一种富氢泡浴水的制备系统的制作方法

1.本实用新型属于富氢水制备技术领域，具体涉及一种富氢泡浴水的制备系统。


背景技术：

2.目前的制备系统所制备的富氢泡浴水中氢气泡直径较大，此外，现有制备系统所制备的富氢泡浴水中氢气含量较低。


技术实现要素：

3.为解决现有制备系统所制备的富氢泡浴水中氢气泡直径较大问题，本实用新型提供一种富氢泡浴水的制备系统，可以有效减小富氢泡浴水中氢气泡的直径。
4.本实用新型为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：
5.一种富氢泡浴水的制备系统，包括用于提供水源的水箱、用于提供氢气的氢气发生器、以及与水箱和氢气发生器均管道连接的水气混合装置，水气混合装置上设有用于排出富氢泡浴水的富氢水管，所述水气混合装置包括壳体，壳体内设有由固定在壳体上的驱动电机驱动的转轴，转轴的一端固定有螺旋状叶片，对应所述叶片的壳体侧壁上设有用于向壳体内进水和进气的进口，所述壳体远离所述进口的一端设有出口，由进口进入壳体内的水与氢气，经叶片的搅拌后流出所述出口。
6.进一步地，所述转轴上还固定有第二永磁铁，相对第二永磁铁的壳体内壁上设有第一永磁铁，由进口进入壳体内的水与氢气，经叶片的搅拌后沿第一永磁铁与第二永磁铁之间的通道流出所述出口。
7.进一步地，所述第一永磁铁和第二永磁铁等间隔设置有多组。
8.进一步地，所述水气混合装置与水箱之间设有喷射器，喷射器包括与水箱管道连接的锥形状喷嘴、设置在喷嘴外侧的引流室、平直管道状的混合室、以及与所述进口连接的喇叭状扩散室，所述喷嘴、引流室、混合室及扩散室沿水流方向依次连通设置，引流室上设有与氢气发生器管道连接的引流管。
9.进一步地，所述水气混合装置还包括用于分离回收从出口流出水中大气泡的气液分离器，气液分离器的进液口与出口管路连接，气液分离器的排气口与所述引流管管道连接，所述富氢水管连通在气液分离器的排液口上。
10.进一步地，所述气液分离器的排气口上通过管道还连接有用于供人体吸氢的吸氢装置，所述吸氢装置包括内置有吸风机的混合容器，混合容器上设有与气液分离器排气口管道连接的进气管、用于向混合容器内提供空气的空气管、以及用于将经混合容器混合后气体排出以供人体吸氢的排气管，排气管上设有用于检测排出混合气体中氢气浓度的氢气浓度传感器。
11.进一步地，所述喷射器与水箱之间的管道上设有脱气罐，连通所述脱气罐设有维持脱气罐真空度的真空泵，水箱提供的水经脱气罐去除水中气体后沿脱气水管流入所述喷射器。
12.进一步地，所述脱气罐和水箱之间设有循环水管。
13.进一步地，所述氢气发生器包括电解槽以及设置在电解槽外的直流电源，所述电解槽内沿槽体中间设有将电解槽隔成阴极区和阳极区的质子交换膜，阴极区内设有与直流电源负极电路连接的阴电极，阳极区内设有与恒压直流电源正极电路连接的阳电极，所述阳极区和阴极区均设有进水口和出水口，阴极区的出水口通过出水管连通所述引流管。
14.进一步地，所述阴电极及阳电极的表面均布有突刺状结构。
15.进一步地，连接阴极区的出水管和进水口设有循环加氢管。
16.进一步地，所述进水口通过进水管连接所述脱气水管。
17.进一步地，所述进水管上设有用于提高电解槽进水温度的热交换器，热交换器上连接有为热交换器提供恒温热水的恒温水浴装置。
18.本实用新型的有益效果：
19.1.本实用新型通过设置对水和氢气进行混合的水气混合装置，对进入水气混合装置的水和氢气利用螺旋叶片进行机械切割，使水中的大直径氢气泡分散成更小直径的气泡，减小了水中氢气泡的直径。
20.2.本实用新型在水气混合装置内设置固定在内壁上的第一永磁铁和固定在转轴上的第二永磁铁，对流经的水进行磁化的同时提供交变磁场，使磁化后的水流与交变磁场产生磁共振效应，将水中的氢气气泡分解成直径更小的氢气泡，进一步降低了氢气在水中的气泡直径。
21.3.本实用新型在水气混合装置的入口加设喷射器，使进入水气混合装置的水气预先混合后形成强力喷射流，有利于叶片对水气进行机械切割，形成更小直径的氢气泡。由于水气装置内叶片转动在进口处形成轻微负压，有利于水与气在喷射器的扩散室处压能的提升，使喷射器喷出的水气喷射流更加强劲，进而有助于叶片对水和氢气的切割，进一步减小了氢气气泡的直径。
