TW201716339A - 含氫水生成裝置及含氫水之生成方法 - Google Patents
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Abstract
本發明簡便且快速地生成高濃度地含有氫之含氫水。本發明之含氫水生成裝置具備：電解槽(11)，其對電解液進行電解處理而生成氫氣；溶解槽(21)，其使氫氣溶解於水；以及通氣管(31)，其連接上述電解槽(11)之氣相部與上述溶解槽(21)之氣相部；且藉由利用在上述電解槽(11)中生成之氫氣使上述溶解槽(21)內之壓力升壓，而於上述溶解槽(21)中使氫氣溶解於水。
Description
本發明係關於一種生成含氫水之含氫水生成裝置及含氫水之生成方法。再者，於本說明書中，將溶解有未達飽和濃度之氫之氫水(氫溶存水)、及含有飽和濃度以上之氫之氫水統稱為含氫水。
近年來，氫於活體內之抗氧化作用備受關注，已確認藉由攝取氫，可獲得無副作用地改善肥胖、動脈硬化、糖尿病、異位性皮膚炎、放射線損傷等之健康效果。
又，作為用以攝取氫之方法，已知有如下方法：(i)直接吸氫氣；(ii)飲用溶存有氫之氫水；(iii)藉由氫浴等自皮膚吸收；及(iv)滴注溶存有氫之生理鹽水。
該等方法中，飲用氫水之方法與吸氫氣之方法相比安全且能夠於日常生活中簡便地攝取氫，故而正向渴求氫之優異之效果的普通家庭普及。
再者，先前之氫水生成設備係生成高濃度且大容量之氫水並預先儲存於儲存槽，視需要自儲存槽中取出氫水。
又，近年來，亦開發有如下技術：並非預先生成並儲存氫水，而是於需要時生成氫水。
例如，於專利文獻1中，揭示有一種氫化系統，其具備：氫氣產生裝置，其於壓力控制下自水提取氫氣；以及氣體供給路徑，其連接氫氣產生裝置與液體容器；且藉由可變控制氫氣產生裝置所產生之氫氣之氣壓，而向能夠裝卸地連接於氣體供給路徑之液體容器中所收容之液體添加氫。
又，於專利文獻2中，揭示有如下一種技術：將固體高分子型之氫產生部連接於塑膠瓶(PET瓶)等容器，於將容器密閉之狀態下對收容於容器之水進行電解處理。
[專利文獻1]日本公開專利公報「日本專利第5710050號說明書(2015年4月30日公開)」
[專利文獻2]日本公開專利公報「日本專利特開2015-131295號公報(2015年7月23日公開)」
且說，藉由飲用氫水所獲得之健康效果與氫之攝取量及攝取頻度存在關聯，但由於由氫水製造商先前所售賣之氫水之氫的溶存濃度相對較低，故而為了獲得健康效果，使用者必須攝取大量之氫水。例如，據說於氫含量為0.8ppm之氫水之情形時，使用者必須每天攝取1L左右之氫水。
因此，飲用大量之氫水對使用者而言變成較大之負擔，為了減輕使用者之負擔，而尋求提供高濃度之氫水之技術。
然而，於先前之技術中，存在難以簡便且快速地對使用者供給高濃度地含有氫之含氫水之問題。
具體而言，於預先將生成之氫水儲存於儲存槽之方法中，由於
隨著時間經過氫之溶存濃度下降、以及每當取出氫水時儲存槽之氫之壓力下降而氫之溶存濃度下降，故而難以高濃度地維持儲存槽內之氫水。
又，於上述專利文獻1之技術中，由於為經由配置於氫氣供給管之前端之耦合器而將液體容器連接於氫氣產生裝置之構成，故而必須準備適合於耦合器之專用之液體容器，或者若反覆進行耦合器之螺紋部等之裝卸則會促進裝卸部之劣化而逐漸變得無法承受較高之壓力，從而有氫漏出之擔憂，因此使用者無法簡便地獲得氫水。
又，於專利文獻2之技術中，於用以對水進行電解處理之電極部使用膜電極組件(MEA；Membrane Electrode Assembly)，但膜電極組件若乾燥則電解性能將極大地下降，因此為了維持電解性能必須始終浸於水中。因此，用以將電極部始終浸於水中之作業對使用者而言成為負擔。
又，於專利文獻2之技術中，由於為包含膜電極組件之電極部直接接觸作為飲用水而生成之氫水之構成，故而存在因包含電極部之機械性構造直接接觸所生成之氫水而導致氫水之味道變差之問題。又，於專利文獻2之技術中，膜電極組件係膜較薄者之電解性能越高，但若膜變薄則耐壓可靠性會下降，故而亦存在如下問題：於膜反覆變為濕潤與乾燥之情形時必須考慮膜之耐壓性之問題。
本發明係鑒於該等問題而完成者，其目的在於提供一種能夠簡便且快速地生成高濃度地含有氫之含氫水的含氫水生成裝置及含氫水之生成方法。
本發明之一態樣之含氫水生成裝置之特徵在於具備：電解槽，其對電解液進行電解處理而生成氫氣；溶解槽，其使氫氣溶解於水；以及通氣管，其連接上述電解槽之氣相部與上述溶解槽之氣相部；且
藉由利用在上述電解槽中生成之氫氣使上述溶解槽內之壓力升壓，而於上述溶解槽中使氫氣溶解於水。
根據上述構成，能夠簡便且快速地生成高濃度地含有氫之含氫水。
1‧‧‧含氫水生成裝置
10‧‧‧電解部
11‧‧‧電解槽
11a‧‧‧負電極側電解槽
11b‧‧‧正電極側電解槽
12‧‧‧電解裝置
13‧‧‧頂面
20‧‧‧溶解部
21‧‧‧溶解槽
22‧‧‧攪拌部
22a‧‧‧旋轉軸
22b‧‧‧攪拌翼
31‧‧‧通氣管
32‧‧‧供水管
33‧‧‧排氣管
34‧‧‧取水管
36‧‧‧供水閥
37‧‧‧供水泵
38‧‧‧排氣閥
39‧‧‧取水閥
40‧‧‧馬達
41a‧‧‧磁性耦合部
41b‧‧‧磁性耦合部
51‧‧‧離子交換膜
52‧‧‧觸媒層
53‧‧‧觸媒層
54‧‧‧負電極
55‧‧‧正電極
56‧‧‧電源部
57‧‧‧隔膜
60‧‧‧控制部
61‧‧‧電解控制部
62‧‧‧溶解控制部
63‧‧‧供水控制部
64‧‧‧取水控制部
65‧‧‧排氣控制部
66‧‧‧攪拌控制部
67‧‧‧進氣控制部
68‧‧‧濃度控制部
69‧‧‧濃度運算部
70‧‧‧操作輸入部
71‧‧‧顯示控制部
72‧‧‧濃度資料記憶部
73‧‧‧顯示部
74‧‧‧壓力感測器
80‧‧‧進氣閥
91‧‧‧疏水性過濾器
92‧‧‧疏水性過濾器
101‧‧‧氧排出管
102‧‧‧氧排出閥
110‧‧‧水箱
111‧‧‧原水供給管
112‧‧‧濃度調節閥
S1~S6‧‧‧步驟
圖1係表示本發明之實施形態1之含氫水生成裝置之概略構成的說明圖。
圖2係表示圖1所示之含氫水生成裝置所具備之電解裝置之構成的說明圖。
圖3係表示圖1所示之含氫水生成裝置之控制系統之構成的說明圖。
圖4係表示圖1所示之含氫水生成裝置中之處理之流程的流程圖。
圖5係表示圖1所示之含氫水生成裝置中之各部之動作的說明圖。
圖6係表示為了調查攪拌之有無與氫之溶解特性之關係而進行之實驗之結果的圖表。
圖7係表示為了調查溶解槽內之氣相部之氫置換與所生成之含氫水之氫濃度之關係而進行之實驗之結果的圖表。
圖8係表示為了調查攪拌開始時之溶解槽之壓力與所生成之含氫水之氫濃度之關係而進行之實驗之結果的圖，(a)表示攪拌開始時之溶解槽之壓力、攪拌結束時之溶解槽之壓力、及所生成之含氫水之氫濃度，(b)表示攪拌開始時之溶解槽之壓力與所生成之含氫水之氫濃度的關係。
圖9係表示為了調查氫分壓與所生成之含氫水之氫濃度之關係而
進行之實驗之結果的圖，(a)表示合計氣體量/水量(氫、氧之混合氣體相對於自來水之水量之體積比)與所生成之含氫水之氫濃度的關係，(b)表示氫氣之莫耳分率與所生成之含氫水之氫濃度的關係。
圖10(a)係表示本發明之實施形態2之含氫水生成裝置中之各部之動作的說明圖，(b)係表示其變化例之說明圖。
圖11係表示本發明之實施形態3之含氫水生成裝置之概略構成的說明圖。
圖12係表示圖11所示之含氫水生成裝置之控制系統之構成的說明圖。
