專利名稱：溶解氫飲用水的制備裝置及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種溶解有氫分子的飲用水(以下稱作溶解氫飲用水)的制備裝置及其制備方法。
背景技術：
人體攝取氧分子(O2)，利用線粒體通過來自食物的還原性物質還原至水，利用此時產生的能量。在該過程中，一部分氧分子被變換成活性氧(O2-)。活性氧為不穩(wěn)定物質， 具有將該物質作為起始物質生成羥基自由基(0H ·)，并從人體的DNA中奪取電子而穩(wěn)定化的趨勢。羥基自由基損傷DNA，引起動脈硬化或者參與癌的發(fā)生，成為生活習慣病的一個重要因素。
最近，日本醫(yī)科大學老人研究所的太田成男教授在非專利文獻1中報告了氫分子降低人體的活性氧。相同大學的研究組利用在試管中培養(yǎng)的大鼠的神經細胞進行實驗，確認了氫濃度為1. 2ppm的溶液還原活性氧，從而進行無毒化。由于氫還簡單地進入細胞核的內部，因此還能夠期待由活性氧的攻擊來保護基因。
因此，著眼于有效地以低成本生成氫分子溶解水的技術。氫分子溶解水的生成方法大致區(qū)分為以下的兩種方法。
(1)在高壓下使氫氣溶解于水的方法 (2)使用電解槽通過陰極電解直接在水中生成氫分子的方法 (1)的氫氣溶解方法作為方法是容易的，但是，需要危險物用的壓力容器，不簡便， 成本高。進一步，由于氫氣為危險物，因此，在家庭中使用氫氣瓶是困難的。
作為在家庭用中廉價地生成氫分子溶解水的裝置，有望使用(2)的電解法的裝置。作為面向家庭的電解裝置，一直以來一般是堿性離子水生成器。為了應對本來的胃酸過多癥，堿性離子水生成器的目的在于電解自來水等，生成PH為7-8. 5的弱堿性水。如圖 18所示，該種裝置安裝有利用隔膜5分為具有陽極4的陽極室1和具有陰極9的陰極室6 這兩個室的二室型電解裝置。要處理的水由陽極室入口 1和陰極室入口7被供給，利用陽極4和陰極9被電解，電解水由陽極室出口 3和陰極室出口 8被排出。該情況由于隔膜5 與電極(陽極4、陰極9)分開，為了通電，必須在供給到電解槽中的水中含有電解質。但是， 在自來水中溶解有100-200ppm的鈉等堿金屬離子、氯等陰離子，溶解有鈉和氯的自來水的情況考慮以下的反應。
在陽極中的反應 2Cr_2e- —Cl2(1) 2H20_4e-— 02+4H+(2) 在陰極中的反應 2Na++2e-—2Na(3) 2Na+2H20 — 2Na++H2+20!T (4) 2H20+2e-— Η2+20Γ(5) 由上述反應式可知，能夠得到在由陰極室6排出的陰極電解水中溶解有氫分子的堿性水。對于飲用生成了的電解水，在自來水法上對PH有限制，要求pH為8. 5以下。使用了圖18所示的二室型電解槽的情況，強電解時，pH成為8. 5以上的可能性變高，變得生成不適合飲用的陰極電解水。另外，作為欲降低PH而使電解電流降低時，當然由于氫分子濃度降低，因此，變得不能期待氫分子的效果。這樣，如圖18所示的以往的二室型電解槽不適合作為溶解氫飲用水的制備裝置。
為了進行強電解，考慮使用導電率低的純水的方法，但是，作為電解導電率低的純水的電解槽，考慮使用如圖19(對于與圖18相同的構成要素附以相同的符號，省略了說明) 所示的二室型電解槽。在該情況下，使陰極與陽極緊貼在隔膜上。為了有效地電解水，陰極和陽極有必要設置網狀、穿孔狀或多個通孔，使水通過(以下，稱作“透水性”。在圖19中， 用4-1表示透水性的陽極，用9-1表示透水性的陰極)。進一步，使用氟系陽離子交換膜作為隔膜時，可以在低壓下電解純水(在圖19中用5-1表示由氟系陽離子交換膜構成的隔膜)。由于電解純水，因此，可以基本上不見陰極電解水的PH的變化地提高電解電流。電解堿金屬離子濃度為PPt以下的超純水的情況，由于陰極電解水的PH基本上不見有大的變化，因此，可以提高電解電流。但是，以家庭用的低成本的電解裝置為對象的情況，假定自來水的純度為超純水以下，堿金屬離子濃度為幾PPm的情況。
