CN212451005U - 一种富氢水生产及灌装系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种富氢水生产及灌装系统，包括用于制备氢气的制氢模块、曝气装置、储存饮用水的储水容器和用于罐装操作的罐装设备，所述制氢模块上设置有引入电解池的电解水入口、排出氢气的氢气流道和排出氧气的氧气流道，所述氢气流道连通于所述储水容器，所述储水容器中的水形成富氢水，所述储水容器与所述罐装设备相连接，将从所述储水容器流出的富氢水引入所述罐装设备内；所述氢气和/或富氢水流经曝气装置；该富氢水生产及灌装系统可以选择生产纯净的富氢水或者含有矿物质的富氢水，满足不同的用水需求；罐装设备方便将富氢水罐装到容器内，使用更加方便。

Description

一种富氢水生产及灌装系统

技术领域

本发明涉及饮用水设备领域，特别涉及一种富氢水生产及灌装系统。

背景技术

“水质决定体质”，但真正能领悟到水对生命、健康的重要性的人并不多，因此，有人称水是“被遗忘了的营养素”。世界卫生组织(WHO)机构统计，发展中国家80％的疾病和人类1/3的死亡归根于水，好水决定了寿命。

富氢水，可消除人体内的恶性氧自由基，预防多种疾病，增进人体健康。

富氢水的功效有：

1、活化人体细胞，延缓衰老，去除细胞膜或血管内的有害物。

2、增强人体免疫力，提高细胞活性。

3、促进消化排泄功能，软化血管，活化粘膜细胞，促进肠蠕动，利于排泄，预防并改善便秘。

4、渗透力强，可深入血管内皮间隙等组织，清除沉淀物，活化细胞组织，打通血脉，改善血液循环功能。

5、改善肠胃功能，促进血液循环和新陈代谢，保持内分泌的均衡，促进脂肪分解。

此外富氢水对糖尿病，心脑血管，风湿，脑肿瘤，皮肤病，头痛，眩晕，血液循环障碍，肾脏病，妇女更年期综合症，幼儿湿疹，支气管，甲状腺，失眠，癫痫，过敏症具有预防和治疗作用，同时又具有美容、减肥和抗衰老的作用。

现代社会，瓶装水为人们的生活提供了很大的便利，目前的瓶装水一般是不含氢的普通矿泉水，不及富氢水对人体健康更加有益，还没有可以直接生产成品可以直接饮用的富氢饮用水生产系统。

发明内容

基于此，有必要提供一种富氢水生产及灌装系统，通过设置的过滤单元可以生产可以直接饮用的富氢水产品，且可以根据用水需求选择生产矿泉水质的富氢水或者纯净水质的富氢水，然后将水罐装至容器中，更加方便。

本发明提供一种富氢水生产及灌装系统，包括用于制备氢气的制氢模块、曝气装置、储存饮用水的储水容器和用于罐装操作的罐装设备，所述制氢模块上设置有引入电解池的电解水入口、排出氢气的氢气流道和排出氧气的氧气流道，所述氢气流道连通于所述储水容器，所述储水容器中的水形成富氢水，所述储水容器与所述罐装设备相连接，将从所述储水容器流出的富氢水引入所述罐装设备内；所述氢气和/或富氢水流经曝气装置。

优选的，该富氢水生产及灌装系统还包括用于过滤供给水的过滤单元，所述过滤单元的出水口连接至所述储水容器，所述储水容器内的水与所述氢气流道中的氢气混合以制得富氢水。

优选的，所述储水容器为溶氢罐，所述曝气装置位于所述溶氢罐内，所述氢气流道连通至所述曝气装置，所述饮用水管连通至所述溶氢罐，氢气在所述溶氢罐内与供给水实现混合溶解制得富氢水；所述溶氢罐上设置有回气管，溶氢后多余氢气可以通过回气管回流至氢气流道。

