JP2017006272A - 水素水ミスト発生装置および水素水ミストサウナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水素水としての効能を十分に得ることができる程度まで高濃度に水素ガスが溶解した水素水ミストを発生させることが可能な、水素水ミスト発生装置を提供する。
【解決手段】水素水ミスト発生装置は、筐体２と、筐体２内部へ水を供給する水供給源３と、筐体２内部と水供給源３とを接続する水供給管４と、筐体２内部へ水素ガスを供給する水素ガス供給源５と、筐体２内部と水素ガス供給源５とを接続する水素ガス供給管６と、水素ガスが溶解した水素水をミスト状に噴霧するミスト噴霧ノズル８と、筐体２とミスト噴霧ノズル８とを接続する水素水流通管７と、ミスト噴霧ノズル８近傍の水素水流通管７内を通過する水素水を加熱する熱源９と、を備える。筐体２内部の水および水素ガスは、常温近傍で保持されている。
【選択図】図１

Description

本開示は、水素水ミスト発生装置と、それを備えた水素水ミストサウナ装置とに関する。

従来、数μｍ〜数１００μｍの水滴径を有する温水ミストを浴室内に噴霧して体に浴びることによる、発汗促進、血流促進、肌の保湿、リフレッシュおよびリラックスなどの効能を得ることを目的とした、ミストサウナ装置が開発されている。

例えば特許文献１には、給湯機器などの熱源機からの高温水を、ノズルを用いて浴室内にミスト状に噴霧するミストサウナ装置であって、浴室外に設けたエアポンプからの空気圧と給湯圧でノズルよりミストを発生させるように構成したミストサウナ装置が開示されている。特許文献１で開示されているミスト噴霧ノズルには、該ノズルへ高温水を供給する給湯配管、および、エアポンプから圧搾空気を供給する空気配管が接続されている。ノズルに供給された高温水は、エアポンプからの空気圧で強制的にミスト噴霧される。

また、水素ガスが溶解した水である水素水は、従来、皮膚や髪の抗酸化といったアンチエイジングを目的に使用されている。そこで、この水素水をミストサウナに活用することで、噴霧された水素水ミストを皮膚や髪のすみずみまで行き渡らせて、より効果的に水素水の上記効能を享受できることが提案されている。

特開２００２−３６０６５６号公報

特許文献１に開示されている装置を、高温水への空気の溶解という観点から見ると、ノズル内もしくはノズル先端のミスト噴霧部においては高温水と圧搾空気が接触するため、大気圧下で高温水と空気が接触する場合と比較して、高温水への空気の溶解が促進されていると想定される。したがって、給湯配管内の高温水中と比較して、ノズルから噴霧されるミスト中には、上述のようにノズル部で空気が溶解した分だけ多くの溶存空気が含まれると考えられる。

しかしながら、特許文献１に開示されている装置を水素水ミストを発生させるという用途に適用するために、特許文献１で開示されているミスト噴霧方式において圧搾空気を圧縮水素に置き換えて利用し、水素ガスが溶解した高温水を噴霧して水素水ミストを生成しようとしても、水素水の上記効能を十分に得られる程度まで高濃度に水素ガスが溶解した水素水ミストを得ることは難しい。

そこで、本開示は、水素水としての効能を十分に得ることができる程度まで高濃度に水素ガスが溶解した水素水ミストを発生させることが可能な、水素水ミスト発生装置を提供することを目的とする。

本開示は、
筐体と、
前記筐体内部へ水を供給する水供給源と、
前記筐体内部と前記水供給源とを接続する水供給管と、
前記筐体内部へ水素ガスを供給する水素ガス供給源と、
前記筐体内部と前記水素ガス供給源とを接続する水素ガス供給管と、
水素ガスが溶解した水素水をミスト状に噴霧するミスト噴霧ノズルと、
前記筐体内部と前記ミスト噴霧ノズルとを接続する水素水流通管と、
前記ミスト噴霧ノズル近傍の前記水素水流通管内を通過する水素水を加熱する熱源と、
を備え、
前記筐体内部の水および水素ガスが、常温近傍で保持されている、
水素水ミスト発生装置を提供する。

本開示の水素水ミスト発生装置によれば、水素水としての効能を十分に得ることができる程度まで高濃度に水素ガスが溶解した水素水ミストを発生させることが可能である。

図１は、本開示の実施形態１に係る水素水ミスト発生装置の一例と、それを備えた水素水ミストサウナ装置の一例を示す概略図である。 図２は、本開示の実施形態２に係る水素水ミスト発生装置の一例と、それを備えた水素水ミストサウナ装置の一例を示す概略図である。 図３は、図２に示す水素水ミストサウナ装置の動作を示すフローチャートである。 図４は、本開示の実施形態３に係る水素水ミスト発生装置の一例と、それを備えた水素水ミストサウナ装置の一例を示す概略図である。 図５は、本開示の実施形態４に係る水素水ミスト発生装置の一例と、それを備えた水素水ミストサウナ装置の一例を示す概略図である。

