JP6906255B1 - Hydrogen water generator - Google Patents
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Abstract
【課題】 電気分解により高濃度のナノバブル水素水を生成する水素水生成装置に関し、長期保存可能で高濃度のナノバブル水素水の大量生成が行え、併せて電極の維持が良好に行えて水素水の生成にも寄与する水素水生成装置を提供することを目的とする。【解決手段】 第一の電極50を、第二の電極52の各電極板52a,52bと平行な平面上に配置し、第二の電極52の各電極板52a,52bと第一の電極50との間の最短距離をともに3.0〜6.0mmの範囲とし、第一の電極50及び第三の電極54をそれぞれ電気的に接地し、第二の電極52の一対の電極板52a,52b間に給電部14から供給される交流を印加し、これら両電極板52a,52bと第一の電極50間、及び両電極板52a,52bと第三の電極54間にそれぞれ直流を印加し、水の電気分解を行なう構成である。【選択図】 図3PROBLEM TO BE SOLVED: To generate a large amount of high-concentration nano-bubble hydrogen water which can be stored for a long period of time with respect to a hydrogen water generator which generates high-concentration nano-bubble hydrogen water by electrolysis. An object of the present invention is to provide a hydrogen water generator that also contributes to the production. SOLUTION: A first electrode 50 is arranged on a plane parallel to each electrode plate 52a, 52b of a second electrode 52, and each electrode plate 52a, 52b of a second electrode 52 and a first electrode 50. The shortest distance between the two electrodes is in the range of 3.0 to 6.0 mm, the first electrode 50 and the third electrode 54 are electrically grounded, and the pair of electrode plates 52a of the second electrode 52, respectively. AC supplied from the feeding unit 14 is applied between the 52b, and DC is applied between the two electrode plates 52a and 52b and the first electrode 50, and between the both electrode plates 52a and 52b and the third electrode 54, respectively. , It is a configuration that electrolyzes water. [Selection diagram] Fig. 3
Description
本発明は、電気分解により長期保存が可能な高濃度のナノバブル水素水を生成する水素水生成装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen water generator that produces high-concentration nanobubble hydrogen water that can be stored for a long period of time by electrolysis.
水の電気分解に関して、特許文献1には、水中に第1,第2,第3の電極を配置し、前記第1,第2の電極間に交流を印加し、前記第3の電極を接地し、前記第1,第2の電極と前記第3の電極との間の水に直流電圧を発生させ、第1及び第2の電極と第3の電極間の水に直流電流を流し、前記水を電気分解して該水の酸化還元電位を下げる水の改質方法が開示されている。
ここでは、交流として30kHz〜50kHzの高周波を用いている。また、前記直流により、水が電気分解されて水の酸化還元電位を下げ、また水のCOD値を下げることができるというものである。
Regarding the electrolysis of water, in Patent Document 1, the first, second, and third electrodes are arranged in water, an electric current is applied between the first and second electrodes, and the third electrode is grounded. Then, a direct current is generated in the water between the first and second electrodes and the third electrode, and a direct current is passed through the water between the first and second electrodes and the third electrode. A method for modifying water by electrolyzing water to lower the oxidation-reduction potential of the water is disclosed.
Here, a high frequency of 30 kHz to 50 kHz is used as the alternating current. Further, the direct current can electrolyze water to lower the redox potential of water and lower the COD value of water.
特許文献2には、液体中に、酸化還元電位を低下させる金属からなる一対の交流電極と、第1の接地する電極とを配設し、前記一対の交流電極と第1の接地する電極との周囲には、略箱形状を呈する網目状の第2の接地する電極を配設し、前記一対の交流電極間には交流を印加し、且つ前記第1の接地する電極を周期的に接地の電位から交流を印加するように制御し、液体の酸化還元電位を下げる液体の交流電気分解方法が開示されている。
In
ここでも、交流として中心周波数(略30kHz)の上下に略3〜5kHzの周波数の変動を与え、また急激な周波数変動を起こさせている。さらに、フリップフロップの反転動作の行いにより、反転する毎に急激な周波数変動を行っている。そして、板状の一対の交流電極と板状の接地電極等が示され、前記交流の印加等により、液体の酸化還元電位を低下させ水素の発生量を多くするというものである。 Here, too, a frequency fluctuation of about 3 to 5 kHz is given above and below the center frequency (about 30 kHz) as an alternating current, and a rapid frequency fluctuation is caused. Further, by performing the flip-flop inversion operation, the frequency fluctuates sharply every time the flip-flop is inverted. Then, a pair of plate-shaped AC electrodes, a plate-shaped ground electrode, and the like are shown, and by applying the AC or the like, the redox potential of the liquid is lowered and the amount of hydrogen generated is increased.
また、特許文献3には、交流による電気分解に加えて、さらに周波数変動中に急激に周波数上昇又は下降の変化する部分をもたらし、これにより電界干渉を発生させる衝撃波を作り、水素等の泡を高周波と衝撃波によりナノバブルまで小さくし、実測値で0.5μ以下の微小バブルが生成されたことが示されている。また、2リットルの水を30KHzで20分処理した場合のバブル数27,000/mlが、衝撃波変調有りでは54,000/mlと大量になり、またバブルの大きさは0.5〜0.1μmであった旨記載されている。 Further, in Patent Document 3, in addition to electrolysis by alternating current, a portion where the frequency rises or falls sharply during frequency fluctuation is brought about, thereby creating a shock wave that causes electric field interference, and bubbles such as hydrogen are generated. It has been shown that nanobubbles were reduced to nanobubbles by high frequency and shock waves, and minute bubbles of 0.5 μm or less were generated by actual measurement. In addition, the number of bubbles 27,000 / ml when 2 liters of water is treated at 30 KHz for 20 minutes becomes as large as 54,000 / ml with shock wave modulation, and the size of the bubbles is 0.5 to 0. It is stated that it was 1 μm.
そこで本願発明者は、さらに実用化に向けて水素水生成装置を試作した。この装置は、電解槽の容器内に、図9に示す2種類の電極を配置したものである。
これら電極は、容器の上部を覆う蓋部材に取り付けられ、棒状(断面円形)のグランド電極122、このグランド電極122の両側に配置された平板状のメイン電極124からなる。メイン電極124は、一対のメイン電極板124a,124bを有している。これら電極は、互いに平行な状態で配置されている。
Therefore, the inventor of the present application has prototyped a hydrogen water generator for further practical use. In this device, two types of electrodes shown in FIG. 9 are arranged in a container of an electrolytic cell.
These electrodes are attached to a lid member that covers the upper part of the container, and consist of a rod-shaped (circular cross-section)
そして、グランド電極122と各メイン電極板124a,124bとの間の電極間の距離(K)を、それぞれ(K=)14.5mmとした。また、グランド電極122の直径(M)を8.5mm、各メイン電極板124a,124bの幅(N)をそれぞれ40mmとした。
ここで、前記電極間の距離(K)は、従来から行われている電気分解に係る電極間の距離を参考にした。また、メンテナンス等の点から棒状のグランド電極122を採用した。
また、各電極への電気の供給は、電源回路(特許文献2に開示)から供給し、一対のメインメイン電極板124a,124bには交流を印加し、グランド電極122は接地した。この水素水生成装置を用いて電解槽内の水を電気分解し、発生する水素量として水素バブルの粒子径及び粒子数等を、民間の機関に委託して測定した。
The distance (K) between the
Here, as the distance (K) between the electrodes, the distance between the electrodes related to the conventional electrolysis was referred to. Further, the rod-
Further, electricity was supplied to each electrode from a power supply circuit (disclosed in Patent Document 2), alternating current was applied to the pair of main
図10は、測定結果を示すグラフである。このグラフは、横軸に水素バブル(気泡)の粒子径(Size(nm))、縦軸には濃度(Concentration (Particles/ml))としてその粒子数(単位E6)が示されている。なお、ここでの電気分解に要した時間は3時間であり、また使用した電気分解前の原水(水道水)には水の伝導率を高めるためのミネラルを加えた。また前記測定は、電気分解の直後に行った。
このグラフからは、水素バブルの粒子径が200nmを中心に粒子が分布していることがわかる。また、前記水素水生成装置により生成された粒子(バブル)の数として、1mL中の粒子数は、5.59億個/mLであった。これから、水素水としてナノサイズの粒子の水素バブルが生成されていることを確認した。
FIG. 10 is a graph showing the measurement results. In this graph, the horizontal axis shows the particle size (Size (nm)) of hydrogen bubbles, and the vertical axis shows the number of particles (unit: E6) as the concentration (Concentration (Particles / ml)). The time required for electrolysis here was 3 hours, and minerals for increasing the conductivity of water were added to the raw water (tap water) before electrolysis used. The measurement was performed immediately after electrolysis.
