JP2014208337A - Hydrogen water generator and hydrogen water generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水道水及び市販のミネラルウォータから電解還元作用により、活性水素を多く含む還元水素水を生成する水素水生成器、及び当該水素水生成器による水素水生成方法に関する。 The present invention relates to a hydrogen water generator that generates reduced hydrogen water containing a large amount of active hydrogen from tap water and commercially available mineral water by electrolytic reduction, and a hydrogen water generating method using the hydrogen water generator.
従来から、一般の水道水は、浄水場において塩素を加えることによって殺菌を行うため、水の味を悪化させ、更には残留塩素と水中の有機物とが化合して人体に悪影響を及ぼす物質が生成される可能性があることが知られていた。このため、水道水が飲料として利用されることは少なく、地下水を水源とするミネラルウォータを飲料として利用することが、特に多くなっている。 Conventional tap water is sterilized by adding chlorine at a water purification plant, which deteriorates the taste of the water, and further creates a substance that adversely affects the human body by combining residual chlorine with organic substances in the water. It was known that it could be. For this reason, tap water is rarely used as a beverage, and mineral water using groundwater as a water source is particularly frequently used as a beverage.
近年においては、体内の活性酸素を中和することにより、健康の増進、体質の改善、及び病気の治療等を図るために、飲料水内に水素を溶存させた水素水が注目されている。水素水を生成する方法としては、例えば、水に対してマグネシウム等の還元力を有する金属を投入することによって生成する方法が従来から知られている。また、水素水を生成する方法として、陰電圧を作用させることによる電解による方法も知られている。 In recent years, hydrogen water in which hydrogen is dissolved in drinking water has attracted attention for the purpose of promoting health, improving constitution, treating diseases, and the like by neutralizing active oxygen in the body. As a method of generating hydrogen water, for example, a method of generating hydrogen water by introducing a metal having a reducing power such as magnesium with respect to water is conventionally known. As a method for producing hydrogen water, a method using electrolysis by applying a negative voltage is also known.
電解による方法としては、例えば、特許文献1及び特許文献2に、その内容が開示されている。具体的には、水中に第1〜第3の電極を配置し、第1の電極と第2の電極との間には高周波の交流電圧を印可するとともに、第3の電極を接地して、第1の電極及び第2の電極と第3の電極との水に直流電流を流すことにより、当該水を電解するとともに酸化還元電位を低下させて還元水素水を生成する方法が開示されている。
As a method using electrolysis, for example,
近年においては、脱水症状及び熱中症の予防から飲料水を野外等の外出先に持ち運ぶことが多く、更には外出先等において飲料水を購入することが多くなっている。しかしながら、特許文献1及び特許文献2に開示されているような水素水生成器は、家庭内での使用には適しているものの、携帯性には優れておらず、屋外等の外出先における使用には適していない。
In recent years, drinking water is often carried to places such as outdoors to prevent dehydration and heat stroke, and drinking water is often purchased outside places. However, hydrogen water generators as disclosed in
また、特許文献1及び特許文献2に開示されているような水素水生成器は、一般の交流電源が必要となり、回路構成が複雑となるばかりか、水素水生成器のコスト低減及び小型化を容易に図ることが困難である。
Further, the hydrogen water generators disclosed in
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型化及びコスト低減を容易に図ることができるとともに、携帯性に優れた水素水生成器、並びに当該水素水生成器を使用することによる水素水生成方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and the object of the present invention is to easily reduce the size and reduce the cost, and to provide a hydrogen water generator excellent in portability and the hydrogen. The object is to provide a method for producing hydrogen water by using a water generator.
上記目的を達成するため、本発明の水素水生成器は、飲料水の容器に挿入されて前記飲料水に浸漬する陽極及び陰極からなる電極部と、前記電極部を支持する支持部と、前記支持部内に格納される電池と、前記電池から供給される電池電圧を昇圧し、昇圧電圧を前記電極部に印可する制御回路と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the hydrogen water generator of the present invention includes an electrode part composed of an anode and a cathode inserted into a drinking water container and immersed in the drinking water, a support part for supporting the electrode part, The battery includes a battery stored in the support portion, and a control circuit that boosts a battery voltage supplied from the battery and applies the boosted voltage to the electrode portion.
また、上記目的を達成するため、本発明の水素水生成方法は、飲料水の容器の開口から陽極及び陰極からなる電極部を挿入させて飲料水に浸漬する行程と、電池の電池電圧を昇圧して前記電極部に昇圧電圧を印可する行程と、を有し、前記昇圧電圧の印可後に、前記飲料水中の水素イオンが前記陰極に引き寄せられるとともに、前記陰極から電子を得て水素原子を構成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for generating hydrogen water according to the present invention includes a step of inserting an electrode part composed of an anode and a cathode through an opening of a potable water container and immersing the potion in potable water, and boosting the battery voltage of the battery. A step of applying a boosted voltage to the electrode portion, and after applying the boosted voltage, hydrogen ions in the drinking water are attracted to the cathode, and electrons are obtained from the cathode to form hydrogen atoms. It is characterized by doing.
