CN107673447A - 氢水的生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够生成中性或者碱性的氢水的氢水的生成方法。该氢水的生成方法使用至少一个电解槽(2)生成pH为6～8的氢水，该电解槽(2)包括：壳体(20)；隔膜(25)，其对所述壳体的内部进行划分；阳极室(21)及阴极室(22)，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极(23)，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阳极室侧的所述隔膜的面；以及阴极(24)，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阴极室侧的所述隔膜的面，其中，向所述阴极室连续地供给含有矿物质成分的水，并且向所述阳极室供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水。

Description

氢水的生成方法
技术领域
本发明涉及氢水的生成方法。
背景技术
已知如下的氢水生成装置(专利文献1)：在容器的内部隔着隔膜设置有阳电极板与阴电极板，对供给至容器的水进行电解而在阴电极板产生氢，从而生成含有氢的氢水。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-223553号公报
上述以往的氢水生成装置在供给至阴极室的水中含有由阴极产生的氢从而生成氢水，因此为pH大于8的碱性的氢水。然而，根据需要除碱性的氢水以外，有时也要求pH为6～8的中性范围的氢水，在上述以往的氢水生成装置中无法生成pH为6～8的中性范围的氢水。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明所要解决的课题为提供能够生成pH为6～8的中性范围或者pH大于8的碱性的氢水的氢水的生成方法。
用于解决课题的方案
本发明通过如下的氢水的生成方法来解决上述课题，使用至少一个电解槽生成pH为6～8的氢水，该电解槽包括：壳体；隔膜，其对所述壳体的内部进行划分；阳极室及阴极室，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极，其以接触的方式设置于所述阳极室侧的所述隔膜的面；以及阴极，其以接触的方式设置于所述阴极室侧的所述隔膜的面，其中，向所述阴极室连续地供给含有矿物质成分的水，并且(1)向所述阳极室供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水；或者(2)在所述阳极室贮存含有矿物质成分的水或者不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水。
本发明通过如下的氢水的生成方法来解决上述课题，使用至少一个电解槽生成pH为6～8的氢水，该电解槽包括：壳体；隔膜，其对所述壳体的内部与外部进行划分；阴极室，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极，其以接触的方式设置于所述壳体的外部的所述隔膜的面；以及阴极，其以接触的方式设置于所述阴极室侧的所述隔膜的面，其中，向所述阴极室连续地供给含有矿物质成分的水，并且至少向所述阳极与所述隔膜之间供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水或含有矿物质成分的水，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水。
本发明通过如下的氢水的生成方法来解决上述课题，使用至少一个电解槽生成pH大于8的氢水，该电解槽包括：壳体；隔膜，其对所述壳体的内部进行划分；阳极室及阴极室，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极，其以接触的方式设置于所述阳极室侧的所述隔膜的面；以及阴极，其以接触的方式设置于所述阴极室侧的所述隔膜的面，其中，向所述阴极室连续地供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水或含有矿物质成分的水，并且向所述阳极室供给含有矿物质成分的水，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水。
本发明通过如下的氢水的生成方法来解决上述课题，使用至少一个电解槽生成氢水，该电解槽包括：壳体；隔膜，其对所述壳体的内部进行划分；阳极室及阴极室，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阳极室侧的所述隔膜的面；以及阴极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阴极室侧的所述隔膜的面，其中，向所述阴极室连续地供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水或含有矿物质成分的水，并且向所述阳极室供给含有矿物质成分的水，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水，调节向所述阳极室供给的水的流量。
