CN209569827U - 制氧装置和制氧空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开一种制氧装置，属于室内环境空气调节设备技术领域。该制氧装置包括电解水模块，和与所述电解水模块电连接的燃料电池模块；所述电解水模块的氢气输出管道与燃料电池模块的燃料电极端连接。采用上述实施例，电解水模块产生的大量氢气由燃料电池模块消耗反应产生电流和水，燃料电池模块将电流通入电解水模块用于水的继续电解，以此循环，提高室内环境氧气含量的同时，降低了空调供氧所需的能耗，并解决了氢气集聚的危险。本实用新型实施例还公开了一种制氧空调器。

Description

制氧装置和制氧空调器

技术领域

本实用新型涉及室内环境空气调节设备技术领域，特别涉及一种制氧装置和制氧空调器。

背景技术

空调器作为一种调节室内空间气温的设备，已经被越来越广泛的采用。受其功率的限值和节能的目的，采用空调器调节气温的空间，通常尽可能的做到封闭。尽管空调器本身具有与室外进行换气的功能，但若较长时间在开启空调器的室内生活、休息，总会使人产生不适感。

现有技术中，为了解决这个问题采取在空调上安装氧气制备装置，通过提高室内环境的氧气含量，使得目标环境更适宜人体需求。该氧气制备装置通常采用电解水原理进行制氧，存在能耗大、产生大量氢气，易燃易爆不安全的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种制氧装置和制氧空调器，以解决现有技术中存在的能耗过大，以及氢气集聚带来的安全问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种制氧装置。

在一些可选实施例中，所述制氧装置包括：电解水模块，和与所述电解水模块电连接的燃料电池模块；所述电解水模块的氢气输出管道与燃料电池模块的燃料电极端连接。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供了一种制氧空调器。

在一些可选实施例中，所述制氧空调器包括：一个或多个上述的制氧装置，所述制氧装置与室内机连接。

本实用新型实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过设置燃料电池模块，消耗电解水原理产生的大量氢气，同时实现为电解水反应供电。更具体地，电解水模块产生的大量氢气由燃料电池模块消耗反应产生电流和水，燃料电池模块将电流通入电解水模块用于水的继续电解，以此循环，提高室内环境氧气含量的同时，降低了空调供氧所需的能耗，并解决了氢气集聚的危险。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种制氧装置的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种制氧空调器的结构示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种制氧空调器的另一个可选实施模块连接示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本实用新型的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者结构与另一个实体或结构区分开来，而不要求或者暗示这些实体或结构之间存在任何实际的关系或者顺序。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

图1示出一种制氧装置的一个可选实施例。

该可选实施例中，该制氧装置包括，电解水模块，和与所述电解水模块1电连接的燃料电池模块；所述电解水模块的氢气输出管道11与燃料电池模块的燃料电极端21连接。

可选的，电解水模块，包括充满电解液的电解槽13、与电解正极连接的氧气输出管道12和与电解负极连接的氢气输出管道11。其中：

电解正极发生反应4OH^-→4e^-+2H₂O+O₂；

电解负极发生反应2H⁺+2e^-→H₂；

电解水模块整体反应为2H₂O＝2H₂+O₂。

可选的，燃料电池模块，包括燃料电池23、燃料电极端21、氧化剂电极端22；可选的，所述氧化剂电极端22接入气体输入管道。可选的，该燃料电池23的电解液为酸溶液。其中：

燃料电极发生反应H₂→2H⁺+2e^-；

氧化剂电极发生反应O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O；

即燃料电池23反应为2H₂+O₂＝2H₂O。

通过外接电源对电解槽13通电，对槽内电解液进行电解，氧气输出极产生氧气，氢气输出极产生氢气，且氧气与氢气的体积比为1：2。通过氢气输出管道11将电解水模块生成的大量氢气通至燃料电池模块的燃料电极，燃料电池模块的氧化剂电极接入外部空气管道，燃料电池23进行反应生成水和电流。

