TW201722547A

TW201722547A - 氣體溶液的製備裝置及提高氣體在液體中溶存度的方法

Info

Publication number: TW201722547A
Application number: TW105126512A
Authority: TW
Inventors: Peng Gao; Hua-Lun Mu; Ming Yan; Min-Jiong Xu; zhi-chao Ding
Original assignee: Shanghai Nanobubble Technology Co Ltd
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2017-07-01
Also published as: CN106000137A; TWI630953B; CN106000136A; TW201709973A; CN104707494A

Abstract

一種氣體溶液的製備裝置及提高氣體在液體中溶存度的方法，該氣體溶液的製備裝置包括氣體發生器、氣液混合器和水箱。氣體發生器産生氣源。氣液混合器與氣體發生器連接。氣液混合器與水箱之間分別連接有氣液混合器吸水流動支路和氣液混合器排水流動支路。氣液混合器吸水流動支路與氣液混合器排水流動支路形成氣液混合流動回路。本發明將氣體以微奈米級別直徑氣泡與水充分混合方式，氣液混合體通過氣液混合流動回路循環運行在預定時間內快速在水箱內形成超飽和氣體溶液且超飽和氣體溶液氣體質量濃度大大高於常規方法製備得到的氣體質量濃度，無論是製備的氣體質量濃度還是製備時間均優於現有技術，且製備效率高。

Description

氣體溶液的製備裝置及提高氣體在液體中溶存度的方法

本發明是有關於一種向液體中充入氣體，提高氣體在液體中的含量，至飽和或超飽和狀態的技術與裝置，特別是指一種超飽和氣體溶液的製備裝置，具體的說是一種將氣體以微奈米級別直徑氣泡的方式通過和液體的充分混合，以達到常溫常壓下氣體在液體中超飽和溶解狀態的裝置及超飽和氣體溶液的製備方法。

氫氣溶液是指氫氣溶解於水後形成的氣液混合物，加入氫氣不改變原水的PH值。自2007年《自然》雜誌刊登日本太田成男等關於氫氣具有抗氧化、抗炎、抗凋亡生物醫學效應報告。七年來，氫氣水溶液的生物學效應逐漸的被人們所接受和認可。氫氣溶液因爲具有極高的生物安全性，令世人振奮且主動地逆轉病理損傷的效應及極爲方便的使用方式（如：飲用/浸泡），已成爲世界範圍內醫療保健市場最值得關注的項目之一。其中，超飽和氫氣溶液因爲製備難度高且應用範圍廣，生物醫學效應尤爲顯著。

通過飲用氫氣水攝取氫氣是目前應用最廣泛的方法，也是氫氣健康産品最安全、最常見的形式。但氫氣在水中的溶解度非常低，是一種難溶甚至不溶於水的氣體，在常溫常壓下（常溫爲20℃，常壓爲101.3Kpa），1L水的氫氣飽和溶解量爲18.2ml或1.6mg，通常我們用質量濃度1.6PPM來表示，鑒於氫氣很難溶於水的特性，成爲了人們通過飲用高含氫量的水溶液的障礙。

飲用氫氣水的製備方式包括電解水、氫氣溶解水、金屬鎂反應水等類型。

電解水是最早用於人體的氫氣水，以保健爲目的的飲用電解水最早起源於日本。製備電解水的設備稱爲電解槽，經過電解後通過半透膜分離出的鹼性水會含有少量的氫氣，電解水的不足在於由於飲用水直接通過電解槽進行電解，水的PH值將發生改變，且電解槽的金屬電極直接作用於水，會有微量的金屬離子析出，若用於飲用，則金屬離子會隨水進入人體內，更重要的一點是，電解水方式得到的氫水溶液效率很低且溶解度低，遠達不到氫氣在水溶液中的飽和狀態。

利用金屬和水在常溫下産生氫氣和氫氧化物的化學反應，也可以製備出氫氣水。許多金屬例如鐵、鋁、鎂等都可以與水反應産生氫氣，但多數金屬存在口感差、反應速度慢、明顯毒性的缺點。

因此，本發明之目的，即在提供一種超飽和氣體溶液的製備裝置，其能夠製備出高濃度的超飽和氫氣溶液。

於是，本發明提供了一種超飽和氣體溶液的製備裝置。該超飽和氣體溶液的製備裝置包括氣液混合裝置和水箱，該氣液混合裝置設有一進水口、一排水口，及一用於與氣源連通的進氣口，且該水箱設有一吸水口及一進水口，其中，該氣液混合裝置的該進水口與該水箱的該吸水口之間藉由一吸水流動支路連接，該氣液混合裝置的該排水口與該水箱的該進水口之間藉由一排水流動支路連接，且該排水流動支路上設有一釋壓器，從而來自該氣液混合裝置的氣液混合體流過該釋壓器後排入該水箱內。

較佳地，該氣源是氫氣源、氧氣源、氮氣源、CO₂ ，或空氣。

較佳地，該氣液混合裝置的出口處的氣液混合體的壓力爲1KG~10KG。

較佳地，該氣液混合裝置的出口處的氣液混合體的氣體質量濃度爲氫氣≧2PPM，氧氣≧20PPM，氮氣≧50PPM。

較佳地，該水箱的出口連接有超飽和氣液流體取液支路，超飽和氣液流體取液支路包括常溫超飽和氣液流體取液支路及加熱超飽和氣液流體取液支路，其中，常溫超飽和氣液流體取液支路與加熱超飽和氣液流體取液支路並聯。

較佳地，常溫超飽和氣液流體取液支路上設有常溫水出水電磁閥和常溫水出水口，常溫水出水電磁閥連接在水箱與常溫水出水口之間；加熱超飽和氣液流體取液支路上設有熱水出水電磁閥、加熱器和熱水出水口，其中水箱、熱水出水電磁閥、加熱器和熱水出水口依次連接。

一實施例中，該氣液混合裝置可包括一容積泵、一氣液混合器，及一葉輪泵，其中，該氣液混合裝置的進水口爲該容積泵的進水口，該氣液混合裝置的排水口爲該葉輪泵的排水口，該氣液混合裝置的進氣口爲該氣液混合器的進氣口，該容積泵的排水口與該氣液混合器的進水口藉由一第二管道連接，該氣液混合器的出水口藉由一第三管道與該葉輪泵的進水口連接。

較佳地，該容積泵是隔膜泵。

較佳地，該容積泵的額定流量爲2~10L/min。

較佳地，該氣液混合器可以採用具有一進氣口（較佳地帶反向逆止閥，以防止液體進入氣路）、進水口，及出水口的任何合適的結構，只要其能夠實現氣體和液體的混合，使得氣體以氣泡形式存在於液體中。

另一實施例中，該製備裝置可進一步包括氣體發生器，該氣體發生器用於産生該氣源，並通過第一管道與該氣液混合裝置的進氣口連接。

較佳地，該氣體發生器用於産生氫氣、氧氣、氮氣或CO₂ 。

較佳地，該氣體發生器是純水型氫氣發生器。

另一實施例中，該釋壓器可以是內部設有流道的柱體，該柱體分爲前段、中段和後段，其中，前段與釋壓器和葉輪泵之間的管道連接，後段經由排水流動支路與水箱的進水口連接，前段中的流道、中段中的流道，及後段中的流道的橫截面面積分別爲S1、S2和S3，且S1和S3均大於S2。

較佳地，該釋壓器的進口端的氣液混合體的壓力爲該釋壓器的出口端的氣液混合體的壓力的2~10倍。

較佳地，S1比S2大5-15倍，且S3比S2大5-15倍。

較佳地，中段的長度爲1~4mm。

另一實施例中，釋壓器可採用針型閥或球閥等來替代。

另一實施例中，該水箱和該釋壓器之間可通過第五管道連接，該第五管道上可設有一段變徑管，從而該氣液混合體流經該變徑管後進入該水箱，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同。

較佳地，相鄰兩段管體的內直徑不同。

較佳地，該等管體的內直徑大小交替變化。

較佳地，該變徑管分成2-40段管體。較佳地，每兩段具有相同內直徑的管體之間具有一段內直徑不同的管體。

較佳地，該變徑管由3-20段管體構成。更佳地，該變徑管由5-12段管體構成。

另一實施例中，該製備裝置進一步可設有外接水源支路，該外接水源支路包括外接水源和第六管道，該外接水源經由該第六管道與該吸水流動支路連接，在該外接水源支路、該吸水流動支路連接點，及該外接水源之間的該第六管道上設有第一電磁閥，且該吸水流動支路上在該連接點與該水箱之間設有第二電磁閥。

較佳地，該外接水源支路上進一步設有過濾器，用於對來自外接水源的水進行過濾。

較佳地，該外接水源支路上還設有用於檢測外接水源開合的傳感器。

較佳地，該製備裝置進一步包括控制系統，且該水箱內設有液位傳感器，用於檢測該水箱的液位水平，該控制系統根據所檢測到的液位水平來選擇性地打開或關閉該第一電磁閥或該第二電磁閥。

較佳地，該排水流動支路上設有壓力傳感器，該壓力傳感器設於氣液混合裝置與該釋壓器之間的管路上，並用於檢測該管路中的氣液混合體的壓力。

此外，本發明還提供了一種超飽和氣體溶液的製備方法，包括以下步驟：

(A)提供如前述的超飽和氣體溶液的製備裝置。

(B)接通氣源，將氣體通入氣液混合裝置。

(C)間隔預定時間後，啓動該氣體混合裝置，從而使得水從該水箱的吸水口吸出後，流進該氣液混合裝置，並使得該水與來自氣源的氣體經由該氣液混合裝置混合後，流經該釋壓器，然後經由管道進入該水箱。

(D)在步驟(C)之後，該超飽和氣體溶液的製備裝置運行預定時間，直到該水箱中的氣體溶液達到超飽和。

較佳地，該氣源是氫氣源、氧氣源、氮氣源、二氧化碳源，或空氣源。

一實施例中，該氣液混合裝置可包括容積泵、氣液混合器，及葉輪泵，該步驟(C)包括：一次步驟(C1)，及一次步驟(C2)，該次步驟(C1)是於間隔預定時間後，啓動該容積泵，該容積泵通過自吸，將水從該水箱的吸水口吸出後流進該氣液混合器，該次步驟(C2)是在間隔預定時間後，啓動該葉輪泵，使得水及來自氣源的氣體經由該氣液混合器混合後注入該葉輪泵。

較佳地，該次步驟(C1)中，間隔的預定時間可以爲2-6秒。

另一實施例中，該水箱和該釋壓器之間可通過第五管道連接，該第五管道上設有一段變徑管，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同，該超飽和氣體溶液的製備方法還包含一步驟(E)使得從該釋壓器流出的氣液混合體流經該變徑管後，再進入該水箱。

