KR20170127372A - 수소 함유 액체의 수소 농도를 구하는 방법 및 수소 함유 액체의 생성 장치 - Google Patents

수소 함유 액체의 수소 농도를 구하는 방법 및 수소 함유 액체의 생성 장치 Download PDF

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Abstract

[과제] 고농도인 수소 함유 액체라도 그 수소 농도를 구할 수 있는 방법 및 수소 함유 액체의 생성 장치를 제공한다.
[해결 수단] 수소 함유 가스를 공급하는 수소 공급원(2)과, 액체를 공급하는 액체 공급원(3)과, 상기 수소 함유 가스를 상기 액체에 용해시키는 용해부(4)와, 미리 구해진 상기 용해부를 통과하는 수소 함유 액체의 유량과 수압과 수소 농도의 관계 정보를 기억하는 기억기(5)와, 상기 수소 함유 액체의 유량을 검출하는 유량 검출기(52)와, 상기 수소 함유 액체의 수압을 검출하는 수압 검출기(51)와, 검출된 유량 및 수압과 상기 관계 정보에 기초하여, 상기 수소 농도를 구하는 연산기(5)를 구비한다.

Description

수소 함유 액체의 수소 농도를 구하는 방법 및 수소 함유 액체의 생성 장치{METHOD FOR DETERMINING HYDROGEN CONCENTRATION IN HYDROGEN CONTAINING LIQUID AND APPARATUS FOR PRODUCING HYDROGEN CONTAINING LIQUID}
본 발명은, 수소 함유 액체의 수소 농도를 구하는 방법 및 수소 함유 액체의 생성 장치에 관한 것이다.
전해수를 생성하는 전해수 생성 장치에 있어서, 생성된 수소수의 용존 수소 농도를 측정하는 방법으로서, 음극실 내에 설치된 음극판과, 양극실 내에 설치된 양극판 사이를 흐르는 전류, 및 음극실에서 생성된 수소수의 토수(吐水) 유량을 측정하는 측정 공정과, 미리 측정한 전류 및 토수 유량과, 수소수 중의 용존 수소 농도의 상관관계를 나타내는 데이터에 기초하여, 상기 측정 공정에서 측정한 전류 및 토수 유량에 따라, 음극실에서 생성된 수소수 중의 용존 수소 농도를 산출하는 산출 공정을 구비한, 용존 수소 농도 측정 방법이 알려져있다(특허문헌 1).
일본국 특허공개 2015-087221호 공보
상기 종래의 전해수의 용존 수소 농도는 1ppm에도 미치지 않기(동 문헌 1의 도 1, 2, 6, 7 참조) 때문에, 항산화성을 발휘시키기 위해서는 불충분하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고농도인 수소 함유 액체여도 그 수소 농도를 구할 수 있는 방법 및 수소 함유 액체의 생성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 경우에 따라, 미리 수소 함유 액체의 유량과 수압과 수소 농도의 관계를 구해 두고, 수소 함유 액체의 유량과 수압을 검출하고, 검출된 유량 및 수압과 상기 관계에 기초하여, 수소 농도를 구함으로써, 상기 과제를 해결한다.
또 본 발명은, 미리 전기 분해시의 전기량과, 수소 함유 액체의 수압과, 수소 농도의 관계를 구해 두고, 전기 분해시의 전기량과 수소 함유 액체의 수압을 검출하고, 검출된 전기량 및 수압과 상기 관계에 기초하여, 상기 수소 농도를 구함으로써, 상기 과제를 해결한다.
본 발명에 의하면, 고농도인 수소 함유 액체라도 그 수소 농도를 구할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 수소 함유 액체의 생성 장치의 한 실시의 형태를 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 수소 함유 액체의 생성 장치의 다른 실시의 형태를 나타내는 블록도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 수소 함유 액체의 생성 장치의 또 다른 실시의 형태를 나타내는 블록도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 수소 함유 액체의 생성 장치의 또 다른 실시의 형태를 나타내는 블록도이다.
도 1은, 본 발명에 따른 수소 함유 액체의 생성 장치(1)의 한 실시의 형태를 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태의 수소 함유 액체의 생성 장치(1)는, 동도면에 나타내는 바와 같이, 수소 함유 가스를 공급하는 수소 공급원(2)과, 액체를 공급하는 액체 공급원(3)과, 수소 함유 가스를 액체에 용해시키는 용해부(4)를 구비한다.
