JP7093819B2

JP7093819B2 - 水素ガス含有液生成器

Info

Publication number: JP7093819B2
Application number: JP2020165811A
Authority: JP
Inventors: 連洪李
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-06-30
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: JP2022057513A

Description

本発明は、水素ガスと液体を均一に混ぜ合わせる水素ガス含有液生成器に関する。

図１、２に示すとおり、公知の水素水生成器１は、水素ガス装置１１と、水供給装置１２と、混合装置１３と加圧機１４を含む。
水素ガス装置１１は、水素ガスを生成する水素ガス供給器１１１と、水素ガス供給器１１１に接続して水素ガスを送る送ガス管１１２を有する。
水供給装置１２は、水を供給する水供給源１２１と、水供給源１２１に接続して水を送出する給水管１２２を有する。
加圧機１４は、給水管１２２に設置する。
混合装置１３は、一両端にそれぞれ給水管１２２と送ガス管１１２を接続する混合管路１３１と、混合管路１３１に接続する混合器１３２と、混合器１３２で混合して生成した水素水を送出する払出配管１３３を有する。
加圧機１４は給水管１２２の水を加圧して混合管路１３１内へ送出し、送ガス管１１２は水素ガスを混合管路１３１内へ送出し、水および水素ガスを混合器１３２内で混合して水素水に生成し、次に払出配管１３３から水素水を送出して利用できるようにする。

この水素水生成器１は、作動時に水および水素ガスを混合管路１３１に合わせて送出する。しかし、実際に使用してみると、水と水素ガスは送出過程において、混合管路１３１の中で僅かな時間の間、接触して混合するだけなので、混合量が小さく、加えて公知の管路は単方向流動設置で制限されるため、水素ガスと水の混合管路１３１内での混合効果および混合速度は限定される。

更に、水素ガス装置１１、水供給装置１２および混合装置１３は固定方式でフルセット式の一体モジュールで制作されている。そのため、水素水生成器１は設置された細部設計装置でのみ水素水を生成できるが、水素水生成器１の元の細部設計装置に属さないその他の外部配置には対応できない。
例として、水素水生成器１は、ウォーターサーバー、コップ、浴槽等の液体を充填する外部配置で合わせて使用することができない。即ちウォーターサーバー、浴槽内の水を直接水素水に生成することはできず、コップの中の果汁を水素含有果汁に変化させることもできない。故に、水素水生成器１の使用は制限があり、改善が求められる。

本発明が解決しようとする課題は、水素ガスと液体とを効率よく充分に混合して利便性を高め、水素ガスと液体の混合効果を有効に高める水素ガス含有液生成器を提供することにある。

本発明の水素ガス含有液生成器は、水素ガスを供給して送出する水素ガス供給器、水素ガスと液体を混合する混合器、および液体をためる容器に設置する遮蔽カバーを含み、前記水素ガス供給器は、水素ガスを生成するための水素ガス生成装置と、水素ガス管を含み、前記水素ガス管の第一端は前記遮蔽カバー内に延び、前記水素ガス管の第二端は前記水素ガス生成装置に接続され、前記混合器は、抽出ポンプと、前記抽出ポンプ及び前記遮蔽カバーに接続した抽出管と、前記抽出ポンプに接続する第一送出管と、前記容器内に延びる第二送出管と、混合部を含み、前記混合部は、前記第一送出管と第二送出管の間に設置され、且つ内部に混合空間が形成された管体と、前記管体に設置する噴霧部材を含み、前記遮蔽カバーは、本体と、前記本体内部に形成された抽出空間と、前記本体に設けた少なくとも一つの開孔を含み、前記容器の液体は前記開孔を経由して前記抽出空間へ流入され、前記水素ガス管の第一端と前記抽出管の一端が前記本体内に挿入され、前記水素ガス管により前記水素ガス生成装置で生成した水素ガスを前記抽出空間へ送出し、前記抽出ポンプが作動した時、前記抽出空間内の液体および水素ガスを前記抽出管、第一送出管を経由して前記混合部の管体内へ送出し、前記液体が前記混合空間内で前記噴霧部材に依る噴霧作業で水霧状にされ水素ガスと均一に混合されて水素ガス含有液となり、混合後の水素ガス含有液は前記第二送出管を経由して前記容器の内部へ送られる。

