便携式氢水制备装置.pdf

本发明涉及一种氢水制备装置，更具体地涉及一种便携式氢水制备装置，其包括：其保持在上侧以储存水的容器；氢发生单元，其位于容器的下部，并且将通过电解容器中储存的水而产生的氢溶解在储存在容器中的水中，并且将容器中的水转换为氢水；和供电单元，其为氢发生单元施加电源。本发明的便携式氢水制备装置可以使使用者不论时间空间如何都能够方便地饮用氢水。

1.  一种便携式氢水制备装置，包括：
位于上部且被配置为储存水的容器；
氢发生单元，其位于所述容器的下部并被配置为将通过电解所述 容器中储存的水而生成的氢溶解在所述容器中的水中，并将所述容器 中的水转换为氢水；和
供电单元，其被配置为向氢发生单元施加电源。

2.  如权利要求1所述的便携式氢水制备装置，其中所述的容器是 具有排出口的水瓶，并且
所述氢发生单元包括：
壳体，其上部设有插入所述水瓶的排出口的部分的插入口；和
电极单元，其安装在所述插入口的下端部，包括设置在面向所述 插入口的一侧的一个电极、设置在所述一个电极的相对面的另一个电 极、和介于所述一个电极和所述另一个电极之间的隔膜，并分解储存 在插入到所述插入口中的所述水瓶中的水以产生氢，
所述供电单元为嵌入在所述壳体中并被配置为向所述电极单元施 加电源的电池。

3.  如权利要求2所述的便携式氢水制备装置，其中所述一个电极 为铂电极，所述另一个电极为铱电极。

4.  如权利要求2所述的便携式氢水制备装置，其中嵌入所述水瓶 的壳体中的水量通过在所述壳体内部嵌入压力传感器来感测。

5.  如权利要求2所述的便携式氢水制备装置，其中所述壳体的倾 斜的程度通过在所述壳体内部安装倾斜度传感器来感测。

6.  如权利要求2所述的便携式氢水制备装置，其中所述水瓶中是 否有储存的水存在通过在所述插入口的下部或内周面嵌入水位传感器 来感测。

7.  如权利要求2所述的便携式氢水制备装置，其中所述电池与用 于控制所述电池的电源的开关、用于显示电源是否接通的显示单元、 和用于输入外部电源的电源输入端子连接，所述外部电源用于对所述 电池进行充电。

8.  如权利要求2所述的装置，其中恒压电路构建在所述壳体内部， 以通过将所述外部电源施加到所述恒压电路来提供必要电力。

9.  如权利要求1所述的便携式氢水制备装置，其中所述容器是具 有用于遮挡形成在所述容器的上部的嘴的部分的帽的水瓶状的容器， 并且
所述氢发生单元是包括与所述容器的下部联结以产生用于将储存 在所述容器中的水转换为氢水的氢的氢发生部的氢发生单元。

10.  如权利要求9所述的便携式氢水制备装置，其中所述容器在 其下部设有连接面，所述连接面与在构成所述氢发生单元的壳体的外 壳的上端形成的联结面相接合，
所述外壳包括开口的上部和开口的下部，并且上部开口面与用于 遮蔽所述容器的下部的遮板联结，并且所述外壳的下部开口面与终板 联结，并且
所述遮板在其下侧具有所述氢发生部。

11.  如权利要求9所述的便携式氢水制备装置，其中在所述遮板 的中央部形成有用于将所述容器中的水供应至所述氢发生部的贯通 孔，并且用于防止泄漏的圆形环附接到所述贯通孔的内周面，并且
用于控制所述氢发生部的运行的控制基板附接到所述终板上，并 且用于向所述氢发生部和所述控制基板施加电源的电池安装在所述终 板上。

12.  如权利要求9所述的便携式氢水制备装置，其中所述氢发生 部包括隔膜、位于所述隔膜的上部的上部电极、和位于所述隔膜的下 部的下部电极，并且上部盖与所述上部电极的上部联结，下部盖与所 述下部电极的下部联结，
所述上部电极和所述下部电极在其中央部密集地形成有多个孔， 并且
用于输入电流的电极端子分别从所述上部电极和所述下部电极的 一侧突出，使得正电压和负电压分别施加到其上。