수소 공급원(2)은, 주성분으로서 수소 성분을 함유하는 가스(이하, 수소 함유 가스라고도 한다)를 공급하는 것이며, 예를 들면 수소 가스 봄베, 수소 흡장합금, 연료 개질기, 전해수 생성기 등을 예시할 수 있다. 이들 수소 공급원(2)으로부터 공급되는 수소 함유 가스는, 수소 공급관(21)에 의해 합류부(41)에 보내진다. 수소 공급관(21)에는 역지 밸브(22)가 설치되어 있고, 역지 밸브(22)를 통과한 수소 함유 가스는 수소 공급원(2)으로는 돌아가지 않는다. 또한, 수소 공급원(2)으로부터 합류부(41)에 대한 수소 함유 가스의 공급 압력을 조정하기 위해서, 수소 공급관(21)에 유체 가압 펌프를 설치해도 된다.
액체 공급원(3)은, 목적으로 하는 수소 함유 액체의 액체, 즉 수소 가스를 용해시키는 액체를 공급하는 것이다. 예를 들면, 수돗물 등의 물, 음료, 약액 등을 예시할 수 있다. 이들 액체 공급원(3)으로부터 공급되는 액체는, 액체 공급관(31)에 의해 합류부(41)에 보내진다. 또한, 액체 공급원(3)으로부터 합류부(41)에 대한 액체의 공급 압력을 조정하기 위해, 액체 공급관(31)에 유체 가압 펌프를 설치해도 된다. 또, 액체 공급관(31)에 역지 밸브를 설치하고, 액체 공급원(3)으로부터의 액체가 돌아오지 않도록 해도 된다.
합류부(41)는, 수소 공급관(21)과 액체 공급관(31)의 배관 조인트로 구성되어 있다. 합류부(41)에 이른 수소 함유 가스와 액체는, 기액혼합관(42)에 흘러들어가고, 상기 기액혼합관(42)에 설치된 유체 가압 펌프(43)에 의해 하류측을 향해 압송된다. 기액혼합관(42)의 유체 가압 펌프(43)의 하류측에는, 용해부(4)가 설치되어 있다. 또, 기액혼합관(42)의 용해부(4)의 하류측에는 유량 조절 밸브(44)가 설치되어 있다.
용해부(4)는, 기액혼합관(42)의 내경보다 큰 내경을 갖는 통상체이며, 내부에 멤브레인 필터 등의 세공을 갖는 혼합체를 구비한다. 수소 함유 가스와 액체의 기액혼합물이 멤브레인 필터 등의 세공을 통과할 때에 수소 함유 가스가 미립화하고, 이로 인해 액체와 접촉하는 표면적이 증가한다. 또, 유체 가압 펌프(43)의 가압력과 유량 조절 밸브(44)의 개도에 의해 미립화한 수소 함유 가스와 액체가 가압되므로, 수소 농도가 높아진다. 이와 같이 하여 고농도가 된 수소 함유 액체는, 공급구(45)로부터 목적으로 하는 부위에 공급된다.
본 실시 형태의 수소 함유 액체의 생성 장치(1)는, 상술한 구성에 더하여, 수소 함유 액체의 수압을 검출하는 수압 검출기(51)와, 수소 함유 액체의 유량을 검출하는 유량 검출기(52)와, 연산기(5)와, 디스플레이(6)를 구비한다.
수압 검출기(51)는, 기액혼합관(42)의 유체 가압 펌프(43)와 용해부(4)의 사이에 설치되고, 유체 가압 펌프(43)에 의해 가압된 수소 함유 액체(수소 함유 가스와 액체의 기액혼합물)의 수압을 검출하고, 이 검출 신호는 연산기(5)에 의해 소정 시간 간격으로 독출된다. 또한, 수압 검출기(51)는, 기액혼합관(42)의 용해부(4)와 유량 조절 밸브(44)의 사이에 설치해도 된다.
유량 검출기(52)는, 유량 조절 밸브(44)의 개도를 검출함으로써 수소 함유 액체의 유량을 검출하고, 이 검출 신호는 연산기(5)에 의해 소정 시간 간격으로 독출된다. 또한, 유량 검출기(52)는, 유량 조절 밸브(44)와 공급구(45) 사이의 기액혼합관(42)에 설치해도 된다.
연산기(5)는, CPU, ROM 및 RAM을 포함하는 마이크로 컴퓨터로 구성되어 있다. ROM은, 미리 구해진 용해부(4)를 통과하는 수소 함유 액체의 유량과 수압과 수소 농도의 관계 정보를 기억하는 기억기로서도 기능하고, 또 실제의 사용시에, 검출된 유량 및 수압과 관계 정보에 기초하여, 수소 농도를 구하는 연산 프로그램이 확립되어 있다.
디스플레이(6)는, 연산기(5)에 의해 구해진 수소 농도를 제시하는 것으로서, 세븐 세그먼트 디지털 표시기와 같은 시각에 의해 인식되는 표시기 외, 스피커와 같은 청각에 의해 농도를 환기하는 것이어도 된다.
