УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ Российский патент 2020 года по МПК C25B9/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к устройству для электролиза воды и, более конкретно, к устройству для электролиза воды, которое выводит водородный газ и кислородный газ на одной и той же стороне электролизера.

2. Описание известного уровня техники

Поскольку люди всегда уделяли много внимания разработкам в области здравоохранения, много разработок в медицинской технике также направлены на лечение болезней и продление жизни людей. Большинство методов лечения в прошлом основывались на наблюдении, что означает, что болезнь лечится только при ее возникновении. Методы лечения включают операции, методы лечения лекарственными средствами, разновидности лучевой терапии или даже терапевтические методы лечения рака. Однако в последние годы большинство исследований от экспертов в области медицины постепенно переходят к профилактическим медицинским методам, таким как исследования здорового питания, скрининг и профилактика наследственных заболеваний, которые активно предотвращают появление заболеваний в будущем. Благодаря нацеленности на продление человеческой жизни, постепенно развиваются и становятся весьма популярными для широкой аудитории многие антивозрастные и антиоксидантные технологии, включая продукты для ухода за кожей и антиоксидантную еду/лекарства.

В ходе исследований было обнаружено, что в человеческом организме существуют нестабильные формы кислорода (O+), также известные как свободные радикалы. Свободные радикалы, которые, как правило, возникают вследствие болезней, диеты, окружающей среды и образа жизни человека, могут выделяться в виде воды путем реакции с вдыхаемым водородом. Благодаря этому методу количество свободных радикалов в организме человека может быть уменьшено, восстанавливая при этом физическое состояние от кислотообразующего состояния до щелочеобразующего состояния с достижением антиоксидантного, антивозрастного и благоприятного влияния на здоровье человека, и даже с устранением хронических заболеваний. Кроме того, существуют также клинические исследования, показывающие, что пациенты, которым необходимо вдыхать высокую концентрацию кислорода в течение продолжительного периода времени, будут страдать от поражения легких, но ситуация может быть улучшена при вдыхании водорода.

Для улучшения эффекта от вдыхания водородного газа эффективным способом повышения эффективности является увеличение времени вдыхания водородного газа. В целом, традиционное устройство для электролиза воды является относительно громоздким, и человеку сложно иметь достаточно времени, чтобы вдыхать водородный газ, оставаясь рядом с традиционным устройством для электролиза воды, во время повседневной деятельности. Следовательно, эффективным способом может быть вдыхание водородного газа во время сна. Однако, как упомянуто выше, традиционное устройство для электролиза воды является относительно громоздким, следовательно, способ уменьшения объема устройства для электролиза воды и поддержания получения достаточного количества водородного газа – задачи, которые необходимо решить.

В дополнение к медицинскому обслуживанию, упомянутому выше, водородный газ может быть также использован для создания кислородно-водородного пламени для нагрева или воспламенения, и для удаления углеродистых отложений в двигателе, и т. п. В целом, водородный газ получают путем электролиза воды в электролизере; однако во время процесса электролиза воды легко вызвать высокую температуру. Во избежание взрыва газа стандартный водородно-кислородный электролизер имеет в основном воздушное охлаждение; а именно использует вентилятор для охлаждения. Однако, если возникнет поломка вентилятора, это вызовет повышение температуры водородно-кислородного электролизера и приведет к опасности взрыва газа. Кроме того, водородно-кислородный смешанный газ, полученный после электролиза воды посредством устройства для электролиза, обычно содержит электролит, который не подходит для непосредственного вдыхания людьми. В то же время, существует проблема поглощения электролита во время процесса электролиза.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на предоставление устройства для электролиза воды, содержащего корпус, блок питания и электролизер с ионообменной мембраной. Корпус содержит основание и боковую стенку. Вмещающее пространство образовано основанием и боковой стенкой. Вмещающее пространство содержит нижнее пространство и верхнее пространство, и нижнее пространство больше, чем верхнее пространство. Блок питания расположен в нижнем пространстве корпуса для подачи питания на устройство для электролиза воды. Электролизер с ионообменной мембраной расположен не по центру корпуса и содержит катод. На катоде выделяется водородный газ, в ходе чего электролизер с ионообменной мембраной осуществляет электролиз воды.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения электролизер с ионообменной мембраной содержит первую сторону, вторую сторону, ионообменную мембрану, анод, трубку для вывода кислорода и трубку для вывода водорода. Ионообменная мембрана расположена между анодной камерой и катодной камерой. Когда электролизер с ионообменной мембраной осуществляет электролиз воды, на аноде выделяется кислородный газ. Трубка для вывода кислорода используется для вывода кислородного газа, и трубка для вывода катода используется для вывода водородного газа. Первая сторона закрыта боковой стенкой, и как кислородный газ, так и водородный газ выводятся со второй стороны электролизера с ионообменной мембраной.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения анод расположен между ионообменной мембраной и второй стороной, и катод расположен между ионообменной мембраной и первой стороной. Трубка для вывода кислорода проходит из положения между ионообменной мембраной и второй стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону. Трубка для вывода водорода проходит из положения между ионообменной мембраной и первой стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения анод расположен между ионообменной мембраной и первой стороной, и катод расположен между ионообменной мембраной и второй стороной. Трубка для вывода кислорода проходит из положения между ионообменной мембраной и первой стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону. Трубка для вывода водорода проходит из положения между ионообменной мембраной и второй стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения анодная камера содержит уплотнительную пластину анода, проводящую пластину анода и внешнюю пластину анода. Трубка для вывода кислорода проходит через внешнюю пластину анода, проводящую пластину анода и уплотнительную пластину анода. Катодная камера содержит уплотнительную пластину катода и проводящую пластину катода. Трубка для вывода водорода проходит через внешнюю пластину анода, проводящую пластину анода, уплотнительную пластину анода и уплотнительную пластину катода, при этом кислородный газ и водородный газ выводятся на одной и той же стороне электролизера с ионообменной мембраной.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения электролизер с ионообменной мембраной дополнительно содержит трубу для подачи воды, которая расположена на внешней пластине анода, проводящей пластине анода и уплотнительной пластине анода и проходит через них, для соединения анодной камеры и резервуара для воды. Вода из резервуара для воды протекает в анодную камеру через трубу для подачи воды с целью пополнения воды в анодной камере.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения устройство для электролиза воды дополнительно содержит трубку для подачи воздуха, вентилятор и воздушный насос. Трубка для подачи воздуха соединена с трубкой для вывода водорода для приема водородного газа. Вентилятор втягивает воздух из окружающей среды снаружи устройства для электролиза воды в устройство для электролиза воды. Воздушный насос направляет воздух в трубку для подачи воздуха для смешивания воздуха с водородным газом для снижения объемной концентрации водородного газа в трубке для подачи воздуха.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения воздушный насос соединен с трубкой для подачи воздуха патрубком для подачи воздуха. Трубка для подачи воздуха имеет первое направление протекания. Патрубок для подачи воздуха имеет второе направление протекания. Первое направление протекания указывает на верхнюю часть устройства для электролиза воды, и второе направление протекания указывает на трубку для подачи воздуха. Угол наклона образован между первым направлением протекания и вторым направлением протекания, при этом угол наклона составляет предпочтительно от 25 до 45 градусов. Форма соединительного участка с углом наклона представляет собой дугу с углом наклона, чтобы направлять воздух в трубку для подачи воздуха из патрубка для подачи воздуха.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения устройство для электролиза воды дополнительно содержит резервуар для смешивания распыляемого/летучего газа, который соединен с трубкой для подачи воздуха и принимает разбавленный водородный газ. В резервуаре для смешивания распыляемого/летучего газа выборочно получается распыляемый газ, и он в нем смешивается с водородным газом для образования оздоровительного газа, при этом оздоровительный газ представляет собой одно или сочетание, выбранное из группы, состоящей из водяного пара, распыляемых доз лекарств и летучего эфирного масла.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения устройство для электролиза воды дополнительно содержит определитель концентрации водорода, который соединен с трубкой для подачи воздуха, для определения того, находится ли объемная концентрация водородного газа в трубке для подачи воздуха в диапазоне от первого предопределенного значения до второго предопределенного значения. Определитель концентрации водорода выдает первый предупредительный сигнал, когда определенная объемная концентрация водородного газа превышает первое предопределенное значение. Устройство для электролиза воды дополнительно содержит контроллер, который соединен с определителем концентрации водорода и электролизером с ионообменной мембраной. Контроллер выдает команду запуска для запуска воздушного насоса при приеме первого предупредительного сигнала.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения определитель концентрации водорода выдает второй предупредительный сигнал, когда определенная объемная концентрация водородного газа превышает второе предопределенное значение; и контроллер выдает команду отключения для отключения электролизера с ионообменной мембраной при приеме второго предупредительного сигнала. Первое предопределенное значение составляет 4 %, второе предопределенное значение составляет 6 %, и диапазон составляет от 4 % до 6 %.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения устройство для электролиза воды дополнительно содержит устройство определения уровня воды для определения количества воды в резервуаре для воды.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения объем устройства для электролиза воды составляет менее 8,5 л, и производительность по водородному газу устройства для электролиза воды находится в диапазоне от 120 мл/мин до 600 мл/мин.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения блок питания устройства для электролиза воды содержит вывод электропитания высокой мощности и вывод электропитания низкой мощности, при этом электрическая мощность на выходе из вывода электропитания низкой мощности равняется электрической мощности на выходе из вывода электропитания высокой мощности, или более чем в два раза меньше нее. Вывод электропитания высокой мощности выдает первое напряжение и первую величину тока. Вывод электропитания низкой мощности выдает второе напряжение и вторую величину тока. Первое напряжение ниже второго напряжения. Первая величина тока больше второй величины тока.

