JP2018111056A

JP2018111056A - 水素水製造装置

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Publication number: JP2018111056A
Application number: JP2017001942A
Authority: JP
Inventors: ドンヒョンジョン; Dong Hyun Jeong
Original assignee: NIPPON SAKUDORY KK; BAU CORP
Current assignee: NIPPON SAKUDORY KK; BAU CORP
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2037-01-10
Also published as: KR101866932B1; JP6179042B1

Abstract

【課題】本発明は、配管内圧上昇による水漏れ防止を図った水素水製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の水素水製造装置は、給水口１６から排水口５間の配管に設けられた水素水生成フィルタ１２に水を通すことにより水素水を生成する水素水製造装置において、前記給水口１６から水素水生成フィルタ１２の間の入側配管に、給水ポンプ２０が設けられ、前記水素水生成フィルタ１２から前記排水口５の間の出側配管に、配管内の圧力を調整する圧力調整手段２１が設けられ、前記排水口５に電磁開閉弁２２，２３が設けられたものである。【選択図】図４

Description

本発明は、フィルタ式の水素水製造装置、及び前記装置に用いられる交換フィルタに関する。

従来、韓国公開特許１０−２００７−０００７９７９号公報（特許文献１）に示すような、既存の浄水器に水素還元フィルタを追加してアルカリ還元水を提供するものがあった。
しかし前記従来技術のものは構造が複雑等の問題点を有していたので、その問題点を解消したものとして、韓国公開特許１０−２０１６−０００２０７２号公報（特許文献２）に示すものがあった。
なお、前記「特許文献１」記載のフィルタを改良したものとして特開２０１３−３４９８４号公報（特許文献３）に記載の技術も公知である。

韓国公開特許１０−２００７−０００７９７９号公報韓国公開特許１０−２０１６−０００２０７２号公報特開２０１３−３４９８４号公報

前記従来技術に示すフィルタ式のマグネシウムを用いる水素水製造装置においては、長期間使用しない場合、フィルタ内のマグネシウムが水と接触し続けているため、水素ガスが発生し、配管内圧が上昇して水漏れが生じる恐れがあった。
そこで、本発明は、配管内圧上昇による水漏れ防止を図った水素水製造装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。すなわち、本発明の水素水製造装置は、給水口から排水口間の配管に設けられた水素水生成フィルタに水を通すことにより水素水を生成する水素水製造装置において、前記給水口から水素水生成フィルタの間の入側配管に、給水ポンプが設けられ、前記水素水生成フィルタから前記排水口の間の出側配管に、配管内の圧力を調整する圧力調整手段が設けられ、前記排水口に電磁開閉弁が設けられたものである。

前記圧力調整手段は、入口と出口を有する密閉のタンクを有し、該タンクの前記入口及び出口が前記出側配管に接続され、前記タンクを迂回するバイパス配管が前記出側配管に設けられ、前記タンク内には、前記水素水のタンク内流入を制御するフロートバルブが設けられているのが好ましい。

前記タンクの出口から前記バイパス配管までの前記出側配管から分岐して前記ポンプの吸い込み口側に接続される戻し配管が設けられているのが好ましい。
前記水素水生成フィルタの下流側に、陽イオン交換樹脂フィルタが配置され、前記水素水生成フィルタの上流側に、異物除去フィルタが配置されているのが好ましい。
前記排水口からの排出量が連続して所定量を超えた場合、所定時間排出を停止するよう前記給水ポンプを制御する制御装置を有するのが好ましい。

本発明の交換フィルタは、前記水素水製造装置に用いられる水素水生成フィルタであって、当該フィルタは前記入側配管及び出側配管に着脱自在とされ、前記水素水生成フィルタは、焼成成形されたマグネシウム含有組成物からなる円筒状体を筒状ケースに内蔵するものである。

本発明によれば、配管内の内圧を調整する圧力調整手段を設けたので、内圧上昇したとき、圧力上昇を抑制できるので、水漏れを防止することが出来る。

本発明の一実施の形態を示す水素水製造装置の全体斜視図である。図１の水素水製造装置の背面図である。図１の実施の形態におけるフィルタの配置図（上面図）である。図１の実施の形態における配管図である。水素水生成フィルタの断面図である。陽イオン交換樹脂フィルタの断面図である。給水ポンプの制御フロー図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１、図２において、水素水製造装置は、水素水を生成するための機器類を収納するためのケース本体１を有する。ケース本体１の上部は、開閉又は着脱自在な上部カバー２で覆われている。
ケース本体１の前面には、操作部３と表示部４が設けられている。操作部３は、コップ一杯分の出水を操作する「一杯ボタン」と、連続的に出水させる「連続ボタン」とを有する。前記表示部４は、前記操作部のボタンに対応した「一杯表示」、「連続表示」の他に、「スタンバイ表示」の点灯、点滅ライトで構成されている。

