CN110589934A - 一种用于水槽的嵌入式水消毒装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于水槽的嵌入式水消毒装置，包括电化学消毒单元和电路控制单元。其中，电化学消毒单元通过正极导线和负极导线与电路控制单元连接；电化学消毒单元由基座、下电极片、垫片、上电极片、上盖板、密封圈、螺栓1和螺栓2组成；电路控制单元由电压转换模块、定时切换模块和电压输出模块组成。使用时，将电化学消毒单元嵌入在水槽底部的水管进出口，接通电源后，由电路控制单元实现电化学消毒单元中电极的通电电压、正负极转换通电及切换频率等参数，最终实现水槽中的水体消毒。该消毒装置采用电极复合处理技术和电压极性定频切换的技术手段，相比于现有技术手段能够大幅度提高电流强度、提升杀菌的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于水槽的嵌入式水消毒装置。
背景技术
臭氧是一种具有很强的氧化和杀菌能力的不稳定气体，其在水中的溶解度为氧的10倍，水溶液具有良好的杀菌作用。一般杀菌剂是起进行性、积累性的杀菌作用；而臭氧的杀菌作用是急速的，当其浓度超过一定阈值后，杀菌作用可以瞬间完成，是触杀行的。臭氧是一种广谱高效的抗菌剂，可以抑制细菌、真菌及其孢子、病毒和原生生物等绝大多数微生物的生长。臭氧本就具有较强的氧化性，臭氧在水中可发生氧化还原反应，生成具有较高反应活性的羟基自由基、超氧阴离子自由基及氢化臭氧自由基等。臭氧的主要抗菌机理正是这些自由基氧化破坏微生物细胞的细胞壁、细胞膜、线粒体及细菌核等重要组成部分，从而导致微生物裂解死亡。由于臭氧水处理采用喷雾和浸泡的方式进行，便于加工过程中的连续化操作，因此臭氧作为一种安全和有效的抗菌剂广泛用于食品工业中。
就目前而言，有一种臭氧消毒技术是通过电化学方式进行，即在水中的金属片(一般为不锈钢)通电，由于氧化还原作用产生臭氧并进行消毒。然而，现有电化学臭氧生产技术存在下列技术问题：(1)当电压较低时，传统的不锈钢金属片响应电流较低，臭氧生成效率低，导致水消毒的效率也低；(2)当电压高时，金属片表面会不断产生大量气泡，气泡在破灭之前会隔绝金属片表面与水接触，从而降低水消毒的效率；(3)一段时间使用后，金属片表面会覆盖水垢，从而影响臭氧生成，降低水消毒的效率，久而久之，就会造成该金属片无法使用，需要更换新的金属片。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种用于水槽的嵌入式水消毒装置，该装置由电化学消毒单元和电路控制单元组成，采用电极复合处理技术和电压极性定频切换的技术手段，相比于现有技术手段能够大幅度提高电流强度、提升杀菌的效率，同时可以减少电极片表面的水垢沉积，延长使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于水槽的嵌入式水消毒装置，包括电化学消毒单元和电路控制单元，其特征在于，所述电化学消毒单元通过正极导线和负极导线与电路控制单元连接；所述电化学消毒单元由基座、下电极片、垫片、上电极片、上盖板、密封圈、螺栓1和螺栓2组成，能够按照10Hz至100Hz的频率进行电压极性切换；所述电路控制单元由电压转换模块、定时切换模块和电压输出模块组成。
使用时，将电化学消毒单元嵌入在水槽底部的水管进出口，接通电源后，由电路控制单元实现电化学消毒单元中电极的通电电压、正负极转换通电及切换频率等参数，最终实现水槽中的水体消毒。
上述消毒装置的电化学消毒单元中：基座为圆环状，包含五个内凸圆弧卡槽和两个螺栓孔；下电极片为栅格式圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡口、一个螺栓连接孔和一个螺栓通过孔；垫片为圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡口和两个螺栓孔；上电极片为栅格式圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡口、一个螺栓连接孔和一个螺栓通过孔；上盖板为圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡槽和两个螺栓孔；密封圈与上盖板外周形状一致；电化学消毒单元按照基座、下电极片、垫片、上电极片和上盖板的顺序通过用螺栓1和螺栓2连接，密封圈嵌入在上盖板上部；同时，螺栓1依次通过基座的一个螺栓孔、下电极片的螺栓通过孔、垫片的一个螺栓孔、上电极片的螺栓连接孔和上盖板的一个螺栓孔；螺栓2依次通过基座的另一个螺栓孔、下电极片的螺栓连接孔、垫片的另一个螺栓孔、上电极片的螺栓通过孔和上盖板的另一个螺栓孔。
