TWI837309B - 加氫裝置以及加氫方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供能以簡單的構成容易地生成潔淨度高的加氫水的裝置等。用於生成加氫水的加氫裝置具備：第一室（31），被供給溶氫水；第二室（32），被供給原水；以及氫透過膜（33），為了在第二室（32）生成加氫水，使溶入在溶氫水中的氫分子從第一室（31）向第二室（32）移動。
Description
本發明涉及用於生成在水中加氫而得到的加氫水的裝置以及方法。
作為在水中加氫的方法，已知如下技術：向氫氣溶解組件的氫氣流通部供給經加壓的氫氣，並使氫溶解於供給至原料水流通部的原料水（例如，參照專利文獻1）。
在先技術文獻
專利文獻
專利文獻1：JP特開2009-125654號公報
有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究，並著手進行研發及改良，期以一較佳設作以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。
在上述專利文獻1中，公開了將在電解槽中通過電解而生成的氫氣供給至氫氣流通部這樣的技術。然而，在這樣的技術中，例如，在氫氣的供給時有可能混入空氣中的細菌，因此要將上述專利文獻1公開的技術應用於要求高潔淨度的加氫水（例如，用於後述的透析原劑的稀釋的透析液製備用水等）的製造並不容易。
本發明鑑於以上事實而提出，主要目的在於，提供一種加氫裝置以及加氫方法，能以簡單的構成來抑制細菌的混入且容易生成潔淨度高的加氫水。
（用於解決課題的技術方案）
本發明的第一發明是一種加氫裝置，用於在水中加氫，所述加氫裝置具備：第一室，被供給溶氫水；第二室，被供給原水；以及氫透過膜，為了在所述第二室中生成加氫水，使溶入在所述溶氫水中的氫分子從所述第一室向所述第二室移動。
優選地，在本發明所涉及的所述加氫裝置的基礎上，隔著所述氫透過膜，所述溶氫水流動的第一方向與所述原水流動的第二方向不同。
優選地，在本發明所涉及的所述加氫裝置的基礎上，所述第一方向與所述第二方向彼此反向。
優選地，在本發明所涉及的所述加氫裝置的基礎上，所述加氫裝置還具備溶氫水生成部，所述溶氫水生成部生成向所述第一室供給的所述溶氫水。
優選地，在本發明所涉及的所述加氫裝置的基礎上，所述溶氫水生成部包含電解槽，所述電解槽通過對水進行電解來生成所述溶氫水，並供給至所述第一室。
優選地，在本發明所涉及的所述加氫裝置的基礎上，所述氫分子以飽和狀態溶解於所述溶氫水。
優選地，在本發明所涉及的所述加氫裝置的基礎上，所述加氫裝置還具備循環水路，所述循環水路使所述溶氫水在所述溶氫水生成部與所述第一室之間循環。
優選地，在本發明所涉及的所述加氫裝置的基礎上，所述加氫裝置還具備水壓上升單元，所述水壓上升單元用於提高所述第一室內的水壓。
本發明的第二發明是一種加氫方法，使用氫透過膜組件在水中加氫，所述氫透過膜組件被氫透過膜劃分為第一室與第二室，所述氫透過膜供溶解在液體中的氫分子透過，所述加氫方法包括：第一工序，生成溶解有所述氫分子的溶氫水；第二工序，向所述第一室供給所述溶氫水；以及第三工序，向所述第二室供給原水。
（發明效果）
本第一發明的加氫裝置具備：所述第一室，被供給所述溶氫水；所述第二室，被供給所述原水；以及所述氫透過膜，將所述第一室與所述第二室隔開。為了在所述第二室中生成所述加氫水，所述氫透過膜使溶入在所述溶氫水中的所述氫從所述第一室向所述第二室移動。通過這樣的構成，細菌混入被供給所述溶氫水的所述第一室的狀況得以抑制。因此，能以簡單的構成容易地生成潔淨度高的加氫水。
本第二發明的加氫方法包含：所述第一工序，生成溶解有所述氫分子的所述溶氫水；所述第二工序，向所述第一室供給所述溶氫水；以及所述第三工序，向所述第二室供給所述原水。通過這樣的工序，細菌混入被供給所述溶氫水的所述第一室的狀況得以抑制。因此，能以簡單的工序容易地生成潔淨度高的加氫水。
