JP2016056402A - 水素ガス生成装置、及び、水素プラザ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電解槽2内で水Wを電気分解して水素ガス等を生成する。電解槽2内へ水Wを供給する供給タンク3と、供給タンク3内の水Wを電解槽2内へ送る往路4と、電解槽2内のガスGを供給タンク3内へ送る復路5とで水Wが循環し、電解槽2は供給タンク3より下方に位置し、往路4は電解槽2側の連通端4aが復路5の電解槽2側の連通端5aより下方に位置し、供給タンク3側の連通端4bが供給タンク3の底部に位置し、復路5は供給タンク3側の連通端5bが供給タンク3内で水面W’より下方に位置する。
【選択図】図1
Description
この水素ガス発生装置は、酸、アルカリまたは金属塩の水溶液を収容した反応容器と、前記反応容器の周囲に配置され、前記水溶液を加熱する加熱手段と、前記水溶液中に浸漬された高融点金属からなる棒状の陰極と、前記陰極を取り囲んで配置された白金からなるリング状の陽極と、前記陰極および陽極に電圧を印加するための電源と、前記電圧を周期的に制御する電圧制御手段とを具備する。
ここで、特許文献1における水溶液として、段落0015には、硫酸等も例示されており、水溶液の噴き出しは危険である。
つまり、特許文献1に記載の水素ガス発生装置を、人間の吸入用などとして使用することは出来ず、仮に、水素ガス等の気体だけを取り出す場合には、ドライヤー等の乾燥手段が別途必要となり、装置の大型化を招く。
そして、ガスGと共に戻った水Wは、往路4を介して再び電解槽2へ供給する(つまり、循環する循環部であるとも言える)ことも出来、水Wを無駄なく電気分解することが可能となる。
更には、供給タンク3から電解槽2への水Wの供給も、重力に従って自然に行われると共に、本発明のガス生成装置1からガスG(気体)だけを取り出して、人間(使用者S)の吸入用や、水素等のガスGを液体に溶解させるために使用する場合にも、ドライヤー等の乾燥手段は一切必要なく、更に、供給タンク3から電解槽2への水Wの送出しにも、ポンプ等の機器を必要としないため、装置の簡素化やコンパクト化が図れる。
つまり、「水の噴き出し防止」と「装置の簡素化・コンパクト化」の両立を実現する。
又、水素等のガスGを吸入したり、水素等のガスGを溶解させた液体(水素含有水M)を飲んだ使用者Sは、体に蓄積されている活性酸素を還元するために有効とされる。
そして、本発明における「水素を含むガスG」とは、少なくとも水素を含むガスであって、水素(H2 )の他、酸素(O2 )や、オゾン(O3 )等、何れの気体を含んでいても構わない。
ここで、本発明における「フィルタ水R」とは、水道水など、上述した水Wや、純水などでも良い。
尚、純水とは、通常の水(上述の水W等)中には、不純物(例えば、水道水であれば、カルシウムや炭酸ガスなど)が存在しているももの、この不純物を取り除いて、純粋な水(H2 O)だけを含むものを言う。又、フィルタ水Rには、超純水も含む。
このようフィルタ水Rは、多様な物質を溶解する性質を持つ良溶媒であるとも言え、供給タンク3からのガスG(又は、ガスGと水W)の中の不純物がフィルタ水R側に溶け込むことが出来る(フィルタ部であるとも言える)。
又、フィルタ水Rが、純水や超純水であれば、純水中の1つ1つの水分子は極性を有していることから、二酸化炭素(CO2 )のように極性を有した気体も純水に溶解するため、ガス生成装置1で生成されるガスGから、不純物を取り除いたり、無極性ガス(水素ガス(気体状の水素)等)以外の気体を、更に取り除くことが可能となる。
このフィルタ部としての働きを持つと同時に、フィルタタンク8は、仮に、供給タンク3からのガスGと共に水Wが送出路6を介してフィルタタンク8内に噴き出しても、フィルタタンク8内のフィルタ水Rと混ざるだけであって、フィルタタンク8の外へ噴き出すことはない。
つまり、「フィルタの働き」と「水の噴き出し防止」の両立が実現できる。
この生成ガス管理システム100の使用者Sは、過度の設備負担をかけることなく、体内の活性酸素を中和して病気の治療、あるいは健康の増進、あるいは体質の改善等を図ることが出来る。
<第1実施形態のガス生成装置1の全体構成>
図1〜5には、本発明の第1実施形態に係るガス生成装置1が示されている。
このガス生成装置1は、電解槽の内部で水Wを電気分解して、水素を含むガスGを生成する装置である。
ガス生成装置1は、上述の供給タンク3内の水Wを電解槽2内へ送る往路4と、電解槽2内で生成されたガスGを供給タンク3内へ戻す復路5と、供給タンク3内で水面W’の上方に溜まったガスGを外へ送る送出路6が設けられている。
図1、2に示したように、電解槽2は、陽極板21及び陰極板22を、水Wに浸かった状態で保持すると共に、内部の水Wの漏れ防止・各極板21、22の絶縁もするものであって、この電解槽2内部で、陽極板21及び陰極板22それぞれの間で水Wを電気分解して、ガスGを発生させる。
電解槽2は、陽極板21及び陰極板22を取り囲み且つ前後に開口した槽枠体23と、この槽枠体23の前後開口それぞれを塞ぐ一対の外装板24、24と、これら外装板24、24を槽枠体23に取り付ける複数の固定具25と、陽極板21及び陰極板22に電荷を付与する送電部材26を備えている。