產生的氫分子量與電解電流成比例。將陰極電解水供給到飲用水中時，水中的氫分子的存在形態(tài)很重要。為了適合被人體所吸收，氫分子必須溶解在水中。生成的氫分子大致區(qū)分為泡沫狀的氫氣和溶解的氫分子。泡沫狀的氫氣快速地揮發(fā)到空氣中，被人體吸收的比例變低。溶解的氫分子以單分子狀、多分子狀等在水中存在。以這樣的狀態(tài)的溶解氫分子的壽命變長，向人體中的吸收概率得以提高。
使用了相同外形尺寸的電極的情況，為了提高陰極電解水中產生的氫濃度，考慮有必要提高電流密度，提高氫產生量。但是，報道產生的氫分子溶解到陰極電解水中的效率依賴于電流密度和電極表面的流速。已知隨著電流密度變大，溶解效率降低。因此，變得存在最佳電流密度。而且已知溶解效率還依賴于電極表面的流速，流速越快，溶解效率越高。 但是，即使溶解效率變大，提高流速時，由于陰極電解水的量提高，溶解氫分子濃度未必會提高。即，即使在流速中，變得存在最佳流速。
從以上觀點可以看出，使用純水等高純度水的情況，適合在如圖19所示的氟系離子交換膜5-1上緊貼有陽極和陰極的二室型電解槽。但是，該情況下，為了將電解產物溶解到電解水中，有必要使陽極和陰極均為透水性，并且緊貼在作為隔膜的氟系離子交換膜上。 通過使用透水性的電極，意味著有效面積變小，有效電流密度變大。意思是與無孔的相同外形尺寸的陰極的最佳電流相比較，透水性的電極的最佳電流變小。進一步，由于必須使透水性的電極緊貼在隔膜上，因此，變得在透水性的電極的孔的邊緣部分產生電解。因此，用于電解的有效面積進一步狹窄。與相同外形尺寸的電解槽相比較，組裝有透水性的電極的電解槽的溶解氫分子的生成量降低。為了降低成本，優(yōu)選使用孔的面積小的電極以及與隔膜的接觸面積小的結構。
非專利文獻1 :Nature Medicine 電子版 2007/5/8 (Published online 7 May 2007 ；doi :10.1038/nml577)
發(fā)明內容
如上所述，作為家庭用的溶解氫飲用水的制備裝置，實際情況是沒有適合的裝置。
本發(fā)明要解決的問題是提供一種家庭用的、制備適合飲用的、溶解氫濃度高的、溶解氫的壽命長的溶解氫飲用水的裝置。
為了解決上述問題反復進行了深入研究，結果完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的重點是提供一種溶解氫飲用水制備裝置，該溶解氫飲用水制備裝置安裝有通水型電解槽，該電解槽用于供給50 μ S/cm以下的導電率的高純度水、并在pH為 2. 5-8. 5的范圍內尤其是在5. 8-8. 5的范圍內生成溶解氫濃度為0. Ippm以上的飲用水，其特征在于，該電解槽由具有透水性的板狀陽極的縱型陽極室和具有板狀陰極的縱型陰極室構成，該陽極室與該陰極室被由氟系陽離子交換膜構成的隔膜隔離，透水性的板狀陽極緊貼在由氟系陽離子交換膜構成的隔膜上，該電解槽具有在該隔膜與陰極之間的空間中填充有離子交換樹脂的結構。
根據本發(fā)明，能夠提供一種制備適合飲用的、溶解氫濃度高的、溶解氫的壽命長的溶解氫飲用水的裝置。


圖1是本發(fā)明的含氫飲用水制備裝置中使用的二室型電解槽的截面示意圖； 圖2是表示由作為隔膜使用的離子交換樹脂膜的不同帶來的電位梯度的示意圖； 圖2(a)是表示將除了氟系陽離子交換膜以外的離子交換膜用作了隔膜的情況的電位梯度的示意圖；圖2(b)是將氟系陽離子交換膜用作了隔膜的情況的電位梯度； 圖3是本發(fā)明的含氫飲用水制備裝置中使用的二室型電解槽的截面示意圖； 圖4是本發(fā)明的含氫飲用水制備裝置中使用的二室型電解槽的截面示意圖； 圖5是安裝了自來水的凈化體系的本發(fā)明的溶解氫飲用水制備裝置的系統(tǒng)流程圖； 