22.4.本实用新型的氢气发生器采用电解制氢，且将阴电极产生的氢气以水为载体输送走，可以使氢气泡在阴电极刚析出形成时，即被流动的水流带走，减少氢气泡的聚集，使电解产生小直径的氢气泡，从而减少大直径氢气泡的产生，降低了水气混合装置处理后富氢水中的氢气气泡直径。
23.5.本实用新型在制备富氢泡浴水时，设置脱气罐，使进入水气混合装置的水经过脱气罐的真空脱气，去除水中的溶解性气体，提高了氢气在水中的溶解量，进一步提升了富氢泡浴水的疗效，同时由于脱气后的水避免了溶解性气体分子与新加入氢气气体分子的分子间相互作用，可以使新加入的氢气更多的溶入水中，从而进一步增大氢气在水中的溶解，进一步提高了富氢泡浴水中氢气的溶解量。
24.附图说明：
25.图1为本实用新型的整体结构示意图；
26.图2为水气混合装置的结构示意图；
27.图3为氢气发生器的结构示意图；
28.图4为吸氢装置的结构示意图。
29.图中标记：1、富氢水管，101、调节阀，102、压力表，2、气液分离器，3、水气混合装置，301、壳体，302、转轴，303、叶片，304、进口，305、第一永磁铁，306、第二永磁铁，307、驱动
电机，308、出口，4、喷射器，401、扩散室，402、混合室，403、引流管，404、引流室，405、喷嘴，5、氢气发生器，501、电解槽，502、阴电极，503、出水口，504、阴极区，505、质子交换膜，506、阳极区，507、回水管，508、阳电极，509、进水口，510、直流电源，511、进水管，512、出水管，513、循环加氢管，514、排氢水泵，6、水箱，601、补水管，602、供水管，7、真空泵，8、脱气罐， 801、脱气水管，802、循环水管，9、恒温水浴装置，901、流量计，10、热交换器，11、吸氢装置，1101、流量调节阀，1102、氢气浓度传感器，1103、混合容器，1104、空气管，1105、进气管，1106、干燥剂，1107、吸风机，1108、排气管，12、软管。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明，在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.如图1至图4所示，一种富氢泡浴水的制备系统，包括用于提供水源的水箱6、用于提供氢气的氢气发生器5、以及与水箱6和氢气发生器5均管道连接的水气混合装置3，水和氢气在水气混合装置3内发生充分混合，完成富氢泡浴水的最终制备，水气混合装置3上设有用于排出富氢水的富氢水管1，富氢水管1用于与泡浴装置连接，其上可设置压力表102和用于流量调节的调节阀101，泡浴装置可以是浴缸或者花洒。所述水气混合装置3包括壳体301，壳体301可以是长方体状的箱型或者中空的圆柱状，壳体301内设有由固定在壳体301上的驱动电机307驱动的转轴302，转轴302可以通过联轴器固定在驱动电机307的输出轴上，且在穿过所述壳体301的位置设置密封套圈，避免可能会发生的漏气和漏水现象，具体地，驱动电机307可以采用调速电机，以方便对转轴302的转速进行调节，转轴302上固定有螺旋状叶片303，对应所述叶片303的壳体301侧壁上设有用于向壳体301内进水和进气的进口304，所述壳体301远离所述进口304的一端设有出口308，由进口304进入壳体301内的水与氢气，经叶片303的搅拌后流出所述出口308。
32.使用时，启动驱动电机307，驱动电机307驱动转轴302带动叶片303旋转，对进入壳体301的水和氢气进行机械切割，使水中的氢气泡分散成更小的气泡，有助于富氢泡浴水发挥其疗效。
