(57)【要約】      （修正有）【課題】所定濃度以上の水素水の供給が可能な水素水供給装置の提供。【解決手段】水素水供給装置１００はガス分離中空糸膜を介して供給される水道水に水素ガスを供給し溶解させ水素水を生成する水素ガス溶解手段１３と流入水道水の温度を検知する水温検知手段２９と水素ガスの圧力調整可能な水素ガス供給手段１０と水道水流入路の開閉制御可能な水道水通水弁１９と水素水流出路の開閉制御可能な水素水取出し弁１６と水道水の水圧力調整手段２０と、水温検知手段２９によって検出された水温に応じて水素ガス供給手段１０を制御し供給水素ガスのガス圧を調整する制御手段３０とを備え、水圧力調整手段は水素水取出し弁から取り出される水素水の濃度を所定濃度以上に保持するため、水素ガス溶解手段１３に供給される水素ガスのガス圧と水道水通水弁１９及び水素水取り出し弁１６を閉成した際に水素ガス溶解手段１３に供給される水道水の水圧とを略同圧に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道に直結され、水道水が一過式で通水される水素水供給装置であって、
前記水道水及び水素ガスが供給されると共に、前記供給される水素ガスをガス分離中空糸膜を介して前記供給される水道水に溶解させて水素水を生成するように構成された水素ガス溶解手段と、前記水素ガス溶解手段の水流入路に設けられ前記供給される水道水の温度を検知する水温検知手段と、前記水素ガス溶解手段に前記水素ガスを供給すると共に供給される前記水素ガスのガス圧を可変調整可能な水素ガス供給手段と、前記水道からの水道水流入路を開閉制御可能な水道水通水弁と、前記水素ガス溶解手段の水素水流出路を開閉制御可能な水素水取出し弁と、前記水素ガス溶解手段に供給される前記水道水の水圧を調整するように構成された水圧力調整手段と、前記水温検知手段によって検出された水温に応じて前記水素ガス供給手段を制御し、供給される前記水素ガスのガス圧を調整するように構成された制御手段とを備えており、
前記水圧力調整手段は、前記水素水取出し弁から取り出される水素水の濃度を所定濃度以上に保持するべく、前記水素ガス溶解手段に供給される前記水素ガスのガス圧と、前記水道水通水弁及び前記水素水取り出し弁を閉成した際に前記水素ガス溶解手段に供給される前記水道水の水圧とを略同圧に制御するように構成されていることを特徴とする水素水供給装置。
【請求項２】
前記水素ガス供給手段が電気分解により前記水素ガスを発生する水素ガス発生装置を備えており、前記制御手段は、前記水素ガス溶解手段に供給される前記水素ガスのガス圧が前記検出された水温によって規定される範囲内に収まるように前記水素ガス発生装置の電気分解を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の水素水供給装置。
【請求項３】
前記水素ガス供給手段が電気分解により前記水素ガスを発生する水素ガス発生装置と、該発生した水素ガスのガス圧を一定圧に維持する水素ガス貯留タンクと、該水素ガス貯留タンクからの水素ガスのガス圧を制御するガス圧調整手段とを備えており、前記制御手段は、前記水素ガス溶解手段に供給される前記水素ガスのガス圧が前記検出された水温によって規定される範囲内に収まるように前記ガス圧調整手段を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の水素水供給装置。
【請求項４】
前記水素ガス供給手段が水素ガスボンベと、該水素ガスボンベからの水素ガスのガス圧を制御するガス圧調整手段とを備えており、前記制御手段は、前記水素ガス溶解手段に供給される前記水素ガスのガス圧が前記検出された水温によって規定される範囲内に収まるように前記ガス圧調整手段を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の水素水供給装置。
【請求項５】
前記水圧力調整手段が前記水道からの水道水流入路に設けられた第１の停止圧調整弁及び／又は前記水素ガス溶解手段の水道水流入路からの排水路に設けられた第２の停止圧調整弁を備えており、前記第１の停止圧調整弁又は前記第２の停止圧調整弁を調整することにより、前記水素ガス溶解手段に供給される前記水素ガスのガス圧と、前記水道水通水弁及び前記水素水取り出し弁を閉成した際に前記水素ガス溶解手段に供給される前記水道水の水圧とが略同圧となるように制御するように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の水素水供給装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記水素ガス溶解手段に供給される前記水素ガスのガス圧と、前記水道水通水弁及び前記水素水取り出し弁を閉成した際に前記水素ガス溶解手段に供給される前記水道水の水圧とが略同圧となるように前記第１の停止圧調整弁及び／又は前記第２の停止圧調整弁を制御するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の水素水供給装置。
【請求項７】
前記水道水の溶存酸素を少なくとも一部除去する溶存酸素除去手段をさらに備えており、前記溶存酸素除去手段で溶存酸素が除去された前記水道水が前記水素ガス溶解手段に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の水素水供給装置。
【請求項８】
前記水道水を所定温度に冷却させる冷却手段をさらに備えており、前記冷却手段で冷却された前記水道水が前記水素ガス溶解手段に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の水素水供給装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記水素ガス溶解手段に供給される前記水道水の温度が前記所定温度に維持されるように前記検出された水温に応じて前記冷却手段を制御するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の水素水供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水に水素ガスを溶解させて生成した所定濃度以上の水素水を常に供給できる水素水供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素水供給装置として、水道に直結して設置され、水素水を随時取り出しできるように構成された水素水サーバが存在する。この水素水サーバは、循環させた水道水に水素ガスを溶解させ、得られた水素水を水素水貯水タンク内に貯留しておき、この水素水貯水タンクから水素水を随時取り出すように構成されている。
【０００３】
また、電子工業等で利用される洗浄用水素水を製造する装置として、ガス透過性中空糸膜を採用した水素水製造装置が存在する（例えば、特許文献１）。この特許文献１に記載された水素水製造装置は、ガス透過性中空糸膜を有する水素ガス溶解装置に超純水及び水素ガスを供給し、この水素ガス溶解装置において水素ガスを超純水中に溶解させて水素水を製造するものであり、水素ガス溶解装置内に供給される水素ガスの量が、ポーラドグラフ式溶存水素計を用いて検出される水素ガス濃度に基づいて制御される。この特許文献１に記載の水素水製造装置は、溶存水素濃度が比較的高い洗浄用の水素水を多量にかつ連続して供給するための工業用水素水製造装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８９８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の水素水サーバのように、水素水貯水タンクから水素水を取り出す装置によると、水素水貯水タンクに通気口があって大気開放されているため、大気中の酸素が溶解したり大気圧以上の加圧がなされないことから、水素水の溶存水素濃度を大気圧における飽和濃度である１．６ｍｇ／Ｌを超える高い濃度に維持することが非常に難しかった。
