CN105726292A - 用于生成含蒸汽的一氧化氮的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设备，所述设备包括：蒸汽生成器部分，其中多个电极浸入于料盆中的电解质水溶液中并且通过所述电极之间的电弧放电生成蒸汽；空气供应部分，其中通过所述料盆中的头部将空气供应至由所述电弧放电而引起的高温区域中；反应部分，其中通过所述高温区域中的蒸汽和空气的热分解而获得的氧和氮反应，以产生含有一氧化氮和二氧化氮等等的气体混合物；以及净化器部分，其中在使用净化剂将除了一氧化氮之外的有害气体去除之后将所述气体混合物排出。所排出的气体混合物为含蒸汽的一氧化氮，其可用于为了健康和美容的桑拿浴、增湿器、坐浴、按摩院、等等中。

Description

用于生成含蒸汽的一氧化氮的设备
技术领域
本发明涉及一种用于生成含蒸汽的一氧化氮的设备，所述含蒸汽的一氧化氮可用于桑拿浴、增湿器、坐浴、按摩院、等等中。所述设备包括：蒸汽生成器部分，所述蒸汽生成器部分在电流流过时在由多个电极之间的电弧放电而引起的高温区域中生成蒸汽，其中所述电极部分地浸入于料盆内的电解质水溶液中，并且由以恒定间隔附接至盖的多个电极套筒竖直地放置；空气供应部分，所述空气供应部分将空气供应至所述电极之间的高温区域中，其中将内部供气管道的头部放置于所述电极的下端附近，以便从空气泵供应空气；反应部分，所述反应部分通过氧和氮之间的反应生成一氧化氮，其中所述氧和氮由所述高温区域中的蒸汽和空气的热分解产生；以及净化器部分，所述净化器部分在通过净化剂将除了一氧化氮之外的有害气体去除之后将含蒸汽的一氧化氮排出。
背景技术
由于发现一氧化氮在人体中的作用，LouisIgnarro被授予1998年的诺贝尔生理学或医学奖。他坚称一氧化氮有助于治疗酒后宿醉、鼻炎、高血压、以及由各种化学物质所诱发的过敏性皮肤病，释放尿酸以及杀死各种致病细菌和真菌。
题目为“ADEVICEFORGENERATINGASEPTICANDODORLESSNITRICOXIDE”的韩国专利第10-1308788号(于2013年9月16日授权)公开了通过氧原子和氮原子之间的反应产生一氧化氮和二氧化氮。空气风机被用来将空气供应至高压电弧放电单元中，其中在所述高压电弧放电单元中，电弧发生并且使空气中的氧分子和氮分子分解以生成氧原子和氮原子。随后，在催化单元中将二氧化氮去除。其它现有技术公开于题目为“METHODANDAPPARATUSFORPRODUCINGANITRICOXIDECONTAININGGASMIXTURE”的韩国专利第10-0203721号、以及题目为“APPARATUSFORPRODUCINGHIGHPURITYNITROGENMONOXIDEUSINGAOXYGENFREEZINGTRAPANDMANUFACTURINGMETHODTHEREOF”的韩国专利第10-0978805号中。
这样的现有技术的主要目的在于，由空气产生一氧化氮。
发明内容
本发明的一个主要目的是提供一种用于生成含蒸汽的一氧化氮的设备。
本发明的另一个目的是提供这样的设备，所述设备易于操作并且具有简单的结构。
为了实现以上目的，本发明提供一种设备，所述设备包括：蒸汽生成器部分，所述蒸汽生成器部分在电流流过时在由多个电极之间的电弧放电而引起的高温区域中生成蒸汽，其中所述电极部分地浸入于料盆内的电解质水溶液中，并且由以恒定间隔附接至盖的多个电极套筒竖直地放置；空气供应部分，所述空气供应部分将空气供应至所述电极之间的高温区域中，其中将内部供气管道的头部放置于所述电极的下端附近，以便从附接于料盆或罩处的空气泵供应空气；反应部分，所述反应部分通过氧和氮之间的反应生成一氧化氮，其中所述氧和氮由所述高温区域中的蒸汽和空气的热分解产生；以及净化器部分，所述净化器部分在通过净化剂将除了一氧化氮之外的有害气体去除之后将含蒸汽的一氧化氮排出。
