JP2006167683A - 水素水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的とするところは、気液混合タンク内の水を蒸発させることによって得た蒸留水を電解槽へ補水することによって、外部から電解槽への補水の必要がない水素水製造装置を提供する。
【解決手段】 浴槽１１３内の浴水と、電解槽１２６内に溜めた電解液中の水を電気分解して発生させた水素ガスを気液混合タンク１１２内に供給する。浴水は気液混合タンク１１２内で水素ガスが溶解されて再び浴槽１１３内に噴出される。水素ガスを発生させることにより減少した電解液の補水は、気液混合タンク１１２内に設けたヒーター１３６で浴水を加熱して蒸発させ、冷却器１３７で冷却して得た蒸留水を電解槽１２６に流し込むことにより補水される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水素水製造装置に関し、特に、浴槽内の浴水等を循環させて水素ガスを溶解させ、水素水を浴槽内に環流させるための水素水の製造技術に関する。

浴槽内の湯に水素ガスを溶解させて浴槽内に環流させるようにした水素還元水処理装置としては、特許文献１がある。特許文献１に記載の装置にあっては、浴槽に接続された浴水循環路に循環ポンプと気液混合タンク及び電解槽を設けている。そして、循環ポンプを運転して浴槽内の浴水を循環させると共に、電解槽で水を電気分解して得た水素ガスを気液混合タンク内で浴水に溶解させ、水素ガスの溶け込んだ浴水を浴槽内に環流させている。

特許文献１にも記載しているように、水素還元水は、雑菌繁殖防止効果があり、浴槽等のぬめり防止に効果的であり、また、ＳＯＤ（活性酸素除去酵素）活性は、人の健康増進に寄与する。特に、活性水素を含む水は、還元性を示すと共に、ＳＯＤ様活性を呈するので、過酸化脂質等（人が紫外線を浴びることで生成される。）の皮膚の老化促進物質を無害化し、また飲用しても万病に効果がある。従って、上記装置を用いて水素還元水や活性水素を含む水を浴槽内に供給することにより、浴槽のぬめりを抑えると共に、入浴者の美容や健康増進に寄与することができる。

電解槽で水素ガスを発生させてこれを気液混合タンクに供給させる場合には、水を分解して水素ガスを得るので、分解されて消費した量の水を定期的に補水する必要があった。特許文献１に記載の装置においては、浴水の一部を電解槽に供給していた。また、上水から配管をつないで補水する方法も考えられる。しかし、補水用の水は、不純物が溶け込んでいると電気分解用の電極が劣化してしまう等の理由からイオン交換水程度の純水が必要であり、イオン交換樹脂などの純水製造装置を設置する必要があった。また、イオン交換樹脂などの定期的なメンテナンスも必要であった。また、補水に必要な水の量は、水素ガス２リットル当たり１.６ｇと少なく、上水や浴水から少量の水を所定量だけ補水することは難しかった。

特願２００４−６６０７１号公報 特開平１０−２０２２６３号公報

本発明の目的とするところは、気液混合タンク内の浴水を蒸留して得た蒸留水を電解槽内に補水することができる水素水製造装置を提供することにある。

請求項１に記載の水素水製造装置は、気液混合タンクと、温水を前記気液混合タンクに注入する第１の水流路と、前記気液混合タンク内の温水を送り出す第２の水流路と、前記両水流路及び前記気液混合タンクに温水を通過させるためのポンプと、水素ガスを発生させるための電解槽と、前記電解槽から前記気液混合タンクに水素ガスを供給する水素ガス供給管とを備えた水素水製造装置において、前記気液混合タンク内にヒーターを設け、前記電解槽内への補水は、前記ヒーターにより前記気液混合タンク内の水を加熱して蒸留して得た蒸留水を前記電解槽内へ供給することにより行うことを特徴としている。

請求項１にかかる水素水製造装置にあっては、気液混合タンク内に設けたヒーターにより、気液混合タンク内の水を加熱することにより蒸留することができるので、蒸留して得た水を電解槽内の電解液の補水に利用することができる。また、気液混合タンク内の水を蒸留して得た水（蒸留水）は、浴水の水質によらず、電解液の補水に充分な品質（不純物イオンなどを含まない）の純水であるので、不純物イオンなどの影響による電極の劣化を抑えることが出来る。また、上水から電解槽に補水する為の配管やイオン交換樹脂が不要となり、施工とメンテナンスの労力を減らすことができる。また、上水から電解槽に補水する為の配管やイオン交換樹脂を設置する面積が不要となるので装置自体の小型化も可能となる。