ケース本体１の前面側上部には、水素水を排出するための排水口５が設けられている。また、下部には、コップ等の容器を載置するための容器置台６が設けられている。この容器置台６は、こぼれた水を溜めるトレイとして機能するため、ケース本体１に着脱自在とされている。

ケース本体１の背面側には、貯水タンク７が上部から差し込み自在に設けられている。貯水タンク７の上部は、カバー８で施蓋されている。ケース本体１の背面側には、電源スイッチ９と、電源コード差込口１０と、水道水直結口１１とが設けられている。
この実施の形態では、本装置は、水道水直結口１１を水道水配管に直結して定地置き装置として使用することが出来る。また、水道水配管に接続しないで、水道水直結口１１をキャップ等で密閉して、貯水タンク７に水を貯えることにより、ポータブル式の移動装置として使用することが出来る。

図３に示すように、前記ケース本体１内には、水素水生成フィルタ１２、陽イオン交換樹脂フィルタ１３、有機物除去フィルタ１４、及び微生物除去フィルタ１５が交換自在に収納されている。有機物除去フィルタ１４、微生物除去フィルタ１５が、本発明の異物除去フィルタを構成する。しかし、異物除去フィルタとして、これらに限定されるものではなく、いずれか一方、または、これら以外のフィルタを有するものであってもよい。

図４は、前記水素水製造装置の配管図である。
前記配管は、給水口１６から前記排水口５に至るものである。なお、前記給水口１６から前記水素水生成フィルタ１２に至る間の配管を「入側配管」といい、水素生成フィルタ１２から前記排水口５に至る配管を「出側配管」という。
前記給水口１６は、貯水タンク７に接続される貯水タンク直結口１７と、水道水に接続される前記水道水直結口１１とを有する。水道水直結口１１は、水道水に直結しないときは、キャップ１８により密閉されている。貯水タンク直結口１７と水道水直結口１１間の配管に開閉バルブ１９が設けられている。この開閉バルブ１９は、手動式で開閉操作されるものである。貯水タンク７を使用しないときは、この開閉バルブ１９は閉じられている。

開閉バルブ１９と貯水タンク直結口１７との間に、貯水タンク直結口１７側に逆流しないようにするための逆止弁１９ａが設けられている。
給水口１６の下流側の入側配管に給水ポンプ２０が設けられている。この給水ポンプ２０の下流側で、前記水素水生成フィルタ１２の上流側の入側配管に前記異物除去フィルタが設けられている。この異物除去フィルタは、前記有機物除去フィルタ１４と微生物除去フィルタ１５が直列配置されたものである。
前記異物除去フィルタの下流側に、水素水生成フィルタ１２と陽イオン交換樹脂フィルタ１３が並列配置されている。さらに前記水素生成フィルタ１２の下流側に圧力調整手段２１が設けられている。

排水口５の近傍には、電磁開閉弁が設けられている。この電磁開閉弁は、２つのソレノイドバルブ２２，２３が直列配置されてなるものである。
ソレノイドを２つ設けるのは、一つの場合、配管内圧が上昇して排水口から水漏れが生じる恐れがあるので、安全装置として２つ設けている。
前記有機物除去フィルタ１４は、残留ガス成分、ＶＯＣ成分、ほこり砂などの浮遊物、有機物、残留塩素、農薬成分などを吸着して除去するものである。また消臭作用も有するものである。有機物除去フィルタ１４は、例えば活性炭等を充填されたものが挙げられる。

前記微生物除去フィルタ１５は、ミネラルを除いた重金属、大腸菌など各種細菌、微生物を除去するものである。微生物除去フィルタ１５は、微生物を除去することができる精密ろ過膜を有するものが挙げられ、例えばポリビニリデンフルオライド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリ塩化ビニル、テフロン（登録商標）、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ナイロン、ベークライト、ヨウ素樹脂、ポリシロキサン又はこれらの混合物から製造される高分子膜を備えるものが挙げられる。
有機物除去フィルタ１４と微生物除去フィルタ１５の配置順序は、特に限定されないが、上流側から下流側に、この順序で配置するのが好ましい。

