(57)【要約】【課題】水素を高濃度に含有する水素含有水を手軽にかつ素早く生成する。【解決手段】電解液を電解処理して水素ガスを生成する電解槽（１１）と、水に水素ガスを溶解させる溶解槽（２１）と、前記電解槽（１１）の気相部と前記溶解槽（２１）の気相部とを接続する通気管（３１）とを備え、前記電解槽（１１）で生成される水素ガスで前記溶解槽（２１）内の圧力を昇圧させることにより、前記溶解槽（２１）で水素ガスを水に溶解させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を電解処理して水素ガスを生成する電解槽と、
水に水素ガスを溶解させる溶解槽と、
前記電解槽の気相部と前記溶解槽の気相部とを接続する通気管とを備え、
前記電解槽で生成される水素ガスで前記溶解槽内の圧力を昇圧させることにより、前記溶解槽で水素ガスを水に溶解させることを特徴とする水素含有水生成装置。
【請求項２】
前記溶解槽内の水および水素ガスを撹拌する撹拌部を備え、
前記電解槽で生成される水素ガスで前記溶解槽内の圧力を昇圧させるとともに、前記撹拌部で前記溶解槽内の水および水素ガスを撹拌することにより、前記溶解槽で水素ガスを水に溶解させることを特徴とする請求項１に記載の水素含有水生成装置。
【請求項３】
前記撹拌部を回転駆動するためのモータを備え、
前記モータは前記溶解槽の外部に配置されており、前記モータの回転駆動力が前記溶解槽の壁面を挟んで配置されたマグネットカップリングにより前記撹拌部に伝達されることを特徴とする請求項２に記載の水素含有水生成装置。
【請求項４】
前記電解槽に、電解液の電解処理を行って水素ガスを生成するための、イオン伝導性を有する高分子膜の両面に触媒層または電極が一体となるように構成された電解装置が備えられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の水素含有水生成装置。
【請求項５】
前記溶解槽の気相部と連通する位置に設けられた排気弁と、
前記排気弁の動作を制御する排気制御部とを備え、
前記排気制御部は、
前記排気弁を開いて前記電解槽で水素ガスを生成することにより前記溶解槽内の気相部を水素ガスに置換する置換する置換工程と、
前記置換工程の後、前記排気弁を閉じて前記電解槽で水素ガスを生成することにより前記溶解槽内の圧力を昇圧させる昇圧工程とを行わせることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の水素含有水生成装置。
【請求項６】
前記溶解槽内の水および水素ガスを撹拌する撹拌部と、
前記撹拌部の動作を制御する撹拌制御部とを備え、
前記撹拌制御部は、前記置換工程において前記撹拌部に前記溶解槽内の水の撹拌を行わせることを特徴とする請求項５に記載の水素含有水生成装置。
【請求項７】
前記溶解槽の気相部の圧力を検出する圧力センサと、
前記溶解槽の気相部の圧力と前記溶解槽で生成される水素含有水の水素濃度との関係を示す情報を記憶した濃度データ記憶部と、
前記圧力センサの検出した圧力と前記濃度データ記憶部に記憶されている前記情報とに基づいて前記溶解槽で生成される水素含有水の水素濃度の推定値を算出する濃度算出部とを備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の水素含有水生成装置。
【請求項８】
前記電解槽の気相部と通気管と前記溶解槽の気相部と排気管が気相で連通して接続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項に記載の水素含有水生成装置。
【請求項９】
電解液を電解処理して水素ガスを生成する電解槽と、水に水素ガスを溶解させる溶解槽と、前記電解槽の気相部と前記溶解槽の気相部とを接続する通気管とを備えた水素含有水生成装置を用いて水素含有水を生成する水素含有水の生成方法であって、
前記電解槽で生成される水素ガスで前記溶解槽内の圧力を昇圧させる昇圧工程を含むことを特徴とする水素含有水の生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素含有水を生成する水素含有水生成装置および水素含有水の生成方法に関するものである。なお、本明細書では、飽和濃度未満の水素が溶解した水素水（水素溶存水）、および飽和濃度以上の水素を含有する水素水を総称して水素含有水と称する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素の生体内における抗酸化作用が注目されており、水素の摂取により、肥満、動脈硬化、糖尿病、アトピー性皮膚炎、放射線障害などを副作用なく改善する健康効果が得られることが確認されている。
【０００３】
また、水素を摂取するための方法としては、（ｉ）水素ガスを直接吸引する方法、（ｉｉ）水素を溶存させた水素水を飲む方法、（ｉｉｉ）水素風呂等で皮膚から吸収させる方法、および（ｉｖ）水素が溶存した生理食塩水を点滴する方法が知られている。
【０００４】
これらの方法のうち、水素水を飲む方法は、水素ガスを吸引する方法に比べて安全で日常生活の中で手軽に水素を摂取することができるため、水素の優れた効果を求める一般家庭に普及しつつある。
【０００５】
なお、従来の水素水生成設備では、高濃度かつ大容量の水素水を生成して貯蔵槽に貯蔵しておき、必要に応じて貯蔵槽から水素水を取り出すようになっている。
【０００６】
また、近年、水素水を予め生成して貯蔵しておくのではなく、必要なときに水素水を生成する技術も開発されている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、圧力制御下で水から水素ガスを取り出す水素ガス発生装置と、水素ガス発生装置と液体容器とを接続するガス供給路とを備え、水素ガス発生装置が発生する水素ガスのガス圧を可変制御することにより、ガス供給路に着脱可能に接続された液体容器に収容されている液体に水素を添加する水素添加システムが開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、固体高分子型の水素発生部をペットボトル等の容器に接続し、容器を密閉した状態で容器に収容された水を電解処理する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５７１００５０号明細書（２０１５年４月３０日公開）
【特許文献２】特開２０１５−１３１２９５号公報（２０１５年７月２３日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、水素水の飲用による健康効果は水素の摂取量と摂取頻度とに相関があるが、水素水メーカーから従来販売されている水素水は水素の溶存濃度が比較的低いので、健康効果を得るためにユーザは大量の水素水を摂取する必要がある。例えば、水素含有量が０．８ｐｐｍである水素水の場合、ユーザは１日１Ｌ程度の水素水を摂取する必要があると言われている。
【００１１】
このため、大量の水素水を飲むことがユーザにとって大きな負担になっており、ユーザの負担を軽減するために高濃度の水素水を提供する技術が求められている。
【００１２】
しかしながら、従来の技術では、水素を高濃度に含有する水素含有水を手軽にかつ素早くユーザに供給することが困難であるという問題がある。
【００１３】
具体的には、生成した水素水を貯蔵槽に貯蔵しておく方法では、時間の経過とともに水素の溶存濃度が低下してしまうこと、および水素水を取り出す毎に貯蔵槽の水素の圧力が低下して水素の溶存濃度が低下してしまうことから、貯蔵槽内の水素水を高濃度に維持することが困難であった。
【００１４】
また、上記特許文献１の技術では、水素ガス供給チューブの先端に配置されたカプラを介して液体容器を水素ガス発生装置に接続する構成なので、カプラに適合する専用の液体容器を準備する必要があることや、カプラのネジ部等の着脱を繰り返すと着脱部の劣化が促進され徐々に高い圧力に耐えられなくなり水素が漏れ出す懸念があるため、ユーザが水素水を手軽に得ることができなかった。
【００１５】
また、特許文献２の技術では、水を電解処理するための電極部に膜電極接合体（ＭＥＡ；Membrane Electrode Assembly）を用いているが、膜電極接合体は乾燥すると電解性能が極めて低下するため、電解性能を維持するために常に水に浸しておく必要がある。このため、電極部を常に水に浸しておくための作業がユーザにとって負担になっていた。
【００１６】
また、特許文献２の技術では、膜電極接合体からなる電極部が飲用水として生成される水素水に直接触れる構成になっているため、生成される水素水に電極部を含む機械的な構造が直接接することによって水素水の風味が低下するという問題があった。また、特許文献２の技術では、膜電極接合体は、膜が薄い方が電解性能は高くなるが、膜が薄くなると耐圧信頼性が低下するので、膜が湿潤と乾燥とを繰り返す場合には膜の耐圧性の問題を考慮する必要があるという問題もあった。
【００１７】
本発明は、これらの問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、水素を高濃度に含有する水素含有水を手軽にかつ素早く生成することのできる水素含有水生成装置および水素含有水の生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一態様にかかる水素含有水生成装置は、電解液を電解処理して水素ガスを生成する電解槽と、水に水素ガスを溶解させる溶解槽と、前記電解槽の気相部と前記溶解槽の気相部とを接続する通気管とを備え、前記電解槽で生成される水素ガスで前記溶解槽内の圧力を昇圧させることにより、前記溶解槽で水素ガスを水に溶解させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