請求項２に記載の水素水製造装置は、前記気液混合タンク内の水を排水しても水が排水されずに保水される保水部を設け、前記保水部内に前記ヒーターを配設したことを特徴としている。

かかる水素水製造装置の実施態様によれば、気液混合タンク内の水を排水した場合にも保水部に溜まった水は排水されないので、ヒーターは水面から露出することがなく気液混合タンク内に水素ガスが充満していたとしても直接触れることがない。したがって、高温のヒーターが水素ガスに直接触れることがなく、水素ガスに引火したりすることがない為、安全である。

請求項３に記載の水素水製造装置は、前記気液混合タンク内の水を蒸留して得た蒸留水を前記電解槽内へ供給するための補水用配管を設けたことを特徴としている。

かかる水素水製造装置の別な実施態様によれば、前記気液混合タンク内の水を蒸留して得た蒸留水を前記電解槽内へ供給することにより、電解液の補水ができる。

請求項４に記載の水素水製造装置は、前記補水用配管に水蒸気を冷却するための冷却器を設けたことを特徴としている。

かかる水素水製造装置のさらに別な実施態様によれば、気液混合タンクからの水蒸気を冷却器で冷却することによって効率よく蒸留水（純水）を得ることができる。

請求項５に記載の水素水製造装置は、前記補水用配管の前記冷却器よりも前記電解槽側に弁を設けたことを特徴としている。

かかる水素水製造装置のさらに別な実施態様によれば、補水用配管に設けた弁を閉止しておくことによって、水蒸気を冷却器で冷却してできた蒸留水を溜めておき、必要な量が溜まった時点で電解槽内に補水することが出来る。

請求項６に記載の水素水製造装置は、前記補水用配管は、前記冷却器及び前記弁の取り付け位置よりも低い位置で前記電解槽と接続されていることを特徴としている。

かかる水素水製造装置のさらに別な実施態様によれば、冷却器で冷却されてできた蒸留水は、気液混合タンク側に流れることなく電解槽側に流れ込んで補水される。

請求項７に記載の水素水製造装置は、前記電解液内に含まれる水以外の成分を捕捉する為の第１のトラップを前記補水用配管の前記弁よりも電解槽側に設けたことを特徴としている。

かかる水素水製造装置のさらに別な実施態様によれば、霧状の電解液が第１のトラップに付着することにより、補水用配管から電解液に溶け込んだ水以外の成分が気液混合タンク側に飛散しない。また、補水用配管を通して電解槽に補水される蒸留水が第１のトラップを通過するときに、第１のトラップに付着した電解液及び水分が蒸発することにより析出した電解液内に溶け込んだ水以外の成分を溶かし込んで電解槽内に流れ込むので、電解液内に溶け込んだ水以外の成分量を一定に保つことができる。また、電解液内に溶け込んだ水以外の成分が外部に出ていかないので別途補給する必要がなくなる。

請求項８に記載の水素水製造装置は、前記水素ガス供給管は、前記補水用配管を兼ねていることを特徴としている。

かかる水素水製造装置のさらに別な実施態様によれば、水素ガス供給管と補給用配管の２つの配管を設置する必要がなくなるので、装置の構成が簡単になり、コストの削減もできる。

請求項９に記載の水素水製造装置は、前記電解槽に発生した酸素ガスを外部に放出するための酸素排気口を設け、前記酸素排気口と前記電解槽の接続部に前記電解液内に含まれる水以外の成分を捕捉する為の第２のトラップを設けたことを特徴としている。

かかる水素水製造装置のさらに別な実施態様によれば、霧状の電解液が第２のトラップに付着することにより、電解液に溶け込んだ水以外の成分が外部に排気されない。また、定期的にトラップに付着した電解液及び水分が蒸発することにより析出した電解液内に溶け込んだ水以外の成分を電解液に再度溶解させるようにすれば、電解液内に溶け込んだ水以外の成分量を一定に保つことができる。また、電解液内に溶け込んだ水以外の成分が外部に排出されないので別途補給する必要がなくなる。