另一實施例中，該超飽和氣體溶液的製備裝置還包含濃度實時指示裝置。

本發明還提供了另一種超飽和氫氣溶液的製備方法，包括以下步驟：

(A)提供如前述的超飽和氣體溶液的製備裝置，該氣源來自氫氣發生器。

(B)啓動氫氣發生器，産生流量爲200 ml/min~500 ml/min、氣壓爲0~4巴、氫氣濃度大於99.9%的氫氣氣源，氫氣流出該氫氣發生器的出口氣壓爲0~0.4MP。

(C)間隔2~6秒後啓動該容積泵，容積泵通過自吸，將水從該水箱的吸水口吸出後流進該氣液混合器。

(D)再間隔2~6秒後啓動該葉輪泵，使得水和來自該氫氣發生器的氫氣由氣液混合器混合後注入該葉輪泵。

(E)將從該葉輪泵流出的氣液混合體流經該釋壓器，然後經由管道進入該水箱。

(F)在該步驟(E)之後。該製備裝置運行預定時間，直到在該水箱內形成超飽和氫氣溶液。

較佳地，在該步驟(F)包括檢測該水箱中的氫氣質量濃度，若超過2mg/L，則停止運行；若小於2mg/L，則繼續重複步驟該(A)-(E)。

較佳地，該氣液混合體在該超飽和氣體溶液的製備裝置中運行的流速爲2~5升/分鐘，且該釋壓器釋壓前壓力大於0.2MPa。

一實施例中，該水箱及該釋壓器之間可通過第五管道連接，該第五管道上設有一段變徑管，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同，該步驟(E)進一步包括使得從該釋壓器流出的氣液混合體流經該變徑管後，再進入該水箱。

本發明還提供了一種氣體溶液的製備裝置，該氣體溶液的製備裝置包括氣液混合裝置、外接水源支路、排水流動支路和取液支路，該氣液混合裝置設有進水口、排水口以及用於與氣源連通的進氣口，其中該氣液混合裝置的進水口與該外接水源支路連接，該氣液混合裝置的排水口與該排水流動支路連接，且該排水流動支路上設有釋壓器並與該取液支路連接，從而來自該氣液混合裝置的氣液混合體流過該釋壓器後流至該取液支路。

一實施例中，該取液支路及該釋壓器之間可通過第七管道3024連接，該第七管道3024上設有一段變徑管，從而該氣液混合體流經該變徑管後進入該取液支路，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同。

本發明還提供另一種超飽和氫氣溶液的製備裝置。該超飽和氫氣溶液的製備裝置包括氫氣發生器、氣液混合器和水箱，該氣液混合器與該氫氣發生器管路連接，該氣液混合器與該水箱之間設有氣液混合器吸水流動支路和氣液混合器排水流動支路，該氣液混合器吸水流動支路將該水箱中的水吸入該氣液混合器，該氣液混合器排水流動支路將該氣液混合器內的氣液混合體排入該水箱內。

一實施例中，該氣液混合器吸水流動支路上設有容積泵，該容積泵通過管路分別與該氣液混合器和該水箱連接。

另一實施例中，該氣液混合器排水流動支路上可設有葉輪泵和釋壓器，該氣液混合器、該葉輪泵、該釋壓器，及該水箱依次通過管路相連接。

另一實施例中，該水箱上可設有水箱吸水口和水箱進水口，該氣液混合器吸水流動支路通過該水箱吸水口與水箱連接，該氣液混合器排水流動支路通過該水箱進水口與該水箱連接。

另一實施例中，該氫氣發生器與該氣液混合器之間可連接有防止液體倒灌進入該氫氣發生器的單向閥。

另一實施例中，該水箱可連接有超飽和氣液流體取液支路，該超飽和氣液流體取液支路包括常溫超飽和氣液流體取液支路及加熱超飽和氣液流體取液支路，該常溫超飽和氣液流體取液支路與該加熱超飽和氣液流體取液支路並聯。

另一實施例中，該常溫超飽和氣液流體取液支路上可設有常溫水出水電磁閥和常溫水出水口，該常溫水出水電磁閥連接在該水箱與該常溫水出水口之間，該加熱超飽和氣液流體取液支路上可設有熱水出水電磁閥、加熱器和熱水出水口，該水箱、該熱水出水電磁閥、該加熱器以，及該熱水出水口依次連接。

本發明另提供一種超飽和氫氣溶液的製備方法，包括以下步驟：

(A)提供如前述的超飽和氫氣溶液的製備裝置。

(B)啓動氫氣發生器，産生流量爲200ml/min~500 ml/min、氣壓爲0~4KG、氫氣濃度爲99.99%的氫氣氣源，氫氣流出該氫氣發生器的出口氣壓爲0~0.4MP。

(C)間隔二至六秒後啓動容積泵，容積泵通過自吸，將水從水箱吸水口吸出後流進氣液混合器。

(D)再間隔2-6秒後啓動葉輪泵，水由該氣液混合器注入該葉輪泵，該氣液混合器的吸氣口産生0~0.02KG的負壓，在該氣液混合器的吸氣口端負壓産生的吸力與該氫氣發生器流出氫氣的正壓作用下，氫氣被吸入該氣液混合器與水混合，氫氣在水中以氣泡形式存在並與水混合流進該葉輪泵，再經該葉輪泵反復切削攪拌加壓形成氣液混合體，該氣液混合體流經釋壓器，使得該氣液混合體壓力從高壓狀態的氣液混合體轉化爲常壓狀態，使得溶入水中的氫氣在常壓下以大量微奈米氣泡的方式溢出，含有霧狀微奈米氣泡的氣液混合體從該水箱的出水口流入該水箱。

(E)在該步驟(D)之後，該製備裝置運行預定時間，從而在水箱內形成超飽和氫氣溶液。

一實施例中，該預定時間小於2分鐘，且在該水箱內形成的超飽和氫氣溶液的氫氣質量濃度大於2.5ppm。

另一實施例中，該氣液混合體在該製備裝置內運行的流速爲2~5升/分鐘，且該釋壓器釋壓前壓力大於0.2MPa。

本發明還提供一種氣體溶液的製備裝置，該製備裝置包括氣液混合裝置，該氣液混合裝置用於將氣體和液體混合而形成氣液混合物，該氣液混合裝置設有用於排出該氣液混合物的出水口，該出水口與連接管道連接。該連接管道上設有變徑管，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同，及來自該氣液混合裝置的氣液混合物流經該變徑管。

一實施例中，該氣體溶液是超飽和氣體溶液。

另一實施例中，該氣液混合裝置用於形成含有微奈米氣泡的氣液混合物。

另一實施例中，該變徑管串聯連接於該連接管道。

另一實施例中，該連接管道由至少兩段管道構成，該變徑管的入口端連接於該至少兩段管道中的一段管道的出口，該變徑管的出口端連接於至少兩段管道中的另一段管道的入口。

另一實施例中，該變徑管一體地形成於該連接管道上。

另一實施例中，該多段管體的內直徑大小交替變化。

另一實施例中，該變徑管由3-12段管體構成。

另一實施例中，該變徑管由3-7段管體構成。

另一實施例中，該變徑管由多段分開的管體依次組裝而成。

另一實施例中，該變徑管連接於該連接管道，且該變徑管的與該連接管道連接的部分的內直徑小於該連接管道的內直徑。

另一實施例中，該變徑管包括具有第一內直徑的管體和具有第二內直徑的管體，該具有第一內直徑的管體和該具有第二內直徑的管體交替，且該第一內直徑小於該第二內直徑，該具有第一內直徑的管體與該具有第二內直徑的管體之間的長度之比爲1：2~1：4。

另一實施例中，該具有第一內直徑的管體和該具有第二內直徑的管體之間的長度之比爲1：2.5~1：3.5。

另一實施例中，該具有第一內直徑的管體與該具有第二內直徑的管體之間的長度之比爲1：3。

另一實施例中，該變徑管的長度爲30~300mm。更佳地，該變徑管的長度爲100~200mm。

另一實施例中，該連接管道的內直徑等於該第二內直徑，且該連接管道與該具有第一內直徑的管體連接。

另一實施例中，該第一內直徑與該第二內直徑的大小之比爲1:1.5~1:3。

另一實施例中，該第一內直徑與該第二內直徑的大小之比爲2:3~4:5。

另一實施例中，該第一內直徑爲該連接管道的內直徑的1/2~2/3，且該第二內直徑爲該連接管道的內直徑的4/5~6/5。

本發明還提供一種氣體溶液的製備裝置，該製備裝置包括氣液混合裝置和水箱，該氣液混合裝置設有進水口、排水口以及用於與氣源連通的進氣口，且該水箱設有吸水口和進水口，該氣液混合裝置的進水口與該水箱的吸水口之間通過吸水流動支路連接，該氣液混合裝置的排水口與該水箱的進水口之間通過排水流動支路連接，且該排水流動支路上設有釋壓器，該水箱與該釋壓器之間通過第五管道連接。該第五管道上設有變徑管，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同，從而來自該氣液混合裝置的氣液混合物流過該釋壓器，流經該變徑管後進入該水箱。

本發明還提供一種氣體溶液的製備裝置。該製備裝置包括氣液混合裝置、外接水源支路、排水流動支路，及取液支路，該氣液混合裝置設有進水口、排水口，及用於與氣源連通的進氣口，該氣液混合裝置的進水口與該外接水源支路連接，該氣液混合裝置的排水口與排水流動支路連接，且該排水流動支路上設有釋壓器和變徑管並與取液支路連接，該變徑管位於該釋壓器下游，從而來自該氣液混合裝置的氣液混合物依次流過該釋壓器與該變徑管後流至該取液支路。

本發明還提供一種氣體溶液的製備裝置，包括殼體和中空纖維膜組，該殼體設有與液體源連通的進液口、用於與氣源連通的進氣口，及排液口，該中空纖維膜組包括多根中空纖維膜管並容納於該殼體內，該中空纖維膜組的入口端與該進液口連通從而液體能夠在該中空纖維膜管的內部流動，且來自該氣源的氣體能夠從該中空纖維膜管的膜孔流入該中空纖維膜管的內部並與液體混合，該中空纖維膜組的出口端與該排液口連通，該排液支路上設有變徑管，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同，從而來自該排液口的氣液混合物流經該變徑管。