所述蒸汽生成器部分的料盆包括圆柱形主体并且配备有电磁阀，所述电磁阀放置于所述圆柱形主体的一侧处，用于控制所述料盆中的水位。通过入口从总水管或独立的水箱供应水。所述电磁阀被操作成基于来自水位传感器的信号将水位自动地保持于特定范围内。具有旋塞的排水器设置于所述圆柱形主体的底部处。
所述圆柱形主体覆盖有盖，蒸汽出口管(steamexitpipe)形成于所述盖的中心区域处。多个孔围绕所述蒸汽出口管形成于所述盖中。所述电极套筒中的每一个具有在一个末端处的螺纹部分以及在另一个末端处的套筒孔。每个电极套筒被插入至所述孔中的每一个中，其中所述螺纹部分指向上且所述套筒孔指向下。因此，通过与所述电极套筒的螺纹部分接合的螺母将电极套筒牢固地紧固于所述盖处。在这样的接合之前围绕所述螺纹部分放置垫圈和电端子。具有插头的电源电缆从所述电端子延伸。
所述电极套筒的套筒孔在内部刻有螺纹，并且所述电极中的每一个包括在它的一个末端处的附接部分，所述附接部分也刻有螺纹。因此，可以通过螺纹接合将每个电极可拆卸地附接至每个套筒孔中。如上所述，由于电极套筒紧固于所述盖处，所以电极悬挂于所述盖并且所述电极的一部分被浸入至圆柱形主体中的电解质水溶液中。
所述空气供应部分包括空气泵，所述空气泵由马达驱动并且放置于支架上。所述支架附接于罩的一侧处。空气泵与外部供气管道连接，所述外部供气管道通过放置于圆柱形主体的下部部分处的连接管与内部供气管道连接。所述内部供气管道与头部连接，空气被通过所述头部供应至高温区域中。所述头部放置于电极的下端附近，以使得空气被容易地传递至所述电极之间的高温区域中。
反应部分包括向下成锥形变化的漏斗状主体。所述漏斗状主体的下端与盖的蒸汽出口管连接，并且所述漏斗状主体的上端与圆柱形净化器主体不可分离地连接。氧和氮(其由高温区域中的蒸汽和空气的热分解产生)在漏斗状主体内的反应室中相互反应，产生一氧化氮。净化器部分包括净化器主体，如上所述，所述净化器主体与反应部分的漏斗状主体不可分离地连接。净化器主体内的净化室配备有多个网格板，所述多个网格板彼此平行放置。净化剂(其目的在于去除除了一氧化氮和蒸汽之外的有害成分)放置于所述网格板上。因此，气体混合物在穿过所述网格板之后将是基本含蒸汽的一氧化氮。
所述罩为圆柱形的并且放置于与漏斗状主体不可分离地连接的净化器主体上方。所述罩包括在它的中心区域处的蒸汽出口(steamoutlet)，含蒸汽的一氧化氮通过所述蒸汽出口离开。所述圆柱形主体、盖、以及罩分别设置有凸缘，所述凸缘分别具有配合开口。因此，可以通过螺母、垫圈、以及穿过所述凸缘中的开口的螺栓在所述凸缘处将所述主体、盖、以及罩彼此紧固。
优选地，所述圆柱形主体、盖、以及罩由合成树脂构成，所述合成树脂具有用于电气安全的较高的电绝缘性能，以及相对良好的耐热性能和强度性能。
优选的是，将具有2％至10％的盐度的盐溶液用作电解质水溶液，所述电解质水溶液用于在电流流过时在所述电极之间生成电弧放电。还可使用酸性溶液(PH值6～3)或碱性溶液(PH值8～12)。
将石墨用作电极。然而，还可使用高强度材料，比如钛、坝塔尔合金、哈斯特洛依合金、钼、镍、钨、不锈钢、铬钨钢、氧化锆、氢氧化锂、等等，因为这样的材料在放电期间显示出较低的电极损耗率。
施加电压可为用于单相交流电流的110V或220V，以及用于三相交流电流的330V。当蒸汽生成器部分的圆柱形主体处配备有三个电极时，使用三相交流电流。净化材料优选地选自沸石、二氧化铈、氧化锂、二氧化硅、焦炭、木炭、陶瓷、以及电气石。这样的选择取决于待净化的气体的种类。当然，可使用其它合适的净化剂。
