專利名稱：水氣灶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種炊事用的能將水分解成氫氧混合可燃?xì)怏w的裝置。
人們做飯、燒水，最早使用的能源為秸桿和薪材。在漫長的年代里，這種能源對促進(jìn)人類文明起了重要的作用。這種能源由于含氧，故熱值較低。18世紀(jì)中葉蒸汽機(jī)的發(fā)明，導(dǎo)致了產(chǎn)業(yè)革命，動力機(jī)要求有高熱值的燃料來驅(qū)動，于是人工脫氧燃料——炭、繼而天然脫氧燃料——煤取代秸桿和薪材，成為能源包括生活用能源的主要來源。1959年中東發(fā)現(xiàn)大油田，石油比煤炭更加質(zhì)優(yōu)價廉，由此取得的天然氣和液化石油氣以及在此基礎(chǔ)上研制的各種燃?xì)?，將逐步成為人們生活用能源的主要部分。但是這些化石燃料是一種非再生性能源，儲量雖豐，終將有枯竭之日，而且這些能源含有雜質(zhì)或因燃燒不完全，煙氣內(nèi)除了含有一氧化碳、二氧化硫等有害成份外，還含有溫室氣體——二氧化碳?，F(xiàn)在世界二氧化碳排放形勢嚴(yán)峻，長此增長下去，有可能使全球平均溫度提高，海平面上升，造成更多的水災(zāi)、旱災(zāi)、風(fēng)災(zāi)，糧食減產(chǎn)，使生活在島嶼和三角洲的人淪為難民，幾億人面臨饑餓和疾病的危險。因此，氫能作為熱值高、沒有資源限制的清潔燃料，將成為未來取代化石燃料的理想的新能源。但在目前技術(shù)條件下，氫的制造難題較多，成本較高，難以在日常生活中應(yīng)用。如何制造出既清潔又廉價的日用氫能燃料，是當(dāng)今考驗人類智慧的一大課題。
本發(fā)明的目的是提供一種能將水分解成潔凈、熱值高、成本低的氫氧混合燃?xì)?其中氫是主要的，氧只起助燃作用)的水氣灶。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明包括箱式電化學(xué)反應(yīng)器及通用灶具，反應(yīng)器上方固定一動力機(jī)構(gòu)和微型單極發(fā)電機(jī)，下方為電解槽。其特征在于動力機(jī)構(gòu)有一安裝架，安裝架焊接在矩形鋼盒內(nèi)，鋼盒固定在反應(yīng)器后上方；微型發(fā)電機(jī)下部兩邊焊接兩個底腳，底腳固定在矩形鋼盒底上，鋼盒固定在反應(yīng)器左上方。安裝架右面固定由發(fā)條和頭輪等組成的原動機(jī)構(gòu)，二輪軸、三輪軸、四輪軸、五輪軸、六輪軸、七輪軸的兩端分別穿進(jìn)安裝架的孔眼里，頭輪片、二輪片、三輪片、四輪片、五輪片、六輪片、七輪片的輪齒分別與二輪軸、三輪軸、四輪軸、五輪軸、六輪軸、七輪軸、八輪軸相嚙合。反應(yīng)器后壁右上方有一可以插入上條柄的孔眼。八輪軸即微型單極發(fā)電機(jī)的電樞(轉(zhuǎn)子)，電樞的電刷有導(dǎo)線與電解槽的電極連通。箱體左壁上部有輸氣管，與通用灶具連通。
當(dāng)插入上條柄，旋轉(zhuǎn)柄頭，將發(fā)條上緊時，發(fā)條便產(chǎn)生恢復(fù)力矩，驅(qū)動條盒輪(即頭輪)旋轉(zhuǎn)，由此驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)的各級輪軸和輪片增速旋轉(zhuǎn)。