本開示者らは、「背景技術」の欄に記載した特許文献１に記載された装置を水素水ミスト発生装置として適用するために、特許文献１で開示されているミスト噴霧方式において圧搾空気を圧縮水素に置き換えて利用し、水素ガスが溶解した高温水を噴霧して水素水ミストを生成しようとしても、以下の２点の理由から、高濃度に水素ガスが溶解した水素水ミストを得ることは難しいということを見出した。

１点目の理由は、高温水と水素ガスとの接触時間である。水素が高温水中に溶解するためには高温水との接触が不可欠である。しかし、特許文献１に開示された方式を採用した場合には、高温水と水素ガスとはノズル部で瞬間的に接触するのみであり、接触後ただちにノズルから噴霧されてミストとなる。すなわち水素には、高温水中に飽和溶解度近くまで溶解するのに十分な高温水との接触時間が与えられていない。その結果、ノズルから噴霧されるミスト中に含まれる水素の溶解量は、飽和溶解度と比べて非常に少なくなる。

２点目の理由は、水素ガスと接触する水の温度である。一般的に気体は、温度が低いほど液体中への溶解度が高くなる。これは、液体中の気体分子は、温度が上昇すると活発に動く結果、溶液から出ていきやすくなるためである。特許文献１に開示された方式を採用した場合には、水素ガスと接触する水は高温であるため、常温の水と接触する場合と比較して水中に溶解できる水素ガス量が少なくなる。

以上の理由により、特許文献１で開示されているミスト噴霧方式においては、水素ガスのミスト中への溶解量は少なく、そのため、当該ミストを浴びた場合、水素水としての効能を十分には得られないと考えられる。

そこで、本開示者らは、上記理由に鑑み、水素水としての効能を十分に得ることができる程度まで高濃度に水素ガスが溶解した水素水ミストを発生させることを目的として、鋭意検討の末、以下の水素水ミスト発生装置に至った。

本開示の第１の態様に係る水素水ミスト発生装置は、筐体と、前記筐体内部へ水を供給する水供給源と、前記筐体内部と前記水供給源とを接続する水供給管と、前記筐体内部へ水素ガスを供給する水素ガス供給源と、前記筐体内部と前記水素ガス供給源とを接続する水素ガス供給管と、水素ガスが溶解した水素水をミスト状に噴霧するミスト噴霧ノズルと、前記筐体内部と前記ミスト噴霧ノズルとを接続する水素水流通管と、前記ミスト噴霧ノズル近傍の前記水素水流通管内を通過する水素水を加熱する熱源と、を備え、前記筐体内部の水および水素ガスが、常温近傍で保持されている。

第１の態様に係る水素水ミスト発生装置では、水供給源から供給された水、および水素ガス供給源から供給された水素ガスが、筐体内部において常温近傍で保持される。なお、ここでいう常温近傍とは、装置を使用する地域や季節に応じて変動するため特には限定されないが、例えば０〜３０℃の温度範囲のことをいう。上述したように、一般的に気体は温度が低いほど液体中への溶解度が高くなる。すなわち、常温近傍の水と水素ガスとを接触させる第１の態様に係る水素水ミスト発生装置の場合、高温水と水素ガスとを接触させる従来のミスト発生装置と比較して、より多くの水素ガスを水中に溶解させることができる。第１の態様に係る水素水ミスト発生装置ではさらに、上述のような水素ガスの水への溶解に有利な条件の下で、水と水素ガスとを筐体内で十分な時間保持できる。したがって、第１の態様に係る水素水ミスト発生装置は、常温近傍の条件下での飽和溶解度近くまで水素ガスを溶解させた水を筐体内に得ることができる。このことは、噴霧ミスト中の水素ガス溶解量を多くするという観点から見て、非常に好適である。

さらに、第１の態様に係る水素水ミスト発生装置では、筐体内圧を駆動力として水素水流通管を介してミスト噴霧ノズルへ送られる水素水が、ミスト噴霧ノズルへ到達する直前に熱源によって適温まで加熱され、加熱直後にミストとして噴霧される。仮に、水素水を加熱した状態で、水素の溶解量が平衡状態に達するのに十分な時間保持した場合、一度常温近傍で水中に溶解した水素ガスのうち、加熱された水温での水素ガスの飽和溶解度を超える分は、水素水中から放出される。しかしながら第１の態様に係る水素水ミスト発生装置では、水素水は加熱された後、水素ガスを放出するのに十分な時間を与えられることなく、ただちにミストとして噴霧される。これにより、噴霧されたミスト中には、飽和溶解度近くまで、もしくは過飽和に水素ガスが含まれる。

以上により、第１の態様に係る水素水ミスト発生装置によれば、水素水としての効能を発現するのに十分な量の水素ガスを溶解し、かつミストサウナとしての使用に適した温度に加熱された水素水ミストを、人体表面に到達させることができる。ミストは、浴用やシャワー用の水と比較して水滴径が非常に小さく、比表面積が大きい。そのため、水素水をミストとして使用する場合、浴用やシャワー用として水素水を使用する場合よりも水中に溶解した水素が圧倒的に放出されやすい。よって、水素が十分に溶解した水素水によるミストサウナを実現するためには、ノズルから噴霧される時点で水中に水素ガスを飽和溶解度近くまで、もしくは過飽和に溶解させておくことができる第１の態様に係る水素水ミスト発生装置が非常に有効となる。

