氢气产生装置的制作方法

本实用新型涉及产生装置技术领域，尤其是一种氢气产生装置。

背景技术：

近年，含氢水和氢气吸入器等“氢”商材，被人们导入医疗机构、治疗院、美容沙龙、美容院、体育健身房等，2016年，用氢气进行治疗的方法被厚生劳动省(是负责医疗卫生和社会保障的主要部门)认定为先进医疗b。

氢气产生、吸收的方法为通过电解水进行产生吸收，广为人知。(例子参照专利文献1，公开号为：特开2005－87257号公报)

另外，电解水产生氢气的情况下，分解从水柜供给的原料水，仅让离子向相反极室(阴极室)移动生成机能水和气体，有时伴随着离子的移动本来不通过相反极室的水少量连通移动(移行)，这样的水被称为移行水，以前常对此进行排水。

可是，这样把移行水进行排水，电解水进行分解消耗以外增加了原料水的浪费。因此，移行水再利用之际，比如考虑用水泵把移行水回抽至水箱，这样一来设备整体复杂化，重量化，制造成本会上升，因此必须开发移行水的简易再利用技术。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的氢气产生装置，从而使其结构简单，降低原料水消耗量，节约成本。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种氢气产生装置，具有通过电解原料水生成氢气的电解槽和用于储存供给电解槽的原料水箱的氢气发生装置，上述电解槽包括阳极室和阴极室，原料水箱提供的上述原料水，将离子交换膜夹在阳极室与阴极室之间，并且通过电解原料水在内部生成氢气，在阴极室中设置有氢气管、以及在上述阴极室和上述原料水箱之间配管，以及用于转移水的管，该水与氢气同时生成、从上述阳极室向上述阴极室转移，在过滤水管的中间部分设有用于打开和关闭该管管路的第一阀，在氢气管的中间部分设有打开和关闭该管管路的第二阀。

作为上述技术方案的进一步改进：

上述电解槽中最宽的侧面的面积和上述原料水箱中最宽的侧面的面积被设定为相等；在箱体内设有收纳电解槽和上述原料水箱，并且将箱体内的收容高度位置设定为相等。

上述氢气管中，在第二阀的前端设有分离氢气和水分的气液分离器；在氢气管中，在上述气液分离器的前端设有防止水分流出的过滤器，在该过滤器的前端设有排出氢气的开口。

气液分离器是装有饮料的溶液容器。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构紧凑、合理，操作方便，氢气能够持续供给，简单实现移行水的再利用，降低原料水的消耗量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型电解槽和原料水箱的安装示意图。

图3为本实用新型电解槽的结构示意图。

其中：1、氢气发生装置；2、电解槽；3、原料水箱；4、第一阀；5、第二阀；6、溶液容器；7、氢气管；8、控制部；10、箱体；11、第一收容部；12、第二收容部；13、容器载置部；14、控制面板；20、离子交换膜；21、阳极室；22、阴极室；24、过渡水管；

3a、原料水回流口；3b、供水口；3c、过渡水回流口；3d、供水处；

60、容器本体；61、盖部；61a、流入口；61b、流出口；

7a、第一管；7b、第二管；7c、第三管；70、过滤管；71、吸引口；72、插入口；

10a、第一封面；10b、第二封面；

11a、区间隔；

13a、底面；

14a、开始按钮；

14b、控制手柄；

21a、阳极；

21b、阳极生成口；

21c、阳极供水口；

22a、阴极；

22b、阴极生成口；

22d、阴极供水口；

23a、原料水回流管；

23b、原料水入水管；

a1、箭头；

a2、箭头；

b、箭头；

c1、箭头；

c2、箭头；

s2、面；

s3、面。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的氢气产生装置，具有通过电解原料水生成氢气的电解槽2和用于储存供给电解槽2的原料水箱3的氢气发生装置1，上述电解槽2包括阳极室21和阴极室22，原料水箱3提供的上述原料水，将离子交换膜20夹在阳极室21与阴极室22之间，并且通过电解原料水在内部生成氢气，在阴极室22中设置有氢气管7、以及在上述阴极室22和上述原料水箱3之间配管，以及用于转移水的管，该水与氢气同时生成、从上述阳极室21向上述阴极室22转移，在过滤水管的中间部分设有用于打开和关闭该管管路的第一阀4，在氢气管7的中间部分设有打开和关闭该管管路的第二阀5。

