TW201723233A - 氣體產生器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種氣體產生器，其包含離子膜電解槽以及霧化/揮發氣體混合槽。離子膜電解槽包含一離子交換膜、一陰極室以及一陽極室，陽極室中設置一陽極電極且陰極室中設置一陰極電極，離子交換膜設置於陰極室以及陽極室之間。其中於離子膜電解槽電解水時陽極電極產生氧氣，陰極電極產生氫氣。霧化/揮發氣體混合槽連接離子膜電解槽並接收由離子膜電解槽所產生之氫氣，並產生一霧化氣體與該氫氣混合，以形成一保健氣體。

Description

氣體產生器
本發明係有關於一種氣體產生器。
一直以來，人類對於生命是十分地重視，許多醫療的技術的開發，都是用來對抗疾病，以延續人類的生命。過去的醫療方式大部分都是屬於被動，也就是當疾病發生時，再對症進行醫療，比如手術、給藥、甚至癌症的化學治療、放射性治療、或者慢性病的調養、復健、矯正等。但是近年來，許多醫學專家逐漸朝向預防性的醫學方法進行研究，比如保健食品的研究，遺傳性疾病篩檢與提早預防等，更是主動的針對未來性可能之發病進行預防。另外，為了延長人類壽命，許多抗老化、抗氧化的技術逐漸被開發，且廣泛地被大眾採用，包含塗抹的保養品及抗氧化食物/藥物等。
經研究發現：人體因各種原因，(比如疾病，飲食，所處環境或生活習慣)引生的不安定氧(O+)，亦稱自由基(有害自由基)，可以與吸入的氫混合成部份的水，而排出體外。間接減少人體自由基的數量，達到酸性體質還原至健康的鹼性體質，可以抗氧化、抗老化，進而也達到消除慢性疾病和美容保健效果。甚至有臨床實驗顯示，對於一些久臥病床的病人，因為長期呼吸高濃度氧，造成的肺損傷，可以透過吸入氫氣以緩解肺 損傷的症狀。
另外，氫氣的用途除上述保健外，亦可用於產生氫氧焰進行加熱或燃燒，另外也可以清除引擎積碳等用途。而一般氫氣是經由電解槽電解液態水而產生，然而電解液態水過程中很容易產生高溫，為避免氣氣爆傳統之氫氧氣電解槽多是利用氣冷式，也就是使用風扇進行降溫，但是如果風扇故障將會導致氫氧氣電解槽溫度升高而導致氣爆之危險。此外，經由電解裝置電解水後所產生之氫氧混合氣體通常夾帶有電解質，其並不適合人體直接吸入。同時，在電解過程中會有電解質消耗的問題產生。
本發明提供一種氣體產生器，其包含離子膜電解槽以及霧化/揮發氣體混合槽。離子膜電解槽包含一離子交換膜、一陰極室以及一陽極室，陽極室中設置一陽極電極且陰極室中設置一陰極電極，離子交換膜設置於陰極室以及陽極室之間，其中於離子膜電解槽電解水時該陽極電極產生氧氣，陰極電極產生氫氣。霧化/揮發氣體混合槽連接離子膜電解槽並接收由離子膜電解槽所產生之氫氣，霧化/揮發氣體混合槽產生一霧化氣體與氫氣混合，以形成一保健氣體，其中霧化氣體選自於由水蒸汽、霧化藥水以及揮發精油所組成的族群中之一種或其組合。
離子膜電解槽可另包含一補氣管，補氣管連接陰極室。氣體產生器可另包含一補氣泵以接收一空氣。補氣泵藉由補氣管可將空氣輸送至陰極室以稀釋陰極室中之氫氣濃度而產生氫氣混合氣。霧化/揮發氣體混合槽接收氫氣混合氣與霧化氣體混合，以形成保健氣體。
離子膜電解槽可另包含一氫氣管，氫氣管連接陰極室以將陰 極室中之氫氧混合氣輸出。氣體產生器可另包含一氫氣濃度偵測器以及一處理器。氫氣濃度偵測器連接氫氣管並藉以偵測氫氣混合氣中之氫氣濃度，當所偵測到之氫氣濃度高於一預定值時，產生一警示訊號。一處理器耦接氫氣濃度偵測器以及離子膜電解槽，當由氫氣濃度偵測器接收到警示訊號時，產生一停止指令以讓離子膜電解槽停止運作。其中預定值可為氫氣佔氫氣混合氣之氣體體積濃度為3.5%。
離子膜電解槽可另包含一氫氣管連接陰極室以將陰極室中之氫氣輸出。氣體產生器可另包含一氣水分離器，其位於離子膜電解槽以及霧化/揮發氣體混合槽之間。氣水分離器可接收氫氣，並將氫氣中所含水分分離。其中霧化/揮發氣體混合槽接收經過分離水分後之氫氣，並產生霧化氣體與經過分離水分後之氫氣混合，以形成保健氣體。
氣體產生器另包含氫氣濃度偵測器以及處理器。氫氣濃度偵測器連接氣水分離器並藉以偵測經過分離水分後之氫氣中之氫氣濃度，當所偵測到之氫氣濃度高於一預定值時，產生警示訊號。處理器耦接氫氣濃度偵測器以及離子膜電解槽，當接收到警示訊號時，產生停止指令以讓離子膜電解槽停止運作。
