CN106186219B - 用于卫浴产品的核磁杀菌装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于卫浴产品的核磁杀菌装置及方法，在装置的壳体外设置永磁体和电磁线圈电路，永磁体形成纵波磁力线，电磁线圈电路形成间歇横波磁力线，所产生的综合磁场的磁感应强度较高，能够与生物组织实现质子磁共振，且磁感应强度越高，生物组织的磁化程度越大，产生的磁共振信号越强。在卫浴产品的喷水装置的前端增加本灭菌装置，通过磁场的杀菌作用，使得喷水装置流出的水中细菌含量大大降低，用来洗浴，对人体也有一定的消炎杀菌效果。

Description

用于卫浴产品的核磁杀菌装置及方法

技术领域

本发明涉及卫浴杀菌技术领域，尤其涉及一种用于卫浴产品的核磁杀菌装置及方法。

背景技术

永久磁体产生的超强磁场，在不改变水原有的化学成份条件下，可以使水中矿物质的物理结构发生变化。磁场强度在3500gs～5500gs以上，让普通水以一定流速，沿着与磁力线垂直的方向切割，通过一定强度的磁场，普通水就会变成磁化水。由于单纯的永磁产生的磁场能量有限，为了提高磁化能级，还可以通过电磁的方式提高能量。

水经高磁化后，水的氢键角由105°变成103°，原来缔合链状的大分子，断裂成单个小分子，水分子偶极距发生偏转，水由原来的14～18个大分子团变成4～5个小分子团。磁化水有助于生物体神经组织的细胞代谢，在医学上，高磁水不仅可以杀死多种细菌和病毒，还能对治疗各种结石病症、胃病、高血压、糖尿病及感冒等有一定效果。水经过高磁化后可以有效提高水中的矿物离子，特别是钙、镁离子的利用率。

现有技术的卫浴产品，大多不具备杀菌功能，尤其不具备核磁杀菌的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于卫浴产品的核磁杀菌装置及方法，旨在将核磁杀菌方法引入到卫浴产品中，使卫浴产品实现杀菌功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于卫浴产品的核磁杀菌装置，包括壳体、永磁体和电磁线圈电路；

壳体的形状为长方体，设置于喷水装置的前端；壳体包括上表面、下表面、第一竖直表面、第二竖直表面、第三竖直表面、第四竖直表面，第一竖直表面与第二竖直表面、第四竖直表面相邻，第一竖直表面与第三竖直表面相对；水由第一竖直表面流入，由第三竖直表面流出，进入到喷水装置；

永磁体的N极设置于壳体的上表面，永磁体的S极设置于壳体的下表面，永磁体用于形成纵波磁力线；

电磁线圈电路包括第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯、第四磁芯、第一电路和第二电路，电磁线圈电路用于形成间歇横波磁力线；

第一竖直表面、第二竖直表面、第三竖直表面、第四竖直表面上分别设置有第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯、第四磁芯，第一磁芯、第三磁芯与上表面垂直，第二磁芯、第四磁芯与上表面平行；第一线圈缠绕在第一磁芯上，第二线圈缠绕在第二磁芯上，第三线圈缠绕在第三磁芯上，第四线圈缠绕在第四磁芯上；第一线圈和第三线圈通过第一磁芯、第三磁芯发生电磁感应，用于提供磁通量回路；