Настоящее изобретение дополнительно предоставляет еще одно устройство для электролиза воды, содержащее корпус и электролизер с ионообменной мембраной. Корпус содержит основание и боковую стенку. Электролизер с ионообменной мембраной содержит первую сторону, вторую сторону, ионообменную мембрану, катод, анод, трубку для вывода кислорода и трубку для вывода водорода. Ионообменная мембрана расположена между анодом и катодом. Когда электролизер с ионообменной мембраной осуществляет электролиз воды, на катоде выделяется водородный газ, а на аноде выделяется кислородный газ. Трубка для вывода кислорода предназначена для вывода кислородного газа. Трубка для вывода водорода предназначена для вывода водородного газа. Первая сторона закрыта боковой стенкой, и как кислородный газ, так и водородный газ выводятся со второй стороны электролизера с ионообменной мембраной.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения анод расположен между ионообменной мембраной и второй стороной, и катод расположен между ионообменной мембраной и первой стороной. Трубка для вывода кислорода проходит из положения между ионообменной мембраной и второй стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону. Трубка для вывода водорода проходит из положения между ионообменной мембраной и первой стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения анод расположен между ионообменной мембраной и первой стороной, и катод расположен между ионообменной мембраной и второй стороной. Трубка для вывода кислорода проходит из положения между ионообменной мембраной и первой стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону. Трубка для вывода водорода проходит из положения между ионообменной мембраной и второй стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону.

Благодаря тому, что в электролизере с ионообменной мембраной водородный газ и кислородный газ выводятся с одной и той же стороны, резервуар для воды, резервуар для разделения газа и воды, и трубка для подачи воздуха, и т. п. расположены в корпусе с ограниченным объемом, в настоящем изобретении используется вмещающее пространство в корпусе в максимально возможной степени, сохраняя при этом получение достаточного количества водорода, и при использовании вентилятор и воздушный насос также имеют низкий уровень шума. Следовательно, настоящее изобретение фактически предоставляет устройство для электролиза воды с эффективной пространственной компоновкой, небольшим объемом, низким уровнем шума, и подходящее для размещения возле пользователя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИЛАГАЕМЫХ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг. 1A представлена структурная схема, на которой проиллюстрировано устройство для электролиза воды согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 1B представлено изображение внешнего вида, на котором проиллюстрировано устройство для электролиза воды согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 1C представлено схематическое изображение внутренней конструкции устройства для электролиза воды по фиг. 1B.

На фиг. 2A представлен простой схематический вид в разрезе, на котором проиллюстрирован электролизер с ионообменной мембраной согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2B представлен простой схематический вид в разрезе, на котором проиллюстрирован электролизер с ионообменной мембраной согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2C представлен схематический вид в разрезе, на котором проиллюстрирован электролизер с ионообменной мембраной согласно варианту осуществления по фиг. 2A.

На фиг. 3 представлена покомпонентная схема, на которой проиллюстрирован электролизер с ионообменной мембраной согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 представлена покомпонентная схема, на которой проиллюстрирован электролизер с ионообменной мембраной по фиг. 3 с другой перспективы согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5A и фиг. 5B представлены сборочные схемы, на которых проиллюстрирован электролизер с ионообменной мембраной по фиг. 3 с разных перспектив.

На фиг. 6 представлена покомпонентная схема, на которой проиллюстрировано устройство для электролиза воды согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 7A и фиг. 7B соответственно представлены покомпонентная схема и сборочная схема, на которых проиллюстрировано устройство для электролиза воды по фиг. 6 с другой перспективы.

На фиг. 8A представлен вид сверху, на котором проиллюстрировано устройство для электролиза воды согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 8B представлен вид в разрезе, на котором проиллюстрировано устройство для электролиза воды, вдоль линии D-D по фиг. 8A.

На фиг. 9 представлено схематическое изображение в разрезе, на котором проиллюстрировано устройство для электролиза воды, вдоль линии D-D по фиг. 8A.

На фиг. 10 представлено схематическое изображение, на котором проиллюстрировано устройство для электролиза воды согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Преимущества, сущность и признаки настоящего изобретения будут подробно объяснены и описаны с помощью вариантов осуществления и со ссылкой на графические материалы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чтобы преимущества, сущность и признаки настоящего изобретения можно было легче и четче понять, далее будут представлены подробные описания и пояснения с помощью вариантов осуществления и со ссылкой на графические материалы. Следует отметить, что эти варианты осуществления являются лишь репрезентативными вариантами осуществления настоящего изобретения, при этом конкретные способы, устройства, условия, материалы и т. п. не ограничиваются вариантами осуществления настоящего изобретения или соответствующими вариантами осуществления.

Обратимся к фиг. 1A–1C. На фиг. 1A представлена структурная схема, на которой проиллюстрировано устройство 1 для электролиза воды согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1B представлено изображение внешнего вида, на котором проиллюстрировано устройство 1 для электролиза воды в одном варианте осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1C представлено схематическое изображение внутренней конструкции устройства 1 для электролиза воды по фиг. 1B. В этом варианте осуществления устройство 1 для электролиза воды содержит корпус 100 и панель 102 управления. Корпус 100 содержит боковую стенку 110 и основание 112. Корпус 100 содержит резервуар 10 для воды и электролизер 12 с ионообменной мембраной в нем. Резервуар 10 для воды предназначен для предоставления воды для электролиза электролизером 12 с ионообменной мембраной и расположен сбоку корпуса 100 напротив панели 102 управления. Электролизер 12 с ионообменной мембраной расположен между панелью 102 управления и резервуаром 10 для воды и в положении не по центру корпуса 100 для электролиза воды с целью получения водородного газа. В одном варианте осуществления вода может представлять собой, но без ограничения, деионизированную воду, и может быть получен водородный газ высокой чистоты. В практичных применениях может быть применен любой доступный вид воды. Более того, настоящее изобретение не ограничивается электролизером с ионообменной мембраной; другие типы электролизера также могут быть применены в настоящем изобретении.

