CN110482669A - 一种纳米级氢气泡水制备系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳米级氢气泡水制备系统，包括供水箱、制氢装置、离子化装置、混合水箱、水泵Ⅰ、水泵Ⅱ、电磁三通阀以及控制装置。水泵Ⅰ安装于供水箱与制氢装置之间的管道上，水泵Ⅱ设置于供水箱与混合水箱之间的管道上，制氢装置的氢气排出管穿设至混合水箱内部。本发明可将水中氢气的气泡直径切割为纳米级，使得每毫升混合水中氢气气泡的数量可达13亿个，使得富氢水中氢气的含量高于高浓度混合水2～5ppm的指标，对疾病的治疗以及预防效果更加理想。同时，对混合水进行离子化处理，使得纳米级的氢气气泡粘性增强，室温大气压条件下，氢气气泡在混合水中上升速度减慢，有助于长期保存以及饮用。
Description
技术领域
本发明属于水加工技术领域，具体涉及为一种纳米级氢气泡水制备系统。
背景技术
氢水顾名思义即是含有氢气的水，自从发现氢气的医学效应和生物学效应以来，近年来，国际医学界和生物学界都在积极研究。氢气具有选择性抗氧化作用，对生物体有害的自由基，氢气能主动性选择与其结合生成水。医学界普遍认为自由基学说是疾病的和衰老的根本原因之一。氢气选择性中和有害自由基，为氧化损伤产生的疾病提供了一种治疗方法，更重要的是对人体预防疾病的发生和衰老提供了一种预防措施。氢气是所有元素中质量最轻的元素，常温常压下以气体形式存在。人体利用氢气的方法之一就是将氢气溶入高纯度的水中，借助水为载体进入身体，在体内散发从而对人体因有害自由基产生的氧化起到一个还原作用。氢气在水中的溶解度很低并且难以保存，如何将氢气尽量多地溶解于水中并能很好地保存就成为衡量氢水的一个重要指标。
目前饮用氢水多采用微电解富氢活水杯进行制取，制取时间一般在5分钟左右，氢气浓度在900-1300ppb左右。但在室温大气压下，氢气在水中最大可溶解至1.6mg/L。因此采用微电解富氢活水杯制取的氢水需要短时间内喝完，否则氢气将逐步挥发，失去饮用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种纳米级氢气泡水制备系统，本发明可将水中氢气的气泡直径切割为纳米级，使得每毫升混合水中氢气气泡的数量可达13亿个，使得富氢水中氢气的含量高于高浓度混合水2～5ppm的指标，对疾病的治疗以及预防效果更加理想。同时，对混合水进行离子化处理，使得纳米级的氢气气泡粘性增强，室温大气压条件下，氢气气泡在混合水中上升速度减慢，有助于长期保存以及饮用。
本发明解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：
一种纳米级氢气泡水制备系统，包括供水箱、制氢装置、离子化装置、混合水箱、水泵Ⅰ、水泵Ⅱ、电磁三通阀以及控制装置。
所述的水泵Ⅰ设置于供水箱与制氢装置之间的管道上。
所述的水泵Ⅱ设置于供水箱与混合水箱之间的管道上，所述的水泵Ⅱ出口与电磁三通阀入口通过管路贯通连接，所述的电磁三通阀与供水箱之间的管道上设有离子化装置。
所述的电磁三通阀两个出口分别贯通连接有混合水箱进水管以及混合器进水管，混合水箱进水管与混合水箱贯通连接。
所述的混合水箱上设有氢气泡水排出管，所述的混合水箱内部设有混合器，所述的混合器包括混合管、高压水腔、引流喷孔以及气泡切割喷孔，环形的高压水腔套设于混合管上，若干个引流喷孔以及若干个气泡切割喷孔设置于混合管处于高压水腔包裹的圆周面上，气泡切割喷孔垂直布置，引流喷孔倾斜布置，引流喷孔倾斜方向为混合管内表面开口位置相比于混合管外表面开口位置更靠近气泡切割喷孔方向，所述的混合器进水管与高压水腔贯通连接。