13.  如权利要求9所述的便携式氢水制备装置，其中不使液体成 分通过而使气体成分通过的薄膜附接到所述帽的顶面。

便携式氢水制备装置
技术领域
本发明涉及氢水制备装置，更具体地涉及便携式氢水制备装置， 其包括：容器，其保持于该装置的上部以储存水；氢发生单元，其位 于容器的下部，并用于将通过电解容器中储存的水而产生的氢溶解在 储存在容器中的水中并将容器中的水转换为氢水；和供电单元，其用 于向氢发生单元施加电源。
本发明的便携式氢水制备装置可以使使用者不论时间和空间如何 都能够方便地饮用氢水。
背景技术
通常地，氢水指溶解有大量氢的水。
报道称溶解的氢能展现出清除作为活性氧的羟自由基的抗氧化作 用，因此氢水防止老化，有助于防止糖尿病、高血压、动脉硬化、癌 症、阿尔茨海默病(老年痴呆症)，并且在皮肤养护、减肥、疲劳恢复、 性健康、运动能力改善、免疫力提高、宿醉缓解上有功效。
已出版的氢水制备装置的现有技术的例子包括：题目为“电解氢 水制备装置(Apparatus for Producing Electrolysis Hydrogen Water)”的 韩国专利申请公开公报10-2011-0039647号、题目为“氢水制备装置 (Apparatus for Producing Hydrogen Water)”的韩国专利1076631号， 题目为“电解用电极组件、具备其的氧氢制备装置、和具备其的氢水 制备装置(Electrode Assembly for Electrolysis,Apparatus for Producing  Oxygen and hydrogen including the same,and Apparatus for Producing  Hydrogen Water including the same)”的韩国专利995713号、和题目为 “溶解氢水制备装置(Apparatus for Producing Dissolved Hydrogen  Water)”的韩国专利1250470号。
但是，因为安装有用于制备氢水的诸如电解槽和流体循环设备之 类的部件，所以已出版的现有技术有相对大的体积和复杂的结构，因 此便携地使用已出版的现有技术对使用者来说是困难的。
发明内容
本发明致力于提供具有简单结构和优异便携性的氢水制备装置。
本发明的一个示例性实施方式提供一种便携式氢水制备装置，其 包括：位于上部且被配置为储存水的容器；氢发生单元，其位于所述 容器的下部并被配置为通过将所述容器中储存的水电解生成的氢溶解 在所述容器中的水中，将所述容器中的水转换为氢水；和供电单元， 其被配置为向氢发生单元施加电源。
根据本发明的示例性实施方式，便携式氢水制备装置的结构为， 通用水瓶通过上部的插入口被保持，或者水储存在上部形成的水瓶中， 并且水通过嵌入的氢发生单元被电解，以便使水转换为氢，因此使用 者能够简单和方便地制备氢水和饮用氢水。
氢水发生单元集成在壳体内部，以能够制造小的氢水制备装置， 因此能获得优异便携性。
在帽上形成有只允许气体通过的薄膜，因此降低了施加于容器的 内部压力并且防止了水由于内部压力泄漏到容器的外部。
附图说明
图1是根据本发明第一示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的透视图。
图2是根据本发明第一示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的内部截面图。
图3是根据本发明第一示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的工作状态的图。
图4是根据本发明第一示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的电源输入状态的图。
图5是根据本发明第二示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的透视图。
图6是根据本发明第二示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的分解透视图。