Каждый из компонентов, показанных на фиг. 1A, содержится во вмещающем пространстве корпуса 100, например, резервуар 10 для воды, электролизер 12 с ионообменной мембраной, воздушный насос 13, вентилятор 15, резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа и блок 70 питания, при этом вентилятор 15 и резервуар 10 для воды расположены на одной стороне напротив панели 102 управления, и вентилятор 15 расположен под резервуаром 10 для воды с перспективы фиг. 1C. Часть воздушного насоса 13 закрыта панелью 102 управления. Как показано на фиг. 1B, вмещающее пространство, образованное корпусом 100 или боковой стенкой 110 и основанием 112, содержит нижнее пространство и верхнее пространство, и нижнее пространство больше, чем верхнее пространство. Например, когда основная конструкция устройства 1 для электролиза воды согласно настоящему изобретению имеет круглую форму, как показано на фиг. 1B, длина самой длинной секции круглого основания 112, то есть диаметр, превышает длину самой длинной секции верхней части круглого корпуса 100, так что нижнее пространство больше, чем верхнее пространство. Корпус 100 имеет такую конструкцию, которая сужается снизу вверх. Однако конструкция согласно настоящему изобретению не ограничивается круглой формой. Устройство 1 для электролиза воды может иметь другие формы. Например, форма устройства для электролиза воды может быть эллиптической, квадратной или многоугольной, пока длина самой длинной секции или нижней части основания 112 превышает длину самой длинной секции верхней части, чтобы соответствовать конструкции, которая сужается снизу вверх. Чтобы устроить вмещающее пространство, автор изобретения разместил блок 70 питания в нижней части корпуса 100 и под резервуаром 10 для воды, электролизером 12 с ионообменной мембраной и воздушным насосом 13.

Обратимся к фиг. 2A и фиг. 2B. На фиг. 2A представлен простой схематический вид в разрезе, на котором проиллюстрирован электролизер 12 с ионообменной мембраной согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2B представлен простой схематический вид в разрезе, на котором проиллюстрирован электролизер 12 с ионообменной мембраной в другом варианте осуществления настоящего изобретения. В данном разделе будет осуществляться ссылка на фиг. 2A и фиг. 2B для краткого пояснения основного признака настоящего изобретения. Как показано на фиг. 2A, электролизер 12 с ионообменной мембраной по существу содержит ионообменную мембрану 120, катод 123, анод 124, первую сторону S1, вторую сторону S2, трубку 21 для вывода водорода и трубку 22 для вывода кислорода. Ионообменная мембрана 120 расположена между первой стороной S1 и второй стороной S2. Катод 123 расположен между ионообменной мембраной 120 и первой стороной S1. Анод 124 расположен между ионообменной мембраной 120 и второй стороной S2. Область, в которой расположены первая сторона S1 и катод 123, называется катодной камерой 1201, и область, в которой расположены вторая сторона S2 и анод 124, называется анодной камерой 1202. Чтобы более четко выразить соответствующие положения катодной камеры 1201 и анодной камеры 1202, положения обозначены пунктирными линиями на фиг. 2A. Трубка 21 для вывода водорода проходит из положения между ионообменной мембраной 120 и первой стороной S1 до второй стороны S2 и проходит через вторую сторону S2. Трубка 22 для вывода кислорода проходит из положения между ионообменной мембраной 120 и второй стороной S2 до второй стороны S2 и проходит через вторую сторону S2. Когда электролизер 12 с ионообменной мембраной осуществляет электролиз воды, на катоде 123 выделяется водородный газ, а на аноде 124 выделяется кислородный газ. Основным признаком настоящего изобретения является то, что водородный газ и кислородный газ, полученные путем электролиза воды, выводятся вместе со второй стороны S2 электролизера 12 с ионообменной мембраной соответственно через трубку 21 для вывода водорода и трубку 22 для вывода кислорода. В этом варианте осуществления трубка 21 для вывода водорода выходит вместе с трубкой 22 для вывода кислорода с одной стороны анодной камеры 1202 электролизера 12 с ионообменной мембраной.

Однако положения трубки 21 для вывода водорода и трубки 22 для вывода кислорода согласно настоящему изобретению не ограничиваются вышеизложенными вариантами осуществления. Обратимся к фиг. 2B. Электролизер 12 с ионообменной мембраной, показанный на фиг. 2B, имеет такие же компоненты, как и показанный на фиг. 2A. Отличие в том, что местоположения первой стороны S1 и второй стороны S2 на фиг. 2B противоположны показанным на фиг. 2A, так что на фиг. 2B анод 124 расположен между ионообменной мембраной 120 и первой стороной S1, и катод 123 расположен между ионообменной мембраной 120 и второй стороной S2. Катодная камера 1201 содержит вторую сторону S2 и катод 123. Анодная камера 1202 содержит первую сторону S1 и анод 124. Трубка 21 для вывода водорода проходит из положения между ионообменной мембраной 120 и второй стороной S2 до второй стороны S2 и проходит через вторую сторону S2. Трубка 22 для вывода кислорода проходит из положения между ионообменной мембраной 120 и первой стороной S1 до второй стороны S2 и проходит через вторую сторону S2. Когда электролизер 12 с ионообменной мембраной осуществляет электролиз воды, на катоде 123 выделяется водородный газ, а на аноде 124 выделяется кислородный газ. Основным признаком настоящего изобретения является то, что водородный газ и кислородный газ, полученные путем электролиза воды, выводятся вместе на вторую сторону S2 электролизера 12 с ионообменной мембраной соответственно через трубку 21 для вывода водорода и трубку 22 для вывода кислорода. В этом варианте осуществления трубка 21 для вывода водорода выходит вместе с трубкой 22 для вывода кислорода с одной стороны катодной камеры 1201 электролизера 12 с ионообменной мембраной. То есть трубка 21 для вывода водорода и трубка 22 для вывода кислорода в настоящем изобретении могут быть расположены на любой стороне электролизера 12 с ионообменной мембраной в соответствии с практическими требованиями пользователя.

Обратимся к фиг. 2C. На фиг. 2C представлен схематический вид в разрезе, на котором проиллюстрирован электролизер 12 с ионообменной мембраной согласно варианту осуществления по фиг. 2A. Как показано на фиг. 2C, электролизер 12 с ионообменной мембраной содержит ионообменную мембрану 120, катодную камеру 1201 и анодную камеру 1202. Катодная камера 1201 содержит катод 123. Анодная камера 1202 содержит анод 124. Ионообменная мембрана 120 расположена между анодной камерой 1202 и катодной камерой 1201, при этом, когда электролизер 12 с ионообменной мембраной осуществляет электролиз воды, на катоде 123 выделяется водородный газ, а на аноде 124 выделяется кислородный газ. В одном варианте осуществления анодная камера 1202 заполнена водой, и вода в анодной камере 1202 может дополнительно проходить через ионообменную мембрану в катодную камеру 1201. В дополнение, на фиг. 2A–2C представлены только схематические виды в разрезе для пояснения внутренней конструкции электролизера с ионообменной мембраной, но не фактическая внутренняя конструкция электролизера с ионообменной мембраной. Пустой блок на фиг. 2C обозначает внешний корпус электролизера с ионообменной мембраной.

Как показано на фиг. 2C, ионообменная мембрана 120 содержит тело 1203 ионообменной мембраны, катодный каталитический слой 127 и анодный каталитический слой 128. Тело 1203 ионообменной мембраны может представлять собой протонообменную мембрану и предпочтительно нафионовую мембрану. Катодный каталитический слой 127 может быть выбран из одного или сочетания из группы, состоящей из легированных порошков Pt, Ir, Pd и Pt. Анодный каталитический слой 128 может быть выбран из одного или сочетания из группы, состоящей из легированных порошков Pt, Ir, Pd, Pt и углерода. В одном варианте осуществления материалы катодного каталитического слоя 127 или анодного каталитического слоя 128 могут быть соответственно расположены как суспензионные покрытия на обеих сторонах ионообменной мембраны для образования катодного каталитического слоя 127 и анодного каталитического слоя 128. В практичных применениях водородный газ может выделяться на каталитическом слое, но это не является ограничением. Водородный газ также может выделяться на электродной пластине или даже между ионообменной мембраной и электродной пластиной. Следовательно, по сравнению с традиционным щелочным электролизером, электролизер 12 с ионообменной мембраной, используемый в настоящем изобретении, может предотвращать проблемы коррозии тела резервуара, загрязнения окружающей среды, неполной фильтрации и вдыхания содержащего электролит газа.

