電流密度を低くして水素を微細な気泡の状態で原水に速やかに溶解できる。
【0016】
さらに、以上の水素水の生成装置は、ポット内のマイナス電極が脱着可能で、かつ、脱着容器をポットから取り出して使用するので、マイナス電極を簡単かつ容易に、しかも電気分解して表面に析出する異物を確実に除去できる特長もある。面積の広いマイナス電極は、単位面積における異物の付着量が少なく、また、内面に邪魔物がないので簡単に綺麗に析出物を除去できる。電極表面に付着する析出物は、マイナス電極と原水との導電性を低下して水素の発生を抑制するが、表面を綺麗に保持できるポット内面は、析出物による表面の導電性の低下が少なく、ポットの内のマイナス電極に効率よく水素を発生して、速やかに高濃度の水素水を生成できる。
【0017】
本発明の他の実施態様の水素水の生成装置は、ポットが金属製で、マイナス電極に併用される。
【0018】
以上の構成の水素水の生成装置によれば、マイナス電極に併用される金属製のポットの内側に、内部にプラス電極を備える脱着容器を脱着自在に配置し、開口部が密閉蓋で閉塞されたポット内を減圧機構で減圧して脱気して、マイナス電極とプラス電極に直流電源から通電して電気分解してマイナス電極でポット内の原水を水素水とするので、酸性水が生成された脱着容器をポットから取り外してポットから酸素水を除去して全体を水素水として便利に使用できる。また、ポットを金属製のマイナス電極に併用するので、マイナス電極を広い面積として、マイナス電極の電流密度を低くして水素を微細な気泡の状態で原水に速やかに溶解できる。
【0019】
さらに、以上の水素水の生成装置は、ポットをマイナス電極として、脱着容器をポットから取り出して使用するので、マイナス電極であるポットの内面を簡単かつ容易に、しかも電気分解して表面に析出する異物を確実に除去できる特長もある。面積の広いマイナス電極は、単位面積における異物の付着量が少なく、また、内面に邪魔物がないので簡単に綺麗に析出物を除去できる。電極表面に付着する析出物は、マイナス電極と原水との導電性を低下して水素の発生を抑制するが、表面を綺麗に保持できるポット内面は、析出物による表面の導電性の低下が少なく、ポットの内側に効率よく水素を発生して、速やかに高濃度の水素水を生成できる。
【0020】
本発明の他の実施態様の水素水の生成装置は、直流電源が、周期を１ｍｓｅｃ以下とするパルス電圧を電極に印加する。
【0021】
かかる構成によれば、マイナス電極にパルス電圧を印加して水素ガスを発生させるので、電極表面に発生した水素ガスが連続的に成長して大粒の気泡となることがない。電極表面には、パルス電圧が印加された瞬間に水素ガスを発生して、大きく成長しないので、気泡は大きく成長することなく、電極表面から分離する確率が高くなり、電極表面から原水中に分離する供給の平均粒径を小さくして、原水との溶解を速やかにできる。
【0022】
本発明の他の実施態様の水素水の生成装置は、マイナス電極を超音波振動させる周期が、電極のパルス電圧の周期よりも短い。
【0023】
かかる構成によれば、電極表面に発生した水素ガスを連続的に大粒の気泡に成長させることなく、水素ガスの成長を停止して微細な気泡の状態で、電極表面を超音波振動させて原水中に強制的に分離する。このため、電極表面で気泡を成長させることなく、微細な気泡の状態で速やかに原水中に分離して、原水に極めて速やかに溶解して、高濃度な水素水にできる特長がある。
【0024】
本発明の他の実施態様の水素水の生成装置は、脱着容器が、通水性があってポット内で所定の形状を保持する容器本体と、容器本体の内面に積層されてなる微多孔膜とからなり、微多孔膜が、濾紙と、逆浸透膜と、半透膜のいずれかである。
【0025】
かかる構成によれば、脱着容器を、通水性があって所定の形状に保持される容器本体と、容器本体の内面に積層されてなる微多孔膜とで構成し、微多孔膜を、濾紙と、逆浸透膜と、半透膜のいずれかとするので、イオンの透過性を実現しながら、脱着容器をポットから取り出すタイミングでは、内部に生成された酸素水がポットに漏れるのを有効に防止して、ポット内の水素水の濃度低下を少なくできる。
【0026】
本発明の他の実施態様の水素水の生成装置は、密閉蓋が、減圧機構に連結されてなる貫通穴を有し、貫通穴に逆止弁が連結されてなり、逆止弁が、ポットから減圧機構に向かって空気を通過して、逆方向には空気を通過させない方向に接続されてなる。
【0027】
かかる構成によれば、ポットを密閉する状態で効率的に減圧して、原水に溶解している、酸素、窒素、炭酸ガスなどを除去して脱気できる。
【0028】
本発明の他の実施態様の水素水の生成装置は、逆止弁が、強制的に逆方向に空気を通過させる開弁機構を有する。
【0029】
かかる構成によれば、定期的に強制的に逆方向に空気を通すことで、電極表面から剥がれた析出物やゴミなど逆止弁の詰まりを予防できる。
【0030】
本発明の他の実施態様の水素水の生成装置は、直流電源が、電極を介して原水に流す電気分解の電流を設定電流に制御する定電流回路を備える。
【0031】
かかる構成によれば、原水の導電率が変化して、電極間の電気抵抗が変化しても、マイナス電極とプラス電極に流れる電流を一定の電流となるように、電極間の電圧を制御できる。このため、導電率の低い原水を電気分解する時は、電極間の電圧を高くして電流を設定値に上昇し、導電率の高い原水を電気分解する時は、電極間の電圧を低下して電極間の電流を設定値に制御する。定電流回路を備える直流電源は、導電率が異なる原水を、一定の時間電気分解して水素濃度を設定値にできるので、すべのユーザーが水素水の濃度を好ましい濃度として便利に使用できる。
【0032】
本発明の他の実施態様の水素水の生成装置は、直流電源が、原水の電気分解時間が設定時間になると、電極電流を遮断するタイマを備える。
【0033】