여기서, 수소 공급원(2)으로서 MiZ사제 전기 분해 3층 셀을 이용하고, 액체 공급원(3)으로서 수돗물을 이용하고, 유체 가압 펌프(43)로서 Aquatec사제 CDP8800를 이용하고, 용해부(4)로서 MonotaRO사제 MOM-PF5(멤브레인 필터)를 이용하고, 도 1에 나타내는 수소 함유 액체의 생성 장치(1)를 제작했다. 그리고, 수소 공급원(2)으로부터 합류부(41)에 공급되는 수소 함유 가스의 유량은, MiZ사제 전기 분해 3층 셀의 전극에 흐르게 하는 전류치에 의해 제어하고, 액체 공급원(3)으로부터 합류부(41)에 공급되는 수돗물의 유량은 수도꼭지의 개도에 의해 제어하고, 유체 가압 펌프(43)와 용해부(4) 사이의 기액혼합물의 압력은, 유체 가압 펌프(43)와 유량 조절 밸브(44)로 제어했다. 용존 수소 농도는, MiZ 주식회사제의 용존 수소 판정 시약(에탄올, 메틸렌블루 및 백금 콜로이드를 포함하는 알코올류 9.88ml)과, 한 방울이 0.1ppm의 수소와 반응하는 시약을 떨어뜨리는 스포이드를 이용하고, 몇 방울의 시약을 떨어뜨리면 청색의 시약이 투명해지는지를 측정(적정)했다. 표 1에 결과를 나타낸다.
Figure pat00001
실시예 1~4는, 수소 공급원(2)으로부터의 수소 함유 가스의 유량이 일정(18.0A)하고, 액체 공급원(3)으로부터의 수돗물의 유량이 일정(3.0L/min)한 경우에, 기액혼합물의 압력을 0.1~0.4MPa까지 변동시킨 경우의 수소 농도를 측정한 것이다. 기액혼합물의 압력과 수소 농도의 상관계수는 0.983으로 매우 1에 가깝다. 실시예 5~8은, 실시예 1~4의 수돗물의 유량 3.0L/min을 1.5L/min으로 대신하고, 기액혼합물의 압력을 0.1~0.4MPa까지 변동시킨 경우의 수소 농도를 측정한 것이다. 기액혼합물의 압력과 수소 농도의 상관계수는 0.988로 매우 1에 가깝다. 실시예 9~12는, 실시예 5~8의 수소 함유 가스의 유량 18.0A를 6.0A로 대신하고, 기액혼합물의 압력을 0.1~0.4MPa까지 변동시킨 경우의 수소 농도를 측정한 것이다. 기액혼합물의 압력과 수소 농도의 상관계수는 0.976으로 매우 1에 가깝다.
이상과 같이, 수소 공급원(2)으로부터의 수소 함유 가스의 유량과, 액체 공급원(3)으로부터의 수돗물의 유량과, 기액혼합물의 압력과, 수소 농도의 상관계수는 매우 1에 가깝기 때문에, 미리 이들의 관계식을 구하고, 이 관계식을 연산기(5)의 ROM에 기억시켜 둔다. 그리고, 수소 공급원(2)으로부터의 수소 함유 가스의 유량, 즉 전류를 일정치로 고정한 후, 실제로 수소 함유 액체의 생성 장치(1)를 사용하는 경우에는, 유량 검출기(52)에 의해 검출된 유량 및 수압 검출기(51)에 의해 검출된 수압을 연산기(5)에 읽어들이고, ROM에 확립된 수소 농도를 구하는 연산 프로그램을 이용하여, 관계식에 검출 유량과 검출 압력을 입력함으로써 수소 농도가 구해진다. 이것을 디스플레이(6)에 제시함으로써, 사용자는, 공급구(45)로부터의 수소 함유 액체의 수소 농도를 지각할 수 있다.
도 2는, 본 발명에 따른 수소 함유 액체의 생성 장치(1)의 다른 실시의 형태를 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태의 수소 함유 액체의 생성 장치(1)는, 동도면에 나타내는 바와 같이, 도 1에 나타내는 수소 함유 액체의 생성 장치(1)에 비해, 액체 공급관(31)에 탈기 모듈(32)과 진공 펌프(33)가 설치되어 있는 점이 상이하고, 다른 구성은 도 1에 나타내는 것과 같다. 진공 펌프(33)를 ON하여 탈기 모듈(32)을 작동시키면, 액체 공급원(3)으로부터 공급되는 액체에 포함된 가스(주로 산소 등의 기체)를 제거할 수 있다. 이로 인해, 합류부(41)로부터 용해부(4)를 통과하기까지, 액체와 수소 가스의 접촉량이 증가하므로 수소 농도를 높일 수 있다.