另外，本发明通过如下的氢水的生成方法来解决上述课题，将通过对含有矿物质成分的水进行电解而生成的pH大于8的水向至少一个电解槽的阴极室供给，所述电解槽包括：壳体；隔膜，其对所述壳体的内部进行划分；阳极室及阴极室，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阳极室侧的所述隔膜的面；以及阴极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阴极室侧的所述隔膜的面，将通过对含有矿物质成分的水进行电解而生成的水向所述阳极室供给，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水。
发明效果
根据本发明，当向阳极室供给不含有矿物质成分的水或贮存含有矿物质成分的水时，能够在阴极室中生成pH为6～8的氢水。另外，通过向仅具有阴极室的电解槽的阳极与隔膜之间供给水，也能够在阴极室中生成pH为6～8的氢水。另一方面，当向阳极室供给含有矿物质成分的水时，能够在阴极室中生成pH大于8的氢水。另外，通过使含氢气体溶解于pH大于8的水，也能够生成碱性的氢水。
附图说明
图1是示出使用本发明所涉及的氢水生成方法的氢水生成装置的一实施方式的整体结构图。
图2A是示出使用本发明所涉及的氢水生成方法的氢水生成装置的另一实施方式的整体结构图。
图2B是示出使用本发明所涉及的氢水生成方法的氢水生成装置的又一实施方式的整体结构图。
图3是示出使用本发明所涉及的氢水生成方法的氢水生成装置的又一实施方式的整体结构图。
图4是示出使用本发明所涉及的氢水生成方法的氢水生成装置的又一实施方式的整体结构图。
附图标记说明
1…氢水生成装置；2…电解槽；20…壳体；21…阳极室；211…被电解水Wa的入口；212…被电解水Wa的出口；22…阴极室；221…被电解水Wc的入口；222…被电解水Wc的出口；23…阳极；24…阴极；25…隔膜；3…电源；31…插座；32…AC/DC变换器；4…第一供给系统；41…水源；42…配管；43…开闭阀；5…排水系统；51…配管(气液混合管)；52…溶解部；53…流量调节阀；54…排水口；6…第二供给系统；61…罐；62…配管；63…泵；7…第三供给系统；71…配管；8…切换器；9…泄水系统；91…配管；92…开闭阀；Wa、Wc…被电解水。
具体实施方式
以下说明的本发明所涉及的氢水的生成方法以及使用该氢水的生成方法的一实施方式即氢水生成装置1为，例如能够用于以包括细胞、脏器的生物体(人以及动物)的健康维持、功能维持、疾病改善、功能改善、健康诊断、或者功能测定为目的而向生物体供给所生成的氢水的氢水的生成方法以及氢水生成装置。作为向生物体供给所生成的氢水的供给手段，包括：通过饮用进行的供给；通过注射、点滴进行的供给；以及通过向液状药剂、脏器保存液等这样的以应用于生物体为前提的生物体应用液添加氢水而进行的供给等。但是，本发明的目的在于，提供能够如上述那样选择性地生成pH为6～8的中性范围的氢水与pH大于8的碱性的氢水的氢水的生成方法以及氢水生成装置1，因此对于所生成的氢水的用途，不限定于上述用途。
《第一实施方式(中性的氢水的生成方法)》
本发明的第一实施方式所涉及的氢水生成方法是生成pH为6～8的中性范围的氢水的方法，可以考虑如下的三个方式。
(1)一种生成氢水的方法，使用至少一个电解槽2生成pH为6～8的中性范围的氢水，该电解槽2包括：壳体20、对所述壳体20的内部进行划分的隔膜25、由所述隔膜25划分而形成于所述壳体20的内部的阳极室21及阴极室22、以接触或隔开微小的间隙的方式设置于所述阳极室21侧的所述隔膜25的面的阳极23、以及以接触或隔开微小的间隙的方式设置于所述阴极室22侧的所述隔膜25的面的阴极24，其中，
向所述阴极室22连续地供给含有矿物质成分的水，并且向所述阳极室21供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水，对所述阳极23以及所述阴极24施加直流电压，并排出所述阴极室22中生成的氢水；
(2)一种生成氢水的方法，使用至少一个电解槽2生成pH为6～8的中性范围的氢水，该电解槽2包括：壳体20、对所述壳体20的内部进行划分的隔膜25、由所述隔膜25划分而形成于所述壳体20的内部的阳极室21及阴极室22、以接触或隔开微小的间隙的方式设置于所述阳极室21侧的所述隔膜25的面的阳极23、以及以接触或隔开微小的间隙的方式设置于所述阴极室22侧的所述隔膜25的面的阴极24，其中，
向所述阴极室22连续地供给含有矿物质成分的水，并且在所述阳极室21中贮存含有矿物质成分的水，对所述阳极23以及所述阴极24施加直流电压，并排出所述阴极室22中生成的氢水；
(3)一种生成氢水的方法，使用至少一个电解槽2生成pH为6～8的中性范围的氢水，该电解槽2包括：壳体20、对所述壳体20的内部与外部进行划分的隔膜25、由所述隔膜25划分而形成于所述壳体20的内部的阴极室22、以接触或隔开微小的间隙的方式设置于所述壳体20的外部的所述隔膜25的面的阳极23、以及以接触或隔开微小的间隙的方式设置于所述阴极室22侧的所述隔膜25的面的阴极24，其中，
向所述阴极室22连续地供给含有矿物质成分的水，并且至少向所述阳极23与所述隔膜25之间供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水或含有矿物质成分的水，对所述阳极23以及所述阴极24施加直流电压，并排出所述阴极室22中生成的氢水。
需要说明的是，上述(1)～(3)的附图标记与图1～图3所示的氢水生成装置中标注的附图标记对应。需要说明的是，中性是指pH≈7的液体，但本说明书以及技术方案中的“中性范围”是指，包括该中性(≈7)在内的pH为6～8的范围。
《第二实施方式(碱性的氢水的生成方法)》
本发明的第二实施方式所涉及的氢水生成方法是生成pH大于8的碱性的氢水的方法，可以考虑如下两个方式。
