CN117427198A - 一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱及消毒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱及消毒方法，包括箱体、气体传感器、引风扇和逆止阀；箱体内自下而上依次通过隔板和置物板分隔为控制器、气体释放室及消毒室；气体释放室内固定有紫外线灯板和二氧化氯凝胶盒，置物板的板面上开设有多个第一通气孔，以使二氧化氯凝胶盒释放的气体进入到消毒室内；气体传感器固定在消毒室的内壁上；引风扇固定在箱体顶部以给箱体内部提供负压；逆止阀固定在箱体内对应引风扇的下方以防止排出的气体倒流。本发明提供的消毒箱能够根据箱内二氧化氯气体分子热运动的弛豫时间和平均自由程匹配积分时间常数，并通过二氧化氯气体混合的热惯性来快速精准达到平衡状态，提高消毒箱的控制精度和工作效率。

Description

一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱及消毒方法
技术领域
本发明涉及消毒箱及其自动控制技术领域，更具体的说是涉及一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱及消毒方法。
背景技术
消毒箱在医疗、食品、餐饮等领域已经广泛普及应用。在医疗领域，可以对箱内的医用器材进行消毒和储存；在食品领域，可以对箱内水果蔬菜进行保鲜消毒；在餐饮领域，可以对箱内的餐具进行消毒和储藏。现有的消毒箱一般都采用紫外线消毒，消毒时间人工控制，很难保持持续消毒效果，而且对于水果蔬菜类消毒效果也不甚理想，容易引起灼伤。
二氧化氯气体消毒因子是国际公认的安全高效消毒剂，将二氧化氯气体缓释技术与自动控制技术相结合，引入到消毒箱中，可持续可靠的对箱内器具或食品进行消毒。增加了消毒箱的品种，使消毒箱的功能更加完善。利用凝胶缓释原理，将二氧化氯气体释放到空气中混合，从而起到消毒灭菌的作用。因此，控制二氧化氯气体的浓度成为二氧化氯消毒箱的技术关键。目前广泛采用的控制技术有开放式控制技术、模糊控制技术和比例积分控制技术。开放式控制技术原理简单，以不确定的释放浓度定时释放二氧化氯气体，其缺点是控制精度难以把握，导致气体中二氧化氯浓度忽高忽低，影响消毒灭菌效果；模糊控制技术是一种数字式控制技术，利用模糊模型建立控制策略，效率较高，但是它的精确度稍差，影响其在二氧化氯消毒箱中应用。上述各种控制方式中，二氧化氯凝胶的缓释功能不能连续变化，作为系统的终端执行机构，极大地影响了系统的控制精度和控制效率。另外，现有的二氧化氯气体浓度传感器灵敏度较低，不足以精确分析检测消毒箱气体中二氧化氯气体的浓度，这就给二氧化氯气体消毒箱的精准高效控制带来困难。
因此，如何能够提供一种将高灵敏度气体传感器技术、精准的比例积分控制技术、连续可调的二氧化氯凝胶缓释驱动技术三者结合起来的消毒箱及消毒方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱及消毒方法，实现了二氧化氯消毒箱的精准控制，同时也极大地提高了控制效率，系统达到平衡的时间大为缩短，满足了消毒箱消毒灭菌安全高效的技术要求，控制效率显著提高。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱，包括：
箱体，所述箱体内自下而上依次通过隔板和置物板将所述箱体分隔为控制器、气体释放室及消毒室；其中，所述气体释放室内固定有紫外线灯板，对应所述紫外线灯板下方设有二氧化氯凝胶盒，所述二氧化氯凝胶盒垂直于所述箱体并与其内壁面滑动连接；所述置物板的板面上开设有多个第一通气孔，以使所述二氧化氯凝胶盒释放的气体进入到所述消毒室内；
气体传感器，所述气体传感器固定在所述消毒室的内壁上；
引风扇，所述引风扇固定在所述箱体顶部以给所述箱体内部提供负压；
逆止阀，所述逆止阀固定在所述箱体内对应所述引风扇的下方以防止排出的气体倒流。
上述技术方案的有益效果是，将待消毒物品放置在置物板上，气体释放室内释放的气体通过置物板上的第一通孔进入到消毒室内对待消毒物品进行全方位均匀的消毒灭菌，隔板将气体释放室与控制器分隔开来，控制器完全封闭来控制消毒箱的消毒灭菌工作，结构合理，消毒灭菌效果高。同时消毒箱携带方便，可用于各种移动场所，在救护、救灾、旅游、餐饮等场合。