优选的，所述溶氢罐内设置有搅拌装置，所述溶氢罐包括并联连接的第一溶氢罐和第二溶氢罐。

优选的，所述富氢水生产及灌装系统还包括叶轮泵和杀菌设备，富氢水经所述叶轮泵和杀菌设备后流至罐装设备。

优选的，所述一级过滤单元包括PP棉过滤单元、活性炭过滤单元和超滤膜过滤单元，所述二级过滤单元为RO反渗透膜过滤单元。

优选的，所述富氢水生产及灌装系统还包括用于给水箱和过滤装置，供给过滤单元后流至给水箱，给水箱通过给水管向所述制氢模块补水。

优选的，所述富氢水生产及灌装系统还包括给水箱、水质检测装置和液位检测装置；所述水质检测装置和液位检测装置的检测探头深入所述给水箱内。

优选的，所述给水箱和所述制氢模块之间连接有给水管，所述给水管上还设置有用于加热电解水的瞬时加热模块和用于给所述制氢模块补水的给水泵或者单向阀。

优选的，所述富氢水直饮系统还包括智能控制终端，所述智能控制终端包括智能AI芯片和物联网控制模块，所述智能AI芯片与所述物联网控制模块连接，所述制氢模块和所述曝气装置皆与所述物联网控制模块相连接。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的富氢水生产及灌装系统，可以生产成品的富氢水产品，该系统可以选择生产纯净的富氢水或者含有矿物质的富氢水，满足不同的用水需求；罐装设备方便将富氢水罐装到容器内，使用更加方便。

附图说明

通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。

图1为本发明优选实施例的富氢水生产及灌装系统整体示意图；

图2为本发明另一实施例富氢水生产及灌装系统整体示意图；

图3为本发明的制氢模块的整体结构图；

图4为本发明的制氢模块的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明所属的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及 /或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参考图1-4，本发明提供一种富氢水生产及灌装系统，包括用于过滤供给水的过滤单元7、用于制备氢气的制氢模块1-1、用于氢气和水混合的曝气装置6-1 和用于罐装操作的罐装设备9。供给水可以为自来水或者市政水等，供给水通过水管进入过滤单元7完成过滤和净化。所述制氢模块1-1上设置有用于排出制得氢气的氢气流道1-11，所述过滤单元7包括一级过滤单元和二级过滤单元，所述二级过滤单元为反渗透过滤单元7-4，一级过滤单元可以采用除反渗透之外的其他过滤方式，这样经过一级过滤单元后会得到含有矿物质的水即矿泉水。反渗透可以过滤掉水中的矿离子，这样经过反渗透过滤单元7-4后会得到纯净水。长期饮用纯净水会导致人体缺少必须的矿物质，所以不建议长期饮用纯净水。供给水经一级过滤单元和二级过滤单元后通过补水管3-3向所述制氢模块 1-1补水，在电解制氢方法中，需要使用纯水或去离子水或二次蒸馏水，经过反渗透过滤单元7-4的为纯净水，所以可以满足电解的要求。经所述一级过滤单元或者二级过滤单元过滤过滤的供给水经饮用水管2-1通过所述曝气装置6-1 与所述氢气流道中1-11的氢气混合以制得富氢水，经过两级过滤后制得的富氢水为纯净水，仅经过一级过滤单元制得的富氢水为矿泉水。这样设置，可以根据需要自行切换，满足不同的饮水要求。所述罐装设备9可以实现对富氢水的罐装操作，可以制成瓶装或者袋装等的富氢水成品。

氢气流道1-11和饮用水管2-1在曝气装置6-1位置连通，氢气和供给水在管道内实现动态溶氢，溶氢处也可以设置一段压力管道6-4，管道内具有一定的压力，管道一端进水，另一端出水，氢气通过管道内部微孔曝气装置实现溶氢。曝气装置6-1可以选用微孔曝气装置，比如多孔烧结材料，高分子多孔材料等，孔径为0.01-100微米之间，微孔曝气装置上的多孔结构使得曝气装置6-1的表面积大大增加，氢气通过曝气装置6-1细分为微型气泡，氢气通过微孔曝气后实现氢气加速溶解及分散，促进氢气溶解。