所述的制氢装置制取的氢气通过氢气排出管排出，氢气排出管末端穿设至混合管内部。
所述的水泵Ⅰ、水泵Ⅱ、电磁三通阀分别与控制装置电性连接。
优选的，所述的氢气排出管末端管路的轴线与混合管的轴线重合，所述的氢气排出管末端管路出口与气泡切割喷孔分别位于引流喷孔两侧。
优选的，所述的引流喷孔以及气泡切割喷孔均为锥形孔，引流喷孔以及气泡切割喷孔在混合管内表面开口的直径大于混合管外表面开口的直径。
优选的，所述的混合管内部交错布置有若干个倾斜的混流板，所述的混流板设置于氢气排出管末端与引流喷孔之间。
优选的，所述的离子化装置包括外壳以及若干个负离子球，若干个负离子球填充与外壳内部，外壳两端分别贯通连接有管路。
优选的，所述的混合器进水管上设置于增压泵以及压力传感器，所述的压力传感器设置于增压泵与电磁三通阀之间，所述的增压泵以及压力传感器分别与控制装置电性连接。
优选的，所述的控制装置采用PLC。
优选的，所述的供水箱前端依次连接有过滤装置、水泵Ⅲ以及初水箱，所述的水泵Ⅲ将初水箱内部的水通过管路泵入过滤装置，过滤后进入到供水箱内部，所述的水泵Ⅲ与控制装置电性连接。
优选的，所述的供水箱、混合水箱、初水箱上端面均设有自动排气阀，所述的供水箱、混合水箱、初水箱内部均设有电子液位计，所述的电子液位计与控制装置电性连接。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：
(1)通过混合器将氢气与水进行混合，混合过程中气泡切割喷孔喷出的高压高速水流进一步将混合水中的氢气气泡打碎，使得排出混合器的混合水中氢气气泡的直径达到纳米级。
(2)通过离子化装置对混合水进行离子化处理，增加由于纳米级氢气气泡的浮力较小，而离子化后混合水对氢气气泡的粘性增强。因此两者结合可有效降低氢气气泡的上升时间，使得最终的富氢水可长时间保持，并用塑料容器进行灌装运输。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明一种纳米级氢气泡水制备系统系统流程图，
图2为本发明带前端处理设备的系统流程图，
图3为本发明离子化装置结构图，
图4为本发明混合水箱结构图，
图5为本发明A处局部放大图。
图中：1-供水箱；
2-制氢装置、2a-氢气排出管；
3-离子化装置、3a-外壳、3b-负离子球；
4-混合水箱、4a-氢气泡水排出管、41-混合器、411-混合管、412-高压水腔、413-引流喷孔、414-气泡切割喷孔、415-混流板；
5-水泵Ⅰ；
6-水泵Ⅱ；
7-电磁三通阀、7a-混合水箱进水管、7b-混合器进水管；
8-增压泵；
9-压力传感器；
10-控制装置；
11-水泵Ⅲ；
12-过滤装置；
13-初水箱；
14-自动排气阀；
15-电子液位计。
具体实施方式
附图为该一种纳米级氢气泡水制备系统的最佳实施例，下面结合附图对本发明进一步详细的说明。
实施例1：
由附图1所示，一种纳米级氢气泡水制备系统，包括供水箱1、制氢装置2、离子化装置3、混合水箱4、水泵Ⅰ5、水泵Ⅱ6、电磁三通阀7以及控制装置10，所述的控制装置10采用PLC。
所述的水泵Ⅰ5设置于供水箱1与制氢装置2之间的管道上，水泵Ⅰ5将供水箱1内部水供给给制氢装置2。制氢装置2采用现有电解制氢设备，制氢装置2可采用苏州竞力制氢设备有限公司中压水电解制氢装置，也可以采用其它公司制氢装置。制氢装置2所得氢气通过氢气排出管2a排出。