여기서, 수소 공급원(2)으로서 MiZ사제 전기 분해 3층 셀을 이용하고, 액체 공급원(3)으로서 수돗물을 이용하고, 탈기 모듈(32)로서 DIC사제 SEPARELEF-002A-P를 이용하고, 탈기 모듈(32)의 진공 펌프(33)로서 알백사제 DAP-6D를 이용하고, 유체 가압 펌프(43)로서 Aquatec사제 CDP8800을 이용하고, 용해부(4)로서 MonotaRO사제 MOM-PF5(멤브레인 필터)를 이용하고, 도 2에 나타내는 수소 함유 액체의 생성 장치(1)를 제작했다. 그리고, 수소 공급원(2)으로부터 합류부(41)에 공급되는 수소 함유 가스의 유량은, MiZ사제 전기 분해 3층 셀의 전극에 흐르게 하는 전류치에 의해 제어하고, 액체 공급원(3)으로부터 합류부(41)에 공급되는 수돗물의 유량은 수도꼭지의 개도에 의해 제어하고, 유체 가압 펌프(43)와 용해부(4) 사이의 기액혼합물의 압력은, 유체 가압 펌프(43)와 유량 조절 밸브(44)로 제어했다. 용존 수소 농도는, MiZ 주식회사제의 용존 수소 판정 시약(에탄올, 메틸렌블루 및 백금 콜로이드를 포함하는 알코올류 9.88ml)과, 한 방울이 0.1ppm의 수소와 반응하는 시약을 떨어뜨리는 스포이드를 이용하고, 몇 방울의 시약을 떨어뜨리면 청색의 시약이 투명해지는지를 측정(적정)했다. 표 2에 결과를 나타낸다.
Figure pat00002
실시예 13~16은, 수소 공급원(2)으로부터의 수소 함유 가스의 유량이 일정(18.0 A)하고, 액체 공급원(3)으로부터의 수돗물의 유량이 일정(3.0L/min)한 경우에, 기액혼합물의 압력을 0.1~0.4MPa까지 변동시킨 경우의 수소 농도를 측정한 것이다. 기액혼합물의 압력과 수소 농도의 상관계수는 0.976으로 매우 1에 가깝다. 실시예 17~20은, 실시예 13~16의 수돗물의 유량 3.0L/min을 1.5L/min에 대신하고, 기액혼합물의 압력을 0.1~0.4MPa까지 변동시킨 경우의 수소 농도를 측정한 것이다. 기액혼합물의 압력과 수소 농도의 상관계수는 0.984로 매우 1에 가깝다. 실시예 21~24는, 실시예 17~20의 수소 함유 가스의 유량 18.0A를 6.0A에 대신하고, 기액혼합물의 압력을 0.1~0.4MPa까지 변동시킨 경우의 수소 농도를 측정한 것이다. 기액혼합물의 압력과 수소 농도의 상관계수는 1이다.
이상과 같이, 탈기 모듈(32)을 설치한 경우에 있어도, 수소 공급원(2)으로부터의 수소 함유 가스의 유량과, 액체 공급원(3)으로부터의 수돗물의 유량과, 기액혼합물의 압력과, 수소 농도의 상관계수는 매우 1에 가깝기 때문에, 미리 이들의 관계식을 구하고, 이 관계식을 연산기(5)의 ROM에 기억시켜 둔다. 그리고, 수소 공급원(2)으로부터의 수소 함유 가스의 유량, 즉 전류를 일정치로 고정한 후에, 실제로 수소 함유 액체의 생성 장치(1)를 사용하는 경우에는, 유량 검출기(52)에 의해 검출된 유량 및 수압 검출기(51)에 의해 검출된 수압을 연산기(5)에 읽어들이고, ROM에 확립된 수소 농도를 구하는 연산 프로그램을 이용하여, 관계식에 검출 유량과 검출 압력을 입력함으로써 수소 농도가 구해진다. 이것을 디스플레이(6)에 제시함으로써, 사용자는, 공급구(45)로부터의 수소 함유 액체의 수소 농도를 지각할 수 있다.
도 3은, 본 발명에 따른 수소 함유 액체의 생성 장치(1)의 또 다른 실시의 형태를 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태의 수소 함유 액체의 생성 장치(1)는, 동도면에 나타내는 바와 같이, 전해조(23)와, 격막(24)과, 이 격막(24)을 사이에 두는 한 쌍의 양극판(25) 및 음극판(26)과, 양극판(25) 및 음극판(26)에 직류 전력을 공급하는 직류 전원(27)과, 전해조(23)에 저류되는 피전해액(28)을 구비하는 전해수 생성기를 수소 공급원(2)으로서 이용하고, 음극판(26)에 흐르는 전류치를 검출하는 전류 검출기(53)가 설치되고, 이 검출 신호는 연산기(5)에 의해 소정 시간 간격으로 독출된다. 이 대신에, 유량 조절 밸브(44)에 설치된 유량 검출기(52)가 생략되어 있다. 또, 도 2에 나타내는 수소 함유 액체의 생성 장치(1)에 비해, 수소 공급관(21)에 유체 가압 펌프(29)가 설치되어 있는 점도 상이하지만, 이 유체 가압 펌프(29)는 필요에 따라서 생략해도 된다. 다른 구성은 도 1에 나타내는 것과 같다.