优选的，所述置物板的下板面固定有过滤网以防止所述消毒室内吸入灰尘。
优选的，所述消毒室内固定有分隔置物板，所述分隔置物板将所述消毒室分隔为上消毒室和下消毒室，所述分隔置物板的板面上开设有多个第二通气孔。消毒室内可以设置为两层置物空间，满足不同物品的消毒要求，同时增加了待消毒物品的放置数量，使用更加方便。
优选的，所述消毒室设有盖门，通过开启所述盖门来放置待消毒物品。
优选的，所述气体传感器、所述引风扇和所述紫外线灯板均与所述控制器电性连接。
本发明还提供了一种基于二氧化氯消毒因子的消毒方法，采用上述技术方案中的基于二氧化氯消毒因子的消毒箱进行消毒，包括：
所述控制器设有主控板、气体浓度设定器、阻抗变换放大器、触摸屏、风扇驱动电源、比例积分控制器及恒流驱动器，所述主控板分别与所述气体浓度设定器、阻抗变换放大器、触摸屏和风扇驱动电源电性连接；所述引风扇与所述风扇驱动电源电性连接；所述气体传感器与所述阻抗变换放大器电性连接；所述比例积分控制器分别与所述气体浓度设定器、阻抗变换放大器、恒流驱动器电性连接，所述恒流驱动器与所述紫外线灯板电性连接；
所述二氧化氯凝胶盒在所述紫外线灯板的照射下缓释二氧化氯气体；
所述气体传感器检测所述消毒室内的二氧化氯气体浓度；
所述主控板通过所述气体浓度设定器设定二氧化氯气体浓度参考值，并经过所述阻抗变换放大器进入到所述比例积分控制器中；
所述比例积分控制器用于在所述消毒室内二氧化氯气体浓度实际值与参考值之间存在偏差时，对偏差进行比例放大积分处理，并控制所述恒流驱动器对所述紫外线灯板的驱动电流进行恒流调整。
上述技术方案的有益效果是，比例积分控制器能够控制恒流驱动器的输出电流，进而调整紫外线灯板的光强，紫外线灯板通过照射二氧化氯凝胶盒内的二氧化氯凝胶能够使其缓释二氧化氯气体，本发明通过控制二氧化氯凝胶缓释过程，实现消毒室内二氧化氯气体浓度的稳定平衡，达到消毒灭菌的目的。
优选的，所述气体传感器对所述消毒室内的二氧化氯气体浓度传感分辨率为0.003mg/m3。
优选的，所述恒流驱动器通过调整驱动电流的大小来控制所述紫外线灯板的光强。
优选的，所述比例积分控制器按照预设的积分时间常数和比例系数对二氧化氯气体浓度偏差值进行比例放大积分处理，预设的积分时间常数与所述消毒室内二氧化氯气体浓度梯度变化的弛豫时间相匹配，比例系数根据所述消毒室内二氧化氯气体的热惯性设定。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱及消毒方法，将高灵敏度气体传感器技术、精准的比例积分控制技术、连续可调的二氧化氯凝胶缓释驱动技术三者结合起来，应用于二氧化氯消毒箱系统中，达到了预期的效果。利用气体传感器的高灵敏度，精确设计比例积分控制器的比例系数和积分时间常数，采用连续可调的恒流驱动器，比例积分控制器对恒流驱动器进行控制，连续改变紫外线灯板的驱动电流，从而达到控制紫外线灯板光强的目的，也就连续改变了二氧化氯凝胶的缓释速率，实现了二氧化氯消毒箱的精准控制，同时也极大地提高了控制效率，系统达到平衡的时间大为缩短，满足了消毒箱消毒灭菌安全高效的技术要求，控制效率显著提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的消毒箱结构示意图；
图2为本发明提供的消毒箱正视图；
图3为本发明提供的消毒箱的工作原理示意图。
其中：
1-箱体；2-隔板；3-置物板；4-控制器；5-气体释放室；51-紫外线灯板；52-二氧化氯凝胶盒；6-消毒室；61-分隔置物板；62-上消毒室；63-下消毒室；7-过滤网；8-气体传感器；9-引风扇；10-逆止阀；11-盖门。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
参见附图1 ~ 2，本发明实施例公开了一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱，携带方便，可用于各种移动场所，在救护、救灾、旅游、餐饮等场合，包括：