上述电解槽2中最宽的侧面的面积和上述原料水箱3中最宽的侧面的面积被设定为相等；在箱体10内设有收纳电解槽2和上述原料水箱3，并且将箱体10内的收容高度位置设定为相等。

上述氢气管中，在第二阀5的前端设有分离氢气和水分的气液分离器；在氢气管中，在上述气液分离器的前端设有防止水分流出的过滤器，在该过滤器的前端设有排出氢气的开口。

气液分离器是装有饮料的溶液容器6。

图1相关的符号1，展示氢气发生装置，这个氢气发生装置1，通过电解水产生氢气，产生的氢气通过在装置末端的吸引口71，对吸引者进行供给，图1-图3所示，电解槽2、原料水箱3、第一阀4、第二阀5、溶液容器6和氢气管7(氢气管7包括有第一管7a、第二管7b、第三管7c，它们和控制部8妥当设置)。再者，氢气发生装置1、电解槽2和原料水箱3相接续的各管(原料水回流管23a、原料水进入管23b、移行水用管24)妥当设置。

另外，氢气发生装置1的内部电解槽2和原料水箱3、第一阀4，第二阀5、控制部8以及各管(氢气管7中的第三管7c除外的各管)，收容入氢气发生装置1的外廓构成箱体10内。

电解槽2设有离子交换膜20和被离子交换膜20所划分的阳极室21以及阴极室22。

阳极室21中设阳极21a，阴极室22中设阴极22a，阳极21a和阴极22a中间设置夹隔状态的离子交换膜20。

阳极室21被原料水箱3供给的原料水充满时，阴极22中原料水不会进入，通常(氢气发生装置1不使用和使用前)保持空着的状态(即保持空的状态)。

离子交换膜20，根据阳极离子交换膜，阳极21a同阴极22a之间提供直流电流，供应给阳极室21的原料水被电解，使阴极室22内产生氢气，仅臭氧移动到阴极室22，再由阴极室22返回到原料水箱3。

阳极室21，是根据原料水箱3对应所设置的原料水返回的开口阳极生成口21b和由原料水箱3所提供的原料水通过的开口阳极供水口21c所设计的。并且阳极室21，本来是阳极室21内的原料水进行排出而做的开口阳极排水口21d所做的设计，实际实施时此状态不使用。

阴极室22，装置未端接上(前端侧：吸引口71侧)伸出来的氢气管7，在此氢气管7上，为使所产生的氢气通过设计了阴极生成口22b及阴极室22内的转换水进行排水设计了开口阴极排水口22d，此状态实际实施时不使用；

而且电解槽2，根据离子交换膜20进行区分的阳极室21及阴极室22是有的，如果阳极室21和阴极室22之间有设计一个以上的中间室(图略)也可以。

此情况下，臭氧交换膜同此离子交换膜20夹住的状态的阳极21a及阴极22a，阳极室21和中间室之间，中间室和阴极室22之间设计了各种不同的状态。并且阳极室21和阴极室22，按图所示的辅助连接状态。

像这样中间室有设置电解槽2，与中间室没有电解槽2相比，效率更高可以更快的进行电解分解。

原料水箱3是进行原料水储存的水箱；所储存的原料水为精制水(也叫纯净水)。这个原料水箱3的侧壁设置原料水回流口3a，阳极室21的外侧壁设置阳极生成品21b，原料水回流口3a与阳极生成品21b之间通过原料水回流管23a连通；同样，原料水箱3的侧壁设置供水口3b，阳极室21的外侧壁设置阳极供水口21c，供水口3b和阳极供水口21c之间通过原料水放入管23b连通。