本発明に係る水素水生成器及び水素水生成方法においては、比較的に大型な交流電源に代えて、比較的に小型な電源である電池を使用しているため、水素水生成器自体の小型化及びコスト低減を図ることができ、携帯性に優れた水素水生成器を提供することができる。 In the hydrogen water generator and the hydrogen water generating method according to the present invention, since a battery that is a relatively small power source is used instead of a relatively large AC power source, the hydrogen water generator itself is small. And a hydrogen water generator excellent in portability can be provided.
また、本発明に係る水素水生成器及び水素水生成方法においては、複雑な構成となる交流電源に代えて、簡易な電源である電池を使用しているため、水素水生成器の構造及び水素水生成方法の行程を容易にしつつも、優れた特性を有する水素水を生成することができる。 Further, in the hydrogen water generator and the hydrogen water generation method according to the present invention, since a battery that is a simple power source is used instead of the AC power source having a complicated configuration, the structure of the hydrogen water generator and hydrogen Hydrogen water having excellent characteristics can be generated while facilitating the process of the water generation method.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施例の説明に用いる図面は、いずれも本発明による水素水生成器を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、実施例で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the content demonstrated below, In the range which does not change the summary, it can change arbitrarily and can implement. In addition, the drawings used for the description of the examples all schematically show a hydrogen water generator according to the present invention, and are partially emphasized, enlarged, reduced, or omitted to deepen understanding. In some cases, it does not accurately represent the scale or shape of each component. Furthermore, the various numerical values used in the embodiments are only examples, and can be variously changed as necessary.
<実施例>
(水素水生成器の構成)
先ず、図1乃至図9を参照しつつ、本実施例に係る水素水生成器の全体構成及び各構成部材を説明する。図1は本実施例に係る水素水生成器の斜視図であり、図2は本実施例に係る水素水生成器の上面図であり、図3は本実施例に係る水素水生成器の正面図である。また、図4は本実施例に係る水素水生成器の本体部の底面図、図5は本実施例に係る水素水生成器の本体部の正面図である。更に、図6は本実施例に係る水素水生成器の本体部分の先端部分の分解斜視図であり、図7は本実施例に係る水素水生成器の本体部分の先端部分の平面図であり、図8は図7における線VIII-VIIIに沿った断面図である。そして、図9は、図2における線IX-IXに沿った断面図である。
<Example>
(Configuration of hydrogen water generator)
First, with reference to FIG. 1 thru | or FIG. 9, the whole structure and each structural member of the hydrogenous water generator which concern on a present Example are demonstrated. FIG. 1 is a perspective view of a hydrogen water generator according to this embodiment, FIG. 2 is a top view of the hydrogen water generator according to this embodiment, and FIG. 3 is a front view of the hydrogen water generator according to this embodiment. FIG. 4 is a bottom view of the main body of the hydrogen water generator according to the present embodiment, and FIG. 5 is a front view of the main body of the hydrogen water generator according to the present embodiment. 6 is an exploded perspective view of the front end portion of the main body portion of the hydrogen water generator according to the present embodiment, and FIG. 7 is a plan view of the front end portion of the main body portion of the hydrogen water generator according to the present embodiment. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
