特許第6584792号(P6584792)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6584792
(24)【登録日】2019年9月13日
(45)【発行日】2019年10月2日
(54)【発明の名称】水素水製造装置
(51)【国際特許分類】
   C02F 1/68 20060101AFI20190919BHJP
   B01F 3/04 20060101ALI20190919BHJP
   B01F 5/04 20060101ALI20190919BHJP
【FI】
   C02F1/68 520B
   C02F1/68 530K
   C02F1/68 530L
   C02F1/68 540A
   C02F1/68 540Z
   B01F3/04 F
   B01F5/04
   C02F1/68 510B
   C02F1/68 530B
   C02F1/68 520V
   C02F1/68 520K
【請求項の数】4
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2015-34607(P2015-34607)
(22)【出願日】2015年2月24日
(65)【公開番号】特開2016-155080(P2016-155080A)
(43)【公開日】2016年9月1日
【審査請求日】2018年2月2日
(73)【特許権者】
【識別番号】000167820
【氏名又は名称】広島化成株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】507362731
【氏名又は名称】株式会社マイナス600ミリボルト
(74)【代理人】
【識別番号】100126310
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 慎太郎
(72)【発明者】
【氏名】松岡 大悟
(72)【発明者】
【氏名】松本 由
(72)【発明者】
【氏名】高垣 雄一
(72)【発明者】
【氏名】早間 隆弘
【審査官】 片山 真紀
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−005607(JP,A)
【文献】 特開2002−066576(JP,A)
【文献】 特開2010−221147(JP,A)
【文献】 特開平10−235337(JP,A)
【文献】 特開平10−296269(JP,A)
【文献】 特開2003−096854(JP,A)
【文献】 特開平11−131458(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C02F 1/68
B01F 1/00−5/26
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エジェクタ効果により原料水に水素ガスを混合させた混合流体を生成し、該混合流体を多孔質要素に通過させることで水素ガスの微細気泡を含有する水素水を連続して製造する三方管状のエジェクタ装置を有してなる水素水製造部を具備してなり、直方体状の筐体内部に収容されて構成される水素水製造装置において、
前記水素水製造部は、
前記エジェクタ装置の原料水供給口に連続される原料水圧力計測部材と、
前記エジェクタ装置の水素ガス供給口に連続される水素ガス流量調整部材と、
前記エジェクタ装置の水素水排出口に連続される水素水流量計測部材と、
を有してなり、
上下に区画された筐体内部の下部空間に配設され、
前記原料水圧力計測部材、前記水素ガス流量調整部材、及び前記水素水流量計測部材が、平面状に延出される配管及び継手部材を介して前記エジェクタ装置に組み付けられ、前記配管及び継手部材とともに前記エジェクタ装置と一体として筐体に対する上下位置及び水平位置を変更可能な固定ブラケットに着脱可能に取り付けられる、
ことを特徴とする水素水製造装置。
【請求項2】
前記原料水圧力計測部材、前記水素ガス流量調整部材、及び前記水素水流量計測部材のうち少なくとも一つは、直角に屈曲形成されたエルボ継手を介して前記エジェクタ装置に組み付けられる請求項1に記載の水素水製造装置。
【請求項3】