本発明の水素ガス含有液生成器は、如何なる容器と合わせても使用でき、利用したい、または飲用したい液体を直接水素ガスを含有した液体に変化させることでき、利便性が高まるという利点がある。

従来の水素水生成器の模式図である。従来の水素水生成器の作動状態における要部断面図である。本発明の第一実施形態を示す水素水生成器の模式図である。本発明の第一実施形態を示す水素水生成器の要部断面図である。本発明の第一実施形態を示す水素水生成器の作動状態における模式図である。本発明の第二実施形態を示す水素水生成器の模式図である。本発明の第二実施形態を示す水素ガス生成装置の作動状態における要部断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照する等して詳細に説明する。なお、本発明は実施形態に限定されない。

（第一実施形態）
図３、図５に示すとおり、第一実施形態の水素ガス含有液生成器３は、液体をためる容器４（例としてウォーターサーバー、浴槽、貯水容器、水槽等）で使用され、直接容器４の内部４Ａの液体を抽出し、水素ガスと混合して水素ガス含有液にする。
液体は水、茶、果汁、ドリンク等のような液体物質であり、以下の各実施形態では液体を水で説明する。

水素ガス含有液生成器３は、水素ガスを供給して水素ガスを出力する水素ガス供給器３１と、水素ガスおよび液体を混合する混合器３２と、水素ガス供給器３１及び混合器３２に連結され且つ容器４内に設置される遮蔽カバー３３を含む。

水素ガス供給器３１は、水素ガスを生成する水素ガス生成装置３１１と、水素ガスを遮蔽カバー３３内に送り出す水素ガス管３１２を含む。
水素ガス管３１２は遮蔽カバー３３に連接する第一端３１２１と、水素ガス生成装置３１１に連接する第二端３１２２を有する。即ち、第一端３１２１は遮蔽カバー３３内に延び、また第二端３１２２は水素ガス生成装置３１１に連接するということであり、そのため、水素ガス生成装置３１１は水素ガスを供給し水素ガス管３１２へ送り出し、そして水素ガス管３１２から水素ガスを遮蔽カバー３３内へ送出する。
本実施形態において、水素ガス生成装置３１１は水素ガスボンベである。

混合器３２は、抽出ポンプ３２１と、抽出ポンプ３２１に連接される抽出管３２２と、抽出ポンプ３２１に連接される第一送出管３２３と、容器４の内部４Ａに挿入する第二送出管３２４と、第一送出管３２３および第二送出管３２４の間に設置する混合部３２５を含み、第二送出管３２４の一端３２４１は内部４Ａに挿入設置する。
図４に示すとおり、混合部３２５は、内部に混合空間３２５１Ａを形成する管体３２５１と、管体３２５１に設置する噴霧部材３２５２を含む。噴霧部材３２５２で液体を混合空間３２５１Ａ内に加圧噴霧して水霧状にする。依って液体と水素ガスは均一に混合されて水素ガス含有液になる。水素ガス含有液は管体３２５１から出力されて第二送出管３２４を経由して送り出される。

遮蔽カバー３３は、内部に抽出空間３３１Ａを形成する本体３３１を含む。
水素ガス管３１２の第一端３１２１と抽出管３２２の一端３２２１はそれぞれ本体３３１内に挿入設置される。
本体３３１には少なくとも一つの開孔３３２が形成され、開孔３３２によって抽出空間３３１Ａが外部空間と連通する。遮蔽カバー３３は容器４の内部４Ａに設置されるため、前述の外部空間とは遮蔽カバー３３の外部周囲空間を意味し、またそれは容器４の内部４Ａを意味している。

