CN111910200A - 氢气生成装置的控制电路及氢气生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢气生成装置的控制电路，包括电源电路、感应电路、检测电路、电解槽电路、驱动电路及主控制器；电源电路用于为主控制器、感应电路、检测电路、电解槽电路及驱动电路供电；感应电路用于获取用户输入的控制信号并显示氢气生成装置的实时状态；检测电路用于检测氢气生成装置中水箱的状态；电解槽电路用于调节氢气生成装置中氢气的输出量；驱动电路用于控制氢气生成装置中电磁阀的状态；主控制器分别与感应电路、检测电路、电解槽电路及驱动电路连接，并用于控制感应电路、检测电路、电解槽电路及驱动电路。本发明还公开了一种氢气生成装置。采用独特的电路结构，实现了氢气生成装置的有效控制，灵活性强，精确度高。

Description

氢气生成装置的控制电路及氢气生成装置

技术领域

本发明涉及民用氢气制备领域，尤其涉及一种氢气生成装置的控制电路及一种氢气生成装置。

背景技术

目前，生成氢气的产品常用市电供电的开关电源控制，并使用恒压大电流电源或者恒流电源，不仅体积庞大，而且固定电压或电流驱动控制，无法满足电解装置生成氢气的稳定性。

另外，现有技术通常将氢气生成器产生的氢气导入氢气处理机构中进行处理，所述氢气处理机构包压力仓，所述压力仓为密封的箱体，其顶部设有氢气输入口和氢气输出口，底部设有与水箱连接的排水口；所述氢气输出口通过第一电磁阀控制其开闭；所述排水口通过第二电磁阀控制其开闭；在排水状态下，第一电磁阀关闭，第二电磁阀打开，氢气进入压力仓后无法排出，将在压力仓聚集，将压力仓中的水通过排水口排入水箱中。上述方法需要关闭第一电磁阀，因此氢气无法持续排出，影响氢气的使用。此外，若第一电磁阀或第二电磁阀失灵，则无法排出氢气或水从压力仓中溢出。同时，现有的氢气生成器在正常状态下，从压力仓排出的氢气压力为标准大气压，只能供使用者吸入。

综上，现有的结构会导致氢气生成装置不能统一且稳定生成氢气，且功能单一。因此，如何稳定地控制氢气生成装置生成氢气已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种氢气生成装置的控制电路，可实现氢气生成装置的有效控制，灵活性强，精确度高。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种结构简单的氢气生成装置，工作过程无需人工倾倒废水，体积小，便于携带。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氢气生成装置的控制电路，包括电源电路、感应电路、检测电路、电解槽电路、驱动电路及主控制器；所述电源电路用于为所述主控制器、感应电路、检测电路、电解槽电路及驱动电路供电；所述感应电路用于获取用户输入的控制信号并显示氢气生成装置的实时状态；所述检测电路用于检测所述氢气生成装置中水箱的状态；所述电解槽电路用于调节所述氢气生成装置中氢气的输出量；所述驱动电路用于控制所述氢气生成装置中电磁阀的状态；所述主控制器分别与所述感应电路、检测电路、电解槽电路及驱动电路连接，并用于控制所述感应电路、检测电路、电解槽电路及驱动电路。

作为上述方案的改进，所述电源电路包括适配电路、一级降压电路、二级降压电路、三级降压电路及四级降压电路；所述适配电路的输入端连接电源适配器以获得初始输入电压；所述一级降压电路的输入端与所述适配电路的输出端连接，所述一级降压电路将所述初始输入电压调整为一级供电电压以为所述电解槽电路供电；所述二级降压电路的输入端与所述一级降压电路的输出端连接，所述二级降压电路将所述一级供电电压调整为二级供电电压以为所述驱动电路供电；所述三级降压电路的输入端与所述二级降压电路的输出端连接，所述三级降压电路将所述二级供电电压调整为三级供电电压以为所述驱动电路供电；所述四级降压电路的输入端与所述三级降压电路的输出端连接，所述四级降压电路将所述三级供电电压调整为四级供电电压以为所述主控制器、感应电路及检测电路供电。

作为上述方案的改进，所述感应电路包括触摸电路及指示电路；所述触摸电路包括触摸芯片，所述触摸芯片的输入端连接所述氢气生成装置的触摸按键，所述触摸芯片的输出端连接所述主控制器；所述指示电路的输入端连接所述主控制器，所述指示电路包括多组相互并联的发光电路，所述发光电路用于显示所述氢气生成装置的实时状态。

作为上述方案的改进，所述检测电路包括水质检测电路、温度检测电路及水位检测电路；所述水质检测电路包括水质检测探头，所述水质检测探头用于检测所述水箱中水的杂质含量；所述温度检测电路包括热敏电阻，所述热敏电阻用于检测所述水箱中水的温度；所述水位检测电路包括水位开关，所述水位开关用于检测所述水箱中的水位高度。