도 3에 나타내는 실시 형태의 경우, 유량 조절 밸브(44)의 개도가 일정한 대신에 음극판(26)에 흐르는 전류치가 가변이다. 상술한 실시예 1~24에 나타내는 바와 같이, 수소 공급원(2)으로부터의 수소 함유 가스의 유량(음극판(26)에 흐르는 전류치)과, 액체 공급원(3)으로부터의 수돗물의 유량과, 기액혼합물의 압력과, 수소 농도의 상관계수는 매우 1에 가깝기 때문에, 미리 이들의 관계식을 구하고, 이 관계식을 연산기(5)의 ROM에 기억시켜 둔다. 그리고, 유량 조절 밸브(44)의 개도를 일정치로 고정한 후에, 실제로 수소 함유 액체의 생성 장치(1)를 사용하는 경우에는, 전류 검출기(53)에 의해 검출된 전류치 및 수압 검출기(51)에 의해 검출된 수압을 연산기(5)에 읽어들이고, ROM에 확립된 수소 농도를 구하는 연산 프로그램을 이용하여, 관계식에 검출 전류치와 검출 압력을 입력함으로써 수소 농도가 구해진다. 이것을 디스플레이(6)에 제시함으로써, 사용자는, 공급구(45)로부터의 수소 함유 액체의 수소 농도를 지각할 수 있다.
도 4는, 본 발명에 따른 수소 함유 액체의 생성 장치(1)의 또 다른 실시의 형태를 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태의 수소 함유 액체의 생성 장치(1)는, 한 개의 액체 공급원(3)에 대해서, 복수(본 예에서는 2개)의 수소 공급원(2A, 2B)을 갖는 점이 상이하다. 즉, 수소 공급원(2A)은, 수소 함유 가스를 공급하는 것이며, 예를 들면 수소 가스 봄베, 수소 흡장합금, 연료 개질기, 전해수 생성기 등을 예시할 수 있다. 이들 수소 공급원(2A)으로부터 공급되는 수소 함유 가스는, 수소 공급관(21A)에 의해 합류부(41A)에 보내진다. 수소 공급관(21A)에는 역지 밸브(22A)가 설치되어 있고, 역지 밸브(22A)를 통과한 수소 함유 가스는 수소 공급원(2A)으로는 돌아가지 않는다. 또한, 수소 공급원(2A)으로부터 합류부(41A)에 대한 수소 함유 가스의 공급 압력을 조정하기 위해, 수소 공급관(21A)에 유체 가압 펌프를 설치해도 된다. 한편, 수소 공급원(2B)도, 수소 함유 가스를 공급하는 것이며, 예를 들면 수소 가스 봄베, 수소 흡장합금, 연료 개질기, 전해수 생성기 등을 예시할 수 있다. 이들 수소 공급원(2B)으로부터 공급되는 수소 함유 가스는, 수소 공급관(21B)에 의해 합류부(41B)에 보내진다. 수소 공급관(21B)에는 역지 밸브(22B)가 설치되어 있고, 역지 밸브(22B)를 통과한 수소 함유 가스는 수소 공급원(2B)으로는 돌아가지 않는다. 또한, 수소 공급원(2B)으로부터 합류부(41B)에 대한 수소 함유 가스의 공급 압력을 조정하기 위해, 수소 공급관(21B)에 유체 가압 펌프를 설치해도 된다.
액체 공급원(3)은, 목적으로 하는 수소 함유 액체의 액체, 즉 수소 가스를 용해시키는 액체를 공급하는 것이다. 예를 들면, 수돗물 등의 물, 음료, 약액 등을 예시할 수 있다. 이들 액체 공급원(3)으로부터 공급되는 액체는, 액체 공급관(31)의 도중에 분기하고, 2개의 합류부(41A, 41B)의 각각에 보내진다. 액체 공급관(31)에는, 탈기 모듈(32)과, 진공 펌프(33)가 설치되어 있다. 진공 펌프(33)를 ON하여 탈기 모듈(32)을 작동시키면, 액체 공급원(3)으로부터 공급되는 액체에 포함된 가스(주로 산소 등의 기체)를 제거할 수 있다. 이로 인해, 합류부(41A, 41B)로부터 후술하는 용해부(4A, 4B)를 통과하기까지, 액체와 수소 가스의 접촉량이 증가하므로 수소 농도를 높일 수 있다. 또한, 탈기 모듈(32) 및 진공 펌프(33)는 생략해도 된다. 또, 액체 공급원(3)으로부터 합류부(41A, 41B)에 대한 액체의 공급 압력을 조정하기 위해, 액체 공급관(31)에 유체 가압 펌프를 설치해도 된다. 또, 액체 공급관(31)에 역지 밸브를 설치하고, 액체 공급원(3)으로부터의 액체가 돌아오지 않도록 해도 된다.