根据本发明，最初，通过管将用于生成电弧放电的、具有2～4％的盐度的盐溶液供应于料盆的圆柱形主体中，直至在所述圆柱形主体中达到预定的液位。接着，通过将电源电缆的插头连接至合适的电源而将220V的单相交流电流施加至电端子。施加至所述端子的220V的交流电流通过电极套筒流动至电极。
由于电极部分地浸入于圆柱形主体的电解质水溶液中，在电流流过时，通过所述电解质水溶液的离子作用在所述电极之间发生电弧放电。由于电极之间的电弧放电瞬间产生局部的热区域(亦即，具有1000℃以上的温度的高温区域)，在所述热区域中的以及在所述热区域附近的水蒸发变成蒸汽。这样的蒸发仅仅局部地发生。因此，与电极稍微地间隔开的水的温度即使在蒸汽生成期间也不高。这与其中蒸汽是在锅炉中的全部的水的温度增加至100℃以上时被生成的传统的热水锅炉不同。由于由合成树脂所构成的料盆的圆柱形主体从未被加热到100℃以上，所以在圆柱形主体中不会发生热降解。当然，尽管圆柱形主体中的电解质水溶液的温度逐渐地增加，但由于水蒸发，所述温度不会较高。
当在料盆中生成蒸汽时，空气供应部分的空气泵经由外部供气管道和内部供气管道通过所述头部将空气供应至所述电极之间的高温区域中。优选地，将所供应的空气的体积调节成相对于所生成的蒸汽的体积成2/5～3/5的比率。若所供应的空气的体积大于所生成的蒸汽的体积，则由所供应的空气所构成的气泡的上升动作变得过度。在这样的情况下，由于激冷效应，不仅妨碍了蒸汽生成，而且还妨碍了氧和氮之间的反应。
空气主要由大致79％的氮分子和大致21％的氧分子组成。可以在高温区域中使所供应的空气中的氮分子和氧分子分别热分解成氮原子和氧原子。还可以使所生成的蒸汽分子热分解成氧原子和氢原子。所分解的氧和氢可反应以再一次变成水，并且所分解的氧和氮可反应变成二氧化氮、以及一氧化氮。此外，所分解的氧可反应变成臭氧。这样的热分解部分地发生。因此，未分解的蒸汽和空气与从这样的反应所获得的气体共存。
由于产生一氧化氮和二氧化氮的反应在氮和氧从圆柱形主体运动至反应室期间自然地发生，所以比如反应成分的浓度、反应温度、反应时间、以及反应压力等反应条件不是恒定的。因此，从这样的反应所得到的气体的量不是恒定的并且不是预定的。
一氧化氮为透明的、稳定的、难以液化的，并且对人类有用。然而，二氧化氮在分光仪中显示出红色并且对人类有害。
如所说的，本发明的主要目的是提供由蒸汽和一氧化氮所构成的气体混合物。因此，需要将除了蒸汽和一氧化氮之外的其它气体成分去除。特别地，必须将比如二氧化氮的有害气体完全地去除。
由蒸汽和空气所产生的气体混合物从反应部分的反应室朝向净化器部分的净化室流动。在穿过净化室的网格板时，气体混合物中的有害的或不合需要的气体被网格板上的净化剂去除。气体混合物在穿过净化室之后通过所述罩的蒸汽出口离开。
若水位由于水蒸发而处于特定液位之下，则水位传感器将信号发送至电磁阀，所述电磁阀通过管供应水直至达到预定液位。当蒸汽生成时，仅仅水成分从溶液蒸发而作为电解质物质的盐成分保持于所述主体中的溶液中。因此，供应水而非盐溶液，以补充所蒸发的水。
与生成含空气的一氧化氮的现有技术不同，本发明的设备生成含蒸汽的一氧化氮，其可直接用于比如桑拿浴、增湿器、坐浴、按摩院、等等的各种场所中。此外，所述设备的结构相对简单并且所述设备易于操纵，以使得任何人都可操作它。而且，本发明的设备为热安全的且为电安全的，因为当蒸汽生成器部分中的水的过度蒸发使电极暴露至大气时，并不发生电弧放电。根据本发明，蒸汽生成器部分中的蒸汽生成是高效节能的。
附图说明
图1为本发明的分解立体图。
