JP2018034147A - 送水ポンプレス水素水製造装置及び水素水製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】水素を水に溶解させる際にコンプレッサやポンプ等の加圧手段を用いることなく、静粛性を確保できる送水ポンプレス水素水製造装置及び水素水製造方法を提供する。
【解決手段】水素ガス及び水を気液二相状態で加圧保持する加圧溶解タンクを用いて飲料用水素水を製造する水素水製造方法である。加圧溶解タンク内に水を供給し加圧溶解タンクを閉空間とする工程と、電気分解部を備える水素供給機構によって水を電気分解して水素ガスを生成した後、加圧溶解タンクの内部に加圧供給して閉空間を加圧する工程と、加圧溶解タンクの内部圧力によって加圧溶解タンクの内部の水を外部に吐出させる工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図５
【解決手段】水素ガス及び水を気液二相状態で加圧保持する加圧溶解タンクを用いて飲料用水素水を製造する水素水製造方法である。加圧溶解タンク内に水を供給し加圧溶解タンクを閉空間とする工程と、電気分解部を備える水素供給機構によって水を電気分解して水素ガスを生成した後、加圧溶解タンクの内部に加圧供給して閉空間を加圧する工程と、加圧溶解タンクの内部圧力によって加圧溶解タンクの内部の水を外部に吐出させる工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図５
Description
本発明は、水素を含む水である水素水の製造装置及び製造方法に関し、特に、水を送水する送水ポンプを使用せずに飲料用の水素水を安定して提供できる送水ポンプレス水素水製造装置及び水素水製造方法に関する。
近年、飲料水に水素を溶解した飲料用の水素水が販売されている。このような水素水は、水に溶解した水素ガスを直接摂取することにより、人間の体内に存在する活性酸素を還元させる効果があるとして注目されている。
例えば、特許文献１では、このような水素水を製造する技術として、液体を圧送する加圧部と、液体に気体を注入する気体注入部と、圧送による加圧で液体に気体を溶解させる加圧溶解部と、を備えた気体溶解装置が開示されている。かかる気体溶解装置では、気体が混合された液体を加圧溶解部に圧送するポンプ等の圧送手段が用いられている。
更に、特許文献２では、水を電気分解して水素を発生させる水素発生手段と、発生した水素を水素バブルとして水と混合し加圧送水する加圧型気体溶解手段と、混合した水素水を貯留する溶存槽と、を備え、溶存槽に貯留された水素水を加圧型気体溶解手段に加圧送水して循環させることにより、水素バブルをナノバブル化する気体溶解装置が開示されている。かかる気体溶解装置では、水素を加圧型気体溶解手段に送る機構あるいは加圧型気体溶解手段と溶存槽とで水素水を循環させる機構として、ダイヤフラムポンプを用いて圧送している。
また、特許文献３では、水を貯留する貯留槽に水電気分解装置で発生させた水素を高速で供給することにより、水中で水素をナノバブル化して混合することで、水素水を製造する装置が開示されている。かかる装置は、水素をナノバブル化して水に分散及び溶解させるために、水素ガスを気体放出手段（例えばコンプレッサ）で加圧して噴射することにより、水素ガスを高速で水に衝突させている。
上記したように、特許文献１〜３に開示された装置では、水素を加圧して圧送する際にポンプ等の気体放出手段が駆動するため駆動音が発生するとともに、水素ガスが圧送されて高速で水に衝突する際にも少なからず衝突音が発生し、静粛性を要求されるオフィス等の室内環境での使用には適さないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、前記の従来技術の問題点を解決し、水素を水に溶解させる際にコンプレッサやポンプ等の加圧手段を用いることなく、静粛性を確保できる送水ポンプレス水素水製造装置及びこれを用いた水素水製造方法を提供することにある。
