TWI717924B

TWI717924B - 電解式供氧裝置

Info

Publication number: TWI717924B
Application number: TW108144150A
Authority: TW
Inventors: 王士嘉; 張詞翔
Original assignee: 國立虎尾科技大學
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2021-02-01
Also published as: TW202122309A

Abstract

一種電解式供氧裝置，用以輸入一水液，該電解式供氧裝置包含：一座體；以及一供氧組件，樞接於該座體，該供氧組件包含：一容器，包含一電解室、二端部及一配重元件，其中一端部設有一注水部，另一端部設有一集氣部，該注水部及該集氣部皆連通該電解室，該配重元件設置於該電解室底部；二電極，設置於該電解室；及一供電單元，連接所述電極；當該座體傾斜時，該容器相對該座體樞轉，該配重元件樞轉至下方，使該集氣部維持高於該注水部。藉此，避免因為使用角度的改變而中斷氧氣的供應，產品實用性較佳。

Description

電解式供氧裝置

本發明係關於一種供氧裝置，特別是指一種電解式的供氧裝置。

現有的潛水器材大多有潛水面罩和氧氣筒，潛水面罩中的氧氣供給管與氧氣筒連通，以藉由氧氣筒提供潛水人員所需的氧氣。但是，潛水人員的潛水時間長短，全憑氧氣筒內氧氣的儲量決定，致使其潛水時間受到極大的限制。尤其當混合空氣中的氧氣比例過低甚至為零時，潛水人員吸入這樣的混合空氣，極有可能在水中失去意識而發生危險。

目前已有業者研發利用電解原理供氧的設備，例如有中國專利公開號CN 108342745 A的「一種電解水供氧潛水設備及其控制方法」、中國專利公告號CN 203047519 U的「電解水供氧潛水面罩」、美國專利公開號US 20100263664 A1的「PORTABLE OXYGEN DELIVERY DEVICE AND METHOD FOR DELIVERING OXYGEN TO A MOBILE USER」、美國專利公告號US 05203325 A的「SELF CONTAINED APPARATUS FOR INDEFINITE RESPIRATION IN NON-AIR ENVIRONMENTS」及美國專利公告號US 06295984 B1的「DIVER'S BACKPACK」......等等，以上幾件專利案都是藉由電解設備中相似的電極或電解塊結構，將流入電解室中的海水電解取得氧氣，並以氧氣收集設備收集供潛水人員呼吸。

然而，當潛水人員向下深入水中時，前述專利案的電解設備都會隨著潛水人員向下傾斜，導致氧氣收集設備傾斜至電解設備的側邊或下方，由於電解產生的氧氣會被浮力帶往上方，氧氣無法順利抵達側邊或下方的氧氣收集設備，可能使潛水人員的氧氣供給停止，實用性仍有待提升。

爰此，本發明人提出一種電解式供氧裝置，用以輸入一水液，該電解式供氧裝置包含：一座體，包含一第一樞接部；以及一供氧組件，設置於該座體，該供氧組件包含：一容器，包含一電解室、二端部、一第二樞接部及一配重元件，該第二樞接部樞接於該座體之該第一樞接部，且該第二樞接部位在所述端部之間，其中一端部設有一注水部，另一端部設有一集氣部，該注水部及該集氣部皆連通該電解室，該配重元件設置於該電解室底部；二電極，設置於該電解室；及一供電單元，連接所述電極；該水液自該注水部輸入至該電解室後，該水液在該電解室中經由所述電極電解而產生一氧氣至該集氣部；當該座體傾斜時，該容器藉由該第二樞接部相對該座體之該第一樞接部樞轉，該配重元件樞轉至下方，使該集氣部維持高於該注水部。

進一步，有一控制組件，包含一液位感測器及一控制單元，該液位感測器設置在該電解室，該控制單元訊號連接該液位感測器及該供電單元；當該液位感測器感測該電解室中之該水液不少於一預設水量時，該控制單元控制該供電單元及所述電極形成通路；當該液位感測器感測該電解室中之該水液少於該預設水量時，該控制單元控制該供電單元及所述電極形成斷路。

進一步，該容器有一分隔部設置於所述電極之間，該分隔部使該電解室形成一氧氣供應室及一氫氣供應室，該氧氣供應室及該氫氣供應室皆設有該集氣部。

進一步，有一空氣瓶及一混合單元，該氧氣供應室之該集氣部藉由一第一加壓單元連接一氧氣瓶，該氧氣瓶中的該氧氣與該空氣瓶中的一空氣經由該混合單元混合後送至一氧氣輸送單元。

進一步，有一救生設備，該氫氣供應室之該集氣部藉由一第二加壓單元連接一氫氣瓶，該氫氣瓶包含一控制閥及一洩壓閥；當該控制閥開啟時，該氫氣瓶中的一氫氣灌入該救生設備之一充氣浮具中；當該氫氣瓶壓力大於一預設值時，該洩壓閥開啟，部分之該氫氣釋放至該電解式供氧裝置外部。

