TWI635055B

TWI635055B - 氫氧機能水生成方法及其設備

Info

Publication number: TWI635055B
Application number: TW106144855A
Authority: TW
Inventors: 周瑞勇
Original assignee: 周瑞勇
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2018-09-11
Also published as: TW201927703A

Abstract

本發明係有關於一種氫氧機能水生成方法及其設備，其主要包含有一前置過濾裝置及一電解裝置，其中所述前置過濾裝置經一連接管路導接所述電解裝置，於所述電解裝置中設有第一、第二電解室，並於所述第一、第二電解室之間設有隔膜，並將第一、二電解室的出水比率調整至一定值範圍中，能使其在所述第二電解室生成之鹼性水，其氧化還原電位能高達-750mV左右，且鹼性水中含氫濃度可提升至1200~1600ppb；藉此，達到製備高氫氧含量的機能水技術與功效。

Description

氫氧機能水生成方法及其設備

本發明係有關於一種氫氧機能水生成方法及其設備，尤指一種可提升氫氧濃度的生成設備及電解技術為其應用發明者。

按，自然界所有分子均需要成對的電子來形成穩定的分子鏈，如受外力影響失去一個電子，就會形成「自由基」，自由基非常不穩定會進行「電子爭奪戰」造成蛋白質、酯質破壞，甚至DNA損缺，細胞損傷，輕者細胞凋亡、身體發炎、老化，嚴重者產生疾病。根據醫學臨床研究論文顯示糖尿病、巴金森氏病、阿茲海默氏病、心肌損傷、中風、高膽固醇、癌症、心肌梗塞、哮喘、過敏性皮膚炎.......等等數十種疾病都與自由基有關；進而2007年日本醫科大學教授證實氫氣可以保護細胞不受自由基破壞有顯著效果；因此，氫氣成為臨床治療和健康保健的新方法，其主方法主要包括呼吸氫氣、注射富氫溶液和飲用富氫水從而起到抗氧化作用；換言之，富氫水有強大的抗氧化能力，能調解身體功能，使之平衡，並維持健康。

所謂富氫水，顧名思義就是富含氫氣的水，英文是hydrogenwater，在日本叫「水素水」；水中溶入適量氫氣，味道很中性，跟喝開水或純淨水無分別，無色無味無氣；加入氫氣的水具有很强的還原功能，可以中和身體血液和細胞裏的活性氧(自由基)，水素水的負電位有-300~-500(mv)抗氧能力，即以0為中位，負數數值愈大，代表抗氧能力愈强。

富氫水是最好的抗氧化物，集高氫量、弱鹼性、負電位、小份子水為一體，能平衡身體酸鹼度，可有效防止多種疾病，根據研究指出，水中含氫的濃度500--800ppb以上是合格線、濃度1200ppb(即1.2ppm)以上具期待治療效果，而1600ppb(即1.6ppm)是氫氣在常溫常壓下溶解於水的極限值；然而，真正的富氫水製作並不容易，因為氫氣是無色並且密度比空氣小的氣體，在各種氣體中，氫氣的密度最小，如何有效率地將氫氣溶解並保存在水分子當中，提供穩定、大量的氫水是研發的關鍵技術。目前於市面上關於富氫水的生成方式或相關專利文獻有下列數種，詳細說明之：

1.第一種生成富氫水方式係採用金屬鎂制氫材料，原理是將製胃乳的原料-氫氧化鎂接觸水後，釋放氫氣，成為含氫氣的鎂水，其化學式Mg+H₂O=MgO+H₂(鎂+水=氧化鎂+氫氣)，產生了十億分之1600的氫氣，然而對於氧化鎂攝取量每人一天不能超過600毫克，否則飲用者會因飲用過量氧化鎂而產生鎂中毒，在市面上所看到的廉價的氫水棒濾心即是採用金屬鎂制氫材料製作而成，而相關專利文獻係如台灣專利公報M531320「富氫氧水製造設備」、M537931「具產生負氫離子、負電位、能量共振、鹼性離子水的負氫水製造設備」、M530179「負氫離子活水裝置」或M535712「富氫水生成器」；此等專利技術多以於水液中添加鎂粉(或鎂棒、鎂錠)以與水反應形成氫氣，其採用金屬鎂制氫材料雖具成本低廉的優點，但缺點則有下列數種：(1)產氫量低，且極度不穩定，氫氣瞬間就消失。(2)長期飲用會造成過量鎂元素攝入，造成『鎂中毒』。(3)水中含鎂，浸泡一段時間口感帶澀味和魚腥味。(4)以濾心浸泡方式製氫，連續生成時間，若浸泡時間短，則水中沒含氫，浸泡過久則pH過高，甚至超過pH11(pH10以上不能喝)，除了造成口感(魚腥味)不好外，長期飲用會造成「鹼中毒」。

