JP6012782B2 - 水素水生成器 - Google Patents
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Description
本発明は、家庭で簡便に飲用水を電気分解し、電解水素水を生成する水素水生成器に関する。
一般的に、水道水は中性（ｐＨ７．０）から酸性に近く、ペットボトル等で市販されている飲用水はｐＨ８．０程度である。これらの飲用水を電気分解にかけることで、電解水素水（還元水）はプラスイオンであるカルシウムイオン、マグネシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等が原水よりも約１５〜２０％増加する。電解水素水（還元水）は水素が豊富に含まれているし、ｐＨ９．０〜１０．０のアルカリ性の水である。
従来、複雑な構造を有することなく、水素ガスの溶存量が高い水素水を生成することができ、かつ、使い勝手が良いなど、利用者が飲用水を直接コップで飲用できる水素水生成装置が知られている（特許文献１を参照）。
この公知技術は、飲用水を貯留可能な飲料容器と、該飲料容器の内部において略水平に配置される陽極板及び陰極板を有する電気分解板と、陽極板及び陰極板から飲料容器の外部まで配置される導電部と、該導電部を介して陽極板及び陰極板にそれぞれ電力を供給する給電部と、を備える水素水生成装置である。
この公知技術は、飲用水を貯留可能な飲料容器と、該飲料容器の内部において略水平に配置される陽極板及び陰極板を有する電気分解板と、陽極板及び陰極板から飲料容器の外部まで配置される導電部と、該導電部を介して陽極板及び陰極板にそれぞれ電力を供給する給電部と、を備える水素水生成装置である。
この水素水生成装置は、利用者が飲用水を直接コップで飲用できるが、前記導電部は、飲料容器の外面に露出する導電端子を有しており、飲料容器の底面部を貫通することにより飲用水が漏れることを防止するゴムパッキンが取り付けられている。しかし、完全に水漏れを防ぐことは不可能であるし、前記導電部の導電端子と給電部の給電端子の電極の腐食により通電不良も懸念される。
そのため、上記欠点を解消できる非接触給電方式の水素水生成器の開発が望まれていた。
そのため、上記欠点を解消できる非接触給電方式の水素水生成器の開発が望まれていた。
本発明は、非接触給電方式により家庭で簡便に飲用水を電気分解し、軟水や硬水の水質に捉われず、溶存水素を含有する電解水素水を生成する水素水生成器を提供することを目的とする。
本発明の水素水生成器は、飲用水を収容可能なコップ状容器と、該コップ状容器の内底部において略水平に配置される陽極網板及び陰極網板を有する電気分解板および該電気分解板の下部に配置し、前記電気分解板に電力を供給する受電コイルを有する受電ユニットと、前記コップ状容器を載せるコースターテーブルに、前記受電コイルと所定隙間を介して前記受電コイルに電力を供給する給電コイルを有する給電ユニットを備える。
本発明の水素水生成器は、飲用水を収容可能なボトル状容器と、該ボトル状容器の広口首部に螺合される蓋に、略水平に配置される陽極網板と陰極網板を有する電気分解板および該電気分解板に電力を供給する受電コイルを有する受電ユニットを備え、前記ボトル状容器を倒立状に載せるコースターテーブルに、前記受電コイルと所定隙間を介して前記受電コイルに電力を供給する給電コイルを有する給電ユニットを備える。
前記受電ユニットは、受電コイル、磁性材料、共振コンデンサ、受電回路、電気分解板を備える。
前記給電ユニットは、充電制御回路、充電池、給電回路、磁性材料、共振コンデンサ、給電コイルを備え、必要に応じて昇圧回路を備える。
前記給電ユニットの給電コイルから前記受電ユニットの受電コイルに電力を供給する。
前記給電ユニットは、充電制御回路、充電池、給電回路、磁性材料、共振コンデンサ、給電コイルを備え、必要に応じて昇圧回路を備える。
前記給電ユニットの給電コイルから前記受電ユニットの受電コイルに電力を供給する。
本発明の水素水生成器は、コップ状容器やボトル状容器の受電ユニットとコースターテーブルの給電ユニットの非接触給電方式により、水や付着物による電極の腐食を防止し、かつ、漏電や感電の危険性を防止できる。
給電コイルと受電コイルを用いた非接触給電方式により、全国各地の飲用水の水質に捉われず、家庭で短時間に飲用水を電気分解し、水素ガスの溶存量が高い水素水を生成することができる。