圖13係表示圖11所示之含氫水生成裝置中之各部之動作的說明圖。
圖14係表示本發明之實施形態4之含氫水生成裝置之概略構成的說明圖。
圖15係表示本發明之實施形態5之含氫水生成裝置之概略構成的說明圖。
圖16係表示本發明之實施形態6之含氫水生成裝置之概略構成的說明圖。
圖17係表示圖16所示之含氫水生成裝置之控制系統之構成的說明圖。
圖18係表示本發明之實施形態7之含氫水生成裝置之概略構成的說明圖。
圖19係表示圖18所示之含氫水生成裝置之控制系統之構成的說明圖。
對本發明之一實施形態進行說明。
圖1係表示本實施形態之含氫水生成裝置1之概略構成之說明圖。如該圖所示，含氫水生成裝置1具備電解部10及溶解部20。
電解部10具備貯存電解液之電解槽11及電解裝置12。再者，於電解槽11，設置有用以將電解液導入至電解槽11內之導入口、及用以將電解槽11內之電解液排出之排出口，但於圖1中省略了關於該等導入口及排出口之圖示。又，貯存於電解槽11之電解液只要為藉由電解處理而產生氫之液體，則並無特別限定，例如可為自來水，亦可為純水。
圖2係表示電解裝置12之構成之說明圖。如該圖所示，於本實施形態中，使用具備離子交換膜51、觸媒層52、觸媒層53、負電極(電極)54、正電極(電極)55、及電源部56之固體高分子型電解裝置作為電解裝置12。
作為離子交換膜51，例如可使用氟系質子交換膜。或者，亦可為烴系陽離子交換膜或陰離子交換膜等利用氟系質子交換膜以外之素材製成之具備離子交換功能之膜。
觸媒層52及觸媒層53包含塗佈於離子交換膜51之表面之例如Pt(鉑)等觸媒。亦可於觸媒層52或觸媒層53之外層進而設置氣體擴散層(經撥水處理之碳紙等)。又，亦可設為不設置觸媒層52或觸媒層53之構成。
負電極54及正電極55例如包含藉由Pt(鉑)鍍敷經打孔加工之Ti(鈦)或網狀之Ti所得之鍍Pt電極。或者，正電極54、55亦可代替Pt而鍍敷包含Ir(銥)、Ta(鉭)、Ru(釕)等之具有電解觸媒作用之化合物，或者除了鍍敷Pt以外還鍍敷包含Ir(銥)、Ta(鉭)、Ru(釕)等之具有電解觸媒作用之化合物。負電極54係接觸或接著於觸媒層52而配置，正電極55係接觸或接著於觸媒層53而配置。
藉此，藉由離子交換膜51、觸媒層52、53、負電極54、及正電極55而形成膜電極組件(MEA；Membrane Electrode Assembly)。即，本實施形態之固體高分子型電解裝置具備以於具有離子傳導性之高分子膜之兩面觸媒層或電極成為一體之方式構成之MEA。
負電極54係以與電解槽11內之電解液接觸之方式配置，正電極55露出至電解槽11之外部空間。再者，電解槽11之外側可為空氣，亦可由水等充滿。
電源部56為直流電源，且負端子連接於負電極54，正端子連接於正電極55。自電源部56對配置於電解槽11內之負電極54施加負電位，對配置於電解槽11之外部之正電極55施加正電位，藉此，於電解槽11之外側產生氧，於電解槽11內產生純度較高之氫。
又，亦可將自電源部56施加至負電極54及正電極55之電壓之極性設為能夠反轉，且於維護時對負電極54施加正電位，對正電極55施加負電位，藉此將吸附於離子交換膜51之離子成分去除。再者，亦可使用酸性水或熱水將吸附於離子交換膜51之離子成分去除。
亦可於不進行電解或維護之運轉時，電解控制部61控制於正電極55與負電極54之間產生之電壓，而抑制由溶存於電解液之氫與空氣中之氧自然地產生水等逆反應。
於本實施形態中，對負電極54配置於貯存電解液之電解槽11內、正電極55露出至電解槽11之外部之構成進行了說明，但並不限定於此。只要正電極55或負電極54之任一者與電解液接觸即可，亦可以正電極55配置於電解槽11內、負電極露出至電解槽11之外部之方式構成，收集於電解槽11之外側產生之氫並與溶解部20連接。又，亦可將正電極55及負電極54之兩者配置於電解槽11內。
電解槽11之頂面13成為自周緣部朝向中心部向上方傾斜之傾斜面，且於頂面13之中心部、即傾斜面之頂部，連接有用以將於電解部
10中生成之氫向溶解部20供給之通氣管31。藉此，於電解部10中生成之氫氣係於電解槽11之頂面13之頂部附近蓄積，且經由通氣管31向溶解部20供給。再者，於本實施形態中，設為頂面13之傾斜面之頂部為頂面13之中心部之構成，但並不限定於此，亦可設為將頂面13之任意一部分作為頂部且頂面13朝向該頂部向上方傾斜之構造，且於頂部附近連接通氣管31。
為了減小於電解部10中生成之氫氣存在之空間之體積，並且於電解槽11與溶解槽21之間阻礙水及電解液之往來，通氣管31之內徑較佳為儘可能變細。但是，於水滴進入至通氣管31之情形時，若通氣管31過細則存在水滴於通氣管31堵塞而無法使氫氣通過之可能性。因此，通氣管31之內徑較佳為於即便於水滴進入之情形時亦不會阻礙氫氣之通過之範圍內儘可能變細。
電解液僅貯存至電解槽11中之較連接有通氣管31之部分更靠下方之位置，電解槽11中之頂面13之頂部附近及通氣管31始終維持為氣相狀態。
再者，若電解槽11中之氣相部之體積較大，則會因在電解部10中產生之氫氣而導致電解槽11之氣相部、通氣管31、及溶解部20之氣相部之壓力之上升速度下降。因此，電解槽11之氣相部之體積較佳為於能夠防止電解槽11內之電解液向通氣管31流出之範圍內儘可能減小。
又，關於電解槽11之容量，為了減少溶解於電解液之氫量而提高氫氣之產生效率，較佳為於不會對電解處理產生妨礙之範圍內儘可能變少。再者，電解處理對電解液之消耗量係於生成例如4~5ppm之含氫水2L之情形時為1cc左右，非常少。
又，亦可設置檢測電解槽11內之電解液之水位之水位感測器，並且具備於電解槽11內之電解液之水位下降至特定值以下時向電解槽11內自動地填補電解液之電解液填補裝置(未圖示)。亦可將蓄水箱設置
於較電解槽11更靠上方，藉由重力而填補電解液。又，亦可於電解部10設置用以更換電解槽11內之電解液之排出配管。
又，亦可於用以將電解液導入至電解槽11內之導入路徑設置離子交換樹脂過濾器、或者逆滲透膜(RO；Reverse Osmosis)過濾器，而去除電解液內之離子成分。又，亦可於用以將電解液導入至電解槽11內之導入路徑設置活性碳過濾器等，而去除電解液內之殘留氯。
又，亦可由透明之材料構成電解槽11之外壁，而可供使用者自外部觀察電解處理之情況。又，亦可將用以控制電解液之溫度之加溫器件或冷卻器件設置於電解槽11。
溶解部20具備：溶解槽21，其貯存成為含氫水之水；攪拌部22，其對貯存於溶解槽21內之水及溶解槽21之上部之氣體(氫氣)進行攪拌；以及馬達40，其用以旋轉驅動攪拌部22。
又，於溶解槽21連接有：通氣管31，其用以自電解部10向溶解槽21供給氫氣；供水管32，其用以向溶解槽21內供給水；排氣管33，其用以將溶解槽21之上部(氣相部)之氣體排出至溶解槽21之外部；以及取水管34，其用以供使用者將於溶解槽21中生成之含氫水自溶解槽21取出。
通氣管31及排氣管33連接於溶解槽21之頂面之中心部附近(溶解槽21之頂面與通過攪拌部22之旋轉軸22a之中心之直線的交點附近)，於溶解槽21中僅注水至較通氣管31及排氣管33之連接部更靠下方之位置。藉此，即便於在使攪拌部22旋轉驅動時因離心力而導致溶解槽21內之水之液面越朝向徑向外側變得越高之情形時，溶解槽21內之水亦不會噴出至通氣管31及排氣管33，而通氣管31、溶解槽21之上部、及排氣管33始終維持為氣相狀態。因此，於本實施形態中，電解槽11內之電解液不會混雜於溶解槽21內之水中，或者溶解槽21內之水不會混雜於電解槽11內之電解液中。