第２の態様において、例えば、第１の態様に係る水素水ミスト発生装置では、前記筐体内部の水および水素ガスが、大気圧よりも高い圧力で保持されていてもよい。

ヘンリーの法則が示す通り、気体の溶解度はその気体の分圧に比例する。したがって、第２の態様に係る水素水ミスト発生装置によれば、筐体内部で水と水素ガスとを接触させる際に、大気圧下で両者を接触させた場合と比較して非常に多量の水素ガスを水中に溶解させることができる。

第３の態様において、例えば、第１または第２の態様に係る水素水ミスト発生装置では、前記水素ガス供給源から前記筐体内部への水素ガス供給圧力が、前記水供給源から前記筐体内部への水供給圧力よりも高くてもよい。

筐体の内圧を特に制御しない場合、通常、筐体の内圧は水供給源から筐体内部への水供給圧力近傍に保持される。第３の態様に係る水素水ミスト発生装置によれば、筐体内の圧力が水供給源から筐体内部への水供給圧力に保持されている場合でも水素を筐体内部に供給できるので、筐体内部へ水素を供給する際に、水素ガス供給圧力に応じて筐体の内圧を複雑に制御する必要がなく、装置の動作が簡単になる。

第４の態様において、例えば、第１〜第３の態様のいずれか１つの態様に係る水素水ミスト発生装置は、前記筐体内部の圧力を計測する圧力センサーと、前記筐体内部の水面高さを計測する水位センサーとをさらに備えていてもよく、前記圧力センサーおよび水位センサーによって前記筐体内部の圧力および水位が制御されてもよい。

第４の態様に係る水素水ミスト発生装置によれば、圧力センサーおよび水位センサーによって筐体内部の圧力および水位を制御することができるので、筐体内部の圧力および水位を一定範囲内に保つことが可能となり、安定的に水素水ミストを発生させることができる。

第５の態様において、例えば、第１〜第４の態様のいずれか１つの態様に係る水素水ミスト発生装置は、前記熱源により加熱された前記水素水流通管内の前記水素水の温度を計測する温度センサーをさらに備えていてもよく、前記温度センサーによって前記熱源の出力が制御されてもよい。

第５の態様に係る水素水ミスト発生装置によれば、所望の温度を有する水素水ミストを容易に発生させることができる。

第６の態様において、例えば、第１〜第５の態様のいずれか１つの態様に係る水素水ミスト発生装置は、前記水素水流通管に設けられた三方バルブと、前記水供給源と前記三方バルブとを接続する水流通管とをさらに備えていてもよく、前記三方バルブによって、前記筐体から前記三方バルブを経由して前記ミスト噴霧ノズルへの水素水流通と、前記水流通管から前記三方バルブを経由して前記ミスト噴霧ノズルへの水流通とが切り替えられてもよい。

第６の態様に係る水素水ミスト発生装置によれば、１つの装置で、水素水ミストと水素を含まない水のミストとの両方を発生させることができる。

本開示の第７の態様に係る水素水ミストサウナ装置は、第１〜第６の態様のいずれか１つの態様に係る水素水ミスト発生装置と、前記水素水ミスト発生装置のミスト噴霧ノズルが空間内部に設置された浴室と、を備える。

第７の態様に係る水素水ミストサウナ装置は、第１〜第６の態様のいずれか１つの態様に係る水素水ミスト発生装置を備えているので、水素水としての効能を発現するのに十分な量の水素ガスを溶解し、かつミストサウナとしての使用に適した温度に加熱された水素水ミストを、人体表面に到達させることができる。

第８の態様において、例えば、第７の態様に係る水素水ミストサウナ装置は、前記浴室の空間内部の上方に設置された水素センサーと、前記浴室の空間内部の上方に設置された防爆換気扇とをさらに備えていてもよく、前記水素センサーによって前記浴室の空間内部の水素濃度が所定値以上となったことが検知された場合に、前記水供給管から前記筐体への水供給および前記水素ガス供給管から前記筐体への水素ガス供給が停止されるとともに、前記防爆換気扇の作動により前記浴室の空間内部の気体が浴室外へ排気されてもよい。

第８の態様に係る水素水ミスト発生装置は、水素ガスの漏洩に伴う事故を未然に防ぐことが可能な、安全性に優れた装置である。

以下、本開示の水素水ミスト発生装置および水素水ミストサウナ装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態は一例であり、本開示は以下の実施形態に限定されない。また、以下の実施形態では、同一部材に同一の符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。

（実施形態１）
実施形態１として、本開示の水素水ミスト発生装置の一例と、それを備えた水素水ミストサウナ装置とについて、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の水素水ミスト発生装置を備えた水素水ミストサウナ装置の構成を示す概略図である。

