CN201139539Y - 一种臭氧水淋洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种应用臭氧水对物品淋洗消毒的装置。被处理的物品放在物品架(10)上，依靠喷射水的反作用力推动喷淋转杆(10)转动，喷射出的含臭氧水直接喷淋在物品上，去除物品上的污渍，并进行消毒处理。采用叶轮(8)转动产生强烈的湍流漩涡，将臭氧发生器(3)产生的臭氧有效地混溶于水中；叶轮(8)在容器箱(1)内，电机(3)在底座(2)内，采用联轴器(4)或磁力驱动的方法，使容器箱(1)可便捷地从底座(2)上取下和放上，用户使用安全方便；设置高位缓冲腔(17)，防止水倒流到臭氧发生器(3)内，提高臭氧发生器性能的稳定性；增设臭氧尾气毁灭装置(15)，减少臭氧释放到空气中；臭氧发生器(3)设置在容器箱(1)上，冷却散热效果更好，结构更简单；设置加热装置(22)，提高水温，有利于去除物品污渍。

Description

一种臭氧水淋洗装置

所属技术领域

本实用新型涉及采用臭氧水洗涤消毒的装置，特别是用于食品和器具的喷淋清洗消毒，如洗碗机，包括有容器箱、臭氧发生器、水泵、喷淋转杆。

背景技术

臭氧是一种特性非常优秀的化学制剂，不仅能瞬间杀死各种细菌病毒，还能分解处理有害的化学污染物。由于臭氧短时间还原为氧气，无任何残留物，不造成二次污染，因而臭氧被称为最安全的“绿色”消毒剂，特别适用于入口食品和器具的消毒，在工业水处理设备中已得到广泛的应用。

洗碗机这类涉及入口食品和器具的小型洗涤消毒设备，非常需要利用臭氧，但一直享用不到臭氧的优秀特性，其中最主要原因之一是：没有一种，适合洗碗机这类小型洗涤设备，能将臭氧充分、高效地混溶于水中的技术和装置。类似鱼缸加氧的曝气方法，虽然结构简单，但臭氧溶解效率极低，从原理来说就不合理。选用射流混合技术，虽然臭氧溶解效率比前者提高，可达50％，但也不够高，还要增设水压较高的水泵，系统结构复杂，不适用。臭氧溶解效率非常重要，因为臭氧释放到空气中，空气中的臭氧浓度高，对人的呼吸器官有刺激，过高的臭氧浓度，对人体有伤害，国家有相应的臭氧浓度环境标准。

发明内容

本实用新型针对洗碗机这类小型淋洗装置，提出一种全新结构的产品，引入臭氧技术，利用臭氧的优秀特性，特别适合食品和器具的清洗消毒。为了使臭氧充分溶解于水，采用高速转动的叶轮驱动水，产生强烈的湍流漩涡，依靠强烈的湍流漩涡将水中的气泡拉扯撕碎成更多更细小的气泡，得到更高的气水接触面积，从而实现高的臭氧溶解效率。采用容器箱和底座可便捷拆装的结构，使用户操作方便，而且安全可靠。

本实用新型的技术方案是：主要部件包括有：容器箱、底座、叶轮、泵壳、喷淋转杆、物品架、电机、臭氧发生器，还有电源电器部件。被处理的物品放在物品架上，电机驱动叶轮转动，叶轮上的叶片驱动水运动，产生强烈的湍流漩涡，将混入水中的含臭氧的气泡拉扯撕碎成更多更细小的气泡，得到高的气水接触面积；喷淋转杆上排有数个喷孔，喷淋转杆靠喷射水产生的推力转动，喷射出的含臭氧水直接淋在物品架上的被处理物品上，将物品上的污渍冲洗掉。本实用新型的特征是：在箱盖上或容器箱内设置有喷淋转杆；电机在底座内，叶轮在容器箱内，叶轮配有泵壳，构成水泵结构；容器箱放置在底座上，容器箱可便捷地从底座上取下和放置上；叶轮和电机之间的驱动连接采用了联轴器有轴驱动连接，或非接触磁力驱动连接。

