一种氢氧气体和富氢水生产系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及制饮用水设备领域，特别涉及一种氢氧气体和富氢水生产系统。


背景技术：

[0002]
富氢水，在日本又叫富氢水，可消除人体内的恶性氧自由基，预防多种疾病，增进人体健康。富氢水对人体不仅有多种保健作用，而且对糖尿病，心脑血管，风湿，脑肿瘤等多种疾病还有预防和治疗作用，同时又具有美容、减肥和抗衰老的作用。
[0003]
吸氢对人的亚健康和许多疾病的康复是十分积极和明显的，同时，氢气在医疗治病方面也凸显了其积极作用。吸氢时通过将氢气和氧气混合制得的氢氧混合气体，可以直接作为呼吸气体供人吸入，对人体健康具有保健和治疗功效。
[0004]
所以今后饮用富氢水和吸氢将会成为健康生活的一种新时尚，但是现有的的设备都是只能单独制富氢水或者制氢，并没有可以同时生成富氢水和氢氧混合气体的，导致使用不便，不能同时满足人们吸氢和饮富氢水的要求。


技术实现要素：

[0005]
基于此，有必要提供一种氢氧气体和富氢水生产系统，可以同时制得氢氧混合气体和富氢水。
[0006]
本实用新型提供一种氢氧气体和富氢水生产系统，包括可以电解生成氢气和氧气的制氢模块，所述制氢模块上连接有分别用于输送制得的氢气和氧气的氢气流道和氧气流道，所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括饮水箱，所述饮水箱连接有用于输送水的饮用水管，氢气经所述氢气流道可分别与饮用水管中的水和氧气流道中的氧气混合以制得富氢水和氢氧混合气体。
[0007]
优选的，所述氢气流道包括第一氢气流道和第二氢气流道，所述第一氢气流道与所述氧气流道连通制得氢氧混合气体，连通处设置有湿化瓶和火光探测装置，制得的氢氧混合气体输送至第一氢氧出口，第二氢气流道与所述饮用水管连通。
[0008]
优选的，制得的富氢水流经气液混合装置和瞬时加热模块至富氢水出口；所述氢气流道与所述饮用水管的连通处称为溶氢连通，所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括可测定富氢水浓度的浓度检测装置和回流管路，浓度不达标的富氢水可经所述回流管路回流至溶氢连通处。
[0009]
优选的，所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括密封水箱和纳米曝气装置，所述密封水箱位于所述气液混合装置和瞬时加热模块之间，所述纳米曝气装置位于所述气液混合装置和所述密封水箱之间。
[0010]
优选的，所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括密封水箱和纳米曝气装置，所述密封水箱位于所述气液混合装置和瞬时加热模块之间，所述纳米曝气装置位于所述密封水箱内。
[0011]
优选的，所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括回气管路，多余的氢气经所述回
气管路与所述氧气流道内的氧气混合并从第二氢氧出口输出，所述回气管路位于所述氢气流道上或者所述密封水箱上。
[0012]
优选的，第二氢氧出口处也设置有湿化瓶和火光探测装置。
[0013]
优选的，所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括用于向制氢模块补水的给水箱，所述给水箱通过给水管路与所述制氢模块连通，所述给水管路上设置有给水泵或者单向阀，
[0014]
优选的，所述给水管路上或者给水箱内还设置有过滤装置、瞬时加热模块和水质检测装置，所述给水箱内还设置有液位检测装置，所述氢气流道上还设置有气液分离装置，所述气液分离装置将分离出的水分输送至给水箱。
[0015]
优选的，所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括智能控制终端，所述智能控制终端包括智能ai芯片和物联网控制模块，所述智能ai芯片与所述物联网控制模块连接，所述制氢模块与所述物联网控制模块相连接。
[0016]
相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
[0017]
