JP2016140786A - ガス発生装置およびガス溶解装置 - Google Patents

Abstract

【構成】 ガス発生装置１０は、それぞれの側壁の一部または全部がガス透過材料で形成された内容器１２および内容器１２を包含する外容器１４を含み、内容器内にガス発生剤３６および満杯の反応液３８を入れ、内容器と外容器との間の空間内で吸水剤４２を充填する。内容器内で発生したガスは、内容器の側壁、吸水剤、外容器の側壁を透過して、外容器内に放出される。ガス発生装置１０を密閉ポット１００内の水中に放置しておけば、外容器から放出されたガスが水中に溶解する。【効果】 簡便な構造でガスを発生することができる。【選択図】図１

Description

この発明はガス発生装置およびガス溶解装置に関し、特にたとえば、水素ガスをなど発生する比較的小型のガス発生装置およびそれを利用するガス溶解装置に関する。

特許文献１のものは、特に水素飲料を作るために特化されたもので、水素発生剤から水素ガスが発生した場合、給水体１０から一端キャップ５が形成する空間に貯めた後、水素ガスをガス通路管に流出させる仕組みである。

特許文献２では、処理対象の水の中に水素発生剤を投入するようにしている。

特開2012-162429 [C01B 3/08, A23L 2/52, C12G 3/00, A61K 33/00, A61P 39/06] 特開2011-11968 [C01B 3/08]

特許文献１および特許文献２のものでは、簡便な方法によって水素ガスを発生させることができるものの、ガス発生剤に水などを添加して放置するだけであるため、反応後の生成物が流出するおそれがある。また、特許文献２において、アルミニウムとアルカリ剤を使用する場合は、アルカリ剤が水素供給対象中に漏れ出るおそれがある。このように、反応後の生成物や水素発生反応に使用する薬液の漏れを止める手段が考慮されていない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、ガス発生装置およびそれを利用するガス溶解装置を提供することである。

この発明の他の目的は、簡便な構造でガスを発生できる、ガス発生装置およびそれを利用するガス溶解装置を提供することである。

この発明のその他の目的は、飲料中にガスを安全に注入することができる、ガス溶解装置を提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。

第１の発明は、ガス発生剤に反応液を反応させてガスを発生するガス発生装置であって、ガス発生剤および反応液を投入してガスを発生する第１容器、側壁の一部または全部がガス透過性材料からなり、その中に第１容器を保持する第２容器、第１容器内にガス発生剤を投入し第１容器内を反応液で満たした状態で第１容器を密封する第１密封手段、第２容器を密封する第２密封手段、第２容器内に第１容器を保持した状態で第２容器内に充填される充填剤、および第１容器内で発生したガスを第１容器の外へ流出させる流出手段を備え、第１容器内で発生したガスを流出手段から流出させ、さらに充填剤および第２容器の側壁を通して外部に放出する、ガス発生装置である。

第１の発明では、ガス発生装置（10：実施例で相当する部分を例示する参照符号。以下、同じ。）は、第１容器（12）を含み、この第１容器は、その中にガス発生剤（36）および反応液（38）を投入してガスを発生させる。第２容器（14）は、第１容器寄り大きく、それの中に第１容器を保持する。ただし、第２容器の側壁の一部または全部がガス透過性材料からなる。たとえば、ねじのような第１密封手段（24,26,28,58）は、第１容器内にガス発生剤を投入し第１容器内を反応液で満たした状態で第１容器を密封する。同様に、ねじのような第２密封手段（30,34,44,46,48）、は、第２容器を密封する。充填剤（42）は、第２容器内に第１容器を保持した状態で第２容器内に充填される。つまり、充填剤（42）は、第２容器内で第１容器を包囲する。第１容器内でガスが発生すると、第１容器内のガス圧が高まり、やがて流出手段（12,60）から第１容器外へ流出される。第２容器内が充填剤で充填されているので、第１容器からガスが流出すると、第２容器内のガス圧も高まる。したがって、ガスが充填剤および第２容器の側壁を通して外部に放出される。

第１の発明によれば、簡単な構成でガスを発生させることができる。

第２の発明は、第１の発明に従属し、第２容器の底板に形成される固定用ガイドを含み、第１容器は、固定用ガイドを利用して第２容器内に保持される、ガス発生装置である。

第２の発明では、第２容器（14）の底板（20）上に、固定用ガイド（22）が形成される。したがって、第１容器（12）の底部がその固定用ガイドによって第２容器内に固定的に保持される。

