CN110419491A - 一种单向阀co2气体发生器 - Google Patents
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Abstract
一种单向阀CO2气体发生器，包括至少二个密闭空间、压力传感器、一个单向阀、控制模块和电磁阀；所述的密闭空间内均盛放有二氧化碳反应物，其中至少一个密闭空间中二氧化碳反应物以水溶液的形式存放，称为一类密闭空间，另一密闭空间，称为二类密闭空间；两种反应物所在密闭空间之间的压差可促使其中一种水溶液形式存在的反应物通过打开的电磁阀进入到其它反应物所在密闭空间内，从而实现可控的气体制备。本发明可应用于水族水草鱼缸的CO2人工补充，利于鱼缸内的水草进行有效的光合作用。
Description
技术领域：
本发明涉及CO2气体发生器，具体是一种用于水族水草鱼缸的CO2气体发生器。
背景技术：
目前，市场上用于水族水草鱼缸内CO2人工补充的CO2气体发生装置，主要为两类。要么为全反应式，即反应物在投料后即全部发生反应，生成全部的CO2气体，反应容器内压力高达1.6Mpa以上，家庭使用不安全。要么因为缺乏有效的CO2气体制备过程中，产气量的有效控制，产气过程中输出压力不稳定。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种家庭水草鱼缸用CO2补充装置，。
本发明的技术解决方案如下：
一种用于水族水草鱼缸的CO2气体发生器，包括至少二个密闭空间、压力传感器、一个单向阀、控制模块和电磁阀；
所述的密闭空间内均盛放有二氧化碳反应物，其中至少一个密闭空间中二氧化碳反应物以水溶液的形式存放，称为一类密闭空间，另一密闭空间存放有其余CO2反应物，称为二类密闭空间；
所述的二类密闭空间通过第一管路经单向阀连通一类密闭空间；
所述的一类密闭空间通过第二管路经电磁阀与二类密闭空间相连，且该第二管路的一端深入在一类密闭空间的底部，该电磁阀与所述控制模块相连；
所述的压力传感器的检测端与一类密闭空间或二类密闭空间相连，该压力传感器的信号端与所述的控制模块相连。
进一步，所述的至少二个密闭空间可置于不同容器内，或置于同一容器的密闭隔离空间内。
各二类密闭空间之间经管路相互连通。各一类密闭空间之间经管路相互连通。
进一步，所述单向阀开启压力较低，可使二类高压力密闭空间内气体向一类低压力密闭空间内单方向流动。
优选的，二类密闭空间连接有压力传感器；所述控制模块依据压力传感器的数值打开或关闭一类密闭空间与二类密闭空间之间连通管路所在电磁阀。所述控制模块可以通过控制电磁阀的开启或关闭从而实现通道的连通或关闭。
两类反应物所在密闭空间之间的压差可促使一类密闭空间内的水溶液形式存在的反应物通过打开的电磁阀进入到另一类反应物所在二类密闭空间内，从而达到在二类密闭空间内制备CO2气体的目的。
二类密闭空间反应容器外连接有用气开关，用气开关可以由手动开关，也可以由电磁阀开关构成。
所述控制模块可以通过时间定时器的方式控制所述用气端电磁阀开启，以达到自动用气的目的。
反应容器外部安装有安全阀作为特殊情况下，反应容器压力超过警戒线的泄压装置，以保证安全。
其中一类密闭空间存放溶液形态的一种反应物。
