CN107374547A - 除菌装置和家用电器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种除菌装置，属于电用电器领域。该除菌装置包括：电极，用于在被施加电压后电解水或空气中的物质以产生具有灭菌活性的离子；以及控制电路，用于为所述电极提供电压，所述电极连接于所述控制电路。本发明还提供一种应用所述除菌装置的家用电器，该除菌装置和家用电器利用电化学方法去除有害细菌，不仅能有效除菌，而且除菌过程不会产生有害物质，消耗能源小，因而安全节能。

Description

除菌装置和家用电器

技术领域

本发明涉及家用电器领域，具体地涉及除菌装置和家用电器。

背景技术

目前，家用电器越来越多样化，而随着家用电器使用时间增长，家用电器中很容易滋生细菌等有害微生物，特别是在各式各样的厨房电器中，微生物滋生会不利于人体建康。由此需要在家用电器中设置除菌装置。

目前常用的消毒机制有高温蒸煮和远红外线消毒，红外线消毒通过电热元件加热产生辐射热，破坏餐具表面微生物、细菌等蛋白质机构组织，使其变性，从而达到除菌目的，但是无论是高温蒸煮还是红外线消毒，都存在消耗能源过大的缺点。

此外还有紫外线灯除菌装置，其通过破坏微生物机体内部DNA链从而达到使其无法繁殖的目的，但是紫外线灯除菌装置结构复杂，并且紫外灯发出的紫外线对人体有害，因此为避免造成人体损伤而要求避免人员接触，这不仅存在安全隐患，并进一步加大了安装和使用成本。

其它现有的除菌方法也都存在缺陷，例如：等离子、负离子杀菌因等离子、负离子工作环境有限而不具有广普净化特性；化学杀菌消毒容易产生其他对人体有害成分；臭氧除菌中，臭氧容易释放超标，易带来人体损伤等。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种除菌装置和应用该除菌装置的家用电器，该除菌装置和家用电器利用电化学方法去除有害细菌，不仅能有效除菌，而且除菌过程不会产生有害物质，消耗能源小，因而安全节能。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于家用电器的除菌装置，该除菌装置包括：电极，用于在被施加电压后电解水或空气中的物质以产生具有灭菌活性的离子；以及控制电路，用于为所述电极提供电压，所述电极连接于所述控制电路。

其中，所述电极可以包括阳极电极和阴极电极，所述阳极电极和所述阴极电极为片状结构，并形成为U形，所述阳极电极的U形部分的一侧布置在所述阴极电极的U形空间内。

其中，该除菌装置还可以包括电极电路安装板，该电极电路安装板用于固定所述控制电路和所述电极。

其中，在所述除菌装置中，可以利用密封材料将所述电极的底部和所述控制电路密封固定在所述电极电路安装板上，所述电极的其它部分露出在所述密封材料外。

其中，所述电极电路安装板的底部可以形成有对应于所述电极的底部形状的开口。

其中，所述开口上可以间隔形成有多个突起，以便于将所述电极电路安装板固定在相应位置上。

其中，电极包括阴极电极和阳极电极，电解反应包括：

阴极发生还原反应(析氢反应)：H₂O+e-→1/2H₂+OH-

阳极发生氧化反应：H₂O→·H₂O+e-→·OH+·H

其中羟基自由基·OH具有灭菌活性，羟基自由基可以进一步发生如下反应：

R(有机质)→RO+e-→CO₂+H2O+盐类+e-

其中R表示有机质。

其中，所述控制电路可以包括强弱电隔离保护电路，该强弱电隔离保护电路包括：整流滤波模块，与生活电压供给端连接，用于对生活电压进行整流成直流电，并进行滤波处理；变压模块，该变压模块的初级线圈连接于所述整流滤波模块，用于将所述直流电转换为对人体安全的低电压；以及弱电压输出模块，该弱电压输出模块连接于所述变压模块的次级线圈，以输出对人体安全的低电压，所述弱电压输出模块所输出的对人体安全的低电压被提供给所述电极。

其中，所述强弱电隔离保护模块还可以包括反馈调整模块，该反馈调整模块连接与所述整流滤波模块和所述弱电压输出模块之间，用于根据所述弱电压输出模块所输出的电压调整变压模块初级线圈侧的电压。

其中，所述反馈调整模块包括：电源开关模块，连接于所述整流滤波电路和所述变压模块的初级线圈；光耦模块，该光耦模块包括光发射端和光接收端，所述光发射端连接于所述弱电压输出模块，所述光接收端连接至所述电源开关模块，所述光接收端根据从所述光发射端接收到的光信号产生一电信号，其中，所述电源开关模块根据所述光接收端产生的电信号调整所述变压模块初级线圈侧的电压。

