JP2010142760A - 酸素水素水製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水素のみによって製造される水素水によらず、より簡易で効率のよい方法と装置によって、水素水と同様の効果を奏する酸素水素水の製造方法及び装置を提供する。
【解決手段】 電気分解用原料水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを含む混合ガスを生成し、混合ガス及び原水を気液混合ポンプ３に供給して加圧ガス混合水を生成し、加圧ガス混合水を加圧溶解タンク４に供給して加圧溶解タンク４内で水素ガスと酸素ガスとを原水に溶解させることにより酸素水素水を生成し、次いで該酸素水素水を加圧溶解タンク４から導出し、可変オリフィス５によりバブル化する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、酸素水素水の製造方法及び製造装置に関し、特に、純水、イオン交換水、ミネラルウォーター、天然水、水道水、地下水、河川水、湖沼水、雨水、海水、浴槽水、または排水等の原水から簡易かつ効率的に酸素水素水を製造する方法及び装置に関する。また、本発明は、家庭、美容院、オフィス、工場、屋外等、屋内外を問わず簡易に設置できるとともに、効率良く継続的に酸素水素水を製造することができる方法及び装置を提供するものである。

水に水素を溶解させた水素水は、還元性を示すと共に、雑菌繁殖防止効果があり、人の健康増進に寄与することが報告されている。また、水素水の作用については、過酸化脂質等の皮膚の老化促進物質を無害化し、ＤＮＡの活性酸素による酸化障害を抑制し、ガン細胞の増殖を抑制し、インスリン分泌を促進し、また、過酸化脂質の生成が抑制されて抗動脈硬化症効果が期待される等の報告がなされている。水素水は飲用しても効果があり、また、水素水を浴槽水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とされる。（特許文献１）

このような水素水の製造方法としては、従前、水素ガスボンベから導出した水素ガスを水に溶解させたり（特許文献２）、あるいは、電解槽で発生させた水素ガスを気液混合タンク中の水に溶解させる方法等が提案されてきた。（特許文献１）

しかし、水素ガスボンベから導出した水素ガスを原料ガスとする場合は、一定量の水素ガスを消費するごとに水素ガスボンベの交換が必要になるため、ボンベ交換のための手間がかかると共に、連続的な操業に不利である。また、原料水を電解して水素ガスを発生させる場合は、電解で発生した水素ガスと酸素ガスとを分離する必要があるため、隔膜電解装置等の複雑な電解装置を用いるなど、発生した水素ガスと酸素ガスとを分離する手段を設ける必要があった。また、水素ガスと共に発生する酸素ガスは、有効に利用されることなく廃棄されるか、又は別途回収する必要があった。
特開２００６−１６７６８３号公報 特開２００４−６６０７１号公報

水に水素を溶解させた水素水は、水素の還元作用に着目して利用が図られてきたものである。一方、酸素は酸化作用を有することから、従前、水素水を製造する場合、酸素を殊更共存させて溶解させることは行なわれなかった。したがって、水素水を製造する場合、水中に元来少量溶存している溶存酸素以外に、水素と共に酸素を溶解させることは考えられなかった。また、水素水中に酸素が共存すると、酸素濃度の増加にしたがって水素水の還元作用が低下することが懸念された。

本発明者は、水素を、酸素と共に水に溶解して酸素水素水とした場合、得られた酸素水素水は、酸素の共存に関わらず、水素水と同様の効果を奏することが期待できること、酸素水素水を水の電気分解を利用して簡易な装置で効率よく製造できること、及び、水素ガスと酸素ガスとの混合ガスによる多量のマイクロバブルを含有した酸素水素水が得られることに着目し、本発明を完成させたものである。

請求項１に記載の酸素水素水の製造方法は、電気分解用原料水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを含む混合ガスを生成し、該混合ガス及び原水を気液混合ポンプに供給して加圧ガス混合水を生成し、該加圧ガス混合水を加圧溶解タンクに供給して該加圧溶解タンク内で該水素ガスと該酸素ガスとを上記原水に溶解させることにより酸素水素水を生成し、次いで該酸素水素水を該加圧溶解タンクから導出することを特徴としている。

請求項１に記載の酸素水素水の製造方法においては、電気分解用原料水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを含む混合ガスを生成するので、水素ガス及び酸素ガスの供給源として、水素ガスボンベや酸素ガスボンベを用いる必要がなく、水素ガスと酸素ガスとは、電気分解用原料水の電気分解により、連続的にかつ長期間継続して供給することができる。また、水素ガスと酸素ガスとは、電気分解用原料水を電気分解することにより、同時に生成することができるので、水素ガス及び酸素ガスの両者を、個別に準備する必要がない。