本発明者らは、上記した課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、水と水素とを混合させる加圧溶解タンクの圧力を制御しつつその内部に水素を加圧供給することで、上記した目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明による、水素ガス及び水を気液二相状態で加圧保持して水素水とする加圧溶解タンクを含む飲料用の送水ポンプレス水素水製造装置は、前記加圧溶解タンクに水を供給する給水槽と、水を電気分解して水素ガスを生成し前記加圧溶解タンクの内部に供給する水素供給機構と、前記加圧溶解タンクの内部の水を外部に吐出させる取水機構と、を含み、前記給水槽から前記加圧溶解タンクに水を供給し前記加圧溶解タンクを閉空間とした後に、前記水素供給機構から前記水素ガスを前記加圧溶解タンクの内部に加圧供給して前記閉空間を加圧し、保持後、前記加圧溶解タンクの内部圧力によって前記取水機構を介して前記加圧溶解タンクの内部の水を外部に吐出させることを特徴とする。
かかる発明によれば、水素を水に溶解させる際にコンプレッサ等の加圧手段を用いることなく、静粛性を確保した水素水製造装置を提供することができる。
上記した発明において、前記水素供給機構は、前記保持時の前記閉空間の圧力以上の逆耐圧を有する固体高分子からなる水素発生膜を用いた水の電気分解部を含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、逆耐圧以下の圧力であれば比較的容易に得ることができて、コンプレッサ等の加圧手段を用いることもなく、静粛性を確保できる。
上記した発明において、前記水素供給機構は、前記加圧溶解タンクの内部に前記水素ガスを放出する気泡放出部とこれに水素を供給する水素供給管とを含み、前記水素供給管には管内圧力を検出する圧力センサが取り付けられ、前記管内圧力が所定の閾値を超えたときに前記電気分解部の駆動を停止せしめることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、貯水量を変化させても加圧溶解タンク内の圧力を一定以下にできるのである。
上記した発明において、前記取水機構は、前記加圧溶解タンクと取水口とを接続する取水管を含み、前記取水管は前記取水口からの吐出を抑制する形状を有することを特徴としてもよい。また、前記取水管は水の粘性によって圧力損失を与えるよう、細径且つ長尺に与えられ、その径を１．０〜５．０ｍｍ、長さを１．０ｍ以上とすることを特徴としてもよい。さらに、前記取水管は、前記取水口に向かって縮径する形状を有することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、静粛性を確保しつつ、製造した水素水中により多くの水素を含有した状態で取り出すことができる。
上記した発明において、前記取水口は前記供給槽に向けて設けられることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、静粛性を確保しつつ、供給槽に向けて水素水を吐出できる。
また、本発明による、水素ガス及び水を気液二相状態で加圧保持する加圧溶解タンクを用いて飲料用水素水を製造する水素水製造方法は、前記加圧溶解タンク内に水を供給し前記加圧溶解タンクを閉空間とする工程と、電気分解部を備える水素供給機構によって水を電気分解して水素ガスを生成した後、前記加圧溶解タンクの内部に加圧供給して前記閉空間を加圧する工程と、前記閉空間の加圧状態を保持する工程と、前記加圧溶解タンクの内部圧力によって前記加圧溶解タンクの内部の水を外部に吐出させる工程と、を含むことを特徴とする。
かかる発明によれば、水素を水に溶解させる際にコンプレッサ等の加圧手段を用いることなく、静粛性を確保した水素水製造方法を提供することができる。