請求項１０に記載の水素水製造装置は、前記気液混合タンクは、前記第１及び第２の水流路によって前記浴槽と接続されていることを特徴としている。

かかる水素水製造装置の実施態様においては、浴槽と気液混合タンクとの間で浴槽内の水が循環するので、気液混合タンク内で水素ガスを溶解された水が浴槽内に供給される。よって、浴槽内における雑菌繁殖防止、浴槽のぬめり防止に効果があり、また、ＳＯＤ様活性により入浴者の健康増進に寄与することができる。

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものでないことは勿論である。

図１は本発明の一実施例による水素水製造装置１１１を示す概略断面図である。この水素水製造装置１１１は、水素や活性水素を溶解させた水などの水素水を浴槽内に供給するように構成されている。図１を参照して、当該水素水製造装置１１１の構造を説明する。

気液混合タンク１１２は、浴水（温水）と水素ガスを溜めておき、浴水に水素ガスを溶解させて水素水を生成するための装置である。気液混合タンク１１２と浴槽１１３に設けたバスアダプター１１４とは、吸込管１１５（第１の水流路）と供給管１１６（第２の水流路）とからなる浴水循環路によって繋がっている。吸込管１１５はバスアダプター１１４の吸込み口１１４ａと気液混合タンク１１２の上面に設けられた給水ノズル１１７との間を結んでおり、吸込管１１５には逆止弁１１８、循環ポンプ１１９及び第１の電動二方弁１２０が設けられている。供給管１１６はバスアダプター１１４の圧力解放ノズル１１４ｂと気液混合タンク１１２の底面との間を結んでおり、供給管１１６には第２の電動二方弁１２１が設けられている。

気液混合タンク１１２は、タンク内の液面（水位）を検出するための液面検出器（水位電極）１２２を備えている。また、気液混合タンク１１２内の底面近傍には、タンク底面を覆うようにして邪魔板が１２３が設けられており、給水ノズル１１７から供給された浴水が直ちに供給管１１６から排出されるのを防いでいる。さらに、気液混合タンク１１２の底面には、排水管１２４が接続されており、排水管１２４には排水電磁弁１２５が設けられている。さらに、気液混合タンク１１２の底面には、保水部１３５が凹設されており、そこにはヒーター１３６が設置されている。また、気液混合タンク１１２内から浴水をすべて排水しても、保水部１３５の凹設された箇所の浴水は排水されず、ヒーター１３６が水中に浸ったまま水面から露出しないようになっている。これによって、ヒーター１３６が気液混合タンク１１２内の気体（空気或いは水素ガス）と直接接しないようになっている。

電解槽１２６は、内部に電解液（水と電解質の混合液）が溜められており、電解液に電流を流して水を電気分解し、水素ガスと酸素ガスを発生させるものである。水素ガス供給源として電解槽１２６を用いれば、水を分解して水素ガスを得ることができるので、水素ボンベを用いる必要がなくなる。よって、安全性が向上すると共に、定期的に水素ボンベを取り換える煩わしさがなくなる。なお、ここで言う電解質とは、水に電圧を印加したときに電流を流れやすくするために水に溶かし込まれているものであり、支持塩といわれることもある。なお、電解質には、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムなどを用いることができる。

電解槽１２６は、隔壁１３１によって左右に仕切られており、電解槽１２６内の左右両室は隔壁１３１の下の隙間を通じて互いに連通している。電解槽１２６の一方の室（以下、右室という。）には陰電極１３２ａが設けられており、他方の室（以下、左室という。）には陽電極１３２ｂが設けられている。両電極１３２ａ、１３２ｂ間に所定の電圧を印加することにより、両電極１３２ａ、１３２ｂ間に電流が流れ、水が電気分解して水素ガスを発生させることができる。

電解槽１２６の右室上面と気液混合タンク１１２内の上面とは、水素ガス供給管１２７によってつながっており、電解槽１２６の右室と気液混合タンク１１２内とは互いに連通している。水素ガス供給管１２７には気液混合タンク１１２に近い側から順に電動三方弁１２８、冷却器１３７、補水電磁弁１３８が設けられている。冷却器１３７及び補水電磁弁１３８は、電解槽１２６よりも高い位置に設置されており、冷却器１３７で水蒸気が冷却されてできた純水が電解槽１２６に流れ込むようになっている。電動三方弁１２８からは排気管１２９が分岐し、排気管１２９の先端にはエアベント１３０が設けられている。この電動三方弁１２８は、気液混合タンク１１２と電解槽１２６、気液混合タンク１１２とエアベント１３０、電解槽１２６とエアベント１３０の接続及び気液混合タンク１１２、電解槽１２６、エアベント１３０のいずれも接続していない状態の４つのモードを任意に切替えることができる。冷却器１３７は、水素ガス供給管１２７の外部にヒートシンクを設置してファンなどにより送風することによって冷却したり、ペルチェ素子を用いて冷却したりするものを用いることができる。