かかる構成によれば、原水を電気分解して水素濃度が設定値となる時間にタイマを設定することで、所定の水素濃度の水素水を生成できる。タイマが電流を遮断する時間は、ポットに供給される原水量と、発生する水素量及び発生水素の原水への溶解度と、水素水の要求される水素濃度から電流の積算値を演算し、電流の積算値と電極電流から電気分解の時間を演算して特定される。
【0034】
本発明の他の実施態様の水素水の生成装置は、直流電源が、電極電流の積算値が所定の電気量となることを検出して電極の電流を遮断する電流遮断回路を備えている。
【0035】
かかる構成によれば、電気分解時に電極に流す電気量を、導電率が異なる原水であっても、ポット内に生成する水素水の水素濃度を設定値にできる。電気分解してポット内の原水に発生する水素量は電気分解の電流の積分値、すなわち電気量に比例する。例えば、定電流回路を備える直流電源は、導電率が異なる原水を、一定の時間電気分解して水素濃度を設定値にできるので、すべのユーザーが水素水の濃度を好ましい濃度として便利に使用できる。定電流回路は、原水の導電率が変化して、電極間の電気抵抗が変化しても、マイナス電極とプラス電極に流れる電流を一定の電流となるように、電極間の電圧を制御できる。
【0036】
本発明の他の実施態様の水素水の生成装置は、電流遮断回路が、電極に流れる電流を検出する電流検出器と、電流検出器で検出する電流値を積算する演算回路と、演算回路で演算された電流の積算値を、あらかじめ記憶している設定値に比較して、演算した設定値が設定値になると電流を遮断する遮断回路とを備えている。
【0037】
かかる構成によれば、電源回路に定電流回路を設けることなく、ポット内の水素水を所定の水素濃度とすることができる。電源回路に定電流回路を設けない直流電源は、電極電流が原水の導電率で変化するので、電極に流れる電流値を電流検出器で検出し、演算回路で演算し、演算回路で演算された電流の積算値を、あらかじめ記憶している設定値に比較して、演算した設定値が設定値になると電流遮断回路を制御して電流を遮断する。この直流電源は、電極電流を検出し、検出する電流値を積算して電気分解時の電気量を検出するので、電極電流を一定の電流とすることなく、原水を電気分解する状態で流す電気量、すなわち水素発生量を検出して、電極電流を遮断するので、電極電流を一定にコントロールすることなく、導電率が異なる原水に通電してポット内の原水を所定の水素濃度の水素水とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【発明を実施するための形態】
【0039】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
【0040】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る水素水の生成方法に使用する生成装置の概略構成図である。本発明の水素水の生成方法は、図１の水素水の生成装置１００を使用して、以下の工程で原水１を水素水とする。上方を開口しているポット２の内側に、脱着自在に配置されるマイナス電極３と、イオンの透過性があって、水の透過を阻止ないし制限する非透水槽１１の内部にプラス電極５を配置している脱着容器４を配置して、ポット２と脱着容器４に原水１を供給する。この状態でポット２を密閉し、減圧して原水１を脱気して、原水１に含まれる酸素、窒素、炭酸ガスなどの溶融ガスを除去した後、ポット２内のマイナス電極３と、脱着容器４の内のプラス電極５に通電して原水１を電気分解する。電気分解されてポット２内の原水１を水素水、脱着容器４内の原水１を酸素水とする。その後、脱着容器４をポット２より取り出してポット２から酸素水を除去して全体を水素水とする。
図１は、実施形態１に係る水素水の生成方法に使用する生成装置の概略構成図である。本発明の水素水の生成方法は、図１の水素水の生成装置１００を使用して、以下の工程で原水１を水素水とする。上方を開口しているポット２の内側に、脱着自在に配置されるマイナス電極３と、イオンの透過性があって、水の透過を阻止ないし制限する非透水槽１１の内部にプラス電極５を配置している脱着容器４を配置して、ポット２と脱着容器４に原水１を供給する。この状態でポット２を密閉し、減圧して原水１を脱気して、原水１に含まれる酸素、窒素、炭酸ガスなどの溶融ガスを除去した後、ポット２内のマイナス電極３と、脱着容器４の内のプラス電極５に通電して原水１を電気分解する。電気分解されてポット２内の原水１を水素水、脱着容器４内の原水１を酸素水とする。その後、脱着容器４をポット２より取り出してポット２から酸素水を除去して全体を水素水とする。
【0041】
以上の生成方法は、ポット２とは別に、脱着自在なマイナス電極３をポット２内に配置し、脱気した原水１を電気分解してポット２内の原水１を水素水とする。原水１は、電気分解されて水素水のみでなく酸素水も発生するが、酸素水をポット２内でなくて脱着容器４内に生成させて、脱着容器４をポット２から取り出してポット２から除去できる。したがって、ポット２内には水素水のみが充填された状態となる。脱着容器４はポット２の内部に配置されて、酸素水を生成させるが、脱着容器４はポット２内容積の１／２～１／１０程度にできるので、脱着容器４で酸素水を除去して、原水１の５０％ないし９０％を水素水に処理できる。脱着容器４を小さくできるのは、電気分解して発生する水素の体積が酸素の体積の２倍と大きいので、水素水と酸素水のガス濃度を同じとして、脱着容器４の内容積をポット２の１／２にでき、さらに、水素水と酸素水の濃度を均等にすることなく、脱着容器４の酸素水濃度を水素水濃度よりも高くすることもできるからである。したがって、以上の方法は、原水１のほとんどを水素水に変換して便利に有効利用できる。とくに、ポット２内に水素水のみを充填する状態で保存して使用できるので、種々の用途で極めて便利に使用できると共に、経時的にポット２内で生成される水素水が、脱着容器４内で生成される酸素水で希釈されず、水素濃度を高い状態に維持して有効利用できる。