(1)一种生成氢水的方法，使用至少一个电解槽生成pH大于8的碱性的氢水，该电解槽包括：壳体、对所述壳体的内部进行划分的隔膜、由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部的阳极室及阴极室、以接触或隔开微小的间隙的方式设置于所述阳极室侧的所述隔膜的面的阳极、以及以接触或隔开微小的间隙的方式设置于所述阴极室侧的所述隔膜的面的阴极，其中，
向所述阴极室连续地供给含有矿物质成分的水，并且向所述阳极室供给含有矿物质成分的水，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水；
(2)使含氢气体溶解于pH大于8的碱性的水。
需要说明的是，上述(1)以及(2)的附图标记与图1～图3所示的氢水生成装置中标注的附图标记对应。需要说明的是，碱性是指pH＞7的液体，但本说明书以及技术方案中的碱性是指其中pH大于8的碱性，尤其是pH为9.2～9.8的碱性。
《使用氢水生成方法的氢水生成装置的一例》
对使用上述的第一实施方式的生成中性的氢水的方法以及第二实施方式的生成碱性的氢水的方法的氢水生成装置的一例进行说明。需要说明的是，本发明的氢水生成方法的实现不仅限于以下说明的氢水生成装置。
图1是示出使用本发明所涉及的氢水生成方法的氢水生成装置1的一例的整体结构图。本例的氢水生成装置1具备：电解槽2；电源3，其对设置于电解槽2的一对阳极23以及阴极24施加直流电压；第一供给系统4，其向设置于电解槽2的阴极室22连续地供给含有矿物质成分的水或者不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水；排水系统5，其排出阴极室22中生成的氢水；第二供给系统6，其向设置于电解槽2的阳极室21供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水；第三供给系统7，其向阳极室21供给含有矿物质成分的水；以及切换器8，其将向阳极室21供给水的供给系统在至少第二供给系统6与第三供给系统7之间切换。
电解槽2构成为包括：壳体20；阳极室21，其形成于该壳体20内且被导入被电解水Wa；阴极室22，其独立于阳极室21地设置于壳体20内且被导入被电解水Wc；隔膜25(以下，也称作阳离子交换膜)，其设置在壳体20内的阳极室21与阴极室22之间；设置于阳极室21的阳极23；以及设置于阴极室22的阴极24。壳体20由塑料等电绝缘性材料形成，除后述的被电解水Wa的入口211以及出口212、被电解水Wc的入口221以及出口222以外，维持水密以及气密的状态。
壳体20的内部被阳离子交换膜25分隔为阳极室21与阴极室22。另外，本实施方式的一对阳极23以及阴极24均形成为平板状，均以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阳离子交换膜25的表面。微小的间隙是指，在阳极23或者阴极24与阳离子交换膜25之间产生有水膜的程度的间隙。而且，直流电源的阳极(+)与在被导入被电解水Wa的阳极室21设置的阳极23连接，直流电源的阴极(-)与在阴极室22设置的阴极24连接。
作为本实施方式的阳离子交换膜25，为使氢离子以及矿物质成分离子透过且不使氢氧根离子透过的阳离子交换膜。另外，若考虑离子传导性、物理强度、气体阻隔性、化学稳定性、电化学稳定性，热稳定性等诸多重要因素，则作为电解质基可以适当使用具备磺酸基的全氟系磺酸膜。作为这种膜，可以列举具有磺酸基的全氟乙烯醚与四氟乙烯的共聚物膜即Nafion膜(注册商标，杜邦公司制)、Flemion膜(注册商标，旭硝子公司制)、Aciplex膜(注册商标，旭化成公司制)等。
另外，本实施方式的一对阳极23以及阴极24能够使用如下构件，例如以钛板为基材，覆盖从铂、铱、钯等的组中选出的1种或者2种以上的贵金属膜而成的构件。但并不仅限于此，例如也可以使用无垢的不锈钢板。需要说明的是，如上述那样，设置于阳极室21的阳极23以及设置于阴极室22的阴极24不必一定压接于阳离子交换膜25，也可以在与阳离子交换膜25之间以形成有水膜的程度具有微小的间隙。
电源3构成为包括与商用交流电源等连接的插座31、以及将该商用交流电流变换为直流电流的AC/DC变换器32。但是，为了提供便携式的(可以携带至任何场所的)氢水生成装置1，作为电源3，也可以代替插座31以及AC/DC变换器32，而使用一次电池或者二次电池等直流电源。
电解槽2的壳体20包括：设置于阳极室21的下部的被电解水Wa的入口211、设置于上部的被电解水Wa的出口212、设置于阴极室22的下部的被电解水Wc的入口221、以及设置于上部的被电解水Wc的出口222。而且，在阴极室22的入口221连接有第一供给系统4，该第一供给系统4向设置于电解槽2的阴极室22连续地供给含有矿物质成分的水，在阴极室22的出口222连接有排出阴极室22中生成的氢水的排水系统5。
第一供给系统4包括自来水管等水源41、配管42、以及开闭阀43，通过将开闭阀43打开，从而连续地向阴极室22供给含有矿物质成分的自来水。需要说明的是，虽然省略图示，但为了向阴极室22供给实质上不含有矿物质成分的水，例如在开闭阀43之前或者之后的配管42设置具有将自来水中含有的矿物质成分去除的离子交换树脂或者反浸渗膜的软水器或者纯水器即可。另外，排水系统5包括配管51、溶解部52、流量调节阀53、以及排水口54，通过将流量调节阀53打开，从而排出所需的氢水。溶解部52呈具有比配管51的内径大的内径的筒状体，在内部具备膜过滤器等具有细孔的混合体。阴极室22中产生的氢气与水的气液混合物在通过膜过滤器等的细孔时氢气微粒化，由此与水接触的表面积增加。另外，通过由水源41施加的加压力与流量调节阀53的开度对微粒化的氢气与水进行加压，因此氢浓度增高。像这样成为高浓度的氢水从排水口54向所需的部位供给。需要说明的是，溶解部52根据需要也可以省略。