其中二类密闭空间作为化学反应的场所，存放有除一类密闭空间内的反应物以外的其余所有反应物。二类密闭空间的外部与气体使用端相连。随着气体使用端的使用，二类密闭空间反应容器内的气体压力随之降低，随着使用端气体的进一步使用，第二密闭空间反应容器内的压力在达到一个设定压力时，控制模块将打开连接第一密闭空间与第二密闭空间之间的电磁阀液路通道。由于单向阀的关系，盛放溶液反应物的第一密闭空间内压力将大于第二密闭空间的压力，溶液反应物将在该压力下，经由电磁阀液路通道进入第二密闭空间内，两类反应物在第二密闭空间混合后即可生成CO2气体。随着越来越多气体的生成，第二密闭容器内的压力也逐渐升高，当第二密闭空间内的压力升高到一个设定压力时，控制模块将关闭连接第一密闭空间与第二密闭空间之间的电磁阀液路通道。
第二密闭空间的外部用气端安装有减压阀，以满足用气端的稳定用气需求。
控制模块集成有无线通讯模块或连接有无线通讯模块，可以通过移动终端设备的访问，以实现移动终端访问、设置智能模块的时间定时器。
控制模块的时间定时器除可以控制用气端电磁阀的开启，还可以控制与控制模块连接的继电器的通断，从而可以实现智能模块时间定时器管理外部用与继电器连接的用电设备的目的。当外部用电设备为照明系统是，可以同步补充CO2与光照以利于水族鱼缸内水草的光合作用。
控制模块控制气泵在反应初始通过单向阀向第一密闭空间增压，以达到初始条件下，第一密闭空间的压力高于第二密闭空间的压力。或者控制模块控制气泵在反应初始通过电磁阀向第二密闭空间减压，以达到初始条件下，第一密闭空间的压力高于第二密闭空间的压力。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明可应用于家庭水族鱼缸水草的CO2的自动补给场景。同步管理鱼缸水草所需的光照以及CO2，满足水草日常光合作用所需。
(2)本发明在使用过程中通过压力控制参与化学反应的溶液态反应物的量，精准控制反应容器内压力上限在一个较低的水平，家庭生活使用更加安全。
(3)本发明中，一类溶液态反应物容器与二类反应容器之间也采用单向阀连通，当一类溶液态反应物容器与二类反应容器之间的电磁阀连通后，一类溶液态反应物在压力作用下即可自行进入二类反应容器内。
附图说明
图1为本发明单向阀CO2气体发生器的第一个实施例。
图2为本发明单向阀CO2气体发生器的第二个实施例。
图3为本发明单向阀CO2气体发生器的第三个实施例。
图4为本发明单向阀CO2气体发生器的第四个实施例。
图5为本发明单向阀CO2气体发生器的第五个实施例。
图中粗线部分为气路、液路连通部分，细线部分为电路连接部分。
1：第一容器：盛放反应物溶液的一类密闭空间容器
2：第一反应容器：盛放其余反应物的二类密闭空间容器也作为反应容器
3：制备CO2气体的其它反应物原料
4：制备CO2气体的溶液状态的反应物原料
5：压力传感器
6：第二反应容器：盛放其余反应物的二类密闭空间容器也作为反应容器
7：第一单向阀：单向连通二类密闭空间容器与一类密闭空间容器
8：第一电磁阀：连通一类密闭空间内溶液反应物3与二类密闭空间内其余反应物4的液路通道
9：第二电磁阀：控制用气端开关
10：控制模块
11：增压气泵
12：第二单向阀：单向连通气泵与一类密闭空间容器
13：减压气泵
14：第三电磁阀：控制第一反应容器2与减压气泵13之间的气路开关
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：本实施例中的的反应物为柠檬酸溶液4以及小苏打粉末3。其化学反应生成CO2气体的化学反应方程式为：
3NaHCO3+C6H8O7＝C6H5O7Na3+3H2O+3CO2↑
如图1所示CO2气体发生器，由第一容器1和第一反应容器2构成，第一容器1盛放200g柠檬酸与250ml水的柠檬酸溶液4，第一反应容器2盛放200g小苏打粉末3。
步骤1，在第一容器1中人工加入一定数量的小苏打作为CO2发生器的启动条件。初始状态下，第一电磁阀8处于关闭状态。
