CN104649374A - 一种多功能的无膜电解开水机 - Google Patents

Abstract

一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：包括装原水的容器；可将水加热或至沸腾的加热器；可控电解电源；具有进水口与出水口的电解槽；电解槽内装有电解电极组件；电解电极组件采用较高效率的无膜电解水技术；容器中原水可经加热器加热或烧开后从电解槽进水口流入电解电极组件；水通过电解电极组件不同极性电极的间隙进行电解；经电解后的水由电解槽的出水口流出。所述电解电极组件，其设计方案兼顾不同极性电极间隙的间距合理较小化、电极间隙的面积合理较大化、电解水过程使得水在电极间隙中有适当流通性等三个方面的特性，以增加水中杂质与水分子被电解的几率与数量，从而提高水电解效率。

Description

一种多功能的无膜电解开水机

技术领域

本发明涉及一种多功能的无膜电解开水机，属于无膜电解水技术领域。

背景技术

电解水机及饮用电解水抗氧化治病保健的积极意义已为越来越多的人们所认识，如何能够随时随地随意饮用与使用电解水成为许多人的追求。但是，采用有膜电解水技术的电解水机只能固定安装在水龙头使用，只能电解常温自来水，往往要加热才能饮用，但是加热超过摄氏大约50度，电解水功能就会丧失，因此电解水不可能用来沏茶冲咖啡等。现有电解水机及其电解水存在这些局限性，制约了电解水的普及饮用与使用。无膜电解水技术原理上可以电解各种温度的原水，但是目前由于技术局限性，应用局限于在杯壶形式装置中电解水，电解时间要数分钟乃至更长时间，水温下降较大。迄今未见可以直接电解开水的电解开水机技术方案问世。许多人在盼望着有一天能够直接使用电解水开水沏茶或者冲咖啡等饮用，获得所期品味与享受；而且，不同温度电解水还有烹调、洗涤等许多其他用途，具有相当广泛的实用意义与巨大市场。本发明一种多功能的无膜电解开水机，正是解决这一问题的创新技术装置。

发明内容

本发明提出一种多功能的无膜电解开水机，是为了人们可以方便地随意地饮用电解热水或开水而创造、设计，本发明采用较高电解效率的无膜电解水技术，以满足一定的电解水指标要求。采用申请人发现与发明的电解水新原理与新方法能够获得较高的电解水效率与电解水指标。水电解效率或称电解水效率，一般可以定义为：在电解一定量的水以及电解一定时间情况下，所制成的电解水某种代表性指标(例如电解还原水的ORP负值或含氢量数值)与所耗电量之比。换言之，某种电解方法或电解装置，电解同样水量达到同一电解水指标所耗电能越小，该装置电解水效率就越高。

申请人发现的电解水新原理及显着提高电解水效率的方法，根源于对传统电解水机电解水原理存在重大缺陷的深层研究。传统电解水原理仅局限于所谓水分子电解产生的离子化学反应平衡方程，完全忽视了电解过程中水的杂质被电解所产生的电子与杂质微粒，及其对提高电解水指标与电解效率的重要意义，因此无从解释阴极区碱性水具有较高还原水关键指标即较高氧化还原电位(ORP)负值与较高含氢(H、H₂、H^-)量的现象，完全忽视了阴极区水形成较高ORP负值与负氢(H^-)含量需要相当数量活性电子的关键现象，因此无法解决现有电解技术效率太低、即使加大电解电流也达不到预想较高电解水指标的难题。申请人长期研究获得六个新发现：