上記した発明において、前記水素供給機構は、前記加圧溶解タンクの内部に前記水素ガスを放出する気泡放出部とこれに水素を供給する水素供給管とを含み、前記水素供給管には管内圧力を検出する圧力センサが取り付けられ、前記管内圧力が所定の閾値を超えたときに前記電気分解部の動作を停止せしめることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、貯水量によらずに加圧溶解タンク内の圧力を一定以下にできるのである。
以下、本発明による水素水製造装置について具体的に説明する。
図１は、本発明による水素水製造装置の代表的な一例を示すブロック図である。なお、図中において、後述する加圧溶解タンクのみ内部の構成を断面図として示している。
水素水製造装置１００は、飲料用の水を貯留する給水タンク１１０と、給水タンク（給水槽）１１０から供給された水と水素とを混合させる加圧溶解タンク１２０と、加圧溶解タンク１２０内の水の一部から水素を生成する電気分解機構１３０と、加圧溶解タンク１２０から水素の溶解した飲料用水素水を大気圧下に取り出す減圧取水口１４０と、を備える。
給水タンク１１０は、給水配管１１１を介して加圧溶解タンク１２０と接続されており、給水配管１１１には、給水ポンプ１１２と逆止弁１１３とが取り付けられている。逆止弁１１３は、給水タンク１１０から加圧溶解タンク１２０への給水時にのみ開放して、加圧溶解タンク１２０からの逆流を阻止するように構成されている。給水タンク１１０を加圧溶解タンク１２０よりも高所に配置すれば、給水タンクから水を自重により加圧溶解タンク１２０へ流入させ得て給水ポンプ１１２を省略できる。その他、水道水など圧力を得た水を利用することで、給水ポンプ１１２を省略しても加圧溶解タンク１２０へ水を流入させ得る。
加圧溶解タンク１２０は、その頂部に圧力リーク弁１２１及び水位センサ１２２を取り付けられており、その底部近傍に後述する電気分解機構１３０から供給された水素を微細な気泡として放出する微細気泡放出部１２３を備えている。加圧溶解タンク１２０の本体は、水素水を製造する際に大気圧以上に加圧される所定の範囲の内部圧力に耐え得る材料及び厚さにより形成される。
圧力リーク弁１２１は、加圧溶解タンク１２０の頂部に取り付けられ、加圧溶解タンク１２０内の圧力が所定値（例えば０．６ＭＰａ）を超える場合に、頂部近傍に滞留する水素ガスを外部に排出する。これにより、加圧溶解タンク１２０内の圧力を、上記した所定値を上限値として調整する機能を有する。圧力リーク弁１２１は、その他、上記の所定値よりも低い圧力で加圧溶解タンク１２０内を減圧するよう制御される減圧手段として用いられてもよい。
水位センサ１２２は、加圧溶解タンク１２０の頂部に取り付けられ、給水タンク１１０から加圧溶解タンク１２０に給水される水Ｗの水位が所定の高さに至ったかどうかを検知する。また、水位センサ１２２の使用に係る一例として、水位センサ１２２によって、水Ｗの水位が所定の高さに到達したことを検知したら、給水ポンプ１１２の動作を停止して給水を止める。このとき、加圧溶解タンク１２０の頂部近傍における内部には、水Ｗの水面と加圧溶解タンク１２０の上面との間に滞留空間Ｐが形成されている。
微細気泡放出部１２３は、例えば表面にメッシュ体や多孔質材料などの微小な穴を表面に有する部材であって、後述する電気分解機構１３０と水素供給管１３２を介して接続されている。微細気泡放出部１２３から加圧溶解タンク１２０内の水Ｗに放出される水素は、ナノメートル（ｎｍ）単位の微小な径の気泡（ナノバブル）Ｂとして水中に分散させることが好ましく、水Ｗの飽和量を超えて水Ｗに溶解しなかった水素の気泡Ｂは微細であるほど長時間水Ｗ中に維持され、やがて上昇して滞留空間Ｐに水素ガスとして蓄積される。
