JP2013525612A - ポータブル水素豊富水製造装置 - Google Patents

Abstract

水素豊富水製造装置に関するもので、陽極、陰極、高分子イオン交換樹脂膜等を含む電解セルを、分離が可能な飲水カップ下部に構成し、前記飲水カップを据え置くことができ、タンクから一定の水位の水が持続的に供給されるフロート弁を含んだタンクベースと、電解セルに直流電流を印加するための電源装置を備え、飲水カップに浄水を注ぎ、タンクベースに取付けた後電源を印加すると、電解セルはタンクベース内の水を電気分解し、タンクベース側の陽極では酸素が発生し、飲水カップ側の陰極では水素が発生しながら飲水カップ内の浄水に短い時間内に溶存され、水素豊富水を製造することができるポータブル水素豊富水製造装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動が容易なポータブル水素豊富水製造装置に関するもので、具体的に、陽極、陰極、高分子イオン交換樹脂膜等を含む電解セルを、分離が可能な飲水カップ下部に構成し、前記飲水カップを据え置くことができ、電解セルの陽極反応が発生するようにタンクベースとタンクから一定量の水が持続的に供給されるフロート弁を含み、電解セルに直流電流を印加するための電源装置を備える。飲水カップに浄水を注ぎ、タンクベースに取付けた後、電源を印加すると、電解セルはタンクベース内の水を電気分解し、タンクベース側の陽極では酸素が発生し、飲水カップ側の陰極では水素が発生し、飲水カップ内の浄水に水素ガスが短い時間内に溶存され、水素豊富水を製造することができる水素豊富水製造装置に関するものである。

一般的に水素を多く含んだ別名水素豊富水は、癌や糖尿病などの成人病予防及び治療効果が優れていると最近国内外で知られており、これに対する研究が継続して活発に進められている。これは、奇跡の水で有名なフランスのルルドの泉を始め、１９９０年以降その効果が知られ始めたドイツのノルデナウの水、メキシコのトラコテの水を分析した結果、共通して溶存水素濃度が０.３〜１ｐｐｍと、一般的な飲料水に比べて数百倍に達する溶存水素が豊富な水であることが明らかになったためである。（抜粋：水素水、今は水素水の時代 ジウンサン博士著、２００９、健康新聞社発行）医学及び産業界では、このように各種成人病に特効がある水素豊富水を人為的に製造することができる方法を研究してきた。

通常、水素豊富水を製造する方法は、水を電気分解して水素ガスを生成させ、これを水に溶存させる方法が高濃度の水素豊富水を製造する方法として知られている。図１は、出願番号１０−２００４−０１１０２７１の公開特許による電解式水素水生成装置として、水電解部２と給電装置３とで構成されている。水電解部２には、水道水を原水４として貯蔵する貯水容器５と、原水４を貯水容器５に供給する給水部６と、貯水容器５から水素水７を取り出す取水部８が設けられている。この発明によると、電解用電極１１に矩形波の交流電圧を印加すると、電解質９の原水４が電気分解され、陽極に酸素ガス２１が発生し、陰極に水素ガス２２が両方の電解用電極１１から交互に発生する。電解ガスは連通口２３から浄水室１０内を浮上するが、浮上初期の非常に微細な水素ガスを活性炭多孔質体１２にほとんど吸着させ、活性炭多孔質体１２の内部に強制的に充電され、給水弁１６を開いて原水４を給水すると、活性炭多孔質体１２中に貯蔵された電解ガスが水流に吸い込まれていき、原水４の中に強制溶解される。このように従来技術は、主に水素生成装置を個別に構成し、冷温水浄水器などと共に構成され、水素豊富水を製造、貯蔵する方式を採用しており、これは、装置が複雑になって製造コストが余分なだけでなく、電気分解によって生成された水素ガスと共に酸素ガスまで原水に溶存されている問題がある。つまり、水素豊富水の濃度を決定する溶存水素が、溶存酸素の電子の受け取りにより発生する活性酸素と反応して水分子に還元される過程が付加的に発生するため、結果的に溶存水素濃度を低下させることになる。

したがって、構造が簡単で、水素豊富水製造後ただちに飲用することができるポータブル水素豊富水製造装置が求められ、これには、溶存水素と混ざらないように、溶存酸素を別々に分離させる方案が必要である。