本実施形態において、本体３３１は最上壁３３１１と、最上壁３３１１から下方へ延びる周囲壁３３１２を有し、最上壁３３１１と、周囲壁３３１２が抽出空間３３１Ａを形成し、且つ水素ガス管３１２の第一端３１２１は最上壁３３１１を穿通するため、抽出空間３３１Ａと水素ガス管３１２の内部は連通する。また抽出管３２２の一端３２２１は最上壁３３１１を穿通するため、抽出空間３３１Ａと抽出管３２２の内部は連通する。
開孔３３２は容器４の液体が開孔３３２を経由して抽出空間３３１Ａ内に流入しやすいように、最上壁３３１１と逆側の位置に対向するよう設置される。更に開孔３３２の設置位置は水素ガス管３１２の第一端３１２１より低いほうがよく、即ち開孔３３２は水素ガス管３１２の下方に設置する。本実施形態の開孔３３２は本体３３１の底部に設置してある。

遮蔽カバー３３の設置により、水素ガスは、水素ガス管３１２から抽出空間３３１Ａへ出力されると、最上壁３３１１と、周囲壁３３１２の遮断によって抽出空間３３１Ａ内に滞留し、水素ガスが浮力で液体表面から浮出し容器４から外へ消失してしまうのを防ぎ、且つ一部の水素ガスは遮蔽カバー３３内で液体と一次混合されて混合液体となる。その残りの水素ガスは混合液体と共に抽出ポンプ３２１の抽出を受け抽出管３２２、第一送出管３２３を経由して混合部３２５へ送られ二次混合が行われる。

図３から図５に示すとおり、水素ガス含有液生成器３を使用する時、先ず、遮蔽カバー３３を中に水をためた容器４内に設置し、第二送出管３２４も容器４内に挿入設置する。依って容器４内の水は開孔３３２を経由して抽出空間３３１Ａ内に流入する。
水素ガス含有液生成器３が動くと、水素ガス供給器３１および混合器３２も共に稼働する。
水素ガス生成装置３１１が水素ガスを供給し、水素ガス管３１２の送出によって、水素ガスが抽出空間３３１Ａ内へ継続して送られ、水素ガスが継続して送られると、一部の水素ガスは抽出空間３３１Ａ内の水と先ず、一次混合されて水素ガス混合水なる。即ち、それは水素ガスが噛み込まれた水ということである。未混合の水素ガスは抽出空間３３１Ａ内に滞留される。例として図５に示す最上壁３３１１と水の間の隙間内に滞留しており、引続き抽出して使用する。

さらに、抽出ポンプ３２１が抽出作業を開始する。つまり、抽出管３２２から抽出空間３３１Ａ内の水素ガス混合水を抽出し、抽出管３２２は抽出空間３３１Ａ内の水素ガスを抽出し、水素ガスおよび水素ガス混合水を同時に抽出管３２２内に入れる。
その後、抽出ポンプ３２１は継続加圧し、水素ガス混合水と水素ガスを第一送出管３２３へ送り、そして混合部３２５内に入れる。水素ガス混合水は管体３２５１の混合空間３２５１Ａ内で噴霧部材３２５２の噴霧作業によって水霧状にされる。故に更に高濃度の水素ガス含有液（水素水と称する）を生成でき、その後、水素水を管体３２５１の排出口から第二送出管３２４へ送り、水素水が第二送出管３２４を経由して容器４の内部４Ａへ戻りやすくする。
戻った水素水は容器４中に残った液体と改めてみなされるため、開孔３３２から水素水を抽出空間３３１Ａ内に入れて継続供給した水素ガスと再度前述の一次混合、噴霧化混合、容器４の内部４Ａに返す作業を行い、前述作業を反復して循環させ、混合効果を高める。