根据本发明的另一方面，还提供一种家用电器，该家用电器包括上述除菌装置。

所述家用电器可以为洗碗机，在该洗碗机中，所述除菌装置设置在洗碗机的水杯杯底。

通过上述技术方案，在电极上施加电压，利用电极电解位于电极之间的空气或水中的物质，从而产生具有灭菌活性的离子来灭除有害微生物，以达到除菌目的，除菌过程中不需要要家用电器的空间内添加其他物质，因而不会产生对人体有害的物质，并且灭菌装置本身不会伤害人体，具有安全性高的优点。此外，利用上述技术方案灭除有害微生物不需要消耗过多的能源，因而还具有节能的优点。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的除菌装置的结构框图；

图2是根据本发明另一实施例的除菌装置的示意图；

图3是根据本发明另一实施例的除菌装置的电路安装板的结构及部分接线示意图；

图4是根据本发明另一实施例的除菌装置的结构框图；

图5是根据本发明另一实施例的除菌装置的结构框图；

图6是根据本发明另一实施例的除菌装置的反馈调整模块的结构框图；以及

图7是根据本发明另一实施例的除菌装置的控制电路的示意图。

附图标记说明

001：交流滤波器 100：电极

200：控制电路 210：弱电压输出模块

220：变压模块 230：整流滤波模块

240：反馈调整模块 241：电源开关模块

242：光耦模块 300：安装电路板

310：安装孔 320：开口

400：密封圈 500：挡板

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是根据本发明一实施例的除菌装置的结构框图。如图1所示，该除菌装置包括：电极100，用于在被施加电压后电解水或空气中的物质以产生具有灭菌活性的离子；以及控制电路200，用于为所述电极100提供电压，所述电极100连接于所述控制电路200。

电极可以采用贵金属电极。以应用于在水中除菌的情形为例，所述除菌装置的电解反应过程如下。电极100包括阴极电极和阳极电极，阴极电极和阳极电极的反应原理为：

阴极发生还原反应(析氢反应)：H₂O+e^-→1/2H₂+OH^-

阳极发生氧化反应：H₂O→·H₂O+e^-→·OH+·H

其中羟基自由基·OH具有灭菌活性，羟基自由基可以进一步发生如下反应：

R(有机质)→RO+e-→CO₂+H₂O+盐类+e-

其中R表示有机质，由此，羟基自由基可以将微生物病菌杀灭，并生成二氧化碳、水和盐类。该电化学电解反应不含其它过量的化学成分，比如Cl离子等，并且PH值适中，不会偏酸或偏碱，因此，在保证杀菌效率的前提下，更有益人体健康。

在应于于空气中灭菌时，在电解反应过程中，生成活性氧成分，从而微生物有机质、污染物气体被氧化分解，从而达到对人体无害且高效的灭菌效果。

图2是根据本发明另一实施例的除菌装置的示意图。

如图2所示，所述电极100的阳极电极和阴极电极优选为片状结构，并形成为U形，所述阳极电极的U形部分的一侧布置在所述阴极电极的U形空间内。由此，使片状的阳极电极和阴极电极互相交叉布置，扩大了电极之间的空间，从而提高电解效率，进一步提高灭菌效率。电极片的形状也可以形成为具有多个U形部，或者形成螺旋状等形状，并相互交叉布置，从而扩大电极之间的电解空间。

如图2所示，该除菌装置还可以包括电极电路安装板300，该电极电路安装板300用于固定所述控制电路和所述电极。

如图2(a)所示，在所述除菌装置中，可以利用密封材料将所述电极的底部和所述控制电路密封固定在所述电极电路安装板上，所述电极的其它部分露出在所述密封材料外。密封材料例如可以是图2(a)中的灌密封胶挡板500和密封圈400，密封圈400密封灌密封胶挡板500和电极电路安装板300之间的空隙。由此，所述除菌装置可以设置在水中，以用于在水中进行灭菌。

如图2(b)所示，所述电极电路安装板300的底部可以形成有对应于所述电极的底部形状的开口320。电极100可以用焊锡焊接在控制电路的电路板上，但为了更牢固地固定电极100，可以在控制电路的电路板上焊接电极的位置形成镂空的开口，并在安装电路板上也形成相应的开口，进而在将电极彻底焊接在控制电路中之前，可以先将电极固定在电极电路安装板上，从而避免因后续固定于电极电路安装板的过程中使电极产生松动。