したがって本発明は、前述した問題点を考慮し、溶存水素が発生するカソード反応と溶存酸素が発生する陽極反応を、高分子イオン交換樹脂膜で分離した電解セルを飲水カップ下部に構成し、前記飲水カップを据え置き、電解セルの陽極反応が発生するようにタンクベースとタンクベースに電解水を供給するためのタンクと、電解セルに直流電流を印加するための電源装置を簡単に構成し、前記飲水カップは水素豊富水を製造した後ただちにタンクベースから分離して飲用することができる、水素豊富水製造装置を提供する。

本発明の一観点による構成で、移動が可能な飲水カップ１００；その下部に電解セル１０２；セルカバー１０１を含み、前記電解セル１０２は、陰極１０２−１；陽極１０２−２；高分子イオン交換樹脂膜１０２−３、ガスケット１０２−４；を含み、飲水カップ１００を据え置くことができるタンクベース１０３；タンク１０４；給水管１０５；フロート弁１０６；電源装置１０７を含む。飲水カップ１００内に浄水を注ぎ、タンクベース１０３上に取付けると、飲水カップ１００下部の電解セル１０２の陰極１０２−１は、飲水カップ内の浄水に浸り、陽極１０２−２は、タンクベース内の水に浸り、タンクベースの水はタンク１０４から給水管１０５を介して給水され、フロート弁１０６の浄水位遮断機能によって常に一定の水位を維持する。電源装置１０７から電解セルに直流電源を印加すると、電気分解反応によって陰極で水素ガスが発生し、飲水カップ内の浄水に溶存され、陽極で酸素ガスが発生してタンクベース内の水に溶存されたり上部空間にガス状に分散して外気に流れ出て行く。このようにして飲水カップ内の浄水は、溶存水素を含む水素豊富水と変化し、使用者は、飲水カップを容易にタンクベースから脱着して飲用することができる。

前述の通り、本発明のポータブル水素豊富水製造装置は、飲水カップ１００と電解セルを一体型に構成し、別途原水供給、貯水、取水などの工程に必要な複雑な装置を必要としないシンプルな構造で水素豊富水を生成し、ただちに飲用でき、電解セル１０２の高分子イオン交換樹脂膜１０２−３を境に、水素ガスが発生する陰極１０２−１と酸素ガスが発生する陽極１０２−２を分離し、水素豊富水の溶存水素濃度を最大化することができる。また、タンク１０４、給水管１０５とフロート弁１０６の簡単な構造でタンクベース１０３の水が常に浄水位を維持することができ、電気分解反応で陽極による酸素及び次亜塩素酸、二酸化塩素などの酸化剤が発生するため、タンクベース内の水の汚染を防ぐことができる。

本発明によると、水素豊富水を経済的な装置として生成させることができ、使用者の必要に応じて、水素豊富水の量と濃度を容易に選択して製造することができ、製造後ただちに飲水カップを着脱して飲用できるという利点がある。

従来の技術の電解式水素水生成装置の構成図である。 本発明の一実施例によるポータブル水素豊富水製造装置の構成図である。 本発明の一実施例によるポータブル水素豊富水製造装置の電解セルの断面図である。 本発明の他の実施例によるポータブル水素豊富水製造装置の構成図である。

前述した目的、特徴及び利点は、添付された図面と関連した次の実施例を通してより明らかになる。以下、添付された図面を参照して本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。

本発明の一実施例による水素豊富水製造装置は、図２のように、飲水カップ１００；その下部に電解セル１０２；セルカバー１０１；及びフタ２００；を含み、 前記電解セル１０２は、陰極１０２−１；陽極１０２−２；高分子イオン交換樹脂膜１０２−３；ガスケット１０２−４；を含み、飲水カップ１００を据え置くことができるタンクベース１０３；タンク１０４；給水管１０５；フロート弁１０６；電源装置１０７を含む。また、電解セル１０２は、図３のように、高分子イオン交換樹脂膜１０２−３を境に陰極１０２−１と陽極１０２−２を分離して構成し、高分子イオン交換樹脂膜の両端にガスケット１０２−４を含み、セルカバー１０１を飲水カップ１００下部に設置することで飲水カップ１００内の浄水が漏れない。

本発明の動作を詳しく説明すると、飲水カップ１００内に飲用に適した浄水を注ぐと、飲水カップ１００下部の陰極１０２−１は、飲水カップ内の浄水に浸かった状態であり、前記飲水カップ１００をタンクベース１０３上に取付けると、電解セル１０２の陽極１０２−２は、タンクベース内の水に浸って、この時タンクベース内の水はタンク１０４から給水管１０５を介して給水されながらフロート弁１０６の浄水位遮断機能によって常に一定の水位を維持する。電源装置１０７は、通常数十ボルト以下の直流電流を発生し、電解セル１０２の陰極１０２−１と陽極１０２−２に直流を印加すると、次の電気分解反応が起こる。
（陽極）２Ｈ_２Ｏ（ｌ）＝Ｏ_２（ｇ）＋４ｅ⁻＋４Ｈ^＋（ａｑ）
（陰極）４Ｈ^＋（ａｑ）＋４ｅ⁻＝２Ｈ_２（ｇ）