上述消毒装置的电路控制单元中的电压转化模块能够将输入的直流24V电压转成直流5V电压，给后端定时切换模块、电压输出模块中的元器件使用；定时切换模块能够构建高低电平按照一定频率进行切换的模式并输出给电压输出模块；电压输出模块能够接收定时切换模块的高低电平切换模式并输入给双刀双掷继电器，实现24V电源极性交替反转，同时将电压信号通过正极导线和负极导线传输给上电极片和下电极片。
上述消毒装置的正极导线一端与电路控制单元相连，另一端和通过螺栓1与上电极片连接；负极导线一端与电路控制单元相连，另一端和通过螺栓2与下电极片连接。
上述消毒装置的上电极片和下电极片的构成材料为钛基底，栅格排列顺序为钛基底、钛基底镀铂钯合金、钛基底、钛基底镀铂铱合金；铂钯合金和铂铱合金的厚度为0.3微米至0.5微米；上电极片和下电极片的栅格方向相互垂直。
本发明具有以下优点及有益效果：
相比于现有的技术及产品，本发明提供的技术方案具有以下几个显著的优点和进步：
1、本发明技术方案采用电极复合处理的方式，即通过钛基底、钛基底镀铂钯合金和钛基底镀铂铱合金方式，可以增强电极在低电压条件下的响应电流，增加消毒效率，同时提高电极的耐腐蚀性，延长使用寿命。
2、本发明技术方案采用栅格方向相互垂直的上下双栅格式电极，相比于传统的片式电极，可以增加电极与水体的接触维度，进而提升消毒效率。
3、本发明技术方案采用的上下电极的电压能够以10Hz至100Hz的频率进行电压极性切换，实现正负电压交替施加。一方面，可以让上下电极交替工作，从而减少单一电极产生气泡并阻碍消毒的时间，提升电极消毒效率；另一方面，通过正负电压交替施加的方式，帮助电极表面脱附水体杂质，延缓水垢沉积，延长电极的使用寿命。
为进一步说明本发明的结构特点和作用，以下结合附图以及实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1是本发明具体实施例1用于水槽的嵌入式水消毒装置的结构示意图。
图2是图1所示电化学消毒单元的结构示意图。
图3是图1所示电路控制单元的结构示意图。
图4是图1所示电路控制单元的电路示意图。
其中，
1—电化学消毒单元，11—基座，12—下电极片，13—垫片，14—上电极片，15—上盖板，16—密封圈，17—螺栓1，18—螺栓2；
2—电路控制单元，21—电压转换模块结构示意图，22—定时切换模块结构示意图，23—电压输出模块结构示意图，21’—电压转换模块电路示意图，22’—定时切换模块电路示意图，23’—电压输出模块电路示意图；
3—正极导线；
4—负极导线。
具体实施方式
如图1-图4所示，本发明的用于水槽的嵌入式水消毒装置，包括电化学消毒单元1、电路控制单元2、正极导线3和负极导线4。其中，电化学消毒单元1通过正极导线3和负极导线4与电路控制单元2连接。
电化学消毒单元1中，基座11为圆环状，包含五个内凸圆弧卡槽和两个螺栓孔；下电极片12为栅格式圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡口、一个螺栓连接孔和一个螺栓通过孔；垫片13为圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡口和两个螺栓孔；上电极片14为栅格式圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡口、一个螺栓连接孔和一个螺栓通过孔；上盖板15为圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡槽和两个螺栓孔；密封圈16与上盖板外周形状一致。
同时，上电极片14和下电极片13的构成材料为钛基底，栅格排列顺序为钛基底、钛基底镀铂钯合金、钛基底、钛基底镀铂铱合金；铂钯合金和铂铱合金的厚度为0.3微米至0.5微米；上电极片14和下电极片13的栅格方向相互垂直。
电化学消毒单元1按照基座11、下电极片12、垫片13、上电极片14和上盖板15的顺序通过用螺栓1和螺栓2连接，密封圈16嵌入在上盖板15上部；同时，螺栓1 17依次通过基座11的一个螺栓孔、下电极片12的螺栓通过孔、垫片13的一个螺栓孔、上电极片14的螺栓连接孔和上盖板15的一个螺栓孔；螺栓2 18依次通过基座11的另一个螺栓孔、下电极片12的螺栓连接孔、垫片13的另一个螺栓孔、上电极片14的螺栓通过孔和上盖板15的另一个螺栓孔。
