JPWO2018020567A1 - 水素含有水生成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1Aは、本実施形態に係る水素含有水生成装置に用いられる水素含有水生成電極の一例を示す分解斜視図である。図1Bは、本実施形態に係る水素含有水生成装置に用いられる水素含有水生成電極の一例を示す斜視図である。図1Cは、本実施形態に係る水素含有水生成装置において、水素含有水生成電極を構成する陽極体、陰極体、陰イオン交換膜の配置関係を示す図であって、後述する陽極給電部材及び陰極給電部材が取り付けられる側とは反対側から見た場合の図である。図1Dは、本実施形態に係る水素含有水生成装置において、水素含有水生成電極を構成する陰極体に形成される第1貫通孔の一部を拡大して示す図である。図1Eは、本実施形態に係る水素含有水生成装置において、水素含有水生成電極を構成する陽極体に形成される第2貫通孔の一部を拡大して示す図である。
陰極体12は、原水を電気分解するためのマイナス側の電極として機能する。
陽極体11は、原水を電気分解するためのプラス側の電極として機能する。
陽極体11と陰極体12は、陽極体11の外径が陰極体12の内径よりも小さくなるように折り曲げ加工によって形成されている。つまり、陽極体11と陰極体12は、陽極体11が陰極体12に取り囲まれるように、換言すると、陽極体11の外周面が陰極体12の内周面と対向するように、同心円状に配置されている。又、陽極体11と陰極体12の間には、陽極体11の外周面と陰極体12の内周面との間を区切るための陰イオン交換膜13が配置されることとなる。陰イオン交換膜13の詳細については後述する。
陰イオン交換膜13は、原水に浸漬された状態において、水酸化物イオン(OH−)のみを通過させる陰イオン濾過膜として機能する。
陽極給電部材14は、陽極体11と電源16のプラス極との間を電気的に接続するための中継部材として機能する。陽極給電部材14は円柱形状を呈し、陽極給電部材14の外径は陽極体11の内径よりも小さく、又、陽極給電部材14の全長は陽極体11の全長(陽極体11の軸方向に沿う長さ)よりも短くなっている。そして、陽極給電部材14の一部が陽極体11の一方の開口11Dから突出して現れるように、陽極給電部材14は陽極体11の開口11D付近の内周面11Eに対して溶接(例えばスポット溶接)によって取り付けられている。陽極給電部材14は、陽極体11を形成する材料と同じ材料を用いて、例えば、チタン(Ti)に対して白金(Pt)をめっきするか、チタン(Ti)に対して白金(Pt)−イリジウム(Ir)をめっきすることによって形成される。
図2は、本実施形態に係る水素含有水生成装置の一例を示す側断面図である。
図3は、本実施形態に係る水素含有水生成装置における水素含有水の生成動作を説明するための図である。尚、図3は、図2の破線で囲まれた水素含有水生成電極10の一部であって、陽極体11、陰極体12,陰イオン交換膜13に対する原水(H2O)、水素(H2)、酸素(O2)、水酸化物イオン(OH−)の移動の様子が模式的に示されている。
又、陰極体12では下記の化学式(2)の反応が生じる。
つまり、陽極体11では電子(e−)の放出が行われ、陰極体12では電子(e−)の吸収が行われ、原水(H2O)の電気分解が行われることとなる。
図4は、本実施形態に係る水素含有水生成装置を用いた入浴設備を示す図である。
以上説明したように、本実施形態に係る水素含有水生成装置1は、原水(H2O)を電気分解するための筒型の陽極体11と、陽極体11の外周面を取り囲むように配置され、原水(H2O)を電気分解するための筒型の陰極体12と、陽極体11の外周面と陰極体12の内周面との間を区切るように配置され、陰極体12の側から陽極体11の側へ水酸化物イオン(OH−)を通過させるとともに、陰極体12の側から陽極体11の側への水素(H2)の移動及び陽極体11の側から陰極体12の側への酸素(O2)の移動を禁止する陰イオン交換膜13と、陽極体11、陰極体12、陰イオン交換膜13が収容され、原水が流入する流入管21と、陽極体11の近傍において発生した酸素(O2)を脱気する脱気孔46と、陰極体12の近傍において発生した水素(H2)を含有する水素含有水が流出する流出管22と、を有する電解槽20と、を備えている。
