电解水装置的制作方法

本实用新型涉及一种电解水装置，尤其是涉及一种应用于制水机的电解水装置。

背景技术：

电解水主要包括碱性水、弱酸性水、强酸性水等，主要通过制水机来生产。电解水装置是制水机的核心设备，其成本和体积对于制水机的价格和体积影响很大。随着生活水平的日益提高，人们对于生活用水提出了更高的要求，因而制水机已经成为重要的家用电器。但是，如何将制水机小型化以便于其安装和使用成为当前的热门课题。

CN104192957A公开了一种电解槽装置，其包括离子交换膜和在离子交换膜两侧的阳极室和阴极室；阳极室包括阳极端板、多孔阳极支撑材料和阳极催化层；阴极室包括阴极端板和多孔阴极催化材料；离子交换膜材料为阴离子交换膜。该装置可以避免电解槽中膜和电极界面结垢的问题，但是体积较大，集成化程度低。

CN105753108A公开了一种电解水生成装置，其具备：装置主体，具有对水进行电解的电解槽；以及净水滤芯，设置于所述电解槽的上游或下游，对水进行净化，所述净水滤芯通过与所述装置主体之间进行装卸而被更换，在所述净水滤芯中设置有存储单元，所述存储单元存储有用于对所述净水滤芯的更换时间进行确定的信息，所述装置主体具有：通信单元，对所安装的所述净水滤芯的所述存储单元的所述信息进行读取；控制单元，根据由所述通信单元读取到的所述信息，计算所述净水滤芯的更换时间；以及通知单元，将计算出的所述更换时间通知给用户。该装置的电解槽依然体积较大，并且无法对水进行充分电解。

因此，如何将电解水装置小型化，并且不影响其对水进行充分电解依然是当前非常重要的课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电解水装置，其可以实现小型化，并且不影响其对水进行充分电解。

本申请的发明人发现如下技术方案可以实现上述目的。

本实用新型提供一种电解水装置，其包括夹板单元、绝缘单元和电解水单元；

所述的夹板单元包括第一夹板和第二夹板，二者相对设置，二者之间用于容纳绝缘单元和电解水单元；第一夹板上设置有第一进水口和第二进水口，第二夹板上设置有第一出水口和第二出水口；

所述的绝缘单元包括第一绝缘垫和第二绝缘垫；第一绝缘垫设置在第一夹板的内侧，第一绝缘垫上设置有分别与第一进水口和第二进水口连通的孔道；第二绝缘垫设置在第二夹板的内侧，第二绝缘垫上设置有分别与第一出水口和第二出水口连通的孔道；

所述的电解水单元设置在第一绝缘垫和第二绝缘垫之间，其包括电极单元和膜组件单元；所述的电极单元包括N个电极板，且N≥3；在所述的N个电极板中，最外侧的两个电极板分别与第一绝缘垫和第二绝缘垫紧密贴合；所述的膜组件单元包括N-1个膜组件，每个膜组件由电极板间隔开来；所述的N-1个膜组件之间以串联的方式相连通以形成两条独立的流道。

根据本实用新型的电解水装置，优选地，在所述的N-1个膜组件中，每个膜组件均包括隔膜、第一流道板和第二流道板；该隔膜的两侧分别为第一隔膜表面和第二隔膜表面，第一流道板的两侧分别为第一流道表面和第二流道表面，第二流道板的两侧分别为第三流道表面和第四流道表面；该隔膜的第一隔膜表面与第一流道板的第一流道表面紧密贴合，第二隔膜表面与第二流道板的第三流道表面紧密贴合；第一流道板的第二流道表面与所述的N个电极板中的一个电极板紧密贴合，第二流道板的第四流道表面与另一个相对设置的相邻电极板紧密贴合。

根据本实用新型的电解水装置，优选地，第一流道板上设置有第一流道，第二流道板上设置有与第一流道相对应的第二流道；第一流道和第二流道被所述隔膜间隔开来，并且第一流道和第二流道相对设置；第一流道分别与第一进水口和第一出水口相连通，第二流道分别与第二进水口和第二出水口相连通。

根据本实用新型的电解水装置，优选地，第一流道和第二流道的形状相同。

根据本实用新型的电解水装置，优选地，第一流道和第二流道均为蛇形迂回结构或者折线形结构，它们的截面均为半圆形、矩形或者三角形。

根据本实用新型的电解水装置，优选地，在所述的N-1个膜组件中，各个第一流道板的第一流道相互连通，各个第二流道板的第二流道相互连通，从而在所述隔膜的两侧形成两条独立的流道。