本实用新型提供的氢氧气体和富氢水生产系统，可以同时生成富氢水和氢氧混合气体，富氢水可以供人饮用，氢氧混合气体可供人吸入，达到治疗或者保健作用。湿化瓶的可以对氢氧混合气体起到冷却、缓冲和调节湿度等作用，气液混合装置可以提高氢气的溶解量，提高富氢水的浓度，设置的回流管路可以保证富氢水的浓度，回气管路提高了氢气的利用率，使得制富氢水多余的氢气又与氧气混合制得氢氧混合气体。
附图说明
[0018]
通过附图中所示的本实用新型优选实施例更具体说明，本实用新型上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。
[0019]
图1为本实用新型优选实施例的氢氧气体和富氢水生产系统整体示意图；
[0020]
图2为本实用新型另一优选实施例的氢氧气体和富氢水生产系统整体示意图；
[0021]
图3为本实用新型的电解池的结构示意图；
[0022]
图4为本实用新型的电解池的整体图。
具体实施方式
[0023]
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。
[0024]
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0025]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型所属的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0026]
参考图1-4，本实用新型提供一种氢氧气体和富氢水生产系统，可以同时生成富氢
水和氢氧混合气体，富氢水可以供人饮用或者洗浴等，氢氧混合气体可以供人呼吸，具有保健和治疗的功效。该氢氧气体和富氢水生产系统包括可以电解生成氢气和氧气的制氢模块1-1，制氢模块1-1采用电解方法制氢，电解水即可制得氢气和氧气，所以制氢模块1-1包括若干个电解池10，所述制氢模块 1-1上连接有分别用于输送制得的氢气和氧气的氢气流道1-11和氧气流道1-12。所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括饮水箱2-1，所述饮水箱2-1连接有用于输送水的饮用水管2-11，当然水不但可以用来饮用，还可以洗浴。制氢模块1-1 产生的氢气经所述氢气流道1-11可分别与饮用水管2-11中的水和氧气流道1-12 中的氧气混合以制得富氢水和氢氧混合气体，即氢气流道1-11与饮用水管2-11 和氧气流道1-12都存在连通，这样氢气就可以通过氢气流道1-11与饮用水管 2-11中的水以及氧气流道中1-12的氧气混合，分别制得氢氧混合气体和富氢水。
[0027]
在优选实施例中，所述氢气流道1-11包括第一氢气流道1-111和第二氢气流道1-112，所述第一氢气流道1-111与所述氧气流道1-12连通制得氢氧混合气体，连通处设置有湿化瓶5-13和火光探测装置5-14，制得的氢氧混合气体输送至第一氢氧出口5-15，第二氢气流道1-112与所述饮用水管2-11连通。所述第一氢气流道1-111与氧气流道1-12的连通处还设置的湿化瓶5-13，可以起到对氢氧混合气体的降温作用，另外还能缓冲氢氧混合气体的压力，如果氢氧混合气体压力大，可能会冲击病人的鼻子，使人产生不适。由于电解池10制得的氢氧混合气体含有较多的水蒸气，所以湿化瓶在降温的作用的同时，水蒸气会降温冷凝成水，所以湿化瓶于还可以起到除湿的作用，与医院中湿化瓶主要是用来加湿有所不同，当然了如果氢氧混合气体首先经过别的除水装置后又进入到湿化瓶5-13，氢氧混合气体太干的话，湿化瓶5-13也同样能起到加湿的作用，所以湿化瓶5-13可以使氢氧混合气体在一定的湿度范围内。另外湿化瓶5-13 中一般为液体，水或者别的对人体没有伤害的液体，所以湿化瓶5-13还能使人通过气泡就可以直接的观察到氢氧混合气体的流量，通过调节相应的气阀即可调节氢氧混合气体的流量。
[0028]
火光探测装置5-14，可以位于氢氧混合处和第一氢氧出口5-15之间的任意位置，既可以位于氢气湿化瓶5-13上游也可以位于其下游。火光探测装置5-14 可以探测火光，当探测到火花时，可以将信号传递到相应的控制电路，控制电路立即关闭电源，电解池10停止产氢，防止爆炸。
[0029]
另外氢气流道1-11上还设置有过滤装置5-3及气液分离装置5-11，所述气液分离装置5-11可以位于所述制氢模块1-1氢气的出口处，这样氢气首先会先除水再进入到湿化瓶5-13，气液分离装置5-11可以为气水分离器或者能起到气液分离的水箱或水瓶，分离出的水分可以输送至给水箱3-1，循环利用。