From this graph, it can be seen that the particles are distributed around the particle size of the hydrogen bubble of 200 nm. The number of particles (bubbles) generated by the hydrogen water generator was 559 million particles / mL in 1 mL. From this, it was confirmed that hydrogen bubbles of nano-sized particles were generated as hydrogen water.
前記水素水生成装置をより実用化に向けるべく、本願発明者はさらに装置を見直し、より微細、且つ高濃度のナノバブル水素水を生成可能な装置に関する改良を行なった。この際、特に前記距離(K)に着目し、併せて電極の状態が良好に維持できるよう、その保守(メンテナンス)の容易性にも注意を払った。 In order to put the hydrogen water generator into practical use, the inventor of the present application further reviewed the apparatus and improved the apparatus capable of producing finer and higher concentration nanobubble hydrogen water. At this time, paying particular attention to the distance (K), attention was also paid to the ease of maintenance of the electrodes so that the state of the electrodes could be maintained in good condition.
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、長期保存可能で高濃度のナノバブル水素水の大量生成が行え、併せて電極の維持が良好に行えて水素水の生成にも寄与する水素水生成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and hydrogen that can be stored for a long period of time and can generate a large amount of high-concentration nanobubble hydrogen water, and at the same time can maintain the electrodes well and contribute to the generation of hydrogen water. It is an object of the present invention to provide a water generator.
以上の技術的課題を解決するため、本発明に係る水素水生成装置2は図1,4等に示すように、電解槽6と、前記電解槽6内の水中に配置される棒状の第一の電極50と、一対の電極板52a,52bからなり、前記電極板52a,52bが前記第一の電極50を挟んで互いに向かい合い且つ平行に配置される第二の電極52と、前記第一の電極50及び前記第二の電極52の周囲を囲む第三の電極54と、高周波の中心周波数の上下に、周波数の変動を与えた高周波の交流の電気を供給する給電部14と、を有し、前記第一の電極50を、前記第二の電極52の各電極板52a,52bと平行な平面上に配置し、前記第二の電極52の各電極板52a,52bと前記第一の電極50との間の最短距離をともに3.0〜6.0mmの範囲とし、前記第一の電極50及び前記第三の電極54をそれぞれ電気的に接地し、前記第二の電極52の前記一対の電極板52a,52b間に前記給電部14から供給される交流を印加し、これら両電極板52a,52bと前記第一の電極50間、及び前記両電極板52a,52bと前記第三の電極54間にそれぞれ直流を印加し、水の電気分解を行なう構成である。
In order to solve the above technical problems, the
本発明に係る水素水生成装置2は、前記第一の電極50を、前記電気的に接地される中心電極材60と、これを被い且つ電気的に接続されるパイプ電極材56とから形成し、当該パイプ電極材56を前記中心電極材60に対して着脱自在に設けた構成である。
In the
本発明に係る水素水生成装置2は、本体部4に前記電解槽6を載置し、前記電解槽6の上部を被う蓋部材8の下部に、前記第一の電極50、前記第二の電極52及び前記第三の電極54をそれぞれ取り付け、前記蓋部材8を、前記本体部4から延設されるアーム部18の上部の連結部20に対して回動自在に配置し、前記蓋部材8を閉じた状態で、前記給電部14から電気を供給して前記電気分解を行う一方、前記蓋部材8を開いた状態において、前記第一の電極50に係る前記パイプ電極材56を前記中心電極材60から脱着し、保守を行なう構成である。
In the hydrogen
本発明に係る水素水生成装置2は、前記第二の電極52の各電極板52a,52bを、それぞれ網目が形成された板状に形成し、それぞれ前記第一の電極50の中心対称位置に配置し、前記第三の電極54を、網目が形成された筒状に形成した構成である。
In the
本発明に係る水素水生成装置2は、前記給電部14から供給される前記交流として、20kHz〜50kHzの高周波の交流を用い、これを中心周波数とした上下に3〜5kHzの周波数の変動を与え、且つ波形の一部に、急激な周波数変動を行わせた高周波交流を供給する構成である。
The
本発明に係る水素水生成装置2は、前記第二の電極52に、チタン材に白金メッキを施した材料を用い、前記第三の電極54にステンレス網材を用いた構成である。
The
本発明に係る水素水生成装置によれば、第一の電極を、第二の電極の各電極板と平行な平面上に配置し、第二の電極の各電極板と第一の電極との間の最短距離をともに3.0〜6.0mmの範囲とし、第一の電極及び第三の電極をそれぞれ電気的に接地し、第二の電極の一対の電極板間に給電部から供給される高周波の交流を印加し、これら両電極板と第一の電極間、及び両電極板と第三の電極間にそれぞれ直流を印加し、水の電気分解を行なう構成としたから、長期保存が可能で微細かつ高濃度のナノバブル水素水の大量生成が行えるという効果を奏する。 According to the hydrogen water generator according to the present invention, the first electrode is arranged on a plane parallel to each electrode plate of the second electrode, and each electrode plate of the second electrode and the first electrode are connected to each other. The shortest distance between them is set in the range of 3.0 to 6.0 mm, the first electrode and the third electrode are electrically grounded, and the two electrodes are supplied from the feeding unit between the pair of electrode plates. High-frequency AC is applied, and DC is applied between these two electrode plates and the first electrode, and between both electrode plates and the third electrode, respectively, to electrolyze water, so long-term storage is possible. It has the effect of being able to generate a large amount of fine and high-concentration nanobubble hydrogen water.
本発明に係る水素水生成装置によれば、第一の電極を、電気的に接地される中心電極材と、これを被い且つ電気的に接続されるパイプ電極材とから形成し、パイプ電極材を中心電極材に対して着脱自在に設けた構成としたから、保守(メンテナンス)が必要なパイプ電極材の着脱が容易で作業性に優れ、また電極のメンテナンスが容易に行え、電極を良好な状態で維持でき、ナノバブル水素水の大量生成にも寄与する、という効果がある。 According to the hydrogen water generator according to the present invention, the first electrode is formed of a center electrode material that is electrically grounded and a pipe electrode material that covers and is electrically connected to the center electrode material, and is a pipe electrode. Since the material is detachably provided to the center electrode material, it is easy to attach and detach the pipe electrode material that requires maintenance, and it is excellent in workability. Also, the electrode maintenance can be easily performed, and the electrode is good. It has the effect of contributing to the mass production of nanobubble hydrogen water.
本発明に係る水素水生成装置によれば、蓋部材を、本体部から延設されるアーム部の上部の連結部に対して回動自在に配置し、蓋部材を閉じた状態で、給電部から電気を供給して電気分解を行う一方、蓋部材を開いた状態において、第一の電極に係るパイプ電極材を中心電極材から脱着し、保守を行なう構成としたから、電極の着脱が容易かつ手軽に行えて作業性に優れ、また電極のメンテナンスが容易に行え、併せて電気分解の効率促進にも寄与するという効果がある。 According to the hydrogen water generator according to the present invention, the lid member is rotatably arranged with respect to the connecting portion of the upper part of the arm portion extending from the main body portion, and the power feeding unit is in a state where the lid member is closed. While the lid member is open, the pipe electrode material related to the first electrode is detached from the center electrode material for maintenance, so that the electrodes can be easily attached and detached. In addition, it is easy to perform and has excellent workability, and it is possible to easily maintain the electrodes, and at the same time, it has the effect of contributing to the promotion of electrolysis efficiency.
