JP6414758B2 - 水素発生器の反応容器 - Google Patents

Description

本発明は、マグネシウム及びマグネシウム合金の鋳造体もしくは押出成形体である肉厚の反応金属体をクエン酸の水溶液中に浸漬して水素を発生させる浴用及び飲用の水素発生器の反応容器に関するものである。

従来、電気を用いずに浴用及び飲用目的の水素を発生させる方法に、マグネシウム及びマグネシウム合金の金属体を前記の水溶液が入った反応容器中に浸漬して水素を発生させるものがあった。但し、本発明では前記の反応容器に関して重点的に述べるので、水素発生に関わる化学反応式の詳細は本発明の説明上必要なもの以外は基本的に触れない。これらの化学反応の詳細については広く知られているからである。

前記の反応金属体には粉末に加工したものを袋に入れて水に浸漬させて短時間に水素を発生させるものもあるがこれらは使い捨てなので本発明の技術対象とはしない。前記の反応金属体を肉厚の板状にしたもの、あるいは肉厚でしかも表面積を大きくとるために複雑な断面形状を持つ柱状にして繰り返して使用するタイプを用いる前記の反応容器を対象にして述べる。

いくつかの製品例があるが、前記の反応容器は前記の反応金属体の形状と深く関わってくるのでその形状から説明する。その代表例として、前記の反応金属体をいわば洋菓子のいわゆるバウムクーヘン状の穴あき柱状体を縦にいくつかに分割したようなものがあるが、以下これを反応金属体コアと称する。このように加工された前記の反応金属体コア複数を円筒状で樹脂製の前記反応容器の平らな底部に設けられた係止部にそれぞれの前記の反応金属体コアが相互に接触せず垂直をなすように納められる。この前記の反応金属体コアは押出成形で得るが、その断面形状は中空で複雑な凹凸を持つ概扇型の柱状のものを所要の長さに直角にカットしたものである。このような形状にするのは前記の反応金属体コアの表面積増加を得るということと、時折酸化被膜や汚れを除去する必要があるので、取り扱いやすくするためである。マグネシウムは軽金属だが前記の反応金属体を分割せずに一体にすると相当重い。このような前記の反応金属体のコアを垂直に安定して保持させるために前記の反応金属体のコア下部を落とし込むことができる低い曲面状の囲いと、前記の反応金属体のコアの内部に接して支持する曲面状の係止リブを有していた。

又、別の製品例では、前記の反応金属体のコア下部の全周もしくは一部を落とし込むことができる低い曲面状の囲い、もしくは前記の反応金属体コア内部で支持できるような前記の曲面状の係止リブの内側にわずかな段差を設けて、前記の反応金属体コアの底面部を浮かせて支持するものもあった。

なお、本発明の技術対象ではないが前記の反応容器には蓋を有していることも述べておく。飲用の水素水を供するものでは蓋の一部が開閉できるものがあるがこれは注ぎ口である。浴用に供するものでは前記の反応容器の上部に逆漏斗型の開口部を持つ着脱可能な蓋体を有するものもあった。これはこのような口を絞った構造が無いと、水素発生に伴う気泡の上昇流が起こると同時に若干の反応熱による対流も起こって前記の反応容器内にある前記の水溶液が浴槽水の浸入によって急激に希釈されて水素生成が弱まるのを防止する目的で設けられている。これを述べるのは、前記の反応容器内の前記の水溶液の複雑な動きを説明するためである。

関連は薄いがそれ以外には、例えば注ぎ口を有する既成の有蓋のピッチャーに前記の水溶液を入れて、有底有蓋でしかも複数の穴を有する円筒容器に前記の反応金属体コアを収納したもの設置されるものがある。この場合もやはり前記の反応金属体の係止方法は前記の手段とほぼ同様であった。

特許４３２６５７７号 実案３１５１５７６号

従来の技術でも述べたように、ほとんどの製品では前記の反応金属体コアの底を前記の反応容器の底に接触するので、反応のための表面積はその分減少するという課題があった。

又、前記の反応金属体コア下部の全周もしくは一部を落とし込むことができる低い曲面状の囲い、もしくは前記の反応金属体コアの接触する内側で支持できるような曲面状の係止リブにわずかな段差を設けて、前記の反応金属体コアの底面部を浮かせて支持するものもあったが、前記の反応金属体コアは水素生成の反応をさせるごとに肉やせするものであるから、やがて前記の反応金属体コアの肉厚が薄くなれば前記の段差で支持できなくなり前記の反応容器の底に落ち込み直接接触するので、やはり反応のための表面積が減少するという課題があった。

更に、前記の水溶液の水素生成中の動きは、前記の反応金属体コア体があるために複雑になっている。発生する水素の泡による上昇流と反応熱による対流があるが、ある部分では滞留しある部分では乱流となってしまい前記の水溶液の濃度がばらつき、ある部分では反応が終わり又ある部分では反応が充分ではなくといった状況が発生して、繰り返し安定的に水素生成を行うという目的が果たせないという問題があった。