關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入瞭解並認同本發明。
以下，基於附圖來說明本發明的一實施方式。
圖1示出了本發明的加氫裝置的一實施方式的概略構成。加氫裝置1是用於在水中加氫的裝置，已加氫的加氫水例如作為透析液製備用水而用於透析液的製備（以下，有時還將加氫水記為透析液製備用水）。近年，在透析液的製備中採用加氫水的血液透析對於患者的氧化應激抑制是有效的，故而受到關注。
加氫裝置1例如配置於反滲透膜處理裝置200的下游側。加氫裝置1與反滲透膜處理裝置200可以整合而構成為一個裝置。在加氫裝置1的下游側，例如連接有使用透析液製備用水來對液狀的透析原劑進行稀釋的透析原劑稀釋裝置（未圖示）。
反滲透膜處理裝置200使用反滲透膜對從外部供給的水進行淨化。反滲透膜處理裝置200與加氫裝置1通過處理水供給通道10進行連接。由反滲透膜處理裝置200淨化處理後的水（以下，記為處理水）經過處理水供給通道10而被供給至加氫裝置1來作為用於生成透析液製備用的加氫水的原水（以下，記為原水）進行使用。
用於生成透析液製備用水的加氫裝置1在從反滲透膜處理裝置200供給的原水中加氫來生成透析液製備用的加氫水。加氫裝置1與上述透析原劑稀釋裝置通過加氫水供給通道20進行連接。由加氫裝置1生成的加氫水經過加氫水供給通道20而被供給至上述透析原劑稀釋裝置，用於透析液的製備。
圖2示出了加氫裝置1的主要構成。加氫裝置1包含溶氫水生成部2和氫透過膜組件3。
溶氫水生成部2生成溶氫水，並供給至氫透過膜組件3。溶氫水是溶入有氫分子的水。在本實施方式中，應用了電解槽4來作為溶氫水生成部2。電解槽4通過對水進行電解來產生氫分子，並生成溶氫水。
電解槽4是由隔膜43將配有第一供電體41的第一極室40a與配有第二供電體42的第二極室40b隔開而成的。
第一供電體41的極性與第二供電體42的極性不同。即，第一供電體41及第二供電體42當中的一者用作陽極供電體，另一者用作陰極供電體。在本實施方式中，第一供電體41用作陽極供電體，第二供電體42用作陰極供電體。通過向電解室40的第一極室40a以及第二極室40b的兩者供給水，並對第一供電體41及第二供電體42施加直流電壓，從而在電解室40內發生水的電解。
第一供電體41及第二供電體42的極性以及施加至第一供電體41及第二供電體42的電壓由控制部（未圖示）控制。控制部例如具有執行各種運算處理、信息處理等的CPU（Central Processing Unit）以及對負責CPU的動作的程序以及各種信息進行存儲的存儲器等。控制部除了控制第一供電體41及第二供電體42以外，還負責裝置各部的控制。
通過在電解室40內對水進行電解，從而產生氫氣以及氧氣。例如，在陰極側的第二極室40b中，產生氫氣，生成溶入有該氫分子的溶氫水，並供給至氫透過膜組件3。此外，伴隨這樣的電解而生成的溶氫水也稱為“電解氫水”。另一方面，在陽極側的第一極室40a中，產生氧氣。
隔膜43例如酌情採用由具有磺酸基的氟系樹脂構成的固體高分子膜。固體高分子膜使通過電解而在陽極側的第一極室40a產生的氧鎓離子向陰極側的第二極室40b移動，作為氫分子的生成原料。因此，在電解時不產生氫氧化物離子，電解氫水的pH不變化。
氫透過膜組件3具備第一室31、第二室32和氫透過膜33。第一室31與第二室32由氫透過膜33隔開。
第一室31與電解槽4的第二極室40b通過氫水供給通道50進行連接。由電解槽4的第二極室40b生成的溶氫水經過氫水供給通道50而被供給至第一室31。
另一方面，第二室32與處理水供給通道10連接。原水從反滲透膜處理裝置200供給至第二室32。
