CN212315678U - 一种制备高浓度碳酸泉的融合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备高浓度碳酸泉的融合装置，属于碳酸泉制备领域，所述装置结构简单，重量轻，占用空间少，可以根据各种应用场景的需要安装使用，可被广泛运用在家庭或商业经营场所。本发明包括：进水管、二氧化碳进气管、气液输入通道、气液融合仓、出液口；二氧化碳进气管一端连接二氧化碳气瓶，另一端分别与进水管和气液输入通道连接，气液输入通道连接气液融合仓一端，气液融合仓另一端连接气液输出通道一端，气液输出通道的另一端设置出液口。本发明装置可在进气压力较小的条件下，高效制备高浓度碳酸泉，融合速度快无需等待，构造简单，无需插电，易于安装和清洗、免于维护，且二氧化碳损耗低。

Description

一种制备高浓度碳酸泉的融合装置

技术领域

本发明属于碳酸泉制备装置领域，尤其涉及一种制备高浓度碳酸泉的融合装置。

背景技术

二氧化碳融于水中形成游离态的二氧化碳，当1升水中含有0.25g以上的游离态二氧化碳，则可称之为碳酸泉，其中1升水中含有1g以上的游离态二氧化碳，则被称为高浓度碳酸泉，化学方程如下：

二氧化碳气体溶于水形成碳酸：

一部分碳酸分解为氢离子和碳酸氢离子：

一部分碳酸氢离子分解为氢离子和碳酸离子：

以上化学反应都是处于不稳定的状态，其中二氧化碳的动力学直径仅有0.33 纳米，而人体皮肤的毛孔直径约为20000纳米到50000纳米，故而能轻易通过皮肤表面进入毛细血管，并置换出血液中的氧气，这种现象被称为波尔效应(Bohr Effect)，又可通俗地理解为“碳酸注氧”效应。

在波尔效应下，人体血液中的二氧化碳和氧气交换量增加，血液中的二氧化碳浓度会增加，中枢神经系统会错认为氧气含量不足，为了把多余的二氧化碳通过血液循环经呼吸排出体外，血管内皮细胞会分泌出少量的一氧化氮(NO)。一氧化氮(NO)可以令血管平滑肌放松，使毛细血管和静脉血管扩张，以便静脉血液加速回流心脏和肺部。因此，碳酸泉可促使人体细胞组织中氧气含量增加，令血管扩张，同时促进细胞新陈代谢，沐浴碳酸泉后肉眼即可看到浸泡部位的皮肤出现明显的潮红现象，并且碳酸浓度越高，潮红现象出现越快、越明显。同时，沐浴碳酸泉，可以调节人体自律神经系统，抑制交感神经过分兴奋，同时提高副交感神经作用，有利于身心放松、增加深层睡眠。基于以上医学原理和效果，经常沐浴碳酸泉可以达到改善血液微循环、加快运动后恢复、缓解疲劳、美发护肤、提高免疫等功效，但是只有当水中的游离态二氧化碳浓度达到1000ppm以上时，才能达到理想效果，如果游离态二氧化碳浓度过低效果就会大打折扣。

目前，现有的碳酸泉融合结构、装置、设备或工程方案，普遍存在以下缺陷：

(1)有些必须使用复杂而精密的结构部件，有些需经常更换过滤膜部件，且适用条件苛刻，在水压不足或水质不佳的情况下，容易发生堵塞；

(2)有些需要配置多个电磁阀、压力表、增压水泵、单向阀、调节阀、流量计等多个附属设施才能实现，整套设备复杂、成本高、且体积庞大，因而不易家用普及；

(3)有些气液融合效果差，只能生成浓度较低的碳酸泉，达不到高浓度的水平；

(4)有些则必须通过配套循环水路，且需循环10-20分钟才能达到1000ppm 的高浓度。

以上缺陷导致了碳酸泉装置(设备)的制造和使用成本高、安装不便、维护不易，限制了碳酸泉设备走进一般家庭获得普遍使用。

发明内容

本发明提供了一种制备高浓度碳酸泉的融合装置，所述装置结构简单，重量轻，占用空间少，可以根据各种应用场景的需要安装使用，可被广泛运用在家庭或商业经营场所。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种制备高浓度碳酸泉的融合装置，包括：进水管1、二氧化碳进气管2、二氧化碳雾化器3、气液输入通道4、气液融合仓5、滞流容器61、出液口7；二氧化碳进气管2一端连接二氧化碳气瓶，另一端分别与进水管1和气液输入通道4一端连接，气液输入通道4另一端连接气液融合仓5一端，气液融合仓5 另一端连接气液输出通道6一端，气液输出通道6的另一端设置出液口7。