图7是根据本发明第二示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的氢发生部的分解透视图。
图8是根据本发明第二示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的工作状态的图。
具体实施方式
在下文中，参照附图，将对本发明的便携式氢水制备装置的结构 进行说明。
但是，本发明附图提供作为更充分地向本领域技术人员传达本发 明的精神的例子。因此，本发明不受下面附图的限制，并可以实施为 其他方面。
本文所用的术语只要没有另行定义的话，具有本领域技术人员一 般理解的含义，并且有可能使本发明的目的不必要地变模糊的相关的 已知功能和结构的详细说明在下面的说明和附图中将被省略。
本发明是便携式氢水制备装置，其包括：保持于上侧以储存水的 容器；氢发生单元，其位于容器的下部，并用于将通过电解容器中储 存的水而产生的氢溶解在储存在容器中的水中且将容器中的水转换为 氢水；和供电单元，其向氢发生单元施加电源。
具体地，根据第一示例性实施方式，本发明的氢水制备装置实现 为储存水的水瓶的排出口部插入到装置中并且水瓶中储存的水转换为 氢水的便携式氢水制备装置，并且根据第二个示例性实施方式，本发 明的氢水制备装置实现为储存在水瓶中的水被具有水瓶外形并且被嵌 入在装置的下部的氢发生单元转换为氢水的便携式氢水制备装置。
通过本发明的第一和第二示例性实施方式的氢水制备装置来提供 便携性优异的氢水制备装置。
首先，将参考图1至图4对根据本发明第一示例性实施方式的便 携式氢水制备装置的结构和工作进行详细说明。
图1是根据本发明第一示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的透视图，图2是根据本发明第一示例性实施方式的示出便携式氢 水制备装置的内部截面图。
参考图1，本发明的氢水制备装置1包括具有圆筒形外观的壳体 10，其上部设有插入口20，瓶的排出口部分插入到该插入口20，并且 在其(壳体10的)外周面安装有开关30、显示单元40、和电源输入 端子50。
壳体10由具有优异耐久性的轻质塑料材料形成，并且插入口20 以市售的通用水瓶的排出口(嘴)能够被插入到插入口20的尺寸被制 造。
参考图2的内部截面图，插入口20形成在本发明第一个示例性实 施方式的氢水制备装置1的壳体10的上部，排出口110的部分在水瓶 100倒置的状态下插入到插入口20中，侧壁21安装在插入口20的内 壁上，并且密封构件(packing component)22设置在侧壁21的下端， 由此防止流经插入到插入口20的水瓶100的排出口110的水泄漏到壳 体10。
电池60保持在壳体10的内部，并且电池60的两极与一对导线61 连接，以便对将在下面说明的电极单元70的一个电极71和另一个电 极72施加电源。
电池60被配置为与用来控制电池60的电源的开关30、用于显示 电源是否被施加的显示单元40、和用于输入用于对电池60充电的外部 电源的电源输入端子50连接，并且连续地以约3.5V到12V提供1A 到10A的电流。
显示单元40可以采用通用迷你灯泡或发光二极管(LED,：Light  Emitting Diode)灯。
同时，尽管没有示出，用于为电池60施加电源并且充电、使显示 单元40发光、并且操作开关30的外围电路被嵌入在壳体10的内部， 并且外围电路可以采用通用电路，因此关于此的详细说明将被省略。
电极单元70安装在插入口20的下端部。电极单元70用来电解储 存在插入到插入口20中的水瓶100中的水并且产生氢，并且包括：设 置在面向插入口20的一侧的一个电极71、设置在一个电极71的相对 面的另一个电极72、和介于一个电极71和另一个电极72之间的隔膜 73。
一个电极71和另一个电极72是一种催化剂电极，其能使氢容易 扩散，并且允许电流密度高，它们可以使用稀有金属，如铂或铱。
在本发明的示例性实施方式中，铂电极在隔膜73的上部用作一个 电极71，并且铱电极在隔膜73的下部用作另一个电极72，因此另一 个电极72形成正极并且一个电极71形成负极。