本発明に係る水素水生成装置によれば、第二の電極の各電極板を、それぞれ網目が形成された板状に形成し、第一の電極の中心対称位置に配置し、第三の電極を、網目が形成された筒状に形成したから、電気分解の効率が増し、また電極の形態が統一され機能的にも優れかつ安定するという効果がある。 According to the hydrogen water generator according to the present invention, each electrode plate of the second electrode is formed in the shape of a plate having a mesh formed therein, arranged at a position symmetrical with respect to the center of the first electrode, and the third electrode. Is formed into a tubular shape having a mesh formed therein, so that there is an effect that the efficiency of electrolysis is increased, and the morphology of the electrodes is unified, which is functionally excellent and stable.
本発明に係る水素水生成装置によれば、記給電部から供給される交流として、20kHz〜50kHzの高周波の交流を用い、これを中心周波数とした上下に3〜5kHzの周波数の変動を与え、且つ波形の一部に、急激な周波数変動を行わせた高周波交流を供給する構成としたから、長期保存可能で微細かつ高濃度のナノバブル水素水の大量生成が効率よく行えるという効果がある。 According to the hydrogen water generator according to the present invention, a high-frequency alternating current of 20 kHz to 50 kHz is used as the alternating current supplied from the power feeding unit, and a frequency variation of 3 to 5 kHz is given up and down with this as the central frequency. In addition, since a high-frequency alternating current with abrupt frequency fluctuations is supplied to a part of the waveform, there is an effect that a large amount of fine and high-concentration nanobubble hydrogen water that can be stored for a long period of time can be efficiently generated.
本発明に係る水素水生成装置によれば、記第二の電極に、チタン材に白金メッキを施した材料を用い、第三の電極にステンレス網材を用いた構成としたから、長期的にも電極の維持が良好に行え、ナノバブル水素水の大量生成が効率よく行えるという効果がある。 According to the hydrogen water generator according to the present invention, the second electrode is made of a titanium material plated with platinum, and the third electrode is made of a stainless steel mesh material. However, the electrodes can be maintained well, and there is an effect that a large amount of nanobubble hydrogen water can be efficiently produced.
以下、本発明に係る水素水生成装置の実施の形態を説明する。
図1等に示すように、この実施の形態に係る水素水生成装置2は、本体部4、電解槽6、及び電極部材10等を有する。本体部4の内部には、制御部12及び給電部14等が内蔵され、上側には電解槽6を載置する台部16が形成されている。また本体部4の一部には、アーム部18が上方向きに形成され、その上部には連結部20が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the hydrogen water generator according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 1 and the like, the
電解槽6は、底部及び円筒状の筒部からなる容器である。また、電解槽6の下部近傍には、給水用のコック27が取り付けられている。電解槽6は、本体部4の台部16に載置した状態で使用する。電解槽6は円筒形状であり、内径は220mm程度、また高さは170mmである。
The
そして、電解槽6の上部を覆う状態で、蓋部材8が配置されている。蓋部材8は、全体が円盤状であり、周囲部の一部に形成された連結受部34を介して、本体部4の一部から上方に延設されるアーム部18と連結されている。蓋部材8の連結受部34は、アーム部18の上部の連結部20と連結し、連結部20内の回動軸32を中心に蓋部材8が回動自在(開閉自在)に構成されている。また蓋部材8の裏面部36には、各種電極の取付け部が形成されている。
Then, the
このように、電解槽6は、本体部4とは独立しており、蓋部材8の開時に必要に応じて本体部4から外し、注水或いは洗浄等のメンテナンスが行える。ここでは、電解槽6に充填可能な水量を最大5リットルとしている。この水量は、家庭内、或いは施設内等において十分に消費量がまかなえ、また水素水生成装置の能力、重量及び設置場所等を考慮して定めたものである。他に、3リットル〜8リットル程度の水量をまかなうことも可能である。水量を増加した場合には、その分、電気分解に要する時間を増やすこと等で対処可能である。
As described above, the
また、蓋部材8は回動軸32を中心に回動し、蓋部材8を開いたときには、閉状態から90度或いはそれ以上(例えば120度)の開角度の状態で、ストッパ40により開移動が停止する。これと同時に、ロック機能等による停止状態の保持機能により、当該開角度で、蓋部材8の停止状態が維持される。この蓋部材8の停止状態において、電極部材10に係る各電極の脱着及び装着等の保守(メンテナンス)作業が可能である。
Further, the
本体部4における電源の給電部14では、電気分解用の電気を発生供給する。この給電部14からの電気は、電気配線によりアーム部18を通過し、アーム部18から連結部20を経由し、蓋部材8の接続端子42に送られる。
電解用に給電される電気配線は、第二の電極52に送られる交流の電気配線、及び第一の電極50用のグランド(接地電極)などの電気配線がある。第三の電極54は、第一の電極50を介して電気的に接地される。給電部14からは、第二の電極52を形成する一対の各電極板52a,52bに対して、それぞれに交流の電気配線が行われる。
The
The electric wiring supplied for electrolysis includes an AC electric wiring sent to the
図2は、蓋部材8、及び蓋部材8の裏面部36に取り付けられる電極部材10等の分解斜視図である。蓋部材8の裏面部36には、電極の接続端子42が設けられている。
電極部材10としては、棒状の第一の電極50、一対の電極板52a,52bからなる第二の電極52、及び筒状の第三の電極54を有する。
第一の電極50は、その中心部の中心電極材60、およびこの周囲を被い、この中心電極材60に着脱自在に嵌装される円筒状等のパイプ電極材56を有する。このパイプ電極材56は導電性を有し、中心電極材60と互いに電気的に接触し電気的に導通している。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
The
The
これら第一、第二、及び第三の各電極の各材料は、何れも導電材が用いられ、例えばチタン、ステンレス、マグネシウム、アルミニウム等が用いられる。また、各材料の表面に白金等のメッキを施すのも有効である。ここでは、第二の電極52の材料は、チタン材に白金メッキを施したものを使用している。白金メッキにより、電極として良好な電気的特性が維持される。また、第一の電極50及び第三の電極54は何れもステンレス材を用い、電極の耐久性を高めている。
As the material of each of the first, second, and third electrodes, a conductive material is used, and for example, titanium, stainless steel, magnesium, aluminum, and the like are used. It is also effective to plate the surface of each material with platinum or the like. Here, as the material of the
