(57)【要約】【課題】高濃度の水素水が得られる水素水の製造装置及び製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の水素水の製造装置は、供給口及び排出口が形成された筐体と、上記筐体内に配置され、上記供給口に向けて開放された凹部と、を有する溶解部と、上記供給口から上記筐体内に水を供給可能な水供給部と、上記供給口から上記筐体内に水素を供給可能な水素供給部と、上記水供給部及び上記水素供給部を制御することにより、水で充填された上記筐体内に水素を供給して上記凹部内に水素を貯留させた後に、上記筐体内に水及び水素の混合体を供給する制御部と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給口及び排出口が形成された筐体と、前記筐体内に配置され、前記供給口に向けて開放された凹部と、を有する溶解部と、
前記供給口から前記筐体内に水を供給可能な水供給部と、
前記供給口から前記筐体内に水素を供給可能な水素供給部と、
前記水供給部及び前記水素供給部を制御することにより、水で充填された前記筐体内に水素を供給して前記凹部内に水素を貯留させた後に、前記筐体内に水及び水素の混合体を供給する制御部と、
を具備する水素水の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水素水の製造装置であって、
前記制御部は、前記凹部に水素が貯留された状態を保持しながら、前記筐体内に前記混合体を供給する
水素水の製造装置。
【請求項３】
供給口及び排出口が形成された筐体と、前記筐体内に配置され、前記供給口に向けて開放された凹部と、を有する溶解器の前記供給口から水を供給することにより、前記筐体内を水で充填し、
水が充填された前記筐体内に前記供給口から水素を供給することにより、前記凹部に水素を貯留させ、
前記凹部に水素を貯留させた後に、前記供給口から前記筐体に水及び水素の混合体を供給しながら、前記排出口から水素水を回収する
水素水の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の水素水の製造方法であって、
前記凹部に水素が貯留された状態を保持しながら、前記筐体内に前記混合体を供給する
水素水の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素水の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康促進等に有効であるとして、水素水が注目されている。このような水素水を製造する方法としては種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１及び２では、水を電気分解することにより生成した水素を水に溶解させることにより水素水を製造する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０１５８５号公報
【特許文献２】登録実用新案第３２０４４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
最近では、一般消費者が水素水を手軽に摂取可能なように小型のサーバーの開発がなされている。一方で、小型のサーバーの場合、小型の水電解セルや水素ボンベしか設置できないため、供給できる水素の量に限りがあり、高濃度の水素水が得られにくいという問題がある。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高濃度の水素水が得られる水素水の製造装置及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る水素水の製造装置は、供給口及び排出口が形成された筐体と、上記筐体内に配置され、上記供給口に向けて開放された凹部と、を有する溶解部と、上記供給口から上記筐体内に水を供給可能な水供給部と、上記供給口から上記筐体内に水素を供給可能な水素供給部と、上記水供給部及び上記水素供給部を制御することにより、水で充填された上記筐体内に水素を供給して上記凹部内に水素を貯留させた後に、上記筐体内に水及び水素の混合体を供給する制御部と、を具備する。