电极电路安装板30上还可以形成有安装孔310，从而能够用螺钉等构件将电极电路安装板固定在相应的位置上。

图3是根据本发明另一实施例的除菌装置的电路安装板的结构及部分接线示意图。如图3(a)所示，可以在电极电路安装板300的开口处间隔形成多个突起(如图中圆圈处所示)，以便于按插和固定电极，控制电路的PCB电路板可设计成为水平插座的形式，由此可节省背部线路安装空间，使除菌装置整体厚度变薄。图3(b)是电极的阳极电极和阴极电极的接线示意图。

图4是根据本发明另一实施例的除菌装置的结构框图。如图4所示，控制电路可以包括强弱电隔离保护电路，该强弱电隔离保护电路包括：整流滤波模块230，与生活电压供给端连接，用于对生活电压进行整流成直流电，并进行滤波处理；变压模块220，该变压模块的初级线圈连接于所述整流滤波模块210，用于将所述直流电转换为对人体安全的低电压；以及弱电压输出模块210，该弱电压输出模块210连接于所述变压模块220的次级线圈，以输出对人体安全的低电压，所述弱电压输出模块所输出的对人体安全的低电压被提供给所述电极。

由此，当除菌装置应用于水中时，由于电极直接置于水中，而水又可能与人体接触，利用强弱电隔离保护电路能够防止造成人身伤害，从而提高除菌装置的安全可靠性。

图5是根据本发明另一实施例的除菌装置的结构框图。如图5所示，所述强弱电隔离保护模块还可以包括反馈调整模块240，该反馈调整模块240连接与所述整流滤波模块210和所述弱电压输出模块230之间，用于根据所述弱电压输出模块230所输出的电压调整变压模块220初级线圈侧的电压。由此可保证弱电压输出模块输出稳定的电压。

图6是根据本发明另一实施例的除菌装置的反馈调整模块的结构框图。如图6所示，所述反馈调整模块优选地包括：电源开关模块241，例如图7中的开关芯片IC01，其连接于所述整流滤波电路和所述变压模块的初级线圈；光耦模块242，该光耦模块包括光发射端和光接收端，所述光发射端连接于所述弱电压输出模块，所述光接收端连接至所述电源开关模块，所述光接收端根据从所述光发射端接收到的光信号产生一电信号，其中，所述电源开关模块根据所述光接收端产生的电信号调整所述变压模块初级线圈侧的电压。

图7是根据本发明另一实施例的除菌装置的控制电路的示意图。如图7所示，生活电压由C01接口输入，ZR为温度补偿器件，P03为接地端，电容C51、C52构成交流滤波器001，交流电进一步经过电阻R1、电容C1滤波处理后输入整流滤波模块230。在整流滤波模块230中，DR1为整流器件，交流电经DR1整流后被转换为直流电，电解电容E1、E2和电感L1、L2构成π型滤波器，电阻R2、R3、R4、电容C2构成分路电压调节电路，二极管D5用于防止反向电流。变压模块220包括变压器T2，用于将经整流滤波后的直流电压转换成对人体无害的弱电压。

在图7中示出弱电压输出模块210包括两部分，即12V电压输出电路，可输出300mA的直流电流，以及5V电压输出电路，可输出250mA的直流电流，本领域技术人员可根据实际需要来配置弱电压输出电路，例如可以只配置有12V输出电路，或也可以配置成其它能够满足需要的弱电压输出电路。

在12V输出电路和5V输出电路中，D6优选为采用快速恢复二极管UF4002(1A/100V)，顺向压降为1V；D7优选为采用肖特基二极管SR1100，正向压降比较小。在同样电流的情况下，肖特基二极管的正向压降要小许多，并且它的恢复时间短。二极管D6和D7用于对变压后的直流电进行整流。

作为开关电源的输出整流滤波电容器E3、E4和E5采用low ESR(equal seriesresistor)，根据P＝U*I，U＝I*R(ESR)得出，高频低阻抗电容可以有效降低涟波电压。在通过电容的电流越来越高的情况下，假如电容的ESR值不能保持在一个较小的范围，那么就会产生比以往更高的涟波电压(理想的输出直流电压应该是一条水平线，而涟波电压则是水平线上的波峰和波谷)。

参考图7，为保证弱电输出模块输出稳定的电压，控制电路还包括反馈调整模块240，反馈调整模块240包括开关芯片IC1、光耦U1。芯片IC1例如可以是低功率高效率的离线式开关LNK364PN。

与通常的PWM(脉冲宽度调制)控制器不同，离线式开关LNK364PN使用了一个简单的开/关控制器来调节输出电压。这个控制器包括振荡器、反馈(检测及逻辑)电路、5.8V稳压器、旁路引脚欠压电路、过热保护、频率抖动、电流限流电路及前沿消隐电路，并与一个700V的功率MOSFET集成在一起。