新发现之一：电解水过程，为了提高电解水效率，首要的是电解水中的杂质。杂质被电解产生自由电子及有利于提高电解水指标的杂质微粒，本文简称“杂质电解效应”，杂质电解效应形成一定电解电流，令水分子解体成为氢、氧离子或氢氧离子根，本文简称为“水分子电解效应”。电解水效率与指标是“杂质电解效应”与“水分子电解效应”共同作用的结果；新发现之二：揭示了“杂质电解效应”产生的活性电子对于提高电解效率的双重意义，活性电子不仅可增加电解电流，并且对于电解制作还原水还具有另一重要意义，就是满足一定电解水指标例如电解还原水的ORP(负氧化还原电位)负值及其相应的氢含量(负氢含量)对电子之所需。故欲提高电解效率，电解工艺应尽可能强化“杂质电解效应”，以产生较多活性电子；新发现之三：是不同极性电极小间隙(尤其小于1mm的小间隙)对于强化“杂质电解效应”具有显著效果，尽管此前的无隔离膜电解水技术也曾提及不同极性电极间距小于3mm的设计考虑，但是并未了解小间距的实际意义，与之相配的工艺举措更无从谈起，不能达到显著提高电解水效率的效果；新发现之四：电解电极间隙小间距设计的另一重要意义，是可以创造活性电子与活性氢H结合为负氢的较多机会与较好条件，从而显著提高电解制作还原水的效率；新发现之五：不同极性电极小间隙小到某值，电解效率不升反降，这是什么原因呢？研究证实：要强化“杂质电解效应”，还需要在电解过程中保证水在不同极性电极间隙有一定流通性，这可促使较多水分子及杂质较多次反复被电解，从而强化“杂质电解效应”，提高水电解效率与电解水还原指标；对电解水过程中流通性的深入研究，解释了为什么电解电流增加到一定值后，电解水效率不升反降。重要原因在于：若电极间隙中水的流通性不好，会使得电极间隙中离子浓度过高，从而影响电解效率；新发现之六：对于电解外力驱动的流水例如自来水而言，在电极组件所占一定空间内，采取合理增加电解间隙面积的设计方案，有利于水中较多杂质与水分子较多次反复电解，可以提高水电解效率与电解指标。另外，在电解流速过快的流水情况下，对安装电解电极组件的通道，采取出水通道(出水口)比进水通道(进水口)适当狭窄的设计，可以降低水经过电解电极组件的流速，从而增加杂质与水分子被电解的时间与机会，提高电解水的指标。

申请人通过对于上述六个新发现的综合分析，提出下述电解水新原理：电解水过程，首先，是电解水中杂质产生活跃电子，形成电流，将电能量转换为水分子的分解能量的过程，因此使得较多水分子获得较大电能而分解，是取得较高电解效率的基础，但获得较高电解效率，还需要具备另外的重要条件。这是因为电解过程同时还是：杂质被电解所释放的各种离子(尤其活跃电子)与水分子分解产生的各种氢氧离子、离子根发生理化作用的过程，在此过程中，为提高水的电解效率有两个重要条件，第一，若较多杂质被电解，其释放的电子、离子较多，其与氢氧离子组合的几率就较高，电解水指标可能较高，电解效率也就较高；第二，若能创造条件，使得杂质被电解释放的电子离子与氢氧离子组合的几率较高，电解水指标可能较高，电解效率也就较高。例如电解还原水的较高ORP负值与含氢量(申请人将两指标简要合称为“负氢”指标)，需要较多的活跃电子参与，因此，水中杂质被电解而释放较多电子以及电子与氢离子组合为负氢的几率较高，就可以提高负氢指标与电解效率。

申请人的电解水新原理揭示：提高电解制作还原水效率要采取三管齐下的工艺方法，既要强化水中杂质的电解，又要提高杂质电解释放的电子，还要增加电解所释放的电子与氢结合为负氢的几率。申请人研究发现了实现这三管齐下的具体电解工艺方法：一是适当减小不同极性电极电解间隙之间的距离，二是适当扩大不同极性电极电解间隙的面积，三是适当保持在电解水过程不同极性电极间隙中水进出的流动性，这三个工艺技术条件的协调实现，可以较好地兼顾强化杂质电解并提高还原指标的功效，从而显著提高电解水效率。

本发明为一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：包括装原水的容器；可将水加热或至沸腾的加热器；可控电解电源；具有进水口与出水口的电解槽；电解槽内装有电解电极组件；电解电极组件采用较高效率的无膜电解水技术；容器中原水可经加热器加热或成为开水后从电解槽进水口进入电解电极组件；水通过电解电极组件不同极性电极的间隙进行电解；经电解后的水由电解槽的出水口流出。

本发明一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，其不同极性电极之间所留间隙的间距按合理较小化原则设计，间隙距离在小于5mm、大于0mm之间，以利于强化水中杂质与水分子的电解；在电解电极组件所占一定空间内，不同极性电极之间间隙的面积按合理较大化原则设计，使得水中较多杂质及水分子能在电极间隙中较多次反复被电解；电解电极组件及其安装工艺条件的特征是：在电解水过程中，水在不同极性电极间隙中能较顺利流动，使不同极性电极间隙中被电解的水得以更换，并使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，从而提高水的电解效率。

本发明一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，必要时，电解电极组件不同极性电极之间的间距可以小至1mm或更小，以较利于在一定电解功率与一定电解电极组件结构下，强化水中杂质与水分子的电解，提高水电解的效率。

本发明一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，可以将日常饮水与用水制作成氧化还原电位为负值、含氢量大于零的电解还原水。