圖6是本發(fā)明的含氫飲用水制備裝置中使用的三室型電解槽的截面示意圖； 圖7是表示了實施例2的溶解氫的量的比例與電流的關系的圖表； 圖8是表示了實施例3的溶解氫的量的比例與流速的關系的圖表； 圖9是多孔質電極的平面圖； 圖10是表示了實施例4的電解槽的結構與溶解氫的量的比例的關系的圖表； 圖11是表示了實施例5的電解槽的結構的不同中的氧化還原電位與時間的關系的圖表； 圖12是安裝了循環(huán)線的溶解氫飲用水制備裝置的系統(tǒng)流程圖； 圖13是安裝了離子交換樹脂塔的溶解氫飲用水制備裝置的系統(tǒng)流程圖； 圖14是安裝了脫氣裝置的溶解氫飲用水制備裝置的系統(tǒng)流程圖； 圖15是安裝了三室型電解槽的溶解氫飲用水制備裝置的系統(tǒng)流程圖； 圖16是設置有有機酸水溶液供給單元的溶解氫飲用水制備裝置的系統(tǒng)流程圖； 圖17是安裝了三室型電解槽的溶解氫飲用水的系統(tǒng)流程圖； 圖18是以往的二室型電解槽的截面示意圖； 圖19是以往的二室型電解槽的截面示意圖。
附圖標記說明 1陽極室 2陽極室入口 3陽極室出口 4陽極 4-1透水性陽極 5隔膜 5-1由氟系陽離子交換膜構成的隔膜 6陰極室 7陰極室入口 8陰極室出口 9陰極 9-1透水性陰極 10離子交換樹脂 11預過濾器 12前置活性炭濾芯 13反滲透膜過濾器 14精密活性炭過濾器 15自來水管線 16流量傳感器 17低溫氫水槽 18氫水閥 19排水管線 20空氣過濾器 21氫水貯存器 22溫氫水槽 23溫水閥 24紫外線燈 25中間室 26中間室入口 27中間室出口 28離子交換樹脂 29安裝用通孔 30通孔 31流量傳感器 32三通閥 33循環(huán)泵 34精密過濾器 35離子交換樹脂塔 36溫水貯存器 36-1 溫水槽 36-2 溫水閥 37 脫氣裝置 38 中間室液體循環(huán)泵 39 中間室液體槽
具體實施例方式 通過

本發(fā)明的溶解氫飲用水制備裝置。
在處理權利要求1所述的50 μ S/cm以下的導電率的高純度水、并在pH為2. 5-8. 5 的范圍內尤其是在5. 8-8. 5的范圍內生成溶解氫濃度為0. Ippm以上的飲用水的裝置中使用的電解槽的一個例子作為截面示意圖表示在圖1中。
圖1表示的本發(fā)明的電解槽由具有透水性的板狀陽極(4-1)的縱型陽極室(1)和具有板狀陰極(9)的縱型陰極室(6)構成，陽極室與陰極室為具有用于流入原水的入口(2， 7)和流出電解水(以下有時稱作氫水或生成水)的出口(3，8)的通水型二室電解槽。該陽極室(1)與該陰極室(6)被由氟系陽離子交換膜構成的隔膜(5-1)隔離，透水性的板狀陽極(4-1)緊貼在由氟系陽離子交換膜構成的隔膜上，該電解槽具有在該隔膜(5-1)與陰極 (9)之間的空間中填充有離子交換樹脂(10)的結構。
通過由氟系陽離子交換膜構成的隔膜5-1分為陽極室1和陰極室6這兩個室。陽極為透水性，緊貼在隔膜5-1上。(在圖1中，4-1表示透水性的陽極)。為了使電極為透水性，使電極為網狀、穿孔狀的電極，或者在板狀的電極上設置圖9所示的多個通孔即可。陰極9緊貼在與隔膜5-1相對的陰極室壁面上，在陰極9和隔膜5-1之間的空間中填充有離子交換樹脂，水可以通過該離子交換樹脂。
所謂的氟系陽離子交換膜為在以聚四氟乙烯結構為主體的膜上結合有磺酸基的氟系高分子離子交換膜。
已知使用氟系陽離子交換膜作為隔膜時，可以以幾十伏以下的低壓電解純水。作為該理由，在氟系陽離子交換膜中，在氟樹脂的環(huán)境下，結合在作為離子交換基團的硫酸基上的氫離子(H+)變得易脫離，氫離子成為載體，有助于提高導電率。作為該結果，變得可以在低壓下電解純水。而且，已知在結合在強陽離子交換樹脂和強陰離子交換樹脂上的離子交換基團的附近的強電場下，如下所述促進水分子(H2O)水解。