また、請求項１に記載の酸素水素水の製造方法においては、該混合ガス及び原水を気液混合ポンプに供給して、加圧ガス混合水を生成するので、水素ガスと酸素ガスを含有し、加圧された加圧ガス混合水を、簡便な工程で容易に得ることができる。

また、請求項１に記載の酸素水素水の製造方法においては、水素ガスと酸素ガスを含む加圧ガス混合水を、加圧溶解タンクに供給して、該加圧溶解タンク内で水素ガスと酸素ガスとを加圧下に原水に溶解させるので、上記加圧溶解タンク内で酸素水素水を一工程で効率よく生成することができる。

請求項２に記載の酸素水素水の製造方法は、上記電気分解が無隔膜電気分解であることを特徴としている。

請求項２に記載の酸素水素水の製造方法においては、電気分解が無隔膜電気分解であり、陰極室と陽極室を隔てる隔膜を要しないので、電気分解用原料水の電気分解により、水素ガスと酸素ガスとを含む混合ガスが一工程で、しかも、隔膜を有しない無隔膜電気分解により、簡便な工程で酸素水素水を得ることができる。

請求項３に記載の酸素水素水の製造方法は、上記原水が、純水、イオン交換水、ミネラルウォーター、天然水、水道水、地下水、河川水、湖沼水、雨水、海水、浴槽水、または排水であることを特徴としている。

請求項３に記載の酸素水素水の製造方法においては、原水が、純水、イオン交換水、ミネラルウォーター、天然水、水道水、地下水、河川水、湖沼水、雨水、海水、浴槽水、または排水であることから、種々の原水を利用して酸素水が製造でき、また、浴槽水、河川水、湖沼水や排水等の未浄化水を原水とすることにより、これらの水の浄化にも適用することができる。

請求項４に記載の酸素水素水の製造方法は、上記生成した酸素水素水をマイクロバブル化することを特徴としている。

請求項４に記載の酸素水素水の製造方法においては、生成した酸素水素水をマイクロバブル化し、これによりマイクロバブル化した酸素水素水が得られる。マイクロバブルは水中での上昇速度が遅く、水中での滞留時間が長く、弾ける際に超音波を発生し、バブル表面が電荷を帯びてバブル表面に汚濁物が付着する等のことにより、酸素水素水による効果をさらに向上させることができる。また、マイクロバブル化した酸素水素水を浴槽水に適用した場合、浴槽水が外見上白濁することから、入浴者に効果感を与え、また、入浴中に第三者からの視認が防止されるので、入浴者、特に被介護者等に好適である。

請求項５に記載の酸素水素水の製造方法は、上記マイクロバブル化が上記酸素水素水を上記加圧溶解タンクから導出した配管途中に設けた可変オリフィスによりなされることを特徴としている。

請求項５に記載の酸素水素水の製造方法においては、マイクロバブル化が酸素水素水を加圧溶解タンクから導出した配管途中に設けた可変オリフィスによりなされるので、従来用いられていたマイクロバブル発生用のノズルを省略することができる。また、従前、マイクロバブル発生用のノズルは微細なノズル径であったことから、マイクロバブル発生器の運転を継続すると、汚濁物質等によりノズルが詰まる等の不具合が生じたが、本発明では、このようなノズルが不要であるので、ノズル詰まり等によるトラブルを回避することができる。

請求項６に記載の酸素水素水の製造方法は、酸素水素水の製造中に上記可変オリフィスの開口径を一時的に拡大し、可変オリフィスの汚濁物を流去することを特徴としている。

請求項６に記載の酸素水素水の製造方法においては、酸素水素水の製造中に可変オリフィスの開口径を一時的に大きくし、可変オリフィスを通過する酸素水素水の流量を増大させ、これにより、可変オリフィス部に蓄積した汚濁物質を容易に流去することができる。

また、このような可変オリフィスの開口径の一時的な拡大は、可変オリフィス前後の差圧を計測し、一定の差圧に達した時点で行なうことができる。また、可変オリフィスの開口径を、適宜の時間間隔で一時的に拡大することにより、実施することもできる。このような可変オリフィスの開口径の調整により、可変オリフィス部の汚濁物の流去を自動化することにより、メンテナンスフリーとすることもできる。

