CN104609511B - 一种离子水生成系统及离子水生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子水生成系统及离子水生成方法，所述系统包括：水力发电装置、控制电路以及电解单元，其中，水力发电装置中设置有叶轮、发电机构、进水口和出水口，叶轮与发电机构通过转动轴连接，叶轮受水流推动发生旋转，使发电机构产生交流电流；控制电路与发电机构通过导线连接，用于将交流电流转换成直流电流；电解单元包括至少两片相对设置的金属片，金属片末端分别通过导线与控制电路连接；接通直流电流后，金属片在水中发生电解产生金属离子，生成离子水。本发明还公开了一种银离子淋浴器以及淋浴用银离子水的生成方法。

Description

一种离子水生成系统及离子水生成方法

技术领域

本发明涉及一种金属离子水生成系统及离子水生成方法，还涉及一种淋浴用银离子水生成器及淋浴用银离子水生成方法。

背景技术

由于生活水平的提高及科技的进步，人们对于生活用水的追求也日益提高。银离子水生成器、铜离子水生成器等一系列离子水生成装置应运而生。这些离子水生成装置内部设置用于被电解的金属片，金属片被置于水中发生电解从而生成含有金属离子的离子水。银离子水和铜离子水具有杀菌除臭等特点，所以在国外被广泛用于医疗领域和工业卫生管理领域。

但是这类离子水生成装置自身不提供电源，需要从外部连接电源到金属片中才能使得金属片在水中发生电解。而连接外部电源导致了容易发生漏电等故障问题，尤其在淋浴器工作时发生漏电会造成人身伤害。且由于这类离子水生成装置的安装位置需要靠近电源，其安装过程较为复杂，容易造成使用中的不便。

发明内容

为克服现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种离子水生成系统以及离子水生成方法。本发明一种离子水生成系统，其包括水力发电装置、控制电路以及电解单元，其中：

水力发电装置，其内部设置有叶轮、发电机构、进水口和出水口，所述叶轮与所述发电机构通过转动轴连接，所述进水口与进水管道连通，所述出水口和出水管道连通；水流从所述进水口流入所述水力发电装置内，所述叶轮受水流推动发生旋转，使所述发电机构产生交流电流，之后水流从所述出水口内流出；

控制电路，其与所述发电机构通过导线连接，用于将交流电流转换成直流电流；及

电解单元，其包括至少两片相对设置的金属片；所述电解单元设置在所述进水管道内，或设置在所述出水管道内，所述金属片的末端分别通过导线与所述控制电路连接；在接通直流电流后，所述金属片在水中发生电解产生金属离子，生成离子水。

本发明离子水生成系统中，所述水力发电装置中进一步设置有可调进水口；所述可调进水口与所述进水管道连通，所述可调进水口内设置有阀门，所述阀门受水流冲击打开或关闭实现调节所述水力发电装置内的水流量，流入的水流直接从所述出水口流出。

本发明离子水生成系统中，所述阀门包括弹簧和弹子，所述弹子的前端与所述可调进水口相互配合，后端与所述弹簧连接。

本发明离子水生成系统中，一对金属片倾斜相向地设置在所述电解单元中，一对金属片前端的间距小于末端的间距。

本发明离子水生成系统中，所述金属片相对于所在平面的倾斜角度为45-90度。

本发明离子水生成系统中，所述金属片为银片或铜片。

本发明离子水生成系统中，所述控制电路进一步设置有电流切换模块；所述电流切换模块反复切换连接至所述电解单元的直流电流的正极和负极，即切换直流电流的方向，使两片金属片的消耗保持同等程度。