氣體產生器可另包含一霧化/揮發氣體混合槽。霧化/揮發氣體混合槽連接離子膜電解槽並接收由離子膜電解槽所產生之氫氣。霧化/揮發氣體混合槽產生一霧化氣體與該氫氣混合，以形成一保健氣體供使用者吸入，其中霧化氣體選自於由水蒸汽、霧化藥水以及揮發精油所組成的族群中之一種或其組合。
氣體產生器可另包含容置有一水之水箱。水箱連接離子膜電 解槽，以將水補充至陽極室以及陰極室。
離子膜電解槽可另包含一氧氣管。氧氣管連接陽極室。離子膜電解槽將由陽極室所產生之氧氣經由氧氣管輸入至水箱，並經由水箱排出。
離子交換膜包含一離子交換膜本體、一陽極催化層以及一陰極催化層。陽極催化層以及陰極催化層分別位於離子交換膜本體之兩側並分別位於陽極室與陰極室中。陽極催化層選自於由Pt、Ir、Pd、Pt合金粉末以及碳黑所組成的族群中之一種或其組合。陰極催化層選自於由Pt、Ir、Pd以及Pt合金粉末所組成的族群中之一種或其組合。離子交換膜本體可為一Nafion膜。
陰極電極可包含一陰極電極板以及一陰極導電板，陽極電極可包含一陽極電極板以及一陽極導電板，陰極電極板位於離子交換膜與陰極導電板之間，陽極電極板位於離子交換膜與陽極導電板之間，陰極導電板以及陽極導電板用以連接一外部電源。
氣體產生器可另包含兩散熱板，其中兩散熱板設置於離子膜電解槽外側，散熱板靠近陰極導電板，另一散熱板靠近陽極導電板。
本發明提供另一種氣體產生器，其包含離子膜電解槽以及補氣泵。離子膜電解槽包含一離子交換膜、一陰極室以及一陽極室。陽極室中設置一陽極電極且陰極室中設置一陰極電極，離子交換膜設置於陰極室以及陽極室之間，離子膜電解槽另包含一補氣管，補氣管連接陰極室，其中於離子膜電解槽電解水時陽極電極產生氧氣，陰極電極產生氫氣。補氣泵以接收一空氣，補氣泵藉由補氣管可將空氣並輸送至陰極室以稀釋陰極 室中之氫氣濃度而產生一氫氣混合氣。
綜合而言，本發明氣體產生器所使用之離子膜電解槽相較於習知鹼式電解槽能避免槽體腐蝕、環境汙染、過濾不完全而有吸入含有電解質氣體之問題產生。本發明氣體產生器可藉由接收外界空氣至陰極室內以稀釋氫氣，而可讓離子膜電解槽輸出低濃度的氫氣，從而可降低氣爆的風險而提高其安全性。
1‧‧‧氣體產生器
10‧‧‧離子膜電解槽
100‧‧‧補氣管
102‧‧‧氫氣管
104‧‧‧補水管
106‧‧‧氧氣管
12‧‧‧離子交換膜
120‧‧‧離子交換膜本體
122‧‧‧陽極催化層
124‧‧‧陰極催化層
13‧‧‧密封墊
14‧‧‧陰極室
15‧‧‧陰極電極
150‧‧‧陰極電極板
152‧‧‧陰極導電板
154‧‧‧腔室
16‧‧‧陽極室
17‧‧‧陽極電極
170‧‧‧陽極電極板
172‧‧‧陽極導電板
174‧‧‧腔室
18‧‧‧壓板
19‧‧‧散熱片
20‧‧‧補氣泵
22‧‧‧吸氣管
24‧‧‧泵
26‧‧‧空氣過濾器
30‧‧‧氫氣濃度偵測器
40‧‧‧處理器
50‧‧‧氣水分離器
52‧‧‧回水管
54‧‧‧出氣管
60‧‧‧霧化/揮發氣體混合槽
70‧‧‧水箱
72‧‧‧注水口
74‧‧‧排水閥
圖一係繪示根據本發明之一具體實施例之離子膜電解槽之示意圖。
圖二係繪示根據本發明之一具體實施例之離子膜電解槽之剖面圖。
圖三A及圖三B係繪示圖一A所示實施例之離子膜電解槽於不同視角的爆炸圖。
圖四A及圖四B係繪示圖一A所示實施例之離子膜電解槽具有鎖固元件鎖固。
圖五係繪示根據本發明之一具體實施例之氣體產生器之平面示意圖。
關於本發明的優點，精神與特徵，將以實施例並參照所附圖式，進行詳細說明與討論。
為了讓本發明的優點，精神與特徵可以更容易且明確地了解，後續將以實施例並參照所附圖式進行詳述與討論。值得注意的是，這 些實施例僅為本發明代表性的實施例，其中所舉例的特定方法、裝置、條件、材質等並非用以限定本發明或對應的實施例。
請參閱圖一以及圖五，圖一係繪示根據本發明之一具體實施例之離子膜電解槽之示意圖，圖五係繪示根據本發明之一具體實施例之氣體產生器之平面示意圖。本發明之氣體產生器1包含一離子膜電解槽10以及霧化/揮發氣體混合槽60。離子膜電解槽10用以電解水以產生氫氣。霧化/揮發氣體混合槽60連接離子膜電解槽10並可接收由離子膜電解槽10所產生之氫氣。於一實施例中，水可以為去離子水，而可製備高純度的氫氣，惟並不以去離子水為限，於實際應用時只要是使用者可以取得的水皆可。霧化/揮發氣體混合槽60產生霧化氣體與氫氣混合，而可形成一保健氣體，其中霧化氣體可選自於由水蒸汽、霧化藥水以及揮發精油所組成的族群中之一種或其組合。