また、コップ状容器やボトル状容器とコースターテーブルの電極の非露出構造により、丸洗いが可能で、使い勝手が良く、衛生的であり、利用者が飲用水を直接コップやボトルで飲用できる効果がある。
給電コイルと受電コイルを用いた非接触給電方式により、全国各地の飲用水の水質に捉われず、家庭で短時間に飲用水を電気分解し、水素ガスの溶存量が高い水素水を生成することができる。
また、コップ状容器やボトル状容器とコースターテーブルの電極の非露出構造により、丸洗いが可能で、使い勝手が良く、衛生的であり、利用者が飲用水を直接コップやボトルで飲用できる効果がある。
本発明の水素水生成器の一実施例を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１の斜視図に示すように、本発明の水素水生成器は、飲用水を収容可能なコップ状容器１と、該コップ状容器１を載せるコースターテーブル２とからなる。
前記コップ状容器１の内底部に略水平に陽極網板３及び陰極網板４を有する電気分解板５を配置し、該電気分解板５の下部に前記電気分解板に電力を供給する受電コイル（図示省略）を内蔵する受電ユニット６を配置する。
一方、前記コップ状容器１を載せるコースターテーブル２に、前記受電コイル（図示省略）と所定隙間を介して前記受電コイル（図示省略）に電力を供給する給電コイル（図示省略）を有する給電ユニット７を備える。
図１の斜視図に示すように、本発明の水素水生成器は、飲用水を収容可能なコップ状容器１と、該コップ状容器１を載せるコースターテーブル２とからなる。
前記コップ状容器１の内底部に略水平に陽極網板３及び陰極網板４を有する電気分解板５を配置し、該電気分解板５の下部に前記電気分解板に電力を供給する受電コイル（図示省略）を内蔵する受電ユニット６を配置する。
一方、前記コップ状容器１を載せるコースターテーブル２に、前記受電コイル（図示省略）と所定隙間を介して前記受電コイル（図示省略）に電力を供給する給電コイル（図示省略）を有する給電ユニット７を備える。
前記コップ状容器１は、ガラス製やプラスチック製の容器で、金属製の容器の場合にはコイル付近を非磁性絶縁材料にして電力伝送を妨げないようにする必要がある。
前記電気分解板５は、図２の断面図に示すように、上側に網目状の陽極網板３を、下側に網目状の陰極網板４を所定の間隔を保って平行に配置し、受電ユニット６から陽極端子８および陰極端子９を介して前記陽極網板３及び陰極網板４に電力が供給される。
前記受電ユニット６は、図３の説明図に示すように、給電ユニット７の給電コイル１０から電力を供給される受電コイル１１と、該受電コイル１１を介して給電する受電回路１３と、該受電回路１３から前記電気分解板５に給電する電気分解部１４とを備えている。 前記受電コイル１１は、給電コイルと受電コイルの結合係数を大きくするために磁性材料１２を備える。また、前記受電コイル１１は、並列に接続した共振コンデンサ（図示省略）を備える。
前記電気分解板５は、図２の断面図に示すように、上側に網目状の陽極網板３を、下側に網目状の陰極網板４を所定の間隔を保って平行に配置し、受電ユニット６から陽極端子８および陰極端子９を介して前記陽極網板３及び陰極網板４に電力が供給される。
前記受電ユニット６は、図３の説明図に示すように、給電ユニット７の給電コイル１０から電力を供給される受電コイル１１と、該受電コイル１１を介して給電する受電回路１３と、該受電回路１３から前記電気分解板５に給電する電気分解部１４とを備えている。 前記受電コイル１１は、給電コイルと受電コイルの結合係数を大きくするために磁性材料１２を備える。また、前記受電コイル１１は、並列に接続した共振コンデンサ（図示省略）を備える。
前記コースターテーブル２は、前記コップ状容器１と同様に金属製の場合にはコイル付近を非磁性絶縁材料にして電力伝送を妨げないようにする必要がある。
前記給電ユニット７は、図３の説明図に示すように、外部のＡＣアダプタ１５を介して電源が供給され、充電制御回路１６を経て充電池１７に充電され、使用時には昇圧回路１８から給電回路１９を経て、給電コイル１０に電力を供給する。前記給電コイル１０は、給電コイルと受電コイルの結合係数を大きくするために磁性材料１２を備える。また、前記給電コイル１０は、直列に接続した共振コンデンサ（図示省略）を備える。なお、電圧を上げる必要がない場合は、昇圧回路１８を省略することができる。