图2为本发明的立体图。
图3为本发明的剖视图。
具体实施方式
以下参考附图描述本发明的一个实施例。
参考图1和3，本发明的设备包括：蒸汽生成器部分(A)，所述蒸汽生成器部分(A)在电流流过时在由多个电极(3)(3)之间的电弧放电而引起的高温区域中生成蒸汽，其中所述电极(3)(3)部分地浸入于料盆(1)内的电解质水溶液(w)中，并且由以恒定间隔附接至盖(2)的多个电极套筒(3s)竖直地放置；空气供应部分(B)，所述空气供应部分(B)将空气供应至所述电极(3)(3)之间的高温区域中，其中空气泵(7)附接于料盆(1)或罩(6)处，以便经由外部供气管道(7p)以及内部供气管道(7d)将空气供应至高温区域中；反应部分(C)，所述反应部分(C)通过反应室(4)中的氧和氮之间的反应生成一氧化氮，其中所述氧和氮由所述高温区域中的蒸汽和空气的热分解产生；以及净化器部分(D)，所述净化器部分(D)在通过净化剂(m)将除了一氧化氮之外的有害气体去除之后将含蒸汽的一氧化氮排出，其中所述净化剂(m)放置于净化室(5)中的多个网格板(5b)上。
所述蒸汽生成器部分(A)的料盆(1)包括圆柱形主体(1a)并且配备有电磁阀(1v)。所述电磁阀放置于所述圆柱形主体的一侧处并且被操作成控制所述料盆中的水位。通过入口(1n)从主水管或独立的水箱供应水，所述入口(1n)与管(1p)连接。所述电磁阀被操作成基于水位传感器(未示出)将水位自动地保持于特定范围内。具有旋塞的排水器(1u)设置于主体(1a)的底部处。
如图1和3中所示，主体(1a)覆盖有盖(2)。蒸汽出口管(2u)形成于所述盖(2)的中心区域处并且多个孔(2h)围绕所述蒸汽出口管(2u)形成于盖(2)中。电极套筒(3s)中的每一个具有在一个末端处的螺纹部分(3b)以及在另一个末端处的套筒孔(3h)。电极套筒(3s)中的每一个被插入至所述孔(2h)中的每一个中，其中螺纹部分(3b)指向上且套筒孔(3h)指向下。因此，通过使螺母(3n)与螺纹部分(3b)接合而将每个电极套筒牢固地紧固于盖(2)处。在这样的接合之前围绕所述螺纹部分(3b)放置垫圈(3w)和电端子(3t)。具有插头(p)的电源电缆(c)从电端子(3t)延伸。
如图1和3中所示，套筒孔(3h)在内部刻有螺纹。电极(3)中的每一个包括在它的一个末端处的附接部分(3a)。所述附接部分在外部刻有螺纹，以便与所述内部刻有螺纹的套筒孔(3h)接合。因此，可以将每个电极(3)可拆卸地附接至每个套筒孔(3h)中。如上所述，当电极套筒(3s)被紧固于盖(2)处时，电极(3)通过电极套筒(3s)从盖(2)悬挂而下，并且电极(3)的一部分被浸入至包含于圆柱形主体(1a)内的电解质水溶液(w)中。
所述空气供应部分(B)包括空气泵(7)。空气泵(7)由马达(7m)驱动并且放置于支架(7b)上，所述支架(7b)附接于罩(6)的一侧处。空气泵(7)与外部供气管道(7p)连接。外部供气管道(7p)与附接于圆柱形主体(1a)的下部部分处的连接管(7c)连接。连接管(7c)与内部供气管道(7d)连接，所述内部供气管道(7d)与用于分配空气的头部(7h)连接。头部(7h)放置于电极(3)(3)的下端附近，以使得空气被容易地传递至由电极(3)(3)之间的电弧放电而引起的高温区域(R)中。
参考图1和3，所述反应部分(C)包括向下成锥形的漏斗状主体(4a)。所述漏斗状主体(4a)的下端与盖(2)的蒸汽出口管(2u)连接，并且所述漏斗状主体(4a)的上端与圆柱形净化器主体(5a)不可分离地连接。氧和氮(其由高温区域中的蒸汽和空气的热分解产生)在漏斗状主体(4a)内的反应室(4)中相互反应，产生一氧化氮。