氫透過膜33例如由作為供氫分子透過的多孔質膜的中空纖維膜構成。由電解槽4生成的溶氫水接連被供給至第一室31，因此第一室31內的水的溶氫濃度大於第二室32內的水的溶氫濃度。中空纖維膜使溶入液體中的氫從溶氫濃度大的第一室31向溶氫濃度小的第二室32移動。氫透過膜33只要是具有使溶入液體中的氫分子從高濃度的液體側透過至低濃度的液體側的功能的膜即可，不限於中空纖維膜。
在本發明中，為了在第二室32中生成加氫水，氫透過膜33使溶入第一室31內的溶氫水中的氫分子從第一室31向第二室32移動。通過這樣的構成，細菌混入至被供給溶氫水的第一室31的狀況得以抑制。因此，能以簡單的構成容易地生成潔淨度高的加氫水。另外，由於向第一室31供給溶氫水從而在第二室生成加氫水，因此無需用於將氫氣加壓後供給的構成等，而能以簡單且廉價的構成來生成加氫水。
隔著氫透過膜33，優選溶氫水在第一室31內流動的第一方向D1與原水（或加氫水）在第二室32內流動的第二方向D2不同。通過使第一方向D1與第二方向D2不同，能促進氫分子透過氫透過膜33，即，促進氫分子從第一室31向第二室32移動，容易提高加氫水的溶氫濃度。
從上述觀點出發，第一方向D1與第二方向D2的更優選的關係是彼此反向。此外，通過將第一室31的入口與第二室32的出口以及第二室32的入口與第一室31的出口彼此相鄰配置，從而容易實現彼此反向的第一方向D1以及第二方向D2。
關於本實施方式的氫透過膜組件3，第一方向D1以及第二方向D2在鉛直方向上配置，但也可以在水平方向上配置，或沿傾斜方向傾斜配置。
如圖1所示，在本實施方式中，作為要在電解槽4電解的水，應用由反滲透膜處理裝置200進行反滲透膜處理後的處理水。處理水經處理水供給通道10以及從處理水供給通道10分支出的處理水供給通道11等而被供給至電解槽4。即，溶氫水生成部2的電解槽4和氫透過膜組件3的第二室32從作為同一水源的反滲透膜處理裝置200接受處理水的供給。通過這樣的構成，來簡化加氫裝置1及其周邊的配管。
在本實施方式的加氫裝置1中還具備循環水路5，循環水路5使溶氫水在電解槽4的第二極室40b與第一室31之間循環。對電解槽4的第二極室40b與第一室31進行連接的氫水供給通道50構成循環水路5的一部分。
通過在電解槽4中持續電解的同時使溶氫水在循環水路5中循環，從而第一室31內的溶氫濃度得以提高。由此，第一室31與第二室32的溶氫濃度之差得以維持，因此能容易提高加氫水的溶氫濃度。
在本實施方式的循環水路5，設置有用於使溶氫水在循環水路5內循環的泵6以及貯存溶氫水的罐7。泵6配置於罐7與電解槽4之間。泵6由上述控制部控制，對循環水路5內的溶氫水進行驅動來使其循環。由此，由電解槽4生成的溶氫水快速地被供給至第一室31，第一室31內的水壓得以提高。另一方面，通過在罐7內貯存溶氫水，從而循環水路5的容量得以增大，循環水路5內的溶氫濃度的變動得以抑制。
在向第二室32供給原水前，預先提高施加至第一供電體41及第二供電體42的電壓來使電解槽4運行，能容易地將循環水路5內的溶氫濃度提高至飽和濃度。由此，第一室31與第二室32的溶氫濃度之差變大，能容易提高加氫水的溶氫濃度。
罐7的上部打開。故而，未能溶入電解槽4的氫分子變為氣泡而在循環水路5中移動，流入罐7，其中一部分從罐7的上部逸出。
在本實施方式中，在循環水路5當中的、溶氫水從第一室31向罐7返回的區域，配置有節流閥8。節流閥8例如通過由上述控制部控制的電磁力進行驅動，對在循環水路5中流動的溶氫水進行限制。在泵6工作的狀態下節流閥8限制在循環水路5中流動的溶氫水，從而第一室31內的水壓得以提高。即，泵6以及節流閥8作為用於提高第一室31內的水壓的水壓上升單元發揮功能。通過泵6以及節流閥8來提高第一室31內的水壓，從而促進氫分子從第一室31向第二室32移動，能容易提高加氫水的溶氫濃度。
在處理水供給通道10，設置有入水閥12以及流量計13。入水閥12例如通過由上述控制部控制的電磁力進行驅動，對在處理水供給通道10內流動的處理水進行限制。流量計13對在處理水供給通道10內流動的處理水的每單位時間的流量（以下，僅記為流量）進行檢測，並輸出至上述控制部。上述控制部根據從流量計13輸入的流量來控制入水閥12。由此，對作為原水的供給至第二室32的處理水的流量進行優化。