前記給電ユニット７は、図３の説明図に示すように、外部のＡＣアダプタ１５を介して電源が供給され、充電制御回路１６を経て充電池１７に充電され、使用時には昇圧回路１８から給電回路１９を経て、給電コイル１０に電力を供給する。前記給電コイル１０は、給電コイルと受電コイルの結合係数を大きくするために磁性材料１２を備える。また、前記給電コイル１０は、直列に接続した共振コンデンサ（図示省略）を備える。なお、電圧を上げる必要がない場合は、昇圧回路１８を省略することができる。
次に、本発明の水素水生成器の操作動作を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１に示すコップ状容器１に水道水や天然水（軟水、硬水）などの飲用水を満たし、コースターテーブル２の上に載せ、電源スイッチ２０を押して通電する。
図３に示す給電ユニット７の充電池１７から電気が供給され、必要に応じて昇圧回路１８により電圧制御がされて給電回路１９から給電コイル１０に給電される。
前記給電ユニット７の給電コイル１０は、前記コップ状容器１の内底部の受電ユニット６の受電コイル１１に電力を供給し、受電回路１３から電気分解部１４に電力が供給されて飲用水の電気分解が行われる。
所定時間の動作後、電源を切り、電気分解を停止させて前記コップ状容器１を前記コースターテーブル２から取り上げて、前記コップ状容器１の電気分解された電解水素水（還元水）を飲用する。
前記コースターテーブル２には、充電池１７を備えているので携帯が可能であり、ＡＣアダプタ１５を介して随時充電を行うことができる。
図１に示すコップ状容器１に水道水や天然水（軟水、硬水）などの飲用水を満たし、コースターテーブル２の上に載せ、電源スイッチ２０を押して通電する。
図３に示す給電ユニット７の充電池１７から電気が供給され、必要に応じて昇圧回路１８により電圧制御がされて給電回路１９から給電コイル１０に給電される。
前記給電ユニット７の給電コイル１０は、前記コップ状容器１の内底部の受電ユニット６の受電コイル１１に電力を供給し、受電回路１３から電気分解部１４に電力が供給されて飲用水の電気分解が行われる。
所定時間の動作後、電源を切り、電気分解を停止させて前記コップ状容器１を前記コースターテーブル２から取り上げて、前記コップ状容器１の電気分解された電解水素水（還元水）を飲用する。
前記コースターテーブル２には、充電池１７を備えているので携帯が可能であり、ＡＣアダプタ１５を介して随時充電を行うことができる。
下記表１は、水道水（秋田市）における動作電流が従来方式（導電端子を介した接触給電方式）と本発明の非接触給電方式で同じになるように設定して、ペットボトル軟水（富士山のおいしい水）、ペットボトル硬水（Ｃｏｎｔｒｅｘ）を用いて水質に対する動作電圧、電流および溶存水素量を調べたものである。
本発明の非接触給電方式では、電気分解時に電流が流れ難い軟水の場合には、電気分解板に印可される電圧が上昇して電流の減少を抑制し、電流が流れ易い硬水の場合には、電圧が降下して電流の増大を抑制し、定電流回路の追加なしに一定範囲の電流値とする性質がある。
ペットボトル軟水の場合、従来方式では動作電流１２０ｍＡ、溶存水素量１６０μｇ／Ｌであるが、非接触給電方式では動作電流が１７５ｍＡ、溶存水素量を２３０μｇ／Ｌと増加させることができる。
水道水（秋田市）では、非接触給電方式の動作電流を従来方式と一致するよう設定しているため、溶存水素量２９０μｇ／Ｌに差はなかった。
ペットボトル硬水（Ｃｏｎｔｒｅｘ）では、従来方式では動作電流１１９０ｍＡ、溶存水素量が６４０μｇ／Ｌであるが、非接触給電方式では動作電流が５５５ｍＡ、溶存水素量を３６０μｇ／Ｌと抑えることができる。
このように非接触給電方式では、水質（抵抗）による溶存水素量の差異を少なくする性質があるため、全国各地の飲用水の水質に捉われず、一定範囲の溶存水素量の飲用水を生成することができる。
水質に対する溶存水素量の変動範囲は、給電コイルの給電する交流の周波数（伝送周波数）を共振周波数の０．９〜１．５倍に設定すること、もしくは受電側により小さな容量の共振コンデンサを用いることで狭めることができる。
本発明の非接触給電方式では、電気分解時に電流が流れ難い軟水の場合には、電気分解板に印可される電圧が上昇して電流の減少を抑制し、電流が流れ易い硬水の場合には、電圧が降下して電流の増大を抑制し、定電流回路の追加なしに一定範囲の電流値とする性質がある。
ペットボトル軟水の場合、従来方式では動作電流１２０ｍＡ、溶存水素量１６０μｇ／Ｌであるが、非接触給電方式では動作電流が１７５ｍＡ、溶存水素量を２３０μｇ／Ｌと増加させることができる。