各輪子間的逐級增速傳動，使位于磁極間的八輪軸即微型發(fā)電機(jī)的電樞飛速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生感生電流，輸入反應(yīng)器下方的電解槽的電極，使槽內(nèi)25～30％的NaOH水溶液電解，在陰極上析出氫，陽極上析出氧，上升到儲氣室內(nèi)，形成氫氧混合可燃?xì)怏w，通過輸氣管供給通用灶具，用電子打火使可燃?xì)怏w燃燒，產(chǎn)生高溫淺藍(lán)色火焰，即可用來做飯、炒菜、燒水等等，生成物為水蒸氣，實現(xiàn)取自水又還原于水的順應(yīng)自然的良性循環(huán)，既可免除溫室氣體二氧化碳過量排放給人類帶來的危害，又使人們獲得了清潔純凈、熱值較高、成本低廉的燃?xì)狻?br> 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明

圖1為本發(fā)明水氣灶的主視圖；圖2為動力機(jī)構(gòu)展開的俯視圖；圖3為微型單極發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主視圖；圖4為水電解用箱式電解槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主視圖；圖5為單極式電解槽電聯(lián)結(jié)的示意圖。
圖中，1.動力機(jī)構(gòu)；2.進(jìn)水口；3.微型單極發(fā)電機(jī)；4.氣壓計；5.輸氣管；6.通用灶具；7.儲氣室；8.電解槽；9.液位計；10.大型發(fā)條；11.條盒；12.二輪片；13.二輪軸；14.三輪片；15.三輪軸；16.四輪片；17.四輪軸；18.五輪片；19.五輪軸；20.六輪片；21.六輪軸；22.七輪片；23.七輪軸；24.八輪軸(即電樞軸)；25.軸承；26.電刷I；27.機(jī)座；28.外電路；29.永磁單極磁極；30.電刷II；31.端蓋；32.銅質(zhì)園筒形電樞；33.塑料支架；34.電樞軸(即八輪軸)；35.石棉隔膜；36.槽體；37.電極；38.25～30％的NaOH水溶液；39.槽電壓。
圖1為箱式電化學(xué)反應(yīng)器(右)及通用灶具(左)。要生產(chǎn)氫，最好的辦法是電解水。但用電換氫，所費不貲，使氫燃料的成本遠(yuǎn)高于化石燃料。因此要電解水，決不能使用現(xiàn)有電力，必須另辟蹊徑，尋找廉價電源。一種可行的解決辦法為圖1右方的箱式電化學(xué)反應(yīng)器，其上部為微型單極發(fā)電機(jī)3和動力機(jī)構(gòu)1，中部為儲氣室7，下部為單極箱式電解槽8。由動力機(jī)構(gòu)1的八輪軸24帶動發(fā)電機(jī)3的電樞32旋轉(zhuǎn)，發(fā)出低壓、大電流的直流電，由外電路28導(dǎo)入電解槽8的電極37，使水分解，生成氫氧混合燃?xì)?，通過輸氣管5供給通用灶具6，即可打火做飯。這種電源的成本，除了微型單極發(fā)電機(jī)3和動力機(jī)構(gòu)1的折舊外，沒有任何消耗；所生成的氫氧混合燃?xì)獾某杀?，除了反?yīng)器(包括發(fā)電機(jī)3和動力機(jī)構(gòu)1)的折舊和少量水的耗費外，沒有任何消耗，所以極為低廉。
該反應(yīng)器頂上有氣壓計4，左側(cè)有液位計9，當(dāng)燃?xì)庥猛?氣壓為0.1MPa)，NaOH電解液液位較低時，應(yīng)從進(jìn)水口2添入純凈水(或涼開水)，以達(dá)到規(guī)定的液位。反應(yīng)器為長方形箱式鋼板結(jié)構(gòu)，因需耐0.5～1MPa高壓，應(yīng)取3～4mm厚的鋼板壓制而成，尺寸約50×40×80cm3，視需要而定。