【０００６】
また、この種の水素水サーバにおいては、水道水自体は衛生管理上から塩素消毒等の殺菌処理がなされているものの、水素水貯水タンクが大気開放されていることから雑菌が入り込み、これが装置内を循環することによって細菌汚染が発生し易かった。
【０００７】
さらに、飲料用途で用いられる水素水を随時取り出しできる飲料用水素水サーバにおいては、水素ガスの間欠供給の調整が難しく、また、例えば１２時間等の長時間に渡って水素水の取り出しが無かった後の立ち上げ時における溶存水素濃度を、大気圧における飽和濃度である１．６ｍｇ／Ｌを超える高い濃度とすることができなかった。なお、この種の飲料用水素水サーバでは、水素ガス溶解のためのガス分離中空糸膜（ガス分離膜）を使用していない。
【０００８】
一方、特許文献１に記載の工業用水素水製造装置は、多量の水を連続的に製造して供給するために、専用のポーラドグラフ式溶存水素計を使用して水素ガス圧を調整するように構成されているが、この構成は、例えば水素水自動販売機等の水素水を随時取り出しできる水素水サーバに適用することは困難であった。その理由は、専用のポーラドグラフ式溶存水素計では水素ガスの隔膜透過から検知まで２０秒が最短の感応速度となっているのに対し、水素水の自動販売機では２０秒程度で１回の水素水販売が行われるためである。即ち、この種の溶存水素計によって溶存水素濃度を検出し水素ガス圧を調整することによって一定濃度の水素水を常に供給することはできない。
【０００９】
従って本発明の目的は、任意の時点で任意の量の水素水を取り出しても、所定濃度以上の水素水を常に得ることができる水素水供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の水素水供給装置は、水道に直結され、水道水が一過式で通水される水素水供給装置である。この水素水供給装置は、水道水及び水素ガスが供給されると共に、供給される水素ガスをガス分離中空糸膜を介して供給される水道水に溶解させて水素水を生成するように構成された水素ガス溶解手段と、水素ガス溶解手段の水流入路に設けられ供給される水道水の温度を検知する水温検知手段と、水素ガス溶解手段に水素ガスを供給すると共に供給される水素ガスのガス圧を可変調整可能な水素ガス供給手段と、水道からの水道水流入路を開閉制御可能な水道水通水弁と、水素ガス溶解手段の水素水流出路を開閉制御可能な水素水取出し弁と、水素ガス溶解手段に供給される水道水の水圧を調整するように構成された水圧力調整手段と、水温検知手段によって検出された水温に応じて水素ガス供給手段を制御し、供給される水素ガスのガス圧を調整するように構成された制御手段とを備えている。水圧力調整手段は、水素水取出し弁から取り出される水素水の濃度を所定濃度以上に保持するべく、水素ガス溶解手段に供給される水素ガスのガス圧と、水道水通水弁及び水素水取り出し弁を閉成した際に水素ガス溶解手段に供給される水道水の水圧とを略同圧に制御するように構成されている。
【００１１】
水素ガス溶解手段に供給される水素ガスのガス圧と、水道水通水弁及び水素水取り出し弁を閉成した際にこの水素ガス溶解手段に供給される水道水の水圧とが略同圧に制御される。これにより、任意の時点で任意の量の水素水を取り出しても、所定濃度以上の水素水を常に得ることができる。また、水温が変化すると水道水中への飽和溶存水素濃度が変化することはもちろんのこと、ガス分離中空糸膜における水素ガス透過量が大きく変化する。即ち、水温が低いと膜の収縮が起こってガス透過量が少なくなり、水温が高いと膜の膨潤によりガス透過量が多くなるのである。そこで、本発明のように、水温に応じて供給される水素ガスのガス圧を調整することにより、ガス分離中空糸膜における水素ガス透過量を一定に制御しているのである。これにより、水温の変化があっても、所定濃度以上の水素水を得ることができる。
【００１２】
水素ガス供給手段が電気分解により水素ガスを発生する水素ガス発生装置を備えており、制御手段は、水素ガス溶解手段に供給される水素ガスのガス圧が検出された水温によって規定される範囲内に収まるように水素ガス発生装置の電気分解を制御するように構成されていることが好ましい。このような電気分解による水素ガス発生装置とすることにより、水素ガスボンベの交換が不要となり、水素ガス溶解手段に安定した水素ガスを供給することができる。また、このように水素ガス発生装置の電気分解を（オンオフ）制御してガス圧を制御する構成は、装置構成が簡単であるため、製造コストが安価となる。
【００１３】
水素ガス供給手段が電気分解により水素ガスを発生する水素ガス発生装置と、発生した水素ガスのガス圧を一定圧に維持する水素ガス貯留タンクと、水素ガス貯留タンクからの水素ガスのガス圧を制御するガス圧調整手段とを備えており、制御手段は、水素ガス溶解手段に供給される水素ガスのガス圧が検出された水温によって規定される範囲内に収まるようにガス圧調整手段を制御するように構成されていることも好ましい。このような電気分解による水素ガス発生装置とすることにより、水素ガスボンベの交換が不要となり、水素ガス溶解手段に安定した水素ガスを供給することができる。
【００１４】
水素ガス供給手段が水素ガスボンベと、水素ガスボンベからの水素ガスのガス圧を制御するガス圧調整手段とを備えており、制御手段は、水素ガス溶解手段に供給される水素ガスのガス圧が検出された水温によって規定される範囲内に収まるようにガス圧調整手段を制御するように構成されていることも好ましい。水素ガスボンベを用いれば、電気分解装置が不要となるため、その分、装置構成が簡略化される。
【００１５】
水圧力調整手段が水道からの水道水流入路に設けられた第１の停止圧調整弁及び／又は水素ガス溶解手段の水道水流入路からの排水路に設けられた第２の停止圧調整弁を備えており、第１の停止圧調整弁又は第２の停止圧調整弁を調整することにより、水素ガス溶解手段に供給される水素ガスのガス圧と、水道水通水弁及び水素水取り出し弁を閉成した際に水素ガス溶解手段に供給される水道水の水圧とが略同圧となるように制御するように構成されていることも好ましい。
【００１６】
この場合、制御手段は、水素ガス溶解手段に供給される水素ガスのガス圧と、水道水通水弁及び水素水取り出し弁を閉成した際に水素ガス溶解手段に供給される水道水の水圧とが略同圧となるように第１の停止圧調整弁及び／又は前記第２の停止圧調整弁を制御するように構成されていることも好ましい。
【００１７】
水道水の溶存酸素を少なくとも一部除去する溶存酸素除去手段をさらに備えており、溶存酸素除去手段で溶存酸素が除去された水道水が水素ガス溶解手段に供給されるように構成されていることも好ましい。これにより、取り出す水素水の溶存水素濃度を高く保持することができる。
【００１８】