第２の発明によれば、第２容器内において第１容器を安定的に保持することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明に従属し、充填剤は吸水剤を含む、ガス発生装置である。

第３の発明では、第２容器（14）内を充填する充填剤として、吸水剤（42）を用いる。第１容器（12）内でのガス発生のために、第１容器内にガス発生剤（36）を投入する第１容器内に反応液（38）を満たすが、ガスの発生に伴って第１容器内のガス圧が高まると、第１容器から反応液が漏れ出るおそれがあるが、第１容器のまわりに高分子吸水剤が充填されているので、その反応液はその吸水剤で吸収され、第２容器すなわちガス発生装置から外部に漏出することがない。

第３の発明によれば、ガス発生装置から反応液が漏出することがないので、安全である。

第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに従属し、第１容器は一部または全部がガス透過性材料からなる側壁を有し、第１容器の側壁が流出手段として機能する、ガス発生装置である。

第４の発明では、第１容器（12）の側壁の一部または全部がガス透過性材料からなるので、第１容器内で発生したガスはその側壁を通して外部に流出する。

第４の発明によれば、第１容器の側壁をガス透過性材料で形成するだけでよいので、構成が簡単である。

第５の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに従属し、第１容器は上端開口容器であり、流出手段は第１容器の開口を塞ぐガス透過膜を含む、ガス発生装置である。

第５の発明では、第１容器（12）がシリンダのような上端開口有底筒形状の容器であり、ガス透過膜（60）は、その開口を塞ぐ。したがって、第１容器内でのガス発生に伴ってガス圧が高くなると、そのガス透過膜を通して、ガスが第１容器の外へ流出する。

第５の発明によれば、ガス透過膜を用いるので、第１容器の材料が必ずしもガス透過性材料でなくてもよく、材料の選択可能性が広がる。

第６発明は、第１ないし第５の発明のいずれかのガス発生装置を対象液体とともに密封するポットを備える、ガス溶解装置である。

第６の発明では、ポット（100）内に、それの中にガスを溶解させるべき対象液体、たとえば水やジュースなどを入れ、その中にガス発生装置を置く。そうすると、第２容器の側壁から放出されるガスが、対象液体中に溶解する。たとえば、ガスが水素ガスであり、対象液体が水であれば、水素水が作れる。

第６の発明によれば、第２容器の表面からガスが、ガス透過性プラスチックの高分子鎖の隙間を通過して漏出するため、気泡径が非常に小さく、したがってポット内の液体中にマイクロバブルとして放出される。したがって、ガスが効率よく液体中に溶解される。

この発明によれば、簡単な構造で、ガスを発生させることができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う。以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１はこの発明の一実施例のガス発生装置を示す概略断面図である。 図２はこの発明の他の実施例のガス発生装置を示す概略断面図である。 図３はこの発明のさらに他の実施例のガス発生装置を示す概略断面図である。 図４は図２実施例または図３実施例に利用可能な栓の他の例を示す概略断面図である。 図５はこの発明のさらに他の実施例のガス発生装置を示し、図５（Ａ）はシリンダの中にピストンが挿入される状態を示し、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の状態における突起とガイドとの関係を示し、図５（Ｃ）はピストンをシリンダ中へ挿入した状態を示し、図５（Ｄ）は図５（Ｃ）の状態における突起とガイドとの関係図５（Ｂ）との比較で示す。 図６は図５実施例のガス発生装置を内容器として利用するこの発明のその他の実施例のガス発生装置を示す概略断面図である。

図１を参照して、図１に示すこの発明の一実施例のガス発生装置１０は、第１容器として機能する内容器１２およびその内容器１２を内包または囲繞する大きさの第２容器として機能する外容器１４を含む。つまり、内容器１２および外容器１４のそれぞれの側壁間には空間１６が形成される。内容器１２および外容器１４は、ともに、上端開放有底容器状の容器として形成され、両者はそれぞれ底板１８および２０を有する。

これら内容器１２及び外容器１４は、側壁の一部または全部がガス透過性材料で形成される。ただし、ガス透過性材料としては、一例として、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブタジェン、エチルセルロース、エポキシ樹脂、酢酸セルロース、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリクロロプレン等のプラスチックが利用可能である。

図１実施例では厚みが０．１‐１．０mmの範囲のＰＥＴを用い、外容器１４の外径を５０mmとし、高さを９０mmとし、内容器１２と外容器１４の間の間隙１６を１０mmとした。