本發明還提供一種提高氣體在液體中溶存度的方法，包含以下步驟：

(A)將氣體與液體混合而形成氣液混合物。

(B)使該氣液混合物流過變徑管，該變徑管包含多段管體，且至少兩段管體的內直徑不同。

一實施例中，該氣體溶液是超飽和氣體溶液。

另一實施例中，通過該步驟(A)所形成的氣液混合物中，氣體以奈米或微奈米氣泡形式存在於液體中。

另一實施例中，該步驟(A)中，通過將氣體和液體分別流過氣液混合裝置並在該氣液混合裝置內混合而形成該氣液混合物。

另一實施例中，該氣液混合裝置具有攪拌和剪切機構，該攪拌和剪切機構用於對氣體和液體混合物進行攪拌和剪切而使得氣體以氣泡形式存在於液體中。

另一實施例中，該氣液混合裝置包括容積泵、氣液混合器，及葉輪泵，其中，該氣液混合裝置的進水口爲該容積泵的進水口，該氣液混合裝置的排水口爲該葉輪泵的排水口，該氣液混合裝置的進氣口爲該氣液混合器的進氣口，該容積泵的排水口與該氣液混合器的進水口通過第二管道連接，該氣液混合器的出水口經由第三管道與該葉輪泵的進水口連接。

另一實施例中，該氣液混合裝置包括殼體和中空纖維膜組，該殼體設有與液體源連通的進液口、用於與氣體源連通的進氣口，及排液口，該中空纖維膜組包括多根中空纖維膜管並容納於該殼體內，該中空纖維膜組的入口端與該進液口連通從而液體能夠在該中空纖維膜管的內部流動，且來自該氣體源的氣體能夠從該中空纖維膜管的膜孔流入該中空纖維膜管的內部並與液體混合，該中空纖維膜組的出口端與該排液口連通。

另一實施例中，該多段管體的內直徑大小交替變化。

本發明之功效在於，超飽和溶液製備裝置採用將氣體以微奈米級別直徑氣泡與水充分混合方式，氣液混合體通過氣液混合流動回路循環運行在預定時間內快速在水箱內形成超飽和氣體溶液且超飽和氣體溶液氣體質量濃度大大高於一般方法製備得到的氣體質量濃度，無論是製備的氣體質量濃度還是製備時間均優於現有技術，並且製備效率高。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

以下將結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本發明的目的、特點和優點。應理解的是，附圖所示的實施例並不是對本發明範圍的限制，而只是爲了說明本發明技術方案的實質精神。本公開的主題所述的特徵、結構、優點和/或特性可以在一個或多個實施例和/或實施方式中以任何合適的方式組合。下面的描述中，提供多個具體細節來完全理解本公開的主題的各實施例。本領域的相關技術人員將認識到，可以在沒有特定實施例或實施方式的具體特徵、細節、部件、材料和/或方法中的一個或多個下實施本公開的主題。其它情形中，在可能不存在於所有實施例或實施方式中的某些實施例和/或實施方式中識別到其它特徵和優點。另外，一些情形中，不詳細示出或描述衆所周知的結構、材料或運行，以避免使本公開的主題的各方面不清楚。從下面的描述，本公開的主題的特徵和優點將變得更明顯，或者可通過實踐下文闡述的主題來認識。＜術語解釋＞

氣體溶液及超飽和氣體溶液：本文中，氣體溶液是氣體結合於液體所形成的混合液。此處，氣體可以是氫氣、氧氣、氮氣、二氧化碳，或空氣等，液體包括水和果汁等。氣體結合於液體的方式通常是氣體以奈米或微奈米氣泡形式存在於液體中。超飽和氣體溶液是指氣體在液體中的質量濃度大於各種氣體在常溫常壓下的質量飽和濃度。

化學反應氣泡生成法：通過使用化學物質發生化學反應來産生微細氣泡的方法。例如，用金屬鈉和水反應，獲得大量氣體微氣泡。

分散空氣氣泡生成法：主要通過高速剪切、攪拌等方式在水體中把氣體反復剪切破碎，從而穩定地産生大量的微氣泡。

溶氣釋氣氣泡生成法：主要通過加壓使氣體溶解在水裡，然後减壓釋氣，氣體重新從水中釋放出來，産生大量微細氣泡。

參閱圖1，圖1顯示根據本發明的第一實施例的超飽和氫氣溶液的製備裝置。如圖1所示，超飽和氫氣溶液的製備裝置100包括氫氣發生器101、容積泵102、葉輪泵103、氣液混合器105和水箱104，其中氣液混合器105的進氣口105b與氫氣發生器101管路連接，即通過第一管道1026與氣體發生器101連接。氣液混合器105的進水口105a與容積泵102的出水口102b管路連接，即兩者通過第二管道1025連接。氣液混合器105的排水口105c與葉輪泵103的進水口103a通過管路連接，即兩者通過第三管道1027連接。此處，容積泵102、氣液混合器105和葉輪泵103共同構成氣液混合裝置1024，其作用爲將來自水源的水與來自氣源的氣體混合，形成具有一定壓力和濃度的氣液混合體。應理解的是，氣液混合裝置1024可以由能夠實現上述功能的已知或待開發的其它結構來替代，以下將進一步說明。例如，氣液混合裝置1024可以是超聲空化法製備微奈米氣泡的裝置、電解電極法製備微奈米裝置或氣液兩相流法製備微奈米氣泡裝置等。

容積泵102的進水口102a經由吸水流動支路1022和水箱104的吸水口1011連接，從而能夠將水箱104中的水吸入容積泵102，進而進入氣液混合器105。本實施例中，吸水流動支路1022爲管道。容積泵102爲隔膜泵，隔膜泵的額定流量爲5L/min。應理解的是，也可採用具有不同額定流量的隔膜泵，例如，採用額定流量爲0.5L/min~10L/min的隔膜泵。或者，也可採用其它類型的容積泵，例如活塞泵、柱塞泵、齒輪泵、滑片泵或螺杆泵等。

葉輪泵103經由排水流動支路1023和水箱104的進水口1012連接。具體地，在排水流動支路1023上設有釋壓器106。釋壓器106的入口106a通過第四管道1029與葉輪泵103的排水口103b流體連通地連接。釋壓器106的出口106b經由第五管道1030與水箱104的進水口1012連接。從氣液混合器105流出的氣液混合體經葉輪泵103反復切削攪拌加壓形成高壓力高氣體濃度氣液流，高壓力高氣體濃度氣液流流經釋壓器106形成超飽和氣液混合體，該超飽和氣液混合體經由管道流入水箱104內。具體地，氣液混合體流入葉輪泵103，在葉輪泵103泵腔內，氣液混合體一方面隨葉輪做圓周運動，一方面在離心力的作用下自葉輪中心向外周拋出，氣液混合體從葉輪獲得了壓力能和速度能，當氣液混合體流動至泵頭排液口時，部分速度能轉變爲靜壓力能。葉輪泵爲單級葉輪漩渦泵，漩渦泵額定流量爲5L/min，轉速爲2900轉/min。當然，葉輪泵也可爲離心泵、軸流泵等，其額定流量可以是0.5L/min~10L/min，轉速可以是2900~3400轉/min。

需要指出的是，如果以氣液混合器105爲始點，則容積泵可以認爲是上述的吸水流動支路的一部分，此時，吸水流動支路可以稱爲氣液混合器吸水流動支路，氣液混合器吸水流動支路將水箱104的水吸入氣液混合器。類似地，如果以氣液混合器105爲始點，則葉輪泵可以認爲是上述的排水流動支路的一部分，此時，排水流動支路可以稱爲氣液混合器排水流動支路，氣液混合器排水流動支路將氣液混合器內的氣液混合體（經由釋壓器）排入水箱104內。

釋壓器106的工作原理是使得流經釋壓器106的氣液混合體壓力迅速降低，高壓狀態的氣液混合體瞬間轉化爲常壓狀態，高壓下溶入水中的氫氣在常壓下以大量微奈米氣泡的方式溢出，形成霧狀微奈米氣泡的氣液混合體。釋壓器106可採用多種結構來實現。

配合參閱圖2，一實施例中，釋壓器106爲內部設有流道的柱體。該柱體分爲前段1061、中段1062和後段1063，其中前段1061與釋壓器106和葉輪泵103之間的管道連接，後段1063經由排水流動支路與水箱的進水口連接。前段1061中的流道1061a、中段1062中的流道1062a和後段1063中的流道1063a的橫截面面積分別爲S1、S2和S3，S1和S3大致相同且遠大於S2。較佳地，S1比S2大5-15倍，且S3比S2大5-15倍。前段1061中的流道1061a、中段1062中的流道1062a和後段1063中的流道1063a的橫截面形狀爲圓形、橢圓形或多邊形等。較佳地，中段1062的長度L爲1~4mm。

本文中，氫氣發生器爲純水型氫氣發生器。應理解的是，氫氣發生器也可由其它氫氣源替代，例如氫氣罐或其它類型的氫氣發生器。氫氣發生器101與氣液混合器105之間連接有防止液體倒灌進入氫氣發生器101的單向閥108。

本文中，氣液混合器105用於混合氣體和液體，其結構可採用本領域已知的任何合適的結構，只要其能將氣體以氣泡形式混合於液體中。一實施例中，氣液混合器是一個三通，其中一端是進氣口，另兩端是進水口和出水口。

本實施例中，水箱104的吸水口1011位於水箱104的底部。水箱104的進水口1012位於水箱104的底部，且不與吸水口1011正對。一實施例中，水箱104可以簡單拆卸，以便清洗。

水箱104進一步設有出水口1020，其位於水箱104的底部。水箱104的出水口1020連接有超飽和氣液流體取液支路1021，超飽和氣液流體取液支路1021包括常溫超飽和氣液流體取液支路10212以及加熱超飽和氣液流體取液支路10211，其中常溫超飽和氣液流體取液支路10212與加熱超飽和氣液流體取液支路10211並聯。

常溫超飽和氣液流體取液支路10212上設有常溫水出水電磁閥109、常溫水出水口1014，常溫水出水電磁閥109連接在水箱104與常溫水出水口1014之間。加熱超飽和氣液流體取液支路10211上設有熱水出水電磁閥1010、加熱器107和熱水出水口1013，其中水箱104、熱水出水電磁閥1010、加熱器107、熱水出水口1013通過管道依次連接。此處，常溫指的是不經加熱或冷却的自然環境溫度。

工作時，依次啓動氫氣發生器101、容積泵102和葉輪泵103，水箱104中的水（或含有氫氣的水）被吸入容積泵102，然後進入氣液混合器105並經由氣液混合器105注入葉輪泵103。同時，氣液混合器105的吸氣口産生0~0.02巴（bar）的負壓，在氣液混合器105吸氣口端負壓産生的吸力和氫氣發生器101流出氫氣的正壓作用下，氫氣被吸入氣液混合器105與水混合，氫氣在水中以大氣泡形式存在，大氣泡直徑爲1mm~1cm。大氣泡氫氣與水混合流進葉輪泵103，再經葉輪泵103反復切削攪拌加壓形成高壓力高氫氣濃度氣液混合體。接著，含大量超飽和氫氣的氣液混合體經由管道流經釋壓器106，氣液混合體壓力迅速降低，高壓狀態的氣液混合體瞬間轉化爲常壓狀態，高壓下溶入水中的氫氣在常壓下以大量微奈米氣泡的方式溢出，形成霧狀微奈米氣泡的氣液混合體。最後，含有霧狀微奈米氣泡的氣液混合體從水箱進水口1012流入水箱104。氣液混合器吸水流動支路1022、氣液混合器排水流動支路1023，及氣液混合器105共同形成氣液混合循環回路，氣液混合體在該循環回路不斷循環，最終達到所要求的氫氣溶液濃度。