水道水を所定温度に冷却させる冷却手段をさらに備えており、冷却手段で冷却された水道水が水素ガス溶解手段に供給されるように構成されていることも好ましい。これにより、水温が一定に制御されるため水温に関する圧力の制御が簡略化でき、常に溶存水素濃度の高い水素水を供給できると共に、飲料用として冷たい水素水を提供することができる。
【００１９】
制御手段は、水素ガス溶解手段に供給される水道水の温度が所定温度に維持されるように検出された水温に応じて冷却手段を制御するように構成されていることも好ましい。供給される水温に応じて冷却手段を制御すれば、より正確な水温制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、任意の時点で任意の量の水素水を取り出しても、所定濃度以上の水素水を常に供給できる。しかも、水温の変化があっても、所定濃度以上の水素水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水素水供給装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態における制御回路のガス圧制御プログラムの一例の流れを示すフローチャートである。
【図３】水温とガス圧上限値及びガス圧下限値との関係を示す図である。
【図４】図１の実施形態における制御回路の水圧制御プログラムの一例の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る水素水供給装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図６】図５の実施形態における制御回路のガス圧制御プログラムの一例の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る水素水供給装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る水素水供給装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】水温変化による水素ガス圧と溶存水素濃度との関係を示す図である。
【図１０】溶存酸素除去手段ありとなしの場合、水素ガス圧と溶存水素濃度との関係を示す図である。
【図１１】温度にて水素ガス圧を制御した場合の採水試験結果を示す図である。
【図１２】温度による水素ガス圧制御値から外れた場合の採水試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は本発明の第１の実施形態における水素水供給装置１００の全体構成を概略的に示している。本実施形態の水素水供給装置１００は、水道に直結されており、水道から供給される水道水に水素ガスを溶解させて水素水を製造するものであり、水素水の自動販売機に利用することができる。
【００２３】
同図に示すように、水素水供給装置１００は、電気分解装置からなる水素ガス発生装置１０と、この水素ガス発生装置１０に逆止弁１１及び流路１２を介してガス入口が接続された水素ガス溶解手段１３と、流路１２に設けられた水素ガス入口圧力計１４と、水素ガス溶解手段１３の水素水出口に流路１５を介して接続された水素水取り出し弁（電磁弁）１６と、流路１５に設けられた水素水出口圧力計１７と、水道からの第１の水道水流入路である流路１８に設けられ、この流路１８を開閉制御する水道水通水弁（電磁弁）１９と、この流路１８の水道水通水弁１９の下流に設けられた減圧弁２０と、この流路１８の減圧弁２０の下流に設けられた流量調整弁２１と、この流路１８に設けられた水道水入口圧力計２２と、この流路１８の流量調整弁２１の下流に設けられた水道水用フィルタＦと、水道からの第２の水道水流入路である流路２３に設けられ、この流路２３を開閉制御する第１の停止圧調整弁（電磁弁）２４と、この流路２３の第１の停止圧調整弁２４の下流に設けられた第１の定流量弁２５と、第１の定流量弁２５の下流の流路１８に設けられた水道水用フィルタＦと、この水道水用フィルタＦの下流流路２６に設けられた第２の定流量弁２７と、この流路２６の第２の定流量弁２７の下流に設けられこの流路２６を開閉制御する第２の停止圧調整弁（電磁弁）２８と、水道水用フィルタＦの出口及び水素ガス溶解手段１３の水道水入口に接続された流路２６に設けられた水温検知手段２９と、水素ガス発生装置１０、水素水取り出し弁１６、水温検知手段２９、水道水通水弁１９、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８に電気的に接続された制御回路３０（本発明の制御手段に対応する）とを備えている。なお、制御回路３０は、水道水入口圧力計２２、水素水出口圧力計１７及び水素ガス入口圧力計１４にも電気的に接続されている。
【００２４】
水素ガス発生装置１０は、水の電気分解により水素ガスを生成するように構成された電気分解装置である。この電気分解装置は、必要な時に必要なだけ水を電気分解し水素ガスを発生させることができ、簡単な操作で安全かつ便利に水素ガスを供給できる。制御回路３０がこの水素ガス発生装置１０による電気分解の開始及び停止（オンオフ）を制御することにより、水素ガス圧が調整される。
【００２５】
水素ガス溶解手段１３は、供給される水素ガスをガス分離中空糸膜を介して水に溶解させるものであり、本実施形態においては、永柳工業株式会社製の中空糸ガス分離膜（Ｍ６０−６０００ＧＥ）を用いている。前述したように、この水素ガス溶解手段１３の水入口に接続された流路２６には水温検知手段２９が接続されている。また、水素ガス溶解手段１３のガス入口に接続された流路１２には水素ガス入口圧力計１４及び逆止弁１１が接続されている。さらに、水素ガス溶解手段１０の水素水出口に接続された流路１５には水素水出口圧力計１７及び水素水取り出し弁１６が接続されている。
【００２６】
本発明の水素ガス供給手段は、本実施形態においては、制御回路３０によってオンオフ制御される電気分解装置からなる水素ガス発生装置１０から構成されている。制御回路３０は、ガス圧制御として、供給されるガス圧が、水温検知手段２９により検知した水道水の温度Ｔによって規定されるあらかじめ定められた範囲内に収まるように水素ガス発生装置１０を制御するように構成されている。即ち、水素ガスの透過状態と水素ガスの溶解濃度状態とが、水素ガス溶解手段１３におけるガス分離中空糸膜に流入する水の温度によって変化するので、この水素ガス溶解手段１３に流入する水道水の水温Ｔに応じて水素ガス発生装置１０の電気分解をオンオフ制御することによって、水素ガス溶解手段１３に供給される水素ガス圧力を制御している。具体的には、水温Ｔに応じてあらかじめ決められている上限圧力値及び下限圧力値を数式又はテーブルから求め、水素ガス入口圧力計１４の検出したガス圧力Ｐ３が上限圧力値にいたるまで電気分解を続け（オンを保ち）、圧力Ｐ３が上限圧力値となった際に電気分解を停止し（オフにし）、圧力Ｐ３が下限圧力値となった際に電気分解を再開する（オンにする）。
【００２７】
水温に応じてガス圧力の調整が必要な理由は、（１）水中への飽和溶存水素濃度が水温により変化すること、（２）水素ガス溶解用の中空糸膜のガス透過量が水温により大きく変化するためである。酸素ガスや窒素ガスが溶解している水道水中に水素ガスを溶解して所望の濃度を得るためには、水素水の圧力と供給される水素ガス量とを考慮すると共に、水素ガス溶解用中空糸膜のガス透過量が水温により変化することを考慮する必要がある。即ち、水温が低いと膜の収縮が起こりガス透過量が少なくなり、水温が高いと膜の膨潤によりガス透過量は多くなるので、この透過量を一定にするために水温を計測し、水素ガスの供給圧を調整する。