水素水ミストサウナ装置１００は、浴室１と、水素水ミスト発生装置とを備える。水素水ミスト発生装置は、筐体２と、筐体２内部へ水を供給する水供給源３と、筐体２内部と水供給源３とを接続する水供給管４と、筐体２内部へ水素ガスを供給する水素ガス供給源５と、筐体２内部と水素ガス供給源５とを接続する水素ガス供給管６と、水素ガスが溶解した水素水をミスト状に噴霧するミスト噴霧ノズル８と、筐体２内部とミスト噴霧ノズル８とを接続する水素水流通管７と、ミスト噴霧ノズル８近傍の水素水流通管７内を通過する水素水を加熱する熱源９と、を備えている。水素水ミスト発生装置において、ミスト噴霧ノズル８は浴室１の空間内部に設置されている。熱源９は、ミスト噴霧ノズル８近傍の水素水流通管７の周囲に設けられている。ミスト噴霧ノズル８の先端には、ミストを噴霧するための微小な孔が設けられている。

次に、水素水ミストサウナ装置１００の各構成について、具体的に説明する。

浴室１の素材には、一般的な浴室用として用いられるものが使用可能である。浴室１の内壁素材としては、例えば、樹脂、陶磁器、ステンレス、ホーロー、木質などが用いられる。また、浴室１には必要に応じて出入口、換気口、窓などを設けることができる。これらの素材も、一般的な浴室に準じて採用され得る。

筐体２は、水および水素の透過を抑制する機能を有し、かつ、筐体２内部に保持する水および水素ガスの圧力によって変形しない機械的強度を有する。筐体２の材料としては、例えば、金属、樹脂、内壁を樹脂で被覆した金属などが挙げられる。

水供給源３には、例えば水道水を用いることができる。また、水供給管４は、その内部を流通する水を漏洩せず、かつその水圧に耐える機械的強度を有することが求められる。具体的には、一般に用いられる水道管を適用することが可能である。素材としては例えば、金属、樹脂、内壁を樹脂で被覆した金属などを用いることができる。

水素ガス供給源５には、水素ボンベ、水電解装置から生成される水素、天然ガスを改質して得られる水素などを用いることができる。また、水素ガス供給管６には、その内部を流通する水素ガスを漏洩せず、かつそのガス圧力に耐える機械的強度を有することが求められる。具体的には、一般に用いられる水素ガス配管を適用することが可能である。素材としては例えば、ステンレス等の金属、樹脂、内壁を樹脂で被覆した金属などを用いることができる。

水素水流通管７およびミスト噴霧ノズル８に要求される素材としての要件は、基本的に水供給管４と同様であるが、熱源９によって加熱される点を鑑みれば、さらに耐熱性が要求される。具体的には、ステンレスなどの金属などが使用できる。

熱源９は、水素水流通管７内部を流通する水素水の温度を、常温からミストサウナとしての適温まで速やかに上昇させる機能を有する。具体的には、ガス給湯器などで用いられるガスバーナー、電気ヒーターなどを採用できる。

次に、水素水ミストサウナ装置１００の動作、すなわち水素水ミスト発生装置の動作について説明する。

水素水ミスト発生装置では、水供給源３から水供給管４を介して筐体２内部へ、水供給源３の水圧を駆動力として水が供給される。すなわち、水供給源３に水道水が利用される場合は、水道水の圧力を水供給圧力として筐体２内部へ水が供給される。また、水素ガス供給源５から水素ガス供給管６を介して筐体２内部へ、水素ガス供給源５のガス圧力を駆動力として水素ガスが供給される。このとき、筐体２の内圧を特に制御せずに、筐体２の内圧を水供給管４よりかかる水供給圧力とほぼ等しい圧力で保持してもよい。筐体２の内圧が水供給管４よりかかる水供給圧力とほぼ等しい圧力で保持されており、そこへ図１に示すように筐体２の底部から筐体２内の水中へバブリングによって水素が供給される場合は、筐体２内部へ水素ガスを供給するために、水素ガス供給管６よりかかる水素ガス供給圧力は水供給管４よりかかる水供給圧力よりも高い値に設定される。なお、筐体２の内圧を制御した上で水素を筐体２内に供給することも可能である。したがって、水素ガス供給管６よりかかる水素ガス供給圧力は、水素ガスが供給される際の筐体２の内圧に応じて適宜設定されればよく、必ずしも水供給管４よりかかる水供給圧力よりも高い値に設定される必要はない。筐体２内部に供給された水と水素ガスは、常温で十分な時間筐体２内部で保持される。したがって、水中への水素ガス溶解量は、筐体２内部の温度および圧力における飽和溶解度に達する。水中への水素ガス溶解量をより増加させるために、筐体２の内圧を大気圧よりも高い圧力としてもよい。筐体２の内圧が水供給管４よりかかる水供給圧力とほぼ等しい圧力で保持される場合は、水供給圧力を大気圧よりも高く設定してもよい。

以上により、筐体２内部に水素水が生成される。この水素水は、筐体２の内圧を駆動力として水素水流通管７へ送出され、最終的にミスト噴霧ノズル８から浴室１内へ噴霧される。熱源９は、ミスト噴霧ノズル８に達する直前の水素水流通管７内部を流通する水素水を、ミストサウナとしての適温まで加熱する。水素水の水温を上昇させると溶解水素の放出が促されるため、水素水はできる限り短時間で加熱され、その後遅滞なくミスト噴霧ノズル８から噴霧されることが望ましい。