【０００７】
この構成により、溶解部の凹部に水素を予め貯留させておくことができる。これにより、溶解部に水及び水素の混合体を供給した際に、凹部に貯留された水素と混合体とが接触し、凹部に貯留された水素を混合体に溶解させることができる。これにより、高濃度の水素水が得られる。
【０００８】
上記制御部は、上記凹部に水素が貯留された状態を保持しながら、上記筐体内に上記混合体を供給してもよい。
【０００９】
これにより、混合体に水素が溶解しやすい状態が維持され、高濃度の水素水がより得られやすくなる。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る水素水の製造方法は、供給口及び排出口が形成された筐体と、上記筐体内に配置され、上記供給口に向けて開放された凹部と、を有する溶解器の上記供給口から水を供給することにより、上記筐体内を水で充填し、
水が充填された上記筐体内に上記供給口から水素を供給することにより、上記凹部に水素を貯留させ、
上記凹部に水素を貯留させた後に、上記供給口から上記筐体に水及び水素の混合体を供給しながら、上記排出口から水素水を回収する。
【００１１】
上記水素水の製造方法は、上記凹部に水素が貯留された状態を保持しながら、上記筐体内に前記混合体を供給してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
高濃度の水素水が得られる水素水の製造装置及び製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る水素水製造装置の構成を模式的に示す配管系統図である。
【図２】上記水素水製造装置の水電解セルの構成を示す模式図である。
【図３】上記水素水製造装置の溶解器の断面図である。
【図４】上記水素水製造装置による水素水製造方法を示すフローチャートである。
【図５】上記水素水製造方法の製造過程を示す図である。
【図６】上記水素水製造方法の製造過程を示す図である。
【図７】上記水素水製造方法の製造過程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
［水素水製造装置１００の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る水素水製造装置１００の構成を模式的に示す配管系統図である。水素水製造装置１００は、図１に示すように、水素供給部１０と、水供給部２０と、溶解部３０と、搬送部４０と、制御部５０と、を有する。
【００１６】
（水素供給部１０）
水素供給部１０は、水電解セル１１と、第１ポンプ１２と、第１タンク１３と、バルブＶ１と、を有する。水素供給部１０は、搬送部４０を介して溶解部３０に接続されている。水素供給部１０は搬送部４０を介して溶解部３０に水素を供給する。
【００１７】
水電解セル１１は、図１に示すように、流路Ｐ２を介して第１ポンプ１２に接続され、流路Ｐ３を介して第１タンク１３に接続されている。また、水電解セル１１は、流路Ｐ４を介して搬送部４０にも接続されている。
【００１８】
図２は、水電解セル１１の構成を示す模式図である。本実施形態に係る水電解セル１１は、ＰＥＭ（Proton Exchange Membrane）型である。
【００１９】
水電解セル１１は、図２に示すように、陽極側空間１１ａと、陰極側空間１１ｂと、膜電極接合体１４とを有する。陽極側空間１１ａは流路Ｐ２，Ｐ３に接続され、陰極側空間１１ｂは、流路Ｐ４に接続されている。
【００２０】
膜電極接合体１４は、図２に示すように、陽極１４ａ及び陰極１４ｂと、固体高分子膜１４ｃとを有する。固体高分子膜１４ｃは、陽極１４ａと陰極１４ｂとの間に設けられ、陽極１４ａから陰極１４ｂへのイオン（プロトン）の移動を許容するイオン（プロトン）交換膜である。固体高分子膜１４ｃの種類は特に限定されないが、例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）膜とすることができる。
【００２１】