Обратимся к фиг. 2A–2C. Катодная камера 1201 содержит внешнюю пластину 121 катода, катод 123, уплотнительную пластину 125 катода и катодный каталитический слой 127. Анодная камера 1202 содержит внешнюю пластину 122 анода, анод 124, уплотнительную пластину 126 анода и анодный каталитический слой 128. Как показано на фиг. 2A, первая сторона S1 и вторая сторона S2 соответственно соответствуют внешней пластине 121 катода и внешней пластине 122 анода по фиг. 2C. С другой стороны, как показано на фиг. 2B, первая сторона S1 и вторая сторона S2 по фиг. 2B соответственно соответствуют внешней пластине 122 анода и внешней пластине 121 катода по фиг. 2C. Электролизер 12 с ионообменной мембраной содержит трубку 21 для вывода водорода, трубку 22 для вывода кислорода и трубу 24 для подачи воды. Трубка 22 для вывода кислорода используется для вывода кислородного газа, и трубка 21 для вывода катода используется для вывода водородного газа, который получают из катодной камеры 1201. Как показано на фиг. 2C, трубка 21 для вывода водорода проходит через уплотнительную пластину 125 катода, уплотнительную пластину 126 анода, анод 124 и внешнюю пластину 122 анода (вторую сторону S2 по фиг. 2A) для соединения катодной камеры 1201 и внешней среды снаружи электролизера 12 с ионообменной мембраной и вывода водородного газа. Трубка 22 для вывода кислорода используется для вывода кислородного газа, который получают из анодной камеры 1202. Трубка 22 для вывода кислорода проходит через анод 124 и внешнюю пластину 122 анода для соединения анодной камеры 1202 и внешней среды снаружи электролизера 12 с ионообменной мембраной и вывода кислородного газа. Труба 24 для подачи воды проходит через анод 124 и внешнюю пластину 122 анода и соединена с резервуаром 10 для воды для направления воды из резервуара 10 для воды в анодную камеру 1202 с целью пополнения воды для осуществления электролиза электролизером 12 с ионообменной мембраной. Как трубка 21 для вывода кислорода, так и трубка 22 для вывода водорода расположены на одной и той же стороне электролизера 12 с ионообменной мембраной. В этом варианте осуществления все из трубки 21 для вывода кислорода, трубки 22 для вывода водорода и трубы 24 для подачи воды проходят через внешнюю пластину 122 анода и расположены на ней. Однако настоящее изобретение не ограничивается вышеупомянутым признаком. Например, трубка 21 для вывода кислорода, трубка 22 для вывода водорода и труба 24 для подачи воды также могут проходить через внешнюю пластину 121 катода и быть расположены на ней в подобной конструкции, как показано на второй стороне S2 по фиг. 2B.

Обратимся к фиг. 3–4. На фиг. 3 представлена покомпонентная схема, на которой проиллюстрирован электролизер 12 с ионообменной мембраной согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 4 представлена покомпонентная схема электролизера 12 с ионообменной мембраной, которая отличается другой перспективой, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Ионообменная мембрана 120 дополнительно содержит внешнюю пластину 1204 ионообменной мембраны для фиксации относительных положений тела 1203 ионообменной мембраны, катодного каталитического слоя 127 и анодного каталитического слоя 128 в электролизере с ионообменной мембраной. На фиг. 3 и фиг. 4 более четко показано взаимоотношение положений компонентов в электролизере 12 с ионообменной мембраной. Электролизер 12 с ионообменной мембраной содержит различные компоненты, которые могут быть собраны в последовательности укладки, как показано на фиг. 3 и фиг. 4.

Обратимся снова к фиг. 3–4. В одном варианте осуществления внешняя пластина 1204 ионообменной мембраны, уплотнительная пластина 125 катода и уплотнительная пластина 126 анода могут быть расположены вокруг электродной пластины для обеспечения изоляции и воздухонепроницаемости, при этом материалом внешней пластины 1204 ионообменной мембраны, уплотнительной пластины 125 катода и уплотнительной пластины 126 анода может быть силикон. Однако расположение и материал уплотнительной пластины 125 катода и уплотнительной пластины 126 анода не ограничиваются вышеизложенным вариантом осуществления. На практике любые расположение и материал с эффектом изоляции и воздухонепроницаемости могут быть применены для уплотнительной пластины катода и уплотнительной пластины анода.

Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, трубка 21 для вывода водорода проходит через уплотнительную пластину 125 катода, внешнюю пластину 1204 ионообменной мембраны, уплотнительную пластину 126 анода, анод 124 и внешнюю пластину 122 анода, так что водородный газ, получаемый в катодной камере 1201, может быть выведен со стороны внешней пластины 122 анода через трубку 21 для вывода водорода и внешнюю пластину 1204 ионообменной мембраны. Трубка 22 для вывода кислорода проходит через анод 124 и внешнюю пластину 122 анода, так что кислородный газ, получаемый в анодной камере 1202, может быть выведен со стороны внешней пластины 122 анода через трубку 22 для вывода кислорода. Труба 24 для подачи воды проходит через анод 124 и внешнюю пластину 122 анода и соединяется с резервуаром 10 для воды для направления воды из резервуара 10 для воды в анодную камеру 1202 с целью пополнения воды для осуществления электролиза электролизером 12 с ионообменной мембраной. Уплотнительные кольца 25 расположены между трубкой 21 для вывода водорода, трубкой 22 для вывода кислорода, трубой 24 для подачи воды и внешней пластиной 122 анода для уплотнения пространства между трубкой 21 для вывода водорода, трубкой 22 для вывода кислорода, трубой 24 для подачи воды и внешней пластиной 122 анода.

Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, катод 123 содержит проводящую пластину 123-1 катода и электродную пластину 123-2 катода, и анод 124 содержит проводящую пластину 124-1 анода и электродную пластину 124-2 анода. В одном варианте осуществления каждая электродная пластина может представлять собой, но без ограничения, лист, полученный литьем под давлением из титанового порошка, и материалом каждой проводящей пластины может быть, но без ограничения, титан. Как показано на фиг. 3, в одном варианте осуществления электродная пластина 123-2 катода может быть расположена между ионообменной мембраной 120 или телом 1203 ионообменной мембраны и проводящей пластиной 123-1 катода. Электродная пластина 124-2 анода может быть расположена между ионообменной мембраной 120 или телом 1203 ионообменной мембраны и проводящей пластиной 124-1 анода. Электролизер 12 с ионообменной мембраной может быть соединен с внешним источником питания через проводящую пластину 123-1 катода и проводящую пластину 124-1 анода. В одном варианте осуществления проводящая пластина 124-1 анода (как показано на фиг. 3) и проводящая пластина 123-1 катода (как показано на фиг. 4) имеют каналы для потока соответственно. Когда проводящая пластина 123-1 катода и электродная пластина 123-2 катода уложены друг на друга, множество катодных камер 123-3 могут быть образованы в катодной камере 1201. Когда проводящая пластина 124-1 анода и электродная пластина 124-2 анода уложены друг на друга, множество анодных камер 124-3 могут быть образованы в анодной камере 1202. Катодная камера 123-3 и анодная камера 124-3 могут быть использованы для циркуляции газа и воды по ним, при этом анодная камера 124-3 соединена с трубкой 22 для вывода кислорода, и катодная камера 123-3 соединена с трубкой 21 для вывода водорода.