接著，請參閱圖二以及圖三A及圖三B，圖二係繪示根據本發明之一具體實施例之離子膜電解槽之剖面圖，圖三A及圖三B係繪示圖一A所示實施例之離子膜電解槽於不同視角的爆炸圖。離子膜電解槽10包含離子交換膜12、陰極室14以及陽極室16。陰極室14中設置有陰極電極15(如圖三A所示)且陽極室16中設置有陽極電極17(如圖三A所示)，而離子交換膜12設置於陽極室16以及陰極室14之間，其中於離子膜電解槽10電解水時陽極電極16產生氧氣，陰極電極14產生氫氣。如圖二所示離子交換膜12左右兩側分別為陽極室16以及陰極室14，惟為了更清楚表達陽極室16以及陰極室14相對應位置，因而於圖二中以虛線表示其位置。於一實施例中，陽極室16內容置有水，而在陽極室16中的水可進一步地在透過離子膜以滲透到陰極 室14陰極室14；惟不以上述為限，於另一實施例中，亦可以在陽極室16以及陰極室14內同時容置有水。陽極可電極電解水以產生氫離子及氧氣，氫離子可穿過離子交換膜12至陰極室14，並於陰極電極15處獲得電子以形成氫氣。於實際應用時，氫氣可以催化層上產生，惟不以此為限，氫氣亦可以在電極板上產生，甚至是亦可在離子膜與電極板之間產生。因此，本發明所使用之離子膜電解槽10相較於習知鹼式電解槽能避免槽體腐蝕、環境汙染、過濾不完全而有吸入含有電解質氣體之問題產生。
如圖二所示，離子交換膜12包含離子交換膜本體120、陽極催化層122以及陰極催化層124。離子交換膜本體120可為一質子交換膜，其優選可為一Nafion膜。陽極催化層122可選自於由Pt、Ir、Pd、Pt合金粉末以及碳黑所組成的族群中之一種或其組合。陰極催化層124可選自於由Pt、Ir、Pd以及Pt合金粉末所組成的族群中之一種或其組合。於一實施例中，可分別將陽極催化層122或陰極催化層124之材料配置成漿料塗佈至離子膜兩側，以形成陽極催化層122以及陰極催化層124。
如圖二所示，陰極電極15包含一陰極電極板150以及一陰極導電板152，而陽極電極17包含一陽極電極板170以及一陽極導電板172。於一實施例中，電極板可為一鈦粉末壓鑄片，而導電板的材質可為鈦，惟於實際應用時並不以上述材質或成型方式為限。如圖二所示，於一實施例中，陰極電極板150可設置於離子交換膜12與陰極導電板152之間，陽極電極板170可設置於離子交換膜12與陽極導電板172之間。離子膜電解槽10可藉由陰極導電板152以及陽極導電板172以與一外部電源連接。於一實施例中，陽極導電板172(如圖三B所示)以及陰極導電板152(如圖三A所示)上分別具 有流道設計，當導電板與相對應的電極板相互疊在一起時可形成複數個腔室174,154(如圖二所示)在陽極室16以及陰極室14中。腔室174,154可用以供氣體以及水於其中流通。
請參閱圖三A以及圖三B，圖三A及圖三B係繪示圖一A所示實施例之離子膜電解槽於不同視角的爆炸圖。於一實施例中，離子膜電解槽10包含陽極導電板172、陽極電極板170、離子交換膜12、陰極電極板150以及陰極導電板152，其可以如圖三A及圖三B所示之堆疊順序進行組裝。
離子膜電解槽10可另包含電極板密封墊13。於一實施例中，電極板密封墊13可以圈設的方式圍繞於電極板四周以達到絕緣、氣密的效果，其中密封墊13之材質可為矽膠，惟電極板密封墊13之設置方式以及材質並不以上述為限，於實際應用時只要能達到絕緣、氣密的效果之設置方式或材質皆可。
離子膜電解槽10可另包含兩壓板18，於一實施例中，當陽極導電板172、陽極電極板170、離子交換膜12、陰極電極板150以及陰極導電板152組裝完後，兩壓板18可分別設置於其最外側，以固定與隔離保護整個離子膜電解槽10，其中壓板18之材質可為不銹鋼。
請參閱圖四A以及圖四B，圖四A及圖四B係繪示圖一A所示實施例之離子膜電解槽具有鎖固元件鎖固。於一實施例中，如圖四A及圖B所示，當離子膜電解槽10組裝完畢後，可以將其鎖固元件進行鎖固，惟鎖固元件之數量、型式以及鎖固方式並不以圖示所繪為限。