【0042】
［実施形態２］
図２は、実施形態２に係る水素水の生成方法に使用する生成装置の概略構成図である。本発明の水素水の生成方法は、図２の水素水の生成装置２００を使用して、以下の工程で原水１を水素水とする。上方を開口しており金属製で、マイナス電極３に併用されるポット２の内側に、イオンの透過性があって、水の透過を阻止ないし制限する非透水槽１１の内部にプラス電極５を配置している脱着容器４を配置して、ポット２と脱着容器４に原水１を供給する。この状態でポット２を密閉し、減圧して原水１を脱気して、原水１に含まれる酸素、窒素、炭酸ガスなどの溶融ガスを除去した後、ポット２のマイナス電極３と、脱着容器４の内のプラス電極５に通電して原水１を電気分解する。電気分解されてポット２内の原水１を水素水、脱着容器４内の原水１を酸素水とする。その後、脱着容器４をポット２より取り出してポット２から酸素水を除去して全体を水素水とする。
図２は、実施形態２に係る水素水の生成方法に使用する生成装置の概略構成図である。本発明の水素水の生成方法は、図２の水素水の生成装置２００を使用して、以下の工程で原水１を水素水とする。上方を開口しており金属製で、マイナス電極３に併用されるポット２の内側に、イオンの透過性があって、水の透過を阻止ないし制限する非透水槽１１の内部にプラス電極５を配置している脱着容器４を配置して、ポット２と脱着容器４に原水１を供給する。この状態でポット２を密閉し、減圧して原水１を脱気して、原水１に含まれる酸素、窒素、炭酸ガスなどの溶融ガスを除去した後、ポット２のマイナス電極３と、脱着容器４の内のプラス電極５に通電して原水１を電気分解する。電気分解されてポット２内の原水１を水素水、脱着容器４内の原水１を酸素水とする。その後、脱着容器４をポット２より取り出してポット２から酸素水を除去して全体を水素水とする。
【0043】
以上の生成方法は、金属製のポット２をマイナス電極３に併用して、脱気した原水１を電気分解してポット２内の原水１を水素水とする。原水１は、電気分解されて水素水のみでなく酸素水も発生するが、酸素水をポット２内でなくて脱着容器４内に生成させて、脱着容器４をポット２から取り出してポット２から除去できる。したがって、ポット２内には水素水のみが充填された状態となる。上記と同様に、脱着容器４はポット２の内部に配置されて、酸素水を生成させるが、脱着容器４はポット２内容積の１／２～１／１０程度にできるので、脱着容器４で酸素水を除去して、原水１の５０％ないし９０％を水素水に処理できる。脱着容器４を小さくできるのは、電気分解して発生する水素の体積が酸素の体積の２倍と大きいので、水素水と酸素水のガス濃度を同じとして、脱着容器４の内容積をポット２の１／２にでき、さらに、水素水と酸素水の濃度を均等にすることなく、脱着容器４の酸素水濃度を水素水濃度よりも高くすることもできるからである。したがって、以上の方法は、原水１のほとんどを水素水に変換して便利に有効利用できる。とくに、ポット２内に水素水のみを充填する状態で保存して使用できるので、種々の用途で極めて便利に使用できると共に、経時的にポット２内で生成される水素水が、脱着容器４内で生成される酸素水で希釈されず、水素濃度を高い状態に維持して有効利用できる。
【0044】
図１のように、ポット２の内にマイナス電極３が配置されることで、マイナス電極３の電極面積を大面積にできる。さらに、図２のように、原水１のポット２を金属製としてマイナス電極３に併用することで、マイナス電極３の電極面積を相当に大面積にできる。大面積のマイナス電極３は、単位時間に単位面積に発生する水素ガス量を少なくできる。このことは、マイナス電極３表面で発生する水素ガスを微細な気泡とすることに効果がある。水素ガスを微細な気泡の状態で電極表面から分離することは、水素ガスを効率よく原水に溶解して、速やかに原水の水素濃度を向上することに効果がある。
【0045】
さらに、最高濃度の水素水においても、水素濃度は約１．６ｐｐｍ（２５℃）と小さい。電気分解で発生する水素量は、クーロンの法則に従って計算でき、２×９６５００クーロンの電気量で、１グラム当量、すなわち２２．４リットル、２ｇの水素が発生する。電気分解で発生する水素が全ての原水に溶解されるとすると、たとえば、２リットルの原水は、約３００ミリクーロンの電気量で水素濃度を１．６ｐｐｍにできる。３００ミリクーロンの電気量は、１５０μＡを２０００秒流して実現できるので、マイナス電極とプラス電極に１５０μＡの電流を２０００秒流して最大濃度の水素水にできる。ただ、発生する水素は全ての原水に溶解されないので、発生水素の溶解率を考慮して、電極に流す電気量を調整する。たとえば、発生する水素を極めて微細な気泡として原水に拡散して、発生水素の５０％を原水に溶解できる装置は、６００ミリクーロンの電気量で、２リットルの原水の水素濃度を最大値にできるので、電極に１５０μＡの電流を４０００秒（約７０分足らず）流して、水素水の酸素濃度を最大濃度にでき、さらに、発生水素の１０％を原水に溶解できる装置においても、３０００ミリクーロンの電気量で、２リットルの原水の水素濃度を最大値にできるので、電極に３００μＡの電流を１００００秒（約３時間）流して、水素水の酸素濃度を最大濃度にできる。
【0046】
以上の水素水の生成方法は、電極面積を相当に大きくできるマイナス電極３で、電極の電流密度を小さくして、効率よく微細な気泡の水素ガスを発生して、原水１の水素濃度を速やかに向上でき、さらに、水素水を生成した後は、酸素水を除去してポット２内を水素水のみとして保存するので、時間が経過して水素濃度が低下するのを抑制して、高濃度な水素水として有効利用できる特徴がある。