水道水（秋田市）では、非接触給電方式の動作電流を従来方式と一致するよう設定しているため、溶存水素量２９０μｇ／Ｌに差はなかった。
ペットボトル硬水（Ｃｏｎｔｒｅｘ）では、従来方式では動作電流１１９０ｍＡ、溶存水素量が６４０μｇ／Ｌであるが、非接触給電方式では動作電流が５５５ｍＡ、溶存水素量を３６０μｇ／Ｌと抑えることができる。
このように非接触給電方式では、水質（抵抗）による溶存水素量の差異を少なくする性質があるため、全国各地の飲用水の水質に捉われず、一定範囲の溶存水素量の飲用水を生成することができる。
水質に対する溶存水素量の変動範囲は、給電コイルの給電する交流の周波数（伝送周波数）を共振周波数の０．９〜１．５倍に設定すること、もしくは受電側により小さな容量の共振コンデンサを用いることで狭めることができる。
２３ｔｕｒｎ、外径：４３ｍｍ、コイル間距離：５．５ｍｍ、給電側共振コンデンサ：９４ｎＦ、受電側共振コンデンサ：３３ｎＦ、共振周波数：８８ｋＨｚ
次に、本発明の水素水生成器の他の実施例を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図４の斜視図に示すように、本発明の水素水生成器は、飲用水を収容可能な広口のボトル状容器２１と、該ボトル状容器２１を載せるコースターテーブル２とからなる。
前記ボトル状容器２１の広口首部２２に螺合される蓋２３に、略水平に陽極網板３及び陰極網板４を有する電気分解板５及び該電気分解板５に電力を供給する受電コイル（図示省略）を内蔵する受電ユニット６を備える。
一方、前記ボトル状容器２１を倒立状に載せるコースターテーブル２に、前記受電コイル（図示省略）と所定隙間を介して前記受電コイル（図示省略）に電力を供給する給電コイル（図示省略）を有する給電ユニット７を備える。
図４の斜視図に示すように、本発明の水素水生成器は、飲用水を収容可能な広口のボトル状容器２１と、該ボトル状容器２１を載せるコースターテーブル２とからなる。
前記ボトル状容器２１の広口首部２２に螺合される蓋２３に、略水平に陽極網板３及び陰極網板４を有する電気分解板５及び該電気分解板５に電力を供給する受電コイル（図示省略）を内蔵する受電ユニット６を備える。
一方、前記ボトル状容器２１を倒立状に載せるコースターテーブル２に、前記受電コイル（図示省略）と所定隙間を介して前記受電コイル（図示省略）に電力を供給する給電コイル（図示省略）を有する給電ユニット７を備える。
前記受電ユニット６は、図３の説明図に示すように、給電ユニット７の給電コイル１０から電力を供給される受電コイル１１を介して給電する受電回路１３と、該受電回路１３から前記電気分解板５に給電する電気分解部１４とを備えている。受電コイル１１は、給電コイルと受電コイルの結合係数を大きくするために磁性材料１２を備える。
前記給電ユニット７は、図３の説明図に示すように、外部のＡＣアダプタ１５を介して電源が供給され、充電制御回路１６を経て充電池１７に充電され、使用時には昇圧回路１８から給電回路１９を経て、給電コイル１０に電力を供給する。給電コイル１０は、給電コイルと受電コイルの結合係数を大きくするために磁性材料１２を備える。
前記コースターテーブル２の給電コイル１０は、前記ボトル状容器２１の蓋２３の受電コイル１１に電力を供給する。
前記給電ユニット７は、図３の説明図に示すように、外部のＡＣアダプタ１５を介して電源が供給され、充電制御回路１６を経て充電池１７に充電され、使用時には昇圧回路１８から給電回路１９を経て、給電コイル１０に電力を供給する。給電コイル１０は、給電コイルと受電コイルの結合係数を大きくするために磁性材料１２を備える。
前記コースターテーブル２の給電コイル１０は、前記ボトル状容器２１の蓋２３の受電コイル１１に電力を供給する。
次に、本発明の水素水生成器の他の実施例の操作動作を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図４に示すボトル状容器２１を起こして広口首部２２を上にし、ボトル状容器２１に飲用水を満たし、広口首部２２のネジ山２４と蓋２３のネジ山２５を合わせて締め付け、水が漏れないように密封する。
図４に示すようにボトル状容器２１を倒立状にし、蓋２３がコースターテーブル２の上に載るようにし、電源スイッチ２０を押して通電する。
その際、前記蓋２３に備えられている電気分解板５の陽極網板３及び陰極網板４は、ボトル状容器２１内に水平に保持される。