在另一优选实施例中，所述富氢水生产及灌装系统还包括溶氢罐8，所述曝气装置6-1位于所述溶氢罐内，所述氢气流道1-11连通至所述曝气装置6-1，所述饮用水管2-1连通至所述溶氢罐8，氢气在所述溶氢罐8内与供给水实现混合溶解制得富氢水。溶氢罐8内具有一定的压力，溶氢罐8可以通过水泵与制氢模块1-1的加压作用保持一定的压力范围，压力可以促进氢气溶解。所述溶氢罐8上设置有回气管2-2，溶氢后多余氢气可以通过回气管2-2回流至氢气流道1-11，并进一步通过曝气装置6-1再次与饮用水混合，依次循环实现多次曝气，提高氢气的利用率和富氢水浓度。所述溶氢罐8内设置有搅拌装置8-1，所述溶氢罐8包括并联连接的第一溶氢罐81和第二溶氢罐82。在生产过程中，第一溶氢罐81和第二溶氢罐82可以交替工作，即一个溶氢罐8溶氢时，另一个溶氢罐8处于往外排水过程，使得溶氢时间更充足，提升氢气浓度。为避免氢气气泡的聚集、氢气气泡变大会降低氢气的溶解速度，溶氢罐8内部设置搅拌装置8-1或回流设施，形成水流，将气泡分散，避免气体聚集。

在优选实施例中，所述富氢水生产及灌装系统还包括叶轮泵6-2和杀菌设备6-3，富氢水经所述叶轮泵6-2和杀菌设备6-3后流至罐装设备9。叶轮泵6-2 对溶氢的水形成强烈搅动，进一步分散气泡和促进氢气溶解，以提高氢水的浓度和保存的持久性。杀菌设备6-3可以采用紫外线杀菌，可以将富氢水中的细菌杀灭。

在优选实施例中，所述氢气流道1-11上还设置有气液分离器5-11，所述气液分离器5-11位于所述溶氢罐的上游。制得的氢气中会夹带有部分的水分，气液分离器5-11能将氢气中水分分离出去，可以设置水管，将分离出的水补进给水箱3-1，也可以补进制制氢模块1-1，实现循环使用。

在优选实施例中，所述一级过滤单元包括PP棉过滤单元、活性炭过滤单元和超滤膜过滤单元，所述二级过滤单元为RO反渗透膜过滤单元7-4。在优选实施例中，所述一级过滤单元包括PP棉过滤单元7-1、活性炭过滤单元7-2和超滤膜过滤单元7-3。PP棉过滤单元7-1能有效去除所过滤液体中的各种颗粒杂质，活性炭过滤单元7-3过滤时由于其多孔性，可吸附各种液体中的微细物质，去除有机物及重金属、去除合成洗涤剂、细菌、病毒及放射性等污染物质，具有吸味、去毒、除臭、防霉、杀菌、净化等综合功能。超滤膜因其表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对液体的净化、分离和浓缩的目的。所述二级过滤单元为RO反渗透膜过滤单元，反渗透膜可以将液体中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，获得高质量的纯净水。采用这四级过滤可以保证良好的过滤效果，当然还可以再增加一级或多级过滤，比如可以在反渗透过滤单元之后再增加一级活性炭过滤单元7-2。