一方、電解槽１２６の左室側には、内部の水位を検出するための液面検出器（水位電極）１３４を備えている。また、電解槽１２６の左室上面には酸素排気口１３３が設けられており、酸素排気口１３３は大気中に開放されている。さらに、水素ガス供給管１２７及び酸素排気口１３３の電解槽１２６への接続部付近には、それぞれ第１のミストトラップ１４４及び第２のミストトラップ１４５が設置されている。第１及び第２のミストトラップ１４４、１４５は、海綿状の材料或いは金網などで形成されており、電解槽１２６で水素ガス発生時に発生する霧状の電解液を吸着して、電解液に溶け込んだ電解質を電解槽１２６外へ放出されないようにしている。また、第１及び第２のミストトラップ１４４、１４５の材料は、水分を吸収しにくい材料であればさらに好ましい。

水素水製造装置１１１は屋外に設置されており、内蔵のコントローラ１３９（制御手段）によって運転制御される。リモコン１４０は、遠隔から水素水製造装置１１１を操作するものであり、水素溶解運転スイッチ１４２及び電源スイッチ１４３を備えている。リモコン１４０とコントローラ１３９は、信号線１４１を通じて接続されている。

図２は水素水製造装置１１１における、コントローラ１３９を中心とする電気的な構成を示す機能ブロック図である。コントローラ１３９は、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリに格納されている運転処理のプログラムに従って水素水製造装置１１１をマイコン制御するものである。すなわち、図２に示すように、コントローラ１３９は、水素溶解運転スイッチ１４２、電源スイッチ１４３、液面検出器１２２及び液面検出器１３４からの信号を受け取り、それに応じて所定の手順で循環ポンプ１１９、電動三方弁１２８、第１及び第２の電動二方弁１２０、１２１、排水電磁弁１２５、電解槽１２６の両電極１３２ａ、１３２ｂの印加電圧を制御することにより水素ガスを発生させ、水素ガスが溶解した浴水を浴槽１１３に環流させる。また、循環ポンプ１１９、電動三方弁１２８、第１及び第２の電動二方弁１２０、１２１、補水電磁弁１３８、ヒーター１３６、冷却器１３７、排水電磁弁１２５を制御することにより、気液混合タンク１１２内の浴水の蒸留及び電解槽１２６に補水を行う。

図３は水素水製造装置１１１による水素水製造運転中の動作を表わしたフロー図である。以下、図３に従って水素水製造装置１１１の水素水製造運転開始から終了までを説明する。水素水製造装置１１１の運転停止中においては、循環ポンプ１１９は停止しており、電動三方弁１２８はエアベント１３０側及び電解槽１２６側で閉じており、第１及び第２の電動二方弁１２０、１２１、排水弁１２５、補水電磁弁１３８はいずれも閉じている。また、気液混合タンク１１２内は空になっている（つまり、空気が充満している）ものとする。また、液面検出器１３４により電解槽１２６内の水位が一定水位（底面近くの水位）以下であることを検知した場合には、後述する電解槽１２６への補水運転を行い、電解槽１２６内の電解液の水位を一定水位以上にしてから水素溶解運転を行う。

リモコン１４０の水素溶解運転スイッチ１４２が押されてオンになると、水素水製造装置１１１は、図３のフロー図に従って水素水製造運転を開始する。水素水製造装置１１１の運転が開始すると、まず循環ポンプ１１９が運転を開始する（ステップＳ１０１）。これと同時に電動三方弁１２８は気液混合タンク１１２側とエアベント１３０側を接続して、気液混合タンク１１２と電解槽１２６が遮断され（ステップＳ１０２）、第１及び第２の電動二方弁１２０、１２１が開成される（ステップＳ１０３）。この時、第２の電動二方弁１２１は、閉止されていてもかまわない。

こうして循環ポンプ１１９が運転を開始すると、浴槽１１３内の浴水が吸込み口１１４ａから吸込管１１５内に吸い込まれ、給水ノズル１１７から気液混合タンク１１２内に落とし込まれる。このとき、電動三方弁１２８は気液混合タンク１１２側とエアベント１３０側で開いているので、気液混合タンク１１２内に浴水が落とし込まれるに従って、気液混合タンク１１２内の空気はエアベント１３０から大気中に排出され、次第に気液混合タンク１１２内の水位が上昇する。