可选的，所述燃料电池23通过电储存器连接所述电解水模块的电解槽13。电流通过该电存储器与电解水模块连接，为其提供电流用于继续电解水，形成循环。

进一步的，所述燃料电池模块还通过水通道连通所述电解水模块的所述电解槽13。水通道将燃料电池模块反应生成的水通入电解水模块的电解槽13中，用于继续电解。

可选的，该水通道设有单向选择性透过膜。该选择性透过膜为水半透膜，即该选择性透过膜的孔径仅能容纳水分子通过，燃料电池模块生成的水通过该选择性透过膜进入电解槽13，保持电解槽13内水平衡；另一方面，由于该燃料电池23的氧化剂电极与外部空气管道连接，因此，不免吸入空气中的杂质、灰尘等物质，通过设置该选择性透过膜避免了这些大分子物质进入电解槽13模块，形成污垢、锈迹。

采用图1所示的可选实施例，通过电解水模块制取氧气，通过氧气输出管道12输出，达到制氧的目的；同时将反应产生的氢气通过燃料电池模块与空气进行反应，避免了易燃易爆的氢气大量集聚带来危险；另一方面，燃料电池23反应产生的电流用于为电解水模块继续供电，降低了空调器供氧所需的能耗。

在另一个可选实施例中，该制氧装置还包括第一计时单元，用于根据设定的第一时间间隔进行计时，装置开启制氧后，运行所述第一时间间隔，第一时间间隔结束后，制氧装置自动关闭。该实施例中允许用户设定目标制氧运行时间，到达预设时间后设备自动关闭。进一步达到提高室内环境氧含量的同时，降低能耗的目的。

图2示出一种制氧空调器的一个可选实施例。

该可选实施例中，该空调器包括一个与室内机连接的制氧装置。在其他可选实施例中，该空调器包括多个与室内及连接的制氧装置。

该制氧装置包括电解水模块，和与所述电解水模块电连接的燃料电池模块；所述电解水模块的氢气输出管道11与燃料电池模块的燃料电极端21连接。

可选的，该电解水模块包括充满电解液的电解槽13、与电解正极连接的氧气输出管道12和与电解负极连接的氢气输出管道11。可选的，该氧气输出管道12连通室内机的出风管道7。

可选的，燃料电池模块，包括燃料电池23、燃料电极端2、氧化剂电极端22，所述氧化剂电极端22接入气体输入管道；可选的，该燃料电池23的电解液为酸溶液。

可选的，该气体输入管道为空调器的室外进风管道6。

通过外接电源对电解槽13通电，对槽内电解液进行电解，氧气输出极产生氧气，氢气输出极产生氢气，且氧气与氢气的体积比为1：2。通过氢气输出管道11将电解水模块生成的大量氢气通至燃料电池模块的燃料电极，燃料电池模块的氧化剂电极接入室外进风管道6，燃料电池23进行反应生成水和电流。

可选的，所述燃料电池23通过电储存器连接所述电解水模块的电解槽13。电流通过该电存储器与电解水模块连接，为其提供电流用于继续电解水，形成循环。

进一步的，所述燃料电池模块还通过水通道连通所述电解水模块的所述电解槽13。水通道将燃料电池模块反应生成的水通入电解水模块的电解槽13中，用于继续电解。

可选的，该水通道设有单向选择性透过膜。该选择性透过膜为水半透膜，即该选择性透过膜的孔径仅能容纳水分子通过，燃料电池模块生成的水通过该选择性透过膜进入电解槽13，保持电解槽13内水平衡；另一方面，由于该燃料电池23的氧化剂电极与外部空气管道连接，因此，不免吸入空气中的杂质、灰尘等物质，通过设置该选择性透过膜避免了这些大分子物质进入电解槽13模块，形成污垢、锈迹。

可选的，还包括控制装置，用于控制所述制氧装置的启动或停止，以调节室内空气质量。

可选的，该控制装置包括用于获取室内环境信息参数的传感器模块。该传感器模块用于获取室内环境信息参数，用以作为制氧装置启动、关闭的可选控制条件。

可选的，该传感器模块包括二氧化碳浓度传感器，用以采集室内环境信息的二氧化碳浓度指数。可选的，当二氧化碳浓度超过500ppm时，空调器控制制氧模块开始工作；当二氧化碳浓度低于300ppm时，空调器控制制氧模块停止工作。