氣體產生器1可另包含兩散熱片19，其分別設置於離子膜電解槽10外側，該散熱板靠近該陰極導電板152，另一該散熱板靠近該陽極導 電板172，以散熱並降溫離子膜電解槽10。由於離子膜電解槽10結構已於先前描述，故不在此贅述。如圖一A、圖一B、圖三A以及圖三B所示，於一實施例中，一散熱板可設置於靠近陰極導電板152的壓板18上，而另一散熱板可設置於靠近陽極導電板172的壓板18上。惟散熱片19的數量、大小、放置位置、散熱鰭片設計皆不以圖一A至圖三B中所繪示為限，於實際應用時皆可根據使用者需求做調整。
請參閱圖五，圖五係繪示根據本發明之一具體實施例之氣體產生器之平面示意圖。其中於圖五為了使圖示中之離子膜電解槽10更清楚，因此壓板18、陽極導電板172、陽極電極板170、離子交換膜12、陰極電極板150、陰極導電板152以及壓板18彼此間以具有一定距離之方式繪示，惟於實際應用時上述元件可以是彼此堆疊起來的。
氣體產生器1可另包含氫氣濃度偵測器30以及處理器40。離子膜電解槽10另包含氫氣管102，其連接於陰極室14與霧化/揮發氣體混合槽60之間，以將陰極室14中之氫氣輸出至霧化/揮發氣體混合槽60。於一實施例中，氫氣濃度偵測器30可連接與陰極室14連通之氫氣管102，藉以偵測由陰極室14輸出之氫氣之氫氣濃度；而處理器40可分別連接氫氣濃度偵測器30以及離子膜電解槽10。其中，氫氣可以為離子膜電解槽10電解水所產生之氫氣。當氫氣濃度偵測器30偵測氫氣濃度高於預定值時會產生警示訊號，處理器40接收到警示訊號時會產生停止指令以讓離子膜電解槽10停止運作，而可避免因氫氣濃度過高而造成氣爆，進而可提高整體安全性。由於離子膜電解槽10結構已於先前段落描述，故不在此贅述，僅就先前未描述進行說明。於一實施例中，如圖三A所示，氫氣管102可貫穿陰極導電板 152以連通陰極室14與外界，惟氫氣管102設置的位置以及氫氣管102與陰極室14連通方式並不以圖三A所示為限，亦可以如圖五所繪示設置於離子交換膜12上部，甚至是只要是有連通陰極室14與外界的結構設計皆可。
氣體產生器1可另包含一補氣泵20以接收空氣。離子膜電解槽10可另包含一補氣管100，該補氣管100可連通陰極室14與外界。於一實施例中，如圖三A所示，補氣管100貫穿陰極導電板152以連通陰極室14與外界，惟補氣管100的位置以及與陰極室14連通方式並不以圖示所示為限，亦可以如圖二、圖五所繪示設置於離子交換膜12下部，甚至是只要是有連通陰極室14與外界的位置設置皆可。補氣泵20藉由補氣管100可將空氣輸送至陰極室14以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生氫氣混合氣。於一實施例中，補氣泵20可包含吸氣管22以及泵24。吸氣管22連通於外界以接收外界空氣。泵24設置於吸氣管22以及補氣管100之間，泵24可藉由補氣管100以與離子膜電解槽10之陰極室14連通。藉由泵24運作下，吸氣管22接收外界空氣並輸送至陰極室14，而可稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生氫氣混合氣。於本實施例中，霧化/揮發氣體混合槽60連接離子膜電解槽10，以接收該氫氣混合氣並與霧化氣體混合，以形成保健氣體，其中氫氣混合氣可為透過補氣泵20運作下將外界空氣輸入至陰極室14中以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生之氫氣。於一實施例中，經過稀釋後之氫氣濃度佔氫氣混合氣之氣體體積濃度可為3.5%以下，而可讓離子膜電解槽10輸出低濃度的氫氣，從而可降低氣爆的風險而提高其安全性。惟氫氣濃度佔氫氣混合氣之氣體體積濃度並不以3.5%以下為限，於實際應用時，可根據使用者需求以調整所需稀釋之氫氣濃度。
補氣泵20可另包含用以過濾外界空氣之空氣過濾器26。空氣過濾器26可藉由吸氣管22與泵24相互連接。藉由泵24運作下，吸氣管22可接收經過空氣過濾器26過濾後之空氣至陰極室14，以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生氫氣混合氣。於本實施例中，霧化/揮發氣體混合槽60連接離子膜電解槽10，以接收該氫氣混合氣並與其所產生之霧化氣體混合，以形成保健氣體，其中氫氣混合氣可以為將經過空氣過濾器26過濾後之空氣輸入至陰極室14中以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生之氫氣。
