JP2017087109A - Hydrogen water server - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気分解によって生成された水素水を提供する水素水サーバーに関する。 The present invention relates to a hydrogen water server that provides hydrogen water generated by electrolysis.
従来、電気分解によって水素が溶け込んだ水素水を生成する水素水生成装置が知られている。(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a hydrogen water generating apparatus that generates hydrogen water in which hydrogen is dissolved by electrolysis is known. (For example, refer to Patent Document 1).
上記特許文献1に開示されている水素水生成装置では、ユーザーの要求に応じて電解槽で水を電気分解し、生成された水素水を吐水する構成である。この種の電解水生成装置にあっては、吐水される水素水を短時間で生成する必要上、電解槽の給電体には、高い電解電流が供給される。この場合、電解槽で活発な電気分解が行なわれ 陰極室では大粒の気泡の水素ガスが発生する。しかしながら、このような大粒の水素ガスは、浮力が大きいため電解水の中に留まっている時間が短い傾向にある。このため、発生した水素ガスの多くが電解水に溶け込むことなく電解水と共に吐出され、溶存水素濃度の高い水素水を供給することが困難となるおそれがあった。
The hydrogen water generating device disclosed in
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、従来の水素水生成装置に替えて、ユーザーの要求に応じて溶存水素濃度の高い水素水を供給できる水素水サーバーを提供することを主たる目的としている。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and provides a hydrogen water server that can supply hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration in response to a user's request in place of a conventional hydrogen water generator. This is the main purpose.
本発明の水素水サーバーは、隔膜によって陰極給電体が配された陰極室と陽極給電体が配された陽極室とに区切られ、供給された水を電気分解することにより前記陰極室で水素が溶け込んだ水素水を生成する電解槽と、前記陰極室で生成された水素水を貯えるタンクと、前記タンクと前記電解槽との間で水素水を循環させるための流路である循環経路と、前記陰極室に接続され、前記陰極室で生成された水素水を吐水するための流路である吐水経路とを備え、前記循環経路を循環する水素水を前記電解槽で電気分解することにより、前記タンクに貯えられる水素水の溶存水素濃度を高める第1モードと、前記タンクから供給された水素水を前記電解槽でさらに電気分解し、前記陰極室で生成された水素水を前記吐水経路から吐水する第2モードとを有し、前記第1モードで前記陽極給電体及び前記陰極給電体に供給される第1電解電流は、前記第2モードで前記陽極給電体及び前記陰極給電体に供給される第2電解電流よりも小さいことを特徴とする。 The hydrogen water server of the present invention is divided into a cathode chamber in which a cathode feeder is disposed and an anode chamber in which an anode feeder is disposed by a diaphragm, and hydrogen is electrolyzed in the cathode chamber by electrolyzing the supplied water. An electrolytic cell that generates dissolved hydrogen water, a tank that stores the hydrogen water generated in the cathode chamber, and a circulation path that is a flow path for circulating hydrogen water between the tank and the electrolytic cell; A water discharge path which is connected to the cathode chamber and discharges hydrogen water generated in the cathode chamber, and electrolyzes the hydrogen water circulating in the circulation path in the electrolytic cell, A first mode for increasing the dissolved hydrogen concentration of the hydrogen water stored in the tank, and further electrolyzing the hydrogen water supplied from the tank in the electrolytic cell, and the hydrogen water generated in the cathode chamber from the water discharge path 2nd mode to discharge water The first electrolysis current supplied to the anode power supply and the cathode power supply in the first mode is the second electrolysis supplied to the anode power supply and the cathode power supply in the second mode. It is characterized by being smaller than the current.
本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記第2モードでは、気泡状態の水素ガスが水素水と共に前記吐水経路から吐水されることが望ましい。 In the hydrogen water server according to the present invention, in the second mode, it is preferable that hydrogen gas in a bubble state is discharged from the water discharge path together with hydrogen water.
本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記吐水経路は、前記陰極室から前記タンクに至る前記循環経路から分岐する流路であることが望ましい。 In the hydrogen water server according to the present invention, it is preferable that the water discharge path is a flow path branched from the circulation path from the cathode chamber to the tank.
本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記吐水経路が前記循環経路から分岐する分岐部には、前記陰極室から流出した水素水の流路の一部又は全部を前記循環経路又は前記吐水経路に切り替えるための流路切替弁が配されていることが望ましい。 In the hydrogen water server according to the present invention, a part or all of the flow path of the hydrogen water flowing out from the cathode chamber is used as the circulation path or the water discharge path at a branching portion where the water discharge path branches from the circulation path. It is desirable to provide a flow path switching valve for switching.