33.在实施本实用新型时，在所述转轴302上还固定有第二永磁铁306，具体地，可以在转轴302的上半段固定螺旋状叶片303，在转轴302的下半段固定第二永磁铁306，相对所述第二永磁铁306的壳体301内壁上设有第一永磁铁305，对应所述叶片303的壳体301侧壁上设有用于进水和进气的进口304，所述壳体301远离所述进口304的一端设有出口308，由进口304进入壳体301内的水与氢气，经叶片303的搅拌后沿第一永磁铁305与第二永磁铁306之间的通道流出所述出口308，具体地，所述第一永磁铁305和第二永磁铁306可等间隔设置有多组，即第二永磁铁306在转轴302的下半段上等间距固定有多个，相应地，第一永磁铁305在壳体301的侧壁上等间距设置多个，第一永磁铁305与第二永磁铁306的数量一一对应
设置，以增强水携带氢气流经第一永磁铁305与第二永磁铁306之间所受磁场作用的强度。
34.在驱动电机307驱动转轴302转动的同时，第二永磁铁306随转轴302旋转，第二永磁铁306与第一永磁铁305之间发生相对转动，产生交变磁场，含有微气泡的水沿第一永磁铁305与第二永磁铁306之间的通道流经时，水流被磁化，磁化后的水流可与交变磁场产生磁共振效应，使水中的氢气气泡分解成直径更小的氢气泡，从而进一步降低氢气在水中的气泡直径，提升富氢泡浴水的疗效，此外，经过磁化后的水的内能受磁场作用影响，使水具有更强的溶解气体能力，这样可增大氢气在水中的溶解。
35.进一步地，所述水气混合装置3与水箱6之间设有喷射器4，喷射器4包括与水箱6管道连接的锥形状喷嘴405、设置在喷嘴405外侧的引流室404、平直管道状的混合室402、以及与所述进口304连接的喇叭状扩散室401，所述喷嘴405、引流室404、混合室402及扩散室401沿水流方向依次连通设置，即喷嘴405、引流室404、混合室402及扩散室401为整体设置，引流室404上设有与氢气发生器5管道连接的引流管403，所述引流室404将喷嘴405包覆起来，氢从气发生器5过来的氢气由引流管403进入引流室404，使用时，喷嘴405将水以一定压力和速度喷射出，水依次穿过引流室404、混合室402和扩散室401进入水气混合装置3，在混合室402会产生局部真空，通过引流管403进入引流室404的氢气在喷水压力下沿扩散室401喷出的过程中形成大量微小气泡，有利于水气混合装置3产生更小直径的氢气泡。
36.与此同时，在喷射器4将水和气喷入水气混合装置3内时，扩散室401内将带水与气的动能转换为压能，形成强力喷射流，而水气混合装置3内的叶片303在转动时，会在壳体301的进口304处形成轻微负压，有利于水与气在扩散室401处压能的提升，进而有助于氢气泡进入水气混合装置3后受到叶片303的切割，进一步减小氢气气泡的直径。
37.进一步地，当进入引流管403的氢气量较大时，可能会出现水气混合装置3出水中含有较大氢气气泡的现象，这些较大的氢气泡在泡浴水的使用过程中起不到疗效，随着富氢泡浴水的使用白白浪费掉，相应地，在所述水气混合装置3外还可设置用于分离回收从出口308流出水中大气泡的气液分离器2，气液分离器2的进液口与出口308管路连接，气液分离器2的排气口与所述引流管403管道连接，所述富氢水管1连通在气液分离器2的排液口上，气液分离器2可以采用旋风分离器也可以是管道尺寸适当大于富氢水管1管径的扩容器，即气液分离器2可以采用旋风分离或者采用管道压力突然下降使水中的大气泡与水分离，气液分离器2的排气口与所述引流管403管道连接，所述富氢水管1连通在气液分离器2的排液口上，具体应用时，可以在富氢水管1和出口308之前设置绕开气液分离器2的旁路，以便当进入引流管403的氢气量较小时，可以直接将富氢泡浴水从富氢水管1排出，使无需再通过气液分离器2从富氢水管1排出。
38.当投入气液分离器2时，富氢泡浴水中的大气泡可以收集回收至引流管403，使大的氢气泡重新进入喷射器4，与此同时，回收的氢气泡作为新的氢气来源补充至喷射器4的引流管403内，增加了水气混合器3内的氢气进入量，进一步提升富氢泡浴水中氢气的含量，有助于富氢泡浴水发挥其疗效。