【0047】
原水１を電気分解して水素水を生成する方法は、電極表面に異物が堆積するのを原理的に解消できない。マイナス電極３に、プラスイオンの金属イオンが吸着されるからである。原水１となる水道水には、カルシウムやマグネシウムなどの金属イオンが含まれ、地下水には鉄イオンなどの含まれるが、これ等の金属イオンは、電気分解でマイナス電極３の表面に析出する。以上の水素水の生成方法は、図１ではポット２の内にマイナス電極３が配置されることで、図２ではポット２を金属製としてマイナス電極３に併用されることで、電極面積の大きいマイナス電極３に電気分解するので、電極表面に析出する析出物は、大面積のマイナス電極３に拡散して析出させることができ、使用後に簡単に払拭などの方法で除去でき、常に電極表面を綺麗な状態、すなわち原水１との導電性に優れた状態に維持して、効率よく水素水を生成できる特徴も実現する。さらに、図１ではマイナス電極３及び脱着容器４のいずれもが脱着自在であり、図２ではポットが金属製でマイナス電極に併用されると共に、脱着容器４が脱着自在である。いずれの場合も、ポット２の内側に脱着自在に配置される脱着容器４はポット２から取り出すことが可能で、障害物もなく容易に電極表面の析出物を払拭などの方法で除去できる。
【0048】
水素水の生成方法は、マイナス電極３とプラス電極５に、周期を１ｍｓｅｃ以下とするパルス電圧を印加できる。すなわちマイナス電極３にパルス電圧を印加して水素ガスを発生させることで、電極表面に発生した水素ガスを連続的に成長させて大粒の気泡とすることなく、パルス電圧が印加された瞬間に電極表面に水素ガスを発生させるが、この時間が短いので大きく成長することなく、速やかに電極表面から分離して微細な気泡となる。したがって、原水１中に分離する気泡の平均粒径を小さくして、原水１との溶解を速やかにできる特長がある。
【0049】
水素水の生成方法は、減圧して脱気した後に、ポット上部における原水１と密閉蓋９との間の気層をなくし密閉加圧状態にして電気分解することもできる。減圧脱気後にさらに加圧状態下で、脱気後の原水１に水素を溶解させることで、水素ガス溶解濃度を極めて高くできる。加圧の方法は、図示しないが、例えば、回転ねじで底上げして気層を絞り出す方法、シリンジ上の底上げ方式でばねエアーを利用する方法（脱気用の真空ポンプ１２を使用できる）などが挙げられるが、これらの方法に限定されるものではなく、所定の加圧状態にできる他の全ての方法を採用できる。予めポット２の上部の気層を少なくするために、ポット２の上部中心方向に向かって窄む緩やかな円錐状にすることもできる。
【0050】
電気分解されてポット２内の原水１を水素水、脱着容器４内の原水１を酸素水とする。その後、脱着容器４をポット２より取り出してポット２から酸素水を除去して全体を水素水として利用できる。
（水素水の生成装置１００、２００）
（水素水の生成装置１００、２００）
【0051】
図１に示す水素水の生成装置１００は、上端を開口したポット２と、ポットの内側に脱着自在に配置されるマイナス電極３と、ポット２の内側に脱着自在に配置して、内部にはプラス電極５を設けている脱着容器４と、ポット２の上方の開口部２ａに脱着自在に連結されて、ポット２の開口部２ａを閉塞できるように密閉する密閉蓋９と、ポット２を密閉する状態で減圧して原水１に溶解している、酸素、窒素、炭酸ガスなどのガスを除去して脱気する減圧機構１８と、マイナス電極３とプラス電極５に接続している直流電源２１とを備える。
【0052】
図２に示す水素水の生成装置２００は、上端を開口してマイナス電極３に併用している金属製のポット２と、ポット２の内側に脱着自在に配置して、内部にはプラス電極５を設けている脱着容器４と、ポット２の上方の開口部２ａに脱着自在に連結されて、ポット２の開口部２ａを閉塞できるように密閉する密閉蓋９と、ポット２を密閉する状態で減圧して原水１に溶解している、酸素、窒素、炭酸ガスなどのガスを除去して脱気する減圧機構１８と、マイナス電極３とプラス電極５に接続している直流電源２１とを備える。
【0053】
（ポット２）
ポット２は、図２のようにマイナス電極３に併用する場合、アルミニウムやステンレス製の金属板で底を閉塞している筒状に成形して製作される。図１のようにポット２の内にマイナス電極３が配置される場合は、材質が限定されることはなく、プラスチック製にすることもできる。筒状のポット２は好ましくは、円筒状とするが、円筒に特定するものではなく、例えば楕円筒状や角筒状とすることもできる。ポット２の内容積は用途を考慮して最適値とされるが、たとえば家庭用の装置にあっては、例えば１リットル～１０リットルとする。農業用や産業用の装置にあっては、ポット２の容積を１００リットル～１０００リットルと大きくして多量の水素水を生成する。ポット２の上方の開口部２ａを密閉蓋９で密閉できるように、上端縁を平面状に形成して、図１及び図２に示すように、断面形状を平坦面とし、あるいは、湾曲する形状として、パッキン１０を介して気密に密閉できる形状としている。また、予めポット２の上部における原水１と密閉蓋９との間の気層を少なくするために、ポット２の上部中心方向に向かって窄む緩やかな円錐状にすることもできる。この場合も、ポット２の上方の開口部２ａの断面形状を、平坦面あるいは湾曲形状にできる。