なお、図1乃至図9においては、水素水生成器の長手方向をX方向とし、当該X方向に対して直交し且つ互いにも直交する方向をY方向及びZ方向とする。これにより、水素水生成器10の上面図とはYZ面図であり、正面図とはXY面図である。
1 to 9, the longitudinal direction of the hydrogen water generator is the X direction, and the directions orthogonal to the X direction and also orthogonal to each other are the Y direction and the Z direction. Thereby, the top view of the
図1乃至図3から分かるように、本実施例に係る水素水生成器10の全体形状は、円柱状である。また、水素水生成器10は、本体部11および蓋部12から構成されており、水素水生成器10を使用しない場合には、本体部11の先端部分を覆うように蓋部12がはめられ、当該先端部分が外力等から保護されている。更に、本体部11には、水素水生成器10を駆動するためのスイッチ13、及び水素水の生成が完了したことを告知するための告知部14が設けられている。
As can be seen from FIGS. 1 to 3, the overall shape of the
図4及び図5から分かるように、本体部11から蓋部12を取り外すと、本体部11の一端(上面とは逆側の底面側)からは水に浸漬して水素を発生する水素発生部21が配設され、当該水素発生部21がX方向に延在している。また、図4乃至図6から分かるように、水素発生部21は、2つの陰極22、23及び1つの陽極24からなる電極部25と、電極部25の周辺領域を囲むように形成された籠状の保護部材26と、電極部25を保護部材26内において固定するための固定部材27とから構成されている。
As can be seen from FIGS. 4 and 5, when the
陰極22、23及び陽極24は、円柱状の棒状体であり、チタン(Ti)からなる金属棒の表面に白金(Pt)が被覆された構造を有している。すなわち、各電極は、チタン層上に白金層が積層された2層構造を有していることになる。なお、陰極22、23及び陽極24の形状は棒状体に限定されることなく、板状又は角柱状等の他の形状であってもよい。
The
また、陽極24については、白金層が形成されること無く、チタン層(すなわち、チタンの金属棒)のみから構成されていてもよい。本実施例においては、製造上のコスト低減及び組み立て作業の容易化の観点から、陰極22、23と陽極24とを同一の構造としている。また、陰極22、23及び陽極24の材料は、チタン及び白金に限られることなく、電極部25が浸漬することになる水中において、人体に悪影響を及ぼすガス又は有機物等を生成することがなければ、他の金属を用いることもできる。例えば、チタン合金及びマグネシウム等を用いて、表層部に白金系被膜や水素化マグネシウムを被覆させてもよく、或いは陰極22、23及び陽極24は、白金(Pt)・イリジウム(Ir)(白金の薄膜及びイリジウム薄膜からなる被膜)及びこれらの混合物(白金及びイリジウムを混合して形成された被膜)が被覆された構造を有していてもよい。すなわち、各電極は、チタン層上に白金(Pt)・イリジウム(Ir)及びこれらの混合物の層が積層された2層ないし3層構造を有していてもよい。
The anode 24 may be composed of only a titanium layer (that is, a titanium metal rod) without forming a platinum layer. In the present embodiment, the
保護部材26の材料は、本実施例においてアクリル系樹脂が用いられている。アクリル樹脂を用いる理由としては、耐熱性に優れ、冷水及び熱湯等に浸漬した場合であっても人体に悪影響を及ぼすガス又は有機物等を生成することがないからである。なお、保護部材26の材料はアクリル系樹脂に限定されることなく、優れた耐熱性を有し、冷水及び熱湯等に浸漬した場合であっても人体に悪影響を及ぼすガス又は有機物等を生成しないものであれば、他の材料を使用することもできる。例えば、汎用ポリスチレン(GPPS)を用いてもよい。
In this embodiment, an acrylic resin is used as the material for the
また、図6に示すように、保護部材26を構成する第1樹脂成形体31と第2樹脂形体32とを接合することにより、籠状の保護部材26が組み立てられることになる。ここで、第1樹脂成形体31と第2樹脂成形体32との接合には接着剤を用いることなく、例えば第1樹脂成形体31に凹部、第2樹脂成形体32に凸部を設け、当該凸を当該凹部に嵌装することにより、第1樹脂成形体31と第2樹脂成形体32とを接合する。このような接合方法を用いる理由は、当該接着剤等が水内に溶け出し、人体に悪影響を及ぼすことを防止するためである。
Further, as shown in FIG. 6, by joining the first resin molded
図6乃至図8から分かるように、第1樹脂成形体31は、電極部25を挿入するための3つの貫通孔33及び本体部11と連結するためのネジが挿入される3つのネジ切り穴34が形成された主支持部35と、外形が略円盤状であって電極部25を通すための3つの貫通孔36が形成された5つの副支持部37と、弧状且つ格子状に形成された第1籠部38と、から構成されている。一方、第2樹脂成形体32は、弧状且つ格子状に形成された第2籠部39のみから構成されている。
As can be seen from FIGS. 6 to 8, the first resin molded
第1樹脂成形体31において、主支持部35と5つの副支持部37とは電極部25の挿入方向において列をなして配置され、貫通孔33及び貫通孔36が電極部25の挿入方向において重なるように配置されている。これにより、円柱状の陰極22、23及び陽極24を真っ直ぐに挿入することができ、固定部材27にて電極部25の一端を支持することができる。