例えば特許文献１に開示されているミストサウナ装置のように、従来のミストサウナ装置では、水中へ溶解するガスは、ミスト噴射ノズル近傍で高温水と接触する構成になっている。この構成を水素水ミストの発生に適用した場合には、上述のとおり、第一に水とガスとの接触時間が短いという課題が存在する。水素ガスが高温水中に溶解し得るのは、高温水と水素ガスが接触している間のみである。しかしながらこの構成では、高温水と水素ガスはノズルからの噴霧直前に瞬間的に接触するのみであるから、水素ガスが飽和溶解度近くまで溶解するための時間としては不十分である。さらに第二には、水素ガスが溶解する水の温度が高いという課題が存在する。気体の分子運動の観点から、一般的に高温であるほど気体の水への溶解量は少なくなる。この構成では、水をまず熱源器によって加熱した後に水素ガスと接触させる。このため、加熱前の水に水素ガスを溶解させるのに比べて、水素ガス溶解量の面で不利となる。これら２つの水素溶解量に関する課題は、浴用やシャワー用の水と比較して水滴径が非常に小さく水滴の比表面積が大きいミストにおいては、より顕著となる。

これに対して、本実施形態の水素水ミスト発生装置では、水と水素ガスとの接触時間に関する上記第一の課題が解決される。これは、本実施形態の水素水ミスト発生装置では、水と水素ガスとを筐体２内部において十分な時間接触させる構成となっているためである。さらに、水素ガスが溶解する水の温度に関する上記第二の課題も解決される。これは、本実施形態の水素水ミスト発生装置では、筐体２内部において水素ガスが水に溶解するときの温度が常温近傍に保持されているためである。加えて、筐体２内部において水素ガスが、例えば水道水圧のような大気圧よりも高い圧力で水と接触する場合は、ヘンリーの法則から考えて、大気圧下で水素ガスを水と接触させる場合に比べて水素溶解量の点で有利である。また、本実施形態の水素水ミスト発生装置は、水素水がミスト噴霧ノズル８へ到達する直前に加熱され、その直後にミストとして噴霧される構成を有している。この点も、水素溶解量の面から鑑みて好適である。これは、水素水が加熱により水素ガスを放出するのに十分な時間を与えないためである。さらには、本実施形態の水素水ミスト発生装置は、筐体２の内圧を駆動力として筐体２から水素水流通管７へ水素水を送出し、噴霧直前まで水素水をその圧力に保つ構成を有している。この構成は、加熱による水素ガスの放出を抑制し、噴霧ミスト中に溶解する水素ガス量を多くすることに役立っている。

以上により、本実施形態の水素水ミスト発生装置によれば、飽和溶解度近くまで、もしくは過飽和に水素ガスが含まれ、かつ適温に加熱された水素水ミストを発生させることができる。すなわち、本実施形態の水素水ミスト発生装置によれば、水素水としての効能を十分に得ることができる程度まで高濃度に水素ガスが溶解した水素水ミストを発生させることが可能である。なお、本実施形態では、水素水ミスト発生装置を水素水ミストサウナ装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、水素水ミスト発生装置はミストサウナ以外の用途、例えば美容機器などにも適用可能である。なお、以下の実施形態に係る水素水ミスト発生装置についても同様である。

（実施形態２）
実施形態２として、本開示の水素水ミスト発生装置の別の例と、それを備えた水素水ミストサウナ装置とについて、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態の水素水ミスト発生装置を備えた水素水ミストサウナ装置の構成を示す概略図である。

本実施形態の水素水ミストサウナ装置２００は、水素水ミスト発生装置が、筐体２の内圧を計測する圧力センサー１０、筐体２内部の水面高さを計測する水位センサー１１、および熱源９により加熱された水素水の温度を計測する温度センサー１２をさらに備えている点以外は、実施形態１の水素水ミストサウナ装置１００と同様の構成を有する。そのため、ここでは、筐体２の内圧を計測する圧力センサー１０、筐体２内部の水面高さを計測する水位センサー１１、および水素水の温度を計測する温度センサー１２についてのみ説明する。

本実施形態の水素水ミスト発生装置には、筐体２に、筐体２の内圧を計測する圧力センサー１０が設けられている。実施形態１でも説明したように、筐体２の内圧は、例えば大気圧以上、水素ガス供給圧力と水供給圧力とのうち大きい方の圧力以下の範囲内に設定される。そのため、圧力センサー１０には、その測定可能範囲が筐体２の内圧がとり得る圧力範囲を含むものが選択される。また、圧力センサー１０のうち水素ガスおよび水と接触する部分は、上記圧力範囲の水素ガスまたは水との接触によって圧力計測に影響を及ぼすほどの劣化もしくは変形が起きない材料によって形成される。例えば、金属、樹脂、表面を樹脂で被覆した金属等が利用できる。

本実施形態の水素水ミスト発生装置には、筐体２に、筐体２内部の水面高さを計測する水位センサー１１も設けられている。水位センサー１１のうち水素ガスおよび水と接触する部分は、筐体２の上記圧力範囲の水素ガスまたは水との接触によって水位計測に影響を及ぼすほどの劣化もしくは変形が起きない材料によって形成される。例えば、金属、樹脂、表面を樹脂で被覆した金属等が利用できる。

