JP6896336B2 - 水素水の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
水が充填された上記筐体内に上記供給口から水素を供給することにより、上記凹部に水素を貯留させ、
上記凹部に水素を貯留させた後に、上記供給口から上記筐体に水及び水素の混合体を供給しながら、上記排出口から水素水を回収する。
図1は、本発明の一実施形態に係る水素水製造装置100の構成を模式的に示す配管系統図である。水素水製造装置100は、図1に示すように、水素供給部10と、水供給部20と、溶解部30と、搬送部40と、制御部50と、を有する。
水素供給部10は、水電解セル11と、第1ポンプ12と、第1タンク13と、バルブV1と、を有する。水素供給部10は、搬送部40を介して溶解部30に接続されている。水素供給部10は搬送部40を介して溶解部30に水素を供給する。
また、例えば、パルス電源が採用しても良い。このパルス電源には、一例として、パルスの発生方式がダイレクトスイッチ方式、ラインタイプ方式、インダクション方式又はマルクス方式等であるパルス電源が採用される。
パルス電源を採用した場合、例えば、パルス周波数を1〜1000Hz、印加電圧を1.7〜10V、印加電流を0.1〜30Aとすることができる。
発生した酸素は、陽極側空間11aに供給された水に溶解し、酸素水となる。酸素水は、流路P3を介して第1タンク13に搬送される。
酸素排出口13bは、陽極空間11aから流路P3を介して搬送された酸素を排出する。
具体的には、第1ポンプ12は、第1タンク13内の水を陽極側空間11aに圧送する。
また、第1ポンプ12は、陽極側空間11aの酸素水を第1タンク13に圧送する。第1ポンプ12は、陽極側空間11a、第1タンク13、第1ポンプ12の間で酸素水を循環させる。尚、水素供給部10は、流体を循環させられれば、第1ポンプ12を備えない構成としもよい。例えば、発生した酸素が上昇したときに生じる流れを利用して、流体を自然循環させてもよい。
バルブV1は、典型的には、流路P7を開閉可能な電磁弁であり、これに限定されない。バルブV1は、例えば、流量を調整可能なニードルバルブ等の玉形弁であってもよく、ボール弁、バタフライ弁、仕切弁又はダイヤフラム弁等であってもよい。水素供給部10は、バルブV1を備えない構成としてもよい。
水供給部20は、第2タンク21と、第2ポンプ22と、バルブV2と、を有する。水供給部20は、搬送部40を介して溶解部30に水を供給する。
バルブV2は、典型的にはニードルバルブ等の玉形弁であるが、これに限られず、ボール弁、バタフライ弁、仕切弁又はダイヤフラム弁等であってもよい。後述するバルブV3においても、同様とする。
溶解部30は、図1に示すように、溶解器31と、バルブV3と、を有する。
溶解器31は、図3(B)に示すように、中空の筐体311内部に、筒状部材321が配置されており、重管構造を有している。溶解器31内部は、筒状部材321により区画され、筒状部材321の内側に形成された内部空間S1と、筐体311と筒状部材321との間に形成された内部空間S2と、を有する。
筐体311の形状は、典型的には円筒形状であるが、これに限られず、三角柱状、矩形柱状等の任意の形状とすることができる。筐体311を構成する材料も特に限定されず、公知の合成樹脂や金属材料等から任意に選択可能である。
筐体311の内径及びZ軸方向の寸法(高さ)は、特に限定されない。
供給口331は、搬送部40に接続されており、供給口331から流体が供給される。
排出口341は流路P7に接続されており、排出口341から流路P7に流体が排出される。排出口341から排出された流体は流路P7から外部に回収される。
搬送部40は、水素供給部10と、水供給部20と、溶解部30と、に接続されている。
この構成により、水素供給部10が搬送部40を介して溶解部30に水素を供給することができる。また、水供給部20が搬送部40を介して溶解部30に水を供給することができる。
制御部50は、水素供給部10、水供給部20、及び溶解部30に接続されている。
制御部50は、水素供給部10、水供給部20、及び溶解部30を制御する。
