CN112064054A - 一种无隔膜直流电解装置及基于triz裁剪的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种无隔膜直流电解装置及基于TRIZ裁剪的设计方法，包括一对电解用电极，电极的阴极电极片和阳极电极片之间以至少两个ABS电阻胶柱形成有间隔的连接固定结构，ABS电阻胶柱还形成可避免阴阳电极片短路的分隔结构；所述带连接固定结构的电极片与穿过基板焊接柱的导线焊接；所述导线的焊接点处覆以ABS电阻胶层以避免焊接点与盐水接触，从而使导线能通过焊接点直接将电流电压安全地传给所述电极片；所述的基板上设有吸水管，所述的吸水管还设有联合支撑电极片的凹台；所述的基板与下盖通过卡扣连接形成对电极的支撑结构和保护结构；本发明电解转化性能高，且方便拆装，成本低，无需外连复杂的固定结构即可实现两电极片的分离、连接与固定。
Description
技术领域
本发明涉及消毒水制备技术领域，尤其是一种无隔膜直流电解装置及基于TRIZ裁剪的设计方法。
背景技术
电解喷壶是通过电极对壶里的水体进行电解，从而获得具有电解液体（该电解液体具有一定的消毒、灭菌的效果），在壶腔的的电解液通过壶腔的的泵体输送喷出，从而实现对目标物的消毒、灭菌。以利用电极电解食盐水为例，在经过电极电解后的食盐水中会产生氢氧化钠、次氯酸和次氯酸钠，制造的含氯消毒水溶液广泛应用于生活用品、公共环境的除菌、消毒，还可以去除蔬果表面残留的农药，电解食盐水制备的含氯消毒水溶液喷涂到生活用品表面、地面以后可以容易挥发，没有任何残留，不会对环境、人体造成任何伤害；同时，电解食盐水制作次氯酸钠为主的水溶液应用于公共场所的除菌、消毒效果更佳，对疫情防控是有所重要贡献的。
在电解喷壶中最为重要的组成部件就是电解装置，电解食盐水生成设备的技术核心在于电解电极的制造技术，由于有隔膜式电解食盐水产生的次氯酸钠、次氯酸等的氧化性非常强,且电解食盐水过程中正电极过电位很高，所以电解食盐水的电极必须选用导电性能良好的、耐氧化、氧过电位比较低且不与次氯酸钠起反应的材料 制作。目前，能够同时满足电解食盐水电极要求的材料很少，这就造成电解食盐水目前使用的电极基本上都是表面涂覆稀有金属，制造电解食盐水正负极电极常使用的材料主要有钛、铂、 铱、釕等金属及其涂层，常用的钛合金表面电镀金属铂，或钛合金表面涂覆铱釕合金、石墨板等。其中，铂、铱、釕合金材料属于稀有金属，价格高，促使电极成本昂贵。另一方面电解电极的使用环境、电解工艺、结构设计和安装方式等均对电解电极的有用功能、电解效率和转化性能有着重要影响。
申请号为CN201010128513.2的中国专利公开了用于生产无菌水的单元、包括所述单元的筒以及包括所述筒的洗衣机；还有韩国KR 101880970 便携式杀菌余热回收水的喷水枪；以及中国CN201610247547.0一种制备次氯酸的电解装置及电解方法,这些专利具体公开了利用导电螺柱贯穿一对电极板和电极分离器后将电极片和电极分离器固定在框架上，或是需要在框架上另外设置电极棒，但是这些专利中利用螺柱或销固定电极片和电极分离器后，呈现电极及电解装置的结构十分复杂且制造成本高，转化性能低,且拆装困难，同时利用螺柱固定容易造成电极片表面涂层的损坏,以及会出现导电螺柱与螺帽松动而影响电解效率等不足。
一种简装式无隔膜电解装置的设计方法，是基于TRIZ理论中的裁剪方法的应用思路，可以对现有产品及现有技术中带有不足的组件（如成本占比高的）或比较容易且非关键的组件列为改进对象或专利规避再生对象，或直接列为待“裁剪”对象。裁剪工具的应用是一种简约的设计手法，是TRIZ理论中问题解决的重要方法之一，具体的应用来自《系统性专利规避再生与强化》理论。
按照最新版的《次氯酸钠发生器卫生要求》（GB28233-2020）的国家标准中的理化指标要求：其生成的次氯酸钠消毒液pH值为8-10，说明该国标要求所适合的电解装置只需在pH 8-10左右的水体环境中工作，为此对该电解装置材料选用、结构设计有所全新的启示。
发明内容
