專利名稱：車用制氧機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及車用制氧機(jī)，更具體地說，涉及一種借助于水電解制氫氧裝置向車廂內(nèi)供應(yīng)氧氣以改善司機(jī)和乘員的呼吸，消除因缺氧引起的不適反應(yīng)以及向內(nèi)燃機(jī)供應(yīng)氫氣以改善內(nèi)燃機(jī)燃燒過程的車用制氧機(jī)。
隨著生活水平的提高，人們對(duì)身體健康和生活舒適的要求也越來越高?，F(xiàn)在各種車輛在生產(chǎn)運(yùn)輸和人們的生活中所起的作用越來越重要，特別是在車輛使用空調(diào)器時(shí)，必須將車窗密封，在此情況下，車廂內(nèi)的氧氣會(huì)迅速消耗，因此必須及時(shí)補(bǔ)充氧氣。另外，在高原行駛的汽車，由于高原空氣稀薄，司機(jī)和乘員也常因缺氧而感到頭暈和惡心。特別是司機(jī)在缺氧的情況下往往會(huì)由于頭暈而不能集中注意力，因此很容易發(fā)生事故。例如，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)人曾用桑塔納牌小汽車進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)，司機(jī)加乘員共4人，在使用空調(diào)器和基本上密閉車窗的條件下行駛3小時(shí)，車廂內(nèi)的氧氣含量由原來的21％降低至16.5％。各人都有不同程度的頭暈、惡心等不適反應(yīng)。因此，人們迫切希望能有一種體積較小，使用方便的車用制氧機(jī).以給司機(jī)和乘員補(bǔ)充呼吸用的氧氣，消除事故的隱患。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已授權(quán)的中國(guó)專利CN90107241.9公開了一種高效水電解制氫氧裝置，這種裝置可以高效而方便地產(chǎn)生氧氣和氫氣，而且，體積較小，可安裝在汽車的車頭部分中。然而，這種電解裝置的電解槽所用的隔膜為石棉隔膜，石棉本身對(duì)人體有一定毒性，而且，該電解裝置放出的氧氣雖然經(jīng)過過濾步驟，但仍有極微量的堿性電解液氣霧，故不宜直接供呼吸用。另外，在該專利中采用金屬網(wǎng)作電極，由于金屬網(wǎng)不是整體的結(jié)構(gòu)，因此電接觸不夠好，因此，如要將該水電解制氫氧裝置作為車用制氧機(jī)，仍需作一些改進(jìn)和采取必要的附加措施。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種能直接向司機(jī)和乘員提供氧氣而且電極結(jié)構(gòu)更為完善的車用制氧機(jī)。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)人經(jīng)過深入研究，發(fā)現(xiàn)氣流中的微量電解液氣霧不能簡(jiǎn)單地通過過濾的方法除去，但如果在上述專利的高效水電解制氫氧裝置系統(tǒng)內(nèi)的電解槽和氣液分離器之間附加一個(gè)析出器，即可使得在電解液中的微小氣泡變成大氣泡，因此可消除被氣體夾帶的液體霧滴。這樣，當(dāng)氧氣和氫氣分別地從氣液分離器出來后，再經(jīng)過已知的過濾凈化步驟，就可以完全消除極微量的電解液氣霧，完全感覺不到任何氣味，而且，氧氣的純度達(dá)到99.8％，滿足了作為呼吸用氧氣的標(biāo)準(zhǔn)。另外，采用玻璃纖維布代替原有的石棉紙，可以克服原有的石棉紙帶來的不符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)。另外，采用一種波紋板狀的電極，可以克服原有金屬網(wǎng)電極的非整體性結(jié)構(gòu)和電接觸不夠好缺點(diǎn)。由于上述的發(fā)現(xiàn)，立此便完成了本實(shí)用新型。
本實(shí)用新型的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的，也就是在現(xiàn)有技術(shù)(CN90107241.9)的基礎(chǔ)上，以玻璃纖維布代替原有的石棉布，以波紋板狀的電極代替原有的網(wǎng)狀電極，并且在電解槽與氧氣、氫氣的氣液分離器之間各加上一個(gè)析出器。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，證明由于采用玻璃纖維布代替石棉紙作隔膜以及在電解槽的兩個(gè)氣體出口端各增加一個(gè)析出器，即可使放出的氧氣完全符合呼吸用的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，純度達(dá)到99.8％以上，同時(shí)可使氫氣達(dá)到高純度，可直接通入發(fā)動(dòng)機(jī)中作為燃料使用而不會(huì)引起任何腐蝕。另外，由于采用整體性的金屬波紋板狀電極，這樣就使得電接觸更為良好，電流效率穩(wěn)定在99％以上，并且使電極更為經(jīng)久耐用。