図５に示すものは、水素水生成フィルタ１２の断面図である。水素水生成フィルタ１２は、焼成成形されたマグネシウム含有組成物からなる円筒状体２４を筒状ケース２５に内蔵するものである。筒状ケース２５の上部には、周縁部に水の入口２６が形成され、中心部に出口２７が形成されている。
前記円筒状体２４は、マグネシウム単体、又はマグネシウムと無機素材若しくは有機素材との混合物を、加圧焼成して円筒状に成型するものである。このように焼成成形することにより、粉塵粉末の水中への排出が防止される。前記円筒状体２４として、マグネシウム単体、又はマグネシウムと無機素材若しくは有機素材との混合物を不織布に入れたものを用いることもできる。

入口２６から流入した水は、円筒状体２４の外周部から中心部に流れ、出口２７より排出される。この水の流れにおいて、マグネシウムと接触して水素が発生し、水素水が生成される。円筒状体２４とすることにより、水と反応する表面積を増大させ、高活性水素水を生成することが出来る。この水素水は、ｐＨ１０以上の強アルカリ性を帯びる。
なお、入口２６と出口２７を逆にしても同じ作用効果を奏する。

図６に示すものは、陽イオン交換樹脂フィルタ１３の断面図である。陽イオン交換樹脂フィルタ１３は、筒状ケース２８に陽イオン交換樹脂２９を内蔵するものである。筒状ケース２８の上部には、周縁部に水の入口３０が形成され、中心部に出口３１が形成されている。陽イオン交換樹脂２９は内筒に収納され、その内筒の下部から水が内部に浸透するよう構成されている。水が陽イオン交換樹脂を下部から上部にわたって通過する過程で、酸性水が生成される。

図４を参照すれば、水素水生成フィルタ１２と陽イオン交換樹脂フィルタ１３の入側配管にバルブ３２が設けられ、陽イオン交換樹脂フィルタ１２への入水量を制御している。このバルブ３２の開度調整は手動式とされている。このバルブ３２の調整により、排水口５から排出される水素水のアルカリ度合いを調整することが出来る。この実施の形態では、ｐＨ９．５程度の弱アルカリ性に調整されている。
上記実施の形態では、水素水生成フィルタ１２と陽イオン交換樹脂フィルタ１３を並列配置したが、直列配置でも可能である。

図４において、前記圧力調整手段２１につき説明する。
圧力調整手段２１は、ユーザが長期間製品を使用しない場合、水素水生成フィルタ１２内で発生する水素ガスの圧力により、水漏れが生じる恐れがあるので、水漏れ防止のために設けられたものである。
前記圧力調整手段２１は、前記水素水生成フィルタ１２の下流側の出側配管に設けられたタンク３３を有する。このタンク３３は密閉式で、上部に入口が、下部に出口が設けられている。この入口と出口に、出側配管が接続されている。

前記タンク３３の出口に接続された出側配管から分岐して前記ポンプ２０の吸い込み口側に接続される戻し配管３４が設けられている。
前記タンク３３を迂回して、出側配管に接続するバイパス配管３５が形成されている。前記戻し配管３４は、前記バイパス配管３５の下流端接続点よりも上流側の前記出側配管に接続されている。この戻し配管３４の出側配管接続端とタンク３３との間の出側配管に、タンク３３側への逆流を防止する逆止弁３３ａが設けられている。

前記タンク３３内には、フロートバルブ３３ｂが設けられている。このフロートバルブ３３ｂは、水素水のタンク内への流入を制御するものであり、タンク内の水面が所定位置より低いとき、弁を開いて水を流入させ、所定位置より高くなると、弁を閉じてタンク内への流入を防止するものである。また、このフロートバルブ３３ｂは、フロートの位置が所定位置より高くなると弁を閉じるものであるが、この閉じ状態において、管内内圧が高くなると、弁を押し開き、少量の水素水や水素（ガス）をタンク３３内へ流入可能とするものである。