圧力センサー１０および水位センサー１１の検知部は、筐体２への水および水素ガスの供給、筐体２からの水素水の流出、並びに、圧力センサー１０および水位センサー１１の相互の計測、のいずれも妨げる位置でなければ、筐体２内部のどの位置に配置されていてもよい。

本実施形態の水素水ミスト発生装置には、さらに、水素水流通管７内部を流れる水素水のうち、熱源９によって加熱される部分の水温を計測する温度センサー１２も設けられている。温度センサー１２の測定可能範囲は、温度センサー１２の測定部を流れる水素水の温度範囲を含んでいればよい。例えば、少なくとも、常温以上、ミストサウナの適温以下の温度範囲が含まれていればよい。温度センサー１２のうち水素水と接触する部分は、上記温度範囲の水素水との接触によって温度計測に影響を及ぼすほどの劣化もしくは変形がおきない材料によって形成される。例えば、金属、樹脂、表面を樹脂で被覆した金属等が利用できる。

次に、水素水ミストサウナ装置２００の動作、すなわち水素水ミスト発生装置の動作について説明する。

水素水ミストサウナ装置２００の水素水ミスト発生装置の動作は、圧力センサー１０、水位センサー１１および温度センサー１２に関する動作が追加されている点以外は、実施形態１で示した水素水ミストサウナ装置１００の場合と同じである。そのため、ここでは主に、圧力センサー１０、水位センサー１１および温度センサー１２に関係する動作を中心に、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

水素水ミスト発生装置の作動を開始させると、水位センサー１１が筐体２内の現在水位を計測し（Ｓ１）、現在水位と予め設定した所定水位範囲とを比較する（Ｓ２）。現在水位が所定水位範囲よりも低い場合には、水供給管４から筐体２内に水が一定期間供給される（Ｓ３）。これらの動作と同時に、水素水流通管７によって筐体２内から水素水が流出する（Ｓ４）。通常、筐体２内の圧力および水素水流通管７への水素水流出圧力は、水供給管４からの水供給圧力とほぼ等しくなっている。よって、筐体２内へ供給される水の体積は、筐体２から流出する水素水の体積とほぼ等しくなる。このとき、流出した水素水中に含まれている水素ガスの分だけ、筐体２内の水量は増加することになり、これに伴って筐体２内の現在水位は上昇する。なお、この一連の動作中は、筐体２の現在水位の計測結果に応じて水素ガスを供給する必要は無い。

筐体２の現在水位が所定水位範囲よりも高くなった場合には（Ｓ５）、水素ガス供給管６から筐体２内に水素ガスが一定期間供給される（Ｓ６）。本実施形態では水素ガスは筐体２内の水中に供給され、このときの水素ガス供給圧力は、筐体２内の圧力、言い換えれば水供給管４からの水供給圧力よりも高い必要がある。現在水位が所定水位範囲内である場合は、水および水素ガスの供給が一定期間停止される（Ｓ７）。なお、Ｓ１〜Ｓ７の動作は、ミストサウナの使用終了が確認されるまで（Ｓ８）続けられる。これらの動作と同時に、水素水流通管７によって筐体２内から水素水が流出するので（Ｓ４）、その分だけ水量は減少する。これに伴って、筐体２内の現在水位は下降する。このとき、筐体２内の水位を上昇させない範囲内で、水供給管４から筐体２内へ水を供給してもよい。

現在水位と所定水位範囲との位置関係がいずれの場合においても、圧力センサー１０が筐体２内の圧力を計測し（Ｓ９）、計測圧力と予め設定した所定圧力範囲とを比較する（Ｓ１０）。計測圧力が所定圧力範囲を上回った場合には、水および／または水素ガスの供給量を減少させることで所定圧力範囲内への回復を行う（Ｓ１１）。逆に、計測圧力が所定圧力範囲を下回った場合には（Ｓ１２）、水および／または水素ガスの供給量を増加させることで所定圧力範囲内への回復を行う（Ｓ１３）。なお、Ｓ９〜Ｓ１３の動作は、ミストサウナの使用終了が確認されるまで（Ｓ１４）続けられる。

以上により、ミストサウナ使用中は筐体２内の圧力および水位が一定範囲内に保たれる。

筐体２から水素水流通管７を介してミスト噴霧ノズル８からの水素水ミスト噴霧が開始された後（Ｓ１５）、熱源９による水素水の加熱が開始される（Ｓ１６）。加熱された水素水の温度は温度センサー１２で計測され（Ｓ１７）、その計測値が所定温度範囲内になるよう熱源９の出力がフィードバック制御される（Ｓ１８）。これにより、水素水ミストの温度がミストサウナの適温に保持される。水素水ミストサウナ装置２００の作動開始後、水素水ミストの温度が適温となった段階で、浴室１内でミストを浴びることが可能となる（Ｓ１９）。ミストサウナ使用中も、加熱された水素水の温度は温度センサー１２で計測され（Ｓ２０）、その計測値が所定温度範囲内になるよう熱源９の出力がフィードバック制御される（Ｓ２１〜Ｓ２３）。なお、Ｓ２０〜Ｓ２３の動作は、ミストサウナの使用終了が確認されるまで（Ｓ２４）続けられる。

