本發(fā)明專利及一種水素水的發(fā)生裝置，尤其是一種具有氣水分離結(jié)構(gòu)的水素水杯底座。

背景技術(shù)：

水素水也叫富氫水，它不僅潔凈，而且水中富含氫氣，水都是呈現(xiàn)小分子活水團(tuán)，負(fù)離子深度吸收80%，凈化血液，使血液暢通，代謝旺盛，預(yù)防多種疾病，增進(jìn)人體健康。氫水的氫離子可以中和體內(nèi)多余的活性氧（h2+o=h2o）結(jié)合成水，隨尿排出體外，幫助細(xì)胞新陳代謝，安全、綠色環(huán)保對(duì)人體沒(méi)有任何毒副作用，沒(méi)有明確的禁忌癥與禁忌人群。富氫水的產(chǎn)業(yè)化符合我國(guó)食品工業(yè)“營(yíng)養(yǎng)、衛(wèi)生、方便”的發(fā)展趨勢(shì)。

2007年日本太田成男教授在《naturemedicine》上首次發(fā)表了氫分子可選擇性清除人體惡性自由基的論文，奠定了氫分子生物醫(yī)學(xué)的研究基礎(chǔ)。隨后，國(guó)際生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域掀起了氫氣生物醫(yī)學(xué)研究的熱潮，截止2016年來(lái)自中國(guó)、日本、韓國(guó)、歐美等多國(guó)醫(yī)學(xué)科研人員發(fā)表氫氣醫(yī)學(xué)論文已達(dá)900余篇，國(guó)內(nèi)外幾十家醫(yī)院和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展了近幾百項(xiàng)氫氣生物醫(yī)學(xué)研究，大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究證明，氫氣對(duì)治療腦缺血、代謝綜合征、糖尿病、動(dòng)脈硬化、老年癡呆、脂肪肝、肝硬化、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、哮喘、尿毒癥、噪聲性耳聾、急性胰腺炎、腫瘤放化療副作用等60余種人類重要疾病具有明確或潛在的治療效果，取得了令人興奮不已的成果。

因此，給身體補(bǔ)充氫氣，利用氫分子的醫(yī)學(xué)特性進(jìn)行治療和調(diào)養(yǎng)身體成為一種新的健康管理方式，富氫水（水素水）應(yīng)運(yùn)而生，富氫水是一種讓水中含有一定濃度的氫氣，通過(guò)其抗氧化還原力，清除體內(nèi)活性特別強(qiáng)的活性氧（自由基）的一種飲用水。實(shí)踐證明，富氫水既具有生理調(diào)節(jié)功能，又具有治療疾病的功能。

目前，富氫水產(chǎn)生有多種方法和途徑，同時(shí)也存在有不同的問(wèn)題。目前應(yīng)用最廣泛的是電解水的方法產(chǎn)生氫氣，優(yōu)點(diǎn)是電解制氫技術(shù)成熟，氫氣含量高，通過(guò)電解，還能有效地起到抑菌作用，產(chǎn)品生產(chǎn)制造及應(yīng)用成本適合大多數(shù)人群，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)已經(jīng)有臺(tái)式電解富氫水機(jī)和便攜式富氫水杯等多種產(chǎn)品。但目前市場(chǎng)上的富氫水機(jī)本身產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)富氫水質(zhì)量相差巨大，劣質(zhì)的電解富氫水機(jī)，在生產(chǎn)富氫水過(guò)程中無(wú)法隔離或清除有害物質(zhì)，電解水中含有大量的重金屬、臭氧、過(guò)氧化氫、氯酸根等氧化因子物質(zhì)，長(zhǎng)期喝這種具有消毒、殺菌、降解農(nóng)藥功能的水對(duì)人體健康會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重危害，這種富氫水機(jī)就是毒水機(jī)。尤其是便攜電解式富氫水杯，因?yàn)榭臻g狹小，其電解槽中陽(yáng)極與陰極的集水區(qū)都是完全或部分相通，因此氧極腔集水區(qū)所產(chǎn)生的活性氧、過(guò)氧化氫及余氯等幾乎不易被完全分離出去，都會(huì)有部分甚至全部逆流入陰極的氫水集水區(qū)，降低了氫的生成功效，使陰極所產(chǎn)生的氫氣水含量與品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)降低。