本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記陽極室から前記タンクに至る前記循環経路には、前記陽極室で発生した酸素ガスを排出するための排気手段が配されていることが望ましい。 In the hydrogen water server according to the present invention, it is desirable that an exhaust means for exhausting oxygen gas generated in the anode chamber is disposed in the circulation path from the anode chamber to the tank.
本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記陽極室から前記タンクに至る前記循環経路には、該循環経路を流れる水量を調整するための流量調整弁が配されていることが望ましい。 In the hydrogen water server according to the present invention, it is preferable that a flow rate adjusting valve for adjusting the amount of water flowing through the circulation path is disposed in the circulation path from the anode chamber to the tank.
本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記隔膜は、固体高分子膜を含むことが望ましい。 In the hydrogen water server according to the present invention, the diaphragm preferably includes a solid polymer film.
本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記第1電解電流に対する前記第2電解電流の比は、2.5〜7.0であることが望ましい。 In the hydrogen water server according to the present invention, it is preferable that a ratio of the second electrolysis current to the first electrolysis current is 2.5 to 7.0.
本発明の水素水サーバーは、隔膜によって陰極室と陽極室に区切られた電解槽と、陰極室で生成された水素水を貯えるタンクと、タンクと電解槽との間で水素水を循環させるための流路である循環経路とを備える。そして、循環経路を循環する水素水を電解槽で電気分解することにより、タンクに貯えられる水素水の溶存水素濃度を高める第1モードを有する。さらに、水素水サーバーは、陰極室で生成された水素水を吐水する吐水経路を備え、タンクから供給された水素水を電解槽でさらに電気分解し、陰極室で生成された水素水を吐水経路から吐水する第2モードとを有する。従って、ユーザーの要求に応じて水素水を随時提供することができ、使い勝手が高められる。 The hydrogen water server of the present invention circulates hydrogen water between an electrolytic cell divided into a cathode chamber and an anode chamber by a diaphragm, a tank for storing hydrogen water generated in the cathode chamber, and the tank and the electrolytic cell. And a circulation path that is a flow path. And it has the 1st mode which raises the dissolved hydrogen concentration of the hydrogen water stored in a tank by electrolyzing the hydrogen water which circulates through a circulation path with an electrolytic cell. Furthermore, the hydrogen water server has a water discharge path for discharging the hydrogen water generated in the cathode chamber, further electrolyzes the hydrogen water supplied from the tank in the electrolytic cell, and discharges the hydrogen water generated in the cathode chamber. And a second mode for discharging water. Therefore, hydrogen water can be provided at any time according to the user's request, and the usability is improved.
そして、第1モードで陽極給電体及び陰極給電体に供給される第1電解電流は、第2モードで陽極給電体及び陰極給電体に供給される第2電解電流よりも小さい。このため、第1モードでは、第2モードと比較すると、陰極室で小さい気泡の水素ガスが発生する。このような小粒の水素ガスは、浮力が小さいため電解水の中に留まっている時間が長い傾向にあり、電解水に溶け込み易くなる。従って、第1モードで容易に溶存水素濃度の高い水素水を生成することが可能となる。 The first electrolysis current supplied to the anode power supply and the cathode power supply in the first mode is smaller than the second electrolysis current supplied to the anode power supply and the cathode power supply in the second mode. For this reason, in the first mode, small bubble hydrogen gas is generated in the cathode chamber as compared with the second mode. Such small hydrogen gas has a small buoyancy and therefore tends to stay in the electrolyzed water for a long time, and is easily dissolved in the electrolyzed water. Therefore, it is possible to easily generate hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration in the first mode.