前記水素水製造部は、前記原料水圧力計測部材に接続される原料水供給路、及び前記水素水流量計測部材に接続される水素水排出路として屈曲自在のフレキシブル管が用いられる請求項1又は請求項2に記載の水素水製造装置。
【請求項4】
前記水素水製造部は、前記水素水製造部と電力供給可能に接続される運転制御部が筐体内部の上部空間に配設される請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の水素水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水素水製造装置の技術に関し、より詳細には、エジェクタ効果により原料水に水素ガスを混合させた混合流体を生成し、該混合流体を多孔質要素に通過させることで水素ガスの微細気泡を含有する水素水を連続して製造する三方管状のエジェクタ装置を有してなる水素水製造部を具備してなり、直方体状の筐体内部に収容されて構成される水素水製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、水の改質方法として原料水に水素ガスを混入させて水素水を得る方法が公知となっている。このようにして得られる水素水は、pHが9.0以下と中性に近いながらも、−100mV以下という低い酸化還元電位を有しており、還元性の水としてその活用方法が各種方面で注目されている。従来、このような酸化還元電位の低い還元性の水素水を安定供給するための各種の水素水製造装置が提案されているところであり、中でも、原料水に水素ガスを供給することで原料水の酸化還元電位を低電位に維持した水素水を製造する製造装置の構成が提案されている。
【0003】
従来の水素水製造装置としては、例えば、特許文献1又は特許文献2に開示されるように、エジェクタ効果により原料水に水素ガスを混合させた混合流体を生成し、該混合流体を多孔質要素に通過させることで水素ガスの微細気泡を含有する水素水を連続して製造する三方管状のエジェクタ装置を有してなる水素水製造部を備えた構成が提案されている。このような水素水製造部においては、エジェクタ装置が用いられることで、均一性と分散性に優れ、液体中への吸収効率が高い微細気泡状の水素ガスを含有した水素水を安定して製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−237161号公報
【特許文献2】特開2010−29841号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、従来の水素水製造装置としては、上述した水素水製造部とともに、水素水製造部と電力供給可能に接続される運転制御部を筐体内部に一体収容して、搬送や設置作業が容易な小型装置として構成したものが公知となっている。しかしながら、かかる小型装置として構成される水素水製造装置では、小型化のために水素水製造部を構成するエジェクタ装置及びその他の装置が上下方向で異なる位置(向き)に配置されていたため、特に、メンテナンス作業にて一端取り外された各装置を再び筐体に取り付ける際等に、各装置の上下方向位置(向き)を確認しながらそれぞれを位置決めした上で、固定ブラケットに連結して組み付ける必要があり、筐体への取り付け作業が煩雑となり、メンテナンスの作業性に劣るという問題があった。
【0006】
そこで、本発明では、水素水製造装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、筐体への取り付け性を改善してメンテナンスの作業性を向上させた水素水製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0008】
すなわち、請求項1においては、エジェクタ効果により原料水に水素ガスを混合させた混合流体を生成し、該混合流体を多孔質要素に通過させることで水素ガスの微細気泡を含有する水素水を連続して製造する三方管状のエジェクタ装置を有してなる水素水製造部を具備してなり、直方体状の筐体内部に収容されて構成される水素水製造装置において、前記水素水製造部は、前記エジェクタ装置の原料水供給口に連続される原料水圧力計測部材と、前記エジェクタ装置の水素ガス供給口に連続される水素ガス流量調整部材と、前記エジェクタ装置の水素水排出口に連続される水素水流量計測部材と、を有してなり、上下に区画された筐体内部の下部空間に配設され、前記原料水圧力計測部材、前記水素ガス流量調整部材、及び前記水素水流量計測部材が、平面状に延出される配管及び継手部材を介して前記エジェクタ装置に組み付けられ、前記配管及び継手部材とともに前記エジェクタ装置と一体として筐体に対する上下位置及び水平位置を変更可能な固定ブラケットに着脱可能に取り付けられるものである。