前記反応式により、陽極では酸素ガスが発生し、タンクベース内の水に溶存されたり、上部空間にガス状に分散して外気に流れ出てゆき、水に含まれている塩素成分が溶存酸素と結合して次亜塩素酸または二酸化塩素などの酸化剤が生成され、このような物質は殺菌力を持っているため、タンクベース１０３内の水が汚染されることを防止する。陽極反応で生成された溶存水素イオンは、高分子イオン交換樹脂膜を介して陰極に移動し、前記陰極１０２−１で電子を受け取り、水素ガスが発生し、水素ガスは水に対して溶解度が大きいため、飲水カップ１００下部で気泡状に発生し、上部に上昇する途中でほとんど浄水に溶存し、水素豊富水を生成する。

前記本発明は、前述した実施例及び添付された図面によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能なことは、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者にとって明らかである。

また、他の実施例は、図４に示すように、フタ２００と一体に溶存ディスク２０１を構成し、これは水素気泡が陰極１０２−１で発生し、飲水カップ１００の上部に上昇したときの到達時間を遅延させる作用をすることにより、水素の溶存濃度を高めることができる。溶存ディスク２０１の形状は、図４に示すように円錐形のディスク形式が望ましい。

身体の老化と多くの病気の原因が活性酸素であることが多くの科学的研究を通じて明らかになり、活性酸素を効果的に除去する抗酸化物質として、活性水素の役割が臨床学的に認められたことにより、活性水素水、つまり、水素豊富水に対する需要が増大している。よって、水素豊富水を家庭で製造することができる、簡単かつ効率的な装置が必要であり、純粋な活性水素のみが溶解され、水素豊富水製造後ただちに飲用することができる形式である必要がある。本発明は、前述した必要性を考慮して、溶存水素が発生するカソード反応と溶存酸素が発生する陽極反応を高分子イオン交換樹脂膜で分離した電解セルを飲水カップ下部に構成し、前記飲水カップを据え置き、電解セルの陽極反応が発生するようにタンクベースとタンクベースに電解水を供給するためのタンクと、電解セルに直流電流を印加するように電源装置を簡単に構成し、前記飲水カップは、水素豊富水を製造した後ただちにタンクベースから分離して飲用することができる水素豊富水製造装置を提供する。

２ 水電解部
３ 給電装置
４ 原水
５ 貯水容器
６ 給水部
７ 水素水
８ 取水部
９ 電解質
１１ 電解用電極
１２ 多孔質体
２１ 酸素ガス
２２ 水素ガス
１００ 飲水カップ
１０１ セルカバー
１０２ 電解セル
１０２−１ 陰極
１０２−２ 陽極
１０２−３ 高分子イオン交換樹脂膜
１０２−４ ガスケット
１０３ タンクベース
１０４ タンク
１０５ 給水管
１０６ フロート弁
１０７ 電源装置
２００ フタ
２０１ 溶存ディスク

Claims (2)

1. 水を電気分解して水素ガスを発生させ、水素豊富水を製造する装置において、飲水カップ（１００）；その下部に電解セル（１０２）；セルカバー（１０１）；及びフタ（２００）を含み、前記電解セル（１０２）は、高分子イオン交換樹脂膜（１０２−３）を境に陰極（１０２−１）と陽極（１０２−２）を分離して構成し、高分子イオン交換樹脂膜の両端にガスケット（１０２−４）を含み、セルカバー（１０１）を飲水カップ（１００）下部に設置することで飲水カップ（１００）内の浄水が漏れず、飲水カップ（１００）を据え置くことができるタンクベース（１０３）とタンク（１０４）に連通された給水管（１０５）；フロート弁（１０６）を介して電解用の水が浄水位を維持しながらタンクベース（１０３）に供給され、電源装置（１０７）から直流電源が陰極（１０２−１）と陽極（１０２−２）に供給されることを特徴とするポータブル水素豊富水製造装置。
2. フタ（２００）と一体に溶存ディスク（２０１）が設定されていることを特徴とする請求項１に記載のポータブル水素豊富水製造装置。

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