溶解氢饮用水的制备装置及其制备方法

专利名称：溶解氢饮用水的制备装置及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种溶解有氢分子的饮用水(以下称作溶解氢饮用水)的制备装置及其制备方法。
背景技术：
人体摄取氧分子(O2)，利用线粒体通过来自食物的还原性物质还原至水，利用此时产生的能量。在该过程中，一部分氧分子被变换成活性氧(O2-)。活性氧为不稳定物质， 具有将该物质作为起始物质生成羟基自由基(0H ·)，并从人体的DNA中夺取电子而稳定化的趋势。羟基自由基损伤DNA，引起动脉硬化或者参与癌的发生，成为生活习惯病的一个重要因素。
最近，日本医科大学老人研究所的太田成男教授在非专利文献1中报告了氢分子降低人体的活性氧。相同大学的研究组利用在试管中培养的大鼠的神经细胞进行实验，确认了氢浓度为1. 2ppm的溶液还原活性氧，从而进行无毒化。由于氢还简单地进入细胞核的内部，因此还能够期待由活性氧的攻击来保护基因。
因此，着眼于有效地以低成本生成氢分子溶解水的技术。氢分子溶解水的生成方法大致区分为以下的两种方法。
(1)在高压下使氢气溶解于水的方法 (2)使用电解槽通过阴极电解直接在水中生成氢分子的方法 (1)的氢气溶解方法作为方法是容易的，但是，需要危险物用的压力容器，不简便， 成本高。进一步，由于氢气为危险物，因此，在家庭中使用氢气瓶是困难的。
作为在家庭用中廉价地生成氢分子溶解水的装置，有望使用(2)的电解法的装置。作为面向家庭的电解装置，一直以来一般是碱性离子水生成器。为了应对本来的胃酸过多症，碱性离子水生成器的目的在于电解自来水等，生成PH为7-8. 5的弱碱性水。如图 18所示，该种装置安装有利用隔膜5分为具有阳极4的阳极室1和具有阴极9的阴极室6 这两个室的二室型电解装置。要处理的水由阳极室入口 1和阴极室入口7被供给，利用阳极4和阴极9被电解，电解水由阳极室出口 3和阴极室出口 8被排出。该情况由于隔膜5 与电极(阳极4、阴极9)分开，为了通电，必须在供给到电解槽中的水中含有电解质。但是， 在自来水中溶解有100-200ppm的钠等碱金属离子、氯等阴离子，溶解有钠和氯的自来水的情况考虑以下的反应。
在阳极中的反应 2Cr_2e- —Cl2(1) 2H20_4e-— 02+4H+(2) 在阴极中的反应 2Na++2e-—2Na(3) 2Na+2H20 — 2Na++H2+20!T (4) 2H20+2e-— Η2+20Γ(5) 由上述反应式可知，能够得到在由阴极室6排出的阴极电解水中溶解有氢分子的碱性水。对于饮用生成了的电解水，在自来水法上对PH有限制，要求pH为8. 5以下。使用了图18所示的二室型电解槽的情况，强电解时，pH成为8. 5以上的可能性变高，变得生成不适合饮用的阴极电解水。另外，作为欲降低PH而使电解电流降低时，当然由于氢分子浓度降低，因此，变得不能期待氢分子的效果。这样，如图18所示的以往的二室型电解槽不适合作为溶解氢饮用水的制备装置。
为了进行强电解，考虑使用导电率低的纯水的方法，但是，作为电解导电率低的纯水的电解槽，考虑使用如图19(对于与图18相同的构成要素附以相同的符号，省略了说明) 所示的二室型电解槽。在该情况下，使阴极与阳极紧贴在隔膜上。为了有效地电解水，阴极和阳极有必要设置网状、穿孔状或多个通孔，使水通过(以下，称作“透水性”。在图19中， 用4-1表示透水性的阳极，用9-1表示透水性的阴极)。进一步，使用氟系阳离子交换膜作为隔膜时，可以在低压下电解纯水(在图19中用5-1表示由氟系阳离子交换膜构成的隔膜)。由于电解纯水，因此，可以基本上不见阴极电解水的PH的变化地提高电解电流。电解碱金属离子浓度为PPt以下的超纯水的情况，由于阴极电解水的PH基本上不见有大的变化，因此，可以提高电解电流。但是，以家庭用的低成本的电解装置为对象的情况，假定自来水的纯度为超纯水以下，碱金属离子浓度为几PPm的情况。