參閱圖3，圖3示出採用圖1的超飽和氫氣溶液的製備裝置100來製備氫氣溶液的製備方法的流程圖。如圖3所示，超飽和氫氣溶液的製備方法包括以下步驟：

(A) 啓動氫氣發生器101，産生流量爲200 ml/min~500 ml/min、氣壓爲0~4巴、氫氣濃度爲99.99%的氫氣氣源，氫氣流出氫氣發生器101的出口氣壓爲0~0.4MP。

(B)間隔2~6秒後啓動容積泵102，容積泵102通過自吸，將水從水箱吸水口1011吸出後流進氣液混合器105

(C)再間隔2~6秒後啓動葉輪泵103，使得水（或含有氫氣的水）和來自氫氣發生器的氫氣由氣液混合器105混合後注入葉輪泵103。

(D) 將從葉輪泵流出的氣液混合體流經釋壓器106，然後經由管道進入水箱104。

(E)在步驟(D)之後運行預定時間，直到在水箱104內形成超飽和氫氣溶液；或者檢測水箱104中的氫氣質量濃度，若超過2mg/L，則停止運行；若小於2mg/L，則繼續運行製備裝置，直到在水箱104內形成超飽和氫氣溶液，即氫氣質量濃度超過2PPM。

通過上述製備方法，當運行約2分鐘後，在水箱104內形成超飽和氫氣溶液，超飽和氫氣溶液的氫氣質量濃度不低於2ppm。本文中，超飽和氫氣溶液指的是溶液中，氫氣質量濃度不小於2ppm，即2mg/L。

上述製備方法中，氣液混合體在氣液混合流動回路循環運行的流速爲2~5升/分鐘，釋壓器106釋壓前壓力不低於0.2MPa。

需要指出的是，本實施例的超飽和氫氣溶液的製備裝置及其製備方法也可用於製備諸如氧氣、氮氣或二氧化碳等氣體在諸如水等溶液中的「溶解」，形成相應的超飽和溶液。

參閱圖4，圖4示出根據本發明的第二實施例的超飽和氫氣溶液的製備裝置200。如圖4所示，超飽和氫氣溶液的製備裝置200包括氫氣發生器201、氣液混合裝置202和水箱204，其中氣液混合裝置202的進氣口202b與氫氣發生器201管路連接，經由管道2023與氫氣發生器201連接。氣液混合裝置202與水箱204之間設有吸水流動支路2020和排水流動支路2021，其中吸水流動支路2020一端與水箱204的吸水口2011連接，另一端與氣液混合裝置202的進水口202a連接並用於將水箱204中的水吸入氣液混合裝置202。排水流動支路2021的一端與氣液混合裝置202的排水口202c連接，另一端與水箱204的進水口2012連接並用於將氣液混合裝置202內的氣液混合體排入水箱204內。氫氣發生器201爲純水型氫氣發生器。

本實施例中，氣液混合裝置202主要是實現氫氣與水的混合，使得氫氣以大氣泡形成存在於水中，且所形成的氫氣和水混合液具有一定壓力。較佳地，氫氣和水混合液的壓力爲1KG~10KG。氣液混合裝置202可以採用與圖1所示實施例的容積泵102、氣液混合器105和葉輪泵103相同的組合，其連接關係也相同，如圖5A所示，在此不再詳述。

可選地，氣液混合裝置202可僅設有葉輪泵2022，如圖5B所示，葉輪泵2022集成有氣液混合結構並設有進水口20221、進氣口20222，及出水口20223，進水口20221經由吸水流動支路2020與水箱204連通。進氣口20222經由管道2023與氫氣發生器201連接。在管道2023上設有單向閥208。出水口2023經由排水流動支路2021與水箱204連通。吸水流動支路2021進一步連接有外接水源支路2024，外接水源支路2024包括外接水源2010和第六管道2028，外接水源2010經由第六管道2028與吸水流動支路2020連接。在外接水源支路2024和吸水流動支路2020連接點2029與外接水源2010之間的第六管道2028上設有第一電磁閥2016，用於接通或關閉外接水源。外接水源支路2024上進一步設有過濾器2015，用於對來自外接水源的水進行過濾。外接水源支路2024上還設有用於檢測外接水源開合的傳感器2014，傳感器2014例如是門式傳感器，其與外接水源2010通過管路連接。

吸水流動支路2021上在連接點2029與水箱204之間設有第二電磁閥（循環電磁閥）2017，用於接通或關閉來自水箱204的水（或混合有氫氣的水）。超飽和氫氣溶液的製備裝置200的控制系統（圖未示）可根據製備裝置工况以及傳感器2014所檢測到的信號，來控制第一電磁閥2016和第二電磁閥2017打開或關閉，從而選擇性地以水箱204中的水或外接水源2010的水作爲超飽和氫氣溶液的製備裝置200的水源。例如，當水箱204的水低於一定液位時（可通過安裝於水箱內的液位傳感器2018來檢測），選擇接通外接水源2010。而當水箱204的水位高於設定值且氫氣濃度低於設定值時，選擇水箱204作爲水源。

排水流動支路2021上設有壓力傳感器203和釋壓器206，壓力傳感器203設於氣液混合裝置202與釋壓器206之間的管路上並用於檢測該管路中的氣液混合體的壓力。該檢測到的壓力可傳送至超飽和氫氣溶液的製備裝置200的控制系統（圖未示），從而控制系統可根據該壓力值來對超飽和氫氣溶液的製備裝置200進行控制。當排水流動支路壓力超出預設值時（例如設定值爲4巴），則告警顯示液路故障，並停止製備裝置的運行。

本實施例中，釋壓器206與圖1所示的實施例相同，在此不再詳述。

本實施例中，控制系統能夠接收來自門式傳感器2014、壓力傳感器203以及液位傳感器2018的信號，並根據所接收的信號，發送指令來選擇打開或關閉第一電磁閥2016或第二電磁閥2017，以及判定該製備裝置是否有故障等。控制系統可以採用本領域已知的或待開發的任何合適的控制裝置來實現，在此不再詳述。

水箱204的出水口2025連接有常溫或加熱超飽和氣液流體取液支路2026。取液支路2026上設有加熱模塊207、電磁閥209，及接水口2013，其中，電磁閥209連接在加熱模塊207與接水口2013之間。

較佳地，氫氣發生器201中或管道2023中設有氣壓傳感器208，用於檢測氫氣的壓力，並將檢測到的壓力發送給製備裝置200的控制系統，當氣壓傳感器208檢測到氣路壓力信號超出預設值時（例如設定值爲3巴），則告警顯示氣源故障，並發出蜂鳴循環。

工作時，當超飽和氫氣溶液的製備裝置200處於手動運行時，若氣體含量低於設定值時，手動開啓第一電磁閥2016進行補水。當水箱注滿時，手動關閉第一電磁閥2016，並打開第二電磁閥2017，啓動氣液混合裝置進行氣液混合體的製備。當水箱內的氣體含量達到設定濃度或所需濃度時，手動關閉製備裝置。

當有外接水源時，可啓用超飽和氫氣溶液的製備裝置200的全自動運行模式。水箱204內設有液位傳感器2018，液位傳感器2018檢測水箱內水位，若無水或低於某一特定低水位時，傳感器則發出信號，關閉第二電磁閥2017，打開第一電磁閥2016以接頭外部水源。接著，運行氣液混合裝置202，從外界水源抽水進入水箱204，水箱204水滿後液位傳感器2018發出信號，關閉第一電磁閥2016，同時打開第二電磁閥2017並啓動氫氣源201和氣液混合裝置202，開始氫水製備。同時，顯示器（圖未示）根據時間顯示氫水濃度，當機器運行一定時間，例如2分鐘後，氫水濃度達到最高值2.5PPM，關閉氣源，關閉氣液混合裝置202。同時，開始計時，並根據時間顯示水箱內水的氫含量，當氫含量降低到設定值時（如設定1.2），則開機再進行製備（啓動氣源201和氣液混合裝置202），如此循環往復，即可實現不間斷提供氫水。

參閱圖6，圖6顯示根據本發明的第三實施例的超飽和氫氣溶液的製備裝置300的結構示意圖。本實施例中，製備裝置300類似於圖4所示的超飽和氫氣溶液的製備裝置200，其與圖4所示的製備裝置的主要不同之處在於，超飽和氫氣溶液的製備裝置300製備超飽和氫氣溶液的方式是一過式，即從釋壓器306出來後的氫氣溶液直接通向取液支路而不再循環回到氣液混合裝置302。具體地，本實施例中的製備裝置300取消了圖4所示實施例的吸水流動支路2020以及水箱202。替代地，將排水流動支路3021直接連接於取液支路3022，而氣液混合裝置302的進水口僅連接有外接水源支路3020。

超飽和氫氣溶液的製備裝置300包括氣液混合裝置302、外接水源支路3020、排水流動支路3021和取液支路3022，氣液混合裝置302設有進水口302a、排水口302c以及用於與氣源連通的進氣口302b，氣液混合裝置302的進水口302a與外接水源支路3020連接，氣液混合裝置302的排水口302c與排水流動支路3021連接，且排水流動支路3021上設有釋壓器306並與取液支路3022連接，從而來自氣液混合裝置302的氣液混合體流過釋壓器306後流至取液支路3022。此處，包含有電磁閥3016、過濾器3015和傳感器3014的外接水源支路3020和圖4所示的外接水源支路2024相同，在此不再詳述。進一步地，包含有壓力傳感器303和釋壓器306的排水流動支路3021與圖4所示的排水流動支路2021相同，而包含有加熱模塊307、電磁閥309和接水口3013的取液支路3022與圖4所示的取液支路2026相同，在此不再詳述。

圖6所示的實施例中，由於取消了水箱以及相應的循環回路，氫氣溶液進行經過一次循環即可完成製備，因此結構更簡單。

參閱圖7，圖7示出根據本發明的第四實施例的超飽和氫氣溶液製備裝置的結構示意圖。圖7所示的實施例爲圖1的變型例，其與圖1所示的實施例的不同之處在於，第五管道1030上設有一段變徑管1031，變徑管1031流體連通地連接於第五管道1030。具體地，將第五管道1030分成兩段，變徑管1031的入口端連接於其中一段的出口，變徑管1031的出口端連接於的另一段的入口。如圖8所示，變徑管1031包含多段管體。圖8中顯示出7段管體，即管體10311、10312、10313、10314、10315、10316和10317，其中至少有兩段管體的內直徑不同。變徑管1031的管體10311、10313、10315和10317具有第一內直徑D1，而變徑管1031的管體10312、10314和10316具有第二內直徑D2。第一內直徑D1小於第二內直徑D2，且具有第一內直徑D1的管體和具有第二內直徑D2的管體交替。第二內直徑D2大小等於第五管道的內直徑。另一實施例中，第一內直徑爲第五管道的內直徑的1/2~2/3，且第二內直徑爲第五管道的內直徑的4/5~6/5。較佳地，第一內直徑D1與第二內直徑D2的大小之比爲1:2~1:3。更佳地，第一內直徑D1與第二內直徑D2的大小之比爲2:3~4:5。

