CN110099870A - 氢水生成器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过水的电解生成氢水的氢水生成器，其课题在于提供以简单的结构高效地生成氢水，并且便携型也优异的氢水生成器。氢水生成器(2)在操作部(4)的下部安装电极部(6)，使该电极部(6)没入水中而使用，该氢水生成器(2)构成为在所述操作部(4)设置进行用于水的电解的电流的供给的电源部(14)，在所述电极部(6)分别配置与所述电源部(14)连接的作为阳极的棒状电极(18)以及将网体形成为筒状的作为阴极的筒状电极(20)，并且将所述棒状电极(18)从所述筒状电极(20)的中心轴部(21)偏心地配置。

Description

氢水生成器
技术领域
本发明涉及通过水的电解生成氢水的氢水生成器。
背景技术
已知在电解槽的水中配置正极和负极这一对电极，通过电解生成含氢的氢水的装置。
例如在专利文献1中记载的水电解装置由容器和设置在该容器内的电极构成，电极板从外侧起依次层叠具有多个孔的薄片状的电极和薄片状的隔膜，在容器中填充高浓度的电解质水溶液，将该容器放入水中，对容器的外侧的电极和容器的内侧的电极施加直流电压进行电解。
另外，专利文献2所记载的氢水制造装置具有构成阳极和阴极的两个氧化钛电极、干电池、具有对2个氧化钛电极照射紫外线的紫外线导光路的紫外线照射单元、以及控制单元，将氧化钛电极和紫外线导光路没入水中而使用。
另外，专利文献3所记载的含氢液体生成装置具有：电极部，其具有一个方向比另一个方向长的阳极部和阴极部，对液体进行电解；电源部；以及搅拌部，其以与沿阳极部和阴极部的一个方向的轴平行的旋转轴为中心旋转而搅拌液体，该装置对液体进行电解而产生氢。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-100488号公报
专利文献2：日本特开2015-104690号公报
专利文献3：日本特开2016-23362号公报
发明内容
发明所要解决的课题
另外，所述专利文献1的发明使用了具有多个孔的片状的电极，但该电极的穿孔处理费时费力，且使用高浓度的电解质水溶液等，存在缺乏便利性的问题。
另外，专利文献2的装置使用具有紫外线导光的紫外线照射单元等，结构复杂且缺乏经济性，而关于专利文献3的生成装置，具有以沿阳极部等的旋转轴为中心旋转而搅拌液体的搅拌部等，存在装置变得复杂等的问题。
本发明就是鉴于所述问题点而完成的，其目的在于提供以简单的结构高效地生成氢水，并且便携性也优异的氢水生成器。
用于解决课题的手段
为了解决所述的技术课题，如图1等所示，本发明的氢水生成器2在操作部4的下部安装电极部6，使该电极部6没入水中而使用，该氢水生成器2构成为在所述操作部4设置进行用于水的电解的电流的供给的电源部14，在所述电极部6分别配置与所述电源部14连接的作为阳极的棒状电极18以及将网体形成为筒状的作为阴极的筒状电极20，并且将所述棒状电极18从所述筒状电极20的中心轴部21偏心地配置。
本发明的氢水生成器构成为，将所述棒状电极18配置在相比与所述筒状电极20的中心轴部21之间的距离更靠近所述筒状电极20的筒面部19的距离的位置处。
本发明的氢水生成器构成为，在相对于所述筒状电极的中心轴部平行地配置所述棒状电极时，将两者的最短距离设为1.0mm～5.0mm的范围，优选设为2.0mm～3.0mm的范围。
本发明的氢水生成器构成为，将所述筒状电极20和棒状电极18相对于所述操作部4装卸自如地设置。
本发明的氢水生成器构成为，相对于所述筒状电极20设置多个所述棒状电极18的配置位置，并且能够变更该棒状电极18的配置位置。