过渡水管24经过阴极室22底部的阴极排水口22d和连接的阴极室22开始的原料水箱3的流动水返回所设置的流动水返回口3c。

并且，原料水箱3的顶部与箱体10连接，箱体10上设置有漏出可能的筒状供水处3d，对原料水箱3的供水可以在任意情况下进行。

原料水箱3，在我们后面所叙述的箱体10所接收，与电解槽2是接近并行设置的，箱体10内所设置的接收高度位置(接收时的高度位置)也进了设计。并且原料水箱3和电解槽2的大小也进行了同样的设计。这里所说的尺寸指的是电解槽2中最大的侧面的面积和原料水箱3中最大的侧面的面积。更具体地说，指的是图2示出的电解槽2的正面及背面侧的面s2上的面积以及原料水箱3的正面侧和背面的面s3上的面积。如上所述根据每个管子，原料水回流管23a、原料水入水管23b和过渡水管24均连接在了原料水箱3上，以便将电解槽2并排布置在靠近它的原料水箱3上。因此，无论如何，原料水箱3都可相对于电解槽2拆卸，但是电解槽2和原料水箱3装在箱体10内，就像一个整体被接收了。

与电解槽2和原料水箱3直接连接的原料水回流管23a及原料水入水管23b，比其它各管(氢气管7，过渡水管24)的弹性设置低。也就是说，电解槽2和原料水箱3被连接在了弹性低的原料水返回管23a和原料入水管23b上，这样的话就不会移动，整体性能也被提高了。

第一阀4设置在阴极室22中的阴极供水口22d与原料水箱3中的过渡水回流口3c之间的过渡水管24的中间部分，并且在本实施例中使用电磁阀。换言之，第一阀4能够对通过转换水的过渡水管24中的管路进行开关控制。

第二阀5指连接到阴极室22中的阴极生成口22b的氢气管7(指稍后将描述的第一管7a)的中间部分。在本实施例中，使用了电磁阀。换句话说，在第二阀5中，用于传递通氢气的氢气管7(第一管7a)的管道是可以控制打开和关闭的。

第一阀4在第二阀5打开状态下关闭，并且控制在第二阀5关闭的状态时打开。同时，所述第二阀5在第一阀4打开状态下关闭，并且控制在第一阀4关闭状态时可以打开。第一阀4和第二阀5的打开和关闭控制由后面将说明的控制部8进行。

溶液容器6是作为从电解槽2旁边流入的氢水里混合的水分进行分离的气液分离器的功能，防止向吸引口71的流出水分，主要包括容器本体60与盖部61。也就是说溶液容器6是在氢气发生装置1上，弯管具有除去水分的功能。

可以在容器本体60中放置任意的液体，并且从电解槽2侧流入的氢气可以融入到该液体中。

盖部61是容器本体60的上端开口的塞子，该盖部61包括用于从电解槽2侧流入氢气的流入口61a和用于将氢流出到吸引口71的输出口61b。流入口61a和流出口61b由盖部61的外周面突出形成。

氢气管7，从阴极室22开始到吸引口71为止，这之间设立多个管第一管7a、第二管7b、第三管7c，并且，氢气管7的中途部分分别设立了上述的第二阀5及溶液容器6及后述含有过滤管70组成。即氢气管7是氢为了通过从阴极室22开始到吸引口71为止流路的管道组成，因此第二阀5、溶液容器6、过滤管70具有氢气从阴极室22开始到吸引口71之间通过清除水分的弯管的功能。

氢气管7中第一管7a，一端(基端)与阴极室22上设置的阴极生成口22b连接，其它端(尖端)被连接在流入口61a上，其中间部分，装置了上述第一阀4。

氢气管7中的第二管7b是为了通过后述箱体10内的配管，一端(基端)，连接在溶液容器6的流出口61b，其它端(尖端)连接在箱体10设立插入口72。像这种第二管7b和第一管7a以及后述的第三管7c具有中转的功能。

氢气管7中的第三管7c是一端(基端)插入在插入口72并与第二管7b连接，其它端(尖端)是接在吸引口71的管子，其中间的部分设置有过滤管70。这个第三管7c从是为了排出从溶液容器6侧流入的氢气，后述的针对箱体10可以自由装卸的设置。

过滤管70是防止因第三管7c内的蒸汽而产生的水分流出到吸引口71侧，因此，只有气体才能进入吸引口71侧。因此，过滤管70用在氢气发生装置1中有除去水分的过滤功能。

并且本实例中，使用了作为过滤管70，中空丝过滤器(中空丝膜)，但这并不设限，而是以纤维素过滤器和树脂系过滤器为中心的种种去除水分用过滤器的均可使用。

吸引口71是作为吸入者用于吸气的部件，并具有用于向装置外部放出氢气体的开口(流路)。更具体地说，在本实施例中，使用可被吸食者含在嘴里的吸引口71用的部件。但是，用于吸引口71的部件不限于此，也可以是覆盖着吸食者口的面罩，也可以只是使氢气体向周围释放的形式。