更に言えば、前記の反応 金属コアの底面は前記の反応容器の底に接触するので、使用後に残液を排水しても隙間に毛細管現象で残るため水酸化マグネシウムが生成される。これらが隙間にこびり付いて次回に前記の水溶液を入れたとき、溶けきれずに剥離した黒い被膜片が出て浴槽のお湯を汚すのを防止できなかった。

前記した課題を解決するために、前記の反応容器内の底部と前記の反応金属体コアの底部端面を若干浮かせる構造にするが、前記の反応金属体コア内部で接触して支持できるような縦型の係止リブがあれば前記の反応金属体コアは肉やせがあっても安定しやすい。かつ、有効な表面積を確保するために前記の反応容器の底に上向きの玉足を複数設けて支持体とすればよい。玉足ならば点接触となるからであり、かつ、リブ構造のような立ち上がり部の角や交差部もないので反応残渣も残り難く使用後の掃除も容易である。こうすれば前記の反応金属体コアの上部端面と同等の化学反応が得られ、かつ、底に適度な隙間ができるので前記の水溶液が前記の反応容器内を循環しやすくなり一定時間内での安定的でスムーズな水素の生成が期待できる。かつ、異常な部分的肉やせも防止できる。

前記の反応容器内の底部と前記の反応金属体コアの底部と前記の玉足との間に隙間を設ければ循環に問題はなく、前記の水溶液の滞留による不完全な反応も避けられる。

又、前記の玉足の位置は、前記の反応金属体コアの断面形状に合わせて設置するが、前記の反応金属体コアの連続する切断面の肉厚の中心に来るようにする。これは、前記の反応金属体コア内部で支持できるような曲面状の係止部と併用するので長期間安定的に支持できる。

本発明は上記のように、前記の反応容器内の底部と前記の反応金属体コアの底部端面を接触させずに前記の玉足の点接触で若干浮かせる構造にするので、前記の反応金属体コアの上部端面と同等の化学反応を得られ、かつ、底に隙間ができるので前記の水溶液が前記の反応容器内を循環しやすいので、安定的に水素を得られるという著しい効果を有する。

又、水素生成終了後に前記の水溶液を排水するが、点接触で浮かせていることにより前記の水溶液の残液がほとんど前記の反応金属コアの底部端面に付着せず、黒い汚れと見なされる水酸化マグネシウムの被膜の形成も極力防止でき、かつ掃除もしやすいという効果を有する。

本発明の水素発生器の反応容器を図１から図３に基づき説明する。

図１は本発明の請求項１に記載される水素発生器１の反応容器３の平面図であり、前記の反応金属コア６が３個収納されている。水素発生器１は耐酸性のある樹脂の成型で得るが、反応容器底部２にはアーチ状の係止リブ５を前記の３個の反応金属コア６に対応するように一体で形成されている。前記の反応金属体コア６はいわゆるバウムクーヘン状の穴あき柱状体を縦にいくつかに分割したようなものであって、断面は表面積を増大させるために複雑な曲面と縦リブで構成される。この前記の反応金属コア６は前記の玉足４の上に乗った状態であり、前記の反応金属コア６の角部４ケ所と外部の円周部の中央に対応する位置を占めている。

図２は図１のA-A断面図で前記の玉足４と隙間７を示す。前記のアーチ状の係止リブ５もやはり前記の反応金属コア内部との接触面を最小にするために形成される。

図３は本発明の水素発生器１の反応容器３の部分断面図で、水素生成時の前記の水溶液１０の動きを示している。

本発明は以上のように構成されるので、簡単な構造でありながら高機能の水素発生器を広く普及させることができる。

請求項１の実施例を表す平面図である。 請求項１にある前記の水素発生器の容器のA−A断面図である。 請求項１にある前記の水素発生器の水素生成時の前記水溶液の動きを示す部分断面図である。

１ 水素発生器
２ 反応容器底部
３ 反応容器
４ 玉足
５ アーチ状の係止リブ
６ 反応金属体コア
７ 隙間
８ 水溶液の動き
９ 水素の泡
１０ クエン酸水溶液
１１ 反応金属体コア底部端面
１２ 反応金属体コア内部

Claims (1)

1. マグネシウム及びマグネシウム合金の鋳造体もしくは押出成形体である肉厚の反応金属体コアをクエン酸の水溶液中に浸漬して水素を発生させる浴用及び飲用の水素発生器の反応容器において、前記の反応金属体コアの表面積を有効に確保する目的と、前記の水溶液が前記の反応容器内を循環しやすくするために、前記の反応金属体コア内部で最小の接触で支持できるような縦型の係止リブと併用して前記の反応容器の底に上向きの玉足を、それぞれ前記の反応金属体コアの連続する切断面の肉厚の中心に来るように複数個設けて反応容器内の底部との底部端面を点接触させるが、前記の反応容器内の底部と前記の反応金属体コアの底部とを前記の玉足で隙間を確保してなる水素発生器の反応容器。