JP6561403B2

JP6561403B2 - 水素水供給装置

Info

Publication number: JP6561403B2
Application number: JP2015141840A
Authority: JP
Inventors: 勇人中尾
Original assignee: 株式会社スイソサム
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2019-08-21
Anticipated expiration: 2035-07-16
Also published as: JP2017023893A

Description

本発明は、供給源から供給された水を水素水生成器で電気分解して生成した水素を含有する水素水を供給口から供給する水素水供給装置に関するものである。

従来より、水素を含有させた水素水は、活性酸素を還元させることなどによって人体に好影響を及ぼす作用を有することが確認されている。この水素水を家庭内やオフィス内で供給する装置として出願人は水素水供給装置の開発を行っている（たとえば、特許文献１参照。）。

従来の水素水供給装置では、水の供給源と水素水の供給口とを流路で接続し、流路にポンプ、水素水生成器、減圧器を上流側から順に介設した構成としている。

そして、水素水供給装置では、供給源から供給された水を水素水生成器で電気分解することによって水素を含有する水素水を生成し、供給口から供給するようにしている。

特開２０１４−１６６６０９号公報

ところが、水素水生成器の内部においては、気泡状の水素が発生することに起因して圧力損失が生じる。そのため、上記従来の水素水供給装置では、流路にポンプ、水素水生成器、減圧器を上流側から順に介設した構成となっているために、ポンプで加圧された後に、水素水生成器と減圧器とで減圧されることになる。

これにより、上記従来の水素水供給装置では、水素水生成器の内部の水圧が低くなって、水素を良好に含有させることができず、水素濃度の低い水素水が生成されてしまうおそれがある。

そこで、請求項１に係る本発明では、供給源から供給された水を水素水生成器で電気分解して生成した水素を含有する水素水を供給口から供給する水素水供給装置において、供給源から供給された水を貯留するためのタンクに水素水生成器を接続し、水素水生成器の下流側に吸引ポンプを接続し、吸引ポンプの下流側に減圧器を接続し、減圧器の下流側に供給口を接続して、吸引ポンプの駆動によってタンクに貯留された水が水素水生成器へと供給されることにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、水素水生成器は、容器の内部に隔膜を挟んで陽電極板と陰電極板とを設け、容器に供給した水を電気分解して陰電極板で水素を発生させて、水素を含有する水素水を生成するように構成し、容器の下部に水の流入口を設けるとともに、容器の上部に水素水の流出口を設け、流入口と流出口との間に陰電極板の全面に沿って蛇行する連通路を形成することにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、本発明では、供給源から供給された水を水素水生成器で電気分解して生成した水素を含有する水素水を供給口から供給する水素水供給装置において、供給源に水素水生成器を接続し、水素水生成器の下流側に吸引ポンプを接続し、吸引ポンプの下流側に減圧器を接続し、減圧器の下流側に供給口を接続することにしているために、水素水生成器の内部の水圧を良好に保持することができ、良好な濃度の水素水を供給することができる。

特に、容器の内部に隔膜を挟んで陽電極板と陰電極板とを設け、容器に供給した水を電気分解して陰電極板で水素を発生させて、水素を含有する水素水を生成するように水素水生成器を構成し、容器の下部に水の流入口を設けるとともに、容器の上部に水素水の流出口を設け、流入口と流出口との間に陰電極板の全面に沿って蛇行する連通路を形成することにした場合には、陰電極板の全面で水が電気分解されることになり、多くの水素が発生し、その水素が水流で直ちに陰電極板から分離することになるので、多くの水素が含有された水素水を生成することができる。

本発明に係る水素水供給装置を示す説明図。水素水生成器を示す斜視図。同水平断面図（（ａ）下側水平断面図、（ｂ）上側水平断面図）。同垂直断面図（（ａ）左側垂直断面図、（ｂ）右側垂直断面図）。容器の内側から見た連通路を示す正面図。陰電極板を示す正面図。

以下に、本発明に係る水素水供給装置の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、水素水供給装置１は、水（たとえば、水道水）の供給源Ｓと水素水の供給口Ｅとの間をワンパス型の流路Ｒで接続している。

流路Ｒには、水を一時的に貯留するためのタンクＴと、水素水を生成するための水素水生成器Ｈと、吸引ポンプＰと、オリフィス型の減圧器Ｄと、流量調整バルブＢとを上流側から順に介設している。