2.第二種富氫水採用非化學非電解納米製備方法，原理是將7N高純氫氣溶解於高純水中，純氫在一個大氣壓下，不斷的灌入水中七天後才能達到飽和1600ppb。如台灣專利公報I590765「含氫飲料用水之製造方法及其製造裝置」、M542031「飽和氫氣水之製造裝置」；其優點：含氫量高，氫分子溶存穩定，保質期長，安全性高。而缺點：技術門檻高，製作成本相當昂貴，通常為工廠生產包裝飲用水之用途，難以普及於家庭或個人使用。

3.第三種生成富氫水方式為採用電解方法，原理以電化學方式電解產出氫氣，也是目前市場上最常見到的生產富氫水方式，一般又分為隨身攜帶的氫水杯及家庭用飲水機兩種機型，於氫水杯結構專利則如台灣專利公報M547553「一種富氫水杯及其電解結構」、M540134「電解水酸鹼氫氧分離水瓶裝置」、M547558「雙層隔離氫氧酸鹼水模組化電解裝置」；其優點主要是成本中等，氫含量穩定，而缺點是生產時間長，無法即開即用，此等電解富氫水杯採批次生產，須先將水壺裝滿水，再電解約30分鐘(越久含氫量越高)才能飲用，而台灣專利公報M547553號，因無法將電解後之鹼性離子水及酸性離子水加以分離，水電解後會產生臭氧、雙氧水、氯酸根等氧化因子物質，用餘氯滴定液進行檢測，水便顯現嚴重的黃色，長期喝這種酸根的水反而會影響人體健康，而台灣專利公報M540134號、M547558號雖具有將氫氣之鹼性離子水及具有氧氣之酸性離子水分離而不混合的設計，但仍無法改變氫含量不高(約在400-800ppb左右)、生產時間長，無法即開即用之先天性缺點，這是『批次電解』必然造成且無法逾越的障礙。而家庭用飲水生產氫水設備方式，此方法於對設備、電極材料安全性考慮和基水的要求非常高，是目前市面上的主流，如台灣專利公報M520536「氫水產生機」、M538947「氫水混合機」、M545141「飲用型氫水機」、M529000「氫氧水產生裝置」；主要係以產氫電解裝置產出氫氣或含氫之原水，以及將水經過多道過濾裝置過濾掉水中雜質後，再藉一混合裝置將氫氣或含氫之原水加壓引入過濾後之水中，以形成含有氫之水輸出供家庭飲用，其雖可連續產出氫水，但須具備有產氫電解裝置、過濾裝置、及混合裝置等三大機構，設備成本仍有過高，消費者難以接受的問題，且在連續生成氫水的過程中，其仍就有氫含量不高的缺點，試想前述第二種將氫氣溶解於高純水中的方式尤須七天那麼長的時間，此等應用於家庭式飲用，需符合即開即飲，要將氫氣在短時間溶解於水中更屬困難。

而經由上述諸等方式的優缺點比較之後，可知市面上種種富氫水製造器均無法滿足人對富氫水機的需求，係有待研究開發。

另外，再進一步論及上述的過濾系統，當過濾電解之後，除了製做出人們需要的富氫水之外，還會產生具有氧氣之酸性離子水，通常對於該些酸性離子水大都是排流出去，因一般人們都以為酸性離子水是不健康的水，故將其排除，並不知酸性離子水仍具有許多優點好處，以下說明之。

當酸性離子水的酸鹼值小於pH值3時，稱之為超酸水，所謂超酸水(或稱超酸離子水)，並不是指這種水聞起來或舔過後的味覺是酸的，而是指這種水的pH值(酸鹼值)是酸性的。這也比一般的電解水製造機所製造出來的酸性水酸鹼值更低。根據現有文獻記載，在一般環境下，有利於細菌滋長的酸鹼值(pH值)是在3到10之間，而在這個酸鹼值範圍之外，幾乎所有細菌都會被消滅；而且若水的酸化還原電位在+1000MV到+1200MV之間的話，也已超過一般細菌能夠生存的電位-200到+800MV之間。因此，若水的酸鹼值及其還原電位控制在上述條件之下，是沒有細菌能夠活得下去。因此，超酸水常為文獻記載及業界使用於以下地方：