請求項７に記載の酸素水素水の製造装置は、電気分解用原料水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを含む混合ガスを得る電気分解器と、得られた混合ガスと原水とを混合して加圧溶解タンクに供給する気液混合ポンプと、混合ガスと原水の供給を受けて、加圧下において原水に混合ガスを溶解させて酸素水素水として配管に送出する加圧溶解タンクとを備えることを特徴としている。

請求項７に記載の酸素水素水の製造装置においては、酸素水素水の原料の一つとなる水素ガスと酸素ガスの混合ガスを、電気分解用原料水から電気分解器によって直接的にかつ容易に生成することができる。そのため、水素ガス及び酸素ガスの両者を、個別に準備するなどの必要がない。
また、混合ガスと原水とは、気液混合ポンプにおいて、混合されるとともに次の工程の装置である加圧溶解タンクに向けて圧送されることから、気液混合装置とポンプとを個別に設ける必要がなく、簡易な設備構成とすることができる。
そして、気液混合ポンプから送られた混合ガスと原水との混合流体は、加圧溶解タンクにおいて、効率よく混合ガスの原水への溶解が加圧下でなされ、酸素水素水が生成されて、配管に送出される。

請求項８に記載の酸素水素水の製造装置は、上記電気分解器は、無隔膜電気分解器であることを特徴としている。

請求項８に記載の酸素水素水の製造装置においては、電気分解器は、無隔膜電気分解器であることから、陽極室と陰極室とを隔てる隔膜を必要とせず、またそれぞれの室において水素と酸素を別々に採取する装置構成も必要としない。そして、水素と酸素とを混合した混合ガスを１つの室から直接に採取して、酸素水素水の製造のための原料として供することができる。

請求項９に記載の酸素水素水の製造装置は、上記気液混合ポンプは、渦流ポンプであることを特徴としている。

請求項９に記載の酸素水素水の製造装置においては、気液混合ポンプは、渦流ポンプであることから、混合ガスを原水に混合する際の気液混合に適したポンプの構成とすることができる。

請求項１０に記載の酸素水素水の製造装置は、酸素水素水をさらにバブル化する手段を備えることを特徴としている。

請求項１０に記載の酸素水素水の製造装置においては、酸素水素水をさらにバブル化する手段を備えることから、生成された酸素水素水はさらにマイクロバブル等のバブルとされて、浴槽やシャワー等に供給されて、酸素水素水の効果とともにバブルによる人体への優れた効果を果たすことができる。

請求項１１に記載の酸素水素水の製造装置は、上記バブル化する手段は、上記配管に設けられた可変オリフィスであることを特徴としている。

請求項１１に記載の酸素水素水の製造装置においては、バブル化手段は配管に設けられた可変オリフィスである。可変オリフィスの上流側において加圧状態にあった酸素水素水は、可変オリフィスを通過すると圧力が解放されて、酸素水素水中の酸素水素混合ガスは、断熱膨張して気泡を生じる。従前、バブル化のためには配管吐出口に微細な多数の孔からなるノズルを配置して、それによってバブルを形成していたが、そのようなノズルを必要としない。そのため、ノズル部分での目詰まりを生じ難く、また、目詰まりを生じた際も汚濁物の除去が容易である。

請求項１２に記載の酸素水素水の製造装置は、上記可変オリフィスは、その前後の差圧検知手段によって自動的に開度調整されるものであることを特徴としている。

請求項１２に記載の酸素水素水の製造装置においては、可変オリフィスは、その前後の差圧検知手段によって自動的に開度調整されるものであることから、差圧が所定の範囲から外れた場合には、可変オリフィスの開度が自動的に調整される。そのため、例えば、可変オリフィスが目詰まりを生じて、前後の差圧が一定値より大きくなった際には、オリフィスの開口が自動的に大きくなって、汚濁物を自動的に除去することができる。

請求項１３に記載の酸素水素水の製造装置は、上記可変オリフィスの下流側配管には、シャワーホースが接続されるものであることを特徴としている。

請求項１３に記載の酸素水素水の製造装置においては、可変オリフィスの下流側配管には、シャワーホースが接続されるものである。従前、バブル化のために配管の吐出口に設けられていた微細な多数の孔からなるノズルを不要として、配管に設けた可変オリフィスによってバブル化を行うことから、可変オリフィスの下流側については、装置構成の自由度が増す。そのため、配管の下流には、通常のシャワー装置などに使用されるシャワーホースを接続して、シャワー等を行うことができる。

本発明によれば、水素のみによって製造される水素水によらず、より簡易で効率のよい方法と装置によって、水素水と同様の効果が期待される酸素水素水の製造方法及び装置を提供することができる。