陽極１４ａ及び陰極１４ｂは、固体高分子膜１４ｃの表面に付着している電極である。具体的には、固体高分子膜１４ｃの表面に付着しているチタン基体と、このチタン基体に担持されている金属触媒からなる。この金属触媒としては、例えばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、又はこれらの合金を含む金属材料等からなる金属触媒であり、典型的には白金触媒である。チタン基体の形状は特に限定されないが、多孔質状又はメッシュ状であることが好ましい。
【００２２】
図２に示すように、水電解セル１１には、電源Ｐが含まれてもよく、外付けされていてもよい。
【００２３】
水電解セル１１の電源Ｐには、直流電源が採用される。直流電源を採用した場合、例えば、印加電圧を１．７〜１０Ｖ、印加電流を０．１〜３０Ａとすることができる。
また、例えば、パルス電源が採用しても良い。このパルス電源には、一例として、パルスの発生方式がダイレクトスイッチ方式、ラインタイプ方式、インダクション方式又はマルクス方式等であるパルス電源が採用される。
パルス電源を採用した場合、例えば、パルス周波数を１〜１０００Ｈｚ、印加電圧を１．７〜１０Ｖ、印加電流を０．１〜３０Ａとすることができる。
【００２４】
水電解セル１１では、陽極側空間１１ａに供給された水を電気分解することにより、陰極１４ｂで水素が微細気泡となって発生する。これと同時に、陽極１４ａで酸素が発生する。
【００２５】
水素は、陰極１４ｂから１分間に２０〜２００ｍｌ発生する。水素の微細気泡の粒径は、例えば、数百μｍ〜数ｍｍ程度であることが好ましく、数μｍ〜数十μｍ程度であることがさらに好ましい。また、水素は、電気分解時に水素イオンに同伴して、固体高分子膜１４ｃを透過した微量の水を含む。
発生した酸素は、陽極側空間１１ａに供給された水に溶解し、酸素水となる。酸素水は、流路Ｐ３を介して第１タンク１３に搬送される。
【００２６】
第１タンク１３は、図１に示すように流路Ｐ１を介して第１ポンプ１２に接続されている。第１タンク１３は、水を貯水する機能を有する貯水タンクである。第１タンク１３の容量は特に限定されず、例えば、０．０５〜１Ｌとすることができる。
【００２７】
第１タンク１３の材料も特に限定されず、例えば、合成樹脂や金属材料等からなるものであってもよい。
【００２８】
また、本実施形態に係る第１タンク１３は給水口１３ａと、酸素排出口１３ｂと、を有する。給水口１３ａには、図１に示すように、フィルターＦ１が取り付けられている。
酸素排出口１３ｂは、陽極空間１１ａから流路Ｐ３を介して搬送された酸素を排出する。
【００２９】
フィルターＦ１の種類は特に限定されないが、例えば、活性炭からなるプレフィルターと、ＲＯ（Reverse Osmosis：逆浸透）膜、ＮＦ（Nano Filtration：ナノ濾過）膜、ＵＦ（Ultrafiltration：限外濾過）膜又はＭＦ（Microfiltration：精密濾過）膜、イオン交換膜等のメインフィルターからなる濾過膜とすることができる。なお、フィルターＦ１は必要に応じて省略されてもよい。このように、プレフィルター及びメインフィルターを用いて、給水口１３ａから供給された水を２段階で濾過することで、純水にすることができる。
【００３０】
第１ポンプ１２は給水ポンプであり、第１タンク１３内から流路Ｐ１を介して吸引した水を、流路Ｐ２と、水電解セル１１と、流路Ｐ３を経由させて第１タンク１３へ圧送する機能を有する。
具体的には、第１ポンプ１２は、第１タンク１３内の水を陽極側空間１１ａに圧送する。
また、第１ポンプ１２は、陽極側空間１１ａの酸素水を第１タンク１３に圧送する。第１ポンプ１２は、陽極側空間１１ａ、第１タンク１３、第１ポンプ１２の間で酸素水を循環させる。尚、水素供給部１０は、流体を循環させられれば、第１ポンプ１２を備えない構成としもよい。例えば、発生した酸素が上昇したときに生じる流れを利用して、流体を自然循環させてもよい。
【００３１】
第１ポンプ１２には、例えば、水を圧送可能なダイアフラムポンプ又はブースターポンプが採用される。これにより、水素水製造装置１００の装置構成を達成させる上で、コンパクト化と低コスト化を図ることが可能となる。
【００３２】