隔膜73采用高分子膜。接着，用作催化剂的电极通过一个电极71 和另一个电极72电解水分子，因此氢分子从作为正极的另一个电极72 穿过隔膜73，转移到作为负极的一个电极71，并且向上移动至插入到 插入口20中的水中，因此氢分子溶解在水中。
同时，压力传感器可以嵌入在壳体10的内部，用来感测当水瓶100 插入时的水量，并且倾斜度传感器可以嵌入在壳体10的内部，用来感 测壳体10倾斜的程度，或者水位传感器可以嵌入在插入口20的下部 或内周面，用来感测在水瓶100中是否存在储存的水。
在下文中，对根据如上文所说明的结构所示的本发明的的第一示 例性实施方式的便携式氢水制备装置1的工作进行说明。
图3是根据本发明第一示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的工作状态的图。
参考图3，首先，储存水W状态下的水瓶100的排出口(嘴)110 的部分在本发明的氢水制备装置1的壳体10保持在平面的状态下，插 入到在壳体10的上表面形成的插入口20中。
在这种情况下，插入状态下的水瓶100的排出口110的部分与插 入口20的侧壁21相接合(啮合)，使得水瓶100垂直地固定到壳体10 的插入口20，并且侧壁21的下端的密封构件22防止水从排出口110 泄漏。
储存在水瓶100中的水W和电极单元70中的一个电极71相接触， 并且当使用者将开关30切换到接通状态时，显示单元40发光时表示 电源施加状态，并且嵌入电池60的电源通过导线61被施加到一个电 极71和另一个电极72。
接着，储存在水瓶100中的水W向下部方向滴落，并且水分子被 通过电极单元70的一个电极71和另一个电极72施加的电压分解。
在这种情况下，水分子被实现了催化剂电极功能的一个电极71和 另一个电极72分解，使得氢分子从作为正极的另一个电极72穿过由 高分子材料形成的隔膜73，转移到作为负极的一个电极71，并且向上 移动至插入到插入口20中的水中。
储存在水瓶100中的水W在向上移动的氢分子在水中被分解的同 时被制备为有大量氢溶解的氢水。
作为本发明的发明者的实验结果，根据本发明的示例性实施方式 的氢水制备装置在电池60的输入电压在3.5V至12V并且输入电流在 1A至10A的条件下，可以制备具有600ppb至1600ppb的高密度氢溶 解的氢水。
接着，当储存在水瓶100中的水转换为氢水时，使用者可以通过 将开关30切换到断开状态并且将水瓶100从插入口20中分离，而饮 用储存的氢水。
据此，根据如上说明那样工作的本发明的氢水制备装置1包括嵌 入在壳体10的内部的电池60，因此可以不用依靠外部电源而独立工 作，并且氢水制备装置1具有通过嵌入在壳体10的内部的电极单元70 生成氢的小结构，因此获得非常优异的便携性和使用方便性。
同时，根据本发明的第一示例性实施方式的氢水制备装置1，如图 4所示，电源连接线80与构建在壳体10的外周面的电源输入端子50 联结，并且在电源线81中构建的插销(plug socket)82可以和通用家 用电源连接来为嵌入电池60充电。
根据本发明的第一示例性实施方式的氢水制备装置1可以通过与 电池60的充电分开，在壳体10的内部构建通用恒压电路(未示出) 施加必要电源，并且为恒压电路提供通用的外部商用电源来使用。
接着，将参考图5至图8对根据本发明第二示例性实施方式的便 携式氢水制备装置的结构与工作进行详细说明。
图5是根据本发明第二示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的透视图，并且图6是根据本发明第二示例性实施方式的示出便携 式氢水制备装置的分解透视图。
首先，参考图5，根据本发明第二示例性实施方式的便携式氢水制 备装置2包括：具有通用水瓶外形并且用于储存水的容器200、与容器 200的下部联结以产生用于将储存在容器200中的水转换为氢水的氢 并将产生的氢供应给容器200的氢发生单元210、和用于遮挡容器200 的嘴220的部分的帽230。
参考图6的分解透视图，容器200包括位于其下部的连接面201， 并且连接面201与构成氢发生装置210的壳体的外壳300的上端形成 的联结面310相接合。
在容器200的上部的嘴220的外周形成有螺纹221，该螺纹221 与帽230的内表面相接合。
