CN114835202A - 电解水组件及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电解水组件，包括套管和电解组件，所述电解组件包括电解壳和膜‑电极层叠体；所述套管套设于所述电解壳的外侧，所述电解壳的外侧壁至少部分抵接于所述套管的内侧壁，所述电解壳与所述套管形成有相互连通的进水口和电解腔，水体从进水口流入后形成从所述电解壳向所述套管施加的压力；所述电解壳抵接于所述套管内侧壁的外侧壁设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封环，所述密封环的一面抵接于所述电解壳，所述密封环的另一面抵接于所述套管的内侧壁；所述膜‑电极层叠体包括依次叠设于所述电解腔内的第一电极、导电膜和第二电极。
Description
技术领域
本发明涉及电解水组件及包括该电解水组件的装置。
背景技术
以水或水系电解质为原料，通过电解装置可以制得含臭氧和其他氧化基团的水溶液。现有的用于制备臭氧或臭氧水的电解池基本结构为阳极和阴极组成或者由阳极、阴极和夹在中间起质子交换作用的膜组成，其中也不乏夹在电极中间起其他作用的膜。
在一些使用场景下，将电解水组件经常安装于管道内使用，对通入的水体净化，或提供电解水消毒，通常采用注胶方式实现密封连接，但密封胶的密封性能一般，且容易在使用后期出现脱落的问题。
发明内容
基于上述提及的问题，有必要提供一种电解水组件。
一种电解水组件，包括套管和电解组件，所述电解组件包括电解壳和膜-电极层叠体；
所述套管套设于所述电解壳的外侧，所述电解壳的外侧壁至少部分抵接于所述套管的内侧壁，所述电解壳与所述套管形成有相互连通的进水口和电解腔，水体从进水口流入后形成从所述电解壳向所述套管施加的压力；
所述电解壳抵接于所述套管内侧壁的外侧壁设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封环，所述密封环的一面抵接于所述电解壳，所述密封环的另一面抵接于所述套管的内侧壁；
所述膜-电极层叠体包括依次叠设于所述电解腔内的第一电极、导电膜和第二电极。
在一个实施例中，所述电解壳形成有接电孔，所述第一电极与所述第二电极通过所述接电孔与外部电源电性连接，所述密封槽绕所述接电孔的外侧形成。
在一个实施例中，所述膜-电极层叠体设置有若干依次贯穿所述第一电极、所述导电膜和所述第二电极的贯通孔。
在一个实施例中，所述电解壳具有进水口，所述进水口的截面积大小与所述膜-电极层叠体的所述贯通孔的总面积差值百分比小于或等于20％。
在一个实施例中，所述电解腔包括第一室和第二室，所述第一室与所述第二室分别设置于所述电解壳的两侧，水体被引导至从所述第一室通过所述贯通孔向所述第二室流动。
在一个实施例中，所述电解组件的数量为两个，且两个所述电解组件对称设置于所述套管内，两个所述电解组件之间形成所述第一室。
在一个实施例中，两个所述电解壳之间形成有楔子状槽，所述楔子状槽内设置有与其相匹配的楔子。
在一个实施例中，还包括限制件，所述限制件与所述第二电极可拆卸连接，使所述膜-电极层叠体在层叠方向上的位移受限。
在一个实施例中，所述套管的两端的内侧壁或外侧壁均具有拆卸式连接结构，所述套管在靠近所述拆卸式连接结构的位置上设置有呈环状的套管密封槽。
一种电解水装置，包括若干个上述所述的电解水组件，所述电解水组件之间通过拆卸式连接结构连接，所述套管密封槽内设置密封圈，所述密封圈的一面抵接于一所述电解水组件的套管的内侧壁，所述密封圈的另一面抵接于与前一电解水组件相连的另一电解水组件的套管的外侧壁。
本发明的有益效果是：
水体从进水口通入时，水压向外侧挤压，形成内部向外部的压力，将电解壳的外侧壁向套管内侧壁的方向上挤压，在此位置上设置的密封环受压并因设置于外侧的套管，密封环形成向内的压力，水压向外挤压的力越大，密封环向内形成的压力也越大，压力越大，则密封效果越好，从而实现密封环对套管和电解壳之间的密封。整体无需采用注胶，避免了注胶脱落的问题，在提高密封效果的同时使得拆卸和组装更加方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为一实施例的电解水组件的立体图。
图2为一实施例的电解水组件的侧面剖视图。