【0010】
請求項2においては、前記原料水圧力計測部材、前記水素ガス流量調整部材、及び前記水素水流量計測部材のうち少なくとも一つは、直角に屈曲形成されたエルボ継手を介して前記エジェクタ装置に組み付けられるものである。
【0011】
請求項3においては、前記水素水製造部は、前記原料水圧力計測部材に接続される原料水供給路、及び前記水素水流量計測部材に接続される水素水排出路として屈曲自在のフレキシブル管が用いられるものである。
【0014】
請求項4においては、前記水素水製造部は、前記水素水製造部と電力供給可能に接続される運転制御部が筐体内部の上部空間に配設されるものである。
【発明の効果】
【0015】
本発明の効果として、筐体への取り付け性を改善してメンテナンスの作業性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の一実施例に係る水素水製造装置の正面図である。
図2】同じく図1の水素水製造装置の背面図である。
図3】同じく図1の水素水製造装置の側面図である。
図4】水素水製造部の斜視図である。
図5】水素水製造部の配管系統を模式的に示した図である。
図6】エジェクタ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
次に、発明を実施するための形態を説明する。
【0018】
まず、本実施例の水素水製造装置1の全体構成について、以下に詳述する。
図1及び図3に示すように、本実施例の水素水製造装置1は、図示せぬ原料水供給源からの原料水と、図示せぬ水素ガス供給源からの水素ガスとが供給され、水素水製造部3にて原料水に水素ガスを混合させ、設定した酸化還元電位の水素水が連続して製造されるように構成され、具体的には、水素水製造部3とともに、水素水製造部3と電力供給可能に接続される運転制御部2が直方体状の筐体10の内部に一体収容された小型装置として構成されている。
【0019】
本実施例の「水素水」とは、水素を大量に含み、酸化還元電位が−400mV〜−680mVであって、略中性(pHが7より僅かに高く)に維持されたものをいう。特に、本実施例の水素水は、後述する水素水製造部3によって、ミリバブル、マイクロバブル、およびマイクロナノバブルまで広範な直径の水素ガスの微細気泡が大量に含まれることを特徴としている。本実施例の水素水製造装置1では、後述する水素水製造部3にて、原料水を所定圧力となるように設定した上で、原料水の圧力に応じた水素ガスの流量及び圧力を調整することで、目的とする水素水を効率よく得ることができる。
【0020】
筐体10は、上下方向略中間位置に水平状に配設された仕切り板11にて、内部空間が上部空間10aと下部空間10bとに区画され、上部空間10aに制御装置部2が配設され、下部空間10bに製造装置部3が配設されている。筐体10の一方の側面(本実施例では左方)には、カバー部材12が着脱可能又は開閉可能に取り付けられ、内部空間が側方に開口可能とされている。筐体10の正面には、水素水製造部3の上部に運転制御部2のスイッチ類21が配設され、下部に水素水製造部3の原料水用圧力計31a及び水素水用流量計33bが露出して配設されている。また、筐体10の背面には、上部に運転制御部2の電源接続部22及び外部接続部23が配設され、下部に水素水製造部3の手動バルブ34・40、配管用樹脂チューブ36、及びレギュレータ37が配設されている。
【0021】
運転制御部2は、水素水製造部3と電力供給可能に接続され、水素水製造装置1の電力やセンサ等を制御する制御基板20と、水素水製造装置1の主電源スイッチを含むスイッチ類21と、図示せぬ外部電力源と接続される電源接続部22と、図示せぬ水素ガス製造装置等と接続される外部接続部23等とで構成されている。制御基板20には、上述したスイッチ類21の他、後述する水素ガス流量調整装置32や水素水流量計測装置33等が電力供給可能に接続されている。
