CN101260533A - 水平辐射式电解方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种水平辐射式电解方法及装置，该装置包括：座体、第一和第二电极板、盖体、水接头，所述第一和第二电极板装配在该座体和该盖体之间，该水接头装配在该座体上，其中：在该盖体与该座体的水平对应面设有第一和第二电极板，所述第一和第二电极板中的一个电极板中心设有进水口，原水直接从进水口导入，向外呈水平辐射状扩散流出；电解时，分别在所述第一和第二电极板平行侧形成酸性水层与碱性水层，该盖体与该座体相对于所述电极板处设有第一和第二出水流路，以此将酸性水与碱性水分流导出。

Description

水平辐射式电解方法及装置

技术领域

本发明涉及一种应用于电解水机的电解槽内阴、阳离子层流平稳水流的技术上的水平辐射式电解方法及装置。

背景技术

当前，传统常用的直立式电解槽具有以下问题：

一、直立式电解槽中，酸、碱性水出水口多数设计为由上方取水，这导致电解后电解槽中会有残水留滞，而需另外设置残水排放装置，这导致了成本增加；而如果不设置残水排放装置，则残水会孳生细菌，也会造成钙离子沉淀，加速电解槽积钙；并且当再次电解时，之前留滞的残水未经完整电解即先流出，无法达到氧化还原电位的标准值。

二、直立式电解槽中，进水口与出水口的单位面积相等，电解电流也相近，如要加大出水口的电极间距时，相对会增加出水口的电阻，因此也会减少出水口处的总电解电流，进而相对减少中性水层的范围，使得阴、阳离子层流的分流变得比较困难。

三、直立式电解槽中，进水口与出水口的单位面积相等，进入电极板入口的流速与离开电极板出口的流速相等，无法减缓分流处的流速，比较容易产生紊流现象。

四、直立式电解槽一般设计为进水口在下，出水口在上，因而需一定水压导入，才能工作，对于水压较低的情况，例如：饮水机的贮水槽，必须通过抽水马达加压，否则即无法适用。

五、直立式电解槽多数使用大量螺丝锁固，这使得阴极、阳极电极板的拆卸与组装均极为不便，同时也增加了成本。

六、直立式电解槽无法装设在饮水机贮水槽下方的扁平空间内，如果必须将直立式电解槽设置在饮水机内部，则会比较占空间；此外还必须外接管路，以将水导入电解槽的进水口，电解后，还需利用管路将酸性水与碱性水导出并连接至饮水机的出水口，这无疑增加了组装时的复杂程度，而且也增加了成本；另外碱性水出水管路易积钙，需定期清洗。

七、直立式电解槽的电极间距固定，无法针对软水区域或硬水区域做适度电极间距的调整，所以其适用范围有一定限制；软水区域的电极间距一般设计均较硬水区域小，反的硬水区域的电极间距设计则略大于软水区域，所以固定式的电极间距设计也存在一定限制。

发明内容

针对上述直立式电解槽存在的问题与缺陷，本发明提供了一种水平辐射式电解装置及方法，该装置包括：座体、第一和第二电极板、盖体、水接头，其中：所述第一和第二电极板装配在该座体和该盖体之间，该水接头装配在该座体上，所述第一和第二电极板呈水平配置，所述第一和第二电极板中的一个电极板中心设有进水口，所述第一和第二电极板周围与平行侧的对应外面设有酸性水流路与碱性水流路，酸性水层流与碱性水层流分流之后分别导出。

与现有技术相比，本发明为解决第一技术问题而采用的方法和装置，以及该方法和装置所能实现的第一效果为：该水平幅射式电解装置中，该酸、碱性水出水口中只要一方出水口由下方取水，就可以通过该出水口排放电解槽内的残水，无需另设残水排放装置，故能降低成本，而且可以有效解决残水孳生细菌及残水加速积钙的问题。