第二供给系统6包括贮存不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水的罐61、配管62、以及泵63，配管62的前端与由三通阀构成的切换器8连接。相对于此，第三供给系统7由从第一供给系统4的配管42分支的配管71构成，该配管71的前端与由三通阀构成的切换器8连接。切换器8由三通阀构成，将向阳极室21供给水的供给系统在至少第二供给系统6与第三供给系统7之间切换。即，切换为向阳极室21的入口211供给贮存于罐61中的实质上不含有矿物质成分的水的位置、或供给来自水源41的含有矿物质成分的水的位置中的任一方。需要说明的是，在图1所示的例中，采用将第三供给系统7与第一供给系统4设为同一系统的结构，但也可以采用设置第一供给系统4的水源41以外的水源而使第一供给系统4独立的结构。或者也可以代替使用自来水，而预先将含有矿物质成分的水贮存于罐，从该罐向阳极室21供给含有矿物质成分的水。另外，也可以通过手动作业向阳极室21供给含有矿物质成分的水或者实质上不含有矿物质成分的水。在本发明所涉及的氢水的生成方法中，将向阳极室21供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水的模式称作第一模式，将向阳极室21供给含有矿物质成分的水的模式称作第二模式，上述第一模式以及第二模式的实现以及它们的切换除可以由第二供给系统6与第三供给系统7以及切换器8来实施以外，也可以不设置上述第二供给系统6与第三供给系统7以及切换器8，而由操作者通过手动作业来实施。
本实施方式的氢水生成装置1中使用的被电解水Wa、Wc是能够通过水的电解反应而在阴极24生成氢气的水。其中，作为含有矿物质成分(锌、钾、钙、铬、硒、铁、铜、钠、镁、锰、钼、碘、磷)的水，可以代表性地列举自来水、洁净水。另外，作为不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水(以下，也称作实质上不含有矿物质成分的水)，可以列举精制水、离子交换水、RO水、蒸馏水、纯水等。
另外，在阳极室21的出口212连接有泄水系统9。泄水系统9包括配管91与开闭阀92，在向阳极室21供给实质上不含有矿物质成分的水并进行电解后向阳极室21供给含有矿物质成分的水的情况下、在向阳极室21供给含有矿物质成分的水并进行电解后向阳极室21供给实质上不含有矿物质成分的水的情况下，在向阳极室21供给含有矿物质成分的水并进行电解的中途，将开闭阀92打开而将阳极室21的被电解水Wa泄出。另外，在将含有矿物质成分的水贮存于阳极室21的情况下，只需关闭切换器8停止来自水源41的供水即可。
接下来对作用进行说明。
当将切换器8设定在供给来自水源41的含有矿物质成分的水的位置，向氢水生成装置1的阳极室21及阴极室22中的任一方供给含有矿物质成分的水，并对阳极23与阴极24施加直流电压时，在阳极23以及阴极24分别产生下述反应。
[数学式1]
阳极：2OH-→H2O+O2/2+2e-(或者，H2O-2e-→2H++O2/2)
阴极：2H2O+2e-→H2+2HO-
在此，在阴极室22中，除供给至阴极室22的水中含有的矿物质成分以外，供给至阳极室21的矿物质成分通过阳离子交换膜25而向阴极室22移动。与此同时，阳极室21的氢离子也通过阳离子交换膜25而向阴极室22移动。而且，在阴极室22中，氢氧根离子OH-与矿物质成分的离子(例如，钙离子Ca2+、镁离子Mg2+等)发生离子结合，从而生成呈碱性的化合物Ca(OH)2、Mg(OH)2。此时，氢氧根离子HO-与从阳极室21移动至阴极室22的氢离子H+结合而成为水，但氢离子浓度比矿物质成分的离子浓度低，因此阴极室22的排水呈碱性。在向阳极室21供给含有矿物质成分的水，向阴极室22供给实质上不含有矿物质成分的水的情况下，也出现上述情形。即，在阴极室22中，供给至阴极室22的水中不含有矿物质成分，但供给至阳极室21的矿物质成分通过阳离子交换膜25而向阴极室22移动。而且，在阴极室22中，氢氧根离子OH-与矿物质成分的离子(例如，钙离子Ca2+、镁离子Mg2+等)发生离子结合，从而生成呈碱性的化合物Ca(OH)2、Mg(OH)2。此时，氢氧根离子HO-与从阳极室21移动至阴极室22的氢离子H+结合而成为水，但氢离子浓度比矿物质成分的离子浓度低，因此阴极室22的排水呈碱性。
相对于此，当将切换器8设定在供给贮存于罐61的实质上不含有矿物质成分的水的位置，向氢水生成装置1的阴极室22供给含有矿物质成分的水，向阳极室21供给实质上不含有矿物质成分的水，并对阳极23与阴极24施加直流电压时，在阳极23以及阴极24分别产生上述反应。在此，在阴极室22中，供给至阴极室22的水中含有的矿物质成分(例如，钙离子Ca2+、镁离子Mg2+等)与氢氧根离子OH-发生离子结合，从而生成呈碱性的化合物Ca(OH)2、Mg(OH)2。然而，与此同时，阳极室21的氢离子通过阳离子交换膜25而向阴极室22移动。并且，在阴极室22中，氢氧根离子HO-与从阳极室21移动至阴极室22的氢离子H+结合而成为水。由此，阴极室22的排水从碱性变得接近中性。在向阳极室21供给含有矿物质成分的水，向阴极室22供给实质上不含有矿物质成分的水的情况下，也出现上述情形。即，供给至阴极室22的水中不含有矿物质成分，因此不生成呈碱性的化合物Ca(OH)2、Mg(OH)2。并且，氢氧根离子HO-与从阳极室21移动至阴极室22的氢离子H+结合而成为水，因此阴极室22的排水呈中性。