在优选实施例中，所述富氢水生产及灌装系统还包括给水箱3-1，供给水经一级过滤单元和二级过滤单元后流至给水箱3-1，给水箱通过给水管3-2向所述制氢模块1-1补水。在优选实施例中，所述给水箱3-1通过给水管3-2与所述制氢模块1-1连通，给水箱3-1用于向制氢模块1-1提供电解水，另外制氢模块1-1还会产生氧气，气体流道还包括氧气流道1-12，氧气可以通过氧气流道 1-12回流至给水箱3-1。制氢模块1-1对水源有要求，水源需为纯水或去离子水或二次蒸馏水。所述给水箱3-1内还设置有水质检测装置5-5和液位检测装置5-6。水质检测装置5-5用于检测给水箱3-1内的水质，如果使用者加入的水，水质不达标，水质检测装置5-5可以将信号传输到相应的控制电路，机器不启动且报警要求更换水源。液位检测装置5-6可以测定给水箱3-1内的水位，液位检测装置5-6也可以和相应的控制电路连接，控制相应的补水泵给给水箱3-1 补水，当然也可以通过设置加水口人工补水。一般给水箱3-1保持在2/3以上的水位。

所述给水管3-2上设置有过滤装置5-3和瞬时加热模块5-2，所述给水管 3-2上还设置有给水泵5-7或者单向阀5-10。给水泵5-7用于向制氢模块补水，可以通过控制电路自动控制给水泵5-7向制氢模块供水。随着制氢模块1-1的工作，水箱内的水越来越少，一旦缺水将导致制氢模块烧毁。所以，当饮水箱 2-1内的水低于某个设定值比如为整个水箱的1/10时，液位检测装置5-6将信号输入到控制电路，机器停止工作并报警(设置闪光灯，闪光灯闪烁)，提醒使用者加水，使用者可以查看相应的给水泵5-7是否故障或者给水箱3-1是否缺水等问题。另外给水泵5-7还起到增压的作用，有利于增加制氢模块1-1内部水的循环，起到降低制氢模块1-1内部温度的作用。当然，如果给水箱3-1 出口与制氢模块1-1的水入口之间的垂直距离足够大，具有一定的势能，能确保给水箱3-1的水能保持一定的压力流入到制氢模块内时，可不加给水泵5-7。若设置给水泵5-7，给水泵5-7可设置间隔启动时间，刚开始启动机器的时候给水泵5-7启动，等给水箱3-1内的水达到一定温度比如40摄氏度再启动，或者设置半小时启动一次也可以。若设置给水泵5-7，可以不设置单向阀5-10，单向阀5-10的作用是防止制氢模块1-1内的氧气倒流进入到制氢模块1-1的入水口，从而不利于水的流入。若不设置给水泵5-7，根据给水箱3-1出口与制氢模块1-1的水入口之间的垂直距离可设置单向阀5-10也可不设置单向阀5-10，因为制氢模块1-1刚开始启动的时候可能存在制氢模块1-1内的氧气没从氧气口流出，反而从制氢模块1-1内部进入到制氢模块1-1的入水口，但是制氢模块 1-1工作几分钟后氧气进入制氢模块1-1入水口的现象基本消失，制氢模块1-1 正常工作。所以，给水泵5-7和单向阀5-10根据机器系统的设计，可单独设置也可二者都不设置。

过滤装置5-3可以过滤进入到制氢模块1-1的水中的杂质，过滤装置5-3 可以采用离子交换树脂等。在给水箱3-1的内或者给水管3-2上可以设置温度探头，温度探头用于检测水源的温度，因为温度过低或者过高都对制氢模块1-1 的工作效率和使用寿命不利，当水温很低甚至发生结冰时，温度探头将低温信号传送到相应的控制电路，机器不启动，此时瞬时加热模块5-2立即启动，将冰融化掉直到水温达到20摄氏度左右机器才启动工作，此时瞬时加热模块5-2 停止加热。