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1は、本実施形態の水素水サーバー1の概略構成を示している。水素水サーバー1は、水素が溶け込んだ水素水を随時提供可能に貯える装置である。水素水サーバー1によって提供された水素水は、飲用又は料理用等の水として用いることができる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of the
水素水サーバー1は、浄水フィルター2と、タンク3と、電解槽4とを備えている。
The
浄水フィルター2は、タンク3に供給される水を浄化する。浄水フィルター2は、水素水サーバー1の本体部に対して着脱により交換可能に構成されている。浄水フィルター2は、タンク3の上流側の入水経路11に設けられている。入水経路11には、原水が供給される。原水には、一般的には水道水が利用されるが、その他、例えば、井戸水、地下水等を用いることができる。入水経路11は、入水弁21を有する。入水弁21は、水素水サーバー1への通水量を制御する。
The
本実施形態の浄水フィルター2は、プレフィルター2A、カーボン(活性炭)フィルター2B及び中空糸膜フィルター2Cを含む。プレフィルター2Aは、最も上流側に配され、例えば、原水に含まれる0.5μm以上の物質を除去する。カーボンフィルター2Bは、プレフィルター2Aの下流側に配され、プレフィルター2Aを通過した物質を吸着によって除去する。中空糸膜フィルター2Cは、カーボンフィルター2Bの下流側に配され、プレフィルター2A及びカーボンフィルター2Bを通過した例えば0.1μm以上の物質を除去する。
The
タンク3は、浄水フィルター2を通過した水を貯える。入水弁21の開閉を適宜制御することにより、タンク3の貯水量が適正化される。
The
タンク3と電解槽4との間には、循環経路12が設けられている。循環経路12は、タンク3と電解槽4との間で水を循環させるための流路である。タンク3に貯えられた水は、循環経路12を介して電解槽4に供給され、電気分解された後、循環経路12を介してタンク3に戻る。
A
電解槽4は、タンク3から供給された水を電気分解することにより水素水を生成する。電解槽4は、電解室40と、陽極給電体41と、陰極給電体42と、隔膜43とを有している。電解室40は、隔膜43によって、陽極給電体41側の陽極室40Aと、陰極給電体42側の陰極室40Bとに区切られる。
The
陽極給電体41及び陰極給電体42には、例えば、チタニウム等からなるエクスパンドメタル等の網状金属の表面に白金のめっき層が形成されたものが適用されている。このような網状の陽極給電体41及び陰極給電体42は、隔膜43を挟持しながら、隔膜43の表面に水を行き渡らせることができ、電解室40内での電気分解を促進する。白金のめっき層は、チタニウムの酸化を防止する。
As the
隔膜43には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂からなる固体高分子材料等が適宜用いられている。隔膜43の両面には、白金からなるめっき層が形成されている。隔膜43のめっき層と陽極給電体41及び陰極給電体42とは、当接し、電気的に接続される。隔膜43は、電気分解で生じたイオンを通過させる。隔膜43を介して陽極給電体41と、陰極給電体42とが電気的に接続される。固体高分子材料からなる隔膜43が適用される場合、水素水のpH値を上昇させることなく、溶存水素濃度を高めることができる。
For the
電解室40内での電気分解によって、陽極室40Aでは酸素ガスが発生し、陰極室40Bでは水素ガスが発生する。本発明では、陰極室40Bで発生した水素ガスが陰極室40B内の電解水に溶け込んで、水素水が生成される。このような電気分解を伴って生成された水素水は、「電解水素水」と称される。
By electrolysis in the
循環経路12は、電解槽4の上流側に配された循環経路12a、12b及び12cと、電解槽4の下流側に配された循環経路12d及び12eを含む。循環経路12aは、上流の一端側でタンク3に接続され、下流の他端側で循環経路12b及び12cに分岐する。循環経路12aには、ポンプ22が設けられている。ポンプ22は、循環経路12内の水を駆動して、循環経路12内を循環させる。
The
循環経路12bは、下流側で陽極室40Aに接続され、循環経路12cは、下流側で陰極室40Bに接続されている。循環経路12bには流量センサー27Aが、循環経路12cには流量センサー27Bがそれぞれ設けられている。流量センサー27Aは、陽極室40Aに流れ込む水の流量を検出する。流量センサー27Bは、陰極室40Bに流れ込む水の流量を検出する。循環経路12dは、上流の一端側で陽極室40Aに接続され、下流の他端側でタンク3に接続されている。循環経路12eは、上流の一端側で陰極室40Bに接続され、下流の他端側でタンク3に接続されている。
The
水素水サーバー1は、陰極室40Bに接続された吐水経路13を備える。吐水経路13は、陰極室40Bで生成された水素水を吐水するための流路である。本実施形態の吐水経路13は、循環経路12eの一端側を介して陰極室40Bに接続されている。なお、吐水経路13は、陰極室40Bに直接的に接続されていてもよい。
The
吐水経路13の先端側には、吐水口13aが設けられている。吐水口13aの下方には、カップ100等を載置可能な空間が形成され、カップ100からこぼれた水を収集するための受け皿部13bが設けられている。
A