In the first resin molded
また、図7かわ分かるように、主支持部35における3つの貫通孔33同士を結ぶ線分によって正三角形が形成され、当該正三角形の一辺は約4cmである。同様に、副支持部37における3つの貫通孔36同士を結ぶ線分によっても正三角形が形成され、当該正三角形の一辺も約4cmである。すなわち、主支持部35及び副支持部37のそれぞれの平面上において、貫通孔33及び貫通孔36は一辺が4cmの正三角形の頂点部分に位置することになる。このような貫通孔33及び貫通孔36の配置により、陰極22、23及び陽極24は互いに等間隔(4cm)にて離間することになる。
Further, as can be seen from FIG. 7, an equilateral triangle is formed by a line segment connecting the three through
第1籠部38は、電極部25の延在方向(すなわち、X方向)に沿って延在するとともに先端部分(+X側)が湾曲して弧状に形成されている主線部38aと、YZ平面内において弧状に形成されている副線部38bとから構成されている。ここで、副線部38bの内側部分には、一つ置きに上述した副支持部37が配置されている。同様に、第2籠部39は、電極部25の延在方向(すなわち、X方向)に沿って延在するとともに先端部分(+X側)が湾曲して弧状に形成されている主線部39aと、YZ平面内において弧状に形成されている副線部39bとから構成されている。
The
そして、第1樹脂成形体31と第2樹脂成形体を接合する際には、第1籠部38の主線部38aと第2籠部39の主線部39aとを接合させるとともに、第1籠部38の副線部38bの内側に位置する副支持部37の側面を第2籠部39の副線部39bの内側面で囲むように接合する。これにより、貫通孔36を備える副支持部37が格子状に形成された籠部(第1籠部38及び第2籠部39)の内側に位置することになり、当該貫通孔36に挿入される電極部25は保護部材26によって囲まれることになる。このような構造により、水素水生成器10の使用者が、電極部25に電圧を印可している状態であっても、誤って電極部25を接触して感電等を起こすことが防止されている。
And when joining the
なお、副支持部37の数量は5つ限定されることなく、例えば、全ての副線部38bの内側部分に形成されてもよく、その数量をより少なくしてもよい。また、主線部38a、39aおよび副線部38b、39bの数量は、図6に示した数量(主線部が各3つ、副線部が各9つ)に限定されることはなく、水素水生成器10の使用者が電極部25を触れることが出来ないようにする範囲内において、適宜調整することができる。すなわち、水素水生成器10の使用者が電極部25を触れることが出来ないようにすることが可能であれば、保護部材26の格子形状を適宜変更(例えば、格子形状をより細かく又はより粗く)することができる。
The number of
図4及び図5に示すように、固定部材27は、主支持部35から最も離間した位置に設けられた(すなわち、+X側に位置する)副支持部37の表面に取り付けられている。固定部材27は、当該副支持部37と一体的に形成されてもよく、或いは固定部材27の表面形成された凸部を副支持部37の凹部に嵌挿して固着してもよい。図4に示すように、固定部材27の平面形状(YZ平面における形状)は、略三角形状(外形が概ね三角形であるものの、各頂点部分及び各辺が湾曲した形状)であり、主支持部35から最も離間した位置に設けられた副支持部37の貫通孔36の一端を塞ぐように機能する。すなわち、固定部材27は、主支持部35から最も離間した位置に設けられた副支持部37の貫通孔36から陰極22、23及び陽極24が抜け落ちないようにするためのストッパとして機能することにより、陰極22、23及び陽極24を固定している。
As shown in FIGS. 4 and 5, the fixing
なお、主支持部35側に位置する電極部25の端部は、主支持部35が本体部11に取り付けられるため、本体部11の存在によって主支持部35側から電極部25が抜け落ちることがない。以上のことから、本実施例においては、固定部材27と本体部11の筐体部分とによって電極部25を支持する支持部が構成され、電極部25が支持されることになるが、他の支持構造により電極部25を本体部11に支持してもよい。
In addition, since the
電極部25及び保護部材26のX方向の寸法は、電極部25及び保護部材26を浸漬する水の容器(例えば、ペットボトル、瓶等)に応じて設定することができる。本実施例に係る水素水生成器10は、500mlのペットボトル用として使用されることが想定されているため、電極部25及び保護部材26のX方向の寸法は、約13cmである。
The dimension of the
図9に示すように、本体部11の内部には、スイッチ13及び告知部14が実装基板44に実装された状態で設けられている。また、本体部11の内部には、電池ボックス41、電池ボックス41内に格納された乾電池42、及び電池ボックス41と主支持部35との間に位置する制御回路43が設けられている。
As shown in FIG. 9, the
スイッチ13は、一般的なオンオフスイッチであり、スイッチ13がオン状態に移行すると、乾電池42の電池電圧が制御回路43に供給されることになる。本実施例において、スイッチ13はボタン式のスイッチであり、水素水生成器10の非駆動状態からスイッチ13を1度押圧することによって水素水生成器10がオン状態に移行し、更にスイッチ13を1度押圧することによって水素水生成器10がオフ状態に移行する。
The
告知部14は、発光ダイオード14a(LED:Light Emitting Diode)及び当該LED14aを覆う蓋体14bを含んでおり、LED14aが点灯又は点滅することによって水素水の生成の完了等を告知する。具体的に、告知部14は、制御回路43から供給される告知信号であるLED14aの駆動電圧に応じて発光する。ここで、LED14aには、青色LED、赤色LED、緑色LED、又は白色LED等の各種のLEDを用いることができる。
The
本実施例の水素水生成器10においては、電池ボックス41内には3本の乾電池42が格納されている。すなわち、水素水生成器10は、家庭用の交流電源を使用することなく、比較的に低い電圧である4.5Vによって駆動することになる。このため、本実施例の水素水生成器10においては、交流電源等を処理するような回路及び機器が不要となり、水素水生成器10自体のコスト低減、及び小型化を容易に図ることができる。なお、乾電池42は、使い切りタイプの一次電池であってもよく、充電式の二次電池(蓄電池)であってもよい。更に、乾電池42に代えてボタン電池を用いてもよい。すなわち、本発明の水素水生成器10においては、電池ボックス41及び制御回路43を適宜調整することで、水素水生成器10の持ち運びに影響のない種々の小型電池(一次電池、二次電池)を使用することができる。