又，於排氣管33設置有排氣閥38，藉由開啟排氣管33而將溶解槽21之氣相部之氣體排出至溶解槽21之外部。再者，亦可將電解槽11之氣相部、通氣管31、溶解槽21之氣相部、排氣管33藉由氣相部連通，使於進行減壓時膨脹之氣體不會於上述溶解槽21之水中亂沖而自排氣管33排出。藉此，能夠抑制溶解於水之氫之濃度因膨脹氣體之衝擊而下降，並且能夠抑制水混合於自排氣管33排出之氫、或溶解槽21內之水侵入至通氣管31。又，亦可於溶解槽21之頂面中之通氣管31之連接部之周圍設置向上方成為凸起之凹處(未圖示)，將自通氣管31供給之氫氣儲存於該凹處，並且連接排氣管33，而減小溶解槽21之氣相部之體積。
於供水管32具備供水泵37及供水閥36，供水泵37連接於未圖示之供水器件(例如水栓、蓄水容器、或者蓄水箱等)。藉此，開啟供水閥36而啟動供水泵37，藉此將水供給至溶解槽21內。又，亦可不設置供水泵而將蓄水容器等設置於較溶解槽21更靠上方，藉由重力進行供水。再者，亦可於供水管32設置中空纖維過濾器、活性碳過濾器、逆滲透膜(RO；Reverse Osmosis)過濾器等，而將淨水或經脫氣之水供給至溶解槽21。又，亦可自供水管32向溶解槽21供給離子濃縮水。又，亦可將逆滲透膜過濾器之淨水供給至電解槽11，將未通過膜之離子濃縮水供給至溶解槽21。又，亦可將用以控制成為含氫水之水之溫度的加溫器件或冷卻器件設置於溶解槽21。水溫越低，則飽和濃度越增加。
取水管34連接於溶解槽21之液相部，於取水管34設置有取水閥39。藉此，藉由開啟取水閥39而將溶解槽21內之含氫水自取水管34排出，從而使用者可利用任意之容器將自取水管34排出之含氫水取出，而無需設置於取水時由使用者進行裝卸之機構。使用者反覆進行裝卸之機構由於裝卸部逐漸劣化而變得無法承受高壓力，故而僅能夠以較
低之壓力運轉，但藉由設置具備取水閥39之取水管34，能夠大幅度地提高操作壓力。例如，可於遵守各國之與高壓氣體相關之法律規定之上限之基礎上，設為5至9氣壓以上。
但是，溶解槽21亦可設為蓋部(上表面部)與容器部(由底面及側面構成之杯狀之容器部分)經由O形環等而能夠裝卸地連接，視需要將蓋部自容器部卸除而進行內部之清洗等。又，亦可於取水管34之前端部安裝用以將含氫水注入至特定之容器之連接具(未圖示)，經由該連接具將含氫水注入至上述容器。
攪拌部22具備：旋轉軸22a；攪拌翼22b，其安裝於旋轉軸22a之周圍；以及磁性耦合部41b，其安裝於旋轉軸22a之一端部。又，旋轉軸22a係以沿鉛垂方向延伸之方式配置，旋轉軸22a之另一端部係可旋轉地由配置於溶解槽21之頂面之中心之軸承(未圖示)軸支。
攪拌翼22b係以沿貯存於溶解槽21內之水之蓄水部(液相部)及水面上之氣相部之兩者延伸之方式配置。攪拌翼22b之形狀或片數並無特別限定，只要為能夠效率良好地攪拌溶解槽21內之水及氣體之形狀及片數即可。
馬達40配置於溶解槽21之外部，馬達40之旋轉軸連接於與溶解槽21之底壁(壁面)對向配置之磁性耦合部41a。又，攪拌部22所具備之磁性耦合部41b係配置於隔著溶解槽21之底壁(壁面)與磁性耦合部41a對向之位置。
藉此，若磁性耦合部41a藉由馬達40之旋轉驅動力而旋轉，則其旋轉驅動力藉由磁力而被傳遞至磁性耦合部41b，從而攪拌部22以旋轉軸22a為中心旋轉。即，於本實施形態中，作為攪拌部22，使用相對於馬達40及連接於馬達40之構件(磁性耦合部41a等)非接觸地被旋轉驅動之浮動風扇(floating fan)。
再者，於本實施形態中，將馬達40配置於溶解槽21之下方，將
磁性耦合部41a、41b以隔著溶解槽21之底壁對向之方式配置，但並不限定於此。例如，亦可將馬達40配置於溶解槽21之側方，將磁性耦合部41a、41b以隔著溶解槽21之側壁(壁面)對向之方式配置。又，亦可將馬達40配置於溶解槽21之上方，將磁性耦合部41a、41b以隔著溶解槽21之上壁(壁面)對向之方式配置。又，並不限定於僅具備1組馬達40及攪拌部22之構成，亦可具備複數組。
圖3係表示含氫水生成裝置1之控制系統之構成之說明圖。如該圖所示，含氫水生成裝置1除了具備電解部10及溶解部20以外，還具備：控制部60，其控制含氫水生成裝置1之各部之動作；以及操作輸入部70，其受理來自使用者之指示輸入並傳遞至控制部60。
控制部60具備電解控制部61及溶解控制部62，溶解控制部62具備供水控制部63、取水控制部64、排氣控制部65、及攪拌控制部66。
再者，控制部60可藉由形成於積體電路(IC(integrated circuit，積體電路)晶片)等之邏輯電路(硬體)而實現，亦可使用CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)而藉由軟體實現。於後者之情形時，控制部60具備執行實現各功能之作為軟體之程式之命令的CPU、能夠藉由電腦(或CPU)讀取地記錄有上述程式及各種資料之ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)或記憶裝置(將其等稱為「記錄媒體」)、以及將上述程式展開之RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)等。而且，藉由使電腦(或CPU)自上述記錄媒體讀取並執行上述程式，而實現含氫水生成裝置1之功能。
電解控制部61控制電解裝置12之動作、即對正電極55及負電極54之電壓之施加。
供水控制部63控制供水泵37及供水閥36之動作，取水控制部64控制取水閥39之動作，排氣控制部65控制排氣閥38之動作，攪拌控制部66控制馬達40之動作。再者，於本實施形態中，使用電磁閥作為供
水閥36、取水閥39、及排氣閥38，供水控制部63、取水控制部64、及排氣控制部65控制該等各電磁閥之動作而使其等開啟或關閉。
操作輸入部70之構成只要為具有受理來自使用者之指示並傳遞至控制部60之功能者，則並無特別限定，例如可為包含鍵操作按鈕者，亦可為觸控面板，或亦可為其等之組合。
圖4係表示含氫水生成裝置1中之處理之流程的流程圖，圖5係表示含氫水生成裝置1中之各部之動作之說明圖。
若經由操作輸入部70自使用者進行含氫水之生成指示，則首先供水控制部63將供水閥36開啟(OPEN)，使供水泵37啟動(ON)而向溶解槽21供給水(S1，供水步驟)。再者，於該狀態下，排氣閥38為開啟狀態(OPEN)，取水閥39為關閉狀態(CLOSE)，電解裝置12及馬達40停止(OFF)。
若於S1中向溶解槽21供水至特定水位，則供水控制部63使供水泵37停止，並關閉供水閥36而結束供水步驟。再者，亦可於溶解槽21預先設置水位感測器，根據該水位感測器之檢測結果供水控制部63判斷是否已向溶解槽21供水至特定水位。亦可進行供水直至水位感測器偵測到特定之水位為止。
然後，電解控制部61使電解裝置12啟動而開始氫氣之生成，並且排氣控制部65使排氣閥38開啟，藉此將通氣管31、溶解槽21之氣相部、及排氣管33之空氣置換為於電解裝置12中生成之氫氣(S2，置換步驟)。為了提高安全性，較佳為預先將氣相中之氧排出，而設為即便人工賦予能量亦不會與氫氣進行反應之氧混合濃度。
再者，通氣管31、溶解槽21之氣相部、及排氣管33之向氫氣之置換是否已完成係例如可根據開始置換步驟後之處理時間進行判斷，亦可藉由檢測溶解槽21內之氫氣濃度或者來自排氣管33之排氣之組成