上記の構成によれば、水素を高濃度に含有する水素含有水を手軽にかつ素早く生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１にかかる水素含有水生成装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１に示した水素含有水生成装置に備えられる電解装置の構成を示す説明図である。
【図３】図１に示した水素含有水生成装置の制御系の構成を示す説明図である。
【図４】図１に示した水素含有水生成装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図１に示した水素含有水生成装置における各部の動作を示す説明図である。
【図６】撹拌の有無と水素の溶解特性との関係を調べるために行った実験の結果を示すグラフである。
【図７】溶解槽内の気相部の水素置換と生成される水素含有水の水素濃度との関係を調べるために行った実験の結果を示すグラフである。
【図８】撹拌開始時の溶解槽の圧力と生成される水素含有水の水素濃度との関係を調べるために行った実験の結果を示す図であり、（ａ）は撹拌開始時の溶解槽の圧力、撹拌終了時の溶解槽の圧力、および生成された水素含有水の水素濃度を示しており、（ｂ）は撹拌開始時の溶解槽の圧力と生成された水素含有水の水素濃度との関係を示している。
【図９】水素分圧と生成した水素含有水の水素濃度との関係を調べるために行った実験の結果を示す図であり、（ａ）は合計ガス量／水量（水道水の水量に対する水素・酸素の混合気体の体積の比）と生成した水素含有水の水素濃度との関係を示しており、（ｂ）は水素ガスのモル分率と生成した水素含有水の水素濃度との関係を示している。
【図１０】（ａ）は本発明の実施形態２にかかる水素含有水生成装置における各部の動作を示す説明図であり、（ｂ）はその変形例を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施形態３にかかる水素含有水生成装置の概略構成を示す説明図である。
【図１２】図１１に示した水素含有水生成装置の制御系の構成を示す説明図である。
【図１３】図１１に示した水素含有水生成装置における各部の動作を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施形態４にかかる水素含有水生成装置の概略構成を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施形態５にかかる水素含有水生成装置の概略構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施形態６にかかる水素含有水生成装置の概略構成を示す説明図である。
【図１７】図１６に示した水素含有水生成装置の制御系の構成を示す説明図である。
【図１８】本発明の実施形態７にかかる水素含有水生成装置の概略構成を示す説明図である。
【図１９】図１８に示した水素含有水生成装置の制御系の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について説明する。
【００２２】
（１−１．水素含有水生成装置１の構成）
図１は、本実施形態にかかる水素含有水生成装置１の概略構成を示す説明図である。この図に示すように、水素含有水生成装置１は、電解部１０と溶解部２０とを備えている。
【００２３】
電解部１０は、電解液を貯水する電解槽１１と電解装置１２とを備えている。なお、電解槽１１には、電解槽１１内に電解液を導入するための導入口、および電解槽１１内の電解液を排出するための排出口が設けられているが、図１ではこれらの導入口および排出口については図示を省略している。また、電解槽１１に貯水される電解液は、電解処理によって水素を発生する液体であれば特に限定されるものではなく、例えば水道水であってもよく、純水であってもよい。
【００２４】
図２は、電解装置１２の構成を示す説明図である。この図に示すように、本実施形態では、電解装置１２として、イオン交換膜５１、触媒層５２、触媒層５３、負電極（電極）５４、正電極（電極）５５、および電源部５６を備えた固体高分子型電解装置を用いている。
【００２５】
イオン交換膜５１としては、例えば、フッ素系のプロトン交換膜が用いられる。あるいは、炭化水素系の陽イオン交換膜や陰イオン交換膜など、フッ素系のプロトン交換膜以外の素材で出来たイオン交換機能を備える膜であってもよい。
【００２６】
触媒層５２および触媒層５３は、イオン交換膜５１の表面にコーティングされた、例えばＰｔ（白金）等の触媒からなる。触媒層５２または触媒層５３の外層に、ガス拡散層（撥水処理したカーボンペーパー等）をさらに設けてもよい。また、触媒層５２または触媒層５３を設けない構成としてもよい。
【００２７】
負電極５４および正電極５５は、例えば、パンチング加工されたＴｉ（チタン）あるいは網目状のＴｉをＰｔ（白金）でメッキしたＰｔメッキ電極からなる。あるいは、正電極５４，５５は、Ｐｔに代えて、あるいはＰｔに加えて、Ｉｒ(イリジウム)、Ｔａ（タンタル）、Ｒｕ(ルテニウム)等からなる電解触媒作用を有する化合物をメッキしてもよい。
負電極５４は触媒層５２に接触または接着して配置され、正電極５５は触媒層５３に接触または接着して配置されている。
【００２８】
これにより、イオン交換膜５１、触媒層５２，５３、負電極５４、および正電極５５によって膜電極接合体（ＭＥＡ；Membrane Electrode Assembly）が形成されている。すなわち、本実施形態にかかる固体高分子型電解装置は、イオン伝導性を有する高分子膜の両面に触媒層または電極が一体となるように構成されたＭＥＡを備えている。
【００２９】
負電極５４は電解槽１１内の電解液に接するように配置されており、正電極５５は電解槽１１の外部空間に露出している。なお、電解槽１１の外側は空気であってもよく、水等で満たされていてもよい。
【００３０】
電源部５６は、直流電源であり、マイナス端子が負電極５４に接続され、プラス端子が正電極５５に接続されている。電源部５６から電解槽１１内に配置された負電極５４にマイナス電位、電解槽１１の外部に配置された正電極５５にプラス電位を印加することで、電解槽１１の外側で酸素が発生し、電解槽１１内で純度の高い水素が発生する。
【００３１】
また、電源部５６から負電極５４および正電極５５に印加する電圧の極性を反転可能とし、メンテナンス時に負電極５４にプラス電位を印加し、正電極５５にマイナス電位を印加することにより、イオン交換膜５１に吸着されたイオン分を除去するようにしてもよい。なお、酸性水あるいは熱水を用いてイオン交換膜５１に吸着されたイオン分を除去するようにしてもよい。
【００３２】
電解やメンテナンスの運転を行わない時は、電解制御部６１が正電極５５と負電極５４との間に生じる電圧を制御して、電解液に溶存した水素と空気中の酸素から水が自然に発生するといった逆反応を抑制するようにしてもよい。
【００３３】
本実施形態では、負電極５４が電解液を貯水する電解槽１１内に配置され、正電極５５が電解槽１１の外部に露出している構成について説明したが、これに限るものではない。正電極５５または負電極５４のいずれかが電解液に接していればよく、正電極５５が電解槽１１内に配置され、負電極が電解槽１１の外部に露出するように構成して、電解槽１１の外側で発生した水素を集めて溶解部２０と接続してもよい。また、正電極５５および負電極５４の両方が電解槽１１内に配置されていてもよい。
【００３４】
電解槽１１の天井面１３は、周縁部から中心部に向かって上方へ傾斜した傾斜面になっており、天井面１３の中心部、すなわち傾斜面の頂部には、電解部１０で生成された水素を溶解部２０へ供給するための通気管３１が接続されている。これにより、電解部１０で生成された水素ガスは電解槽１１の天井面１３の頂部付近に溜まり、通気管３１を介して溶解部２０へ供給されるようになっている。なお、本実施形態では天井面１３における傾斜面の頂部が天井面１３の中心部である構成としているが、これに限らず、天井面１３の任意の一部を頂部とし、この頂部に向かって天井面１３が上方へ傾斜している構造とし、頂部近傍に通気管３１を接続してもよい。
【００３５】
通気管３１の内径は、電解部１０で生成させた水素ガスが存在する空間の体積を小さくするとともに、電解槽１１と溶解槽２１との間で水および電解液の往来を阻害するために、できるだけ細くすることが好ましい。ただし、通気管３１に水滴が入ってしまった場合、通気管３１が細すぎると通気管３１に水滴が詰まって水素ガスを通過させることができなくなる可能性がある。このため、通気管３１の内径は、水滴が入った場合であっても水素ガスの通過が阻害されない範囲でできるだけ細くすることが好ましい。
【００３６】
電解液は、電解槽１１における通気管３１が接続されている部分よりも下方の位置までしか貯水されないようになっており、電解槽１１における天井面１３の頂部近傍および通気管３１は常に気相状態に維持されるようになっている。
【００３７】