尚、以下は1枚の陽極板21を2枚の陰極板22、22で挟む構成を例に説明するが、上述とは逆に、1枚の陰極板22を、2枚(一対)の陽極板21、21で挟む構成であっても構わない。
各極板21、22のうち、陽極板21は、槽枠体23における開口方向(以下、前後方向)の略中央位置に且つ電解槽2内で水Wに浸かった状態で配備されていると共に、一対の陰極板22、22は、槽枠体23における前後の開口を塞ぐ位置に且つ電解槽2内で水Wに浸かった状態(陰極板22の少なくとも一面(詳しくは、端面以外の広い前面や後面)が水Wに接触している状態)で配備されている。
このように、各極板21、22を帯電させることで、電解槽2内の水Wが電気分解されて、陽極板21の表面には酸素ガス(O2 )が発生し、各陰極板22の表面には水素ガス(H2 )が発生する。
更に、各極板21、22の素材としては、正の電荷を付与する陽極板21として、チタン(Ti)や鉄(Fe)等の母材表面に、酸素ガス発生の触媒となる酸化リチウム(Li2 O)等をメッキしたものを用いると共に、負の電荷を付与する陰極板22として、チタン(Ti)や鉄(Fe)等の母材表面に、水素ガス発生の触媒となるニッケル(Ni)や白金族元素(白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd))等をメッキしたものを用いても良い。
尚、中央の陽極板21には、板厚方向に貫通する貫通孔が1又は複数設けられていても良く、この貫通孔を通って、電解槽2内で水Wが陽極板21の前後を行き来(対流)するものとしても構わない。
又、陽極板21には、上端面から立設した正端子片21aが1又は複数設けられている。
各枠体23a、23bは、前後開口(枠内)の形状も、同じ正面視で略矩形であって、これらの前端面には、所定間隔を空けて、後端面まで貫通する内固定孔が、複数設けられている。
又、各枠体23a、23bの外周面には、フィンが所定間隔をおいて複数設けられていても良い。
各外装板24の大きさ・形状は、上述した槽枠体23における前後端面の外縁の正面視形状と略同一に形成されている。
尚、下連通孔24bには往路4が接続され、上連通孔24aには復路5が接続される。
前後の外装板24、24における各外固定孔を、槽枠体23の各内固定孔を前後から位置合わせした状態で、ボルト及びナットや、ワッシャ等の複数の固定具25によって、外装板24、24を、各極板21、22を内部に嵌め込んだ槽枠体23に取り付けることが出来る。
各外装板24の素材は、槽枠体23の開口を覆い、各極板21、22(特に、一対の陰極板22、22)を保持し得るのであれば、特に限定はないが、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼であっても良い。
又、複数の固定具25のうち、各陰極板22に導通しているものが、1つ又は複数含まれていても良く、これを、導通固定具25aとする。
送電部材26は、各極板21、22に導通する端子26aと、この端子26aに接続されて電力を送電するコード26bを有している。
尚、ボルトの頭部及びねじ胴部と、各極板21、22、前後の枠体23a、23b、外装板24、固定具25の間には、シールなどで、電解槽2から水WやガスGが漏れない処理(シール等)がされている。
各極板21、22に流す電流は、直流電流や交流電流、パルス電流の他、三角波状に変化する電流であっても構わない。
更に、電源から電圧を変える変圧器や、直流を交流、又は、交流を直流に変換する装置(コンバータ)を備えていても良い。
ここまで述べた電解槽2内で電気分解される本発明における「水W」は、不純物を含まない純粋な水(後述する純水)や水道水の他、電気を通し易くするために、水酸化カリウム(KOH)や水酸化ナトリウム(NaOH)を加えても良く、溶媒が水であれば何れの物質を溶解させた溶液であっても構わない。
この他、水Wは、イオン交換水または蒸留水に、クエン酸やリンゴ酸、酒石酸等のカルボン酸類を加えた電解質水溶液であっても良い。
尚、後述する供給タンク3に補充する水Wについて、特に限定はないが、例えば、純水のみを供給タンク3に補充した場合、水W中の水酸化カリウム等を一定量(一定濃度)に保ちつつ、電気分解により水素と酸素に分解される純粋な水を足すことが出来る。又、水道水中に含まれる不純物が陽極板21や陰極板22等に析出することもないことから、補充する水Wとしては純水であっても良い。
このような水Wを分解して得られる「水素(水素ガス)を含むガスG」とは、少なくとも水素を含むガスであって、水素(H2 )の他、酸素(O2 )や、オゾン(O3 )等、何れの気体を含んでいても構わない。
この他、ガスGには、水素イオン(H+ )、水酸化物イオン(OH- )、オゾン(O3 )、水蒸気(H2 O)、過酸化水素(H2 O2 )等も含まれ得る。
図1、3に示されたように、供給タンク3は、電解槽2内へ水Wを供給するタンク(容器)であって、内部に水Wを貯蔵可能な箱体(供給箱体)31と、この箱体31の底面に設けられた供給孔32と、箱体31の上面に設けられたソケット(供給タンクソケット)33、補充孔(供給タンク補充孔)34、送出孔35及びセンサ孔(供給タンクセンサ孔)36を有している。