第１ポンプ１２には、ダイアフラムポンプやブースターポンプだけではなく、例えば、プランジャーポンプ、ギアポンプ、ドライポンプ、油回転ポンプ又はエジェクタポンプ等が採用されてもよい。また、第１ポンプ１２には、圧力があまりかからないマグネットポンプ等が採用されてもよい。
【００３３】
バルブＶ１は、流路Ｐ４に設けられている。バルブＶ１は、その開閉により、水素供給部１０から搬送部４０を介した溶解部３０への水素の供給を調整する。
バルブＶ１は、典型的には、流路Ｐ７を開閉可能な電磁弁であり、これに限定されない。バルブＶ１は、例えば、流量を調整可能なニードルバルブ等の玉形弁であってもよく、ボール弁、バタフライ弁、仕切弁又はダイヤフラム弁等であってもよい。水素供給部１０は、バルブＶ１を備えない構成としてもよい。
【００３４】
例えば、上記実施形態の水素供給部１０の水電解セル１１は、ＰＥＭ水電解により水素を発生させるが、これに限られず、アルカリ水電解や高温水蒸気電解により水素を発生させてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態に係る水素供給部１０は、水電解セル１１により水素を供給しているが、これに限定されず、水素ボンベを用いて水素を供給してもよい。
【００３６】
（水供給部２０）
水供給部２０は、第２タンク２１と、第２ポンプ２２と、バルブＶ２と、を有する。水供給部２０は、搬送部４０を介して溶解部３０に水を供給する。
【００３７】
第２タンク２１は、図１に示すように、流路Ｐ５を介して第２ポンプ２２に接続されている。第２タンク２１は典型的には第１タンク１３と同様の構成を有するが、第１タンク１３と異なる種類のタンクであってもよい。
【００３８】
第２タンク２１の給水口２１ａに取り付けられるフィルターＦ２も、フィルターＦ１と同種のフィルターであってもよく、異なる種類のフィルターであってもよい。
【００３９】
第２ポンプ２２は、図１に示すように、流路Ｐ６を介して、搬送部４０に接続されている。第２ポンプ２２は、第２タンク２１内から流路Ｐ５を介して吸引した水を、流路Ｐ６と、搬送部４０を経由させて溶解部３０へ圧送する機能を有する。
【００４０】
第２ポンプ２２は、典型的には、水を圧送可能なダイアフラムポンプ又はブースターポンプ等が採用されるが、これに限定されない。
【００４１】
バルブＶ２は、流路Ｐ６に設けられている。バルブＶ２は、水供給部２０から搬送部４０を介して溶解部３０に供給される水供給量を調整する。
バルブＶ２は、典型的にはニードルバルブ等の玉形弁であるが、これに限られず、ボール弁、バタフライ弁、仕切弁又はダイヤフラム弁等であってもよい。後述するバルブＶ３においても、同様とする。
【００４２】
（溶解部３０）
溶解部３０は、図１に示すように、溶解器３１と、バルブＶ３と、を有する。
【００４３】
溶解器３１は、図１に示すように、搬送部４０を介して水素供給部１０及び水供給部２０に接続される。また、溶解器３１から排出される流体は、流路Ｐ７を介して外部に排出される。溶解器３１は、水素供給部１０及び水供給部２０から搬送部４０を介して搬送されてきた流体を攪拌する機能を有する。
【００４４】
図３（Ａ）は、溶解器３１の断面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。なお、以下の図において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は相互に直交する３軸方向である。Ｚ軸は、鉛直方向を向いている。
【００４５】
溶解器３１は、図３（Ａ）に示すように、筐体３１１と、筒状部材３２１と、供給口３３１と、排出口３４１と、を有する。
溶解器３１は、図３（Ｂ）に示すように、中空の筐体３１１内部に、筒状部材３２１が配置されており、重管構造を有している。溶解器３１内部は、筒状部材３２１により区画され、筒状部材３２１の内側に形成された内部空間Ｓ１と、筐体３１１と筒状部材３２１との間に形成された内部空間Ｓ２と、を有する。
【００４６】
筐体３１１は、Ｚ軸方向上側の上壁と、Ｚ軸方向下側の下壁と、上壁と下壁とを連結し、Ｚ軸方向に延びる側壁と、を有する。