而進行判斷。
若於S2中通氣管31、溶解槽21之氣相部、及排氣管33之向氫氣之置換完成，則排氣控制部65使排氣閥38關閉，並且電解控制部61使利用電解裝置12所進行之氫氣之生成繼續，藉此使通氣管31、溶解槽21之氣相部、及排氣管33之壓力升壓至特定壓力(S3，升壓步驟)。於本實施形態中，藉由該升壓步驟，使通氣管31、溶解槽21之氣相部、及排氣管33之壓力升壓至5氣壓。
若於S3中使通氣管31、溶解槽21之氣相部、及排氣管33之壓力升壓至特定壓力，則攪拌控制部66使馬達40驅動，使攪拌部22旋轉而對溶解槽21內之水及氣體(氫氣)進行攪拌(S4，攪拌步驟)。藉此，氫氣溶解於溶解槽21內之水而生成高濃度之含氫水。
再者，關於通氣管31、溶解槽21之氣相部、及排氣管33之壓力是否已升壓至特定壓力，亦可例如以能夠偵測內部之壓力之方式預先設置配置於電解槽11、溶解槽21、或者連接於其等之各管31、32、33、34中之任一者之壓力感測器(未圖示)，基於其偵測結果進行判斷。此時，由於溶解槽21內之壓力與所生成之含氫水之氫濃度之間存在關聯，故而上述特定壓力只要以能夠獲得所期望之氫濃度之含氫水之方式適當設定即可。
再者，亦可將根據氫產生速度計算之升壓速度之推定值與該壓力感測器之實測值進行比較，而判定洩漏等異常。
又，亦可設置閥以所設定之壓力以上開啟之壓力閥。再者，壓力感測器或壓力閥較佳為設置於電解槽11之氣相部或其附近。
又，關於攪拌步驟之開始時序，並不限定於基於壓力感測器之偵測結果進行判斷之構成，例如，亦可於電解裝置12中以定電流進行電解處理，且於開始升壓步驟之處理後之處理時間達到特定時間時開始攪拌步驟。
又，於本實施形態中，設為於升壓步驟後開始攪拌步驟，但並不限定於此，亦可同時進行升壓步驟與攪拌步驟。
其後，當開始攪拌步驟後經過特定時間時，電解控制部61使電解裝置12停止，攪拌控制部66使馬達40停止，排氣控制部65使排氣閥38開啟，藉此使溶解槽21內之壓力減壓至常壓(S5，減壓步驟)。亦可設為排氣控制部65調整排氣閥38之摩擦損耗或開度而控制溶解槽21之減壓速度。再者，藉由該減壓步驟，可於溶解槽21內之含氫水中產生空穴作用，從而生成微細氣泡(fine bubble)。又，亦可於減壓步驟中使電解裝置12保持啟動之狀態。
再者，關於自攪拌步驟移行至減壓步驟之時序，例如，亦可設置偵測溶解槽21內之壓力之壓力感測器，於由壓力感測器偵測之壓力之時間變化率變為特定值以下後經過特定時間時結束攪拌步驟並移行至減壓步驟。
然後，若溶解槽21內之壓力被減壓至常壓，則取水控制部64開啟取水閥39，藉此溶解槽21內之含氫水經由取水管34被供給至容器(S6，取水步驟)。
再者，於本實施形態中，設為控制部60自動地進行上述各步驟之處理，但並不限定於此，亦可由使用者手動地進行上述各步驟中之一部分或全部。
圖6係表示為了調查攪拌之有無與氫之溶解特性之關係而進行之實驗之結果的圖表。
於該實驗中，使用容積273cc之溶解槽21，且以溶解槽21內之氣相部之體積成為11cc(整體之4%)之方式向溶解槽21注入水。然後，於將氫氣瓶直接連接於氣相部而藉由氫氣置換氣相部之空氣之後，使
氣相部之壓力升壓至5氣壓並維持特定時間。其後，針對利用攪拌部22進行有攪拌之情形與未進行攪拌之情形之各者，於進行減壓處理而取水後測定水之溶存氫濃度。
如圖6所示，於不利用攪拌部22進行攪拌之情形時，即便藉由氫氣將溶解槽21內之壓力升壓至高壓(於該實驗中為5氣壓)並維持，於2分鐘內氫亦幾乎未溶存於水中。
相對於此，藉由利用氫氣將溶解槽21內之壓力升壓並保持於高壓狀態，並且利用攪拌部22進行攪拌，可使氫於短時間內溶存於水。再者，氫濃度係於保持時間為0.25分鐘時為2.9ppm，於0.5分鐘時為3.5ppm，於1分鐘時為4.5ppm，於2分鐘時為4.8ppm，其後即便延長保持時間，氫濃度亦幾乎未增加。
圖7係表示為了調查溶解槽21內之氣相部之氫置換與所生成之含氫水之氫濃度之關係而進行之實驗之結果的圖表。
於該實驗中，首先，利用以下之(i)~(iv)之各條件進行溶解槽21之氣相部之向氫氣之置換處理。
(i)將氫氣瓶連接於溶解槽21，藉由自氫氣瓶供給之氫氣完全地置換溶解槽21之氣相部(參照圖7之「理想100%」)。
(ii)於開啟排氣閥38之狀態下，藉由電解裝置12進行電解處理直至產生相當於溶解槽21之氣相部之體積之氫氣為止，利用藉由電解處理所生成之氫氣進行氣相部之置換(參照圖7之「電解100%」)。
(iii)於開啟排氣閥38之狀態下，藉由電解裝置12進行電解處理直至產生相當於溶解槽21之氣相部之體積之1/2的氫氣為止，利用藉由電解處理所生成之氫氣進行氣相部之置換(參照圖7之「電解50%」)。
(iv)不進行向氫氣之置換處理，而將溶解槽21之氣相部直接設為空氣(參照圖7之「無置換」)。
然後，於利用上述(i)~(iv)之各條件進行置換處理後，關閉排氣閥38、供水閥36、及取水閥39並將溶解槽21密閉，對電解裝置12進行定電流驅動(2.0A)而繼續進行電解處理直至溶解槽21之氣相部達到5.55氣壓為止，之後藉由攪拌部22進行40秒鐘之攪拌，開啟排氣閥38而進行減壓處理，開啟取水閥39而進行取水，並測定氫濃度。再者，圖7之實驗結果表示針對上述(i)~(iv)之各條件分別進行複數次測定所得之結果之平均值。再者，於利用攪拌部22進行攪拌之後、將排氣閥38開啟而開始減壓處理之前之溶解槽21內之壓力係於上述(i)~(iv)中之任一條件下均為約5.1氣壓。
如圖7所示，可知藉由將溶解槽21之氣相部置換成氫氣，能夠提高所生成之含氫水之氫濃度。但是，即便於不進行向氫氣之置換之情形時亦能夠生成4.5ppm之含氫水。
圖8表示為了調查攪拌開始時之溶解槽21之壓力與所生成之含氫水之氫濃度之關係而進行之實驗之結果，(a)係表示攪拌開始時之溶解槽21之壓力、攪拌結束時之溶解槽21之壓力、及所生成之含氫水之氫濃度之表，(b)係表示攪拌開始時之溶解槽21之壓力與所生成之含氫水之氫濃度之關係的圖表。
於該實驗中，首先，於開啟排氣閥38之狀態下藉由電解裝置12進行電解處理直至產生相當於溶解槽21之氣相部之體積的氫氣為止，利用藉由電解處理所生成之氫氣進行氣相部之置換。其後，關閉排氣閥38、供水閥36、及取水閥39並將溶解槽21密閉，對電解裝置12進行定電流驅動(2.0A)而繼續進行電解處理直至溶解槽21之氣相部達到特定壓力(於本實施形態中為2.03氣壓、3.03氣壓、4.04氣壓、5.05氣壓、5.55氣壓之5個階段)為止。然後，於進行電解處理直至達到上述各壓力為止之後，利用攪拌部22進行40秒鐘之攪拌，開啟排氣閥38而
進行減壓處理，開啟取水閥39而進行取水，並測定氫濃度。再者，圖8之(a)及(b)所示之氫濃度係針對上述各壓力條件分別進行複數次測定，而表示其平均值。
圖9表示為了調查氫分壓與所生成之含氫水之氫濃度之關係而進行之實驗之結果，(a)係表示合計氣體量/水量(氫、氧之混合氣體相對於自來水之水量的體積比)與所生成之含氫水之氫濃度之關係的圖表，(b)係表示氫氣之莫耳分率與所生成之含氫水之氫濃度之關係的圖表。
再者，於該實驗中，向容量500mL之容器中加入水並且自儲氣瓶向容器內之氣相部以大氣壓注入氫或氫與氧之混合氣體，於藉由手晃動容器而攪拌30秒鐘之後，測定氫濃度。
如圖9之(a)所示，於向氣相部注入100%之氫並於常壓下使其溶解之情形時，於常壓下飽和地溶解之氫氣量/水量為0.018ml/ml，相對於此，若不向容器供給0.087ml/ml，則未達到常溫常壓下之飽和濃度1.6ppm。