In the
制御回路43は、一般的な中央演算処理装置等を含む集積回路である。制御回路43は、スイッチ13のオンオフ動作に応じて駆動することになる。具体的には、スイッチ13のオン動作に伴って、乾電池42から電池電圧4.5Vが制御回路43に供給される。ここで、制御回路43は、昇圧回路を含んでおり、乾電池42から供給される電池電圧4.5Vを5V〜36Vの昇圧電圧に昇圧し、当該昇圧電圧を電極部25に供給する。従って、本実施例の水素水生成器10においては、陰極22、23と陽極24との間の電位差は5V〜36Vとなる。
The
更に、制御回路43は、乾電池42から供給される電池電圧に基づいて駆動し、電極部25への昇圧電圧の供給開始から経過時間を測定する。そして、制御回路43は、当該経過時間に対応した告知信号を告知部14に供給する。例えば、制御回路43は、電極部25への昇圧電圧の供給が開始されると、告知部14を点滅させるような告知信号を供給し、昇圧電圧の供給開始から3分経過すると、水素水の生成が完了したことを告知するために、告知部14を点灯させるような告知信号を告知部14に供給する。この場合、制御回路43は、告知部14の点滅開始から告知部14の点灯までの間、告知部14の点滅サイクル(点灯状態と消灯状態と周期)を変化させ、点滅時における点灯状態の時間を徐々に長くし、昇圧電圧の供給開始から3分経過後に常時点灯させるようにしてもよい。このような制御回路43の動作により、水素水生成器の使用者は、水素水の完成が近いこと、及び水素水の生成が完了したことを容易に認識することができる。なお、水素はスタート時(昇圧電圧の供給開始)から発生しており、濃度や条件によって水素水完成までの時間(設定時間)を30秒〜10分の間で設定することができる。
Further, the
図9に示すように、蓋部12の内側には、保護部材26の外形よりも大きい空洞12aが形成されており、当該空洞12a内に保護部材26が収納されることになる。また、蓋部12の外側面の一部はねじ切られ、本体部11の一部の内側面の一部もねじ切られている。このため、蓋部12を本体部11に取り付ける場合には、蓋部12を本体部11に螺合させるように、蓋部12を回転させつつ本体部11内に押し込むことにより、容易に蓋部12を本体部11に取り付け、電極部25及び保護部材26を外力等から保護することができる。
As shown in FIG. 9, a
(水素水生成器の使用方法)
次に、図10乃至図14を参照しつつ、本実施例に係る水素水生成器10の使用方法、及び水素水の生成行程を説明する。図10は、本実施例に係る水素水生成器10の使用状態を示す表面図である。図11は、本実施例に係る水素水生成器10のブロック図である。図12乃至図14は、水素水が生成されるまでの各生成行程を説明するための水内の概略図である。
(How to use hydrogen water generator)
Next, a method for using the
先ず、本実施例に係る水素水生成器10を使用する場合には、蓋部12を取り外して本体部11の先端部分である水素発生部21を水の中に浸漬させる。上述したように、本実施例に係る水素水生成器10は、市販されている500mlのペットボトル用に設計されているため、図10に示すように、ペットボトル51の開口部から水素発生部21が挿入され、水素発生部21がペットボトル51内の水に浸漬することになる。ここで、本体部11の保護部材26が取り付けられている筐体部分の直径は、ペットボトル51の開口径よりも大きいため、本体部11の当該筐体部分がペットボトル51の飲み口部分に当接することになる。
First, when the
なお、図10においては、ペットボトル51の上方に水素水生成器10が位置しているが、水が漏れることがないように、ペットボトル51と水素水生成器10との位置を入れ替えてもよい。すなわち、水素水生成器10をペットボトル51の下方から挿入した状態にて、水素水生成器10の使用を開始してもよい。このような場合であっても、本体部11の当該筐体部分がペットボトル51の飲み口部分に当接して、当該飲み口部分を塞くため、水が漏れることがない。
In FIG. 10, the
次に、スイッチ13をオンすることにより、乾電池42から1.5Vの電池電圧が制御回路43に供給されることになる。続いて、制御回路43内の昇圧回路により、電池電圧が昇圧されて、例えば12V〜18Vの昇圧電圧が生成される。制御回路43は、当該昇圧電圧を電極部25に供給する。これにより、ペットボトル51内の水中において、水素の生成が開始される。なお、昇圧電圧の数値は、要求される水素の発生量等の条件に応じて適宜変更することができる。
Next, by turning on the
ここで、制御回路43は、昇圧電圧を間欠的に電極部25に供給する。例えば、5〜20msおきに、昇圧電圧の供給と非供給とを繰り返し、一定の周期にて昇圧電圧を供給する。このような制御を行うことにより、電極部25における温度上昇を抑制することができ、電極部25における水素の発生効率を向上することができる。
Here, the
また、制御回路43は、告知部14に告知信号を供給し、告知部14を点滅させる。これにより、水素水生成器10の使用者は、水素水生成器10が駆動し、水素水の生成が開始されたことを容易に認識することができる。
In addition, the
次に、図12に示すように、間欠的な昇圧電圧の供給を開始すると、ペットボトル51の水52が電気分解して、水素イオン(H+)53及び水酸化物イオン((OH-)図示せず)が発生することになる。また、図12に示すように、市販されているミネラルウォータである水52内には、ミネラルイオン54が含まれている。ここで、ミネラルイオンとは、例えば、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、バナジウム等の陽イオンである。
Next, as shown in FIG. 12, when the supply of the intermittent boosted voltage is started, the
上述した間欠的な昇圧電圧の供給を続けることにより、水素イオン53が陰極22に引き寄せられるとともに、ミネラルイオン54も陰極22に引き寄せられることになる。この際、間欠的に昇圧電圧供給するため、陰極22における温度上昇が抑制され、効率良く水素イオン53及びミネラルイオン54を陰極22に引き寄せることができる。なお、陽極23には水酸化物イオンが引き寄せられている。