【0022】
次に、水素水製造部3の構成について、以下に詳述する。
図3乃至図6に示すように、水素水製造部3は、水素ガスの微細気泡を含有する水素水を連続して製造する三方管状のエジェクタ装置30と、エジェクタ装置30の原料水供給口30aに連続される原料水用計測部材としての原料水圧力計測装置31と、エジェクタ装置30の水素ガス供給口30bに連続される水素ガス用計測部材としての水素ガス流量調整装置32と、エジェクタ装置30の水素水排出口30cに連続される水素水用計測部材としての水素水流量計測装置33等とで構成されている。
【0023】
水素水製造部3では、原料水は、図示せぬ機外の原料水供給源より、手動バルブ33に接続された原料水供給路としての屈曲自在のフレキシブル管35を介して、エジェクタ装置30へと送られる。また、水素ガスは、図示せぬ機外の水素水製造装置より延出された配管用樹脂チューブ36を介してレギュレータ37に送られて圧力調整された後、水素ガス供給路としての配管用樹脂チューブ38を介してエジェクタ装置30へと送られる。そして、エジェクタ装置30にて得られた水素水は、水素水排出路としての屈曲自在のフレキシブル管39を介して手動バルブ40に送られて機外に排出される。
【0024】
エジェクタ装置30は、ダブルチューブ構造の三方管状に形成され、原料水が供給される原料水供給口30aと、原料水に対してほぼ直角に水素ガスを噴射する水素ガス供給口30bと、水素水が排出される水素水排出口30cとが形成されている(図6参照)。エジェクタ装置30の内部には、原料水供給口30aの先端に形成された先細りノズル30dと、両端から中央に向かって縮径された拡散室30eに配設された多孔質要素30f等とが設けられている。
【0025】
拡散室30eは、両端から中央に向かって縮径構造(絞り構造)となるように構成され、かかる絞り部で負圧が形成される。このような絞り構造とすることで、エジェクタ装置30に供給された水素ガスと原料水の混合流体の吸引効果を増強させることができる。多孔質要素30fは、所定の孔径を有するフィルタ構造に形成されて拡散室30eに充填され、拡散室30eに導入される水素ガスと原料水から成る混合流体が噴射されることで、多孔質要素30fの孔径と略同じ直径の気泡が形成される。多孔質要素30fは、主に原料水の圧力や流量等の条件によって適宜選択され、例えば、焼結体のTylerメッシュを用いる場合には、Tylerメッシュが大きくなるほど高濃度の溶存水素量を得ることがきる一方で、圧損が大きくなって水素水の製造効率が低下する。
【0026】
エジェクタ装置30では、まず、エジェクタ効果を利用して拡散室30eにて原料水に対して水素ガスが混合され、原料水に水素ガスが溶解された水素水(混合流体)が形成される。そして、この混合流体が多孔質要素30fに通過されることで微細な気泡が含有された水素水が得られる。この水素水に含有される気泡には、原料水に溶解した空気の気泡の他に、水素ガスの気泡が含有されている。このように一度原料水と水素ガスとの混合流体を形成し、その後混合流体を多孔質要素30fに通過させることで、水素水中に微細気泡としてミリバブル〜マイクロバブル〜ナノバブルまでの広範な直径の水素ガスの気泡を含有させることができる。
【0027】
原料水圧力計測装置31は、エジェクタ装置30に供給される原料水の水圧を計測して表示する原料水用圧力計31aが設けられ、圧力計継手31bを介してエジェクタ装置30の原料水供給口30aに水密状に接続されて、エジェクタ装置30と一体に組み付けられている。また、原料水圧力計測装置31(圧力計継手31b)は、他端が直角に屈曲形成されたエルボ継手41と水密状に接続され、上述したフレキシブル管35と水密状に接続されている。
【0028】
水素ガス流量調整装置32は、エジェクタ装置30に供給される水素ガスの流量を検出する水素ガス用流量検出センサ32aと、水素ガス用流量検出センサ32aにて検出された値に基づいて水素ガスの流量を自動調整する流量調整弁(電磁弁)32bとが設けられ、直角に屈曲形成された管状のエルボ継手42を介してエジェクタ装置30の水素ガス供給口30bに接続されて、エジェクタ装置30と一体に組み付けられている。また、水素ガス流量調整装置32(水素ガス用流量検出センサ32a)は、他端が上述した配管用樹脂チューブ38と接続されている。