与现有技术相比，本发明为解决第二技术问题而采用的方法和装置，以及该方法和装置所能实现的第二效果为：如图1所示，将水平幅射式电解装置，由内向外，分成a、b、c、d、e五等分，该上述区段的总电流分别为Ia＜Ib＜Ic＜Id＜Ie，e区段属于最外围区段，总电解电流最大，因此如果加大出水口的阴、阳极电极板的电极间距，虽然会稍微降低电解电流，但仍不影响正常电解的进行，故可有效扩大中性水层的范围，使得阴、阳离子的分流更为容易。

与现有技术相比，本发明为解决第三技术问题而采用的方法和装置，以及该方法和装置所能实现的第三效果为：如图2所示，将水平幅射式电解装置，由内向外，分成a、b、c、d、e五等分，若依流速而言，则Sa＞Sb＞Sc＞Sd＞Se，水流由内向外扩散时，流速由内往外逐渐缓慢，所以能有效减缓分流处的流速Se′，有助于稳定水流，减少紊流产生。

与现有技术相比，本发明为解决第四技术问题而采用的方法和装置，以及该方法和装置所能实现的第四效果为：由于水平幅射式电解装置的阴、阳极电极板呈水平方向配置，所以只要水流从上方进水口导入，低水压的水流即可平行向外平稳扩散，进入电解槽进行电解，无需采用抽水马达加压，即可适用于饮水机的贮水槽。

与现有技术相比，本发明为解决第五技术问题而采用的方法和装置，以及该方法和装置所能实现的第五效果为：水平幅射式电解装置可以设计成上下两圆盘型座体，直接在座体上设置可以互相对锁的内、外螺纹，无需使用螺丝锁固，拆卸与组装极为方便。

与现有技术相比，本发明为解决第六技术问题而采用的方法和装置，以及该方法和装置所能实现的第六效果为：由于水平幅射式电解装置属于扁平型结构，故可以直接装设在饮水机贮水槽底下的扁平空间内，不占空间，而且可以直接将饮水机贮水槽的水导入电解槽，省去外接管路与管路积钙需定期清洗的麻烦与不便，成本降低。

与现有技术相比，本发明为解决第七技术问题而采用的方法和装置，以及该方法和装置所能实现的第七效果为：水平幅射式电解装置可设计成圆盘型，如上述第一、第二效果所述，由于无隔膜设计，且进水口位于轴心，出水口位于圆心的周边，因此可通过内、外螺纹，配合垫圈及间隔物做上下电极的间距调整，同时不影响进水口与出水口的相关位置，故适用范围更广泛。