本发明离子水生成系统中，所述控制电路进一步设置有探测模块；所述探测模块通过感应所述金属片之间的电流值和电阻值以探测水流中金属离子的浓度和所述金属片的消耗程度。

本发明离子水生成系统中，所述控制电路进一步设置有提示模块；当金属离子的浓度达到规定浓度、或所述金属片的消耗程度小于规定值时，所述提示模块发出提示信号。

本发明还提出了一种银离子淋浴器，其包括如上所述的离子水生成系统。其中，所述金属片为银片。

本发明还提出了一种离子水生成方法，其所述离子水生成系统，包括如下步骤：

步骤一：水流经过所述进水口进入所述水力发电装置，推动所述叶轮旋转使所述发电机构产生交流电流；

步骤二：所述控制电路将所述发电机构的交流电流转换成直流电流，并将所述直流电流提供至所述电解单元；

步骤三：当所述电解单元接通直流电流时，所述金属片在水中发生电解产生金属离子，生成离子水。

本发明离子水生成方法中，所述直流电流的电流强度为5-50mA，电压为5-30V。

本发明离子水生成方法中，所述电流切换模块反复切换连接至所述电解单元的直流电流的电流方向。

本发明离子水生成方法中，所述水力发电装置自动调节进入所述叶轮的水流量；

当水压大于规定值时，所述阀门受水流冲击后自动打开，水流通过所述可调进水口进入所述水力发电装置内部后直接从所述出水口流出。

本发明离子水生成方法中，所述探测模块感应所述金属片之间的电流值和电阻值，以探测水流中金属离子的浓度和所述金属片的消耗程度。

本发明离子水生成方法中，当金属离子的浓度达到规定浓度、或所述金属片的消耗程度小于规定值时，所述提示模块发出提示信号。

本发明还提出了一种淋浴用银离子水的生成方法，使用所述银离子淋浴器，由所述水力发电装置产生交流电流，由所述控制电路将交流电流转换成直流电流，并将所述直流电流提供至所述电解单元，由所述电解单元中的银片在水中发生电解产生银离子，生成银离子水。

本发明有益效果包括，本发明首次创新提出了一种将水力发电装置和金属离子电解单元结合起来构建的离子水生成系统，该系统通过水力发电实现电力自给，无需外部电源的电源供给，避免外部电源故障危险，保证了使用安全，且易于安装维护。本发明可以监测系统内的金属片的消耗程度，便于用户及时更换，保证金属离子水(例如银离子水)的有效生成。利用本发明系统生成的金属离子水(例如银离子水)具有消毒洁净等作用。本发明系统可安装于淋浴房或厨房内，与淋浴设备或水笼头或管道等连通进行使用。

附图说明

图1是本发明离子水生成系统的结构图。

图2是水力发电装置的结构图。

图3是电解单元的安装位置的示意图。其中，图3(a)中电解单元设置在进水管道内，图3(b)中电解单元设置在出水管道内。

图4是电解单元的结构图。

图5是可调进水口与进水口位置关系的示意图。

图6是阀门的结构图。

图7是控制电路的结构示意图。

图1-7中，1-水力发电装置，2-控制电路，3-电解单元，4-进水管道，5-出水管道，11-叶轮，12-发电机构，13-进水口，14-出水口，15-可调进水口，16-阀门，161-弹簧，162弹子，17-空腔，21-电流切换模块，22-探测模块，23-提示模块，31-金属片，311-末端，312-前端，32-密封盖，33-基座，331-槽，34-电极片。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

本发明的离子水生成系统，包括水力发电装置1、控制电路2和电解单元3。如图1所示，水力发电装置1设置在进水管道4和出水管道5之间，水流从进水管道4流入水力发电装置1内并从出水管道5流出。控制电路2和水力发电装置1之间通过导线连接，电解单元3和控制电路2之间通过导线连接。离子水生成系统可实现内部水力发电用于自给，无需从外部接入电源进行工作。离子水生成系统可设置在封闭的外壳内，将外壳通过悬挂、粘贴或螺栓固定在墙面上即可完成安装。相比于现有技术，本发明离子水生成系统安装方便，使用安全。

具体参阅图2，水力发电装置1包括叶轮11、发电机构12、进水口13和出水口14。叶轮11与发电机构12通过转动轴连接。进水口13与进水管道4连通，出水口14和出水管道5连通；水流从进水口13流入水力发电装置1内，叶轮11受水流推动发生旋转，使发电机构12产生交流电流提供给控制电路2，之后水流从出水口14内流出。

电解单元3包括至少两片相对设置的金属片31。电解单元3设置在进水管道4内，或设置在出水管道5内，金属片31的末端311分别通过导线与控制电路2连接；在接通直流电流后，金属片31在水中发生电解产生金属离子，从而生成离子水。金属片31的数量可以是4片、6片或者更多，实际数量可根据实际情况进行调整。金属片31的材质为银或铜，利用银片、铜片等进行电解能产生相应的银离子水、铜离子水等，银离子水和铜离子水均须有杀菌除臭的功能。在实际使用中，金属片31可选用其他材质的金属物质，以生成含有不同金属离子的离子水。

在一个具体实施方案中，参阅图3(a)，电解单元3设置在进水管道4内，位于水力发电装置1的前方。工作状态下，水流先经过水力发电装置1进行水力发电，产生的电流提供给电解单元3，之后水流从出水管道5流出。接通电流后的电解单元3在进水管道4内发生电解生成金属离子水，该金属离子水流至水力发电装置1中进行水力发电，发电之后的金属离子水从出水管道5流出。