なお、電解槽１１における気相部の体積が大きいと、電解部１０で発生した水素ガスによる、電解槽１１の気相部、通気管３１、および溶解部２０の気相部の圧力の上昇速度が低下する。このため、電解槽１１の気相部の体積は、電解槽１１内の電解液が通気管３１へ流出することを防止できる範囲内でできるだけ小さくすることが好ましい。
【００３８】
また、電解槽１１の容量は、電解液に溶解する水素量を低減して水素ガスの発生効率を向上させるために、電解処理に支障が生じない範囲内でできるだけ少なくすることが好ましい。なお、電解処理による電解液の消費量は、例えば４〜５ｐｐｍの水素含有水２Ｌを生成する場合で１ｃｃ程度であり、非常に少ない。
【００３９】
また、電解槽１１内の電解液の水位を検出する水位センサを設けるとともに、電解槽１１内の電解液の水位が所定値以下に低下したときに電解槽１１内に電解液を自動的に補填する電解液補填装置（図示せず）を備えてもよい。貯水タンクを電解槽１１よりも上方に設けて、重力により電解液を補填してもよい。また、電解部１０に、電解槽１１内の電解液を交換するための排出配管を設けてもよい。
【００４０】
また、電解槽１１内に電解液を導入するための導入路に、イオン交換樹脂フィルタ、あるいは逆浸透膜（ＲＯ；Reverse Osmosis）フィルタを設け、電解液内のイオン分を除去するようにしてもよい。また、電解槽１１内に電解液を導入するための導入路に活性炭フィルタ等を設け、電解液内の残留塩素を除去するようにしてもよい。
【００４１】
また、電解槽１１の外壁を透明な材料で構成し、ユーザが電解処理の様子を外部から観察できるようにしてもよい。また、電解液の温度を制御するための加温手段または冷却手段を電解槽１１に設けてもよい。
【００４２】
溶解部２０は、水素含有水となる水を貯水する溶解槽２１と、溶解槽２１内に貯水された水および溶解槽２１の上部の気体（水素ガス）を撹拌する撹拌部２２と、撹拌部２２を回転駆動するためのモータ４０とを備えている。
【００４３】
また、溶解槽２１には、電解部１０から溶解槽２１に水素ガスを供給するための通気管３１、溶解槽２１内に水を給水するための給水管３２、溶解槽２１の上部（気相部）の気体を溶解槽２１の外部に排出するための排気管３３、およびユーザが溶解槽２１で生成された水素含有水を溶解槽２１から取水するための取水管３４が接続されている。
【００４４】
通気管３１および排気管３３は、溶解槽２１の天井面における中心部近傍（溶解槽２１の天井面と撹拌部２２における回転軸２２ａの中心を通る直線との交点の近傍）に接続されており、溶解槽２１には通気管３１および排気管３３の接続部よりも下方の位置までしか注水されないようになっている。これにより、撹拌部２２を回転駆動させたときに遠心力により溶解槽２１内の水の液面が径方向外側へ向かうほど高くなった場合であっても、溶解槽２１内の水は通気管３１および排気管３３には噴出せず、通気管３１、溶解槽２１の上部、および排気管３３は常に気相状態に維持されるようになっている。したがって、本実施形態では、電解槽１１内の電解液が溶解槽２１内の水に混ざったり、溶解槽２１内の水が電解槽１１内の電解液に混ざったりしないようになっている。
【００４５】
また、排気管３３には排気弁３８が設けられており、排気管３３を開くことにより溶解槽２１の気相部の気体が溶解槽２１の外部に排出される。なお、電解槽１１の気相部、通気管３１、溶解槽２１の気相部、排気管３３を気相部で連通して、減圧する時に膨張したガスを前記溶解槽２１の水中で暴れさせることなく排気管３３から排出してもよい。これにより、水に溶解させた水素の濃度が膨張ガスの衝撃によって低下することを抑制すると共に、排気管３３から排出される水素に水が混合することや、溶解槽２１内の水が通気管３１に侵入することを抑制できる。また、溶解槽２１の天井面における通気管３１の接続部の周囲に上方に凸となる窪み（図示せず）を設け、通気管３１から供給される水素ガスをこの窪みに溜めるとともに、排気管３３を接続して、溶解槽２１の気相部の体積を減らしてもよい。
【００４６】
給水管３２には、給水ポンプ３７と給水弁３６とが備えられており、給水ポンプ３７は図示しない給水手段（例えば水道栓、貯水容器、あるいは貯水タンクなど）に接続されている。これにより、給水弁３６を開いて給水ポンプ３７を起動することにより、溶解槽２１内に水が給水される。また、給水ポンプを設けずに貯水容器等を溶解槽２１よりも上方に設けて、重力により給水してもよい。なお、給水管３２に、中空糸フィルタ、活性炭フィルタ、逆浸透膜（ＲＯ；Reverse Osmosis）フィルタ等を設け、浄水あるいは脱気した水を溶解槽２１に給水するようにしてもよい。また、給水管３２から溶解槽２１にイオン濃縮水を給水するようにしてもよい。また、逆浸透膜フィルタの浄水を電解槽１１に給水し、膜を通過しなかったイオン濃縮水を溶解槽２１に給水してもよい。また、水素含有水となる水の温度を制御するための加温手段または冷却手段を溶解槽２１に設けてもよい。水温が低いほど、飽和濃度は増加する。
【００４７】
取水管３４は、溶解槽２１の液相部に接続されており、取水管３４には取水弁３９が設けられている。これにより、取水弁３９を開くことにより溶解槽２１内の水素含有水が取水管３４から排出され、ユーザは取水管３４から排出される水素含有水を任意の容器で取水でき、取水する際にユーザが着脱する機構を設ける必要がなくなる。ユーザが着脱を繰り返す機構は、着脱部が徐々に劣化し高い圧力に耐えられなくなるため、低い圧力でしか運転できないが、取水弁３９を備えた取水管３４を設けることで、操作圧力を大幅に高めることができる。例えば、各国における高圧ガスに関する法規制による上限を遵守した上で、５から９気圧以上にすることができる。
【００４８】
ただし、溶解槽２１は、蓋部（上面部）と容器部（底面および側面によって構成されるコップ状の容器部分）とがＯリング等を介して着脱可能に接続されており、必要に応じて蓋部を容器部から取り外して内部の洗浄等を行うようにしてもよい。また、取水管３４の先端部に水素含有水を所定の容器に注入するための接続具（図示せず）を取り付け、この接続具を介して上記容器に水素含有水を注入するようにしてもよい。
【００４９】
撹拌部２２は、回転軸２２ａと、回転軸２２ａの周囲に取り付けられた撹拌翼２２ｂと、回転軸２２ａの一端部に取り付けられたマグネットカップリング４１ｂとを備えている。また、回転軸２２ａは鉛直方向に延伸するように配置されており、回転軸２２ａの他端部は溶解槽２１の天井面の中心に配置された軸受（図示せず）によって回転可能に軸支されている。
【００５０】
撹拌翼２２ｂは、溶解槽２１内に貯水された水の貯水部（液相部）および水面上の気相部の両方に延在するように配置されている。撹拌翼２２ｂの形状や枚数は特に限定されるものではなく、溶解槽２１内の水およびガスを効率よく撹拌できる形状および枚数であればよい。
【００５１】
モータ４０は、溶解槽２１の外部に配置されており、モータ４０の回転軸は溶解槽２１の底壁（壁面）に対向配置されたマグネットカップリング４１ａに接続されている。また、撹拌部２２に備えられているマグネットカップリング４１ｂは、溶解槽２１の底壁（壁面）を介してマグネットカップリング４１ａに対向する位置に配置されている。
【００５２】
これにより、モータ４０の回転駆動力によってマグネットカップリング４１ａが回転すると、その回転駆動力が磁力によってマグネットカップリング４１ｂに伝達され、撹拌部２２が回転軸２２ａを中心として回転するようになっている。すなわち、本実施形態では、撹拌部２２として、モータ４０およびモータ４０に接続された部材（マグネットカップリング４１ａ等）に対して非接触で回転駆動されるフローティングファンを用いている。
【００５３】
なお、本実施形態では、モータ４０を溶解槽２１の下方に配置し、マグネットカップリング４１ａ，４１ｂを溶解槽２１の底壁を介して対向するように配置しているがこれに限るものではない。例えば、モータ４０を溶解槽２１の側方に配置し、マグネットカップリング４１ａ，４１ｂを溶解槽２１の側壁（壁面）を介して対向するように配置してもよい。また、モータ４０を溶解槽２１の上方に配置し、マグネットカップリング４１ａ，４１ｂを溶解槽２１の上壁（壁面）を介して対向するように配置してもよい。また、モータ４０および撹拌部２２を１組のみ備えた構成に限らず、複数組備えていてもよい。
【００５４】
図３は、水素含有水生成装置１の制御系の構成を示す説明図である。この図に示すように、水素含有水生成装置１は、電解部１０および溶解部２０に加えて、水素含有水生成装置１の各部の動作を制御する制御部６０と、ユーザからの指示入力を受け付けて制御部６０に伝達する操作入力部７０とを備えている。
【００５５】
制御部６０は、電解制御部６１と溶解制御部６２とを備えており、溶解制御部６２は給水制御部６３、取水制御部６４、排気制御部６５、および撹拌制御部６６を備えている。
【００５６】
なお、制御部６０は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。後者の場合、制御部６０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、水素含有水生成装置１の機能が実現される。
【００５７】
電解制御部６１は、電解装置１２の動作、すなわち正電極５５および負電極５４に対する電圧の印加を制御する。
【００５８】