Обратимся к фиг. 5A и фиг. 5B. На фиг. 5A и фиг. 5B представлены сборочные схемы, на которых проиллюстрирован электролизер 12 с ионообменной мембраной по фиг. 3 с разных перспектив. Внешняя пластина 121 катода и внешняя пластина 122 анода расположены соответственно на обеих внешних сторонах электролизера 12 с ионообменной мембраной для фиксации и изоляции всего электролизера 12 с ионообменной мембраной, при этом материалами внешней пластины 121 катода и внешней пластины 122 анода может быть нержавеющая сталь. В одном варианте осуществления после сборки электролизера 12 с ионообменной мембраной он может быть закреплен с помощью крепежного компонента (как показано на фиг. 6), но количество, тип и способ крепления крепежных компонентов не ограничены показанными на фигуре (фиг. 6). Как показано на фигуре, объем электролизера 12 с ионообменной мембраной является относительно небольшим. Следовательно, устройство для электролиза воды также является компактным в настоящем изобретении.

Обратимся к фиг. 1A, фиг. 6 и фиг. 7A–7B. На фиг. 6 представлена покомпонентная схема, на которой проиллюстрировано устройство для электролиза воды согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 7A и фиг. 7B представлены покомпонентные схемы и сборочные схемы, на которых проиллюстрировано устройство для электролиза воды по фиг. 6 с другой перспективы. В целях иллюстрации только необходимые элементы показаны на фиг. 6, фиг. 7A и фиг. 7B. Устройство 1 для электролиза воды согласно настоящему изобретению также содержит трубку 11 для подачи воздуха, воздушный насос 13, вентилятор 15, резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа, определитель 18 концентрации водорода, контроллер 14, резервуар 30 для разделения газа и воды и устройство 40 определения уровня воды в дополнение к вышеупомянутому резервуару 10 для воды и электролизеру 12 с ионообменной мембраной. Как показано на фиг. 6, резервуар 30 для разделения газа и воды содержится в изолированном пространстве резервуара 10 для воды, и его конструкция будет подробно описана далее. Устройство 40 определения уровня воды предназначено для определения количества воды в резервуаре 10 для воды. В одном варианте осуществления устройство 40 определения уровня воды представляет собой емкостное устройство определения уровня воды и расположено на внешней поверхности резервуара 10 для воды. Количество воды в резервуаре 10 для воды измеряется путем измерения разности емкостного сопротивления области с водой и области без воды в резервуаре 10 для воды.

Обратимся к фиг. 6, фиг. 8A и фиг. 8B. На фиг. 8A представлен вид сверху, на котором проиллюстрировано устройство для электролиза воды согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 8B представлен вид в разрезе, на котором проиллюстрировано устройство для электролиза воды, вдоль линии D-D по фиг. 8A. Трубка 21 для вывода водорода электролизера 12 с ионообменной мембраной соединена и сообщена с резервуаром 30 для разделения газа и воды через отверстие 211 для водорода. Трубка 22 для вывода кислорода соединена и сообщена с резервуаром 10 для воды через отверстие 222 для кислорода. Резервуар 10 для воды содержит стерилизатор 50. В этом варианте осуществления стерилизатор 50 представляет собой ультрафиолетовый стерилизатор в виде длинной трубки, который расположен в резервуаре 10 для воды вдали от стороны, где расположен резервуар 30 для разделения газа и воды. Труба 24 для подачи воды непосредственно сообщается со стороной резервуара 10 для воды рядом со стерилизатором 50 через отверстие 242 для воды для приема стерилизованной воды из резервуара 10 для воды с целью пополнения воды для осуществления электролиза электролизером 12 с ионообменной мембраной.

Резервуар 30 для разделения газа и воды содержит пружинный клапан 32, поплавок 34 и трубку 36 для выпуска водорода. Водородный газ, полученный путем электролиза электролизером 12 с ионообменной мембраной, направляется в резервуар 30 для разделения газа и воды через трубку 21 для вывода водорода и отверстие 211 для водорода. Когда в резервуаре 30 для разделения газа и воды накапливается определенный объем водородного газа, пружинный клапан 32 будет открываться вследствие давления водородного газа и обеспечивать выпуск водорода в фильтр 60 через трубку 36 для выпуска водорода для фильтрации примесей в водородном газе. Кроме того, когда водородный газ выводится из электролизера 12 с ионообменной мембраной, небольшое количество остаточной электролизованной воды может содержаться в водородном газе, и остаточная электролизованная вода может накапливаться в резервуаре 30 для разделения газа и воды для образования жидкой воды, чтобы заставить поплавок 34 всплыть благодаря накопленной жидкой воде. В это время дренажное отверстие (не показанное), закрытое поплавком 34, будет открываться, и накопленная жидкая вода будет выпускаться в резервуар 10 для воды через дренажное отверстие для повторного использования.

Кислородный газ, получаемый путем электролиза, непосредственно выпускается в резервуар 10 для воды через трубку 22 для вывода кислорода и отверстие 222 для кислорода. Кислородный газ будет выпускаться в окружающую атмосферу из верхней части резервуара 10 для воды. Когда кислородный газ выводится из электролизера 12 с ионообменной мембраной, небольшое количество остаточной электролизованной воды может содержаться в кислородном газе, и остаточная электролизованная вода будет непосредственно выпускаться в резервуар 10 для воды для повторного использования.

Обратимся к фиг. 7A, фиг. 7B, фиг. 8A и фиг. 9 одновременно. На фиг. 9 представлен вид в разрезе, на котором проиллюстрировано устройство для электролиза воды, вдоль линии D-D по фиг. 8A. Как упомянуто в предыдущем абзаце, водородный газ выпускается в фильтр 60 через трубку 36 для выпуска водорода, а затем фильтрующий элемент 602 фильтра 60 отфильтровывает примеси в водородном газе. Фильтрованный водородный газ далее направляется в трубку 11 для подачи воздуха для разбавления, а затем направляется в резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа. Трубка 11 для подачи воздуха соединена с фильтром 60 для приема фильтрованного водородного газа, и трубка 11 для подачи воздуха соединена с воздушным насосом 13. Вентилятор 15 втягивает воздух из внешней среды в устройство 1 для электролиза воды для разбавления водородного газа в трубке 11 для подачи воздуха. Корпус 100 имеет множество небольших отверстий. Вентилятор 15 втягивает воздух из внешней среды в устройство 1 для электролиза воды через небольшие отверстия на корпусе 100. Втягиваемый воздух направляется в трубку 11 для подачи воздуха воздушным насосом 13. В этом варианте осуществления воздушный насос 13 представляет собой вихревой вентилятор, и воздух, втягиваемый вентилятором 15, втягивается в воздушный насос 13 через отверстие 134 втягивания воздушного насоса 13, чтобы направить воздух в трубку 11 для подачи воздуха. Как показано на фиг. 7B и фиг. 9, сопло 132 воздушного насоса 13 соединено с патрубком 112 для подачи воздуха трубки 11 для подачи воздуха. Трубка 11 для подачи воздуха имеет первое направление D1 протекания, и патрубок 112 для подачи воздуха имеет второе направление D2 протекания. Первое направление D1 протекания указывает на резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа, как обозначено стрелкой на указательной линии, представляющей первое направление D1 протекания, и стрелка на указательной линии также указывает на положение над устройством для электролиза воды. Второе направление D2 протекания указывает на трубку 11 для подачи воздуха, как обозначено стрелкой на указательной линии, представляющей второе направление D2 протекания, так что воздух из сопла 132 через патрубок 112 для подачи воздуха направляется в трубку 11 для подачи воздуха. Угол A наклона образован между первым направлением D1 протекания и вторым направлением D2 протекания. Угол A наклона представляет собой острый угол, составляющий менее 90 градусов и предпочтительно от 25 до 45 градусов. В соединительном участке трубки 11 для подачи воздуха и патрубка 112 для подачи воздуха, в котором образуется угол A наклона, форма соединительного участка может представлять собой дугу с углом наклона. Воздух в сопле 132 и патрубке 112 для подачи воздуха может быть направлен в трубку 11 для подачи воздуха за счет угла A наклона для разбавления водородного газа в резервуаре 16 для смешивания распыляемого/летучего газа.