電気分解機構１３０は、水を電気分解して水素を生成し、後述する水素供給管１３２に所定の圧力に加圧して送り出すものであって、例えば、固体高分子膜（ＰＥＭ）方式を用いた公知の装置を適用できる。ここで固体高分子膜は水素ガスの加圧供給に必要とされる圧力以上の逆耐圧を有する水素発生膜である。すなわち、水素ガスの供給可能な圧力の上限値は固体高分子膜の逆耐圧以下の値に定められる。これによれば、比較的簡単に所定の圧力として逆耐圧以下の圧力を得ることができる。電気分解機構１３０は、加圧溶解タンク１２０と取入配管１３１を介して接続されており、加圧溶解タンク１２０内の水を取り入れて電気分解し、水素を生成する。このとき、取入配管１３１には、イオン交換手段（図示せず）を設けてもよい。上記した圧力リーク弁１２１の開放する所定値を固体高分子膜の逆耐圧に合わせて設定し、固体高分子膜を保護してもよい。
一方、上述のとおり、電気分解機構１３０は、水素供給管１３２を介して微細気泡放出部１２３に接続されており、電気分解機構１３０で生成された水素は、当該電気分解機構１３０の駆動中において、所定の圧力で連続的に微細気泡放出部１２３に供給される。つまり、電気分解機構１３０は加圧溶解タンク１２０の内部に水素ガスを供給する水素供給機構の一部として設けられている。また、水素供給管１３２には、管内の圧力を測定する圧力センサ１３３が設けられており、当該圧力センサ１３３の検出値に基づいて、図示しない制御部によって電気分解機構１３０から安定して水素が供給されているかどうかを判別するとともに、検出値が所定の閾値を超えたときには電気分解機構１３０の駆動を停止し、上記した所定の圧力を超えないように構成されている。なお、電気分解機構１３０において電気分解で発生した酸素は、図示しない排出口から水素水製造装置１００の外部に排出される。
減圧取水口１４０は、加圧溶解タンク１２０の下部に取水管１４１を介して接続されている。また、取水管１４１には、例えば電磁弁等の開閉機構１４２が取り付けられ、これらによって加圧溶解タンク１２０の外部に水を吐出させる取水機構を構成している。水素水製造装置１００において、取水管１４１は、加圧溶解タンク１２０から減圧取水口１４０に向かって徐々に縮径する形状を有しており、これにより取水管１４１を通る水素水の流れを安定した層流とし、水素水により多くの水素を含有した状態を維持させることができる。すなわち、取水管１４１は減圧取水口１４０からの水の吐出を抑制する形状を有し、これによって通過する水の圧力を減圧取水口１４０において外部の圧力（ここでは大気圧）と同等の圧力とするように徐々に減圧させて水素水の急激な圧力変化を防ぎ、溶解した水素のガス化を抑制するのである。特に、加圧溶解タンク１２０では大気圧以上に加圧されて平衡状態で水素を溶解させており、減圧して大気圧で取り出した水素水を高濃度とし得る。取り出した水素水はウォーターサーバ等に供給することもできる。
図２及び図３は、水素水製造装置１００を用いた水素水製造方法の動作の一例を示す概略図である。
かかる水素水製造方法において、まず図２（ａ）に示すように、給水タンク１１０から加圧溶解タンク１２０に水Ｗを給水する。このとき、電気分解機構１３０の駆動は停止されており、減圧取水口１４０に連通する開閉機構１４２は閉鎖状態とされている。
続いて、図２（ｂ）に示すように、加圧溶解タンク１２０内の水位が所定の高さに達したことを水位センサ１２２によって図示しない制御部が検知したら、給水タンク１１０からの給水を停止する（給水工程）。かかる給水工程において、加圧溶解タンク１２０内の水Ｗの水位が上昇すると、空の状態で加圧溶解タンク１２０内に存在していた空気が圧縮されて圧力が上昇する。このとき、圧力リーク弁１２１から余剰の空気を排出するようにしてもよいが、その後の工程において圧力リーク弁１を閉鎖し、加圧溶解タンク１２０を閉空間とする。
続いて、図３（ａ）に示すように、電気分解機構１３０（図１参照）を駆動させる。すなわち、取入配管１３１から加圧溶解タンク１２０内の水を取り入れ、これを電気分解して水素を生成した後、当該水素を所定の圧力（例えば０．２ＭＰａ）で水素供給管１３２から送り出し、微細気泡放出部１２３から加圧溶解タンク１２０内に水素の微細な気泡（ナノバブル）Ｂを放出させる。取入配管１３１から電気分解機構１３０への送水には加圧溶解タンク１２０内の圧力を用いる。かかる圧力は水素の供給によって得るが、水素の生成前においては上記した加圧溶解タンク１２０への給水による圧力の上昇も利用し得る。さらに気泡Ｂを放出し続けると、気泡Ｂのうちの一部はそのまま水Ｗの中に分散し、残りの気泡Ｂは浮上して加圧溶解タンク１２０の上部に形成された滞留空間Ｐに蓄積される。このとき、加圧溶解タンク１２０の閉空間は加圧状態を保持されつつ、次第に内部圧力を上昇される。