給水制御部６３は給水ポンプ３７および給水弁３６の動作を制御し、取水制御部６４は取水弁３９の動作を制御し、排気制御部６５は排気弁３８の動作を制御し、撹拌制御部６６はモータ４０の動作を制御する。なお、本実施形態では、給水弁３６、取水弁３９、および排気弁３８として電磁弁を用いており、給水制御部６３、取水制御部６４、および排気制御部６５がそれら各電磁弁の動作を制御して開閉させる。
【００５９】
操作入力部７０の構成は、ユーザからの指示を受け付けて制御部６０に伝達する機能を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばキー操作ボタンからなるものであってもよく、タッチパネルであってもよく、それらの組み合わせであってもよい。
【００６０】
（１−２．水素含有水生成装置１の動作）
図４は水素含有水生成装置１における処理の流れを示すフローチャートであり、図５は水素含有水生成装置１における各部の動作を示す説明図である。
【００６１】
操作入力部７０を介してユーザから水素含有水の生成指示が行われると、まず、給水制御部６３が給水弁３６を開き（ＯＰＥＮ）、給水ポンプ３７を起動（ＯＮ）させて溶解槽２１に水を給水する（Ｓ１、給水工程）。なお、この状態では、排気弁３８は開状態（ＯＰＥＮ）、取水弁３９は閉状態（ＣＬＯＳＥ）であり、電解装置１２およびモータ４０は停止（ＯＦＦ）している。
【００６２】
Ｓ１において溶解槽２１に所定水位まで給水されると、給水制御部６３は給水ポンプ３７を停止させ、給水弁３６を閉じて給水工程を終了する。なお、溶解槽２１に水位センサを設けておき、この水位センサの検出結果に応じて給水制御部６３が溶解槽２１に所定水位まで給水されたか否かを判断するようにしてもよい。水位センサが所定の水位を検知するまで、給水を行うようにしてもよい。
【００６３】
そして、電解制御部６１が電解装置１２を起動させて水素ガスの生成を開始させるとともに、排気制御部６５が排気弁３８を開くことにより、通気管３１、溶解槽２１の気相部、および排気管３３の空気を電解装置１２で生成された水素ガスに置換する（Ｓ２、置換工程）。安全性を向上させるために、気相中の酸素を排出して、エネルギーを人工的に与えても水素ガスと反応しない酸素混合濃度にしておくことが好ましい。
【００６４】
なお、通気管３１、溶解槽２１の気相部、および排気管３３の水素ガスへの置換が完了したか否かは、例えば置換工程を開始してからの処理時間に応じて判断してもよく、溶解槽２１内の水素ガス濃度あるいは排気管３３からの排気の組成を検出することにより判断してもよい。
【００６５】
Ｓ２において通気管３１、溶解槽２１の気相部、および排気管３３の水素ガスへの置換が完了すると、排気制御部６５が排気弁３８を閉じるとともに、電解制御部６１が電解装置１２による水素ガスの生成を継続させることにより、通気管３１、溶解槽２１の気相部、および排気管３３の圧力を所定圧力まで昇圧させる（Ｓ３、昇圧工程）。本実施形態では、この昇圧工程により、通気管３１、溶解槽２１の気相部、および排気管３３の圧力を５気圧まで昇圧させる。
【００６６】
Ｓ３において通気管３１、溶解槽２１の気相部、および排気管３３の圧力が所定圧力まで昇圧されると、撹拌制御部６６はモータ４０を駆動させ、撹拌部２２を回転させて溶解槽２１内の水および気体（水素ガス）を撹拌させる（Ｓ４、撹拌工程）。これにより、溶解槽２１内の水に水素ガスが溶解して高濃度の水素含有水が生成される。
【００６７】
なお、通気管３１、溶解槽２１の気相部、および排気管３３の圧力が所定圧力まで昇圧されたか否かは、例えば、内部の圧力が検知できるように、電解槽１１、溶解槽２１、あるいは、それらに接続されている各管３１，３２，３３，３４の何れかに配置された圧力センサ（図示せず）を設けておき、その検知結果に基づいて判断するようにしてもよい。この際、溶解槽２１内の圧力と生成される水素含有水の水素濃度との間には相関があるので、上記所定圧力は、所望する水素濃度の水素含有水が得られるように適宜設定すればよい。
【００６８】
なお、水素発生速度から計算される昇圧速度の推定値を、この圧力センサの実測値と比較して、漏れ等の異常を判定してもよい。
【００６９】
また、設定した圧力以上で弁が開放する圧力弁を設けてもよい。なお、圧力センサまたは圧力弁は、電解槽１１の気相部かその近傍に設けることが好ましい。
【００７０】
また、撹拌工程の開始タイミングは、圧力センサの検知結果に基づいて判断する構成に限らず、例えば、電解装置１２において定電流で電解処理を行い、昇圧工程の処理を開始してからの処理時間が所定時間に達したときに撹拌工程を開始させるようにしてもよい。
【００７１】
また、本実施形態では、昇圧工程後に撹拌工程を開始するものとしているが、これに限らず、昇圧工程と撹拌工程とを並行して行ってもよい。
【００７２】
その後、撹拌工程を開始してから所定時間が経過すると、電解制御部６１が電解装置１２を停止させ、撹拌制御部６６がモータ４０を停止させ、排気制御部６５が排気弁３８を開くことにより、溶解槽２１内の圧力を常圧まで減圧させる（Ｓ５、減圧工程）。排気制御部６５が排気弁３８の摩擦損失または開度を調整して溶解槽２１の減圧速度を制御するようにしてもよい。なお、この減圧工程により、溶解槽２１内の水素含有水中にキャビテーションを発生させ、ファインバブルを生成することができる。また、減圧工程において電解装置１２を起動させたままにしてもよい。
【００７３】
なお、撹拌工程から減圧工程に移行するタイミングは、例えば、溶解槽２１内の圧力を検知する圧力センサを設け、圧力センサによって検知される圧力の時間変化率が所定値以下になってから所定時間が経過したときに撹拌工程を終了して減圧工程に移行するようにしてもよい。
【００７４】
そして、溶解槽２１内の圧力が常圧まで減圧されると、取水制御部６４が取水弁３９を開くことにより、溶解槽２１内の水素含有水が取水管３４を介して容器に給水される（Ｓ６、取水工程）。
【００７５】
なお、本実施形態では、上記各工程の処理を制御部６０が自動的に行うものとしているが、これに限るものではなく、上記各工程のうちの一部または全部をユーザが手動で行うようにしてもよい。
【００７６】
（１−３．実験結果）
（実験１：撹拌の有無と水素の溶解特性との関係）
図６は、撹拌の有無と水素の溶解特性との関係を調べるために行った実験の結果を示すグラフである。
【００７７】
この実験では、容積２７３ｃｃの溶解槽２１を用い、溶解槽２１内の気相部の体積が１１ｃｃ（全体の４％）となるように溶解槽２１に水を注水した。そして、気相部に水素ボンベを直結して気相部の空気を水素ガスで置換した後、気相部の圧力を５気圧まで昇圧させて所定時間維持した。その後、撹拌部２２による撹拌を行った場合と撹拌を行わなかった場合のそれぞれについて、減圧処理して取水してから水の溶存水素濃度を測定した。
【００７８】
図６に示したように、撹拌部２２による撹拌を行わない場合、溶解槽２１内の圧力を水素ガスで高圧（この実験では５気圧）に昇圧して維持しても、２分間では水素はほとんど水に溶存しなかった。
【００７９】
これに対して、溶解槽２１内の圧力を水素ガスで昇圧して高圧状態に保持するとともに、撹拌部２２による撹拌を行うことにより、水素を短時間で水に溶存させることができた。なお、水素濃度は、保持時間０．２５分で２．９ｐｐｍ、０．５分で３．５ｐｐｍ、１分で４．５ｐｐｍ、２分で４．８ｐｐｍであり、その後は保持時間を延ばしても水素濃度はほとんど増加しなかった。
【００８０】
（実験２：気相部の水素置換と水素濃度との関係）
図７は、溶解槽２１内の気相部の水素置換と生成される水素含有水の水素濃度との関係を調べるために行った実験の結果を示すグラフである。
【００８１】
この実験では、まず、以下の（ｉ）〜（ｉｖ）の各条件で溶解槽２１の気相部の水素ガスへの置換処理を行った。
（ｉ）溶解槽２１に水素ボンベを接続し、溶解槽２１の気相部を水素ボンベから供給される水素ガスで完全に置換した（図７の「理想１００％」参照）。
（ｉｉ）排気弁３８を開いた状態で電解装置１２によって溶解槽２１の気相部の体積に相当する水素ガスが発生されるまで電解処理を行い、電解処理で生成した水素ガスで気相部の置換を行った（図７の「電解１００％」参照）。
（ｉｉｉ）排気弁３８を開いた状態で電解装置１２によって溶解槽２１の気相部の体積の１／２に相当する水素ガスが発生されるまで電解処理を行い、電解処理で生成した水素ガスで気相部の置換を行った（図７の「電解５０％」参照）。
（ｉｖ）水素ガスへの置換処理を行うことなく、溶解槽２１の気相部を空気のままとした（図７の「置換なし」参照）。
【００８２】
そして、上記（ｉ）〜（ｉｖ）の各条件で置換処理を行った後、排気弁３８、給水弁３６、および取水弁３９を閉じて溶解槽２１を密閉し、電解装置１２を定電流駆動（２．０Ａ）して溶解槽２１の気相部が５．５５気圧になるまで電解処理を継続した後、撹拌部２２で４０秒間の撹拌を行い、排気弁３８を開いて減圧処理し、取水弁３９を開いて取水し、水素濃度を測定した。なお、図７の実験結果は、上記（ｉ）〜（ｉｖ）の各条件についてそれぞれ複数回の測定を行った結果の平均値を示している。なお、撹拌部２２による撹拌を行った後、排気弁３８を開いて減圧処理を開始する前の溶解槽２１内の圧力は上記（ｉ）〜（ｉｖ）のいずれの条件でもおよそ５．１気圧であった。
【００８３】
図７に示したように、溶解槽２１の気相部を水素ガスに置換することにより、生成される水素含有水の水素濃度を向上させられることがわかった。ただし、水素ガスへの置換を行わない場合でも４．５ｐｐｍの水素含有水を生成することができた。