箱体1，箱体1内自下而上依次通过隔板2和置物板3将箱体1分隔为控制器4、气体释放室5及消毒室6；其中，气体释放室5内固定有紫外线灯板51，对应紫外线灯板51下方设有二氧化氯凝胶盒52，二氧化氯凝胶盒52垂直于箱体1并与其内壁面滑动连接；置物板3的板面上开设有多个第一通气孔，以使二氧化氯凝胶盒52释放的气体进入到消毒室6内；
气体传感器8，气体传感器8固定在消毒室6的内壁上；
引风扇9，引风扇9固定在箱体1顶部以给箱体1内部提供负压；
逆止阀10，逆止阀10固定在箱体1内对应引风扇9的下方以防止排出的气体倒流。
二氧化氯凝胶盒经光照催化能够释放二氧化氯气体，二氧化氯凝胶盒与箱体滑动连接能够方便更换二氧化氯凝胶盒内的二氧化氯凝胶，使用更加方便。
为了进一步优化上述技术方案，置物板3的下板面固定有过滤网7以防止消毒室6内吸入灰尘。由于消毒室内为负压环境，在压力差作用下，容易将气体释放室内悬浮的灰尘吸入进入，通过过滤网的作用，能够使得只有二氧化氯气体透过进入消毒室内，而灰尘则会被隔绝，保证消毒室内的物品不被污染。
为了进一步优化上述技术方案，消毒室6内固定有分隔置物板61，分隔置物板61将消毒室6分隔为上消毒室62和下消毒室63，分隔置物板61的板面上开设有多个第二通气孔。增加了消毒室的置物空间，能够对更多的物品进行消毒。
为了进一步优化上述技术方案，消毒室6设有盖门11，通过开启盖门11来放置待消毒物品。
在本实施例中，气体传感器8、引风扇9和紫外线灯板51均与控制器4电性连接。
实施例2：
参见附图3，本发明实施例公开提供了一种基于二氧化氯消毒因子的消毒方法，采用实施例1中的消毒箱进行消毒，根据箱体内气体中二氧化氯气体分子热运动的弛豫时间和平均自由程匹配积分时间常数，同时根据箱体内气体中二氧化氯气体混合的热惯性调整比例积分控制器的比例系数，进而快速精准达到控制系统平衡状态，提高了控制系统的控制精度和工作效率。
控制器4设有主控板、气体浓度设定器、阻抗变换放大器、触摸屏、风扇驱动电源、比例积分控制器及恒流驱动器，主控板分别与气体浓度设定器、阻抗变换放大器、触摸屏和风扇驱动电源电性连接；引风扇9与风扇驱动电源电性连接；气体传感器8与阻抗变换放大器电性连接；比例积分控制器分别与气体浓度设定器、阻抗变换放大器、恒流驱动器电性连接，恒流驱动器与紫外线灯板51电性连接；
二氧化氯凝胶盒52在紫外线灯板51的照射下缓释二氧化氯气体；
气体传感器8检测消毒室6内的二氧化氯气体浓度；
主控板通过气体浓度设定器设定二氧化氯气体浓度参考值，并经过阻抗变换放大器进入到比例积分控制器中；
比例积分控制器用于在消毒室6内二氧化氯气体浓度实际值与参考值之间存在偏差时，对偏差进行比例放大积分处理，并控制恒流驱动器对紫外线灯板51的驱动电流进行恒流调整。
恒流驱动器通过控制紫外线灯板的驱动电流进而控制二氧化氯凝胶盒缓释二氧化氯气体的过程，实现消毒室内空气中二氧化氯气体浓度的稳定平衡，达到消毒灭菌的目的。根据二氧化氯气体分子热运动的规律，即二氧化氯气体分子运动的扩散弛豫时间和平均自由程，控制器采用比例积分控制驱动电路，通过对系统残差的比例积分运算，对恒流源电路进行控制，连续改变紫外线灯板的驱动电流，从而达到连续改变紫外线灯板光强的目的，亦即连续改变二氧化氯凝胶的缓释速率。这种基于高精度气体传感器和比例积分的控制策略，充分利用高灵敏度气体传感器的作用，准确反映消毒箱内二氧化氯气体的浓度变化，并且连续调节二氧化氯缓释速率，控制精度和控制效率显著提高。
在本实施例中，气体传感器8对消毒室6内的二氧化氯气体浓度传感分辨率为0.003mg/m3。通过超高灵敏度的气体传感器，可以达到痕量级检测精度，为消毒箱内二氧化氯气体的精准控制提供了保障。
为了进一步优化上述技术方案，恒流驱动器通过调整驱动电流的大小来控制所述紫外线灯板51的光强。
在本实施例中，比例积分控制器按照预设的积分时间常数和比例系数对二氧化氯气体浓度偏差值进行比例放大积分处理，预设的积分时间常数与消毒室6内二氧化氯气体浓度梯度变化的弛豫时间相匹配，比例系数根据消毒室6内二氧化氯气体的热惯性设定。