進一步，該電解室有一隔水透氣膜設置在所述電極及該集氣部之間。

進一步，該座體有一隔水牆形成一隔水室，該供電單元設置於該隔水室中。

根據上述技術特徵可達成以下功效：

1.藉由第一樞接部及第二樞接部，容器可以相對座體樞轉，再藉由配重元件樞轉至容器下方，可以使集氣部維持高於注水部，氧氣供應不中斷，提高實用性。

2.藉由液位感測器判斷水液是否足夠，並由控制單元自動控制電極的斷電或供電，可以減少電力的損耗速率，延長可供氧時間。

3.提供儲存氧氣的氧氣瓶及儲存空氣的空氣瓶，方便混合適當比例的氧氣。

4.收集電解水液產生的氫氣，讓使用者可將氫氣灌入充氣浮具，以藉由氫氣的浮力快速回到水面。

1:座體

11:隔水室

12:容置空間

13:防水蓋

14:隔水牆

15:第一樞接部

2:供氧組件

21A,21B:電極

22:容器

221:電解室

221A:氧氣供應室

221B:氫氣供應室

222A,222B:端部

223:第二樞接部

224:注水部

225A,225B:集氣部

226:隔水透氣膜

227:分隔部

228:配重元件

23:供電單元

24:第一加壓單元

25:氧氣瓶

251:氧氣輸送單元

26:空氣瓶

261:混合單元

3:控制組件

31:液位感測器

32:控制單元

4:救生設備

41:第二加壓單元

42:氫氣瓶

421:控制閥

422:洩壓閥

43:充氣浮具

[第一圖]係本發明實施例之剖視示意圖。

[第二圖]係本發明實施例之實施示意圖一，示意水液不多於預設水量。

[第三圖]係本發明實施例之實施示意圖二，示意水液多於預設水量。

[第四A圖]係本發明實施例之實施示意圖三，示意容器於初始狀態。

[第四B圖]係本發明實施例之實施示意圖四，示意容器於擺動狀態。

[第五圖]係本發明實施例之實施示意圖五，示意將容器中的水液排出至不多於預設水量。

[第六圖]係本發明實施例之實施示意圖六，示意將氫氣注入充氣浮具。

綜合上述技術特徵，本發明電解式供氧裝置的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

請參閱第一圖，係揭示本發明實施例電解式供氧裝置，用以輸入一水液，該電解式供氧裝置主要包含：一座體(1)、一供氧組件(2)、一控制組件(3)及一救生設備(4)。

該座體(1)中有一隔水室(11)及一容置空間(12)，並有一防水蓋(13)利用嵌合或鎖塊等方式可拆卸地結合於該座體(1)，以封閉該隔水室(11)。該防水蓋(13)的邊緣可視情況增加止洩帶、止水圈或其他防止該水液滲入的結構，確保該隔水室(11)完全密封而與該水液隔絕。該座體(1)還包含有一隔水牆(14)及一第一樞接部(15)，皆設置在該座體(1)內部。該隔水牆(14)將該座體(1)之內部區隔出該隔水室(11)及該容置空間(12)。該第一樞接部(15)可以為卡槽等樞接結構。

該供氧組件(2)設置在該座體(1)上，該供氧組件(2)包含二電極(21A)(21B)、一容器(22)及一供電單元(23)。該容器(22)包含一電解室(221)、二端部(222A)(222B)及一第二樞接部(223)，該第二樞接部(223)樞接於該座體(1)之該第一樞接部(15)，且該第二樞接部(223)位在所述端部(222A)(222B)之間，其中一端部(222A)設有一注水部(224)，另一端部(222B)設有二集氣部(225A)(225B)，該注水部(224)及所述集氣部(225A)(225B)皆連通該電解室(221)。所述電極(21A)(21B)設置於該電解室(221)，該供電單元(23)電性連接所述電極(21A)(21B)。該容器(22)還包含一隔水透氣膜(226)、一分隔部(227)及一配重元件(228)。該隔水透氣膜(226)設置於該電解室(221)中，且該隔水透氣膜(226)位於所述電極(21A)(21B)及所述集氣部(225A)(225B)之間。該分隔部(227)位於所述電極(21A)(21B)之間，該分隔部(227)使該電解室(221)形成一氧氣供應室(221A)及一氫氣供應室(221B)，所述集氣部(225A)(225B)分別對應該氧氣供應室(221A)及該氫氣供應室(221B)設置。該配重元件(228)，例如配重塊，設置於該電解室(221)底部。該供氧組件(2)還包含有一第一加壓單元(24)、一氧氣瓶(25)及一空氣瓶(26)，該空氣瓶(26)連接一混合單元(261)，該氧氣瓶(25)連接一氧氣輸送單元(251)及該混合單元(261)。該氧氣供應室(221A)之所述集氣部(225A)經由該第一加壓單元(24)連接該氧氣瓶(25)。該供電單元(23)及該第一加壓單元(24)皆設置於該隔水室(11)，以避免受潮而損壞。該第二樞接部(223)可以為桿件等對應該第一樞接部(15)的樞接結構。