【００８４】
（実験３：溶解槽２１内の圧力と水素濃度との関係）
図８は撹拌開始時の溶解槽２１の圧力と生成される水素含有水の水素濃度との関係を調べるために行った実験の結果を示しており、（ａ）は撹拌開始時の溶解槽２１の圧力、撹拌終了時の溶解槽２１の圧力、および生成された水素含有水の水素濃度を示す表であり、（ｂ）は撹拌開始時の溶解槽２１の圧力と生成された水素含有水の水素濃度との関係を示すグラフである。
【００８５】
この実験では、まず、排気弁３８を開いた状態で電解装置１２によって溶解槽２１の気相部の体積に相当する水素ガスが発生されるまで電解処理を行い、電解処理で生成した水素ガスで気相部の置換を行った。その後、排気弁３８、給水弁３６、および取水弁３９を閉じて溶解槽２１を密閉し、電解装置１２を定電流駆動（２．０Ａ）して溶解槽２１の気相部が所定圧力（本実施形態では２．０３気圧、３．０３気圧、４．０４気圧、５．０５気圧、５．５５気圧の５段階）になるまで電解処理を継続した。そして、上記の各圧力になるまで電解処理した後、撹拌部２２による撹拌を４０秒間行い、排気弁３８を開いて減圧処理し、取水弁３９を開いて取水し、水素濃度を測定した。なお、図８の（ａ）および（ｂ）に示した水素濃度は、上記の各圧力条件についてそれぞれ複数回の測定を行い、その平均値を示している。
【００８６】
（実験４：水素分圧と水素濃度との関係）
図９は水素分圧と生成した水素含有水の水素濃度との関係を調べるために行った実験の結果を示しており、（ａ）は合計ガス量／水量（水道水の水量に対する水素・酸素の混合気体の体積の比）と生成した水素含有水の水素濃度との関係を示すグラフ、（ｂ）は水素ガスのモル分率と生成した水素含有水の水素濃度との関係を示すグラフである。
【００８７】
なお、この実験では、容量５００ｍＬの容器に水を入れるとともに容器内の気相部にボンベから水素または水素と酸素の混合気体を大気圧で注入し、容器を手で振って３０秒間撹拌した後、水素濃度を測定した。
【００８８】
図９の（ａ）に示したように、気相部に１００％の水素を注入して常圧で溶解させる場合、常圧において飽和で溶解する水素ガス量／水量が０．０１８ｍｌ／ｍｌであるのに対して、０．０８７ｍｌ／ｍｌを容器に供給しないと常温常圧における飽和濃度１．６ｐｐｍに到達しなかった。
【００８９】
また、気相部に水素・酸素の混合気体を注入して、合計ガス量を増やしていくと水素濃度は飽和して一定になり、それ以上合計ガス量を増やしても水素濃度は増えなくなるが、混合気体における水素ガス分率が低いほど飽和時の水素濃度が低かった。
【００９０】
また、飽和時の水素濃度は水素モル分率に依存するが、水素モル分率（混合気体における水素ガスの混合比）と水素濃度との関係は比例関係にはならず、水素モル分率が低いほど水素濃度が大きく低下した。
【００９１】
（１−４．実施形態１のまとめ）
以上のように、本実施形態では、水素ガスを生成する電解槽１１と、電解槽１１で生成された水素ガスを水に溶解させる溶解槽２１とが通気管３１を介して連通しており、通気管３１は電解槽１１内の気相部と溶解槽２１内の気相部とを接続するように設けられている。
【００９２】
これにより、電解槽１１内の電解液と溶解槽２１内の水とが混ざることを防止できるので、ユーザに提供される水素含有水が電解装置１２の電極部に直接接触することがないため、水素含有水の風味が低下することを防止できる。
【００９３】
また、電解槽１１内に電解液を貯水した状態を長時間維持しておくことができるので、ユーザが電解装置１２の電極部を常に水に浸して絶乾させておくための処理を行う必要がないため、ユーザの作業負担を低減することができる。また、電極部を常に水に浸しておくことにより、電解装置１２に備えられるイオン交換膜の乾燥・変形を防止できるので、イオン交換膜としてより薄い膜を採用できる。これにより、電解装置１２における水素生成電圧を低下させることができるので、安全性の向上、および消費電力の低減を図ることができる。
【００９４】
また、本実施形態では、溶解槽２１内の圧力を電解部１０で生成された水素ガスによって昇圧するとともに、溶解槽２１内の水および水素ガスを撹拌部２２で撹拌する。
【００９５】
これにより、溶解槽２１内の圧力を高めて水素の飽和濃度を常圧時よりも上昇させるとともに、昇圧した圧力により飽和濃度が高まった状態下において短時間で効率的に、より高濃度に水素を溶解させることができる。
【００９６】
なお、高圧で水素含有水を生成した後、溶解槽２１を減圧すると水素含有水に含有されていた水素の一部が抜けてしまう。この減圧時の水素濃度の減衰率は主として減圧前の圧力に依存して値を持つが、いずれにせよ、その際の水素濃度は常圧での飽和濃度（１．６ｐｐｍ）までは下がらない。このため、本実施形態にかかる水素含有水生成装置１によれば、常圧での飽和濃度を超える水素を含有する高濃度の水素含有水を生成することができる。
【００９７】
なお、より高濃度の水素含有水をユーザに提供するためには、減圧前の水素分圧あるいは溶存水素濃度をできるだけ高めておくことが好ましい。
【００９８】
また、本実施形態では、電解部１０で生成した水素ガスにより溶解槽２１内の圧力を昇圧する。このため、溶解槽２１内の圧力を昇圧するためのポンプが不要なので、溶解槽２１内の圧力をポンプで昇圧する構成に比べて、水素含有水生成装置１のサイズを小型化できる。
【００９９】
また、本実施形態では、従来の大量の水素含有水を貯水タンクに貯水しておく構成と異なり、ユーザから水素含有水の生成指示がある毎に水素含有水を生成する。このため、大量の水素含有水を貯水しておくための貯水タンクを備える必要がなく、ユーザに供給する水素含有水の量に応じた溶解槽２１を備えていればよいので、水素含有水生成装置１のサイズを小型化できる。また、高濃度の水素含有水を、必要な量だけ、その場で素早く手軽に生成することができ、ユーザの作業負担を軽減できる。
【０１００】
また、本実施形態では、溶解槽２１内の気相部を、電解部１０で生成した水素ガスで置換するとともに、電解部１０で生成した水素ガスにより昇圧させ、撹拌部２２で撹拌することによって溶解槽２１内の水に水素を溶解させる。これにより、水素はエネルギーを与えても反応しない酸素混合濃度になるため安全性を確保できる。また、溶解槽２１内の気相部を水素ガスで置換することで水素分圧を上昇させることができるので、水素ガスの水への溶解を効率的に行い、高濃度の水素含有水を生成できる。
【０１０１】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態と同じ部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１０２】
実施形態１では、ステップＳ２の置換工程においてモータ４０を停止させていた。
【０１０３】
これに対して、本実施形態では、図１０の（ａ）に示すように、ステップＳ２の置換工程において撹拌制御部６６がモータ４０を駆動させた状態で置換工程の処理を行う。
【０１０４】
これにより、溶解槽２１内の水に含まれる酸素を脱気することができるので、溶解槽２１内の酸素量が減少し、より少ない水素ガス量で水素分圧を上昇できる。
【０１０５】
なお、図１０の（ｂ）に示すように、撹拌制御部６６がステップ３の昇圧工程においてモータ４０を駆動させるようにしてもよい。
【０１０６】
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態と同じ部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１０７】
図１１は本実施形態にかかる水素含有水生成装置１の概略構成を示す説明図であり、図１２は本実施形態にかかる水素含有水生成装置１の制御系の構成を示す説明図であり、図１３は本実施形態にかかる水素含有水生成装置１における各部の動作を示す説明図である。
【０１０８】
図１１および図１２に示したように、本実施形態にかかる水素含有水生成装置１は、実施形態１で図１に示した構成に加えて、電解槽１１と溶解槽２１とを接続する通気管３１の溶解槽２１の近傍に吸気弁８０が備えられており、溶解制御部６２は吸気弁８０の動作を制御する吸気制御部６７を備えている。なお、本実施形態では、吸気弁８０として電磁弁を用いており、吸気制御部６７はその電磁弁の動作を制御して開閉させる。
【０１０９】
吸気制御部６７は、図１３に示すように、ステップＳ１の給水工程までは吸気弁８０を閉じさせておき、ステップＳ２の置換工程、ステップＳ３の昇圧工程、およびステップＳ４の撹拌工程では吸気弁８０を開く。また、ステップＳ５の減圧工程、およびステップＳ６の取水工程では吸気弁８０を閉じる。
【０１１０】
これにより、減圧工程において減圧する領域の容量を低減できるので、減圧工程を迅速に行うことができる。
【０１１１】
また、減圧工程後に、電解槽１１の気相部、および通気管３１における吸気弁８０よりも電解槽１１側の部分を高圧の水素ガスが封入された状態に維持するとともに、電解槽１１内の電解液における溶存水素濃度を高く維持することができる。これにより、次回の置換工程および昇圧工程において生成すべき水素ガス量を低減し、置換工程および昇圧工程を迅速に行うことができる。
【０１１２】
〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態と同じ部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