本发明的氢水生成器构成为，在所述筒状电极20上覆盖由绝缘材料构成且具有多个窗部25的筒状的覆盖部件24。
本发明氢水生成器构成为，使用具有コ字状的夹持部40和从该夹持部40垂下的卡止部42的夹紧部件12，在设置于所述操作部4的槽部44中嵌入所述夹持部40而安装该夹紧部件12。
发明效果
根据本发明的氢水生成器，在操作部的下部的电极部分别配置作为阳极的棒状电极和作为阴极的筒状电极，并且构成为使棒状电极从筒状电极的中心轴部偏心地配置的结构，因此能够以简单的结构高效地生成氢水，并且具有紧凑且携带性也优异的效果。
根据本发明的氢水生成器，构成为将棒状电极配置在相比与距筒状电极的中心轴部之间的距离更靠近筒状电极的筒面部的距离的位置处，因而具备能够良好地进行电解反应，并且氢水的生成量也增加的效果。
本发明的氢水生成器构成为装卸自如地设置筒状电极和棒状电极，因此具备能够容易地进行电极部的维护的效果。
另外，根据本发明的氢水生成器，设置多个棒状电极的配置位置，并且能够变更该棒状电极的配置位置，因此具备能够迅速且有效地应对电极部的污染的效果。
根据本发明的氢水生成器，构成为将具有卡止部的夹紧部件安装在操作部上，因此具备在使用氢水生成器时能够容易地将其保持在容器等上，并且有助于便携化的效果。
附图说明
图1涉及实施方式，(a)是示出氢水生成器的保管时等的外观的图，(b)是示出氢水生成器的使用时的外观的图。
图2涉及实施方式，是示出氢水生成器的电极部的图，(a)是示出水平剖面的图，(b)是将电极部的一部分剖开的图。
图3涉及实施方式，是示出氢水生成器的电极部(阴极)的图，(a)是示出正面的图，(b)是示出侧面的图，(c)是立体图。
图4涉及实施方式，是示出电极部的筒状电极与棒状电极之间的电解状态的示意图。
图5涉及实施方式，(a)是示出夹紧部件的图，(b)是表示将夹紧部件安装在操作部上的状态的图。
图6是示出实施方式的氢水生成器的使用状态的图。
图7涉及实施方式，是示出安装有夹紧部件的氢水生成器的使用状态的图。
具体实施方式
以下，对本发明的氢水生成器的实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的氢水生成器2整体为筒状，从中央部到上部侧形成有操作部4，并且在下部侧形成有电极部6。
所述操作部4的周围被筒状的罩部件8覆盖，在上部设有操作开关10，并且在下部附近的收缩的嵌合部位5能够安装夹紧部件12。
在操作部4的内部设置有能够内置电池的电源部14和控制部15等。该电源部14供给用于水的电解的直流电流，并根据控制部15的指示而开始、停止通电。该电源部14由电池构成，在此作为充电式的电池，例如使用电压为3.6V的镍氢充电电池。在使用时等，将AC-DC适配器的DC输出端子与操作部4的端子连接，进行电池的充电。
控制部15由控制基板等构成，设有计时器等的功能。该计时器在按下操作开关10后，开始电流的供给，而在经过设定的时间后，计时器发挥作用，停止通电。计时器的时间例如为10分钟～20分钟。
这里，例如通过一次按压操作开关10来将计时器的时间设定为10分钟，进而通过按压两次操作开关10，将计时器的时间设定为20分钟。
在对操作开关10进行操作后，开始对电极部6通电，在超时(例如10分钟后)情况下停止通电。另外，在即将超时之前，使电极的极性暂时(10秒左右)反转。这是为了通过使电极的极性相反，从而使各电极附近或附着在各电极上的离子物质、矿物质等的尘埃游离、除去。
另外，控制部15在通电时从水中提起氢水生成器2情况下、或者电极彼此接触(短路)的情况下等，以自动停止通电的方式进行控制。