作为上述方案的改进，所述电解槽电路包括限压控流控制芯片、电压调节电路及采样电路；所述采样电路用于采集所述电压调节电路的输出电流，并将所述输出电流反馈至所述限压控流控制芯片；所述限压控流控制芯片用于调节所述电压调节电路的输出电流，以调节所述氢气生成装置中氢气的输出量。

作为上述方案的改进，所述驱动电路包括电磁阀电路，所述电磁阀电路的输入端连接所述主控制器，输出端连接所述氢气生成装置的电磁阀。

作为上述方案的改进，所述驱动电路还包括与所述主控制器连接的照明灯电路、蜂鸣器电路、风扇电路及预留电路；所述照明灯电路包括照明灯，所述照明灯设于所述水箱内；所述蜂鸣器电路包括蜂鸣器；所述风扇电路包括散热风扇，所述散热风扇用于对所述控制电路进行散热处理。

相应地，本发明还提供了一种氢气生成装置，包括氢气生成器、气水分离器及控制电路；所述氢气生成器包括相互连接的电解槽及水箱；所述气水分离器包括压力仓，所述压力仓为密封的箱体，其顶部设有氢气输出口和空气输入口，底部设有排水口和氢气输入口，所述氢气输出口与出氢口连接，所述排水口与水箱连接，所述排水口通过电磁阀控制其开闭，所述空气输入口与单向阀连接，外部空气通过单向阀从空气输入口进入压力仓；

所述出氢口为微孔结构，氢气从出氢口溢出的速率低于氢气生成器供给压力仓的氢气的速率。

作为上述方案的改进，所述出氢口与吸气管连接；或者，所述出氢口与容氢器连接，所述容氢器设有多个纳米级的微孔，可将氢气添加到液体中。

作为上述方案的改进，所述电解槽包括依次设置的第一固定板、第一绝缘板、阳极电解板、第一钛纤维板、离子膜、第二钛纤维板、阴极电解板、第二绝缘板和第二固定板；所述阴极电解板上设有出气孔，所述出气孔与第一钛纤维板连通；所述阳极电解板设有水流槽，所述水流槽贯穿所述阳极电解板，所述水流槽由下往上呈弯曲形；所述水流槽的下部与进水口连通、上部与出水口连通；所述水箱通过导管连接所述进水口和出水口，连接进水口的导管与水箱的连接位置低于连接出水口的导管与水箱的连接位置。

实施本发明的有益效果在于：

本发明氢气生成装置的控制电路采用独特的电路结构，实现了氢气生成装置的有效控制，灵活性强，精确度高。具体地：通过驱动电路实时控制所述氢气生成装置中电磁阀的状态，并通过压力仓、单向阀和电磁阀的相互配合，实现了氢气生成装置中“吸氢模式(即无加压模式)”与“通氢模式(即加压模式)”的自由切换，使得本发明的装置制出的氢气即可给使用者直接吸入，也可添加到液体中供使用者饮用；通过电解槽电路实时调节氢气生成装置中氢气的输出量，保证氢气的稳定输出；通过检测电路实时监测氢气生成装置的状态，及时发现异常情况，保证氢气生成装置的正常运行。

同时，本发明氢气生成装置中压力仓为密封的箱体，其顶部设有氢气输出口，底部设有氢气输入口和排水口，本发明将排水口与水箱连接，将氢气输出口与微孔结构的出氢口连接，保证压力仓内氢气的排出速率小于氢气的进入速率，氢气持续进入压力仓，氢气持续从出氢口排出，压力仓内的压力不断增加，当压力仓内的压力增加到预设值时，压力仓内的水自动排入到水箱中，从而防止压力仓内的水溢出；本发明利用压力仓收集制氢过程带出的水气，并在一定周期内利用制备的氢气将水重新压入水箱中，无需额外的驱动元件和电子元件，使得设备更加紧凑，重量轻，便于携带；加水一次使用周期长，期间无需维护，使用便利。

