一種基於TRIZ的分流式富水杯的設計方法與流程
2023-06-12 07:52:21 1
本發明涉及一種基於 TRIZ的分流式富水杯的設計方法，屬於富氫水製造技術應用領域。
背景技術：
富氫水,顧名思義就是富含氫氣的水。英文是hydrogenRich water，日文是「水素水」。作為一種選擇性抗氧化物質，氫氣對很多疾病具有治療作用，具有十分廣泛的應用前景。
近年來，國內市場上富氫水、水素水產品漸多，富氫水、水素水的杯具也有所見，其中採用電解制氫的技術佔有相當比例，包括相關的專利技術的湧現。在這些電解制氫杯具及其專利技術中, 常見有水平布置的電極結構, 如中國專利: 申請號201510366113.8 , 申請號201510126957.5，201520051049.X等; 也有上下布置的電極結構,如中國專利: 申請號201520786526.7等。這兩種布置的電極結構其產品經實驗或實用，仍發現其不足現象。
一是電極片平面布置結構，用於透明杯體中，可以觀察到電解產出的氣泡：氧--氫--氧--氫--氧--氫間隔向上釋放氣泡，其中氫氣泡細小、量多、上升力小，氧氣泡泡大、量少、上升力大，上升速度快，兩氣泡到達杯體中上部開始互相干擾，氧氣泡向上衝撞氫氣泡，加快氫氣釋放溢出。
二是電極片上下布置結構，用於透明杯體中，可以觀察到電解產出的氣泡：氧--氫--氧--氫--氧間隔向上或氫--氧重疊垂直向上，兩氣泡上升過程互相干擾，氧氣泡向上衝撞氫氣泡更為嚴重，特別是氫--氧重疊垂直向上的結構，其氣泡都集中於杯體中央部分，而靠近杯體圓周部分卻是空白區。由於陽極片在下，所產出氧氣受水壓等影響，更容易向上助推氫氣泡更快更容易地釋放。
據第二軍醫大孫學軍教授主編的《氫分子生物學》的一個重要論點：「飽和富氫水產品在開發過程中遇到最大障礙不是氫氣的溶解度，而是氫氣非常容易從水中釋放出來」。而上述兩種電極片裝置所產生的氣泡會間隔而不同道地上升或同道密集上升，印證了所造成的相互幹擾與助推氫氣更容易釋放的事實。這是我們不希望看到的現象，這也是現有技術的不足之處。
「發明問題解決理論」(TRIZ) 是 20 世紀 40 年代起源於蘇聯的一種系統化的技術創新方法論。應用TRIZ的40個發明原理對照與本發明相關的同類專利的技術特徵、技術方案等, 進行分析、歸納、提煉, 總結其中可借鑑的若干發明原理, 為我所用。
上述兩種電極布置結構在富氫水杯具內出現相互排斥的氣泡現象，用TRIZ發明原理和創新思維來看待這個現象，認為這種矛盾的雙方存在於同一客體即水杯內腔，這裡存在典型的物理矛盾。以陰--陽極上下重疊布置的結構為例，兩氣泡在杯體內中央部分密集上升，而在杯體內圓周邊緣卻是氣泡空白地帶，即存在兩氣泡不交叉的空間，這就是要解決物理矛盾時，即可使用「空間分離」方法的理由。
為了避免上述兩種電極布置結構的不足之處, 為此，有必要應用TRIZ發明原理指導該領域技術及產品的創新設計。
技術實現要素：
本發明主要目的是提供一種基於 TRIZ的分流式富水杯的設計方法，讓所產生的氫氧氣泡分道上升而互不幹擾，確保氫氣正常釋放而不是助推其加快更容易釋放。