第一电路包括输入电源、第一线圈、第一MOS管、结电容、辅助线圈、无极性电容、第二MOS管、第二二极管，其中：

输入电源的正极与第一线圈的一端连接，第一线圈的另一端与第一MOS管的漏极连接，第一MOS管的源极与输入电源的负极连接；

结电容的两端分别与第一MOS管的漏极和源极连接；

辅助线圈与第一线圈并联，辅助线圈的两端分别与第一线圈的两端连接；

无极性电容的一端与输入电源的正极连接，无极性电容的另一端与第二MOS管的漏极连接，第二MOS管的源极与第一MOS管的漏极连接；

第二二极管的正极与第二MOS管的源极连接，第二二极管的负极与第二MOS管的漏极连接；

第二电路包括负载、分压线圈、第三MOS管、第二线圈、第三线圈、极性电容、第三二极管、第四MOS管、第四线圈、第四二极管，其中：

负载的第一端与分压线圈的第一端连接，分压线圈的第二端与第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的栅极与第二线圈的第一端连接，第二线圈的第二端与第三线圈的第一端连接，第三线圈的第二端与负载的第二端连接；第二线圈的第二端还与第三MOS管的源极连接；

极性电容与负载并联，极性电容的正极与负载的第一端连接，极性电容的负极与负载的第二端连接；

第三二极管的正极与第三MOS管的源极连接，第三二极管的负极与第三MOS管的漏极连接；

第四MOS管的漏极与分压线圈的第二端连接，第四MOS管的栅极与第四线圈的第二端连接，第四线圈的第一端与负载的第二端连接；第四线圈的第一端还与第四MOS管的源极连接；

第四二极管的正极与第四MOS管的源极连接，第四二极管的负极与第四MOS管的漏极连接。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述输入电源的输入电压为24V。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管均为N沟道增强型MOS管。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管均为同步整流管。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，所述第二二极管、第三二极管、第四二极管均为钳位二极管。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，所述装置中的磁感应强度为4T～7T。

一种利用上述任一项装置的核磁杀菌方法，包括如下步骤：

周期性地控制第一MOS管、第二MOS管的开启和关闭，每个周期执行如下操作：

t₀时刻，开启第一MOS管；通过第三线圈上的感应电压开启第三MOS管；

t₁时刻，第一MOS管关断；第一线圈中的感应电流和辅助线圈中的励磁电流给结电容充电；

t₂时刻，结电容的电压继续上升，加在第一线圈的电压变为负；第三MOS管关闭，第四MOS管导通；结电容与辅助线圈发生谐振，结电容的电压继续上升，励磁电流减小；结电容的电压继续上升；

t₃时刻，开启第二MOS管，结电容的电压继续上升，第二二极管导通；负载电流继续流过第四MOS管，励磁电流开始线性减小；

t₄时刻，第二二极管自然截止，励磁电流开始经过第二MOS管流动；

t₅时刻，关断第二MOS管，励磁电流流过结电容，结电容开始放电，励磁电流继续反向增加；

t₆时刻，结电容两端的电压继续下降，加在第一线圈的电压为正，第三线圈的感应电压为正，第三MOS管开通；第四MOS管继续导通，第三线圈的电压为零，第一线圈的电压为零；第三MOS管中的电流不变，第一线圈中的电流为零。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种用于卫浴产品的核磁杀菌装置及方法，在装置的壳体外设置永磁体和电磁线圈电路，永磁体形成纵波磁力线，电磁线圈电路形成间歇横波磁力线，所产生的综合磁场的磁感应强度较高，能够与生物组织实现质子磁共振，且磁感应强度越高，生物组织的磁化程度越大，产生的磁共振信号越强。在卫浴产品的喷水装置的前端增加本灭菌装置，通过磁场的杀菌作用，使得喷水装置流出的水中细菌含量大大降低，用来洗浴，对人体也有一定的消炎杀菌效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了本发明实施例提供的一种用于卫浴产品的核磁杀菌装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种电磁线圈电路的电路图；

图3示出了本发明实施例提供的一种各参数在一个周期内的状态变化图。

图中，U是输入电源，L1是第一线圈，Q1是第一MOS管，Cs是结电容，LM是辅助线圈，C1是无极性电容，Q2是第二MOS管，VD2是第二二极管，RL是负载，Lf是分压线圈，Q3是第三MOS管，L2是第二线圈，L3是第三线圈，Cf是极性电容，VD3是第三二极管，Q4是第四MOS管，L4是第四线圈，VD4是第四二极管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。