改善特異性皮膚：特異性皮膚是皮脂腺分泌過少的狀況，若分泌過少會使得皮膚呈鹼性，較缺乏抵抗力且細菌容易侵入。由於缺乏抵抗力，所以只要一流汗或臉上有灰塵時，細菌就很容易在毛細孔裏繁殖，引起搔癢，留下抓痕；而細菌在傷口處大量繁殖成惡性循環，皮膚就會化膿。超酸水可以有效的止癢、抑制細菌繁殖，使皮膚不會再惡化；因此除了求診、服藥外，平時在洗淨臉後，用超酸水擦臉，過敏的情形就會慢慢地改善。

改善皮膚粗糙情形：粗糙的皮膚有兩種類型，一種是水分及皮脂分泌太少，另外一種則為皮脂腺分泌過剩。這兩種類型的皮膚都偏向鹼性，使皮膚容易變得粗糙，而超酸水能使皮脂分泌不夠的鹼性皮膚改變為弱酸性；而皮脂腺分泌過剩者，超酸水則會使毛細孔緊縮而控制皮脂的分泌，因此具有調理皮膚的作用。

另外，還可以當成尿道沖洗液、對口腔細菌有抑制作用、用於皮膚與美容、洗髮護髮、洗滌蔬果確保食品更安全衛生、還可以防止頭髮脫落、預防青春痘、面皰…等等，有諸多功效。但一般用來生成超酸水的電解設備，係需要加入鹽做為電解介質，與飲用的鹼性水設備是難以共用的。

雖然目前市售的家庭用電解水機標榜能同時產出酸性水與鹼性水，然而其酸性水的pH值僅為5.5左右，尚未達到超酸水的等級，而生成的鹼性水(水素水)的氧化還原電位(Oxidation-Reduction Potential；ORP)最高也僅及-500mV，表示其鹼性水中之含氫濃度僅約略為1000PPB(即1PPM)左右而已，尚未達到具期待治療效果的1200PPB含氫濃度；一般來講，ORP負數值越大，氫濃度也越高，也表示抗氧化能力越高，故，如何提高鹼性水的負電位，並保有適合飲用的酸鹼值，實乃一項業者亟待克服的課題。

今，發明人秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之結構再予以研究改良，提供一種氫氧機能水生成方法及其設備，透過電解設備的調整，使能夠生成高含氫量之飲用水，以及同時能產出酸鹼值小於pH值3的超酸水，以期一機雙效達到更佳實用價值性之目的者。

本發明之主要目的在於提供一種氫氧機能水生成方法及其設備，尤其是指一種可提升氫氧濃度的生成設備及電解技術為其目的。

本發明氫氧機能水生成方法及其設備之使用方法主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：

其主要包含有一前置過濾裝置及一電解裝置，其中所述前置過濾裝置經一連接管路導接所述電解裝置，於所述電解裝置中設有第一、第二電解室，並於所述第一、第二電解室之間設有隔膜，並將第一、二電解室的出水比率調整至一定值範圍中，能使其在所述第二電解室生成之鹼性水，其氧化還原電位能高達-750mV左右，且鹼性水中含氫濃度可提升至1200~1600ppb；藉此，達到製備高氫氧含量的機能水技術與功效。

本發明氫氧機能水生成方法及其設備的較佳實施例，其中該電解裝置其被隔膜劃分為配置有導電陽極板的第一電解室，和配置有導電陰極板的第二電解室者。

本發明氫氧機能水生成方法及其設備的較佳實施例，其中所述隔膜的水滲透率設定於45cc/cm-min以下，且電解電壓為36V以上者。

本發明氫氧機能水生成方法及其設備的較佳實施例，其中所述第一、第二電解室的出水比率之比值為0.4：1公升/分鐘以下，能使得第二電解室生成pH值9.5左右，含氫濃度可達到1200ppb以上的鹼性水，同時第一電解室生成pH值3以下的超酸水。

本發明氫氧機能水生成方法及其設備的較佳實施例，其中所述電解裝置與所述出水龍頭之間設有一後置過濾裝置，所述後置過濾裝置進一步為採用活性碳濾材，主要為進一步加強吸附水中化學物質、有機污染源、異色、異味的功效者。