外容器１４の底板２０の上には、内容器１２を固定するためのガイド２２が内容器１２の周方向全周に亘ってまたは全周において適宜個数形成される。この内容器固定用ガイド２２は、一例として、底板２０から上方に突出し、その内周面が内容器１２の外周面に密に沿うように形成される。したがって、内容器１２を外容器１４内に入れるとき、内容器１２がそのガイド２２の内方に押し込むことによって、内容器１２が外容器１４の底板２０上に安定して保持または固定できる。

ただし、外容器１４内に内容器１２を固定的に保持するための機構はこのようなガイド２２に限定されるものではない。

内容器１２の上端部内周面に雌ねじ２４が形成される。また、ガス透過性プラスチックによって形成される内栓２６が用いられる。内栓２６は、内容器１２の内部に入り込む中実円筒形状とされ、その上端面にたとえばコイン溝（図示せず）を形成する。内栓２６の外周面に、雌ねじ２４に螺合可能な雄ねじ２８が形成される。

外容器１４の側壁外面の上端部には雄ねじ３０が形成される。また、ガス透過性プラスチックによって形成される外栓３２が用いられる。外栓３２は、外容器１４の上端に被せられるキャップ形状とされ、上板３２ａとその上板３２ａの外周から垂下して形成される側壁３２ｂを有する。側壁３２ｂの内周面に、雄ねじ３０に螺合可能な雌ねじ３４が形成される。

内容器１２は、ガスを発生させるための容器であり、その内部にガス発生剤３６およびガス発生剤３６と反応する反応液３８が溜められる。実施例では、ガスとして水素ガスを発生させるために、ガス発生剤３６として純アルミニウム（Al）を用い、反応液３８には市販のアルカリ電解水（水酸化ナトリウム０．１８wt%相当（pH１２．５））を用いた。

ただし、水素ガス発生剤としては、他に、(1) 水素化アルミニウム（活性アルミニウム（AlH3））、(2) 水素化マグネシウム（MgH2）、(3) 水素化カルシウム（CaH2）、(4) ナトリウムシリサイド（Sodium silicide （NaSi, Na2Si, Na4Si4））、(5) 純マグネシウム（Mg）などが利用可能であり、(1)‐(4)の場合は反応液として水を用い、(5) の場合は酸性水溶液が用いられる。

そして、内容器１２内に所要量の水素ガス発生剤３６と内容器１２を満たす量の（満杯の）反応液３８を入れた後、内容器１２の上端を、内栓２６によって封止する。すなわち、内栓２６と内容器１２の内周面との間にＯリング４０を介在させた状態で、たとえばコイン溝を使って、雄ねじ２８と雌ねじ２４を締め付ける。

他方、外容器１４内に、たとえばポリアクリルアミドのような高分子吸水剤４２を入れ、ｐＨ調整剤および水を加えて、高分子吸水剤４２を膨潤させる。なお、吸水剤の材質としては高分子の他に布や紙でもよい。

そして、上述のように水素ガス発生剤３６と満水量の水（反応液）３８を封入した内容器１２を、上述のガイド２２を利用して、外容器１４内に固定する。

高分子吸水剤４２にさらに水を加えてさらに膨潤させる。そうすると、内容器１２と外容器１４の間の空間１６が高分子吸水剤４２によって充填される。つまり、内容器１２が高分子吸水剤４２で包囲される。

その後、外栓３２で外容器１４を密封する。すなわち、外栓３２と外容器１４の外周面との間にＯリング４０を介在させた状態で、外栓３２の雌ねじ３４と外容器１４の雄ねじ２８を締め付ける。

［化１］に示すような純アルミニウム（Al）とアルカリ性水溶液との反応によって、内容器１２内に水素ガスが発生する。
［化１］
2Al + 10H₂O + 2OH^- → 2[Al(OH)₄(H2O)₂] ^- + 3H₂
ここで、内容器１２が内栓２６で密封されているので、ガス発生剤３６と反応液３８の反応がさらに進行すると、内容器１２内のガス圧がさらに高くなる。そして、内容器１２内のガス圧が所定以上になると、水素ガスは内容器１２の側壁（一部または全部がガス透過性材料で形成されている。）を透過して内容器１２の外に出る。この意味で、内容器１２の側壁は、内容器１２内で発生したガスを外へ流出させる流出手段として機能する。