ポット２は、図２のようにマイナス電極３に併用する場合、アルミニウムやステンレス製の金属板で底を閉塞している筒状に成形して製作される。図１のようにポット２の内にマイナス電極３が配置される場合は、材質が限定されることはなく、プラスチック製にすることもできる。筒状のポット２は好ましくは、円筒状とするが、円筒に特定するものではなく、例えば楕円筒状や角筒状とすることもできる。ポット２の内容積は用途を考慮して最適値とされるが、たとえば家庭用の装置にあっては、例えば１リットル～１０リットルとする。農業用や産業用の装置にあっては、ポット２の容積を１００リットル～１０００リットルと大きくして多量の水素水を生成する。ポット２の上方の開口部２ａを密閉蓋９で密閉できるように、上端縁を平面状に形成して、図１及び図２に示すように、断面形状を平坦面とし、あるいは、湾曲する形状として、パッキン１０を介して気密に密閉できる形状としている。また、予めポット２の上部における原水１と密閉蓋９との間の気層を少なくするために、ポット２の上部中心方向に向かって窄む緩やかな円錐状にすることもできる。この場合も、ポット２の上方の開口部２ａの断面形状を、平坦面あるいは湾曲形状にできる。
【0054】
さらに、図１及び図２で示すポット２は、下部を基台３２に固定して垂直姿勢に配置している。図に示す基台３２は、上部の形状をポット２の底部を嵌合できる凹部形状としており、ポット２を安定して支持できるようにしている。図２のように、ポット２をマイナス電極３に併用する場合、基台３２は、絶縁材で製造されており、金属製のポット２を設置面に対して絶縁状態で配置できるようにしている。また、基台３２は、中央部に上方開口の収納部３２ａを形成できる。脱気後にポット２の上部の気層をなくして密閉加圧状態にして電気分解することで、水素を脱気後の原水１に溶解させる場合において、スライド式のロック（図示しない）を収納部３２ａに設けることもできる。スライド式のロックは、ロックを外すと上にスライドして、ポット２の上部の気層がなくなり密閉加圧状態において固定できる構造である。
【0055】
（密閉蓋９）
ポット２は、原水１を脱気する状態で、上方の開口部２ａを密閉蓋９で密閉する。密閉されたポット２を減圧して、原水１に溶解しているガスを脱気する。密閉蓋９は、ポット２の上方の開口部２ａに合わせた形状であって、下面にパッキン１０を密着している。パッキン１０はゴム状弾性体で、ポット２の開口部２ａに密着してポット２を気密に密閉する。一例として、図１及び図２に示すパッキン１０は、ポット２の開口部２ａの内側に挿入される挿入部１０ａを有し、挿入部１０ａが開口部２ａの内面に弾性的に押圧されて開口部２ａを気密に密閉する。ゴム状弾性体のパッキン１０は、ポット２の開口部２ａの外周縁の上に載せて隙間なく密着する構造とすることもできる。このパッキン１０は、ポット２の内部が減圧されて開口部２ａの外周縁に吸着されて、ポット２の開口部２ａを密閉する。
ポット２は、原水１を脱気する状態で、上方の開口部２ａを密閉蓋９で密閉する。密閉されたポット２を減圧して、原水１に溶解しているガスを脱気する。密閉蓋９は、ポット２の上方の開口部２ａに合わせた形状であって、下面にパッキン１０を密着している。パッキン１０はゴム状弾性体で、ポット２の開口部２ａに密着してポット２を気密に密閉する。一例として、図１及び図２に示すパッキン１０は、ポット２の開口部２ａの内側に挿入される挿入部１０ａを有し、挿入部１０ａが開口部２ａの内面に弾性的に押圧されて開口部２ａを気密に密閉する。ゴム状弾性体のパッキン１０は、ポット２の開口部２ａの外周縁の上に載せて隙間なく密着する構造とすることもできる。このパッキン１０は、ポット２の内部が減圧されて開口部２ａの外周縁に吸着されて、ポット２の開口部２ａを密閉する。
【0056】
図１及び図２の密閉蓋９は、上下に貫通する貫通穴９ａを有し、貫通穴９ａは逆止弁１３を連結している。図１の密閉蓋９は、貫通穴９ａにパイプ１４を固定して、パイプ１４に吸引ホース１５を連結し、吸引ホース１５に逆止弁１３を連結している。図示しないが、逆止弁１３は密閉蓋９に設けることもでき、また減圧機構１８の吸入側に設けることもできる。逆止弁１３は、ポット２から外部に向かって空気を排気するが、逆方向には空気を通過させない弁で、下窄みテーパー状の弁座１３ａの上に球体１３ｂを配置している。球体１３ｂはそれ自体の自重で、あるいは押しバネを介して弁座１３ａに押圧されて、外気がポット２に逆流するの阻止する。逆止弁１３を連結している貫通穴９ａは、減圧機構１８でポット２内を減圧した後、減圧機構１８の運転を停止し、あるいは吸引ホース１５を外した状態で、ポット２内を減圧状態に保持して、原水１を脱気できる。
【0057】
図１及び図２に示す水素水の生成装置１００、２００は、密閉蓋９によりポット２を密閉する状態で、減圧して脱気後にポット２の上部の気層をなくして密閉加圧状態にして電気分解できる。水素溶解濃度を極めて高くする装置であり、図示しないが、安全弁を設けることができる。逆止弁１３と同様に、貫通穴にパイプを固定して、吸引ホースに安全弁を設けることができ、あるいは、密閉蓋９に直接安全弁を設けることもできる。
【0058】
（脱着容器４）
脱着容器４は、電気分解するタイミングでマイナス電極３とプラス電極５に通電できるようにイオンの透過性を有し、電気分解して内部に酸素水が生成された状態で、ポット２から取り出して、内部に生成した酸素水をポット２から取り出しできる非通水性の非透水槽１１である。図１及び図２に示す脱着容器４は、通水性があってポット２内で所定の形状を保持する容器本体４ａの内側に、微多孔膜４ｂを積層している。容器本体４ａは、例えば、金属製の多孔板を容器形状にプレス成形して製作され、あるいは熱可塑性のプラスチックを網状、ないし多孔板状の容器に成形して製作され、さらに通水性のある素焼きの容器で製作される。
脱着容器４は、電気分解するタイミングでマイナス電極３とプラス電極５に通電できるようにイオンの透過性を有し、電気分解して内部に酸素水が生成された状態で、ポット２から取り出して、内部に生成した酸素水をポット２から取り出しできる非通水性の非透水槽１１である。図１及び図２に示す脱着容器４は、通水性があってポット２内で所定の形状を保持する容器本体４ａの内側に、微多孔膜４ｂを積層している。容器本体４ａは、例えば、金属製の多孔板を容器形状にプレス成形して製作され、あるいは熱可塑性のプラスチックを網状、ないし多孔板状の容器に成形して製作され、さらに通水性のある素焼きの容器で製作される。