第一の電極50は棒状であり、断面円形状の中心電極材60に、これを被うようにパイプ電極材56が嵌装された形態である。パイプ電極材56は、円筒状のパイプ材からなる。中心電極材60の上端部には電極端子62が形成され、中心電極材60の下端部にはネジ溝が形成されたネジ部64が突出している。パイプ電極材56の長さは中心電極材60の長さと同じ(同程度)で、中心電極材60はパイプ電極材56によって完全に覆われる形状である。このため、実質的に、第一の電極50の電気分解はパイプ電極材56によって行われる。
The
第一の電極50では、シリカ等のスケールは中心電極材60に付着せず、メンテナンスは、スケールが付着するパイプ電極材56について行えばよい。
ここで第一の電極50の中心電極材60は、直径5.7mmの円柱状である。またパイプ電極材56の外径は8.0mmであり、内径は中心電極材60に密着する径(直径5.8mm程度)としている。このため、第一の電極50の外観上の直径は8.0mmである。
In the
Here, the
第二の電極52は、一対の板状の電極板52a,52bからなる。これら電極板52a,52bは、網目が形成された長方形(縦に長い)の板状である。また各電極板52a,52bの上部の中央部には、それぞれ上方に突出した電極端子66が形成されている。電極板52a,52bを網目状に形成したのは、表面積を大きくし又表裏の両側で化学反応を生じさせ、電気分解の効果を高めるためである。
The
第二の電極52の各電極板52a,52bの配置は、それぞれ第一の電極50の近傍であって、かつ第一の電極50の中心対称位置に配置される。これにより、棒状の第一の電極50に対して、各電極板52a,52bとの間の距離的なバランスがとれ、電気分解も安定して行われる。
The arrangement of the
第三の電極54は、筒部70と底面部72からなる有底筒状の形状であり、材料はステンレス製で縦横の網目が形成された網材が用いられている。この筒部70は、円筒形状であり、筒部70の上下部の各周囲には、それぞれ上カバー材71、下カバー材73が取り付けられている。筒部70の中間部には、補強用の環状線材75が取り付けられている。また、底面部72は、筒部70と同様の網目が形成された平坦な形状であり、その中央部には挿通孔部74が設けられたリング材76が取り付けられている。
The
そして、蓋部材8の裏面部36の接続端子42には、第一の電極50の中心電極材60の電極端子62が溶接、半田等により接続され、また、第二の電極52の各電極板52a,52bの電極端子66が同様に接続されている。このため、第一の電極50及び第二の電極52の各電極端子は、それぞれ蓋部材8の接続端子42に固く固定された状態である。
電極部材10による水の電気分解では、交流電極として第二の電極52の一対の電極板52a,52b、及び接地電極として、第一の電極50及び第三の電極54を、それぞれ電解槽6の水中に沈め、各電極間に通電して電気分解処理を行う。
The
In the electrolysis of water by the
また、ここでは、マグネシウム合金材として、マグネシウムと亜鉛の合金板80を合金板ケース82に納め、これを電極部材10とともに使用している。この合金板80により、電解槽6の水中にミネラルが豊富に含有される。
電極保持具84は、各電極の下部側を支え保持する。電極保持具84は、第二の電極52の保持部、パイプ電極材56の支持部、及び合金板80のケース保持部を有している。また電極保持具84の中央部には、上下に貫通する貫通孔部86が形成されている。
Further, here, as the magnesium alloy material, the magnesium and
The
第一の電極50は、各電極の中心に位置するものであり、この第一の電極50を基準に他の電極を配置する。水素水生成装置2の使用時の形態として、第一の電極50は、蓋部材8に対して真下(垂下)に向けて取付けられる。
そして、この第一の電極50を間に挟む状態で、第二の電極52に係る各電極板52a,52bが、前記と同様真下に向けて取り付けられる。これら電極板52a,52bは、各面同士を平行に配置し、また第一の電極50に対して対象(点対象)な状態に配置する。
The
Then, with the
図3は、電極部材10等の断面を示したものである。第一の電極50は、接地(グランド)電極である。第二の電極52として、一対の電極板52a,52bには、それぞれ交流電圧等が印加される。第三の電極54は、第一の電極50と同様の接地(グランド)電極である。
第一の電極50において、その中心電極材60とパイプ電極材56との間は、両者が挿通可能な程度で、隙間は殆んど無い状態である。パイプ電極材56と中心電極材60間は接触により電気的に導通しており、パイプ電極材56は中心電極材60と電気的に一体である。
FIG. 3 shows a cross section of the
In the
第一の電極50では、電気分解の作用はパイプ電極材56によって行われ、またスケール(シリカ等)の不純物もパイプ電極材56に付着し、中心電極材60にはスケール等は付着しない。
蓋部材8には、第一の電極50の中心電極材60、及び第二の電極52の上部が固定され、またパイプ電極材56及び第三の電極54はともに着脱可能に保持される。
In the
The
第三の電極54は、第一の電極50及び第二の電極52等の周囲を被う大きさの筒状に形成され、上下(筒の中心線)の長さは、第一の電極50の長さと同程度である。
第三の電極54を筒状とし全体を網目状に形成したのは、この電極の表面積を大きくし、筒状の表裏の両側で化学反応を生じさせ、電気分解の効果を高めるためでもある。ここでは、第三の電極54の筒部は、断面円形状でその直径は70mm、また高さは137mmである。
The
The reason why the
図4は、電極部材10の断面(水平)を示すものである。ここで、図4に基づき、前記各電極の配置形態、及び第一の電極50と、第二の電極52の各電極板52a,52bとの間の距離(L)について説明する。この電極間の距離(L)は、ここでは第一の電極50と第二の電極52間の最短距離を示すものとする。
第一の電極50と第二の電極52との間は、主に直流によって電気分解が行われ、また電気分解による水素の発生も主にこれら電極間で行われる。そして、前記電極間の距離(L)と電気分解の効果との関係について、距離(L)を変えて電解水中に発生する水素量を調べた。なお、電気分解により発生する水素量は、略電解水のORP値(酸化還元電位)に比例することから、ここではORP値の測定により水素量を予測した。
FIG. 4 shows a cross section (horizontal) of the
Electrolysis is mainly performed between the
前記測定では、前記距離(L)を種々変化させて電気分解の反応を調べた。この際、距離(L)を次第に狭くすると、水素量は距離(L)が4.5mmあたりまでは上昇し、これ以上距離を狭くしても電気分解の反応に目立った増加等の変化はなかった。
一方、電極間の距離(L)があまり狭いと、スケール(第一の電極50等に付着するシリカ等の不純物)の量が増加することが社内試験で確認されている。また、水道水等には僅かに塩素が含まれており、この塩素についても、電極間の距離(L)が狭くなると、電気分解による塩素の発生量が多くなることも確認されている。
In the measurement, the reaction of electrolysis was investigated by varying the distance (L). At this time, if the distance (L) is gradually narrowed, the amount of hydrogen increases until the distance (L) is around 4.5 mm, and even if the distance is further narrowed, there is no noticeable increase in the electrolysis reaction. rice field.
On the other hand, it has been confirmed in an in-house test that if the distance (L) between the electrodes is too narrow, the amount of scale (impurities such as silica adhering to the
これらから、電極間の距離(L)については4.5mm程度が、発生する水素量も多く、また前記スケール及び塩素の量も軽減できることから、実用上最適な距離とした。また、この距離(L=4.5mm)に近い範囲においても、同程度の水素量の発生及び効果が見込まれるため、これから距離(L)は、3.0mm〜6.0mmの範囲が好ましいと考えられる。 From these, the distance (L) between the electrodes was set to about 4.5 mm, which was the optimum distance for practical use because the amount of hydrogen generated was large and the amount of scale and chlorine could be reduced. Further, since the generation and effect of the same amount of hydrogen are expected even in a range close to this distance (L = 4.5 mm), it is preferable that the distance (L) is in the range of 3.0 mm to 6.0 mm. Conceivable.