另外，将切换器8设定在供给来自水源41的含有矿物质成分的水的位置，向氢水生成装置1的阳极室21及阴极室22均供给含有矿物质成分的水，将切换器8关闭而停止来自水源41的供水，从而在阳极室21中贮存有含有矿物质成分的水(即不通水)。然后，当对阳极23与阴极24施加直流电压时，在阳极23以及阴极24分别产生上述反应。
在此，最初在阴极室22中，除供给至阴极室22的水中含有的矿物质成分以外，供给至阳极室21的矿物质成分通过阳离子交换膜25而向阴极室22移动。与此同时，阳极室21的氢离子也通过阳离子交换膜25而向阴极室22移动。而且，在阴极室22中，氢氧根离子OH-与矿物质成分的离子(例如，钙离子Ca2+、镁离子Mg2+等)发生离子结合，从而生成呈碱性的化合物Ca(OH)2、Mg(OH)2。此时，氢氧根离子HO-与从阳极室21移动至阴极室22的氢离子H+结合而成为水，但氢离子浓度比矿物质成分的离子浓度低，因此阴极室22的排水呈碱性。
然而，随着时间的经过，贮存于阳极室21的水中含有的矿物质成分减少，最终变为零。因此，随着时间经过，变得与向阳极室21供给不含有矿物质成分的水的情况相同，阴极室22的排水呈中性。需要说明的是，通过同样的作用，除在阳极室21中贮存含有矿物质成分的水以外，通过减少向阳极室21供给的含有矿物质成分的水的流量，阴极室22的排水也会呈中性。
图2A是示出使用本发明所涉及的氢水生成方法的氢水生成装置的另一实施方式的整体结构图。图2A所示的氢水生成装置1将两个电解槽2以串联的方式连接，关于其他结构与图1所示的实施方式相同，因此在此援引其记载。另外，图2B是示出使用本发明所涉及的氢水生成方法的氢水生成装置的又一实施方式的整体结构图。图2A所示的氢水生成装置1将两个电解槽2以串联的方式连接，但与图2A所示的实施方式不同，图2B所示的氢水生成装置1是第一级的电解槽2的阳极23以及阴极24不与隔膜25接触的类型的电解槽。这种第一级的电解槽2的阴极室22中生成的水呈碱性，阳极室21中生成的水呈酸性，通过将碱性的水向第二级的电解槽2的阴极室22供给，能够排出碱性的氢水。
图3是示出使用本发明所涉及的氢水生成方法的氢水生成装置的又一实施方式的整体结构图。本例的氢水生成装置1具备：电解槽2；电源3，其对设置于电解槽2的一对阳极23以及阴极24施加直流电压；第一供给系统4，其向设置于电解槽2的阴极室22连续地供给含有矿物质成分的水或者不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水；排水系统5，其排出阴极室22中生成的氢水；第二供给系统6，其向设置于电解槽2的外部的阳极23与隔膜25之间，供给含有矿物质成分的水或者不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水。
电解槽2构成为包括：壳体20；阴极室22，其形成于该壳体20内且被导入被电解水Wc；隔膜25(以下，也称作阳离子交换膜)，其对壳体20的内部与外部进行划分；设置于壳体20的外部的阳极23；以及设置于壳体20的内部即阴极室22的阴极24。壳体20由塑料等电绝缘性材料形成，除后述的被电解水Wa的入口211以及出口212、被电解水Wc的入口221以及出口222以外，维持水密以及气密的状态。与图1以及图2所示的电解槽2相比，不同点在于省略了阳极室21，其他结构相同。
第一供给系统4包括自来水管等水源41、配管42、以及开闭阀43，通过将开闭阀43打开，从而连续地向阴极室22供给含有矿物质成分的自来水。需要说明的是，虽然省略图示，但为了向阴极室22供给实质上不含有矿物质成分的水，例如在开闭阀43之前或者之后的配管42设置具有将自来水中含有的矿物质成分去除的离子交换树脂或者反浸渗膜的软水器或者纯水器即可。另外，排水系统5包括配管51、溶解部52、流量调节阀53、以及排水口54，通过将流量调节阀53打开，从而排出所需的氢水。溶解部52呈具有比配管51的内径大的内径的筒状体，在内部具备膜过滤器等具有细孔的混合体。阴极室22中产生的氢气与水的气液混合物在通过膜过滤器等的细孔时氢气微粒化，由此与水接触的表面积增加。另外，通过由水源41施加的加压力与流量调节阀53的开度对微粒化的氢气与水进行加压，因此氢浓度增高。像这样成为高浓度的氢水从排水口54向所需的部位供给。需要说明的是，溶解部52根据需要也可以省略。
第二供给系统6包括贮存有含有矿物质成分的水或者不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水中的任一方的罐61、配管62、以及泵63，配管62的前端朝向阳极23与阳离子交换膜25之间设置，向阳极23与阳离子交换膜25之间连续或者间歇地供给上述水。需要说明的是，也可以通过手动作业向阳极23与阳离子交换膜25之间供给含有矿物质成分的水或者实质上不含有矿物质成分的水。
接下来对作用进行说明。
当向氢水生成装置1的阴极室22供给含有矿物质成分的水，向阳极23与阳离子交换膜25之间供给含有矿物质成分的水或者实质上不含有矿物质成分的水，并对阳极23与阴极24施加直流电压时，在阳极23以及阴极24分别产生上述反应。在此，在阴极室22中，供给至阴极室22的水中含有的矿物质成分(例如，钙离子Ca2+、镁离子Mg2+等)与氢氧根离子OH-发生离子结合，从而生成呈碱性的化合物Ca(OH)2、Mg(OH)2。然而，与此同时，供给至阳极23与阳离子交换膜25之间的水中含有的氢离子通过阳离子交换膜25向阴极室22移动。并且，在阴极室22中，氢氧根离子OH-与从阳极室21移动至阴极室22的氢离子H+结合而成为水。由此，阴极室22的排水从碱性变得接近中性。在向阳极23与阳离子交换膜25之间供给含有矿物质成分的水的情况下、供给实质上不含有矿物质成分的水的情况下，也会出现上述情形。即，这是由于：即使向阳极23与阳离子交换膜25之间供给含有矿物质成分的水，其含量较小，并且还随着时间的经过而减少。