以下結(jié)合附圖來進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型。


圖1為本實(shí)用新型車用制氧機(jī)的整套系統(tǒng)；圖2為
圖1的系統(tǒng)中的電解槽組裝圖；圖3為電解槽中隔膜組件的主視圖；圖4為圖3的A－A線剖面圖；圖5為波紋狀電極的俯視圖；圖6為波紋狀電極的立視圖圖7為析出器的立剖圖。
在
圖1中1為電解槽，內(nèi)裝濃度約為30WT％的氫氧化鈉溶液；2、3為析出器；4、5分別為氫氣和氧氣的氣液分離器；6、7為液位計(jì)；8為分離器液面平衡器；9為壓力表；10、12、14、16、23皆為控制閥；11、22為排氣管接口；13為新鮮電解液的接口；15、17為排出液的接口；18、19為分子篩；20、21為活性炭。
由電解槽產(chǎn)生的氧氣在經(jīng)過析出器3、氣液分離器5、分離器液面平衡器8、分子篩18和活性炭20后即可直接送入車廂中供司機(jī)和乘員呼吸用。而由電解槽產(chǎn)生的氫氣在經(jīng)過析出器2、氣液分離器4、分離器液面平衡器8、分子篩19和活性炭21后即可直接通入內(nèi)燃機(jī)中作為燃料使用。
在圖2中25為氣體出口(包括氧氣出口和氫氣出口，參見圖3)；26為塑料夾板；27為密封膠墊；28為電極板；29為緊固螺栓；30為電解槽片；31為電解液進(jìn)液孔(參見圖3)。
在圖3中將圖2中的氣體出口25分為氫氣出口25－1和氧氣出口25－2；將圖2中的電解液進(jìn)液孔31分為31－1、31－2、31－3、31－4，其中，31－2、31－4與氫氣出口25－1相通；而31－1、31－3則與氧氣出口25－2相通。
在圖4中32為邊框；33為隔膜。
在圖5和圖6中34為金屬導(dǎo)電板；35和36皆為金屬波紋板。當(dāng)該電極作為單極式電極使用時(shí)，35和36的材料相同。在此情況下，當(dāng)它作為陽(yáng)極使用時(shí)，波紋板必須具有較強(qiáng)的耐堿液腐蝕的性能，其材料可以是鈦、不銹鋼、鎳、釕、鉑等，或者是表面鍍上這些金屬的波紋板；當(dāng)它作為陰極使用時(shí)，波紋板可以由鐵、鎳等金屬或不銹鋼、貴金屬等形成，或者是表面鍍上這些金屬的波紋板。當(dāng)該電極作為雙極式電極使用時(shí)，它的一側(cè)起陽(yáng)極的作用，其構(gòu)成材料與上述用于陽(yáng)極的材料相同；它的另一側(cè)起陰極的作用，其構(gòu)成材料與上述用于陰極的材料相同。波紋板的凹下部分點(diǎn)焊在金屬導(dǎo)電板34上。波紋板的凸起部分開有許多小孔(見圖6左上方)，以增加電極板的表面積和促進(jìn)電解液的流通。
在圖7中37為中間隔板；38為外殼；39為微孔過濾器。從電解槽出來含有電解液的氫氣或氧氣從下方的入口進(jìn)入該析出器的下半部，然后通過微孔過濾器39的下半部進(jìn)入中心空腔部分，最后從該中心空腔部分的上半部通過微孔過濾器的上半部而進(jìn)入該析出器的上半部并從該析出器的上方出口排出。這時(shí)，在該氣液混合物流中的小氣泡皆變成了大氣泡，因此有利于后續(xù)的氣液分離和氣體凈化。
也就是說，本實(shí)用新型的車用制氧機(jī)包括電解槽、氣液分離裝置、氣體凈化裝置及電源，其特征在于，所述電解槽(1)由多個(gè)電解槽片(30)組成，各電解槽片用塑料夾板(26)及緊固螺栓(29)夾緊，從而構(gòu)成電解槽；所述電解槽片包括電極板(28)和隔膜組件；所述電極板由導(dǎo)電金屬平板(34)和2塊波紋狀導(dǎo)電板(35、36)構(gòu)成，波紋狀導(dǎo)電板的凹下部分點(diǎn)焊在導(dǎo)電金屬板(34)上，其凸起部分打有許多小孔；所述隔膜組件包括隔膜(32)和邊框(33)，隔膜由玻璃纖維布制成，邊框由彈性耐堿材料制成，邊框下邊開有進(jìn)液孔(31)，上邊開有出氣孔(25)；隔膜的周邊壓在邊框中；在氧氣氣液分離器(5)與電解槽(1)之間以及在氫氣氣液分離器(4)與電解槽(1)之間分別設(shè)置析出器(3)和(2)，所述析出器包括中間隔板(37)、外殼(38)和微孔過濾器(39)；在氧氣和氫氣的最終出口端分別設(shè)置有分子篩(18)、(19)以及活性碳(20)、(21)。