附图说明

图1是本发明氢气生成装置的控制电路的实施例结构示意图；

图2是本发明中主控制器的电路图；

图3是本发明中电源电路的电路图；

图4是本发明中触摸电路的电路图；

图5是本发明中指示电路的电路图；

图6是本发明中水质检测电路的电路图；

图7是本发明中温度检测电路的电路图；

图8是本发明中水位检测电路的电路图；

图9是本发明中电解槽电路的电路图；

图10是本发明中电磁阀电路的电路图；

图11是本发明中照明灯电路的电路图；

图12是本发明中蜂鸣器电路的电路图；

图13是本发明中风扇电路的电路图；

图14是本发明中预留电路的电路图；

图15是本发明氢气生成装置的结构示意图；

图16是本发明氢气生成装置的电解槽的装配状态示意图；

图17是本发明氢气生成装置的电解槽的爆炸图；

图18是本发明氢气生成装置的阳极电解板的结构示意图；

图19是本发明氢气生成装置的盖子的结构示意图；

图20是本发明氢气生成装置的压力仓的结构示意图；

图21是本发明氢气生成装置的压力仓的剖视图；

图22是本发明氢气生成装置与容氢器的连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

参见图1，图1显示了本发明氢气生成装置的控制电路的具体结构，其包括电源电路M3、感应电路M2、检测电路M4、电解槽电路M6、驱动电路M5及主控制器M1，具体地：

所述电源电路M3用于为所述主控制器M1、感应电路M2、检测电路M4、电解槽电路M6及驱动电路M5供电；

所述感应电路M2用于获取用户输入的控制信号并显示氢气生成装置的实时状态；

所述检测电路M4用于检测所述氢气生成装置中水箱的状态；

所述电解槽电路M6用于调节所述氢气生成装置中氢气的输出量；

所述驱动电路M5用于控制所述氢气生成装置中电磁阀的状态；

所述主控制器M1分别与所述感应电路M2、检测电路M4、电解槽电路M6及驱动电路M5连接，并用于控制所述感应电路M2、检测电路M4、电解槽电路M6及驱动电路M5。

需要说明的是，本发明的控制电路应用于特殊的氢气生成装置中，该氢气生成装置包括“吸氢模式”及“通氢模式”两种工作模式。当使用者需要直接吸入氢气时，可将吸气管连接在出氢口，并触摸吸氢按键，启动氢气生成装置的吸氢模式；当使用者需要将氢气添加到液体中时，可触摸通氢按键，启动氢气生成装置的通氢模式。

工作时，检测电路M4实时检测氢气生成装置中水箱内水体的状态(如，水质、水温、水位等)，并将水体信号发送至主控制器M1，再由主控制器M1驱动感应电路M2显示水体状态。同时，感应电路M2可实时获取用户通过触摸吸氢按键/通氢按键所输入的控制信号(如，吸氢信号及通氢信号)，并将控制信号发送至主控制器M1；当用户选择“吸氢模式”时，主控制器M1通过驱动电路M5打开电磁阀，并通过感应电路M2显示氢气生成装置的工作模式为“吸氢模式”；当用户选择“通氢模式”时，主控制器M1通过驱动电路M5关闭电磁阀，并通过感应电路M2显示氢气生成装置的工作模式为“通氢模式”。相应地，电解槽电路M6还通过限压控流方式实时调节所述氢气生成装置中氢气的输出量，达到氢气高效、恒定输出的效果。

如图2所示，所述主控制器M1包括主控芯片U4及外围电路，所述主控芯片U4优选为STM32F030C8T6，但不以此为限制。

所述主控制器M1实时读取感应电路M2及检测电路M4发送的信号(如，吸氢信号、通氢信号、水质信号、水温信号、水位信号)，并通过感应电路M2显示氢气生成装置的实时状态，达到了人机交互的效果。

如图3所示，所述电源电路M3包括适配电路A1、一级降压电路A2、二级降压电路A3、三级降压电路A4及四级降压电路A5，具体地：

所述适配电路A1的输入端连接电源适配器以获得初始输入电压。需要说明的是，所述适配电路A1内置USB-PD协议芯片U3，通过USB-PD协议芯片U3与USB-PD电源适配器通讯，即可获得20V的初始输入电压。所述USB-PD协议芯片U3优选为CH224，但不以此为限制。

所述一级降压电路A2的输入端与所述适配电路A1的输出端连接，所述一级降压电路A2将所述初始输入电压调整为一级供电电压以为所述电解槽电路M6供电。通过一级降压电路A2可将20V的初始输入电压进行稳压处理，形成稳定的20V的一级供电电压。

所述二级降压电路A3的输入端与所述一级降压电路A2的输出端连接，所述二级降压电路A3将所述一级供电电压调整为二级供电电压以为所述驱动电路M5供电。通过二级降压电路A3可将20V的一级供电电压进行降压处理，形成的12V的二级供电电压。

所述三级降压电路A4的输入端与所述二级降压电路A3的输出端连接，所述三级降压电路A4将所述二级供电电压调整为三级供电电压以为所述驱动电路M5供电。通过三级降压电路A4可将12V的二级供电电压进行降压处理，形成的5V的三级供电电压。

所述四级降压电路A5的输入端与所述三级降压电路A4的输出端连接，所述四级降压电路A5将所述三级供电电压调整为四级供电电压以为所述主控制器M1、感应电路M2及检测电路M4供电。通过四级降压电路A5可将5V的三级供电电压进行降压处理，形成的3.3V的四级供电电压。

因此，电源电路M3通过USB-PD协议芯片U3与USB-PD电源适配器通讯，即可获得20V的初始输入电压，再对初始输入电压进行多级降压处理，形成12V、5V、3.3V的电压供其他电路使用。

如图4及图5所示，所述感应电路M2包括触摸电路及指示电路。

如图4所示，所述触摸电路包括触摸芯片U1，所述触摸芯片U1的输入端连接所述氢气生成装置的触摸按键，所述触摸芯片U1的输出端连接所述主控制器M1；所述触摸芯片优选为BS812A，但不以此为限制。