图4是示出使用本发明所涉及的氢水生成方法的氢水生成装置的又一实施方式的整体结构图。本例的氢水生成装置1使用使含氢气体溶解于碱性的水的碱性氢水的生成方法。本例的碱性氢水的生成装置1使用电解水生成器50作为碱性的水的供给源，该电解水生成器50具备电解槽501、隔膜502、隔着该隔膜502的一对阳极板503以及阴极板504、向阳极板503以及阴极板504供给直流电力的直流电源505、以及贮存于电解槽501的被电解液W。在碱性水的液体供给管506设置有脱气组件507与真空泵508，脱除碱性水中含有的气体。
氢供给源510是供给含有氢成分作为主要成分的气体(以下，也称作含氢气体)的构件，例如可以例示氢气瓶、贮氢合金、燃料改性器、电解水生成器等。从这些氢供给源510供给的含氢气体由氢供给管513输送至合流部514。在氢供给管513设置有单向阀511，从而通过单向阀511后的含氢气体不会返回氢供给源510。另外，为了对从氢供给源510向合流部514的含氢气体的供给压力进行调整，在氢供给管513设置有流体加压泵512。
合流部514由氢供给管513与液体供给管506的配管接头构成。到达合流部514的含氢气体与液体流入气液混合管51，通过设置于该气液混合管51的流体加压泵515而朝向下游侧加压输送。在气液混合管51的流体加压泵515的下游侧设置有溶解部52。另外，在气液混合管51的溶解部52的下游侧设置有流量调节阀53。
溶解部52是具有比气液混合管51的内径大的内径的筒状体，在内部具备膜过滤器等具有细孔的混合体。含氢气体与液体的气液混合物在通过膜过滤器等的细孔时氢气体微粒化，由此与液体接触的表面积增加。另外，通过由流体加压泵515的加压力与流量调节阀53的开度对微粒化的含氢气体与液体进行加压，因此氢浓度增高。像这样成为高浓度的含氢液体从排水口54向所需的部位供给。
[实施例]
在此，作为含有矿物质成分的水，使用镰仓市的自来水(按照美国硬度标识，钙硬度为42.5ppm，镁硬度为18.5ppm，pH为7.1)，作为实质上不含有矿物质成分的水使用精制水(Organo公司制纯水容器G-20)，作为氢水生成装置1使用图1所示的电解槽2为一个的装置、和图2所示的电解槽2为两个的装置，测定在改变流向阴极24的电流、阳极室21的水的种类、阴极室22的水的流量、阴极室22的内部的水压的情况下的、阴极室22中生成的水的氢浓度DH(mg/L)与pH。在表1中示出其结果。
[表1]
《考察》
在将向阳极室21供给的水设为实质上不含有矿物质成分的水的情况下，阴极室22中生成的氢水的pH为6.91～7.11而呈中性。相对于此，在将向阳极室21供给的水设为含有矿物质成分的水(具体地说是自来水)的情况下，阴极室22中生成的氢水的pH为7.88～9.86而呈碱性。
另外，在图1所示的电解槽2为一个的情况、并将向阳极室21供给的水设为实质上不含有矿物质成分的水的情况下，当将流向阴极24的电流设定为6A以上、将向阴极室22供给的水的供给量设定为1.0升/分钟以下、将向阴极室22供给的水的压力设定为0.2MPa以上而生成氢水时，氢水的浓度DH为1.6mg/L以上。另外，在图2所示的电解槽2为两个的情况、并将向阳极室21供给的水设为实质上不含有矿物质成分的水的情况下，当将流向各个阴极24的电流设定为6A以上、将向阴极室22供给的水的供给量设定为1.0升/分钟以下、将向阴极室22供给的水的压力设定为0.1MPa以上；或者将流向各个阴极24的电流设定为6A以上、将向阴极室22供给的水的供给量设定为2.0升/分钟以下、将向阴极室22供给的水的压力设定为0.2MPa以上而生成氢水时，氢水的浓度DH为1.6mg/L以上。
另外，在图1所示的电解槽2为一个的情况、并将向阳极室21供给的水设为含有矿物质成分的水的情况下，当将流向阴极24的电流设定为6A以上、将向阴极室22供给的水的供给量设定为1.0升/分钟以下、将向阴极室22供给的水的压力设定为0.3MPa以上而生成氢水时，氢水的浓度DH为1.6mg/L以上。另外，在图2所示的电解槽2为两个的情况、并将向阳极室21供给的水设为含有矿物质成分的水的情况下，当将流向各个阴极24的电流设定为6A以上、将向阴极室22供给的水的供给量设定为1.0升/分钟以下、将向阴极室22供给的水的压力设定为0.1MPa以上；或者将流向各个阴极24的电流设定为6A以上、将向阴极室22供给的水的供给量设定为2.0升/分钟以下、将向阴极室22供给的水的压力设定为0.2MPa以上而生成氢水时，氢水的浓度DH为1.6mg/L以上。
接下来，作为含有矿物质成分的水，使用镰仓市的自来水(按照美国硬度标识，钙硬度为42.5ppm，镁硬度为18.5ppm，pH为7.01)，作为氢水生成装置1使用图1所示的电解槽2为一个的装置，在阳极室21中贮存有该自来水(将开闭阀92关闭)，随着时间的经过测定将流向阴极24的电流设为6A、将阴极室22的水的流量设为1升/分钟、将阴极室22的内部的水压设为0.2MPa的情况下的、阴极室22中生成的水的氢浓度DH(mg/L)与pH。在表2中示出其结果。
[表2]
《考察》
在向阳极室21以流量1.0升/分钟流通自来水的期间，为pH为8.50左右的碱性氢水，在刚停止通水后pH接近中性，在通水停止1分钟时pH为7.2，在通水停止3分钟时pH为7.03而呈中性。