また、制御部50は、電源Pの印加電圧、印加電流を調整することで、水素発生量及び水素供給時間を制御できる。また、制御部50は、第1ポンプ12の水の圧送量を調整することで、水素発生量を制御できる。
図4は、水素水製造装置100による水素水製造方法を示すフローチャートである。以下、水素水製造装置100による水素水製造方法について、図4に沿って説明する。この水素水製造方法により、高濃度の水素水が得られる。
ステップS01では、水供給部20によって水が溶解部30に供給される。これにより、図5に示すように、溶解器31は水で充填される。
また、ステップS01では、フィルターF2を有する濾過器を用いて精製された水が第2タンク21に供給されてもよい。後述するステップS02にて、第1タンク13に水を供給する際にも同様である。
第2ポンプ22から圧送された水は、バルブV1を閉じ、バルブV2を開くことによって、溶解器31に搬送される。これにより、溶解器31は水で充填される。尚、バルブV3は大気圧に解放されている。
ステップS02では、ステップS01で水が充填された溶解器31に、水素供給部10によって水素が供給される。
水素供給部10からの水素は、バルブV2を閉じ、バルブV1を開くことによって、搬送部40を介して溶解器31に供給される。水素供給量は、例えば、20〜100ml/minとする。水素を供給する時間は、例えば、5〜30秒間とする。
ステップS03では、ステップS02で水素溜まりXが形成された溶解器31に、水素及び水の混合体が供給される。
上記供給口331の圧力及び排出口341の圧力を調整するには、バルブV2、V3を調整するだけではなく、例えば流路P7や搬送部30の内径を調整することによっても可能である。また、流路P7に細い管や、スタティックミキサー等を挿入することによって、排出口341の圧力を調整してもよい。このとき、バルブV2,V3は、流路P6,P7を開閉可能な電磁弁であってもよい。
一方で、本実施形態に係る水素水の製造方法では、水素濃度が短時間で一定の濃度に達する。
例えば、水素溜まりXを形成せずに製造された水素水では、1分後の水素濃度が、3分後の水素濃度に対して、50%程度低くなっている。これに対して、本実施形態に係る水素水の製造方法で製造された水素水では、1分後の水素濃度が、3分後の水素濃度に対して、18%程度低くなっており、水素濃度の低下の度合いが抑えられている。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
10・・・水素供給部
20・・・水供給部
30・・・溶解部
40・・・搬送部
50・・・制御部
V1〜V3・・・バルブ
Claims (4)
- 鉛直方向下方から流体を供給する供給口及び排出口が形成された筐体と、前記筐体内に配置され、前記供給口に向けて開放された凹部と、を有する溶解部と、
前記供給口から前記筐体内に水を供給可能な水供給部と、
前記供給口から前記筐体内に水素を供給可能な水素供給部と、
前記水供給部及び前記水素供給部を制御することにより、水で充填された前記筐体内に
水素を供給して前記凹部内に水素を貯留させた後に、前記筐体内に水及び水素の混合体を
供給する制御部と、
を具備する水素水の製造装置。 - 請求項1に記載の水素水の製造装置であって、
前記制御部は、前記凹部に水素が貯留された状態を保持しながら、前記筐体内に前記混合体を供給する
水素水の製造装置。 - 鉛直方向下方から流体を供給する供給口及び排出口が形成された筐体と、前記筐体内に配置され、前記供給口に向けて開放された凹部と、を有する溶解器の前記供給口から水を供給することにより、前記筐体内を水で充填し、
水が充填された前記筐体内に前記供給口から水素を供給することにより、前記凹部に水素を貯留させ、
前記凹部に水素を貯留させた後に、前記供給口から前記筐体に水及び水素の混合体を供給しながら、前記排出口から水素水を回収する
水素水の製造方法。 - 請求項3に記載の水素水の製造方法であって、
前記凹部に水素が貯留された状態を保持しながら、前記筐体内に前記混合体を供給する
水素水の製造方法。
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