所述的水泵Ⅱ6设置于供水箱1与混合水箱4之间的管道上，水泵Ⅱ6将供水箱1内部水供给给混合水箱4。所述的水泵Ⅱ6出口与电磁三通阀7入口通过管路贯通连接，所述的电磁三通阀7两个出口分别贯通连接有混合水箱进水管7a以及混合器进水管7b，混合水箱进水管7a与混合水箱4贯通连接。所述的电磁三通阀7与供水箱1之间的管道上设有离子化装置3。由附图3所示，所述的离子化装置3包括外壳3a以及若干个负离子球3b，若干个负离子球3b填充于外壳3a内部，外壳3a两端分别贯通连接有管路。
负离子球3b存在着正极和负极，它一经接触水，瞬间就能在水中释放电流，这种电流是最适合人体的0.06MA的电流。当水与上述微弱电流接触时，周围的水分子中的氢离子和氢氧离子就分离。一方面氢离子与电子结合成氢气，氢氧离子与周围的水分子结合成界面活性物质和能产生300倍以上的负离子。通过超声波测出此时氢气为1.32PPM，这说明水的还原性电位很好，在这种环境下水将变成有碱离子水(PH值7.4左右，就同人体的体液是一样的)，碱性水可以保持身体内环境的酸碱平衡，有助于消除体内毒素，缓解反酸现象，提高免疫力优化水合作用。负离子球3b为现有技术，可直接进行成品采购。
由附图4以及附图5所示，所述的混合水箱4侧壁下方设有氢气泡水排出管4a，混合水箱4的底面设置成倾斜面，底面的最低点处与氢气泡水排出管4a贯通连接，避免混合水箱4内部由一部分水长期存留。所述的混合水箱4内部设有混合器41，所述的混合器41包括混合管411、高压水腔412、引流喷孔413以及气泡切割喷孔414。环形的高压水腔412套设于混合管411上，若干个引流喷孔413以及若干个气泡切割喷孔414设置于混合管411处于高压水腔412包裹的圆周面上。气泡切割喷孔414垂直布置，引流喷孔413倾斜布置，引流喷孔413倾斜方向为其位于混合管411内表面开口位置相比于其位于混合管411外表面开口位置更靠近气泡切割喷孔414方向。所述的引流喷孔413以及气泡切割喷孔414均为锥形孔，引流喷孔413以及气泡切割喷孔414在混合管411内表面开口的直径大于混合管411外表面开口的直径。这样可以增加引流喷孔413以及气泡切割喷孔414喷出水的速度。
所述的混合器进水管7b与高压水腔412贯通连接。氢气排出管2a末端穿设至混合管411内部，所述的氢气排出管2a末端管路的轴线与混合管411的轴线重合，所述的氢气排出管2a末端管路出口与气泡切割喷孔414分别位于引流喷孔413两侧。氢气排出管2a排出氢气的流动方向为从引流喷孔413流向气泡切割喷孔414。
所述的供水箱1、混合水箱4、上端面均设有自动排气阀14，所述的供水箱1、混合水箱4、内部均设有电子液位计15。
所述的水泵Ⅰ5、水泵Ⅱ6、电磁三通阀7、电子液位计15分别与控制装置10电性连接。
水泵Ⅰ5、水泵Ⅱ6、电磁三通阀7、控制装置10、电子液位计15、自动排气阀14均采用现有技术。
实施例2：
本实施例其他内容与实施例1相同，不同之处在于：由附图4所示，所述的混合管411内部交错布置有若干个倾斜的混流板415，所述的混流板415设置于氢气排出管2a末端与引流喷孔413之间。引流喷孔413喷出的水带动混合水箱4内部的水从混合管411内部流动，流动方向为由引流喷孔413向气泡切割喷孔414方向。该部分水在氢气排出管2a出口处与氢气混合，混合后继续流动，在若干个混流板415的阻挡下，水流变相，形成小范围涡旋，使得该部分水与氢气混合更加彻底。