【0029】
水素水流量計測装置33は、エジェクタ装置30にて得られた水素水の流量を検出する水素水用流量検出センサ33aと、水素水用流量検出センサ33aにて検出された値を表示する水素水用流量計33bとが設けられ、直角に屈曲形成された管状のエルボ継手43を介してエジェクタ装置30の水素水排出口30cに水密状に接続されて、エジェクタ装置30と一体に組み付けられている。また、水素水流量計測装置33(水素水用流量検出センサ33a)は、他端が直角に屈曲形成された管状のエルボ継手44を介して上述したフレキシブル管39と水密状に接続されている。
【0030】
このように本実施例の水素水製造部3は、原料水圧力計測装置31、水素ガス流量調整装置32、及び水素水流量計測装置33がエジェクタ装置30にそれぞれ接続されて一体に組み付けられている。特に、本実施例では、エジェクタ装置30と水素ガス流量調整装置32との間にエルボ継手42、及びエジェクタ装置30と水素水流量計測装置33との間にエルボ継手43が配設されるとともに、原料水圧力計測装置31の他端にエルボ継手41、及び水素水流量計測装置33の他端にエルボ継手44が配設され、これらが一体に組み付けられることで一つのユニット体が形成されている。そして、このユニット体では、原料水圧力計測装置31、水素ガス流量調整装置32、及び水素水流量計測装置33がそれぞれ平面状に配置されるようにして組み付けられている(図3及び図4参照)。
【0031】
上述したユニット体は、固定ブラケット45・46を介して筐体10に着脱可能に取り付けられる。固定ブラケット45・46は、固定ブラケット45が水素ガス流量調整装置32と着脱可能に連結され、固定ブラケット46が水素水流量計測装置33と着脱可能に連結される。固定ブラケット45・46が筐体10に対して上下方向、前後方向(図1の左右方向)、及び左右方向(図3の左右方向)に沿ってスライド変形されることで、筐体10に対するユニット体(の各装置)の相対位置が変更可能とされている。
【0032】
筐体10におけるユニット体の配置構成としては、筐体10の前後方向(図3の左右方向)に沿ってエジェクタ装置30が配置され、エジェクタ装置30の後方に原料水圧力計測装置31が配置され、エジェクタ装置30よりも筐体10の中央位置後方に水素ガス流量調整装置32が配置され、エジェクタ装置30の前方で筐体10の左右方向(図1の左右方向)に沿って水素水流量計測装置33がそれぞれ配設される。そして、原料水圧力計測装置31が上下方向に屈曲されたフレキシブル管35と接続され、水素ガス流量調整装置32が上下方向に屈曲されたフレキシブル管39と接続されている。
【0033】
ユニット体の配置構成において、エジェクタ装置30がエルボ継手42を介して水素ガス流量調整装置32と接続されるため、ユニット体を筐体10の左右方向に対してコンパクトに形成でき、また、水素水流量計測装置33の両端にエルボ継手43・44が接続されるため、同様にユニット体を筐体10の左右方向に対してコンパクトに形成できるように構成されている。さらに、ユニット体の両端がフレキシブル管35・39と接続されるため、筐体10の前後方向に対してコンパクトに形成できるように構成されている。
【0034】
以上のように、本実施例の水素水製造装置1は、エジェクタ効果により原料水に水素ガスを混合させた混合流体を生成し、該混合流体を多孔質要素30fに通過させることで水素ガスの微細気泡を含有する水素水を連続して製造する三方管状のエジェクタ装置30を有してなる水素水製造部3を具備してなり、直方体状の筐体10内部に収容されて構成される水素水製造装置1において、水素水製造部3は、エジェクタ装置30の原料水供給口30aに連続される原料水圧力計測装置31と、エジェクタ装置30の水素ガス供給口30bに連続される水素ガス流量調整装置32と、エジェクタ装置30の水素水排出口30cに連続される水素水流量計測装置33と、を有してなり、原料水圧力計測装置31、水素ガス流量調整装置32、及び水素水流量計測装置33は、それぞれ平面状に配置されるようにしてエジェクタ装置30に組み付けられ、一体として筐体10に着脱可能に取り付けられるため、筐体10への取り付け性を改善してメンテナンスの作業性を向上できる。