下面舉出實(shí)施例來說明本實(shí)用新型的具體應(yīng)用及其效果。
實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的車用制氣機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)如下(1)額定電壓12v(直流)，可采用汽車本身發(fā)出的直流電；(2)額定電流30－7A；(3)額定功率300－840W；(4)產(chǎn)氧量350－1000ml／min；(5)產(chǎn)氫量700－2000ml／min；
(6)氧氣純度大于99.5％；(7)外形尺寸高440，長(zhǎng)230，寬150(mm)。
實(shí)施例1使用一輛桑塔納牌小轎車，司機(jī)加乘員共4人，在使用空調(diào)器和基本上密閉車窗的條件下行駛3小時(shí)。以使用車用制氧機(jī)和不使用車用制氧機(jī)的變化條件作對(duì)比。在車用制氣機(jī)工作時(shí)，使用汽車本身發(fā)出的12V直流電，電流約為50A。在不使用車用制氧機(jī)的條件下，在汽車行駛3小時(shí)后，車廂內(nèi)的氧氣含量降低至16.5％，各人都有一定程度的頭暈、惡心等不適反應(yīng)，精神十分疲乏。而在使用車用制氧機(jī)的條件下，在汽車行駛3小時(shí)后，車廂內(nèi)的氧氣含量仍能保持在不低于20％的水平。各人都沒有任何不適感。另外，在將車用制氧機(jī)產(chǎn)生的氫通入發(fā)動(dòng)機(jī)的條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音明顯降低，特別是在停車空轉(zhuǎn)的情況下更是如此，這說明在利用車用制氧機(jī)產(chǎn)生的氫作為補(bǔ)充燃料的情況下，內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)更為良好。
以上實(shí)施例雖然只用小汽車進(jìn)行了試驗(yàn)，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)懂得，它可適用于各種類型的車輛。
實(shí)施例2使用上述的車用制氧機(jī)產(chǎn)生的氫氣，在SY492Q－1型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行氫臺(tái)架試驗(yàn)。按GB3845－83汽油車怠速污染物測(cè)量方法試驗(yàn)，結(jié)果如下
權(quán)利要求1.車用制氧機(jī)，它包括電解槽、氣液分離裝置、氣體凈化裝置及電源，其特征在于，所述電解槽(1)由多個(gè)電解槽片(30)組成，各電解槽片用塑料夾板(26)及緊固螺栓(29)夾緊，從而構(gòu)成電解槽；所述電解槽片包括電極板(28)和隔膜組件；所述電極板由導(dǎo)電金屬平板(34)和2塊波紋狀導(dǎo)電板(35、36)構(gòu)成，波紋狀導(dǎo)電板的凹下部分點(diǎn)焊在導(dǎo)電金屬板(34)上，其凸起部分打有許多小孔；所述隔膜組件包括隔膜(32)和邊框(33)，隔膜由玻璃纖維布制成，邊框由彈性耐堿材料制成，邊框下邊開有進(jìn)液孔(31)，上邊開有出氣孔(25)；隔膜的周邊壓在邊框中；在氧氣氣液分離器(5)與電解槽(1)之間以及在氫氣氣液分離器(4)與電解槽(1)之間分別設(shè)置析出器(3)和(2)，所述析出器包括中間隔板(37)、外殼(38)和微孔過濾器(39)；在氧氣和氫氣的最終出口端分別設(shè)置有分子篩(18)、(19)以及活性炭(20)、(21)。
專利摘要一種改進(jìn)的車用制氧機(jī)，包括電解槽、析出器、氣液分離器以及氣體凈化裝置。該電解槽的隔膜為玻璃纖維布；電極為波紋板狀結(jié)構(gòu)，由兩塊波紋狀的金屬薄板點(diǎn)焊在一塊金屬導(dǎo)電平板上而構(gòu)成，在波紋板的凸起部分打有許多小孔。析出器設(shè)置在電解槽與氣液分離器之間，其作用是使從電解槽出來的氣液混合物流中的小氣泡變成大氣泡，從而有利于后續(xù)的氣液分離和最后的氣體凈化。
文檔編號(hào)C25B1/00GK2187615SQ93245099
公開日1995年1月18日 申請(qǐng)日期1993年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月24日
發(fā)明者張學(xué)明, 張樹誠(chéng) 申請(qǐng)人:一○一六研究院