以上所述装置中，二氧化碳进气管2、进水管1和气液输入通道4通过三通连接；二氧化碳进气管2另一端设置二氧化碳雾化器3，二氧化碳雾化器3通过微小的出气孔喷射出喇叭状的二氧化碳气体，这样的雾化喷嘴可以使得二氧化碳气体和水更好地融合；

气液融合仓5两端的管内径较小，中间部分管内径较大，中间部分内置有挡板51，挡板51的直径大于气液融合仓5两端的管内径，挡板51上设有一个或多个凹槽511，挡板51边缘与融合仓内壁52之间存在狭窄通道53，这里起到的作用就是促进气液融合，提高碳酸泉的浓度。

气液输出通道6上设置滞流容器61，滞流容器61和出液口7之间安装调节阀71，当气泡形状比较大时，可以降低流速，当气泡细小但数量较少的时候，可以提高流速；滞流容器61内设置两根并排的长度略小于滞流容器61的输入导管611和输出导管612，输入导管611和输出导管612分别固定在滞流容器61 的两端并与滞流容器61两端的气液输出通道6连接；滞流容器61固定输出导管612一端盖帽的内壁设置高低不平的凹槽；滞流容器61为透明材质，方便使用人观察滞流容器内碳酸泉气泡的大小、数量和形态；

滞流容器61设有发光源，且发光源的亮灭由置于气液输出通道6的水流感应开关控制，通道内碳酸泉流动则灯亮，碳酸泉停止流动则灯灭，如果使用人在使用完毕后仅关闭了水流开关而忘记关闭二氧化碳气源，气液输出通道内的碳酸泉还会因为二氧化碳气体压力的原因发生波动，此时灯会出现闪动，可提醒使用人在用完后及时关闭气源。

有益效果：本发明提供了一种制备高浓度碳酸泉的融合装置，可被广泛运用在家庭或商业经营场所，尤其是对水质卫生条件要求比较高、一客一换的场所，如碳酸饮用水制取，碳酸泉淋浴、盆浴或手足浴，碳酸泉洗发或碳酸面膜制取等用途中，同时本发明的融合装置也可以通过多个并联的方式，提高碳酸泉的流量，也可以与循环水路配合、运用在大型的温泉洗浴项目中。本发明装置结构简单，重量轻，占用空间少，能够根据各种应用场景的需要安装使用，而且适应各种水压条件，且对水质无特别要求，不易发生堵塞，免于维护；可快速制备并达到高浓度效果而无需等待，基本上适当调节水与二氧化碳气体后即可生成所需的浓度 1000ppm以上的高浓度碳酸泉；装置整体非常小巧，因而残存水极少，长期不使用也易于排空和清洁；仅需压力为0.15～0.25Mpa的二氧化碳，普通二氧化碳气瓶即可作为供气气源，可大幅度减少二氧化碳的损耗，同时提高使用的安全。

附图说明

图1为本发明实施例中装置结构示意图；

图2为本发明实施例中二氧化碳进气管和进水管的连接示意图；

图3为本发明实施例中气液融合仓结构示意图；

图4为本发明实施例中滞流容器结构示意图；

图中，1为进水管，2为二氧化碳进气管，3为二氧化碳雾化器，4为气液输入管道，41为三通，5为气液融合仓，51为挡板，511为挡板凹槽，52为混合仓内壁，53为狭窄通道，6为气液输出通道，61为滞流容器，611为输入导管， 612为输出导管，613为滞流容器A端盖帽，614为滞流容器B端盖帽，7为出液口，71为调节阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：

如图1所示，一种制备高浓度碳酸泉的融合装置，包括：进水管1、二氧化碳进气管2、二氧化碳雾化器3、气液输入通道4、气液融合仓5、滞流容器61、出液口7；二氧化碳进气管2一端连接二氧化碳气瓶，如图2所示，二氧化碳进气管2另一端安装二氧化碳雾化器3，二氧化碳雾化器3为二氧化碳雾化喷嘴，二氧化碳雾化器3通过微小的出气孔喷射出喇叭状的二氧化碳气体，这样的雾化喷嘴可以使得二氧化碳气体和水更好地融合，二氧化碳雾化器3通过三通连接进水管1和气液输入通道4一端；气液输入通道4另一端连接气液融合仓5一端，气液融合仓5另一端连接气液输出通道6一端，气液输出通道6的另一端设置出液口7，气液输出通道6上设置滞流容器61，滞流容器61和出液口7之间安装调节阀71，当气泡形状比较大时，通过调节调节阀可以降低流速，当气泡细小但数量较少的时候，可以提高流速。