本発明において、電気分解用原料水は、水を主成分とし、通常、電気伝導度を増加させる電解質等の物質を含有させることができる。

電気分解用原料水に用いる水としては、通常、イオン交換水、純水等をはじめ、清浄な水を利用することができる。

電気分解用原料水に添加する電解質としては、例えば、水酸化ナトリウム、硫酸、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム等、通常の電解質を用いることができる。

電気分解は、０〜７０℃程度の任意の温度で行なうことができ、特に、１〜３０℃、更には１〜１５℃、または、室温で行なうことができる。

電気分解の電流は、必要な水素ガス量及び酸素ガス量に基づき適宜調整でき、例えば、１〜１００Ａ、特に、１〜３０Ａ、更には３〜１２Ａの範囲とすることができる。

本発明では、電気分解用原料水の電気分解により、化学量論にしたがい、体積比２：１で水素ガスと酸素ガスが生成する。本発明では、生成した水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを、特段分離することなく、原水と共に気液混合ポンプに供給する。

気液混合ポンプでは、原水と混合ガスとが混合され、加圧ガス混合水となって圧力下に送出される。気液混合ポンプとしては、渦流ポンプが好ましいが、気液混合が可能なポンプであれば、例えば、ターボ形の遠心ポンプや軸流ポンプ等であってもよい。

気液混合ポンプから送給された加圧ガス混合水は、加圧溶解タンクに供給され、該加圧溶解タンク内で該水素ガスと該酸素ガスとを上記原水に溶解させることにより酸素水素水が生成する。

加圧溶解タンク内の圧力は、例えば、０．１〜１００メガパスカル程度、特に、０．２〜１メガパスカルとすることができ、気液混合ポンプの出力等を調整することにより、適宜の圧力に調節することができる。

生成した酸素水素水に含まれる水素濃度は、例えば、０．０２〜５０ｐｐｍ、特に、０．１〜１５ｐｐｍとすることができる。また、酸素水素水に含まれる酸素濃度は、例えば、３〜５０％、特に、６〜１３％とすることができる。

本発明において、無隔膜電気分解とは、無隔膜電解槽等、隔膜を有さない電解槽を用いて電解することを意味する。無隔膜電解においては、陰極室と陽極室とを隔てる隔膜が不要であり、装置が簡素化、小型化され、水の電気分解によって生成した水素ガスと酸素ガスは、両者の混合ガスとして得られる。

本発明において、原水とは、水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを溶解させる対象となる水を意味する。このような原水としては、例えば、純水、イオン交換水、ミネラルウォーター、天然水、水道水、地下水、河川水、湖沼水、雨水、海水、浴槽水、及び排水等を挙げることができる。

上記原水のうち、得られた酸素水素水が飲用に供される場合や、スプレー、シャワー等で人肌等の生体面に適用される場合は、水道水や地下水のほか、純水、イオン交換水、ミネラルウォーター、天然水等の清浄な原水を用いることが好ましい。

また、本発明の酸素水素水の製造方法又は製造装置を水の浄化に適用する場合、浄化する原水としては、河川水、湖沼水、雨水、海水、浴槽水、及び排水等の被浄化水を対象とすることができる。被浄化水を本発明の酸素水素水製造方法にしたがい処理した後、元の原水に還流させ、あるいは循環することができる。

酸素水素水をバブル化、特に、マイクロバブル化することにより、酸素水素水の効果をさらに向上させることができる。マイクロバブルは水中での上昇速度が遅く、水中での滞留時間が長く、弾ける際に超音波を発生し、バブル表面が電荷を帯びてバブル表面に汚濁物が付着するので、酸素水素水による効果をさらに向上させることができる。

また、マイクロバブル化した酸素水素水を浴槽水に適用した場合、浴槽水が外見上白濁することから、入浴者に更なる効果感を与え、また、入浴中に第三者からの視認が防止されるので、入浴者、特に、被介護者等に好適である。

本発明において、マイクロバブルとは、マイクロバブルを中心として構成し、これより大径のバブル、及び／又は、小径のナノバブルを含有することができる。本発明において、マイクロバブルのバブル径の分布は、例えば、０．００１〜１００μｍの範囲、特に、５〜５０μｍの範囲に亘って分布することができる。本発明におけるマイクロバブルの最頻径、すなわち、バブル径の分布中、最も頻度の高いバブル径は、通常、約１０〜３０μｍとすることができる。マイクロバブルのバブル径が大きすぎると、水中の上昇速度が速くなり、水中での滞留時間が短くなる等、マイクロバブルとしての効果を奏することができず、また、バブル径が小さすぎると酸素水素水の白濁度が低下する。