如图5所示，所述指示电路的输入端连接所述主控制器M1，所述指示电路包括多组相互并联的发光电路，所述发光电路用于显示所述氢气生成装置的实时状态。每组发光电路包括至少一个电阻(R1～R9)及发光二极管(D1～D9)。

例如，当解氢气生成装置定时1小时，发光二极管D1点亮；当解氢气生成装置定时2小时，发光二极管D2点亮；当解氢气生成装置定时3小时，发光二极管D3点亮；当水箱内水质异常时，发光二极管D4点亮；当水箱内水位过高时，发光二极管D5点亮；当水箱内水位过低时，发光二极管D6点亮；当解氢气生成装置处于维护状态时，发光二极管D7点亮；当水箱内水温异常时，发光二极管D8点亮；当电源电路M3异常时，发光二极管D9点亮。

因此，通过感应电路M2可把用户的动作指令发送至主控制器M1，并由指示电路通过发光二极管进行显示，方便用户及时了解氢气生成装置的实时状态，从而实现人机交互；

如图6-8所示，所述检测电路M4包括水质检测电路、温度检测电路及水位检测电路。

如图6所示，所述水质检测电路包括水质检测探头P7，所述水质检测探头P7用于检测所述水箱中水的杂质含量；需要说明的是，水质检测过程中，可通过交变的电信号，实时检测水质检测探头P7的电阻值(即水的导通率)，从而达到检测水质的功能。

如图7所示，所述温度检测电路包括热敏电阻P14，所述热敏电阻P14用于检测所述水箱中水的温度。

如图8所示，所述水位检测电路包括水位开关P8，所述水位开关P8用于检测所述水箱中的水位高度。

因此，通过水质检测电路、温度检测电路及水位检测电路可分别对水箱内的水体状态进行实时检测，准确性高。

如图9所示，所述电解槽电路M6包括限压控流控制芯片U4、电压调节电路B2及采样电路B1。所述限压控流控制芯片U4优选为MP2918，但不以此为限制。

所述采样电路B1用于采集所述电压调节电路B2的输出电流，并将所述输出电流反馈至所述限压控流控制芯片U4；

所述限压控流控制芯片U4用于调节所述电压调节电路B2的输出电流，以调节所述氢气生成装置中氢气的输出量。

因此，电解槽电路M6通过限压控流的方式，达到高效，氢气输出量恒定的效果。

如图10所示，所述驱动电路M5包括电磁阀电路，所述电磁阀电路的输入端连接所述主控制器M1，输出端连接所述氢气生成装置的电磁阀P5。

进一步，所述驱动电路M5还包括与所述主控制器M1连接的照明灯电路、蜂鸣器电路、风扇电路及预留电路；

如图11所示，所述照明灯电路包括照明灯P3，所述照明灯P3设于所述水箱内，实现水箱照明；

如图12所示，所述蜂鸣器电路包括蜂鸣器P2，当氢气生成装置出现异常时，可通过蜂鸣器P2进行警示，便于用户及时处理；

如图13所示，所述风扇电路包括散热风扇P4，所述散热风扇P4用于对所述控制电路进行散热处理。

如图14所示，所述预留电路可预留散热风扇或电磁阀的端口P6，以便后续的功能扩展。

需要说明的是，驱动电路M5可将主控制器M1输出的控制信号转换为较大功率的控制信号，以驱动电磁阀P5、照明灯P3、蜂鸣器P2、散热风扇P4工作。

综上所述，本发明氢气生成装置的控制电路采用独特的电路结构，实现了氢气生成装置的有效控制，灵活性强，精确度高。

参见图15-21，图15-21显示了本发明氢气生成装置的具体结构，其包括氢气生成器、气水分离器及控制电路；所述氢气生成器用于生成氢气，所述气水分离器用于对生成的氢气进行加湿处理，并处理氢气生成过程中带出的水分。

下面分别对氢气生成器及气水分离器的具体结构作进一步的说明。

氢气生成器：

参见图15，所述氢气生成器包括相互连接的电解槽2及水箱1。参见图16，所述电解槽2包括依次设置的第一固定板21、第一绝缘板22、阳极电解板23、第一钛纤维板24、离子膜25、第二钛纤维板26、阴极电解板27、第二绝缘板28和第二固定板29，所述阳极电解板23设有水流槽231，所述水流槽231贯穿所述阳极电解板23，所述水流槽231由下往上呈弯曲形，所述水流槽231的下部与进水口232连通、上部与出水口233连通；所述阴极电解板27上设有出气孔271，所述出气孔271与第一钛纤维板24连通。所述第一固定板21和第二固定板29可以由铝合金制成，所述第一绝缘板22和第二绝缘板28可以是硅胶板、橡胶板或塑料板，所述阳极电解板23需要是钛基材，所述阴极电解板27可以是一般的导电金属板，所述离子膜25表面可以涂覆或电镀贵金属催化剂，如铂催化剂。所述水箱1通过导管连接所述进水口232和出水口233，连接进水口232的导管与水箱1的连接位置低于连接出水口233的导管与水箱1的连接位置。