前記フロートバルブ３３ｂの動作につき説明する。
まず、本装置の使用開始時、タンク３３内は空であるので、フロートバルブ３３ｂのフロートは下がっており、バルブ３３ｂは開いている。
操作部３のボタン操作により給水ポンプ２０が始動し、その１秒後にソレノイドバルブ２２，２３が開く。このとき、タンク３３内のフロートバルブ３３ｂの弁は開いており、水素水がタンク内に流入する。そしてタンク３３内の水位が上昇し、フロートが上昇して、所定位置以上になるとバルブ３３ｂが閉じる。

このとき、給水ポンプ２０により送られる水は、タンク３３に流入するとともに、バイパス配管３５を通って排水口５より排水される。前記フロートバルブ３３ｂが閉じられた後は、バイパス配管３５を通って、排水される。
排水口５より所定量の水素水が排出されると、ソレノイド２２，２３が閉じ、同時に給水ポンプ２０が停止する。

以上は最初の使用であるが、それ以後の通常使用においては、フロートバルブ３３ｂは閉じているので、水素水はバイパス配管３５を通って、排出口５から排出されることになる。このとき、前記戻し配管３４を介して出側配管の水を給水ポンプ２０に循環させるよう構成されている。この循環量は、全水量の１〜３％とされている。この循環水量調整がバルブ３６により行われる。このバルブ３６は手動操作されるものである。

前記循環により、タンク３３内の水位が降下するとフロートバルブ３３ｂが開き、タンク３３内に水素水が供給され、水位が上昇するとバルブ３３ｂは閉じる。このような動作が繰り返されて安定した排水が行われる。
長期間未使用時のとき、水素水生成フィルタ１２内において水素ガスが発生し、配管内の内圧を上昇させる。このとき、前記フロートバルブ３３ｂは閉じているが、水素ガスによって徐々に高まった圧力が瞬間的にフロートバルブ３３ｂの弁を開き、微量の水素ガス又は水素水がタンク３３内に流入し、配管内の圧力バランスが維持される。

上記圧力調整手段２１により、長期間未使用時の配管内の圧力上昇が抑制され、水漏れ防止が図られる。
図４に示すように、前記水素水製造装置には、前記給水ポンプ２０やソレノイドバルブ２２，２３等を制御する制御装置３７が設けられている。この制御装置３７は、前記排水口５からの排出量が連続して所定量を超えた場合、所定時間排水を停止するよう前記給水ポンプ２０を制御する。

図７に、前記制御装置３７による給水ポンプ２０の制御フローを示す。
水素水製造装置の前面に設けられた操作部３の操作ボタンを操作する（Ｓ１）。このボタン操作により、給水ポンプ２０が作動し、ソレノイドバルブ２２，２３が開く（Ｓ２）。排水口５から平均１５ｍｌ／秒の水素水が出水する（Ｓ３）。ソレノイド動作後、次の動作までに間隔が３００秒を超えたかを判断する（Ｓ４）。超えていない場合、ソレノイド動作時間を合算する（Ｓ５）。ソレノイド２２，２３の動作時間の合計が１１０秒を超えたかを判断する（Ｓ６）。超えていない場合は、Ｓ４に戻る。超えている場合、操作ボタンの機能を強制停止する（Ｓ７）。強制停止が５分経過したかを判断する（Ｓ８）。経過していない場合は、Ｓ７に戻る。経過した場合、ソレノイド動作時間の合計を初期値化する（Ｓ９）。そしてＳ４に進む。

上記制御は、連続して長時間出水すると、水素濃度が低下することを防止するためである。
上記実施の形態によれば、水素溶存量、約１，６００ｐｐｂの水素水を生成することが出来、コップに注水後、５時間は水素溶存１，０００ｐｐｂを保てる。
有機物除去フィルタ１４や微生物除去フィルタ１５は、約６か月から１２か月で交換するのが好ましい。水素水生成フィルタ１２や陽イオン交換樹脂フィルタ１３も、約６か月から１２か月、又は、約１，０８０リットル使用ごとに交換するのが好ましい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。例えば、圧力調整手段は、圧力調整タンクに限られず、圧力逃し弁等であってもよい。

５排水口、１２水素水生成フィルタ、１３陽イオン交換樹脂フィルタ、１４有機物除去フィルタ、１５微生物除去フィルタ、１６給水口、２０給水ポンプ、２１圧力調整手段、２４円筒状体、２５筒状ケース、３３圧力調整タンク、３３ｂフロートバルブ、３４戻し配管、３５バイパス配管、３７制御装置。