当第一容器1中投放的小苏打与柠檬酸4反应的过程中，第一反应容器1内的压力将逐渐升高，同时，第一容器1内的气体因为第一单向阀7的存在不会向第一反应容器2流动。第一容器1内的压力也将因为第一单向阀7的存在相对第一反应容器2保持一个正向的压力。
步骤2将进入CO2自动生成阶段。控制模块10读取压力传感器5的数据，检测到第一反应容器2内的压力低于某一数值，控制模块10将打开第一电磁阀8，由于第一容器1相对第一反应容器2存在一个正向的压力差，第一容器1中的柠檬酸溶液4将通过第一电磁阀8进入第一反应容器2，进入第一反应容器2的柠檬酸溶液4将于第一反应容器2内与小苏打反应物3产生剧烈化学反应，生成CO2气体，第一反应容器2内压力随着CO2气体的产生逐渐升高，当该压力大于第一容器1内的压力时，第一反应容器2内的气体将通过第一单向阀7流入第一容器1，与此同时第一容器1与第一反应容器2内的压力逐渐同步升高。
当压力传感器5检测到第一反应容器2内的压力大于某一设定值时，控制模块10关闭第一电磁阀8。
随着第一反应容器2内的柠檬酸反应物4的耗尽，第一反应容器2内的压力将达到最大。
步骤3将进入气体使用阶段：第二电磁阀9可以按照控制模块内的定时器定时开启，以达到自动用气的目的。随着第二电磁阀9的开启，第一反应容器2内的压力将逐渐降低。
此时由于第一单向阀7的存在，第一容器1内的压力将大于第一反应容器2内的压力。
随着气体使用端第二电磁阀9的开启，图1所示实施例将重复步骤2的过程进行CO2气体的制备。
如此反复，直至第一容器1内的柠檬酸溶液4耗尽，本次生成与使用CO2气体的过程结束。
实施例2：本实施例中的的反应物为柠檬酸溶液4以及小苏打粉末3。其化学反应生成CO2气体的化学反应方程式为：
3NaHCO3+C6H8O7＝C6H5O7Na3+3H2O+3CO2↑
如图2所示CO2气体发生器，由第一容器1、第一反应容器2和第二反应容器容器6构成，第一容器1盛放400g柠檬酸与500ml水的柠檬酸溶液，第一反应容器2和第二反应容器6各盛放200g小苏打粉末3。
步骤1，在第一容器1中人工加入一定数量的小苏打作为CO2发生器的启动条件。初始状态下，第一电磁阀8处于关闭状态。
当第一容器1中投放的小苏打与柠檬酸溶液4反应的过程中，因为生成CO2气体的关系，第一容器1内的压力将逐渐升高。因为第一反应容器2与第二反应容器6气路连通，所以第一反应容器2与第二反应容器6内部压力一致。同时，第一容器1内的气体因为第一单向阀7的存在不会向第一反应容器2与第二反应容器6流动。第一容器1内的压力也将因为第一单向阀7的存在相对第一反应容器2与第二反应容器6保持一个正向的压力。
步骤2将进入CO2自动生成阶段。控制模块10读取压力传感器5的数据，检测到第一反应容器2内的压力低于某一数值，控制模块10将打开第一电磁阀8，由于第一容器1相对第一反应容器2、第二反应容器6存在一个正向的压力差，第一容器1中的柠檬酸溶液4将通过第一电磁阀8进入第一反应容器2与第二反应容器6，进入第一反应容器2、第二反应容器6的柠檬酸溶液将各自于第一反应容器2、第二反应容器6内与小苏打反应物3产生化学反应，生成大量CO2气体，第一反应容器2、第二反应容器6内压力随着大量CO2气体的产生逐渐升高，当该压力大于第一容器1内的压力时，第一反应容器2内的气体将通过第一单向阀7流入第一容器1，与此同时第一容器1与第一反应容器2内的压力逐渐同步升高。由于第一反应容器2与第二反应容器6使气路连通状态，第一反应容器2与第二反应容器6内的压力也趋于一致。
当压力传感器5检测到第一反应容器2内的压力大于某一设定值时，控制模块关闭第一电磁阀8.