混合器３２で継続して抽出される過程において、容器内の液体と水素ガスは多段階の混合作業が達成される。即ち、第一段階では遮蔽カバー３３内でスピード混合され、第二段階では混合器３２内で噴霧化混合され、加えて混合後の水素ガス含有液と水素ガスは継続して混合され、且つ循環する。
このようにして溶存水素量が増え、且つ水素ガスは液体中の溶解率が更に良くなり、水素ガスが液体中に留まる時間が増え、更に水素ガス含有液の水素含有濃度が高まるため、容器４内の液体を水素ガス含有液に有効に生成でき、利用や飲用に用いることができる。
この他、遮蔽カバー３３を直接容器４内に入れる設計によって、容器４の液体を水素ガス含有液に転換でき、便利性が更に高まる。

（第二実施形態）
図６、図７に示す第二実施形態の水素ガス含有液生成器３は、水素ガス供給器３１、混合器３２および遮蔽カバー３３を含み、第一実施形態と同様の構造については説明を省略する。
第二実施形態において第一実施形態と異なる点は、水素ガス生成装置３１１が水素ガスボンベではなく、反応槽３１１１と、反応槽３１１１内に設置する電解部材３１１２を含む点である。

反応槽３１１１の内部には水Ｗを充填する。また、反応槽３１１１の内部には、第一空間３１１１Ａと、第二端３１２２に連接して水素ガス管３１２に連通する第二空間３１１１Ｂを成形する。第一空間３１１１Ａと第二空間３１１１Ｂの間には、水Ｗが第一空間３１１１Ａおよび第二空間３１１１Ｂに流入するための間隙３１１１Ｃを形成する。
電解部材３１１２は第一空間３１１１Ａ内に設けた正極ユニット３１１２Ａと、第二空間３１１１Ｂ内に設けた負極ユニット３１１２Ｂを含む。例として図７に示す正極ユニット３１１２Ａと負極ユニット３１１２Ｂはそれぞれ第一空間３１１１Ａ、第二空間３１１１Ｂ内にそれぞれ伸びる。

依って、水素ガス生成装置３１１が稼働し、電解部材３１１２に通電した時、正極ユニット３１１２Ａは水Ｗを電解して第一空間３１１１Ａに酸素を発生させ、その後、酸素は外に排出される。また負極ユニット３１１２Ｂは水Ｗを電解して第二空間３１１１Ｂに水素ガスを発生させる。その後、水素ガスは水素ガス管３１２を経由して遮蔽カバー３３内に送られる。
これによって、水素ガスは液体と共に第一実施形態のような一次混合、噴霧化混合作業を実施して水素ガス含有液を生成する。

前述のとおり、本発明の水素ガス含有液生成器は、液体をためる容器と合わせて利用するのに適している。水素ガス含有液生成器は水素ガス供給器と、混合器と、遮蔽カバーを含む。使用時には遮蔽カバーを容器に入れるだけで水素ガス供給器から水素ガスが遮蔽カバー内に送られ、水素ガスが遮蔽カバーの抽出空間内に暫時集中して滞留するため、水素ガスと液体が遮蔽カバー内で一次混合しやすくなり、水素ガスが容器から外に消失するのを防止し、更に混合器は同時に遮蔽カバー内の液体および水素ガスを抽出して加圧噴霧し、水素ガスと液体が有効に混合されて水素ガス含有液になるのを促す。水素ガス含有液は再度容器内に戻り、遮蔽カバー内で水素含有濃度が高い水素ガス含有液および水素ガスを獲得する。このように両者は混合器で抽出され、再度混合される。送出と混合作業の循環によって水素ガスと液体の混合効果が上がり、且つ遮蔽カバーは各種容器と合わせて使用する事によって、利便性が高まる。

以上は、本発明の良好な実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明の権利範囲を制限するものではない。よって、本発明の要旨を逸脱しない変化と修飾はすべて本発明の権利範囲に属する。