本发明一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，由两个不同极性电极构成，电极之一为筒孔状，孔壁位置为机械固定并相互电连接，筒孔状电极孔数目为N个，N为所需要的等于或大于1的任意值，孔壁可无缺口或有缺口；电极之二为柱状，各个柱位置为机械固定并相互电连接，柱状电极的柱数目为M个,M为所需要的等于或大于1的任意值；柱为空心或实心、可无缺口或有缺口；筒孔状电极与柱状电极的高度不限，据所需选择；筒孔状电极与柱状电极对应插接，即柱状电极各柱插入筒孔状电极各对应孔中，对插的柱表面与筒孔相对表面之间留有可以对水进行电解的电极间隙；在电解工作过程中，电极间隙内的水可以流动；电极间隙两个端口位置的外部留有一定空间，以便水在被电解的过程中，能在阴阳电极间隙中流动。

本发明一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，电极间隙两端口位置外部留有一定空间，使得水在被电解的过程中产生流动时，水能在不同极性电极间隙中较顺利流动，提高水电解的效率。

本发明一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，在电解电极组件所占一定空间内，通过合理增加电极间隙的面积，可延长流水在电极间隙中被电解的时间，使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。

本发明一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，将电解电极组件的出水通道设计得比进水通道狭窄一些，使得流进电解电极间隙的水流速适当减缓，可使较多杂质与水分子被不同极性电极间电流较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。

本发明一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，在包裹电解电极组件的电解槽壁材质与形状适合作电极的情况下，可将其适当连接作为电解电极，增加电解电极间隙面积，提高水的电解效率。

基本技术方案：本发明为一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：包括装原水的容器；可将水加热或至沸腾的加热器；可控电解电源；具有进水口与出水口的电解槽；电解槽内装有电解电极组件；电解电极组件采用较高效率的无膜电解水技术；容器中原水可经加热器加热后从电解槽进水口进入到电解电极组件；水通过电解电极组件不同极性电极的间隙进行电解；经电解后的水由电解槽的出水口流出。

本发明技术方案之一是：所述电解电极组件，在电解电极组件所占一定空间内，不同极性电极之间所留间隙按合理较小化原则设计，间隙距离在小于5mm、大于0mm之间，以利于强化水中杂质与水分子的电解；在电解电极组所占一定空间内，不同极性电极之间间隙的面积按合理较大化原则设计，使得水中较多杂质及水分子能在电极间隙中较多次反复被电解；电解电极组件及其安装工艺使得：在电解水过程中，水在不同极性电极间隙中能较顺利流动，以更换不同极性电极间隙中被电解的水，并使得较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水的电解效率。

本发明技术方案之二是：所述电解电极组件，必要时，电解电极组件不同极性电极之间的间距可以小至1mm或更小，以较利于在一定电解功率与一定电解电极组件结构下，其强化水中杂质与水分子的电解，提高水电解的效率。

本发明技术方案之三是：所述电解电极组件，可以将日常饮水与用水制作成氧化还原电位为负值、含氢量大于零的电解还原水。

本发明技术方案之四是：所述电解电极组件，由两个不同极性电极构成，电极之一为筒孔状，孔壁位置为机械固定并相互电连接，筒孔状电极孔数目为N个，N为所需要的等于或大于1的任意值，孔壁可无缺口或有缺口；电极之二为柱状，各个柱位置为机械固定并相互电连接，柱状电极的柱数目为M个,M为所需要的等于或大于1的任意值；柱为空心或实心、可无缺口或有缺口；筒孔状电极与柱状电极的高度不限，据所需选择；筒孔状电极与柱状电极对应插接，即柱状电极各柱插入筒孔状电极各对应孔中，对插的柱表面与筒孔相对表面之间留有可以对水进行电解的电极间隙；在电解工作过程中，电极间隙内的水可以流动；电极间隙两个端口位置的外部留有一定空间，以便水在被电解的过程中，能在阴阳电极间隙中流动。

本发明技术方案之五是：所述电解电极组件，电极间隙两端口位置外部留有一定空间，使得水在被电解的过程中产生流动时，水能在不同极性电极间隙中较顺利流动，提高水电解的效率。

本发明技术方案之六是：所述电解电极组件，在电解电极组件所占一定空间内，通过合理增加电极间隙的面积，可延长流水在电极间隙中被电解的时间，使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。

本发明技术方案之七是：所述电解电极组件，将电解电极组件的出水通道设计得比进水通道狭窄一些，使得流进电解电极间隙的水流速适当减缓，可使较多杂质与水分子被不同极性电极间电流较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。