接下来，作为含有矿物质成分的水，使用镰仓市的自来水(按照美国硬度标识，钙硬度为42.5ppm，镁硬度为18.5ppm，pH为7.04)，作为氢水生成装置1使用图3所示的电解槽2为一个的装置，测定在向阳极23与阳离子交换膜25之间供给精制水、0.01％硫酸钙、0.1％硫酸钙、将流向阴极24的电流设为6A、将阴极室22的水的流量设为1升/分钟、将阴极室22的内部的水压设为0.2MPa的情况下的、阴极室22中生成的水的氢浓度DH(mg/L)与pH。在表3中示出其结果。
[表3]
《考察》
若使用图3所示的氢水生成装置，则无论向阳极23与阳离子交换膜25之间供给精制水或者含有矿物质成分的水中的任一方，均得到DH＝1.6的中性的氢水。
接下来，作为含有矿物质成分的水，使用镰仓市的自来水(按照美国硬度标识，钙硬度为42.5ppm，镁硬度为18.5ppm，pH为7.1)，作为氢水生成装置1使用图2所示的电解槽2为一个的装置，将流向各个阴极24的电流设为6A，将阴极室22的水的流量设为1升/分钟，将阴极室22的内部的水压设为0.2MPa，使用放置两天而矿物质成分附着于阳离子交换膜25、阳极23、阴极24的氢水生成装置1生成氢水5分钟，然后实施使极性反转的逆洗30秒，再次使极性恢复，生成氢水1分钟。在表4中示出此时的阴极室22中生成的水的氢浓度DH(mg/L)与pH的测定结果。
[表4]
《考察》
当起动长时间放置了的氢水生成装置时，在刚通水后生成碱性高的氢水，但若经过4分钟则pH减小。然而，若实施逆洗将附着于阴极24的矿物质成分去除，则再次生成碱性高的氢水。
接下来，作为含有矿物质成分的水，使用镰仓市的自来水(按照美国硬度标识，钙硬度为42.5ppm，镁硬度为18.5ppm，pH为7.08)，作为氢水生成装置1使用图1所示的电解槽2为一个的装置，测定将向阳极室21供给的自来水的流量设为0.5升/分钟、1.0升/分钟、1.5升/分钟的各流量、将流向阴极24的电流设为6A、将阴极室22的水的流量设为1升/分钟、将阴极室22的内部的水压设为0.2MPa的情况下的、阴极室22中生成的水的氢浓度DH(mg/L)与pH。在表5中示出其结果。
[表5]
《考察》
通过调节向阳极室21供给的含有矿物质成分的水的流量，即通过增大向阳极室21供给的含有矿物质成分的水的流量(例如，当阳极室21的流量与阴极室22的流量之比为1以上时)，从阴极室22排出的氢水的碱性变高，反之当减少向阳极室21供给的含有矿物质成分的水的流量时(例如，阳极室21的流量与阴极室22的流量之比小于1时)，从阴极室22排出的氢水为中性或接近中性。特别是，在减少阳极室21的流量而生成中性的氢水的情况下，能够减少来自阳极室21的废弃水(泄水量)。另外，在生成碱性的氢水的情况下，为了节省泄水的麻烦，也可以与阴极室22中生成的氢水混合而排出。
接下来，作为含有矿物质成分的水，使用镰仓市的自来水(按照美国硬度标识，钙硬度为42.5ppm，镁硬度为18.5ppm，pH为7.08)，作为氢水生成装置1使用图2B所示的电解槽2为两个的装置，测定将向第二级的电解槽2的阳极室21供给的自来水的流量设为0.43升/分钟、将流向第一级的电解槽2的阴极24的电流设为1.5A、将流向第二级的电解槽2的阴极24的电流设为6A、将第二级的电解槽2的阴极室22的水的流量设为1升/分钟、将第二级的电解槽2的阴极室22的内部的水压设为0.2MPa的情况下的、第二级的电解槽2的阴极室22中生成的水的氢浓度DH(mg/L)与pH。在表6中示出其结果。
[表6]
《考察》
在表1所示的电解槽为一个的情况下，提高氢浓度与碱性这两方的条件有限，但根据本例，能够生成氢浓度为饱和浓度且碱性高的氢水。

Claims (15)

1.一种氢水的生成方法，使用至少一个电解槽生成pH为6～8的氢水，该电解槽包括：壳体；隔膜，其对所述壳体的内部进行划分；阳极室及阴极室，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阳极室侧的所述隔膜的面；以及阴极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阴极室侧的所述隔膜的面，其中，
向所述阴极室连续地供给含有矿物质成分的水，并且向所述阳极室供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水。
2.根据权利要求1所述的氢水的生成方法，其中，
具有一个电解槽，
将流向所述阴极的电流设定为6A以上、将向所述阴极室供给的水的供给量设定为1.0升/分钟以下、将向所述阴极室供给的水的压力设定为0.2MPa以上而生成氢水。
3.根据权利要求1所述的氢水的生成方法，其中，
具有两个电解槽，
将流向各个所述阴极的电流设定为6A以上、将向所述阴极室供给的水的供给量设定为1.0升/分钟以下、将向所述阴极室供给的水的压力设定为0.1MPa以上而生成氢水；或者
将流向各个所述阴极的电流设定为6A以上、将向所述阴极室供给的水的供给量设定为2.0升/分钟以下、将向所述阴极室供给的水的压力设定为0.2MPa以上而生成氢水。
4.一种氢水的生成方法，使用至少一个电解槽生成pH为6～8的氢水，该电解槽包括：壳体；隔膜，其对所述壳体的内部进行划分；阳极室及阴极室，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阳极室侧的所述隔膜的面；以及阴极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阴极室侧的所述隔膜的面，其中，