また、第一の電極50は断面円形の棒状とし、その直径(F)を8mm(程度)とした。
これは、電極間の最短距離の部位を集中させた方が、電気分解の反応が高まることが確認されているためである。このため、第一の電極50を棒状として、第二の電極52との間の最短距離の部位を集中させるようにした。この場合、電極間の距離(L)を狭くすれば、それだけ最短距離の部位がより集中し電気分解の反応が高められる。
また、第一の電極50を棒状に形成した場合、スケールの除去等が容易であり、これにより電気分解の効率も良好に維持される。
The
This is because it has been confirmed that the reaction of electrolysis is enhanced when the shortest distance between the electrodes is concentrated. Therefore, the
Further, when the
また上述したように、第一の電極50は第二の電極52との間の距離を狭くした場合、電気分解時に、第一の電極50へのスケール等の不純物の付着が比較的多くなる。このため、ここでは第一の電極50に付着したスケールを、迅速かつ容易に取り除くための方策として、第一の電極50を中心電極材60とパイプ電極材56とに分けた。
そして、パイプ電極材56を中心電極材60から着脱可能とし、このパイプ電極材56を取り外して、パイプ電極材56に付着したスケールの除去等の保守(メンテナンス)が容易に行えるようにした。これにより、電気分解が効率よく行え、高濃度のナノバブル水素水の大量の発生にも寄与する。
Further, as described above, when the distance between the
Then, the
第一の電極50の直径(F)は、この径を変化させても電気分解の反応、効率に格別の変化もないことから、むしろ電極の維持管理、メンテナンスの面を考慮し、これら維持保守の容易性から8mmとした。この直径(F)についても、維持管理等の面から実用的には6mm〜12mmの範囲が適当と考えられる。
なお、第一の電極50は、ここでは中心電極材60にパイプ電極材56を嵌めた形態を採用したが、これは電気分解の反応のみを考慮した場合には、中心電極材60(例えば直径8mm)のみを用いて電気分解を行う形態の採用も可能であり、この場合、電気分解の反応及びその効果には何ら変わりはない。
Since the diameter (F) of the
As the
第二の電極52の各電極板52a,52bは、網体かつ板状としているが、これは電気分解の効率を考慮したためであり、また第一の電極50との間で最短距離を良好に形成するためでもある。第二の電極52の各電極板52a,52bの幅(W)は、何れも48mmとし、また高さは126mmとした。この幅(W)は、第一の電極50との間の電気分解の反応距離との関係で、あまり広くしても効果が見込まれないことから、実用的な寸法とした。この横幅は、電気分解の能力及び容器の寸法等からすれば、30mm〜60mmの範囲が好ましい。
Each of the
第三の電極54は筒状であるが、ここでは筒部70の直径(φ)を70mmとした。この直径は、電気分解の効率及び第二の電極52の横幅との関係もあって、第二の電極52の横幅よりも20mm(程度)小さく形成するのが好ましい。
また、第三の電極54は接地(グランド)電極としているが、これは塩素の発生を防止するためである。社内試験によれば、第三の電極54を接地(グランド)することで、電気分解後の水中の遊離塩素の量が大幅に低減することが確認されている。
この第三の電極54は、必要以上に大きくすると電気分解の効果が薄れる一方、構成上、第二の電極52、第一の電極50等を内部に納める必要があるため、ここでは少し余裕をもって70mmとした。筒部の直径(φ)は、他には60mm〜80mmの範囲が実用的である。
The
Further, the
If the
図5(a)は給電部14に係る電源回路を示すものである。なお、この電源回路は前記特許文献2に記載の電気回路と基本構成は同様である。
第二の電極52の電極板52a、52bと直流電源94との間には、可変抵抗95を介して、直流電源94からの直流電流を高周波の交流に変換して電極板52a、52bに印加する高周波スイッチ96a、96bが接続されている。これら高周波スイッチ96a、96bは、トランジスタ97a、98aと、97b、98bとでそれぞれ構成されている。
FIG. 5A shows a power supply circuit related to the
Between the
第二の電極52a、52bには、コンデンサ99を介して回路が接続されており、一対の電極板52a、52bの電極間に交流を印加する。
直流電源94は処理水等の量、用途に応じて10〜50Vの範囲で選択し調整して用いることができる。ここでは、電源電圧は18〜24Vの範囲で使用する。なお、社内試験において、電源電圧は18〜24Vの範囲で電気分解の反応を測定した場合、この範囲内では大きな変化はなかった。
A circuit is connected to the
The
高周波スイッチ96a、96bには、抵抗100a、100bをそれぞれ介して高周波スイッチ96a、96bに高周波の切換指令を与えるフリップフロップ回路よりなる高周波切換指令回路101が接続されている。この高周波切換指令回路101には、制御信号に応動して発振周波数が変化する電圧制御発振器(VCO)からなる高周波発振回路102が接続されている。この高周波発振回路102には、ランダム電圧発生器を内蔵した制御回路103が接続されている。
A high frequency switching
高周波発振回路102は可変周波数形の発振回路であって、電圧制御発振器(VCO)に与えられる制御信号の電圧値によってその発振周波数を制御できる。
ここでは、交流として高周波(30kHz)の高周波の周波数の交流を用いている。この高周波の交流としては、周波数(20kHz〜50kHz)の範囲の周波数を使用する。
そして、ここでは高周波(30kHz)の交流の上下に略3〜5kHzの周波数の変動(FM変調)を与え、また急激な周波数変動(衝撃波を発生)を起こさせている。
The high
Here, high-frequency (30 kHz) high-frequency alternating current is used as the alternating current. As this high-frequency alternating current, a frequency in the frequency range (20 kHz to 50 kHz) is used.
Then, here, a frequency fluctuation (FM modulation) of about 3 to 5 kHz is given above and below the high frequency (30 kHz) alternating current, and a sudden frequency fluctuation (shock wave is generated) is caused.
制御回路103は、高周波発振回路102にその発振周波数を制御するための制御電圧を供給するものである。この制御回路103はランダム信号発生器を内蔵していて、それが発生するランダム信号に応じて電圧値の変化する制御信号を出力する。シフトレジスタ104(SFR)は16ステージ構成のものであり、その蓄積情報は端子Q0〜Q15より並列に読み取ることができるように構成されている。
このシフトレジスタ104のシフト動作は、シフトレジスタ104の端子CKにパルス発生器105(PG)より供給されるシフトパルスによって制御される。また、フリップフロップ106は、パルス発生器105のパルスにより反転動作を行ない、反転する毎に、図5(b)の周波数グラフに示す"I"部分の急激な周波数変動(衝撃波の発生)を行なっている。
The
The shift operation of the
ゲート(GT)は、排他的論理和の動作を行なうゲートであり、一致検出回路として作用する。このゲート(GT)による一致検出の結果は、シフトレジスタ104の端子Dより最下位の第0ステージへ入力される。この情報を逐次上位へシフトしてゆくことによって、シフトレジスタ104内に乱数情報が蓄えられる。
The gate (GT) is a gate that performs the operation of exclusive OR, and acts as a match detection circuit. The result of the match detection by the gate (GT) is input to the 0th stage, which is the lowest from the terminal D of the
このシフトレジスタ104内に蓄えられた乱数情報は、適当に選択された約半数のステージから抵抗器によって取り出される。抵抗器rは、これら各ステージの端子Q1、Q3、Q8、Q10、Q12〜Q15を共通の接続点に接続している。この接続点は、高周波発振回路102を構成する電圧制御発振器(VCO)に接続されている。また一方、電圧制御発振器(VCO)は、パルス発生器105に接続されたフリップフロップ回路106にも接続されている。
The random number information stored in the
従って、これら各ステージに蓄積された乱数情報のパターンが変化すると、高レベルと低レベルとに接続される抵抗器の合成値が夫々変化するため、前記接続点の電圧がこれに応じて変動してランダム信号が作成される。この動作はCPUにより再現できる。 Therefore, when the pattern of the random number information accumulated in each of these stages changes, the combined value of the resistors connected to the high level and the low level changes, respectively, and the voltage at the connection point fluctuates accordingly. Random signal is created. This operation can be reproduced by the CPU.