另外，在给水箱3-1出口与过滤装置5-3之间也可以设置电磁阀和排水管路，目的是为了保护制氢模块1-1遭受不合格水源的污染。因为当使用者将不合格的水加入到给水箱3-1内时，虽然机器没启动工作，但是不合格的水还是会流入到制氢模块1-1，所以设置电磁阀的目的是为了保护制氢模块1-1不被不合格的水源污染。当水质检测装置5-5检测到加入的水不合格(比如为自来水) 时，电磁阀关闭，防止不合格的水流入到制氢模块1-1，此时机器报警要求换水源，为了确保给水箱3-1内的不合格水能全部排除，在给水箱3-1出口与过滤装置5-3之间还设置有排水管路，用于将给水箱3-1内部不合格的水彻底排除，防止制氢模块1-1被污染。为了防止从制氢模块1-1出来的氢气还带有少量的金属杂质，在氢气出口也可以设置有过滤装置5-3。

另外整个系统还设置有智能AI芯片和物联网控制模块(未图示)，智能AI 芯片可以实现人与机器的对话，比如使用者可以对机器询问：制氢模块1-1温度多少？制氢模块1-1工作多少小时？制氢模块1-1寿命还有多久？给水箱3-1 内还有多少水？给水箱3-1内的水质怎么样？富氢水浓度多少？机器可自动语音播报回答。物联网控制模块与APP相结合，可在APP上查看机器的情况，如制氢模块1-1温度、制氢模块1-1工作时间、给水箱3-1内还有多少水、给水箱3-1内的水质、富氢水浓度等参数。

参考图3和图4，所述制氢模块1-1包括从外到内依次设置的端板101、电极102、双极板103、气体扩散层105和质子交换膜106，所述端板101、电极 102、双极板103、气体扩散层105皆排列在所述质子交换膜的外部(接近表层的方向为外部)。制氢模块包括质子交换层106，所述质子交换层106的两侧皆设置有扩散层105、双极板103和电极102，所述扩散层105、双极板103和电极102从内到外依次设置。该制氢模块还包括气体流道107、108和端板101，端板101位于最外侧，所述气体流道107、108的第一端位于两个所述端板101 内部，所述气体流道107、108的第二端通过在所述端板101的外部接上管道接头将气体引出，位于两个所述端板101之间的气体流道107、108至少部分呈弯曲(异形)设置。可以增加气体管道的压力，使用者能够明显感觉到气体，且还有利于降低电解模块的温度。

双极板103如果是金属板，靠近阳极端加上亲水层，具有成亲水或者超亲水的功能，起到吸水的作用，减少水的流出；靠近阴极端做上疏水层，具有疏水或者超疏水的作用，一方面可以起到加速水份流出，第二方面是起到防腐蚀作用，第三方面，水附着在阴极端，会增大电阻，不利于导电和热传递，会影响效率和寿命。

扩散层105靠近阳极端做上亲水层，具有亲水或者超亲水的作用，起到吸水的作用；靠近阴极端做上疏水层，具有疏水或者超疏水的作用，一方面可以起到加速水份流出，第二方面是起到防腐蚀作用，第三方面，水附着在阴极端，会增大电阻，不利于导电和热传递，会影响效率和寿命。

质子交换膜靠近阳极端做上亲水层，具有亲水或者超亲水的作用，起到吸水的作用；靠近阴极端做上疏水层，具有疏水或者超疏水的作用，一方面可以起到加速水份流出，第二方面是起到防腐蚀作用，第三方面，水附着在阴极端，会增大电阻，不利于导电和热传递，会影响效率和寿命。

系统工作过程：自来水或者市政水通过管路接至过滤单元，过滤单元过滤后形成矿泉水和纯净水，纯净水流至给水箱，给水箱将水质满足要求的纯净水输送至制氢模块中的制氢模块，制氢模块通过电解方法产生氢气和氧气，氧气可以流至给水箱，过滤单元过滤后形成的纯净水或者矿泉水输送至溶氢罐，氢气输送至位于容器罐中的曝气装置，曝气装置将氢气形成微型气泡并溶解于水中，搅拌装置将溶氢罐中的水形成水流，将气泡分散，避免气体聚集进一步增加氢气的溶解量。这样在溶氢罐中即形成富氢水，溶氢后多余的氢气通过回气管路至氢气流道再次进行曝气循环。溶氢罐下游设置有叶轮泵，对富氢水形成强烈搅动，能进一步分散气泡和促进氢气溶解，提高富氢水的浓度，并提高富氢水的稳定性。富氢水经杀菌装置杀菌后进入到罐装设备，罐装成成品的瓶装或者袋装富氢水。