在處理水供給通道11設置有供水閥14。供水閥14例如通過由上述控制部控制的電磁力進行驅動，對在處理水供給通道11內流動的處理水進行限制。更具體而言，在向罐7填充或補充用於電解的水時，供水閥14打開，在向氫透過膜組件3的第二室32供給原水時，供水閥14關閉。
在從電解室40的第一極室40a向上方延伸的排氣通道15（參照圖2），設置有放氣閥16。通過電解而在第一極室40a生成的氧氣從排氣通道15以及放氣閥16排出。
在罐7設置有加熱器17。加熱器17加熱罐7內的水。通過對罐7內的水進行加熱而生成的熱水或水蒸氣經由循環水路5而被供給至泵6、電解槽4、氫透過膜組件3的第一室31等來對它們進行清洗。在上述清洗時，設置於從排氣通道15分支出的清洗路18的清洗閥19打開，從而促進第一極室40a內的熱水等的循環。
電解槽4、第一室31等的清洗優選定期（例如，1日一次左右）執行。設置於從循環水路5分支出的排水通道21的排水閥22打開，將用於清洗的熱水等排出。本實施方式的排水通道21從對罐7與泵6進行連接的循環水路5分支出來。排水通道21可以與罐7直接連接。
在上述清洗完成後，若關閉清洗閥19以及排水閥22且打開入水閥12，則用於電解的水會填充在罐7內。
圖3示出了使用氫透過膜組件3的加氫方法的處理過程。加氫方法包含：第一工序S1，生成溶解有氫分子的溶氫水；第二工序S2，向氫透過膜組件3的第一室31供給溶氫水；以及第三工序S3，向氫透過膜組件3的第二室32供給原水。在第一工序S1中，通過在電解槽4中對水進行電解，從而生成溶氫水。在第二工序S2中，第一工序S1中生成的溶氫水流入第一室31。在第三工序S3中，原水從反滲透膜處理裝置200供給至第二室32。
此時，第一室31內的溶氫水的溶氫濃度高於第二室32內的原水的溶氫濃度，因此在第一室31內溶解於溶氫水的氫分子透過氫透過膜33而移動至第二室32。其後，移動至第二室32的氫分子溶解於第二室32內的原水。因此，無需用於加壓氫分子的工序，而能以簡單且廉價的構成來生成加氫水。
以上詳細說明了本發明的加氫裝置等，但本發明不限於上述具體的實施方式而能變更為各種形態來予以實施。即，用於生成加氫水的加氫裝置1具備被供給溶氫水的第一室31、被供給原水的第二室32、以及為了在第二室32生成加氫水而使溶入溶氫水中的氫分子從第一室31向第二室32移動的氫透過膜33即可。
另外，在圖1所示的加氫裝置1中，生成用於供給至第一室31的溶氫水的溶氫水生成部2不限於對水進行電解的電解槽4。例如，可以是使通過水與鎂的化學反應等而產生的氫分子溶解於水來生成溶氫水的裝置、或者是使從氫氣儲罐供給的氫氣（氫分子）溶解於水來生成溶氫水的裝置。
加氫裝置1除了生成透析液製備用的加氫水以外，還能適用於各種用途。例如，還能廣泛適用於飲用、烹飪用或農業用的加氫水的生成等。
綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。
惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
〔本發明〕
1:加氫裝置
10:處理水供給通道
11:處理水供給通道
12:入水閥
13:流量計
14:供水閥
15:排氣通道
16:放氣閥
17:加熱器
18:清洗路
19:清洗閥
2:溶氫水生成部
20:加氫水供給通道
200:反滲透膜處理裝置
21:排水通道
22:排水閥
3:氫透過膜組件
31:第一室
32:第二室
33:氫透過膜
4:電解槽
40a:第一極室
40b:第二極室
41:第一供電體
42:第二供電體
43:隔膜
5:循環水路
50:氫水供給通道
6:泵（水壓上升單元）
7:罐
8:節流閥（水壓上升單元）
D1:第一方向
D2:第二方向
S1:第一工序
S2:第二工序