為了實現上述目的, 本發明採用以下技術方案: 一種基於 TRIZ的分流式富水杯的設計方法，其特徵在於：將TRIZ中有關解決物理矛盾的空間分離方法加以應用，將空間分離方法所對應的多個發明原理中常用的有：分割原理、抽取原理、藉助中介物原理、局部質量原理、嵌套原理融合於改進電解裝置的構思中, 同時還利用多用性原理共同產生了分流式富水杯的創新設計方法。
進一步的，根據所述的分割原理應用，在杯體內結構布局上設計，讓電解所產出的氫氣泡和氧氣泡做到分流上升，分別釋放，互不幹擾。
進一步的，根據所述的抽取原理應用，將電解所產生氧氣單獨抽出，抽取其可產生負面影響即氣泡幹擾的屬性。
進一步的，根據所述的藉助中介物原理，設計出剖面成倒錐臺的集氣罩，將其設置在電解圈上方。
進一步的，根據所述的局部質量原理應用，讓物體的不同部分，即杯身內徑間距上，各具不同功能，依此原理設計集氣罩上口徑大小，讓其與杯身內徑之差的1/2作為氧氣通道，其單邊通道大小約佔杯身內經5-10%。
進一步的，根據所述的嵌套原理應用，在電解制氫過程中，即將氫氣氣泡嵌入氧氣氣泡圈中，然後將兩個氣泡體裝在杯身內，三者彼此配合。
進一步的，根據所述的多用性原理應用，即使一個物體具備多項功能，在杯身合適位置上設計有環形分布的2-6個LED燈, 使之至少具備3項功能：提醒告知功能、美觀產品功能及電解顯示功能；所設計的濾芯安裝的礦化燒結球對水電解至少具備3項功能：通過增加通過濾芯的水中礦物質而增加電解質，從而提高電解效率；增加處理原水的種類，包括原先不易電解的純淨水；增加水中的金屬鎂成份，遇水後化學反應生成氫氣，從而在總體上増加制氫生成數量和溶解度。
進一步的，所述基於 TRIZ的分流式富水杯，包括杯身、與所述杯身頂部可拆卸式連接的蓋體、與所述杯身底部密封固定連接的底座、安裝在杯身內的電解裝置，其特徵在於：所述底座內安裝有供電模塊、PCB板；所述PCB板上設置有控制電路；所述底座的頂部設置有加熱環及溫度傳感器；所述蓋體包括帶透氣孔的儲水倉、設置在儲水倉底部的帶透水孔的濾芯盒、與儲水倉頂部可拆卸式連接的瓶蓋；所述瓶蓋頂部設置有一洩氣閥；所述電解裝置包括一與底座底部連接的電極座、安裝在電極座頂部的集氣罩及從上至下安裝在電極座上的陰極板、第一隔離板、離子膜、第二隔離板、陽極片；所述陽極片下方的電極座上開設有通氣孔；所述供電模塊、溫度傳感器、加熱環、陰極板、陽極片分別與控制電路連接；供電模塊包括蓄電池及其相連接的充電接口、觸摸按鍵；所述觸摸按鍵與控制電路連接；充電接口、觸摸按鍵設置在底座外側；所述底座內側還設置有N個LED燈，N個LED燈分別與所述控制電路連接；其中N為不小於3的自然數；LED燈為RGB LED燈；所述濾芯盒內裝有2-4mm顆粒狀礦化燒結球，所述的礦化燒結球由20-50%的鎂粉、5-10%鋅粉，以及電氣石、麥飯石、木魚石、陶粘土等礦物材料組成，並經過粉磨、造粒、成球、燒結而成。
本發明的有益效果: 本發明基於 TRIZ的分流式富水杯與設計方法, 將TRIZ至少6個發明原理觸入創新設計中, 較好地解決現有技術上氫氧氣泡同向或同道上升、相互幹擾，減輕氫氣容易釋放的傾向； 讓本發明的技術方案更易於產品化開發，讓消費者方便地攜帶美觀實用的富氫水杯，且飲用到更好的富氫水。
附圖說明
圖1 為本發明剖面結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步解釋說明。