図１４は、本実施形態にかかる水素含有水生成装置１の概略構成を示す説明図である。この図に示すように、本実施形態にかかる水素含有水生成装置１は、図１に示した構成に加えて、通気管３１における電解槽１１との接続部近傍に備えられた疎水性フィルタ９１と、通気管３１における溶解槽２１との接続部近傍に備えられた疎水性フィルタ９２とを備えている。
【０１１４】
疎水性フィルタ９１，９２は、水素ガスを透過させる一方、液滴の通過を遮断する。疎水性フィルタ９１，９２の材質は、水素ガスを透過させ、液滴の通過を遮断する機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、テフロン（登録商標）製の不織布を用いることができる。
【０１１５】
なお、本実施形態では、通気管３１における電解槽１１との接続部近傍、および通気管３１における溶解槽２１との接続部近傍の両方に疎水性フィルタを設けているが、これに限らず、例えばいずれか一方にのみ設けてもよい。また、疎水性フィルタの設置位置は、通気管３１における電解槽１１との接続部近傍、および通気管３１における溶解槽２１との接続部近傍に限るものではなく、電解槽１１と溶解槽２１との間で水分が流通することを防止できる位置であればよい。
【０１１６】
また、本実施形態では、実施形態１で図１に示した構成に疎水性フィルタ９１，９２を追加した例について説明したが、これに限らず、他の実施形態に示した構成と組み合わせてもよい。
【０１１７】
〔実施形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態と同じ部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１１８】
図１５は、本実施形態にかかる水素含有水生成装置１の概略構成を示す説明図である。
【０１１９】
上述した各実施形態では、固体高分子型の電解装置１２を用い、正電極５５が電解槽１１の外部に露出している構成について説明した。
【０１２０】
これに対して、本実施形態では、図１５に示したように、正電極５５および負電極５４が電解槽内で隔膜５７を介して対向配置されている構成の電解装置１２を用いる。
【０１２１】
隔膜５７は、電解槽１１を負電極側電解槽１１ａと正電極側電解槽１１ｂとに分割するように配置されている。隔膜５７としては、例えば、多孔膜、電解膜、あるいはイオン交換膜等を用いることができる。なお、負電極側電解槽１１ａと正電極側電解槽１１ｂとの圧力差を調整するために圧力調整機構（図示せず）を設けてもよい。
【０１２２】
負電極５４は負電極側電解槽１１ａ内で隔膜５７に対向するように配置され、正電極５５は正電極側電解槽１１ｂ内で隔膜５７に対向するように配置されている。
【０１２３】
また、正電極側電解槽１１ｂの天井面には酸素排出管１０１が接続されており、酸素排出管１０１には酸素排出弁１０２が接続されている。これにより、電解制御部６１が必要に応じて酸素排出弁１０２を開操作することで、正電極側電解槽１１ｂで生成された酸素が電解部１０の外部に放出される。
【０１２４】
また、負電極側電解槽１１ａの天井面１３は、負電極側電解槽１１ａの中心部に向かって上方へ傾斜した傾斜面になっており、天井面１３の中心部、すなわち傾斜面の頂部に電解部１０で生成された水素を溶解部２０へ供給するための通気管３１が接続されている。
【０１２５】
負電極側電解槽１１ａおよび正電極側電解槽１１ｂに注入される電解液としては、例えば、（ｉ）純水、（ｉｉ）水道水、あるいは（ｉｉｉ）Ｋイオン、リン酸イオン、または炭酸イオン等のイオンを添加した電解液などを用いることができる。
【０１２６】
上記の構成により、固体高分子型の電解装置を用いる場合と同様に水素含有水を生成することができる。
【０１２７】
なお、負電極側電解槽１１ａおよび正電極側電解槽１１ｂに電解液を注入するための電解液注入部（図示せず）にイオンを追加するためのイオン溶出器を設置し、水道水にイオン分を添加するようにしてもよい。
【０１２８】
〔実施形態６〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態と同じ部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１２９】
図１６は本実施形態にかかる水素含有水生成装置１の概略構成を示す説明図であり、図１７はこの水素含有水生成装置１の制御系の構成を示す説明図である。
【０１３０】
図１６および図１７に示したように、本実施形態にかかる水素含有水生成装置１は、図１に示した構成に加えて、水タンク１１０（もしくは、水道栓）、水供給管１１１、濃度調節弁１１２、および濃度制御部６８を備えている。
【０１３１】
水タンク１１０は、溶解槽２１に注入される水（水素を溶解させる前の水）と同じ水が貯蔵されている。なお、水タンク１１０に貯蔵される水は、必ずしも溶解槽２１に注入される水と同じである必要はない。また、水タンク１１０に貯蔵される水は、例えば、純水、精製水、水道水等であってもよい。
【０１３２】
水供給管１１１は、取水管３４に接続されている。なお、図１６に示した構成では、水供給管１１１が取水管３４における取水弁３９よりも下流側に接続されているが、これに限らず、取水弁３９よりも上流側に接続されていてもよい。
【０１３３】
濃度調節弁１１２は、例えば電磁弁からなり、濃度制御部６８の指示に応じて開閉する。
【０１３４】
濃度制御部６８は、操作入力部７０を介して入力される目標水素濃度および目標水素水量に応じて濃度調節弁１１２の開度を調整することにより、取水管３４と水供給管１１１との接続部（混合部）において混合される、溶解槽２１から供給される水素含有水と水タンク１１０から供給される水との混合比を調整する。
【０１３５】
これにより、ユーザが所望する濃度および水量の水素含有水を容易に得ることができる。また、溶解槽２１において水素濃度および水素水量を調整する必要がなく、溶解槽２１では水素を過飽和に溶存させた高濃度の水素含有水を生成すればよいので、溶解槽２１として小型の容器を用いることができ、溶解槽２１の耐圧設計を容易にすることができる。
【０１３６】
〔実施形態７〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態と同じ部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１３７】
図１８は本実施形態にかかる水素含有水生成装置１の概略構成を示す説明図であり、図１９はこの水素含有水生成装置１の制御系の構成を示す説明図である。
【０１３８】
図１８および図１９に示したように、本実施形態にかかる水素含有水生成装置１は、図１に示した構成に加えて、圧力センサ７４、濃度算出部６９、表示制御部７１、濃度データ記憶部７２、および表示部７３を備えている。
【０１３９】
圧力センサ７４は、通気管３１に取り付けられており、通気管３１内の圧力を検出して濃度算出部６９に伝達する。なお、圧力センサ７４の取付位置は通気管３１に限らず溶解槽２１の気相部の圧力を検出できる位置であればよく、例えば、配管を含め電解槽１１から溶解槽２１にかかる連通した気相部分のいずれかで検知してもよく、電解槽１１内の電解液または溶解槽２１内の水を介して検出してもよい。
【０１４０】
濃度算出部６９は、圧力センサ７４の検出結果と、濃度データ記憶部７２に予め記憶している情報とに基づいて、取水管３４を介してユーザに供給される水素含有水の水素濃度の推定値を算出する。
【０１４１】
濃度データ記憶部７２には、溶解槽２１内の昇圧工程終了時または撹拌工程終了時の圧力と、取水工程において取水管３４を介してユーザに供給される水素含有水の水素濃度との相関関係を示す情報が記憶されている。濃度データ記憶部７２の構成は、上記情報を記憶できるものであれば特に限定されるものではなく、従来から公知の各種メモリデバイスを用いることができる。
【０１４２】
なお、昇圧工程および撹拌工程により、溶解槽２１内の水素含有水の水素濃度は、溶解槽２１内の昇圧された圧力に応じた飽和濃度が上限となる。また、その後の減圧工程および取水工程では水素含有水の水素濃度は低下するものの、撹拌工程後の水素濃度からの減衰率は、主として減圧を行う前の溶解槽２１内の圧力に依存して決まる。このため、溶解槽２１内における昇圧工程終了時または撹拌工程終了時の圧力と、取水工程において取水管３４を介して溶解槽２１から排出される水素含有水の水素濃度との相関関係を予め測定して濃度データ記憶部７２に記憶させておくことにより、濃度算出部６９が圧力センサ７４の検知結果に応じて取水管３４を介してユーザに供給される水素含有水の水素濃度を推定することができる。
【０１４３】
表示制御部７１は、表示部７３の動作を制御し、濃度算出部６９が算出した水素濃度の推定値を表示部７３に表示させる。
【０１４４】
表示部７３は、表示制御部７１の指示に応じて文字、図形、画像等を表示する。なお、表示部７３は水素濃度の推定値を表示可能な構成であれば特に限定されるものではないが、例えば液晶表示パネル、あるいは有機ＥＬ表示パネルを用いることができる。
【０１４５】
また、表示部７３は、水素濃度の推定値そのものを表示する構成に限らず、例えば、水素濃度の推定値が所定値以上であることを示すランプを１または複数備え、濃度算出部６９が算出した水素濃度の推定値に応じて各ランプの点灯／消灯を切り替えるものであってもよい。