パルス発生器105は、例えば5Hzを中心周波数とする連続パルスを送出し、電圧制御発振器(VCO)に入力される信号の電圧値に従ってパルスの繰返し周期が変化するように構成されている。このパルス発生器105は、シフトレジスタ104によるランダム信号に応じてそのパルスの繰返し周期が変動する。シフトレジスタ104は、パルス発生器105の出力をシフトパルスとして用いる。
従って、電圧制御発振器(VCO)に出力される制御信号は、その電圧値、変動周期共に全くランダムに変化することになるとともに、フリップフロップ回路106により、図5(b)に示す急激な周波数変動(I)部分を作り出している。
The
Therefore, the control signal output to the voltage controlled oscillator (VCO) changes completely randomly in both the voltage value and the fluctuation period, and the flip-
前述の電源回路において、直流電源94のスイッチがオンされると、高周波発振回路102から高周波切換指令回路101にランダムに変化する高周波信号が与えられる。高周波切換指令回路101にランダムな高周波信号が与えられると、ここから高周波の切換指令が出され、高周波スイッチ96a、96bに交互に与えられ、これら高周波スイッチ96a、96bが、高周期でオン、オフされてランダムに変化する高周波交流が形成され、電解槽6の水中に配置された第二の電極52の一対の電極板52a、52bに交互に印加される。
In the power supply circuit described above, when the switch of the
このように、前記一対の高周波交流信号が、電気配線を介して、それぞれ第二の電極52の各電極板52a,52bに印加され、また第一の電極50と第三の電極54は接地状態に設定される。
なお、第一の電極50は接地電極であるが、例えば、タイマーによる切換回路107を設け、第一の電極50の電位を、周期的に接地の電位から交流を印加する電位に変えることによって、第一の電極50に吸着したスケール等を除去することも可能である。この場合、第一の電極50は単に棒状(断面円形)とすることも可能であり、また補助的にパイプ電極材56の構成を用いてもよい。尚、ここでは、第一の電極50は接地電極として扱う。
In this way, the pair of high-frequency AC signals are applied to the
Although the
ここで、水素水生成装置2におけるパイプ電極材56等の着脱方法について説明する。
図6は、蓋部材8を開いた状態である。所定期間経過後、パイプ電極材56、第三の電極54等を外して掃除等のメンテナンス(保守)を行なう。この脱着に際しては、パイプ電極材56及び第三の電極54等を固定しているナット部材88を、第一の電極50に係る中心電極材60のネジ部64から緩めて取り外す。これにより、第三の電極54及び電極保持具84が取り外せ、同時に中心電極材60からパイプ電極材56を引き抜いて外すことができる。また、合金板ケース82は電極保持具84から抜き取る。
Here, a method of attaching and detaching the
FIG. 6 shows a state in which the
このように、止着具としてのナット部材88を外すのみで、簡単にパイプ電極材56、第三の電極54等を取り外すことができる。そして、パイプ電極材56に付着したスケール等の異物を除去し、また必要により第三の電極54の掃除等を行う。また、合金板ケース82内の合金板80の交換等を行う。この場合、蓋部材8には、第一の電極50に係る中心電極材60、及び第二の電極52が取り付けられ固定された状態である。
In this way, the
前記メンテナンス後は、パイプ電極材56、第三の電極54等を取り付ける。これらの装着では、最初に、中心電極材60の端部(図中左端)からパイプ電極材56を嵌める。そして、これらの端部に電極保持具84を配置する。電極保持具84は、その貫通孔部86をパイプ電極材56に嵌め、同時に、第二の電極の各電極板52a,52bの端部(図中左端)を電極保持具84の保持部に嵌める。
この電極保持具84により、第二の電極52の端部(下部)が保持され、また分離板の介在により、パイプ電極材56と第二の電極52の各電極板52a,52bとが正確に隔離される。
After the maintenance, the
The end portion (lower portion) of the
そして、筒状の第三の電極54を取り付ける。この場合、第三の電極54の内部に、第一の電極50、第二の電極52及び電極保持具84等を収納し、これら電極等の周囲を被う状態に備え付ける。そして、第三の電極54の筒部70の上カバー材71を、蓋部材8の裏面部36に押し当てて保持させ、その底面部72の挿通孔部74から第一の電極50に係る中心電極材60のネジ部64を突出させる。
Then, the tubular
この状態で、第三の電極54の上部は蓋部材8の裏面部36に保持される。パイプ電極材56の下端部は、第三の電極54と接触しており、またパイプ電極材56は中心電極材60と接触していることから、第一の電極50と第三の電極54とは電気的に導通し一体化する。
そして、第三の電極54の挿通孔部74から突出した、第一の電極50に係る中心電極材60のネジ部64にナット部材88を締め付けて螺着する。このナット部材88は、手作業によりネジ部64に締め付け或いは緩めて取り外すことができる。また、合金板80を納めた合金板ケース82は、電極保持具84のケース保持部にその一端部を差し込んで保持固定する。
In this state, the upper portion of the
Then, the
また、第一の電極50に係る中心電極材60のネジ部64にナット部材88を螺着し固定することで、パイプ電極材56及び第三の電極54等が保持され、これらが中心電極材60に固定される形態となる。また、パイプ電極材56は、中心電極材60に嵌めた状態で保持固定される。ナット部材88を、中心電極材60のネジ部64にねじ込むことで、これが第三の電極54の底面部72に接触し、第三の電極54と第一の電極50とは導通状態となり、両電極は接地(グランド)された状態となる。
このように、第一の電極50に係るパイプ電極材56の着脱は容易で、メンテナンスも簡単に行える。
Further, by screwing and fixing the
As described above, the
水素水生成装置2の制御部12は、電源スイッチのON及びOFFの制御、ランプ等の点灯、消灯、及びタイマーの管理等を行う。タイマーはここでは、60分、90分、及び120分のタイマーを設けている。また制御部12は、他に、通電時に水素水生成装置2の蓋部材8を開いて電極等が水中から引き上げられた場合、あるいは電極同士が接触(ショート)した場合等には、自動的に通電が停止するよう制御している。
The
なお、ここでは蓋部材8の開閉機構を利用して第一の電極50に係るパイプ電極材56の着脱を行なったが、その他、下記の方法も考えられる。これら各方法については、蓋部材8の開閉機構を利用しない点以外は、各部材(本体部4、蓋部材8、電極部材10等)の構成は同じであるため、便宜上同一の符号を用いて説明する。
Here, the
例えば、前記蓋部材8の内部に給電部14及び制御部12を設けることもできる。この方法では、本体部4と蓋部材8とは分離した形態となる。
この場合、蓋部材8は、電極部材10を取り付けた状態のまま、電解槽6に被せて電気分解を行なう。そして、電解槽6に原水を充填させる場合、及び第一の電極50に係るパイプ電極材56のメンテナンスを行う場合には、蓋部材8を上方に引き上げて外す。
この状態で、パイプ電極材56の着脱等を行う。このとき、蓋部材8は、例えば上方に電極部材10を向けた状態とし、上記で説明したのと同様な方法でパイプ電極材56等の着脱を行い、またメンテナンスを行う。
For example, the
In this case, the
In this state, the
また、本体部4と蓋部材8とを分離し、両者を電気ケーブルで接続することもできる。
この場合、本体部4に給電部14及び制御部12を設けた状態で、この給電部14と蓋部材8に取り付けた電極部材10との間の電気的な接続を、給電部14から延設した電気ケーブルを用いて行う。
Further, the main body 4 and the
In this case, with the
この場合、蓋部材8に設けた端子に、前記電気ケーブルの端部に取り付けたコネクタを差し込み電気的に接続する。そして、電解槽6の上部に着脱可能に蓋部材8を配置し、前記コネクタを前記端子に接続した状態で電気分解を行う。また、電解槽6に原水を充填させる場合、及び第一の電極50に係るパイプ電極材56のメンテナンスを行う場合には、前記コネクタを前記端子から外し、蓋部材8を上方に引き上げて取り外す。この状態で、上記と同様にしてパイプ電極材56等の着脱を行う。
これらの方法を用いても、蓋部材8に取り付けた電極部材10に係るパイプ電極材56の着脱が容易に行え、スケールを除去する等のメンテナンスが楽に行える。
In this case, the connector attached to the end of the electric cable is inserted into the terminal provided on the
Even if these methods are used, the
ここで、水素水生成装置2の一連の動作、及び使用方法について説明する。はじめに、蓋部材8を開けて開状態にし、本体部4の台部16から電解槽6を取り出す。そして、電解槽6に水道水等の水を注ぎ、約5リットルの水を充填する。
水素水生成装置2の稼働に際しては、電気分解の時間(還元時間)を指定するため、例えばタイマーをセットする。タイムアウトにより装置の稼働が終了する。そして、水素水(ナノバブル水素水)は、電解槽6に取り付けたコック27を開いてコップ等に移し、飲用等に供することができる。
Here, a series of operations of the
When operating the
前記水素水生成装置を用いて水を電気分解した場合、特に、接地電極として第一の電極50に係るパイプ電極材56等にスケール(シリカ等の不純物)が付着し、電極に係る電流値が低下し、処理効率が悪化する。このため、パイプ電極材56の保守(メンテナンス)を行う。この場合、第一の電極50に係る中心電極材60にはスケールが付着しないため、実質的にはメンテナンスの必要はない。
第三の電極54についても、スケールが多少付着する場合があり、この場合も同様のメンテナンスを行う。メンテナンスは、装置の使用時間にもよるが、スケール(不純物)の付着の程度により適宜行う。
When water is electrolyzed using the hydrogen water generator, scale (impurities such as silica) adheres to the
The scale may adhere to the
メンテナンスでは、第三の電極54の下部に螺着により取り付けられたナット部材88を取り外せば、第三の電極54及び電極保持具84はそのまま簡単に外れ、また第一の電極50の中心電極材60に嵌めたパイプ電極材56も、引き抜けば簡単に外れる。
そして、ブラシ、洗剤材等を用いて、パイプ電極材56に付着したスケールを除去し掃除する。併せて、第三の電極54の筒部70、底面部72等についても、スケール等の付着があればこれを除去する。このように、パイプ電極材56、第三の電極54等は簡単に取り外せることから、掃除等は容易で作業性にも寄与する。
In maintenance, if the
Then, using a brush, a detergent material, or the like, the scale adhering to the
この実施の形態に係る水素水生成装置2を用い、その電気分解により生成したナノバブル水素水に関し、そのバブルの粒子径及びバブル(気泡)の粒子数(濃度)に関して、民間の機関に委託して測定を行った。
図7はその測定結果を示すグラフ(A)、(B)である。このグラフは、横軸に水素バブル(気泡)の粒子径(Size(nm))、縦軸にはその粒子の数(単位E6)として濃度(Concentration (Particles/ml))が示されている。なお、この場合、水素水生成装置2により電気分解を行なった時間は2時間であり、また使用した電気分解前の原水(水道水)は、何も加えずそのままのものを用いた。
Using the
FIG. 7 is graphs (A) and (B) showing the measurement results. In this graph, the horizontal axis shows the particle size (Size (nm)) of hydrogen bubbles, and the vertical axis shows the concentration (Concentration (Particles / ml)) as the number of particles (unit: E6). In this case, the time for electrolysis by the