采用图2所示的可选实施例，通过二氧化碳浓度传感器，获取室内环境二氧化碳浓度指数，作为控制装置对制氧空调启动/关闭制氧装置进行控制的参考条件。当二氧化碳浓度指数较高时，开启制氧装置，通过电解水模块制取氧气，通入室内，提高室内环境的氧气含量；同时将电解产生的氢气通过燃料电池模块与空气进行反应，避免了易燃易爆的氢气大量集聚带来危险；另一方面，燃料电池23反应产生的电流用于为电解水模块继续供电，降低了空调器供氧所需的能耗。可以根据室内环境信息参数，可控的启动或停止空调器的供氧功能，进一步的在提高室内环境氧气含量，改善室内环境质量的同时，降低空调器能耗，避免不必要的能源浪费。

图3示出一种制氧空调器的另一个可选实施例。

该可选实施例中，该空调器包括多个与室内机连接的上述制氧装置。

可选的，该空调器还包括控制装置，用于控制所述制氧装置的启动或停止，以调节室内空气质量。

可选的，该控制装置包括：

第一单元31，用于获得室内环境信息参数，并传递至第二单元32；

第二单元32，用于根据第一单元31获得的室内环境信息参数，启动或关闭制氧除碳装置；

可选的，该第一单元31可以是二氧化碳浓度传感器或氧气浓度传感器，用于检测气体浓度，并传递至第二单元32，作为制氧除碳装置启动、关闭的可选控制条件。

可选的，当该室内环境信息参数大于关于该参数预设的第一阈值时，该第二单元32启动该制氧装置，开始吸收室内空气，向室内释放氧气，提高室内氧气含量；当该室内环境信息参数小于关于该参数预设的第二阈值时，该第二单元32关闭该制氧装置。

当该第一单元31为二氧化碳浓度传感器时，第二单元32所预设的该第一阈值的设定范围为490～520ppm，可以是490ppm、500ppm、510ppm或520ppm；该第二阈值的设定范围为290～320ppm，可以是290ppm、300ppm、310ppm或320ppm。

可选的，该控制装置还包括第三单元33，用于根据第一单元31所获得的室内环境信息参数计算得到室内所需供氧总量，与设置在氧气输出管道的氧气流量传感器所检测到供氧流量进行对比，当该氧气流量传感器所检测到的供氧流量达到室内所需供氧总量时，关闭该制氧装置。该室内所需供氧总量的高低与该室内环境面积的大小成正比，与第一单元31所获得的室内环境信息参数的高低成反比。

采用图3所示的可选实施例，通过第一单元31和第三单元33进行气体浓度和氧气流量双重控制，提供两套检测系统，使得空调器为室内进行供氧作业时，提高了室内环境氧气含量，改善了室内环境质量的同时，降低了空调器能耗，避免了不必要的能源浪费。另一方面，防止了室内氧气浓度超过安全浓度极限，保证室内供氧作业的安全。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种制氧装置，包括电解水模块，其特征在于，还包括与所述电解水模块电连接的燃料电池模块；

所述电解水模块的氢气输出管道与所述燃料电池模块的燃料电极端连接。

2.如权利要求1所述的制氧装置，其特征在于，所述电解水模块包括充满电解液的电解槽、氧气输出管道和氢气输出管道。

3.如权利要求1所述的制氧装置，其特征在于，所述燃料电池模块包括燃料电池、燃料电极端和氧化剂电极端，所述氧化剂电极端连通气体输入管道。

4.如权利要求2所述的制氧装置，其特征在于，所述燃料电池模块还通过水通道连通所述电解水模块的所述电解槽。

5.如权利要求4所述的制氧装置，其特征在于，所述水通道设有单向选择性透过膜。

6.如权利要求3所述的制氧装置，其特征在于，所述燃料电池通过电储存器连接所述电解水模块的电解槽。

7.一种制氧空调器，包括室内机，其特征在于，还包括一个或多个如权利要求1至6任意一项所述的制氧装置，所述一个或多个制氧装置与室内机连接。

8.如权利要求7所述的空调器，其特征在于，所述制氧装置的氧气输出管道连通所述室内机的出风管道。

9.如权利要求7所述的空调器，其特征在于，所述燃料电池模块的氧化剂电极端连通室外进风管道。

10.如权利要求7所述的空调器，其特征在于，还包括控制装置，用于控制所述制氧装置的启动或停止，以调节室内空气质量。