前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。すなわち、本発明の水素水製造装置は、給水口から排水口間の配管に設けられた水素水生成フィルタに水を通すことにより水素水を生成する水素水製造装置において、前記給水口から水素水生成フィルタの間の入側配管に、給水ポンプが設けられ、前記水素水生成フィルタから前記排水口の間の出側配管に、配管内の圧力が上昇したとき圧力上昇を抑制する圧力調整手段が設けられ、前記排水口に電磁開閉弁が設けられたものである。

前記圧力調整手段は、入口と出口を有する密閉のタンクを有し、該タンクの前記入口及び出口が前記出側配管に接続され、前記タンクを迂回するバイパス配管が前記出側配管に設けられ、前記タンク内には、前記水素水のタンク内流入を制御するフロートバルブが設けられ、前記フロートバルブは、管内内圧が高くなると弁を押し開いて前記水素水を前記タンク内に流入可能とするよう構成されているのが好ましい。

前記水素水生成フィルタは、前記入側配管及び出側配管に着脱自在とされ、焼成成形されたマグネシウム含有組成物からなる円筒状体を筒状ケースに内蔵するものであるのが好ましい。

図４は、前記水素水製造装置の配管図である。
前記配管は、給水口１６から前記排水口５に至るものである。なお、前記給水口１６から前記水素水生成フィルタ１２に至る間の配管を「入側配管」といい、水素水生成フィルタ１２から前記排水口５に至る配管を「出側配管」という。
前記給水口１６は、貯水タンク７に接続される貯水タンク直結口１７と、水道水に接続される前記水道水直結口１１とを有する。水道水直結口１１は、水道水に直結しないときは、キャップ１８により密閉されている。貯水タンク直結口１７と水道水直結口１１間の配管に開閉バルブ１９が設けられている。この開閉バルブ１９は、手動式で開閉操作されるものである。貯水タンク７を使用しないときは、この開閉バルブ１９は閉じられている。

図４を参照すれば、水素水生成フィルタ１２と陽イオン交換樹脂フィルタ１３の入側配管にバルブ３２が設けられ、陽イオン交換樹脂フィルタ１３への入水量を制御している。このバルブ３２の開度調整は手動式とされている。このバルブ３２の調整により、排水口５から排出される水素水のアルカリ度合いを調整することが出来る。この実施の形態では、ｐＨ９．５程度の弱アルカリ性に調整されている。
上記実施の形態では、水素水生成フィルタ１２と陽イオン交換樹脂フィルタ１３を並列配置したが、直列配置でも可能である。

Claims

給水口から排水口間の配管に設けられた水素水生成フィルタに水を通すことにより水素水を生成する水素水製造装置において、
前記給水口から水素水生成フィルタの間の入側配管に、給水ポンプが設けられ、
前記水素水生成フィルタから前記排水口の間の出側配管に、配管内の圧力を調整する圧力調整手段が設けられ、
前記排水口に電磁開閉弁が設けられた水素水製造装置。
前記圧力調整手段は、入口と出口を有する密閉のタンクを有し、該タンクの前記入口及び出口が前記出側配管に接続され、
前記タンクを迂回するバイパス配管が前記出側配管に設けられ、
前記タンク内には、前記水素水のタンク内流入を制御するフロートバルブが設けられている請求項１記載の水素水製造装置。
前記タンクの出口から前記バイパス配管までの前記出側配管から分岐して前記ポンプの吸い込み口側に接続される戻し配管が設けられている請求項２記載の水素水製造装置。
前記水素水生成フィルタの下流側に、陽イオン交換樹脂フィルタが配置され、
前記水素水生成フィルタの上流側に、異物除去フィルタが配置されている請求項３記載の水素水製造装置。
前記排水口からの排出量が連続して所定量を超えた場合、所定時間排出を停止するよう前記給水ポンプを制御する制御装置を有する請求項４記載の水素水製造装置。
請求項１〜５の何れか一つに記載の水素水製造装置に用いられる水素水生成フィルタであって、当該フィルタは前記入側配管及び出側配管に着脱自在とされ、
前記水素水生成フィルタは、焼成成形されたマグネシウム含有組成物からなる円筒状体を筒状ケースに内蔵するものである交換フィルタ。