如图2和图3所示，在所述电极部6分别配置有：筒状电极20，其作为阴极部而将网体形成为筒状；以及棒状电极18，其作为阳极部而使用棒材。另外，在电极部6上覆盖有上部开放的有底的盖部件9，在使用时取下该盖部件9，使电极部6淹没在水中而使用。
所述筒状电极20作为构成电极的导电体，在此使用的是将不锈钢制(例如SUS316等)的网体形成为圆筒状的结构。该网体由纵横编织不锈钢制的金属丝而成的网体等构成。另外，若对所述网体实施镀铂或镀金，则导电率会提高，并且还有助于防止与不锈钢相关的臭气等。
另外，所述棒状电极18作为构成电极的导电体，在此使用对钛制的圆柱状的棒材实施了镀铂或镀金的结构。铂或金的导电率均较高，因此电解的反应良好，并且难以与其他物质结合，因此良好。
将所述筒状电极20形成为网体，是为了增大表面积或在正反两侧产生化学反应，以提高电解的效果。另外，采用不锈钢制(例如SUS316等)是因为耐腐蚀性、耐点蚀性优异，适合于电极。
另外，最初使用不锈钢制的冲孔金属制作筒状电极(阴极)进行了试验，然而与所述网体的筒状电极相比氢浓度较低，因此采用了所述网体。另外，在将冲孔金属成形为网体状的情况下，可认为其与网体相同，能够期待同样的效果。
另外，原本关于电极部6，设计了另外作为阴极还在筒状电极20的内侧设置2个棒状的电极的结构。但是，即使追加这2个电极，表示氢水的生成量的氢浓度也没有显现出预期那样的增加。
结果，电极间的电流量集中流过两个电极的最短距离的部分，可认为即使在比该部分远的部位增加电极，也不能期待电流量的增加。因此，从氢水生成器2的结构的省力化、以及设备效果比(经济效果)的观点出发，阴极仅为筒状电极20。
另外，在筒状电极20上覆盖有由合成树脂(例如丙烯等)等的绝缘材料构成的覆盖部件24。该覆盖部件24为筒状，以规定的间隔形成有多个窗部25，在覆盖部件24的上端部形成有中空圆板状的安装部22。另外，在覆盖部件24的下端部嵌入有底板部件26。该底板部件26是将与覆盖部件24相同的合成树脂材料形成为圆形的部件。
覆盖部件24在内部嵌入筒状电极20，将该筒状电极20保持为由覆盖部件24覆盖的状态。此时，将筒状电极20嵌入到覆盖部件24下部的底板部件26处。覆盖部件24的上端部的安装部22从筒状电极20的上端部稍微突出。由覆盖部件24对筒状电极20的外侧周边进行保护，并且也成为对筒状电极20的加强和绝缘。
在将筒状电极20嵌入覆盖部件24后，在筒状电极20的上部附近嵌入盖部件30进行安装。该盖部件30是将与覆盖部件24相同的合成树脂材料形成为圆板状的部件，在周围部的附近设置有插通孔部32，而且在盖部件30的中心对称的位置设置有第2插通孔部34。所述各插通孔部用于使棒状电极18插通并保持该棒状电极18。
另一方面，在覆盖部件24的下部的底板部件26上，也在底板部件26的周围部的附近设置有插通孔部33，而且在底板部件26的中心对称的位置上设置有第2插通孔部35。
所述两个插通孔部32、33的各中心以及两个第2插通孔部34、35的各中心分别彼此以与同一个上下轴一致的状态配置。
棒状电极18插通在所述插通孔部32、33(或第2插通孔部34、35)中进行配置。该棒状电极18与贯穿筒状电极20的圆心的中心轴部21平行地配置，棒状电极18与筒状电极20的距离保持固定。
将所述插通孔部32、33、第2插通孔部34、35位置设置在筒状电极20的靠近筒面部19的位置处是为了使棒状电极18的配置位置从筒状电极20的中心轴部21偏心。