図４に示すボトル状容器２１を起こして広口首部２２を上にし、ボトル状容器２１に飲用水を満たし、広口首部２２のネジ山２４と蓋２３のネジ山２５を合わせて締め付け、水が漏れないように密封する。
図４に示すようにボトル状容器２１を倒立状にし、蓋２３がコースターテーブル２の上に載るようにし、電源スイッチ２０を押して通電する。
その際、前記蓋２３に備えられている電気分解板５の陽極網板３及び陰極網板４は、ボトル状容器２１内に水平に保持される。
図３に示す給電ユニット７の充電池１７から電気が供給され、必要に応じて昇圧回路１８により電圧制御がされて給電回路１９から給電コイル１０に給電される。
前記給電ユニット７の給電コイル１０は、前記ボトル状容器２１の蓋２３の受電ユニット６の受電コイル１１に電力を供給し、受電回路１３から電気分解部１４に電力が供給されて飲用水の電気分解が行われる。
所定時間の動作後、電源スイッチ２０を切り、電気分解を停止させて前記ボトル状容器２１を前記コースターテーブル２から取り上げて、前記ボトル状容器２１の蓋２３を取り外し、電気分解された電解水素水（還元水）を飲用する。
前記給電ユニット７の給電コイル１０は、前記ボトル状容器２１の蓋２３の受電ユニット６の受電コイル１１に電力を供給し、受電回路１３から電気分解部１４に電力が供給されて飲用水の電気分解が行われる。
所定時間の動作後、電源スイッチ２０を切り、電気分解を停止させて前記ボトル状容器２１を前記コースターテーブル２から取り上げて、前記ボトル状容器２１の蓋２３を取り外し、電気分解された電解水素水（還元水）を飲用する。
１ コップ状容器
２ コースターテーブル
３ 陽極網板
４ 陰極網板
５ 電気分解板
６ 受電ユニット
７ 給電ユニット
８ 陽極端子
９ 陰極端子
１０ 給電コイル
１１ 受電コイル
１２ 磁性材料
１３ 受電回路
１４ 電気分解部
１５ ＡＣアダプタ
１６ 充電制御回路
１７ 充電池
１８ 昇圧回路
１９ 給電回路
２０ 電源スイッチ
２１ ボトル状容器
２２ 広口首部
２３ 蓋
２４ ネジ山
２５ ネジ山
２ コースターテーブル
３ 陽極網板
４ 陰極網板
５ 電気分解板
６ 受電ユニット
７ 給電ユニット
８ 陽極端子
９ 陰極端子
１０ 給電コイル
１１ 受電コイル
１２ 磁性材料
１３ 受電回路
１４ 電気分解部
１５ ＡＣアダプタ
１６ 充電制御回路
１７ 充電池
１８ 昇圧回路
１９ 給電回路
２０ 電源スイッチ
２１ ボトル状容器
２２ 広口首部
２３ 蓋
２４ ネジ山
２５ ネジ山
Claims (5)
- 飲用水を収容可能なコップ状容器と、該コップ状容器の内底部において略水平に配置される陽極網板及び陰極網板を有する電気分解板および該電気分解板の下部に配置し、前記電気分解板に電力を供給する受電コイルを有する受電ユニットと、前記コップ状容器を載せるコースターテーブルに、前記受電コイルと所定隙間を介して前記受電コイルに電力を供給する給電コイルを有する給電ユニットを備えることを特徴とする水素水生成器。
- 飲用水を収容可能なボトル状容器と、該ボトル状容器の広口首部に螺合される蓋に、略水平に配置される陽極網板と陰極網板を有する電気分解板および該電気分解板に電力を供給する受電コイルを有する受電ユニットを備え、前記ボトル状容器を倒立状に載せるコースターテーブルに、前記受電コイルと所定隙間を介して前記受電コイルに電力を供給する給電コイルを有する給電ユニットを備えることを特徴とする水素水生成器。
- 前記給電コイルに直列に接続した共振コンデンサ、前記受電コイルに並列に接続した共振コンデンサを備え、給電コイルに給電する周波数を共振周波数の０．９〜１．５倍とし、軟水や硬水の水質に捉われず、溶存水素の含有する電解水素水を生成することを特徴とする請求項１又は２記載の水素水生成器。
- 前記受電ユニットは、受電コイル、磁性材料、受電回路、電気分解板を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の水素水生成器。
- 前記給電ユニットは、充電制御回路、充電池、磁性材料、給電コイル又は前記充電制御回路、充電池、磁性材料、給電コイルに、さらに昇圧回路を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の水素水生成器。
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