S3:第三工序
[圖1]係表示本發明一實施方式的加氫裝置的概略構成的圖;
[圖2]係表示加氫裝置的主要構成的圖;
[圖3]係表示本發明一實施方式的加氫方法的處理過程的流程圖。
10:處理水供給通道
15:排氣通道
2:溶氫水生成部
20:加氫水供給通道
3:氫透過膜組件
31:第一室
32:第二室
33:氫透過膜
4:電解槽
40a:第一極室
40b:第二極室
41:第一供電體
42:第二供電體
43:隔膜
50:氫水供給通道
D1:第一方向
D2:第二方向
Claims (7)
- 一種加氫裝置，用於在水中加氫，所述加氫裝置具備：第一室，被供給溶氫水；第二室，被供給原水；氫透過膜，為了在所述第二室中生成加氫水，使溶入在所述溶氫水中的氫分子從所述第一室向所述第二室移動；溶氫水生成部，生成向所述第一室供給的所述溶氫水；以及反滲透膜處理裝置，使用反滲透膜對從外部供給的水進行淨化來生成處理水，所述溶氫水生成部包含電解槽，所述電解槽通過對水進行電解來生成所述溶氫水，所述溶氫水生成部的所述電解槽和所述第二室從作為同一水源的所述反滲透膜處理裝置接受所述處理水的供給。
- 如請求項1所述之加氫裝置，其中，隔著所述氫透過膜，所述溶氫水流動的第一方向與所述原水流動的第二方向不同。
- 如請求項2所述之加氫裝置，其中，所述第一方向與所述第二方向彼此反向。
- 如請求項1所述之加氫裝置，其中，所述氫分子以飽和狀態溶解於所述溶氫水。
- 如請求項1所述之加氫裝置，其中， 所述加氫裝置還具備循環水路，所述循環水路使所述溶氫水在所述溶氫水生成部與所述第一室之間循環。
- 如請求項1至3中任一項所述之加氫裝置，其中，所述加氫裝置還具備水壓上升單元，所述水壓上升單元用於提高所述第一室內的水壓。
- 一種加氫方法，使用氫透過膜組件在水中加氫，所述氫透過膜組件被氫透過膜劃分為第一室與第二室，所述氫透過膜供溶解在液體中的氫分子透過，所述加氫方法包括：第一工序，生成溶解有所述氫分子的溶氫水；第二工序，向所述第一室供給所述溶氫水；以及第三工序，向所述第二室供給原水，所述第一工序由溶氫水生成部實施，所述溶氫水生成部包含電解槽，所述電解槽通過對水進行電解來生成所述溶氫水，所述原水是使用反滲透膜對從外部供給的水進行淨化而得到的處理水，所述溶氫水生成部的所述電解槽和所述第二室從同一水源接受所述處理水的供給。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019041495A JP7022088B2 (ja) | 2019-03-07 | 2019-03-07 | 水素付加装置及び水素付加方法 |
| JP2019-041495 | 2019-03-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202033455A TW202033455A (zh) | 2020-09-16 |
| TWI837309B true TWI837309B (zh) | 2024-04-01 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014161605A (ja) | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Nippon Torimu:Kk | 水素付加装置および腹膜透析装置 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014161605A (ja) | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Nippon Torimu:Kk | 水素付加装置および腹膜透析装置 |
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