附图说明

图1是本发明的水平幅射式电解装置的电流示意图。

图2是本发明的水平幅射式电解装置的流速示意图。

图3是本发明第一实施例的水平幅射式电解装置的立体组合示意图。

图4是本发明第一实施例的水平幅射式电解装置的立体分解示意图。

图5是本发明第一实施例的水平幅射式电解装置的断面组合示意图。

图6是本发明第一实施例的水平幅射式电解装置的使用状态示意图。

图7是本发明第二实施例的水平幅射式电解装置的断面组合示意图。

图8是本发明第三实施例的水平幅射式电解装置的使用状态示意图。

图9是本发明第四实施例的水平幅射式电解装置的断面组合示意图。

图10是本发明第五实施例的水平幅射式电解装置的使用状态示意图。

图11是本发明第六实施例的水平幅射式电解装置的使用状态示图。

图12是本发明第七实施例的水平幅射式电解装置的使用状态示意图。

其中，附图标记说明如下：

10座体             11套接部

111沟槽            112沟槽

12螺孔部           13隔板

131酸性水流路      14穿孔

15进出水隔管       151隔板

152原水进水流路    153酸性水出水流路

154酸性水出水孔    155结合槽

156内阶缘          16分流凸肋

161间隔物          162间隔物

162′间隔物        163凹部

17外螺纹           18沟槽

20导电体           21外螺纹

22定位阶缘         23外螺牙

24沟槽             25沟槽

26碱性水出水口

30阳极电极板       31进水口

32补强部           33补强部

34极导电部         35螺牙

36极电源线

40阴极电极板       40′阴极电极板

40″阴极电极板     41补强部

42补强部           43穿孔

50螺帽

60盖体             61碱性水出水接头

62碱性水集水槽    63隔板

631碱性水流路     64内螺纹

70水接头          71第一阶缘

72第二阶缘        73第三阶缘

74酸性水集水槽    75定位孔

76透孔部          77酸性水出水接头

78原水进水接头

80压力阀组        81阀座

82阀件            83弹性件

84碱性水出水口    85碱性水流道

86穿孔

P螺丝             N垫圈

Q1止水垫圈        Q2止水垫圈

Q3止水垫圈        Q4止水垫圈

Q5止水垫圈        Q6止水垫圈

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例：

一种水平辐射式电解方法，其特征在于，将原水由电极板中心导入，向外水平辐射流出，因而电解时可以减缓进水流速，并获得最佳的电解效率。

根据上述本发明的水平辐射式电解方法，所制作出来的水平辐射式电解装置，至少包括下列七种实施例：

关于本发明的第一实施例请参阅图3、4、5，图3、4是本发明实施例一的立体组合剖示图与立体分解示意图。图5是本发明实施例一的断面组合示意图。该电解装置包括座体10、导电体20、阳极电极板30、阴极电极板40、螺帽50、盖体60、水接头70与若干个止水垫圈Q1～Q6。各部件的具体结构详述如下。

座体10呈圆盘状。座体10中心向下设有中空的套接部11，可供套设于水接头70。座体10底面还设有螺孔部12，用于利用螺丝P锁固水接头70。套接部11对应于水接头70的第一阶缘71与第二阶缘72处设有两个沟槽111、112，用于设置止水垫圈Q1、Q2。座体10顶面等分设有多个呈幅射状配置的隔板13，以用于平稳架设阳极电极板30，同时在相邻隔板13之间形成酸性水流路131。座体10顶面等分设有三个穿孔14，以用于使阳极电极板30的三根正极导电部34穿出。套接部11上方同轴心设有进出水隔管15，进出水隔管15内壁等分设有多个隔板151，所述隔板除了用于在套设导电体20时将其定位在中心位置之外，还用于形成原水进水流路152；进出水隔管15外壁则形成酸性水出水流路153，酸性水出水流路153底部等分设有多个酸性水出水孔154；进出水隔管15上方设有一圈结合槽155与内阶缘156，结合槽155用于结合阳极电极板30，内阶缘156用于设置止水垫圈Q3，以防止原水与酸性水混合。座体10内围对应于阳极电极板30与阴极电极板40分流处设有环状分流凸肋16，用于将阳极电极板30与阴极电极板40电解时所产生的碱性水与酸性水分开；分流凸肋16对应于阳极电极板30圆周与阴极电极板40底面分别等分设有若干间隔物161、162，用于定位阳极电极板30与阴极电极板40的最小间距；分流凸肋16对应于阴极电极板40的碱性水流路631一侧设有凹部163，用于容纳积钙，以减缓碱性水流路阻塞时间；分流凸肋16对应于盖体60外壁设有外螺纹17，用于与盖体60互相对锁。座体10外壁还设有沟槽18，用于设置止水垫圈Q4，用于在对锁时止水。

导电体20一端设有外径较小的外螺纹21与外径较大的定位阶缘22，导电体20另一端设有外螺牙23与两个沟槽24、25，外螺牙23用于接上负极电源，沟槽24、25上可设置止水垫圈Q5、Q6，以用于在套设于水接头70时止水。

阳极电极板30呈圆盘状，阳极电极板30中心设有进水口31，阳极电极板30外围与进水口31周围冲压设有加强部32、33以及三根正极导电部34，加强部32、33的作用是防止阳极电极板30翻翘或扭曲不平，正极导电部34设有螺牙35，用于锁固。