圖2為動力機(jī)構(gòu)1的詳圖，包括原動機(jī)構(gòu)(有發(fā)條、條盒、條盒輪、條軸等)和傳動機(jī)構(gòu)(有2～7輪片，2～8輪軸)。動力機(jī)構(gòu)1有一安裝架，安裝架焊接在矩形鋼盒內(nèi)，鋼盒固定在反應(yīng)器后上方。原動機(jī)構(gòu)內(nèi)，發(fā)條10的外鉤與條盒11內(nèi)壁的槽口相鉤扣，整根發(fā)條10盤繞在條盒11內(nèi)，組成帶扁盒的輪子，稱為條盒輪(即頭輪)。傳動機(jī)構(gòu)內(nèi)，上一級輪片與下一級輪軸相嚙合，輪軸的兩端分別穿進(jìn)安裝架的孔眼里，共同起著傳動和增速作用。為了通過各級齒輪的增速傳動，使銅質(zhì)園筒形電樞32(即八輪軸24)每分鐘旋轉(zhuǎn)幾千周，必須采用大型的、強(qiáng)勁有力的發(fā)條10，確保各級輪軸旋轉(zhuǎn)時有足夠的動力；同時，安裝架上的孔眼要采用鑲有人造寶石鉆眼的軸承，各級輪軸要配以細(xì)軸榫，從而提高傳動機(jī)構(gòu)的潤滑性和耐磨性，延長使用壽命。反應(yīng)器后壁(即動力機(jī)構(gòu)鋼盒后面)右上方有一孔眼，可以插入上條柄給原動機(jī)構(gòu)上條。
圖3為微型單極發(fā)電機(jī)3的詳圖，由機(jī)座27、銅質(zhì)園筒形電樞32、永磁單極磁極29、電刷I26和II30、端蓋31、電樞軸34等組成。端蓋31固定在機(jī)座27上。電刷裝置I26和II30分別固定在機(jī)座27和端蓋31上。永磁單極磁極29固定在機(jī)座27上。發(fā)電機(jī)下部兩邊焊接兩個底腳，底腳固定在矩形鋼盒底上，鋼盒固定在反應(yīng)器的左上方。園筒形電樞32(轉(zhuǎn)子)中空，沒有繞組，可用銅或鋼制作，比較輕，電樞軸34兩頭為較細(xì)的軸榫，放置在端蓋和安裝架鑲有寶石鉆眼的軸承內(nèi)。動力機(jī)構(gòu)鋼盒和發(fā)電機(jī)鋼盒間有一孔眼，電樞軸34穿過其中。電樞一端裝有開閉鉗(圖中未畫出)，不需燃?xì)鈺r把發(fā)電機(jī)關(guān)閉，需要時打開。因為沒有電源，不能利用激磁線圈，只能采用永久磁鐵29作定子，用螺桿固定在機(jī)座27上。因為采用單極箱式電解槽8，只需要低壓直流電源，故采用單極磁極29。銅質(zhì)園筒形電樞32在永磁單極磁極29中飛速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生低壓感生電流，經(jīng)電刷II30流向外電路28。
圖4為單極箱式電解槽8的詳圖。在電解槽8中，電極37為平板狀，按陰陽交錯地垂直平行放置，用截面為矩形的絕緣鋼條橫穿著加以固定，鋼條兩頭焊接在反應(yīng)器內(nèi)壁上；兩極之間用特制的石棉布35作隔膜，隔膜的細(xì)孔大小合適，能防止氫、氧氣體混合，而表面孔隙率大，以減少對離子的阻力；電解質(zhì)38為25～30％的NaOH水溶液，取其價廉，無腐蝕性；電解用的水必須是純凈水(或涼開水)，取其清凈無雜質(zhì)。槽體36即反應(yīng)器外壁。
圖5為單極式電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)電極的聯(lián)結(jié)，每個電極均與電源的一端聯(lián)接，而電極的兩個表面均為同一極性，或為陽極，或為陰極。當(dāng)發(fā)電機(jī)電樞32飛速旋轉(zhuǎn)時，感生電流經(jīng)電刷II30流向外電路28，經(jīng)電解槽陽極通過電解液38和石棉隔膜35，流向電解槽陰極，再經(jīng)外電路28流向電刷I26，組成閉合電路，使水電解得以進(jìn)行。