内容器１２の外側は高分子吸水剤４２で包囲されており、空間１６すなわち高分子吸水剤４２を含めて外容器１４が外栓３２で密封されているので、内容器１２でのガス発生反応が進行するにつれて水素ガスはさらにこの高分子吸水剤４２と空間１６との間に生じた僅かな空間に滞留することになるため、外容器１４内のガス圧が高くなる。そして、外容器１４内のガス圧が所定以上になると、水素ガスは、外容器１４の側壁（一部または全部がガス透過性材料で形成されている。）を通して外容器１４の外に放出される。

なお、雄ねじ２８を有する内栓２６は内容器１２の雌ねじ２４と協働して内容器１２すなわち第１容器のための第１密封手段として機能し、雌ねじ３４を有する外栓３２は外容器１４の雄ねじ３０と協働して外容器１４すなわち第２容器のための第２密封手段として機能する。

図１実施例では、このようにして、内容器１２内で発生された水素ガスが外容器１４の外に取り出される。

そして、上述のような内容器１２内のガス圧の高まりに応じて、その圧力で反応液３８が内容器１２から漏れ出ることがあるが、内容器１２を包囲する高分子吸水剤４２が漏れ出た反応液を吸収するので、外容器１４から反応液３８が漏れ出すのを防止することができる。つまり、内容器１２と外容器１４の側壁間の空間に充填された高分子吸水剤４２は、その外容器１４と協働して、気液分離フィルタの作用を果たす。

さらに、内容器１２の内部を反応液３８で満杯に充填しかつ外容器１４の内部を高分子吸水剤４２で満杯に充填することでガスが滞留する空間を極力作らないようにすることにより、外容器１４内でのガス圧を比較的短時間で上昇させることができる。したがって、ガスを比較的短時間内に外部に取り出すことができる。

たとえば、内容器１２と外容器１４の間の空間１６に高分子吸水剤４２を充填しなければ、つまり、外容器１４内にガスが滞留する空間を作ると外容器１４内でのガス圧が低下し、また圧力がその空間に存在する空気を押し出すことに使用されることにもなり、内容器１２から排出された発生ガスを効率的に外部へ押し出せなくなる。そこで、この実施例では、外容器１４内の気体が滞留できる空間を潰すために、外容器１４内に高分子吸水剤４２を充填するようにしたのである。

その意味で、内容器１２および外容器１４の間の空間１６に充填される高分子吸水剤４２は、外部圧力を加えずに内容器１２から排出されたガスの圧力だけを利用して発生ガスを外容器１４外へ放出させる機能を果たす。

そして、充填剤として高分子吸水剤４２を用いれば、仮に内容器１２から反応液３８が漏出したとしても、その反応液を吸収する機能を持っているので、反応液が外容器１４から外部、たとえば溶解対象液体内に流出するのを防止できる。

発明者等の実験では、ガス発生剤３６としてアルミニウム廃材０．０２５gを内容量５０mlの内容器１２内に入れ、内容器１２に満杯になるようにアルカリ性水溶液として市販のアルカリ電解水（水酸化ナトリウム０．１８wt%相当（pH１２．５））を反応液３８として入れた。そこの実験によって、発明者等は、約１‐６時間の反応時間でアルミニウム廃材が完全に溶解することを確認した。これは、反応系内でおよそ４０mlの水素ガスが発生したことになる。なお、反応時間はアルミニウムサンプルの形状や水温によって変化するため参考値である。

発明者はさらに水への水素ガス溶存実験でとして、上述のようなアルミニウム廃材とアルカリ電解水を入れたガス発生装置１０を図１において想像線で示すようなポット１００の中に入れ、水でポット１００内（約４００ml）を満杯にした後、蓋１０２で密閉して２４時間放置後の水素濃度を測定した。当該時間経過後のポット１００内の水の水素濃度は１．２ppmであり、内容器で発生した水素が外容器を透過して水に移動することを確認した。この場合、蓋１０２だけではポット１００の密閉が保たれにくい場合には、蓋１０２の上に重石を置くなどの対策を講じた。