又、供給タンク3は、センサ孔36を介して取り付けられた貯蔵量センサ(供給タンク貯蔵量センサ)37と、箱体31を上下に仕切る仕切り(供給タンク仕切り)38と、この仕切り38と箱体31上面との間に配設された多孔部材(供給タンク用多孔部材)7と、箱体31の前面に設けられた液面計(供給タンク液面計)39を有していても良い。
尚、箱体31の素材も、特に限定されるものではないが、例えば、SUS304等のステンレスであっても良く、その厚みも何れの値でも構わないが、例えば、2.0mmであっても良い。
又、箱体31は、その何れかの側面板の各角部に当該側面板に沿って延出するように、支持部材に取り付けるための取付片31aが設けられていても良い。
このように、供給孔32(連通端4b)が箱体31の底部(底面の略中央)に位置しているため、供給タンク3内部の水Wは、重力に従って往路4に流れ込む。
尚、供給孔32は、配管の継手材で構成されていても良く、往路4に連通できるのであれば何れの直径であっても構わないが、例えば、呼び径で1/4B(JIS、ANSI)であっても良い。
尚、ソケット33は、ネジ式など着脱自在としても良く、又、復路5を保持できるのであれば、ソケット33自体や保持孔33aの直径は、何れの値であっても構わないが、例えば、ソケット33自体は呼び径で2Bであったり、保持孔33aは呼び径で1/4Bであっても良い(つまり、2B→1/4Bのブッシングであるとも言える)。
又、ソケット33の素材も、特に限定されるものではないが、例えば、SUS304等のステンレスであっても良く、その他、全周溶接されていたり、PTネジであったり、ブランクキャップ(Blank Cap )を有していても構わない。
更に、ソケット33は、箱体31内で上下方向に延びる筒部(ソケット筒部)33bを有していても良く、この筒部33bの先端は先細り形状であっても構わない。
尚、補充孔34は、配管の継手材で構成されていても良く、水Wを補充できるのであれば何れの直径であっても構わないが、例えば、呼び径で1Bであっても良い。
尚、送出孔35も、補充孔34と同様に、配管の継手材で構成されていても良く、ガスGを外へ送れるのであれば何れの直径であっても構わないが、例えば、呼び径で1/4Bであっても良い。
又、送出孔35は、箱体31上面であれば、何れに設けられていても良く、図1のように、箱体31上面における左奥の角部や、図3(a)〜(c)のように、箱体31上面における右奥の角部であっても構わない。
尚、センサ孔36も、送出孔35や補充孔34と同様に、配管の継手材で構成されていても良く、貯蔵量センサ37を保持できるのであれば何れの直径であっても構わないが、例えば、呼び径で1/2Bであっても良い。
又、貯蔵量センサ37は、水Wの貯蔵量を測定できるのであれば、何れの構成であっても構わないが、例えば、貯蔵量センサ37自身から水Wの水面W’までの距離を測定するレベルセンサ、詳解すれば、水W(水面W’)が電極に触れると水Wを介して電流が流れる電極式のレベルセンサや、フロート式、超音波式、静電容量式、圧力式など何れの方式のレベルセンサなどであっても構わない。
更に、センサ孔36も、箱体31内で上下方向に延びる筒部(センサ孔筒部)36aを有していても良く、この筒部36aの先端も先細り形状であっても構わない。
これらの貫通孔38aによって、仕切り38を設けた場合であっても、補充孔34から補充する水Wが仕切り38より下方に溜まることが出来、仕切り38下方の水W内に放出されるガスGが仕切り38上方の送出孔35から外へ送られることが可能となる。
仕切り38は、当該仕切り38上に載せられる後述の供給タンク用多孔部材7が、供給タンク3内で水Wの水面W’より上方に配設されるのであれば、何れの上下位置であっても良い。
尚、仕切り38の素材も、特に限定されるものではないが、例えば、SUS304等のステンレスであっても良く、その厚みも何れの値でも構わないが、例えば、1.5mmであっても良い。
又、仕切り38は、その略中央で且つ上述したソケット33の筒部33bが挿通する位置にソケット挿通孔38bが設けられていたり、仕切り38の角部で且つ上述したセンサ孔36の筒部36aが挿通する位置にセンサ挿通孔38cが設けられていても良い。
更に、仕切り38は、箱体31側面板の内面に、溶接等にて取り付けられていても良く、箱体31側面板の内面から内方突出する支持部に係止する(載せられる)ことで、支えられていても構わない。
図1や図3(a)〜(c)に示された如く、多孔部材7は、多孔質状の部材であって、多孔部材7の素材は、特に限定はないものの、例えば、SUS(ステンレス)製等のブラシや、SUS(ステンレス)製等のタワシなどの多孔質状の部材であっても良く、SUS製以外の素材(例えば、合成樹脂や、ヤシやシュロ、わら、ヘチマなどの天然素材等)から構成されていたり、ブラシやタワシのような形状でなく、不織布のようなウェブや、合成樹脂を発泡させたスポンジであっても構わない。
