CN111039490A - 一种超声波直饮水净水器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波直饮水净水器及其工作方法，超声波直饮水净水器包含箱体、进水管、超声探头、固定杆、过滤隔板、常温管、热水管、加热棒、进水箱、常温水箱、保温水箱第一出水龙头和第二出水龙头。工作时，市政用自来水经过进水管初步过滤后流入进水箱的第一腔体；超声探头工作发出超声波对水质进行净化灭菌；超声净化处理过的水经过滤隔板深层过滤后一部分经过常温管流入常温水箱储存，另一部分经过热水管流入热水水箱由加热棒加热。本发明将传统多级过滤净水法和超声波净水法相结合，在传统多级过滤的基础上加入超声用来灭菌和余氯去除，内部结构简单，杀菌除氯效果好，净化水口感佳。

Description

一种超声波直饮水净水器及其工作方法

技术领域

本发明涉及生活用水水质深度处理技术领域，尤其涉及一种超声波直饮水净水器及其工作方法。

背景技术

国内外大多数自来水厂至今仍采用沉淀、过滤、加氯消毒的陈旧工艺方法，将江河

水或地下水简单加工成可饮用水。然而，面对工业污水、农业污水和生活污水猖獗泛滥涌入生活水源，自来水厂已经不堪重负无能为力。再加上自来水从水厂经输水管网及高层储水箱到达饮用水终端所带来的附加污染，市政自来水已不敢说是卫生的了。由于氯对于致病微生物有很强的灭活作用，因此被广泛用于水处理的灭菌环节中。然而经过处理后的水中会含有余氯，会对饮用水口感、人体健康、食品饮料品质、离子交换和膜分离技术设备造成影响和危害。尤其是，自来水加氯虽然可有效杀除病菌，但同时也会产生较多的卤代烃化合物，这些含氯有机物的含量成倍增加，是引起人类患各种疾病的重大根源。即使是把自来水煮沸了，上述残留物仍驱之不去，还会使亚硝酸盐与三氯甲烷等致癌物增加。为了避免余氯所造成的危害，水中余氯的去除已成为一个重要的问题。现有的以市供自来水为源水的水质净化产品或涉水产品，基本为介质吸附或采用各种孔径过滤膜将水中污染物加以拦截滤除的物理处理工艺。由于活性炭类吸附材料很容易饱和失效，而各种过滤膜又很容易被细菌污染或有机物阻塞或破损，因此实际情况是并不能如理论设计所期望那样作到对水中污染物的充分净化。面对日益严重的源水污染，现有以介质吸附或采用各种孔径过滤膜将水中污染物加以拦截滤除的物理方式水处理工艺已经远远不能保证水质达标。

超声波是指频率大于 20kHz 的声波，其频率高、波长短，除了具有方向性好、功率大、穿透力强等特点之外，还能引起空化作用和一系列的特殊效应，如机械效应、热效应、化学效应等。 20 世纪 30 年代，人们首次提出了利用超声空化效应对液体和液态金属进行脱气。超声波在液体中传播，在时空上会产生压力起伏，出现负压现象。在负压区域，会出现声空化现象并形成微气泡。在超声的作用下，空化泡会发生一系列动力学过程：振荡、扩大、收缩乃至崩溃。这些活动会使空化泡内部产生数千度的高温和数千个大气压强的高压。这会加速水中的次氯酸分解。同时，超声会使氯气和氧气逐渐渗透进空化泡，并且借助于超声脱气效应从水中脱离，这会进一步促进次氯酸的分解。

本发明利用超声来去除水中余氯和杀灭微生物，利用超声的空化效应，使去除余氯、净化水质变的安全、高效。同时，经过超声处理后进行多级过滤，即延长了过滤隔板滤芯的使用寿命，又保证了水质净化的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种超声波直饮水净水器及其工作方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种超声波直饮水净水器，包含箱体、进水管、超声探头、固定杆、过滤隔板、常温管、热水管、加热棒、进水箱、常温水箱、保温水箱、第一出水龙头和第二出水龙头；

所述进水箱、常温水箱、保温水箱均设置在箱体内；

所述过滤隔板设置在所述进水箱内、将进水箱分割为第一腔体和第二腔体；

所述进水箱的第一腔体通过所述进水管伸出所述箱体外和外界自来水相连；所述超声探头设置在所述进水箱的第一腔体内、通过固定杆和所述进水箱的内壁固连，用于在水中发射超声波杀灭水中的微生物并去除残余的次氯酸；所述过滤隔板用于过滤第一腔体流入第二腔体内的水；

所述常温水箱、保温水箱分别通过所述常温管、热水管和所述进水箱的第二腔体相连，且常温水箱、保温水箱分别通过所述第一出水龙头、第二出水龙头伸出所述箱体外；

所述加热棒设置在所述保温水箱内，用于对保温水箱内的水进行加热；

所述保温水箱采用保温材质制成；

所述进水管、热水管、常温管内均设有过滤滤芯。

作为本发明一种超声波直饮水净水器进一步的优化方案，所述超声探头包含纵振体、第一弯振体、第二弯振体、第一连接杆、第二连接杆、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片；