一種基於 TRIZ的分流式富水杯的設計方法，其特徵在於：將TRIZ中有關解決物理矛盾的空間分離方法加以應用，將空間分離方法所對應的多個發明原理中常用的有：分割原理、抽取原理、藉助中介物原理、局部質量原理、嵌套原理融合於改進電解裝置的構思中, 同時還利用多用性原理共同產生了分流式富水杯的創新設計方法。
在本發明一實施例中，根據所述的分割原理應用，在杯體內布局上設計，讓電解所產出的氫氣泡和氧氣泡做到分流上升，分別釋放，互不幹擾。
在本發明一實施例中，根據所述的抽取原理應用，將電解所產生氧氣單獨抽出，抽取其可產生負面影響即氣泡幹擾的屬性。
在本發明一實施例中，根據所述的藉助中介物原理，設計出剖面成倒錐臺的集氣罩，將其設置在電解圈上方。
在本發明一實施例中，根據所述的局部質量原理應用，讓物體的不同部分，即杯身內徑間距上，各具不同功能，依此原理設計集氣罩上口徑大小，讓其與杯身內徑之差的1/2作為氧氣通道，其單邊通道大小約佔杯身內經5-10%。
在本發明一實施例中，根據所述的嵌套原理應用，在電解制氫過程中，即將氫氣氣泡嵌入氧氣氣泡圈中，然後將兩個氣泡體裝在杯身內，三者彼此配合。
在本發明一實施例中，根據所述的多用性原理應用，即使一個物體具備多項功能，在杯身合適位置上設計有環形分布的2-6個LED燈, 使之至少具備3項功能：提醒告知功能、美觀產品功能及電解顯示功能；所設計的濾芯安裝的礦化燒結球對水電解至少具備3項功能：通過增加通過濾芯的水中礦物質而增加電解質，從而提高電解效率；增加處理原水的種類，包括其他原先不易電解的純淨水等；增加水中的金屬鎂成份，遇水後化學反應生成氫氣，從而在總體上増加制氫生成數量和溶解度。
在本發明一實施例中，所述基於 TRIZ的分流式富水杯一種分流式的富氫水杯，包括杯身3、與杯身頂部可拆卸式連接的蓋體、與杯身底部密封固定連接的底座6、安裝在杯身內的電解裝置，所述底座內安裝有供電模塊65、PCB板62；PCB板上設置有控制電路；底座的頂部設置有加熱環5及溫度傳感器51；蓋體包括帶透氣孔12的儲水倉13、設置在儲水倉底部的帶透水孔23的濾芯盒2、與儲水倉頂部可拆卸式連接的瓶蓋14；瓶蓋頂部設置有一洩氣閥11；電解裝置包括一與底座底部連接的電極座4、安裝在電極座頂部的集氣罩41及從上至下安裝在電極座上的陰極板42、離子膜43、陽極片44；陽極片下方的電極座上開設有通氣孔45；供電模塊、溫度傳感器、加熱環、陰極板、陽極片分別與控制電路連接。具體結構示意圖參見圖1。底座內側還設置有N個LED燈63，N個LED燈分別與控制電路連接；其中N為不小於3的自然數；LED燈為RGB LED燈。供電模塊包括蓄電池及其相連接的充電接口61、觸摸按鍵64；觸摸按鍵與控制電路連接；充電接口、觸摸按鍵設置在底座外側。所述濾芯盒2內裝有2-4mm顆粒狀礦化燒結球，所述的礦化燒結球由20-50%的鎂粉、5-10%鋅粉，以及電氣石、麥飯石、木魚石、陶粘土等礦物材料組成，並經過粉磨、造粒、成球、燒結而成。
對於具體實施方式的理解的描述僅僅是為幫助理解本發明， 而不是用來限制本發明的。 本領域技術人員均可以利用本發明的思想進行一些改動和變化， 只要其技術手段沒有脫離本發明的思想和要點， 仍然在本發明的保護範圍之內。