产生的氢分子量与电解电流成比例。将阴极电解水供给到饮用水中时，水中的氢分子的存在形态很重要。为了适合被人体所吸收，氢分子必须溶解在水中。生成的氢分子大致区分为泡沫状的氢气和溶解的氢分子。泡沫状的氢气快速地挥发到空气中，被人体吸收的比例变低。溶解的氢分子以单分子状、多分子状等在水中存在。以这样的状态的溶解氢分子的寿命变长，向人体中的吸收概率得以提高。
使用了相同外形尺寸的电极的情况，为了提高阴极电解水中产生的氢浓度，考虑有必要提高电流密度，提高氢产生量。但是，报道产生的氢分子溶解到阴极电解水中的效率依赖于电流密度和电极表面的流速。已知随着电流密度变大，溶解效率降低。因此，变得存在最佳电流密度。而且已知溶解效率还依赖于电极表面的流速，流速越快，溶解效率越高。 但是，即使溶解效率变大，提高流速时，由于阴极电解水的量提高，溶解氢分子浓度未必会提高。即，即使在流速中，变得存在最佳流速。
从以上观点可以看出，使用纯水等高纯度水的情况，适合在如图19所示的氟系离子交换膜5-1上紧贴有阳极和阴极的二室型电解槽。但是，该情况下，为了将电解产物溶解到电解水中，有必要使阳极和阴极均为透水性，并且紧贴在作为隔膜的氟系离子交换膜上。 通过使用透水性的电极，意味着有效面积变小，有效电流密度变大。意思是与无孔的相同外形尺寸的阴极的最佳电流相比较，透水性的电极的最佳电流变小。进一步，由于必须使透水性的电极紧贴在隔膜上，因此，变得在透水性的电极的孔的边缘部分产生电解。因此，用于电解的有效面积进一步狭窄。与相同外形尺寸的电解槽相比较，组装有透水性的电极的电解槽的溶解氢分子的生成量降低。为了降低成本，优选使用孔的面积小的电极以及与隔膜的接触面积小的结构。
非专利文献1 :Nature Medicine 电子版 2007/5/8 (Published online 7 May 2007 ；doi :10.1038/nml577)
发明内容
如上所述，作为家庭用的溶解氢饮用水的制备装置，实际情况是没有适合的装置。
本发明要解决的问题是提供一种家庭用的、制备适合饮用的、溶解氢浓度高的、溶解氢的寿命长的溶解氢饮用水的装置。
为了解决上述问题反复进行了深入研究，结果完成了本发明。
即，本发明的重点是提供一种溶解氢饮用水制备装置，该溶解氢饮用水制备装置安装有通水型电解槽，该电解槽用于供给50 μ S/cm以下的导电率的高纯度水、并在pH为 2. 5-8. 5的范围内尤其是在5. 8-8. 5的范围内生成溶解氢浓度为0. Ippm以上的饮用水，其特征在于，该电解槽由具有透水性的板状阳极的纵型阳极室和具有板状阴极的纵型阴极室构成，该阳极室与该阴极室被由氟系阳离子交换膜构成的隔膜隔离，透水性的板状阳极紧贴在由氟系阳离子交换膜构成的隔膜上，该电解槽具有在该隔膜与阴极之间的空间中填充有离子交换树脂的结构。
根据本发明，能够提供一种制备适合饮用的、溶解氢浓度高的、溶解氢的寿命长的溶解氢饮用水的装置。


