专利名称：水燃料系统及其水电解器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水燃料系统，特别涉及一种通过电解水来产生氢气和氧 器的混合气体的水燃料系统及其水电解器。
背景技术：
当今社会，能源短缺已经影响到了人们的生产、生活。而且，不久的将 来，人类必将消耗更多的能源，然而，诸如石油等能源都会有耗尽的时候， 所以节约能源是现在乃至将来都必须重视的一个问题。
因为水资源相对来说比较充裕，人们早已提出通过电解水来得到H2和 02混合气体，这种混合气体可作为能源使用，例如可输送给发动机以做燃 料，以取代石油等其它能源。然后，现有的水电解器大多体积较大、结构复 杂且成本高。另外，在一个水燃料系统中，如果其中的水电解器损坏了，其 并不能更换，需要重新购置水燃料系统，从而会进一步增加使用者的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水燃料系统及其水电解器，其 中水电解器可更换。
本发明采用的技术方案为 一种水燃料系统，包括分别连接电源正极和 负极的正极固定器和负极固定器、至少一个水电解器、冷却装置和水箱；所 述水电解器包括长筒状的外壳、正极插接管头、负极插接管头、套体和棒体， 其中，正极插接管头固定于正极固定器，套体固定于正极插接管头并与之电 导通，正极插接管头绝缘固定至外壳的一端并使套体容置于外壳中；负极插 接管头固定于负极固定器，棒体固定于负极插接管头并与之电导通，负极插 接管头固定至外壳的另一端并使棒体容置于套体中，且棒体与套体相距一定 距离；水箱上部设排气口，下部连接至冷却装置的入水口，正极插接管头连 接至水箱的排气口和与冷却装置相连处之间，冷却装置的出水口连接至负极 插接管头。
另一方面，本发明还提供如下技术方案 一种水电解器，包括外壳、正 极插接管头、负极插接管头、套体和棒体；正极插接管头固定于正极固定器，
套体固定于正极插接管头并与之电导通，正极插接管头绝缘固定至外壳的一
端并使套体容置于外壳中；负极插接管头固定于负极固定器，棒体固定于负 极插接管头并与之电导通，负极插接管头固定至外壳的另一端并使棒体容置 于套体中，且棒体与套体相距一定距离。
本发明的有益效果是本发明水燃料系统由于将水电解器体积縮小，并 将多个水电解器组合使用，氢气产生效率高，且各单个的水电解器可随意更 换，而无需更换整个系统，节省了消费者的成本，且使用方便。另外，水电 解器还利用外壳来导电，结构简洁，便于组装。通过使用本发明水燃料系统， 可以减少诸如汽油、柴油等石化燃料的使用量，而且减少污染物排放量，经 济环保。
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
图1是本发明水燃料系统的系统原理图。 图2是图1中的一个水电解器的分解示意图。 图3是图2中的部分分解示意图。 图4是图2的组装图。
具体实施例方式
请参阅图1，本发明水燃料系统包括用来连接电源正极的正极固定器、 用来连接电源负极的负极固定器、多个水电解器IO、主水箱75、副水箱80 及冷却装置90。
请继续参照图2至图4，每一水电解器l.O包括外壳12、正极套管14、 正极插接管头16、由导电材料制成的负极套管18、负极插接管头20、套体 22及棒体24。外壳12大致呈筒状，其沿轴向设通孔122。正极套管14为具 内螺纹的绝缘体，其容置并固定于外壳12的一端。正极插接管头16包括盖 合于外壳对应端的圆形本体162，本体中部开设一通孔164，本体162的一 侧凸设具外螺纹的固定部166，另一侧凸设一接头167，固定部166设有与 本体162的通孔164同轴且连通的通孔168，接头167开设一与本体162的 通孔164同轴且连通的通孔169，固定部166的通孔168的内径大于接头167 的通孔169的内径。负极套管18为具内螺纹的导体，其容置并固定于外壳 12的另一端。负极插接管头20形状与正极插接管头16大致相同，也包括圆 形本体202、具外螺纹的固定部206和接头207，其不同之处在于负极插