本发明提出一种无隔膜直流电解装置及基于TRIZ裁剪的设计方法，电解转化性能高，且方便拆装，成本低，无需外连复杂的固定结构即可实现两电极片的分离、连接与固定。
本发明采用以下技术方案。
一种无隔膜直流电解装置，属于可对食盐水进行电解的简装式无隔膜电解装置，包括一对电解用电极，所述电极的阴极电极片和阳极电极片之间以至少两个ABS电阻胶柱形成有间隔的连接固定结构，所述ABS电阻胶柱还形成可避免阴阳电极片短路的分隔结构；所述带连接固定结构的电极片与穿过基板焊接柱的导线焊接；所述导线的焊接点处覆以ABS电阻胶层以避免焊接点与盐水接触，从而使导线能通过焊接点直接将电流电压安全地传给所述电极片；所述的基板上设有吸水管，所述的吸水管还设有联合支撑电极片的凹台；所述的基板与下盖通过卡扣连接形成对电极的支撑结构和保护结构。
以上所述的简装式无隔膜电解装置，是以大型无隔膜电解装置为蓝本设备，按TRIZ的裁剪规则对蓝本设备的结构进行裁剪设计而成。
所述大型无隔膜电解装置包括电解电路板、导电螺柱、电极螺丝、螺帽；电解电路板对导电螺柱提供供电功能；导电螺柱向电极片提供供电所需的导电功能，导电螺柱还通过电极螺丝、螺帽对电极片提供紧固功能；所述大型的无隔膜电解装置还包括将两电极片彼此隔离的中空电极分离器；
所述设计方法在裁剪流程中一个重要步骤是选择裁剪目标，相关TRIZ教材推荐有多种方式，而本项目首选对大型的无隔膜电解装置的产品中成本占比大的零件，如本装置中所述高成本零件的导电螺柱等；其次包括对中空电极分离器的裁剪。
所述设计方法在裁剪时首选对大型无隔膜电解装置的高成本零件进行裁剪，所述高成本零件包括导电螺柱；所述设计方法还包括对中空电极分离器的裁剪；
所述设计方法包括以下裁剪规则，
裁剪规则A、设大型无隔膜电解装置中，功能接受者为导电螺柱，则与导电螺柱相关的功能提供者中包括电解电路板，若导电螺柱被删除，表示功能提供者所提供的供电功能己无需要，因此可删去功能提供者电解电路板，直接以主控电路板对其替代并提供其功能；
裁剪规则X、若功能接受者导电螺柱被删除，则为导电螺柱所提供紧固的有用功能随之删除，则与导电螺柱相关的紧固功能提供者中的电极螺丝、螺帽也随之删除；
裁剪规则B、若功能接受者导电螺柱被删除，则导电螺柱所提供的导电功能随之删除，其导电功能由系统内原功能接受者电极片自行解决，即由电极片本体延伸的连接部来替代解决；
裁剪规则C、导电螺柱提供的导电功能需要由简装式无隔膜电解装置的系统内组件或外组件承担，所述系统内组件包括电解电路板上的导线，所述系统外组件包括主控电路板导线；
裁剪规则E、另找一个原来系统内、外不存在的组件，即ABS电阻胶滴柱来分隔阴极电极片和阳极电极片，待其固化并形成对电极片的柱形间隔结构，对电极片产生间隔、阻电和固连功能，为此中空电极分离器即可被裁剪。
裁剪规则E中的具体做法是在阴极电极片、阳极电极片的指定位置上将环氧电阻胶滴注，待其固化并形成对电极片的柱形间隔结构，对电极片产生间隔、阻电和固连作用。
在裁剪规则A、B、C中，导电螺柱或导电棒被裁剪后，其导电功能由电极片上延伸的连接部来承担，电极片上延伸的连接部与穿过基板的焊接柱的导线焊接，所述导线为大型无隔膜电解装置主控电路板处延伸出来的导线，焊接点处以ABS电阻胶密封防腐，形成对导电螺柱或导电棒的替代结构。
所述简装式无隔膜电解装置用于直流电解食盐水产生消毒水的喷壶，所述阴极电极片和阳极电极片之间不设隔膜，在对喷壶壶腔的食盐水电解时，阴极电极片和阳极电极片浸于食盐水中，电解过程中，电解产物直接在阴极电极片和阳极电极片处再化合，使阴极电极片和阳极电极片始终浸没于保持pH 8-10的溶液中以减小电解产物的腐蚀性，并使喷壶腔的食盐水溶液电解后形成以次氯酸钠为消毒有效物质的消毒水。
本发明将现有技术中的电解装置大幅改进，在原主要功能持有或提高的前提下其成本有较大下降，即其价值得以提高，其结构简单，其性能却能达到最新的国家标准要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的示意图；
附图2是本发明的电极处的放大示意图；