【0035】
すなわち、本実施例の水素水製造装置1では、エジェクタ装置30及びその他の装置(原料水圧力計測装置31、水素ガス流量調整装置32、及び水素水流量計測装置33)が平面状に配置されるようにして組み付けられるため、例えば、メンテナンス作業にて一端取り外された各装置を再び筐体10に取り付ける際等であっても、各装置の上下方向位置(向き)を確認しながらそれぞれを位置決めする必要がなく、一体として筐体10に取り付けることができるため、筐体10への取り付け作業が容易となり、メンテナンスの作業性を向上できるのである。
【0036】
特に、本実施例の水素水製造装置1では、原料水圧力計測装置31、水素ガス流量調整装置32、及び水素水流量計測装置33が、エジェクタ装置30とともに筐体10に対する相対位置を変更可能な固定ブラケット45・46を介して取り付けられるため、筐体10に取り付ける際の微調整が可能となり、筐体10への取り付け作業がより容易となる。
【0037】
また、水素ガス流量調整装置32及び水素水流量計測装置33が、直角に屈曲形成されたエルボ継手42・43を介してエジェクタ装置30に組み付けられるため、配管類の取り回しのスペースを省略して、筐体10の左右方向又は前後方向に対して水素水製造部3をよりコンパクトに形成でき、装置の小型化を図ることができる。
【0038】
また、水素水製造部3が、原料水圧力計測装置31に接続される原料水供給路、及び水素ガス流量調整装置32に接続される水素水排出路として屈曲自在のフレキシブル管35・39が用いられるため、配管類の取り回しのスペースを省略して水素水製造部3をよりコンパクトに形成でき、装置の小型化を図ることができる。
【0039】
また、水素水製造部3が、筐体10内部の下部空間10bに配設され、水素水製造部3と電力供給可能に接続される運転制御部2が筐体10内部の上部空間10aに配設されるため、装置を上下方向に小型化できるとともに、水素水製造部3にて漏水した水(原料水又は水素水)が運転制御部2に侵入するのを防止することができる。
【0040】
なお、水素水製造装置1の構成としては、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【0041】
すなわち、上述した実施例の水素水製造装置1では、水素水製造部3において水素ガス流量調整装置32及び水素水流量計測装置33が、直角に屈曲形成されたエルボ継手42・43を介してエジェクタ装置30に組み付けられる構成について説明したが、かかるエルボ継手の配置構成はこれに限定されず、原料水圧力計測装置31、水素ガス流量調整装置32、及び水素水流量計測装置33のうち少なくとも一つがエルボ継手を介してエジェクタ装置30に組み付けられればよく、水素水製造部3のコンパクト化と装置の小型化を目的として適宜配置することができる。
【0042】
また、上述した実施例の水素水製造部3において、原料水供給路(フレキシブル管35)には、その他に、原料水に含まれる遊離残留塩素や鉛等を取り除くための浄水カートリッジが配設されてもよい。浄水カートリッジとしては、公知の構成を採用することができるが、例えば、活性炭を包含するカーボンフィルタや、ミネラルセラミックスや、天然鉱石を包含するミネラルフィルタなどが好ましく用いられる。
【符号の説明】
【0043】
1 水素水製造装置
2 運転制御部
3 水素水製造部
10 筐体
10a 上部空間
10b 下部空間
30 エジェクタ装置
30a 原料水供給口
30b 水素ガス供給口
30c 水素水排出口
31 原料水圧力計測装置(原料水用計測部材)
31a 原料水用圧力計
31b 圧力計継手
32 水素ガス流量調整装置(水素ガス用計測部材)
32a 水素ガス用流量検出センサ
32b 流量調整弁
33 水素水流量計測装置(水素水用計測部材)
33a 水素水用流量検出センサ
33b 水素水用流量計
41 エルボ継手
42 エルボ継手
43 エルボ継手
44 エルボ継手
45 固定ブラケット
46 固定ブラケット
図1
図2
図3
図4
図5
図6