本发明技术方案之八是：所述电解电极组件，在包裹电解电极组件的电解槽壁材质与形状适合作电极的情况下，可将其适当连接作为电解电极，增加电解电极间隙面积，提高水的电解效率。

附图说明

下面通过附图对本发明作进一步阐释。

图1A是本发明实施例1一种多功能的无膜电解开水机

图1B是本发明实施例1一种多功能的无膜电解开水机的电解电极组件相关部分

具体实施方式

以下结合实施例1附图1阐述实施例基本结构及基本工作原理。

实施例1

如图1A，一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：包括装水的容器21、容器盖20，22为容器水位示意线；可将水加热乃至沸腾的电加热器15；电解电源9；具有进水口与出水口的电解槽10；电解槽分隔板11将电解槽分为电解电极组件区18与电解槽出水区19；电解槽内装有电解水用的电解电极组件18(内部结构详见图1B及其相关描述)；容器21中的水可由电泵24通过容器底部出水管25与电泵出水管23泵至电解水箱17以及电解槽10；管道23垂直部分装有电加热器16，水经过16加热后(可兼有控制不经过加热)从电解水箱17进水口15(位于水管道23顶部)进入到17与电解槽18，经过电解的水从电解槽上部流出，至电解槽出水区19，从电解水箱17出水口即装置出水口12流出；导线6、7将电解电源输出连接至电解电极组件的不同电极，图中电解电极组件采用较高效率的无膜电解水技术方案，以达到一定电解水指标，详见图1B及其描述。

图1B为图1A电解组件18(包括电解槽与电解电极组件)内部结构及其相关联部分，图1A已描述的不再赘言，10为电解槽，8为电解槽壁，从管道23来的水由电解水箱17的下部进水口15进入空间26，空间26被密封圈29隔离，不直接接通电解水箱17的其他空间，只能进入电解槽10的下部空间11，再通过电解电极1、2的间隙3、间隙4被电解，电解水从间隙3、4上部流出，进入电解槽10上部空间12，再从电解槽壁上部流出，进入电解水箱17，电解水储水超过水位线5后漫过储水挡板27流入电解水箱17出水区19，从装置出水口28流出，供使用。

图1B电解电极组件由两个不同极性电极1、2构成，电极1为筒孔状，图中示意画出3个筒孔，各个筒孔位置为机械固定、孔壁相互电连接形成电极1，通过导线7接通电解电源9；电极2为柱状，图中示意画出3个柱，各个柱位置为机械固定并相互电连接形成电极2，通过导线6接通电解电源9；1与2可对应插接，即柱状电极2的柱可插入筒孔状电极1的对应孔中，柱表面与孔表面之间留有电解间隙3，该间隙呈管状，图1中示意性画出了3个柱状电极与3个孔状电极构成的3个间隙3，间隙间距可视需要在一定范围内选择，例如小于5mm至大于0mm的范围；必要时，间隙3的间距可取较小值，如小于1mm至大于0mm的范围，以便强化水及其中杂质的电解效果，这在装置需要电解电导率低的纯净水、蒸馏水等原水时，可以获得较高的电解水效率与指标；在电极间隙距离一定情况下，杂质与水分子被电解的几率及数量与间隙面积成正比，因此间隙3面积较大化可提高电解效率；图1B中，电解槽壁8为适合做电解电极使用的材料，经由导线7连接到电解电源成为电极2的一部分，与电极1构成电解间隙4，加强装置电解效果；11、12分别为电解槽10的下部与上部空间，给空间11与12设计一定体积，有助于电极间隙中水畅顺流动。因为在电解水过程中，间隙中的水分子被电解分解后，会产生氢气、氧气，氢、氧气泡会沿着间隙向上飘逸，从而带动间隙3中水向上流动，从间隙3上部端口流出到空间12，这导致水从间隙3下端口外即空间11源源流入电极间隙中作补充，显然，若11、12过于狭窄，可能影响水在电极间隙的流通性，从电解槽进水口15进入的水流入11，不能按预期流速通过间隙3电解，会降低水的电解效率；综上所述，间隙3合理选择较小的间距与较大面积并满足间隙3中水具有一定流通性，这三个方面协调兼顾的工艺技术方案可以显著提高电解效率；由于装置用于电解流动水，一般而言，若间隙3端口外的空间11、12足够开阔，就容易满足水在间隙中的流通性，获得较高电解效率与电解水指标。