參閱圖8，變徑管的管體10311、10313、10315和10317的長度爲L1，變徑管的管體10312、10316長度爲L2，管體10314長度爲L3。L1、L2和L3各不相同。然而，應理解的是，各段管體的長度可以根據需要來設定。一實施例中，變徑管包括具有第一內直徑D1的管體和具有第二內直徑D2的管體，其中相鄰的具有第一內直徑D1的管體和具有第二內直徑D2的管體之間的長度之比爲1：2~1：4。較佳地，相鄰的具有第一內直徑D1的管體和具有第二內直徑D2的管體之間的長度之比爲1：2.5~1：3.5。更佳地，相鄰的具有第一內直徑D1的管體和具有第二內直徑D2的管體之間的長度之比爲1：3。一實施例中，變徑管的總長度爲30~300mm。更佳地，變徑管的總長度爲100~200mm。

需要指出的是，可根據需要來設置變徑管的變徑次數，即將變徑管分成所需數量的管體。例如，變徑管可分成3-40段管體，每兩段具有相同內直徑的管體之間具有一段內直徑不同的管體。較佳地，變徑管由2-20段管體構成。更佳地，變徑管由3-12段管體構成。最佳地，變徑管由3-7段管體構成。變徑管的變徑次數爲1-20次，優選2-10次，更佳的爲4-6次。

此處，變徑管是指直徑變化的管道，包括漸縮管、漸擴管、內直徑大小交替的管道或其組合。變徑管的管路直徑變化可以達到調節氣泡的尺寸分布，增加氣體溶存度的作用。這是因爲，粗直徑管體與細直徑管體間若通過的水量相等，則粗直徑管體中的氣液混合物的流速和壓力均與細直徑管體不同，氣液混合物在這段管路內反復擠壓，使液體中的微奈米直徑的氣泡進一步分裂，形成直徑更小的氣泡，通過出水口進入水箱或者其它容器後，能在水中停留時間更長，以達到更高的氣體溶存度的結果。

實驗數據表明，在其餘條件相同的情形下，採用具有變徑管的超飽和氫氣溶液製備裝置所製得的超飽和氫氣溶液的氫氣質量濃度比不具有變徑管的超飽和氫氣溶液製備裝置所製得的超飽和氫氣溶液的氫氣質量濃度高7%-25%。

需要指出的是，圖4和圖6所示的實施例中，在釋壓器與水箱之間的管道上可設置或不設置上述的變徑管2019、3019。變徑管2019、3019的結構可以與變徑管1031相同，同樣能夠起到提高超飽和氫氣溶液的氫氣質量濃度的效果，在此不再詳述。

參閱圖9~圖12，圖9~圖12顯示根據本發明的第五實施例的超飽和氣體溶液製備裝置的結構示意圖。如圖9-12所示，超飽和氣體溶液製備裝置100a包括殼體4a和容納於殼體4a內的中空纖維膜組18a，殼體4a和中空纖維膜組18a共同構成中空纖維膜組氣液混合器（如圖10所示）。殼體4a設有與液體源連通的進液口42a、排液口43a、用於與氣體源連通的進氣口44a以及洩壓口45a，其中排液口用於排放製備所得的超飽和氣體溶液，洩壓口用於排出多餘的氣體，以下將進一步詳細描述。本實施例中，液體源爲水箱1a，氣體源爲氣體發生器10a，氣體發生器的出氣口10aa與殼體4a的進氣口44a通過管道連接。應理解的是，液體源也可以是生活用水等，其通過管道與殼體的進液口連接。液體可以是符合飲用水標準的水，也可以是水之外的其它符合飲用標準的低粘度液體，例如碳酸類飲料、茶類飲料、咖啡類飲料或含酒精類飲料等。氣體源也可以爲氣體罐等。

中空纖維膜組18a包括多根中空纖維膜管19a，通常爲8000-15000根中空纖維膜管。所有的中空纖維膜管19a的一端固定連接在一起（例如通過粘接）而形成中空纖維膜組的入口端20a，各中空纖維膜管19a在入口端20a處相互之間無間隙，即緊密連接在一起，從而水或其它流體在入口端處不能在相鄰的中空纖維管之間流動。所有的中空纖維膜管的另一端也固定連接在一起（例如通過粘接），形成中空纖維膜組18a的出口端23a，各中空纖維膜管19a在出口端23a處相互之間無間隙，即緊密連接在一起，從而水或其它流體至出口端處不能在相鄰的中空纖維管之間流動。中空纖維膜組的入口端20a與出口端23a之間的中空纖維膜管部分相互間隔開，即它們之間存在間隙21a，從而氣體可以在各中空纖維膜管之間的間隙21a中流動。

中空纖維膜組18a的入口端20a固定連接（例如通過粘合劑22a粘接）於殼體4a的第一端41a。類似地，中空纖維膜組的出口端23a固定連接（例如通過粘合劑粘接）於殼體的第二端47a。中空纖維膜組18a的入口端20a與進液口42a連通從而液體能夠在中空纖維膜管的內部流動。中空纖維膜組18a的出口端23a與排液口43a連通，從而能夠將製備成的超飽和氣體溶液排出。超飽和氣體溶液製備裝置100a運行時，來自氣體發生器10a的氣體從中空纖維膜管19a的膜孔191a流入中空纖維膜管的內部並與液體混合，氣體以奈米級氣泡形式存在於液體中，從而形成超飽和氣體溶液。

具體地，超飽和氣體溶液的製備原理爲「微管道氣液兩相流」法，微管道氣液兩相流法同時控制氣體跟液體流動，通過液體跟氣體之間的剪切力使氣體分散成尺寸較一致的小氣泡，微管道氣液兩相流法産生的微氣泡主要靠液體與氣體之間的剪切力，其産生的微氣泡尺寸可等於甚至小於微管道（中空纖維膜膜壁的小孔）。

需要說明的是，發明人經過研究發現，對於中空纖維膜管組及中空纖維膜管，不同的材料、膜表面積、長度、直徑、孔隙率以及膜孔的孔徑，對最終所製得的超飽和氣體溶液的氣體濃度有一定的影響。

一實施例中，中空纖維膜組的長度爲5cm~100cm，優選地爲100mm~400mm。中空纖維膜組的直徑爲10mm~500mm，優選地爲35mm~100mm。

一實施例中，中空纖維膜管的壁厚爲20-50μm。

一實施例中，中空纖維膜的內徑爲40μm~400μm，優選地爲150-250μm。

一實施例中，中空纖維膜管的膜孔的直徑爲1nm~1μm，優選地，中空纖維膜管的膜孔的直徑爲4nm~10nm。

一實施例中，中空纖維膜管的孔隙率爲30%-70%，優選地爲40%-50%。

另外，爲了避免中空纖維膜組中數量巨大（8千~1.5萬根）的纖維膜間粘連，中空纖維膜管可具有波型結構，或中空纖維膜管間增加橫向編織。

中空纖維膜管可具有任何合適的橫截面形狀。較佳地，中空纖維膜管的橫截面爲圓形或橢圓形。

中空纖維膜管可由任何適當的材料製成。較佳地，中空纖維膜管由親疏水雙性膜材料製成。此處，親疏水雙性膜材料指的是由聚碸(PS)、聚醯胺(PA)、聚丙烯晴（PAN）、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚碸 (PES)、聚芳醚碸、聚酯、矽橡膠、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等疏水性材料爲主，摻雜聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等親水性材料後形成的同時具備親水性和疏水性特徵的材料。一實施例中，中空纖維管可透氣也可透水。另一實施例中，中空纖維管可透氣不可透水。另一實施例中，中空纖維膜管由疏水性材料製成。一實施例中，中空纖維膜管由有機高分子聚合物製成。一實施例中，中空纖維膜由聚碸(PS)、聚醯胺(PA)、聚丙烯晴（PAN）、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚芳醚碸、聚酯、矽橡膠、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚碸(PES)爲主同時摻雜摻雜聚乙烯吡咯烷酮（PVP）製成。

殼體爲柱狀體，其可由聚碳酸酯等材料製成。進液口42a連接於（例如通過螺紋連接於）殼體4a的第一端41a。排液口43a連接於（例如通過螺紋連接於）殼體4a的第二端47a。進氣口44a設置於殼體的側壁46a。具體地，進氣口44a設置於殼體4a的側壁上部，並位於中空纖維管組的入口端20a下方，從而與中空纖維膜管之間的間隙21a流體連通。洩壓口45a設置在殼體的側壁下部，洩壓口45a可安裝有洩壓閥等洩壓裝置。當殼體內的壓力超過預定閾值時，例如0.05MPa~0.6MPa之間的某個值，洩壓裝置動作，從而降低殼體內氣體的壓力，保證超飽和氣體溶液製備裝置100a正常運行，並使得能夠製備一定濃度的氣體溶液。

進氣口44a處可設有壓力傳感器。控制裝置（圖未示）可根據該壓力傳感器檢測到的壓力來控制氣體發生器的運行。類似地，在氣體發生器內也可設置壓力傳感器24a。爲了使得氣體更有效地以奈米級氣泡形式存在於液體中，在殼體內流動的氣體的壓力應大於在中空纖維膜管的內部流動的液的壓力。一實施例中，液的壓力爲常壓或接近常壓，而進氣口44a的進氣壓力爲0.05MPa~0.6MPa。

進液口42a處設有流量傳感器（圖未示），或者在水箱與殼體的進液口之間的管路上設置流量傳感器2a，用於檢測流入中空纖維膜組的液體量。在水箱與進液口之間的管路上還設有泵或閥門3a，用於接通或關斷液體源。較佳地，閥門爲單向閥。

水箱1a設有水箱進水口16a和水箱出水口15a，其中水箱出水口15a經由管路17a與殼體的進液口42a連通。水箱進水口16a經由第一支路11a與液體源連接並經由第二支路12a與殼體的排液口43a連通，且第一支路11a和第二支路12a上分別設有單向閥9a和5a。替代地，水箱進水口16a可直接與液體源連通。