ここで、グラフ(A)は、前記水素水生成装置2の電気分解で生成した電解水(ナノバブル水素水)の生成直後に測定した結果を示すグラフである。また、グラフ(B)は、同生成後から1か月経過後の測定結果を示すグラフである。なお、電気分解前の原水(水道水)についても、粒子は存在しているが、この場合の粒子は微細な塵であり気泡(バブル)とは異なる。
Here, the graph (A) is a graph showing the results of measurement immediately after the generation of the electrolyzed water (nanobubble hydrogen water) generated by the electrolysis of the hydrogen
上記グラフ(A)では、粒子(気泡)の粒子径が100nm〜250nmにわたり、ナノサイズの粒子の生成が多く見られる。特に、粒子径が120nm〜220nmの範囲では、このような極めて微小なナノサイズの気泡(バブル)が多く生成されている。
一般に、気泡(バブル)のサイズが小さいほど、水中に溶存する時間が長くなることが知られている。このため、前記水素水生成装置2によれば、グラフ(A)が示すように、微細なナノバブル水素水、つまり長期保存が可能な高濃度のナノバブル水素水が多く生成されていたことになる。
In the graph (A) above, the particle size of the particles (air bubbles) ranges from 100 nm to 250 nm, and many nano-sized particles are observed. In particular, in the range of particle size of 120 nm to 220 nm, many such extremely fine nano-sized bubbles are generated.
It is generally known that the smaller the size of a bubble, the longer it takes to dissolve in water. Therefore, according to the
前記長期保存については、グラフ(B)にも裏付けされている。つまり、前記生成直後のグラフ(A)と、1か月後におけるグラフ(B)を比較した場合、バブル数の違い(減少)が僅かであり、粒子濃度がほとんど減少していない点である。これからも、水素水生成装置2により、長期保存が可能な微細かつ高濃度のナノバブル水素水が大量に生成されていたことがわかる。
The long-term storage is also supported by graph (B). That is, when the graph (A) immediately after the generation and the graph (B) one month later are compared, the difference (decrease) in the number of bubbles is slight, and the particle concentration is hardly reduced. From this, it can be seen that the
一方、前記従来例に係る水素水生成装置(図9)における電気分解では、測定結果の同グラフ(図10)に示すように、粒子濃度が高い状態は粒子径が200nm前後である。
このため、従来例に係る水素水生成装置により生成された水素水は、この実施の形態に係る水素水生成装置2により生成された水素水と比べて粒子径が大きく、この結果、保存期間も短いものとなる。
On the other hand, in the electrolysis in the hydrogen water generator (FIG. 9) according to the conventional example, as shown in the graph (FIG. 10) of the measurement result, the particle diameter is around 200 nm in the state where the particle concentration is high.
Therefore, the hydrogen water produced by the hydrogen water generator according to the conventional example has a larger particle size than the hydrogen water produced by the
このように、この実施の形態に係る水素水生成装置2におけるナノバブル水素水の粒子径が、従来例に係る水素水生成装置におけるものより、より微細な結果になっているが、この理由については(詳細については未解明)、前記電極間の距離(L)を狭くし、及び第一の電極50を棒状にしたことにより、電気分解の反応が促進されまた集中したこと等が関係しているものと推察している。
As described above, the particle size of the nanobubble hydrogen water in the
また、前記民間の機関に委託して具体的粒子数の測定を行った。この結果、この実施の形態に係る水素水生成装置2により生成された粒子(バブル)の数(濃度:Concentration (Particles/ml))として、1mL中の粒子数の測定を、電気分解の後1週間後、及び1か月後にそれぞれ行なった。その測定の結果は、それぞれ、1週間後は8.19億個/mL、また1か月後は7.45億個/mL、であった。
このため、両者の差は0.34億個(=8.19−7.45)と僅かであり、90%以上が残存していることが確認できた。これからしても、水素水生成装置2により生成された水素水は、多くの気泡(バブル)の粒子径が極めて小さく(ナノバブル)、このため、その保存期間も長期にわたっているものと推察している。
In addition, the specific number of particles was measured by outsourcing to the private institution. As a result, as the number of particles (bubbles) generated by the
Therefore, the difference between the two was as small as 334 million (= 8.19-7.45), and it was confirmed that 90% or more remained. From now on, it is presumed that the hydrogen water generated by the
なお、上述したように、前記従来例に係る水素水生成装置による電気分解により、生成された粒子(気泡)の数(濃度:Concentration)は、5.59億個/mLであった。また、この場合、電気分解の時間も3時間と、1時間長く、また原水に導電率を高める物資を含めている。このため、これらを鑑みた場合、実質的にはこの実施の形態に係る水素水生成装置2により生成されたナノバブル水素水の粒子(気泡)の数は、従来例に係る水素水生成装置により生成された粒子(気泡)の数と比べて、数倍の量が発生しているものと推測している。
As described above, the number (concentration) of particles (concentration) generated by the electrolysis by the hydrogen water generator according to the conventional example was 559 million / mL. Further, in this case, the electrolysis time is 3 hours, which is 1 hour longer, and the raw water contains materials for increasing the conductivity. Therefore, in view of these, the number of nanobubble hydrogen water particles (bubbles) generated by the
さらに、この実施の形態に係る水素水生成装置2の電気分解で生成した電解水の水素バブルの粒子数に関し、この電解水を沸騰させ、沸騰後のバブル(気泡)の粒子数(濃度)に関して、同様に民間の機関に委託して別の測定を行った。
この結果、沸騰前の1mL中の粒子数が、6.12億個/mLであり、また沸騰後は6.01億個/mLと、ほとんど減少せず、略98%が残存していることが確認できた。これから、水素水生成装置2の電気分解で生成した電解水は、ナノバブル水素水として普段の料理等にも使用でき、実用的にも大きく貢献できるといえる。
Further, regarding the number of particles of hydrogen bubbles in the electrolyzed water generated by the electrolysis of the
As a result, the number of particles in 1 mL before boiling was 612 million particles / mL, and after boiling, it was 601 million particles / mL, which was hardly reduced, and about 98% remained. Was confirmed. From this, it can be said that the electrolyzed water generated by the electrolysis of the
なお、前記水素水生成装置2等により生成された粒子(気泡)に含まれる物質については、具体的な測定を行っていないが、水の電気分解、また他の試験の水素量の測定等から、多くは水素からなる粒子(バブル)が含有されているものと推測している。これから、水素水生成装置2により、水素がナノサイズの気泡に含まれたナノバブル水素水が大量に生成されているものと考えている。
The substances contained in the particles (bubbles) generated by the
また、この水素水生成装置2は、水道水等を用いた場合であっても塩素の発生量が少ないことが確認されている。社内試験によれば、この水素水生成装置2は、同等他社の水素水生成装置と比べて、遊離塩素(mg/L)の量が半分程度であった。この遊離塩素の量が減少するのは、特に第三の電極54を筒状の網体で構成し、その表面積を広くしたことによるものと考えている。
Further, it has been confirmed that the
図8は、この実施の形態に係る水素水生成装置2に関して、第三の電極54に係る配置形態を示したものである。第三の電極54は、平坦な網を円筒状に成型したものであるから、その継ぎ目として端部同士をカシメの状態で接続するカシメ部58が存在する。そこで、カシメ部58の配置位置は、電気分解による水素水の生成に影響があるのかを確認した。
FIG. 8 shows the arrangement mode of the
具体的には、合金板80(合金板ケース82で保持)を外側に配置した第二の電極52に対して、この第三の電極54のカシメ部58の位置を変化させ、その時の水素水の発生状態を測定した。このカシメ部58の位置は、第一の電極50からみた場合、合金板80を外側に配置した第二の電極52の中心位置の方向を基準(カシメ部58の角度0°)とした。
ここで、(a)網電極0°はカシメ部55の角度が0°、(b)網電極30°は同角度が30°、(c)網電極90°は同角度が90°、(d)網電極180°は同角度が180°をそれぞれ示している。
Specifically, the position of the crimped
Here, (a) the
測定結果として、水素水生成装置2により各網電極角度で電気分解を行なった後、動作後の電解槽6内の電解水の上澄みを採取、或いは攪拌後の電解水を採取し各水素濃度(ppb)を測定した。結果は以下の通りである。
(a)の動作後の上澄み(513ppb)、攪拌(313ppb)。
(b)の動作後の上澄み(364ppb)、攪拌(282ppb)。
(c)の動作後の上澄み(381ppb)、攪拌(254ppb)。
(d)の動作後の上澄み(440ppb)、攪拌(301ppb)。
この結果、(a)網電極0°及び(d)網電極180°の各角度の場合が、他の角度に比べて水素濃度が高いことが確認された。
このため、水素水生成装置2を形成する場合、第三の電極54の配置形態としては、(a)網電極0°及び(d)網電極180°の形態を採用することが好ましいと考えている。
As a result of the measurement, after electrolysis is performed at each net electrode angle by the
After the operation of (a), the supernatant (513ppb) and stirring (313ppb).