Обратимся снова к фиг. 9. Резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа соединен с трубкой 11 для подачи воздуха и принимает фильтрованный и разбавленный водородный газ для получения распыляемого газа и смешивания его с водородным газом для образования оздоровительного газа, при этом оздоровительный газ представляет собой одно или сочетание, выбранное из группы, состоящей из водяного пара, распыляемых доз лекарств и летучего эфирного масла. Резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа содержит генератор 162 вибраций. Генератор 162 вибраций распыляет воду, распыляемые дозы лекарств или летучее эфирное масло, добавленные в резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа, за счет создания вибраций с получением распыляемого газа, а затем смешивает водородный газ с распыляемым газом для образования оздоровительного газа. Резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа может быть выборочно открыт или закрыт в соответствии с требованиями пользователя. То есть резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа может быть активирован посредством приведения в действие генератора вибраций для предоставления пользователю водородного газа, смешанного с распыляемым газом, или резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа может быть закрыт посредством отключения генератора вибраций для предоставления пользователю фильтрованного и разбавленного водорода, не смешанного с распыляемым газом. Средства, предназначенные для того, чтобы пользователь вдыхал фильтрованный и разбавленный водород или оздоровительный газ, включают следующее: резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа непосредственно высвобождает водород или оздоровительный газ в окружающую среду или предоставляет пользователю возможность вдыхания через трубку и маску.

Определитель 18 концентрации водорода соединен с резервуаром 16 для смешивания распыляемого/летучего газа для определения концентрации водорода в резервуаре 16 для смешивания распыляемого/летучего газа. Контроллер 14 соединен с определителем 18 концентрации водорода, воздушным насосом 13 и электролизером 12 с ионообменной мембраной. В одном варианте осуществления определитель 18 концентрации водорода может быть соединен с трубкой 21 для вывода водорода или отверстием 211 для водорода для определения объемной концентрации водородного газа, который выводится из электролизера 12 с ионообменной мембраной в резервуар 16 для смешивания распыляемого/летучего газа. Определитель 18 концентрации водорода определяет, находится ли объемная концентрация водорода в диапазоне от первого предопределенного значения до второго предопределенного значения. Например, первое предопределенное значение составляет 4 %, второе предопределенное значение составляет 6 %, и концентрация водорода, определенная определителем 18 концентрации водорода, находится в диапазоне от 4 % до 6 %. Первое предопределенное значение и второе предопределенное значение могут быть отрегулированы через панель 102 управления в соответствии с требованием пользователя. В этом варианте осуществления, когда определитель 18 концентрации водорода определяет, что объем водородного газа в трубке 21 для вывода водорода или отверстии 211 для водорода превышает первое предопределенное значение на 4 %, контроллеру 14 выдается первый предупредительный сигнал. Когда контроллер 14 принимает первый предупредительный сигнал, воздушному насосу 13 выдается команда запуска для запуска воздушного насоса 13 с целью втягивания воздуха в трубку 11 для подачи воздуха для разбавления водородного газа в трубке 11 для подачи воздуха. Когда определитель 18 концентрации водорода определяет, что объем водородного газа в трубке 21 для вывода водорода или отверстии 211 для водорода превышает второе предопределенное значение на 6 %, контроллеру 14 выдается второй предупредительный сигнал. Когда контроллер 14 принимает второй предупредительный сигнал, выдается команда отключения для отключения электролизера 12 с ионообменной мембраной такими средствами, как выключение питания, подаваемого на электролизер 12 с ионообменной мембраной, и поэтому может быть предотвращен взрыв газа из-за чрезмерной концентрации водорода, что улучшает таким образом общую безопасность.

Обратимся к фиг. 10. На фиг. 10 представлено секционное изображение, на котором проиллюстрировано устройство 1 для электролиза воды согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В другом варианте осуществления настоящего изобретения резервуар 17 для предварительного нагрева воды дополнительно подсоединен между резервуаром 10 для воды и электролизером 12 с ионообменной мембраной. Резервуар 17 для предварительного нагрева воды является по существу цилиндрическим или круглым. Хоть резервуар 17 для предварительного нагрева воды и больше, чем резервуар 10 для воды по фиг. 10, в других вариантах осуществления объем резервуара 17 для предварительного нагрева воды может быть меньше, чем объем резервуара 10 для воды. Резервуар 17 для предварительного нагрева воды содержит патрубок 172 для заполнения водой резервуара для предварительного нагрева воды, который соединен с нижним патрубком 10-2 резервуара 10 для воды, патрубок 174 для впуска электролизованной воды, который соединен с трубой 24 для подачи воды электролизера 12 с ионообменной мембраной, трубку 176 для приема кислорода, которая соединена с трубкой 22 для вывода кислорода, и трубку 178 для выпуска кислорода, которая соединена с верхним патрубком 10-1 резервуара 10 для воды. Резервуар 17 для предварительного нагрева воды расположен между резервуаром 10 для воды и электролизером 12 с ионообменной мембраной. Электролизованная вода в резервуаре 10 для воды сначала протекает в резервуар 17 для предварительного нагрева воды через нижний патрубок 10-2, а затем протекает в электролизер 12 с ионообменной мембраной через патрубок 174 для впуска электролизованной воды с целью электролиза. Кислородный газ, полученный во время процесса электролиза воды, и часть остаточной электролизованной воды выпускаются в резервуар 17 для предварительного нагрева воды через трубку 176 для приема кислорода, при этом часть остаточной электролизованной воды будет оставаться в резервуаре 17 для предварительного нагрева воды. Кислородный газ, полученный путем электролиза, будет выпускаться в резервуар 10 для воды через верхний патрубок 10-1 по трубке 178 для выпуска кислорода, а затем выпускаться наружу устройства для электролиза воды.

Вследствие процесса электролиза воды температура электролизера 12 с ионообменной мембраной будет повышаться, и температура электролизованной воды также связана с эффективностью электролиза. Температура электролизованной воды, составляющая приблизительно 55–65 °C, может повысить эффективность электролиза. Таким образом, резервуар 17 для предварительного нагрева воды согласно настоящему изобретению возвращает остаточную электролизованную воду более высокой температуры, выпущенную из трубки 22 для вывода кислорода электролизера 12 с ионообменной мембраной для предварительного нагрева электролизованной воды, попадающей в электролизер 12 с ионообменной мембраной, в резервуар 17 для предварительного нагрева воды до надлежащей температуры, например, 55–65 °C. Для управления температурой электролизованной воды в резервуаре 17 для предварительного нагрева воды таким образом, чтобы она поддерживалась в диапазоне 55–65 °C, резервуар 17 для предварительного нагрева воды дополнительно содержит множество охлаждающих ребер 171 и второй вентилятор 173. Множество охлаждающих ребер 171 расположены на внешней стенке резервуара 17 для предварительного нагрева воды в виде радиальной схемы. Второй вентилятор 173 расположен на одном конце резервуара 17 для предварительного нагрева воды и совпадает с множеством охлаждающих ребер 171 для охлаждения резервуара 17 для предварительного нагрева воды за счет вынужденной конвекции. Для простоты охлаждающие ребра 171 изображены только на части внешней стенки резервуара 17 для предварительного нагрева воды. В других вариантах осуществления охлаждающие ребра 171 могут быть распределены по всей внешней стенке резервуара 17 для предварительного нагрева воды.