10 水素含有水生成電極
11 陽極体
11A 第2貫通孔
11B 第3長尺体
11C 第4長尺体
12 陰極体
12A 第1貫通孔
12B 第1長尺体
12C 第2長尺体
13 陰イオン交換膜
14 陽極給電部材
15 陰極給電部材
16 電源
20 電解槽
21 流入管
22 流出管
23,24 開口
30 下側基台
40 上側基台
41,43 支持部材
45 脱気弁
46 脱気孔
Claims (11)
- 原水を電気分解するための筒型の陽極体と、
前記陽極体の外周面を取り囲むように配置され、原水を電気分解するための筒型の陰極体と、
前記陽極体の外周面と前記陰極体の内周面との間を区切るように配置され、前記陰極体の側から前記陽極体の側へ水酸化物イオンを通過させるとともに、前記陰極体の側から前記陽極体の側への水素の移動及び前記陽極体の側から前記陰極体の側への酸素の移動を禁止する陰イオン交換膜と、
前記陽極体、前記陰極体、前記陰イオン交換膜が収容され、原水が流入する流入口と、前記陽極体の近傍において発生した酸素を排出する排出口と、前記陰極体の近傍において発生した水素を含有する水素含有水が流出する流出口と、を有する電解槽と、
を備えたことを特徴とする水素含有水生成装置。 - 前記陰極体は、円筒形状を呈し、水素が前記陰極体自体から離脱し易くなるように、内周面と外周面との間を貫通する複数の第1貫通孔を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の水素含有水生成装置。 - 前記複数の第1貫通孔は、前記陰極体の軸方向に対して傾斜した辺を有する四角形状を呈する
ことを特徴とする請求項2に記載の水素含有水生成装置。 - 前記陰極体は、前記複数の第1貫通孔が整列して形成されるように、前記陰極体の軸方向に対して傾斜している複数の第1長尺体と、前記複数の第1長尺体と結合され、前記陰極体の軸方向に対して前記複数の第1長尺体とは反対方向に傾斜している複数の第2長尺体と、含んで構成される
ことを特徴とする請求項3に記載の水素含有水生成装置。 - 前記複数の第1長尺体及び前記複数の第2長尺体の断面は、夫々、四角形状を呈する
ことを特徴とする請求項4に記載の水素含有水生成装置。 - 前記陽極体は、円筒形状を呈し、酸素が前記陽極体自体から離脱し易くなるように、内周面と外周面との間を貫通する複数の第2貫通孔を有する
ことを特徴とする請求項2〜請求項5の何れか一項に記載の水素含有水生成装置。 - 前記複数の第2貫通孔は、前記陽極体の軸方向に対して傾斜した辺を有する四角形状を呈する
ことを特徴とする請求項6に記載の水素含有水生成装置。 - 前記陽極体は、前記複数の第2貫通孔が整列して形成されるように、前記陽極体の軸方向に対して傾斜している複数の第3長尺体と、前記複数の第3長尺体と結合され、前記陽極体の軸方向に対して前記複数の第3長尺体とは反対方向に傾斜している複数の第4長尺体と、含んで構成される
ことを特徴とする請求項7に記載の水素含有水生成装置。 - 前記複数の第3長尺体及び前記複数の第4長尺体の断面は、夫々、四角形状を呈する
ことを特徴とする請求項8に記載の水素含有水生成装置。 - 前記排出口は、前記電解槽における前記陽極体よりも上側の上面に設けられる
ことを特徴とする請求項1〜請求項9の何れか一項に記載の水素含有水生成装置。 - 前記流出口は、前記電解槽における前記陰極体よりも上側の側面に設けられる
ことを特徴とする請求項1〜請求項10の何れか一項に記載の水素含有水生成装置。
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