尚、供給タンク3を溶接等によって密封固定する場合には、この多孔部材7を供給タンク3から取り出したり、交換することは出来ないものの、SUS製の多孔部材7であれば、合成樹脂や天然素材等のように経年劣化したり、劣化した部材の一部が水Wに入ることもなく、他の金属のように錆びたり、錆びが水Wに入ることもない。
このような多孔部材7は、上述の仕切り38と箱体31上面との間の空間Kに配設されるが、この空間Kに多孔部材7を詰め込んで(充填して)いても良い。
このような多孔部材7を、復路5を経て供給タンク3内に送られたガスGが通過する際には、特に動力等を用いずとも、ガスG中で水蒸気等の気体となっている水Wが結露して、多孔部材7に付着し易くなって、ガスGと水Wの気液分離がより促進されると同時に、付着した水Wは、落下して再び電解槽2で電気分解に用いることも出来、更に水Wを無駄なく用いることが出来る。
液面計39は、供給タンク3内の水面W’と同じ上下位置にある液面が示されるものであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、液面を視認できる透明パイプや、上下弁、ドレン弁、保護筒等を備えていても良い。
図1に示された如く、往路4は、供給タンク3内の水Wを電解槽2内へ送る経路である。
往路4は、供給タンク3の底面に、一方の連通端(供給タンク3側の連通端4b)が接続され、ポンプ等の機器がなくとも、重力によって供給タンク3内の水Wが往路4内に流れ込む。
つまり、往路4は途中で分岐(分岐部4c)しており、供給タンク3からの水Wが、分岐部4cで分流され、電解槽2における前後の外装板24下部からその内部に供給されることとなる。
図1に示された如く、復路5は、電解槽2内で生成されたガスGを供給タンク3内へ戻す経路である。
復路5は、電解槽2の前後それぞれの外装板24における上連通孔24aに、一方の連通端(電解槽2側の連通端5a)が接続されており、電解槽2内で生成されたガスGは、水Wより当然比重が軽く、且つ、電解槽2内では次々にガスGが発生するために、ポンプ等の機器を必要とせず、上方に位置する供給タンク3に向かって、自然に復路5内に入り込む(流れ込む)。
尚、復路5内へ入り込むのは、ガスGだけの場合もあるが、ガスGと共に、水Wが入り込む場合もある。
つまり、復路5は途中で合流(合流部5c)しており、電解槽2からのガスG等が、合流部5cで合流され、供給タンク3内のソケット33を通ってその内部に入り込む(戻される)こととなる。
更に、復路5によって、ガスGと共に、多少の水Wも供給タンク3に戻るため、これら往路4と復路5を合わせて、循環部であるとも言える。
図1に示された如く、送出路6は、供給タンク3内に溜まったガスGを外へ送り出す経路である。
送出路6は、供給タンク3の送出孔35に、一方の連通端(供給タンク3側の連通端6a)が接続されており、供給タンク3内のガスGは、当然に水Wより当然比重が軽く、且つ、電解槽2内と同様に、供給タンク3内でも次々にガスGが復路5から入り込むために、上方に位置する送出孔35を通って、自然に送出路6内に入り込む(流れ込む)。
つまり、ガス生成装置1からは、ガスG(気体)だけを取り出すこととなり、使用者Sの吸入用や、水素等のガスGを、容器に入った液体に溶解させた液体(例えば、水素含有水M)を作るために使用する場合にも、ドライヤー等の乾燥手段は一切必要ない。
図4に示された本発明の第1実施形態に係るガス生成装置1の変形例を示しており、電解槽2や供給タンク3、往路4、復路5、送出路6などは、上述した構成に限定されない。
この変形例における電解槽2は、陽極板21及び陰極板22の端子が、一方の外装板24側に纏めて設けられている。
この供給タンク3内には、多孔部材7や仕切り38が配設されていない。
又、変形例において、往路4では分流部4cが、復路5では合流部5cが設けられておらず、往路4及び復路5は、電解槽2と供給タンク3間で、それぞれ2本ずつによって構成されている。
更に、電解槽2における別の変形例として、陽極板21及び陰極板22を互い違いに外方突出させる等によって、電解槽2の周りに空気の通り道を確保し、電解槽2の冷却(ファン等による空冷)効果を向上させても良い。
その他のガス生成装置1の構成、作用効果は、上述した第1実施形態と同様である。
図5は、本発明の第1実施形態に係るガス生成装置1の使用態様を示す。
使用者Sは、まず、電解槽2における正負の極板21、22に電流を流し、電解槽2内で水Wを電気分解することで、水素を含むガスGを生成する。
尚、図5において、電解槽2は、供給タンク3が載置されたテーブル上よりも低い位置(テーブルの下)に載置されているため、図示されていない。
この鼻吸入による水素等のガスGの取込みは、ガス生成装置1の送出路6から直接行っても良いが、例えば、使用者Sごとに専用のカニューラ6Aを用意し、送出路6の先端にアタッチメント6Bを設けて、使用者Sが変わる取り換えることとしても良い。
又、使用者Sの体内に水素等のガスGを取り込む方法としては、鼻からの吸入の他、飲料水に水素等のガスGを溶存させた所謂水素含有水Mを作成して、取り込んでも良い。
更に、図5で示されたタンクを、以下で示すフィルタタンク8として用いても良い。