所述电极部6被安装在设置于操作部4的下部的嵌装部28上。该嵌装部28形成为向下凸状，在一部分上设有孔部等，并且在该嵌装部28上还形成有从电源部14配线的导电部。
然后，将棒状电极18的上部嵌入安装在嵌装部28的孔部中，而且将覆盖在筒状电极20上的覆盖部件24的上部的安装部22嵌合(外嵌)安装在嵌装部28上。首先，安装棒状电极18，在从后方安装于筒状电极20的上部的盖部件30(和下部的底板部件26)的插通孔部中插通棒状电极18，并同时将筒状电极20与覆盖部件24一起上推而安装。
所述各电极形成为以嵌合方式安装于操作部4结构，因此，根据需要能够自由地装卸和安装筒状电极20和棒状电极18，由此能够进行各电极的清扫，
或者能够容易地进行更换为新电极等的维护。
另外，棒状电极18能够选择性地插通于插通孔部32、33彼此之间以及第2插通孔部34、35彼此之间。这是因为，在使棒状电极18插通于一个插通孔部32、33中使用的情况下，其附近的筒状电极20可能由于离子物质(钙离子、镁离子等)或者二氧化硅等的影响而被污染。
在该情况下，将棒状电极18变更插通于第2插通孔部34、35进行使用。由此，在没有污染的筒状电极20的部位配置棒状电极18，电解的效率变好。这也是为了装卸自如地安装棒状电极18。作为所述插通孔部还可以另外追加第3插通孔部等，通过将棒状电极插入各个插通孔部中使用，能够得到同样的效果。
所述氢水生成器2主要是将电极部6插入到装有水的塑料瓶、水壶(水瓶)等容器中使用，因此整体紧凑地形成。
外观形成为筒状，截面例如是一边40mm左右的正四边形，高度是20～25cm。另外，在使用时以外，在电极部6上安装盖部件9进行管理。
另外，作为电极部6的大小，筒状电极20例如是直径为20mm的圆筒状，另外棒状电极18例如是直径为3mm的圆柱状。
该棒状电极18在实用情况下直径为1mm～5mm，优选直径为2mm～3mm的范围是适当的，作为电极是有效的。
基于确保后述的电极之间的最短距离的关系，若棒状电极18的直径过粗，则最短距离的区域会变大而不优选，另外，鉴于若过细则电极的表面积变小等情况，从实用观点出发采用了所述尺寸作为适当的大小。
关于筒状电极20和棒状电极18的大小关系，根据试验可以确认到，若将筒状电极20的表面积形成为棒状电极18的表面积的3倍左右的大小，则效率良好。在此，在筒状电极20为网体的情况下，筒状电极20的表面积成为构成网体的金属丝的表面积。
因此，根据所述棒状电极18的直径，筒状电极20的内径优选为10mm～50mm，更优选为15mm～30mm的范围。另外，筒状电极20的大小只要是所述范围的程度，则也适于氢水生成器2的紧凑化。
图4是示意性地示出所述氢水生成器2的电解的图。该图所示的斜线部分17是筒状电极20(阴极)和棒状电极18(阳极)之间的最短距离的部分，在该斜线部分17频繁地进行电解反应。
这通过公司内部试验也得到确认，阴极(筒状电极20)和阳极(棒状电极18)之间的电解反应在两个电极间距离为最短的状态的部分表现得最强。这被认为是因为如果两个电极间的距离短，则流过的电流量变多。
根据电解的反应，来自阴极(筒状电极20)的氢气的产生变多，其溶解在水中的氢水的生成量也变多。
为了在所述电极之间确保最短距离的区域，在配置电极部6的棒状电极18时，将棒状电极18的轴中心设置在从筒状电极20的中心轴部21偏心的位置。更有效的方式是，将棒状电极18轴中心设置在相比与筒状电极20的中心轴部21之间的距离更靠近形成筒状电极20的筒面部19的偏心位置。
根据公司内部试验，在将棒状电极18(直径3mm)配置在筒状电极20(内径20mm)的中心轴部21的位置的情况下，虽然电解的反应很少，然而确认到若使棒状电极18接近筒状电极20筒面部19，则电解的反应变得活跃。