【0059】
微多孔膜４ｂは、イオンの透過性があって、ポット２から持ち上げた状態で酸素水が漏れない、あるいはほとんど漏れない状態、すなわち実質的に非通水性のシート材が使用できる。本明細書において、「実質的に非通水性のシート」とは、例えば、ポット２から取り出すタイミングで、内部に生成された酸素水の漏れが１／１０以下とするシートを意味するものとする。ポット２から取り出して、内部の酸素水の漏れが１／１０以下の脱着容器４は、ポット２の水素水の濃度低下が極めて少なく、現実に使用できるからである。また、この特性の非通水性のシートには、濾紙、逆浸透膜、半透膜等が使用できる。これ等のシートは袋状に成形されて、容器本体４ａの内面に積層される。
【0060】
また、表面に釉薬を塗布することなく焼成された素焼きの容器は、ほとんど水漏れしない状態に製作できるので、内面に微多孔膜４ｂを設けることなく脱着容器４に使用できる。ただ、素焼きの容器は内面に、逆浸透膜に使用されるプラスチック製の微多孔膜４ｂを積層して、より優れた非通水性の容器とすることもできる。さらに、素焼きの容器に代わって、イオン通過性があってほとんど透水性のない岩石を切削して容器に加工することもできる。この容器も、ほとんど水漏れしない状態に製作できるので、内面に微多孔膜４ｂを設けることなく脱着容器４に使用できるが、素焼きの容器と同様に、逆浸透膜のベースシートに塗布されるプラスチック製の微多孔膜４ｂを積層して、より優れた非通水性の容器とすることもできる。
【0061】
図１及び図２に示すように、脱着容器４は筒状の中心にプラス電極５を配置している。プラス電極５は、チタン板の表面を白金メッキしたものが適しているが、他の金属板やカーボン電極なども使用できる。電極の構造としては、網状又はパンチングメタルのような構造が好ましい。通水でき、撹拌効果で溶解濃度の均一化を図ることができると共に、各電極の対向面積を減らすことで、稀少で高価な白金、チタンを節約することもできるからである。図１において、プラス電極５は、脱着容器４の底部蓋４ｃの支持部６ａを介して脱着容器４の中心部に固定されており、上端は、密閉蓋９に連結して固定され、導電性の金属製のソケット２８ａ及び外部コネクタ２９を介して直流電源２１のプラス側出力端子２１ａに接続される。図２においては、プラス電極５は、支持リング６を介して脱着容器４の中心部に固定されており、上端は、導電性の金属製の垂直ロッド７で固定されている。垂直ロッド７は、密閉蓋９に固定している引き出しライン８を介して直流電源２１のプラス側出力端子２１ａに接続される。引き出しライン８は気密構造で密閉蓋９を貫通して、下端には垂直ロッド７が挿入されて電気接続されるコネクタ２８を設けている。コネクタ２８は、密閉蓋９をポット２の定位置にセットして、垂直ロッド７を挿入して電気接続される。引き出しライン８の上端は外部コネクタ２９を介して直流電源２１に接続される。さらに、プラス電極５は、上記の構造に特定されず、図１及び図２のいずれの構造、あるいはプラス電極５を脱着容器４内の所定の位置に固定配置できる他の全ての構造を採用できる。
【0062】
以上の脱着容器４は、図１及び図２に示すように、ポット２内の中央部に垂直姿勢で配置される。例えば、図２の脱着容器４は、固定部材３３を介してポット２内の所定の位置に配置している。図の固定部材３３は、筒状の脱着容器４の外周面の上部と底部に固定された複数のガイドアーム３３ａで構成している。固定部材３３は、複数のガイドアーム３３ａを脱着容器４の外周面から放射状に伸びる姿勢で配置している。脱着容器４の上部に設けた固定部材３３は、複数のガイドアーム３３ａを水平姿勢としており、脱着容器４の底部に設けた固定部材３３は、複数のガイドアーム３３ａを外側に向かって下向きに伸びる傾斜姿勢として、脱着容器４の下面をポット２の底面から離した姿勢で支持できるようにしている。複数のガイドアーム３３ａは、後端部を脱着容器４の外周面に固定すると共に、先端には緩衝部３３ｂを設けており、この緩衝部３３ｂをポット２の内周面に接触させ、あるいは接近させることで、脱着容器４をポット２の中央部の定位置に配置できるようにしている。以上の固定部材３３は、複数のガイドアーム３３ａを脱着容器４の外周面に固定しているが、ガイドアーム３３ａからなる固定部材３３は、脱着容器４に対して取り外し可能とすることもできる。さらに、固定部材は、以上の構造には特定せず、脱着容器をポット内の所定の位置に脱着自在に配置できる他のすべての構造が採用できる。図１で示すように、脱着容器４は、密閉蓋９に連結して固定することができる。例えば、ネジ、止め具などで脱着容器４の容器本体４ａを密閉蓋９に連結固定でき、脱着容器４の底部蓋４ｃを下蓋として使用できる。底部蓋４ｃの支持部６ａが、プラス電極５を下支えできる。さらに、脱着容器４は上記の構造に限定されず、脱着容器４を所定の位置に配置連結できる他の全ての構造を採用できる。
【0063】
マイナス電極３において発生する陰極ガス（水素）とプラス電極５において発生する陽極ガス（酸素）は２：１で発生することから、ポット２内の陰極水室と脱着容器４（非透水槽１１）内の陽極水室の容積比は、２：１が好ましい。この比率の場合、水素の溶解度が酸素の溶解度より低いため、陰極水側が高圧となり、酸素の陰極水への混入を防止することができる。
【0064】
（減圧機構１８）
図１に示す水素水の生成装置１００は、減圧機構１８の真空ポンプ１２を吸引ホース１５を介して密閉蓋９に連結している。真空ポンプ１２は、ポット２の開口部２ａを密閉蓋９で気密に密閉する状態で内部の空気を強制的に排気してポット２内を減圧して原水１の溶融ガスを脱気する。