図6、7には、本発明の第2実施形態に係るガス生成装置1が示されている。
この第2実施形態において第1実施形態と最も異なるのは、電解槽2や供給タンク3、往路4、復路5、送出路6の他に、フィルタタンク8と排出路9も有している点である。
そこで、以下は、第2実施形態のみが有するフィルタタンク8と、排出路9について述べる。
図6、7に示したように、フィルタタンク8は、基本的に、供給タンク3と略同じ構成である。
尚、第2実施形態におけるフィルタタンク8は、第1実施例において図3(d)、(e)で示される供給タンク3の各部材の構成と同様である。
又、フィルタタンク8と供給タンク3との主な違いは、供給孔32が無い点と、送出孔35の代わりに排出孔85が設けられている点と、内部の液体がフィルタ水Rある点である。
又、フィルタタンク8は、センサ孔86を介して取り付けられた貯蔵量センサ(フィルタタンク貯蔵量センサ)87と、箱体81を上下に仕切る仕切り(フィルタタンク仕切り)88と、この仕切り88と箱体81上面との間に配設された多孔部材(フィルタタンク用多孔部材)10と、箱体81の前面に設けられた液面計(フィルタタンク液面計)89を有していても良い。
尚、箱体81の素材も、特に限定されるものではないが、例えば、SUS304等のステンレスであっても良く、その厚みも何れの値でも構わないが、例えば、2.0mmであっても良い。
又、箱体81は、その何れかの側面板の各角部に当該側面板に沿って延出するように、支持部材に取り付けるための取付片81aが設けられていても良い。
尚、ソケット83も、ネジ式など着脱自在としても良く、又、送出路6を保持できるのであれば、ソケット83自体や保持孔83aの直径も、何れの値であっても構わないが、例えば、ソケット83自体は呼び径で2Bであったり、保持孔83aは呼び径で1/4Bであっても良い(つまり、2B→1/4Bのブッシングであるとも言える)。
又、ソケット83の素材も、特に限定されるものではないが、例えば、SUS304等のステンレスであっても良く、その他、全周溶接されていたり、PTネジであったり、ブランクキャップ(Blank Cap )を有していても構わない。
更に、ソケット83は、箱体81内で上下方向に延びる筒部(ソケット筒部)83bを有していても良く、この筒部83bの先端は先細り形状であっても構わない。
尚、補充孔84は、配管の継手材で構成されていても良く、フィルタ水Rを補充できるのであれば何れの直径であっても構わないが、例えば、呼び径で1Bであっても良い。
尚、排出孔85も、補充孔84と同様に、配管の継手材で構成されていても良く、ガスGを外へ送れるのであれば何れの直径であっても構わないが、例えば、呼び径で1/4Bであっても良い。
又、排出孔85は、箱体81上面であれば、何れに設けられていても良く、図6のように、箱体81上面における左奥の角部や、図7のように、箱体81上面における右奥の角部であっても構わない。
尚、センサ孔86も、排出孔85や補充孔84と同様に、配管の継手材で構成されていても良く、貯蔵量センサ87を保持できるのであれば何れの直径であっても構わないが、例えば、呼び径で1/2Bであっても良い。
又、貯蔵量センサ87は、フィルタ水Rの貯蔵量を測定できるのであれば、何れの構成であっても構わないが、例えば、貯蔵量センサ87自身からフィルタ水Rのフィルタ水面R’までの距離を測定するレベルセンサ、詳しくは、水W(水面W’)が電極に触れると水Wを介して電流が流れる電極式のレベルセンサや、フロート式、超音波式、静電容量式、圧力式など何れの方式のレベルセンサなどであっても構わない。
尚、貯蔵量センサ87が、電極式のレベルセンサ等、フィルタ水Rに電流を流す方式のセンサであれば、フィルタ水Rは水道水であっても構わない。
更に、センサ孔86も、箱体81内で上下方向に延びる筒部(センサ孔筒部)86aを有していても良く、この筒部86aの先端も先細り形状であっても構わない。
これらの貫通孔88aによって、仕切り88を設けた場合であっても、補充孔84から補充するフィルタ水Rが仕切り88より下方に溜まることが出来、仕切り88下方のフィルタ水R内に放出されるガスGが仕切り88上方の排出孔85から外へ送られることが可能となる。
仕切り88は、当該仕切り88上に載せられるフィルタタンク用多孔部材10が、フィルタタンク8内でフィルタ水Rのフィルタ水面R’より上方に配設されるのであれば、何れの上下位置であっても良い。
尚、仕切り88の素材も、特に限定されるものではないが、例えば、SUS304等のステンレスであっても良く、その厚みも何れの値でも構わないが、例えば、1.5mmであっても良い。
又、仕切り88も、その略中央で且つ上述したソケット83の筒部83bが挿通する位置にソケット挿通孔88bが設けられていたり、仕切り88の角部で且つ上述したセンサ孔86の筒部86aが挿通する位置にセンサ挿通孔88cが設けられていても良い。
更に、仕切り88は、箱体31側面板の内面に、溶接等にて取り付けられていても良く、箱体81側面板の内面から内方突出する支持部に係止する(載せられる)ことで、支えられていても構わない。