By continuing to supply the intermittent boosted voltage described above, the
次に、図13に示すように、陰極22に集まった水素イオン53は、陰極22から電子を受け取り、水素原子55として陰極22の周囲に存在することになる。また、ミネラルイオン54も陰極22から電子を受け取り、ミネラル原子56(図14に示す)として陰極22の周囲に存在することになる。
Next, as shown in FIG. 13, the
ここで、一般には、水素原子55は、互いに結びつくことにより水素分子(H2)として気化してしまい、水52中に溶存することが困難である。しかしながら、本実施例においては、図14に示すように、陰極22を構成する白金を触媒として、水素原子55とミネラル原子56とが容易に結びつくことになる。すなわち、ミネラル原子56に少なくとも1つ以上の水素原子55が吸蔵されることになる。具体的には、陰極22において、水素化ナトリウム(NaH)、水素カルシウム(CaH2)、又は水素化カリウム(KH)等の水素化合物が生成されることになる。これにより、水素の気化を防止することができ、水52内に水素を長期的に溶存させておくことが可能になる。このような技術を、「水素カプセル化テクノロジー(hydrogen encapsulation technology)」と称する。
Here, in general, the
一方、陽極23に集まる水酸化物イオンは、陽極23に電子を渡すことにより、酸素分子57となって気化することになる。なお、水酸化物イオンは、電子を陽極23に渡すことにより、水52へと変化もする。
On the other hand, the hydroxide ions gathered at the
そして、電極部25への昇圧電圧の供給から3分経過後、制御回路43は、告知部14に告知信号を供給し、告知部14を点灯させる。これにより、水素水生成器10の使用者は、水素水の生成が完了したことを容易に認識することができる。
Then, after 3 minutes have elapsed from the supply of the boosted voltage to the
なお、制御回路43における間欠的な昇圧電圧の供給とは、上述した供給と非供給に限定されることなく、図15乃至図17に示すような電圧波形によって昇圧電圧を供給することも含まれる。ここで、図15乃至図17のそれぞれは、実施例に係る水素水生成器10において用いられる電圧波形の一例を示す。以下において、図15乃至図17を参照しつつ、特殊な電圧波形による電圧供給を説明する。
Note that the intermittent supply of the boosted voltage in the
図15に示すように、制御回路43から電極部25へ供給される昇圧電圧の電圧波形は、例えば、6V(第1電圧値)で電圧供給をする1秒間である第1電圧供給期間、4.5V(第2電圧値)で電圧供給をする0.5秒間である第2電圧供給期間、及び5V(第3電圧値)で電圧供給をする1秒間である第3電圧供給期間を周期的に組み合わせて形成されている。ここで、第1電圧供給期間においては、供給電圧値を6Vに固定しているため、第1電圧供給期間の平均供給電圧値が第1電圧値である6Vとなる。同様に、第2電圧供給期間においては、供給電圧値を4.5Vに固定しているため、第2電圧供給期間の平均供給電圧値が第2電圧値である4.5Vとなり、第3電圧供給期間においては、供給電圧値を5Vに固定しているため、第3電圧供給期間の平均供給電圧値が第3電圧値である5Vとなる。
As shown in FIG. 15, the voltage waveform of the boosted voltage supplied from the
このような電圧波形によって電圧供給を行うことにより、第1電圧供給期間の電圧供給にともなって電極部25の温度上昇が生じたとしても、第2電圧供給期間及び第3電圧供給期間において電圧供給を低下することで電極部25の温度を下げることができる。これにより、電極部25の温度上昇が抑制され、陰極22、23における水素の発生効率を向上させ(すなわち、水素の発生量を増加させ)、陽極24におけるオゾンの発生を抑制することができる。
By performing voltage supply with such a voltage waveform, even if the temperature of the
また、このような電圧波形による昇圧電圧供給においては、電圧供給期間内の最低電圧値(4.5V:第2電圧値)から最高電圧値(6V:第1電圧値)まで電圧値の変化を、中間電圧値(5V:第3電圧値)を経由して段階的に行っている。これにより、電気分解に必要な電圧値を維持しつつ、電極部25の温度上昇を良好に抑制することができ、陰極22、23における水素の発生を一層向上させることができる。
Further, in the step-up voltage supply using such a voltage waveform, the voltage value changes from the lowest voltage value (4.5 V: second voltage value) to the highest voltage value (6 V: first voltage value) within the voltage supply period. , Stepwise via an intermediate voltage value (5 V: third voltage value). Thereby, the temperature rise of the
更に、このような電圧波形による昇圧電圧供給においては、電圧供給期間内の最高電圧値(6V:第1電圧値)と中間電圧値(5V:第3電圧値)との差(1V)を、電圧供給期間内の中間電圧値(5V:第3電圧値)と最低電圧値(4.5V:第2電圧値)との差(0.5V)の2倍に設定している。このような電圧制御を行うことにより、電気分解に必要な電圧値を維持しつつ、電極部25の温度上昇をより一層良好に抑制することができ、陰極22、23における水素の発生をより一層向上させることができる。