[0030]
在优选实施例中，所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括可测定富氢水浓度的浓度检测装置5-4和回流管路4-1，所述氢气流道1-11与所述饮用水管2-11 的连通处称为溶氢连通2-12，溶氢连通2-12可以为普通的三通阀、三通电磁阀，也可以为射流器等装置，可以实现氢气和饮用水更好的混合。浓度不达标的富氢水可经所述回流管路4-1回流至溶氢连通处。所述富氢水系统包括的气液混合装置5-1和瞬时加热模块5-2，富氢水经所述气液混合装置5-1和所述瞬时加热模块5-2流至富氢水出口2-13。气液混合装置5-1可以将在溶氢连通2-12混合好的富氢水泵至富氢水出口2-13，气液混合装置5-1可以采用气液混合泵，可对富氢水进行二次混合，进一步提高富氢水的浓度，由于经过气液混合装置5-1 出来的
富氢水带压力，会导致开启饮水龙头的时候水喷射出来，所以在气液混合装置5-1出口可以设置泄压阀5-8，用于对富氢水进行减压。瞬时加热模块5-2 能方便制取不同温度的富氢水，如40-50摄氏度的水，80-100摄氏度的水。
[0031]
所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括可测定富氢水浓度的浓度检测装置 5-4和回流管路4-1，所述回流管路4-1连通至所述第二氢气流道1-112与所述饮用水管2-11的连通处即溶氢连通2-12处。当检测装置检测到富氢水浓度低于设定值时(机器上设置有不同浓度按钮可以预设相应的设定值，比如1500ppb， 2000ppb，2500ppb，3000ppb)，富氢水可以经过回流管路4-1去到溶氢连通2-12 处进行二次或者多次混合，管路上可以设置一个三通电磁阀，在浓度达到标准时富氢水从出口流出供饮用，如果浓度不够，则会从回流管路4-1回流重新溶氢，这样的话就可以实现自动控制，直到浓度达到设定值为止。当然，在回流管路4-1上可以设置一循环水泵5-9，用以将浓度低于设定值的富氢水泵至溶氢连通2-12，当浓度符合要求时，循环水泵5-9不启动。
[0032]
在另一优选实施例中，所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括密封水箱6-2 和纳米曝气装置6-1，所述密封水箱位于所述气液混合装置5-10和瞬时加热模块 5-2之间，所述纳米曝气装置6-1位于所述气液混合装置5-10和所述密封水箱 6-2之间。密封水箱6-2具有一定压力，可以保证富氢水管路4-2里的富氢水具有一定的压力，方便输送和饮用。另外密封水箱6-2还使氢气能更好的和饮用水的混合。气液混合装置可以采用气液混合泵，气液混合泵和纳米曝气装置6-1 都可使氢气和饮用水更好的混合，纳米曝气装置6-1可以是多孔式的曝气装置，如泡沫金属，多孔膜，多孔陶瓷等，使富氢水中的大分子氢气变成微纳米级别的小分子氢气，这样还能提高氢气在水中的溶解量，提高富氢水的浓度。另一实施例是纳米曝气装置6-1设置在密封水箱6-2内，经过滤后的水直接输送密封水箱6-2，氢气流道1-11直接连接至曝气装置6-1，并在密封水箱6-2内曝气。这样的曝气效果会更好一点。
[0033]
在优选实施例中，所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括回气管路5-17，多余的氢气经所述回气管路5-17与所述氧气流道内的氧气混合并从第二氢氧出口5-16输出，所述回气管路5-17位于所述氢气流道1-11上或者所述密封水箱 6-2上。即制富氢水多余的氢气会经回气管路5-17与氧气流道1-12内的氧气混合，提高了氢气的利用率，使得制富氢水多余的氢气又与氧气混合制得氢氧混合气体。氢气部分溶于饮用水，部分会在密封水箱6-2的上部，回气管路5-17 可以设置在密封水箱6-2上，这样氢气就会直接通过回气管路5-17与氧气混合。另一实施例是回气管路5-17位于溶氢连通2-12的前面，由于氢气在水中的溶解量比较少，在氢气与饮用水混合前，会有部分氢气经回气管路5-17与氧气混合，这样也能提高的氢气的利用率。
[0034]