所谓漩涡，就是在运动的流体的速度场中各点的速度不一致，有速度(矢量)梯度，湍流漩涡强度高，就是速度梯度高，在有气泡存在下，气泡表面各点的速度和流体(水)在该点的速度一致，但各点流体(水)速度不一致，其结果是球形气泡被拉扯变长、变薄，在湍流脉动的作用下，一个气泡被这样撕碎成两个或更多个气泡，也就是说克服水的表面张力，将水中气泡撕碎的力量是漩涡(速度梯度)，速度梯度越大，即漩涡越强烈，撕扯力也就越大，则能撕扯成更小的气泡，水中气泡越小、数量越多，气和水接触的面积就越大，臭氧气体溶解到水中的效率越高。

叶轮和泵壳构成水泵结构，转动的叶轮驱动水运动时，能产生湍流漩涡，叶轮转速越高，泵的流量越低，湍流漩涡强度越强。叶轮式泵有三种结构形式，一是轴流式，二是离心式，三是涡流式。轴流式产生的漩涡强度最低，从结构布局来说，也不适用于本实用新型中。离心式和涡流式结构布局适用于本实用新型，两者相比，在涡流式泵中，湍流漩涡强度最强。工业应用中的气液混合泵采用的就是涡流式泵结构，水中气泡直径小到20～30μm，臭氧溶解效率可达98％。

本实用新型采用的方法，可以通过提高叶轮转速，降低泵的流量，采用涡流式泵结构，则能得到足够强烈的湍流漩涡，使混合于水的气泡足够小，得到足够高的、可满足要求的臭氧溶解效率。由叶轮和泵壳构成的泵，不仅是气水混合泵，而且还是为喷淋转杆产生射流淋洗用的循环泵。喷淋转杆转动，使得物品架上的物品被均匀淋洗，用含臭氧的水冲淋还可杀菌、降解有害的化学药剂。

在本实用新型中，将叶轮设置在容器箱内，水就在容器箱内循环流动，省去了泵壳、水管接头等的密封防漏问题，可靠性高，避免由于漏水而导致的用电安全性问题。容器箱可以便捷地从底座上取下和放置上，使内装有电器并带有外接电源插接线的底座可以固定不动，用户只需搬动容器箱，取水、倒水和清洗容器箱，不仅操作十分方便，又可防止搬动底座时，特别是清洗容器箱时，水流入底座内，引起内部电器漏电、短路等不安全的问题。

电机在底座内，叶轮在容器箱内，要实现容器箱和底座可便捷拆装，必须解决电机和叶轮之间的驱动连接问题。本实用新型中采用了通过联轴器的有轴驱动和通过磁力的非接触无轴驱动。联轴器可分成两部分，一部分固定在叶轮的轴上，另一部分固定在电机的轴上，通过联轴器，电机的扭矩传递到叶轮上，并且还可补偿电机和叶轮两轴的相对偏移和错位。非接触磁力驱动更为优越，不存在有轴驱动时轴的密封防漏问题，允许电机和叶轮两轴有更大的相对偏移和错位，结构更简单，可靠性更高，可实现所有的转动件隐藏在机壳内，便于叶轮更换和清洗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是叶轮采用有轴驱动的本实用新型的剖面特征结构示意图。

图2、4是叶轮采用磁力驱动的本实用新型的特征结构示意图。

图3是涡流式混合泵的特征结构示意图。

图中，1、容器箱，2、底座，3、臭氧发生器，4、联轴器，5、电机，6、泵壳，7、叶片，8、叶轮，9、物品架，10、喷淋转杆，11、箱盖，12、永磁体A，13、永磁体B，14、空气干燥装置，15、臭氧尾气毁灭装置，16、尾气导管，17、缓冲腔，18、臭氧导管，19、箭头-表示水流方向，20、N极，21、S极，22、加热装置。