图3为一实施例的电解水组件的另一侧面剖视图。
图4为一实施例的电解水组件的正视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，其为本发明一较佳实施例的电解水组件，包括套管100和电解组件，所述电解组件包括电解壳200和膜-电极层叠体。
所述套管100套设于所述电解壳200的外侧，且使得电解壳200的外侧壁至少部分抵接于套管100的内侧壁上，如图3和图4所示。
所述电解壳形成有相互连通的进水口201和电解腔802，水体从进水口流入后形成从所述电解壳200向所述套管100施加的压力。例如，如图3所示的，水体从进水口流入被引导至电解腔802，水从管道的内部向外部形成压力，并将电解壳200压向套管，体现在电解壳200外侧壁抵接于套管100内侧壁的位置，即水体将电解壳200外侧壁压向套管100内侧壁。
所述电解壳200抵接于所述套管100内侧壁的外侧壁设置有密封槽206，所述密封槽206内设置有密封环600，所述密封环600的一面抵接于所述电解壳200，所述密封环600的另一面抵接于所述套管100的内侧壁。
所述膜-电极层叠体包括依次叠设于所述电解腔802内的第一电极220、导电膜230和第二电极210。
本发明的有益效果为：
如图3和图4所示，水体从进水口通入时，水压向外侧挤压，如图上箭头所示，形成内部向外部的压力，将电解壳的外侧壁向套管内侧壁的方向上挤压，在此位置上设置的密封环受压并因设置于外侧的套管，密封环600形成向内的压力，水压向外挤压的力越大，密封环向内形成的压力也越大，压力越大，则密封效果越好，从而实现密封环对套管和电解壳之间的密封。整体无需采用注胶，避免了注胶脱落的问题，在提高密封效果的同时使得拆卸和组装更加方便。
其中，例如，所述电解壳100形成有接电孔207，所述第一电极220与所述第二电极210通过所述接电孔207与外部电源电性连接，所述密封槽206绕所述接电孔207的外侧形成，即密封环600绕所述接电孔207设置。这样，密封环可提供对接电孔207的密封防水保障。
应该理解的是，电解壳具有出水口902，该进水口902与电解腔802连通，并且，套管具有进水管口901，进水管口901与电解壳的进水口201连通，水被引导至从进水口201向电解腔802的膜-电极层叠体流动，水体被电解后，再被引导至套管的出水管口902处。
为了实现水体被引导从进水口201向出水管口902流通，或为了提高电解反应的工作面积，在一个实施例中，所述膜-电极层叠体设置有若干依次贯穿所述第一电极220、所述导电膜230和所述第二电极210的贯通孔909，电解壳具有进水口201，水体从套管100一端的进水管口901流入，经由进水口201，流通至第二电极210的表面，依次穿过第二电极210、导电膜230、第一电极220上开设的贯通孔，水体在其中被电解，产生电解水，其中，电解水的成分包括臭氧、氧分子、羟基自由基等。水穿过第一电极220的贯通孔后，被引导套管100的另一端的出水管口902处。
在一个实施例中，应该理解的是，电解壳具有用于安装膜-电极层叠体的安装座807，该安装座807上同样开设有与上述贯通孔连通的通孔，使得膜-电极层叠体在实现安装的同时使水流通过。
作为优选的实施例，本发明还提出了一种可以实现多段/无限段连接的电解水组件，所述进水口201的截面积大小与膜-电极层叠体的贯通孔909的总面积差值百分比小于或等于20％。其中，上述所述的贯通孔的总面积为第一电极上所有贯通孔的总面积，或者第二电极上所有贯通孔的总面积，或者导电膜上所有贯通孔的总面积。其中，进水口的总面积，为如图4所示的进水口201处的总面积。水体在管道中流通的时候，受管道阻力影响，比如说水管的弯头、接头、阀门等等，水压丢失，因此，管道过长或弯道过多的情况下，水压丢失严重，制约于电解水组件管道无法实现长段拼接，产生的电解水浓度也因此受限。在本发明中，通过设置进水口201的截面积大小与膜-电极层叠体的贯通孔的总面积差值百分比小于或等于20％，使管道阻尼降低，极有效地减缓多段拼接的电解水组件管路中水压损失的问题，因此，电解水组件可通过套管实现多段/无限段拼接，从而实现高浓度电解水的供应。