在优选实施例中，所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括给水箱3-1，所述给水箱3-1通过给水管路3-2与所述制氢模块1-1连通，给水箱3-1用于向制氢模块1-1提供电解水，另外制氢模块1-1还会产生氧气，气体流道还包括氧气流道1-12，氧气可以通过氧气流道1-12回流至给水箱3-1。电解池10对水源有要求，水源需为纯水或去离子水或二次蒸馏水。所述给水箱3-1内还设置有水质检测装置5-5和液位检测装置5-6。水质检测装置5-5用于检测给水箱 3-1内的水质，如果使用者加入的水，水质不达标，水质检测装置5-5可以将信号传输到相应的控制电路，机器不启动且报警要求更换水源。液位检测装置5-6 可以测定给水箱3-1内的水位，液位检测装置5-6也可以和相应的控制电路连接，控制相应的补水泵给给
水箱3-1补水，当然也可以通过设置加水口人工补水。一般给水箱3-1保持在2/3以上的水位。
[0035]
所述给水管路3-2上设置有过滤装置5-3和瞬时加热模块5-2，所述给水管路3-2上还设置有给水泵5-7或者单向阀5-10。给水泵5-7用于向电解池补水，可以通过控制电路自动控制给水泵5-7向电解池供水。随着电解池10的工作，水箱内的水越来越少，一旦缺水将导致电解池烧毁。所以，当储水箱2-1内的水低于某个设定值比如为整个水箱的1/10时，液位检测装置5-6将信号输入到控制电路，机器停止工作并报警(设置闪光灯，闪光灯闪烁)，提醒使用者加水，使用者可以查看相应的给水泵5-7是否故障或者给水箱3-1是否缺水等问题。另外给水泵5-7还起到增压的作用，有利于增加电解池10内部水的循环，起到降低电解池10内部温度的作用。当然，如果给水箱3-1出口与电解池10的水入口之间的垂直距离足够大，具有一定的势能，能确保给水箱3-1的水能保持一定的压力流入到电解池内时，可不加给水泵5-7。若设置给水泵5-7，给水泵 5-7可设置间隔启动时间，刚开始启动机器的时候给水泵5-7启动，等给水箱 3-1内的水达到一定温度比如40摄氏度再启动，或者设置半小时启动一次也可以。若设置给水泵5-7，可以不设置单向阀5-10，单向阀5-10的作用是防止电解池10内的氧气倒流进入到电解池10的入水口，从而不利于水的流入。若不设置给水泵5-7，根据给水箱3-1出口与电解池10的水入口之间的垂直距离可设置单向阀5-10也可不设置单向阀5-10，因为电解池10刚开始启动的时候可能存在电解池10内的氧气没从氧气口流出，反而从电解池10内部进入到电解池10的入水口，但是电解池10工作几分钟后氧气进入电解池10入水口的现象基本消失，电解池10正常工作。所以，给水泵5-7和单向阀5-10根据机器系统的设计，可单独设置也可二者都不设置。
[0036]
过滤装置5-3可以过滤进入到电解池10的水中的杂质，过滤装置5-3可以采用离子交换树脂等。在给水箱3-1的内或者给水管路3-2上可以设置温度探头，温度探头用于检测水源的温度，因为温度过低或者过高都对电解池10的工作效率和使用寿命不利，当水温很低甚至发生结冰时，温度探头将低温信号传送到相应的控制电路，机器不启动，此时瞬时加热模块5-2立即启动，将冰融化掉直到水温达到20摄氏度左右机器才启动工作，此时瞬时加热模块5-2停止加热。
[0037]
另外，在给水箱3-1出口与过滤装置5-3之间也可以设置电磁阀和排水管路，目的是为了保护电解池10遭受不合格水源的污染。因为当使用者将不合格的水加入到给水箱3-1内时，虽然机器没启动工作，但是不合格的水还是会流入到电解池10，所以设置电磁阀的目的是为了保护电解池10不被不合格的水源污染。当水质检测装置5-5检测到加入的水不合格(比如为自来水)时，电磁阀关闭，防止不合格的水流入到电解池10，此时机器报警要求换水源，为了确保给水箱 3-1内的不合格水能全部排除，在给水箱3-1出口与过滤装置5-3之间还设置有排水管路，用于将给水箱3-1内部不合格的水彻底排除，防止电解池10被污染。为了防止从电解池10出来的氢气还带有少量的金属杂质，在氢气出口也可以设置有过滤装置5-3。
[0038]
另外所述氢氧气体和富氢水生产系统还包括智能控制终端，所述智能控制终端包括智能ai芯片和物联网控制模块，所述智能ai芯片与所述物联网控制模块连接，所述制氢模块与所述物联网控制模块相连接。智能ai芯片可以实现人与机器的对话，比如使用者可以对机器询问：电解池10温度多少？电解池10 工作多少小时？电解池10寿命还有多久？给水