所述纵振体为长方体状金属体，包含两个端面以及第一至第四侧面，所述第一侧面平行于第三侧面，第二侧面平行于第四侧面；所述第一弯振体、第二弯振体均为一端开口一端封闭的空心金属圆柱体；

所述纵振体两个端面的中心分别通过第一连接杆、第二连接杆和所述第一弯振体、第二弯振体封闭端外端面的中心刚性固连；

所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片分别设置在所述纵振体的第一侧面、第三侧面上，和所述纵振体胶连；第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片相互平行，均沿着厚度方向极化，且极化方向相反；

所述固定杆一端和所述进水箱的内壁固连，另一端和所述纵振体的第二侧面或者第四侧面固连。

作为本发明一种超声波直饮水净水器进一步的优化方案，所述纵振体、第一弯振体、第二弯振体、第一连接杆、第二连接杆均采用食品级不锈钢制成。

作为本发明一种超声波直饮水净水器进一步的优化方案，所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片均采用食品级防水胶贴在所述纵振体上。

作为本发明一种超声波直饮水净水器进一步的优化方案，所述固定杆一端和所述进水箱的内壁固连，另一端和所述纵振体的第二侧面的中心或者第四侧面的中心固连。

作为本发明一种超声波直饮水净水器进一步的优化方案，所述进水管、热水管、常温管均采用PP熔喷式滤水管，进水管、热水管、常温管内的过滤滤芯均采用PP材料制成。

作为本发明一种超声波直饮水净水器进一步的优化方案，所述过滤隔板采用PP棉、多孔陶瓷、颗粒活性炭、烧结活性炭、活性碳纤维材料中的任意一种材料制成。

本发明还公开了一种该超声波直饮水净水器的工作方法，包含以下过程：

对第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片施加同频同相电压，激励纵振体的一阶纵向共振模态，同时激励出第一弯振体、第二弯振体的弯振模态；进而在水中发射超声波杀灭水中的微生物并去除残余的次氯酸。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

超声去除自来水中的余氯是新的净水技术，自来水中的余氯主要包括 HClO 、Cl ₂ 和ClO^—等物质，声空化效应加速水中次氯酸的分解和氯气的排除，该方法安全有效，可高效地去除自来水中的余氯。

超声波具有的杀菌效力主要由其产生的空化作用所引起的。超声波处理过程中，当高强度的超声波在液体介质中传播时，产生纵波，从而产生交替压缩和膨胀的区域，这些压力改变的区域易引起空穴现象，并在介质中形成微小气泡核。微小气泡核在绝热收缩及崩溃的瞬间，其内部呈现5000℃以上的高温及 50000kPa 的压力，从而使液体中某些细菌致死，病毒失活，甚至使体积较小的一些微生物的细胞壁破坏。

本发明的超声波直饮水净水器具有余氯去除率高、系统结构简单、更换滤芯周期短、净水效果好、功耗低等优点。

附图说明

图1为超声波直饮水净水器的内部结构示意图；

图2为本发明中超声探头的结构示意图；

图3为本发明中第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片的极化方向示意图和加电方式示意图；

图4为本发明中超声探头的振动模态示意图。

图中，1-箱体，2-进水管，3-超声探头，4-过滤隔板，5-热水管，6-常温管，7-加热棒，8-进水箱，9-常温水箱，10-保温水箱，11-第二出水龙头，12-纵振体，13-第一弯振体，14-第二弯振体，15-第一连接杆，16-第二连接杆，17-第一压电陶瓷片，18-第二压电陶瓷片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，本发明公开了一种超声波直饮水净水器，包含箱体、进水管、超声探头、固定杆、过滤隔板、常温管、热水管、加热棒、进水箱、常温水箱、保温水箱、第一出水龙头和第二出水龙头；

所述进水箱、常温水箱、保温水箱均设置在箱体内；

所述过滤隔板设置在所述进水箱内、将进水箱分割为第一腔体和第二腔体；

所述进水箱的第一腔体通过所述进水管伸出所述箱体外和外界自来水相连；所述超声探头设置在所述进水箱的第一腔体内、通过固定杆和所述进水箱的内壁固连，用于在水中发射超声波杀灭水中的微生物并去除残余的次氯酸；所述过滤隔板用于过滤第一腔体流入第二腔体内的水；

所述常温水箱、保温水箱分别通过所述常温管、热水管和所述进水箱的第二腔体相连，且常温水箱、保温水箱分别通过所述第一出水龙头、第二出水龙头伸出所述箱体外；

所述加热棒设置在所述保温水箱内，用于对保温水箱内的水进行加热；

所述保温水箱采用保温材质制成；

所述进水管、热水管、常温管内均设有过滤滤芯。

如图2所示，所述超声探头包含纵振体、第一弯振体、第二弯振体、第一连接杆、第二连接杆、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片；

所述纵振体为长方体状金属体，包含两个端面以及第一至第四侧面，所述第一侧面平行于第三侧面，第二侧面平行于第四侧面；所述第一弯振体、第二弯振体均为一端开口一端封闭的空心金属圆柱体；