本发明提供的基于二氧化氯消毒因子的消毒箱及消毒方法，利用现有机械工艺和电子技术进行系统集成，实现一种先进的二氧化氯消毒箱，其性能优于常规保鲜箱，同时采用便携式整体设计，在救护，救灾，旅游，餐饮等应用场合具有广泛的应用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱，其特征在于，包括：
箱体（1），所述箱体（1）内自下而上依次通过隔板（2）和置物板（3）将所述箱体（1）分隔为控制器（4）、气体释放室（5）及消毒室（6）；其中，所述气体释放室（5）内固定有紫外线灯板（51），对应所述紫外线灯板（51）下方设有二氧化氯凝胶盒（52），所述二氧化氯凝胶盒（52）垂直于所述箱体（1）并与其内壁面滑动连接；所述置物板（3）的板面上开设有多个第一通气孔，以使所述二氧化氯凝胶盒（52）释放的气体进入到所述消毒室（6）内；
气体传感器（8），所述气体传感器（8）固定在所述消毒室（6）的内壁上；
引风扇（9），所述引风扇（9）固定在所述箱体（1）顶部以给所述箱体（1）内部提供负压；
逆止阀（10），所述逆止阀（10）固定在所述箱体（1）内对应所述引风扇（9）的下方以防止排出的气体倒流。
2.根据权利要求1所述的一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱，其特征在于，所述置物板（3）的下板面固定有过滤网（7）以防止所述消毒室（6）内吸入灰尘。
3.根据权利要求1所述的一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱，其特征在于，所述消毒室（6）内固定有分隔置物板（61），所述分隔置物板（61）将所述消毒室（6）分隔为上消毒室（62）和下消毒室（63），所述分隔置物板（61）的板面上开设有多个第二通气孔。
4.根据权利要求1所述的一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱，其特征在于，所述消毒室（6）设有盖门（11），通过开启所述盖门（11）来放置待消毒物品。
5.根据权利要求1所述的一种基于二氧化氯消毒因子的消毒箱，其特征在于，所述气体传感器（8）、所述引风扇（9）和所述紫外线灯板（51）均与所述控制器（4）电性连接。
6.一种基于二氧化氯消毒因子的消毒方法，采用权利要求1至5中任一项所述的基于二氧化氯消毒因子的消毒箱进行消毒，其特征在于，所述控制器（4）设有主控板、气体浓度设定器、阻抗变换放大器、触摸屏、风扇驱动电源、比例积分控制器及恒流驱动器，所述主控板分别与所述气体浓度设定器、阻抗变换放大器、触摸屏和风扇驱动电源电性连接；所述引风扇（9）与所述风扇驱动电源电性连接；所述气体传感器（8）与所述阻抗变换放大器电性连接；所述比例积分控制器分别与所述气体浓度设定器、阻抗变换放大器、恒流驱动器电性连接，所述恒流驱动器与所述紫外线灯板（51）电性连接；
所述二氧化氯凝胶盒（52）在所述紫外线灯板（51）的照射下缓释二氧化氯气体；
所述气体传感器（8）检测所述消毒室（6）内的二氧化氯气体浓度；
所述主控板通过所述气体浓度设定器设定二氧化氯气体浓度参考值，并经过所述阻抗变换放大器进入到所述比例积分控制器中；
所述比例积分控制器用于在所述消毒室（6）内二氧化氯气体浓度实际值与参考值之间存在偏差时，对偏差进行比例放大积分处理，并控制所述恒流驱动器对所述紫外线灯板（51）的驱动电流进行恒流调整。
7.根据权利要求6所述的一种基于二氧化氯消毒因子的消毒方法，其特征在于，所述气体传感器（8）对所述消毒室（6）内的二氧化氯气体浓度传感分辨率为0.003mg/m3。
8.根据权利要求6所述的一种基于二氧化氯消毒因子的消毒方法，其特征在于，所述恒流驱动器通过调整驱动电流的大小来控制所述紫外线灯板（51）的光强。
9.根据权利要求6所述的一种基于二氧化氯消毒因子的消毒方法，其特征在于，所述比例积分控制器按照预设的积分时间常数和比例系数对二氧化氯气体浓度偏差值进行比例放大积分处理，预设的积分时间常数与所述消毒室（6）内二氧化氯气体浓度梯度变化的弛豫时间相匹配，比例系数根据所述消毒室（6）内二氧化氯气体的热惯性设定。
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