箱3-1内还有多少水？给水箱3-1 内的水质怎么样？富氢水(富氢水)浓度多少？机器可自动语音播报回答。物联网控制模块与app相结合，可在app上查看机器的情况，如电解池10温度、电解池10工作时间、给水箱3-1内还有多少水、给水箱3-1内的水质、富氢水 (富氢水)浓度等参数。
[0039]
所述电解池10包括从外到内依次设置的端板101、电极102、双极板103、气体扩散层105和质子交换膜106，所述端板101、电极102、双极板103、气体扩散层105皆排列在所述质子交换膜的外部(接近表层的方向为外部)。进一步地，所述双极板103和所述气体扩散层105之间还设置有密封圈104。热交换系统包括热交换装置本体20，所述热交换装置本体20内设置有相变腔，所述调温设备和所述相变腔可直接相互导热，即调温设备和相变腔的壳体之间可以相互接触，比如一个面相接触或者共用一个面，从而实现直接热传导。所述相变腔内设置有相变材料，相变材料在受热或者受冷时可以发生相变，由于相变时会吸热或者放热，从而实现高效率的热传导。另一方面，在相变腔受热或者受冷时，相变材料发生相变，相变腔会实现对冷凝端1的加热或者冷却，实现反向的热传导。
[0040]
电解池包括质子交换层106，所述质子交换层106的两侧皆设置有扩散层 105、双极板103和电极102，所述扩散层105、双极板103和电极102从内到外依次设置。该电解池还包括气体流道107、108和端板101，端板101位于最外侧，所述气体流道107、108的第一端位于两个所述端板101内部，所述气体流道107、108的第二端通过在所述端板101的外部接上管道接头将气体引出，位于两个所述端板101之间的气体流道107、108至少部分呈弯曲(异形)设置。可以增加气体管道的压力，使用者能够明显感觉到气体，且还有利于降低电解模块的温度。
[0041]
双极板103如果是金属板，靠近阳极端加上亲水层，具有成亲水或者超亲水的功能，起到吸水的作用，减少水的流出；靠近阴极端做上疏水层，具有疏水或者超疏水的作用，一方面可以起到加速水份流出，第二方面是起到防腐蚀作用，第三方面，水附着在阴极端，会增大电阻，不利于导电和热传递，会影响效率和寿命。
[0042]
扩散层105靠近阳极端做上亲水层，具有亲水或者超亲水的作用，起到吸水的作用；靠近阴极端做上疏水层，具有疏水或者超疏水的作用，一方面可以起到加速水份流出，第二方面是起到防腐蚀作用，第三方面，水附着在阴极端，会增大电阻，不利于导电和热传递，会影响效率和寿命。
[0043]
质子交换膜靠近阳极端做上亲水层，具有亲水或者超亲水的作用，起到吸水的作用；靠近阴极端做上疏水层，具有疏水或者超疏水的作用，一方面可以起到加速水份流出，第二方面是起到防腐蚀作用，第三方面，水附着在阴极端，会增大电阻，不利于导电和热传递，会影响效率和寿命。
[0044]
系统工作过程：给水箱通过给水管路向制氢模块提供电解水，当合格的水进入到电解池内部时，电源和控制系统启动，电解池将水电解成氢气和氧气，一路氢气与饮用水管中的饮用水混合制得富氢水供人饮用或者使用，另一路氢气与制得的氧气混合形成氢氧混合气体。制富氢水多余的氢气会经回气管路与氧气混合形成氢氧混合气体经另一个氢氧混合气体出口供人呼吸。如果富氢水浓度达到设定值，则富氢水经过气液混合装置、泄压阀、瞬时加热模块等通过富氢水出口流出，被使用者饮用或者使用，若富氢水浓度未达到设定值，则经过循环水泵又抽至溶氢连通处，进行二次或多次混合直到浓度达到设定值。电解过
程中，电解池中的水位会降低，给水箱会通过给水管路向电解池补水。整个系统工作过程中，智能控制终端可以通过浓度检测装置、温度检测装置及液位检测装置等，可以对整个系统的工作过程加以监控，并通过相应的控制电路实现系统的实时控制。
[0045]
本实用新型提供的氢氧气体和富氢水生产系统，可以同时生成富氢水和氢氧混合气体，富氢水可以供人饮用，氢氧混合气体可供人吸入，达到治疗或者保健作用。湿化瓶的可以对氢氧混合气体起到冷却、缓冲和调节湿度等作用，气液混合装置可以提高氢气的溶解量，提高富氢水的浓度，设置的回流管路可以保证富氢水的浓度，回气管路提高了氢气的利用率，使得制富氢水多余的氢气又与氧气混合制得氢氧混合气体。
[0046]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0047]
以上实施例仅表达了实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。