図6、7に示された如く、多孔部材7は、多孔質状の部材であって、多孔部材7の素材は、特に限定はないものの、例えば、SUS(ステンレス)製等のブラシや、SUS(ステンレス)製等のタワシなどの多孔質状の部材であっても良く、SUS製以外の素材(例えば、合成樹脂や、ヤシやシュロ、わら、ヘチマなどの天然素材等)から構成されていたり、ブラシやタワシのような形状でなく、不織布のようなウェブや、合成樹脂を発泡させたスポンジであっても構わない。
尚、フィルタタンク8を溶接等によって密封固定する場合には、この多孔部材10をフィルタタンク8から取り出したり、交換することは出来ないものの、SUS製の多孔部材10であれば、合成樹脂や天然素材等のように経年劣化したり、劣化した部材の一部が水Wに入ることもなく、他の金属のように錆びたり、錆びが水Wに入ることもない。
このような多孔部材10は、上述の仕切り88と箱体81上面との間の空間K’に配設されるが、この空間K’に多孔部材10を詰め込んで(充填して)いても良い。
このような多孔部材10を、送出路6を経て供給タンク3内からフィルタタンク8内に送られたガスGが通過する際には、特に動力等を用いずとも、ガスG中で水蒸気等の気体となっているフィルタ水Rが結露して、多孔部材10に付着し易くなって、ガスGとフィルタ水Rの気液分離がより促進される。
そこで、このフィルタ水Rについて言及し、その特性を述べる。
本発明における「フィルタ水R」とは、水道水など、上述した水Wや、純水などでも良い。
尚、純水とは、通常の水(上述の水W等)中には、不純物(例えば、水道水であれば、カルシウムや炭酸ガスなど)が存在しているももの、この不純物を取り除いて、純粋な水(H2 O)だけを含むものを言う。
又、フィルタ水Rには、超純水も含む。
又、水分子(H2 O)は、水素原子(H)・酸素原子(O)・水素原子(H)の順に連なった化合物であり、水素と酸素の電気陰性度には有意な差があるために、酸素原子付近に電子が集まりやすく、水分子は極性を持つ(このため、その分子構造は「く」の字型になってしまう)。
従って、同じく極性を持った分子を容易に溶かし込むことが出来る。尚、極性を持たない分子も、微量であるが、溶かし込むことも可能である。
よって、供給タンク3からのガスG(又は、ガスGと水W)の中の不純物がフィルタ水R側に溶け込むことが出来る(フィルタ部であるとも言える)。
又、フィルタ水Rが、純水や超純水であれば、上述したように、純水中の1つ1つの水分子は極性を有していることから、二酸化炭素(CO2 )のように極性を有した気体もフィルタ水Rに溶解するため、ガス生成装置1で生成されるガスGから、不純物を取り除いたり、無極性ガス(水素ガス(気体状の水素)等)以外の気体を、更に取り除くことが可能となる。
つまり、「フィルタの働き」と「水の噴き出し防止」の両立が実現できる。
液面計89は、フィルタタンク8内のフィルタ水面R’と同じ上下位置にある液面が示されるものであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、液面を視認できる透明パイプや、上下弁、ドレン弁、保護筒等を備えていても良い。
図6に示された如く、排出路9は、フィルタタンク8内に溜まったガスGを外へ送り出す(排出する)経路である。
排出路9は、フィルタタンク8の排出孔85に、一方の連通端(フィルタタンク8側の連通端9a)が接続されており、フィルタタンク8内のガスGは、当然に水Wより当然比重が軽く、且つ、フィルタタンク8内へ次々にガスGが送出路6から入り込むために、上方に位置する排出孔85を通って、自然に排出路9内に入り込む(流れ込む)。
但し、フィルタ部を成すフィルタ水Rに接触して、ガスGが排出されるため、二酸化炭素(CO2 )のように極性を有した気体がフィルタ水Rに溶解して、ガスGから不純物や、極性ガスの気体を取り除くことが出来る。
つまり、ガス生成装置1からは、水素(H2 )等の無極性ガスから成るガスG(気体)だけを取り出すこととなり、余計なものを含まず、使用者Sの吸入用や、水素等のガスGを溶解させた水素含有水M等に、更に適している。
その他のガス生成装置1の構成、作用効果及び使用態様は、第1実施形態と同様である。
図8、9には、本発明の第3実施形態に係るガス生成装置1が示されている。
この第3実施形態において第1、2実施形態と最も異なるのは、フィルタタンク8や供給タンク3内のガス圧を測定する圧力計91と、この圧力計91により測定されたガス圧に基づいて、電解槽2が発生するガスGの量を調整する制御盤92を有している点である。
そこで、以下は、第3実施形態のみが有する圧力計91と、制御盤92について述べる。
図9で示されたように、圧力計91は、フィルタタンク8内のガスGの圧力(ガス圧)を測定するものである。
このガス圧を測定できるのであれば、何れの構造であっても良いが、例えば、ブルドン菅圧力計や、ダイアフラム圧力計、ベロー圧力計、液柱圧力計などの機械式圧力計や、熱伝導率式圧力計、電離真空計であっても構わない。
圧力計91は、測定したガス圧を以下の制御盤92に出力する。