图1是本发明的含氢饮用水制备装置中使用的二室型电解槽的截面示意图； 图2是表示由作为隔膜使用的离子交换树脂膜的不同带来的电位梯度的示意图； 图2(a)是表示将除了氟系阳离子交换膜以外的离子交换膜用作了隔膜的情况的电位梯度的示意图；图2(b)是将氟系阳离子交换膜用作了隔膜的情况的电位梯度； 图3是本发明的含氢饮用水制备装置中使用的二室型电解槽的截面示意图； 图4是本发明的含氢饮用水制备装置中使用的二室型电解槽的截面示意图； 图5是安装了自来水的净化体系的本发明的溶解氢饮用水制备装置的系统流程图； 图6是本发明的含氢饮用水制备装置中使用的三室型电解槽的截面示意图； 图7是表示了实施例2的溶解氢的量的比例与电流的关系的图表； 图8是表示了实施例3的溶解氢的量的比例与流速的关系的图表； 图9是多孔质电极的平面图； 图10是表示了实施例4的电解槽的结构与溶解氢的量的比例的关系的图表； 图11是表示了实施例5的电解槽的结构的不同中的氧化还原电位与时间的关系的图表； 图12是安装了循环线的溶解氢饮用水制备装置的系统流程图； 图13是安装了离子交换树脂塔的溶解氢饮用水制备装置的系统流程图； 图14是安装了脱气装置的溶解氢饮用水制备装置的系统流程图； 图15是安装了三室型电解槽的溶解氢饮用水制备装置的系统流程图； 图16是设置有有机酸水溶液供给单元的溶解氢饮用水制备装置的系统流程图； 图17是安装了三室型电解槽的溶解氢饮用水的系统流程图； 图18是以往的二室型电解槽的截面示意图； 图19是以往的二室型电解槽的截面示意图。
附图标记说明 1阳极室 2阳极室入口 3阳极室出口 4阳极 4-1透水性阳极 5隔膜 5-1由氟系阳离子交换膜构成的隔膜 6阴极室 7阴极室入口 8阴极室出口 9阴极 9-1透水性阴极 10离子交换树脂 11预过滤器 12前置活性炭滤芯 13反渗透膜过滤器 14精密活性炭过滤器 15自来水管线 16流量传感器 17低温氢水槽 18氢水阀 19排水管线 20空气过滤器 21氢水贮存器 22温氢水槽 23温水阀 24紫外线灯 25中间室 26中间室入口 27中间室出口 28离子交换树脂 29安装用通孔 30通孔 31流量传感器 32三通阀 33循环泵 34精密过滤器 35离子交换树脂塔 36温水贮存器 36-1 温水槽 36-2 温水阀 37 脱气装置 38 中间室液体循环泵 39 中间室液体槽
具体实施例方式 通过

本发明的溶解氢饮用水制备装置。
在处理权利要求1所述的50 μ S/cm以下的导电率的高纯度水、并在pH为2. 5-8. 5 的范围内尤其是在5. 8-8. 5的范围内生成溶解氢浓度为0. Ippm以上的饮用水的装置中使用的电解槽的一个例子作为截面示意图表示在图1中。
图1表示的本发明的电解槽由具有透水性的板状阳极(4-1)的纵型阳极室(1)和具有板状阴极(9)的纵型阴极室(6)构成，阳极室与阴极室为具有用于流入原水的入口(2， 7)和流出电解水(以下有时称作氢水或生成水)的出口(3，8)的通水型二室电解槽。该阳极室(1)与该阴极室(6)被由氟系阳离子交换膜构成的隔膜(5-1)隔离，透水性的板状阳极(4-1)紧贴在由氟系阳离子交换膜构成的隔膜上，该电解槽具有在该隔膜(5-1)与阴极 (9)之间的空间中填充有离子交换树脂(10)的结构。
通过由氟系阳离子交换膜构成的隔膜5-1分为阳极室1和阴极室6这两个室。阳极为透水性，紧贴在隔膜5-1上。(在图1中，4-1表示透水性的阳极)。为了使电极为透水性，使电极为网状、穿孔状的电极，或者在板状的电极上设置图9所示的多个通孔即可。阴极9紧贴在与隔膜5-1相对的阴极室壁面上，在阴极9和隔膜5-1之间的空间中填充有离子交换树脂，水可以通过该离子交换树脂。
所谓的氟系阳离子交换膜为在以聚四氟乙烯结构为主体的膜上结合有磺酸基的氟系高分子离子交换膜。
已知使用氟系阳离子交换膜作为隔膜时，可以以几十伏以下的低压电解纯水。作为该理由，在氟系阳离子交换膜中，在氟树脂的环境下，结合在作为离子交换基团的硫酸基上的氢离子(H+)变得易脱离，氢离子成为载体，有助于提高导电率。作为该结果，变得可以在低压下电解纯水。而且，已知在结合在强阳离子交换树脂和强阴离子交换树脂上的离子交换基团的附近的强电场下，如下所述促进水分子(H2O)水解。