Одной из целей настоящего изобретения является уменьшение объема устройства для электролиза воды и шума, сохраняя при этом получение достаточного количества водорода, чтобы пользователь мог его использовать во время сна. Следовательно, заявитель сначала уменьшил объем устройства для электролиза воды в качестве основной цели. В одном варианте осуществления устройство для электролиза воды согласно данному примеру является приблизительно цилиндрическим. Длина самой длинной секции в нижней части, то есть диаметр, составляет по меньшей мере 200 мм, и высота устройства составляет до 270 мм, так что объем составляет не более приблизительно 8500 кубических сантиметров или 8,5 литра. Однако форма устройства для электролиза воды согласно настоящему изобретению не ограничивается цилиндрической, и устройство для электролиза воды может иметь другие формы. Например, устройство для электролиза воды может быть эллиптическим, квадратным или многоугольным, пока нижняя часть или самая длинная сторона секции основания 112 длиннее самой длинной стороны секции верхней части, чтобы соответствовать конструкции, которая сужается снизу вверх. Вмещающее пространство, определенное корпусом устройства для электролиза воды, используется настолько эффективно, насколько это возможно, чтобы сохранить получение достаточного количества водорода для пользователя. Например, устройство для электролиза воды имеет в общей сложности шесть настроек вывода для производительности по водороду, включая производительность по водороду для устройства для электролиза воды, выводящего оздоровительный газ, в состав которого входят воздух, водородный газ и распыляемый газ: 120 мл/мин, 240 мл/мин, 360 мл/мин, соответственно соответствующие трем соответствующим настройкам скорости вывода оздоровительного газа устройства для электролиза воды: 2 л/мин, 4 л/мин и 6 л/мин; и включая производительность по водороду для устройства для электролиза воды, выводящего чистый водородный газ: 400 мл/мин, 500 мл/мин, 600 мл/мин. Пользователь может регулировать производительность по водороду устройства 1 для электролиза воды и тип выводимого газа через панель управления. Это устройство также снижает шум, так что пользователь может разместить настоящее изобретение рядом с головой пользователя во время сна.

Обратимся к фиг. 1A. В одном варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет устройство 1 для электролиза воды, содержащее блок 70 питания для преобразования питания от питающей сети в выходные 240 ватт постоянного тока, чтобы подавать питание на устройство 1 для электролиза воды. Блок 70 питания содержит вывод 701 электропитания высокой мощности и вывод электропитания низкой мощности. Вывод 701 электропитания высокой мощности соединен с электролизером 12 с ионообменной мембраной для подачи электрической мощности, необходимой для реакции электролиза. Вывод электропитания низкой мощности подходит для подачи электрической мощности на другие компоненты, не относящиеся к электролизу, в устройстве 1 для электролиза воды, такие как воздушный насос 13, контроллер 14, вентилятор 15 и определитель 18 концентрации водорода. Чтобы упростить содержимое графических материалов, только блок 70 питания и вывод 701 электропитания высокой мощности показаны на фиг. 1A. Специалисту в данной области техники должна быть понятна конфигурация вывода электропитания низкой мощности в устройстве для электролиза воды для подачи мощности, необходимой для работы устройства для электролиза воды.

В случае 240 ватт постоянного тока, подаваемых блоком 70 питания, 172 ватта выводятся через вывод 701 электропитания высокой мощности на электролизер 12 с ионообменной мембраной. Вывод 701 электропитания высокой мощности выдает первое напряжение и первую величину тока, при этом диапазон первого напряжения составляет от 3 вольт до 6,3 вольта, и первая величина тока на выходе находится в диапазоне от 10 ампер до 27,3 ампера. Вывод электропитания низкой мощности выдает 60 ватт постоянного тока для подачи мощности, необходимой для работы устройства для электролиза воды. Вывод электропитания низкой мощности выдает второе напряжение и вторую величину тока, при этом второе напряжение представляет собой напряжение постоянного тока, составляющее 24 вольта, и вторая величина тока составляет до 2,5 ампера. В еще одном варианте осуществления второе напряжение может быть также снижено с 24 вольт до 5 вольт, и вторая величина тока на выходе составляет до 0,5 ампера. Сравнивая параметры питания на выходе из вывода электропитания высокой мощности с выводом электропитания низкой мощности, первое напряжение меньше, чем второе напряжение, но первая величина тока больше, чем вторая величина тока. Следовательно, вывод электропитания высокой мощности выдает мощность постоянного тока с низким напряжением и высокой величиной тока, и вывод электропитания низкой мощности выдает мощность постоянного тока с высоким напряжением и низкой величиной тока.

Вместе с примерами и пояснениями, упомянутыми выше, настоящее изобретение предоставляет устройство для электролиза воды, содержащее электролизер с ионообменной мембраной, при этом водородный газ и кислородный газ выводятся с одной и той же стороны, трубку для подачи воздуха, воздушный насос и резервуар для смешивания распыляемого/летучего газа. Электролизер с ионообменной мембраной осуществляет электролиз воды для получения водородного газа. После ввода водородного газа в трубку для подачи воздуха воздушный насос втягивает воздух, и воздух однонаправленно вводится в трубку для подачи воздуха через патрубок для подачи воздуха, имеющий угол наклона относительно трубки для подачи воздуха, для разбавления водородного газа в трубке для подачи воздуха, и трубка для подачи воздуха затем подает разбавленный водород в резервуар для смешивания распыляемого/летучего газа и осуществляет смешивание с распыляемым газом для пользователя.

Благодаря тому, что в электролизере с ионообменной мембраной водородный газ и кислородный газ выводятся с одной и той же стороны, и резервуар для воды, резервуар для разделения газа и воды и трубка для подачи воздуха расположены в корпусе в пределах определенного объема, устройство для электролиза воды согласно настоящему изобретению использует вмещающее пространство в корпусе насколько это возможно, сохраняя при этом получение достаточного количества водорода, и вентилятор и воздушный насос устройства для электролиза воды также имеют низкий уровень шума. Следовательно, настоящее изобретение фактически предоставляет устройство для электролиза воды с эффективной пространственной компоновкой, небольшим объемом и низким уровнем шума, и подходящее для размещения возле пользователя.

Признаки и сущность настоящего изобретения хорошо и более четко описаны в вышеизложенном подробном описании предпочтительных вариантов осуществления, и объем настоящего изобретения не ограничивается предпочтительными вариантами осуществления, раскрытыми выше. С другой стороны, целью является охват множества изменений и эквивалентных компоновок в рамках объема патентной заявки, которая должна быть подана институтом интеллектуальной собственности. Хотя настоящее изобретение было раскрыто в вышеизложенных вариантах осуществления, это не должно ограничивать настоящее изобретение, и любой специалист в данной области техники может осуществить различные изменения и усовершенствования без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Следовательно, объем охраны настоящего изобретения соответствует определению объема приложенной патентной заявки.

Изобретение относится к двум вариантам устройства для электролиза воды. По одному варианту устройство содержит: корпус, имеющий вмещающее пространство; электролизер, расположенный во вмещающем пространстве корпуса, при этом электролизер содержит катод и анод, причем на катоде выделяется водородный газ, а на аноде выделяется кислородный газ во время электролиза воды; встроенный резервуар для воды, выполненный с возможностью подачи воды в электролизер, содержащий отверстие для воды, отверстие для водорода, отверстие для кислорода и трубку для подачи воздуха; и воздушный насос, соединенный с трубкой для подачи воздуха патрубком для подачи воздуха, при этом воздушный насос направляет воздух из окружающей среды снаружи устройства для электролиза воды в трубку для подачи воздуха для разбавления водородного газа; причем угол наклона между патрубком для подачи воздуха и трубкой для подачи воздуха составляет менее 90 градусов; при этом отверстие для воды выполнено с возможностью подачи воды в электролизер, а отверстие для водорода и отверстие для кислорода выполнены с возможностью приема водородного газа и кислородного газа соответственно. Предлагаемое устройство обладает эффективной пространственной компоновкой, небольшим объемом, низким уровнем шума и подходит для размещения возле пользователя. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для электролиза воды, содержащее:

корпус, имеющий вмещающее пространство;

электролизер, расположенный во вмещающем пространстве корпуса, при этом электролизер содержит катод и анод, причем на катоде выделяется водородный газ, а на аноде выделяется кислородный газ во время электролиза воды;

встроенный резервуар для воды, выполненный с возможностью подачи воды в электролизер, содержащий отверстие для воды, отверстие для водорода, отверстие для кислорода и трубку для подачи воздуха; и

воздушный насос, соединенный с трубкой для подачи воздуха патрубком для подачи воздуха, при этом воздушный насос направляет воздух из окружающей среды снаружи устройства для электролиза воды в трубку для подачи воздуха для разбавления водородного газа; причем угол наклона между патрубком для подачи воздуха и трубкой для подачи воздуха составляет менее 90 градусов;

при этом отверстие для воды выполнено с возможностью подачи воды в электролизер, а отверстие для водорода и отверстие для кислорода выполнены с возможностью приема водородного газа и кислородного газа, соответственно.