工作时，阴极电解板27连接直流电源的负极，阳极电解板23连接直流电源的正极。阴极电解板27将电场传递到第二钛纤维板26，阳极电解板23将电场传递到第一钛纤维板24，使离子膜25的两侧形成电势差，水中的氢离子和阳离子在电势差的作用下定向移动，在离子膜25的一侧产生氢气，另一侧产生氧气，产生的氢气经过第二钛纤维板26传回阴极电解板27，产生的氧气经过第一钛纤维板24传回阳极电解板23。

所述水箱1中可以设有水位开关和水质检测探头。所述水位开关连接控制电路中的水位检测电路，用于检测水箱1的水位；由于电解槽的组成部件离子膜，在催化电解过程中，如果有过多的矿物质离子在水中，会导致离子膜的空隙堵塞，导致离子膜影响催化效率并寿命缩短。所述水质检测探头连接控制电路中的水质检测电路，用于实时监测注水仓内水的TDS，如果TDS过大，停止工作并指示灯报警；水质检测探头采用纯钛螺丝针。

本发明通过在第一固定板21和第二固定板29的边沿设置成排的螺栓3，对第一固定板21和第二固定板29之间的多种板材施加均匀的压力。在上述压力的加持下，通过橡胶密封框20在阳极电解板23与离子膜25、阴极电解板27与离子膜25之间形成密封腔室；在所述密封腔室中设置表面平整的第一钛纤维板24和第二钛纤维板26，利用第一钛纤维板24和第二钛纤维板26的疏水性和透气性，保证离子膜25表面持续被水覆盖，并且产生的气体能够及时从第一钛纤维板24和第二钛纤维板26排出；利用第一钛纤维板24和第二钛纤维板26的导电性，使离子膜25两侧形成均匀电场，保证电解反应的稳定进行；利用第一钛纤维板24和第二钛纤维板26强度大，内孔致密，表面平整细滑的物理特性，将离子膜25各部位夹紧，防止离子膜25在电解过程中受到周期力而反复涨缩，延长离子膜25的使用寿命。

在阳极反应端，要保证水和离子膜25充分接触，同时生成的氧气能及时排出，现有的阳极电解板需要进行铣槽形成水流槽，由于阳极电解板的材料为钛，钛基材切削加工时刀具容易磨损，且刀具成本比较高，导致铣槽加工成本过高，而且生产加工的效率低。另外也有用冲拉钛网垫在阳极电解板和第一钛纤维板之间，由于钛网网眼四边高低不平，因此可通过与阳极电解板接触面形成的空隙来走水，但水路狭窄，走水不是特别理想。参见图18，本发明采用通孔水流槽231，即对阳极电解板23冲压形成通孔的水流槽231，这样水流和气流均通畅无阻。

由于本发明的水流槽231为通孔结构，因此本发明的阳极电解板可以直接用钣金冲孔落料模加工，加工效率高，成本低。由于阳极电解板23不用盲孔水流槽，因此阳极电解板23的厚度可以小于等于1mm，有效减轻整体氢气生成器的重量和体积。由于钛基材的成本很高，本发明的阳极电解板23的厚度从现有的2mm减薄到1mm以下，有效降低成本。本发明水流槽231的形状不限于弯曲形，其它不同形状的水流槽231都属于本发明保护范围。

优选的，本实施例的阳极电解板23设有两组对称设置的水流槽231，两组水流槽231相互独立，从下部进水口232进入的水分成两路在水流槽231内流动，两路水流可以快速为第一钛纤维板24补水；此外，生成的氧气气泡分别随着两组水流槽231内的水流汇集到出水口233排出，可以保证氧气的持续排出，进而保证制氢流程的顺畅。由于发明的水流槽231是贯穿阳极电解板23，因此生成的氧气气泡不会在水流槽231内过快聚集，变成大气泡，阻碍水流的流动。在水流槽231内的小气泡向上移动，同时为水流带来向上流动的动力，使得只需要将进水口232与出水口233与水箱1直接连通，无需设置水泵等主动动力装置，水流即可自发地从进水口232进入、从出水口233流出。

优选地，所述水流槽231与进水口232和出水口233连通的位置，其宽度大于其余部位的宽度，防止由于进水或出水通道堵塞而造成整个水流槽的水流都无法流动，或者气体压力异常增大。