図１に示す水素水の生成装置１００は、減圧機構１８の真空ポンプ１２を吸引ホース１５を介して密閉蓋９に連結している。真空ポンプ１２は、ポット２の開口部２ａを密閉蓋９で気密に密閉する状態で内部の空気を強制的に排気してポット２内を減圧して原水１の溶融ガスを脱気する。
【0065】
さらに、減圧機構１８は、図１に示すように、ポット２の底部に連結されて原水１を吸引するポンプ１６も使用できる。このポンプ１６は、密閉するポット２から原水１を強制的に吸い出して内部を減圧して脱気する。図１のポンプ１６は、シリンダ１６ａと、シリンダ１６ａ内を往復運動するようにピストン１６ｂと、シリンダ１６ａの吸引側と排出側に連結している逆止弁１６ｃと、ピストン１６ｂを弾性的に押し上げる押しバネ１６ｄとを備える。このポンプ１６は、ユーザーがピストン１６ｂを押し下げて、シリンダ１６ａ内に吸引した原水１を排水し、ピストン１６ｂが押しバネ１６ｄで押し上げられてポンプ１６内の原水１を吸入して、ポット２内の原水１を強制的に排水して減圧する。図１に示すように、ポット２とポンプ１６との間には、開閉弁１７を設けている。
【0066】
さらに、減圧して脱気した後に、ポット上部における原水１と密閉蓋９との間の気層をなくし密閉加圧状態にして電気分解することもできる。減圧脱気後にさらに加圧状態下で、脱気後の原水１に水素溶解させることで、水素ガス溶解濃度を極めて高くできる。加圧の方法は、図示しないが、例えば、回転ねじで底上げして気層を絞り出す方法、シリンジ上の底上げ方式でばねエアーを利用する方法（脱気用の真空ポンプ１２を使用できる）などが挙げられるが、これらの方法に限定されるものではなく、所定の加圧状態にできる他の全ての構造方法を採用できる。予めポット２の上部の気層を少なくするために、ポット２の上部中心方向に向かって窄む緩やかな円錐状にすることもできる。
【0067】
（直流電源２１）
直流電源２１は、リード線３０と外部コネクタ２９を介してマイナス電極３とプラス電極５に接続される。プラス電極５は密閉蓋９に固定している外部コネクタ２９を介してリード線３０を接続して直流電源２１のプラス側出力端子２１ａに接続される。マイナス電極３はポット２に固定している外部コネクタ２９とリード線３０を介して直流電源２１のマイナス側出力端子２１ｂに接続される。
直流電源２１は、リード線３０と外部コネクタ２９を介してマイナス電極３とプラス電極５に接続される。プラス電極５は密閉蓋９に固定している外部コネクタ２９を介してリード線３０を接続して直流電源２１のプラス側出力端子２１ａに接続される。マイナス電極３はポット２に固定している外部コネクタ２９とリード線３０を介して直流電源２１のマイナス側出力端子２１ｂに接続される。
【0068】
直流電源２１は、マイナス電極３とプラス電極５に常に一定の電流を流す直流電圧を印加することもできるが、好ましくは、パルス電圧を印加して、電極表面に発生する気泡の粒径を小さくする。この直流電源２１は、たとえば、パルス電圧の周期を１ｍｓｅｃ以下、好ましくは１００μｓｅｃ以下として、電極に直流電圧を印加する時間を短くする。パルス電圧の周期を１ｍｓｅｃ以下とする直流電源２１は、パルス電圧の周波数を１ＫＨｚ以上とし、周期を１００μｓｅｃ以下とする直流電源２１は、パルス電圧の周波数を１０ＫＨｚ以上とする。この生成装置は、電極の表面に電圧が印加される時間、すなわち電極が水を電気分解して水素を生成する時間幅を極めて短くすることで、電極表面における気泡の成長を抑制して、原水１に分散する気泡を小さくする。パルス電圧を出力する直流電源は、パルス電圧の周期を一定とすることなく、例えば、１０ＫＨｚ～１ＭＨｚの範囲で変動させることもできる。周波数を変動させる周期は、パルス電圧の周波数の１／１００～１／１０とすることができる。パルス電圧の周波数を変動させる直流電源は、電極表面に電圧を印加する時間幅を、時間と共に変化して、表面に発生する気泡を強制的に原水１に分散することができる。
【0069】
図１の直流電源２１は、電源回路２２と電流遮断回路２３とを備えている。電源回路２２は、原水１を電気分解する直流を出力する。図１の電源回路２２は、電気分解時に電極に流す電気量を、電流遮断回路２３で制御して、ポット２内に生成する水素水の水素濃度を設定値にできる。
【0070】
電気分解してポット２内の原水１に発生する水素量は電気分解の電流の積分値、すなわち電気量に比例する。導電率が異なる原水１は、マイナス電極３とプラス電極５に一定の電圧を印加しても電流値が変化し、導電率の低い原水１は導電率の高い原水に比較して電極に流れる電流は小さくなり、単位時間に発生する水素量が少ない。水素の発生量が原水１の導電率で異なる装置は、所定の水素濃度を実現するために、電気分解する時間が変化する。この装置は、全てのユーザーが原水１を所定の水素濃度として便利有効に使用できない。
【0071】
この弊害は、電源回路２２に出力電流を一定の電流に制御する定電流回路（図示せず）を設けて解消できる。定電流回路は、原水１の導電率が変化して、電極間の電気抵抗が変化しても、マイナス電極３とプラス電極５に流れる電流を一定の電流となるように、電極間の電圧を制御する。このため、導電率の低い原水１を電気分解する時は、電極間の電圧を高くして電流を設定値に上昇させ、導電率の高い原水１を電気分解する時は、電極間の電圧を低くして電極間の電流を設定値に制御する。定電流回路を備える直流電源２１は、導電率が異なる原水１を、一定の時間、電気分解して水素濃度を設定値にできるので、すべのユーザーが水素水の濃度を好ましい濃度として便利に使用できる。
【0072】