水素水ミストサウナ装置２００の使用終了時（Ｓ２５）には、まず熱源９の加熱が停止し（Ｓ２６）、次いで筐体２からの水素水流出が停止し（Ｓ２７）、その後筐体２への水および水素ガスの供給が停止する（Ｓ２８）。

以上のとおり、本実施形態の水素水ミスト発生装置によれば、実施形態１の水素水ミスト発生装置と同様の効果に加えて、筐体２内部の圧力および水位を一定範囲内に保つことが可能となり、安定的に水素水ミストを発生させることができ、さらに所望の温度を有する水素水ミストを容易に発生させることができる。

（実施形態３）
実施形態３として、本開示の水素水ミスト発生装置のさらに別の例と、それを備えた水素水ミストサウナ装置とについて、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態の水素水ミスト発生装置を備えた水素水ミストサウナ装置の構成を示す概略図である。

本実施形態の水素水ミストサウナ装置３００は、水素水ミスト発生装置が水素水流通管７に設けられた三方バルブ１３と、水供給源３と三方バルブ１３とを接続する水流通管１４とをさらに備えている点以外は、実施形態１の水素水ミストサウナ装置１００と同様の構成を有する。そのため、ここでは、三方バルブ１３および水流通管１４についてのみ説明する。

三方バルブ１３および水流通管１４は、その内部を流通する水を漏洩せず、かつその水圧に耐える機械的強度を有することが求められる。具体的には、一般に用いられる水道配管部材を適用することが可能である。素材としては例えば、金属、樹脂、内壁を樹脂で被覆した金属などを用いることができる。

三方バルブ１３は、水素水流通管７の道中に設けられる。また、水流通管１４は、水供給源３と三方バルブ１３を接続するように設けられる。三方バルブ１３は、水素水流通管７の筐体２側から水素水流通管７のミスト噴霧ノズル８側への水素水流通と、水流通管１４から水素水流通管のミスト噴霧ノズル８側への水流通とを切り替えられる機能を有し、また、このように動作するよう、各配管と接続される。

次に、水素水ミストサウナ装置３００の動作について説明する。水素水ミストサウナ装置３００の動作は、三方バルブ１３および水流通管１４に関する動作が追加されている点以外は、実施形態１で示した水素水ミストサウナ装置１００の場合と同じである。そのため、ここでは主に、三方バルブ１３および水流通管１４に関係する動作について説明する。

三方バルブ１３が、水素水流通管７の筐体２側から水素水流通管７のミスト噴霧ノズル８側へ水素水を流通するように設定された場合には、本実施形態の水素水ミスト発生装置は、実施形態１の水素水ミスト発生装置と全く同じ動作をする。このとき、水供給源３から水流通管１４を介して三方バルブ１３に到達した水の流通は、三方バルブ１３で封止される。

三方バルブ１３が、水流通管１４から水素水流通管７のミスト噴霧ノズル８側へ水を流通するように設定された場合には、水素水流通管７のミスト噴霧ノズル８には水が流通し、当該水は熱源９で加熱された後ミスト噴霧ノズル８から噴霧される。噴霧されるミストは、水素ガスを含まない水により形成される。このとき、水素水流通管７の筐体２側から三方バルブ１３に到達した水素水の流通は、三方バルブ１３で封止される。

以上のとおり、本実施形態の水素水ミスト発生装置によれば、実施形態１の水素水ミスト発生装置と同様の効果に加えて、水素水を含むミストと含まないミストの双方を使用することが可能となる。なお、本実施形態の水素水ミスト発生装置が、実施形態２の水素水ミスト発生装置に設けられている圧力センサー１０、水位センサー１１および温度センサー１２をさらに有することも可能である。

（実施形態４）
実施形態４として、本開示の水素水ミスト発生装置のさらに別の例と、それを備えた水素水ミストサウナ装置とについて、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態の水素水ミスト発生装置を備えた水素水ミストサウナ装置の構成を示す概略図である。

本実施形態の水素水ミストサウナ装置４００は、浴室１に水素センサー１５および防爆換気扇１６が設けられ、さらに水素水ミスト発生装置の水供給管４および水素供給管６に電磁弁１７および電磁弁１８がそれぞれ設けられている点以外は、実施形態１の水素水ミストサウナ装置１００と同様の構成を有する。そのため、ここでは、水素センサー１５、防爆換気扇１６および電磁弁１７，１８についてのみ説明する。

水素センサー１５および防爆換気扇１６は、少なくとも浴室１内の雰囲気に触れる部分については、高湿度に耐える素材を適用することが必要である。さらに、防爆換気扇１６は、少なくとも浴室１内の雰囲気に触れる部分については、電気的接点が露出していないことが必要である。

水素センサー１５および防爆換気扇１６は、浴室１の内部空間の上方に設置される。これにより、空気よりも軽く上方に集まりやすい水素ガスの濃度をより敏感に検知し、かつ効率的に浴室１外へ排気することができる。電磁弁１７は水供給管４の道中に、および、電磁弁１８は水素ガス供給管６の道中に、それぞれ設けられる。