正如上文所说的，要使第一钛纤维板24、离子膜25和第二钛纤维板26中的水的电解反应迅速而稳定，必须保证第一钛纤维板24和第二钛纤维板26受力均匀地紧贴在离子膜25表面，并同时为它们提供水密和气密环境。为此，所述第一钛纤维板24、离子膜25和第二钛纤维板26的外围设有硅胶密封框20，当第一固定板21和第二固定板29对阳极电解板23和阴极电解板27施加压力时，所述阳极电解板23和阴极电解板27将硅胶密封框20压紧，在阳极电解板23和阴极电解板27之间形成密封空间；所述阳极电解板23与第一钛纤维板24抵接，所述阴极电解板27与第二钛纤维板26抵接，所述第一钛纤维板24和第二钛纤维板26均匀夹紧所述离子膜25。所述离子膜25从第一钛纤维板24和第二钛纤维板26的四周边沿延伸出来，并被硅胶密封框20夹持；阳极电解板23、硅胶密封框20和离子膜25之间形成密封的水流容腔，阴极电解板27、橡胶密封框20和离子膜25之间形成密封的氢气容腔。通过上述结构，第一钛纤维板24、离子膜25和第二钛纤维板26的紧贴程度不受装配精度的影响，外围的密封由具有弹性的硅胶密封框20完成，对各元件的公差精度要求降低，也更利于装配。

电解槽生成的氧气随出水口233重新进入水箱1，因此，水箱1必须具有排气功能。另外，为了提高本设备的便携性，水箱1能够排气的同时应该能防止水从里面倒出。为此，所述水箱1顶部设有盖子11，参见图19，所述盖子11设有止水通气腔111；所述止水通气腔111内设有下通气孔112、上通气孔113和容纳腔114，所述容纳腔114内设有圆珠115。具体地，所述圆珠115的直径分别大于下通气孔112和上通气孔113的直径；初始状态下，所述圆珠115堵住下通气孔112，上通气孔113和容纳腔114连通。当水箱1内的气压大于环境气压时，水箱1内的气体推动所述圆珠115向上运动，水箱1内的气体下通气孔112进入容纳腔114，再通过上通气孔113排出。当设备倾倒时，水箱1内的水通过下通气孔112流入容纳腔114，推动圆珠115堵住上通气孔113，以防止水箱1中的水流出。本方案的盖子结构简单，省去了弹簧等部件，有效提高设备的使用寿命长。优选的，所述圆珠115为钢珠。

需要说明的是，当水箱1内的气压大于环境气压时，水箱1内的气体对圆珠115产生的推力并不足够推动将圆珠将上通气孔113堵住。技术人员可以通过圆珠的大小、重量、容纳腔的大小来进行设计，本发明不作具体限定。

优选地，所述盖子11顶部设有高于其所在平面的手持部116，所述手持部116的顶面为山脊状；所述上通气孔113设于所述手持部116的顶面。在日常使用中，高于其所在平面的手持部116的顶面不容易堆积灰尘，山脊状的顶面也不容易被杂物完全覆盖，因此，其上设置的上通气孔113不易堵塞，保证使用可靠。

气水分离器：

参见图20，所述氢气生成器产生的氢气导入气水分离器中进行气水分离处理。所述气水分离器包括压力仓4，所述压力仓4为密封的箱体，其顶部设有氢气输出口41，底部设有氢气输入口42和排水口43；所述氢气输出口42与出氢口5连接，所述排水口43与水箱1连接。

参见图21，所述压力仓4内设有至少一个挡片44，所述挡片44设置在氢气输入口42和氢气输出口41之间，从氢气输入口42进入压力仓4的氢气与挡片44发生碰撞，氢气中的水分沿着挡片44流到压力仓4的底部。具体的，所述挡片44与压力仓4的一侧侧壁连接，与另一侧壁不连接，为了增加氢气在压力仓4内的移动距离，相邻两个挡片44对称设置，即相邻的两个挡片44分别连接在压力仓4两侧的侧壁上。为了进一步提高干燥效果，避免压力仓4内分离出来的水重新润湿氢气，所述压力仓4内设有与氢气输入口42连通的氢气输入管45，所述氢气输入管45的出气口位于压力仓4的上部。优选的，所述挡片44的顶部设有缺口441，所述氢气输入管45的出气口与所述缺口441齐平，从出气口出来的氢气与挡片44碰撞，其中缺口441可以增加氢气与挡片44的碰撞机会。

所述出氢口5为微孔结构，当氢气从出氢口5溢出的速率低于氢气生成器供给压力仓4的氢气的速率时，压力仓4内压力增加，压力仓4内的水自动排入水箱1。氢气生成器供给与压力仓4的氢气的速率基本是恒定的，出氢口5的氢气溢出速率与出氢口5和压力仓4的大小有关。在氢气生成器供给压力仓的氢气的速率恒定、以及压力仓大小不变的情况下，出氢口5的直径越大，氢气从出氢口5溢出的速率越快，当氢气的排出速率大于氢气的进入速率时，压力仓4内的压力不会增加；只有出氢口5的直径足够小，才可以保证氢气的排出速率小于氢气的进入速率；此外，所述氢气输入口42的直径大于氢气输出口41的直径。优选的，所述出氢口5的直径为0.4～0.5μm。若出氢口5的直径过小，小于0.4μm时，由于部分的氢气还是会含有少量的水分，出氢口5则容易被氢气堵住，氢气不能从出氢口5排出。正常的状态是氢气持续进入压力仓4，氢气持续从出氢口5排出，压力仓4内的压力不断增加，当压力仓4内的压力增加到预设值时，压力仓4内的水自动排入到水箱1中，从而防止压力仓4内的水溢出。