圖9所示的實施例中，超飽和氣體溶液製備裝置100a進一步設有第三支路13a和第四支路14a，第三支路13a的一端與殼體的排液口43a連通，第三支路的另一端爲第一取水口。在第三支路上在第一取水口之前設有單向閥6a。在第三支路13a上，在排液口43a之後在單向閥6a之前，還設有變徑管50a，從而氣液混合物在離開排液口43a之後，流經變徑管50a。此處，變徑管50a可以與圖7所示的實施例所採用的變徑管相同，在此不再詳述。

第四支路14a的一端與殼體的排液口43a連通，第四支路的另一端爲第二取水口。第四支路上在第二取水口之前設有加熱裝置7a，用於加熱超飽和氣體溶液。在第四支路上在第二取水口之前還設有單向閥8a。圖9所示的實施例中，第四支路14a的與排液口43a連通的一端與第三支路13a連通。應理解的是，第四支路14a也可通過單獨的管綫直接與排液口43a連接。第四支路上也可設有變徑管。

一變型例中，由於從殼體的排液口出來的氣體溶液已經是可飲用的超飽和氣體溶液，因此，殼體的排液口可直接連接取水管或閥門，即不設置第二支路12a和第四支路14a。

一變型例中，可僅設有第二支路12a和第四支路14a其中之一。變徑管可以設置在第二支路12a和第四支路14a中任一個上。

一變型例中，如上所述，可以不設置水箱，而是將殼體的進液口與其它液體源連接。

本實施例的超飽和氣體溶液製備裝置中，製備超飽和氫水量可調，例如通過使用不同比表面積的中空纖維氣液混合器或者多個小型氣液混合器並聯的方式，可實現0~100L/H（可更大量）超飽和氫水的即時製備。

本實施例的超飽和氣體溶液的製備裝置關鍵在於提供包括多根中空纖維膜管的中空纖維膜組，然後使得液體在中空纖維膜管的內部流動，同時使得氣體經由中空纖維膜管的膜孔進入中空纖維膜管的內部並與液體混合，由此製得超飽和氣體溶液。在上述原理方法下，可以採用多種結構形式的製備裝置來實現本實施例的目的。

參閱圖13，圖13顯示根據本發明的第六實施例的超飽和氣體溶液製備裝置500的結構示意圖。如圖13所示，超飽和氣體溶液製備裝置500包括氣液混合裝置61，氣液混合裝置61用於形成含有微奈米氣泡的氣液混合物，其結構可以採用已知的或待開發的任何合適的能夠産生含有微奈米氣泡的氣液混合物的結構。

氣液混合裝置61的排水口連接排放支路62。排放支路62上設有沿排放管道66中的液體流動方向依次布置的泵64、變徑管65以及取水口67。在變徑管65與取水口67之間的管道66上還設有循環支路63，循環支路63上設有閥門68。

本實施例中，變徑管65的結構與圖7所示的實施例的變徑管相同或相似，在此不再詳述。

需要指出的是，上述各實施例中，變徑管本身可以是系統管道的一部分或者可一體地形成於系統管道上。本文中，變徑管可以設置在排放管道或流過氣液混合物的系統管道中，這些管道統稱爲連接管道。

需要進一步指出的是，上述用於製備氫氣溶液的製備裝置也可用於製備諸如超飽和氧氣溶液、超飽和氮氣溶液、超飽和空氣溶液或超飽和二氧化碳溶液等。以下舉例說明如何利用本發明的製備裝置來製備超飽和氧氣溶液或超飽和氮氣溶液。＜應用例1：超飽和氧氣溶液的製備＞

本應用例採用圖1或圖4所示的製備裝置來製備超飽和氧氣溶液。製備步驟如下：

1、啓動氧氣發生器，産生流量爲600ml/min，氣壓爲標準大氣壓，氧氣濃度爲40%的氧氣，氧氣源的出口氣壓爲0~0.4MP；

2、間隔3~6秒後啓動容積泵，容積泵通過自吸，將水從水箱吸水口吸出後流進氣液混合器；此例中容積泵爲齒輪泵；

3、再間隔3~6秒後啓動葉輪泵，水由氣液混合器注入葉輪泵，氣液混合器5的吸氣口産生0~0.4巴的負壓，在氣液混合器吸氣口端負壓産生的吸力和氧氣發生器流出氧氣的正壓作用下，氧氣被吸入氣液混合器與水混合，氧氣在水中以大氣泡形式存在，大氣泡直徑爲1mm~1cm，大氣泡氧氣與水混合流進葉輪泵，再經葉輪泵反復切削攪拌加壓形成高壓力高濃度氣液混合體，含大量超飽和氧氣的氣液混合體流經截止閥，氣液混合體壓力迅速降低，高壓狀態的氣液混合體瞬間轉化爲常壓狀態，高壓下溶入水中的氧氣在常壓下以大量微奈米氣泡的方式逸出，形成霧狀微奈米氣泡的氣液混合體從水箱出水口流入水箱；此例中葉輪泵爲離心泵；

4、在步驟3之後製備裝置運行預定時間，直到在水箱內形成超飽和氧氣溶液。

一般情况下，在製備超飽和氧氣溶液時，上述製備裝置的運行時間不超過兩分鐘，即可在水箱內形成超飽和氧氣溶液，超飽和氧氣溶液的氧氣質量濃度不低於20ppm（20攝氏度，標準大氣壓情况下）。

氣液混合體在製備裝置中循環運行的流速爲5升/分鐘，釋壓閥前流體的壓力不低於0.2MPa。＜應用例2：超飽和氮氣溶液的製備＞

本應用例採用圖1和4所示的製備裝置來製備超飽和氮氣溶液。製備步驟如下：

1、啓動氮氣發生器，産生流量爲300ml/min，氣壓爲標準大氣壓、氮氣濃度爲99%的氮氣，氮氣源的出口氣壓爲0~0.4MP；

2、間隔3~6秒後啓動集成氣液混合器的葉輪泵；

3、水由葉輪泵的進水口進入，在葉輪泵的進氣口産生0~0.4巴的負壓，在進氣口端負壓産生的吸力和氮氣發生器1流出氮氣的正壓作用下，氮氣被吸入葉輪泵2b與水混合，經反復切削攪拌加壓形成高壓力高濃度氣液混合體經葉輪泵的出水口流出，含大量超飽和氮氣的氣液混合體流經釋壓器，氣液混合體壓力迅速降低，高壓狀態的氣液混合體瞬間轉化爲常壓狀態，高壓下溶入水中的氮氣在常壓下以大量微奈米氣泡的方式逸出，形成霧狀微奈米氣泡的氣液混合體從水箱進水口流入水箱；

4、在步驟3之後製備裝置運行預定時間，直到在水箱內形成超飽和氮氣溶液。

一般情况下，在製備超飽和氮氣溶液時，上述製備裝置的運行時間不超過4分鐘，在水箱內形成超飽和氮氣溶液，超飽和氮氣溶液的氮氣質量濃度不低於50ppm（20攝氏度，標準大氣壓情况下）。作爲對比，氮氣常溫常壓下（0℃、壓强爲1.01×105Pa）的飽和質量溶解度是30ppm。

氣液混合體在製備裝置中循環運行的流速爲2升/分鐘，釋壓器釋壓前壓力不低於0.2MPa，水箱容積爲4L。

藉由上述方法製備得到的超飽和氮氣水經速凍成爲氮氣冰塊後，有很强的保鮮作用，可廣泛應用在海鮮類産品的保鮮中。

作爲示例性說明，以下採用圖1所示的製備裝置來製備超飽和氫氣溶液時，不採用變徑管和採用不同變徑管結構所得到的氫水溶度的示例。

測試環境如下：氣源濃度：99.99%純度的氫氣源；系統液路壓力：5KG；系統液路流速：3L/min；系統排水流動支路的第五管道的管內直徑：6.165mm；運行2分鐘後，系統不加變徑管出水含氫量：2.4PPM。