本発明の水素水サーバー1は、循環経路12を循環する水素水を電解槽4で電気分解することにより、水素水の溶存水素濃度を高めつつタンク3に貯える。こうして生成された水素水は、吐水経路13を介してユーザーに提供されうる。従って、ユーザーの要求に応じて、水素水を随時提供することが可能となり、水素水サーバー1の使い勝手が高められる。
The
図2は、水素水サーバー1の電気的構成を示している。水素水サーバー1は、ユーザーによって操作される操作部5と、入水弁21、陽極給電体41、陰極給電体42等の各部の制御を司る制御部6とを備えている。
FIG. 2 shows an electrical configuration of the
操作部5は、ユーザーによって操作されるスイッチ又は静電容量を検出するタッチパネル等(図示せず)を有する。ユーザーは、操作部5を操作することにより、例えば、後述する水素水サーバー1の運転モードを設定することができる。ユーザーによって操作部5が操作されると、操作部5は対応する電気信号を制御部6に出力する。
The
制御部6は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するCPU(Central Processing Unit)及びCPUの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有している。陽極給電体41と制御部6との間の電流供給ラインには、電流検出手段44が設けられている。電流検出手段44は、陰極給電体42と制御部6との間の電流供給ラインに設けられていてもよい。電流検出手段44は、陽極給電体41、陰極給電体42に供給する電解電流Iを検出し、その値に相当する電気信号を制御部6に出力する。
The control unit 6 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that executes various arithmetic processes, information processing, and the like, a program that controls the operation of the CPU, and a memory that stores various information. A
制御部6は、例えば、電流検出手段44から出力された電気信号に基づいて、陽極給電体41及び陰極給電体42に印加する直流電圧を制御する。より具体的には、制御部6は、予め設定された溶存水素濃度に応じて、電流検出手段44によって検出される電解電流Iが所望の値となるように、陽極給電体41及び陰極給電体42に印加する直流電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流Iが過大である場合、制御部6は、上記電圧を減少させ、電解電流Iが過小である場合、制御部6は、上記電圧を増加させる。これにより、陽極給電体41及び陰極給電体42に供給する電解電流Iが適切に制御される。
For example, the control unit 6 controls the DC voltage applied to the
制御部6は、水量センサー31から出力された電気信号に基づいて、入水弁21の開閉を制御する。図1に示されるように、水量センサー31は、タンク3の上部に設けられている。水量センサー31は、水に浮くフロート部を有する。本実施形態では、水量センサー31は、タンク3の上部に設けられ、タンク3の貯水量が略満水状態となったとき、その旨の電気信号を制御部6に出力する。
The controller 6 controls opening / closing of the
制御部6は、水量センサー31から上述した満水状態である旨の電気信号の入力を受けていないとき、入水弁21を開放状態に制御する。これにより、タンク3に水が適宜補充され、貯水量が適切に維持される。
The control unit 6 controls the
タンク3に貯えられた水素水が消費されると、水量センサー31から出力された電気信号に基づいて、制御部6は、入水弁21を開放し、入水経路11からタンク3に水が補充される。このとき、タンク3に貯えられた水素水の溶存水素濃度が低下するため、制御部6は、タンク3と電解槽4との間の循環経路12でタンク3に貯えられた水素水を再び循環させながら、電解槽4で電気分解させ、溶存水素濃度を高める。
When the hydrogen water stored in the
水素水の循環にあたって、制御部6は、ポンプ22の駆動電圧を制御する。このとき、制御部6は、流量センサー27A及び27Bによって検出された流量を監視しながら、ポンプ22の駆動電圧を制御する。これにより、タンク3に貯えられた水素水が、タンク3と電解槽4との間の循環経路12を循環し、陽極室40A及び陰極室40Bに電解水が満たされる。さらに制御部6は、陽極給電体41及び陰極給電体42に電解電圧を印加する。これにより、電解槽4に供給された電解水がさらに電気分解され、タンク3内に貯えられた水素水の溶存水素濃度が高く維持されうる。何らかの事情により、流量センサー27A及び27Bによって検出された流量が十分な値に満たない場合は、陽極給電体41及び陰極給電体42への電解電圧の印加を停止する。これにより、電解槽4に電解水が十分に供給されていない状態での電解電圧の印加が防止されうる。
When circulating the hydrogen water, the control unit 6 controls the drive voltage of the