为了实现上述的多段/无限段连接，在一个实施例中，所述套管100至少一端的内侧壁或外侧壁具有拆卸式连接结构110，所述套管100在靠近所述拆卸式连接结构110的位置上设置有呈环状的套管密封槽101。拆卸式连接结构110用于互相连接，使得电解水组件与其他管道之间或两个电解水组件之间拆卸连接，套管密封槽101内设置密封圈(图未示)，实现两个套管100之间的连接处或套管100与其他管道的连接处的密封。
本发明的电解水组件，所述套管100至少一端的内侧壁或外侧壁具有拆卸式连接结构110，当套管100的外侧壁上具有拆卸式连接结构110，具有该结构的一端被与其匹配的另一套管100或管道套设，使得设置于套管密封槽101的密封圈的一面抵接于套管100的外侧壁，密封圈的另一面抵接于与另一套管100或管道的内侧壁，或者，当套管100的内侧壁上具有拆卸式连接结构110，具有该结构的一端套设于与其匹配的另一套管100或管道的外侧，使得设置于套管密封槽101的密封圈的一面抵接于套管100的内侧壁，密封圈的另一面抵接于与另一套管100或管道的外侧壁。
通过这种设置，使得两个电解水组件之间、或者电解水组件与管道之间方便地可拆卸连接并且实现密封。最重要的是，水从管道中通入，在水压过大的情况下，水形成对向外的压力，而套设在外侧的管道或者套管100使得密封圈向内挤压，压力越大，密封效果越好。
为了实现可拆卸式连接，例如，所述拆卸式连接结构110为螺纹连接结构或卡扣连接结构，例如，一电解水组件的套管100具有外螺纹，另一电解水组件或管道具有内螺纹，内螺纹与外螺纹螺接，或者在两者之间设置互相匹配的卡扣，通过卡扣连接，实现方便拆卸。
例如，套管100的两端均具有上述所述的拆卸式连接结构110，使得两个电解水组件之间可以互相连接，或者，电解水组件可以与其他外管道连接。
本发明还提供一种电解水装置，包括若干个上述公开的电解水组件，这些电解水组件之间通过套管100两端的拆卸式连接结构110依次相连，所述套管密封槽101内设置密封圈，所述密封圈的一面抵接于一所述电解水组件的套管100的内侧壁，所述密封圈的另一面抵接于与前一电解水组件相连的另一电解水组件的套管100的外侧壁，从而实现首位依次连接，通过连接若干个电解水组件，可实现提高电解水浓度的效果。这些电解水组件之间可以方便地拆卸，进行更换。
在一个实施例中，所述膜-电极层叠体设置有若干依次贯穿所述第一电极220、所述导电膜230和所述第二电极210的贯通孔909，所述电解腔802包括第一室208和第二室280，所述第一室208与所述第二室280分别设置于所述电解壳的两侧，其中，第一室208与进水口连通，第二室280与出水管口连通，而第一室208和第二室280之间通过贯通孔连通。水体被引导至从所述第一室208通过所述贯通孔向所述第二室280流动。水体从进水口201进入，被引导至第一室208处，水体被引导至穿过膜-电极层叠体处被电解，再穿过贯通孔到达第二室280处，再通过出水管口902排出。通过这种结构，使得水体被强制引导穿过贯通孔，确保到达第二室280内的水体都经过膜-电极层叠体的电解，确保了电解水的有效浓度。
在一个实施例中，所述电解组件的数量为两个，且两个所述电解组件对称设置于所述套管内，两个所述电解组件之间形成所述第一室，并且，例如，两个电解组件的电解壳之间形成进水口201，如图3所示，即两个所述电解组件之间形成一个第一室，两个电解组件的外侧壁与套管的内侧壁分别形成一个第二室，水从第一室被引导至向两侧的第二室转移。通过设置两组电解组件，提高电解水的浓度。
为了提高电解水组件的整体密封性，例如，两个所述电解壳200之间形成有楔子状槽209，所述楔子状槽209内设置有与其相匹配的楔子。楔子可以减少两个电解壳200之间形成的缝隙，提高其整体的稳固性和密封性。