こうして気液混合タンク１１２内に浴水が落とし込まれる一方で、コントローラ１３９は液面検出器１２２によって気液混合タンク１１２内の水位を検知し、気液混合タンク１１２内が満水になったか否かを監視している（ステップＳ１０４）。

気液混合タンク１１２内が満水になり、気液混合タンク１１２内の空気がすべて外部へ排出されると、循環ポンプ１１９が停止され（ステップＳ１０５）、第１及び第２の電動二方弁１２０、１２１が閉止される（ステップＳ１０６）。また、補水電磁弁１３８が開成され、電動三方弁１２８は気液混合タンク１１２側と電解槽１２６側が開かれ、エアベント１３０側は閉じられる（ステップＳ１０７）。

ついで、コントローラ１３９は、電解槽１２６内の陰電極１３２ａと陽電極１３２ｂの間に直流電圧を印加する（ステップＳ１０８）。そうすると、電解槽１２６内の水が電気分解されて水素ガスと酸素ガスが発生し、発生した水素ガスと酸素ガスは、隔壁１３１によって右室と左室に分離される。

左室で発生した酸素ガスは酸素排気口１３３から外部へ逃げ大気中に放出される。電解槽１２６の右室では水素ガスが発生するが、この時点では、まだ第１及び第２の電動二方弁１２０、１２１と排水管１２４は閉じているので、満水の気液混合タンク１１２内に水素ガスを供給することはできない。従って、電解槽１２６の両電極１３２ａ、１３２ｂに通電した後、排水電磁弁１２５を開く（ステップＳ１０９）。

気液混合タンク１１２は水素ガス供給管１２７と排水電磁弁１２５以外は閉じているので、排水電磁弁１２５が開いても直ちに気液混合タンク１１２内の水が排水されてしまうことはなく、水素ガス供給管１２７を通じて電解槽１２６から水素ガスが供給された分だけ気液混合タンク１１２内の水が排水管１２４から下水道に排水される。

こうして気液混合タンク１１２内の浴水は、次第に電解槽１２６で発生した水素ガスに置換されていき、気液混合タンク１１２内の浴水は排水管１２４から排水されて水位が下がっていく。そして、液面検出器１２２により気液混合タンク１１２内が一定水位（あるいは、一定水量）以下になったことを検知すると（ステップＳ１１０でＹＥＳの場合）、気液混合タンク１１２内に水素ガスが充填されたと判断して電解槽１２６における両電極１３２ａ、１３２ｂ間の通電を停止して水の電気分解を止める（ステップＳ１１１）。こうして、気液混合タンク１１２内の大部分は水素ガスで満たされる。但し、排水電磁弁１２５側から気液混合タンク１１２内に空気が流入しないように気液混合タンク１１２内の浴水は完全には排水しない。また、水素ガス発生中は、霧状の電解液も発生するが、第１及び第２のミストトラップ１４４、１４５に吸着されて、電解槽１２６外へは出ない。

この後、電動三方弁１２８を切替えて気液混合タンク１１２側を閉止状態とし（ステップＳ１１２）、排水電磁弁１２５も閉じる（ステップＳ１１３）。ついで、第１及び第２の電動二方弁１２０、１２１を開き（ステップＳ１１４）、循環ポンプ１１９をオンにする（ステップＳ１１５）。

このとき電動三方弁１２８及び排水電磁弁１２５が閉じているので、循環ポンプ１１９が稼働すると、気液混合タンク１１２と浴槽１１３との間で浴水が循環し、水素ガスが溶解した水素水が浴槽１１３に環流される。すなわち、循環ポンプ１１９が稼働されると、浴槽１１３内の浴水はバスアダプター１１４の吸込み口１１４ａから吸込管１１５に吸い込まれ、給水ノズル１１７から気液混合タンク１１２内に落とし込まれる。このとき気液混合タンク１１２内の水素ガスが浴水内に溶解され、水素ガスを溶解した浴水が気液混合タンク１１２内に溜まる。一方、気液混合タンク１１２内に溜まっている水素ガスを溶解した浴水は、供給管１１６から浴槽１１３へ送り出され、バスアダプター１１４の圧力解放ノズル１１４ｂから浴槽１１３内に吐出される。