接管头20的固定部206的通孔208呈阶梯状，通孔208远离本体202的部 分呈狭长状，并于远离本体202的部分的中部在狭长状通孔两侧壁上进一步 设相对应的内螺纹。本实施方式中，套体22为一钛细条绕成的螺旋弹簧，其 设轴向的套孔222，套体22的一端固定于正极插接管头16的固定部166上， 另一端沿固定部166的轴向延伸，套体22的套孔222与固定部166的通孔 168连通。棒体24由钛材料做成，其一端固定于负极插接管头20的固定部 206的内螺纹内，另一端沿固定部206的轴向延伸。
套体22自外壳12的一端插入其通孔122中，正极插接管头16的固定部 166的外螺纹螺合于正极套管14的内螺纹，则正极插接管头16即固定于外 壳12，其本体162盖合于外壳12的对应端并与外壳12绝缘。棒体24自外 壳12的另一端插入套体22的套孔222中且与套体22的内壁并不接触，负极 插接管头20的固定部206的外螺纹螺合于负极套管18的内螺纹，则负极插 接管头20即固定于外壳12且与外壳12导通，其本体202盖合于外壳12的 对应端。水电解器10自正极插接管头16的接头167至负极插接管头20的接 头207内部各通孔连通。每一水电解器10的正极插接管头16固定至正极固 定器，负极插接管头20固定至负极固定器。各水电解器IO的正极插接管头 16电性连接并通过直流电交替系统30连接电压转换器40，外壳12电性连 接并接至直流交替系统30。各水电解器的正极插接管头16的接头167的通 孔169通过第一管50连接，负极插接管头20的接头207的通孔209通过第 二管60连接，第二管60连接冷却装置卯的出水口。
主水箱75与副水箱80靠近底部处连通，副水箱80的顶部设排气口 82， 底部设排水口 84。主水箱75的顶部设入水口，入水口上盖设一可移除的盖 子76，底部通过管子及电力水泵65连接至冷却装置90的入水口。副水箱 80在高于其与主水箱75的连通处通过过滤器66连接第一管50。
工作时，打开盖子76，把清洁的水注入主水箱75中直到80%满为止； 使用的水最好是纯净水或蒸馏水，因为这样的水没有杂质和不必要的矿物影 响到电解过程。然而，为了能在低电压下产生电解，可在水中增加少许的可 食用粉状碳酸氢钠；对比度仅在每公升纯净水加上1.5克粉状碳酸氢钠，情 况视水的纯净度为准。一般上都以测量每个水电解器10电流使用量来确定碳 酸氢钠的使用量。另外，如果把电压提高到80伏左右，这样便能同时减低了 电流的使用量，可任意随便的使用任何种类的水(当然只限定在清洁的水)， 又能产生足够的气体。水会同时注入副水箱80而且也会停留在80%满的状 态，因为主、副水箱75， 80的水平线是一样而且主、副水箱75， 80通过在 偏下方开设小口接通的。水不能全满，因为需要留一些空间让产生出来的气 体可以和水分开再传送到发动机的进气口 67里头。
如果应用在汽车上，则可在车后尾箱里拉上一条用来和水燃料系统的电 压转换器40连接的电源线和一根从车底部接到前方的发动机气管68，水燃 料系统的副水箱80的排气口 82连接到气管68，气管68上可设单向阀69， 即只允许气体从副水箱80流至发动机；电源线经过续电器70和电流稳压器 71连接车电瓶，而气管68则接到发动机的进气口 67前的"蝴蝶"开关处。 只有在发动机正式发动之后，整个水燃料系统才会启动，这是为了预防系统 的电力忘了关闭而把车子的电力耗尽使到车子无法发动。所以在安装过程可 以把启动水燃料系统的电力来源通过开关73安装在发动机输油喷雾泵电源 讯号72的电力上；这样一来万一发动机发动后突然熄灭，水燃料系统也会跟 着停止。在水燃料系统的电源供应处设置的电流稳压器71可将9-36伏稳压 成12伏，使得不管是小型轿车12伏的电流或是大型卡车的24伏电流都可任 意使用。
当电力启动后，水会在电力水泵的作用下从主水箱75流向冷却装置90 先被冷却，然后再传送到各水电解器10里头从水"H20"被电解为"氢气" 和氧气。使主水箱75中的水经过冷却装置卯流向水电解器10，是因为经过 水电解器10回流到副水箱80、主水箱75的水是热的，而这些水是不断地循 环在主、副箱75， 80和水电解器10之间，所以最好把水进行冷却再回送到 水电解器10里去产生氢气。