합류부(41A)는, 수소 공급관(21A)과 액체 공급관(31)의 배관 조인트로 구성되어 있다. 합류부(41A)에 이른 수소 함유 가스와 액체는, 기액혼합관(42A)에 흘러들어가고, 상기 기액혼합관(42A)에 설치된 유체 가압 펌프(43A)에 의해 하류측을 향해 압송된다. 기액혼합관(42A)의 유체 가압 펌프(43A)의 하류측에는, 용해부(4A)가 설치되어 있다. 또, 기액혼합관(42A)의 용해부(4A)의 하류측에는 유량 조절 밸브(44A)가 설치되어 있다.
용해부(4A)는, 기액혼합관(42A)의 내경보다 큰 내경을 갖는 통상체이며, 내부에 멤브레인 필터 등의 세공을 갖는 혼합체를 구비한다. 수소 함유 가스와 액체의 기액혼합물이 멤브레인 필터 등의 세공을 통과할 때에 수소 함유 가스가 미립화하고, 이로 인해 액체와 접촉하는 표면적이 증가한다. 또, 유체 가압 펌프(43A)의 가압력과 유량 조절 밸브(44A)의 개도에 의해 미립화한 수소 함유 가스와 액체가 가압되므로, 수소 농도가 높아진다. 이와 같이 하여 고농도가 된 수소 함유 액체는, 공급구(45A)로부터 목적으로 하는 부위에 공급된다.
합류부(41B)는, 수소 공급관(21B)과 액체 공급관(31)의 배관 조인트로 구성되어 있다. 합류부(41B)에 이른 수소 함유 가스와 액체는, 기액혼합관(42B)에 흘러들어가고, 상기 기액혼합관(42B)에 설치된 유체 가압 펌프(43B)에 의해 하류측을 향해 압송된다. 기액혼합관(42B)의 유체 가압 펌프(43B)의 하류측에는, 용해부(4B)가 설치되어 있다. 또, 기액혼합관(42B)의 용해부(4B)의 하류측에는 유량 조절 밸브(44B)가 설치되어 있다.
용해부(4B)는, 기액혼합관(42B)의 내경보다 큰 내경을 갖는 통상체이며, 내부에 멤브레인 필터 등의 세공을 갖는 혼합체를 구비한다. 수소 함유 가스와 액체의 기액혼합물이 멤브레인 필터 등의 세공을 통과할 때에 수소 함유 가스가 미립화하고, 이로 인해 액체와 접촉하는 표면적이 증가한다. 또, 유체 가압 펌프(43B)의 가압력과 유량 조절 밸브(44B)의 개도에 의해 미립화한 수소 함유 가스와 액체가 가압되므로, 수소 농도가 높아진다. 이와 같이 하여 고농도가 된 수소 함유 액체는, 공급구(45B)로부터 목적으로 하는 부위에 공급된다.
본 실시 형태의 수소 함유 액체의 생성 장치(1)는, 상술한 구성에 더하여, 수소 함유 액체의 수압을 검출하는 수압 검출기(51A, 51B)와, 수소 함유 액체의 유량을 검출하는 유량 검출기(52A, 52B)와, 연산기(5)와, 디스플레이(6)를 구비한다.
수압 검출기(51A)는, 기액혼합관(42A)의 유체 가압 펌프(43A)와 용해부(4A)의 사이에 설치되고, 유체 가압 펌프(43A)에 의해 가압된 수소 함유 액체(수소 함유 가스와 액체의 기액혼합물)의 수압을 검출하고, 이 검출 신호는 연산기(5)에 의해 소정 시간 간격으로 독출된다. 또한, 수압 검출기(51A)는, 기액혼합관(42A)의 용해부(4A)와 유량 조절 밸브(44A)의 사이에 설치해도 된다. 수압 검출기(51B)는, 기액혼합관(42B)의 유체 가압 펌프(43B)와 용해부(4B)의 사이에 설치되고, 유체 가압 펌프(43B)에 의해 가압된 수소 함유 액체(수소 함유 가스와 액체의 기액혼합물)의 수압을 검출하고, 이 검출 신호는 연산기(5)에 의해 소정 시간 간격으로 독출된다. 또한, 수압 검출기(51B)는, 기액혼합관(42B)의 용해부(4B)와 유량 조절 밸브(44B)의 사이에 설치해도 된다.