根据本实用新型的电解水装置，优选地，所述的电解水装置还包括减震单元；所述的减震单元包括第一减震板，第一减震板设置在第一夹板与第一绝缘垫之间；第一减震板上设置有分别与第一进水口和第二进水口相连通的孔道。

根据本实用新型的电解水装置，优选地，所述的减震单元还包括第二减震板，第二减震板设置在第二夹板与第二绝缘垫之间；第二减震板上设置有分别与第一出水口和第二出水口相连通的孔道。

根据本实用新型的电解水装置，优选地，所述的电解水装置还包括紧固单元；第一夹板和第二夹板上分别设置有多个装配孔；所述紧固单元通过所述的多个装配孔将第一夹板和第二夹板之间的绝缘单元和电解水单元紧固，以保证绝缘单元和电解水单元紧密贴合。

根据本实用新型的电解水装置，优选地，所述第一夹板和第二夹板的厚度均为1～10mm；所述第一绝缘垫和第二绝缘垫的厚度均为1～10mm；在所述的N个电极板中的每个电极板的厚度均为0.1～3mm。

本实用新型的电解水装置将电解水单元模块化，将传统的阳极室和阴极室改变为流道结构，并且各个模块之间的流道串联以增加水流距离，这样可以使得电解水装置小型化，并且能够通过整个电解水装置内部的水流路来充分对水进行电解。

附图说明

图1为本实用新型的一种电解水装置的结构示意图。

图2为本实用新型的一种第一流道板的结构示意图。

图3为本实用新型的一种第二流道板的结构示意图。

图4为本实用新型的另一种电解水装置的结构示意图。

附图标记说明如下：

11-第一夹板，12-第二夹板，2-减震板，31-第一绝缘垫，32-第二绝缘垫，4-电极板，51-第一流道板，52-第二流道板，6-隔膜，71-第一进水口，72-第二进水口，81-第一出水口，82-第二出水口，91-第一流道；92-第二流道。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。

在本实用新型中，表示设置位置的“内侧”、“最外侧”、“之间”表示相对位置，详细位置请参照说明书附图。本实用新型的“紧密贴合”表示二者之间非常紧密地结合在一起，二者之间的缝隙不能使水渗出。“相对设置”表示二者相对应地安装，并且二者之间可以有其他物体。

本实用新型的电解水装置包括夹板单元、绝缘单元和电解水单元，还可以包括减震单元。

<夹板单元>

本实用新型的夹板单元包括第一夹板和第二夹板。第一夹板和第二夹板之间相对设置，二者之间用于容纳绝缘单元和电解水单元，还可以容纳减震单元。在第一夹板上设置有第一进水口和第二进水口，在第二夹板上设置有第一出水口和第二出水口。第一进水口和第二进水口分别用于引入待电解的水，例如自来水。第一出水口和第二出水口分别用于导出电解水，包括酸性水、碱性水。第一出水口和第二出水口产生的电解水的性质，由与它们连通的流道为阳极流道还是阴极流道来确定，并且是可以自由改变的。流道的性质则由电极板属于阳极还是阴极来确定。因此，通过调整电极板的属性，可以改变第一出水口和第二出水口产生的电解水的性质。根据本实用新型的电解水装置，所述第一夹板和第二夹板的厚度可以均为1～10mm，优选为2～8mm，更优选为3～6mm。第一夹板和第二夹板的材质可以为铸铁或钢材，优选为钢材，更优选为不锈钢材。