次に、水素水ミストサウナ装置４００の動作について説明する。水素水ミストサウナ装置４００の動作は、水素センサー１５、防爆換気扇１６および電磁弁１７，１８が追加されている点以外は、実施形態１で示した水素水ミストサウナ装置１００の場合と同じである。そのため、ここでは、主に、水素センサー１５、防爆換気扇１６および電磁弁１７，１８に関係する動作について説明する。

水素センサー１５は、水素水ミストサウナ装置４００の動作時には常に浴室１内の水素濃度を検知する。水素センサー１５が検知した水素濃度が所定値以上となった場合には、水素センサー１５が水素ガス漏洩の旨を発報すると同時に、電磁弁１７，１８および防爆換気扇１６がただちに動作する。電磁弁１７，１８の動作により、水供給管４から筐体２への水供給、および、水素ガス供給管６から筐体２への水素ガス供給が停止する。また、防爆換気扇１６の動作により、浴室１内の気体が浴室１外へ排気される。

すなわち、本実施形態の水素水ミストサウナ装置４００では、浴室１内に所定上限濃度を超えて水素ガスが漏洩した場合には、漏洩の事実をミストサウナ使用者に通知すると同時に、安全に浴室１内の水素濃度を下げる。したがって、本実施形態の水素水ミストサウナ装置４００によれば、浴室内への水素ガスの漏洩に伴う事故を未然に防ぐことができる。

なお、水素水ミストサウナ装置４００の水素水ミスト発生装置が、実施形態２および３の水素水ミスト発生装置と同様の構成を有することも可能である。

本開示の水素水ミスト発生装置は、噴霧するミスト中に含まれる溶解水素量を向上することができるので、ミストサウナおよび美容機器など、水素水ミストが使用されるあらゆる用途への利用が可能である。また、本開示の水素水ミストサウナ装置は、噴霧するミスト中に含まれる溶解水素量を向上することができるので、住宅浴室用や公共浴場用の健康増進設備等として好適に利用できる。

１ 浴室
２ 筐体
３ 水供給源
４ 水供給管
５ 水素ガス供給源
６ 水素ガス供給管
７ 水素水流通管
８ ミスト噴霧ノズル
９ 熱源
１０ 圧力センサー
１１ 水位センサー
１２ 温度センサー
１３ 三方バルブ
１４ 水流通管
１５ 水素センサー
１６ 防爆換気扇
１７，１８ 電磁弁
１００，２００，３００，４００ 水素水ミストサウナ装置

Claims (8)

1. 筐体と、
   前記筐体内部へ水を供給する水供給源と、
   前記筐体内部と前記水供給源とを接続する水供給管と、
   前記筐体内部へ水素ガスを供給する水素ガス供給源と、
   前記筐体内部と前記水素ガス供給源とを接続する水素ガス供給管と、
   水素ガスが溶解した水素水をミスト状に噴霧するミスト噴霧ノズルと、
   前記筐体内部と前記ミスト噴霧ノズルとを接続する水素水流通管と、
   前記ミスト噴霧ノズル近傍の前記水素水流通管内を通過する水素水を加熱する熱源と、
   を備え、
   前記筐体内部の水および水素ガスが、常温近傍で保持されている、
   水素水ミスト発生装置。
2. 前記筐体内部の水および水素ガスが、大気圧よりも高い圧力で保持されている、
   請求項１に記載の水素水ミスト発生装置。
3. 前記水素ガス供給源から前記筐体内部への水素ガス供給圧力が、前記水供給源から前記筐体内部への水供給圧力よりも高い、
   請求項１または２に記載の水素水ミスト発生装置。
4. 前記筐体内部の圧力を計測する圧力センサーと、
   前記筐体内部の水面高さを計測する水位センサーと、をさらに備え、
   前記圧力センサーおよび水位センサーによって前記筐体内部の圧力および水位が制御される、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素水ミスト発生装置。
5. 前記熱源により加熱された前記水素水流通管内の前記水素水の温度を計測する温度センサーをさらに備え、
   前記温度センサーによって前記熱源の出力が制御される、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の水素水ミスト発生装置。
6. 前記水素水流通管に設けられた三方バルブと、
   前記水供給源と前記三方バルブとを接続する水流通管と、をさらに備え、
   前記三方バルブによって、前記筐体から前記三方バルブを経由して前記ミスト噴霧ノズルへの水素水流通と、前記水流通管から前記三方バルブを経由して前記ミスト噴霧ノズルへの水流通とが切り替えられる、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素水ミスト発生装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の水素水ミスト発生装置と、
   前記水素水ミスト発生装置のミスト噴霧ノズルが空間内部に設置された浴室と、
   を備えた、水素水ミストサウナ装置。
8. 前記浴室の空間内部の上方に設置された水素センサーと、
   前記浴室の空間内部の上方に設置された防爆換気扇と、
   をさらに備え、
   前記水素センサーによって前記浴室の空間内部の水素濃度が所定値以上となったことが検知された場合に、前記水供給管から前記筐体への水供給および前記水素ガス供給管から前記筐体への水素ガス供給が停止されるとともに、前記防爆換気扇の作動により前記浴室の空間内部の気体が浴室外へ排気される、
   請求項７に記載の水素水ミストサウナ装置。

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