【００２８】
水素水取り出し弁１６は、水素ガス溶解手段１３で生成された水素水を取り出す際に開成し、水素ガス溶解手段１３内を平衡状態に制御する際に閉成するように、制御回路３０によって開閉制御される電磁弁である。この水素水取り出し弁１６は、前述したように水素水出口圧力計１５の下流側に設置されており、水素水を取り出す場合には手動で制御するように構成されていても良い。
【００２９】
水道水通水弁１９は、水素ガス溶解手段１３に水道水を供給する際に開成し、水素ガス溶解手段１３内を平衡状態に制御する際に閉成するように、制御回路３０によって開閉制御される電磁弁である。この水道水通水弁１９は、前述したように、水道からの第１の水道水流入路である流路１８に設置されている。
【００３０】
水温検知手段２９は、水素ガス溶解手段１３の水入口側の流路２６に設置されている水温センサであり、供給される水道水の温度Ｔ、即ち、水素ガス溶解手段１３のガス分離中空糸膜に印加される水の温度を検出して水温信号を出力する。この水温検知手段１３の検出した水温信号は、制御回路３０に送られる。
【００３１】
本発明の水圧力調整手段は、制御回路３０によって制御される第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８と、第１の定流量弁２５及び第２の定流量弁２７から構成されている。制御回路３０は、水圧制御として、水素水取り出し弁１６から取り出す水素水の濃度を所定濃度以上に保つように、水道水通水弁１９及び水素水取り出し弁１６（並びに第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８）を閉成した際に水道水入口圧力計２２が検出した水圧Ｐ１と、水素ガス入口圧力計１４の検出したガス圧力Ｐ３とが略等しくなるように、水圧力調整手段である第１の停止圧調整弁２４又は第２の停止圧調整弁２８を制御して平衡状態を実現する。
【００３２】
制御回路３０は、例えば、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、操作部と、表示部とを備えている。ＣＰＵはＲＯＭ又はＲＡＭに格納された制御プログラムに従って、ＲＡＭをワークエリアとして使用しながら、水素水供給装置１００の動作を制御する。この制御回路３０には、水素ガス入口圧力計１４、水素水出口圧力計１７、水温検知手段２９、水道水入口圧力計２２及び水道水通水弁１９からの検出信号が入力され、水素ガス発生装置１０、水素水取り出し弁１６、水道水通水弁１９、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８に駆動信号が出力される。
【００３３】
以下、本実施形態における水素水供給装置１００の動作を説明する。
【００３４】
水素水供給装置１００からの水素水の取り出しは、水素水取り出し弁１６を自動又は手動により開成して行われる。例えば、自動販売機において、１回で５００ｍＬの水素水取り出しを行う場合には、１．５Ｌ／ｍｉｎの流量の水素水であれば、水素水取り出し弁１６を２０秒間開成すれば良いこととなる。
【００３５】
水素水取り出し弁１６の位置において、１．５Ｌ／ｍｉｎの流量の水素水を、水温にかかわらず、常時大気圧における飽和濃度である溶存水素濃度１．６ｍｇ／Ｌ以上の溶解状態で得られるように、水素ガス溶解手段１３のガス分離中空糸膜に供給される水素ガス圧力Ｐ３が調整される。以下、このガス圧制御について説明する。
【００３６】
図２は制御回路３０のガス圧制御プログラムの一例の流れを示している。
【００３７】
まず、ＣＰＵは、水温検知手段２９からの水温信号を読み込む（ステップＳ１）。この水温信号は、周知の方法でデジタルデータに変換されているものとする。
【００３８】
次いで、この水温に応じたガス圧の上限圧力値及び下限圧力値を求める（ステップＳ２）。ＲＯＭ又はＲＡＭには、図３に示すような水温に対応する上限圧力値及び下限圧力値の関係がテーブルとして又は線形式として記憶されており、ステップＳ２では、このテーブル又は線形式を用いて算出が行われる。線形式の場合、上限圧力値（ＭＰａ）＝−０．００１９×水温（℃）−０．２０（ｙ＝０．００１９ｘ−０．２０）、下限圧力値（ＭＰａ）＝−０．００１９×水温（℃）−０．１９（ｙ＝０．００１９ｘ−０．１９）から算出される。
【００３９】
次いで、水素ガス発生装置１０に指示を出力して電気分解を開始させる（ステップＳ３）。
【００４０】
次いで、水素ガス入口圧力計１４の検出したガス圧力Ｐ３が上限圧力値を超えたか否かを判別する（ステップＳ４）。ガス圧力Ｐ３が上限圧力値を超えた（上回った）場合（ＹＥＳの場合）、電気分解を停止する（ステップＳ５）。
【００４１】
ガス圧力Ｐ３が上限圧力値を超えていない場合（ＮＯの場合）、ガス圧力Ｐ３が下限圧力値を超えたか否かを判別する（ステップＳ６）。ガス圧力Ｐ３が下限圧力値を超えた（下回った）場合（ＹＥＳの場合）、電気分解を再開し（ステップＳ７）、このガス圧制御処理を終了する。ガス圧力Ｐ３が下限圧力値を超えていない場合（ＮＯの場合）も、このガス圧制御処理を終了する。
【００４２】
以上のガス圧制御により、水素ガス溶解手段１３のガス分離中空糸膜に供給される水素ガス圧力Ｐ３が、水温に応じて変化する上限圧力値及び下限圧力値で規定される範囲内に制御される。
【００４３】
水素水取り出し系における水素水は、常時大気圧における飽和濃度である溶存水素濃度１．６ｍｇ／Ｌ以上の溶解状態で取り出しされる。１．５Ｌ／ｍｉｎの流量で水素水を流すためには、水素水出口圧力計１７の位置において、多少の圧力Ｐ２の存在する必要がある。また、水素ガス溶解手段１３のガス分離中空糸膜の前後に通水時の圧力差が生じる。水道水通水弁１９及び水素水取り出し弁１６が閉じている際に、水素ガス入口圧力計１４の位置における水素ガス圧力Ｐ３が、水素ガス溶解手段１３のガス分離中空糸膜の水側の圧力Ｐ１に略等しくなれば水素ガスが多量に水側に流れることもなく、ガス分離中空糸膜内の水は大気圧における飽和濃度である溶存水素濃度１．６ｍｇ／Ｌ以上水素が溶解された状態で保持される。このため、水素水取り出し弁１６を開成した運転開始時にも、溶存水素濃度１．６ｍｇ／Ｌ以上溶解された水素水を直ちに供給することができる。以下、この水圧制御について説明する。
【００４４】
図４は制御回路３０の水圧制御プログラムの一例の流れを示している。
【００４５】
まず、ＣＰＵは、水道水通水弁１９、水素水取り出し弁１６、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８を閉成する（ステップＳ１１）。
【００４６】
次いで、水入口圧力計２２が検出した水圧Ｐ１と、水素ガス入口圧力計１４の検出したガス圧力Ｐ３とが略等しいか（Ｐ３≒Ｐ１）否かを判別する（ステップＳ１２）。
【００４７】
Ｐ３≒Ｐ１ではない場合（ＮＯの場合）、ガス圧力Ｐ３が水圧Ｐ１より大きいか（Ｐ３>Ｐ１）か否かを判別する（ステップＳ１３）。ガス圧力Ｐ３の方が大きい場合（ＹＥＳの場合）、第１の停止圧調整弁２４を制御して水道水をより多く取り込み、水圧Ｐ１が大きくなるように水圧調整する（ステップＳ１４）。一方、ガス圧力Ｐ３の方が大きくない場合（ＮＯの場合）、第２の停止圧調整弁２８を制御して水道水を排水し、水圧Ｐ１が小さくなるように水圧調整する（ステップＳ１５）。