需要说明的是，出氢口5排出的氢气为干燥的氢气，可以直接使用。当出氢口5与吸气管连接时，可将氢气供给使用者吸入。参见图22，当氢气口5与容氢器6连接时，可将氢气添加到液体中，供使用者饮用，所述液体可以为水、果汁、茶、牛奶、奶茶等饮料。其中，应用方式不同，氢气的输出压力也不同。

具体的，当氢气供给使用者直接吸入时，氢气的输出压力为正常状态；当氢气需要容氢器6通入到液体中时，氢气为加压状态。为了能够实现两种状态的切换，所述排水口43通过电磁阀46控制其开闭。

正常状态时，电磁阀46打开，压力仓4内氢气的排出速率小于氢气的进入速率，压力仓4内压力增加，压力仓4中的水通过排水口43排入水箱1中，压力仓4内的水排走后，压力仓4内压力正常，出氢口5排出无加压氢气；

加压状态时，电磁阀关46闭，压力仓4内氢气的排出速率小于氢气的进入速率，压力仓4内压力增加，压力仓4内的水排无法排走，压力仓4内压力持续增加，出氢口5排出加压氢气。

需要说明的是，为了保证氢气能够快速添加到液体中，加压状态时，压力仓内的压力为0.3～0.8kpm。正常状态时，压力仓内的压力为标准大气压。

将氢气加入液体中的时间不会持续很长，即设备处于加压状态的时间很短，一般为几秒钟，压力仓内的水不会在几秒中内满出。

当设备从加压状态或正常状态时进行关机，电磁阀46会自动打开，使得压力仓4和水箱1连通。由于氢气生成器产生的氢气具有一定的温度，从出氢口5排出的氢气具有同样的温度，当设备关闭后，由于出氢口5很小，位于出氢口5的氢气冷却凝结成水珠将出氢口5堵住，同时压力仓4内的氢气也发生冷却导致压力仓4内的压力小于水箱1的压力，水箱1中的水倒灌进入压力仓4，当设备重新开机时，压力仓4内的水会随着氢气从出氢口5排出。

了解决上述问题，所述压力仓4的顶部还设有空气输入口47，且所述空气输入口47与单向阀48连接。停机状态下，单向阀48和电磁阀46打开，外部空气通过单向阀48从空气输入口47进入压力仓4，使得压力仓4和水箱1的压力保持平衡，保证压力仓4内的水位处于正常状态，再次开机时，压力仓4内的水就不会随着氢气排出。

为了保证氢气能够添加到液体中，避免液体中的氢气快速溢出，所述容氢器6设有多个纳米级的微孔61，在一定的压力下，氢气从微孔61中排出形成大量的微小气泡融入液体中。

综上所述，本发明将氢气生成器、气水分离器及控制电路相结合，可同时满足“吸氢”及“通氢”功能。下面对氢气生成装置的使用方法进行说明：

1)将水加入水箱中，接通电源电路，并通过电解槽电路使阴极电解板连接直流电源的负极，阳极电解板连接直流电源的正极，获得氢气和氧气；

2)获得的氧气进入第一钛纤维板，在第一钛纤维板内聚集并上升进入阳极电解板的出水口，经过出水口与水箱的连接管道重新进入水箱内，带动水箱中的水从进水口进入电解槽并从出水口循环流出；

3)获得的氢气进入气水分离器；

4)当使用者需要吸入氢气时，将吸气管连接在出氢口，并触摸吸氢按键，感应电路将吸氢信号发送至主控制器，再由主控制器通过驱动电路打开电磁阀，压力仓内氢气的排出速率小于氢气的进入速率，压力仓内压力增加，压力仓中的水通过排水口排入水箱中，压力仓内的水排走后，压力仓内压力正常，出氢口排出无加压氢气；

当使用者需要将氢气添加到液体中时，将容氢器连接在出氢口，并触摸通氢按键，感应电路将通氢信号发送至主控制器，再由主控制器通过驱动电路关闭电磁阀，压力仓内氢气的排出速率小于氢气的进入速率，压力仓内压力增加，压力仓内的水排无法排走，压力仓内压力持续增加，出氢口排出加压氢气。

为了保证氢气能够快速添加到液体中，加压状态时，压力仓内的压力为0.3～0.8kpm。正常状态时，压力仓内的压力为标准大气压。

本发明利用压力仓收集制氢过程带出的水气，并在一定周期内利用制备的氢气将水重新压入水箱中，无需额外的驱动元件，使得设备更加紧凑，重量轻，便于携带；加水一次使用周期长，期间无需维护，使用便利。