本発明において、マイクロバブルは、加圧溶解タンクから導出した酸素水素水を、当該加圧溶解タンクから導出した配管途中に設けた可変オリフィスを通過する際に生成される。すなわち、加圧溶解タンクから導出した、水素ガス及び酸素ガスを多量に溶解した酸素水素水は、可変オリフィスを高速で通過する際に、溶解した水素ガスと酸素ガスの一部が気相となって水相から分離し、水素ガスと酸素ガスを含むマイクロバブルが形成される。これにより、水素ガスと酸素ガスを含むマイクロバブルを含有した酸素水素水が形成される。

可変オリフィスの種類、及び可変オリフィスの開口径は、所望のバブル径及びマイクロバブル量が得られるように適宜選択することができる。

マイクロバブルを含有した酸素水素水の製造を継続する間に、可変オリフィス部に汚濁物質が蓄積する場合がある。このような場合、可変オリフィスの開口径を一時的に大きくし、流量を増加することにより、汚濁物質を容易に流去することができる。

細径ノズルを用いた従前のマイクロバブル発生器では、使用継続中に汚濁物質によりノズルが閉塞すること問題となっていたが、本発明では、可変オリフィスの開口径操作のみで、簡単に汚濁物を除去できるという利点がある。

可変オリフィスの開口径操作による汚濁物質の流去は、適宜手動で行なうことができる。また、汚濁物質の流去を自動化し、メンテナンスフリーとすることもできる。このような自動化としては、例えば、適宜の期間毎に可変オリフィスの開口径を一時的に大きくして汚濁物質を流去することや、可変オリフィス前後の差圧を検知して、汚濁物質により差圧が一定量以上に達したら、可変オリフィスの開口径を一時的に大きくして、汚濁物質を流去すること等により行なうことができる。

以下、本発明の実施例を図面にしたが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１〜６は、本発明の酸素水素水の製造方法及び装置を、シャワーに適用した場合の一例である。
図１は、シャワー装置１の全体を示す概念図であり、酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２と電気分解装置６が、本発明に特に関連する要部である。
水（Ｗ）と湯（ＨＷ）を混合する湯水混合水栓１１の下流には、ソレノイドバルブＶ１が設けられた配管ＷＰ１を介して、シャワー用サブタンク１２が配置されている。その下流には、配管ＷＰ２を介して、酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２が配置されている。
一方、電気分解装置６は、無隔膜電気分解器７と電解液貯水タンク８から構成されている。無隔膜電気分解器７は、ガス配管ＧＰ１を介して、酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２に接続されている。
また、酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２には、シャワーホース１３が接続されており、マイクロバブルを含む湯水のシャワーを放出するようにされている。なお、シャワーホース１３の先端には、シャワー放出のためのノズルが設けられているが、これは、従前のマイクロバブル発生のために、耐圧性ホース先端に設けられていたような０．１ｍｍ程度の微細な孔の特殊なノズルではなく、通常のシャワーのためと同様のノズルである。

図２は、酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２に供給される原水としての湯水を一時的に貯水するシャワー用サブタンク１２の一部を破断して内部を示す一部破断斜視図である。サブタンク１２は、合成樹脂製の容器であるプラスチックタンク１２１から形成されている。
内部には給水停止レベルセンサ１２２と給水開始レベルセンサ１２３とからなるレベルセンサが設けられており、タンク内の湯水のレベルが給水開始レベルセンサ１２３のレベルまで低下すると、ソレノイドバルブＶ１を開いて、タンク内への貯水を開始し、給水停止レベルセンサ１２２のレベルに達すると、ソレノイドバルブＶ１を閉じてタンク内への給水を停止することで、タンク内の湯水の量を一定の範囲に維持している。また、タンクには、アース１２４が施されている。

図３、４は、酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２に供給される水素ガス・酸素ガスの混合ガスを生成するための電気分解装置６を示している。
図３においては、無隔膜電気分解器７のみは、中心で切断した場合の縦断面で示し、図４においては、無隔膜電気分解器７の配管を除いたものの分解斜視図を示している。
電解液貯水タンク８は、電気分解用原料水に電解質を添加した電解液を貯留しておくためのものである。電解液貯水タンク８の上部には、ガス抜き孔が形成されており、それと連通するガス抜き栓８ａが設けられている。また、必要時にタンク内の電解液を排出するためのバルブ４が設けられている。