さらに、定電流回路を備える直流電源２１は、原水１の電気分解時間が設定時間になると、電極電流を遮断するタイマ２７を備える電流遮断回路２５を設けてより便利に使用できる。タイマ２７が電極電流を遮断する時間は、原水１を電気分解して水素濃度が設定値となる時間に設定する。タイマ２７が電流を遮断する時間は、ポット２に供給される原水量と、発生する水素量及び発生水素の原水への溶解度と、水素水の要求される水素濃度から電流の積算値を演算し、電流の積算値と電極電流から電気分解の時間を演算して特定される。
【0073】
電流遮断回路２３が、電極電流の積算値を検出して電極の電流を遮断する直流電源２１は、電源回路２２に定電流回路を設けることなく、ポット２内の水素水を所定の水素濃度とすることができる。この直流電源２１は、図１に示すように、電流遮断回路２３が、電極に流れる電流を検出する電流検出器２５と、電流検出器２５で検出する電流値を積算する演算回路２４と、演算回路２４で演算された電流の積算値を、あらかじめ記憶している設定値に比較して、演算した設定値が設定値になると電流を遮断する遮断回路２６とを備えている。電源回路２２に定電流回路を設けない直流電源２１は、電極電流が原水１の導電率で変化するので、電極に流れる電流を電流検出器２５で検出する。電流検出器２５で検出する電流値は演算回路２４で演算し、演算回路２４で演算された電流の積算値を、あらかじめ記憶している設定値に比較して、演算した設定値が設定値になると遮断回路を制御して電流を遮断する。この直流電源２１は、電極電流を検出し、検出する電流値を積算して電気分解時の電気量を検出するので、電極電流を一定の電流とすることなく、原水１を電気分解する状態で流す電気量、すなわち水素発生量を検出して、電極電流を遮断するので、電極電流を一定にコントロールすることなく、導電率が異なる原水１に通電してポット２内の原水１を所定の水素濃度の水素水とすることができる。
【0074】
以上の水素水の生成装置１００は、以下の工程でポット２内の原水１を水素水とする。
（１）脱着容器４をポット２内に配置して、ポット２と脱着容器４内に原水１を供給する。
（２）密閉蓋９でポット２の開口部２ａを密閉する。
（３）減圧機構１８でポット２内を減圧して、原水１の溶存ガスを脱気した後、減圧機構１８の運転を停止する。
（４）マイナス電極３とプラス電極５に直流電源２１を接続し、直流電源２１が電極に電圧を印加して原水１を電気分解する。電気分解されてポット２内の原水１は水素水、脱着容器４内の原水１は酸素水となる。
（５）密閉蓋９をポット２から分離し、脱着容器４をポット２から取り出して、ポット２内を水素水のみとする。
（１）脱着容器４をポット２内に配置して、ポット２と脱着容器４内に原水１を供給する。
（２）密閉蓋９でポット２の開口部２ａを密閉する。
（３）減圧機構１８でポット２内を減圧して、原水１の溶存ガスを脱気した後、減圧機構１８の運転を停止する。
（４）マイナス電極３とプラス電極５に直流電源２１を接続し、直流電源２１が電極に電圧を印加して原水１を電気分解する。電気分解されてポット２内の原水１は水素水、脱着容器４内の原水１は酸素水となる。
（５）密閉蓋９をポット２から分離し、脱着容器４をポット２から取り出して、ポット２内を水素水のみとする。
【産業上の利用可能性】
【0075】
本発明の水素水の生成方法及び生成装置は、高濃度の水素水の生成に好適に使用される。
【符号の説明】
【0076】
１００、２００…生成装置
１…原水
２…ポット
２ａ…開口部
３…マイナス電極
４…脱着容器
４ａ…容器本体
４ｂ…微多孔膜
４ｃ…底部蓋
５…プラス電極
６…支持リング
６ａ…支持部
７…垂直ロッド
８…引き出しライン
９…密閉蓋
９ａ…貫通穴
１０…パッキン
１０ａ…挿入部
１１…非透水槽
１２…真空ポンプ
１３…逆止弁
１３ａ…弁座
１３ｂ…球体
１４…パイプ
１５…吸引ホース
１６…ポンプ
１６ａ…シリンダ
１６ｂ…ピストン
１６ｃ…逆止弁
１６ｄ…押しバネ
１７…開閉弁
１８…減圧機構
２１…直流電源
２１ａ…プラス側出力端子
２１ｂ…マイナス側出力端子
２２…電源回路
２３…電流遮断回路
２４…演算回路
２５…電流検出器
２６…遮断回路
２７…タイマ
２８…コネクタ
２８ａ…ソケット
２９…外部コネクタ
３０…リード線
３２…基台
３２ａ…収納部
３３…固定部材
３３ａ…ガイドアーム
３３ｂ…緩衝部材
９０１…電解水素水生成ポット
９０２…ポット本体
９０３…水槽部
９０４…電解処理部
９０４ａ…プラス電極
９０４ｂ…マイナス電極
９０５…超音波振動処理部
９０５ａ…超音波振動子
９０５ｂ…超音波振動子駆動回路
９０６…縦型仕切り筒体
９０７…隔膜
９０８…電装部
９０８ａ…電源部
９０８ｂ…制御部
１…原水
２…ポット
２ａ…開口部
３…マイナス電極
４…脱着容器
４ａ…容器本体
４ｂ…微多孔膜
４ｃ…底部蓋
５…プラス電極
６…支持リング
６ａ…支持部
７…垂直ロッド
８…引き出しライン
９…密閉蓋
９ａ…貫通穴
１０…パッキン
１０ａ…挿入部
１１…非透水槽
１２…真空ポンプ
１３…逆止弁
１３ａ…弁座
１３ｂ…球体
１４…パイプ
１５…吸引ホース
１６…ポンプ
１６ａ…シリンダ
１６ｂ…ピストン
１６ｃ…逆止弁
１６ｄ…押しバネ
１７…開閉弁
１８…減圧機構
２１…直流電源
２１ａ…プラス側出力端子
２１ｂ…マイナス側出力端子
２２…電源回路
２３…電流遮断回路
２４…演算回路
２５…電流検出器
２６…遮断回路
２７…タイマ
２８…コネクタ
２８ａ…ソケット
２９…外部コネクタ
３０…リード線
３２…基台
３２ａ…収納部
３３…固定部材
３３ａ…ガイドアーム
３３ｂ…緩衝部材
９０１…電解水素水生成ポット
９０２…ポット本体
９０３…水槽部
９０４…電解処理部
９０４ａ…プラス電極
９０４ｂ…マイナス電極
９０５…超音波振動処理部
９０５ａ…超音波振動子
９０５ｂ…超音波振動子駆動回路
９０６…縦型仕切り筒体
９０７…隔膜
９０８…電装部
９０８ａ…電源部
９０８ｂ…制御部
【図1】
【図2】
【図3】