随着第一反应容器2、第二反应容器6内的柠檬酸反应物4的耗尽，第一反应容器2、第二反应容器6内的压力将达到最大。
步骤3进入气体使用阶段：第二电磁阀9可以按照控制模块内的定时器定时开启，以达到自动用气的目的。随着气体使用端第二电磁阀9的开启，第一反应容器2、第二反应容器6内的压力将逐渐降低。
此时由于第一单向阀7的存在，第一容器1内的压力将大于第一反应容器2、第二反应容器6内的压力。
随着气体使用端第二电磁阀9的开启，图1所示实施例将重复步骤2的过程进行CO2气体的制备。
如此反复，直至第一容器1内的柠檬酸溶液4耗尽，本次生成与使用CO2气体的过程结束。
实施例3：本实施例中的的反应物为柠檬酸溶液4以及小苏打粉末3。其化学反应生成CO2气体的化学反应方程式为：
3NaHCO3+C6H8O7＝C6H5O7Na3+3H2O+3CO2↑
如图3所示CO2气体发生器，由第一容器1和第一反应容器2构成，第一容器1盛放200g柠檬酸与250ml水的柠檬酸溶液4，第一反应容器2盛放200g小苏打粉末3。
步骤1：初始状态下，第一电磁阀8处于关闭状态。控制模块10控制增压气泵11通过第二单向阀12向第一容器1内增压，随着增压气泵11的工作，第一容器1内的压力将逐渐升高。控制模块10随后控制增压气泵11停止工作。由于第二单向阀12的存在，控制模块10控制增压气泵11停止工作后，第一容器1内的气体也不会从第二单向阀12处流出。
同时，第一容器1内的气体因为第一单向阀7的存在不会向第一反应容器2流动。第一容器1内的压力也将因为第一单向阀7的存在相对第一反应容器2保持一个正向的压力。
步骤2将进入CO2自动生成阶段。控制模块10读取压力传感器5的数据，检测到第一反应容器2内的压力低于某一数值，控制模块10将打开第一电磁阀8，由于第一容器1相对第一反应容器2存在一个正向的压力差，第一容器1中的柠檬酸溶液4将通过第一电磁阀8进入第一反应容器2，进入第一反应容器2的柠檬酸溶液4将于第一反应容器2内与小苏打反应物3产生剧烈化学反应，生成CO2气体，第一反应容器2内压力随着CO2气体的产生逐渐升高，当该压力大于第一容器1内的压力时，第一反应容器2内的气体将通过第一单向阀7流入第一容器1，与此同时第一容器1与第一反应容器2内的压力逐渐同步升高。
当压力传感器5检测到第一反应容器2内的压力大于某一设定值时，控制模块10关闭第一电磁阀8。
随着第一反应容器2内的柠檬酸反应物4的耗尽，第一反应容器2内的压力将达到最大。
步骤3将进入气体使用阶段：第二电磁阀9可以按照控制模块内的定时器定时开启，以达到自动用气的目的。随着第二电磁阀9的开启，第一反应容器2内的压力将逐渐降低。
此时由于第一单向阀7的存在，第一容器1内的压力将大于第一反应容器2内的压力。
随着气体使用端第二电磁阀9的开启，图1所示实施例将重复步骤2的过程进行CO2气体的制备。
如此反复，直至第一容器1内的柠檬酸溶液4耗尽，本次生成与使用CO2气体的过程结束。
实施例4：本实施例中的的反应物为柠檬酸溶液4以及小苏打粉末3。其化学反应生成CO2气体的化学反应方程式为：
3NaHCO3+C6H8O7＝C6H5O7Na3+3H2O+3CO2↑
如图4所示CO2气体发生器，由第一容器1、第一反应容器2、第二反应容器6构成，第一容器1盛放400g柠檬酸与500ml水的柠檬酸溶液4，第一反应容器2与第二反应容器6各盛放200g小苏打粉末3。