本反應(yīng)器運行5～6小時，約消耗純凈水(或涼開水)560～590克，生成氫氧混合燃?xì)?m3，燃燒時溫度達(dá)2000℃以上，可供3～5口之家使用。除做飯、炒菜、燒水外，還可供給熱水器燃?xì)狻?br> 本水氣灶結(jié)構(gòu)緊湊，安全性好，設(shè)計制造簡單，造價低廉，維修容易，適合于在城鄉(xiāng)居民中普遍推廣使用，取代秸桿、薪材、煤炭、煤氣、天然氣、沼氣、液化石油氣及各種其他燃?xì)?，借以告別煙氣，減少溫室氣體排放，創(chuàng)建一個清新純凈的綠色世界，為全體炎黃子孫乃至全人類造福。
權(quán)利要求
1.一種自發(fā)電裝置，包括動力機(jī)構(gòu)和微型發(fā)電機(jī)，由大型發(fā)條等組成的原動機(jī)構(gòu)，經(jīng)過一組齒輪組成的傳動增速機(jī)構(gòu)，推動微型發(fā)電機(jī)的電樞飛速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生感生電流。可以用來制作自發(fā)電式手電筒、自發(fā)電式電源裝置。
2.一種用于炊事的燃?xì)庋b置即水氣灶，包括動力機(jī)構(gòu)、微型單極發(fā)電機(jī)、電解槽和通用灶具，由大型發(fā)條等組成的原動機(jī)構(gòu)，經(jīng)過一組齒輪組成的傳動增速機(jī)構(gòu)，推動微型單極發(fā)電機(jī)的電樞飛速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生低壓、大電流的直流電，由外電路引入電解槽的電極，使水分解，生成氫氧混合可燃?xì)怏w，經(jīng)輸氣管供給通用灶具，用以做飯、炒菜、燒水，并供給熱水器用來洗澡等等。
3.上述權(quán)利要求2所述燃?xì)庋b置的特點是，可以用來單獨制成水氣式熱水器、水氣式暖氣系統(tǒng)、水氣式水焊機(jī)等等。
4.上述權(quán)利要求2所述燃?xì)庋b置的另一特點，是可以將微型單極發(fā)電機(jī)改為一般微型發(fā)電機(jī)，發(fā)出高壓、小電流的直流電，引入壓濾機(jī)式雙極性電解槽，槽中用25～30％的KOH水溶液，加大反應(yīng)器容量，實行液位、液溫、氣壓的自動控制，把水分解成氫氧混合燃?xì)?，提高時間—空間產(chǎn)氣率，不僅可以用來做飯、炒菜、燒水，還可供給熱水器、小型暖氣鍋爐和水氣式冷熱兩用空調(diào)器燃?xì)?，用來洗澡、取暖和降溫?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種能將水分解成氫氧混合可燃?xì)怏w、用于炊事的裝置,包括動力機(jī)構(gòu)、微型發(fā)電機(jī)、電解槽和通用灶具。本裝置由大型發(fā)條等組成的原動機(jī)構(gòu),經(jīng)過一組齒輪組成的傳動增速機(jī)構(gòu),推動微型發(fā)電機(jī)的電樞飛速旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生感生電流,通過外電路將電流引入電解槽的電極,使電解槽內(nèi)的水分解,生成氫氧混合可燃?xì)怏w,經(jīng)輸氣管供給通用灶具,用以做飯、炒菜、燒水等等。本水氣灶潔凈、熱值高、成本低,適于普遍推廣。
文檔編號F24C3/00GK1196464SQ9710400
公開日1998年10月21日 申請日期1997年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月15日
發(fā)明者黃仁清 申請人:黃仁清