電解液貯水タンク８は、電解液配管ＬＰ１を介して、無隔膜電気分解器７に接続されている。電解液配管ＬＰ１には、電解液注入用の流量調整バルブＶ２が設けられており、電解液貯水タンク８から、無隔膜電気分解器７に対して、一定量の混合ガスを継続的に発生するような電気分解を行うための所定量の電解液を供給する構成とされている。
無隔膜電気分解器７について、図３と図４を合わせて参照して説明する。
無隔膜電気分解器７の両端には、絶縁性の合成樹脂から形成される絶縁端板７１が配置されている。絶縁端板７１には、連通孔７１ａが形成されており、図における左側の絶縁端板７１の連通孔７１ａは電解液貯水タンク８からの電解液の供給を受けるために電解液配管ＬＰ１に連通している。また、右側の絶縁端板７１の連通孔７１ａは、必要時に電解液を排出するためのバルブ３に接続されている。

絶縁端板７１の内側には、ニッケル板からなる電極板７２と、絶縁端板７１と同様の絶縁性合成樹脂からなる絶縁板枠７３とが、交互に配置されている。電極板７２には、絶縁端板７１と同様の位置に連通孔７２ａが形成されている。また、電極板７２のうちで、両側に位置するものの上部側面には、電線を接続するための電線取り付け部７２ｂが設けられている。これに取り付けられた電線は、電圧１２Ｖ、電流５〜１５Ａの直流電源７４に接続されている。一方、絶縁板枠７３は、枠体からなっており、中央部分は空間であって、左右の電極板７２における電気分解のためのスペースと発生した水素ガスと酸素ガスの混合ガスを保持するための電気分解室７３ａを形成している。
本実施例においては、水素ガスと酸素ガスとを分離せずに、そのまま混合して用いることから、電気分解室７３ａには隔膜を設ける必要がない。
絶縁板枠７３の側面には、連通孔７３ｂが形成されており、各絶縁板枠７３の連通孔７３ｂは、ガス配管ＧＰ１に連通していて、生成された水素ガスと酸素ガスの混合ガスが、ガス配管ＧＰ１を通じて酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２に供給される。

図５は、酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２における回路の概念図を示している。
シャワー用サブタンク１２からの湯水を供給される配管ＷＰ２は、逆止弁Ｖ５を介して渦流ポンプ３に接続されている。この逆止弁Ｖ５によって、渦流ポンプ３の運転を一時中断した場合に、湯水の逆流を防止することから、直ちに運転再開することが可能となる。
一方、電気分解装置６から水素ガスと酸素ガスの混合ガスを供給するガス配管ＧＰ１は、酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２におけるガス配管ＧＰ２と、ガス流量調整バルブＶ８、逆止弁Ｖ９、ソレノイドバルブＶ１０を介して連続している。このガス配管ＧＰ２も渦流ポンプ３に接続されている。

渦流ポンプ３は、外周に沿って多数の放射状に設けられた羽根を有する円板からなる羽根車３ａがポンプケーシング内で回転するもので、吸入口から吸入された湯水は、羽根車３ａの外周とケーシング内面との間を通って吐出口から送出される間に、放射状の羽根の間の溝部から放射状に飛び出す湯水の多数の流れが渦を形成して、湯水どうしが混合作用を受けるとともに大きな圧力上昇がなされる。
本実施例においては、このような作用をなす渦流ポンプ３を湯水に水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを混合するための気液混合装置として兼用させている。渦流ポンプ３の吸入側において大きな混合作用がなされる気液混合のための最適ポイント３ｂに、ガス配管ＧＰ２からの混合ガスが供給されるようにしている。
なお、渦流ポンプ３には、最初の運転を開始する際に呼び水を導入するが、そのための開閉バルブＶ６を備えている。

配管ＷＰ３によって、渦流ポンプ３の吐出口と加圧溶解タンク４の入口とが接続されている。
加圧溶解タンク４は、図６に示すとおりであり、図６では、加圧溶解タンク４を、配管ＷＰ３、ＷＰ４が接続される入口４ｂと出口４ｃを通る切断線で縦断した断面図で表示するとともに、入口４ｂ部分の一部説明図を合わせて表示している。
この加圧溶解タンク４は、渦流ポンプ３で十分に昇圧されて配管ＷＰ３内を送られてきた湯水と混合ガスとの混合流体について、加圧下で移送速度を一時的に落として混合作用を与え、水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを湯水に溶解させて酸素水素水を生成させるものである。
そのため、入口４ｂと出口４ｃでのタンク側面４ａの内壁面には、円筒を縦に２分割した形状の邪魔板４１、４２が水平方向に取り付けられている。これによって、入口４ｂからタンク内に流入した混合流体は、邪魔板４１の両側から押し出されて、タンク内で旋回を重ねながら、邪魔板４２の両側から吸い込まれて出口４ｃから配管ＷＰ４に吐出される。このとき、邪魔板４２の両側から吸い込まれた流体は、出口部分でさらに旋回流となって、混合ガスの湯水への溶解が一段と向上する。
なお、加圧溶解タンク４には、上部に自動ガス抜き弁４ｄと、必要時に中の水を排水するための排水バルブＶ７が備えられている。