spe電解水制氫技術(shù)，其全稱為固體聚合物電解質(zhì)電解水制氫技術(shù)，spe即固體聚合物電解質(zhì)（solidpolymerelectrolyte）英文縮寫，其核心是電催化劑直接附于膜上形成“金屬+spe”復(fù)合膜電極結(jié)構(gòu)，以離子膜固體電解質(zhì)取代液體電解質(zhì)，具有產(chǎn)物容易分離，能抑制副反應(yīng)，氣相反應(yīng)物直接與電極相接觸而大大加速反應(yīng)物的傳質(zhì)速度等優(yōu)點(diǎn)，70年代初，開(kāi)始將其應(yīng)用于電解水制氫方面，目前為世界各國(guó)制氫行業(yè)所應(yīng)用。

采用spe電解水制氫技術(shù)的富氫水杯，以專利號(hào)cn201520563912.x為例，它包含一個(gè)電解器，杯體內(nèi)設(shè)置有水槽，水槽一側(cè)連接有進(jìn)水管，而電解器設(shè)置于水槽內(nèi)，且電解器具有座體，座體蓋合于水槽，且座體下方連接有正電極（陽(yáng)極）與負(fù)電極負(fù)電機(jī)提供電子。

水的電化學(xué)反應(yīng)在電解器的膜電極中進(jìn)行，膜電極起到隔膜和電極的作用，當(dāng)去離子水被供到膜電極組件上，在陽(yáng)極側(cè)反應(yīng)析出氧氣、氫離子和電子，電子通過(guò)外電路傳遞到陰極，氫離子以水合的形式(h+?xh20)通過(guò)膜到陰極，在陰極氫離子和電子重新結(jié)合形成氫氣，該技術(shù)中陽(yáng)極腔和陰極腔都存有獨(dú)立供水和產(chǎn)氣集氣系統(tǒng)，從根本上避免了氫氧通過(guò)隔膜混合，安全性好、氣體純度非常高(氫氣純度>99.99％），是電解制富氫水的首選技術(shù)。

當(dāng)spe電解技術(shù)應(yīng)用于便攜式富氫水杯和桌上式富氫水壺時(shí)，存在陽(yáng)極腔供水和陽(yáng)極腔生成物的排出問(wèn)題，因?yàn)榭臻g狹小和便攜性要求，以往產(chǎn)品都是采用陰極水向陽(yáng)極區(qū)滲透的方式向陽(yáng)極供水，不可避免部分氧氣和臭氧會(huì)逆流進(jìn)入陰極的氫水集水區(qū)，因此存在下列問(wèn)題：第一、如何將電解槽中陽(yáng)極腔與陰極腔的集水區(qū)完全隔離，不讓陽(yáng)極所產(chǎn)生的活性氧、過(guò)氧化氫及余氯等逆流入陰極腔的氫水區(qū)，同時(shí)卻又能讓陽(yáng)極腔單向從陰極腔中獲得可電解的水；第二、封閉的電解槽陽(yáng)極腔中既需要水被提供到膜電極上，同時(shí)產(chǎn)生的氧氣和臭氧等與腔體內(nèi)的水分隔并被及時(shí)排出。