阴极电极板40呈圆盘状；阴极电极板40的中心与外围部位冲压设有加强部41、42，以防止阴极电极板40翻翘或扭曲不平；阴极电极板40的中心设有穿孔43，用于穿设导电体20的外螺纹21。

螺帽50为一导电材质，用于锁固在导电体20的外螺纹21上而将导电体20与阴极电极板40锁固成一体。

盖体60呈圆盘状；盖体60中心向上设有碱性水出水接头61；碱性水出水接头61周围设有碱性水集水槽62；盖体60底面的碱性水集水槽62圆周等分设有多个呈幅射状配置的隔板63，所述隔板除了用于平稳架设阴极电极板40之外，同时还能用于在相邻隔板63之间形成碱性水流路631；盖体60内壁设有内螺纹64，用于与座体10互相对锁。

水接头70内部镂空，设有三段不同内径的第一、第二、第三阶缘71、72、73，第一阶缘71的内径最大，第二阶缘72的内径次之，第三阶缘73的内径最小；第一阶缘71与第二阶缘72之间设有酸性水集水槽74；第三阶缘73设有非圆形的定位孔75，用于导电体20穿设时的定位；水接头70对应于座体10的螺孔部12处设有通孔部76，以利用螺丝P锁固座体10；水接头70一侧对应于第一阶缘71与第二阶缘72之间设有酸性水出水接头77；水接头70另一侧对应于第二阶缘72与第三阶缘73之间设有原水进水接头78。

利用第一实施例的装置进行电解的情况敬请参阅图6，图6是本发明实施例一的使用状态示意图。原水通过水接头70的原水进水接头78流进座体10中心，经过由进出水隔管15内壁隔板151所隔出来的原水进水流路152与阳极电极板30中心的进水口31导入后，呈水平向外辐射扩散出去；电解时，在阳极电极板30与阴极电极板40对应两侧形成酸性水层流与碱性水层流，酸性水层流与碱性水层流经由环状分流凸肋16分隔开来。

酸性水层流向下经过由座体10顶面的多个等分隔板13所形成的酸性水流路131，先导引至由进出水隔管15外壁所形成的酸性水出水流路153，再由酸性水出水流路153底部多个等分的酸性水出水孔154滴流至酸性水集水槽74，滴流过程中会产生一股向上的压力，该压力可以防止碱性水层流向下流出，最后由酸性水集水槽74导引至水接头70的酸性水出水接头77出水。

碱性水层流向上经过由盖体60底面多个等分的隔板63所形成的碱性水流路631，再由碱性水集水槽62导引至中心的碱性水出水接头61出水。

关于本发明所提供的水平辐射式电解装置的第二实施例，敬请参阅图7，图7是本发明第二实施例的断面组合示意图。除了可以采用白金、不锈钢材质制作阴极电极板40之外，还可以采用碳素板材质制作阴极电极板40′，设计成可以更换的型式，以提供一种成本较为低廉的水平辐射式电解装置。

关于本发明所提供的水平辐射式电解装置第三实施例，敬请参阅图8，图8是本发明第三实施例的使用状态示意图。本发明除了可以设计成第一实施例的形式：碱性水从盖体60中心碱性水出水接头61出水的型式之外，还可以设计成：碱性水从导电体20中心碱性水出水口26出水的型式，这种型式主要是去掉盖体60中心碱性水出水接头61，并将其封闭，再将导电体20中心贯穿，形成碱性水出水口26，使碱性水可以直接从导电体20中心的碱性水出水口26出水。

关于本发明所提供的水平辐射式电解装置的第四实施例，敬请参阅图9，图9是本发明第四实施例的断面组合示意图。除了可以采用白金、不锈钢材质制作阴极电极板40之外，还可以采用碳素板材质制作阴极电极板40″，设计成可以更换的型式，提供一种成本较为低廉的水平辐射式电解装置。