こうして気液混合タンク１１２内の水素ガスが浴水に溶解すると、気液混合タンク１１２内の水素ガスが消費されて気液混合タンク１１２内の水位が上昇する。そして、液面検出器１２２によって気液混合タンク１１２内が満水であると判断されると、循環ポンプを停止（ステップＳ１１６）させ、第１及び第２の電動二方弁１２０、１２１、補水電磁弁１３８、排水電磁弁１２５を閉じて水素水製造装置１１１の運転を終了する。このとき、電解槽１２６内の電解液が所定量以下であれば図４に示した補水運転に移行する。あるいは、電解液が所定量以上であれば、気液混合タンク１１２内が満水になったら、再びステップＳ１０５以下の動作を繰り返すようにしてもよい。

図４は水素水製造装置１１１による補水運転中の動作を表わしたフロー図である。以下、図４に従って水素水製造装置１１１の水素溶解運転終了から補水運転終了までを説明する。水素溶解運転終了時においては、循環ポンプ１１９は停止しており、電動三方弁１２８は電解槽１２６側及びエアベント１３０側で閉止状態になっており、第１及び第２の電動二方弁１２０、１２１、排水電磁弁１２５、補水電磁弁１３８はいずれも閉じている。また、気液混合タンク１１２内は浴水で満たされているものとする。

水素溶解運転から補水運転に切り替わる（ステップＳ２０１）と、電動三方弁１２８が気液混合タンク１１２側とエアベント１３０側で開かれて気液混合タンク１１２と電解槽１２６が遮断される（ステップＳ２０２）。これと同時に排水電磁弁１２５が開成されて、気液混合タンク１１２内の浴水が排水管１２４から下水道に排水される（ステップＳ２０３）。一方で、コントローラ１３９は液面検出器１２２によって気液混合タンク１１２内の水位を検知し、気液混合タンク１１２内の浴水が所定量以下か否かを監視している（ステップＳ２０４）。

気液混合タンク１１２内に貯められた浴水が所定量（ヒーター１３６で加熱して蒸発させるのに適当な水量）になると、排水電磁弁１２５を閉止して、浴水の排水を停止する（ステップＳ２０５）。これと同時に電動三方弁１２８が気液混合タンク１１２と電解槽１２６を接続するように切り替えられる（ステップＳ２０６）。この時、補水電磁弁１３８は閉じたままとなっている。

次に、ヒーター１３６がＯＮにされ（ステップＳ２０７）、気液混合タンク１１２内の浴水の加熱を開始する。続いて冷却器１３７もＯＮになる（ステップＳ２０８）。ヒーター１３６で加熱されて蒸発した浴水（水蒸気）は、水素ガス供給管１２７内で冷却器１３７で冷却されて、冷却器１３７付近に蒸留水の水滴となって付着する。この蒸留水の水滴は大きくなると電解槽１２６側に流れていくが、この状態では補水電磁弁１３８が閉止している為、補水電磁弁１３８の手前に蒸留水が溜まる。また、浴水がヒーター１３６で加熱されて蒸発すると、気液混合タンク１１２内の圧力が高くなるので、排水電磁弁１２５を開くことにより（ステップＳ２０９）、浴水或いは水蒸気の一部が排出されて気液混合タンク１１２内の圧力が上昇しないようにしている。

一方で、コントローラ１３９は液面検出器１２２によって気液混合タンク１１２内の水位を検知し、気液混合タンク１１２内の浴水が所定量以下か否かを監視している（ステップＳ２１０）。気液混合タンク１１２内の浴水が所定量以下になると、ヒーター１３６及び冷却器１３７をＯＦＦ（ステップＳ２１１、２１２）にするとともに、排水電磁弁１２５も閉止する（ステップＳ２１３）。次に、補水電磁弁１３８を開いて（ステップＳ２１４）、水素ガス供給管１２７の補水電磁弁１３８よりも気液混合タンク１１２側に溜まった蒸留水を電解槽１２６内に流し込む。これにより、蒸留水が電解槽１２６内に補水される。また、蒸留水が第１のミストトラップ１４４を通過する際に、第１のミストトラップ１４４に付着した電解液或いは電解質（電解液の水分が蒸発すると析出）を溶かし込んで電解槽１２６内に流れ込むので、第１のミストトラップ１４４に付着した電解質は、電解槽１２６内に回収される。