本发明的气水分离器通过压力仓、单向阀和电磁阀的相互配合，实现了加压和无加压两种状态的切换，使得本发明的装置制出的氢气即可给使用者直接吸入，也可添加到液体中供使用者饮用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种氢气生成装置的控制电路，其特征在于，包括电源电路、感应电路、检测电路、电解槽电路、驱动电路及主控制器；

所述电源电路用于为所述主控制器、感应电路、检测电路、电解槽电路及驱动电路供电；

所述感应电路用于获取用户输入的控制信号并显示氢气生成装置的实时状态；

所述检测电路用于检测所述氢气生成装置中水箱的状态；

所述电解槽电路用于调节所述氢气生成装置中氢气的输出量；

所述驱动电路用于控制所述氢气生成装置中电磁阀的状态；

所述主控制器分别与所述感应电路、检测电路、电解槽电路及驱动电路连接，并用于控制所述感应电路、检测电路、电解槽电路及驱动电路。

2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电源电路包括适配电路、一级降压电路、二级降压电路、三级降压电路及四级降压电路；

所述适配电路的输入端连接电源适配器以获得初始输入电压；

所述一级降压电路的输入端与所述适配电路的输出端连接，所述一级降压电路将所述初始输入电压调整为一级供电电压以为所述电解槽电路供电；

所述二级降压电路的输入端与所述一级降压电路的输出端连接，所述二级降压电路将所述一级供电电压调整为二级供电电压以为所述驱动电路供电；

所述三级降压电路的输入端与所述二级降压电路的输出端连接，所述三级降压电路将所述二级供电电压调整为三级供电电压以为所述驱动电路供电；

所述四级降压电路的输入端与所述三级降压电路的输出端连接，所述四级降压电路将所述三级供电电压调整为四级供电电压以为所述主控制器、感应电路及检测电路供电。

3.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述感应电路包括触摸电路及指示电路；

所述触摸电路包括触摸芯片，所述触摸芯片的输入端连接所述氢气生成装置的触摸按键，所述触摸芯片的输出端连接所述主控制器；

所述指示电路的输入端连接所述主控制器，所述指示电路包括多组相互并联的发光电路，所述发光电路用于显示所述氢气生成装置的实时状态。

4.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述检测电路包括水质检测电路、温度检测电路及水位检测电路；

所述水质检测电路包括水质检测探头，所述水质检测探头用于检测所述水箱中水的杂质含量；

所述温度检测电路包括热敏电阻，所述热敏电阻用于检测所述水箱中水的温度；

所述水位检测电路包括水位开关，所述水位开关用于检测所述水箱中的水位高度。

5.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电解槽电路包括限压控流控制芯片、电压调节电路及采样电路；

所述采样电路用于采集所述电压调节电路的输出电流，并将所述输出电流反馈至所述限压控流控制芯片；

所述限压控流控制芯片用于调节所述电压调节电路的输出电流，以调节所述氢气生成装置中氢气的输出量。

6.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述驱动电路包括电磁阀电路，所述电磁阀电路的输入端连接所述主控制器，输出端连接所述氢气生成装置的电磁阀。

7.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述驱动电路还包括与所述主控制器连接的照明灯电路、蜂鸣器电路、风扇电路及预留电路；

所述照明灯电路包括照明灯，所述照明灯设于所述水箱内；

所述蜂鸣器电路包括蜂鸣器；

所述风扇电路包括散热风扇，所述散热风扇用于对所述控制电路进行散热处理。

8.一种氢气生成装置，其特征在于，包括氢气生成器、气水分离器及权利要求1-7任一项所述的控制电路；

所述氢气生成器包括相互连接的电解槽及水箱；

所述气水分离器包括压力仓，所述压力仓为密封的箱体，其顶部设有氢气输出口和空气输入口，底部设有排水口和氢气输入口，所述氢气输出口与出氢口连接，所述排水口与水箱连接，所述排水口通过电磁阀控制其开闭，所述空气输入口与单向阀连接，外部空气通过单向阀从空气输入口进入压力仓；

所述出氢口为微孔结构，氢气从出氢口溢出的速率低于氢气生成器供给压力仓的氢气的速率。

9.如权利要求8所述的氢气生成器，其特征在于，所述出氢口与吸气管连接；或者，

所述出氢口与容氢器连接，所述容氢器设有多个纳米级的微孔，可将氢气添加到液体中。

10.如权利要求8所述的氢气生成器，其特征在于，所述电解槽包括依次设置的第一固定板、第一绝缘板、阳极电解板、第一钛纤维板、离子膜、第二钛纤维板、阴极电解板、第二绝缘板和第二固定板；

所述阴极电解板上设有出气孔，所述出气孔与第一钛纤维板连通；

所述阳极电解板设有水流槽，所述水流槽贯穿所述阳极电解板，所述水流槽由下往上呈弯曲形；

所述水流槽的下部与进水口连通、上部与出水口连通；

所述水箱通过导管连接所述进水口和出水口，连接进水口的导管与水箱的连接位置低于连接出水口的导管与水箱的连接位置。

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