关于本发明所提供的水平辐射式电解装置的第五实施例、第六实施例，敬请参阅图10、11，图10和图11分别是本发明第五、第六实施例的使用状态示意图。除了可以设计成第一实施例中盖体60在上方的形式之外，还可以设计成第五、第六实施例中盖体60在下方的形式。由于通常的电解机均设计为：碱性水出水口大于酸性水出水口，因而当水压不足，进水流量较小时，酸性水无法由上方排出，这会造成酸性水与碱性水混流的情形。为了避免此现象，第五、第六实施例中，特别在碱性水集水槽62增设一压力阀组80，以此增加碱性水出水口的压力，迫使酸性水由上方的酸性水出水接头77流出，解决酸性水与碱性水混流问题。压力阀组80包括：阀座81、阀件82、弹性件83，其中阀座81中心设有碱性水出水口84，并固设在盖体60的碱性水出水接头61上，阀座81周围等分设有多个碱性水流道85；阀座81内部设有阀件82，阀件82由弹性件83的弹力(如图10所示的第五实施例)或是阀件82本身重力(如图11所示的第六实施例)封闭住阀座81的碱性水出水口84与碱性水流道85，阀件82中心设有穿孔86，用以排除阀座81内部的碱性水与空气。

利用第五、第六实施例的装置进行电解时，原水由水接头70的原水进水接头78流进座体10中心，经过由进出水隔管15内壁隔板151所隔出来的原水进水流路152以及阳极电极板30中心的进水口31导入，原水呈水平向外辐射扩散出去；电解时，在阳极电极板30与阴极电极板40对应两侧形成酸性水层流与碱性水层流，酸性水层流与碱性水层流经由环状分流凸肋16分隔开来。

酸性水层流向上经过由座体10顶面多个等分隔板13所形成的酸性水流路131，先导引至由进出水隔管15外壁所形成的酸性水出水流路153，再由酸性水出水流路153底部多个等分的酸性水出水孔154滴流至酸性水集水槽74，最后由酸性水集水槽74导引至水接头70的酸性水出水接头77出水。

碱性水层流向下经过由盖体60底面多个等分的隔板63所形成的碱性水流路631汇聚于碱性水集水槽62，压力阀组80产生一股向上的压力，该压力可以防止酸性水层流向下流出，同时在推开阀件82之后，碱性水层流从碱性水出水口84以及碱性水出水接头61出水。

关于本发明所提供的水平辐射式电解装置的第七实施例，敬请参阅图12，图12是本发明第七实施例的使用状态示意图。除了可以设计成第一实施例中阴极电极板40与阳极电极板30最小间距之外，仅需将分流凸肋16上的间隔物162替换成高度较高的间隔物162′，同时配合以在导电体20的定位阶缘22与阴极电极板40之间设置垫圈N，再将螺帽锁紧，即可以加大阴极电极板40与阳极电极板30的间距。

本发明所提供的水平辐射式电解装置，进水口的截面积，远小于位于圆周外围的酸性水与碱性水出水口的截面积；换言之，将电极板外围设计为出水口，可以得到最大的出水口面积，这能使得出水口的流速缓慢下来，所以能有效地避免紊流现象。使水流水平向外呈辐射扩散出去，平稳地电解成上层的酸性水层流与下层的碱性水层流，同时使进水处的电解电流远小于酸性水与碱性水出水处的电解电流，两电极板的圆周外边还会产生集肤效应(Skineffect)，所以能产生较大的电解电流；利用此现象，逐渐加大两电极板的间距，可以扩大酸性水层流与碱性水层流的间的中性水层流范围，也可以减少紊流现象，有利于酸性水层流与碱性水层流的分流。

上述本发明所提供的水平辐射式电解方法及装置，经过实际制作以及反复操作测试，证实可以达到所预期的功能效益，具有产业上的利用价值。

Claims (19)