H2O — Η++0Γ(5) 作為該結果，即使電解超純水，由于產生載體，因此，可以穩(wěn)定地持續(xù)進行電解。在此，在陽極和隔膜之間存在有間隙時，在該間隙中電壓下降變大，電解不能在幾十伏的低壓下進行，因此，有必要使電極與隔膜緊貼。因此，有必要使陽極緊貼在隔膜上。
但是，陰極與隔膜之間無間隙時，不可能在陰極表面上通水。但是，設置間距時，在該部分電壓下降變大，在低壓下的電解變得不可能。因此，為了在陽極和氟系陽離子交換膜上生成的載體的氫離子能夠容易移動，從而填充離子交換樹脂。
通過由氟系陽離子交換膜供給的氫離子，在陽極和陰極之間的外部電場侵入離子交換樹脂層。圖2示意電位梯度。利用在非氟系的通常的聚丙烯制或氯乙烯制樹脂制的膜上結合了離子交換基團的離子交換膜的情況，如圖2(a)所示，電位梯度限定于電極表面， 在離子交換樹脂相中，電位梯度變小。但是，利用氟系陽離子交換膜作為隔膜時，由于供給載體，因此，如圖2(b)所示，電位梯度直至侵入到離子交換樹脂相。該結果，通過在結合在離子交換樹脂上的離子交換基團上施加電場，變得水的水解被促進，載體被生成，在低壓下的電解成為可能。
通過使用圖1所示的本發(fā)明的結構的電解槽，變得可以利用陰極電極前面，可以提高溶解氫分子生成量，可以降低成本。
作為圖1的電解槽的變形例，可舉出圖3所示的電解槽。圖3所示的電解槽為了經由陰極供給原水、并經由陰極排出電解水，以與陰極垂直的方式設置陰極室入口 7和陰極室出口 8。在二室型電解槽中，為了使電解電壓降低，有必要使陰極室的厚度變窄。但是， 如果厚度變窄，存在設置陰極室的出入口變得困難的缺點。該情況，通過使用圖3所示的結構的電解槽，使陰極室的厚度變窄、且容易設置出入口這一情況成為可能。
另外，圖3所示的電解槽的情況，為了原水的供給以及電解水的排出，陰極有必要為透水性(在圖3中，9-1表示透水性陰極)。
圖1和圖3表示的電解槽的一個缺點是，如果增加流量，則一部分載體被供給原水除去，使電解電流降低。在該情況下，為了進一步大量地將原水供給到陰極室，使用圖4所示的結構的電解槽，將陰極室供給水的一部分進行旁路電解的方法最終優(yōu)點多。
圖4的電解槽的特征在于，在權利要求1所述的電解槽中，以能夠在不與離子交換樹脂接觸的面和陰極室壁面之間設置空間的方式配置陰極，并使陰極為透水性。
通過使用圖4所示的結構的電解槽，供給到陰極室6的原水流通到陰極的陽極側的表面和背面這兩個面上。通過采用這樣的結構，由陰極室入口 7供給的原水，一部分流通離子交換樹脂10的填充層，一部分不經過離子交換樹脂10的填充層進行流通。另外，使原水旁路的情況，通過使陰極為透水性，使原水供給到陰極的表面?zhèn)?另外，在圖4中，9-1表示透水性的陰極)。
供給到圖1、圖3以及圖4所示的電解槽中的原水，為了進行強電解，有必要使用 50μ S/cm以下的導電率的高純度水，使用自來水作為原水的情況，有必要通過過濾器系統(tǒng)除去溶解在自來水中的雜質離子。圖5表示安裝有過濾器系統(tǒng)的溶解氫飲用水制備裝置的一個例子。通過除去雜質離子，能夠防止陰極電解水的PH過度地成為堿性。作為除去雜質離子的過濾器系統(tǒng)，可舉出由卷繞式過濾器(糸卷t 7 O夕一)構成的預過濾器、精密過濾器或者活性炭過濾器或者組合了這些過濾器的過濾器系統(tǒng)。
如圖5所示，自來水由自來水管線15供給，通過預過濾器11、前置活性炭濾芯12、 精密活性炭過濾器14，溶解在自來水中的雜質離子被除去，成為50μ S/cm以下的導電率的高純度水。高純度水通過流量傳感器16測定流量，被供給到本發(fā)明的二室型電解槽的陰極室6中。在陰極室6中被電解了的水作為溶解氫飲用水被排出，被存儲在氫水貯存器21中。 為了防止雜菌在存儲的溶解氫飲用水中繁殖，優(yōu)選在氫水貯存器21中設置紫外線燈24等殺菌單元。存儲在氫水貯存器21中的溶解氫飲用水可以直接飲用，但是，希望低溫氫水的情況，將溶解氫飲用水存儲在低溫氫水槽17 (冷卻單元未示出)中冷卻后，經由氫水閥18， 供給被冷卻了的氫水。希望熱的氫水的情況，將溶解氫飲用水存儲在溫水氫水槽22(加熱單元未示出)中加熱后，經由溫水閥23，供給被加熱了的氫水即可。