(1)‧‧‧前置過濾裝置

(11)‧‧‧入水管

(12)‧‧‧連接管路

(2)‧‧‧電解裝置

(21)‧‧‧第一電解室

(211)‧‧‧第一出水道

(22)‧‧‧第二電解室

(221)‧‧‧第二出水道

(23)‧‧‧隔膜

(24)‧‧‧入水口

(25)‧‧‧出水龍頭

(3)‧‧‧後置過濾裝置

第一圖：本發明生成設備示意圖。

第二圖：本發明生成設備另一實施例示意圖。

第三圖：本發明水素/酸性出水比率示意圖。

第四圖：本發明所使用之檢測儀器示意圖。

為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：

首先，本發明實際運用技術與手段，請參閱第一圖所示，為本發明氫氧機能水生成設備示意圖，主要包含有：一前置過濾裝置(1)及一電解裝置(2)，於該前置過濾裝置(1)以一入水管(11)與原水相接，將引入的原水透過前置過濾裝置(1)過濾後，由連接管路(12)經由入水口(24)導入該電解裝置(2)；所述前置過濾裝置(1)至少包含一樹脂濾材、一KDF(銅鋅合金)濾材，其中，該樹脂濾材用以濾除水中灰塵、淤泥、砂石、毛髮、鐵鏽、有機物、藻類、懸浮微生物等肉眼可見之顆粒性雜物，作初步水中雜質過濾，該KDF(銅鋅合金)濾材則能去除水中餘氯、重金屬、硫化氫，並抑制水中微生物的生長繁殖，減少礦物結垢；較佳而言，該前置過濾裝置(1)進一步包含活性碳濾材或超濾膜濾材，該活性碳濾材可以吸取水中化學物質、有機污染源、異色、異味等，而超濾膜濾材可去除水中之大腸菌、赤痢菌、結核菌和化膿菌等大多數細菌，並過濾黴菌孢子、微粒雜質及水管生鏽造成的紅鏽污濁物質；所述電解裝置(2)，透過入水口(24)與前置過濾裝置(1)之連接管路(12)相接，其被隔膜(23)劃分為配置有導電陽極板的第一電解室(21)，和配置有導電陰極板的第二電解室(22)，於該第一電解室(21)設有第一出水道(211)，該第二電解室(22)設有第二出水道(221)，又於第二出水道(221)連接有出水龍頭(25)；其中，該電解裝置(2)中之隔膜(23)的水滲透率至少為45cc/cm-min以下，而電解電壓至少在36V以上。

本發明當使用時，原水經由入水管(11)引入該前置過濾裝置(1)進行淨水過濾，以過濾掉水中的雜質、微生物、餘氯及重金屬，過濾後的潔淨水經由入水口(24)導入該電解裝置(2)，透過該隔膜(23)為媒介及電解反應，使得在該第一電解室(21)解離出帶有大量氫離子(H^-)的酸性水，而在該第二電解室(22)生成含有鈣、鎂、鈉、鉀等礦物質，帶有大量氫氧根離子(OH^-)的鹼性水；其中，該電解裝置(2)之隔膜(23)水的滲透率至少為45cc/cm-min以下，並施以電解電壓至少在36V以上，如此，在該第二電解室(22)生成的鹼性水，其氧化還原電位(Oxidation-Reduction Potential；ORP)能高達-750mV左右，因此，鹼性水中之含氫濃度可達到1200ppb至1600ppb，惟，這樣的鹼性水pH值亦高達10以上，並不適合飲用，需再透過適當的調整使其降低pH值並維持鹼性水中的高含氫濃度；請參表一及第三圖所示：

原水入水：為台南市水質，pH值7.4、ORP+333，入水流量約72.2秒/公升(即831cc/分)；當pH值低於3以下為超酸水。

在降低該第二電解室(22)生成的鹼性水之pH值的技術手段，本發明是透過調降該第一電解室(21)的出水量，在入水量不變下，由上述表格可知，第1參數中，由該第二電解室(22)生成500cc的鹼性水時，第一電解室(21)同時生成了410cc的酸性水，經過電解的時間為45.00秒，總用水為910cc，pH值高達10.18；於第3參數中，該第二電解室(22)同樣生成500cc的鹼性水時，第一電解室(21)同時生成了200cc的酸性水，經電解的時間為35.80秒，總用水為700cc，pH值已降至9.9；於第5參數中，該第二電解室(22)同樣生成500cc的鹼性水時，第一電解室(21)同時則生成了50cc的酸性水，經電解的時間為29.00秒，總用水為550cc，pH值為9.26；於第7參數中，該第二電解室(22)同樣生成500cc的鹼性水時，該第一電解室(21)同時只生成了30cc的酸性水，經電解的時間為26.60秒，總用水為530cc，pH值則為9.1。