［従来例］
１水素水生成器
１１水素ガス装置
１２水供給装置
１３混合装置
１４加圧機
１１１水素ガス供給器
１１２送ガス管
１２１水供給源
１２２給水管
１３１混合管路
１３２混合器
１３３払出配管
［本発明］
３水素ガス含有液生成器
３１水素ガス供給器
３２混合器
３３遮蔽カバー
３１１水素ガス生成装置
３１２水素ガス管
３１２１水素ガス管の第一端
３１２２水素ガス管の第二端
３２１抽出ポンプ
３２２抽出管
３２２１抽出管の一端
３２３第一送出管
３２４第二送出管
３２５混合部
３２５１管体
３２５２噴霧部材
３２５１Ａ混合空間
３３１本体
３３１１最上壁
３３１２周囲壁
３３１Ａ抽出空間
３３２開孔
３１１１反応槽
３１１２電解部材
３１１１Ａ第一空間
３１１１Ｂ第二空間
３１１１Ｃ間隙
３１１２Ａ正極ユニット
３１１２Ｂ負極ユニット
４容器
４Ａ容器の内部
Ｗ反応槽内の水

Claims

水素ガスを供給して送出する水素ガス供給器、水素ガスと液体を混合する混合器、および液体をためる容器に設置する遮蔽カバーを含む水素ガス含有液生成器において、
前記水素ガス供給器は、水素ガスを生成するための水素ガス生成装置と、水素ガス管を含み、前記水素ガス管の第一端は前記遮蔽カバー内に延び、前記水素ガス管の第二端は前記水素ガス生成装置に接続され、
前記混合器は、抽出ポンプと、前記抽出ポンプ及び前記遮蔽カバーに接続した抽出管と、前記抽出ポンプに接続する第一送出管と、前記容器内に延びる第二送出管と、混合部を含み、前記混合部は、前記第一送出管と第二送出管の間に設置され、且つ内部に混合空間が形成された管体と、前記管体に設置する噴霧部材を含み、
前記遮蔽カバーは、本体と、前記本体内部に形成された抽出空間と、前記本体に設けた少なくとも一つの開孔を含み、前記本体は、最上壁と、前記最上壁から下方へ延びた周囲壁を有し、前記抽出空間は前記最上壁、周囲壁で囲まれた空間であり、
前記容器の液体は前記開孔を経由して前記抽出空間へ流入され、前記抽出空間が前記水素ガス管および抽出管とそれぞれ連通するように、前記水素ガス管の第一端と前記抽出管の一端が前記最上壁を穿通して前記本体内に挿入され、前記水素ガス管により前記水素ガス生成装置で生成した水素ガスを前記抽出空間へ下向きに送出し、前記抽出ポンプが作動した時、前記抽出空間内の液体および水素ガスを、前記本体内へ挿入された前記抽出管で抽出し、前記抽出ポンプで加圧して前記第一送出管を経由して前記混合部の管体内へ送出し、前記液体が前記混合空間内で前記噴霧部材に依る噴霧作業で水霧状にされ水素ガスと均一に混合されて水素ガス含有液となり、混合後の水素ガス含有液は前記第二送出管を経由して前記容器の内部へ送られる、ことを特徴とする水素ガス含有液生成器。
前記開孔の位置は、前記水素ガス管の第一端よりも低いことを特徴とする請求項１記載の水素ガス含有液生成器。
前記開孔の開設位置は前記最上壁と逆側の位置で対向していることを特徴とする請求項１又は２に記載の水素ガス含有液生成器。
前記水素ガス生成装置は、水素ガスボンベであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の水素ガス含有液生成器。
前記水素ガス生成装置は、前記水素ガス管と連通する反応槽と、前記反応槽内に設置する電解部材を含み、前記反応槽の内部には水を充填し、前記反応槽の内部には第一空間と、前記水素ガス管の第二端と連接する第二空間を形成し、前記第一空間と前記第二空間の間には間隙を形成し、前記水が前記間隙を経由して前記第一空間および第二空間内に流入可能であり、前記電解部材は前記第一空間内に設置する正極ユニットと、前記第二空間内に設置する負極ユニットを含むことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の水素ガス含有液生成器。