筐体３１１の形状は、典型的には円筒形状であるが、これに限られず、三角柱状、矩形柱状等の任意の形状とすることができる。筐体３１１を構成する材料も特に限定されず、公知の合成樹脂や金属材料等から任意に選択可能である。
筐体３１１の内径及びＺ軸方向の寸法（高さ）は、特に限定されない。
【００４７】
供給口３３１は、筐体３１１の下壁に設けられている。
供給口３３１は、搬送部４０に接続されており、供給口３３１から流体が供給される。
【００４８】
排出口３４１は、筐体３１１の側壁の上壁側に寄せて設けられている。
排出口３４１は流路Ｐ７に接続されており、排出口３４１から流路Ｐ７に流体が排出される。排出口３４１から排出された流体は流路Ｐ７から外部に回収される。
【００４９】
筒状部材３２１は、図３（Ａ）に示すように、Ｚ軸方向の下側の端部が溶解器３１の供給口３３１に向けて解放された筒状の部材である。筒状部材３２１の上側の端部は、筐体３１１の上壁と一体的に形成されることで、閉塞されている。
【００５０】
筒状部材３２１の内径及びＺ軸方向の寸法（高さ）は、筐体３１１の大きさに応じて適宜決定可能である。また、筒状部材３２１の形状は、典型的には円筒形状であるが、これに限定されず、矩形状等の任意の形状であってもよい。さらに、筒状部材３２１は筐体３１１と同一又は異なる材料からなるものであってもよい。
【００５１】
以上の構成によって、溶解器３１は衝突式の溶解器として機能する。溶解器３１として、例えば、小型サーバー用に０．８Ｌタイプのものを用いることができる。
【００５２】
バルブＶ３は、流路Ｐ７に設けられている。バルブＶ３は、バルブＶ２と併せて調整されることで、供給口３３１の圧力及び排出口３４１の圧力を調整できる。
【００５３】
（搬送部４０）
搬送部４０は、水素供給部１０と、水供給部２０と、溶解部３０と、に接続されている。
この構成により、水素供給部１０が搬送部４０を介して溶解部３０に水素を供給することができる。また、水供給部２０が搬送部４０を介して溶解部３０に水を供給することができる。
【００５４】
（制御部５０）
制御部５０は、水素供給部１０、水供給部２０、及び溶解部３０に接続されている。
制御部５０は、水素供給部１０、水供給部２０、及び溶解部３０を制御する。
【００５５】
例えば、制御部５０は、バルブＶ１の開閉によって、水素供給部１０から溶解部３０への水素の供給を調整する。また、制御部５０は、バルブＶ１の開閉によって、搬送部４０から水素供給部１０への水の逆流を防止できる。
また、制御部５０は、電源Ｐの印加電圧、印加電流を調整することで、水素発生量及び水素供給時間を制御できる。また、制御部５０は、第１ポンプ１２の水の圧送量を調整することで、水素発生量を制御できる。
【００５６】
さらに、制御部５０は、バルブＶ２によって水供給量を制御できる。また、制御部５０は、第２ポンプ２２の水の圧送量を調整することでも、水供給量を制御できる。
【００５７】
加えて、制御部５０は、バルブＶ２，Ｖ３によって供給口３３１の圧力、排出口３４１の圧力を制御できる。
【００５８】
その他に、制御部５０は、第１及び第２タンク１３，２１に貯水されている水の温度や内圧等を制御してもよい。
【００５９】
［水素水製造方法］
図４は、水素水製造装置１００による水素水製造方法を示すフローチャートである。以下、水素水製造装置１００による水素水製造方法について、図４に沿って説明する。この水素水製造方法により、高濃度の水素水が得られる。
【００６０】
（ステップＳ０１：水供給）
ステップＳ０１では、水供給部２０によって水が溶解部３０に供給される。これにより、図５に示すように、溶解器３１は水で充填される。
【００６１】
より詳細には、先ず、第２タンク２１に水が供給される。この際、第２タンク２１の給水口２１ａにフィルターＦ２が取り付けられていることにより、第２タンク２１へ供給される水が濾過され、この水に含まれている不純物や、臭気等が除去される。
また、ステップＳ０１では、フィルターＦ２を有する濾過器を用いて精製された水が第２タンク２１に供給されてもよい。後述するステップＳ０２にて、第１タンク１３に水を供給する際にも同様である。
【００６２】