具体实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种用于卫浴产品的核磁杀菌装置，包括壳体、永磁体和电磁线圈电路；

壳体的形状为长方体，设置于喷水装置的前端；壳体包括上表面、下表面、第一竖直表面、第二竖直表面、第三竖直表面、第四竖直表面，第一竖直表面与第二竖直表面、第四竖直表面相邻，第一竖直表面与第三竖直表面相对；水由第一竖直表面流入，由第三竖直表面流出，进入到喷水装置；

永磁体的N极设置于壳体的上表面，永磁体的S极设置于壳体的下表面，永磁体用于形成纵波磁力线；

如图2所示，电磁线圈电路包括第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯、第四磁芯、第一电路和第二电路，电磁线圈电路用于形成间歇横波磁力线；

四个磁芯组成H型框架结构，第一竖直表面、第二竖直表面、第三竖直表面、第四竖直表面上分别设置有第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯、第四磁芯，第一磁芯、第三磁芯与上表面垂直，第二磁芯、第四磁芯与上表面平行；第一线圈L1缠绕在第一磁芯上，第二线圈L2缠绕在第二磁芯上，第三线圈L3缠绕在第三磁芯上，第四线圈L4缠绕在第四磁芯上；第一线圈L1和第三线圈L3通过第一磁芯、第三磁芯发生电磁感应，用于提供磁通量回路；

第一电路包括输入电源U、第一线圈L1、第一MOS管Q1、结电容Cs、辅助线圈LM、无极性电容C1、第二MOS管Q2、第二二极管VD2，其中：

输入电源U的正极与第一线圈L1的一端连接，第一线圈L1的另一端与第一MOS管Q1的漏极连接，第一MOS管Q1的源极与输入电源U的负极连接；

结电容Cs的两端分别与第一MOS管Q1的漏极和源极连接；

辅助线圈LM与第一线圈L1并联，辅助线圈LM的两端分别与第一线圈L1的两端连接；辅助线圈LM的作用是使得开通关断损耗更低；

无极性电容C1的一端与输入电源U的正极连接，无极性电容C1的另一端与第二MOS管Q2的漏极连接，第二MOS管Q2的源极与第一MOS管Q1的漏极连接；

第二二极管VD2的正极与第二MOS管Q2的源极连接，第二二极管VD2的负极与第二MOS管Q2的漏极连接；

第二电路包括负载RL、分压线圈Lf、第三MOS管Q3、第二线圈L2、第三线圈L3、极性电容Cf、第三二极管VD3、第四MOS管Q4、第四线圈L4、第四二极管VD4，其中：

负载RL的第一端与分压线圈Lf的第一端连接，分压线圈Lf的第二端与第三MOS管Q3的漏极连接，第三MOS管Q3的栅极与第二线圈L2的第一端连接，第二线圈L2的第二端与第三线圈L3的第一端连接，第三线圈L3的第二端与负载RL的第二端连接；第二线圈L2的第二端还与第三MOS管Q3的源极连接；

极性电容Cf与负载RL并联，极性电容Cf的正极与负载RL的第一端连接，极性电容Cf的负极与负载RL的第二端连接；

第三二极管VD3的正极与第三MOS管Q3的源极连接，第三二极管VD3的负极与第三MOS管Q3的漏极连接；

第四MOS管Q4的漏极与分压线圈Lf的第二端连接，第四MOS管Q4的栅极与第四线圈L4的第二端连接，第四线圈L4的第一端与负载RL的第二端连接；第四线圈L4的第一端还与第四MOS管Q4的源极连接；