進而通過安裝離子交換樹脂塔，可以防止由鈣離子或鎂離子帶來的陰極的污染。 還可以使用反滲透膜過濾器13來代替離子交換樹脂塔。
使用反滲透膜過濾器時，堿金屬和堿土類金屬離子濃度被大幅度降低，因此，陰極電解水的PH成為堿性的可能性變小。但是，在如中國、歐洲、美國的中南部的硬水地域中， 反滲透膜過濾器的性能降低。這樣，在反滲透膜過濾器的性能降低的地域中，如圖6所示， 使用安裝有由陽極室1、中間室25和陰極室6構成的三室型電解槽的溶解氫飲用水制備裝置、在中間室中供給有機酸水溶液的方法是有效的。如圖6所示的三室型電解槽，是在陽極室1和陰極室6之間設置有中間室25的電解槽，陽極室1和中間室25以及中間室25和陰極室6被由氟系陽離子交換膜構成的隔膜5-1分開。在中間室25中填充有離子交換樹脂 28。
對于填充到中間室中的有機酸水溶液的離解度小或其濃度低的情況，離解度低時，有必要增大電解電壓。在該情況下，填充離子交換樹脂、基本可以在純水中電解的結構是有效的。但是，有機酸水溶液高的情況，不填充離子交換樹脂。
通過在中間室25中供給有機酸水溶液，可以防止在中間室液體中脫離了的氫離子向陰極室6移動，從而防止陰極電解水的pH成為堿性。作為有機酸，優(yōu)選選自食品添加劑中的有機酸。例如可舉出乳酸、抗壞血酸、檸檬酸、蘋果酸、葡萄糖酸以及乙酸等。
在本發(fā)明的溶解氫飲用水制備裝置中，為了提高陰極水的溶解氫分子濃度，為了循環(huán)電解在陰極電解中生成的氫水，優(yōu)選設置安裝有生成水用槽和循環(huán)泵的循環(huán)線。
在本發(fā)明的溶解氫飲用水制備裝置中，以提高生成水的溶解氫濃度為目的，為了降低高純度水的溶解空氣的濃度，優(yōu)選在電解槽的前段設置有脫氣單元。作為脫氣單元，例如使用利用了中空纖維上的制膜方法(中空糸上O膜法)的脫氣裝置。在該方法中，通過在中空纖維膜中通水，除去外側的空氣，從而進行脫氣。
實施例1 確認了陰極電解水的pH和圖17表示的以往的電解槽和圖1表示的本發(fā)明的電解槽的結構的關系。電解槽的電極的尺寸為8cmX6cm。使用氟系陽離子交換膜作為隔膜。電極使用鍍鉬的鈦板。其中，圖1的電解槽的陽極使用圖9表示的設置有多個通孔(3πιπιΦ) 的透水性電極。進一步，圖1的電解槽的情況，在>社制的由氟系陽離子交換膜構成的隔膜5-1和陰極之間填充有5mm厚的陽離子交換樹脂10。作為原水使用利用反滲透膜過濾器對自來水進行了處理的水(導電率4μ S/cm)。
但是，在圖17所示的以往的二室型電解槽的情況下，由于無電解質，不可能進行電解，因此在原水中添加0. 2%的食鹽。將流量設定為0. 51/min，將電解電流設定為5A。測定生成的陰極電解水的PH的結果，使用了圖17的以往的二室型電解槽的情況，pH為10. 6， 但是，使用了本發(fā)明的圖1的電解槽的情況，陰極電解水的PH為6. 8，為中性，滿足飲用水的基準。
實施例2 在圖1所示的結構的電解槽中，使用8cmX6cm的電極面積為48cm2的、圖9所示的設置有多個通孔(3πιπιΦ)的透水性的陽極和陰極。陰極使用了無通孔的鍍鉬的鈦制平板。 使用了 ^- f >社制的由氟系陽離子交換膜作為隔膜。在隔膜和陰極之間填充有陽離子交換樹脂。離子交換樹脂層的厚度為5mm。使陰極電解水通過0.1微米的過濾器，分離肉眼可見的氣泡狀的氫分子(GH)和以微粒狀溶解了的氫分子(SH)。SH+GH為由電流換算了的利用電解生成了的總氫量。電流在0.2至9. 5A之間變化。供給到陰極電解室的水為約為 1 μ S/cm的純水，流速為0. 5ml/min。陰極電解水的pH為6. 0-6. 8。另外，關于溶解氫的試驗結果表示在圖7中。