当弱电压输出电路输出的电流上升时，光耦U1的发射端电流上升，光耦U1的接收端的电流也相应上升，当开关芯片IC1的FB端输入电流达到49μA时，芯片IC1截止，通过反馈输入端FB的输入电流，开关芯片IC1能够调整变压模块220的初级线圈侧的电压，以达到稳定弱电输出模块210的输出电压的目的。

上述实施例中的除菌装置可以应用于例如洗碗机、冰箱、微波炉等家用电器中，当用于洗碗机时，除菌装置优选为设置于洗碗机的水杯杯底，此时，电极电解水以及水中固有的盐等物质，以产生灭菌活性离子。当用于冰箱时，由于冰箱中的空气湿度偏大，电极可同时电解空气，以产生微量的臭氧，也可以电解空气中的水分，以进行杀菌消毒。

如所述的除菌装置和家用电器利用电化学方化进行除菌消毒，不仅除菌效率高，而且不会产生对人体有害的物质，并且除菌装置本身对人体安全性高，并且能耗低，有利用节能。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (12)

1.一种用于家用电器的除菌装置，其特征在于，该除菌装置包括：

电极，用于在被施加电压后电解水或空气中的物质以产生具有灭菌活性的离子；以及

控制电路，用于为所述电极提供电压，所述电极连接于所述控制电路。

2.根据权利要求1所述的除菌装置，其特征在于，所述电极包括阳极电极和阴极电极，所述阳极电极和所述阴极电极为片状结构，并形成为U形，所述阳极电极的U形部分的一侧布置在所述阴极电极的U形空间内。

3.根据权利要求1所述的除菌装置，其特征在于，该除菌装置还包括电极电路安装板，该电极电路安装板用于固定所述控制电路和所述电极。

4.根据权利要求3所述的除菌装置，其特征在于，利用密封材料将所述电极的底部和所述控制电路密封固定在所述电极电路安装板上，所述电极的其它部分露出在所述密封材料外。

5.根据权利要求3所述的除菌装置，其特征在于，所述电极电路安装板的底部形成有对应于所述电极的底部形状的开口。

6.根据权利要求5所述的除菌装置，其特征在于，所述开口上间隔形成有多个突起，以便于将所述电极电路安装板固定在相应位置上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的除菌装置，其特征在于，所述电极包括阴极电极和阳极电极，电解反应包括：

阴极发生还原反应(析氢反应)：H₂O+e-→1/2H₂+OH-

阳极发生氧化反应：H₂O→·H₂O+e-→·OH+·H

其中，羟基自由基·OH进一步发生如下反应：

R(有机质)→RO+e-→CO₂+H2O+盐类+e-

其中羟基自由基·OH为具有灭菌活性的离子，R表示有机质。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的除菌装置，其特征在于，所述控制电路包括强弱电隔离保护电路，该强弱电隔离保护电路包括：

整流滤波模块，与生活电压供给端连接，用于对生活电压进行整流成直流电，并进行滤波处理；

变压模块，该变压模块的初级线圈连接于所述整流滤波模块，用于将所述直流电转换为对人体安全的低电压；以及

弱电压输出模块，该弱电压输出模块连接于所述变压模块的次级线圈，以输出对人体安全的低电压，

其中，所述弱电压输出模块所输出的对人体安全的低电压被提供给所述电极。

9.根据权利要求8所述的除菌装置，其特征在于，所述强弱电隔离保护模块还包括反馈调整模块，该反馈调整模块连接与所述整流滤波模块和所述弱电压输出模块之间，用于根据所述弱电压输出模块所输出的电压调整变压模块初级线圈侧的电压。

10.根据权利要求9所述的除菌装置，其特征在于，所述反馈调整模块包括：

电源开关模块，连接于所述整流滤波电路和所述变压模块的初级线圈；

光耦模块，该光耦模块包括光发射端和光接收端，所述光发射端连接于所述弱电压输出模块，所述光接收端连接至所述电源开关模块，所述光接收端根据从所述光发射端接收到的光信号产生一电信号，

其中，所述电源开关模块根据所述光接收端产生的电信号调整所述变压模块初级线圈侧的电压。

11.一种家用电器，其特征在于，该家用电器包括权利要求1-10中任一项所述的除菌装置。

12.根据权利要求11所述的家用电器，其特征在于，所述家用电器为洗碗机，其中所述除菌装置设置在所述洗碗机的水杯杯底。