39.具体应用时，还可在所述气液分离器2的排气口上通过管道还连接有用于供人体吸氢的吸氢装置11，即从气液分离器2排气口排出的氢气一部分用于回收到引流管403，另一部分用于提供给吸氢装置，所述吸氢装置11包括内置有吸风机1107的混合容器1103，混合容器1103上设有与气液分离器2排气口管道连接的进气管1105、用于向混合容器1103内
提供空气的空气管1104、以及用于将经混合容器1103混合后气体排出以供人体吸氢的排气管1108，排气管1108上设有用于检测排出混合气体中氢气浓度的氢气浓度传感器1102，具体实施时，吸风机1107可以采用微型风扇，不仅为吸氢提供输送动力，还可以搅拌进入混合容器1103的空气与氢气，加速气体的混合，所述空气管1104和进气管1105设置于混合容器1103的一端，排气管1108设置于混合容器1103的另一端，所述进气管1105、排气管1108以及空气管1104上均设有流量调节阀1101，在混合容器1103内还可设有用于干燥进入混合容器1103空气及氢气的干燥剂1106，以提高人体吸氢时进入人体内气体的干燥程度，在排气管1108上还可设置便于人体吸氢的软管12。
40.当启动吸风机1107时，空气与氢气进入混合容器1103内混合，具体地，可以调节各流量调节阀1101使排气管1108排出的混合气中氢气的浓度在2%-4%之间，使用者可以采用软管12吸氢，在使用富氢泡浴水的同时还可以适当进行吸氢，相对仅采用富氢泡浴水进行养生，采用富氢泡浴水与吸氢结合的方式可以增强整套装置对人体呼吸系统疾病的疗效。
41.进一步地，所述喷射器4与水箱6之间的管道上设有脱气罐8，连通所述脱气罐8设有维持脱气罐8真空度的真空泵7，即通过真空泵7对脱气罐8抽真空，水进入脱气罐8后在真空的作用下，水中的溶解性气体逃逸出水体，去除流经水中的溶解性气体，水箱6提供的水经脱气罐8去除水中气体后沿脱气水管801流入所述喷射器4，具体地，脱气罐8的进水口通过供水管602连通水箱，可在脱气罐8内设置喷淋系统以及相应地填料，使水喷淋落下，以方便真空状态下水中气体的逃逸过程，脱气罐8上设有真空压力表以及相应的阀门，脱气罐8的出水口通过脱气水管801连通喷射器4的喷嘴405，脱气水管801上设有增压泵，根据亨利定律，由于水中的溶解性气体被脱气罐8去除，氢气发生器5输送过来的氢气不仅更容易溶解进入水体，而且还提升了氢气溶解的量，此外，脱气罐8去除的气体本身在水体中占有一定的量，例如水中的溶解氧，增压泵的设置使水在脱气水管801内带有压力，在带压情况下，当压力达到一定程度，溶解氧的气体分子会影响氢气的溶解，即在管道压力下，溶解在水中的各气体，由于气体分子间的相互作用，会对其他气体的溶解产生影响，当脱气罐8去除溶解氧等这些气体后，避免了溶解氧等其他气体分子对氢气气体分的分子间相互作用，从而增大氢气在水中的溶解，进一步提高了富氢泡浴水中氢气的溶解量。
42.进一步地，所述脱气罐8和水箱6之间设有循环水管802，通过循环水管802可对水体进行多次真空脱气，提高进入喷射器4的水的脱气质量，使得去往与氢气混合的水中所含溶解气体降低最低，有上述已知，当去往与氢气混合的水中溶解气体进一步降低时，水中可溶解氢气的量会增多，从而进一步提高富氢泡浴水中氢气的溶解量。
43.在实施本实用新型时，所述氢气发生器5可以存储氢气的装置，例如高压氢气瓶，但是，存储氢气的装置所提供的气体在进入喷射器4时，容易造成气泡过大的现象，本实用新型的氢气发生器5可采用电解制氢，具体地，氢气发生器5包括箱式或者圆筒状的电解槽501以及设置在电解槽501外的直流电源510，直流电源510可以采用恒压电源或者恒压恒流直流电源，所述电解槽501内沿槽体中间设有将电解槽501隔成阴极区504和阳极区506的质子交换膜505，本实用新型实施例所采用的质子交换膜505为杜邦117全氟磺酸质子交换膜，也可以采用其他质子交换膜505，阴极区504内设有与直流电源510负极电路连接的阴电极502，阳极区506内设有与直流电源510正极电路连接的阳电极508，所述阳极区506和阴极区504均设有进水口509和出水口503，阴极区504的出水口503通过出水管512连通所述引流管
403，出水管512上设有排氢水泵514。