【００４８】
その後、水圧Ｐ１と、ガス圧力Ｐ３とが略等しいか（Ｐ３≒Ｐ１）否かを判別する（ステップＳ１６）。Ｐ３≒Ｐ１ではない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１３へ戻り、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を繰り返す。
【００４９】
ステップＳ１２又はＳ１６において、Ｐ３≒Ｐ１である場合（ＹＥＳの場合）、この水圧制御処理を終了する。
【００５０】
以上の水圧制御により、水道水通水弁１９、水素水取り出し弁１６、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８が閉成されている際の水道水側の圧力Ｐ１が水素ガスのガス圧Ｐ３と平衡状態圧となるように調整される。なお、この場合の水入口圧力計２２の圧力Ｐ１と、水素水出口圧力計１７の圧力Ｐ２とは同じである。図示の例では、第１の停止圧調整弁２４の下流に第１の定流量弁２５が設けられ、第２の定流量弁２７の下流に第２の停止圧調整弁２８が設けられているが、第１の停止圧調整弁及び第１の定流量弁の設置位置の前後関係、並びに第２の停止圧調整弁及び第２の定流量弁の設置位置の前後関係には規制はなく、いずれの前後関係であっても良い。
【００５１】
水素水取り出し弁１６を開成して水素水を取り出しする際に、前述した通水時の圧力差が生じるように、水道水側の圧力Ｐ１を水道水用フィルタＦ等の通水透過抵抗により調整する。これらの通水透過抵抗の調整によっても所望の圧力調整ができない場合は、流量調整弁２１により調整する。
【００５２】
また、水素ガス溶解手段１３のガス分離中空糸膜における水素ガスの透過には、透過用圧力が必要であり、水素水出口圧力計１７における圧力Ｐ２と水素ガス入口圧力計１４における圧力Ｐ３とが等しくとも透過圧が作用するので、水素ガスが水側に流入することはない。水素ガス入口圧力計１４における圧力Ｐ３が｛（水道水通水弁１９、水素水取り出し弁１６、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８を閉成した状態での水素水出口圧力計１７における圧力Ｐ２）−（ガス透過圧）｝以下となった場合には、水側から水中の溶存ガス（酸素及び窒素）が水素側に多量に入ることとなり、水素ガスの純度低下となり好ましくない。本願発明者等の実験によれば、制御で許されるガス透過圧差は０．０２ＭＰａであった。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、制御手段３０は、水素水取り出し弁１６から取り出される水素水の溶存水素濃度が大気圧における飽和濃度である１．６ｍｇ／Ｌ以上に保持されるように、水温検知手段２９により検知した水の温度に基づいて、水素ガス供給手段である水素ガス発生装置１０を制御するとともに、水素ガスのガス圧Ｐ３と水道水通水弁１９、水素水取り出し弁１６、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８が閉成した際の水圧が略同圧となるように水圧力調整手段を制御することにより、任意の時点で任意の量の水素水を取り出しても、溶存水素濃度の高い水素水を常に供給することができる。
【００５４】
図５は本発明の第２の実施形態における水素水供給装置２００の全体構成を概略的に示している。本実施形態の水素水供給装置２００も、水道に直結されており、水道から供給される水道水に水素ガスを溶解させて水素水を製造するものであり、水素水の自動販売機に利用することができる。
【００５５】
同図に示すように、水素水供給装置２００は、電気分解装置からなる水素ガス発生装置１０と、発生した水素ガスのガス圧を一定圧に維持する圧力計３１ａ付きの水素ガス貯留タンク３１と、この水素ガス貯留タンク３１に逆止弁１１及び流路１２を介して接続されたガス圧力調整弁（電磁弁）３２と、このガス圧力調整弁３２の下流の流路１２に設けられた第３の定流量弁３３と、第３の定流量弁３３に流路１２を介してガス入口が接続された水素ガス溶解手段１３と、流路１２に設けられた水素ガス入口圧力計１４と、水素ガス溶解手段１３の水素水出口に流路１５を介して接続された水素水取り出し弁（電磁弁）１６と、流路１５に設けられた水素水出口圧力計１７と、水道からの第１の水道水流入路である流路１８に設けられ、この流路１８を開閉制御する水道水通水弁（電磁弁）１９と、この流路１８の水道水通水弁１９の下流に設けられた減圧弁２０と、この流路１８の減圧弁２０の下流に設けられた流量調整弁２１と、この流路１８に設けられた水道水入口圧力計２２と、この流路１８の流量調整弁２１の下流に設けられた水道水用フィルタＦと、水道からの第２の水道水流入路である流路２３に設けられ、この流路２３を開閉制御する第１の停止圧調整弁（電磁弁）２４と、この流路２３の第１の停止圧調整弁２４の下流に設けられた第１の定流量弁２５と、第１の定流量弁２５の下流の流路１８に設けられた水道水用フィルタＦと、この水道水用フィルタＦの下流流路２６に設けられた第２の定流量弁２７と、この流路２６の第２の定流量弁２７の下流に設けられこの流路２６を開閉制御する第２の停止圧調整弁（電磁弁）２８と、第１の定流量弁２５の下流の流路２６に設けられた第２の定流量弁２７と、この流路２６の第２の定流量弁２７の下流に設けられこの流路２６を開閉制御する第２の停止圧調整弁（電磁弁）２８と、水道水用フィルタＦの出口及び水素ガス溶解手段１３の水道水入口に接続された流路２６に設けられた水温検知手段２９と、ガス圧力調整弁３２、水素水取り出し弁１６、水温検知手段２９、水道水通水弁１９、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８に電気的に接続された制御回路３０（本発明の制御手段に対応する）とを備えている。なお、制御回路３０は、水道水入口圧力計２２、水素水出口圧力計１７及び水素ガス入口圧力計１４にも電気的に接続されている。
【００５６】
水素ガス発生装置１０は、水の電気分解により水素ガスを生成するように構成された電気分解装置である。この電気分解装置は、必要な時に必要なだけ水を電気分解し水素ガスを発生させることができ、簡単な操作で安全かつ便利に水素ガスを供給できる。
【００５７】
本発明の水素ガス供給手段は、本実施形態においては、水素ガス発生装置１０と、発生した水素ガスのガス圧を一定圧に維持する水素ガス貯留タンク３１と、制御回路３０によって制御されるガス圧力調整弁３２とから構成されている。制御回路３０は、ガス圧制御として、供給されるガス圧が、水温検知手段２９により検知した水道水の温度Ｔによって規定されるあらかじめ定められた範囲内に収まるようにガス圧力調整弁３２を制御するように構成されている。即ち、水素ガスの透過状態と水素ガスの溶解濃度状態とが、水素ガス溶解手段１３におけるガス分離中空糸膜に流入する水の温度によって変化するので、この水素ガス溶解手段１３に流入する水道水の水温Ｔに応じてガス圧力調整弁３２をオンオフ制御することによって、水素ガス溶解手段１３に供給される水素ガス圧力を制御している。具体的には、水温Ｔに応じてあらかじめ決められている上限圧力値及び下限圧力値を数式又はテーブルから求め、水素ガス入口圧力計１４の検出したガス圧力Ｐ３が上限圧力値にいたるまでガス圧力調整弁３２を開成し、圧力Ｐ３が上限圧力値となった際にガス圧力調整弁３２を閉成し、圧力Ｐ３が下限圧力値となった際にガス圧力調整弁３２を再度開成する。この場合、水素ガス貯留タンク３１の出力ガス圧Ｐ４が一気に水素ガス溶解手段１３に印加されないように、ガス圧力調整弁３２の前後のいずれかに定流量弁（図５の場合、第３の定流量弁３３）を設けて減圧することが望ましい。