水中での水素濃度は１．６ppmが上限であり、一般的には０．８ppmで有効性が認められる水素水と言われるところ、発明者の実験では、１．２ppmにも達した。つまり、図１実施例のガス発生装置１０を用いれば、対象液体中にガスを効率よく溶解させることができるということである。これは、内容器１２内で発生したガスが外容器１４の外部にマイクロバブルとなって放出されるからである。つまり、外容器１４を水のような液体に浸漬した場合、外容器１４の表面からガスが、ガス透過性プラスチックの高分子鎖の隙間を通過して漏出するため、気泡径が非常に小さく、したがってポット１００内の水中へマイクロバブルとして放出される。そして、液体中に放出されたマイクロバブルは、大きな気泡と異なり、液体中をゆっくりと移動し、その移動中に完全溶解に至るからである。

なお、ガス発生装置１０によって水素ガスを発生させる場合には、ガス発生剤３６としては、実験で用いた純アルミニウムの他に、前述の(1)‐(5)などの材料を、たとえば不織布やネット（網）でパックしたものが利用可能である。そして、(1)‐(4)のガス発生剤の場合は反応液３８として水が用いられ、たとえば化２‐化５の反応式に従って水素ガスを発生する。
［化２］
2AlH₃ + 6H2O → 2Al2O3 + 9H2
［化３］
MgH2+ 2H2O →Mg(OH)2 + 2H2
［化４］
CaH2+ 2H2O →Ca(OH)2 + 2H2
［化５］
2NaSi + 5H2O →Na2Si2O5 + 5H2
また、(5) 純マグネシウム（Mg）の場合、化６のようにマグネシウムと塩酸を反応させて水素ガスを発生させる場合などが考えられる。このようなガス発生剤３６または反応液３８が強酸、強塩基のような腐食性物質である場合には、たとえばセラミックスのようなガス透過性と耐腐食性を有する材料で内容器１２および外容器１４の一部または全部を作り、さらには耐腐食性材料からなる不織布やネットを用いてガス発生剤３６を包装するようにすればよい。
［化６］
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
なお、上述の実施例では、水素ガスを注入する液体として水を用いたが、この液体は水に限られるものではなく、ジュースのような液体飲料や炭酸水のような既にガスが溶解している液体飲料であってもよい。

また、実施例では水素ガスを液体に注入する場合を説明した。しかしながら、ガスは水素ガスに限るものではなく、たとえば炭酸ガスを発生して炭酸飲料を作るように変更することもできる。炭酸ガスの場合は、一例として、次のようなガス発生剤３６と反応液３８が利用可能である。

（1） ガス発生剤３６として炭酸ナトリウム（Na2CO3）を用いる場合、反応液３８としては、有機酸たとえばコハク酸、フマル酸、リンゴ酸、クエン酸、マレイン酸、酒石酸、乳酸、酢酸等を用いる。酢酸を用いた反応が化７に示される。
［化７］
Na2CO3 + 2CH3COOH →2CH3COONa + H2O + CO2
（2） ガス発生剤３６として炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）を用いる場合、反応液３８としては、コハク酸、フマル酸、リンゴ酸、クエン酸、マレイン酸、酒石酸、乳酸、酢酸等の有機酸を用いる。クエン酸および酢酸を用いた反応が化８および化９に示される。
［化８］
NaHCO3 + C6H8O7→2Na+ + C6H6O7(2-) + H2O + CO2
［化９］
NaHCO3 + CH3COOH →CH3COONa + H2O + CO2
図２はこの発明の他の実施例を示す概略断面図である。図１実施例が個別に形成した内容器１２および外容器１４を組み合わせて構成したのに対し、この実施例では、共通の底板１９を持つ一体物として形成した。

詳しく述べると、この実施例のガス発生装置１０は、底板１９を有する内容器（第１容器）１２とその底板１９を一部共有する外容器（第２容器）１４を含む。この実施例では、図１実施例で設けた内容器固定用ガイド２２は、内容器１２および外容器１４が一体に形成されているので、不要である。そして、内容器１２の側壁と外容器１４の側壁との間に空間１６が形成される。

また、内容器１２の上端内周面には、雌ねじ２４が形成され、外容器１４の側壁内周面の上端部には雌ねじ４４が形成される。また、ガス透過性プラスチックによって形成される栓４６が用いられる。

栓４６は、図２に示すように、内容器１２内に入り込んで内容器１２を封止する内栓部４６ａおよびその内栓部４６ａより径大で外容器１４内に入り込んで外容器１４を封止するための外栓部４６ｂを含む２段構造とされ、上端面にはたとえばコイン溝が形成される。内栓部４６ａの外周面には、内容器１２の上端部内周面に形成されている雌ねじ２４に螺合可能な雄ねじ２８が形成される。外栓部４６ｂの外周面には、外容器１４の上端部内周面に形成されている雌ねじ４４に螺合可能な雄ねじ４８が形成される。