为了实现膜-电极层叠体的安装，电解组件还包括限制件240，所述限制件240与所述第二电极210可拆卸连接，使所述膜-电极层叠体在层叠方向上的位移受限。或者说，限制件240使得膜-电极层叠体受限于电解腔802内，即将膜-电极层叠体固定安装在电解壳200(或电解壳的安装座807)上。例如，限制件240与第二电极210可拆卸连接，在一个实施例中，第二电极210开设有安装孔，所述限制件240穿过所述安装孔与所述电解壳200可拆卸连接，第一电极220、导电膜230和第二电极210依次从电解腔802的底部向开口方向叠设，从而使得限制件240通过限制第二电极210而将膜-电极层叠体安装在电解腔802内，在一个实施例中，限制件240将所述第二电极210固定压设于所述导电膜230上，而导电膜230又将第一电极220压设在电解腔802底部的侧壁上，从而实现固定限制。在一个实施例中，例如，所述限制件240为螺丝，所述电解壳200开设有与之匹配的螺纹孔，限制件240穿过第二电极210的安装孔与电解壳200的螺纹孔螺接。通过限制件240对膜-电极层叠体的拆卸式连接，使得实现良好固定的同时电极可以从电解壳上拆卸下来，避免了现有结构中通过注胶方式固定电极片导致的电极片损坏只能整体报废的问题，其更换便捷，且结构简单，维护成本更低。
应该理解的是，接电孔207需要进行密封处理，例如，所述接电孔设置有密封结构，所述密封结构对所述接电孔实现密封。并且，为了实现电解可拆卸的连接，接电孔207的密封结构适宜使用可拆卸连接结构，例如，所述接电孔207内设置有密封圈实现密封，例如，所述接电孔通过插入螺钉、螺纹连接于接电孔而实现接电孔的密封。本实施例中，不累赘描述。
例如，上述的第一电极220为阴极，所述第一电极220的材料可以是铂、不锈钢、钛等材料，例如，上述的第二电极210为阳极，所述第二电极210的材料可以为导电性硅、导电性金刚石、钛、铂、氧化铅、氧化钽中的一种，也可以为其他具有导电性的材料。例如，所述导电膜230为离子交换膜，更具体地，所述导电膜230为质子交换膜。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电解水组件，其特征在于，包括套管和电解组件，所述电解组件包括电解壳和膜-电极层叠体；
所述套管套设于所述电解壳的外侧，所述电解壳的外侧壁至少部分抵接于所述套管的内侧壁，所述电解壳与所述套管形成有相互连通的进水口和电解腔，水体从进水口流入后形成从所述电解壳向所述套管施加的压力；
所述电解壳抵接于所述套管内侧壁的外侧壁设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封环，所述密封环的一面抵接于所述电解壳，所述密封环的另一面抵接于所述套管的内侧壁；
所述膜-电极层叠体包括依次叠设于所述电解腔内的第一电极、导电膜和第二电极。
2.根据权利要求1所述的电解水组件，其特征在于，所述电解壳形成有接电孔，所述第一电极与所述第二电极通过所述接电孔与外部电源电性连接，所述密封槽绕所述接电孔的外侧形成。
3.根据权利要求1所述的电解水组件，其特征在于，所述膜-电极层叠体设置有若干依次贯穿所述第一电极、所述导电膜和所述第二电极的贯通孔。
4.根据权利要求3所述的电解水组件，其特征在于，所述电解壳具有进水口，所述进水口的截面积大小与所述膜-电极层叠体的所述贯通孔的总面积差值百分比小于或等于20％。
5.根据权利要求3所述的电解水组件，其特征在于，所述电解腔包括第一室和第二室，所述第一室与所述第二室分别设置于所述电解壳的两侧，水体被引导至从所述第一室通过所述贯通孔向所述第二室流动。
6.根据权利要求5所述的电解水组件，其特征在于，所述电解组件的数量为两个，且两个所述电解组件对称设置于所述套管内，两个所述电解组件之间形成所述第一室。
7.根据权利要求6所述的电解水组件，其特征在于，两个所述电解壳之间形成有楔子状槽，所述楔子状槽内设置有与其相匹配的楔子。
8.根据权利要求7所述的电解水组件，其特征在于，还包括限制件，所述限制件与所述第二电极可拆卸连接，使所述膜-电极层叠体在层叠方向上的位移受限。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电解水组件，其特征在于，所述套管的两端的内侧壁或外侧壁均具有拆卸式连接结构，所述套管在靠近所述拆卸式连接结构的位置上设置有呈环状的套管密封槽。
10.一种电解水装置，其特征在于，包括若干个权利要求9所述的电解水组件，所述电解水组件之间通过拆卸式连接结构连接，所述套管密封槽内设置密封圈，所述密封圈的一面抵接于一所述电解水组件的套管的内侧壁，所述密封圈的另一面抵接于与前一电解水组件相连的另一电解水组件的套管的外侧壁。
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