表1与表2是本发明实验装置实际检测数据。

表1：本发明一种多功能的无膜电解开水机实施例1电解开水的实测数据

注：电解电压8V，原水：ORP＝+408mv，氢含量＝0，常温可见电解水指标水平已经达到实用性产品要求。

表2为将图1A、B中电解电极间隙3面积(即电极高度)增加一倍时的实测数据。

表2：本发明一种多功能的无膜电解开水机实施例1电解开水的实测数据

注：电解电压8V，原水：ORP＝+402mv，氢含量＝0，常温

可见，电解电极间隙3面积(即电极高度)增加一倍，电解水指标显著提高，已经超过了有隔离膜电解水机指标，而电解效率超过了有隔离膜电解水机效率数十倍乃至百倍，有力验证了申请人提出的电解水新原理以及新方法的正确与巨大实用意义。

本发明一种多功能的无膜电解开水机的电解电极组件并不限于使用实施例1所采取的具体结构，原则上任何一种可以电解开水并达到所需要电解水指标的电解电极结构均可以使用。在控制方面，容易实现既电解开水温水，也可以电解常温水，制作各种温度电解水。本发明可以方便地获得较大量高性能的各种温度电解水，不仅在饮用方面有预防以及辅助治疗多种疾病的功效，而且可以作为洗涤用水，清洗果蔬表面的农药化肥污染，洗脸美容，洗澡洁肤，等等。

Claims (9)

1.一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：包括装原水的容器；可将水加热或至沸腾的加热器；可控电解电源；具有进水口与出水口的电解槽；电解槽内装有电解电极组件；电解电极组件采用较高效率的无膜电解水技术；容器中原水可经加热器加热或烧开后从电解槽进水口流入电解电极组件；水通过电解电极组件不同极性电极的间隙进行电解；经电解后的水由电解槽的出水口流出。

2.根据权利要求1所述的一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，其不同极性电极之间所留间隙的间距按合理较小化原则设计，间隙距离在小于5mm、大于0mm之间，以利于强化水中杂质与水分子的电解；在电解电极组件所占一定空间内，不同极性电极之间间隙的面积按合理较大化原则设计，使得水中较多杂质及水分子能在电极间隙中较多次反复被电解；电解电极组件及其安装工艺条件的特征是：在电解水过程中，水在不同极性电极间隙中能较顺利流动，使不同极性电极间隙中被电解的水得以更换，并使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，从而提高水的电解效率。

3.根据权利要求1所述的一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，必要时，电解电极组件不同极性电极之间的间距可以小至1mm或更小，以较利于在一定电解功率与一定电解电极组件结构下，强化水中杂质与水分子的电解，提高水电解的效率。

4.根据权利要求1所述的一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，可以将日常饮水与用水制作成氧化还原电位为负值、含氢量大于零的电解还原水。

5.根据权利要求1所述的一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，由两个不同极性电极构成，电极之一为筒孔状，孔壁位置为机械固定并相互电连接，筒孔状电极孔数目为N个，N为所需要的等于或大于1的任意值，孔壁可无缺口或有缺口；电极之二为柱状，各个柱位置为机械固定并相互电连接，柱状电极的柱数目为M个,M为所需要的等于或大于1的任意值；柱为空心或实心、可无缺口或有缺口；筒孔状电极与柱状电极的高度不限，据所需选择；筒孔状电极与柱状电极对应插接，即柱状电极各柱插入筒孔状电极各对应孔中，对插的柱表面与筒孔相对表面之间留有可以对水进行电解的电极间隙；在电解工作过程中，电极间隙内的水可以流动；电极间隙两个端口位置的外部留有一定空间，以便水在被电解的过程中，能在阴阳电极间隙中流动。

6.根据权利要求1所述的一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，电极间隙两端口位置外部留有一定空间，使得水在被电解的过程中产生流动时，水能在不同极性电极间隙中较顺利流动，提高水电解的效率。

7.根据权利要求1所述的一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，在电解电极组件所占一定空间内，通过合理增加电极间隙的面积，可延长流水在电极间隙中被电解的时间，使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。

8.根据权利要求1所述的一种多功能1的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，将电解电极组件的出水通道设计得比进水通道狭窄一些，使得流进电解电极间隙的水流速适当减缓，可使较多杂质与水分子被不同极性电极间电流较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。

9.根据权利要求1所述的一种多功能的无膜电解开水机，其特征是：所述电解电极组件，在包裹电解电极组件的电解槽壁材质与形状适合作电极的情况下，可将其适当连接作为电解电极，增加电解电极间隙面积，提高水的电解效率。