【０１４６】
このように、本実施形態では、溶解槽２１内の圧力に応じて取水工程でユーザに供給される水素含有水の水素濃度の推定値を算出し、算出した水素濃度の推定値に応じた表示を行う。これにより、今日存在する一般に高額で大型の水素濃度検知装置を用いることなく生成する水素含有水の水素濃度を得ること可能となり、水素含有水の生成作業中にユーザが生成作業の進行状況を把握することによって、ユーザの利便性を向上させることができる。
【０１４７】
なお、溶解槽２１の気相部が十分に水素ガスに置換されておらず空気が混在している場合、あるいは溶解槽２１内の水に酸素が溶存している場合であって、濃度データ記憶部７２に記憶されている情報が溶解槽２１内の気相部が水素ガスに十分に置換されている場合に対応するものである場合には、水素ガスの分圧が十分に気相部が水素ガスで置換されている場合よりも低くなるので、水素濃度の推定値は実際の値よりも高く算出される場合がある。このため、取水時の水素濃度をより正確に推定するためには、置換工程において溶解槽２１内を水素ガスに十分に置換し、溶解槽２１内の水に含まれる溶存酸素を十分に脱気することが好ましい。
【０１４８】
〔実施形態８〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態と同じ部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１４９】
本実施形態にかかる水素含有水生成装置１の構成は、上述した図１に示した構成と同様である。
【０１５０】
本実施形態では、電解制御部６１が、操作入力部７０を介してユーザからの指示があったときに、電解装置１２の正電極５５と負電極５４との間に水素ガスの生成時とは逆極性の電圧を印加するメンテナンス処理を行う。これにより、正電極５５、負電極５４、およびイオン交換膜５１に付着したイオン分を離脱させ、イオン分の付着に起因する電解装置１２の電解性能の低下を防止することができる。
【０１５１】
なお、ユーザからの指示があったときにメンテナンス処理を行う構成に限らず、例えば、前回メンテナンス処理を行ってからの累積運転時間が所定時間に達したとき、前回メンテナンス処理を行ってからの累積起動回数が所定回数に達したとき、あるいは電解時の電流値、電圧値または抵抗が一定量変化したことを検出したときに、メンテナンス処理を行うようにしてもよい。
【０１５２】
また、メンテナンス処理時に、電解制御部６１が正電極５５と負電極５４との間に印加する電圧を微量のオゾン（例えば０．１ｐｐｍ以下のオゾン）が発生する電圧に制御し、発生したオゾンにより電解槽１１、通気管３１、および溶解槽２１を清浄するようにしてもよい。また、オゾンの生成を開始してから所定時間が経過するまでは排気弁３８を閉状態にしておき、所定時間が経過したときに排気弁３８を開いてオゾンを排出するようにしてもよい。
【０１５３】
また、上述した図１１の構成のように通気管３１に吸気弁８０を設け、オゾンの生成中は吸気弁８０を閉状態とし、電解槽１１および通気管３１における吸気弁８０よりも上流側の部分のみをオゾンで清浄するようにしてもよい。また、通気管３１にオゾン除去フィルタ（図示せず）を設け、電解槽１１で生成されたオゾンが溶解槽２１に流出しないようにしてもよい。
【０１５４】
〔まとめ〕
本発明の態様１にかかる水素含有水生成装置１は、電解液を電解処理して水素ガスを生成する電解槽１１と、水に水素ガスを溶解させる溶解槽２１と、前記電解槽１１の気相部と前記溶解槽２１の気相部とを接続する通気管３１とを備え、前記電解槽１１で生成される水素ガスで前記溶解槽２１内の圧力を昇圧させることにより、前記溶解槽２１で水素ガスを水に溶解させることを特徴としている。
【０１５５】
上記の構成によれば、水素含有水が必要になる毎に水素含有水を必要な分だけ生成することができるので、予め生成した大量の水素含有水を貯蔵するための貯蔵槽を設ける必要がないため、装置構成を簡略化できる。また、電解槽１１と溶解槽２１とが別々に備えられ、気相部のみで連通しているので、電解槽１１において電極部（正電極５５、負電極５４）を電解液中に常に含浸させておいても電解槽１１内の電解液が溶解槽２１内の水と混合されることがない。したがって、溶解槽２１で生成される水素含有水の風味が低下することを防止するとともに、電極部（正電極５５、負電極５４、イオン交換膜５１、触媒層５２、５３）を常に含浸させておくためのユーザの作業負担を軽減し、さらに、電極部（正電極５５、負電極５４）間に備えられる膜（イオン交換膜５１、触媒層５２，５３）の乾燥・変形を防止できるので、薄い膜（イオン交換膜５１、触媒層５２，５３）を用いることができ、水素生成電圧を低下させてより容易かつ安全に制御することができる。また、上記特許文献１のように専用の液体容器を備える必要がないので、ユーザが水素含有水を手軽に得ることができる。したがって、上記の構成によれば、水素を高濃度に含有する水素含有水を手軽にかつ素早く生成することができる。
【０１５６】
本発明の態様２にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様１において、前記溶解槽２１内の水および水素ガスを撹拌する撹拌部２２を備え、前記電解槽１１で生成される水素ガスで前記溶解槽２１内の圧力を昇圧させるとともに、前記撹拌部２２で前記溶解槽２１内の水および水素ガスを撹拌することにより、前記溶解槽２１で水素ガスを水に溶解させる構成である。
【０１５７】
上記の構成によれば、電解槽１１で生成された水素ガスにより溶解槽２１の圧力を昇圧させるとともに、撹拌部２２により溶解槽２１内の撹拌を行うことで、昇圧された溶解槽２１内の圧力に応じた飽和濃度まで水素を溶解させることができ、高濃度の水素含有水を容易に生成することができる。なお、溶解槽２１内の圧力を昇圧させるとともに撹拌を行うことにより、昇圧のみ行って撹拌を行わない場合に比べて、水に対する水素の溶存濃度を各段に高めることができる。なお、昇圧時に水素を高濃度に溶存させた方が、常圧にして取水した時に、より高濃度の水素を含有する水素含有水を生成できる。
【０１５８】
本発明の態様３にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様２において、前記撹拌部２２を回転駆動するためのモータ４０を備え、前記モータ４０は前記溶解槽２１の外部に配置されており、前記モータ４０の回転駆動力が前記溶解槽２１の壁面を挟んで配置されたマグネットカップリング４１ａ，４１ｂにより前記撹拌部２２に伝達される構成である。
【０１５９】
上記の構成によれば、モータ４０を溶解槽２１の外部に配置することができるので、機械系統が飲用水に触れないようにして、水素含有水の風味が低下することを防止できる。また、溶解槽２１にモータ４０と撹拌部２２とを接続するための孔等を設ける必要がないので、水素含有水生成装置１の構成を簡略化し容器の耐圧性を向上できる。
【０１６０】
本発明の態様４にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記電解槽１１に、電解液の電解処理を行って水素ガスを生成するためのイオン伝導性を有する高分子膜の両面に触媒層または電極が一体となるように構成された電解装置１２（すなわち固体高分子型電解装置）が備えられている構成である。
【０１６１】
上記の構成によれば、電解槽１１において高純度の水素ガスを効率的に発生させることができる。また、イオン導電性を有する高分子膜を備えることで、膜に細孔がないために細孔を通じた酸素の混入がなくなる。
【０１６２】
本発明の態様５にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記溶解槽２１の気相部と連通する位置に設けられた排気弁３８と、前記排気弁３８の動作を制御する排気制御部６５とを備え、前記排気制御部６５は、前記排気弁３８を開いて前記電解槽１１で水素ガスを生成することにより前記溶解槽２１内の気相部を水素ガスに置換する置換する置換工程と、前記置換工程の後、前記排気弁３８を閉じて前記電解槽１１で水素ガスを生成することにより前記溶解槽２１内の圧力を昇圧させる昇圧工程とを行わせる構成である。
【０１６３】
上記の構成によれば、酸素を排出することで安全性を向上させることができる。また、溶解槽内の水素分圧を上昇させることができるので、水への水素の溶解を少ない水素ガス量で効率的に行うことができる。
【０１６４】
本発明の態様６にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様１から５のいずれかにおいて、前記溶解槽２１の気相部の圧力を検出する圧力センサ７４と、前記溶解槽２１の気相部の圧力と前記溶解槽２１で生成される水素含有水の水素濃度との関係を示す情報を記憶した濃度データ記憶部７２と、前記圧力センサ７４の検出した圧力と前記濃度データ記憶部７２に記憶されている前記情報とに基づいて前記溶解槽２１で生成される水素含有水の水素濃度の推定値を算出する濃度算出部６９とを備えている構成である。
【０１６５】
上記の構成によれば、今日存在する一般に高額で大型の水素濃度計測装置を用いることなく、溶解槽２１内の圧力の検出結果に応じて溶解槽２１で生成される水素含有水の水素濃度の推定値を算出することができる。
【０１６６】