【００５８】
本実施形態における水素ガス溶解手段１３、水素水取り出し弁１６、水道水通水弁１９、水温検知手段２９及び水圧力調整手段の構成は、第１の実施形態の場合と同様であるため説明を省略する。本実施形態における制御回路３０は、ガス圧制御処理が異なるのみで、その他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。
【００５９】
図６は制御回路３０のガス圧制御プログラムの一例の流れを示している。
【００６０】
まず、ＣＰＵは、水温検知手段２９からの水温信号を読み込む（ステップＳ２１）。この水温信号は、周知の方法でデジタルデータに変換されているものとする。
【００６１】
次いで、この水温に応じたガス圧の上限圧力値及び下限圧力値を求める（ステップＳ２２）。ＲＯＭ又はＲＡＭには、図３に示すような水温に対応する上限圧力値及び下限圧力値の関係がテーブルとして又は線形式として記憶されており、ステップＳ２２では、このテーブル又は線形式を用いて算出が行われる。線形式の場合、上限圧力値（ＭＰａ）＝−０．００１９×水温（℃）−０．２０（ｙ＝０．００１９ｘ−０．２０）、下限圧力値（ＭＰａ）＝−０．００１９×水温（℃）−０．１９（ｙ＝０．００１９ｘ−０．１９）から算出される。
【００６２】
次いで、ガス圧力調整弁３２に指示を出力してオン又はオフの制御を行う（ステップＳ２３）。
【００６３】
次いで、水素ガス入口圧力計１４の検出したガス圧力Ｐ３が上限圧力値及び下限圧力値の範囲内（上限圧力値及び下限圧力値を含む）であるか否かを判別する（ステップＳ２４）。ガス圧力Ｐ３が上限圧力値及び下限圧力値の範囲内ではない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ２３へ戻り、ガス圧力調整弁３２による制御を行う。ガス圧力Ｐ３が上限圧力値及び下限圧力値の範囲内にある場合（ＹＥＳの場合）、このガス圧制御処理を終了する。
【００６４】
以上のガス圧制御により、水素ガス溶解手段１３のガス分離中空糸膜に供給される水素ガス圧力Ｐ３が、水温に応じて変化する上限圧力値及び下限圧力値で規定される範囲内に制御される。
【００６５】
本実施形態のその他の動作は第１の実施形態の場合と同様である。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、制御手段３０は、水素水取り出し弁１６から取り出される水素水の溶存水素濃度が大気圧における飽和濃度である１．６ｍｇ／Ｌ以上に保持されるように、水温検知手段２９により検知した水の温度に基づいて、水素ガス供給手段の一部であるガス圧力調整弁３２を制御するとともに、水素ガスのガス圧Ｐ３と水道水通水弁１９、水素水取り出し弁１６、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８が閉成した際の水圧が略同圧となるように水圧力調整手段を制御することにより、任意の時点で任意の量の水素水を取り出しても、溶存水素濃度の高い水素水を常に供給することができる。
【００６７】
なお、水素ガス発生装置１０として、電気分解装置の代わりに水素ガスボンベのような高圧ガス容器に収納された水素ガスを発生する装置を用いても良い。上述のごとくガス圧力調整弁３２を用いてガス圧の制御を行うことで制御可能である。
【００６８】
図７は本発明の第３の実施形態における水素水供給装置３００の全体構成を概略的に示している。本実施形態の水素水供給装置３００も、水道に直結されており、水道から供給される水道水に水素ガスを溶解させて水素水を製造するものであり、水素水の自動販売機に利用することができる。
【００６９】
同図に示すように、水素水供給装置３００は、電気分解装置からなる水素ガス発生装置１０と、この水素ガス発生装置１０に逆止弁１１及び流路１２を介してガス入口が接続された水素ガス溶解手段１３と、流路１２に設けられた水素ガス入口圧力計１４と、水素ガス溶解手段１３の水素水出口に流路１５を介して接続された水素水取り出し弁（電磁弁）１６と、流路１５に設けられた水素水出口圧力計１７と、水道からの第１の水道水流入路である流路１８に設けられ、この流路１８を開閉制御する水道水通水弁（電磁弁）１９と、この流路１８の水道水通水弁１９の下流に設けられた減圧弁２０と、この流路１８の減圧弁２０の下流に設けられた流量調整弁２１と、この流路１８に設けられた水道水入口圧力計２２と、この流路１８の流量調整弁２１の下流に設けられた水道水用フィルタＦと、水道からの第２の水道水流入路である流路２３に設けられ、この流路２３を開閉制御する第１の停止圧調整弁（電磁弁）２４と、この流路２３の第１の停止圧調整弁２４の下流に設けられた第１の定流量弁２５と、第１の定流量弁２５の下流の流路１８に設けられた水道水用フィルタＦの下流流路２６に設けられた第２の定流量弁２７と、この流路２６の第２の定流量弁２７の下流に設けられこの流路２６を開閉制御する第２の停止圧調整弁（電磁弁）２８と、水道水用フィルタＦの出口及び水素ガス溶解手段１３の水道水入口に接続された流路２６に設けられた溶存酸素除去手段３４と、溶存酸素除去手段３４に接続された吸引ポンプ３５と、溶存酸素除去手段３４の下流の流路２６に設けられた水温検知手段２９と、水素ガス発生装置１０、水素水取り出し弁１６、水温検知手段２９、水道水通水弁１９、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８に電気的に接続された制御回路３０（本発明の制御手段に対応する）とを備えている。なお、制御回路３０は、水道水入口圧力計２２、水素水出口圧力計１７及び水素ガス入口圧力計１４にも電気的に接続されている。
【００７０】
本実施形態における水素ガス発生装置１０、水素ガス溶解手段１３、水素水取り出し弁１６、水道水通水弁１９、水温検知手段２９、水圧力調整手段及び制御回路３０の構成は、第１の実施形態の場合と同様であるため説明を省略する。
【００７１】
溶存酸素除去手段３４は、供給される水道水中の溶存酸素の少なくとも一部を、ガス分離中空糸膜によって取り除く（脱気する）ものである。本実施形態においては、ガス分離中空糸膜として、永柳工業株式会社製の中空糸ガス分離膜（Ｍ６０−６０００ＧＥ）を用いている。この溶存酸素除去手段３４で少なくとも一部の溶存酸素が除去された水道水は、水素ガス溶解手段１３に供給される。
【００７２】
吸引ポンプ３５は、溶存酸素除去手段３４に接続され、ガス分離中空糸膜の外側を減圧にするものである。吸引ポンプ３５によりガス分離中空糸膜の外側を減圧にすると、中空糸の壁面を通して気体（溶存酸素）が減圧側へ移動し水道水中の溶存ガスが減少する。これにより、取り出す水素水の溶存水素濃度を高く保持することができる。
【００７３】