如圖7所示，如果提高電流密度，則在產生的氫分子中，溶解成分SH的比例變小。
實施例3 使用與實施例2同樣的電解槽，測定陰極電解室內的流速和溶解氫分子濃度的變化。將電流設定為5A。供給到陰極電解室的水為約1 μ S/cm的純水。相對于由電流值換算了的氫分子濃度(SH+GH)與通過了 0. 1微米的過濾器的陰極電解水中的溶解氫分子濃度 (SH)的比(SH/(SH+GH))，研究了流速的效果。此時的陰極電解水的pH為6. 1-6.7。關于溶解氫的測定數據如圖8所示。從圖8可以看出，通過提高流速，可以提高溶解氫濃度的比例。但是，流速為0. 11/min時，電解電壓約為58V ；流速為11/min時，電解電壓約為9V，可以看出，電解電壓隨著流速上升。
實施例4 接著，比較了相對于溶解氫分子濃度的圖19的結構的電解槽與圖1和圖4表示的結構的電解槽。圖19表示的電解槽的情況，陽極和陰極使用了透水性的陽極和陰極。圖4 表示的電解槽的情況，陰極使用了透水性的陰極。圖1表示的電解槽的情況，使用了無孔的板狀的陰極。圖1和圖4表示的電解槽的情況，在陰極室中填充的離子交換樹脂使用了氟系陽離子交換樹脂(商品名稱NR50、株式會社7- f >社制)。透水性的陽極或陰極的一種實施方式表示在圖9中。即，為在板狀的電極上設置通孔30、開設了用于安裝的孔29的結構。
供給的水使用導電率為4 μ S/cm的水，電解電流為10A，流速為0. 5ml/min。使用了圖19的電解槽時的陰極電解水的pH為約8. 8。使用了圖1和圖4的電解槽的情況，pH 為 6. 5-7. 2。
結果表示在圖10中。從圖10可以明顯地看出，與透水性陰極相比較，板狀陰極的情況，溶解氫分子濃度的比例變高。另外還可以看出，即使使用透水性陰極，與圖19相比較，優(yōu)選本發(fā)明的電解槽的結構。
實施例5 研究了使用安裝有圖9所示的透水性的電極的圖1、圖3以及圖19的結構的電解槽生成了的溶解氫水濃度的壽命。使用了利用反滲透膜過濾器對自來水進行了處理的水作為原水(導電率為4 μ S/cm)。流量為0.51/min時，電解電流為10A。利用陰極電解水的 ORP (以鉬為指示電極的氧化還原電位)的變化測定了溶解氫濃度的壽命。ORP的經時變化越小，則溶解氫濃度的壽命越長。圖11表示ORP的經時變化。從圖11可以明顯地看出，利用圖1的結構的本發(fā)明的電解槽生成的溶解氫水的壽命最長，與圖19的以往的二室型電解槽相比較，可知本發(fā)明的有效性。使用了圖19的電解槽的陰極電解水的pH為約8.8。另夕卜，利用了圖1或圖4的陰極電解水的pH為6. 5-7. 2。
實施例6 接著，確認了使用在實施例1中使用了的圖1的結構的電解槽將原水脫氣時的對溶解氫濃度的效果。以自來水為原水進行了反滲透膜過濾器處理后(導電率為4yS/cm)，使之通過使用了膜方式的脫氣裝置。通過該處理，溶解氧濃度從8ppm降低到5ppm。以流量為11/min，將電解電流設定為10A。利用陰極電解水的ORP評價了脫氣效果。使用了無脫氣的原水的情況，ORP為525mV，但是，進行了脫氣處理的情況，ORP為570mV。這樣，為了提高溶解氫濃度，脫氣處理是有效的。此時的陰極電解水的PH為約6. 4。
實施例7 在以上的實施例中，使用了純水，但是，在該實施例中，使用了自來水作為原水。裝置使用了圖5所示的溶解氫飲用水制備裝置。作為原水處理，在電解槽的上流使用了預過濾器11、前置活性炭濾芯12、以及精密活性炭過濾器14。進而為了通過陰極電解來抑制pH 向堿性移動，使用了反滲透膜過濾器13。將這樣處理了的原水供給到圖1所示的二室型電解槽。