所述净化器部分(D)包括净化器主体(5a)。如上所述，净化器主体(5a)与反应部分(C)的漏斗状主体(4a)不可分离地连接。净化器主体(5a)内的净化室(5)配备有网格板(5b)，所述网格板(5b)平行于彼此放置。净化剂(m)(其目的在于去除除了一氧化氮和蒸汽之外的有害成分)放置于网格板(5b)上。因此，气体混合物在穿过网格板(5b)之后将基本为含蒸汽的一氧化氮。
圆柱形的罩(6)放置于与漏斗状主体(4a)不可分离地连接的净化器主体(5a)上方。罩(6)包括在它的中心区域处的蒸汽出口(6u)，含蒸汽的一氧化氮通过所述蒸汽出口(6u)离开。主体(1a)、盖(2)、以及罩(6)分别设置有凸缘(f1)(f2)(f3)，所述凸缘(f1)(f2)(f3)分别具有配合开口(h1)(h2)(h3)。因此，可以通过螺母(n)、垫圈(wh)、以及穿过所述凸缘(f1)(f2)(f3)中的开口(h1)(h2)(h3)的螺栓(b)于所述凸缘(f1)(f2)(f3)处将主体(1a)、盖(2)、以及罩(6)彼此紧固。
在一个实施例中，使用具有2～4％的盐度的盐溶液作为电解质水溶液(w)，以及并使用高强度钛电极作为电极(3)(3)。将由沸石、二氧化硅、木炭、二氧化铈、以及陶瓷所构成的混合物用作净化剂(m)。当然，可选择具有不同盐度的盐溶液、其它电极、或其它净化剂。此外，将220V的交流电流施加至电极(3)(3)。
以下描述所述设备的操作。
最初，通过管(1p)将作为电解质水溶液(w)的、具有2％的盐度的盐溶液供应至料盆(1)的主体(1a)中。通过电磁阀(1v)控制所述盐溶液的供应，直至在主体(1a)中达到预定液位。
如图3中所示，通过将电源电缆(c)的插头(p)连接至合适的电源(未示出)而将220V的单相交流电流施加至电端子(3t)。
施加至端子(3t)的电流(220V的交流电流)通过电极套筒(3s)流动至电极(3)(3)。由于电极部分地浸入于主体(1a)的电解质水溶液(w)中，在电流流过时，由于所述电解质水溶液的离子作用在所述电极(3)(3)之间发生电弧放电。电极(3)(3)之间的电弧放电瞬间在电弧周围产生高温区域(R)。所述高温区域(R)可能具有1000℃以上的温度。因此，在所述高温区域(R)中的以及在所述高温区域(R)附近的水蒸发变成蒸汽。这样的蒸发仅仅局部地发生。
当在料盆(1)中生成蒸汽时，空气供应部分(B)的空气泵(7)经由外部供气管道(7p)和内部供气管道(7d)通过主体(1a)中的头部(7h)将空气供应至所述电极(3)(3)之间的高温区域(R)中。将所供应的空气的体积调节成相对于所生成的蒸汽的体积成3/5的比率。由于在料盆(1)中所生成的蒸汽以及通过头部(7h)所供应的空气，气泡上升。由于高温区域(R)可能具有1000℃以上的温度，可以使蒸汽和空气热分解以生成氧原子、氮原子、以及氢原子。由于这样的热分解部分地发生，所以未分解的蒸汽和空气与所分解的成分共存。由这样的热分解所生成的原子在这样的高温气氛下是非常活跃的。相应地，氧和氮可相互反应以变成二氧化氮(NO2)、以及一氧化氮(NO)。此外，可通过氧和氢之间的反应重新生成水。这样的反应可能在反应室(4)和圆柱形主体(1a)中发生。因此，未分解的气体成分(比如蒸汽、空气)以及所产生的气体成分(比如二氧化氮(NO2)、一氧化氮(NO)、等等)共存于反应室(4)和主体(1a)之间的区域中。
由这样的气体所构成的混合物通过反应部分(C)的反应室(4)朝向净化器部分(D)的净化室(5)流动。在穿过净化室(5)的网格板(5b)时，气体混合物中的有害的或不合需要的气体被网格板(5b)上的净化剂(m)去除。