在另一个具体实施方案中，参阅图3(b)，电解单元3设置在出水管道5内，位于水力发电装置1的后方。工作状态下，水流先经过水力发电装置1进行水力发电，产生的电流提供给电解单元3，电解单元3在出水管道5内发生电解生成金属离子水，然后从出水管道5流出。

通过以上两种具体实施方案可知，无论电解单元3设置在水力发电装置1的前方或后方，电解单元3和水力发电装置1的工作原理和作用是相同的，该离子水生成系统均能生成离子水。

电解单元3设置有与进水管道4或者出水管道5相配合的密封盖32，密封盖32上设置有基座33，该基座33用于固定金属片31，基座33的底部设置有两片电极片34，电极片34分别与金属片31的末端311连接。电极片34从密封盖32的内部引出至外部，并与控制电路2通过导线连接。电解单元3设置在进水管道4或者出水管道5的内部时，密封盖32与进水管道4或者出水管道5密封设置以防止水流渗出，金属片31在水流中发生电解从而生成离子水。

金属片31上电解反应的位置与金属片31之间的间距相关。就理论而言，当两片金属片31平行地相对设置时，两金属片31因均匀地发生电解反应而被均匀地消耗。但实际使用中，当金属片31的末端311先于前端312产生消耗，金属片31容易从末端311处发生断裂，导致离子水生成装置无法正常工作，也造成了前端312未被完全消耗却已弃置的问题。因此，本发明中将金属片31倾斜相向地设置在电解单元3中，并由基座33固定。具体参阅图4，基座33上设置有两个倾斜相向的槽331，金属片31嵌设在槽331内，金属片31前端312的间距小于末端311的间距。图4中金属片31相对于所在平面的倾斜角度约为80度，该倾斜角度在45度、60度、80度等均能获得较好的电解效果，故金属片31相对于所在平面(即密封盖32的表面)的倾斜角度为45-90度(不包含90度)。当金属片31接入直流电流时，会在间距较小的前端312发生电解，因此保证了金属片31从前端312向末端311逐渐消耗，解决了末端311提前断裂的问题。

水力发电装置1的进水口13的截面面积为0.04-0.4cm²，当进水管道4内传来高压水流时，进水口13通过的水流量小且水流速度较快，导致出水口14流出的水流量小，以及产生的交流电流量大导致发生过度电解反应，对于淋浴等日常用水造成不便。为了解决此类问题，本发明对于水力发电装置1进行了结构改进。水力发电装置1进一步设置有可调进水口15，可调进水口15与进水管道4连通，可调进水口15内设置有阀门16，阀门16受水流冲击打开或关闭实现调节水力发电装置1内的水流量，流入的水流直接从出水口流出。优选地，参见图5，可调进水口15与进水口13的位置相靠近，可调进水口15与进水口13与进水管道4的同一接口连通。

具体参见图6，本发明的一种具体实施方式中，该阀门16包括弹簧161和弹子162。弹子162的前端成锥形，并与可调进水口15相互配合，弹子162的后端与弹簧161连接。弹簧161未受力时，弹子162堵住可调进水口15使其保持关闭。当进水管道4的水流压强小于或等于阀门16所能承受的规定值时，弹簧161未发生形变，可调进水口15保持关闭。当进水管道4的水流压强高于阀门16所能承受的规定值时，弹簧161被压缩发生形变，可调进水口15自动打开。

可调进水口15和阀门16可设置在叶轮11的背面，叶轮11的背面由分隔板隔断并形成一个空腔17，叶轮11和阀门16之间通过分隔板进行隔断。水流从可调进水口15进入水力发电装置1内部的空腔17后，直接从出水口14流出，保证出水口14流出充足的水流量，同时降低了进水口13的水流速度及水流量，避免水力发电装置1产生过高的电流。阀门16所能承受的规定值通常为0.05-0.7MPa，该规定值可根据弹簧161的劲度系数相关，可根据实际使用进行调整。

本发明述及的阀门16的结构不仅限于弹簧161和弹子162，可根据实际使用采用其他机械结构或电子元件。例如利用与控制电路2相连的压强探测器和电子阀门，通过探测水流的压强来开启或关闭电子阀门。

控制电路2通过导线与发电机构12连接。控制电路2将交流电流转换成直流电流提供给电解单元3。其提供的直流电流的电流强度为5-50mA，电压为5-30V。

在一更优的具体实施方案中，如图7所示，本发明中的控制电路2进一步设置有电流切换模块21，电流切换模块21按规定的时间间隔等反复切换连接至电解单元3的直流电流的正极和负极，即切换直流电流的方向，使两片金属片31的消耗保持同等程度。使得电解反应可均匀地发生在两片金属片31之间，保证金属片31被同时均匀地消耗。