氣體產生器1可另包含氫氣濃度偵測器30以及處理器40。離子膜電解槽10另包含氫氣管102，其連接於陰極室14與霧化/揮發氣體混合槽60之間，以由陰極室14輸出氫氣混合氣至霧化/揮發氣體混合槽60。由於離子膜電解槽10結構以及補氣泵20已於先前段落描述，故不在此贅述。氫氣濃度偵測器30可連接與陰極室14連通之氫氣管102，藉以偵測由陰極室14輸出之氫氣混合氣中之氫氣濃度；而處理器40可分別連接氫氣濃度偵測器30以及離子膜電解槽10。其中，氫氣混合氣可為透過補氣泵20運作下將外界空氣輸入至陰極室14中以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生之氫氣混合氣，或是將經過空氣過濾器26過濾後之空氣輸入至陰極室14中以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生之氫氣混合氣。當氫氣濃度偵測器30偵測氫氣濃度高於預定值時會產生警示訊號，處理器40接收到該警示訊號時會產生停止指令以讓離子膜電解槽10停止運作，而可避免因氫氣濃度過高而造成氣爆，進而可提高整體安全性。上述之預定值可為氫氣混合氣佔氫氣混合氣之氣體體積濃度為3.5%，當偵測到之濃度高於此預定值時，產生警示訊號，惟該預定值並不以此為限，其亦可以為4%或甚至是可根據使用者需求進行 調整預定值之大小。
氣體產生器1可另包含氣水分離器50，其可用於將氣體以及液體分離。於一實施例中，氣水分離器50位於離子膜電解槽10以及霧化/揮發氣體混合槽60之間。離子膜電解槽10可另包含氫氣管102，其連接陰極室14以將陰極室14中之氫氣輸出。氣水分離器50可接收該氫氣將該氫氣中所含水分分離。於本實施例中，霧化/揮發氣體混合槽60接收經過分離水分後之氫氣，並產生霧化氣體與經過分離水分後之氫氣混合，而形成保健氣體。於一實施例中，如圖三A所示，氫氣管102貫穿陰極導電板152以連通陰極室14與外界，惟氫氣管102設置的位置及與陰極室14連通方式並不以圖三A所示為限，亦可以如圖二、圖五所繪示設置於離子交換膜12上部，甚至是只要是有連通陰極室14與外界的結構設計皆可。於一實施例中，氣水分離器50可包含回水管52以及出氣管54。氣水分離器50可藉由氫氣管102連接陰極室14以接收氫氣，並將氫氣中所含水分分離，並經由回水管52將分離出的水分排出，以及經由出氣管54將經過分離水分後之氫氣輸出。於本實施例中，霧化/揮發氣體混合槽60可藉由出氣管54連接氣水分離器50，以接收經過分離水分後之氫氣，並產生霧化氣體與經過分離水分後之氫氣混合，而形成保健氣體。
氣體產生器1可另包含氫氣濃度偵測器30以及處理器40。於一實施例中，氫氣濃度偵測器30可連接氣水分離器50並藉以偵測經過分離水分後之氫氣中之氫氣濃度，而可偵測經過氣水分離器50分離水分後之氫氣中之氫氣濃度；而處理器40可分別連接氫氣濃度偵測器30以及離子膜電解槽10。於一實施例中，氣水分離器50包含出氣管54，氫氣濃度偵測器30 可連接該出氣管54，而可偵測經過氣水分離器50分離水分後並經由出氣管54輸出之氫氣中之氫氣濃度；而處理器40可分別連接氫氣濃度偵測器30以及離子膜電解槽10。其中，氫氣可以為離子膜電解槽10電解水所產生之氫氣。當氫氣濃度偵測器30偵測到經過分離水分後之氫氣的氫氣濃度高於預定值時，產生警示訊號，其中預定值可根據使用者需求進行調整預定值之大小。當處理器40接收到警示訊號時，產生停止指令以讓離子膜電解槽10停止運作，而可避免因氫氣濃度過高而造成氣爆，進而可提高整體安全性。於一實施例中，離子膜電解槽10設置於氣水分離器50以及補氣泵20之間。離子膜電解槽10可藉由氫氣管102連接氣水分離器50，其中氫氣管102與陰極室14相互連通，離子膜電解槽10可將陰極室14中所產生的氫氣輸出至氣水分離器50。於一實施例中，藉由泵24運作，吸氣管接收空氣並輸送至陰極室14，以稀釋陰極室中之氫氣濃度而產生氫氣混合氣，氣水分離器50接收經由氫氣管102輸出之氫氣混合氣，並將氫氣混合氣中所含水分分離，並經由回水管52將分離出的水分排出，以及經由出氣管54將經過分離水分後之氫氣混合氣輸出。其中氫氣混合氣可為透過補氣泵20運作下將外界空氣輸入至陰極室14中以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生之氫氣混合氣，或是將經過空氣過濾器26過濾後之空氣輸入至陰極室14中以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生之氫氣混合氣。於本實施例中，霧化/揮發氣體混合槽60可藉由出氣管54與氣水分離器50連接，以接收經過空氣稀釋並分離水分後之氫氣，並與所產生之霧化氣體混合，而形成保健氣體供使用者吸入。