實施例8 本實施例為以自來水為原水、用于供給飲用的氫水的面向家庭用或事務所的小型的溶解氫飲用水制備裝置，其系統(tǒng)流程圖表示在圖12中。自來水由自來水管線15被供給， 通過預過濾器11、前置活性炭濾芯12、反滲透膜過濾器13、精密活性炭過濾器14來除去溶解于自來水中的雜質離子，成為導電率為5yS/cm的高純度水。高純度水利用流量傳感器 16測定流量，供給到本發(fā)明的二室型電解槽的陰極室6。在陰極室6中被電解了的水作為溶解氫飲用水被排出，存儲在氫水貯存器21中。
在本裝置中，將過濾處理后的水收集在氫水貯存器21中后，利用循環(huán)泵33使氫水在陰極室6中循環(huán)，以提高溶解氫濃度。溶解氫水移動到低溫氫水槽17或溫氫水槽中，為能夠提供低溫的氫水或熱氫水的結構。
實施例9 實施例9為用于供給熱氫水和低溫氫水的小型溶解氫飲用水制備裝置，其系統(tǒng)流程圖表示在圖13中。圖13中表示的溶解氫飲用水制備裝置與圖12中表示的溶解氫飲用水制備裝置不同的點為，并用了精密過濾器34和離子交換樹脂塔35來代替反滲透膜過濾器13這一點。
另外，將過濾器處理了的溫水存儲在溫水貯存器36中，能夠經由溫水槽36-1和溫水閥36-2供給溫水。
實施例10 在實施例10中，為安裝有脫氣裝置的小型溶解氫水制備裝置，其系統(tǒng)流程圖表示在圖14中。圖14中表示的溶解氫飲用水制備裝置與圖12中表示的溶解氫飲用水制備裝置不同的點為，在氫水貯存器21的前段設置有脫氣裝置37。利用預過濾器11、前置活性炭濾芯12、反滲透膜過濾器13以及精密活性炭過濾器14處理了的原水利用脫氣裝置37被脫氣，從而使溶解空氣減少，被存儲在氫水貯存器21中，利用循環(huán)泵33在陰極室6中循環(huán)被供給，使陰極電解水的溶解氫上升。
實施例11 本實施例涉及使用了圖6表示的本發(fā)明的三室型電解槽的溶解氫飲用水制備裝置。在圖15中表示其系統(tǒng)流程圖。圖15表示的溶解氫飲用水制備裝置與圖12表示的溶解氫制備裝置不同的點為，將二室型電解槽代替為三室型電解槽。通過在陰極室6和陽極室1之間設置中間室25，并通過在中間室填充離子交換樹脂，能夠防止在陽極室1中生成的氧或臭氧等氧化性物質向陰極室6移動，臭氧等氧化性物質具有與氫分子反應從而降低氫濃度的可能性，因此，有望極力防止氧化性物質向陰極室移動。
實施例12 16是涉及制備溶解氫水的裝置的系統(tǒng)流程圖，該裝置通過在中間室25中添加作為有機酸的乳酸或抗壞血酸等食品添加劑的有機酸，容易更穩(wěn)定地將陰極電解水的PH 維持在中性到酸性之間。圖16中表示的溶解氫飲用水制備裝置與圖15中表示的溶解氫飲用水制備裝置不同的點為，為了將有機酸水溶液循環(huán)供給到中間室25，設置中間室液體槽 39，并設置用于使中間室槽內的有機酸水溶液循環(huán)到中間室的中間室液體循環(huán)泵38。
實施例13 為在與圖16同樣的中間室設置有有機酸水溶液供給單元的溶解氫飲用水制備裝置，在圖17中表示的溶解氫飲用水制備裝置為通過使水一次流通而未使陰極電解水循環(huán)來制備陰極電解水的制備裝置。通過使水一次流通制備陰極電解水，從而使提高溶解氫水的生成速度成為可能。當然，在該情況下，與循環(huán)型比較，成為安裝具有大的面積的電解槽的情況。
工業(yè)實用性 由于能夠提供制備適合飲用的、溶解氫濃度高的、溶解氫的壽命長的溶解氫飲用水的裝置，因此，能夠簡單地攝取溶解氫飲用水，活性氧的危害的防止被期待。
權利要求
1.一種溶解氫飲用水制備裝置，該溶解氫飲用水制備裝置安裝有通水型電解槽，該電解槽用于供給50 μ S/cm以下的導電率的高純度水、并在PH為2. 5-8. 5的范圍內尤其是在 5. 8-8. 5的范圍內生成溶解氫濃度為0. Ippm以上的飲用水，其特征在于，該電解槽由具有透水性的板狀陽極的縱型陽極室和具有板狀陰極的縱型陰極室構成，該陽極室與該陰極室被由氟系陽離子交換膜構成的隔膜隔離，透水性的板狀陽極緊貼在由氟系陽離子交換膜構成的隔膜上，且該電解槽具有在該隔膜與陰極之間的空間中填充有離子交換樹脂的結構。