水在进到水电解器IO之前通过内径较小的第二管60被分成细小的水流 是为了增大水压以便水电解器10里头的水流速度提高，这是由于水电解器 10进行分解H20的时候难免会产生许多矿物，因此利用了高压水的喷射力 把它进行清理以避免水电解器10内部阻塞，同时也需要快速的冷水来进行冷 却；而且液体在大面积突然加速的流向细小的第一管60里头时也会帮助降低 温度。水在这个系统里不只是充当原料来使用，同时也是冷却整个系统的重 要角色；更是进行清洁的清洁剂，蒸汽过滤器，安全系统等作用。
本实施方式中，水电解器io有多个且每个的体积都比现有的水电解器的
体积小，是因为水电解器IO在进行分解的时候会释放出大量的热能，这会使
到其内部的热量不断的提高，当热量提高到一定的温度的时候，水就会开始 沸腾变成水蒸气，而水蒸气是整个系统最大的问题，因为水蒸气会使到发动 机的点火系统受到阻扰，同时也会使到发动机内部发生氧化，即俗称的"生
锈"；这是发动机最大的避忌。水电解器因为体积小，则热量小，除了耐用程 度比较大之外，由于和水的接触面积比度大了也比较容易散热，而且同时也 加大了气体的生产效果，能生产出更多的气体，又可预防热量积集在同一点 上，且使用电流量很低，稳定性容易控制。由于水电解器10的体积较小又能 产生出比度较大量的气体，同时间使用的电流量又小，可以安装在较小的发 动机上，例如摩托车，割草机或小型发电机的发动机等。而且如果出现故障 了也方便更换，更是能减低成本价格；因为故障是不会同时发生在所有的水 电解器上的，所以只要把其中有出现故障的更换掉便行。而且水电解器的数 量可以随意增加或减少，以便适合不同的需求和价格，同时也方便更换和维 修。
当水进到水电解器IO之后便会被电解成为氢气和氧气，可能并不是所有 的水都完全被分解，因为水流速度可能比分解的速度还要快，这样，除了输 送气体之外，流水能把水电解器10里头的热量和杂物带走，再回送到副、主 水箱里等待冷却和排污。本实施方式中，通过水电解器IO之后出来的第一管 50的内径比气泡的内径大，也比输送水到水电解器10的第二管60的内径大 一倍以上。这是由于想让气泡和水能同时流动以便达到安全措施。因为如果 气泡和水分段出现在第一管50里头，不只是会影响到水电解器10水流动的 顺畅程度而导致热量无法排放顺利，同时也使到温度继续上升产生水蒸气破 坏整体系统的和谐，还会使到整体系统的安全受到威胁；因为如果万一有火 患出现在水燃料系统附近，储存在水电解器10出口的第一管50里头分段的 气体因为没有水的包围而容易发生爆炸而燃烧。
第一管50同时输出氢气和水经由排污过滤器66再回流到副水箱80里 头，进行排污是因为电解除了会耗损电极的金属之外，的确会使水中的矿物 被释放出来。所以整个系统除了不泡在水里的或不需要金属制成的之外，所 有的金属采用能承受长时间而且经得起腐蚀和因电解过程中被离子化且分解 的钛原料所制成。然而为了更能使到正极和负极的使用时间能延长，除了使 用耐腐蚀的钛材料之外，还可采用电极交替变更的方式。也就是说可以把接 到正极和负极的电流做每30秒对流交换，通过电压转换器40把原本接在正
极的正电源和接在负极的负电源做每30秒钟对换成相反的电源；使到原本的
正极变成了负极而原本的负极变成正极，就这样的每30秒做一次对换交替，
这样一来便更能延长了水电解器的寿命。
在副水箱80与第一管50之间设置过滤器66，可随时清理对回流到副水 箱80中的水自行清理污迹以保持水箱内水的纯净度。这样能预防系统的阻塞 和延长更换水的期限，使到整体系统的变得更为完整。
当含氢气的水流进副水箱80里之后，由于气体比水轻，气体会自动地向 上升起从排气口 82经由单向阀69再经过气管68传送到发动机的进气口处 67。之所以要安置单流向阀69和气管68作为传送带，是因为要确保万一发 动机发生火患，火不会经由传送的气管68里的气体回到水燃料系统里；本实 施方式中，气管68的内径较小，里头所贮存的气体不会很多，就算火烧也不 会造成爆炸；同时也由于管细，气体中断后再连接传输的时间段縮减到最短。