步骤1：初始状态下，第一电磁阀8处于关闭状态。控制模块10控制增压气泵11通过第二单向阀12向第一容器1内增压，随着增压气泵11的工作，第一容器1内的压力将逐渐升高。控制模块10随后控制增压气泵11停止工作。由于第二单向阀12的存在，控制模块10控制增压气泵11停止工作后，第一容器1内的气体也不会从第二单向阀12处流出。
同时，第一容器1内的气体因为第一单向阀7的存在不会向第一反应容器2流动。由于第一反应容器2与第二反应容器6气路连通，所以第一反应容器2与第二反应容器6压力趋于一致。所以第一容器1内的压力也将因为第一单向阀7的存在相对第一反应容器2、第二反应容器6保持一个正向的压力。
步骤2将进入CO2自动生成阶段。控制模块10读取压力传感器5的数据，检测到第一反应容器2内的压力低于某一数值，控制模块10将打开第一电磁阀8，由于第一容器1相对第一反应容器2、第二反应容器6存在一个正向的压力差，第一容器1中的柠檬酸溶液4将通过第一电磁阀8进入第一反应容器2与第二反应容器6，进入第一反应容器2、第二反应容器6的柠檬酸溶液将各自于第一反应容器2、第二反应容器6内与小苏打反应物3产生化学反应，生成大量CO2气体，第一反应容器2、第二反应容器6内压力随着大量CO2气体的产生逐渐升高，当该压力大于第一容器1内的压力时，第一反应容器2内的气体将通过第一单向阀7流入第一容器1，与此同时第一容器1与第一反应容器2内的压力逐渐同步升高。由于第一反应容器2与第二反应容器6使气路连通状态，第一反应容器2与第二反应容器6内的压力也趋于一致。
当压力传感器5检测到第一反应容器2内的压力大于某一设定值时，控制模块关闭第一电磁阀8.
随着第一反应容器2、第二反应容器6内的柠檬酸反应物4的耗尽，第一反应容器2、第二反应容器6内的压力将达到最大。
步骤3进入气体使用阶段：第二电磁阀9可以按照控制模块内的定时器定时开启，以达到自动用气的目的。随着气体使用端第二电磁阀9的开启，第一反应容器2、第二反应容器6内的压力将逐渐降低。
此时由于第一单向阀7的存在，第一容器1内的压力将大于第一反应容器2、第二反应容器6内的压力。
随着气体使用端第二电磁阀9的开启，图1所示实施例将重复步骤2的过程进行CO2气体的制备。
如此反复，直至第一容器1内的柠檬酸溶液4耗尽，本次生成与使用CO2气体的过程结束。
实施例5：本实施例中的的反应物为柠檬酸溶液4以及小苏打粉末3。其化学反应生成CO2气体的化学反应方程式为：
3NaHCO3+C6H8O7＝C6H5O7Na3+3H2O+3CO2↑
如图5所示CO2气体发生器，由第一容器1和第一反应容器2构成，第一容器1盛放200g柠檬酸与250ml水的柠檬酸溶液，第一反应容器2盛放200g小苏打粉末。
步骤1，初始状态下，控制模块打开电磁阀14，控制减压气泵13向第一反应容器2减压，作为CO2发生器的启动条件。初始状态下，A电磁阀8处于关闭状态。
随着减压气泵13的工作，第一反应容器2内的压力将逐渐降低。同时，第一容器1内的气体因为第一单向阀7的存在不会向第一反应容器2流动。第一容器1内的压力将相对第一反应容器2保持一个正向的压力。随后控制模块10关闭第三电磁阀14、关闭减压气泵13。