図8に示されたように、制御盤92は、フィルタタンク8等内のガス圧を一定に制御するものであり、ガス圧が所定の値を越えそうになった場合には、電解槽2によるガスGの発生を止める(陽極板21及び陰極板22への送電を止める)、又は、電解槽2によるガスGの発生量を減らすなどのフィードバック制御を行う。
制御版92は、ガス生成装置1の筐体11に内蔵されており、筐体11前面に設けられた開閉扉92’を開いて操作(ON/OFF操作等)を行う。
尚、ガス生成装置1の筐体11前面の上部には、ガスGの放出部12を複数(例えば、4つ)設けていても良く、このうち3つを使用者Sによる直接吸引するためのものとし、残りの1つを液体に溶解させるためのものとしても良い。
又、ガス生成装置1の筐体11内部には、電解槽3を冷却するためのファン(送風機)を設けていても良い。
その他のガス生成装置1の構成、作用効果及び使用態様は、第1、2実施形態と同様である。
図10〜12には、本発明の第4実施形態に係るガス生成装置1が示されている。
この第4実施形態において第1〜3実施形態と最も異なるのは、供給タンク3及びフィルタタンク8を丸みを帯びた形状とした点と、貯蔵タンク93を有する点である。
図10、11に示した如く、第4実施形態の供給タンク3及びフィルタタンク8は、それぞれの箱体(供給箱体31、フィルタ箱体81)が、略直方体状ではなく、上下底面が外方突出した略円柱状で、全体として丸みを帯びた形状である。
このように丸みを帯びていれば、より強い圧力(内部からのガス圧)に耐えられる(耐圧性が高い)ため、各タンク3、8内にガスGをより多く貯めることが可能となる。
この他の各タンク3、8の構成、作用効果及び使用態様は、第1〜3実施形態と同様である。
図10、12に示した如く、貯蔵タンク93は、フィルタタンク8から出るガスGを貯蔵するタンクであって、第4実施形態の各タンク3、8と同様に丸みを帯びた形状となっている。
従って、貯蔵タンク93も、耐圧性が高いため、より多くのガスGを貯蔵できると共に、必要になった時だけ、電解槽2でガスGを発生させれば良く、消費電力の低減が図れる。
尚、図12(a)中の拡大図における箱体93’は、パンチングメタル(パンチング孔が設けられた金属製)であっても良く、この箱体93’を介して、フィルタタンク8から貯蔵タンク93内へガスGが送られる。
その他のガス生成装置1の構成、作用効果及び使用態様は、第1〜3実施形態と同様である。
図13〜15には、本発明に係る生成ガス管理システム100が示されている。
この生成ガス管理システム100は、電気分解させる水Wが循環し且つ水素を含むガスGを生成するガス生成部1’と、このガス生成部1’の使用者Sの名前Nと使用時間Tを入力する入力部101と、当該ガス生成部1’を使用者Sが使用する場所Bを表示する第1表示部102と、当該ガス生成部1’の使用後に、当該使用者Sの使用時間Tに単位時間当たりの金額を乗算した総額Pを表示する第2表示部103を有している。
入力部101は、タッチパネル、音声認識デバイス、キーボード、使用者S自身が所有するスマートフォン等の携帯端末など、使用者の名前Nや使用時間T等が入力できるのであれば、何れの構成でも良い。
第2表示部103も、会計(レジ)スペースでのディスプレイなど、使用者Sが使用した総額Pが表示できるのであれば、何れの構成でも構わない。
図13は、このような構成の生成ガス管理システム100の動作処理を示す。
使用者(顧客)Sが、生成ガス管理システム100を設置した場所(店舗等)に入り、少なくとも自分が希望する使用時間T(これに加えて、使用者Sの名前N)を入力部101で入力する(ステップS1)。
入力後、第1表示部102に使用場所Bを表示して(ステップS2)、表示された場所Bに使用者Sは移動し、ガス生成部1’からのガスGを直接吸入したり、ガスGを溶解させた液体(水素等のガスGを、純水や水道水に溶解させた(水素水とも言える)液体)を飲む。
ガス生成部1’の使用後には、第2表示部103にて総額Pを表示して(ステップS3)、表示された総額Pを、使用者Sは、生成ガス管理システム100を設置した店舗等に支払う。
このような生成ガス管理システム100が設置された場所は、水素を含むガスGが吸入できる広場やサービスエリア(Plaza )であることから、「水素プラザ(出願商標)」であるとも言える。
このコンピュータ104で、使用者Sが複数の場合に、当該複数の使用者Sの各使用時間Tに応じて(具体的には、隣接する使用場所Bの使用者Sの希望する使用時間Tが短い場合には、各使用場所Bに載置された近傍のガス生成部1’から使用するものを選んだり、全体の使用者Sの数が少ない場合には、稼働させるガス生成部1’の台数を減らす等)、ガス生成部1’を複数の使用者Sで兼用させても構わない。
このようにして、所定数のガス生成部1’で、多くの使用者Sに生成したガスGを供給でき、コストの低減と共に、更に多くの使用者Sの健康増進を図ることが出来る。
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。ガス生成装置1及び生成ガス管理システム100等の各構成又は全体の構造、形状、寸法などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することが出来る。