另外，如果接近为某种程度的距离，则即使稍微改变距离，电解的反应也没有大的变化。在与此相关的试验中，为了确认电解的反应，测定了通过电解而溶解氢的氢浓度(ppb)，但该氢浓度没有大的变化。
具体而言，关于筒状电极20与棒状电极18间的距离(最短距离)设为1.6mm和2.1mm这两种情况，作为各种水而对天然水、自来水等(硬水、软水)进行了试验，但在氢浓度上没有发现大的差异。另外，在硬度高的水和硬度低的水中，硬度高的水的氢浓度高。
如上所述，可认为筒状电极20与棒状电极18间的距离(最短距离)为2.0mm～3.0mm的范围是良好的，而在1.0mm～5.0mm的范围内也可以期待充分的效果(氢浓度的高低)。在此，所述最短距离表示棒状电极18的部位中最靠近筒状电极20的位置的两者间的距离、即连接两个电极间时的最短距离。
如上所述，为了确保电极间的电流量，可以使棒状电极18从筒状电极20的中心轴部21偏心地配置。另外，为了进一步提高效率，在棒状电极18配置中，使其轴中心位于筒状电极20的中心轴部21与筒状电极20的周围的筒面部19之间，并且配置在相比与筒状电极20的中心轴部21之间的距离更靠近筒面部19的距离的位置。
另外，筒状电极20的筒的形状除了截面圆形状以外，还可以采用椭圆形状、多边形状等形状，总之，只要是通过使棒状电极18从筒状电极20的中心轴部21偏心而棒状电极18更靠近筒面部19的形状即可。
在此，将筒状电极20(截面圆形)的直径设为20mm，将棒状电极18(截面圆形)的直径设为3mm。并且，将棒状电极18配置在相比筒状电极20的中心轴部21与筒面部19之间的距离(10mm)的中心位置(与中心轴部21相距5mm)更靠近筒面部19的位置。
例如，配置为棒状电极18的轴中心位于与筒状电极20中心轴部21相距6.5mm，且与筒面部19相距3.5mm的位置处。此时，棒状电极18和筒状电极20之间的最短距离为2mm(3.5mm～3/2mm)。
图5是示出用于保持氢水生成器2的夹紧部件12的图。如该图(a)所示，该夹紧部件12构成包括：夹持部40，其水平地形成且以コ字状形成有两个臂部41、41；以及舌状的卡止部42，其从该夹持部40的中央部垂下。另外，在夹持部40的两个臂部41、41的前端部的内侧分别形成有卡合凸部43、43。
如图5(b)所示，夹紧部件12的夹持部40伴随夹持部40的弹簧力而以埋设状态嵌入在形成于氢水生成器2的操作部4的下部的收缩的嵌合部位5的槽部44中，并且能够以夹持方式安装。在安装时，两个臂部41、41的卡合凸部43、43分别突入卡合在设于槽部44的卡合凹部45、45中，防止夹紧部件12的脱落。
氢水生成器2能够在安装有夹紧部件12的状态下，将盖部件9嵌合安装在操作部4的嵌合部位5。这是因为，夹紧部件12以埋设状态被安装于嵌合部位5，不会从嵌合部位5突出。
图6是示出所述氢水生成器2的使用状态的图。
该氢水生成器2使装置紧凑化，携带方便且能够在需要的场所、需要的时间简便地得到氢水。
因此，例如在使用塑料瓶等的具有口部50的容器48的情况下，向该容器48中加入水(例如500ml的自来水、天然水等)，从容器48的口部50插入氢水生成器2的电极部6而使用。
另外，在将氢水生成器2用于所述的具有收缩的口部50的容器48的情况下，不一定需要夹紧部件12。但是，也可以在操作部4上安装夹紧部件12，使其卡止在容器48的口部50来保持固定氢水生成器2。