現(xiàn)有的spe電解水技術(shù)，都沒(méi)有對(duì)氧氣進(jìn)行單獨(dú)的分離裝置，只是通過(guò)壓力將富氧的水排出杯外。眾所周知，氧氣的密度比水要低許多，氧水區(qū)產(chǎn)生的氧氣和水混合體中，會(huì)有一部分氧氣以氣態(tài)形式出現(xiàn)，并且在封閉空間內(nèi)位于水體上方。電解槽內(nèi)的產(chǎn)生氧氣后，氧氣會(huì)阻擋水進(jìn)入電解水槽，使得電解槽暴露在氧氣中，水不能充分接觸到電解器，電能浪費(fèi)較大，還會(huì)導(dǎo)致電解器發(fā)熱，影響其使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種橫向安裝電解器的具有具有氣水分離結(jié)構(gòu)的水素水杯底座，它能快速有效將陽(yáng)極板產(chǎn)生的氧氣收集，并且通過(guò)氣液分離器的方式快速排出，使電解器始終與水體接觸。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種具有氣水分離結(jié)構(gòu)的水素水杯底座，安裝于水杯底部，它包括電解槽，電解槽內(nèi)安裝有由陽(yáng)極板和陰極板組成的膜電極結(jié)構(gòu)電解器，陽(yáng)極板和陰極板之間設(shè)置有阻隔氧氣通過(guò)的質(zhì)子膜，所述質(zhì)子膜將電解槽分隔成陰極腔和陽(yáng)極腔，陰極腔位于質(zhì)子膜上方，陽(yáng)極腔位于質(zhì)子膜下方，所述陽(yáng)極腔設(shè)置有進(jìn)水閥，杯體內(nèi)的水通過(guò)陽(yáng)極腔進(jìn)水閥進(jìn)入陽(yáng)極腔內(nèi)，其特征在于：所述水素水杯底座的陽(yáng)極腔還包含有一套氣水分離結(jié)構(gòu)，陽(yáng)極腔內(nèi)設(shè)置有氣水分通管，并且氣水分通管的高度高于陽(yáng)極腔；氣水分通管中的液體管與陽(yáng)極腔相通，液體管頂部設(shè)置有浮閥套管，浮閥套管內(nèi)設(shè)置有浮閥和氣水分離閥；所述浮閥在液體的浮力下，可上升至液體管的頂部，并封閉氣水分離閥的閥口底部；所述氣水分離閥的閥口頂部與氣體管相通，氣體管延伸至收集裝置或排出到空氣中；所述陽(yáng)極板腔下方設(shè)置有陽(yáng)極腔廢液排放管，所述陽(yáng)極腔廢液排放管的端部設(shè)置有廢水塞。

所述浮閥為錐閥，其頂部為錐體或半球體。

所述浮閥設(shè)置在浮閥套管中，浮閥套管上設(shè)置有導(dǎo)軌，限制浮閥只能上下運(yùn)動(dòng)。

所述液體管內(nèi)設(shè)置有浮閥封蓋，浮閥封蓋位于浮閥下方。

所述氣水分隔閥上設(shè)置有氣水分隔罩，氣水分隔罩為密封結(jié)構(gòu)，氣水分通管、浮閥和氣水分離閥與杯體內(nèi)的水發(fā)生接觸。

所述氣水分隔罩為透明材質(zhì)制作，浮閥為不透明材料制作。

所述氣水分隔閥頂部可以用透氣阻水膜替代浮閥，達(dá)到阻水透氣之功能。

所述陽(yáng)極腔進(jìn)水閥設(shè)置有進(jìn)水閥壓片，進(jìn)水閥壓片單向打開(kāi)。

所述陽(yáng)極腔底部設(shè)置有下密封罩和密封墊圈，所述下密封罩將電解槽和電路板腔隔開(kāi)。

所述電路板腔內(nèi)設(shè)置有電路板及供電設(shè)備或蓄電池。

所述電路板上設(shè)置有控制端和或通訊端口，所述通訊端口通過(guò)藍(lán)牙或wifi、紅外設(shè)備，與相關(guān)控制設(shè)備進(jìn)行無(wú)線連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：水體經(jīng)過(guò)電解器電離后，陰極板所產(chǎn)生的氫氣，直接溶于水體內(nèi)，陽(yáng)極板產(chǎn)生的氧氣，會(huì)順著氣水分離管的液體管上行，填充至液體管頂端，導(dǎo)致液體管內(nèi)的液面降低，浮閥下移，氣水分離閥打開(kāi)，氧氣就從氣體管直接泄露到空氣中。之后液面在水壓的作用下重新上升，再次將氣水分離閥的閥孔堵住，避免水漏出。