所述纵振体两个端面的中心分别通过第一连接杆、第二连接杆和所述第一弯振体、第二弯振体封闭端外端面的中心刚性固连；

所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片分别采用食品级防水胶贴在所述纵振体的第一侧面、第三侧面上；第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片相互平行，均沿着厚度方向极化，且极化方向相反；

所述固定杆一端和所述进水箱的内壁固连，另一端和所述纵振体的第二侧面的中心或者第四侧面的中心固连。

所述纵振体、第一弯振体、第二弯振体、第一连接杆、第二连接杆均采用食品级不锈钢制成，所述进水管、热水管、常温管均采用PP熔喷式滤水管，进水管、热水管、常温管内的过滤滤芯均采用PP材料制成，所述过滤隔板采用PP棉、多孔陶瓷、颗粒活性炭、烧结活性炭、活性碳纤维材料中的任意一种材料制成。

如图3、图4所示，本发明还公开了一种该超声波直饮水净水器的工作方法，包含以下过程：

对第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片施加同频同相电压，激励纵振体的一阶纵向共振模态，同时激励出第一弯振体、第二弯振体的弯振模态；进而在水中发射超声波杀灭水中的微生物并去除残余的次氯酸。

市政用自来水经过进水管初步过滤后流入进水箱的第一腔体；超声探头工作发出超声波对水质进行净化灭菌；超声净化处理过的水经过滤隔板深层过滤后一部分经过常温管流入常温水箱储存，饮用时直接从水龙头流出，另一部分经过热水管流入热水水箱由加热棒加热后打开水龙头供人饮用。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超声波直饮水净水器，其特征在于，包含箱体、进水管、超声探头、固定杆、过滤隔板、常温管、热水管、加热棒、进水箱、常温水箱、保温水箱、第一出水龙头和第二出水龙头；

所述进水箱、常温水箱、保温水箱均设置在箱体内；

所述过滤隔板设置在所述进水箱内、将进水箱分割为第一腔体和第二腔体；

所述进水箱的第一腔体通过所述进水管伸出所述箱体外和外界自来水相连；所述超声探头设置在所述进水箱的第一腔体内、通过固定杆和所述进水箱的内壁固连，用于在水中发射超声波杀灭水中的微生物并去除残余的次氯酸；所述过滤隔板用于过滤第一腔体流入第二腔体内的水；

所述常温水箱、保温水箱分别通过所述常温管、热水管和所述进水箱的第二腔体相连，且常温水箱、保温水箱分别通过所述第一出水龙头、第二出水龙头伸出所述箱体外；

所述加热棒设置在所述保温水箱内，用于对保温水箱内的水进行加热；

所述保温水箱采用保温材质制成；

所述进水管、热水管、常温管内均设有过滤滤芯。

2.根据权利要求1所述的超声波直饮水净水器，其特征在于，所述超声探头包含纵振体、第一弯振体、第二弯振体、第一连接杆、第二连接杆、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片；

所述纵振体为长方体状金属体，包含两个端面以及第一至第四侧面，所述第一侧面平行于第三侧面，第二侧面平行于第四侧面；所述第一弯振体、第二弯振体均为一端开口一端封闭的空心金属圆柱体；

所述纵振体两个端面的中心分别通过第一连接杆、第二连接杆和所述第一弯振体、第二弯振体封闭端外端面的中心刚性固连；

所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片分别设置在所述纵振体的第一侧面、第三侧面上，和所述纵振体胶连；第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片相互平行，均沿着厚度方向极化，且极化方向相反；

所述固定杆一端和所述进水箱的内壁固连，另一端和所述纵振体的第二侧面或者第四侧面固连。

3.根据权利要求2所述的超声波直饮水净水器，其特征在于，所述纵振体、第一弯振体、第二弯振体、第一连接杆、第二连接杆均采用食品级不锈钢制成。

4.根据权利要求2所述的超声波直饮水净水器，其特征在于，所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片均采用食品级防水胶贴在所述纵振体上。

5.根据权利要求2所述的超声波直饮水净水器，其特征在于，所述固定杆一端和所述进水箱的内壁固连，另一端和所述纵振体的第二侧面的中心或者第四侧面的中心固连。

6.根据权利要求1所述的超声波直饮水净水器，其特征在于，所述进水管、热水管、常温管均采用PP熔喷式滤水管，进水管、热水管、常温管内的过滤滤芯均采用PP材料制成。

7.根据权利要求1所述的超声波直饮水净水器，其特征在于，所述过滤隔板采用PP棉、多孔陶瓷、颗粒活性炭、烧结活性炭、活性碳纤维材料中的任意一种材料制成。

8.基于权利要求1所述的超声波直饮水净水器的工作方法，其特征在于，包含以下过程：

对第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片施加同频同相电压，激励纵振体的一阶纵向共振模态，同时激励出第一弯振体、第二弯振体的弯振模态；进而在水中发射超声波杀灭水中的微生物并去除残余的次氯酸。

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