水素水サーバー1は、運転モードとして、循環経路12を循環する水素水を電解槽4で電気分解することにより、タンク3に貯えられる水素水の溶存水素濃度を高める「第1モード」と、タンク3に貯えられた水素水を吐水経路13から吐水する「第2モード」とを有する。第2モードでは、タンク3から電解槽4に供給された水素水がさらに電気分解され、陰極室40Bで生成された水素水が吐水経路13から吐水する。第1モードでの運転時間は、第2モードでの運転時間よりも大きい。
The
本実施形態では、第1モードで陽極給電体41及び陰極給電体42に供給される第1電解電流及び第2モードで陽極給電体41及び陰極給電体42に供給される第2電解電流は、制御部6によって制御される。
In the present embodiment, the first electrolysis current supplied to the
そして、第1モードでの第1電解電流は、第2モードでの第2電解電流よりも小さい。このため、第1モードでは、陰極室40Bで目視によっては確認が困難な程度に小粒の気泡の水素ガスが発生する。このような小粒の水素ガスは、浮力が小さいために電解水の中に留まっている時間が長い傾向にあり、電解水に溶け込み易くなる。従って、第1モードで容易に溶存水素濃度の高い水素水を生成することが可能となる。
The first electrolysis current in the first mode is smaller than the second electrolysis current in the second mode. For this reason, in the first mode, hydrogen gas in small bubbles is generated to such an extent that it is difficult to visually confirm in the
本発明では、第1電解電流が第2電解電流よりも小さいことに起因して、第1モードで単位時間あたりに陰極室40Bで発生する水素ガスが少なくなる。しかしながら、長時間にわたって第1モードで水素水サーバー1を運転することにより、徐々にタンク3内の水素水の溶存水素濃度を高めることが可能となる。本発明では、第1モードは、第2モードでの水素水の吐水とは別個に行なわれ、第1モードは、第2モードで水素水を吐水していない場合に、随時実行されうる。このため、長時間にわたって第1モードで水素水サーバー1を運転することが可能となる。そして、このような水素水サーバー1の運転状況にあっては、長時間にわたって実行される第1モードでの第1電解電流が第2電解電流よりも小さいので、水素水サーバー1の消費電力は抑制されうる。
In the present invention, hydrogen gas generated in the
一方、第2モードでは、電解槽内で電気分解が活発に行なわれ、陰極室40Bで水素ガスが大量に発生する。このとき発生する水素ガスの一部は水素水に溶け込み、溶存水素水濃度を高める。
On the other hand, in the second mode, electrolysis is actively performed in the electrolytic cell, and a large amount of hydrogen gas is generated in the
そして、水素水に溶け込めなかった水素ガスは、比較的大粒の気泡となって水素水と共に吐水経路から吐水される。このような気泡状態の水素ガスは、目視によっても確認可能であり、ユーザーは、吐水された水が水素水であることを視覚的に確認することが可能となる。 And the hydrogen gas which was not able to melt | dissolve in hydrogen water turns into a comparatively large bubble, and is discharged from a water discharge path with hydrogen water. Such bubble-like hydrogen gas can be confirmed visually, and the user can visually confirm that the discharged water is hydrogen water.
好ましい第1電解電流の範囲は、例えば、1〜2Aである。この場合、第1モードでの陰極室40Bで微小な気泡の水素ガスが発生する。このような気泡状態の水素ガスは、陰極室40B内の電解水に溶け込みやすく、効率よく溶存水素濃度を高めることが可能となる。また、好ましい第2電解電流の範囲は、例えば、5〜7Aである。この場合、第2モードでの陰極室40Bで大粒の気泡の水素ガスが発生するので、目視による確認が容易となり、水素水サーバー1の商品価値が高められる。このような観点から、第1電解電流に対する第2電解電流の比は、2.5〜7.0が好ましい。
A preferable range of the first electrolysis current is, for example, 1 to 2A. In this case, minute bubble hydrogen gas is generated in the
本実施形態では、吐水経路13は、陰極室40Bからタンク3に至る循環経路12eから分岐する流路である。これにより、水素水サーバー1の構成が簡素化される。
In the present embodiment, the