又，向氣相部注入氫、氧之混合氣體，若逐漸增加合計氣體量則氫濃度飽和而變為固定，即便在此程度以上增加合計氣體量，氫濃度亦不會增加，但混合氣體中之氫氣分率越低則飽和時之氫濃度越低。
又，飽和時之氫濃度雖依存於氫莫耳分率，但氫莫耳分率(混合氣體中之氫氣之混合比)與氫濃度之關係並非成比例關係，氫莫耳分率越低則氫濃度越大幅下降。
如上所述，於本實施形態中，生成氫氣之電解槽11、與使在電解槽11中生成之氫氣溶解於水之溶解槽21係經由通氣管31而連通，通氣
管31係以連接電解槽11內之氣相部與溶解槽21內之氣相部之方式設置。
藉此，能夠防止電解槽11內之電解液與溶解槽21內之水混雜，故而對使用者提供之含氫水不會直接接觸於電解裝置12之電極部，因此能夠防止含氫水之味道變差。
又，由於能夠長時間維持將電解液貯存於電解槽11內之狀態，故而使用者將電解裝置12之電極部始終浸於水中而無需進行用以使其絕對乾燥之處理，因此能夠降低使用者之作業負擔。又，藉由將電極部始終浸於水中，能夠防止電解裝置12所具備之離子交換膜之乾燥、變形，故而可採用更薄之膜作為離子交換膜。藉此，能夠使電解裝置12中之氫生成電壓下降，故而能夠謀求安全性之提高、及消耗電力之降低。
又，於本實施形態中，藉由在電解部10中生成之氫氣將溶解槽21內之壓力升壓，並且利用攪拌部22攪拌溶解槽21內之水及氫氣。
藉此，可提高溶解槽21內之壓力而使氫之飽和濃度較常壓時上升，並且可藉由升壓後之壓力於飽和濃度變高之狀態下於短時間內有效率地且更高濃度地使氫溶解。
再者，若於在高壓下生成含氫水之後使溶解槽21減壓，則含氫水所含有之氫之一部分會跑出。該減壓時之氫濃度之衰減率主要依存於減壓前之壓力而保持值，但不管怎樣，此時之氫濃度不會降低至常壓下之飽和濃度(1.6ppm)。因此，根據本實施形態之含氫水生成裝置1，能夠生成含有超過常壓下之飽和濃度之氫的高濃度之含氫水。
再者，為了對使用者提供更高濃度之含氫水，較佳為儘可能地預先提高減壓前之氫分壓或者溶存氫濃度。
又，於本實施形態中，藉由在電解部10中生成之氫氣使溶解槽21內之壓力升壓。因此，無需用以使溶解槽21內之壓力升壓之泵，故
而與藉由泵使溶解槽21內之壓力升壓之構成相比，能夠使含氫水生成裝置1之尺寸小型化。
又，於本實施形態中，與先前之預先將大量之含氫水貯存於蓄水箱之構成不同，每當自使用者發出含氫水之生成指示時生成含氫水。因此，無需具備用以預先貯存大量之含氫水之蓄水箱，只要具備與對使用者供給之含氫水之量對應之溶解槽21即可，故而能夠使含氫水生成裝置1之尺寸小型化。又，可當場快速且簡便地生成所需量之高濃度之含氫水，能夠減輕使用者之作業負擔。
又，於本實施形態中，利用在電解部10中生成之氫氣置換溶解槽21內之氣相部，並且利用在電解部10中生成之氫氣使溶解槽21內之氣相部升壓，且利用攪拌部22進行攪拌，藉此使氫溶解於溶解槽21內之水。藉此，氫成為即便賦予能量亦不會進行反應之氧混合濃度，因此能夠確保安全性。又，由於藉由以氫氣置換溶解槽21內之氣相部能夠使氫分壓上升，故而能夠有效率地進行氫氣向水之溶解，從而能夠生成高濃度之含氫水。
對本發明之另一實施形態進行說明。再者，為了方便說明，對與上述實施形態相同之構件標註相同之符號，並省略其說明。
於實施形態1中，於步驟S2之置換步驟中使馬達40停止。
相對於此，於本實施形態中，如圖10之(a)所示，於步驟S2之置換步驟中，於攪拌控制部66使馬達40驅動之狀態下進行置換步驟之處理。
藉此，能夠使溶解槽21內之水中所包含之氧脫氣，故而溶解槽21內之氧量減少，能以更少之氫氣量使氫分壓上升。
再者，如圖10之(b)所示，亦可設為攪拌控制部66於步驟3之升壓步驟中使馬達40驅動。
對本發明之又一實施形態進行說明。再者，為了方便說明，對與上述實施形態相同之構件標註相同之符號，並省略其說明。
圖11係表示本實施形態之含氫水生成裝置1之概略構成之說明圖，圖12係表示本實施形態之含氫水生成裝置1之控制系統之構成的說明圖，圖13係表示本實施形態之含氫水生成裝置1中之各部之動作的說明圖。
如圖11及圖12所示，本實施形態之含氫水生成裝置1除了具備於實施形態1中圖1所示之構成以外，還於連接電解槽11與溶解槽21之通氣管31之溶解槽21之附近具備進氣閥80，且溶解控制部62具備控制進氣閥80之動作之進氣控制部67。再者，於本實施形態中，使用電磁閥作為進氣閥80，進氣控制部67控制該電磁閥之動作而使其開啟或關閉。
如圖13所示，進氣控制部67使進氣閥80關閉直至步驟S1之供水步驟為止，於步驟S2之置換步驟、步驟S3之升壓步驟、及步驟S4之攪拌步驟中將進氣閥80開啟。又，於步驟S5之減壓步驟、及步驟S6之取水步驟中將進氣閥80關閉。
藉此，能夠減小於減壓步驟中進行減壓之區域之容量，故而能夠迅速地進行減壓步驟。
又，於減壓步驟後，可將電解槽11之氣相部、及通氣管31中之較進氣閥80更靠電解槽11側之部分維持為封入有高壓之氫氣之狀態，並且將電解槽11內之電解液中之溶存氫濃度維持得較高。藉此，可減少下次置換步驟及升壓步驟中應生成之氫氣量，從而能夠迅速地進行置換步驟及升壓步驟。
對本發明之又一實施形態進行說明。再者，為了方便說明，對
與上述實施形態相同之構件標註相同之符號，並省略其說明。
圖14係表示本實施形態之含氫水生成裝置1之概略構成之說明圖。如該圖所示，本實施形態之含氫水生成裝置1除了具備圖1所示之構成以外，還具備：疏水性過濾器91，其配置於通氣管31之與電解槽11之連接部附近；以及疏水性過濾器92，其配置於通氣管31之與溶解槽21之連接部附近。
疏水性過濾器91、92使氫氣透過，另一方面，阻斷液滴之通過。疏水性過濾器91、92之材質係只要為具有使氫氣透過、且阻斷液滴之通過之功能者，則並無特別限定，例如可使用鐵氟龍(Teflon)(註冊商標)製之不織布。
再者，於本實施形態中，在通氣管31之與電解槽11之連接部附近、及通氣管31之與溶解槽21之連接部附近之兩者設置有疏水性過濾器，但並不限定於此，例如亦可僅設置於其中任一者。又，疏水性過濾器之設置位置並不限定於通氣管31之與電解槽11之連接部附近、及通氣管31之與溶解槽21之連接部附近，只要為能夠防止水分於電解槽11與溶解槽21之間流通之位置即可。
又，於本實施形態中，就對在實施形態1中圖1所示之構成追加有疏水性過濾器91、92之例進行了說明，但並不限定於此，亦可與另一實施形態所示之構成組合。
對本發明之又一實施形態進行說明。再者，為了方便說明，對與上述實施形態相同之構件標註相同之符號，並省略其說明。
圖15係表示本實施形態之含氫水生成裝置1之概略構成之說明圖。
於上述各實施形態中，對使用固體高分子型之電解裝置12、且正電極55露出至電解槽11之外部之構成進行了說明。
相對於此，於本實施形態中，如圖15所示，使用正電極55及負電極54係於電解槽內隔著隔膜57而對向配置之構成之電解裝置12。
隔膜57係以將電解槽11分割為負電極側電解槽11a與正電極側電解槽11b之方式配置。作為隔膜57，例如可使用多孔膜、電解膜、或者離子交換膜等。再者，為了調整負電極側電解槽11a與正電極側電解槽11b之壓力差，亦可設置壓力調整機構(未圖示)。
負電極54係於負電極側電解槽11a內以與隔膜57對向之方式配置，正電極55係於正電極側電解槽11b內以與隔膜57對向之方式配置。