同时在混合器进水管7b上设置于增压泵8以及压力传感器9，所述的压力传感器9设置于增压泵9与电磁三通阀7之间，所述的增压泵8以及压力传感器9分别与控制装置10电性连接。当压力传感器9检测到混合器进水管7b内部水压力低于阈值时，控制装置10控制增压泵9启动，提高其压力，进而提高引流喷孔413、气泡切割喷孔414喷出水流的压力以及速度。
实施例3：
本实施例其他内容与实施例1或实施例2相同，不同之处在于：所述的供水箱1前端依次连接有过滤装置12、水泵Ⅲ11以及初水箱13。所述的水泵Ⅲ11将初水箱13内部的水通过管路泵入过滤装置12，过滤后进入到供水箱1内部。水泵Ⅲ11、过滤装置12均采用现有技术。过滤装置12可采用盐城市舒得过滤器制造有限公司的家用水过滤设备，也可以采用沁园等净水器厂家的饮用水过滤设备。
初水箱13上端面设有自动排气阀14，初水箱13内部均设有电子液位计15，初水箱13进水口处设有电磁阀，当初水箱13内部液位高于阈值时，初水箱13进水口处设有电磁阀关闭。
所述的水泵Ⅲ11、电子液位计15分别与控制装置10电性连接。
使用时，初水箱14内部的水通过水泵Ⅲ11泵入到过滤装置12内部进行过滤，过滤后形成直饮水，之后直饮水通过管道进入到供水箱1内部。在供水箱1与过滤装置12之间可安装一个电磁阀，当供水箱1内部的电子液位计15检查到供水箱1内部液位到达设定的最高点时，控制装置10可控制供水箱1与过滤装置12之间的电磁阀关闭，同时也控制水泵Ⅲ11停止工作。
供水箱1内部的直饮水一部分通过水泵Ⅰ5泵入到制氢装置2内部进行氢气的制备，制备好的氢气通过氢气排出管2a排出。另一部分通过水泵Ⅱ6泵入到电磁三通阀7入口处。初期，电磁三通阀7入口与混合水箱进水管7a贯通连接，直饮水流入到混合水箱4内部，当混合水箱4内部的电子液位计15检测到混合水箱4内部水位达到设定阈值时(此时混合水箱4内部的混合器41完全浸入到直饮水中)，控制装置10控制电磁三通阀7改变出口方向，使得入口与混合器进水管7b贯通连接，直饮水进入到高压水腔412内部，在进入前可通过增压泵8进行增压(是否增压取决于压力传感器9检测到的压力数值，如果压力数值低于增压泵8启动的设定压力阈值时，增压泵8启动)。进入到高压水箱412内部的直饮水通过引流喷孔413以及气泡切割喷孔414喷出，由于两个喷孔均为锥形孔，因此可提高喷出水流的压力以及喷速。引流喷孔413以及气泡切割喷孔414均围绕混合管414一圈圈排列布置，引流喷孔413可布置1～3圈，气泡切割喷孔414可布置圈数大于10圈。引流喷孔413喷出的水流高速高压，因此可以在其前进的方向形成一个负压区，使得其后面的水流向负压区流动，进而带动混合水箱4内部的直饮水不断地从混合器41一端流向另一端，进行循环。气泡切割喷孔414喷出的水流不断冲击直饮水内部氢气的气泡，对直饮水内部的氢气气泡进行切割打碎，使得氢气气泡直径达到纳米级。
最后制备好的纳米级氢气泡水通过氢气泡排出管4a排出进入灌装流水线或储存直接饮用。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种纳米级氢气泡水制备系统，其特征在于：
包括供水箱(1)、制氢装置(2)、离子化装置(3)、混合水箱(4)、水泵Ⅰ(5)、水泵Ⅱ(6)、电磁三通阀(7)以及控制装置(10)，
所述的水泵Ⅰ(5)设置于供水箱(1)与制氢装置(2)之间的管道上，
所述的水泵Ⅱ(6)设置于供水箱(1)与混合水箱(4)之间的管道上，所述的水泵Ⅱ(6)出口与电磁三通阀(7)入口通过管路贯通连接，所述的电磁三通阀(7)与供水箱(1)之间的管道上设有离子化装置(3)，