図２の実施例では、まず、図１の実施例と同様に内容器１２内に所要量の水素ガス発生剤３６と内容器１２を満たす量の（満杯の）反応液３８を入れる。その後、外容器１４内すなわち空間１６内に、高分子吸水剤４２を入れ、ｐＨ調整剤および水を加えて、高分子吸水剤４２を膨潤させる。

そして、内容器１２の上端および外容器１４の上端を栓４６の内栓部４６ａおよび外栓部４６ｂによってそれぞれ封止する。つまり、内栓部４６ａと内容器１２の内周面との間にＯリング４０を介在させた状態で、コイン溝を使って、雄ねじ２８を雌ねじ２４に螺合させると同時に雄ねじ４８を雌ねじ４４に螺合させる。

その後、内容器１２内において水素ガスが発生される点や、発生した水素ガスが内容器１２内のガス圧の高まりとともに内容器１２、高分子吸水剤４２および外容器１４を透過して外容器１４の外部にマイクロバブルとなって放出される点および内容器１２内の反応液３８の漏出が高分子吸水剤４２によって防止される点は、図１実施例と同様であるので、重複する説明は省略する。

図３は図２実施例の変形例を示す概略断面図であり、図２実施例では１つのＯリング４０だけを用いたが、図３実施例では、栓４６の内栓部４６ａの下方にもＯリング５０を配置した。これによって、内容器１２を一層確実に封止できる。

なお、図２および図３の実施例では、いずれも、内栓部４６ａおよび外栓４６ｂが一体化された栓４６を用いた。しかしながら、この栓４６は図４に示すように、内栓部４６ａおよび外栓部４６ｂに分割されてもよい。この場合、内栓部４６ａおよび外栓部４６ｂのそれぞれの上端面にコイン溝を形成し、内栓部４６ａおよび外栓部４６ｂをそれぞれ個別に雌ねじ２４および４４に螺合させればよい。

図４のようなそれぞれ別体の内栓部４６ａおよび外栓部４６ｂを用いれば、内容器１２内にガス発生剤３６および反応液３８を投入した直後に内栓部４６ａを用いて内容器１２を封止することができる。そして、その後に、高分子吸水剤４２を空間１６内すなわち外容器１４内に投入するようにすれば、内容器１２内に高分子吸水剤が混入することがなくなる。

図５はこの発明のさらに他の実施例を示し、図１実施例などと同様のガス透過性プラスチックからなる第１容器として機能する内容器１２およびこの内容器１２内に挿入されるピストン５２を含む。この実施例では、内容器１２の材質は、前述のプラスチック類の他に、金属、ガラス、セラミックス等でもよい。なお、内容器１２の内容物を目視によって確認できるように視認性を確保するために、好ましくは全部又は一部に透明材料が適用されることが望ましい。なお、この実施例では、図１実施例のような外容器を用いない。

内容器１２の側壁内周面には、図５（Ａ）に示すように、内容器１２の上端から垂直に軸方向に延び、その下端において軸方向に直交する方向に曲げられたガイド溝５４を形成する。このガイド溝５４は後述のようにピストン５２をそれの押込み位置に導き、かつ係止するために用いられる。このガイド溝５４は、内容器１２の内周面の対向する２箇所に対称的に形成される。この実施例では２箇所に設けているが、等間隔で形成されるならばガイド溝５４を２箇所以上に設けてもよい。また、図５（Ｂ）および図５（Ｄ）では、内容器の側壁に凹みを作ってガイド溝５４を形成しているが、側壁に沿って凸状に作ってもよい。

ピストン５２はロッド５６を含み、このロッド５６の下端には、ガス透過膜６０を２つの支持体５９ａおよび５９ｂで挟んで形成された可動シール体５８が固着される。この支持体５９すなわち５９ａおよび５９ｂの厚みは反応液３８が出てこないように突起６４の垂直方向（挿入方向）よりも厚いことを必要とする。この可動シール体５８は、ピストン５２の上下動に伴って、上下動する。また、ロッド５６の長さは、ガイド溝５４の下端から内容器上端までの長さよりも若干長い。