第四二极管VD4的正极与第四MOS管Q4的源极连接，第四二极管VD4的负极与第四MOS管Q4的漏极连接。

永磁体的N和S极分布在本装置上下两个表面上，永磁体块上的极靴决定永磁磁场分布的形状和磁场的均匀性；四个励磁线圈第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈L4通过附着在装置表面的H型磁芯分布在灭菌模块的四个表面上，为装置提供磁通量回路。磁芯采用H形框架结构，其电励磁边缘场的延伸范围小，便于安装和匀场。使用本装置后，所产生的综合磁场的磁感应强度为4T～7T，范围相当宽。因为生物组织中含有大量质子，而且质子的旋磁比大，所以这种高磁感应强度的磁场也能实现质子磁共振。磁感应强度越高，组织的磁化程度越大，产生的磁共振信号越强。

本发明实施例在装置的壳体外设置永磁体和电磁线圈电路，永磁体形成纵波磁力线，电磁线圈电路形成间歇横波磁力线，所产生的综合磁场的磁感应强度较高，能够与生物组织实现质子磁共振，且磁感应强度越高，生物组织的磁化程度越大，产生的磁共振信号越强。在卫浴产品的喷水装置的前端增加本灭菌装置，通过磁场的杀菌作用，使得喷水装置流出的水中细菌含量大大降低，用来洗浴，对人体也有一定的消炎杀菌效果。

本发明实施例对输入电源的输入电压不做限定，在上述实施例的基础上，优选的，所述输入电源的输入电压可以为24V。

本发明实施例对所采用的MOS管的类型不做限定，优选的，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管均可以为N沟道增强型MOS管。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管均可以为同步整流管。采用同步整流管作为开关，可以减少开关电源输出端的整流损耗，从而提高转换效率，降低电源本身发热。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述第二二极管、第三二极管、第四二极管均为钳位二极管。本装置采用正钳位二极管，则负极端电路被钳位零电位以上。

在上述任意实施例的基础上，优选的，本装置中的磁感应强度可以为4T～7T。较强的磁感应强度，拥有更好的杀菌消炎效果。

具体实施例二

本发明实施例提供了一种利用上述任一项装置的核磁杀菌方法，包括如下步骤：

周期性地控制第一MOS管Q1、第二MOS管Q2的开启和关闭，每个周期执行如下操作：

t₀时刻，开启第一MOS管Q1；通过第三线圈L3上的感应电压开启第三MOS管Q3；

t₁时刻，第一MOS管Q1关断；第一线圈L1中的感应电流和辅助线圈中的励磁电流i_M给结电容Cs充电；

t₂时刻，结电容Cs的电压继续上升，加在第一线圈L1的电压变为负；第三MOS管Q3关闭，第四MOS管Q4导通；结电容Cs与辅助线圈LM发生谐振，结电容Cs的电压继续上升，励磁电流i_M减小；结电容Cs的电压继续上升；

t₃时刻，开启第二MOS管Q2，结电容Cs的电压继续上升，第二二极管VD2导通；负载电流继续流过第四MOS管Q4，励磁电流i_M开始线性减小；

t₄时刻，第二二极管VD2自然截止，励磁电流i_M开始经过第二MOS管Q2流动；

t₅时刻，关断第二MOS管Q2，励磁电流i_M流过结电容，结电容Cs开始放电，励磁电流i_M继续反向增加；

t₆时刻，结电容Cs两端的电压继续下降，加在第一线圈L1的电压为正，第三线圈L3的感应电压为正，第三MOS管Q3开通；第四MOS管Q4继续导通，第三线圈L3的电压为零，第一线圈L1的电压为零；第三MOS管Q3中的电流不变，第一线圈L1中的电流为零。

图3示出了电路中各参数在一个周期内的状态变化，其中i_p为电感原边电流值，i_M为励磁电流值，i_c为结电容处的电流值，在实际应用中，本发明实施例的电磁线圈电路在使用场景中会经历多个状态，在一个周期内，其状态过程可以是这样的：