所述的电磁三通阀(7)两个出口分别贯通连接有混合水箱进水管(7a)以及混合器进水管(7b)，混合水箱进水管(7a)与混合水箱(4)贯通连接，
所述的混合水箱(4)上设有氢气泡水排出管(4a)，所述的混合水箱(4)内部设有混合器(41)，所述的混合器(41)包括混合管(411)、高压水腔(412)、引流喷孔(413)以及气泡切割喷孔(414)，环形的高压水腔(412)套设于混合管(411)上，若干个引流喷孔(413)以及若干个气泡切割喷孔(414)设置于混合管(411)处于高压水腔(412)包裹的圆周面上，气泡切割喷孔(414)垂直布置，引流喷孔(413)倾斜布置，引流喷孔(413)倾斜方向为混合管(411)内表面开口位置相比于混合管(411)外表面开口位置更靠近气泡切割喷孔(414)方向，所述的混合器进水管(7b)与高压水腔(412)贯通连接，
所述的制氢装置(2)制取的氢气通过氢气排出管(2a)排出，氢气排出管(2a)末端穿设至混合管(411)内部，
所述的水泵Ⅰ(5)、水泵Ⅱ(6)、电磁三通阀(7)分别与控制装置(10)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种纳米级氢气泡水制备系统，其特征在于：
所述的氢气排出管(2a)末端管路的轴线与混合管(411)的轴线重合，所述的氢气排出管(2a)末端管路出口与气泡切割喷孔(414)分别位于引流喷孔(413)两侧。
3.根据权利要求1所述的一种纳米级氢气泡水制备系统，其特征在于：
所述的引流喷孔(413)以及气泡切割喷孔(414)均为锥形孔，引流喷孔(413)以及气泡切割喷孔(414)在混合管(411)内表面开口的直径大于混合管(411)外表面开口的直径。
4.根据权利要求1所述的一种纳米级氢气泡水制备系统，其特征在于：
所述的混合管(411)内部交错布置有若干个倾斜的混流板(415)，所述的混流板(415)设置于氢气排出管(2a)末端与引流喷孔(413)之间。
5.根据权利要求1所述的一种纳米级氢气泡水制备系统，其特征在于：
所述的离子化装置(3)包括外壳(3a)以及若干个负离子球(3b)，若干个负离子球(3b)填充于外壳(3a)内部，外壳(3a)两端分别贯通连接有管路。
6.根据权利要求1所述的一种纳米级氢气泡水制备系统，其特征在于：
所述的混合器进水管(7b)上设置于增压泵(8)以及压力传感器(9)，所述的压力传感器(9)设置于增压泵(9)与电磁三通阀(7)之间，所述的增压泵(8)以及压力传感器(9)分别与控制装置(10)电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种纳米级氢气泡水制备系统，其特征在于：
所述的控制装置(10)采用PLC。
8.根据权利要求1所述的一种纳米级氢气泡水制备系统，其特征在于：
所述的供水箱(1)前端依次连接有过滤装置(12)、水泵Ⅲ(11)以及初水箱(13)，所述的水泵Ⅲ(11)将初水箱(13)内部的水通过管路泵入过滤装置(12)，过滤后进入到供水箱(1)内部，
所述的水泵Ⅲ(11)与控制装置(10)电性连接。
9.根据权利要求8所述的一种纳米级氢气泡水制备系统，其特征在于：
所述的供水箱(1)、混合水箱(4)、初水箱(13)上端面均设有自动排气阀(14)，所述的供水箱(1)、混合水箱(4)、初水箱(13)内部均设有电子液位计(15)，所述的电子液位计(15)与控制装置(10)电性连接。
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