本発明の態様７にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様６において、表示部７３と、前記表示部７３の動作を制御する表示制御部７１とを備え、前記表示制御部７１は、前記表示部７３に前記濃度算出部６９の算出した水素濃度の推定値に応じた表示を行わせる構成である。
【０１６７】
上記の構成によれば、生成される水素含有水の水素濃度の推定値に応じた表示を行うことにより、ユーザの利便性を向上させることができる。
【０１６８】
本発明の態様８にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様１から７のいずれかにおいて、前記通気管３１は前記電解槽１１の天井面の一部に接続されており、前記電解槽１１の天井面は、当該天井面の周縁部から前記通気管３１が接続されている部分に向かって上方へ傾斜した形状である構成である。
【０１６９】
上記の構成によれば、電解槽１１で生成された水素ガスを通気管３１に効率よく導くことができるため、電解槽１１の気相部の体積を減少できる。すなわち、昇圧する体積が小さくなるため、早く圧力を上げることができる。
【０１７０】
本発明の態様９にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様１から８のいずれかにおいて、前記電解槽１１の気相部と前記通気管３１と前記溶解槽２１の気相部と排気管が連通して接続されている構成である。
【０１７１】
上記の構成によれば、減圧工程Ｓ５で膨張したガスが前記溶解槽２１の水中で暴れることなく排気管３３から排出される。これにより、溶解した水素濃度が衝撃により低下しまうことを抑制すると共に、排出される水素に水が混合することを抑制できる。また、溶解槽２１内の水が通気管３１に侵入することを防止できる。
【０１７２】
本発明の態様１０にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様５において、前記溶解槽２１内の水および水素ガスを撹拌する撹拌部と、前記撹拌部の動作を制御する撹拌制御部とを備え、前記撹拌制御部は、前記置換工程において前記撹拌部に前記溶解槽内の水の撹拌を行わせる構成である。
【０１７３】
上記の構成によれば、置換工程において溶解槽２１内の水の撹拌を行うことにより、溶解槽２１内の水に含まれる酸素を脱気することができるので、水への水素の溶解を効率的に行うことができる。
【０１７４】
本発明の態様１１にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様１０において、前記撹拌部２２は、鉛直方向に沿って配置された回転軸２２ａと、前記回転軸２２ａに取り付けられた撹拌翼２２ｂとを備え、前記排気弁３８は、前記溶解槽２１の天井面における当該天井面と前記回転軸２２ａの中心を通る直線との交点の近傍に連通するように配置されている構成である。
【０１７５】
上記の構成によれば、溶解槽２１内の水が排気弁３８を介して外部に吹き出すことを抑制できる。
【０１７６】
本発明の態様１２にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様１から１１のいずれかにおいて、前記溶解槽２１の液相部に接続された取水管３４と、前記取水管３４に接続された取水弁３９とを備え、前記取水弁３９を開くことにより、前記溶解槽２１で生成された水素含有水をユーザが任意の容器に取水可能である構成である。
【０１７７】
上記の構成によれば、取水弁３９を開くことによりユーザが任意の容器に水素含有水を容易に取水できるので、ユーザが着脱を繰り返すような機構を設けなくてよい。したがって、着脱を繰り返す機構は徐々に劣化し高い圧力に耐えられなくなるため、低い圧力でしか運転できないが、取水弁３９を備えた取水管３４を設けることで、撹拌工程Ｓ４での圧力を大幅に高めることができる。
【０１７８】
本発明の態様１３にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様１から１２のいずれかにおいて、水を貯水する水タンク１１０と、前記溶解槽２１で生成された水素含有水と前記水タンク１１０に貯水された水とを混合する混合部とを備え、前記溶解槽２１で生成された水素含有水に前記水タンク１１０に貯蔵された水を混合することにより、水素含有水の水素濃度および水量を調整可能である構成である。
【０１７９】
上記の構成によれば、ユーザが所望する濃度および水量の水素含有水を容易に得ることができる。また、溶解槽２１において水素濃度および水素水量を調整する必要がないので、溶解槽２１として小型の容器を用いることができ、溶解槽２１の耐圧設計を容易にすることができる。
【０１８０】
本発明の態様１４にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様４において、前記電解装置１２は、正電極５５と、負電極５４と、前記両電極５４，５５に挟まれたイオン交換膜５１とを備え、前記正電極５５と前記負電極５４との間に印加する電圧の極性を前記電解液の電解処理を行うときとは逆極性に切り替える電解制御部６１を備えている構成である。
【０１８１】
上記の構成によれば、正電極５５と負電極５４との間に印加する電圧の極性を電解液の電解処理を行うときとは逆極性に切り替えることにより、イオン交換膜５１に吸着されたイオン分を除去し、電解性能が低下することを防止できる。また、逆極性の電圧を印加することによって発生するオゾンにより、電解槽１１内を清浄することができる。
【０１８２】
本発明の態様１５にかかる水素含有水生成装置１は、上記態様１から１４のいずれかにおいて、前記通気管３１に液滴の通過を防止するためのフィルタ（疎水性フィルタ９１，９２）が設けられている構成である。
【０１８３】
上記の構成によれば、電解槽１１内の電解液と溶解槽２１内の水とが混ざることを防止できる。
【０１８４】
本発明の態様１６にかかる水素含有水の生成方法は、電解液を電解処理して水素ガスを生成する電解槽１１と、水に水素ガスを溶解させる溶解槽２１と、前記電解槽１１の気相部と前記溶解槽２１の気相部とを接続する通気管３１とを備えた水素含有水生成装置１を用いて水素含有水を生成する水素含有水の生成方法であって、前記電解槽１１で生成される水素ガスで前記溶解槽２１内の圧力を昇圧させる昇圧工程を含むことを特徴としている。
【０１８５】
上記の方法によれば、水素を高濃度に含有する水素含有水を手軽にかつ素早く生成することができる。
【０１８６】
本発明の態様１７にかかる水素含有水の生成方法は、上記態様１６において、前記昇圧工程の後、または前記昇圧工程と並行して、前記溶解槽２１内の水および水素ガスを撹拌する撹拌工程を行う方法である。
【０１８７】
上記の方法によれば、電解槽１１で生成された水素ガスにより溶解槽２１の圧力を昇圧させるとともに、撹拌部２２により溶解槽２１内の撹拌を行うことで、昇圧された溶解槽２１内の圧力に応じた飽和濃度まで水素を溶解させることができ、高濃度の水素を容易に生成することができる。
【０１８８】
本発明の態様１８にかかる水素含有水の生成方法は、上記態様１６または１７において、前記昇圧工程の前に、前記電解槽１１で生成される水素ガスにより前記溶解槽２１内の気相部を水素ガスに置換する置換する置換工程を行う方法である。
【０１８９】
上記の方法によれば、酸素を排出することで安全性を向上させることができる。また、溶解槽内の水素分圧を上昇させることができるので、水への水素の溶解を効率的に行うことができる。
【０１９０】
本発明の態様１９にかかる水素含有水の生成方法は、上記態様１８において、前記置換工程において前記溶解槽２１内の水の撹拌を行う方法である。
【０１９１】
上記の方法によれば、置換工程において溶解槽２１内の水の撹拌を行うことにより、溶解槽２１内の水に含まれる酸素を脱気することができるので、水への水素の溶解を効率的に行うことができる。
【０１９２】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することもできる。
【符号の説明】
【０１９３】
１  水素含有水生成装置
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  電解装置
１３  天井面
２０  溶解部
２１  溶解槽
２２  撹拌部
２２ａ  回転軸
２２ｂ  撹拌翼
３１  通気管
３２  給水管
３３  排気管
３４  取水管
３６  給水弁
３７  給水ポンプ
３８  排気弁
３９  取水弁
４０  モータ
４１ａ，４１ｂ  マグネットカップリング
５１  イオン交換膜
５２，５３  触媒層
５４  負電極
５５  正電極
５６  電源部
５７  隔膜
６０  制御部
６１  電解制御部
６２  溶解制御部
６３  給水制御部
６４  取水制御部
６５  排気制御部
６６  撹拌制御部
６７  吸気制御部
６８  濃度制御部
６９  濃度算出部
７０  操作入力部
７１  表示制御部
７２  濃度データ記憶部
７３  表示部
７４  圧力センサ
８０  吸気弁
９１，９２  疎水性フィルタ
１０１  酸素排出管
１０２  酸素排出弁
１１０  水タンク
１１１  原水供給管
１１２  濃度調節弁
【図１】
2017087168.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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