第一阶段：

t₀时刻，第一MOS管Q1开启，它是硬开通，存在开通损耗；在变压器二次绕组，即第三线圈L3上的感应电压开启第三MOS管Q3，第二MOS管Q2处于关闭状态，功率通过变压器传输到二次侧；

第二阶段：

t₁时刻，第一MOS管Q1被零电压关断时，第三MOS管Q3继续导通；此时折算到一次绕组，即第一线圈L1的负载电流I_o/N和励磁电流i_M同时给主开关的结电容Cs充电，因为充电电流相当大，而Cs相对较小；

第三阶段：

t₂时刻，在这个阶段，由于Cs的电压继续上升，加在变压器一次绕组的电压变为负，因此二次绕组的电压也变为负；第三MOS管Q3关闭而第四MOS管Q4导通以维持负载电流，变压器不再向负载RL传输能量，一次侧也只有励磁电流i_M；这时，结电容Cs开始同励磁电感LM发生谐振，U_CS继续上升，励磁电流从I_M(+)开始减小；结电容上的电压U_CS从U_in继续上升；

第四阶段：

t₃时刻，开启第二MOS管Q2，结电容Cs电压上升到U_in+U_c1时，第二二极管VD2导通；负载电流继续流过第四MOS管Q4，此时加在第一线圈L1上的电压为-U_c1，励磁电流i_M开始线性减小；

状态5

t₄时刻，在这个阶段，第二二极管VD2自然截止，励磁电流i_M开始经过第二MOS管Q2反向流动；

状态6

t₅时刻，第二MOS管Q2关断后，励磁电流i_M流过结电容Cs，结电容Cs开始放电，励磁电流i_M继续反向增加；

状态7

t₆时刻，在此阶段，结电容Cs两端的电压有继续下降的趋势，变压器一次侧电压继续为正，二次绕组电压也变为正，第三MOS管Q3开通；因为一次侧电流太小不能提供负载电流，因此第四MOS管Q4继续导通，第三MOS管Q3和第四MOS管Q4同时导通，二次侧电压钳位至零，一次侧电压也为零；变压器的励磁电流i_M保持为I_M(-)不变，流经第三MOS管Q3，一次侧电流为零。

本发明实施例在装置的壳体外设置永磁体和电磁线圈电路，永磁体形成纵波磁力线，电磁线圈电路形成间歇横波磁力线，所产生的综合磁场的磁感应强度较高，能够与生物组织实现质子磁共振，且磁感应强度越高，生物组织的磁化程度越大，产生的磁共振信号越强。在卫浴产品的喷水装置的前端增加本灭菌装置，通过磁场的杀菌作用，使得喷水装置流出的水中细菌含量大大降低，用来洗浴，对人体也有一定的消炎杀菌效果。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。

Claims (7)

1.一种用于卫浴产品的核磁杀菌装置，其特征在于，包括壳体、永磁体和电磁线圈电路；

壳体的形状为长方体，设置于喷水装置的前端；壳体包括上表面、下表面、第一竖直表面、第二竖直表面、第三竖直表面、第四竖直表面，第一竖直表面与第二竖直表面、第四竖直表面相邻，第一竖直表面与第三竖直表面相对；水由第一竖直表面流入，由第三竖直表面流出，进入到喷水装置；

永磁体的N极设置于壳体的上表面，永磁体的S极设置于壳体的下表面，永磁体用于形成纵波磁力线；

电磁线圈电路包括第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯、第四磁芯、第一电路和第二电路，电磁线圈电路用于形成间歇横波磁力线；

第一竖直表面、第二竖直表面、第三竖直表面、第四竖直表面上分别设置有第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯、第四磁芯，第一磁芯、第三磁芯与上表面垂直，第二磁芯、第四磁芯与上表面平行；第一线圈缠绕在第一磁芯上，第二线圈缠绕在第二磁芯上，第三线圈缠绕在第三磁芯上，第四线圈缠绕在第四磁芯上；第一线圈和第三线圈通过第一磁芯、第三磁芯发生电磁感应，用于提供磁通量回路；