すなわち、水素水供給装置１は、供給源ＳにタンクＴを接続し、タンクＴの下流側に水素水生成器Ｈを接続し、水素水生成器Ｈの下流側に吸引ポンプＰを接続し、吸引ポンプＰの下流側に減圧器Ｄを接続し、減圧器Ｄの下流側に流量調整バルブＢを接続し、流量調整バルブＢの下流側に供給口Ｅを接続した構成となっている。

そして、水素水供給装置１では、流量調整バルブＢを所定の流量となるように開放すると、所定時間経過後に吸引ポンプＰを駆動する。吸引ポンプＰの駆動によってタンクＴに貯留された水が水素水生成器Ｈへと供給される。水素水生成器Ｈの内部では、以下に説明するように水を電気分解することで水素水を生成する。生成された水素水は、吸引ポンプＰの吸引圧力で吸引され減圧器Ｄへと供給され、減圧器Ｄで減圧されてから供給口Ｅから供給される。

その際に、吸引ポンプＰでは、大気圧よりも高い吸引圧力で吸引し、その後、減圧器Ｄで一端大気圧よりも低い圧力まで減圧する。これにより、水素水供給装置１は、水素水生成器Ｈにおいて大気圧よりも高い圧力で飽和状態となるまで水素が溶解していた水素水は、減圧器Ｄで大気圧よりも低い圧力まで減圧されることで溶解していた水素が析出して、細泡状の水素を含有した状態となって供給口Ｅから提供されることになる。

水素水を生成する水素水生成器Ｈは、図２〜図６に示すように、中空箱型形状の容器２の内部に水の電気分解を行うための処理空間を形成している。容器２は、前側容器３と後側容器４とで構成している。前側容器３は、前側左下部に前後に貫通する水の流入口５を形成するとともに、前側右上部に前後に貫通する水素水（水及び水素）の流出口６を形成している。後側容器４は、後側右下部に前後に貫通する水の流入口７を形成するとともに、後側左上部に前後に貫通する酸素水（水及び酸素）の流出口８を形成している。なお、流入口5,7にタンクＴが接続されており、流出口６には吸引ポンプＰが接続され、流出口８には排水管（図示省略）が接続されている。

この容器２の内部に形成された処理空間には、矩形板状の隔膜９（イオン交換樹脂膜）が収容されており、隔膜９を用いて処理空間を隔膜９よりも前側の陰極側処理空間10と隔膜９よりも後側の陽極側処理空間11とに前後に区画している。陰極側処理空間10は、前側容器３の後側（内側）と隔膜９の前側との間に形成され、陽極側処理空間11は、後側容器４の前側（内側）と隔膜９の後側との間に形成される。

陰極側処理空間10には、矩形板状の陰電極板12が隔膜９と密着して収容されており、前側容器３の後側（内側）と陰電極板12との間に流入口５から流出口６に向かって水が流れる連通路13が形成されている。また、陽極側処理空間11には、矩形板状の陽電極板14が隔膜９と密着して収容されており、後側容器４の前側（内側）と陽電極板14との間に流入口７から流出口８に向かって水が流れる連通路15が形成されている。なお、陰電極板12には電源（図示省略）の陰極が接続され、陽電極板14には、電源（図示省略）の陽極が接続されている

陰電極板12及び陽電極板14には、前後に貫通する複数の連通孔16,17が形成されている。連通孔16,17は、連通路13,15と隔膜９とを連通させている。また、連通孔16,17は、水平方向に伸延する（鉛直方向よりも水平方向に長く伸びた）長孔形状となっている。なお、陰電極板12と陽電極板14とは、隔膜９を挟んで連通孔16,17の位置が一致しないように対向させて配置して水素イオンが隔膜９を透過しやすくしているが、連通孔16,17の位置が一致するように対向させて電気抵抗（消費電力）を低減させるようにしてもよい。

連通路13,15は、前側容器３の後側（内側）及び後側容器４の前側（内側）に水平方向に伸延させた突起18,19を形成することで流入口5,7から流出口6,8へ向かって陰電極板12及び陽電極板14の全面に沿って蛇行させている。これにより、連通路13,15は、水平方向に向かって伸延する水平通路20,21と鉛直方向に向かって伸延する鉛直通路22,23とが交互に接続された状態となっている。そして、鉛直流路22,23の幅（左右幅）は、水平通路20,21の幅（上下幅）よりも狭くして、鉛直流路22,23において一時的に流速が増加するようにしている。