After the operation of (b), the supernatant (364 ppb) and stirring (282 ppb).
After the operation of (c), the supernatant (381ppb) and stirring (254ppb).
After the operation of (d), the supernatant (440 ppb) and stirring (301 ppb).
As a result, it was confirmed that the hydrogen concentration was higher in each angle of (a)
Therefore, when forming the
通常、水中に溶け込んだ水素は時間の経過とともに多くが空気中に放出され、通常数日しか溶存しない。しかし、ナノバブル化された水素は長時間水中に溶存されることが知られている。前記水素水生成装置2による電気分解で生成された水素水は、その多くがナノバブル化されたナノバブル水素水として水中に溶存しており、このため、長期保存可能な水素水としてその効果が持続することから、安心して保存及び管理が行え、実用的にも優れた水素水としての効果が期待できる。
Usually, most of the hydrogen dissolved in water is released into the air over time, and usually dissolves only for a few days. However, it is known that nanobubbled hydrogen is dissolved in water for a long time. Most of the hydrogen water generated by electrolysis by the
また、前記水素水生成装置2によって生成した水素水は、人の健康維持管理、美容等幅広く効果が確認されており、他には家畜の病気、臭気の軽減、植物の生育、成長促進に寄与すること等についても期待されている。
なお、水の電気分解の際には、陽極から酸素ガスが発生して酸素水が一部生成されるが、酸素水についても一定の効果が確認されており、水素水と同様に飲料可能である。
In addition, the hydrogen water generated by the
When water is electrolyzed, oxygen gas is generated from the anode to generate a part of oxygen water, but a certain effect has been confirmed for oxygen water, and it can be drunk like hydrogen water. be.
以上説明したように、この実施の形態に係る水素水生成装置2によれば、非常に微細なナノバブル水素水が大量に生成されることから、水素水の長期保存が可能となり実用的にも大きく寄与るという優れた効果がある。また、併せて、電極部材、特にメンテナンスの必要なパイプ電極材等の着脱が容易に行えて、電極におけるスケール等の不純物の汚れの除去等の掃除も簡単に行えて保守性が改善され、そして、これにより電極の電気伝導特性も良好な状態が維持され電気分解にも寄与し、ナノバブル水素水の大量生成にもつながることになる。このように、前記水素水生成装置2による電気分解により、長期保存が可能な高濃度のナノバブル水素水を大量に生成することが可能となった。
As described above, according to the
2 水素水生成装置
4 本体部
6 電解槽
8 蓋部材
10 電極部材
14 給電部
18 アーム部
20 連結部
50 第一の電極
52 第二の電極
52a,52b 電極板
54 第三の電極
56 パイプ電極材
60 中心電極材
2 Hydrogen water generator 4
Claims (5)
前記電解槽内の水中に配置される棒状の第一の電極と、
一対の電極板からなり、前記電極板が前記第一の電極を挟んで互いに向かい合い且つ平行に配置される第二の電極と、
前記第一の電極及び前記第二の電極の周囲を囲む第三の電極と、
高周波の中心周波数の上下に、周波数の変動を与えた高周波の交流の電気を供給する給電部と、を有し、
前記第一の電極を、前記電気的に接地される中心電極材と、これを被い且つ電気的に接続されるパイプ電極材とから形成し、当該パイプ電極材を前記中心電極材に対して着脱自在に形成し、
前記第一の電極を、前記第二の電極の各電極板と平行な平面上に配置し、前記第二の電極の各電極板と前記第一の電極との間の最短距離をともに3.0〜6.0mmの範囲とし、
前記第一の電極及び前記第三の電極をそれぞれ電気的に接地し、
前記第二の電極の前記一対の電極板間に前記給電部から供給される交流を印加し、これら両電極板と前記第一の電極間、及び前記両電極板と前記第三の電極間にそれぞれ直流を印加し、水の電気分解を行なうことを特徴とする水素水生成装置。 Electrolytic cell and
The rod-shaped first electrode arranged in the water in the electrolytic cell and
A second electrode composed of a pair of electrode plates, the electrode plates of which are arranged to face each other and parallel to each other with the first electrode interposed therebetween.
With the first electrode and the third electrode surrounding the second electrode,
It has a power supply unit that supplies high-frequency alternating current electricity with frequency fluctuations above and below the center frequency of the high frequency.
The first electrode is formed of the electrically grounded center electrode material and the pipe electrode material that covers and is electrically connected to the center electrode material, and the pipe electrode material is attached to the center electrode material. Formed detachably,
The first electrode is arranged on a plane parallel to each electrode plate of the second electrode, and the shortest distance between each electrode plate of the second electrode and the first electrode is both 3. The range is 0 to 6.0 mm.
The first electrode and the third electrode are electrically grounded, respectively.
An alternating current supplied from the power feeding unit is applied between the pair of electrode plates of the second electrode, and between these two electrode plates and the first electrode, and between both electrode plates and the third electrode. A hydrogen water generator characterized by applying direct current to each of them to electrolyze water.
前記電解槽の上部を被う蓋部材の下部に、前記第一の電極、前記第二の電極及び前記第三の電極をそれぞれ取り付け、
前記蓋部材を、前記本体部から延設されるアーム部の上部の連結部に対して回動自在に配置し、前記蓋部材を閉じた状態で、前記給電部から電気を供給して前記電気分解を行う一方、前記蓋部材を開いた状態において、前記第一の電極に係る前記パイプ電極材を前記中心電極材から脱着し、保守を行なうことを特徴とする請求項1に記載の水素水生成装置。 The electrolytic cell is placed on the main body,
The first electrode, the second electrode, and the third electrode are attached to the lower part of the lid member that covers the upper part of the electrolytic cell, respectively.
The lid member is rotatably arranged with respect to the connecting portion of the upper part of the arm portion extending from the main body portion, and with the lid member closed, electricity is supplied from the feeding portion to supply the electricity. The hydrogen water according to claim 1 , wherein the pipe electrode material according to the first electrode is detached from the center electrode material and maintained in a state where the lid member is opened while the decomposition is performed. Generator.
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