以上部件数量至少是一个，其中二氧化碳雾化器3、气液融合仓5、滞流容器61作为有独特设计机构的部件，可以全部存在并符合本发明提出的设计要求，也可以是存在其中的1或2个，不影响功能，但有可能影响碳酸泉的浓度，和制备的速度。

如图3所示，气液融合仓5两端的管内径较小，中间部分管内径较大，中间部分内置有置有一个或多个挡板51，多个挡板51是前后串联的关系，挡板51 的直径大于气液融合仓5两端的管内径，挡板51面对输入通道的一面设有一个或多个凹槽511，凹槽511是以气液融合仓5的中心点为对称点呈中心对称排列，凹槽511为同心圆形的凹槽、网格状凹槽或半圆状凹槽；挡板51边缘与融合仓内壁52之间存在狭窄通道53，这里起到的作用就是促进气液融合，提高碳酸泉的浓度。

如图4所示，滞流容器61内设置两根并排的长度略小于滞流容器61的输入导管611和输出导管612，输入导管611与滞流容器61B端上方的气液输出通道6连接，输出导管612与滞流容器61A端下方的气液输出通道6连接；滞流容器A端盖帽的内壁高低不平的凹槽，撞击的碳酸泉流再次发生乱流并返回容器另一端，从输出导管流出容器。该特殊设计，使得融合后的碳酸泉在该滞流容器内滞流约数秒时间，经过滞流容器后流出的碳酸泉，其气泡更加细密；滞留容器 61为透明材质，方便使用人观察滞流容器内碳酸泉气泡的大小、数量和形态；

滞流容器61设有发光源，且发光源的亮灭由置于气液输出通道6的水流感应开关控制，通道内碳酸泉流动则灯亮，碳酸泉停止流动则灯灭，如果使用人在使用完毕后仅关闭了水流开关而忘记关闭二氧化碳气源，气液输出通道内的碳酸泉还会因为二氧化碳气体压力的原因发生波动，此时灯会出现闪动，可提醒使用人在用完后及时关闭气源。

工作时水温为38℃左右的温水从进水口1接入，压力为普通居民用水压力，无需额外加压；

二氧化碳气体从二氧化碳进气管2接入，二氧化碳进气管2末端置有二氧化碳雾化喷嘴，二氧化碳雾化喷嘴可通过微小的出气孔喷射出平面为扇形的二氧化碳气体，这样的雾化喷嘴可以使得二氧化碳气体和水更好地融合，其中气源可由 4L～10L左右的二氧化碳钢瓶提供，二氧化碳钢瓶按照常规使用方法，配有带有电加热功能的减压器和截止阀，调节减压器使得二氧化碳压力为0.15～0.25Mpa 左右；

气液融合仓5两端的管内径较小，中间的管内径较大，中间部分内置有挡板 51，挡板51的直径显著大于气液融合仓5两端的管内径，挡板51上设有一个或多个挡板凹槽或者凹孔511，挡板51边缘与气液融合仓5内壁之间存在狭窄通道53，这里起到的作用就是促进气液融合，提高碳酸泉的浓度。

气液混合水从管径较小的气液输入通道4进入气液融合仓5，并遇到挡板51 阻挡而发生撞击，同时因挡板51上的凹槽或者凹孔而形成持续多次的碰撞，形成很多细小的乱流和涡流，从而有效地促进二氧化碳气体和水之间的融合，二氧化碳气体和水融合后形成碳酸泉，绕过挡板51边缘，从挡板51与气液融合仓 52内壁之间的狭窄通道53流动到挡板51后的融合仓；

为达到更高的碳酸泉浓度，挡板51设置一个或者前后设置多个；

为获得更高的碳酸泉浓度，气液融合仓5设置一个、多个前后串联或多个并联，多个串联的效果是提高浓度，多个并联的效果是提高流量；

碳酸泉通过气液融合仓5后流向气液输出通道6，为使得融合效果达到最佳水平，可在气液输出通道6中段设置一个管内径较大的滞流容器61，且滞流容器61的内径大于气液输出通道5的内径；滞流容器61内并列设有2根长度略短于滞流容器高度的导管，其中一根是固定在滞流容器B端盖帽614、流入滞流容器的输入导管611，输入导管611出口与滞流容器A端盖帽613之间留有狭小空隙，另一根是固定在滞流容器A端盖帽613、流出滞流容器的输出导管612，输出导管612出口与滞流容器B端盖帽614之间留有狭小空隙；其中滞流容器A 端盖帽613的内壁设有高低不平的凹槽或凹孔，当碳酸泉水流从输入导管611进入在滞流容器61内，会撞击到滞流容器A端盖帽613上，因为存在凹槽或凹孔而发生乱流，然后再被推挤到滞流容器B端盖帽614附近从输出导管612流出，这样可以达到二次融合实现更高浓度的碳酸泉融合效果；