1. 一种水平辐射式电解方法，将原水由第一和第二电极板中的一个电极板中心的进水口导入，并朝向所述第一和第二电极板外围呈辐射状流出，电解时在所述第一和第二电极板平行侧的对应内面形成酸性水层流与碱性水层流，将酸性水层流与碱性水层流分流之后分别导出。

2. 一种水平辐射式电解装置，包括：座体、第一和第二电极板、盖体、水接头，其中：所述第一和第二电极板装配在该座体和该盖体之间，该水接头装配在该座体上，所述第一和第二电极板呈水平配置，所述第一和第二电极板中的一个电极板中心设有进水口，所述第一和第二电极板周围与平行侧的对应外面设有酸性水流路与碱性水流路，酸性水层流与碱性水层流分流之后分别导出。

3. 如权利要求2所述的水平辐射式电解装置，其中，所述第一和第二电极板中心与周围设有加强部。

4. 如权利要求2所述的水平辐射式电解装置，其中，所述第一和第二电极板的极性可互相改变。

5. 如权利要求2所述的水平辐射式电解装置，其中，所述第一和第二电极板配置在该盖体与该座体水平侧的对应内面，该座体与该盖体平行侧的对应内面设有隔板，以在第一和第二电极板平行侧的对应外面形成酸性水流路与碱性水流路，该座体中心设有套设部，用以套设于该水接头中。

6. 如权利要求5所述的水平辐射式电解装置，其中，所述第一和第二电极板设有穿出该座体与该盖体的导电部。

7. 如权利要求5所述的水平辐射式电解装置，其中，该盖体、该座体及其配置的所述电极板为圆形，该盖体与该座体设有互相对锁的内、外螺纹。

8. 如权利要求5所述的水平辐射式电解装置，其中该座体及其配置的所述电极板中心设有进水口，该座体外部所套设的该水接头设有酸性水出水接头，该盖体中心设有碱性水出水接头，该盖体所配置的所述电极板中心设有穿出该座体与该水接头的导电体。

9. 如权利要求8所述的水平辐射式电解装置，其中，该盖体的碱性水出水接头周围设有碱性水集水槽。

10. 如权利要求8所述的水平辐射式电解装置，其中，该盖体的中心对应于该碱性水出水接头处设有压力阀组。

11. 如权利要求10所述的水平辐射式电解装置，其中，该压力阀组包括阀座，且在该阀座内部设有阀件，该阀座中心设有与该碱性水出水接头相通的出水口。

12. 如权利要求11所述的水平辐射式电解装置，其中，该阀件上设有弹向该碱性水出水口的弹性件。

13. 如权利要求11所述的水平辐射式电解装置，其中，该阀件上设有用以排除该阀座内部积水与空气的穿孔。

14. 如权利要求5所述的水平辐射式电解装置，其中该座体及其配置的所述电极板中心设有进水口，该座体外部所套设的该水接头设有酸性水出水接头，该盖体所配置的所述电极板中心设有穿出该座体与该水接头的导电体，该导电体中心设有碱性水出水口。

15. 如权利要求8或14所述的水平辐射式电解装置，其中，该导电体利用该导电螺帽锁固于所述电极板。

16. 如权利要求5所述的水平辐射式电解装置，其中，该座体内围对应于所述第一和第二电极板分流处设有环状分流凸肋。

17. 如权利要求16所述的水平辐射式电解装置，其中，该环状分流凸肋对应于所述第一和第二电极板分流处等分设有若干间隔物。

18. 如权利要求16所述的水平辐射式电解装置，其中，该环状分流凸肋对应于所述第一和第二电极板分流处等分设有若干用以加大第一和第二电极板间距的间隔物，同时在该导电体及其配置的所述电极板之间设置垫圈。

19. 如权利要求16所述的水平辐射式电解装置，其中，该环状分流凸肋对应于该碱性水流路处设有凹部。

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