第一电路包括输入电源、第一线圈、第一MOS管、结电容、辅助线圈、无极性电容、第二MOS管、第二二极管，其中：

输入电源的正极与第一线圈的一端连接，第一线圈的另一端与第一MOS管的漏极连接，第一MOS管的源极与输入电源的负极连接；

结电容的两端分别与第一MOS管的漏极和源极连接；

辅助线圈与第一线圈并联，辅助线圈的两端分别与第一线圈的两端连接；

无极性电容的一端与输入电源的正极连接，无极性电容的另一端与第二MOS管的漏极连接，第二MOS管的源极与第一MOS管的漏极连接；

第二二极管的正极与第二MOS管的源极连接，第二二极管的负极与第二MOS管的漏极连接；

第二电路包括负载、分压线圈、第三MOS管、第二线圈、第三线圈、极性电容、第三二极管、第四MOS管、第四线圈、第四二极管，其中：

负载的第一端与分压线圈的第一端连接，分压线圈的第二端与第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的栅极与第二线圈的第一端连接，第二线圈的第二端与第三线圈的第一端连接，第三线圈的第二端与负载的第二端连接；第二线圈的第二端还与第三MOS管的源极连接；

极性电容与负载并联，极性电容的正极与负载的第一端连接，极性电容的负极与负载的第二端连接；

第三二极管的正极与第三MOS管的源极连接，第三二极管的负极与第三MOS管的漏极连接；

第四MOS管的漏极与分压线圈的第二端连接，第四MOS管的栅极与第四线圈的第二端连接，第四线圈的第一端与负载的第二端连接；第四线圈的第一端还与第四MOS管的源极连接；

第四二极管的正极与第四MOS管的源极连接，第四二极管的负极与第四MOS管的漏极连接。

2.根据权利要求1所述的用于卫浴产品的核磁杀菌装置，其特征在于，所述输入电源的输入电压为24V。

3.根据权利要求1或2所述的用于卫浴产品的核磁杀菌装置，其特征在于，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管均为N沟道增强型MOS管。

4.根据权利要求1或2所述的用于卫浴产品的核磁杀菌装置，其特征在于，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管均为同步整流管。

5.根据权利要求1或2所述的用于卫浴产品的核磁杀菌装置，其特征在于，所述第二二极管、第三二极管、第四二极管均为钳位二极管。

6.根据权利要求1或2所述的用于卫浴产品的核磁杀菌装置，其特征在于，所述装置中的磁感应强度为4T～7T。

7.一种利用权利要求1-6任一项所述装置的核磁杀菌方法，其特征在于，包括如下步骤：

周期性地控制第一MOS管、第二MOS管的开启和关闭，每个周期执行如下操作：

t₀时刻，开启第一MOS管；通过第三线圈上的感应电压开启第三MOS管；

t₁时刻，第一MOS管关断；第一线圈中的感应电流和辅助线圈中的励磁电流给结电容充电；

t₂时刻，结电容的电压继续上升，加在第一线圈的电压变为负；第三MOS管关闭，第四MOS管导通；结电容与辅助线圈发生谐振，结电容的电压继续上升，励磁电流减小；结电容的电压继续上升；

t₃时刻，开启第二MOS管，结电容的电压继续上升，第二二极管导通；负载电流继续流过第四MOS管，励磁电流开始线性减小；

t₄时刻，第二二极管自然截止，励磁电流开始经过第二MOS管流动；

t₅时刻，关断第二MOS管，励磁电流流过结电容，结电容开始放电，励磁电流继续反向增加；

t₆时刻，结电容两端的电压继续下降，加在第一线圈的电压为正，第三线圈的感应电压为正，第三MOS管开通；第四MOS管继续导通，第三线圈的电压为零，第一线圈的电压为零；第三MOS管中的电流不变，第一线圈中的电流为零。