吐水経路13が循環経路12eから分岐する分岐部12fには、流路切替弁23が配されている。流路切替弁23には、いわゆる三方弁が適用されうる。流路切替弁23は、水素水サーバー1の運転モードに応じて制御部6によって制御され、分岐部12fよりも下流側の流路の一部又は全部を循環経路12e又は吐水経路13に切り替える。すなわち、第1モードでは、分岐部12fよりも下流側の流路の全部が循環経路12eとされる。そして、第2モードでは、分岐部12fよりも下流側の流路の一部又は全部が吐水経路13へと切り替えられる。これにより、簡素な構成で流路の切替が実現可能となる。
A flow
陽極室40Aからタンク3に至る循環経路12dには、排気手段24が配されている。排気手段24は、循環経路12dの水から気体のみを分離して排出する機能を有するいわゆるガス抜き弁を含む。電解槽4内での電気分解に伴い陽極室40Aで発生した酸素ガスは、排気手段24によって、循環経路12の外部に排出される。これにより、陽極室40Aには電気分解に必要とされる水が常時満たされることとなり、電解槽4内での電気分解が効率よく実行されうる。
An exhaust means 24 is disposed in the
陽極室40Aからタンク3に至る循環経路12dには、流量調整弁25が配されている。流量調整弁25は、排気手段24よりもタンク3の側に設けられている。流量調整弁25は、制御部6によって制御され、循環経路12dを流れる水量を調整する。例えば、第1モードにおいて、流量調整弁25が閉じられることにより、陽極室40Aからタンク3に戻る電解水の流れが阻止される。
A flow
図1に示されるように、タンク3には、冷却装置7が接続されている。冷却装置7は、冷媒を冷却してタンク3の外壁に供給することにより、タンク3を冷却する。冷却装置7の動作は、制御部6によって制御される。これにより、冷却装置7によってタンク3に貯えられた水素水が所望の温度に冷却される。従って、ユーザーの要求に応じて、冷却された水素水を随時提供することが可能となり、水素水サーバー1の使い勝手が高められる。
As shown in FIG. 1, a
本実施形態では、制御部6による管理の下で、タンク3に貯えられた水素水は、定期的に入れ替えられる。水素水の入れ替えにあたっては、まず、タンク3に貯えられた水素水が排出され、その後、入水経路11から新たな水がタンク3に供給される。
In the present embodiment, the hydrogen water stored in the
タンク3には、水素水を排出するための排水経路14が接続されている。本実施形態では、循環経路12aの一部を介してタンク3と排水経路14とが接続されている。タンク3と排水経路14とが直接的に接続される構成であってもよい。
A
排水経路14には、排水弁26が設けられている。排水弁26は、制御部6によって制御され開閉動作する。排水弁26が開かれると、タンク3に貯えられた水素水が排水口14aから排出される。
A
上記受け皿部13bは、経路13cを介して排水経路14に接続されている。受け皿部13bによって収集された水は、経路13cを経由して排水経路14から排出される。
The
図3は、第1モードでの水素水サーバー1の各部の動作及び水の流れを示している。同図では、水の満たされている領域が薄いハッチングで示されている(以下、図4乃至6においても同様とする)。第1モードでは、流路切替弁23の循環経路12e側の流路は開かれ、吐水経路13側の流路は閉じられている。さらに、排水弁26は閉じられ、入水弁21はタンク3の貯水量に応じて適宜開閉される。そして、流量調整弁25は閉じられている。
FIG. 3 shows the operation of each part of the
陽極室40A及び陰極室40Bに水が満たされた状態で、陽極給電体41及び陰極給電体42に電解電圧が印加されると、電解槽4で電気分解が開始され、陰極室40Bで水素水が生成される。このとき、制御部6は、電流検出手段44によって検出される電解電流が上記第1電解電流となるように、電解電圧をフィードバック制御する。そして、ポンプ22に駆動電圧が印加されると、ポンプ22によって循環経路12内の水が圧送され、タンク3及び電解槽4を含む循環経路12内を水が循環し、陰極室40Bで生成された水素水がタンク3に回収される。
When an electrolytic voltage is applied to the
このとき、陽極室40Aで電気分解によって生じた酸素ガスは、循環経路12dを上方に移動し、排気手段24から排出される。水素水サーバー1の内部空間は、外部から密閉されてないので、排気手段24から排出された酸素ガスは、水素水サーバー1の外部の大気に開放される。
At this time, the oxygen gas generated by electrolysis in the
さらに、流量調整弁25が閉じられていることから、陽極室40Aからタンク3に戻る電解水の流れが阻止される。これにより、溶存水素濃度の上昇に寄与しない陽極室40Aの電解水は、タンク3に戻らないので、タンク3内の水素水の溶存水素濃度が効率よく高められる。なお、第1モードでの流量調整弁25は、完全に閉じられている状態に限られず、陽極室40Aからタンク3に戻る電解水の水量が陰極室40Bからタンク3に戻る電解水の水量よりも小さくなる程度に、流量が絞られる状態に制御されていてもよい。
Furthermore, since the flow