根据本实用新型的电解水装置，优选地，其还包括紧固单元。第一夹板和第二夹板上分别设置有多个装配孔。根据本实用新型的一个具体实施方式，该紧固单元通过所述的多个装配孔将第一夹板和第二夹板之间的绝缘单元和电解水单元紧固，以保证绝缘单元和电解水单元之间紧密贴合。根据本实用新型的另一个具体实施方式，该紧固单元通过所述的多个装配孔将第一夹板和第二夹板之间的减震单元、绝缘单元和电解水单元紧固，以保证它们彼此之间紧密贴合。在本实用新型中，装配孔的数量可以为3～8个，优选为4～6个；紧固单元包括但不限于螺栓螺母单元。根据本实用新型的一个优选实施方式，第一夹板、第二夹板的四个角处分别设置有一个装配孔，四个螺栓螺母单元分别通过各个装配孔将第一夹板、第二夹板之间的各个单元(即绝缘单元和电解水单元；或者减震单元、绝缘单元和电解水单元)紧固，并保证各个单元之间紧密贴合，从而保证流道的密闭性，防止漏水。螺栓的具体规格可以为M10×200mm，螺母与之匹配。作为优选，所述第一夹板和第二夹板的面积略大于设置于二者之间的减震单元(若有)、绝缘单元和电解水单元，从而该紧固单元通过将第一夹板和第二夹板夹紧而实现上述各单元的紧密贴合；也就是说，所述紧固单元并不穿过所述减震单元(若有)、绝缘单元和电解水单元的本体。

<绝缘单元>

本实用新型的绝缘单元包括第一绝缘垫和第二绝缘垫。第一绝缘垫设置在第一夹板的内侧，第一绝缘垫上设置有分别与第一进水口和第二进水口连通的孔道；第二绝缘垫设置在第二夹板的内侧，第二绝缘垫上设置有分别与第一出水口和第二出水口连通的孔道。在本实用新型中，第一绝缘垫可以与第一夹板紧密贴合；或者第一绝缘垫与第一夹板之间设置减震单元，三者之间紧密贴合。第二绝缘垫可以与第二夹板紧密贴合；或者第二绝缘垫与第二夹板之间设置减震单元，三者之间紧密贴合。根据本实用新型的一个实施方式，第一绝缘垫上的孔道为两个，分别与第一进水口和第二进水口连通；第二绝缘垫上的孔道为两个，分别与第一出水口和第二出水口连通。

在本实用新型中，第一绝缘垫和第二绝缘垫可以为食品级绝缘材料，优选为食品级橡胶。第一绝缘垫和第二绝缘垫的厚度可以均为1～10mm，优选为1.5～8mm，优选为2～5mm。

<减震单元>

本实用新型的减震单元包括第一减震板。第一减震板设置在第一夹板与第一绝缘垫之间；第一减震板上设置有分别与第一进水口和第二进水口相连通的孔道。作为优选，本实用新型的减震单元还包括第二减震板。第二减震板设置在第二夹板与第二绝缘垫之间；第二减震板上设置有分别与第一出水口和第二出水口相连通的孔道。作为更优选，第一减震板上的孔道为两个，分别与第一进水口和第二进水口连通；第二减震板上的孔道为两个，分别与第一出水口和第二出水口连通。

在本实用新型中，第一减震板和第二减震板的材质可以为塑料，优选为食品级塑料。第一减震板和第二减震板的厚度可以为2～20mm；优选为5～15mm；更优选为8～10mm。

<电解水单元>

本实用新型的电解水单元设置在第一绝缘垫和第二绝缘垫之间，其包括电极单元和膜组件单元。本实用新型的电极单元包括N个电极板，且N≥3。电极板的个数N可以为3、4、5、6、7……等自然数。优选地，所述的电极单元包括3～10个电极板；更优选地，所述的电极单元包括5～7个电极板。在所述的N个电极板中，最外侧的两个电极板分别与第一绝缘垫和第二绝缘垫紧密贴合。最外侧的两个电极板上分别设置有接线端，用于与电源连接。根据本实用新型的一个具体实施方式，除了最外侧的两个电极板，其他电极板(即中间电极板)上均不设置接线端。

本实用新型的电极板可以为不锈钢电极、铂钛电极或含稀土的铂钛电极，优选为铂钛电极或含稀土的铂钛电极。所谓的铂钛电极表示以钛或钛合金为基材，在其表面镀铂形成的电极。在所述的N个电极板中，每个电极板的厚度均为0.1～3mm，优选为0.2～2mm，更优选为0.3～1mm。

本实用新型的膜组件单元包括N-1个膜组件(且N≥3)，每个膜组件由电极板间隔开来。膜组件个数N-1可以为2、3、4、5、6……等自然数。优选地，所述的膜组件单元包括2～9个膜组件；更优选地，所述的膜组件单元包括4～6个膜组件。各个膜组件设置在电极板之间。除了最外侧的两个电极板，其他电极板(即中间电极板)将两个相邻的膜组件分隔开来。上述N-1个膜组件之间以串联的方式相连通，从而在隔膜的两侧形成两条独立的流道，分别为阳极流道和阴极流道。这样的设计可以使得电解装置模块化和小型化，便于后期维护和应用于家用制水机。