例えば、精製水を得るために、活性炭フィルター（米国KX Technologies社 MATRIKX）と逆浸透膜フィルター（ダウケミカル社FILMTEC）とを有する濾過膜を備える浄水器を用いて、水道水を精製してもよい。
【００６３】
第２タンク２１へ供給される水は、典型的には水道水であるが、これに限られず、脱気水、蒸留水、純水又は超純水、ミネラルウオーター等であってもよい。また、第２タンク２１へ供給される水の水温は、例えば２０℃以下であることが好ましい。後述するステップＳ０２にて、第１タンク１３に水を供給する際にも同様である。
【００６４】
次に、第２ポンプ２２が第２タンク２１内の水を吸引し、吸引した水を圧送する。
第２ポンプ２２から圧送された水は、バルブＶ１を閉じ、バルブＶ２を開くことによって、溶解器３１に搬送される。これにより、溶解器３１は水で充填される。尚、バルブＶ３は大気圧に解放されている。
【００６５】
（ステップＳ０２：水素供給）
ステップＳ０２では、ステップＳ０１で水が充填された溶解器３１に、水素供給部１０によって水素が供給される。
水素供給部１０からの水素は、バルブＶ２を閉じ、バルブＶ１を開くことによって、搬送部４０を介して溶解器３１に供給される。水素供給量は、例えば、２０〜１００ｍｌ／ｍｉｎとする。水素を供給する時間は、例えば、５〜３０秒間とする。
【００６６】
溶解器３１に供給された水素は、供給口３３１から筐体３１１に流入し、筒状部材３２１の解放された下側の端部から内部空間Ｓ１へと流動する。続いて、この水素は、筒状部材３２１に沿って、Ｚ軸方向下側から上側へと流動する。この結果、内部空間Ｓ１のＺ軸方向上側に水素が貯留され、図６に示すように、水素溜まりＸが形成される。
【００６７】
（ステップＳ０３：混合体供給）
ステップＳ０３では、ステップＳ０２で水素溜まりＸが形成された溶解器３１に、水素及び水の混合体が供給される。
【００６８】
より詳細には、先ず、バルブＶ１，Ｖ２を開くことによって、水素及び水がそれぞれ搬送部４０に供給される。
【００６９】
次に、搬送部４０内で水素及び水が混合し、混合体が形成される。この混合体中では、水素が微細気泡として水に混合している。また、この混合気体中では、微細気泡（水素）が、搬送過程で加圧され、水に少量溶解している。
【００７０】
この混合体の水素濃度は、混合体の体積を１００％とした場合に、例えば、４〜２０ｖｏｌ％である。上記水素濃度は、水供給量及び水素供給量のバランスにより調整される。例えば、水供給量は、０．２〜２．０Ｌ／ｍｉｎとし、水素供給量は２０〜１００ｍＬ／ｍｉｎとすることができる。
【００７１】
続いて、搬送部４０内で形成された混合体が溶解器３１に供給される。
【００７２】
混合体を溶解部３０に供給するために、供給口３３１の圧力は、排出口３４１の圧力より大きくなるように設定する。
【００７３】
例えば、供給口３３１の圧力は、０．２ＭＰａ以上０．３５ＭＰａ以下であり、排出口３４１の圧力は、０．１ＭＰａ以上０．２５ＭＰａ以下（但し、供給口３３１の圧力＞排出口３４１の圧力）となるように調整されることが好ましい。
上記供給口３３１の圧力及び排出口３４１の圧力を調整するには、バルブＶ２、Ｖ３を調整するだけではなく、例えば流路Ｐ７や搬送部３０の内径を調整することによっても可能である。また、流路Ｐ７に細い管や、スタティックミキサー等を挿入することによって、排出口３４１の圧力を調整してもよい。このとき、バルブＶ２，Ｖ３は、流路Ｐ６，Ｐ７を開閉可能な電磁弁であってもよい。
【００７４】
図７は、溶解器３１内で混合体が攪拌されている状態を示す図である。なお、図７に示す太矢印は、溶解器３１内を流れる混合体の軌跡を模式的に示すものである。
【００７５】
混合体が溶解器３１内部を流れることで、混合体中の水素の微細気泡が水に溶解する。
【００７６】
具体的には、混合体は、筒状部材３２１により形成された流路を流れる。図７に示すように、供給口３３１から供給され、内部空間Ｓ１に流入し、Ｚ軸方向上側へ上昇した後、筒状部材３２１の上側の端部付近で折り返し、Ｚ軸方向下側へ流動する。その後、混合体は、筒状部材３２１の下側の端部付近で折り返して、内部空間Ｓ２に流動し、Ｚ軸方向上側へ上昇した後、排出口３４１から排出される。このように、混合体は、衝突式の溶解器３１内部を複雑に流動する過程で、筐体３１１や筒状部材３２１と衝突を繰り返すことで、攪拌され、混合体中の水素の微細気泡が水に溶解する。