H2O — Η++0Γ(5) 作为该结果，即使电解超纯水，由于产生载体，因此，可以稳定地持续进行电解。在此，在阳极和隔膜之间存在有间隙时，在该间隙中电压下降变大，电解不能在几十伏的低压下进行，因此，有必要使电极与隔膜紧贴。因此，有必要使阳极紧贴在隔膜上。
但是，阴极与隔膜之间无间隙时，不可能在阴极表面上通水。但是，设置间距时，在该部分电压下降变大，在低压下的电解变得不可能。因此，为了在阳极和氟系阳离子交换膜上生成的载体的氢离子能够容易移动，从而填充离子交换树脂。
通过由氟系阳离子交换膜供给的氢离子，在阳极和阴极之间的外部电场侵入离子交换树脂层。图2示意电位梯度。利用在非氟系的通常的聚丙烯制或氯乙烯制树脂制的膜上结合了离子交换基团的离子交换膜的情况，如图2(a)所示，电位梯度限定于电极表面， 在离子交换树脂相中，电位梯度变小。但是，利用氟系阳离子交换膜作为隔膜时，由于供给载体，因此，如图2(b)所示，电位梯度直至侵入到离子交换树脂相。该结果，通过在结合在离子交换树脂上的离子交换基团上施加电场，变得水的水解被促进，载体被生成，在低压下的电解成为可能。
通过使用图1所示的本发明的结构的电解槽，变得可以利用阴极电极前面，可以提高溶解氢分子生成量，可以降低成本。
作为图1的电解槽的变形例，可举出图3所示的电解槽。图3所示的电解槽为了经由阴极供给原水、并经由阴极排出电解水，以与阴极垂直的方式设置阴极室入口 7和阴极室出口 8。在二室型电解槽中，为了使电解电压降低，有必要使阴极室的厚度变窄。但是， 如果厚度变窄，存在设置阴极室的出入口变得困难的缺点。该情况，通过使用图3所示的结构的电解槽，使阴极室的厚度变窄、且容易设置出入口这一情况成为可能。
另外，图3所示的电解槽的情况，为了原水的供给以及电解水的排出，阴极有必要为透水性(在图3中，9-1表示透水性阴极)。
图1和图3表示的电解槽的一个缺点是，如果增加流量，则一部分载体被供给原水除去，使电解电流降低。在该情况下，为了进一步大量地将原水供给到阴极室，使用图4所示的结构的电解槽，将阴极室供给水的一部分进行旁路电解的方法最终优点多。
图4的电解槽的特征在于，在权利要求1所述的电解槽中，以能够在不与离子交换树脂接触的面和阴极室壁面之间设置空间的方式配置阴极，并使阴极为透水性。
通过使用图4所示的结构的电解槽，供给到阴极室6的原水流通到阴极的阳极侧的表面和背面这两个面上。通过采用这样的结构，由阴极室入口 7供给的原水，一部分流通离子交换树脂10的填充层，一部分不经过离子交换树脂10的填充层进行流通。另外，使原水旁路的情况，通过使阴极为透水性，使原水供给到阴极的表面侧(另外，在图4中，9-1表示透水性的阴极)。
供给到图1、图3以及图4所示的电解槽中的原水，为了进行强电解，有必要使用 50μ S/cm以下的导电率的高纯度水，使用自来水作为原水的情况，有必要通过过滤器系统除去溶解在自来水中的杂质离子。图5表示安装有过滤器系统的溶解氢饮用水制备装置的一个例子。通过除去杂质离子，能够防止阴极电解水的PH过度地成为碱性。作为除去杂质离子的过滤器系统，可举出由卷绕式过滤器(糸卷t 7 O夕一)构成的预过滤器、精密过滤器或者活性炭过滤器或者组合了这些过滤器的过滤器系统。
如图5所示，自来水由自来水管线15供给，通过预过滤器11、前置活性炭滤芯12、 精密活性炭过滤器14，溶解在自来水中的杂质离子被除去，成为50μ S/cm以下的导电率的高纯度水。高纯度水通过流量传感器16测定流量，被供给到本发明的二室型电解槽的阴极室6中。在阴极室6中被电解了的水作为溶解氢饮用水被排出，被存储在氢水贮存器21中。 为了防止杂菌在存储的溶解氢饮用水中繁殖，优选在氢水贮存器21中设置紫外线灯24等杀菌单元。存储在氢水贮存器21中的溶解氢饮用水可以直接饮用，但是，希望低温氢水的情况，将溶解氢饮用水存储在低温氢水槽17 (冷却单元未示出)中冷却后，经由氢水阀18， 供给被冷却了的氢水。希望热的氢水的情况，将溶解氢饮用水存储在温水氢水槽22(加热单元未示出)中加热后，经由温水阀23，供给被加热了的氢水即可。