図５のとおり、加圧溶解タンク４の出口に接続された配管ＷＰ４には、可変オリフィス５が設けられている。可変オリフィス５は、酸素水素水をマイクロバブル化するためのものである。
可変オリフィス５の開口は、例えば直径５〜６ｍｍであって、渦流ポンプ３の昇圧作用とこの可変オリフィス５によって、その上流側での酸素水素水は、例えば、約１５Ｌ／分（リットル／分）の流量において圧力０．３〜０．５ＭＰａ（メガパスカル）に維持される。
そして、可変オリフィス５の下流においては、圧力が解放されることから、酸素水素水中の酸素ガスと水素ガスは断熱膨張によってマイクロバブルとなる。
本実施例においては、酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２における配管ＷＰ４内にバブル発生のために可変オリフィス５を設けており、従前のように、装置に連結した高圧に耐えるホース末端に０．１ｍｍ程度の微細な多数の孔を有するノズルを備えて、そのようなノズルによって、圧力を解放してバブルを生じるものではない。
そのため、可変オリフィス５の下流側は、特段、耐圧性が要求されず、図１に示されるような引き回し可能な通常のシャワーホース１３を接続して使用することができる。

また、可変オリフィス５には、その前後の差圧を検知して可変オリフィス５の開度を自動的に調整する差圧スイッチ５１が設けられている。これによって、マイクロバブル生成に適した圧力範囲に自動的に調整するとともに、汚濁物が可変オリフィス５の開口に詰まって、差圧が上昇すると、自動的に可変オリフィス５の開口が拡大することで、汚濁物を排除する。

次に、図１〜６の装置による処理について説明する。
湯水混合水栓１１によって、適宜の温度になるように混合された湯水は、配管ＷＰ１からシャワー用サブタンク１２に一旦貯留される。サブタンク１２では、レベルセンサ１２２，１２３とソレノイドバルブＶ１によって、湯水混合水栓１１からの水量が変動しても、水量を一定範囲に維持している。
シャワー用サブタンク１２からの湯水は、配管２によって酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２内の渦流ポンプ３の吸入口からポンプ内に供給される。

一方、電気分解装置６においては、電気分解用原料水に適宜の電解質が加えられた電解液は、電解液貯水タンク８に貯留されており、流量調整バルブＶ２を介して無隔膜電気分解器７の電気分解室７３ａに供給される。
無隔膜の電解室７３ａを構成する絶縁板枠７３と交互に配置される電極板７２の両端のものは、直流電源７４に接続されることで、電気分解室７３ａ内においては、電気分解用原料水の電気分解が起こり、各電極板７２でそれぞれ水素ガスと酸素ガスが発生する。電気分解室７３ａは、隔膜によって区切られていないために、これらのガスは互いに混合して、ガス配管ＧＰ１から、ガス流量調整バルブＶ８、逆止弁Ｖ９，ソレノイドバルブＶ１０を介して、酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２内のガス配管ＧＰ２に連通し、渦流ポンプ３内の混合作用の大きい混合最適ポイント３ｂに導入される。

ここで、上記のように、酸素水素水生成・マイクロバブル発生器２内を流通して可変オリフィス５から吐出される酸素水素水の流量は、例えば、約１５Ｌ／分（リットル／分）であり、その場合、供給される水素ガスと酸素ガスの混合ガスは、例えば、その約１０分の１である約１．５ＮＬ／分（ノルマルリットル／分）である。
そして、渦流ポンプ３内において混合された、湯水と混合ガスとの混合流体は、例えば、０．３〜０．５ＭＰａ（メガパスカル）に昇圧されて、渦流ポンプ３から加圧溶解タンク４に送られる。

加圧溶解タンク４内においては、入口４ｂに設けられた邪魔板４１の作用により、旋回流を生じて、加圧下で十分に滞留し、かつ出口４ｃにおいても邪魔板４２の作用によってさらに旋回することで、湯水に水素ガスと酸素ガスの混合ガスが溶解して、酸素水素水を生じる。
ここで、加圧溶解タンク４内では少なくとも１分程度は滞留させることが望ましく、上記のように、混合流体の流量が約１５Ｌ／分であれば、タンクの容量は約１５Ｌとなる。