2. Устройство для электролиза воды по п. 1, отличающееся тем, что электролизер дополнительно содержит анодную камеру, при этом анодная камера содержит анод, уплотнительную пластину анода и внешнюю пластину анода, и причем анод дополнительно содержит проводящую пластину анода, причем анод соединен с уплотнительной пластиной анода и внешней пластиной анода; при этом электролизер дополнительно содержит катодную камеру, при этом катодная камера содержит катод, уплотнительную пластину катода и внешнюю пластину катода, и причем катод дополнительно содержит проводящую пластину катода, причем катод соединен с уплотнительной пластиной катода и внешней пластиной катода.

3. Устройство для электролиза воды по п. 1, отличающееся тем, что электролизер и воздушный насос непосредственно соединены со встроенным резервуаром для воды.

4. Устройство для электролиза воды по п. 2, отличающееся тем, что электролизер дополнительно содержит трубу для подачи воды, расположенную на внешней пластине анода, проводящей пластине анода и уплотнительной пластине анода и проходящую через них, для соединения анодной камеры и встроенного резервуара для воды; причем вода из встроенного резервуара для воды протекает в анодную камеру через трубу для подачи воды для пополнения воды в анодной камере.

5. Устройство для электролиза воды по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит вентилятор, выполненный с возможностью втягивания воздуха из окружающей среды снаружи устройства для электролиза воды так, что воздушный насос способен направлять воздух в трубку для подачи воздуха, причем трубка для подачи воздуха соединена с трубкой для вывода водорода электролизера для приема водородного газа, и при этом воздушный насос направляет воздух в трубку для подачи воздуха для смешивания воздуха с водородным газом.

6. Устройство для электролиза воды по п. 5, отличающееся тем, что дополнительно содержит резервуар для смешивания распыляемого/летучего газа, соединенный с трубкой для подачи воздуха и принимающий разбавленный водородный газ, и при этом в резервуаре для смешивания распыляемого/летучего газа выборочно получается распыляемый газ, и он в нем смешивается с водородным газом для образования оздоровительного газа, причем распыляемый газ представляет собой водяной пар, распыляемые дозы лекарств или летучее эфирное масло.

7. Устройство для электролиза воды по п. 5, отличающееся тем, что угол наклона находится на соединительном участке трубки для подачи воздуха и патрубка для подачи воздуха, и при этом форма соединительного участка представляет собой дугу.

8. Устройство для электролиза воды по п. 7, отличающееся тем, что трубка для подачи воздуха имеет первое направление протекания, патрубок для подачи воздуха имеет второе направление протекания, при этом первое направление протекания указывает на верхнюю часть устройства для электролиза воды, второе направление протекания указывает на трубку для подачи воздуха, угол наклона образован между первым направлением протекания и вторым направлением протекания, причем угол наклона составляет предпочтительно от 25 до 45 градусов, и причем форма соединительного участка с углом наклона представляет собой дугу с углом наклона.

9. Устройство для электролиза воды по п. 5, отличающееся тем, что дополнительно содержит:

определитель концентрации водорода, соединенный с трубкой для подачи воздуха, для определения того, достигает ли объемная концентрация водорода второго предопределенного значения; при этом определитель концентрации водорода выдает второй предупредительный сигнал, когда концентрация водорода превышает второе предопределенное значение; при этом электролизер отключается после выдачи второго предупредительного сигнала.

10. Устройство для электролиза воды по п. 9, дополнительно содержащее контроллер, соединенный с определителем концентрации водорода, воздушным насосом и электролизером, при этом определитель концентрации водорода выдает первый предупредительный сигнал, когда определенная объемная концентрация водорода превышает первое предопределенное значение, и при этом контроллер выдает команду запуска для запуска воздушного насоса при приеме первого предупредительного сигнала.

11. Устройство для электролиза воды по п. 1, отличающееся тем, что кислородный газ и водородный газ выводятся с одной и той же стороны электролизера.

12. Устройство для электролиза воды по п. 1, отличающееся тем, что встроенный резервуар для воды дополнительно содержит резервуар для разделения, содержащий пружинный клапан, поплавок и трубку для выпуска водорода, при этом водородный газ поступает в резервуар для разделения с целью разделения остаточной электролизованной воды от водородного газа, при этом пружинный клапан выполнен с возможностью открытия вследствие давления водородного газа для выпуска водорода через трубку для выпуска водорода, при этом остаточная электролизованная вода накапливается в резервуаре для разделения и поплавок всплывает с повышением уровня остаточной электролизованной воды для выпуска остаточной электролизованной воды для повторного использования.

13. Устройство для электролиза воды по п. 1, отличающееся тем, что объем устройства для электролиза воды составляет менее 8,5 л, и производительность по водороду устройства для электролиза воды находится в диапазоне от 120 мл/мин до 600 мл/мин.

14. Устройство для электролиза воды, содержащее:

корпус, содержащий основание, боковую стенку и вмещающее пространство;

блок питания, расположенный во вмещающем пространстве корпуса и электрически соединенный с устройством для электролиза воды, при этом блок питания содержит вывод электропитания высокой мощности и вывод электропитания низкой мощности, причем электрическая мощность на выходе из вывода электропитания низкой мощности равняется электрической мощности на выходе из вывода электропитания высокой мощности, или более чем в два раза меньше нее;

электролизер с ионообменной мембраной, расположенный в корпусе и электрически соединенный с выводом электропитания высокой мощности блока питания, при этом электролизер с ионообменной мембраной содержит первую сторону, вторую сторону, ионообменную мембрану, катод, анод, трубку для вывода кислорода и трубку для вывода водорода, причем ионообменная мембрана расположена между анодом и катодом; при этом, когда электролизер с ионообменной мембраной осуществляет электролиз воды, на катоде выделяется водородный газ, который затем выводится трубкой для вывода водорода, и на аноде выделяется кислородный газ, который затем выводится трубкой для вывода кислорода;

встроенный резервуар для воды, выполненный с возможностью подачи воды в электролизер с ионообменной мембраной, содержащий отверстие для воды, отверстие для водорода и отверстие для кислорода; и

резервуар для смешивания распыляемого/летучего газа, соединенный с выводом электропитания низкой мощности блока питания, при этом в резервуаре для смешивания распыляемого/летучего газа выборочно получается распыляемый газ, и он в нем смешивается с водородным газом для образования оздоровительного газа, причем распыляемый газ представляет собой водяной пар, распыляемые дозы лекарств или летучее эфирное масло;

при этом отверстие для воды выполнено с возможностью подачи воды в электролизер с ионообменной мембраной, а отверстие для водорода и отверстие для кислорода выполнены с возможностью приема водородного газа и кислородного газа, соответственно.

15. Устройство для электролиза воды по п. 14, отличающееся тем, что анод расположен между ионообменной мембраной и второй стороной; катод расположен между ионообменной мембраной и первой стороной; трубка для вывода кислорода проходит из положения между ионообменной мембраной и второй стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону; и трубка для вывода водорода проходит из положения между ионообменной мембраной и первой стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону.

16. Устройство для электролиза воды по п. 14, отличающееся тем, что анод расположен между ионообменной мембраной и первой стороной; катод расположен между ионообменной мембраной и второй стороной; трубка для вывода водорода проходит из положения между ионообменной мембраной и второй стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону; и трубка для вывода кислорода проходит из положения между ионообменной мембраной и первой стороной до второй стороны и проходит через вторую сторону.

17. Устройство для электролиза воды по п. 14, отличающееся тем, что вывод электропитания высокой мощности выдает первое напряжение и первую величину тока; вывод электропитания низкой мощности выдает второе напряжение и вторую величину тока; при этом первое напряжение меньше, чем второе напряжение; и при этом первая величина тока больше, чем вторая величина тока.

18. Устройство для электролиза воды по п. 14, отличающееся тем, что первая сторона обращена к боковой стенке, трубка для вывода водорода и трубка для вывода кислорода расположены на второй стороне электролизера с ионообменной мембраной.