进而通过安装离子交换树脂塔，可以防止由钙离子或镁离子带来的阴极的污染。 还可以使用反渗透膜过滤器13来代替离子交换树脂塔。
使用反渗透膜过滤器时，碱金属和碱土类金属离子浓度被大幅度降低，因此，阴极电解水的PH成为碱性的可能性变小。但是，在如中国、欧洲、美国的中南部的硬水地域中， 反渗透膜过滤器的性能降低。这样，在反渗透膜过滤器的性能降低的地域中，如图6所示， 使用安装有由阳极室1、中间室25和阴极室6构成的三室型电解槽的溶解氢饮用水制备装置、在中间室中供给有机酸水溶液的方法是有效的。如图6所示的三室型电解槽，是在阳极室1和阴极室6之间设置有中间室25的电解槽，阳极室1和中间室25以及中间室25和阴极室6被由氟系阳离子交换膜构成的隔膜5-1分开。在中间室25中填充有离子交换树脂 28。
对于填充到中间室中的有机酸水溶液的离解度小或其浓度低的情况，离解度低时，有必要增大电解电压。在该情况下，填充离子交换树脂、基本可以在纯水中电解的结构是有效的。但是，有机酸水溶液高的情况，不填充离子交换树脂。
通过在中间室25中供给有机酸水溶液，可以防止在中间室液体中脱离了的氢离子向阴极室6移动，从而防止阴极电解水的pH成为碱性。作为有机酸，优选选自食品添加剂中的有机酸。例如可举出乳酸、抗坏血酸、柠檬酸、苹果酸、葡萄糖酸以及乙酸等。
在本发明的溶解氢饮用水制备装置中，为了提高阴极水的溶解氢分子浓度，为了循环电解在阴极电解中生成的氢水，优选设置安装有生成水用槽和循环泵的循环线。
在本发明的溶解氢饮用水制备装置中，以提高生成水的溶解氢浓度为目的，为了降低高纯度水的溶解空气的浓度，优选在电解槽的前段设置有脱气单元。作为脱气单元，例如使用利用了中空纤维上的制膜方法(中空糸上O膜法)的脱气装置。在该方法中，通过在中空纤维膜中通水，除去外侧的空气，从而进行脱气。
实施例1 确认了阴极电解水的pH和图17表示的以往的电解槽和图1表示的本发明的电解槽的结构的关系。电解槽的电极的尺寸为8cmX6cm。使用氟系阳离子交换膜作为隔膜。电极使用镀钼的钛板。其中，图1的电解槽的阳极使用图9表示的设置有多个通孔(3πιπιΦ) 的透水性电极。进一步，图1的电解槽的情况，在>社制的由氟系阳离子交换膜构成的隔膜5-1和阴极之间填充有5mm厚的阳离子交换树脂10。作为原水使用利用反渗透膜过滤器对自来水进行了处理的水(导电率4μ S/cm)。
但是，在图17所示的以往的二室型电解槽的情况下，由于无电解质，不可能进行电解，因此在原水中添加0. 2%的食盐。将流量设定为0. 51/min，将电解电流设定为5A。测定生成的阴极电解水的PH的结果，使用了图17的以往的二室型电解槽的情况，pH为10. 6， 但是，使用了本发明的图1的电解槽的情况，阴极电解水的PH为6. 8，为中性，满足饮用水的基准。
实施例2 在图1所示的结构的电解槽中，使用8cmX6cm的电极面积为48cm2的、图9所示的设置有多个通孔(3πιπιΦ)的透水性的阳极和阴极。阴极使用了无通孔的镀钼的钛制平板。 使用了 ^- f >社制的由氟系阳离子交换膜作为隔膜。在隔膜和阴极之间填充有阳离子交换树脂。离子交换树脂层的厚度为5mm。使阴极电解水通过0.1微米的过滤器，分离肉眼可见的气泡状的氢分子(GH)和以微粒状溶解了的氢分子(SH)。SH+GH为由电流换算了的利用电解生成了的总氢量。电流在0.2至9. 5A之间变化。供给到阴极电解室的水为约为 1 μ S/cm的纯水，流速为0. 5ml/min。阴极电解水的pH为6. 0-6. 8。另外，关于溶解氢的试验结果表示在图7中。
