CN1803640A - 家用净水装置 - Google Patents

Abstract

一种家用净水装置，包括：机身(1)，设置在机身(1)内的介质(2)，所述机身(1)的入水口和出水口分别连接进水管(3)和出水管(4)，此外还包括作用在所述介质(2)的超声换能器(5)及其电源和控制系统(6)，所述超声换能器(5)发出频率范围在60KHz至300KHz之间的超声波；未净化的自来水由进水管(3)进入，流经机身(1)内的介质(2)，所述超声换能器(5)定时对介质(2)进行超声清洗以抑制细菌在介质(2)表面的生长，水通过介质(2)被处理后由出水管(4)流出净水。超声波可以快速有效的清洗介质表面，使细菌、微生物无法附着其上而形成生物膜，从而彻底的避免了由于细菌滋生而造成的水质恶化，保证出水新鲜、优质。

Description

家用净水装置

技术领域

本发明涉及一种水质处理装置，尤其涉及一种家用的水质处理装置。

背景技术

水资源是人类赖以生存的基本物质，随着生活水平的提高与对健康的关注程度增加，人们对家庭用水水质的要求越来越高。自来水已经无法满足人们对于饮用水的要求，瓶装水因此得到迅速发展。短短十几年内，我国瓶装水市场由无到有，已经成为年产值数亿元的工业，而且还在高速增长。然而，瓶装水存在两个严重的缺陷。其一是瓶装水在生产、运输、使用过程中容易受到污染，而最终消费者并没有足够的技术来监测、预防、消除污染，使得其饮用的瓶装水水质降低，甚至不能达到饮用水标准。而不良商贩提供的劣质瓶装水更无法保证饮用水质量。从而对消费者的健康与安全造成严重威胁。此外，除了饮水外，人体直接接触的用水如洗菜、洗澡等也可以通过种种渠道进入体内而影响人体健康。因此，供水界认为，人们所需要的用水量中，应该有30％-40％达到饮用水标准，而不仅仅是直接饮用的1％-2％，这显然是瓶装水所无法满足的。

根据我国现有水源水质、供水技术、管网质量以及经济发展水平来看，近年内管网供水全面提高到直饮水水质标准并不现实。为解决人们对大量高质量的水的需求与供水水质不高之间的矛盾，简单、方便、可靠的家用净水装置等已成为不少厂商研究开发的重点产品。目前国内外家用净水装置已有数十种品牌，它们基本采用活性炭和超滤膜等介质通过吸附、过滤来进行深度处理，介质吸附是水厂深度处理中使用最多的手段，在家用型饮水设备中得到广泛应用。

然而，介质在运行一段时间后，表面容易滋生大量细菌，尤其是活性炭，其巨大的表面积、疏松的孔隙结构、所吸附的大量有机物使得其成为微生物生长的温床，水厂实验发现，在使用7-10天后，活性炭表面即形成一层生物膜，家用型饮水系统中生物膜的存在也被广泛报道。生物膜的形成基本不可避免，微生物的活动可能使得出水细菌含量增加、浊度升高、细菌分泌物增加，水质恶化。图3即为某一品牌的净水装置在运行20日后，其介质表面细菌生长情况显微镜640倍放大图，这些细菌堵塞介质表面孔隙，降低处理效果；分泌胞外物，污染水质；可能随出水流出，使得出水中细菌含量升高；更重要的是，用户心理上很难接受直饮水装置中生长细菌膜。而传统的各种类型的杀菌剂由于其生物毒性又不能用于饮用水。水厂通常采用气水反冲的方法来清洗介质，而在家用饮水系统中，活性炭等介质的清洗成为一大问题，在自来水水质不佳的情况下，介质会很快受到污染，其净化功能降低、甚至消失，从而使得出水水质恶化，远不能满足饮用水要求，对人们健康造成潜在威胁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可对净水装置内介质定时进行超声清洗，以有效防止并清除介质表面附着的生物膜，防止细菌滋生的家用净水装置。

本发明的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种家用净水装置，包括：机身，设置在机身内的介质，所述机身的入水口和出水口分别连接进水管和出水管，此外，还包括作用在所述介质的超声换能器和该超声换能器的电源和控制系统，所述超声换能器发出频率范围在60kHz至300KHz之间的超声波。采用超声波这一物理方式可稳定的抑制细菌在介质表面的生长，超声电源和控制系统产生的超声波通过所述超声换能器直接对吸附区内的介质进行定时超声清洗。超声波引起介质质点每秒数十万次的振动及高于重力加速度数千倍的振动加速度，其引起的机械效应、空化效应、共振、自由基效应等，可以快速有效的清洗介质表面，使细菌无法附着而形成生物膜，避免饮用水新的污染。

未净化的自来水由进水管进入，流经机身内的介质，所述超声换能器定时对介质进行超声清洗以抑制细菌在介质表面的生长，水通过介质被处理后由出水管流出净水。

所述超声换能器位于所述介质的下方，超声换能器所发出的声波的传输方向垂直于水流方向。这样声场在水流中的分布更均匀。

所述超声换能器的电功率可在10瓦至100瓦之间，功率低于10瓦起不到清洗的作用，而高于100瓦一来浪费，二来可能在某些点强度过高破坏介质。

所述超声换能器每天对所述介质超声清洗5至30分钟，视各地不同水质而定，当水质较好时，可减小超声换能器的工作时间，反之则应相应增加其工作时间。

所述超声换能器可采用经防水处理的压电陶瓷，所述进水管和出水管均采用不锈钢材料，可以长期浸没在水中。

与现有技术相比，本发明的家用净水装置采用频率范围在60kHz至300kHz之间的超声波定期清洗介质表面，该强度范围的超声波既不会破坏介质的形态，还可以快速有效的清洗活性炭等介质的表面，通过对介质表面的有效扰动使细菌无法附着其上而形成生物膜，从而彻底的避免了由于介质表面细菌大量滋生形成新的污染源而造成的水质恶化，保证出水新鲜、优质。