它利用了浮閥自身的重力和水及氧氣的比重關(guān)系進(jìn)行自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)，能快速將陽(yáng)極板上產(chǎn)生的氧氣排出，避免了氧氣聚集在陽(yáng)極板附近，能保持陽(yáng)極板始終與水體接觸。

陽(yáng)極腔進(jìn)水閥設(shè)置有進(jìn)水閥壓片，進(jìn)水閥壓片單向打開(kāi)，只允許水杯里的水進(jìn)入陽(yáng)極腔內(nèi)，陽(yáng)極腔內(nèi)的富氧水不會(huì)回流到水杯內(nèi)，因此能保證水杯內(nèi)的水富含氫氣，減少氧含量，有利于人體健康。

它采用了透明的氣水分離管設(shè)計(jì)，人們可以從杯身直接觀察到水杯內(nèi)的浮閥上下運(yùn)動(dòng)，不斷排出氧氣，水中溶解氫氣。給人非常直觀的感受。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所用在水素水杯上的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為水素水杯底座的零件爆炸圖。

圖3為水素水杯底座的電解器剖視圖（圖1中轉(zhuǎn)了90度后的剖視圖）。

圖4為電解器中浮閥打開(kāi)，排出氧氣的狀態(tài)圖。

圖5為圖4中a-a剖視圖。

圖6為圖4中b-b剖視圖。

其中，1為氣水分隔罩，2為氣水分隔閥，3為浮閥，4為上密封罩，5為上密封墊圈，6為陰極板，7為質(zhì)子膜，8為陽(yáng)極板，9為下密封墊圈，10為下密封罩，11為導(dǎo)電柱密封圈，12為緊固螺絲，13為浮閥封蓋，14為浮閥套管，15為氣水分通管，16為陽(yáng)極板密封圈，17為導(dǎo)氣管密封圈，進(jìn)氣閥壓片，19陽(yáng)極腔進(jìn)水閥，20陽(yáng)極腔氣體排放管，21陰極腔，22陽(yáng)極腔，23為陽(yáng)極腔金屬扣，24為廢水排放管，25為杯壁，26為陽(yáng)極導(dǎo)電柱，27為陰極導(dǎo)電柱，28為液體管，29為氣體管，30為導(dǎo)氣槽，31為電路控制板，32為可拆卸充電鋰電池，33為電路板固定柱，34廢水塞，35為底座，36為底蓋，37為杯蓋。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步描述。

本發(fā)明所述的水素水杯底座，是一種水素水或者富氫水的制備裝置，它安裝在水杯的底部，將水杯里的水不斷電解，并且將氫氧分離開(kāi)，氫氣溶于水，形成富氫水，氧氣被分離并且排出杯外。

本發(fā)明所述的水素水杯底座，所分解的水，來(lái)自于水杯內(nèi)的水體一部分，不需要其他任何添加物，也是標(biāo)準(zhǔn)的飲用水。

該水素水杯底座，由底座、電路板、可拆卸充電鋰電池、電解器、質(zhì)子膜以及氣水分離裝置所組成。底座和杯體連接，底座內(nèi)安裝有電路板、可拆卸充電鋰電池等電路部分，電路板上至少包括有控制器，以及陽(yáng)極導(dǎo)電柱26和陰極導(dǎo)電柱27。