又，於正電極側電解槽11b之頂面連接有氧排出管101，且於氧排出管101連接有氧排出閥102。藉此，電解控制部61視需要對氧排出閥102進行開啟操作，藉此於正電極側電解槽11b中生成之氧被釋放至電解部10之外部。
又，負電極側電解槽11a之頂面13成為朝向負電極側電解槽11a之中心部向上方傾斜之傾斜面，於頂面13之中心部、即傾斜面之頂部連接有用以將於電解部10中生成之氫向溶解部20供給之通氣管31。
作為被注入至負電極側電解槽11a及正電極側電解槽11b之電解液，例如可使用(i)純水、(ii)自來水、或者(iii)添加有K離子、磷酸根離子、或碳酸根離子等離子之電解液等。
藉由上述構成，能夠與使用固體高分子型之電解裝置之情形同樣地生成含氫水。
再者，亦可設置用來對用以向負電極側電解槽11a及正電極側電解槽11b注入電解液之電解液注入部(未圖示)追加離子之離子溶出器，而向自來水添加離子成分。
對本發明之又一實施形態進行說明。再者，為了方便說明，對
與上述實施形態相同之構件標註相同之符號，並省略其說明。
圖16係表示本實施形態之含氫水生成裝置1之概略構成之說明圖，圖17係表示該含氫水生成裝置1之控制系統之構成之說明圖。
如圖16及圖17所示，本實施形態之含氫水生成裝置1除了具備圖1所示之構成以外，還具備水箱110(或水栓)、水供給管111、濃度調節閥112、及濃度控制部68。
水箱110儲存有與注入至溶解槽21之水(使氫溶解之前之水)相同之水。再者，儲存於水箱110之水不一定必須與注入至溶解槽21之水相同。又，儲存於水箱110之水亦可為例如純水、精製水、自來水等。
水供給管111連接於取水管34。再者，於圖16所示之構成中，水供給管111連接於取水管34之較取水閥39更靠下游側，但並不限定於此，亦可連接於較取水閥39更靠上游側。
濃度調節閥112例如包含電磁閥，根據濃度控制部68之指示而開啟或關閉。
濃度控制部68根據經由操作輸入部70而輸入之目標氫濃度及目標氫水量調整濃度調節閥112之開度，藉此，調整於取水管34與水供給管111之連接部(混合部)混合之自溶解槽21供給之含氫水與自水箱110供給之水的混合比。
藉此，能夠容易地獲得使用者所期望之濃度及水量之含氫水。又，無需於溶解槽21中調整氫濃度及氫水量，只要於溶解槽21中生成使氫過飽和地溶存之高濃度之含氫水即可，故而可使用小型容器作為溶解槽21，從而能夠容易地進行溶解槽21之耐壓設計。
對本發明之又一實施形態進行說明。再者，為了方便說明，對與上述實施形態相同之構件標註相同之符號，並省略其說明。
圖18係表示本實施形態之含氫水生成裝置1之概略構成之說明圖，圖19係表示該含氫水生成裝置1之控制系統之構成之說明圖。
如圖18及圖19所示，本實施形態之含氫水生成裝置1除了具備圖1所示之構成以外，還具備壓力感測器74、濃度運算部69、顯示控制部71、濃度資料記憶部72、及顯示部73。
壓力感測器74安裝於通氣管31，檢測通氣管31內之壓力並傳遞至濃度運算部69。再者，壓力感測器74之安裝位置並不限定於通氣管31，只要為能夠檢測溶解槽21之氣相部之壓力之位置即可，例如，可於包含配管在內之自電解槽11至溶解槽21之連通之氣相部分中之任一處進行偵測，亦可經由電解槽11內之電解液或溶解槽21內之水進行檢測。
濃度運算部69係基於壓力感測器74之檢測結果、及預先記憶於濃度資料記憶部72之資訊，算出經由取水管34對使用者供給之含氫水之氫濃度之推定值。
於濃度資料記憶部72，記憶有表示溶解槽21內之升壓步驟結束時或攪拌步驟結束時之壓力、與於取水步驟中經由取水管34對使用者供給之含氫水之氫濃度之相關關係的資訊。濃度資料記憶部72之構成只要為能夠記憶上述資訊者則並無特別限定，可使用自先前以來公知之各種記憶體裝置。
再者，藉由升壓步驟及攪拌步驟，從而溶解槽21內之含氫水之氫濃度係與溶解槽21內之經升壓後之壓力對應之飽和濃度成為上限。又，於其後之減壓步驟及取水步驟中，含氫水之氫濃度下降，但自攪拌步驟後之氫濃度之衰減率主要依存於進行減壓之前之溶解槽21內之壓力而決定。因此，藉由預先測定溶解槽21內之升壓步驟結束時或攪拌步驟結束時之壓力、與於取水步驟中經由取水管34而自溶解槽21排出之含氫水之氫濃度的相關關係，並預先記憶於濃度資料記憶部72，
從而濃度運算部69可根據壓力感測器74之偵測結果推定經由取水管34對使用者供給之含氫水之氫濃度。
顯示控制部71控制顯示部73之動作，使濃度運算部69算出之氫濃度之推定值顯示於顯示部73。
顯示部73根據顯示控制部71之指示而顯示字符、圖形、圖像等。再者，顯示部73只要為能夠顯示氫濃度之推定值之構成則並無特別限定，例如可使用液晶顯示面板、或者有機EL(Electroluminescence，電致發光)顯示面板。
又，顯示部73並不限定於顯示氫濃度之推定值本身之構成，例如亦可為如下者：具備1個或複數個表示氫濃度之推定值為特定值以上之燈，且根據濃度運算部69算出之氫濃度之推定值切換各燈之點亮/熄滅。
如此，於本實施形態中，根據溶解槽21內之壓力算出於取水步驟中對使用者供給之含氫水之氫濃度之推定值，並進行與算出之氫濃度之推定值對應之顯示。藉此，能夠獲得不使用目前存在之一般而言高額且大型之氫濃度偵測裝置而生成之含氫水之氫濃度，藉由在含氫水之生成作業中由使用者掌握生成作業之進展狀況，而能夠提高使用者之方便性。
再者，於溶解槽21之氣相部未充分地置換成氫氣而混雜有空氣之情形時、或者於在溶解槽21內之水中溶存有氧之情形時，且於記憶於濃度資料記憶部72之資訊為與溶解槽21內之氣相部被充分地置換成氫氣之情形對應者之情形時，氫氣之分壓較藉由氫氣充分地置換氣相部之情形時降低，故而存在氫濃度之推定值被算出得較實際之值高之情形。因此，為了更準確地推定取水時之氫濃度，較佳為於置換步驟中將溶解槽21內充分地置換成氫氣，且將溶解槽21內之水所包含之溶存氧充分地脫氣。
對本發明之又一實施形態進行說明。再者，為了方便說明，對與上述實施形態相同之構件標註相同之符號，並省略其說明。
本實施形態之含氫水生成裝置1之構成與上述圖1所示之構成相同。
於本實施形態中，電解控制部61係於經由操作輸入部70而有來自使用者之指示時，進行對電解裝置12之正電極55與負電極54之間施加與氫氣之生成時為相反極性之電壓的維護處理。藉此，可使附著於正電極55、負電極54、及離子交換膜51之離子成分脫附，從而能夠防止因離子成分之附著而引起之電解裝置12之電解性能之下降。
再者，並不限定於在有來自使用者之指示時進行維護處理之構成，例如亦可於進行上次維護處理後之累積運轉時間達到特定時間時、進行上次維護處理後之累積啟動次數達到特定次數時、或者檢測出電解時之電流值、電壓值或電阻發生一定量變化時，進行維護處理。
又，亦可於進行維護處理時，電解控制部61將施加至正電極55與負電極54之間之電壓控制為產生微量之臭氧(例如0.1ppm以下之臭氧)之電壓，藉由所產生之臭氧淨化電解槽11、通氣管31、及溶解槽21。又，亦可預先將排氣閥38設為關閉狀態直至自開始臭氧之生成後經過特定時間為止，並於經過特定時間時開啟排氣閥38而將臭氧排出。
又，亦可如上述圖11之構成般於通氣管31設置進氣閥80，於臭氧之生成過程中將進氣閥80設為關閉狀態，且僅對電解槽11及通氣管31之較進氣閥80更靠上游側之部分藉由臭氧進行淨化。又，亦可於通氣管31設置臭氧去除過濾器(未圖示)，使於電解槽11中生成之臭氧不流出至溶解槽21。