由第1參數對比第3參數，同樣於第二電解室(22)生成500cc的鹼性水時，第1參數的總用水為910cc，第3參數之總用水為700cc，然而生成的鹼性水之pH值已由pH10.18降至了pH9.9，概因第1參數的總用水量大於第3參數之總用水，水分中的鈣、鎂、磷、鉀、鈉等金屬礦物質含量相對高於第3參數中的原水，又因電解的時間第1參數比第3參數的時間還長，無形中游離至配置導電陰極板的第二電解室(22)之金屬離子較多，使得生成的鹼性水pH值也隨之變高，反過來講，如第3、5、7參數中，大幅調降了第一電解室(21)產出的酸性水出水量，第二電解室(22)的鹼性水之pH值亦相對降低至符合人體飲用的pH10以下，且其氧化還原電位(Oxidation-Reduction Potential；ORP)還保有-750mV左右，代表氫濃度仍在高標，也表示生成的鹼性水抗氧化能力高，同時由第一電解室(21)產出的酸性水pH值亦皆低於3以下，符合超酸水的標準；將第一、二電解室(21)、(22)的出水比率經多次實驗調整，經由上述的實驗數據可定義出，當第一電解室(21)的出水量與第二電解室(22)的出水量之比值為0.4：1公升/分鐘，能使得第二電解室(22)生成pH值9.5左右，含氫濃度可達到1200ppb以上的鹼性水，如第四圖所示[使用第四圖中所示之檢測儀器進行量測]，同時第一電解室(21)生成pH值3以下的超酸水。

進一步請參閱第二圖所示，於所述電解裝置(2)與所述出水龍頭(25)之間設有一後置過濾裝置(3)，所述後置過濾裝置(3)進一步為採用活性碳濾材，主要為進一步加強吸附水中化學物質、有機污染源、異色、異味的功效者。

然而前述之實施例或圖式並非限定本發明之產品結構或使用方式，舉凡前置過濾裝置或後置過濾裝置的數量、先後排列順序，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。

藉由以上所述，本發明系統之組成與使用實施說明可知，本發明與現有結構相較之下，具有下列優點：

1.本發明氫氧機能水生成方法及其設備，藉由第一、二電解室的出水比率設定於一定值範圍中，使其能生成氫濃度含量高的鹼性水，達到有效提高富氫抗氧化的功效。

2.本發明氫氧機能水生成方法及其設備，藉由第一、二電解室的出水比率設定於一定值範圍中，除了可提升氫濃度含量之外，也可生成pH值3以下的超酸水，達到可飲可用的雙重功效。

綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

Claims

一種氫氧機能水生成方法，係提供一電解裝置，所述電解裝置對應連結一前置過濾裝置，並經所述前置過濾裝置引入原水進入所述電解裝置進行電解，其中：所述電解裝置其被隔膜劃分為配置有導電陽極板的第一電解室及配置有導電陰極板的第二電解室，所述隔膜的水滲透率至少為45cc/cm-min以下，且施以電解電壓至少在36V以上，使得導電陰極板的第二電解室的氧化還原電位(Oxidation-Reduction Potential；ORP)提高到-700mV以上；設定第一、二電解室的出水比率，令第一電解室的出水量與第二電解室的出水量之比值為0.4：1~0.06：1公升/分鐘之間，使得所述第一電解室生成pH值3以下的超酸水，而所述第二電解室生成pH值9.0~9.9之間，含氫濃度可達到1200ppb以上的鹼性水。
一種以申請專利範圍第1項所述之方法實施的氫氧機能水生成設備，主要包含有：一前置過濾裝置，係設一入水管與原水相接，用以引入原水並透過所述前置過濾裝置進行水質過濾，再於相對所述入水管的另一端設有連接管路；一電解裝置，係對應與所述連接管路導接，所述電解裝置內部設有一隔膜，所述隔膜將內部空間劃分為配置有導電陽極板的第一電解室及配置有導電陰極板的第二電解室，於所述第一電解室導接出第一出水道，而所述第二電解室導接出第二出水道者。
如申請專利範圍第2項所述之氫氧機能水生成設備，其中所述第二出水道連接有出水龍頭者。
如申請專利範圍第3項所述之氫氧機能水生成設備，其中於所述電解裝置與所述出水龍頭之間設有一後置過濾裝置，所述後置過濾裝置進一步為採用活性碳濾材。
如申請專利範圍第2或3項所述之氫氧機能水生成設備，其中所述前置過濾裝置包含有一樹脂濾材及一KDF(銅鋅合金)濾材者。
如申請專利範圍第5項所述之氫氧機能水生成設備，其中所述前置過濾裝置進一步包含一活性碳濾材及一超濾膜濾材者。