図4は、第2モードでの水素水サーバー1の各部の動作及び水の流れを示している。第2モードでは、図3に示される第1モードの状態から、流路切替弁23によって、陰極室40Bを通過した水素水の流路が切り替えられる。すなわち、第2モードでは、循環経路12e側の流路は閉じられ、吐水経路13側の流路は開かれる。この状態でポンプ22が駆動することにより、陰極室40Bを通過した水素水は、吐水経路13に流入し、吐水口13aから吐水される。
FIG. 4 shows the operation of each part of the
このとき、制御部6は、電流検出手段44によって検出される電解電流が上記第2電解電流となるように、陽極給電体41及び陰極給電体42に印加する電解電圧をフィードバック制御する。これにより、電解槽4での電気分解が活発となり、陰極室40Bで大量の水素ガスHが発生し、吐水口13aから気泡状体の水素ガスHを含む水素水が吐水される。なお、このとき、陽極室40Aで発生する酸素ガスは、循環経路12dを通過して排気手段24から排出される。
At this time, the control unit 6 feedback-controls the electrolytic voltage applied to the anode
水素水サーバー1は、運転モードとして、タンク3、電解槽4、循環経路12、吐水経路13及び排水経路14等を殺菌する第3モードを有する。
The
図5及び6は、第3モードでの水素水サーバー1の各部の動作及び水の流れを時系列で示している。第3モードでは、タンク3内及び循環経路12内の水が加熱されて循環され、タンク3、電解槽4及び循環経路12等の各部が加熱により殺菌される。これにより、水素水サーバー1内の各部での細菌等の繁殖が抑制される。第3モードは、制御部6の管理の下、定期的に実行される。例えば、第3モードは、毎日の深夜の時間帯等に実行される。第3モードを実行する時間帯等は、例えば、ユーザーが操作部5を操作して適宜設定することができる。
5 and 6 show the operation of each part of the
タンク3には、第3モードで水を加熱するためのヒーター(加熱手段)8が設けられている。ヒーター8は、ジュール熱によって発熱し、タンク3に貯えられた水を加熱する。また、循環経路12のタンク3とポンプ22との間には、ヒーター(加熱手段)8Aが設けられている。ヒーター8Aは、循環経路12を構成する管の一部に設けられている。ヒーター8Aは、ジュール熱によって発熱し、循環経路12内の水を加熱する。ヒーター8及び8Aは、制御部6によって制御される。ヒーター8又は8Aのうち、いずれか一方のみが加熱手段として適用されていてもよい。
The
図5に示されるように、制御部6は、ヒーター8及び8Aを制御して、タンク3に貯えられた水及び循環経路12内の水を加熱させる。これにより、タンク3内及び循環経路12内で熱水が生成され、タンク3及び循環経路12内が熱水によって殺菌され、細菌等の繁殖が抑制される。
As shown in FIG. 5, the control unit 6 controls the
第3モードでは、制御部6によって、流路切替弁23及び排水弁26の状態は、当初第1モードと同等に制御される。すなわち流路切替弁23の循環経路12e側の流路は開かれ、吐水経路13側の流路は閉じられている。そして、排水弁26は閉じられている。さらに、第3モードでは、流量調整弁25が開かれる。この状態でポンプ22が駆動されると、陽極室40A、流量センサー27A、循環経路12b及び12dにも十分な熱水が供給され、陽極室40A、流量センサー27A、循環経路12b及び12d等が熱水によって殺菌される。このとき、陽極室40Aに供給される熱水の流量は、流量センサー27Aによって、陰極室40Bに供給される熱水の流量は、流量センサー27Bによってそれぞれ検出され、制御部6によって監視される。
In the third mode, the states of the flow
陽極室40Aに供給される熱水の流量は、陰極室40Bに供給される熱水の流量と同等に設定されるのが望ましい。これにより、陽極室40Aにも陰極室40Bと同量の熱水が供給され、陽極室40A、循環経路12a及び12bが十分に殺菌されうる。
The flow rate of hot water supplied to the
なお、ヒーター8及び8Aを制御して、タンク3に貯えられた水及び循環経路12内の水を加熱するにあたっては、予め排水弁26を開いて、排水口14aからタンク3に貯えられた水の一部を排出してもよい。この場合、加熱する水が少量となるため、短時間かつ少ない電力で加熱を完了させることが可能となる。
In addition, when heating the water stored in the
さらにこの場合、第3モードでのタンク3内の熱水は、水蒸気Sを含むのが望ましい。タンク3内に水蒸気Sが充満されることにより、タンク3の貯水量が減じられることに起因する熱水が浸かってないタンク3の上部領域が水蒸気Sによって殺菌される。例えば、水量センサー31及び天壁33等が水蒸気Sによって殺菌される。
Furthermore, in this case, it is desirable that the hot water in the
なお、短時間で十分な殺菌効果を得るため、熱水の温度は、例えば、75℃以上が望ましい。 In addition, in order to acquire sufficient sterilization effect in a short time, the temperature of hot water is desirably 75 ° C. or higher, for example.