【００７７】
また、混合体は、溶解器３１内部を流れる過程で、水素溜まりＸと接触することで、水素溜まりＸ中の水素が混合体に溶解する。
【００７８】
具体的には、混合体は、図７に示すように、溶解器３１の内部空間Ｓ１をＺ軸方向の上側に向かって流れ、水素溜まりＸに接触する。このとき、水中の溶存酸素や溶存窒素の分圧が小さくなり、溶存酸素や溶存窒素が水素溜まりＸに放出される。これと同時に、高濃度の水素を含む水素溜まりＸ中の水素が混合体に拡散し、水素溜まりＸ中の水素が混合体に溶解するものと考えられる。これにより、水素が高濃度で溶解した水素水が得られる。
【００７９】
以上のように、上記水素水の製造方法では、衝突式の溶解器による水素溶解の効果に加え、水素溜まりＸによる水素溶解の効果が得られる。これにより、上記水素水の製造方法では、１．６〜２．０ｐｐｍの高濃度の水素水が得られる。
【００８０】
特に、小型のサーバーの場合、水素を供給できる量に限りがあるため、水素濃度は、水素水の製造を開始してから徐々に増え、一定の濃度に達するまでに時間を要する。
一方で、本実施形態に係る水素水の製造方法では、水素濃度が短時間で一定の濃度に達する。
例えば、水素溜まりＸを形成せずに製造された水素水では、１分後の水素濃度が、３分後の水素濃度に対して、５０％程度低くなっている。これに対して、本実施形態に係る水素水の製造方法で製造された水素水では、１分後の水素濃度が、３分後の水素濃度に対して、１８％程度低くなっており、水素濃度の低下の度合いが抑えられている。
【００８１】
また、本実施形態に係る水素水の製造方法では、水素濃度が一定の濃度に達する前の段階において、水素溜まりＸが形成されていれば、高濃度の水素水が得られる。しかし、水素濃度が一定の濃度に達した後にも、水素溜まりＸが消滅することなく、維持されることが好ましい。これにより、水素濃度が一定の濃度に達した後も、水素溜まりＸによる水素濃度を向上させる効果が持続する。水素供給量及び水供給量を調整することによって、水素が貯留された状態を保持することができ、水素溜まりＸを消滅させることなく、維持させることができる。
【００８２】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８３】
例えば、上記実施形態の溶解部３０は、これに限定されず、溶解器３１の構成に種々変更を加えてもよい。
【００８４】
一例として、上記実施形態の溶解器３１の筒状部材３２１の形状は、図３に示すような一端が閉塞した筒状であるが、これに限定されず、単なる凹形状であってもよい。つまり、筒状部材３２１は、水素を貯留できるように、供給口３３１に向けて開放された凹部を有する構成であればよく、凹部の形状は、Ｕ字状、Ｖ字状等でもよい。
【００８５】
また、上記実施形態の溶解部３０は、１つの溶解器３１を有する構成であるが、これに限られず、２つ以上の溶解器３１を有する構成であってもよく、溶解器３１とは異なる溶解器をさらに有する構成であってもよい。溶解器３１と異なる溶解器として、スタティックミキサー等の静止型流体混合式の溶解器、衝突式、旋回流方式、エジェクター方式、加圧溶解式又はキャビテーション方式等の溶解器を用いることができる。
【００８６】
また、上記実施形態の水素供給部１０の第１タンク１３は、第２タンク２１と共通する構成であってもよい。このとき、共通のタンクから水素供給部１０に水を供給するためのバルブが適宜設けられてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１００・・水素水製造装置
１０・・・水素供給部
２０・・・水供給部
３０・・・溶解部
４０・・・搬送部
５０・・・制御部
Ｖ１〜Ｖ３・・・バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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