充满氢气和水的第一管50的终端被安置在副水箱80的偏下方但是又稍 比主、副水箱75， 80之间的连通处高，是因为在这里的水被充当蒸汽过滤 器使用，以便排出系统外的气体不带水蒸气或水份；而稍比副水箱80和主水 箱75之间的连通处高是由于不想让水中的气体流到主水箱75里头去。接着， 回流的水在和气体分开之后便会流向箱下唯一通向主水箱75的接口的通道 流回主水箱75里头再次地等待经由冷却装置90被送往水电解器10里头被分 解；之后，在副水箱80的底部的排水口 84是为维修和清理而准备的。这个 排水口 84被安置在箱的底部是为了回流的水中所带的污染物质能停留在底 部不流进主水箱75里头，然后在需要的情况之下进行清理或排放
本发明不限于在发动机的使用上，还可以在其它方面使用这种新能源， 例如取代厨房用的煤气；工业用的焊接；而且由于产生的混合气体中还含 有氧气，也可以发展在水底或真空的一种能量转换装置。
本发明水燃料系统体积小，易随身方便携带，且各水电解器,IO可随意更换。
权利要求
1、一种水燃料系统，用来提供氢气和氧器的混合气体，包括分别连接电源正极和负极的正极固定器和负极固定器、至少一个水电解器、冷却装置和水箱；其特征在于所述水电解器包括长筒状的外壳、正极插接管头、负极插接管头、套体和棒体，其中，正极插接管头固定于正极固定器，套体固定于正极插接管头并与之电导通，正极插接管头绝缘固定至外壳的一端并使套体容置于外壳中；负极插接管头固定于负极固定器，棒体固定于负极插接管头并与之电导通，负极插接管头固定至外壳的另一端并使棒体容置于套体中，且棒体与套体相距一定距离；水箱上部设排气口，下部连接至冷却装置的入水口，正极插接管头连接至水箱的排气口和与冷却装置相连处之间，冷却装置的出水口连接至负极插接管头。
2、 根据权利要求l所述的水燃料系统，其特征在于正、负极插接管头 与外壳之间通过内外螺纹螺接。
3、 根据权利要求2所述的水燃料系统，其特征在于外壳呈筒状，其沿 轴向设通孔，正、负极插接管头均设有与外壳的通孔连通的通孔。
4、 根据权利要求3所述的水燃料系统，其特征在于套体为由钛细条绕 成的螺旋弹簧，棒体由钛材料制成，棒体容置于螺旋弹簧中部的套孔中。
5、 根据权利要求1所述的水燃料系统，其特征在于负极插接管头与外 壳之间导通。
6、 根据权利要求1至5任一项所述的水燃料系统，其特征在于水箱包 括主水箱和副水箱，主、副水箱靠近底部处连通，排气孔设在副水箱的顶部， 正极插接管头连接至水箱的排气孔下方和主、副水箱连通处的上方，主水箱 的底部通过水泵连接至冷却装置。
7、 根据权利要求6所述的水燃料系统，其特征在于主水箱的顶部还设 入水口，并于入水口处盖设一盖子，副水箱的底部还设排水口。
8、 一种水电解器，其特征在于其包括外壳、正极插接管头、负极插 接管头、套体和棒体；正极插接管头固定于正极固定器，套体固定于正极插 接管头并与之电导通，正极插接管头绝缘固定至外壳的一端并使套体容置于 外壳中；负极插接管头固定于负极固定器，棒体固定于负极插接管头并与之 电导通，负极插接管头固定至外壳的另一端并使棒体容置于套体中，且棒体与套体相距一定距离。
9、 根据权利要求8所述的水电解器，其特征在于外壳呈筒状，其沿轴 向设通孔，正、负极插接管头均设有与外壳的通孔连通的通孔。
10、 根据权利要求8所述的水电解器，其特征在于套体为由钛细条绕 成的螺旋弹簧，棒体由钛材料制成，棒体容置于螺旋弹簧中部的套孔中，负 极插接管头与外壳之间导通。
全文摘要
一种水燃料系统，包括分别连接电源正负极的正极固定器和负极固定器、至少一个水电解器、冷却装置和水箱；水电解器包括外壳、固定于正极固定器上的正极插接管头、固定于负极固定器上的负极插接管头、固定于正极插接管头上并与之电导通的套体和固定于负极插接管头上并与之电导通的棒体，正极插接管头绝缘固定至外壳一端并使套体容置于外壳中；负极插接管头固定至外壳的另一端并使棒体容置于套体中，且棒体与套体相距一定距离；水箱上部设排气口，下部连接冷却装置的入水口，正极插接管头连接至水箱的排气口和与冷却装置相连处之间，冷却装置的出水口连接至负极插接管头。本发明还涉及一种水电解器。本发明氢气产生效率高，经济环保。
文档编号C25B1/04GK101348918SQ20081013545
公开日2009年1月21日 申请日期2008年8月7日 优先权日2008年8月7日
发明者张友强, 辉 部 申请人:张友强;部 辉