水道水には、大気解放時の溶存酸素が溶解されており、水素水供給装置３００の系内の水素水取り出し弁１６のところで常時大気圧での飽和濃度である溶存水素濃度１．６ｍｇ／Ｌ以上溶解された状態であっても、系外へ放出されれば、大気圧下に開放され、ヘンリーの法則による溶存水素濃度と溶存酸素濃度との平衡が保たれることになり、大気解放後は溶存水素濃度１．６ｍｇ／Ｌ以上が維持されないこととなる。よって、溶存酸素除去手段３４を利用して溶存酸素をできるだけ除去することで、大気解放後の溶存水素濃度を高く保持することができる。この第３の実施形態におけるその他の動作及び作用効果は、第１の実施形態の場合と同様であるため、説明は省略する。
【００７４】
ガス圧制御として、水素ガス発生装置１０である電気分解装置の動作を制御するのではなく、第２の実施形態のごとくガス圧力調整弁３２と第３の定流量弁３３とを用いてガス圧の制御を行っても良い。またその場合、水素ガス発生装置１０として、電気分解装置の代わりに水素ガスボンベのような高圧ガス容器に収納された水素ガスを発生する装置を用いても良い。
【００７５】
図８は本発明の第４の実施形態における水素水供給装置４００の構成を概略的に示している。本実施形態の水素水供給装置４００も、水道に直結されており、水道から供給される水道水に水素ガスを溶解させて水素水を製造するものであり、水素水の自動販売機に利用することができる。
【００７６】
同図に示すように、水素水供給装置４００は、電気分解装置からなる水素ガス発生装置１０と、この水素ガス発生装置１０に逆止弁１１及び流路１２を介してガス入口が接続された水素ガス溶解手段１３と、流路１２に設けられた水素ガス入口圧力計１４と、水素ガス溶解手段１３の水素水出口に流路１５を介して接続された水素水取り出し弁（電磁弁）１６と、流路１５に設けられた水素水出口圧力計１７と、水道からの第１の水道水流入路である流路１８に設けられ、この流路１８を開閉制御する水道水通水弁（電磁弁）１９と、この流路１８の水道水通水弁１９の下流に設けられた減圧弁２０と、この流路１８の減圧弁２０の下流に設けられた流量調整弁２１と、この流路１８に設けられた水道水入口圧力計２２と、この流路１８の流量調整弁２１の下流に設けられた水道水用フィルタＦと、水道からの第２の水道水流入路である流路２３に設けられ、この流路２３を開閉制御する第１の停止圧調整弁（電磁弁）２４と、この流路２３の第１の停止圧調整弁２４の下流に設けられた第１の定流量弁２５と、第１の定流量弁２５の下流の流路１８に設けられた水道水用フィルタＦの下流流路２６に設けられた第２の定流量弁２７と、この流路２６の第２の定流量弁２７の下流に設けられこの流路２６を開閉制御する第２の停止圧調整弁（電磁弁）２８と、水道水用フィルタＦの出口及び水素ガス溶解手段１３の水道水入口に接続された流路２６に設けられた溶存酸素除去手段３４と、溶存酸素除去手段３４に接続された吸引ポンプ３５と、溶存酸素除去手段３４の下流の流路２６に設けられた冷却手段３６と、冷却手段３６の下流の流路２６に設けられた水温検知手段２９と、水素ガス発生装置１０、水素水取り出し弁１６、水温検知手段２９、冷却手段３６、水道水通水弁１９、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８に電気的に接続された制御回路３０（本発明の制御手段に対応する）とを備えている。なお、制御回路３０は、水道水入口圧力計２２、水素水出口圧力計１７及び水素ガス入口圧力計１４にも電気的に接続されている。
【００７７】
本実施形態における水素ガス発生装置１０、水素ガス溶解手段１３、水素水取り出し弁１６、水道水通水弁１９、溶存酸素除去手段３４、吸引ポンプ３５、水温検知手段２９、水圧力調整手段及び制御回路３０の構成は、第３の実施形態の場合と同様であるため説明を省略する。
【００７８】
冷却手段３６は、水道水を所定温度に冷却させるものである。この冷却手段３６は、溶存酸素除去手段３４と水素ガス溶解手段１３との間に設置されていることが望ましい。その理由として、一般的に、水に溶ける気体の量は、水温が高い方が少ないため、溶存酸素除去手段３４による脱酸素は、水温が高い方が、膜の膨潤状態からも、ガスの飽和濃度からも望ましいからである。
【００７９】
本実施形態においては、冷却手段３６によって水道水が所定温度に冷却維持されるため、第１〜第３の実施形態のごとき水温に基づくガス圧制御は不要となる。本実施形態において水温検知手段２９の検出した信号は、冷却手段３６により所定温度の水温を常に維持するための制御に使用される。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態によれば、冷却手段３６を備えることで、水素ガス溶解手段１３に流入する水道水の温度を一定に維持することができる。これにより、水温に応じてガス圧制御することによりガス分離中空糸膜のガス透過量を調整することが不要となり、さらには水圧力調整手段による制御も固定できることとなる。従って、溶存水素濃度の高い水素水を常に供給できると共に、飲料用として冷たい水素水を提供することができる。本実施形態におけるその他の動作及び作用効果は、第１〜第３の実施形態の場合と同様であるため、説明は省略する。
【００８１】
水素ガス発生装置１０として、電気分解装置の代わりに水素ガスボンベのような高圧ガス容器に収納された水素ガスを発生する装置を用いても良い。ただし、高圧ガス容器からの水素ガスを減圧弁等を利用して減圧することが必要となる。
【実施例】
【００８２】
以下、本発明の水素水供給装置の実施例について説明する。
【００８３】
まず、水道水通水弁１９、水素水取り出し弁１６、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８の閉成時における水素ガス圧と水圧との平衡について検討した。水素水供給装置としては、第１の実施形態における水素水供給装置１００を用いた。溶存水素濃度を測定するために、水素水取り出し弁１６の下流側に溶存水素計を設置した。水素ガス発生装置１０は株式会社ＧＳユアサ製のＧＳユアサＨＧ-１０５電解装置を使用し、水素ガス溶解手段１３のガス分離中空糸膜は永柳工業株式会社製の中空糸ガス分離膜（Ｍ６０−６０００ＧＥ）を使用し、溶存水素計はバイオニクス機器株式会社製のＢＩＨ-５０Ｄを使用した。
【００８４】
試験方法：水素ガス溶解手段１３において、水素ガス圧を０．１６ＭＰａとして、水側の締切圧を変化させて、水素ガス溶解手段１３に関連する全ての開閉弁を閉じて、その後の系内の平衡状態への移行を試験した。水温は２４℃であった。
【００８５】
試験結果を表１〜３に示す。
【表１】
2016077987.tif 000003
【００８６】
【表２】
2016077987.tif 000004
【００８７】
【表３】
2016077987.tif 000005
【００８８】
表１の［水圧＝水素ガス圧］の場合には、漏れがなければ常に平衡状態が保たれた。また、表２の［水圧＜水素ガス圧］の場合には、ガス分離中空糸膜はガス透過膜であり早期にガスが水側に移行し、差圧の１／４が水素ガス圧の減圧となり、３／４が水圧の増圧となって平衡状態となった。表３の［水圧＞水素ガス圧］の場合には、ガス透過圧が作用することと、水中でのガスが少ないこととにより、非常に遅いスピードで、０．００３ＭＰａという若干の圧力であるが、水側から水素ガス側に水中のガスが移動した。従って、水素ガスの不要な消費を抑制するためには、水素水採水大気中状態では［水圧≧水素ガス圧］の状態とすることが要求される点が確認され、本発明の［水圧≒水素ガス圧］が任意の時点で任意の量の水素水を取り出しても所定濃度以上の水素水を常に供給されるためには必要となる。