於一實施例中，氫氣濃度偵測器30可連接出氣管54，而可偵測經過氣水分離器50分離水分後之氫氣混合氣中之氫氣濃度；而處理器40 可分別連接氫氣濃度偵測器30以及離子膜電解槽10。其中，氫氣混合氣可為透過補氣泵20運作下將外界空氣輸入至陰極室14中以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生之氫氣混合氣，或是將經過空氣過濾器26過濾後之空氣輸入至陰極室14中以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生之氫氣混合氣。當氫氣濃度偵測器30偵測到經過分離水分後之氫氣混合氣的氫氣濃度高於預定值時，產生警示訊號，其中預定值可根據使用者需求進行調整預定值之大小。當處理器40接收到警示訊號時，產生停止指令以讓離子膜電解槽10停止運作，而可避免因氫氣濃度過高而造成氣爆，進而可提高整體安全性。上述之預定值可經過氣水分離器50分離水分後之氫氣混合氣佔氫氣混合氣之氣體體積濃度為3.5%，當偵測到之濃度高於此預定值時，產生警示訊號，惟該預定值並不以此為限，其亦可以為4%、19%或兩者間任意值，甚至是可根據使用者需求進行調整預定值之大小。
氣體產生器1可另包含一水箱70。離子膜電解槽10另包含補水管104，以將外界的水補充入陰極室14以及陽極室16中。水箱70可透過補水管104連接離子膜電解槽10，以將水箱70中的水補充至陽極室16以及陰極室14。於一實施例中，如圖三A所示，補水管104貫穿陽極導電板172以連通陽極室16與外界，而可將外部的水經由補水管104補充入陽極室16中，而在陽極室16中的水可進一步地在透過離子膜以滲透到陰極室14，除此之外，亦可以如圖二、圖五所繪示設置於離子交換膜12下部，甚至是只要是有連通離子膜電解槽10與外界的結構設計皆可。於另一實施例中，離子膜電解槽10亦可以包含兩補水管104以分別連通陽極室16與外界以及連通陰極室14與外界，進而可提供外部水至陽極室16以及陰極室14。
於一實施例中，氣水分離器50可藉由回水管52與水箱70連接。氣水分離器50可將氫氣或氫氣混合氣中所含水分分離，並將分離出的水分排出並輸入至水箱70中；而水箱70中的水可再次提供給離子膜電解槽10，如此一來可以達到水循環。
離子膜電解槽10可另包含氧氣管106，其連接陽極室16以將所產生之氧氣輸出至外界。於一實施例中，離子膜電解槽10可藉由氧氣管106連接水箱70，以將由陽極室16所產生之氧氣經由氧氣管106輸入至水箱70，並經由水箱70排出。於一實施例中，如圖三A所示，氧氣管106貫穿陽極導電板172以連通陽極室16與外界，而可將陽極室16所產生之氧氣經由氧氣管106輸出，惟氧氣管106設置的位置及與陽極室16連通方式並不以圖三A所示為限，亦可以如圖二、圖五所繪示設置於離子交換膜12上部，甚至是只要是有連通陽極室16與外界的結構設計皆可。
水箱70內容置有水。於一實施例中，如圖五所繪示，水箱70可另包含一注水口72，可用以補充所需水至水箱70中。
於一實施例中，如圖五所繪示，水箱70內所容置的水位於一預定水位。水箱70可另包含一水位調節閥，其可用以控制容置於水箱70內水的水位。於一實施例中，水位調節件可為一排水閥74，當水位高於預定水位時，則將水箱70內多餘的水排除，惟水位調節件不以排水閥74為限，於實際應用時其亦可為任何可用以調節水位之元件皆可。