在一更优的具体实施方案中,如图7所示，控制电路2进一步设置有探测模块22，探测模块22通过感应金属片31之间的电流值和电阻值以探测水流中金属离子的浓度和金属片31的消耗程度。为此，控制电路2还设置有提示模块23，当金属离子的浓度达到规定浓度，或金属片31的消耗程度小于规定值时，提示模块23发出不同的提示信号，用于提示离子水生成系统的工作状态，或者用于提示更换金属片31。

本发明中，离子水生成系统中金属片31设为银片，则该离子水生成系统即为银离子水生成系统，其用于生成银离子水。若将银离子水生成系统与其他装置组合，可将生成的银离子水用于不同的用途。

例如，一种银离子淋浴器中包括热水器、上述银离子水生成系统和花洒。热水器的出水孔通过管道与银离子水生成系统的进水管道4连通，该管道中进一步设有水流开关。银离子水生成系统的出水管道5通过管道与花洒连通。因为该银离子水生成系统将银片在自来水中进行电解生成银离子水，所以银离子淋浴器可利用自来水直接生成淋浴用银离子水。

本发明的一具体实施方案中，将本发明离子水生成系统通过悬挂、螺栓或不干胶等方式安装在墙壁的表面，将供水管与进水管道4连接，将出水管道5与洗衣机的进水孔连接。其中，金属片31为银片。

开启洗衣机，供水管内的水流经过进水口13进入水力发电装置1，推动叶轮11旋转使发电机构12产生交流电流。控制电路2将发电机构12的交流电流转换成直流电流，并将直流电流提供至电解单元3。当电解单元3接通直流电流时，金属片31在水中发生电解产生银离子，生成银离子水从出水管道5进入洗衣机内。

本发明的另一具体实施方案中，将本发明的银离子淋浴器设置在淋浴间，将其中的离子水生成系统通过悬挂、螺栓或不干胶等方式安装在墙壁的表面，将热水器的出水孔通过管道与进水管道4连接，该管道中设有水流开关。将出水管道5与花洒通过管道连通。其中，金属片31为银片。开启热水器和水流开关，水流经过进水口13进入水力发电装置1，推动叶轮11旋转使发电机构12产生交流电流。控制电路2将发电机构12的交流电流转换成直流电流，并将直流电流提供至电解单元3。当电解单元3接通直流电流时，金属片31在水中发生电解生成淋浴用银离子，生成银离子水从出水管道5进入花洒后进行喷淋。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (16)

1.一种离子水生成系统，其特征在于，包括：

水力发电装置(1)，其内部设置有叶轮(11)、发电机构(12)、进水口(13)和出水口(14)，所述叶轮(11)与所述发电机构(12)通过转动轴连接，所述进水口(13)与进水管道(4)连通，所述出水口(14)和出水管道(5)连通；水流从所述进水口(13)流入所述水力发电装置(1)内，所述叶轮(11)受水流推动发生旋转，使所述发电机构(12)产生交流电流，之后水流从所述出水口(14)内流出；

控制电路(2)，其与所述发电机构(12)通过导线连接，用于将交流电流转换成直流电流；及

电解单元(3)，其包括至少两片相对设置的金属片(31)及固定所述金属片(31)的基座(33)，所述金属片(31)倾斜相向地设置在所述电解单元(3)中，所述金属片(31)前端(312)的间距小于末端(311)的间距；所述电解单元(3)设置在所述进水管道(4)内，或设置在所述出水管道(5)内，所述金属片(31)的末端(311)分别通过导线与所述控制电路(2)连接；在接通直流电流后，所述金属片(31)在水中发生电解产生金属离子，生成离子水。

2.如权利要求1所述的离子水生成系统，其特征在于，所述水力发电装置(1)中进一步设置有可调进水口(15)；所述可调进水口(15)与所述进水管道(4)连通，所述可调进水口(15)内设置有阀门(16)，所述阀门(16)受水流冲击打开或关闭实现调节所述水力发电装置(1)内的水流量，流入的水流直接从所述出水口流出。

3.如权利要求2所述的离子水生成系统，其特征在于，所述阀门(16)包括弹簧(161)和弹子(162)所述弹子(162)的前端与所述可调进水口(15)相互配合，后端与所述弹簧(161)连接。

4.如权利要求1所述的离子水生成系统，其特征在于，所述金属片(31)相对于所在平面的倾斜角度为45-90度。

5.如权利要求1所述的离子水生成系统，其特征在于，所述金属片(31)为银片或铜片。

6.如权利要求1所述的离子水生成系统，其特征在于，所述控制电路(2)进一步设置有电流切换模块(21)；所述电流切换模块(21)反复切换连接至所述电解单元(3)的直流电流的正极和负极。