在本实用新型的N-1个膜组件中，每个膜组件均包括隔膜、第一流道板和第二流道板。在本实用新型中，所述的隔膜可以为阳离子交换膜、阴离子交换膜或多孔质膜。第一流道板和第二流道板的材质可以为塑料，优选为食品级塑料，它们的厚度可以均为1～10mm，优选为2～8mm，优选为3～6mm。

在本实用新型中，所述隔膜的两侧分别为第一隔膜表面和第二隔膜表面，第一流道板的两侧分别为第一流道表面和第二流道表面，第二流道板的两侧分别为第三流道表面和第四流道表面。该隔膜的第一隔膜表面与第一流道板的第一流道表面紧密贴合，第二隔膜表面与第二流道板的第三流道表面紧密贴合；第一流道板的第二流道表面与所述的N个电极板中的一个电极板紧密贴合，第二流道板的第四流道表面与另一个相对设置的相邻电极板紧密贴合。在本实用新型中，中间电极板将第N-2膜组件的第二流道板与第N-1膜组件的第一流道板间隔开来。

在本实用新型中，第一流道板上设置有第一流道，第二流道板上设置有与第一流道相对应的第二流道。第一流道和第二流道被所述隔膜间隔开来，并且第一流道和第二流道相对设置；第一流道分别与第一进水口和第一出水口相连通，第二流道分别与第二进水口和第二出水口相连通。第一流道和第二流道相互配合形成封闭的流道空间，以供待电解的水通过。在该流道空间中，水中的离子可以透过隔膜，完成离子交换和电解过程。第一流道和第二流道产生的电解水的性质是可以自由改变的，由与它们接触的电极板的属性为阳极还是阴极来确定。通过调整电极板的属性，可以改变第一流道和第二流道产生的电解水的性质。也就是说，第一流道为阳极流道时，第二流道为阴极流道；第一流道为阴极流道时，第二流道为阳极流道。

上述N-1个膜组件之间以串联的方式相连通。具体地，在上述N-1个膜组件中，各个第一流道板的第一流道相互连通，各个第二流道板的第二流道相互连通，从而在所述隔膜的两侧形成两条独立的流道，分别为阳极流道和阴极流道。更具体地，第N-2膜组件的第一流道板的第一流道与第N-1膜组件的第一流道板的第一流道相连通，第N-2膜组件的第二流道板的第二流道与第N-1膜组件的第二流道板的第二流道相连通。这样在电解水装置中形成位于隔膜两侧的两条独立的流道，供待电解的水通过。这样的设计可以保证待电解水的流程足够长，从而达到电解充分的目的。

在本实用新型中，第一流道和第二流道的形状优选为相同的，它们的截面也是相同的。第一流道和第二流道均为蛇形迂回结构或者折线形结构，优选为蛇形迂回结构。它们的截面均为半圆形、矩形或者三角形，优选为半圆形或矩形，更优选为半圆形。这样的流道可以便于待电解水顺利流动，防止漏水。

实施例1

图1为本实用新型的一种电解水装置的结构示意图。如图1所示，该电解水装置包括夹板单元、减震单元、绝缘单元以及电解水单元。夹板单元包括第一夹板11和第二夹板12，二者相对设置，中间用于容纳减震单元、绝缘单元和电解水单元。第一夹板11上设置有第一进水口71和第二进水口72。第二夹板12上设置有第一出水口81和第二出水口82。第一夹板11和第二夹板12的材质为不锈钢。本实施例中，第一夹板11、第二夹板12的厚度均为6mm。

减震单元由减震板2构成，设置在第一夹板11的内侧。减震单元用于对绝缘单元以及电解水单元提供缓冲、减震保护，防止它们在装配过程中或使用过程中受压过大而损坏。减震板2设置有两个孔道，分别与第一进水口71和第二进水口72连通。减震板2的材质为食品级塑料。本实施例中，减震板2的厚度为10mm。