加圧溶解タンク４から、配管ＷＰ４に送出された酸素水素水は、例えば、５〜６ｍｍの孔直径に設定された可変オリフィス５を通過して圧力を解放され、マイクロバブルを生じる。
上記のような条件での運転によって、分布の最頻径が約１０μｍ程度の多数のマイクロバブルを生じる。このようなマイクロバブルを生じた酸素水素水を手持ち用シャワーホース１３によって、ノズルから吹き出して、シャワーとして使用することができる。

本発明の実施形態における酸素水素水をシャワーに適用した場合の一例を示す概念図である。 本発明の実施形態における酸素水素水をシャワーに適用した場合の一例におけるサブタンクの一部破断斜視図である。 本発明の実施形態における電気分解装置の一部断面図である。 本発明の実施形態における無隔膜電気分解器の配管を除いた分解斜視図である。 本発明の実施形態における酸素水素水生成・マイクロバブル発生部の概念図である。 本発明の実施形態における加圧溶解タンクの説明図である。

符号の説明

１‥シャワー装置、１１‥混合水栓、１２‥シャワー用サブタンク、１２１‥プラスチックタンク、１２２‥給水停止レベルセンサ、１２３‥給水開始レベルセンサ、１２４‥アース、１３‥シャワーホース、２‥酸素水素水生成・マイクロバブル発生器、３‥渦流ポンプ、４‥加圧溶解タンク、４１、４２‥邪魔板、５‥可変オリフィス、５１‥差圧スイッチ、６‥電気分解装置、７‥無隔膜電気分解器、７１‥絶縁端板、７２‥電極板、７３‥絶縁板枠、７４‥直流電源、８‥電解液貯水タンク

Claims (13)

1. 電気分解用原料水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを含む混合ガスを生成し、該混合ガス及び原水を気液混合ポンプに供給して加圧ガス混合水を生成し、該加圧ガス混合水を加圧溶解タンクに供給して該加圧溶解タンク内で該水素ガスと該酸素ガスとを上記原水に溶解させることにより酸素水素水を生成し、次いで該酸素水素水を該加圧溶解タンクから導出することを特徴とする酸素水素水の製造方法。
2. 上記電気分解が無隔膜電気分解であることを特徴とする請求項１記載の酸素水素水の製造方法。
3. 上記原水が、純水、イオン交換水、ミネラルウォーター、天然水、水道水、地下水、河川水、湖沼水、雨水、海水、浴槽水、または排水であることを特徴とする請求項１又は２記載の酸素水素水の製造方法。
4. 上記生成した酸素水素水をマイクロバブル化することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに１項に記載の酸素水素水の製造方法。
5. 上記マイクロバブル化が上記酸素水素水を上記加圧溶解タンクから導出した配管途中に設けた可変オリフィスによりなされることを特徴とする請求項４記載の酸素水素水の製造方法。
6. 酸素水素水の製造中に上記可変オリフィスの開口径を一時的に拡大し、可変オリフィスの汚濁物を流去することを特徴とする請求項５記載の酸素水素水の製造方法。
7. 電気分解用原料水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを含む混合ガスを得る電気分解器と、
   得られた混合ガスと原水とを混合して加圧溶解タンクに供給する気液混合ポンプと、
   上記混合ガスと上記原水の供給を受けて、加圧下において上記原水に上記混合ガスを溶解させて酸素水素水として配管に送出する加圧溶解タンクとを、
   備えることを特徴とする酸素水素水の製造装置。
8. 上記電気分解器は、無隔膜電気分解器であることを特徴とする請求項７に記載の酸素水素水の製造装置。
9. 上記気液混合ポンプは、渦流ポンプであることを特徴とする請求項７又は８に記載の酸素水素水の製造装置。
10. 酸素水素水をさらにバブル化する手段を備えることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の酸素水素水の製造装置。
11. 上記バブル化する手段は、上記配管に設けられた可変オリフィスであることを特徴とする請求項１０に記載の酸素水素水の製造装置。
12. 上記可変オリフィスは、その前後の差圧検知手段によって自動的に開度調整されるものであることを特徴とする請求項１１に記載の酸素水素水の製造装置。
13. 上記可変オリフィスの下流側配管には、シャワーホースが接続されるものであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の酸素水素水の製造装置。
    

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