44.通过电解制氢，且将氢气随水直接输送走，形成以水为载体对氢气进行输送的氢气气源，可以使氢气泡在阴电极502刚析出形成时，即被流动的水流带走，减少氢气泡的聚集，使电解产生小直径的氢气泡，减少大直径氢气泡的产生，有利于水气混合装置3对水中气泡的进一步细化处理。此外，相对以往静态水电解制氢时，氢离子在阴电极502表面与水体中存在浓度差，易造成氢离子扩散速度较慢，出现浓差极化现象，本实用新型中采用流动水进行电解，不仅可以将阴电极502表面析出的小氢气泡迅速带走，还可以加快水中氢离子的扩散，避免在阴电极502表面发生浓差极化现象，从而提高制氢的速度。
45.具体地，在阴电极502上发生的析氢反应过程中，电极表面的金属离子先经过电化学反应与氢离子结合形成，再经过脱附使释放氢离子，最终氢离子与氢离子组合生成氢分子，氢离子的吸附过程，阴电极502和阳电极508均可以采用板状或者棒状的铂电极，采用铂电极时，由于铂电极的吸附键强度的电流密度最高，更有利于析氢反应中金属离子与氢离子结合和脱附过程的进行，提高电解产氢的速度，为了节约生产成本，电极也可以采用其他材质，例如镀镍的铁电极。
46.进一步地，所述阴电极502及阳电极508的表面均布有突刺状结构，所述突刺状结构可以采用机械刻槽在铂电极表面刻划多条紧密相邻的v形槽，v形槽的槽深在30-60微米左右，使电极表面均布突刺状结构，所述突刺状结构也可以采用其他方法制备，具体地突刺状结构部分还可以制作成多孔结构，以增大电极的比表面积，有利于阴极析氢反应的进行，通过在电极表面设置突刺状结构，相对光滑的电极平面，更有利于氢气泡脱离与电极的接触面，减少氢气泡在电极表面的聚集，进一步有利于产生小直径的氢气泡，有助于最终制备出含有氢气泡直径更小的富氢泡浴水。
47.进一步地，连接阴极区504的出水管512和进水口509设有循环加氢管513，当出水管512中水的氢气含量较低时，可以打开设置在循环加氢管513上的电磁阀，投入循环加氢管513，使出水管512中的水重新回到电解槽内，在电解槽内循环数次后完成氢气含量的提升。
48.在具体实施时，可以将所述进水口509通过进水管511连接所述脱气水管801，使用脱气后的水作为电解槽中水的来源，如上所述，脱气后的水中溶解性气体被去除后，当接触新的气体时，有利于气体溶入水体中，这样在电解制氢时，阴电极502表面析出的氢气可以更加快速地溶入水中，使氢气泡更容易克服表面张力而脱离阴电极502表面进入水体中。
49.具体地，阳极区506的出水口可通过回水管507连接水箱6，方便循环利用电解水，在水箱6上可设有用于补充水源的补水管601，由于回收的水中含有阳电极508电解产生的氧气，补水管601可作为不补水时用于排气的管路。
50.进一步地，所述进水管511上设有用于提高电解槽501进水温度的热交换器10，热交换器10可以采用板式交换器，进入电解槽501的水作为冷源，热交换器10上连接有为热交换器10提供恒温热水的恒温水浴装置9，具体地，恒温水浴装置9向热交换器10输送热源的管道上设有流量计901，恒温水浴装置9可以是恒温加热器，通过恒温水浴装置9为热交换器10提供稳定的热源，进入电解槽501的水经过热交换器10之后，水温得到提升，且具有一定的恒温效果，在进入电解槽501之后，可以有效增加电解过程中氢离子的转移与扩散，增加电解制氢的速度。
51.此外，在电解制氢时，也可以在水箱6中加入一定量的添加剂，以增强水体的导电性，增加电解制氢的速度，但需要注意的是所添加用于增强水体导电性的添加剂应对人体无害且不影响电解制氢的电解过程。
52.需要说明的是，本实用新型中部分管道上可以依据应用需求加设相应的增压泵、管道阀门以及相关的表计，管道与管道之间连接时可以采用三通阀，这属于本领域技术人员可以依据生产需要做出的选择，在此就不再一一指明。
53.需要说明的是，本文未详述部分为现有技术，上述实施例仅用来说明本实用新型，但本实用新型并不局限于上述实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型的保护范围内。