附图说明

图1为本发明家用净水装置的结构示意图；

图2为本发明家用净水装置的原理示意图；

图3为某一品牌饮水机运行20日后介质表面细菌生长情况的显微镜放大图；

图4为本发明家用净水装置运行20日后介质表面细菌生长情况的显微镜放大图。

具体实施方式

以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。

本发明是利用超声波在水中产生的物理化学效应来强化传质、抑制细菌生长。如图2所示，超声波8会在水体中产生空化效应，在高频的超声波8作用下，液体中的微小泡核被激化，在声波的负压作用下，形成许多微泡9，随后受声波正压作用，微泡9迅速破裂。表现为泡核的震荡、生长、收缩乃至崩溃等一系列动力学过程，这一过程是集中声场能量，并迅速释放的绝热过程。该过程产生很大的冲击波，使处于正常温度和压力的液体环境产生异常的高温(5000K)和高压(高于30.4MPa)。冲击波带来的微漩涡10、微射流(速率可达200m/s)及质点振动(加速度为重力加速度的数千倍、振动频率与施加频率一致)可以通过对介质2表面的有效扰动使细菌不能生长，从而可以避免污染。

如图1所示，本发明的家用净水装置包括：机身1以及充满在机身1吸附区内的介质2，如活性炭等。所述机身1的入水口和出水口分别连接进水管3和出水管4，所述进水管3在进入机身1内的介质2之前连接一旁路水管7，用于让不需要净化的水直接从旁路水管7流出。本发明的特别之处在于：还包括作用在所述介质2的超声换能器5及其电源和控制系统6。

所述电源和控制系统6安装在机体1的一侧，为超声换能器5提供稳定的声源，同时实现系统编程清洗、功率与时间的调节，其控制面板可设置在方便用户使用的地方。所述超声换能器5安装在充满介质2的吸附区的底部，这样超声换能器5发出的声波传输方向与水流方向垂直，声场在水流中的分布更均匀。超声换能器5可根据不同的净水设备而采用一个或多个并任意组合。超声换能器5发出的超声波频率设定在60kHz至300KHz之间，电功率在10瓦至100瓦之间，这样既能起到清洗介质2的作用，也不会破坏介质2，且能避免二级噪声污染。本实施例中，所述超声换能器5采用80KHz的超声波频率，50瓦的电功率。

根据当地的水质情况，每天用超声波换能器5对介质2清洗5至30分钟，用户可以选择定时清洗及清洗时间，也可以通过控制面板取消定时清洗，改为自由选择何时清洗及清洗时间。图3为某一品牌的净水装置在运行20日后，其介质表面细菌生长情况显微镜640倍放大图，可以看到其介质的表面细菌大量生长，而用本发明的净水装置对吸附区内的介质2每天超声清洗30分钟，如图4所示，20天后介质2的表面基本看不到细菌生长。

所述超声换能器5为经防水处理的压电陶瓷或其它合适的材料，所述电源和控制系统6经防水处理，其他的如进水管3和出水管4采用不锈钢材料，可以长期浸没在水中。

上述超声换能器5及其电源和控制系统6均为成熟的现有技术，这里不再详述。

使用时，未净化的自来水由进水管3进入吸附区内，通过吸附区内的介质2吸附处理后由出水管4流出符合标准的净水，所述电源和控制系统6产生的超声波通过若干超声换能器5直接对介质2进行定时进行超声清洗以抑制细菌在介质2表面的生长，防止生物膜的形成，保证出水新鲜、优质，可以快速、有效的提供家庭所需要的饮用水、洗涤水和洗澡水等。

Claims (8)

1、一种家用净水装置，包括：机身(1)，设置在机身(1)吸附区内的介质(2)，所述机身(1)的入水口和出水口分别连接进水管(3)和出水管(4)，其特征在于：还包括作用在所述介质(2)的超声换能器(5)和该超声换能器(5)的电源和控制系统(6)，所述超声换能器(5)发出频率范围在60kHz至300KHz之间的超声波；

未净化的自来水由进水管(3)进入，流经机身(1)内的介质(2)，所述超声换能器(5)定时对介质(2)进行超声清洗以抑制细菌在介质(2)表面的生长，水通过介质(2)被处理后由出水管(4)流出净水。

2、根据权利要求1所述的家用净水装置，其特征在于：所述超声换能器(5)所发出的声波的传输方向垂直于水流方向。

3、根据权利要求2所述的家用净水装置，其特征在于：所述超声换能器(5)位于介质(2)的下方。

4、根据权利要求1、2或3所述的家用净水装置，其特征在于：所述超声换能器(5)的电功率在10瓦至100瓦之间。

5、根据权利要求1、2或3所述的家用净水装置，其特征在于：所述超声换能器(5)每天对所述介质(2)超声清洗5至30分钟。

6、根据权利要求1、2或3所述的家用净水装置，其特征在于：所述超声换能器(5)为经防水处理的压电陶瓷。

7、根据权利要求1、2或3所述的家用净水装置，其特征在于：所述进水管(3)和出水管(4)采用不锈钢材料。

8、根据权利要求1、2或3所述的家用净水装置，其特征在于：所述进水管(3)在进入机身(1)内的介质(2)之前连接一旁路水管(7)，用于让不需要净化的水直接从旁路水管(7)流出。

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