유량 검출기(52A)는, 유량 조절 밸브(44A)의 개도를 검출함으로써 수소 함유 액체의 유량을 검출하고, 이 검출 신호는 연산기(5)에 의해 소정 시간 간격으로 독출된다. 또한, 유량 검출기(52A)는, 유량 조절 밸브(44A)와 공급구(45A) 사이의 기액혼합관(42A)에 설치해도 된다. 유량 검출기(52B)는, 유량 조절 밸브(44B)의 개도를 검출함으로써 수소 함유 액체의 유량을 검출하고, 이 검출 신호는 연산기(5)에 의해 소정 시간 간격으로 독출된다. 또한, 유량 검출기(52B)는, 유량 조절 밸브(44B)와 공급구(45B) 사이의 기액혼합관(42B)에 설치해도 된다.
연산기(5)는, CPU, ROM 및 RAM을 포함하는 마이크로 컴퓨터로 구성되어 있다. ROM은, 미리 구해진 용해부(4A, 4B)를 통과하는 수소 함유 액체의 유량과 수압과 수소 농도의 관계 정보를 기억하는 기억기로서도 기능하고, 또 실제의 사용시에, 검출된 유량 및 수압과 관계 정보에 기초하여, 수소 농도를 구하는 연산 프로그램이 확립되어 있다.
디스플레이(6)는, 연산기(5)에 의해 구해진 수소 농도를 제시하는 것으로서, 세븐 세그먼트 디지털 표시기와 같은 시각에 의해 인식되는 표시기 외, 스피커와 같은 청각에 의해 농도를 환기하는 것이어도 된다.
이상과 같이 구성된 본 실시 형태의 수소 함유 액체의 생성 장치(1)에 있어서도, 수소 공급원(2A, 2B)으로부터의 수소 함유 가스의 유량과, 액체 공급원(3)으로부터의 수돗물의 유량과, 기액혼합물의 압력과, 수소 농도의 상관계수는 매우 1에 가깝기 때문에, 미리 이들의 관계식을 구하고, 이 관계식을 연산기(5)의 ROM에 기억시켜 둔다. 그리고, 수소 공급원(2A, 2B)으로부터의 수소 함유 가스의 유량, 즉 음극판을 흐르는 전류를 일정치로 고정한 후에, 실제로 수소 함유 액체의 생성 장치(1)를 사용하는 경우에는, 유량 검출기(52A, 52B)에 의해 검출된 유량 및 수압 검출기(51A, 51B)에 의해 검출된 수압을 연산기(5)에 읽어들이고, ROM에 확립된 수소 농도를 구하는 연산 프로그램을 이용하여, 관계식에 검출 유량과 검출 압력을 입력함으로써 수소 농도가 구해진다. 이것을 디스플레이(6)에 제시함으로써, 사용자는, 공급구(45)로부터의 수소 함유 액체의 수소 농도를 지각할 수 있다.
또 이것에 대신하여, 도 3에 나타내는 바와 같이, 유량 조절 밸브(44A, 44B)의 개도를 일정치로 고정한 후에, 실제로 수소 함유 액체의 생성 장치(1)를 사용하는 경우에는, 전류 검출기(53A, 53B, 도시 생략)에 의해 검출된 전류치 및 수압 검출기(51A, 51B)에 의해 검출된 수압을 연산기(5)에 읽어들이고, ROM에 확립된 수소 농도를 구하는 연산 프로그램을 이용하여, 관계식에 검출 전류치와 검출 압력을 입력함으로써 수소 농도가 구해진다. 이것을 디스플레이(6)에 제시함으로써, 사용자는, 공급구(45)로부터의 수소 함유 액체의 수소 농도를 지각할 수 있다.
1:수소 함유 액체의 생성 장치 2, 2A, 2B:수소 공급원
21, 21A, 21B:수소 공급관 22, 22A, 22B:역지 밸브
23:전해조 24:격막
25:양극판 26:음극판
27:직류 전원 28:피전해액
29:유체 가압 펌프 3:액체 공급원
31:액체 공급관 32:탈기 모듈
33:진공 펌프 4, 4A, 4B:용해부
41, 41A, 41B:합류부 42, 42A, 42B:기액혼합관
43, 43A, 43B:유체 가압 펌프 44, 44A, 44B:유량 조절 밸브
45, 45A, 45B:수소 함유 액체의 공급구 5:연산기(연산기, 기억기)
51, 51A, 51B:수압 검출기 52, 52A, 52B:유량 검출기
53:전류 검출기(전기량 검출기) 6:디스플레이(제시기)

Claims (7)

  1. 수소 함유 가스를 액체에 용해시켜 연속적으로 생성한 수소 함유 액체의 수소 농도를 구하는 방법에 있어서,
    미리 상기 수소 함유 액체의 유량과 수압과 상기 수소 농도의 관계를 구하고,
    상기 수소 함유 액체의 유량과 수압을 검출하고,
    검출된 유량 및 수압과 상기 관계에 기초하여, 상기 수소 농도를 구하는 방법.