該控制組件(3)包含一液位感測器(31)及一控制單元(32)，該液位感測器(31)設置在該電解室(221)，該控制單元(32)設置在該隔水室(11)以防潮，且該控制單元(32)訊號連接該液位感測器(31)及該供電單元(23)。該液位感測器(31)可以藉由光訊號或電訊號等方式，對該水液的液面高度進行測量。

該救生設備(4)包含一第二加壓單元(41)、一氫氣瓶(42)及一充氣浮具(43)。該第二加壓單元(41)設置於該隔水室(11)中以防潮，且該第二加壓單元(52)連接該氫氣供應室(221B)之所述集氣部(225B)及該氫氣瓶(42)。該氫氣瓶(42)包含一控制閥(421)及一洩壓閥(422)，當該氫氣瓶(42)內的壓力大於一預設值時，該洩壓閥(422)開啟，部分之該氫氣釋放至該電解式供氧裝置外部，使該氫氣瓶(42)內的壓力維持不大於該預設值。該充氣浮具(43)藉由該控制閥(421)連接該氫氣瓶(42)。要特別說明的是，在本發明之實施方式中，該充氣浮具(43)為救生衣，該座體(1)結合在該救生衣後側，於實際實施時，該充氣浮具(43)的實施型態及外觀並不以此為限，也可以是橡皮艇、救生圈或其他任何可提供一使用者浮力及快速上浮的物品。

請參閱第二圖，當該使用者尚未完全潛入水中時，該液位感測器(31)感測該容器(22)之該電解室(221)中的該水液少於一預設水量，該控制單元(32)控制該供電單元(23)及所述電極(21A)(21B)形成斷路。該預設水量即為該水液之水面平行所述端部(222A)(222B)時，該水液之水面高度能夠到達該液位感測器(31)所在高度的該水液之水量。

請參閱第三圖，當該使用者完全潛入水中後，該液位感測器(31)感測該電解室(221)中之該水液不少於該預設水量，該控制單元(32)控制該供電單元(23)及所述電極(21A)(21B)形成通路。該供電單元(23)及所述電極(21A)(21B)形成通路後，所述電極(21A)(21B)對該電解室(221)中的該水液進行電解，而產生一氧氣及一氫氣。藉由該液位感測器(31)判斷該水液是否足夠，並由該控制單元(32)自動控制所述電極(21A)(21B)的斷電或供電，可以減少電力的損耗速率，延長可供氧時間。接著，該氧氣及該氫氣分別排至該氧氣供應室(221A)之所述集氣部(225A)及該氫氣供應室(221B)之所述集氣部(225B)，並分別受該第一加壓單元(24)及該第二加壓單元(41)加壓，而分別儲存於該氧氣瓶(25)及該氫氣瓶(42)。該氧氣瓶(25)中的該氧氣與該空氣瓶(26)中的一空氣經由該混合單元(261)以適當比例混合後送至該氧氣輸送單元(251)，以供該使用者呼吸。

請參閱第四A圖及第四B圖，並請搭配第三圖，於該容器(22)的一初始狀態，也就是該使用者直立時，該配重元件(228)是在該容器(22)的下方，所述集氣部(225A)(225B)在該容器(22)上方；然而在該使用者的潛水過程中，例如從岸上躍入水中時，或是前往更深的水中時，該使用者以及該電解式供氧裝置可能會傾斜，甚至可能會倒置。當該座體(1)隨著該使用者傾斜時，該容器(22)轉換為一擺動狀態，藉由該第二樞接部(223)，該容器(22)可以相對該座體(1)之該第一樞接部(15)樞轉，該容器(22)中的該配重元件(228)受到重力的影響會重新樞轉至下方，即該容器(22)的相對低處，使所述集氣部(225A)(225B)維持高於該注水部(224)而在該容器(22)上方，也就是使該容器(22)重回該初始狀態。由於所述集氣部(225A)(225B)維持高於該注水部(224)，被電解出的該氧氣及該氫氣受浮力上浮後可以順利抵達在上方的所述集氣部(225A)(225B)，使該氧氣的供應不中斷，大幅提高實用性。

請參閱第五圖，該使用者回到水面或離開水面時，該容器(22)中的該水液會逐漸自該注水部(224)往外排出，使該容器(22)之該電解室(221)中的該水液逐漸減少至少於該預設水量，該控制單元(32)控制該供電單元(23)及所述電極(21A)(21B)形成斷路，節省不必要的電力消耗。

請參閱第六圖，當該使用者需要快速回到水面時，可以控制該氫氣瓶(42)的該控制閥(421)，使該氫氣瓶(42)中的該氫氣灌入該充氣浮具(43)，該使用者可以藉由填充有該氫氣的該充氣浮具(43)增加浮力，快速回到水面。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。