本發明之態樣1之含氫水生成裝置1之特徵在於具備：電解槽11，其對電解液進行電解處理而生成氫氣；溶解槽21，其使氫氣溶解於水；以及通氣管31，其連接上述電解槽11之氣相部與上述溶解槽21之氣相部；且藉由利用在上述電解槽11中生成之氫氣使上述溶解槽21內之壓力升壓，而於上述溶解槽21中使氫氣溶解於水。
根據上述構成，可於每當需要含氫水時僅生成所需量之含氫水，故而無需設置用以儲存預先生成之大量之含氫水之儲存槽，因此可簡化裝置構成。又，由於分別具備電解槽11與溶解槽21，且僅於氣相部連通，故而即便於電解槽11中使電極部(正電極55、負電極54)始終含浸於電解液中，電解槽11內之電解液亦不會與溶解槽21內之水混合。因此，能夠防止於溶解槽21中生成之含氫水之味道變差，並且能夠減輕用以使電極部(正電極55、負電極54、離子交換膜51、觸媒層52、53)始終含浸之使用者之作業負擔，進而，能夠防止配置於電極部(正電極55、負電極54)間之膜(離子交換膜51、觸媒層52、53)之乾燥、變形，因此，可使用較薄之膜(離子交換膜51、觸媒層52、53)，能夠使氫生成電壓下降而更容易且安全地進行控制。又，由於無需如上述專利文獻1般具備專用之液體容器，故而使用者能夠簡便地獲得含氫水。因此，根據上述構成，能夠簡便且快速地生成高濃度地含有氫之含氫水。
本發明之態樣2之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣1中，具備對上述溶解槽21內之水及氫氣進行攪拌之攪拌部22，藉由利用在上述電解槽11中生成之氫氣使上述溶解槽21內之壓力升壓，並且利用上述攪拌部22攪拌上述溶解槽21內之水及氫氣，而於上述溶解槽21中使氫氣溶解於水。
根據上述構成，藉由利用在電解槽11中生成之氫氣使溶解槽21之
壓力升壓，並且利用攪拌部22進行溶解槽21內之攪拌，可使氫溶解至與經升壓後之溶解槽21內之壓力對應之飽和濃度，從而能夠容易地生成高濃度之含氫水。再者，藉由使溶解槽21內之壓力升壓並且進行攪拌，與僅進行升壓而不進行攪拌之情形相比，能夠明顯地提高氫相對於水之溶存濃度。再者，於升壓時使氫高濃度地溶存係可於設為常壓而進行取水時生成含有更高濃度之氫之含氫水。
本發明之態樣3之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣2中，具備用以旋轉驅動上述攪拌部22之馬達40，上述馬達40係配置於上述溶解槽21之外部，且上述馬達40之旋轉驅動力係藉由隔著上述溶解槽21之壁面配置之磁性耦合部41a、41b而傳遞至上述攪拌部22。
根據上述構成，由於能夠將馬達40配置於溶解槽21之外部，故而使機械系統不接觸於飲用水，從而能夠防止含氫水之味道變差。又，無需於溶解槽21設置用以連接馬達40與攪拌部22之孔等，故而能夠簡化含氫水生成裝置1之構成，並提高容器之耐壓性。
本發明之態樣4之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣1至3之任一項中，於上述電解槽11具備電解裝置12(即固體高分子型電解裝置)，該電解裝置12用以進行電解液之電解處理而生成氫氣，且以於具有離子傳導性之高分子膜之兩面觸媒層或電極成為一體之方式構成。
根據上述構成，可於電解槽11中有效率地產生高純度之氫氣。又，藉由具備具有離子導電性之高分子膜，而於膜中不存在微孔，因此不存在通過微孔之氧氣混入之情況。
本發明之態樣5之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣1至4之任一項中，具備：排氣閥38，其設置於與上述溶解槽21之氣相部連通之位置；以及排氣控制部65，其控制上述排氣閥38之動作；且上述排氣控制部65進行如下步驟：置換步驟，其係藉由開啟上述排氣閥
38且於上述電解槽11中生成氫氣，而將上述溶解槽21內之氣相部置換成氫氣；以及升壓步驟，其係於上述置換步驟之後，藉由關閉上述排氣閥38且於上述電解槽11中生成氫氣，而使上述溶解槽21內之壓力升壓。
根據上述構成，可藉由排出氧而提高安全性。又，能夠使溶解槽內之氫分壓上升，故而能以較少之氫氣量有效率地進行氫向水中之溶解。
本發明之態樣6之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣1至5之任一項中，具備：壓力感測器74，其檢測上述溶解槽21之氣相部之壓力；濃度資料記憶部72，其記憶有表示上述溶解槽21之氣相部之壓力與於上述溶解槽21中生成之含氫水之氫濃度之關係的資訊；以及濃度運算部69，其基於上述壓力感測器74所檢測出之壓力及記憶於上述濃度資料記憶部72之上述資訊算出於上述溶解槽21中生成之含氫水之氫濃度之推定值。
根據上述構成，可不使用目前存在之一般而言高額且大型之氫濃度計測裝置，而根據溶解槽21內之壓力之檢測結果算出於溶解槽21中生成之含氫水之氫濃度之推定值。
本發明之態樣7之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣6中，具備：顯示部73；以及顯示控制部71，其控制上述顯示部73之動作；且上述顯示控制部71使上述顯示部73進行與上述濃度運算部69所算出之氫濃度之推定值對應之顯示。
根據上述構成，可藉由進行與所生成之含氫水之氫濃度之推定值對應之顯示，而提高使用者之方便性。
本發明之態樣8之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣1至7之任一項中，上述通氣管31連接於上述電解槽11之頂面之一部分，且上述電解槽11之頂面為自該頂面之周緣部朝向連接有上述通氣管31
之部分向上方傾斜之形狀。
根據上述構成，能夠將於電解槽11中生成之氫氣效率良好地導入至通氣管31，因此，能夠減少電解槽11之氣相部之體積。即，進行升壓之體積變小，故而能夠較快地提昇壓力。
本發明之態樣9之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣1至8之任一項中，上述電解槽11之氣相部與上述通氣管31以及上述溶解槽21之氣相部與排氣管連通而連接。
根據上述構成，於減壓步驟S5中膨脹之氣體不會於上述溶解槽21之水中亂沖而自排氣管33排出。由此，能夠抑制溶解之氫濃度因衝擊而下降，並且抑制水混合於所排出之氫中。又，能夠防止溶解槽21內之水侵入至通氣管31。
本發明之態樣10之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣5中，具備：攪拌部，其對上述溶解槽21內之水及氫氣進行攪拌；以及攪拌控制部，其控制上述攪拌部之動作；且上述攪拌控制部係於上述置換步驟中使上述攪拌部進行上述溶解槽內之水之攪拌。
根據上述構成，可藉由在置換步驟中進行溶解槽21內之水之攪拌，而使溶解槽21內之水中所包含之氧脫氣，故而能夠有效率地進行氫向水中之溶解。
本發明之態樣11之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣10中，上述攪拌部22具備：旋轉軸22a，其沿鉛垂方向配置；以及攪拌翼22b，其安裝於上述旋轉軸22a；且上述排氣閥38係以如下方式配置：連通至上述溶解槽21之頂面中之該頂面與通過上述旋轉軸22a之中心之直線的交點附近。
根據上述構成，能夠抑制溶解槽21內之水經由排氣閥38而噴出至外部。