7.如权利要求1所述的离子水生成系统，其特征在于，所述控制电路(2)进一步设置有探测模块(22)；所述探测模块(22)通过感应所述金属片(31)之间的电流值和电阻值以探测水流中金属离子的浓度和所述金属片(31)的消耗程度。

8.如权利要求7所述的离子水生成系统，其特征在于，所述控制电路(2)进一步设置有提示模块(23)；当金属离子的浓度达到规定浓度、或所述金属片(31)的消耗程度小于规定值时，所述提示模块(23)发出提示信号。

9.一种银离子淋浴器，其特征在于，其包括如权利要求1-8之任一项所述的离子水生成系统。

10.一种离子水生成方法，其使用如权利要求1、4或5所述的离子水生成系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：水流经过所述进水口(13)进入所述水力发电装置(1)，推动所述叶轮(11)旋转使所述发电机构(12)产生交流电流；

步骤二：所述控制电路(2)将所述发电机构(12)的交流电流转换成直流电流，并将所述直流电流提供至所述电解单元(3)；

步骤三：当所述电解单元(3)接通直流电流时，所述金属片(31)在水中发生电解产生金属离子，生成离子水。

11.如权利要求10所述的离子水生成方法，其特征在于，所述直流电流的电流强度为5-50mA，电压为5-30V。

12.一种离子水生成方法，其使用如权利要求6所述的离子水生成系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：水流经过所述进水口(13)进入所述水力发电装置(1)，推动所述叶轮(11)旋转使所述发电机构(12)产生交流电流；

步骤二：所述控制电路(2)将所述发电机构(12)的交流电流转换成直流电流，并将所述直流电流提供至所述电解单元(3)；

步骤三：当所述电解单元(3)接通直流电流时，所述金属片(31)在水中发生电解产生金属离子，生成离子水；

其中，所述电流切换模块(21)反复切换连接至所述电解单元(3)的直流电流的电流方向。

13.一种离子水生成方法，其使用如权利要求2或3所述的离子水生成系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：水流经过所述进水口(13)进入所述水力发电装置(1)，推动所述叶轮(11)旋转使所述发电机构(12)产生交流电流；

步骤二：所述控制电路(2)将所述发电机构(12)的交流电流转换成直流电流，并将所述直流电流提供至所述电解单元(3)；

步骤三：当所述电解单元(3)接通直流电流时，所述金属片(31)在水中发生电解产生金属离子，生成离子水；

其中，所述水力发电装置(1)自动调节进入所述叶轮(11)的水流量；

当水压大于规定值时，所述阀门(16)受水流冲击后自动打开，水流通过所述可调进水口(15)进入所述水力发电装置(1)内部后直接从所述出水口流出。

14.一种离子水生成方法，其使用如权利要求7所述的离子水生成系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：水流经过所述进水口(13)进入所述水力发电装置(1)，推动所述叶轮(11)旋转使所述发电机构(12)产生交流电流；

步骤二：所述控制电路(2)将所述发电机构(12)的交流电流转换成直流电流，并将所述直流电流提供至所述电解单元(3)；

步骤三：当所述电解单元(3)接通直流电流时，所述金属片(31)在水中发生电解产生金属离子，生成离子水；

其中，所述探测模块(22)感应所述金属片(31)之间的电流值和电阻值，以探测水流中金属离子的浓度和所述金属片(31)的消耗程度。

15.一种离子水生成方法，其使用如权利要求8所述的离子水生成系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：水流经过所述进水口(13)进入所述水力发电装置(1)，推动所述叶轮(11)旋转使所述发电机构(12)产生交流电流；

步骤二：所述控制电路(2)将所述发电机构(12)的交流电流转换成直流电流，并将所述直流电流提供至所述电解单元(3)；

步骤三：当所述电解单元(3)接通直流电流时，所述金属片(31)在水中发生电解产生金属离子，生成离子水；

其中，当金属离子的浓度达到规定浓度、或所述金属片(31)的消耗程度小于规定值时，所述提示模块(23)发出提示信号。

16.一种淋浴用银离子水的生成方法，其特征在于，使用如权利要求9所述的银离子淋浴器，由所述水力发电装置(1)产生交流电流，由所述控制电路(2)将交流电流转换成直流电流，并将所述直流电流提供至所述电解单元(3)，由所述电解单元(3)中的银片(31)在水中发生电解产生银离子，生成银离子水。