流量センサー27A及び流量センサー27Bによって検出された流量の積算値が、予め定められた閾値を超えると、制御部6は、電解槽4及び循環経路12等の殺菌が完了したと判断し、ヒーター8及び8Aをオフし、加熱を終了すると共に、ポンプ22の駆動を終了する。そして、図6に示されるように、制御部6は、排水弁26を開放して、タンク3、循環経路12及び電解槽4等から熱水を排出させる。また、流路切替弁23の循環経路12e側の流路は閉じられ、吐水経路13側の流路は開かれることにより、吐水経路13から熱水が排出される。このとき、吐水経路13及び排水経路14を通過する熱水によって、吐水経路13及び排水経路14が殺菌される。また、吐水口13aから吐出された熱水は、受け皿部13bによって収集され、経路13cを通過して排水経路14に至る。これにより、受け皿部13b及び経路13cが殺菌される。
When the integrated value of the flow rate detected by the
殺菌モードでは、制御部6は、流量センサー27A及び27Bによって検出された流量を監視しながら、ポンプ22の駆動電圧を制御する。これにより、循環経路12及び電解槽4を流れる熱水の量が制御部6によって管理される。制御部6は、循環経路12及び電解槽4を流れる熱水の量に基づいて、循環経路12及び電解槽4の殺菌の進行具合を 把握 し、殺菌モードを適宜終了させることができる。なお、殺菌モードの終了にあたっては、制御部6は、ポンプ22を停止させると共に、流量調整弁25及びバイパス弁28を開く。これにより、循環経路12b、12d及び陽極室40A内の熱水が排水経路14から排出される。
In the sterilization mode, the control unit 6 controls the drive voltage of the
図1に示されるように、本実施形態では、タンク3の天壁33に、紫外線LED(紫外線照射手段)34が設けられている。紫外線LED34は、制御部6によって制御されて紫外線を照射する発光ダイオードである。紫外線LED34から照射される紫外線によって、タンク3の内部が殺菌される。紫外線LED34は、タンク3の他、循環経路12又は電解槽4に設けられていてもよい。紫外線LED34は、上記電解水生成モード及び殺菌モードにおいて点灯させることができる。水素水サーバー1の運転中において、紫外線LED34が常時又は定期的に点灯するように構成されていてもよい。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, an ultraviolet LED (ultraviolet irradiation means) 34 is provided on the
以上、本実施形態の水素水サーバー1が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、水素水サーバー1は、少なくとも、隔膜43によって陽極室40Aと陰極室40Bとに区切られ、供給された水を電気分解することにより陰極室40Bで水素水を生成する電解槽4と、陰極室40Bで生成された水素水を貯えるタンク3と、タンク3と電解槽4との間で水素水を循環させるための流路である循環経路12と、陰極室40Bに接続され、陰極室40Bで生成された水素水を吐水するための流路である吐水経路13とを備え、循環経路12を循環する水素水を電解槽4で電気分解することにより、タンク3に貯えられる水素水の溶存水素濃度を高める第1モードと、タンク3から供給された水素水を電解槽4でさらに電気分解し、陰極室40Bで生成された水素水を吐水経路13から吐水する第2モードとを有し、第1モードで陽極給電体41及び陰極給電体42に供給される第1電解電流は、第2モードで陽極給電体41及び陰極給電体42に供給される第2電解電流よりも小さく設定されていればよい。
As described above, the
1 水素水サーバー
3 タンク
4 電解槽
12 循環経路
13 吐水経路
24 排気手段
25 流量調整弁
40A 陽極室
40B 陰極室
43 隔膜
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記循環経路を循環する水素水を前記電解槽で電気分解することにより、前記タンクに貯えられる水素水の溶存水素濃度を高める第1モードと、
前記タンクから供給された水素水を前記電解槽でさらに電気分解し、前記陰極室で生成された水素水を前記吐水経路から吐水する第2モードとを有し、
前記第1モードで前記陽極給電体及び前記陰極給電体に供給される第1電解電流は、前記第2モードで前記陽極給電体及び前記陰極給電体に供給される第2電解電流よりも小さいことを特徴とする水素水サーバー。 An electrolysis that generates hydrogen water in which hydrogen is dissolved in the cathode chamber by electrolyzing the supplied water by separating the cathode chamber in which the cathode feeder is disposed and the anode chamber in which the anode feeder is disposed by a diaphragm. A tank, a tank for storing hydrogen water generated in the cathode chamber, a circulation path that is a flow path for circulating hydrogen water between the tank and the electrolytic cell, and connected to the cathode chamber, A water discharge path that is a flow path for discharging hydrogen water generated in the cathode chamber,
A first mode for increasing the dissolved hydrogen concentration of hydrogen water stored in the tank by electrolyzing hydrogen water circulating in the circulation path in the electrolytic cell;
A second mode in which the hydrogen water supplied from the tank is further electrolyzed in the electrolytic cell, and the hydrogen water generated in the cathode chamber is discharged from the water discharge path;
The first electrolytic current supplied to the anode feeder and the cathode feeder in the first mode is smaller than the second electrolytic current supplied to the anode feeder and the cathode feeder in the second mode. A hydrogen water server characterized by
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