向所述阴极室连续地供给含有矿物质成分的水，并且在所述阳极室贮存含有矿物质成分的水或不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水。
5.根据权利要求4所述的氢水的生成方法，其中，
具有一个电解槽，
将流向所述阴极的电流设定为6A以上、将向所述阴极室供给的水的供给量设定为1.0升/分钟以下、将向所述阴极室供给的水的压力设定为0.2MPa以上而生成氢水。
6.一种氢水的生成方法，使用至少一个电解槽生成pH为6～8的氢水，该电解槽包括：壳体；隔膜，其对所述壳体的内部与外部进行划分；阴极室，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于所述壳体的外部的所述隔膜的面；以及阴极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阴极室侧的所述隔膜的面，其中，
向所述阴极室连续地供给含有矿物质成分的水，并且至少向所述阳极与所述隔膜之间供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水或含有矿物质成分的水，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水。
7.根据权利要求6所述的氢水的生成方法，其中，
具有一个电解槽，
将流向所述阴极的电流设定为6A以上、将向所述阴极室供给的水的供给量设定为1.0升/分钟以下、将向所述阴极室供给的水的压力设定为0.2MPa以上而生成氢水。
8.一种氢水的生成方法，使用至少一个电解槽生成pH大于8的氢水，该电解槽包括：壳体；隔膜，其对所述壳体的内部进行划分；阳极室及阴极室，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阳极室侧的所述隔膜的面；以及阴极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阴极室侧的所述隔膜的面，其中，
向所述阴极室连续地供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水或含有矿物质成分的水，并且向所述阳极室供给含有矿物质成分的水，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水。
9.根据权利要求8所述的氢水的生成方法，其中，
具有一个电解槽，
将流向所述阴极的电流设定为6A以上、将向所述阴极室供给的水的供给量设定为1.0升/分钟以下、将向所述阴极室供给的水的压力设定为0.1MPa以上而生成氢水。
10.根据权利要求8所述的氢水的生成方法，其中，
具有两个电解槽，
将流向各个所述阴极的电流设定为6A以上、将向所述阴极室供给的水的供给量设定为1.0升/分钟以下、将向所述阴极室供给的水的压力设定为0.1MPa以上而生成氢水；或者
将流向各个所述阴极的电流设定为6A以上、将向所述阴极室供给的水的供给量设定为2.0升/分钟以下、将向所述阴极室供给的水的压力设定为0.2MPa以上而生成氢水。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的氢水的生成方法，其中，
在以大于0的任意的时间对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水之后，
以规定时间施加使所述阳极与所述阴极的极性反转的直流电压，
使所述阳极与所述阴极的极性恢复至初始情况而施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水。
12.一种氢水的生成方法，使用至少一个电解槽生成氢水，该电解槽包括：壳体；隔膜，其对所述壳体的内部进行划分；阳极室及阴极室，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阳极室侧的所述隔膜的面；以及阴极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阴极室侧的所述隔膜的面，其中，
向所述阴极室连续地供给不含有含量超过杂质含量的矿物质成分的水或含有矿物质成分的水，并且向所述阳极室供给含有矿物质成分的水，对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水，
调节向所述阳极室供给的水的流量。
13.根据权利要求12所述的氢水的生成方法，其中，
使向所述阳极室供给的水的流量大于向所述阴极室供给的水的流量，排出pH大于8的氢水，
使向所述阳极室供给的水的流量小于向所述阴极室供给的水的流量，排出pH为6～8的氢水。
14.根据权利要求12所述的氢水的生成方法，其中，
将向所述阳极室供给的水的流量设定为大于0的值，排出pH大于8的氢水，
将向所述阳极室供给的水的流量设定为0，排出pH为6～8的氢水。
15.一种氢水的生成方法，其中，
将通过对含有矿物质成分的水进行电解而生成的pH大于8的水向至少一个电解槽的阴极室供给，
所述电解槽包括：壳体；隔膜，其对所述壳体的内部进行划分；阳极室及阴极室，其由所述隔膜划分而形成于所述壳体的内部；阳极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阳极室侧的所述隔膜的面；以及阴极，其以接触或隔开微小的间隙的方式设置于阴极室侧的所述隔膜的面，
将通过对含有矿物质成分的水进行电解而生成的水向所述阳极室供给，
对所述阳极以及所述阴极施加直流电压，并排出所述阴极室中生成的氢水。
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