气液输出通道6的末端设有可控制流量的71流量调节阀，使用人可根据输出的碳酸泉情况，如气泡的大小和浓密，而调节碳酸泉输出的流速，流量调节阀的具体操作为：当气泡形状比较大时，可以降低流速；当气泡细小但数量较少的时候，可以提高流速；

经过流量调节阀71调节的碳酸泉，最后通过7出液口流出。

出液口7可以直接连接日常洗浴、洗发、美容用的各种花洒，或水龙头；

如一种适用于家用的组合方案，装置由进水管、二氧化碳进气管、输入通道、融合仓、输出通道、调节阀、出液口依次连接组成，且数量均为1个，输出通道上设有1个滞流容器，整体容量(不计管路)仅约2～4L；本方案在使用过程中不需要外接电源；经实际测试，在正常居民用水水压、普通家用燃气热水器设定 38℃、二氧化碳气压为0.2Mpa的条件下，该套碳酸泉装置可在15秒内瞬间形成 PH值为4.9～5.3左右的碳酸泉，经核对不同浓度碳酸泉的PH值，对应的游离态二氧化碳浓度在950～1050ppm左右，本发明的碳酸泉装置可以实现无电式、高效制备高浓度碳酸泉的功效和目的，且体积小，结构简单，可轻松适用于家庭及各种经营场所、店铺等场合使用。

以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种制备高浓度碳酸泉的融合装置，其特征在于，包括：进水管(1)、二氧化碳进气管(2)、气液输入通道(4)、气液融合仓(5)、出液口(7)；二氧化碳进气管(2)出口分别与进水管(1)和气液输入通道(4)一端连接，气液输入通道(4)另一端连接气液融合仓(5)一端，气液融合仓(5)另一端连接气液输出通道(6)一端，气液输出通道(6)的另一端设置出液口(7)。

2.根据权利要求1所述的制备高浓度碳酸泉的融合装置，其特征在于，二氧化碳进气管(2)出口处设置二氧化碳雾化器(3)，二氧化碳雾化器(3)、进水管(1)和气液输入通道(4)通过三通连接。

3.根据权利要求2所述的制备高浓度碳酸泉的融合装置，其特征在于，二氧化碳雾化器(3)为二氧化碳雾化喷嘴，所述二氧化碳雾化喷嘴出气孔喷射出喇叭状的二氧化碳气体。

4.根据权利要求1所述的制备高浓度碳酸泉的融合装置，其特征在于，气液融合仓(5)两端的管内径较小，中间部分管内径较大，中间部分内置有挡板(51)，挡板(51)的直径大于气液融合仓(5)两端的管内径，挡板(51)面对气液输入通道的一面设有一个或多个凹槽(511)，挡板(51)边缘与融合仓内壁(52)之间存在狭窄通道(53)。

5.根据权利要求1或4所述的制备高浓度碳酸泉的融合装置，其特征在于，气液融合仓(5)的数量为一个或多个；多个气液融合仓(5)之间连接方式为前后串联连接或者多个并联连接。

6.根据权利要求1所述的制备高浓度碳酸泉的融合装置，其特征在于，气液输出通道(6)上设置滞流容器(61)，滞流容器(61)和出液口(7)之间安装调节阀(71)。

7.根据权利要求6所述的制备高浓度碳酸泉的融合装置，其特征在于，滞流容器(61)内设置两根并排的长度略小于滞流容器(61)的导管，一根为输入导管(611)，另一根为输出导管(612)，输入导管(611)和输出导管(612)分别固定在滞流容器(61)的两端并与滞流容器(61)两端的气液输出通道(6)连接。

8.根据权利要求7所述的制备高浓度碳酸泉的融合装置，其特征在于，滞流容器(61)固定输出导管(612)的一端盖帽内壁设置高低不平的凹槽。

9.根据权利要求7所述的制备高浓度碳酸泉的融合装置，其特征在于，滞流容器(61)为透明材质。

10.根据权利要求7或9所述的制备高浓度碳酸泉的融合装置，其特征在于，滞流容器(61)设有发光源，所述发光源的亮灭由置于气液输出通道(6)的水流感应开关控制，气液输出通道(6)内碳酸泉流动则灯亮，碳酸泉停止流动则灯灭。

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