すると、滞留空間Ｐに蓄積された水素ガスの分圧が高まることにより、大気圧における水素の溶解限度を超えた分量の水素が水に溶解することが可能となり、加圧溶解タンク１２０内の水Ｗに分散して含まれる微細な気泡Ｂとともに水素の含有量が増加する。このとき、水素の供給が過剰となって加圧溶解タンク１２０内の圧力が所定値（例えば０．６ＭＰａ）を超えたときは、圧力リーク弁１２１から滞留空間Ｐに滞留する水素ガスを外部に排出することで、圧力を上記所定値以下となるように調整する（気泡放出工程）。また、加圧溶解タンク１２０内の圧力の上昇により、水Ｗはポンプ等の送水手段を用いることなく、取入配管１３１を介して電気分解機構１３０に供給される。
なお、例えば、加圧溶解タンク１２０における上記した所定値の圧力を水に水素を効率よく溶解し得る圧力として設定し、図示しない制御部によって、圧力リーク弁１２１が水素ガスを排出した時点で適切な水素水の製造を終了したと判定し、電気分解機構１３０からの水素の供給を停止するように制御してもよい。また、上述のとおり、圧力センサ１３３で検出された水素供給管１３２内の圧力値が所定の閾値を超えたときにも、電気分解機構１３０の駆動が停止される。これによって、水素ガスの生成量を確実に制限できて加圧溶解タンク１２０内を過度に加圧させることがない。
続いて、図３（ｂ）に示すように、開閉機構１４２を開放して、減圧取水口１４０から水素水を取り出す。このとき、減圧取水口１４０に接続する取水管１４１が加圧溶解タンク１２０の下部に配置されているため、開閉機構１４２が開くと、閉空間とされた加圧溶解タンク１２０内の内部圧力及び自重によって水素水が減圧取水口１４０から流出する。これにより、水素水をポンプ等の送水手段を用いることなく、減圧取水口１４０から大気圧下に取り出すことができる。そして、水素水の流出によって加圧溶解タンク１２０内の水Ｗの水位がある程度低下したら、再び図２（ａ）に示す給水工程に戻って、改めて加圧溶解タンク１２０内に給水タンク１１０から給水を行い、図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す動作を繰り返す。
以上のような構成を備えることにより、水素水製造装置及び水素水製造方法によれば、加圧溶解タンク１２０に水Ｗを溜めた後で、電気分解機構１３０によって生成された水素を微細気泡放出部１２３から微細な気泡（ナノバブル）Ｂとして水中に放出することにより、加圧溶解タンク１２０内の圧力を増加させるとともに水に対する水素の溶解限度を高めて、より多くの水素を水中に溶解させることができる。
そして、加圧溶解タンク１２０内の圧力を電気分解機構１３０から供給される水素の圧力で増加させることにより、従来の水素水製造装置で用いられた水素を加圧して水中に放出する気体放出手段（コンプレッサ等）を不要とするため、水素水製造時の静粛性を確保することができる。さらに、このような気体放出手段の構成を不要とするため、水素水製造装置の全体としてのコストを低減することができる。なお、圧力リーク弁１２１の設置された高さよりも水位の所定の高さを低く設定しておけば、圧力リーク弁１２１に水を触れさせることなく安定してガスを排出できて、かかる排出においても静粛性を確保できる。
また、給水タンク１１０を高所に設置したり水道水を利用したりするなどして所定の圧力を有する水を供給できる場合には、給水ポンプ１１２も不要とできる。
図４は、本発明による水素水製造装置の変形例を示すブロック図である。なお、同図において、図１に示した水素水製造装置１００の構成要素と共通するものには同一の符号を付して、再度の説明を省略する。