如图7所示，如果提高电流密度，则在产生的氢分子中，溶解成分SH的比例变小。
实施例3 使用与实施例2同样的电解槽，测定阴极电解室内的流速和溶解氢分子浓度的变化。将电流设定为5A。供给到阴极电解室的水为约1 μ S/cm的纯水。相对于由电流值换算了的氢分子浓度(SH+GH)与通过了 0. 1微米的过滤器的阴极电解水中的溶解氢分子浓度 (SH)的比(SH/(SH+GH))，研究了流速的效果。此时的阴极电解水的pH为6. 1-6.7。关于溶解氢的测定数据如图8所示。从图8可以看出，通过提高流速，可以提高溶解氢浓度的比例。但是，流速为0. 11/min时，电解电压约为58V ；流速为11/min时，电解电压约为9V，可以看出，电解电压随着流速上升。
实施例4 接着，比较了相对于溶解氢分子浓度的图19的结构的电解槽与图1和图4表示的结构的电解槽。图19表示的电解槽的情况，阳极和阴极使用了透水性的阳极和阴极。图4 表示的电解槽的情况，阴极使用了透水性的阴极。图1表示的电解槽的情况，使用了无孔的板状的阴极。图1和图4表示的电解槽的情况，在阴极室中填充的离子交换树脂使用了氟系阳离子交换树脂(商品名称NR50、株式会社7- f >社制)。透水性的阳极或阴极的一种实施方式表示在图9中。即，为在板状的电极上设置通孔30、开设了用于安装的孔29的结构。
供给的水使用导电率为4 μ S/cm的水，电解电流为10A，流速为0. 5ml/min。使用了图19的电解槽时的阴极电解水的pH为约8. 8。使用了图1和图4的电解槽的情况，pH 为 6. 5-7. 2。
结果表示在图10中。从图10可以明显地看出，与透水性阴极相比较，板状阴极的情况，溶解氢分子浓度的比例变高。另外还可以看出，即使使用透水性阴极，与图19相比较，优选本发明的电解槽的结构。
实施例5 研究了使用安装有图9所示的透水性的电极的图1、图3以及图19的结构的电解槽生成了的溶解氢水浓度的寿命。使用了利用反渗透膜过滤器对自来水进行了处理的水作为原水(导电率为4 μ S/cm)。流量为0.51/min时，电解电流为10A。利用阴极电解水的 ORP (以钼为指示电极的氧化还原电位)的变化测定了溶解氢浓度的寿命。ORP的经时变化越小，则溶解氢浓度的寿命越长。图11表示ORP的经时变化。从图11可以明显地看出，利用图1的结构的本发明的电解槽生成的溶解氢水的寿命最长，与图19的以往的二室型电解槽相比较，可知本发明的有效性。使用了图19的电解槽的阴极电解水的pH为约8.8。另夕卜，利用了图1或图4的阴极电解水的pH为6. 5-7. 2。
实施例6 接着，确认了使用在实施例1中使用了的图1的结构的电解槽将原水脱气时的对溶解氢浓度的效果。以自来水为原水进行了反渗透膜过滤器处理后(导电率为4yS/cm)，使之通过使用了膜方式的脱气装置。通过该处理，溶解氧浓度从8ppm降低到5ppm。以流量为11/min，将电解电流设定为10A。利用阴极电解水的ORP评价了脱气效果。使用了无脱气的原水的情况，ORP为525mV，但是，进行了脱气处理的情况，ORP为570mV。这样，为了提高溶解氢浓度，脱气处理是有效的。此时的阴极电解水的PH为约6. 4。
实施例7 在以上的实施例中，使用了纯水，但是，在该实施例中，使用了自来水作为原水。装置使用了图5所示的溶解氢饮用水制备装置。作为原水处理，在电解槽的上流使用了预过滤器11、前置活性炭滤芯12、以及精密活性炭过滤器14。进而为了通过阴极电解来抑制pH 向碱性移动，使用了反渗透膜过滤器13。将这样处理了的原水供给到图1所示的二室型电解槽。