控制部8用于控制氢气发生装置1中进行的各种动作，在箱体10中避开电解槽2、原料水箱3、第一阀4、第二阀5的配置。

控制部8是按照提前被记忆的程序完成控制氢气体的生成的开与关，第一阀4的开关控制，第二阀5的开关控制、氢气体的产生量控制，氢气产生的定时器控制，传感器使用的原料水箱3原料水余量的报警控制等。

综上所述，箱体10内部装有电解槽2、原料水箱3、第一阀4、第二阀5、控制部8及各管道(氢气管7上的第三管7c之外的各管)被接收，第一收容部11和第二收容部12、容器载置部13和控制面板14。

第一收容部11是容纳电解槽2，原料水箱3，第一阀4，第二阀5的主要空间。

第一收容部11具备区分将该第一收容部11划分为正面一侧(有控制面板14的一侧)和背面一侧的区间隔11a，电解槽2处于由该区间隔11a保持固定的状态。

第一阀4和第二阀5位于区间隔11a的正面一侧，区间隔11a或者箱体10固定在指定的部位的状态，基本上，除了维护以外都不能拆卸。

如上所述，原料水箱3在第一收容部11内与电解槽2相近的地方并列排放。关于原料水箱3，在电解槽2上设置了可拆卸装置，也可进行内部清洗等。这样为了原料水箱3能被装卸，所以箱体10具备开闭的第一收容部11的第一封面10a。箱体10具备开闭第一收容部11的第一盖部10a。

此外由于原料水箱3有如上所述的供水部3d，箱体10更具备用于打开和关闭供水部3d的上端开口的第二封面10b。

第二收容部12有容纳控制部8的空间，并且设置在箱体10的底部以避免电解槽2、原料水箱3、第一阀4、第二阀5等。

此外，控制部8根据控制面板14输入的操作来控制氢气产生装置的各种动作。电解槽2、第一阀4、第二阀5是根据控制部8的信号来进行动作。

如图1所示，容器载置部13是朝向正面向箱体10的正面开放而形成的凹型空间，能够将溶液容器6装入该容器载置部13的底面13a上。

此外，在箱体10形成有插入溶液容器6的盖部61的流入口61a及流出口61b的一对插入孔部(未图示)，一个插入孔部连接有氢气管7中的第一管7a，另一个插入孔部连接有氢气管7中的第二管7b。因此，当流入口61a及流出口61b分别适当地插入到一对插入孔部时，流入口61a和第一管7a连接在一起，流出口61a和第二管7b(间接的第三管7c)连接在一起。

控制面板14设置在箱体10正面的上端位置，具有通过氢气发生装置1来开/关操作氢气生成动作的开始按钮14a和调节氢气生产量以及操作氢气生成计时器的控制旋钮14b。

开始按钮14a在氢气发生装置1电源接通的状态下，按下按钮以开始氢气的生成，再次按下以停止氢气的生成，当氢气的生成由计时器控制的情况下，不需要为了停止生产而按下开始按钮14a，会自动停止。

控制手柄14b的操作项目可以通过预先设定进行变更，也可以适当的追加或者削减功能。

另外，虽然没有图示，但是在控制面板14上，设有比如用于进行原料水箱3中的原料水剩余量的通知处。作为通知处，列如使用led灯等的发光办法，也可以使用发出通知音的声音输出方法，也可以使用通过文字进行通知的显示器等。

在箱体10的控制面板14的下方，设置有在氢气管7中的第二管7b的另一端部连接着插入口72。在插入口72中插入氢气管7中的第三管7c的另一端，通过该插入口72能够连接第三管7c和第二管7b。

此外，插入口72具备在第三管7c插入时处于打开状态、在第三管7c被拔出时处于闭合状态的阀，该阀能防止第三管7c拔出时氢气泄漏。

接着说明由上述构成的氢气发生装置1中从氢气的生成到吸引者吸取为止的基本流程。

另外，图1-图3中的箭头a1、a2表示氢气的流动箭头，箭头b表示过渡水流动箭头，c1、c2表示原料水流动箭头。

首先，在原料水箱3储存原料水的状态下，氢气发生装置1的开始按钮14a处于开着状态，原料水在原料水箱3和阳极室21之间循环(参照箭头c1、c2)、开始在电解槽2中生成氢气(参照箭头a1)。换言之，通过向阳极室21供给原料水，阳极21a和阴极22a之间提供直流电流，供应给阳极室21的原料水被电解，使阴极室22内产生氢气。