図４に示すように、水素水製造装置１００’において、加圧溶解タンク１２０の上面１２０ａに滞留室１２０ｂが追加的に形成されている。そして、滞留室１２０ｂには圧力リーク弁１２１が取り付けられ、加圧溶解タンク１２０の上面１２０ａに水位センサ１２２が取り付けられる。
このような構成により、給水工程での給水を加圧溶解タンク１２０の上面１２０ａまで行うことができるとともに、必要な滞留空間Ｐをその上部に確保できるため、より大量の水素水を１度で製造することが可能となる。また、水位センサ１２２が検出する水位の上限よりも高い位置に圧力リーク弁１２１を配置できるため、圧力リーク弁１２１を水に触れさせることがなく、空気や水素ガスの放出を安定させることができる。また、減圧取水口１４０からの水素水を更に給水ポンプ１１２の手前に導いて循環させてもよい。
取水管１４１は、上記したように減圧取水口１４０に向かって徐々に縮径する形状を有するものではなく、一定の径となる形状を有するものであってもよい。この場合、減圧取水口１４０からの吐出を抑制する形状として、細径且つ長尺とされる。加圧溶解タンク１２０の内部と外部との圧力差にもよるが、例えば、取水管１４１の内径を１．０〜５．０ｍｍとすることが好ましく、長さを１ｍ以上とすることが好ましい。すなわち、取水管１４１の内径を細くすることで水の粘性による圧力損失を大きくして、長さを長くすることでかかる圧力損失による圧力差を大きくでき、通過する水を徐々に減圧させることができる。これによって、より多くの水素を含有した状態を維持させて水素水を取り出すことができる。
上記では、気体として水素を用いた例を示したが、他の気体を溶解することも可能である。例えば、電気分解機構１３０で生成した酸素を加圧溶解タンク１２０に供給することにより、酸素を水に溶解させるようにしてもよい。また、給水タンク１１０又は加圧溶解タンク１２０にヒータ等の加熱手段を設けることにより、水の温度を高めて水素を溶解することができる。これにより、水素水をシャワーや入浴等にも使用できる。さらに、上記した水の代わりにお茶、コーヒー等の他の飲料等を用いてもよい。この場合、逆浸透膜を用いたＲＯ装置等の浄化装置により加圧溶解タンク１２０内の飲料を浄化した水を電気分解機構１３０に供給するとよい。
図５は、本発明による水素水製造装置の他の変形例を示すブロック図である。なお、同図において、図１に示した水素水製造装置１００の構成要素と共通するものには同一の符号を付して、再度の説明を省略する。
図５に示すように、水素水製造装置１００’’は、ウォーターサーバ１５０との間で水及び水素水をやりとりさせることができる。ウォーターサーバの貯水タンク１５１を上記した給水タンク１１０の代わりに給水槽として用い、給水配管１１１を介して加圧溶解タンク１２０と接続させる。また、加圧溶解タンク１２０の底部近傍から開閉機構１４２を介して送水管１４１’を延ばし、減圧取水口１４０を貯水タンク１５１に接続する。これによって、貯水タンク１５１から加圧溶解タンク１２０に水を供給でき、製造した水素水を貯水タンク１５１に送水できる。なお、減圧取水口１４０は、貯水タンク１５１に直接接続されなくてもよく、吐出される水を貯水タンク１５１に供給できるように向けられていればよい。
ここで、貯水タンク１５１を加圧溶解タンク１２０よりも高所に配置すれば、自重により水又は水素水を加圧溶解タンク１２０に流入させることができる。つまり、給水ポンプ１１２を省略できる。また、加圧溶解タンク１２０の閉空間の内部圧力により水が吐出されるので、ポンプを省略しても加圧溶解タンク１２０から送水管１４１’を介して高所に配置した貯水タンク１５１に送水することができる。
このようにすることで、例えば、加圧溶解タンク１２０と貯水タンク１５１との間で水素水を循環させ得て、貯水タンク１５１内の水素水の水素の含有量を増大させて維持できる。このようにして得た水素水をウォーターサーバの蛇口１５２から取り出すことができる。なお、給水配管１１１を太くするなどして、加圧溶解タンク１２０への給水に対して加圧溶解タンク１２０内のガスを貯水タンク１５１に逆流させ得るようにしておけば、圧力リーク弁１２１を省略しても給水時において加圧溶解タンク１２０内を減圧できる。