2.根據權利要求1所述的溶解氫飲用水制備裝置，其中，所述電解槽為，在陰極室和陽極室之間設置中間室、使用氟系陽離子交換膜作為隔離陽極室和中間室以及陰極室和中間室的隔膜、在中間室填充有離子交換樹脂的電解槽。
3.根據權利要求2所述的溶解氫飲用水制備裝置，其中，在所述中間室設置有有機酸水溶液供給單元。
4.根據權利要求1或3所述的溶解氫飲用水制備裝置，其中，在所述電解槽的陰極室中，填充在隔膜與陰極之間的離子交換樹脂為陽離子交換樹脂或陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂的混合物。
5.根據權利要求1或3所述的溶解氫飲用水制備裝置，其中，在所述電解槽的陰極室中，填充在隔膜與陰極之間的離子交換樹脂為氟系陽離子交換樹脂。
6.一種溶解氫飲用水的制備方法，其特征在于，在權利要求1-5中任意一項所述的溶解氫飲用水制備裝置的陰極室中供給50 μ S/cm以下的導電率的高純度水，以0. ΙΑ/cm2以上的電流密度進行電解，并從陰極室取出溶解氫飲用水。
7.一種溶解氫飲用水的制備方法，其中，通過在權利要求2所述的溶解氫飲用水制備裝置的中間室流通有機酸水溶液并進行電解，可以將陰極電解水的PH維持在中性到酸性之間。
8.一種溶解氫飲用水制備裝置，其特征在于，為了在權利要求1-5中任意一項所述的電解槽中供給高純度水，在電解槽的上游設置有由卷繞式過濾器構成的預過濾器、精密過濾器或者活性炭過濾器或者組合了這些過濾器的過濾器系統(tǒng)。
9.一種溶解氫飲用水制備裝置，其特征在于，為了在權利要求1-5中任意一項所述的電解槽中供給高純度水，在電解槽的上游設置有離子交換樹脂塔和/或反滲透膜過濾器。
10.根據權利要求9所述的溶解氫飲用水制備裝置，其中，為了降低離子交換樹脂塔或反滲透膜過濾器的負荷，在離子交換樹脂塔或反滲透膜過濾器的前段安裝有由卷繞式過濾器構成的預過濾器、精密過濾器或者活性炭過濾器或者組合了這些過濾器的過濾器系統(tǒng)。
11.一種溶解氫飲用水制備裝置，其中，在權利要求1-5、權利要求9和權利要求10中任意一項所述的溶解氫飲用水制備裝置中設置安裝有用于生成水的槽以及循環(huán)泵的循環(huán)線，循環(huán)并電解在陰極室中生成的水，在PH為2. 5-8. 5的范圍內將溶解氫分子濃度提高到 0. Ippm 以上。
12.—種溶解氫飲用水制備裝置，其中，在權利要求9-11中任意一項所述的溶解氫飲用水制備裝置中，為了降低高純度水的溶解空氣的濃度，在電解槽的前段設置有脫氣單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適合在家庭用的、制備飲用的、溶解氫濃度高的、溶解氫的壽命長的溶解氫飲用水的裝置。該溶解氫飲用水制備裝置安裝有通水型電解槽，該電解槽用于供給50μS/cm以下的導電率的高純度水、并在pH為2.5-8.5的范圍內尤其是在5.8-8.5的范圍內生成溶解氫濃度為0.1ppm以上的飲用水，其特征在于，該電解槽由具有透水性的板狀陽極的縱型陽極室和具有板狀陰極的縱型陰極室構成，該陽極室與該陰極室被由氟系陽離子交換膜構成的隔膜隔離，透水性的板狀陽極緊貼在由氟系陽離子交換膜構成的隔膜上，且該電解槽具有在該隔膜與陰極之間的空間中填充有離子交換樹脂的結構。
文檔編號C02F1/20GK102186781SQ20098014115
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權日2008年10月17日
發(fā)明者澄田修生, 任信嬌 申請人:有限會社春天, 鐵克股份有限公司