於另一實施例中，如圖五所示，氣體產生器1可包含離子膜電解槽10以及補氣泵20。離子膜電解槽10連接補氣泵20，藉由補氣泵20之運作以將外界空氣抽吸至離子膜電解槽10內之陰極室14，以稀釋陰極室14 中之氫氣濃度而產生氫氣混合氣。由於離子膜電解槽10結構已於先前描述，故不在此贅述，僅就先前未描述進行說明。離子膜電解槽10包含連通陰極室14與外界之補氣管100。於一實施例中，如圖三A所示，補氣管100貫穿陰極導電板152以連通陰極室14與外界，惟補氣管100的位置以及與陰極室14連通方式並不以圖示所示為限，亦可以如圖二、圖五所繪示設置於離子交換膜12下部，甚至是只要是有連通陰極室14與外界的位置設置皆可。補氣泵20以接收一空氣，並藉由補氣管可將空氣輸送至該陰極室以稀釋該陰極室中之該氫氣濃度而產生一氫氣混合氣。於一實施例中，補氣泵20包含吸氣管22以及泵24。吸氣管22連通於外界以接收外界空氣。泵24設置於吸氣管22以及補氣管100之間，泵24可藉由補氣管100以與離子膜電解槽10之陰極室14連通。藉由泵24運作下，吸氣管22接收外界空氣並輸送至陰極室14，而可稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生氫氣混合氣。經過稀釋後之氫氣濃度佔氫氣混合氣之氣體體積濃度可為3.5%以下，而可讓離子膜電解槽10輸出低濃度的氫氣，從而可降低氣爆的風險而提高其安全性。惟氫氣濃度佔氫氣混合氣之氣體體積濃度並不以3.5%以下為限，於實際應用時，可根據使用者需求以調整所需稀釋之氫氣濃度。
於一實施例中，補氣泵20可另包含用以過濾外界空氣之空氣過濾器26，其藉由吸氣管22與泵24相互連接。藉由泵24運作下，吸氣管22可接收經過空氣過濾器26過濾後之空氣至陰極室14，以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生氫氣混合氣。
氣體產生器1可另包含氫氣濃度偵測器30以及處理器40。離子膜電解槽10另包含氫氣管102，其連接於陰極室14與霧化/揮發氣體混合槽 60之間，以由陰極室14輸出氫氣混合氣至霧化/揮發氣體混合槽60。由於離子膜電解槽10結構以及補氣泵20已於先前段落描述，故不在此贅述。氫氣濃度偵測器30可連接與陰極室14連通之氫氣管102，藉以偵測由陰極室14輸出之氫氣混合氣中之氫氣濃度；而處理器40可分別連接氫氣濃度偵測器30以及離子膜電解槽10。其中，氫氣混合氣可為透過補氣泵20運作下將外界空氣輸入至陰極室14中以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生之氫氣混合氣，或是將經過空氣過濾器26過濾後之空氣輸入至陰極室14中以稀釋陰極室14中之氫氣濃度而產生之氫氣混合氣。當氫氣濃度偵測器30偵測氫氣濃度高於預定值時會產生警示訊號，處理器40接收到該警示訊號時會產生停止指令以讓離子膜電解槽10停止運作，而可避免因氫氣濃度過高而造成氣爆，進而可提高整體安全性。上述之預定值可為氫氣混合氣佔氫氣混合氣之氣體體積濃度為3.5%，當偵測到之濃度高於此預定值時，產生警示訊號，惟該預定值並不以此為限，其亦可以為4%或甚至是可根據使用者需求進行調整預定值之大小。
綜上所述，本發明氣體產生器1所使用之離子膜電解槽10相較於習知鹼式電解槽能避免槽體腐蝕、環境汙染、過濾不完全而有吸入含有電解質氣體之問題產生。本發明氣體產生器1可藉由接收外界空氣至陰極室14內以稀釋氫氣，而可讓離子膜電解槽10輸出低濃度的氫氣，從而可降低氣爆的風險而提高其安全性。本發明氣體產生器1亦可藉由將氫氣或氫氣混合氣中所含水分分離，並將分離出的水分排出並輸入至水箱70中；而水箱70中的水可再次提供給離子膜電解槽10，以達到水循環。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本 發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧氣體產生器
100‧‧‧補氣管
102‧‧‧氫氣管
104‧‧‧補水管
106‧‧‧氧氣管
12‧‧‧離子交換膜
150‧‧‧陰極電極板
152‧‧‧陰極導電板
170‧‧‧陽極電極板
172‧‧‧陽極導電板
18‧‧‧壓板
20‧‧‧補氣泵
22‧‧‧吸氣管
24‧‧‧泵
26‧‧‧空氣過濾器
30‧‧‧氫氣濃度偵測器
40‧‧‧處理器
50‧‧‧氣水分離器
52‧‧‧回水管
54‧‧‧出氣管
60‧‧‧霧化/揮發氣體混合槽
70‧‧‧水箱
72‧‧‧注水口
74‧‧‧排水閥

Claims (12)