本发明提供的富氢水生产及灌装系统，可以生产成品的富氢水产品，该系统可以选择生产纯净的富氢水或者含有矿物质的富氢水，满足不同的用水需求；罐装设备方便将富氢水罐装到容器内，使用更加方便。

以上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。

以上实施例仅表达了发明的具体实施方式，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)

1.一种富氢水生产及灌装系统，其特征在于，包括用于制备氢气的制氢模块、曝气装置、储存饮用水的储水容器和用于罐装操作的罐装设备，所述制氢模块上设置有引入电解池的电解水入口、排出氢气的氢气流道和排出氧气的氧气流道，所述氢气流道连通于所述储水容器，所述储水容器中的水形成富氢水，所述储水容器与所述罐装设备相连接，将从所述储水容器流出的富氢水引入所述罐装设备内；所述氢气和/或富氢水流经曝气装置。

2.如权利要求1所述的富氢水生产及灌装系统，其特征在于，该富氢水生产及灌装系统还包括用于过滤供给水的过滤单元，所述过滤单元的出水口连接至所述储水容器，所述储水容器内的水与所述氢气流道中的氢气混合以制得富氢水。

3.如权利要求2所述的富氢水生产及灌装系统，其特征在于，所述储水容器为溶氢罐，所述曝气装置位于所述溶氢罐内，所述氢气流道连通至所述曝气装置，所述饮用水管连通至所述溶氢罐，氢气在所述溶氢罐内与供给水实现混合溶解制得富氢水；所述溶氢罐上设置有回气管，溶氢后多余氢气可以通过回气管回流至氢气流道。

4.如权利要求3所述的富氢水生产及灌装系统，其特征在于，所述溶氢罐内设置有搅拌装置，所述溶氢罐包括并联连接的第一溶氢罐和第二溶氢罐。

5.如权利要求4所述的富氢水生产及灌装系统，其特征在于，所述过滤单元包括一级过滤单元和二级过滤单元，所述一级过滤单元包括PP棉过滤单元、活性炭过滤单元和超滤膜过滤单元，所述二级过滤单元为RO反渗透膜过滤单元。

6.如权利要求1所述的富氢水生产及灌装系统，其特征在于，所述富氢水生产及灌装系统还包括叶轮泵和杀菌设备，富氢水经所述叶轮泵和杀菌设备后流至罐装设备。

7.如权利要求2所述的富氢水生产及灌装系统，其特征在于，所述富氢水生产及灌装系统还包括用于给水箱和过滤装置，供给过滤单元后流至给水箱，给水箱通过给水管向所述制氢模块补水。

8.如权利要求1所述的富氢水生产及灌装系统，其特征在于，所述富氢水生产及灌装系统还包括给水箱、水质检测装置和液位检测装置；所述水质检测装置和液位检测装置的检测探头深入所述给水箱内。

9.如权利要求8所述的富氢水生产及灌装系统，其特征在于，所述给水箱和所述制氢模块之间连接有给水管，所述给水管上还设置有用于加热电解水的瞬时加热模块和用于给所述制氢模块补水的给水泵或者单向阀。

10.如权利要求1-9任一项所述的富氢水生产及灌装系统，其特征在于，所述富氢水直饮系统还包括智能控制终端，所述智能控制终端包括智能AI芯片和物联网控制模块，所述智能AI芯片与所述物联网控制模块连接，所述制氢模块和所述曝气装置皆与所述物联网控制模块相连接。

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