此时，第一阀4处于关闭状态，第二阀5处于打开状态。换言之，随着氢气的生产，阴极室22内的压力被释放到吸引口71的一侧(溶液容器6一侧)，生成的氢气流出到吸引口71一侧的状态。

当氢气在阴极室22中产生时，如上所述，阴极室22中也产生过渡水。而第一阀4处于关闭状态，导致过渡水积压在阴极室22内。

此外，如果过渡水积压到阴极生成口22b的上面，会流出到吸引口71一侧，因此有必要在较早的阶段进行排水。

氢气发生装置1在连续运作期间，第一阀4应在一定的时间间隔内保持打开状态，第二阀5应处于关闭状态，将所生成的氢气的过渡水通过过渡水管24返回到原料水箱3(参见箭头b)。换言之，利用阴极室22内积压的氢气压力，将过渡水返回到原料水箱3内。

此外，基于事前验证预先设定将过渡回到原料水箱3的时机，通过控制部8对第一阀4和第二阀5门操作控制，可以在适当的时机将过渡水返回到原料水箱3内。

当阴极室22内的过渡水返回到原料水箱3时，第一阀4再次处于关闭状态，第二阀5处于打开状态，并且重新生成氢气(参见箭头a1)。

从阴极室22流出的氢气，通过氢气管7的第一管7a到达溶液容器6的容器本体60内，此时，以蒸汽的形式混入氢气的水分还残留在容器本体60内，只有氢气从吸引口71流出，进行气体与液体的分离(参照箭头a1、a2)。

另外，在有液体进入在容器本体60内的情况下，到达容器本体60内的氢气溶解到该液体中，由此可以制作出含氢饮料，液体可以是水或者茶，也可以是其他清凉饮料、酒类、含酒精饮料、非酒精饮料等。

从溶液容器6的流出口61b流出的氢气通过氢气管7的第二管7b以及第三管7c，进而通过过滤管70最终去除水分，仅仅只有氢气(100％或者接近100％的状态)到达吸引口71(参照箭头a2)。

综上所述，吸引者能够吸入到达吸引口71的高纯度氢气。

根据本次实施形式，在过渡水管24的中途位置设置有开闭该过渡水管24管路的第一阀4，在氢气管7的中途部分设置有打开关闭该氢气管7管路的第二阀5，当第一阀4处于打开状态且第二阀5处于关闭状态的情况下，利用生成的氢气压力，可以将过渡水从阴极室22排出回原料水箱3中。并且，当第一阀4处于闭合状态，第二阀5处于打开状态的情况下，可以停止过渡水的排水，使氢气通过顶端。因此，可以在提供氢气的同时，也可以简单的进行过渡水的再利用，降低原料水的消耗量。

另外，电解槽2最宽的侧面s2的面积与原料水箱3最大的侧面s3的面积被同等设定。电解槽2和原料水箱3并排布置并容纳在箱体10内，将箱体10内的收容高度位置设定为大致相等，能够将电解槽2和原料水箱3紧凑地容纳到箱体10内，从而可以实现氢气发生装置1的小型化或轻量化。

另外，在氢气管7的第二阀5的前端侧设有作为分离氢气和水分的气液分离器的溶液容器6，通过溶液容器6，可以分离从阴极室22流入到氢气中的水分，尽可能防止水分流入到最顶端侧。

而且，在氢气管7中，在溶液容器6的顶端设有防止水分流失的过滤管70，在过滤管70的前端设置具有释放氢气的开口的吸引口71用部件，通过过滤管70，例如能够以蒸汽的形式最终去除氢气中混入的水分，能够从吸引口71用的部件中排出纯度高的氢气。

另外，由于气液分离器是装有饮料的溶液容器6，当饮料进入到溶液容器6中，从电解槽2流入到溶液容器6的氢气溶解于饮料中，最终可以制作出含氢饮料。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。