Furthermore, in the step-up voltage supply using such a voltage waveform, the difference (1 V) between the maximum voltage value (6 V: first voltage value) and the intermediate voltage value (5 V: third voltage value) within the voltage supply period is The voltage is set to twice the difference (0.5 V) between the intermediate voltage value (5 V: third voltage value) and the lowest voltage value (4.5 V: second voltage value) within the voltage supply period. By performing such voltage control, the temperature increase of the
図16に示すような他の電圧波形は、例えば、6V(第1電圧値)で電圧供給をする2秒間である第1電圧供給期間、及び3V(第2電圧値)で電圧供給をする0.5秒間である第2電圧供給期間を周期的に組み合わせて形成されている。ここで、第1電圧供給期間においては、供給電圧値を6Vに固定しているため、第1電圧供給期間の平均供給電圧値が第1電圧値である6Vとなる。同様に、第2電圧供給期間においては、供給電圧値を3Vに固定しているため、第2電圧供給期間の平均供給電圧値が第2電圧値である3Vとなる。 Other voltage waveforms as shown in FIG. 16 are, for example, a first voltage supply period of 2 seconds for supplying voltage at 6 V (first voltage value), and 0 for supplying voltage at 3 V (second voltage value). The second voltage supply period of 5 seconds is periodically combined. Here, in the first voltage supply period, since the supply voltage value is fixed at 6V, the average supply voltage value in the first voltage supply period is 6V which is the first voltage value. Similarly, in the second voltage supply period, since the supply voltage value is fixed at 3V, the average supply voltage value in the second voltage supply period is 3V, which is the second voltage value.
また、図17に示すような他の電圧波形は、例えば、5Vを振幅の基準とした正弦波において、2周期に1回の頻度で下に凸となる部分を上に凸と変更している。より具体的には、電圧供給が開始されると、最初の1秒間(0秒〜1秒)、次の1秒間(1秒〜2秒)、及び更に次の1秒間(2秒〜3秒)は、上に凸となるグラフとなり、更に続く1秒間(3秒から4秒)は下に凸となるグラフとなり、当該1秒〜4秒間の変化をその後も周期的に繰り返している。すなわち、図17における電圧波形は、5V以上で電圧値を変化させて電圧供給をする3秒間である第1電圧供給期間、及び5V以下で電圧値を変化させて電圧供給をする1秒間である第2電圧供給期間を周期的に組み合わせて形成されている。ここで、電圧波形の両振幅(最大電圧値と最小電圧値との差)は約3〜5Vであり、第1電圧供給期間における平均供給電圧値は約6Vであり、第2電圧供給期間における平均供給電圧値は約4Vである。 Further, in another voltage waveform as shown in FIG. 17, for example, in a sine wave with 5V as a reference of amplitude, a portion that protrudes downward at a frequency of once every two periods is changed to be upward. . More specifically, when the voltage supply is started, the first 1 second (0 to 1 second), the next 1 second (1 to 2 seconds), and the next 1 second (2 to 3 seconds). ) Is a graph that protrudes upward, and further continues for 1 second (from 3 seconds to 4 seconds) and becomes a graph that protrudes downward, and the change from 1 second to 4 seconds is repeated periodically thereafter. That is, the voltage waveform in FIG. 17 is a first voltage supply period of 3 seconds in which the voltage value is changed by changing the voltage value at 5 V or more, and 1 second in which the voltage value is changed by changing the voltage value at 5 V or less. It is formed by periodically combining the second voltage supply periods. Here, both amplitudes (difference between the maximum voltage value and the minimum voltage value) of the voltage waveform are about 3 to 5 V, the average supply voltage value in the first voltage supply period is about 6 V, and in the second voltage supply period. The average supply voltage value is about 4V.