气体混合物在穿过净化室(5)之后基本变成含蒸汽的一氧化氮。当然，气体混合物中的未分解的空气也作为无害的气体成分存在。气体混合物通过罩(6)的蒸汽出口(6u)离开。如所说的，产生一氧化氮和二氧化氮的反应在氮和氧从圆柱形主体运动至反应室期间自然地发生。亦即，未控制比如反应成分的浓度、反应温度、反应时间、以及反应压力的反应条件。因此，从这样的反应所得到的气体的量不是恒定的并且不是预定的。在所述实施例中，蒸汽中的一氧化氮的平均量为大致20ppm/m3。
在蒸汽生成时，料盆(1)中的水位下降。若水位处于特定液位之下，则水位传感器(未示出)将信号发送至电磁阀(1v)。接着，电磁阀(1v)打开，以通过管(1p)供应水，直至达到预定液位。在蒸汽生成时，仅仅水成分从溶液蒸发而作为电解质物质的盐成分保持于主体(1a)中的溶液中。因此，供应水而不是盐溶液，以补充所蒸发的水。
与生成含空气的一氧化氮的现有技术不同，本发明的设备生成含蒸汽的一氧化氮，其可直接用于比如桑拿浴、增湿器、坐浴、按摩院、等等的各种场所中。此外，所述设备的结构相对简单并且所述设备易于操纵，以使得任何人都可操作它。
附图标记说明
1：料盆1a：圆柱形主体1n：入口1p：管1u：排水器1v：电磁阀
2：盖2h：孔2u：蒸汽出口管
3：电极3a：附接部分3b：螺纹部分3h：套筒孔3n：螺母3s：电极套筒3t：电端子3w：垫圈
4：反应室4a：漏斗状主体
5：净化室5a：净化器主体5b：网格板
6：罩6u：蒸汽出口
A：蒸汽生成器部分B：空气供应部分C：反应部分D：净化器部分R：高温区域
b：螺栓c：电源电缆h：开口n：螺母p：插头w：电解质水溶液f1、f2、f3：凸缘

Claims (4)

1.一种用于生成含蒸汽的一氧化氮的设备，所述设备包括：
蒸汽生成器部分(A)，所述蒸汽生成器部分(A)在电流流过时在由多个电极之间的电弧放电而引起的高温区域中生成蒸汽，其中所述电极部分地浸入于料盆内的电解质水溶液中，并且由以恒定间隔附接至盖的多个电极套筒竖直地放置；
空气供应部分(B)，所述空气供应部分(B)将空气供应至所述电极之间的高温区域中，其中将内部供气管道的头部放置于所述电极的下端附近，以便经由外部供气管道从空气泵供应空气；
反应部分(C)，所述反应部分(C)通过反应室中的氧和氮之间的反应生成一氧化氮，其中所述氧和氮由所述高温区域中的蒸汽和空气的热分解产生；以及
净化器部分(D)，所述净化器部分(D)在通过净化剂将除了一氧化氮之外的有害气体去除之后将含蒸汽的一氧化氮排出，其中所述净化剂放置于净化室中的多个网格板上。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，以恒定间隔将所述电极套筒中的每一个插入至形成于所述盖中的多个孔中的每一个中，并且将所述电极中的每一个可拆卸地附接至所述电极套筒中的每一个。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述空气泵放置于附接至罩的一侧处的支架上并且与所述外部供气管道连接，所述外部供气管道与放置于料盆的下部部分处的连接管连接，所述连接管与所述内部供气管道连接，并且所述内部供气管道与放置于电极的下端附近的头部连接，以将空气供应至所述高温区域中。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，罩放置于漏斗状反应室以及圆柱形净化室上方，并且所述罩、盖、以及料盆在其凸缘处接触并且紧固于所述凸缘处，所述凸缘分别形成于料盆的上部外围处、盖的下部外围处、以及罩的下部外围处。
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