  1. 一種氣體產生器，包含：一離子膜電解槽，包含一離子交換膜、一陰極室以及一陽極室，該陽極室中設置一陽極電極且該陰極室中設置一陰極電極，該離子交換膜設置於該陰極室以及該陽極室之間，其中於該離子膜電解槽電解水時該陽極電極產生氧氣，該陰極電極產生氫氣；以及一霧化/揮發氣體混合槽，連接該離子膜電解槽並接收由該離子膜電解槽所產生之該氫氣，該霧化/揮發氣體混合槽產生一霧化氣體與該氫氣混合，以形成一保健氣體，其中該霧化氣體選自於由水蒸汽、霧化藥水以及揮發精油所組成的族群中之一種或其組合。
  2. 如請求項1所述之氣體產生器，該離子膜電解槽另包含一補氣管，該補氣管連接該陰極室，該氣體產生器另包含：一補氣泵，以接收一空氣，該補氣泵藉由該補氣管可將該空氣輸送至該陰極室以稀釋該陰極室中之該氫氣濃度而產生一氫氣混合氣；其中該霧化/揮發氣體混合槽接收該氫氣混合氣與該霧化氣體混合，以形成該保健氣體。
  3. 如請求項2所述之氣體產生器，其中該離子膜電解槽另包含一氫氣管，該氫氣管連接該陰極室以將該陰極室中之該氫氧混合氣輸出，該氣體產生器另包含：一氫氣濃度偵測器，連接該氫氣管並藉以偵測該氫氣混合氣中之該氫氣濃度，當所偵測到之該氫氣濃度高於一預定值時，產生一警示訊號；以及一處理器，耦接該氫氣濃度偵測器以及該離子膜電解槽，當由該氫氣濃度偵測器接收到該警示訊號時，產生一停止指令以讓該離子膜電解槽停止運作。
  4. 如請求項3所述之氣體產生器，其中該預定值為該氫氣佔該氫氣混合氣之氣體體積濃度為3.5%。
  5. 如請求項1所述之氣體產生器，其中該離子膜電解槽另包含一氫氣管，該氫氣管連接該陰極室以將該陰極室中之該氫氣輸出，該氣體產生器另包含：一氣水分離器，位於該離子膜電解槽以及該霧化/揮發氣體混合槽之間，該氣水分離器可接收該氫氣將該氫氣中所含水分分離；其中該霧化/揮發氣體混合槽接收經過分離水分後之該氫氣，並產生該霧化氣體與經過分離水分後之該氫氣混合，以形成該保健氣體。
  6. 如請求項5所述之氣體產生器，該氣體產生器另包含：一氫氣濃度偵測器，連接該氣水分離器並藉以偵測經過分離水分後之該氫氣中之該氫氣濃度，當所偵測到之該氫氣濃度高於一預定值時，產生一警示訊號；以及一處理器，耦接該氫氣濃度偵測器以及該離子膜電解槽，當接收到該警示訊號時，產生一停止指令以讓該離子膜電解槽停止運作。
  7. 如請求項1所述之氣體產生器，另包含：一水箱，容置有一水，該水箱連接該離子膜電解槽，以將該水補充至該陽極室以及該陰極室。
  8. 如請求項7所述之氣體產生器，其中該離子膜電解槽另包含一氧氣管，該氧氣管連接該陽極室，該離子膜電解槽將由該陽極室所產生之該氧氣經由該氧氣管輸入至該水箱，並經由該水箱排出。
  9. 如請求項1所述之氣體產生器，其中該離子交換膜包含一離子交換膜本體、一陽極催化層以及一陰極催化層，該陽極催化層以及該陰極催化層分別位於該離子交換膜本體之兩側並分別位於該陽極室與該陰極室中，該陽極催化層選自於由Pt、Ir、Pd、Pt合金粉末以及碳黑所組成的族群中之一種或其組合，該陰極催化層選自於由Pt、Ir、Pd以及Pt合金粉末所組成的族群中之一種或其組合，該離子交換膜本體為一Nafion膜。
  10. 如請求項1所述之氣體產生器，其中該陰極電極包含一陰極電極板以及一陰極導電板，該陽極電極包含一陽極電極板以及一陽極導電板，該陰極 電極板位於該離子交換膜與該陰極導電板之間，該陽極電極板位於該離子交換膜與該陽極導電板之間，該陰極導電板以及該陽極導電板用以連接一外部電源。
  11. 如請求項11所述之氣體產生器，另包含兩散熱板，其中該兩散熱板設置於該離子膜電解槽外側，該散熱板靠近該陰極導電板，另一該散熱板靠近該陽極導電板。
  12. 一種氣體產生器，包含：一離子膜電解槽，包含一離子交換膜、一陰極室以及一陽極室，該陽極室中設置一陽極電極且該陰極室中設置一陰極電極，該離子交換膜設置於該陰極室以及該陽極室之間，該離子膜電解槽另包含一補氣管，該補氣管連接該陰極室，其中於該離子膜電解槽電解水時該陽極電極產生氧氣，該陰極電極產生氫氣；以及一補氣泵，以接收一空氣，該補氣泵藉由該補氣管可將該空氣輸送至該陰極室以稀釋該陰極室中之該氫氣濃度而產生一氫氣混合氣。
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