これらの電圧波形によって電圧供給を行うことにより、第1電圧供給期間の電圧供給にともなって電極部25の温度上昇が生じたとしても、第2電圧供給期間電圧供給を低下することで電極部25の温度を下げることができる。これにより、電極部25の温度上昇が抑制され、陰極22、23における水素の発生効率を向上させ(すなわち、水素の発生量を増加させ)、陽極24におけるオゾンの発生を抑制することができる。
By performing voltage supply using these voltage waveforms, even if the temperature of the
(各種の水素水の評価)
次に、以下の表1を参照しつつ、市販されている各種のミネラルウォータに本実施例に係る水素水生成器10を使用して水素水を生成させた場合において、水素水生成器10の使用前後における水素量(水素濃度)の変化を説明する。ここで、水素量の測定については、溶存水素計(水素濃度測定器)KM2100DH(有限会社共栄電子研究所製)を使用した。また、水素量の測定回数は、使用前に1回、水素水生成器10の1回目(3分間)の使用後に1回、水素水生成器10の2回目(3分間)の使用後に1回ずつ行った。
(Evaluation of various hydrogen water)
Next, referring to Table 1 below, when hydrogen water is generated using various types of commercially available mineral water using the
各試料番号の商品銘柄は、以下の通りである。試料番号1は「天然水南アルプス」、試料番号2は「Vittel」、試料番号3は「日田天領水(天然活性水素)」、試料番号4は「いろはす」、試料番号5は「森の水だより」、試料番号6は「六甲のおいしい水」、試料番号6は「evian」、試料番号7は「Volvic」、試料番号8は「CRYSTAL GEYSER」、試料番号9は「谷川岳の天然水」、試料番号10は「nomizua(酸素水)」、試料番号11は「富士山のバナジウム」、試料番号12は「富士川源流天然水」、試料番号14は「あしたか富士の恵み バナジウム」である。
The product brands of each sample number are as follows. Sample No. 1 is “Natural Water Minami Alps”, Sample No. 2 is “Vittel”, Sample No. 3 is “Hita Tenryosui (natural active hydrogen)”, Sample No. 4 is “Irohas”, and Sample No. 5 is “Morinomizu” News ", sample number 6 is" Delicious water from Rokko ", sample number 6 is" evian ", sample number 7 is" Volvic ",
表1に示すように、全ての試料において、水素量が増加し、水素水が生成されたことが分かった。従って、本実施例に係る水素水生成器10は、水の種別(軟水および硬水)や、水に含まれる成分に関係なく、的確に水素水を生成することができる。また、一般的には、水素量が80ppb以上になると高機能な水素水と判断されるため、3分間という短時間の使用(1回の使用)により、ほとんどの水が高機能な水素水へと変化したことが分かった。
As shown in Table 1, it was found that in all the samples, the amount of hydrogen increased and hydrogen water was generated. Therefore, the
(本実施例による効果)
本実施例に係る水素水生成器10は、ペットボトル51に挿入されて水52に浸漬する陽極24及び陰極22、23からなる電極部25と、電極部25を支持する固定部材27及び本体部11の筐体部分からなる支持部と、本体部11に格納される乾電池42と、乾電池42から供給される電池電圧を昇圧し、昇圧電圧を電極部25に印可する制御回路43とから構成されているため、電源の小型化が図られている。すなわち、本実施例に係る水素水生成器10は、小型化及びコスト低減を容易に図ることができ、且つ携帯性に優れている。
(Effects of this example)
The
また、本実施例に係る水素水生成方法は、ペットボトル51の開口から陽極24及び陰極22、23からなる電極部25を挿入させて水52に浸漬する行程と、乾電池42の電池電圧を昇圧して電極部25に昇圧電圧を印可する行程と、を有し、当該昇圧電圧の印可後に、水52中の水素イオン53が陰極22、23に引き寄せられるとともに、陰極22、23から電子を得て水素原子55を構成しているため、小型の電源を用いて容易に水素水を生成することができる。すなわち、本実施例に係る水素水生成方法により、容易且つ低コストで水素水を生成することができる。
Further, in the method for generating hydrogen water according to the present embodiment, the step of inserting the
10 水素水生成器
11 本体部
12 蓋部
12a 空洞
13 スイッチ
14 告知部
21 水素発生部
22、23 陰極
24 陽極
25 電極部
26 保護部材
27 固定部材
31 第1樹脂成形体
32 第2樹脂成形体
33 貫通孔
34 ネジ切り穴
35 主支持部
36 貫通孔
37 副支持部
38 第1籠部
38a 主線部
38b 副線部
39 第2籠部
39a 主線部
39b 副線部
41 電池ボックス
42 乾電池
43 制御回路
44 実装基板
51 ペットボトル
52 水
53 水素イオン
54 ミネラルイオン
55 水素原子
56 ミネラル原子
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記電極部を支持する支持部と、
前記支持部内に格納される電池と、
前記電池から供給される電池電圧を昇圧し、昇圧電圧を前記電極部に印可する制御回路と、を有することを特徴とする水素水生成器。 An electrode part composed of an anode and a cathode inserted into a drinking water container and immersed in the drinking water;
A support part for supporting the electrode part;
A battery stored in the support;
A hydrogen water generator, comprising: a control circuit that boosts a battery voltage supplied from the battery and applies the boosted voltage to the electrode portion.
前記支持部は、前記陽極及び前記陰極を互いに等間隔にて離間させつつ支持することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の水素水生成器。 The electrode portion includes two anodes and one cathode, and one cathode.
The hydrogen water generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the support portion supports the anode and the cathode while being spaced apart from each other at equal intervals.
電池の電池電圧を昇圧して前記電極部に昇圧電圧を印可する行程と、を有し、
前記昇圧電圧の印可後に、前記飲料水中の水素イオンが前記陰極に引き寄せられるとともに、前記陰極から電子を得て水素原子を構成することを特徴とする水素水生成方法。 A process of inserting an electrode part composed of an anode and a cathode from an opening of a container of drinking water and immersing it in drinking water;
A step of boosting the battery voltage of the battery and applying the boosted voltage to the electrode part,
After applying the boosted voltage, hydrogen ions in the drinking water are attracted to the cathode, and electrons are obtained from the cathode to form hydrogen atoms.
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