可動シール体５８の支持体５９ａおよび５９ｂおよびピストン５２の材料は、反応液３８の液性で制限されるが、強酸または強塩基に強いプラスチックが好ましい。たとえば、図１などの実施例に利用可能な、ＰＥＴ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブタジェン、エチルセルロース、エポキシ樹脂、酢酸セルロース、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリクロロプレン等のプラスチックが考えられる。

可動シール体５８において支持体５９ａおよび５９ｂで挟持したガス透過膜６０は、このうち容器１２内で発生したガス（実施例では水素ガス）を外部に放出するためのもので、防水性能を有しかつ強酸または強塩基に強いガス透過性材料で形成される。実施例では、上記のようなガス透過性プラスチックで形成した。ただし、プラスチック以外の材質、たとえばセラミックスで形成することもできる。

ガス透過膜６０は、プラスチックの場合、厚みは０．１‐１．０mmであり、セラミックスの場合は、０．１‐０．５mmに設定される。

可動シール体５８の下端外周面にはＯリング６２が装着される。このＯリング６２は、可動シール体５８が上下動しても、確実に内容器１２を封止するためのものである。

可動シール体５８は特に図５（Ｂ）に示すように、その外周面の対向する２箇所に、突起６４が設けられる。この突起６４は上述のガイド溝５４に嵌り合う大きさにされる。

ピストン５２のロッド５６の上端には押え板６６が形成される。したがって、ピストン５２を押し込む際には、図５（Ａ）の白抜き矢印で示すように、この押え板６６を押せばよい。

このようなシリンダすなわち内容器１２とピストン５２を用いてガスを発生させる場合、まず、ピストン５２を内容器１２から抜いた状態で、内容器１２内にガス発生剤３６を入れ反応液３８をガイド溝５４の下端部まで入れる。そして、ピストン５２を内容器１２の上端開口から挿入する。このとき、突起６４（図５（Ｂ））がガイド溝５４（図５（Ａ））に、ガイド溝５４の上端から入り込むような、内容器１２とピストン５２の相対的回転位置にしておく必要がある。また、ピストン５２を内容器１２内に押し込む際に内容器内の気体を押し出すために、ガイド溝５４の幅を突起６４の幅よりも若干大きくしている。

そして、突起６４がガイド溝５４の下端に達するまで、ピストン５２を、押え板６６を使って内容器１２内に押し込む。突起６４がガイド溝５４の下端に達するまでピストン５２を押し込んだ後、突起６４がガイド溝５４の下端水平部内を移動するように、ピストン５２を回転させる。図５（Ｄ）が、図５（Ｂ）との比較において、その回転後の状態を示す。そうすると、突起６４がガイド溝５４の水平部に拘束されて、ピストン５２がその位置に固定されると同時に押え板６６と内容器１２の上端との間に発生ガスを外容器１４へ流出させるための隙間が形成される。

ガス発生剤３６が反応液３８と反応して、内容器１２内でガスが発生し、ガス圧が高まるが、下端位置まで挿入されて上述のように固定されたピストン５２の可動シール体５８によって、内容器１２内が密封される。つまり、突起６４を有する可動シール体５８がガイド溝５４と協働して第１密封手段として機能する。

内容器１２内のガス圧がさらに上昇するが、可動シール体５８がガス圧を下から受けることによって、突起６４がガイド溝５４の水平部の上側内面に押し付けられるので、可動シール体５８はそれの下端位置に確実に固定される。

内容器１２内のガス圧が所定以上になると、可動シール体５８内に設けられたガス透過膜６０を通して、内容器１２内で発生したガスが外部に放出される。このとき、可動シール体５８のうち下側の支持体５９ｂに装着しているＯリング６２が、反応液３８がガイド溝５４内に漏れ出るのを効果的に防止できる。

このように、図５実施例は、内容器１２単独でガス発生装置として使用することもできる。

なお、図５の実施例において、可動シール体５８に支持体５９で装着したガス透過膜６０は、発生したガスを外部に放出させる役目すなわち内容器１２内で発生したガスを外へ流出させる流出手段としての役目をするだけでなく、反応液３８がガイド溝５４内に漏れ出るのを防止することもできる。

なお、この実施例では、内容器１２の底板からガイド溝５４の下端部までがガス発生室として機能する。したがって、反応液３８は、ガイド溝５４の下端までしか充填できない。そのため、ピストン５２が押し下げられて、可動シール体５８内に設けられたガス透過膜６０がその下端部に達したとき、図1実施例の場合の内容器１２が満水状態になったのと同じ状態になる。このとき、内容器１２の材質が非ガス透過性材料であるならば、発生ガスが外部へ流出するにはガス透過膜６０を通過する以外ない。