图7示出将所述氢水生成器2用于在水瓶52等的开口部54的周围形成有边缘部56的容器48中并对其进行保持的状态。在这种情况下，向容器48中加入水，使氢气水生成器2的电极部6没入水中，然后使安装在氢气水生成器2上的夹紧部件12卡定在容器48的边缘部56，从而保持氢水生成器2。该夹紧部件12在将氢水生成器2保持在具有大的开口部54的容器48等中的情况下是有效的。
并且，如果操作者按下氢水生成器2的操作开关10则开始通电，开始水的电解，从阴极的筒状电极20产生氢气，该氢气溶解在水中而生成氢水。
不久，经过由计时器设定的时间(例如10分钟或20分钟)，当超时的情况下，通过控制部15的计时器的功能停止通电。另外，在使通电时间从10分钟倍增到20分钟的情况下，氢水的浓度增加20～40％。
在停止通电后，操作者从容器48卸下氢水生成器2，在电极部6上安装盖部件9。然后，将生成了氢水的容器48的水转移到杯子等中，用作饮料。
另外，在水的电解时，从阳极产生氧气而生成氧水，但对于氧水也确认到一定的效果，可以与氢水同样地进行饮用。
另外，确认到即使在使用自来水等的情况下，该氢水生成器2的氯的发生量也较少。在试验中，所述氢水生成器2与同等的其他公司的氢水生成器相比，游离氯(mg/L)的量为一半左右。推测该游离氯的量减少可能是因为特别利用网体构成电极(阴极)的缘故。
因此，根据所述实施方式的氢水生成器2，能够以简单的结构高效地生成氢水，并且紧凑且携带方便，此外还具备维持、管理容易且经济性也优异的效果。
标号说明
2：氢水生成器；4：操作部；6：电极部；8：罩部件；10：操作开关；12：夹紧部件；14：电源部；15：控制部；18：筒状电极；19：筒面部；20：棒状电极；21：中心轴部；24：覆盖部件；25：窗部；40：夹持部；42：卡止部；44：槽部。

Claims (7)

1.一种氢水生成器，其在操作部的下部安装电极部，使该电极部没入水中而使用，其特征在于，
在所述操作部设置进行用于水的电解的电流的供给的电源部，
在所述电极部分别配置与所述电源部连接的作为阳极的棒状电极、以及将网体形成为筒状的作为阴极的筒状电极，
将所述棒状电极从所述筒状电极的中心轴部偏心地配置。
2.根据权利要求1所述的氢水生成器，其特征在于，
将所述棒状电极配置在相比与所述筒状电极的中心轴部之间的距离更靠近所述筒状电极的筒面部的距离的位置处。
3.根据权利要求1或2所述的氢水生成器，其特征在于，
在相对于所述筒状电极的中心轴部平行地配置所述棒状电极时，将两者的最短距离设为1.0mm～5.0mm的范围，优选设为2.0mm～3.0mm的范围。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的氢水生成器，其特征在于，
将所述筒状电极和棒状电极相对于所述操作部装卸自如地设置。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的氢水生成器，其特征在于，
相对于所述筒状电极设置多个所述棒状电极的配置位置，并且能够变更该棒状电极的配置位置。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的氢水生成器，其特征在于，
在所述筒状电极上覆盖由绝缘材料构成且具有多个窗部的筒状的覆盖部件。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的氢水生成器，其特征在于，
使用具有コ字状的夹持部和从该夹持部垂下的卡止部的夹紧部件，在设置于所述操作部的槽部中嵌入所述夹持部而安装该夹紧部件。
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