  2. 물의 전기 분해에 의해 수소 함유 가스를 생성하고, 상기 수소 함유 가스를 유량이 가변인 액체에 용해시켜 연속적으로 생성한 수소 함유 액체의 수소 농도를 구하는 방법에 있어서,
    미리 상기 전기 분해시의 전기량과, 상기 수소 함유 액체의 수압과, 상기 수소 농도의 관계를 구하고,
    상기 수소 함유 액체의 유량을 일정치로 한 경우의 상기 전기 분해시의 전기량과 상기 수소 함유 액체의 수압을 검출하고,
    검출된 전기량 및 수압과 상기 관계에 기초하여, 상기 수소 농도를 구하는 방법.
  3. 물의 전기 분해에 의해 수소 함유 가스를 생성하고, 상기 수소 함유 가스를 액체에 용해시켜 연속적으로 생성한 수소 함유 액체의 수소 농도를 구하는 방법에 있어서,
    미리 상기 전기 분해시의 전기량과, 상기 수소 함유 액체의 수압과, 상기 수소 함유 액체의 유량과, 상기 수소 농도의 관계를 구하고,
    상기 전기 분해시의 전기량과, 상기 수소 함유 액체의 수압과, 상기 수소 함유 액체의 유량을 검출하고,
    검출된 전기량, 수압 및 유량과 상기 관계에 기초하여, 상기 수소 농도를 구하는 방법.
  4. 수소 함유 가스를 공급하는 수소 공급원과,
    액체를 공급하는 액체 공급원과,
    상기 수소 함유 가스를 상기 액체에 용해시켜 수소 함유 액체를 연속적으로 생성하는 용해부와,
    미리 구해진 상기 용해부를 통과하는 수소 함유 액체의 유량과 수압과 수소 농도의 관계 정보를 기억하는 기억기와,
    상기 수소 함유 액체의 유량을 검출하는 유량 검출기와,
    상기 수소 함유 액체의 수압을 검출하는 수압 검출기와,
    검출된 유량 및 수압과 상기 관계 정보에 기초하여, 상기 수소 농도를 구하는 연산기를 구비하는 수소 함유 액체의 생성 장치.
  5. 물의 전기 분해에 의해 수소 함유 가스를 공급하는 수소 공급원과,
    유량이 가변인 액체를 공급하는 액체 공급원과,
    상기 수소 함유 가스를 상기 액체에 용해시켜 수소 함유 액체를 연속적으로 생성하는 용해부와,
    미리 구해진 상기 전기 분해시의 전기량과, 상기 용해부를 통과하는 수소 함유 액체의 수압과, 상기 용해부를 통과하는 수소 함유 액체의 수소 농도의 관계 정보를 기억하는 기억부와,
    상기 수소 함유 액체의 유량을 일정치로 한 경우의 상기 전기 분해시의 전기량을 검출하는 전기량 검출기와,
    상기 수소 함유 액체의 유량을 일정치로 한 경우의 상기 수소 함유 액체의 수압을 검출하는 수압 검출기와,
    검출된 전기량 및 수압과 상기 관계 정보에 기초하여, 상기 수소 농도를 구하는 연산기를 구비하는 수소 함유 액체의 생성 장치.
  6. 물의 전기 분해에 의해 수소 함유 가스를 공급하는 수소 공급원과,
    액체를 공급하는 액체 공급원과,
    상기 수소 함유 가스를 상기 액체에 용해시켜 수소 함유 액체를 연속적으로 생성하는 용해부와,
    미리 구해진 상기 전기 분해시의 전기량과, 상기 용해부를 통과하는 수소 함유 액체의 수압과, 상기 용해부를 통과하는 수소 함유 액체의 유량과, 상기 용해부를 통과하는 수소 함유 액체의 수소 농도의 관계 정보를 기억하는 기억부와,
    상기 전기 분해시의 전기량을 검출하는 전기량 검출기와,
    상기 수소 함유 액체의 수압을 검출하는 수압 검출기와,
    상기 수소 함유 액체의 유량을 검출하는 유량 검출기와,
    검출된 전기량, 수압 및 유량과 상기 관계 정보에 기초하여, 상기 수소 농도를 구하는 연산기를 구비하는 수소 함유 액체의 생성 장치.
  7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연산기로 구해진 수소 농도를 제시하는 제시기를 더 구비하는 수소 함유 액체의 생성 장치.
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