下列各表分別爲三種變徑管尺寸下，變徑管內不同變徑段數及不同粗細徑情况下，在上述系統基礎上加裝各種變徑管後的實測氫水濃度。

從上述表格的實驗數據中，可得出以下結論：

一、變徑管的變徑次數六次（七段）效率達到高值，更多的變徑次數並不能進一步提高氣體在液體中的溶存量。

二、變徑管的粗細徑長度比爲3:1時，調節産生奈米氣泡的效果較好，氣體溶存在液體中的增量較大。

三、變徑管的粗內徑與系統管路的內徑相同，細徑小於系統管路的內徑時，粗細徑比3:2時，調節産生奈米氣泡的效果較好，氣體溶存在液體中的增量較大。

以下給出採用本發明的技術方案來製備各種超飽和氣體溶液的示例性製備例。＜製備例一：製備超飽和氧氣溶液＞

氣源濃度：90%純度的氧氣源。

製備裝置：圖1所示的實施例的製備裝置。

系統液路壓力：3KG。

系統液路流速：3L/min。

系統排水流動支路的第五管道的管內直徑：6.165mm。

運行2分鐘後，系統不加變徑管出水含氧量：36PPM。

若增加變徑管後，其餘條件不變情况下，出水含氧量44PPM。＜製備例二：製備超飽和氮氣溶液＞

氣源濃度：99.99%純度的氮氣源。

製備裝置：圖7所示的實施例的製備裝置。

系統液路壓力：常壓。

系統氣路壓力：0.8KG。

系統液路流速：1.5L/min。

系統出水口管內直徑：6.165mm。

運行2分鐘後，系統不加變徑管出水含氮量：40PPM。

若增加變徑管後，其餘條件不變情况下，出水含氧量48PPM。＜製備例三：製備超飽和氫氣溶液＞

氣源：金屬鈉和水化學反應産生氫氣。

製備裝置：圖13所示的實施例的製備裝置。

系統壓力：常壓。

系統液路流速：2L/分鐘。

系統出水管徑：6.165mm。

運行2分鐘後，系統不加變徑管出水含氫量：1.2PPM。

若增加變徑管後，其餘條件不變情况下，出水含氫量1.4PPM。

從上述各製備例可看出，在同樣的製備裝置下，增加有變徑管的超飽和氣體溶液製備裝置所製備得到的氣液混合物中氣體濃度均大於未增加變徑管的製備裝置所製備得到的氣液混合物中的氣體濃度。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1a‧‧‧水箱
1026‧‧‧第一管道
2a‧‧‧流量傳感器
1027‧‧‧第三管道
3a‧‧‧閥門
1029‧‧‧第四管道
4a‧‧‧殼體
1030‧‧‧第五管道
5a‧‧‧單向閥
1031‧‧‧變徑管
6a‧‧‧單向閥
10211‧‧‧加熱超飽和氣液流體取液支路
7a‧‧‧加熱裝置
10212‧‧‧常溫超飽和氣液流體取液支路
8a‧‧‧單向閥
10311‧‧‧管體
9a‧‧‧單向閥
10312‧‧‧管體
10a‧‧‧氣體發生器
10313‧‧‧管體
10aa‧‧‧出氣口
10314‧‧‧管體
11a‧‧‧第一支路
10315‧‧‧管體
12a‧‧‧第二支路
10316‧‧‧管體
13a‧‧‧第三支路
10317‧‧‧管體
14a‧‧‧第四支路
200‧‧‧超飽和氫氣溶液的製備裝置
15a‧‧‧出水口
201‧‧‧氫氣發生器
16a‧‧‧進水口
202‧‧‧氣液混合裝置
17a‧‧‧管路
202a‧‧‧進水口
18a‧‧‧中空纖維膜組
202b‧‧‧進氣口
19a‧‧‧中空纖維膜管
202c‧‧‧排水口
20a‧‧‧入口端
203‧‧‧壓力傳感器
21a‧‧‧間隙
204‧‧‧水箱
22a‧‧‧粘合劑
206‧‧‧釋壓器
23a‧‧‧出口端
207‧‧‧加熱模塊
24a‧‧‧壓力傳感器
208‧‧‧單向閥
41a‧‧‧第一端
209‧‧‧電磁閥
42a‧‧‧進液口
2010‧‧‧外接水源
43a‧‧‧排液口
2011‧‧‧吸水口
44a‧‧‧進氣口
2012‧‧‧進水口
45a‧‧‧洩壓口
2013‧‧‧接水口
46a‧‧‧側壁
2014‧‧‧傳感器
47a‧‧‧第二端
2015‧‧‧過濾器
61‧‧‧氣液混合裝置
2016‧‧‧第一電磁閥
62‧‧‧排放支路
2017‧‧‧第二電磁閥
63‧‧‧循環支路
2018‧‧‧液位傳感器
64‧‧‧泵
2019‧‧‧變徑管
65‧‧‧變徑管
2020‧‧‧吸水流動支路
66‧‧‧排放管道
2021‧‧‧排水流動支路
67‧‧‧取水口
2022‧‧‧葉輪泵
191a‧‧‧膜孔
2023‧‧‧管道
50a‧‧‧變徑管
2024‧‧‧外接水源支路
100a‧‧‧超飽和氣體溶液製備裝置
2025‧‧‧出水口
100‧‧‧超飽和氫氣溶液的製備裝置
2026‧‧‧取液支路
101‧‧‧氫氣發生器
2027‧‧‧第五管道
102‧‧‧容積泵
2028‧‧‧第六管道
102a‧‧‧進水口
2029‧‧‧連接點
102b‧‧‧出水口
20221‧‧‧進水口
103‧‧‧葉輪泵
20222‧‧‧進氣口
103a‧‧‧進水口
20223‧‧‧出水口
103b‧‧‧排水口
300‧‧‧超飽和氫氣溶液的製備裝置
104‧‧‧水箱
301‧‧‧氫氣發生器
105‧‧‧氣液混合器
302‧‧‧氣液混合裝置
105a‧‧‧進水口
302a‧‧‧進水口
105b‧‧‧進氣口
302b‧‧‧進氣口
105c‧‧‧排水口
302c‧‧‧排水口
106‧‧‧釋壓器
303‧‧‧壓力傳感器
106a‧‧‧入口
306‧‧‧釋壓器
106b‧‧‧出口
307‧‧‧加熱模塊
1061‧‧‧前段
308‧‧‧單向閥
1061a‧‧‧流道
309‧‧‧電磁閥
1062‧‧‧中段
3010‧‧‧外接水源
1062a‧‧‧流道
3013‧‧‧接水口
1063‧‧‧後段
3014‧‧‧傳感器
1063a‧‧‧流道
3015‧‧‧過濾器
107‧‧‧加熱器
3016‧‧‧電磁閥
108‧‧‧單向閥
3019‧‧‧變徑管
109‧‧‧常溫水出水電磁閥
3020‧‧‧外接水源支路
1010‧‧‧熱水出水電磁閥
3021‧‧‧排水流動支路
1011‧‧‧吸水口
3022‧‧‧取液支路
1012‧‧‧進水口
3023‧‧‧管道
1013‧‧‧熱水出水口
3024‧‧‧第七管道
1014‧‧‧常溫水出水口
500‧‧‧超飽和氣體溶液製備裝置
1020‧‧‧出水口
D1‧‧‧第一內直徑
1021‧‧‧超飽和氣液流體取液支路
D2‧‧‧第二內直徑
1022‧‧‧吸水流動支路
S1‧‧‧前段流道橫截面面積
1023‧‧‧排水流動支路
S2‧‧‧中段流道橫截面面積
1024‧‧‧氣液混合裝置
S3‧‧‧後段流道橫截面面積
1025‧‧‧第二管道1025

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是根據本發明的一第一實施例的一超飽和氫氣溶液的製備裝置的結構示意圖；圖2A是圖1中的一釋壓器的側視剖視圖；圖2B是圖1中的該釋壓器的俯視圖；圖3是利用圖1所示的該超飽和氫氣溶液的製備裝置來製備超飽和氫氣溶液的製備方法的一流程圖；圖4是根據本發明的一第二實施例的超飽和氫氣溶液的製備裝置的結構示意圖；圖5A和圖5B示出圖4的氣液混合裝置的兩種實施方式的結構示意圖；圖6是根據本發明的一第三實施例的超飽和氫氣溶液的製備裝置的結構示意圖；圖7是示出根據本發明的一第四實施例的超飽和氫氣溶液製備裝置的結構示意圖；圖8是圖7中的一變徑管的剖視圖；圖9是示出根據本發明的一第五實施例的超飽和氣體溶液製備裝置的結構示意圖；圖10是圖9的該超飽和氣體溶液製備裝置中的一氣液混合器的結構示意圖，其中局部剖切以示出內部結構；圖11是圖10中A部分的放大圖；圖12是中空纖維膜管的一實施例的結構示意圖，其中示意性地示出氣液混合；及圖13是示出根據本發明的一第六實施例的超飽和氣體溶液製備裝置的結構示意圖。