电路控制单元2包括电压转换模块21、定时切换模块22和电压输出模块23。电压转化模块21能够将输入的直流24V电压转成直流5V电压，给后端定时切换模块22、电压输出模块23中的元器件使用；定时切换模块22能够构建高低电平按照一定频率进行切换的模式并输出给电压输出模块23；电压输出模块23能够接收定时切换模块22的高低电平切换模式并输入给双刀双掷继电器，实现24V电源极性交替反转，同时将电压信号通过正极导线3和负极导线4传输给上电极片14和下电极片12。
使用时，将电化学消毒单元嵌入在水槽底部的水管进出口，接通电源后，通过定时切换模块设置切换频率。电路控制单元中的电压转化模块将直流24V电压转成直流5V电压后输出至给定时切换模块和电压输出模块。定时切换模块构建高低电平按照设置频率切换的模式并输出给电压输出模块。电压输出模块接收定时切换模块的高低电平切换模式并输入给双刀双掷继电器，实现24V电源极性交替反转，同时将电压信号通过正极导线和负极导线传输给上电极片和下电极片。上电极片和下电极片接收电压输出模块输出的电压信号，在待消毒的水体中发生电化学反应，生成臭氧以及自由基等杀菌物质，最终实现水体消毒。
为了更好地与现有技术进行比较，分别以传统的单片不锈钢电极、双片钛电极式电化学消毒装置以及本发明技术方案为例，同时对相同体积、温度和来源的水体进行杀菌效率、水垢生成时间的对比，结果如下表所示。
表1不同技术方案的水体杀菌效率和水垢生产时间对比结果
注1：指达到《GB 5749-2006生活饮用水卫生标准》微生物要求所需的时间。
注2：指连续通电使用20分钟后断电10分钟为1次试验，肉眼可见观察到电极表面有水垢生成的次数。
从表1中可以看出，相比于现有技术装置，采用本发明技术方案提供的电化学消毒装置能够在更短的时间内完成消毒，显著提高了消毒效率；同时，显著延长了电极表面水垢生成的时间，能够延长装置的使用寿命。
以上所述仅是本发明的特定实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于水槽的嵌入式水消毒装置，包括电化学消毒单元和电路控制单元，其特征在于，所述电化学消毒单元通过正极导线和负极导线与电路控制单元连接；所述电化学消毒单元由基座、下电极片、垫片、上电极片、上盖板、密封圈、螺栓1和螺栓2组成，能够按照10Hz至100Hz的频率进行电压极性切换；所述电路控制单元由电压转换模块、定时切换模块和电压输出模块组成。
2.如权利要求1所述的消毒装置，其特征在于，所述电化学消毒单元中：基座为圆环状，包含五个内凸圆弧卡槽和两个螺栓孔；下电极片为栅格式圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡口、一个螺栓连接孔和一个螺栓通过孔；垫片为圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡口和两个螺栓孔；上电极片为栅格式圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡口、一个螺栓连接孔和一个螺栓通过孔；上盖板为圆环状，内径与基座相同，包含五个内凸圆弧卡槽和两个螺栓孔；密封圈与上盖板外周形状一致；电化学消毒单元按照基座、下电极片、垫片、上电极片和上盖板的顺序通过用螺栓1和螺栓2连接，密封圈嵌入在上盖板上部；同时，螺栓1依次通过基座的一个螺栓孔、下电极片的螺栓通过孔、垫片的一个螺栓孔、上电极片的螺栓连接孔和上盖板的一个螺栓孔；螺栓2依次通过基座的另一个螺栓孔、下电极片的螺栓连接孔、垫片的另一个螺栓孔、上电极片的螺栓通过孔和上盖板的另一个螺栓孔。
3.如权利要求1所述的消毒装置，其特征在于，所述电路控制单元中的电压转化模块能够将输入的直流24V电压转成直流5V电压，给后端定时切换模块、电压输出模块中的元器件使用；定时切换模块能够构建高低电平按照一定频率进行切换的模式并输出给电压输出模块；电压输出模块能够接收定时切换模块的高低电平切换模式并输入给双刀双掷继电器，实现24V电源极性交替反转，同时将电压信号通过正极导线和负极导线传输给上电极片和下电极片。
4.如权利要求1所述的消毒装置，其特征在于，所述正极导线一端与电路控制单元相连，另一端和通过螺栓1与上电极片连接；所述负极导线一端与电路控制单元相连，另一端和通过螺栓2与下电极片连接。
5.如权利要求1所述的消毒装置，其特征在于，所述上电极片和下电极片的构成材料为钛基底，栅格排列顺序为钛基底、钛基底镀铂钯合金、钛基底、钛基底镀铂铱合金；铂钯合金和铂铱合金的厚度为0.3微米至0.5微米；上电极片和下电极片的栅格方向相互垂直。
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