实施例8 本实施例为以自来水为原水、用于供给饮用的氢水的面向家庭用或事务所的小型的溶解氢饮用水制备装置，其系统流程图表示在图12中。自来水由自来水管线15被供给， 通过预过滤器11、前置活性炭滤芯12、反渗透膜过滤器13、精密活性炭过滤器14来除去溶解于自来水中的杂质离子，成为导电率为5yS/cm的高纯度水。高纯度水利用流量传感器 16测定流量，供给到本发明的二室型电解槽的阴极室6。在阴极室6中被电解了的水作为溶解氢饮用水被排出，存储在氢水贮存器21中。
在本装置中，将过滤处理后的水收集在氢水贮存器21中后，利用循环泵33使氢水在阴极室6中循环，以提高溶解氢浓度。溶解氢水移动到低温氢水槽17或温氢水槽中，为能够提供低温的氢水或热氢水的结构。
实施例9 实施例9为用于供给热氢水和低温氢水的小型溶解氢饮用水制备装置，其系统流程图表示在图13中。图13中表示的溶解氢饮用水制备装置与图12中表示的溶解氢饮用水制备装置不同的点为，并用了精密过滤器34和离子交换树脂塔35来代替反渗透膜过滤器13这一点。
另外，将过滤器处理了的温水存储在温水贮存器36中，能够经由温水槽36-1和温水阀36-2供给温水。
实施例10 在实施例10中，为安装有脱气装置的小型溶解氢水制备装置，其系统流程图表示在图14中。图14中表示的溶解氢饮用水制备装置与图12中表示的溶解氢饮用水制备装置不同的点为，在氢水贮存器21的前段设置有脱气装置37。利用预过滤器11、前置活性炭滤芯12、反渗透膜过滤器13以及精密活性炭过滤器14处理了的原水利用脱气装置37被脱气，从而使溶解空气减少，被存储在氢水贮存器21中，利用循环泵33在阴极室6中循环被供给，使阴极电解水的溶解氢上升。
实施例11 本实施例涉及使用了图6表示的本发明的三室型电解槽的溶解氢饮用水制备装置。在图15中表示其系统流程图。图15表示的溶解氢饮用水制备装置与图12表示的溶解氢制备装置不同的点为，将二室型电解槽代替为三室型电解槽。通过在阴极室6和阳极室1之间设置中间室25，并通过在中间室填充离子交换树脂，能够防止在阳极室1中生成的氧或臭氧等氧化性物质向阴极室6移动，臭氧等氧化性物质具有与氢分子反应从而降低氢浓度的可能性，因此，有望极力防止氧化性物质向阴极室移动。
实施例12 16是涉及制备溶解氢水的装置的系统流程图，该装置通过在中间室25中添加作为有机酸的乳酸或抗坏血酸等食品添加剂的有机酸，容易更稳定地将阴极电解水的PH 维持在中性到酸性之间。图16中表示的溶解氢饮用水制备装置与图15中表示的溶解氢饮用水制备装置不同的点为，为了将有机酸水溶液循环供给到中间室25，设置中间室液体槽 39，并设置用于使中间室槽内的有机酸水溶液循环到中间室的中间室液体循环泵38。
实施例13 为在与图16同样的中间室设置有有机酸水溶液供给单元的溶解氢饮用水制备装置，在图17中表示的溶解氢饮用水制备装置为通过使水一次流通而未使阴极电解水循环来制备阴极电解水的制备装置。通过使水一次流通制备阴极电解水，从而使提高溶解氢水的生成速度成为可能。当然，在该情况下，与循环型比较，成为安装具有大的面积的电解槽的情况。
工业实用性 由于能够提供制备适合饮用的、溶解氢浓度高的、溶解氢的寿命长的溶解氢饮用水的装置，因此，能够简单地摄取溶解氢饮用水，活性氧的危害的防止被期待。
权利要求