また、一回の補水運転で電解液が所定量に達しない場合は、水素溶解運転で示したステップＳ１０１〜Ｓ１０７を行って気液混合タンク１１２内を浴水で満たした後、再びステップＳ２０１からの補水運転を行い、電解液が所定量に達するまで繰り返せばよい。

また、水素ガス溶解運転を長時間連続して運転している時には、途中で電解液の補水が必要になった場合には、一時的に水素溶解運転から補水運転に切替えて、蒸留水を補給するようにしてもよい。

図５は水素水製造装置１１１による第２のミストトラップ１４５に付着した電解質の回収運転の動作を表わしたフロー図である。以下、図５に従って水素水製造装置１１１の電解質の回収運転開始から終了までを説明する。電解質の回収運転直前においては、循環ポンプ１１９は停止しており、電動三方弁１２８は電解槽１２６側及びエアベント１３０側で閉止状態であり、第１及び第２の電動二方弁１２０、１２１、排水電磁弁１２５、補水電磁弁１３８はいずれも閉じている。また、気液混合タンク１１２内は空になっている（つまり、空気が充満している）ものとする。

電解質の回収運転が開始されると、補水電磁弁１３８が閉じられる（ステップＳ３０１）。ついで、コントローラ１３９は、電解槽１２６内の陰電極１３２ａと陽電極１３２ｂの間に直流電圧を印加する（ステップＳ３０２）。そうすると、電解槽１２６内の水が電気分解されて水素ガスと酸素ガスが発生し、発生した水素ガスと酸素ガスは、隔壁１３１によって右室と左室に分離される。

左室で発生した酸素ガスは酸素排気口１３３から外部へ逃げ大気中に放出される。一方、電解槽１２６の右室でも水素ガスが発生するが、この時点では補水電磁弁１３８が閉じているので、発生した水素ガスは気液混合タンク１１２側及び大気中に放出されることはない。したがって、右室で水素ガスが発生するにつれて電解槽１２６の右室内の圧力が上がり、電解液面が圧力で押さえられる。そうすると右室の電解液の水位が下がり、左室の電解液の水位が上昇する。

また、同時にコントローラ１３９は液面検出器１３４によって電解槽１２６の左室内の水位を検知し（ステップＳ３０３）、左室の水位が第２のミストトラップ１４５が浸漬する所定の水位以上になったら、電解槽１２６における両電極１３２ａ、１３２ｂ間の通電を停止して水の電気分解を止める（ステップＳ３０４）。こうして、第２のミストトラップ１４５に付着していた電解質は、電解液に溶け込んで回収される。

次に、補水電磁弁１３８を開成する（ステップＳ３０５）とともに、電動三方弁１２８を電解槽１２６側とエアベント１３０側が接続されるように切替える（ステップＳ３０６）と、電解槽１２６の右室に溜まっていた水素ガスは大気中に放出されて電解槽１２６の左室及び右室の水位は元の状態に戻る。補水電磁弁１３８及び電動三方弁１２８を閉止して電解質の回収運転を終了する。

以上説明したように、実施例１の水素水製造装置によれば、浴水を蒸留して電解槽１２６内に補水できるので、電解槽１２６に蒸留水を補給するための配管及びイオン交換樹脂などの純水製造装置を別途設ける必要がなく、コストを安価に抑えることができる。また、その分装置を小型化することも可能となる。また、電解槽に補水される水は、蒸留水であるため両電極１２２ａ，１２２ｂの劣化も起こらない。

さらに、水素溶解運転時などの水素ガス発生時に電解質は霧状の電解液に溶け込んだ状態で飛び散るが、第１及び第２のミストトラップ１４４、１４５に付着して外部に放出されず、電解槽１２６内の電解液に再び溶かし込んで回収することができるので、電解液内の電解質量が減ることがない。したがって、電解質を定期的に補給する必要もない。また、補水電磁弁１３８で蒸留水が一定量溜まってから電解槽１２６内に流し込むことで、第１のミストトラップ１４４に一定量の水量を通過させることができるので、第１のミストトラップ１４４に付着した電解質を効率よく回収することが出来る。

なお、本実施例では、気液混合タンク１１２内に溜められた浴水をヒーター１３６で加熱して発生させた水蒸気から補水用の蒸留水を得たが、ヒーター１３６を設けず気液混合タンク１１２内に溜めた浴水（湯）からの水蒸気を冷却器１３７で冷却して電解槽１２６に補水するための蒸留水を得るようにしてもよい。そうすれば、気液混合タンク１１２内にヒーター１３６及び保水部１３５を設ける必要がなく、従来の気液混合タンク１１２を利用することができる。