100‧‧‧超飽和氫氣溶液的製備裝置

101‧‧‧氫氣發生器

102‧‧‧容積泵

102a‧‧‧進水口

102b‧‧‧出水口

103‧‧‧葉輪泵

103a‧‧‧進水口

109‧‧‧常溫水出水電磁閥

1010‧‧‧熱水出水電磁閥

1011‧‧‧吸水口

1012‧‧‧進水口

1013‧‧‧熱水出水口

1014‧‧‧常溫水出水口

1020‧‧‧出水口

103b‧‧‧排水口

104‧‧‧水箱

105‧‧‧氣液混合器

105a‧‧‧進水口

105b‧‧‧進氣口

105c‧‧‧排水口

106‧‧‧釋壓器

106a‧‧‧入口

106b‧‧‧出口

107‧‧‧加熱器

108‧‧‧單向閥

1021‧‧‧超飽和氣液流體取液支路

1022‧‧‧吸水流動支路

1023‧‧‧排水流動支路

1024‧‧‧氣液混合裝置

1025‧‧‧第二管道

1026‧‧‧第一管道

1027‧‧‧第三管道

1029‧‧‧第四管道

1030‧‧‧第五管道

10211‧‧‧加熱超飽和氣液流體取液支路

10212‧‧‧常溫超飽和氣液流體取液支路

Claims

一種超飽和氣體溶液的製備裝置，包含：一氣液混合裝置，設有一進水口、一排水口，及一用於與一氣源連通的進水口；及一水箱，設有一吸水口，及一進水口；其中，該氣液混合裝置的進水口與該水箱的吸水口之間藉由一吸水流動支路連接，該氣液混合裝置的排水口與該水箱的進水口之間藉由一排水流動支路連接，且該排水流動支路上設有一釋壓器，從而來自該氣液混合裝置的氣液混合體流過該釋壓器後排入該水箱內。
如請求項1所述的超飽和氣體溶液的製備裝置，其中，該氣液混合裝置包括一容積泵、一氣液混合器，及一葉輪泵，該氣液混合裝置的該進水口爲該容積泵的進水口，該氣液混合裝置的該排水口爲該葉輪泵的排水口，該氣液混合裝置的該進氣口爲該氣液混合器的進氣口，及該容積泵的排水口與該氣液混合器的該進水口藉由一第二管道連接，該氣液混合器的該出水口藉由一第三管道與該葉輪泵的進水口連接。
如請求項1所述的超飽和氣體溶液的製備裝置，還包含一氣體發生器，該氣體發生器用於産生該氣源，並藉由一第一管道與該氣液混合裝置的該進氣口連接。
如請求項2所述的超飽和氣體溶液的製備裝置，其中，該釋壓器是內部設有流道的一柱體，該柱體分爲一前段、一中段，及一後段，該前段與該釋壓器及該葉輪泵之間的一管道連接，該後段經由一第五管道與該水箱的該進水口連接，該前段中的流道、該中段中的流道，及該後段中的流道的橫截面面積分別爲S1、S2及S3，且S1和S3均大於S2。
如請求項1所述的超飽和氣體溶液的製備裝置，其中，該水箱及該釋壓器之間藉由一第五管道連接，該第五管道上設有一段變徑管，從而讓該氣液混合體流經該變徑管後進入該水箱，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同。
如請求項1所述的超飽和氣體溶液的製備裝置，還設有一外接水源支路，該外接水源支路包括一外接水源及一第六管道，該外接水源經由該第六管道與該吸水流動支路連接，在該外接水源支路及該吸水流動支路的一連接點與該外接水源之間的該第六管道上設有一第一電磁閥，且該吸水流動支路上在該連接點與該水箱之間設有一第二電磁閥。
一種超飽和氣體溶液的製備方法，包含以下步驟： (A)提供前述請求項1的該超飽和氣體溶液的製備裝置； (B)接通氣源，將氣體通入該氣液混合裝置； (C)間隔預定時間後，啓動該氣體混合裝置，從而使得水從該水箱的該吸水口吸出後，流進該氣液混合裝置，並使得該水及來自氣源的氣體經由該氣液混合裝置混合後，流經該釋壓器，然後經由管道進入該水箱；及 (D)在該步驟(C)之後，該超飽和氣體溶液的製備裝置運行預定時間，直到該水箱中的氣體溶液達到超飽和。
如請求項7所述的超飽和氣體溶液的製備方法，其中，該氣源是氫氣源、氧氣源、氮氣源、二氧化碳源，或空氣源。
如請求項7所述的超飽和氣體溶液的製備方法，其中，該氣液混合裝置包括一容積泵、一氣液混合器，及一葉輪泵，該步驟C包括一次步驟(C1)，及一次步驟(C2)，該次步驟(C1)是於間隔預定時間後，啓動該容積泵，該容積泵通過自吸，將水從該水箱的該吸水口吸出後流進該氣液混合器，該次步驟(C2)是在間隔預定時間後，啓動該葉輪泵，使得水及來自氣源的氣體經由該氣液混合器混合後注入該葉輪泵。
如請求項7所述的超飽和氣體溶液的製備方法，其中，該水箱及該釋壓器之間藉由一第五管道連接，該第五管道上設有一段變徑管，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同，該超飽和氣體溶液的製備方法還包含一步驟(E)使得從該釋壓器流出的氣液混合體流經該變徑管後，再進入該水箱。
一種超飽和氫氣溶液的製備方法，包含以下步驟： (A)提供前述請求項2的該超飽和氣體溶液的製備裝置，其中該氣源來自一氫氣發生器； (B)啓動該氫氣發生器，産生流量爲200 ml/min~500 ml/min、氣壓爲0~4巴、氫氣濃度大於99.9%的氫氣氣源，氫氣流出該氫氣發生器的出口氣壓爲0~0.4MP； (C)間隔2~6秒後啓動該容積泵，該容積泵通過自吸，將水從該水箱的該吸水口吸出後流進該氣液混合器； (D)再間隔2~6秒後啓動該葉輪泵，使得水和來自該氫氣發生器的氫氣由該氣液混合器混合後注入該葉輪泵； (E)將從該葉輪泵流出的氣液混合體流經該釋壓器，然後經由管道進入該水箱；及 (F)在該步驟(E)之後該超飽和氣體溶液的製備裝置運行預定時間，直到在該水箱內形成超飽和氫氣溶液。
如請求項11所述的超飽和氫氣溶液的製備方法，其中，該水箱及該釋壓器之間藉由一第五管道連接，該第五管道上設有一段變徑管，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同，該步驟(E)進一步包括使得從該釋壓器流出的氣液混合體流經該變徑管後，再進入該水箱。
一種氣體溶液的製備裝置，包含：一氣液混合裝置，設有一進水口、一排水口，及一用於與一氣源連通的進氣口；一外接水源支路，與該氣液混合裝置的該進水口連接；一排水流動支路，與該氣液混合裝置的該排水口連接，並設有一釋壓器；及一取液支路，與該釋壓器連接，從而來自該氣液混合裝置的氣液混合體流過該釋壓器後流至該取液支路。
如請求項13所述的氣體溶液的製備裝置，其中，該取液支路及該釋壓器之間藉由一第七管道連接，該第七管道上設有一段變徑管，從而該氣液混合體流經該變徑管後進入該取液支路，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同。
一種超飽和氫氣溶液的製備裝置，包含：一氫氣發生器；一氣液混合器，與該氫器發生器管路連接；及一水箱，與該氣液混合器之間設有一氣液混合器吸水流動支路及一氣液混合器排水流動支路；其中，該氣液混合器吸水流動支路將該水箱中的水吸入該氣液混合器，該氣液混合器排水流動支路將該氣液混合器內的氣液混合體排入該水箱內。
如請求項15所述的超飽和氫氣溶液的製備裝置，其中，該氣液混合器吸水流動支路上設有一容積泵，該容積泵通過一管路分別與該氣液混合器及該水箱連接。
如請求項15所述的超飽和氫氣溶液的製備裝置，其中，該氣液混合器排水流動支路上設有一葉輪泵及一釋壓器，該氣液混合器、該葉輪泵、該釋壓器，及該水箱依次通過管路相連接。
如請求項15所述的超飽和氫氣溶液的製備裝置，其中，該水箱上設有一水箱吸水口及一水箱進水口，該氣液混合器吸水流動支路通過該水箱吸水口與該水箱連接，該氣液混合器排水流動支路通過該水箱進水口與該水箱連接。
如請求項15所述的超飽和氫氣溶液的製備裝置，其中，該氫氣發生器與該氣液混合器之間連接有防止液體倒灌進入該氫氣發生器的一單向閥。
如請求項15~19任一項所述的超飽和氫氣溶液的製備裝置，其中，該水箱連接有一超飽和氣液流體取液支路，該超飽和氣液流體取液支路包括一常溫超飽和氣液流體取液支路，及一加熱超飽和氣液流體取液支路，該常溫超飽和氣液流體取液支路與該加熱超飽和氣液流體取液支路並聯。
如請求項20所述的超飽和氫氣溶液的製備裝置，其中，該常溫超飽和氣液流體取液支路上設有一常溫水出水電磁閥及一常溫水出水口，該常溫水出水電磁閥連接在該水箱與該常溫水出水口之間，該加熱超飽和氣液流體取液支路上設有一熱水出水電磁閥、一加熱器，及一熱水出水口，該水箱、該熱水出水電磁閥、該加熱器，及該熱水出水口依次連接。
一種超飽和氫氣溶液的製備方法，包含以下步驟： (A)提供前述請求項17的該超飽和氫氣溶液的製備裝置； (B)啓動該氫氣發生器，産生流量爲200ml/min~500 ml/min、氣壓爲0~4KG、氫氣濃度爲99.99%的氫氣氣源，氫氣流出該氫氣發生器的出口氣壓爲0~0.4MP； (C)間隔二至六秒後啓動容積泵，該容積泵通過自吸，將水從該水箱吸水口吸出後流進該氣液混合器； (D)再間隔2-6秒後啓動該葉輪泵，水由該氣液混合器注入該葉輪泵，該氣液混合器的吸氣口産生0~0.02KG的負壓，在該氣液混合器的吸氣口端負壓産生的吸力和該氫氣發生器流出氫氣的正壓作用下，氫氣被吸入該氣液混合器與水混合，氫氣在水中以氣泡形式存在並與水混合流進該葉輪泵，再經該葉輪泵反復切削攪拌加壓形成氣液混合體，該氣液混合體流經該釋壓器，使得該氣液混合體壓力從高壓狀態的氣液混合體轉化爲常壓狀態，使得溶入水中的氫氣在常壓下以大量微奈米氣泡的方式溢出，含有霧狀微奈米氣泡的氣液混合體從該水箱的出水口流入該水箱；及 (E)在該步驟(D)之後該超飽和氫氣溶液的製備裝置運行預定時間，從而在該水箱內形成超飽和氫氣溶液。
如請求項22所述的超飽和氫氣溶液的製備方法，其中，該預定時間小於2分鐘，且在該水箱內形成的超飽和氫氣溶液的氫氣質量濃度大於2.5ppm。
如請求項22所述的超飽和氫氣溶液的製備方法，其中，該氣液混合體在該超飽和氫氣溶液的製備裝置內運行的流速爲2~5升/分鐘，且該釋壓器釋壓前壓力大於0.2MPa。
一種氣體溶液的製備裝置，包含：一氣液混合裝置，用於將氣體與液體混合而形成氣液混合物，並設有用於排出該氣液混合物的出水口，該出水口與一連接管道連接，該連接管道上設有一變徑管，該變徑管包括多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同，來自該氣液混合裝置的氣液混合物流經該變徑管。
如請求項25所述的氣體溶液的製備裝置，其中，該等管體的內直徑大小交替變化。
如請求項26所述的氣體溶液的製備裝置，其中，該變徑管由3-12段的該等管體構成。
如請求項25所述的氣體溶液的製備裝置，其中，該變徑管由多段分開的管體依次組裝而成。
如請求項25所述的氣體溶液的製備裝置，其中，該變徑管連接於該連接管道，且該變徑管的與該連接管道連接的部分的內直徑小於該連接管道的內直徑。
如請求項25所述的氣體溶液的製備裝置，其中，該變徑管包括具有第一內直徑的管體及具有第二內直徑的管體，該具有第一內直徑的管體與該具有第二內直徑的管體交替，且該第一內直徑小於所述第二內直徑，該具有第一內直徑的管體與該具有第二內直徑的管體之間的長度比爲1：2~1：4。
如請求項30所述的氣體溶液的製備裝置，其中，該連接管道的內直徑等於該第二內直徑，且該連接管道與該具有第一內直徑的管體連接。
如請求項30所述的氣體溶液的製備裝置，其中，該第一內直徑與該第二內直徑的大小比爲1:1.5~1:3。
如請求項30所述的氣體溶液的製備裝置，其中，該第一內直徑爲該連接管道的內直徑的1/2~2/3，且該第二內直徑爲該連接管道的內直徑的4/5~6/5。
一種氣體溶液的製備裝置，包含：一氣液混合裝置，設有一進水口、一排水口，及一用於與一氣源連通的進氣口；及一水箱，設有一吸水口及一進水口；其中，該氣液混合裝置的該進水口與該水箱的該吸水口之間藉由一吸水流動支路連接，該氣液混合裝置的該排水口與該水箱的該進水口之間藉由一排水流動支路連接，且該排水流動支路上設有一釋壓器，該水箱與該釋壓器之間藉由一第五管道連接，該第五管道上設有一變徑管，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同，從而來自該氣液混合裝置的氣液混合物流過該釋壓器，流經該變徑管後進入該水箱。
一種氣體溶液的製備裝置，包含：一氣液混合裝置，設有一進水口、一排水口，及一用於與一氣源連通的進氣口；一外接水源支路，與該氣液混合裝置的該進水口連接；一排水流動支路，與該氣液混合裝置的該排水口連接，並設有一釋壓器及一變徑管，該變徑管位於該釋壓器下游；及一取液支路，與該排水流動支路連接，從而來自該氣液混合裝置的氣液混合物依次流過該釋壓器及該變徑管流至該取液支路。
一種氣體溶液的製備裝置，包含：一殼體，設有一與一液體源連通的進液口、一用於與一氣源連通的進氣口與一排液口；及一中空纖維膜組，包括多根中空纖維膜管並容納於該殼體內，該中空纖維膜組的一入口端與該進液口連通，從而使液體能夠在該中空纖維膜組的內部流動，且來自該氣源的氣體能夠從該中空纖維膜管的一膜孔流入該中空纖維膜管的內部並與液體混合，該中空纖維膜組的該出口端與該排液口連通，一排液支路上設有一變徑管，該變徑管包含多段管體，其中至少兩段管體的內直徑不同，從而來自該排液口的氣液混合物流經該變徑管。
一種提高氣體在液體中溶存度的方法，包含以下步驟： (A)將氣體與液體混合而形成氣液混合物；及 (B)使該氣液混合物流過一變徑管，其中該變徑管包含多段管體，且至少兩段管體的內直徑不同。
如請求項37所述的提高氣體在液體中溶存度的方法，其中，該氣體溶液是超飽和氣體溶液。
如請求項37所述的提高氣體在液體中溶存度的方法，其中，藉由該步驟(A)所形成的氣液混合物中，氣體以奈米或微奈米氣泡形式存在於液體中。
如請求項37所述的提高氣體在液體中溶存度的方法，其中，通過將氣體和液體分別流過一氣液混合裝置並在該氣液混合裝置內混合而形成該氣液混合物。
如請求項37所述的提高氣體在液體中溶存度的方法，其中，該等管體的內直徑大小交替變化。