氢发生单元20的外壳300有开口的上部和开口的下部，并且外壳 300的上部开口面与阻隔板(blocking panel)260联结，该阻隔板260 用于遮挡容器200的下部，并且外壳300的下部开口面与终板(finishing  plate)320联结。
阻隔板260在其下部侧包括氢发生部250，并且氢发生部250电解 储存在容器200中的水以产生氢，为容器200供应产生的氢，并且将 储存在容器200中的水转换为有大量氢溶解其中的氢水。
为此，用于供应容器200中的水至氢发生部250的贯通孔262形 成在阻隔板260的中央部，并且用于防止泄漏的圆形环261附接在贯 通孔262的内周面，因此当容器200中的水与氢发生装置250接触时， 防止容器200中的水向外壳300的内侧泄漏。
用于控制氢发生部250的运行的控制基板330附接到用来遮挡外 壳300的下部开口面的终板320，并且用于为氢发生部250和控制基板 330施加电源的电池340安装在终板320上。
电池340的两极与一对导线341相连，以向氢发生部250的一个 电极251和另一个电极252施加电源。
尽管没有在示图中示出，用于控制电池340的电源的开关(未示 出)和用于显示电源是否被施加的由迷你灯泡或发光二极管(LED, Light Emitting Diode)形成的灯可能被构建。
用于连接外部供电电源的电源线350与控制基板330相连，该外 部供电电源用于对电池340充电，并且电源接插口(power supply jack) 351构建在电源线350中，以从通用外部供电电源(未示出)接收电力 并且为电池340充电。根据本发明第二示例性实施方式的氢水制备装 置2在3.5V至5V下施加1A至10A的电源，为电池340充电。
用于为对氢发生部250施加电源的电池340充电的通用外围电路 嵌入在控制基板330中。
同时，未说明的附图标记321表示从终板120垂直地突出的多个 杆(rod)321，并且杆321的远端附接到氢发生部250，用于支承氢发 生部250。
图7是根据本发明第二示例性实施方式的示出便携式氢水制备装 置的氢发生部的分解透视图。
参考图7，氢发生部50是用于电解储存在容器20中的水以生成氢 的单元，并且有公知的通用结构。
即，氢发生部250包括隔膜253、位于隔膜253的上部的上部电极 251、和位于隔膜253的下部的下部电极252，并且上部盖254与上部 电极251的上部联结，下部盖255与下部电极252的下部联结。
上部电极251和下部电极152在其中央部密集地设有多个孔251a 和252a。
用于输入电流的电极端子251b和252b分别从上部电极251和下 部电极252的一侧突出，并且约3.5V至5V的正电压和负电压分别施 加于电极端子251b和252b。
尽管没有示出，用于绝缘的衬垫构件(packing member)(未示出) 介于上部电极251和下部电极252的表面上，因此防止上部电极251 和下部电极252短路，并且上部电极251与下部电极252以及上部盖 254与下部盖255利用固定螺栓(未示出)和螺母(未示出)紧固，因 此防止水穿过隔膜253泄漏。
隔膜253可采用主要由硅材料形成的高分子膜，并且通过上部电 极251和下部电极252起到催化剂作用的电极电离并分解水分子，并 且产生的氢分子从作为正极的下部电极252穿过隔膜253，转移到作为 负极的上部电极251，被排出到储存在容器200中的水中。
与上述第一示例性实施方式相类似，上部电极251和下部电极252 是一种能使氢容易扩散并且具有高的允许电流密度的催化剂电极，并 且可以使用稀有金属，如铂或铱。
根据本发明的第二示例性实施方式的氢水制备装置中，负极通过 使用铂电极作为上部电极251而形成，并且正极通过使用铱电极作为 下部电极252而形成。
因此，当正电压和负电压施加于如上说明的结构那样的本发明的 氢发生部250的上部电极251和下部电极252时，容器200的内部储 存的水被电解，使得产生氢分子，并且在流入容器200的同时经过预 设时间后，所产生的氢分子将容器200的内部储存的水转换为氢水。