绝缘单元包括第一绝缘垫31和第二绝缘垫32，第一绝缘垫31设置在减震板2的内侧；第二绝缘垫32设置在第二夹板12的内侧。第一绝缘垫31设置有两个孔道，分别与第一进水口71和第二进水口72连通。第二绝缘垫32设置有两个孔道，分别与第一出水口81和第二出水口82。第一绝缘垫31和第二绝缘垫32为食品级橡胶。在本实施例中，第一绝缘垫31和第二绝缘垫32的厚度均为3mm。

电解水单元设置在第一绝缘垫31和第二绝缘垫32之间，其包括电极单元和膜组件单元。电极单元包括N个电极板4，例如7个电极板4。最外侧的两个电极板分别与第一绝缘垫31、第二绝缘垫32紧密贴合。膜组件单元包括N-1个膜组件(例如6个膜组件)，每个膜组件由电极板4间隔开来；也就是说，中间的电极板将第N-2膜组件的第二流道板52与第N-1膜组件的第一流道板51间隔开来。电极板4为铂钛电极；厚度为0.8mm。

下面以一个膜组件为例进行说明。一个膜组件包括隔膜6、第一流道板51和第二流道板52。第一流道板和第二流道板的材质为食品级塑料，厚度均为3mm。

隔膜6的两侧分别为第一隔膜表面和第二隔膜表面，第一流道板51的两侧分别为第一流道表面和第二流道表面，第二流道板52的两侧分别为第三流道表面和第四流道表面。隔膜6的第一隔膜表面与第一流道板51的第一流道表面紧密贴合，第二隔膜表面与第二流道板52的第三流道表面紧密贴合。第一流道板51的第二流道表面与一个电极板4紧密贴合，第二流道板52的第四流道表面与另一个相对设置的相邻电极板4紧密贴合。如图2和3所示，第一流道板51上设置有第一流道91，第二流道板52上设置有与第一流道相对应的第二流道92。第一流道91和第二流道92位于隔膜6的两侧，第一流道91和第二流道92相互配合形成封闭的流道空间，以供待电解水通过。第一流道91、第二流道92的形状相同，均为蛇形迂回结构，截面均为半圆形。第一流道91与第一进水口71、第一出水口81相连通，第二流道92与第二进水口72、第二出水口82相连通。

在本实施例中，N-1个膜组件之间为串联结构，亦即，第N-2膜组件的第一流道91与第N-1膜组件的第一流道91相连通，第N-2膜组件的第二流道92与第N-1膜组件的第二流道92相连通。这样在电解水装置中形成位于隔膜两侧的两条迂回曲折的流道，供待电解的水通过。

在本实施例中，第一夹板11、第二夹板12的四个角处分别设置有装配孔，螺栓螺母单元(未图示)通过装配孔将第一夹板11、第二夹板12之间的各个单元(即减震单元、绝缘单元和电解水单元)紧固，并保证各个单元之间紧密贴合，防止漏水。螺栓螺母单元的数量为四组，螺栓规格为M10×200mm，螺母与之匹配。

在电解水过程中，自来水分别通过第一进水口71和第二进水口72进入电解水装置中。来自第一进水口71的自来水依次通过N-1个膜组件的第一流道板51的第一流道91，电解后的水从第一出水口81引出；来自第二进水口72的自来水依次通过N-1个膜组件的第二流道板52的第二流道92，电解后的水从第二出水口82引出。在电解水单元中，电极板4上施加电压，隔膜6将第一流道91的水和第二流道92的水隔开，仅允许水中的离子通过，从而完成电解过程。以隔膜6为阳离子交换膜为例，阳离子通过隔膜6进入第一流道91的水中，并在其中富集；阴离子则第二流道92的水中富集。

实施例2

图4为本实用新型的另一种电解水装置的结构示意图。由图可知，第一夹板11与第一绝缘垫31直接紧密贴合，省略减震板2，其余部件和条件与实施例1完全相同。

实施例3

在第二夹板12与第二绝缘垫32之间增设减震板2，其余部件和条件与实施例1完全相同，得到实施例3的电解水装置。

实施例4

在第二夹板12与第二绝缘垫32之间增设减震板2，其余部件和条件与实施例2完全相同，得到实施例4的电解水装置。

实施例5

将第一流道91和第二流道92的形状替换为折线形结构，截面替换为三角形，其余部件和条件与实施例1完全相同，得到实施例5的电解水装置。

实施例6

将第一流道91和第二流道92的截面替换为矩形，其余部件和条件与实施例1完全相同，得到实施例6的电解水装置。

本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的范围。