電路板的上方，是由上下密封罩和密封墊圈所組成的電解槽，電解槽內(nèi)從上至下，依次安裝有陰極板和陽(yáng)極板，二者之間由質(zhì)子膜隔開(kāi)，質(zhì)子膜能夠阻隔氧氣通過(guò)。電解槽被質(zhì)子膜分割成上下兩部分，上面為陰極腔，陰極腔和上方的水杯內(nèi)腔直接相通，質(zhì)子膜下方為陽(yáng)極腔。陽(yáng)極腔內(nèi)的水體，取自水杯內(nèi)的水體的一部分，它從陽(yáng)極腔進(jìn)水閥進(jìn)入陽(yáng)極腔內(nèi)。陽(yáng)極腔進(jìn)水閥19上設(shè)置有一個(gè)進(jìn)水閥壓片18，形成單向閥結(jié)構(gòu)，只允許水進(jìn)入，不允許水流出。

陰極板和陽(yáng)極板之間放電，陰極板產(chǎn)生氫氣，直接進(jìn)入水杯內(nèi)部，陽(yáng)極板產(chǎn)生氧氣，被阻隔在質(zhì)子膜下方。

與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本發(fā)明還包含一套氣水分離結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)是在質(zhì)子膜下方設(shè)置了氣水分通管，氣水分通管穿過(guò)質(zhì)子膜和陰極板后向上延伸，進(jìn)入到氣水分離罩內(nèi)，氣水分通管中的液體管頂端設(shè)置有浮閥管套，浮閥管套內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)向槽，并且安裝有浮閥。浮閥的下方設(shè)置有浮閥封蓋，避免浮閥下落時(shí)從浮閥管套內(nèi)脫離。氣水分隔閥2設(shè)置在浮閥管套的內(nèi)部，氣水分隔閥2的中心為一個(gè)閥孔，浮閥3的頂端為錐形或半球體，浮閥上移的時(shí)候，可以堵住該閥孔，避免水從閥孔中溢出。

氣水分隔閥上方開(kāi)有導(dǎo)氣槽30，允許氧氣沿著導(dǎo)氣槽下行，進(jìn)入氣水分通管中的氣體管29內(nèi)，并通過(guò)氣體管，進(jìn)入陽(yáng)極腔氣體排放管20，排出至杯體外。

所述氣水分隔閥頂部可以用透氣阻水膜替代浮閥，達(dá)到阻水透氣之功能。

當(dāng)電解器不工作時(shí)，將水杯內(nèi)灌水，在水壓作用下陽(yáng)極腔進(jìn)水閥自動(dòng)打開(kāi)，水流入陽(yáng)極腔內(nèi)，并繼續(xù)進(jìn)入氣液分通管的液體管內(nèi)，將陽(yáng)極腔內(nèi)的空氣從陽(yáng)極腔廢氣排放管24擠出，水面升高，將浮閥托起。浮閥托起后，堵住氣液分隔閥的閥孔，水不再外泄。

當(dāng)電解器開(kāi)始工作時(shí)，陰極腔的氫氣直接進(jìn)入杯體內(nèi)部的水體內(nèi)，而氧氣聚集在質(zhì)子膜的下方，從氣水分離管進(jìn)入到液體管內(nèi)，聚集在浮閥附近，由于氧氣占據(jù)了水的位置，水面下降，浮閥下移，氣水分隔閥的閥孔打開(kāi)，氧氣從陽(yáng)極腔廢氣排放管24排出。由于氧氣持續(xù)產(chǎn)生，所以上述過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，浮閥上下移動(dòng)，將氧氣排出。

電解器工作完畢后，水杯里的水體用于飲用，陽(yáng)極腔里的富氧水，可以打開(kāi)廢水塞，通過(guò)廢水排放管排出杯體外。

所述電路板上設(shè)置有控制端和或通訊端口，所述通訊端口通過(guò)藍(lán)牙或wifi、紅外設(shè)備，與相關(guān)控制設(shè)備進(jìn)行無(wú)線連接。所述電路板設(shè)置有感溫探頭和或氫離子濃度檢測(cè)探頭。

利用app軟件，可以從手機(jī)或者其他專用設(shè)備上發(fā)送信號(hào)給杯底座，控制電解器工作，并將水杯內(nèi)的溫度、氫濃度信息回傳給手機(jī)或其他終端顯示。