在这种情况下，当氢在预设时间期间流入容器200时，容器200 内部的压力增大，因此存在的顾虑是：由于内部压力增加可能导致容 器200的连接面201和外壳300的联结面310之间或包括氢发生部250 的阻隔板260的圆形环261的外周面产生泄漏。
为解决这种顾虑，具有预设直径的孔232穿透在帽230的顶面231 以遮挡本发明的容器200的嘴220，并且不使液体成分通过而使气体成 分通过的薄膜240附接到孔232。作为只允许气体成分通过的薄膜240， 使用公知的通用材料。
因此，施加在容器200的内部的内部压力通过如上说明的附接到 帽230的薄膜240而减小，因此能够防止如上说明的容器200的内部 和外部的泄漏现象。
同时，储存在容器200中的水量可以通过将压力传感器嵌入到如 上说明那样结构的外壳300中来感测，或者在容器200中是否存在存 储的水可以通过在容器200的内周面嵌入水位传感器来感测。
在下文中，将对根据本发明的第二示例性实施方式的如上说明那 样结构的便携式氢水制备装置2的工作进行说明。图8是根据本发明 第二示例性实施方式的示出便携式氢水制备装置的工作状态的图。
参考图8，首先，与根据本发明第二示例性实施方式的便携式氢水 制备装置2的容器200的嘴220的部分联结的帽230被打开，水倒入 容器200的嘴220的部分中，以在容器200的内部储存水W，并且接 着帽230再次与瓶嘴220的部分联结。
接着，储存在容器200内部的水向下部方向滴落以与氢发生部250 相接触，同时通过遮挡容器200的下部的阻隔板260的贯通孔262排 出。在这种情况下，圆形环261附接到贯通孔262的内侧，因此可以 防止泄漏。
在这种情况下，当使用者将附接在外壳300的开关(未示出)切 换到接通状态时，外壳300中嵌入的电池340的电源通过导线341施 加到氢发生部250的一个电极251和另一个电极252。
接着，通过阻隔板260的贯通孔262排出并且与氢发生部250相 接触的水W中的水分子，通过施加到氢发生部250的一个电极251和 另一个电极252的电压而被分解。
随后，水分子被作为一种催化剂电极发挥作用的一个电极251和 另一个电极252电离和分解，使得氢分子通过由高分子材料形成的隔 膜253从作为正极的另一个电极252转移到作为负极的一个电极251， 向上移动至通过贯通孔262接触的水W中并且在产生蒸气H2的同时 溶解在水中，因此储存在容器20中的水W被制造为有大量氢溶解的 氢水。
在这种情况下，当氢进入容器200中时，容器200中的内部压力 增加，但是形成增加的内部压力的气体通过帽230的薄膜240被排出 到容器200的外部，使得施加在容器200的内部的内部压力自然地减 小，因此防止容器200的内部和外部的泄漏现象。
作为本发明的发明者的实验结果，根据本发明的第二示例性实施 方式的氢水制备装置在电池340的输入电压在3.5V至5V并且输入电 流在1A至10A的条件下，可以制备具有600ppb至1600ppb的高密度 氢溶解的氢水。
接着，当储存在容器200中的水转换为氢水时，使用者可以通过 将开关(未示出)切换到断开状态，打开容器200的帽230，并且通过 嘴220取出氢水来饮用氢水。
据此，根据如上说明那样工作的本发明的第二示例性实施方式的 便携式氢水制备装置2包括嵌入在外壳300的内部的电池340，因此可 以不用依靠外部电源而独立工作，并且便携式氢水制备装置2可以通 过嵌入在外壳300的内部的氢发生部250简单地制备氢水。
通过将连接到控制基板330的电源线350的电源接插口351连接 到通用的外部供电电源(未示出)，来为嵌入电池340充电，由此根据 本发明的第二示例性实施方式的氢水制备装置2可以其被重复利用。
根据本发明的第二示例性实施方式的氢水制备装置2也可以通过 与电池340的充电分开，在外壳300的内部构建通用恒压电路(未示 出)施加必要的电源，并且向恒压电路提供通用的外部商用电源来使 用。
已对本发明的便携式氢水制备装置的示例性实施方式进行了详细 说明，但是示例性实施方式只是暗示有助于帮助理解本发明的特定例 子，并不试图限制本发明的范围。对本领域技术人员来说显而易见的 是，除了本文中公开的示例性实施方式，也可以实现其他基于本发明 技术精神的修改。