水素水生成器Ｈは、以上に説明したように構成しており、陰電極板12と陽電極板14に電源（図示省略）を接続して直流電圧を印加した状態で流入口5,7から水（水道水等）を流入させると、処理空間の内部で水が電気分解される。そして、陽電極側処理空間11では、陽電極板14の表面で水が酸素と水素イオンとに分解され、陽電極板14において発生した酸素を含んだ水（酸素水）が流出口８から流出される。一方、陰電極側処理空間10では、陽電極板14の表面で発生した水素イオンが隔膜９を介して陰電極板12に透過し、陰電極板12において電子と結合して水素が発生し、その水素を含んだ水（水素水）が流出口６から流出される。

陰電極側処理空間10では、流入口５から流入した水は、流入口５から流出口６へと連通路13を介して陰電極板12に沿って流れる。その際に、連通路13が蛇行しているために、水と陰電極板12との接触面積（接触時間）が長くなり、陰電極板12において発生した水素を多く含んだ水素水が生成される。これにより、水素水生成器Ｈで生成される水素水の水素濃度を高くすることができる。

また、上記水素水生成器Ｈでは、陰電極板12に複数の連通孔16が形成されているため、従来の矩形板状の電極板を用いた場合に比べて水と陰電極板12との接触面積が増大し、水素イオンと電子との結合が促進され、多くの水素を発生させることができる。また、陰電極板12の連通孔16によって連通路13を流れる水が乱されるために、陰電極板12から水素を円滑に分離させることができるとともに、水と水素との撹拌混合を良好に行うことができる。なお、連通孔16の形状を多角形とした場合には、連通孔16の周面が不連続面となるために、陰電極板12から水素をより一層円滑に分離させることができる。

連通路13では、水素が気体であるために上方側に水素が残留するおそれがあり、連通路13を蛇行状に形成した場合には折曲部となる鉛直通路22の上部に水素が残留するおそれがある。しかし、上記水素水生成器Ｈでは、水平通路20よりも鉛直通路22の幅を狭くすることで水の流速（水勢）を増大させ、鉛直通路22に水素が残留しないようにしている。

以上に説明したように、上記水素水供給装置１では、供給源Ｓに水素水生成器Ｈを接続し、水素水生成器Ｈの下流側に吸引ポンプＰを接続し、吸引ポンプＰの下流側に減圧器Ｄを接続し、減圧器Ｄの下流側に供給口Ｅを接続した構成となっている。

そのため、上記構成の水素水供給装置１では、水素水生成器Ｈの内部の水圧を良好に保持することができ、良好な濃度の水素水を供給することができる。

特に、水素水生成器Ｈの内部で水を蛇行させた場合には、水素水生成器Ｈの内部での圧力損失が大きくなるが、その場合であっても多くの水素が含有された水素水を生成することができる。

１水素水供給装置２容器
３前側容器４後側容器
５流入口６流出口
７流入口８流出口
９隔膜 10 陰極側処理空間
11 陽極側処理空間 12 陰電極板
13 連通路 14 陽電極板
15 連通路 16,17 連通孔
18,19 突起 20,21 水平通路
22,23 鉛直流路Ｈ水素水生成器
Ｓ供給源Ｔタンク
Ｐ吸引ポンプＤ減圧器
Ｂ流量調整バルブＥ供給口

Claims

供給源から供給された水を水素水生成器で電気分解して生成した水素を含有する水素水を供給口から供給する水素水供給装置において、
供給源から供給された水を貯留するためのタンクに水素水生成器を接続し、水素水生成器の下流側に吸引ポンプを接続し、吸引ポンプの下流側に減圧器を接続し、減圧器の下流側に供給口を接続して、吸引ポンプの駆動によってタンクに貯留された水が水素水生成器へと供給されることを特徴とする水素水供給装置。
前記水素水生成器は、容器の内部に隔膜を挟んで陽電極板と陰電極板とを設け、容器に供給した水を電気分解して陰電極板で水素を発生させて、水素を含有する水素水を生成するように構成し、
容器の下部に水の流入口を設けるとともに、容器の上部に水素水の流出口を設け、流入口と流出口との間に陰電極板の全面に沿って蛇行する連通路を形成したことを特徴とする請求項１に記載の水素水供給装置。