ガス生成装置1における電解槽2や供給タンク3、往路4、復路5、送出路6、そして、フィルタタンク8や排出路9等は、筐体の中に設けられていても構わない。
又、ガス生成装置1や生成ガス管理システム100によって、水素を含むガスGを溶解させた液体(水素水)を作り、この水素水を足湯や入浴に用いても良い。
1’ ガス生成部
2 電解槽
3 供給タンク
4 往路
4a 往路の電解槽側の連通端
4b 往路の供給タンク側の連通端
5 復路
5a 復路の電解槽側の連通端
5b 復路の供給タンク側の連通端
6 送出路
6a 送出路の供給タンク側の連通端
6b 送出路のフィルタタンク側の連通端
7 供給タンク用多孔部材
8 フィルタタンク
9 排出路
9a 排出路のフィルタタンク側の連通端
10 フィルタタンク用多孔部材
100 生成ガス管理システム
W 水
W’ 水面
G ガス
R フィルタ水
R’ 純水面
S 使用者
Claims (6)
- 電解槽(2)内で水(W)を電気分解して、水素を含むガス(G)を生成するガス生成装置であって、
前記電解槽(2)内へ水(W)を供給する供給タンク(3)を有し、
この供給タンク(3)内の水(W)を電解槽(2)内へ送るよう連通した往路(4)と、前記電解槽(2)内で生成されたガス(G)を供給タンク(3)内へ送るよう連通した復路(5)とで水(W)が循環し、
前記供給タンク(3)内で水(W)の水面(W’)より上方に溜まったガス(G)を供給タンク(3)外へ送るよう連通した送出路(6)が設けられ、
前記電解槽(2)は、前記供給タンク(3)より下方に位置し、
前記往路(4)は、前記電解槽(2)側の連通端(4a)が復路(5)の電解槽(2)側の連通端(5a)より下方に位置し、且つ、前記供給タンク(3)側の連通端(4b)が供給タンク(3)の底部に位置し、
前記復路(5)は、前記供給タンク(3)側の連通端(5b)が供給タンク(3)内で水面(W’)より下方に位置していることを特徴とするガス生成装置。 - 前記供給タンク(3)内で水(W)の水面(W’)より上方に多孔質な供給タンク用多孔部材(7)が設けられ、
この多孔部材(7)より上方に、前記送出路(6)は、前記供給タンク(3)側の連通端(6a)が位置していることを特徴とする請求項1に記載のガス生成装置。 - 前記供給タンク(3)から送出路(6)を介して送られるガス(G)をフィルタ水(R)に接触させるフィルタタンク(8)を有し、
このフィルタタンク(8)内でフィルタ水(R)と接触したガス(G)をフィルタタンク(8)外へ送るよう連通した排出路(9)が設けられ、
前記送出路(6)は、前記フィルタタンク(8)側の連通端(6b)がフィルタタンク(8)内でフィルタ水面(R’)より下方に位置していることを特徴とする請求項1又は2に記載のガス生成装置。 - 前記フィルタタンク(8)内でフィルタ水(R)のフィルタ水面(R’)より上方に多孔質なフィルタタンク用多孔部材(10)が設けられ、
この多孔部材(10)より上方に、前記排出路(9)は、前記フィルタタンク(8)側の連通端(9a)が位置していることを特徴とする請求項3に記載のガス生成装置。 - 電気分解する水を循環させ且つ水素を含むガス(G)を生成するガス生成部(1’)を有した生成ガス管理システムであって、
前記ガス生成部(1’)の使用者(S)の名前と使用時間を入力する入力部と、
当該ガス生成部(1’)を使用者(S)が使用する場所を表示する第1表示部と、
当該ガス生成部(1’)の使用後に、当該使用者(S)の使用時間に単位時間当たりの金額を乗算した総額を表示する第2表示部を有していることを特徴とする生成ガス管理システム。 - 前記使用者(S)の使用時間を管理するコンピュータを有し、
このコンピュータが、前記使用者(S)が複数の場合に、当該複数の使用者(S)の各使用時間に応じて、前記ガス生成部(1’)を複数の使用者(S)で兼用させることを特徴とする請求項5に記載の生成ガス管理システム。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020073713A (ja) * | 2019-09-12 | 2020-05-14 | 富▲ちん▼生物科技股▲ふん▼有限公司 | 水素発生装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS63250481A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 | Hitachi Ltd | 水素酸素発生装置 |
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JP3192728U (ja) * | 2013-06-19 | 2014-08-28 | 林信湧 | 健康気体発生器の電解槽用の液体・気体循環システム |
-
2014
- 2014-09-09 JP JP2014183071A patent/JP2016056402A/ja active Pending
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