以上、本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
１００ 水素水製造装置
１１０ 給水タンク
１２０ 加圧溶解タンク
１２１ 圧力リーク弁
１２２ 水位センサ
１２３ 微細気泡放出部
１３０ 電気分解機構
１３２ 水素供給管
１３３ 圧力センサ
１４０ 減圧取水口
１４１ 取水管
１４２ 開閉機構
１５０ ウォーターサーバ
１１０ 給水タンク
１２０ 加圧溶解タンク
１２１ 圧力リーク弁
１２２ 水位センサ
１２３ 微細気泡放出部
１３０ 電気分解機構
１３２ 水素供給管
１３３ 圧力センサ
１４０ 減圧取水口
１４１ 取水管
１４２ 開閉機構
１５０ ウォーターサーバ
Claims (9)
- 水素ガス及び水を気液二相状態で加圧保持して水素水とする加圧溶解タンクを含む飲料用の送水ポンプレス水素水製造装置であって、
前記加圧溶解タンクに水を供給する給水槽と、
水を電気分解して水素ガスを生成し前記加圧溶解タンクの内部に供給する水素供給機構と、
前記加圧溶解タンクの内部の水を外部に吐出させる取水機構と、を含み、
前記給水槽から前記加圧溶解タンクに水を供給し前記加圧溶解タンクを閉空間とした後に、前記水素供給機構から前記水素ガスを前記加圧溶解タンクの内部に加圧供給して前記閉空間を加圧し、保持後、前記閉空間の内部圧力によって前記取水機構を介して前記加圧溶解タンクの内部の水を外部に吐出させることを特徴とする送水ポンプレス水素水製造装置。 - 前記水素供給機構は、前記保持時の前記閉空間の圧力以上の逆耐圧を有する固体高分子からなる水素発生膜を用いた水の電気分解部を含むことを特徴とする請求項１記載の送水ポンプレス水素水製造装置。
- 前記水素供給機構は、前記加圧溶解タンクの内部に前記水素ガスを放出する気泡放出部とこれに水素を供給する水素供給管とを含み、前記水素供給管には管内圧力を検出する圧力センサが取り付けられ、前記管内圧力が所定の閾値を超えたときに前記電気分解部の動作を停止せしめることを特徴とする請求項２記載の送水ポンプレス水素水製造装置。
- 前記取水機構は前記加圧溶解タンクと取水口とを接続する取水管を含み、前記取水管は前記取水口からの吐出を抑制する形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載の送水ポンプレス水素水製造装置。
- 前記取水管は水の粘性によって圧力損失を与えるよう、細径且つ長尺に与えられ、その径を１．０〜５．０ｍｍ、長さを１．０ｍ以上とすることを特徴とする請求項４記載の送水ポンプレス水素水製造装置。
- 前記取水管は前記取水口に向かって徐々に縮径する形状を有することを特徴とする請求項４記載の送水ポンプレス水素水製造装置。
- 前記取水口は前記供給槽に向けて設けられることを特徴とする請求項４乃至６のうちの１つに記載の送水ポンプレス水素水製造装置。
- 水素ガス及び水を気液二相状態で加圧保持する加圧溶解タンクを用いて飲料用水素水を製造する水素水製造方法であって、
前記加圧溶解タンク内に水を供給し前記加圧溶解タンクを閉空間とする工程と、
電気分解部を備える水素供給機構によって水を電気分解して水素ガスを生成した後、前記加圧溶解タンクの内部に加圧供給して前記閉空間を加圧する工程と、
前記閉空間の加圧状態を保持する工程と、
前記加圧溶解タンクの内部圧力によって前記加圧溶解タンクの内部の水を外部に吐出させる工程と、を含むことを特徴とする水素水製造方法。 - 前記水素供給機構は、前記加圧溶解タンクの内部に前記水素ガスを放出する気泡放出部とこれに水素を供給する水素供給管とを含み、前記水素供給管には管内圧力を検出する圧力センサが取り付けられ、前記管内圧力が所定の閾値を超えたときに前記電気分解部の動作を停止せしめることを特徴とする請求項８記載の水素水製造方法。
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