附图3是本发明的电极焊接点处的放大示意图
附图4是本发明所述设计方法中作为蓝本设备的大型无隔膜电解装置的局部分解示意图；
附图5是本发明所述设计方法中作为蓝本设备的大型无隔膜电解装置的局部示意图；
图中：1-喷雾口；2-电动水泵；3-壶腔；4-照明装置；5-基板；6-简装式无隔膜电解装置；7-电极；8-阳极电极片；9-阴极电极片；10-吸水管；11-主控电路板；12-导线；13-下盖；14-焊接点；15-ABS电阻胶层；18-ABS电阻胶柱；
405-中空电极分离器；406-导电螺柱；407-电解电路板。
具体实施方式
如图所示，一种无隔膜直流电解装置，属于可对食盐水进行电解的简装式无隔膜电解装置6，包括一对电解用电极7，所述电极7的阴极电极片9和阳极电极片8之间以至少两个ABS电阻胶柱18形成有间隔的连接固定结构，所述ABS电阻胶柱还形成可避免阴阳电极片短路的分隔结构；所述带连接固定结构的电极片与穿过基板5焊接柱的导线12焊接；所述导线的焊接点14处覆以ABS电阻胶层15以避免焊接点与盐水接触，从而使导线能通过焊接点直接将电流电压安全地传给所述电极片；所述的基板上设有吸水管10，所述的吸水管还设有联合支撑电极片的凹台；所述的基板与下盖13通过卡扣连接形成对电极的支撑结构和保护结构。
以上所述的简装式无隔膜电解装置，是以大型无隔膜电解装置为蓝本设备，按TRIZ的裁剪规则对蓝本设备的结构进行裁剪设计而成。
所述大型无隔膜电解装置包括电解电路板407、导电螺柱406、电极螺丝、螺帽；电解电路板对导电螺柱提供供电功能；导电螺柱向电极片提供供电所需的导电功能，导电螺柱还通过电极螺丝、螺帽对电极片提供紧固功能；所述大型的无隔膜电解装置还包括将两电极片彼此隔离的中空电极分离器405；
所述设计方法在裁剪时首选对大型无隔膜电解装置的高成本零件进行裁剪，所述高成本零件包括导电螺柱；所述设计方法还包括对中空电极分离器的裁剪；本例的大型无隔膜电解装置中，中空电极分离器又称隔离片、分离片等；
所述设计方法包括以下裁剪规则，
裁剪规则A、设大型无隔膜电解装置中，功能接受者为导电螺柱，则与导电螺柱相关的功能提供者中包括电解电路板，若导电螺柱被删除，表示功能提供者所提供的供电功能己无需要，因此可删去功能提供者电解电路板，直接以主控电路板11对其替代并提供其功能；
裁剪规则X、若功能接受者导电螺柱被删除，则为导电螺柱所提供紧固的有用功能随之删除，则与导电螺柱相关的紧固功能提供者中的电极螺丝、螺帽也随之删除；
裁剪规则B、若功能接受者导电螺柱被删除，则导电螺柱所提供的导电功能随之删除，其导电功能由系统内原功能接受者电极片自行解决，即由电极片本体延伸的连接部来替代解决；
裁剪规则C、导电螺柱提供的导电功能需要由简装式无隔膜电解装置的系统内组件或外组件承担，所述系统内组件包括电解电路板上的导线，所述系统外组件包括主控电路板导线；
裁剪规则E、另找一个原来系统内、外不存在的组件，即ABS电阻胶滴柱来分隔阴极电极片和阳极电极片，待其固化并形成对电极片的柱形间隔结构，为此中空电极分离器即可被裁剪。
裁剪规则E中的具体做法是在阴极电极片、阳极电极片的指定位置上将环氧电阻胶滴注，待其固化并形成对电极片的柱形间隔结构，对电极片产生间隔、阻电和固连作用。
在裁剪规则A、B、C中，导电螺柱或导电棒被裁剪后，其导电功能由电极片上延伸的连接部来承担，电极片上延伸的连接部与穿过基板的焊接柱的导线焊接，所述导线为大型无隔膜电解装置主控电路板处延伸出来的导线，焊接点处以环氧电阻胶密封防腐，形成对导电螺柱或导电棒的替代结构。
所述简装式无隔膜电解装置用于直流电解食盐水产生消毒水的喷壶，所述阴极电极片和阳极电极片之间不设隔膜，在对喷壶壶腔的食盐水电解时，阴极电极片和阳极电极片浸于食盐水中，电解过程中，电解产物直接在阴极电极片和阳极电极片处再化合，使阴极电极片和阳极电极片始终浸没于保持pH 8-10的溶液中以减小电解产物的腐蚀性，并使喷壶腔的食盐水溶液电解后形成以次氯酸钠为消毒有效物质的消毒水。
Claims (7)