【００８９】
［実施例１］
本発明の第３の実施形態における水素水供給装置３００を用いて、温度による溶存水素濃度の差について検討した。溶存水素濃度を測定するために、水素水取り出し弁１６の下流側に溶存水素計を設置した。水素ガス発生装置１０は株式会社ＧＳユアサ製のＧＳユアサＨＧ-１０５電解装置を使用し、水素ガス溶解手段１３のガス分離中空糸膜は永柳工業株式会社製の中空糸ガス分離膜（Ｍ６０−６０００ＧＥ）を使用し、溶存酸素除去手段３４の脱気膜は永柳工業株式会社製の中空糸ガス分離膜（Ｍ６０−６０００ＧＥ）を使用し、吸引ポンプ３５は株式会社イワキ製のＡＰＮ-３０ＧＤ２-Ｗを１０秒オン／５０秒オフで使用し、溶存水素計はバイオニクス機器株式会社製のＢＩＨ-５０Ｄを使用した。
【００９０】
試験条件を表４に示す。
【表４】
2016077987.tif 000006
【００９１】
試験結果を表５及び図９に示す。
【表５】
2016077987.tif 000007
【００９２】
表５及び図９に示すように、溶存水素濃度１．６ｍｇ／Ｌの水素水を得るためには、１３℃で０．１８ＭＰａ、２５℃で０．１５ＭＰａ、３３℃で０．１３５ＭＰａの水素ガス圧が必要であった。平均して１℃当たり０．００２２５ＭＰａの調整が必要であり、水温の５℃低下により０．０１１ＭＰａ昇圧する必要があることが分かる。
【００９３】
［実施例２］
本発明の第１の実施形態における水素水供給装置１００と第３の実施形態における水素水供給装置３００とを用いて、溶存酸素除去手段３４の有無について検討した。溶存水素濃度を測定するために、水素水取り出し弁１６の下流側に溶存水素計を設置した。水素ガス発生装置１０は株式会社ＧＳユアサ製のＧＳユアサＨＧ-１０５電解装置を使用し、水素ガス溶解手段１３のガス分離中空糸膜は永柳工業株式会社製の中空糸ガス分離膜（Ｍ６０−６０００ＧＥ）を使用し、溶存酸素除去手段３４の脱気膜は永柳工業株式会社製の中空糸ガス分離膜（Ｍ６０−６０００ＧＥ）を使用し、吸引ポンプ３５は株式会社イワキ製のＡＰＮ-３０ＧＤ２-Ｗを１０秒オン／５０秒オフで使用し、溶存水素計はバイオニクス機器株式会社製のＢＩＨ-５０Ｄを使用した。
【００９４】
試験条件を表６に示す。
【表６】
2016077987.tif 000008
【００９５】
試験結果を表７及び図１０に示す。
【表７】
2016077987.tif 000009
【００９６】
表７及び図１０に示すように、溶存酸素除去手段３４において、水道水中の溶存酸素（酸素ガス）や溶存窒素（窒素ガス）が除去されるので、水素ガスが０．０２５ＭＰａ低圧で同溶存水素濃度の水素水を得ることができた。また、水素ガスが低圧となることは、水素水取り出し弁１６の閉状態での水圧を低くすることができるので、好ましい状況である。
【００９７】
［実施例３］
本発明の第４の実施形態における水素水供給装置４００を用いて、水温変化に対応する水素ガス圧制御採否による間欠での水素水採取について検討した。溶存水素濃度を測定するために、水素水取り出し弁１６の下流側に溶存水素計を設置した。
【００９８】
試験条件を表８に示す。
【表８】
2016077987.tif 000010
【００９９】
表９、表１０及び図１１、並びに図１２は、４０秒水素水採取−１４０秒水素水採取無し、１Ｌ採取要領で運転させた試験結果を示している。表９及び図１１は温度にて水素ガス圧を制御した場合を示している。表１０及び図１２は温度による水素ガス圧制御値から外れた場合を示している。
【０１００】
【表９】
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【０１０１】
【表１０】
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【０１０２】
水温に応じて水素ガス圧を制御した場合、調整を行えば、１Ｌの水素水採取にあたって、待機・停止の時間分にかかわらず、常に溶存水素濃度１．６ｍｇ／Ｌの水素水を供給することができた。なお、この実施例では水道水の温度調整を冷却水槽を利用して行ったため、休止以後の運転開始で待機時の水素ガス溶解手段１３での高溶解溶存水素が初期に流出し、冷却水槽部で待機した過冷却水が低溶解溶存水素となり次に溶出し、以後安定した所望の溶存水素濃度１．６ｍｇ／Ｌ以上の水素水を得ることができた。過冷却水の溶存水素濃度不足は初期の過剰な溶存水素濃度にて補足されるので全体の１Ｌ容量中の溶存水素濃度は１．６ｍｇ／Ｌ以上であることに間違いはなかった。
【０１０３】
一方、水温による水素ガスの上限圧力値及び下限圧力値の範囲を外れた（上限圧力値を上回る）水素ガス圧とすると、停止中にも多量の水素ガスが水側に移行し、水中に水素ガス体を検出することとなり、待機中に水素ガスを損失しコストアップにつながる結果となった。下限圧力値を下回る水素ガス圧とすると、所望の溶存水素濃度１．６ｍｇ／Ｌを得られず、水素水の商品規格から外れる品となった。
【０１０４】
従って、制御手段３０は、水温検知手段２９により検知した水の温度Ｔに基づいて、水素ガス圧を制御すると共に、水素ガスのガス圧Ｐ３と、水道水通水弁１９、水素水取り出し弁１６、第１の停止圧調整弁２４及び第２の停止圧調整弁２８を閉成して系を閉鎖した際の水圧とが略同圧に調整するように水圧力調整手段を制御することにより、任意の時点に、任意の量の水素水を取り出しても、常に所定濃度以上（例えば、１．６ｍｇ／Ｌ以上）の水素水を供給できる。
【０１０５】
なお、上述した実施形態の水素水供給装置１００、２００、３００及び４００において、水素ガス溶解手段１３には、シリコン系の中空糸ガス分離膜を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、他の種のガス分離膜材質による水素ガス溶解装置を用いてもよい。
【０１０６】
さらに、上述した実施形態の水素水供給装置１００、２００、３００及び４００において、水道水を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。水道水以外の水を用いてもよい。
【０１０７】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の水素水供給装置は、水道直結型、随時水素水取り出し式飲料用水素水供給装置（水素水サーバ）として利用できる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  水素ガス発生装置
１１  逆止弁
１２、１５、１８、２３、２６  流路
１３  水素ガス溶解手段
１４  水素ガス入口圧力計
１６  水素水取り出し弁
１７  水素水出口圧力計
１９  水道水通水弁
２０  減圧弁
２１  流量調整弁
２２  水道水入口圧力計
２４  第１の停止圧調整弁
２５  第１の定流量弁
２７  第２の定流量弁
２８  第２の停止圧調整弁
２９  水温検知手段
３０  制御回路
３１  水素ガス貯留タンク
３２  ガス圧力調整弁
３３  第３の定流量弁
３４  溶存酸素除去手段
３５  吸引ポンプ
３６  冷却手段
１００、２００、３００、４００  水素水供給装置
Ｆ  水道水用フィルタ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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