1.一种溶解氢饮用水制备装置，该溶解氢饮用水制备装置安装有通水型电解槽，该电解槽用于供给50 μ S/cm以下的导电率的高纯度水、并在PH为2. 5-8. 5的范围内尤其是在 5. 8-8. 5的范围内生成溶解氢浓度为0. Ippm以上的饮用水，其特征在于，该电解槽由具有透水性的板状阳极的纵型阳极室和具有板状阴极的纵型阴极室构成，该阳极室与该阴极室被由氟系阳离子交换膜构成的隔膜隔离，透水性的板状阳极紧贴在由氟系阳离子交换膜构成的隔膜上，且该电解槽具有在该隔膜与阴极之间的空间中填充有离子交换树脂的结构。
2.根据权利要求1所述的溶解氢饮用水制备装置，其中，所述电解槽为，在阴极室和阳极室之间设置中间室、使用氟系阳离子交换膜作为隔离阳极室和中间室以及阴极室和中间室的隔膜、在中间室填充有离子交换树脂的电解槽。
3.根据权利要求2所述的溶解氢饮用水制备装置，其中，在所述中间室设置有有机酸水溶液供给单元。
4.根据权利要求1或3所述的溶解氢饮用水制备装置，其中，在所述电解槽的阴极室中，填充在隔膜与阴极之间的离子交换树脂为阳离子交换树脂或阳离子交换树脂与阴离子交换树脂的混合物。
5.根据权利要求1或3所述的溶解氢饮用水制备装置，其中，在所述电解槽的阴极室中，填充在隔膜与阴极之间的离子交换树脂为氟系阳离子交换树脂。
6.一种溶解氢饮用水的制备方法，其特征在于，在权利要求1-5中任意一项所述的溶解氢饮用水制备装置的阴极室中供给50 μ S/cm以下的导电率的高纯度水，以0. ΙΑ/cm2以上的电流密度进行电解，并从阴极室取出溶解氢饮用水。
7.一种溶解氢饮用水的制备方法，其中，通过在权利要求2所述的溶解氢饮用水制备装置的中间室流通有机酸水溶液并进行电解，可以将阴极电解水的PH维持在中性到酸性之间。
8.一种溶解氢饮用水制备装置，其特征在于，为了在权利要求1-5中任意一项所述的电解槽中供给高纯度水，在电解槽的上游设置有由卷绕式过滤器构成的预过滤器、精密过滤器或者活性炭过滤器或者组合了这些过滤器的过滤器系统。
9.一种溶解氢饮用水制备装置，其特征在于，为了在权利要求1-5中任意一项所述的电解槽中供给高纯度水，在电解槽的上游设置有离子交换树脂塔和/或反渗透膜过滤器。
10.根据权利要求9所述的溶解氢饮用水制备装置，其中，为了降低离子交换树脂塔或反渗透膜过滤器的负荷，在离子交换树脂塔或反渗透膜过滤器的前段安装有由卷绕式过滤器构成的预过滤器、精密过滤器或者活性炭过滤器或者组合了这些过滤器的过滤器系统。
11.一种溶解氢饮用水制备装置，其中，在权利要求1-5、权利要求9和权利要求10中任意一项所述的溶解氢饮用水制备装置中设置安装有用于生成水的槽以及循环泵的循环线，循环并电解在阴极室中生成的水，在PH为2. 5-8. 5的范围内将溶解氢分子浓度提高到 0. Ippm 以上。
12.—种溶解氢饮用水制备装置，其中，在权利要求9-11中任意一项所述的溶解氢饮用水制备装置中，为了降低高纯度水的溶解空气的浓度，在电解槽的前段设置有脱气单元。
全文摘要
本发明提供一种适合在家庭用的、制备饮用的、溶解氢浓度高的、溶解氢的寿命长的溶解氢饮用水的装置。该溶解氢饮用水制备装置安装有通水型电解槽，该电解槽用于供给50μS/cm以下的导电率的高纯度水、并在pH为2.5-8.5的范围内尤其是在5.8-8.5的范围内生成溶解氢浓度为0.1ppm以上的饮用水，其特征在于，该电解槽由具有透水性的板状阳极的纵型阳极室和具有板状阴极的纵型阴极室构成，该阳极室与该阴极室被由氟系阳离子交换膜构成的隔膜隔离，透水性的板状阳极紧贴在由氟系阳离子交换膜构成的隔膜上，且该电解槽具有在该隔膜与阴极之间的空间中填充有离子交换树脂的结构。
文档编号C02F1/20GK102186781SQ20098014115
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月16日 优先权日2008年10月17日
发明者澄田修生, 任信娇 申请人:有限会社春天, 铁克股份有限公司