步骤2将进入CO2自动生成阶段。控制模块10读取压力传感器5的数据，检测到第一反应容器2内的压力低于某一数值，控制模块10将打开第一电磁阀8，由于第一容器1相对第一反应容器2存在一个正向的压力差，第一容器1中的柠檬酸溶液4将通过第一电磁阀8进入第一反应容器2，进入第一反应容器2的柠檬酸溶液4将于第一反应容器2内的小苏打反应物3产生化学反应，生成CO2气体，第一反应容器2内压力随着CO2气体的产生逐渐升高，当该压力大于第一容器1内的压力时，第一反应容器2内的气体将通过第一单向阀7流入第一容器1，与此同时第一容器1与第一反应容器2内的压力逐渐同步升高。
当压力传感器5检测到第一反应容器2内的压力大于某一设定值时，控制模块10关闭第一电磁阀8。
随着第一反应容器2内的柠檬酸反应物4的耗尽，第一反应容器2内的压力将达到最大。
步骤3将进入气体使用阶段：第二电磁阀9可以按照控制模块10内的定时器定时开启，以达到自动用气的目的。随着第二电磁阀9的开启，第一反应容器2内的压力将逐渐降低。
此时由于第一单向阀7的存在，第一容器1内的压力将大于第一反应容器2内的压力。
随着气体使用端第二电磁阀9的开启，图1所示实施例将重复步骤2的过程进行CO2气体的制备。
如此反复，直至第一容器1内的柠檬酸溶液4耗尽，本次生成与使用CO2气体的过程结束。
本发明气体发生器采用有效的压力检测装置，控制反应容器内每次参与化学反应的反应物的量，以达到CO2气体随用随制备的目的。本发明气体发生器的工作压力可以设置在一个较低也较为安全的区域，使本发明可应用于日常生活居所。
Claims (9)
1.一种单向阀CO2气体发生器，其特征在于，包括至少二个密闭空间、压力传感器、一个单向阀、控制模块和电磁阀；
所述的密闭空间内均盛放有二氧化碳反应物，其中至少一个密闭空间中二氧化碳反应物以水溶液的形式存放，称为一类密闭空间，另一密闭空间，称为二类密闭空间；
所述的二类密闭空间通过第一管路经单向阀连通一类密闭空间；
所述的一类密闭空间通过第二管路经电磁阀与二类密闭空间相连，且该第二管路的一端深入在一类密闭空间的底部，该电磁阀与所述控制模块相连；
所述的压力传感器的检测端与一类密闭空间或二类密闭空间相连，该压力传感器的信号端与所述的控制模块相连。
2.根据权利要求1所述的用于水族水草鱼缸的CO2气体发生器，其特征在于，所述的至少二个密闭空间可置于不同容器内，或置于同一容器的密闭隔离空间内。
3.根据权利要求1-2任一所述的用于水族水草鱼缸的CO2气体发生器，其特征在于，各二类密闭空间之间经管路气路相互连通，各一类密闭空间之间经管路液路相互连通。
4.根据权利要求1-2任一所述的用于水族水草鱼缸的CO2气体发生器，其特征在于，二类密闭空间连通有外部用气端，外部用气端连接有电磁阀或减压阀。
5.根据权利要求1-2所述的用于水族水草鱼缸的CO2气体发生器，其特征在于，所述控制模块可控制水族水草鱼缸的灯光照明系统。
6.根据权利要求5所述的用于水族水草鱼缸的CO2气体发生器，其特征在于所述控制模块通过时间定时器的方式控制外部用气端的电磁阀、以及水族水草鱼缸的灯光照明系统，以达到水族水草鱼缸灯光照明同外部用气端使用同步开关。
7.根据权利要求7所述的用于水族水草鱼缸的CO2气体发生器，其特征在于，手持移动终端设备与控制模块进行无线通讯，无线设置所述时间定时器。
8.根据权利要求1-2任一所述的用于水族水草鱼缸的CO2气体发生器，其特征在于，一类密闭空间通过单向阀连通气泵，该气泵由控制模块控制。
9.根据权利要求1-2任一所述的用于水族水草鱼缸的CO2气体发生器，其特征在于，二类密闭空间通过电磁阀连通气泵，该气泵由控制模块控制。
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