本發明之態樣12之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣1
至11之任一項中，具備：取水管34，其連接於上述溶解槽21之液相部；以及取水閥39，其連接於上述取水管34；且藉由開啟上述取水閥39，使用者能夠將於上述溶解槽21中生成之含氫水取出至任意容器。
根據上述構成，藉由開啟取水閥39，使用者能夠將含氫水容易地取出至任意容器，故而可不設置如使用者反覆進行裝卸般之機構。因此，反覆進行裝卸之機構因逐漸劣化而變得無法承受高壓力，故而僅能以較低之壓力運轉，但藉由設置具備取水閥39之取水管34，能夠大幅度地提高攪拌步驟S4中之壓力。
本發明之態樣13之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣1至12之任一項中，具備：水箱110，其貯存水；以及混合部，其將於上述溶解槽21中生成之含氫水與貯存於上述水箱110之水混合；且藉由將儲存於上述水箱110之水混合於上述溶解槽21中所生成之含氫水，能夠調整含氫水之氫濃度及水量。
根據上述構成，能夠容易地獲得使用者所期望之濃度及水量之含氫水。又，由於無需於溶解槽21中調整氫濃度及氫水量，故而可使用小型容器作為溶解槽21，從而能夠容易地進行溶解槽21之耐壓設計。
本發明之態樣14之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣4中，上述電解裝置12具備正電極55、負電極54、以及由上述兩電極54、55夾著之離子交換膜51，且具備電解控制部61，該電解控制部61係將施加至上述正電極55與上述負電極54之間之電壓之極性切換為與進行上述電解液之電解處理時相反之極性。
根據上述構成，藉由將施加至正電極55與負電極54之間之電壓之極性切換為與進行電解液之電解處理時相反之極性，而能夠將吸附於離子交換膜51之離子成分去除，從而能夠防止電解性能下降。又，可利用藉由施加相反極性之電壓而產生之臭氧對電解槽11內進行淨
化。
本發明之態樣15之含氫水生成裝置1係如下構成：於上述態樣1至14之任一項中，於上述通氣管31設置有用以防止液滴之通過之過濾器(疏水性過濾器91、92)。
根據上述構成，能夠防止電解槽11內之電解液與溶解槽21內之水混雜。
本發明之態樣16之含氫水之生成方法之特徵在於：其係使用含氫水生成裝置1生成含氫水之含氫水之生成方法，該含氫水生成裝置1具備：電解槽11，其對電解液進行電解處理而生成氫氣；溶解槽21，其使氫氣溶解於水；以及通氣管31，其連接上述電解槽11之氣相部與上述溶解槽21之氣相部；且該含氫水之生成方法包含升壓步驟，該升壓步驟係利用在上述電解槽11中生成之氫氣使上述溶解槽21內之壓力升壓。
根據上述方法，能夠簡便且快速地生成高濃度地含有氫之含氫水。
本發明之態樣17之含氫水之生成方法係如下方法：於上述態樣16中，於上述升壓步驟之後、或與上述升壓步驟同時地進行對上述溶解槽21內之水及氫氣進行攪拌之攪拌步驟。
根據上述方法，藉由利用在電解槽11中生成之氫氣使溶解槽21之壓力升壓，並且利用攪拌部22進行溶解槽21內之攪拌，可使氫溶解至與經升壓後之溶解槽21內之壓力對應之飽和濃度，從而能夠容易地生成高濃度之氫。
本發明之態樣18之含氫水之生成方法係如下方法：於上述態樣16或17中，於上述升壓步驟之前，進行置換步驟，該置換步驟係利用在上述電解槽11中生成之氫氣將上述溶解槽21內之氣相部置換成氫氣。
根據上述方法，可藉由將氧排出而提高安全性。又，可使溶解槽內之氫分壓上升，故而能夠有效率地進行氫向水中之溶解。
本發明之態樣19之含氫水之生成方法係如下方法：於上述態樣18中，在上述置換步驟中進行上述溶解槽21內之水之攪拌。
根據上述方法，藉由在置換步驟中進行溶解槽21內之水之攪拌，可使溶解槽21內之水中所包含之氧脫氣，故而能夠有效率地進行氫向水中之溶解。
本發明並不限定於上述各實施形態，可於技術方案所示之範圍內進行各種變更，關於適當組合不同之實施形態中分別揭示之技術手段而獲得之實施形態，亦包含於本發明之技術範圍內。進而，亦能夠藉由組合各實施形態中分別揭示之技術手段，而形成新的技術特徵。
1‧‧‧含氫水生成裝置
10‧‧‧電解部
11‧‧‧電解槽
12‧‧‧電解裝置
13‧‧‧頂面
20‧‧‧溶解部
21‧‧‧溶解槽
22‧‧‧攪拌部
22a‧‧‧旋轉軸
22b‧‧‧攪拌翼
31‧‧‧通氣管
32‧‧‧供水管
33‧‧‧排氣管
34‧‧‧取水管
36‧‧‧供水閥
37‧‧‧供水泵
38‧‧‧排氣閥
39‧‧‧取水閥
40‧‧‧馬達
41a‧‧‧磁性耦合部
41b‧‧‧磁性耦合部
Claims (9)
- 一種含氫水生成裝置，其特徵在於具備：電解槽，其對電解液進行電解處理而生成氫氣；溶解槽，其使氫氣溶解於水；以及通氣管，其連接上述電解槽之氣相部與上述溶解槽之氣相部；且藉由利用於上述電解槽中生成之氫氣使上述溶解槽內之壓力升壓，而於上述溶解槽中使氫氣溶解於水。
- 如請求項1之含氫水生成裝置，其具備攪拌部，該攪拌部對上述溶解槽內之水及氫氣進行攪拌，且利用於上述電解槽中生成之氫氣使上述溶解槽內之壓力升壓，並且利用上述攪拌部對上述溶解槽內之水及氫氣進行攪拌，藉此，於上述溶解槽中使氫氣溶解於水。
- 如請求項2之含氫水生成裝置，其具備用以旋轉驅動上述攪拌部之馬達，且上述馬達配置於上述溶解槽之外部，上述馬達之旋轉驅動力係藉由隔著上述溶解槽之壁面配置之磁性耦合部而被傳遞至上述攪拌部。
- 如請求項1至3中任一項之含氫水生成裝置，其於上述電解槽具備電解裝置，該電解裝置用以進行電解液之電解處理而生成氫氣，且以於具有離子傳導性之高分子膜之兩面觸媒層或電極成為一體之方式構成。
- 如請求項1至3中任一項之含氫水生成裝置，其具備：排氣閥，其設置於與上述溶解槽之氣相部連通之位置；以及排氣控制部，其控制上述排氣閥之動作；且 上述排氣控制部進行如下步驟：置換步驟，其係藉由開啟上述排氣閥且於上述電解槽中生成氫氣，而將上述溶解槽內之氣相部置換成氫氣；以及升壓步驟，其係於上述置換步驟之後，藉由關閉上述排氣閥且於上述電解槽中生成氫氣，而使上述溶解槽內之壓力升壓。
- 如請求項5之含氫水生成裝置，其具備：攪拌部，其對上述溶解槽內之水及氫氣進行攪拌；以及攪拌控制部，其控制上述攪拌部之動作；且上述攪拌控制部係於上述置換步驟中使上述攪拌部進行上述溶解槽內之水之攪拌。
- 如請求項1至3中任一項之含氫水生成裝置，其具備：壓力感測器，其檢測上述溶解槽之氣相部之壓力；濃度資料記憶部，其記憶有表示上述溶解槽之氣相部之壓力與於上述溶解槽中生成之含氫水之氫濃度之關係的資訊；以及濃度運算部，其基於上述壓力感測器所檢測出之壓力及記憶於上述濃度資料記憶部之上述資訊，算出於上述溶解槽中生成之含氫水之氫濃度之推定值。
- 如請求項1至3中任一項之含氫水生成裝置，其中上述電解槽之氣相部與通氣管以及上述溶解槽之氣相部與排氣管係以氣相連通而連接。
- 一種含氫水之生成方法，其特徵在於：其係使用含氫水生成裝置生成含氫水者，該含氫水生成裝置具備：電解槽，其對電解液進行電解處理而生成氫氣；溶解槽，其使氫氣溶解於水；以及通氣管，其連接上述電解槽之氣相部與上述溶解槽之氣相部；且 該含氫水之生成方法包含升壓步驟，該升壓步驟係利用在上述電解槽中生成之氫氣使上述溶解槽內之壓力升壓。
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