1.一种无隔膜直流电解装置，属于可对食盐水进行电解的简装式无隔膜电解装置，其特征在于：包括一对电解用电极，所述电极的阴极电极片和阳极电极片之间以至少两个ABS电阻胶柱形成有间隔的连接固定结构，所述ABS电阻胶柱还形成可避免阴阳电极片短路的分隔结构；所述带连接固定结构的电极片与穿过基板焊接柱的导线焊接；所述导线的焊接点处覆以ABS电阻胶层以避免焊接点与盐水接触，从而使导线能通过焊接点直接将电流电压安全地传给所述电极片；所述的基板上设有吸水管，所述的吸水管还设有联合支撑电极片的凹台；所述的基板与下盖通过卡扣连接形成对电极的支撑结构和保护结构。
2.一种无隔膜直流电解装置的基于TRIZ裁剪的设计方法，其特征在于：权利要求1中所述的简装式无隔膜电解装置，是以大型无隔膜电解装置为蓝本设备，按TRIZ的裁剪规则对蓝本设备的结构进行裁剪设计而成。
3.根据权利要求2所述的一种无隔膜直流电解装置的基于TRIZ裁剪的设计方法，其特征在于：所述大型无隔膜电解装置包括电解电路板、导电螺柱、电极螺丝、螺帽；电解电路板对导电螺柱提供供电功能；导电螺柱向电极片提供供电所需的导电功能，导电螺柱还通过电极螺丝、螺帽对电极片提供紧固功能；所述大型的无隔膜电解装置还包括将两电极片彼此隔离的中空电极分离器；
所述设计方法在裁剪时首选对大型无隔膜电解装置的高成本零件进行裁剪，所述高成本零件包括导电螺柱；所述设计方法还包括对中空电极分离器的裁剪。
4.根据权利要求3所述的一种无隔膜直流电解装置的基于TRIZ裁剪的设计方法，其特征在于：所述设计方法包括以下裁剪规则，
裁剪规则A、设大型无隔膜电解装置中，功能接受者为导电螺柱，则与导电螺柱相关的功能提供者中包括电解电路板，若导电螺柱被删除，表示功能提供者所提供的供电功能己无需要，因此可删去功能提供者电解电路板，直接以主控电路板对其替代并提供其功能；
裁剪规则X、若功能接受者导电螺柱被删除，则为导电螺柱所提供紧固的有用功能随之删除，则与导电螺柱相关的紧固功能提供者中的电极螺丝、螺帽也随之删除；
裁剪规则B、若功能接受者导电螺柱被删除，则导电螺柱所提供的导电功能随之删除，其导电功能由系统内原功能接受者电极片自行解决，即由电极片本体延伸的连接部来替代解决；
裁剪规则C、导电螺柱提供的导电功能需要由简装式无隔膜电解装置的系统内组件或外组件承担，所述系统内组件包括电解电路板上的导线，所述系统外组件包括主控电路板导线；
裁剪规则E、另找一个原来系统内、外不存在的组件，即ABS电阻胶滴柱来分隔阴极电极片和阳极电极片，待其固化并形成对电极片的柱形间隔结构，为此中空电极分离器即可被裁剪。
5.根据权利要求4所述的一种无隔膜直流电解装置的基于TRIZ裁剪的设计方法，其特征在于：裁剪规则E中的具体做法是在阴极电极片、阳极电极片的指定位置上将环氧电阻胶滴注，待其固化并形成对电极片的柱形间隔结构，对电极片产生间隔、阻电和固连作用。
6.根据权利要求5所述的一种无隔膜直流电解装置的基于TRIZ裁剪的设计方法，其特征在于：在裁剪规则A、B、C中，导电螺柱或导电棒被裁剪后，其导电功能由电极片上延伸的连接部来承担，电极片上延伸的连接部与穿过基板的焊接柱的导线焊接，所述导线为大型无隔膜电解装置主控电路板处延伸出来的导线，焊接点处以环氧电阻胶密封防腐，形成对导电螺柱或导电棒的替代结构。
7.根据权利要求5所述的一种无隔膜直流电解装置的基于TRIZ裁剪的设计方法，其特征在于：所述简装式无隔膜电解装置用于直流电解食盐水产生消毒水的喷壶，所述阴极电极片和阳极电极片之间不设隔膜，在对喷壶壶腔的食盐水电解时，阴极电极片和阳极电极片浸于食盐水中，电解过程中，电解产物直接在阴极电极片和阳极电极片处再化合，使阴极电极片和阳极电极片始终浸没于保持pH 8-10的溶液中以减小电解产物的腐蚀性，并使喷壶腔的食盐水溶液电解后形成以次氯酸钠为消毒有效物质的消毒水。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201211 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |