CN113789532A - 具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置 - Google Patents

具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置 Download PDF

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Abstract

一种具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，氢分子生成器阴极侧的盖体中心设有一阴极水出水口，该阴极水出水口设有一逆止阀，该盖体上设有一储水容器，该储水容器内部同轴心配置设有一细化套件与一导流套件，由该导流套件在该细化套件与该储水容器之间分隔出内环的溶氢水槽与外环的出水通道，电解时阴极水先向上经过细化之后，再向下导入该溶氢水槽中，未溶合的氢分子滞留于该溶氢水槽，利用氢气上升与阴极水下降所产生的相互交溶现象，使得更多氢分子溶入阴极水，再向上由该出水通道导出，待机时，该储水容器持续增压至设定压力，迫使该溶氢水槽的氢分子再溶合于阴极水，具有储存及提升阴极水中的氢分子浓度功能。

Description

具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置
技术领域
本发明涉及具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，主要是在电解时通过封闭的储水容器滞留未溶入阴极水中的氢气，待机时利用逆止阀增加储水容器的压力，迫使氢分子再溶合，达到储存及提升阴极水中氢分子至饱和浓度的功效。
背景技术
氢分子医学近年来如雨后春笋蓬勃发展，由于氢气无臭、无色、无任何毒性是宇宙间最小的抗氧化剂，具有消炎性因此对于保健美容及人类各器官损伤具有修复能力，引起各界及医学专家纷纷投入临床研究，预期未来将引发氢分子医学革命。
氢分子的应用目前分为三种方式，一、氢气吸入方式。二、氢气生理食盐水注射方式。三、含氢水饮用方式。上述含氢饮用水主要采用SPE(Solid polymer electrolyte固体聚合物电解质)电解技术及其相关组件构成流水型电解槽，在阴极侧生成氢气(H2)部分溶入阴极水中，并由阴极腔室导出成为氢分子饮用水。在阳极侧生成氧气(O2)部分溶入阳极水中，并通过排放装置或直接与废水管衔接排放。因上述排放装置使得流水型电解槽阴、阳极腔室呈泄压状态，因此阴极腔室所蓄存的含氢水，经过一段时间存放后，氢浓度即散逸归零，故流水型电解槽的设计应减少阴极腔室的残水，若残水过量会造成流水型电解槽重新启动电解时，该前段阴极水中的氢分子浓度无法达到标准。
针对上述现有流水型电解槽而言，该阴极所生成的氢气(H2)因压力与时间不足，实际上所生成的氢分子并未完全溶入水中，若为提升氢分子水中浓度，则必须增设管路、溶解滤心、增压马达及其它相关控制组件等，然而上述管路及组件的增设，除了会造成空间设计不便及成本增加之外，若管路过度延伸也会递减氢分子浓度，此现象会造成氢分子生成器隔天使用时第一杯水(约200CC左右残水)氢分子含量不足而失去应用价值，若将第一杯水抛弃又会造成使用者不便及水资源浪费。上述状况对氢分子生成器而言为一重大缺陷，乃业界急需克服的问题。
发明内容
关于氢气的制造生成技术已经成熟，然而氢气具有难溶于水及保存不易的特性，为了提升氢气溶解度及延长保存时间，须通过封闭容器并增加压力(需大于大气压力1atm＝1kg/cm2以上)配合气体与液体溶解时间，迫使氢气溶入水中，根据亨利定律：在定温下将低溶解度(难溶性)的气体与液体同时置入于封闭容器中，该溶液中的气体含量与液面上气体的分压呈正比，如图1所示，其中：体积摩尔浓度：CM，亨利定律常数：K，该气体分压：P，亨利定律公式：CM(体积摩尔浓度)＝K(比例常数)x P(该气体的分压)。
根据本发明的一个方面，提供一种具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，氢分子水生成器在座体与盖体内部组装一阳极电极板与一阴极电极板，该阳极电极板与该阴极电极板之间设有一离子膜，该座体外部设有一进出水接头与一阳极水出水接头，该盖体对应于该阴极电极板中心处设有一阴极水出水口，该盖体在该阴极水出水口设有一逆止阀，该盖体设有一呈圆环配置的凸缘，该盖体介于该阴极水出水口与该凸缘之间设有一套设凹槽，该凸缘外部锁设有一储水容器。
该储水容器顶面的中心处向外延伸设有一氢分子水出水接头，该储水容器内部设有一导流套件，该储水容器底面设有多个等分的定位凸部，让该储水容器底面与该导流套件顶面之间形成一出水流路。
该导流套件外径小于该储水容器内径，借以在该储水容器内壁与该导流套件外壁形成一出水通道，该导流套件套设于该盖体的该凸缘上，该导流套件底部对应于该凸缘处设有多个等分的下缺口，该导流套件顶面对应于该多个定位凸部外围处环绕设有一定位突肋，该定位突肋的上方处设有多个等分的上缺口，让阴极水从该多个下缺口导入该出水通道，再由该多个上缺口导入该出水流路，该导流套件内部设有一细化套件，该导流套件内部的上方处环绕设有多个隔肋，作为定位该细化套件之用。
该细化套件外径小于该导流套件内径，借以在该导流套件内壁与该细化套件外壁形成一溶氢水槽，该细化套件内部设有一中空套件，该中空套件的上方处设有一定位阶缘，作为该导流套件的该多个隔肋定位之用，让该细化套件上方与该导流套件之间保持一流通空间，该中空套件的内部设有一细化材料。
本发明主要应用亨利定律，于圆碟型电解槽的阴极侧装设一封闭的储水容器，当圆碟型电解槽关闭待机时，该储水容器自然构成一收纳、滞留与储存氢气与阴极水的空间，同时配合在阴极水出水口设置逆止阀，让该储水容器持续增压至设定压力(该压力大于大气压力以上)，由此压缩并迫使氢分子重新溶合，达到储存及提升阴极水中的氢分子至饱和浓度的目的。
本发明人目前从事相关产品的制造、设计，累积多年的实务经验与心得，并针对上述现有流水型电解槽的氢分子生成器所存在尚待克服解决的问题与缺陷，积极投入创新与改良，将不必要的管路组件化繁为简，采模块化设计所完成的本发明，旨在提供一种具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，使得氢分子生成系统结构更加完美。
本发明在氢分子生成器的阴极侧所装设圆柱型的储水容器，对整体空间设计而言，圆柱型空间可以得到较大容积及气体与液体接触面积，又该储水容器内部设有呈同心圆配置的细化套件与导流套件，该细化套件内部设有中空丝膜，并由该导流套件在该细化套件与该储水容器之间分隔出内环的溶氢水槽与外环的出水通道，让阴极水向上导入中空丝膜，经过中空丝膜细化之后，再由该细化套件的圆周处向下导入该溶氢水槽中，采用圆柱体作为阴极水的进水口主要目的，是可以分散并取得缓慢流速，由此增加阴极水与氢气溶合的时间，又该水流由上而下导入该溶氢水槽中，可与该溶氢水槽上方的氢气产生相互交溶作用。该溶氢水槽中压力是根据设计需求控制出水阀门大小，使得氢分子水连续制造生成时，该溶氢水槽承受一定压力，当该气体饱和时会被重新挤压通过该中空丝膜，使得氢气重新溶入水中。又当出水阀门关闭待机时，该储水容器的进水压力持续增加至设定上限，此时该溶氢水槽(包含该中空丝膜)中的氢气被压缩形成更高浓度的氢分子。
敬请参阅图2A及图2B所示为根据亨利定律，压力平衡加倍时，液体中的气体浓度也相对加倍的比较对照示意图。其中：图2A所示，低压平衡时液体中的气体为低浓度状态，图2B所示，根据亨利定律压力平衡加倍则液体中的气体浓度也相对加倍状态，亦即该高浓度的气体经一段时间会重新溶入液体中，使得溶氢水槽中的残留的阴极水得到更高浓度的氢分子。
本发明解决现有流水型电解槽氢分子水生成器前段水(约100～200CC左右残水)因氢分子浓度不足必须抛弃的问题，所应用的技术手段以及对照现有技术的功效在于：该阴极水出水口设有逆止阀，当出水阀门关闭时，该溶氢水槽形成一封闭空间，并储存一定压力(该压力大于大气压力以上)，同时在圆碟型电解槽待机时，迫使氢气重新再度溶入水中。使得氢分子生成器，当隔天或经过一定时间(约10天左右)使用时，该前段(100CC～200CC)氢分子水，仍然保持高浓度的氢分子含量。
本发明解决现有流水型电解槽氢分子水生成器氢分子浓度递减问题所应用的技术手段以及对照现有技术的功效在于：首先针对阴极水中尚未完全溶入氢分子水的氢气(H2)，通过该储水容器滞留收纳更多氢气(该空间为溶氢水槽)，当氢气达到饱和时，重新挤压通过该中空丝膜达到再一次溶氢的目的，借以提升阴极水中氢分子的浓度。
本发明解决现有流水型电解槽氢分子水生成器增设管路及组件，所造成空间设计不便、增加成本，及管路过度延伸所导致氢分子浓度递减问题所应用的技术手段以及对照现有技术的功效在于：由于本装置无须延伸管路及其它配件即可生成高浓度氢分子水，因此解决现有电解槽外设管路组件衍生空间设计及成本问题。
附图说明
图1为根据亨利定律，在定温下，溶于某溶剂的某气体的体积摩尔浓度(CM)会与此气体分压(P)成正比的关系示意图。
图2A-图2B为根据亨利定律，压力平衡加倍时，液体中的气体浓度也相对加倍的比较对照示意图。
图3为本发明的立体组合局部剖面示意图。
图4为本发明的主视立体分解与D部、F部放大示意图。
图5为本发明的底视立体分解与E部放大示意图。
图6为本发明的断面组合示意图。
图7为本发明电解连续生成时阴极水与氢气再溶合的断面组合示意图。
图8为图7的B—B剖面示意图。
图9为图7的E—E剖面示意图。
图10为本发明另一实施例的主视立体分解与R部、N部放大示意图。
图11为本发明另一实施例的底视立体分解与K部放大示意图。
图12为本发明另一实施例的断面组合示意图。
附图标记如下：
10…………氢分子水生成器
11…………座体
12…………盖体
121………阴极水出水口
122………凸缘
123………外螺纹
124………沟槽
125………套设凹槽
126………阶缘
13…………下集气导水盘
14…………上集气导水盘
15…………阳极电极板
16…………阴极电极板
17…………离子膜
18…………进出水接头
181………原水进水接头
182………阳极水出水接头
183………水流启动器
19…………逆止阀
20…………储水容器
21…………内螺纹
22…………氢分子水出水接头
23…………凹陷部
24…………定位凸部
25…………出水流路
30…………导流套件
31…………下缺口
32…………出水通道
33…………定位突肋
34…………上缺口
35…………隔肋
36…………流通空间
37…………溶氢水槽
40…………细化套件
41…………鱼眼孔
42…………中空套件
43…………结合凸缘
44…………沟槽
45…………定位阶缘
46…………中空丝膜
47…………封装材料
48…………沟槽
A…………间隙
Q……………止水垫圈
Q1…………第一止水垫圈
Q2…………第二止水垫圈
Q3…………第三止水垫圈
Q4…………第四止水垫圈
具体实施方式
为使本领域技术人员易于深入了解本发明的构造内容以及所能达成的功能效益，现列举一具体实施例，并配合附图详细介绍说明如下：
一种具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，敬请参阅图3所示为本发明的立体组合局部剖面示意图。与图4和图5所示为本发明的主视、底视立体分解与D部、F部、E部放大示意图。以及图6所示为本发明的断面组合示意图。主要在于：
氢分子水生成器10在呈圆盘状的座体11与盖体12内部组装一下集气导水盘13与一上集气导水盘14、该下集气导水盘13与该上集气导水盘14设有一阳极电极板15与一阴极电极板16，该阳极电极板15与该阴极电极板16之间设有一离子膜17，该座体11外部设有一进出水接头18，该进出水接头18设有一原水进水接头181与一阳极水出水接头182，该盖体12的中心处向上延伸设有一阴极水出水口121，上述多个构件之间由多个止水垫圈Q止水。
电解时，原水从该阳极电极板15与该阴极电极板16导入该阳极腔室与该阴极腔室，电解后所产生的氧分子与氢分子，通过阳极水与阴极水带离，且分别汇入该下集气导水盘13与该上集气导水盘14，让氢分子与阴极水由该阴极水出水口121导出，氧分子与阳极水由该阳极水出水接头182导出。
该盖体12在该阴极水出水口121的内部设有一逆止阀19，该盖体12的外部设有一呈圆环配置的凸缘122，该凸缘122的外壁设有一外螺纹123与一圈沟槽124，该外螺纹123可供锁结固定一储水容器20，该沟槽124可供套设一第一止水垫圈Q1，作为该盖体12与该储水容器20止水之用，该凸缘122的上方处设有一导流套件30，该盖体12介于该阴极水出水口121与该凸缘122之间设有一套设凹槽125，作为套接设有一细化套件40之用，该阴极水出水口121的外部设有一阶缘126，该阶缘126可供套设一第二止水垫圈Q2，作为该阴极水出水口121与该细化套件40止水之用。
该储水容器20的外表面电镀设有一层氧化铝，能有效避免氢气散逸，该储水容器20对应于该盖体12的该外螺纹122处设有一内螺纹21，由该储水容器20的该内螺纹21锁结固定于该盖体12的该外螺纹123中，并由该第一止水垫圈Q1止水密闭于该储水容器20的内壁，该储水容器20顶部的中心处设有一向上延伸且贯通的氢分子水出水接头22，让富含活性氢的阴极水可以从该氢分子水出水接头22导出，该储水容器20顶面对应于该氢分子水出水接头22的外围处设有多个等分的凹陷部23，借以在该储水容器20底面形成多个等分的定位凸部24，让该储水容器20的底面与该导流套件30的顶面之间形成一出水流路25。
该导流套件30套设于该盖体12的该凸缘122顶面，该导流套件30的底部对应于该凸缘122处设有多个等分的下缺口31，作为氢分子集气与阴极水导水之用，该导流套件30的外径小于该储水容器20的内径，借以在该储水容器20的内壁与该导流套件30的外壁形成一出水通道32，该导流套件30顶面对应于该多个定位凸部24的外围处设有一圈定位突肋33，该定位突肋33的顶部设有多个等分的上缺口34，让阴极水从该下缺口31导入该出水通道32，再由该上缺口34导入该出水流路25，该导流套件30的内部环绕设有多个倒L型且呈等分配置的隔肋35，作为定位该细化套件40之用，让该导流套件30底面与该细化套件40顶面之间保持一流通空间36，并使得该导流套件30的内壁与该细化套件40的外壁之间设有一溶氢水槽37，让阴极水可以从该流通空间36由上往下导入该溶氢水槽37中，利用氢气上升与阴极水下降所产生的相互交溶现象，使得更多氢分子溶入水中。
该细化套件40内部的中心对应于该阴极水出水口121处设有一鱼眼孔41，并由该第二止水垫圈Q2止水密闭于该鱼眼孔41的内壁，该细化套件40的内部镂空并设有一中空套件42，该中空套件42的外部设有一结合凸缘43，作为该细化套件40与该中空套件42射出成型为一体时结合之用，该中空套件42上方的外壁设有一圈沟槽44，该沟槽44可供套设一第三止水垫圈Q3，作为该细化套件40与该中空套件42止水之用，该中空套件42的上方处设有一定位阶缘45，作为该导流套件30的该多个隔肋35定位之用，该中空套件42的内部设有一细化材料，该细化材料为一中空丝膜46，该中空丝膜46的上方处利用一封装材料47粘结固定于该中空套件42，该封装材料47由环氧树脂或聚氨脂树脂选择其中一种实施，该细化套件40下方对应于该套设凹槽125的外壁处设有一圈沟槽48，该沟槽48可供套设一第四止水垫圈Q4，作为该细化套件40与该盖体12的该套设凹槽125内壁止水之用，该中空丝膜46装设于该中空套件42的下方处，该中空丝膜46与该中空套件42的底部保持一间隙A，让阴极水均匀扩散导入该中空丝膜46，该中空丝膜46的孔径为0.01μm～0.03μm，作为细化氢分子团之用，让阴极水从该中空套件42由下往上导入该导流套件30的该流通空间36，再从该流通空间36由上往下导入该溶氢水槽37中。
通过上述各元件结构所组合而成的本发明，在提供一种具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，在实际操作应用上：
敬请参阅图7所示为本发明电解连续生成时阴极水与氢气再溶合的断面组合示意图。与图8和图9所示为图7的B—B与E—E剖面示意图。原水流入时，将原水从该进出水接头18的该原水进水接头181导入，小部分的水由该下集气导水盘13导入，再经由该阳极电极板15流入呈辐射状配置的阳极腔室，大部分的水由上集气导水盘14导入，再流入该阴极电极板16呈辐射状配置的阴极腔室。
原水电解时，原水分别在该阳极电极板15的阳极腔室与该阴极电极板16的阴极腔室进行电解，借以分别在该阳极腔室生成氧气、臭氧与阳极水，以及在该阴极腔室生成氢气与阴极水，由于该阳极电极板15与该阴极电极板16之间隔着一层该离子膜17，所以电解时氢分子可以穿透该离子膜17，而氧分子则无法穿透该离子膜17，能避免该阳极电极板15所生成的氧气、臭氧混入上方阴极水中。阳极腔所生成的所氧气、臭氧，则由阳极水迅速带离，先由该下集气导水盘13导入，让氧气及与臭氧可以快速收纳于该下集气导水盘13上方，避免该氧气及臭氧混入上方阴极水中，利用阳极水将氧气及臭氧从该进出水接头18的该阳极水出水接头182排出。同时通过阴极水将阴极腔室所生成的初生态氢气迅速溶合并带离，让氢气与阴极水可以从该阴极水出水口121导出。
氢气与阴极水从该阴极水出水口121导出后，由中心朝向圆周的间隙A均匀扩散，向上经过该中空丝膜46细化氢分子团与过滤细菌之后，再从上方的该流通空间36朝向圆周均匀扩散，向下导入该溶氢水槽37中，由此分散并减缓流速，增加阴极水与氢气溶合的时间，而且水流由上而下导入该溶氢水槽36中，可与该溶氢水槽36上方的氢气产生相互交溶作用，让富含氢分子的阴极水先经过该导流套件30底部圆周处的该多个下缺口31导入该出水通道32，再从该出水通道32由下往上经由该导流套件30上方圆周处的多个上缺口34导入该出水流路24，最后再从该储水容器20中心的氢分子水出水接头22导出。
当出水阀门关闭，处于待机未电解时，由于该阴极水出水口121设有逆止阀19，而且该储水容器20为一封闭空间，所以可以储存一定压力(该压力大于大气压力以上)，迫使氢气重新再度溶入水中。使得隔天或经过一定时间(约10天左右)使用时，该前段(100CC～200CC)氢分子水，内仍然保持高浓度的氢分子含量。
本发明所提供的具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，敬请参阅图10和图11所示为本发明另一实施例的主视、底视立体分解与R部、N部、K部放大示意图。与图12所示为本发明另一实施例的断面组合示意图。其中：该进出水接头18的该原水进水接头181处设有一水流启动器183，作为计算原水进水流量大小，借以调变工作电流大小。
综上所述，本发明所提供的具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，业已实际制作完成，并证实可有效提升阴极水中氢分子总溶量达百分之三十以上。又本发明将溶氢室及集气室合而为一并彻底模块化，除了可以降低成本，同时可以快速组装拆卸具有方便售后服务的优点，预期未来将对氢产业做出贡献。同时又为目前坊间尚无见闻的首先发明，具有产业上的利用价值，诚然已经符合发明专利实用性与进步性的成立要义，依专利法的规定，向知识产权局提出发明专利的申请。

Claims (6)

1.一种具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，氢分子水生成器在座体与盖体内部组装一阳极电极板与一阴极电极板，该阳极电极板与该阴极电极板之间设有一离子膜，该座体外部设有一进出水接头与一阳极水出水接头，该盖体对应于该阴极电极板中心处设有一阴极水出水口，其中：
该盖体在该阴极水出水口设有一逆止阀，该盖体设有一呈圆环配置的凸缘，该盖体介于该阴极水出水口与该凸缘之间设有一套设凹槽，该凸缘外部锁设有一储水容器；
该储水容器顶面的中心处向外延伸设有一氢分子水出水接头，该储水容器内部设有一导流套件，该储水容器底面设有多个等分的定位凸部，让该储水容器底面与该导流套件顶面之间形成一出水流路；
该导流套件外径小于该储水容器内径，借以在该储水容器内壁与该导流套件外壁形成一出水通道，该导流套件套设于该盖体的该凸缘上，该导流套件底部对应于该凸缘处设有多个等分的下缺口，该导流套件顶面对应于该多个定位凸部外围处环绕设有一定位突肋，该定位突肋的上方处设有多个等分的上缺口，让阴极水从该多个下缺口导入该出水通道，再由该多个上缺口导入该出水流路，该导流套件内部设有一细化套件，该导流套件内部的上方处环绕设有多个隔肋，作为定位该细化套件之用；
该细化套件外径小于该导流套件内径，借以在该导流套件内壁与该细化套件外壁形成一溶氢水槽，该细化套件内部设有一中空套件，该中空套件的上方处设有一定位阶缘，作为该导流套件的该多个隔肋定位之用，让该细化套件上方与该导流套件之间保持一流通空间，该中空套件的内部设有一细化材料。
2.如权利要求1所述的具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，其中：该凸缘的外壁设有一外螺纹，该储水容器的内壁对应于该外螺纹处设有一内螺纹，作为该座体与该储水容器互相对锁之用。
3.如权利要求1所述的具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，其中：该进出水接头设有一原水进水接头，该原水进水接头处设有一水流启动器，作为计算原水进水流量大小，借以调变工作电流大小。
4.如权利要求1所述的具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，其中：该细化材料为中空丝膜，该中空丝膜装设于该中空套件的内部处，该细化材料与该中空套件的底部保持一间隙，该中空丝膜的孔径为0.01μm～0.03μm。
5.如权利要求1所述的具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，其中：该中空套件在该细化材料的上方处设有一封装材料，由该封装材料将该细化材料粘结固定于该中空套件，该封装材料由环氧树脂或聚氨脂树脂选择其中一种实施。
6.如权利要求1所述的具有储存及提升阴极水中氢分子浓度的装置，其中：该中空套件的外部设有一结合凸缘，作为该细化套件与该中空套件射出成型为一体时结合之用。
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