たとえば、可動シール体５８すなわちガス透過膜６０がガイド溝５４の下端部に達したときに内容器１２の上端部とピストン５２の押え板６６との間に図５（Ｃ）に示すように隙間ができるような長さ（ロッド５６の）であればガス透過膜６０を通過したガスをその隙間から外部へ流出させることができる。

図５に示す内容器１２を、図１実施例のような内容器としても利用できる。図６がそのような実施例を示している。

図６の実施例では、図１実施例と同様に、底板２０上に内容器固定用ガイド２２を形成した第２容器として機能する外容器１４が用いられる。そして、外容器１４の上端内周面には、図２または図３の実施例と同様の雌ねじ４４が形成される。

第１容器として機能する内容器１２内にガス発生剤３６および反応液３８をガイド溝５４の下端部まで入れた状態で、図５で説明したようにピストン５２が下端位置まで押し下げられて固定される。そのような内容器１２を、ガイド２２を利用して外容器１４内に固定する。

そして、図１実施例で説明したように、内容器１２の側壁と外容器１４の側壁との間の空間１６において高分子吸水剤４２を膨潤させる。

その後、たとえば図４に示したものと同様の、外周面に雄ねじ４８を形成した外栓４６ｂを、外容器１４の上端開口から螺入する。第２外栓４６ｂによって押え板６６すなわちピストン５２が拘束されるため、ピストン５２の最下位位置での固定が一層確実となる。

そして、流出手段として機能するガス透過膜６０を通して外容器１４内に排出されたガスは、図１実施例と同様に、高分子吸水剤４２および外容器１４の側壁を通して外部に放出される。

したがって、この図６実施例のガス発生装置１０を密閉ポット１００内の液体（図示せず）内に投入すれば、外容器１４から放出されるマイクロバブル化したガスを液体中に効率よく溶解させることができる。

この実施例においても、高分子吸水剤４２は、外容器１４と協働して、気液分離フィルタの作用を果たす。

また、この実施例によれば、内容器１２から外部へガスを流出させるために可動シール体５８に設けたガス透過膜６０を用いるので、内容器１２を必ずしもガス透過性材料で形成する必要はなく、第１容器の材料の選択可能性が広がる。

なお、上で挙げた寸法などの具体的数値は、いずれも単なる一例であり、製品の仕様などの必要に応じて適宜変更可能である。

１０ …ガス装置
１２ …内容器
１４ …外容器
１６ …空間
２６ …内栓
３２、４６ｂ …外栓
３６ …ガス発生剤
３８ …反応液
４２ …高分子吸水剤
４６ａ …内栓部
４６ｂ …外栓部
１００ …密閉ポット

Claims (6)

1. ガス発生剤に反応液を反応させてガスを発生するガス発生装置であって、
   前記ガス発生剤および前記反応液を投入してガスを発生する第１容器、
   側壁の一部または全部がガス透過性材料からなり、それの中に前記第１容器を保持する第２容器、
   前記第１容器内に前記ガス発生剤を投入し前記第１容器内を反応液で満たした状態で前記第１容器を密封する第１密封手段、
   前記第２容器を密封する第２密封手段、
   前記第２容器内に前記第１容器を保持した状態で前記第２容器内に充填される充填剤、および
   前記第１容器内で発生したガスを前記第１容器の外へ流出させる流出手段を備え、
   前記第１容器内で発生したガスを前記流出手段から流出させ、さらに前記充填剤および前記第２容器の側壁を通して外部に放出する、ガス発生装置。
2. 前記第２容器の底板に形成される固定用ガイドを含み、前記第１容器は、前記固定用ガイドを利用して前記第２容器内に保持される、請求項１記載のガス発生装置。
3. 前記充填剤は吸水剤を含む、請求項１または２記載のガス発生装置。
4. 前記第１容器は一部または全部がガス透過性材料からなる側壁を有し、前記第１容器の側壁が前記流出手段として機能する、請求項１ないし３のいずれかに記載のガス発生装置。
5. 前記第１容器は上端開口容器であり、前記流出手段は前記第１容器の前記開口を塞ぐガス透過膜を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載のガス発生装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のガス発生装置を対象液体とともに密封するポットを備える、ガス溶解装置。

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