なお、本実施例では、水素ガス供給管１２７を補水用配管としても用いたが、電解槽１２６内で発生した水素ガスを気液混合タンク１１２内へ供給する為の配管と、気液混合タンク１１２内で発生させた水蒸気から得た蒸留水を電解槽１２６内に補水する為の配管とを別々に設けてもよい。

また、上記実施例では、水素水製造装置を浴槽と組み合わせた場合について説明したが、本発明の用途は風呂システムに限られるものではなく、水素ガスを溶解させた液体や、水素水を製造する装置一般に用いることができる。

本発明の実施例１の水素水製造装置を示す概略断面図である。 同上の水素水製造装置のコントローラの働きを説明するための機能ブロック図である。 本発明の水素水製造装置を用いて水素水を製造し、供給する工程を説明するフロー図である。 本発明の水素水製造装置において、電解槽に補水する工程を説明するフロー図である。 本発明の水素水製造装置において、電解質を回収する工程を説明するフロー図である。

符号の説明

１１１ 水素水製造装置
１１２ 気液混合タンク
１１３ 浴槽
１１５ 吸入管
１１６ 供給管
１１９ 循環ポンプ
１２０ 第１の電動二方弁
１２１ 第２の電動二方弁
１２２ 液面検出器
１２４ 排水管
１２５ 排水電磁弁
１２６ 電解槽
１２７ 水素ガス供給管
１２８ 電動三方弁
１２９ 排気管
１３０ エアベント
１３２ａ 陰電極
１３２ｂ 陽電極
１３４ 液面検出器
１３５ 保水部
１３６ ヒーター
１３７ 冷却器
１３８ 補水電磁弁
１３９ コントローラ
１４０ リモコン
１４４ 第１のミストトラップ
１４５ 第２のミストトラップ

Claims (10)

1. 気液混合タンクと、温水を前記気液混合タンクに注入する第１の水流路と、前記気液混合タンク内の温水を送り出す第２の水流路と、前記両水流路及び前記気液混合タンクに温水を通過させるためのポンプと、水素ガスを発生させるための電解槽と、前記電解槽から前記気液混合タンクに水素ガスを供給する水素ガス供給管とを備えた水素水製造装置において、
   前記気液混合タンク内にヒーターを設け、
   前記電解槽内への補水は、前記ヒーターにより前記気液混合タンク内の水を加熱して蒸留して得た蒸留水を前記電解槽内へ供給することにより行うことを特徴とする水素水製造装置。
2. 前記気液混合タンク内の水を排水しても水が排水されずに保水される保水部を設け、前記保水部内に前記ヒーターを配設したことを特徴とする、請求項１に記載の水素水製造装置。
3. 前記気液混合タンク内の水を蒸留して得た蒸留水を前記電解槽内へ供給するための補水用配管を設けたことを特徴とする、請求項１〜２に記載の水素水製造装置。
4. 前記補水用配管に水蒸気を冷却するための冷却器を設けたことを特徴とする、請求項１〜３に記載の水素水製造装置。
5. 前記補水用配管の前記冷却器よりも前記電解槽側に弁を設けたことを特徴とする、請求項４に記載の水素水製造装置。
6. 前記補水用配管は、前記冷却器及び前記弁の取り付け位置よりも低い位置で前記電解槽と接続されていることを特徴とする、請求項４〜５に記載の水素水製造装置。
7. 前記電解液内に含まれる水以外の成分を捕捉する為の第１のトラップを前記補水用配管の前記弁よりも電解槽側に設けたことを特徴とする、請求項３〜６に記載の水素水製造装置。
8. 前記水素ガス供給管は、前記補水用配管を兼ねていることを特徴とする請求項４〜７に記載の水素水製造装置。
9. 前記電解槽に発生した酸素ガスを外部に放出するための酸素排気口を設け、前記酸素排気口と前記電解槽の接続部に前記電解液内に含まれる水以外の成分を捕捉する為の第２のトラップを設けたことを特徴とする、請求項１〜８に記載の水素水製造装置。
10. 前記気液混合タンクは、前記第１及び第２の水流路によって前記浴槽と接続されていることを特徴とする、請求項１〜９に記載の水素水製造装置。

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