具体实施方式

图1所示的本实用新型中，叶轮(8)和泵壳(6)构成的泵为离心式结构，离心式泵的主要特征是：进水口在轴中心，轴向进入，叶片(7)在叶轮(8)的盘面上。如图中所示，容器箱(1)的底壳一部分直接为叶轮(8)的泵壳(6)的下侧，上侧的泵壳(6)夹在下侧的泵壳内，由于水在容器箱内循环，上下侧的泵壳之间的密封要求就可降低，因而结构就简单了；图中示出叶轮(8)和电机(5)的驱动连接是通过联轴器(4)的有轴驱动。联轴器的结构有许多种可选用，但必须考虑到可以便捷分合，比如采用环状齿形联轴器，齿的一面与轴线平行，该面为传力面，这种联轴器在一些家用电器产品中已有应用，如豆浆机、果汁机等。

图中示出，喷淋转杆(10)在容器箱(1)内箱底处、叶轮(8)和泵壳(6)构成的水泵之上，物品架(9)在喷淋转杆(10)上方，因而喷淋转杆(10)上的喷孔朝上，这样才能使喷射出的水，有速度地打在放在物品架上的被处理物品上，使物品上的污渍被冲洗掉，物品架(9)可设计制造成提筐式，物品放在提筐中，被整体地从容器箱(1)内提出或放入。

图1中，臭氧发生器(3)设置在底座(2)内，本实用新型所采用的臭氧发生器选用电晕放电法，在底座(2)内还必须有驱动臭氧发生器的电源，通常采用18KHz以上的高频交流电；容器箱(1)底周边伸出，扣在底座(2)上，容器箱(1)与底座(2)之间的定位配合也就靠该结构保证；为了防止误操作，如箱盖(11)没盖在容器箱(1)上，或箱盖(11)在容器箱(1)上没有盖到位，电机(5)和臭氧发生器(3)可能被启动工作的误操作，可以在容器箱(1)上设置开关，箱盖(11)上相对应位置设置有能启动该开关的装置，比如采用不带锁的的按键开关、磁力开关(如干簧片，磁铁设置在箱盖上)，只有箱盖(11)盖在容器箱(1)上到位后，才能启动电机(5)和臭氧发生器(3)工作。

图2所示的本实用新型中，电机(5)与叶轮(8)的驱动连接采用非接触磁力驱动连接。具体的结构为：叶轮(8)上设置有永磁体A(12)，在与电机的转子相连的装置(比如转盘)上设置有永磁体B(13)，与永磁体A(12)相对应。当电机转动时，永磁体B(13)转动，利用磁体同性相斥、异性相吸的特性，永磁体B(13)通过磁力驱动永磁体A(12)转动，即叶轮(8)转动，这样就实现电机非接触无轴驱动叶轮。

图2中，叶轮(8)和泵壳(6)构成的水泵为涡流式结构，叶片(7)在叶轮(8)的外圆，进水口在泵的外园，如图3所示。图3所示的叶片(7)在叶轮(8)的外圆周，呈放射形排列。叶轮(8)转动时，叶片(7)沿圆周推动水运动，水不断地被加速，水的动能和势能(压力)不断提高。在涡流式的泵中，水被叶片(7)驱动，产生的湍流漩涡比离心式泵更为强烈，虽然涡流式泵中叶轮的机械能(动能)转换成水的机械能(动能和压力势能)的效率比离心式泵要低，但由于其湍流漩涡强度更高，因而其气水混合溶解效率也就更高，通常优先采用涡流式结构作气水混合泵。

图2中示出了本实用新型中的一重要特征，从臭氧发生器(3)通向叶轮(8)和泵壳(6)构成的水泵(气水混合泵)的管路中设置有缓冲腔(17)，并设置在容器箱(1)的高位，缓冲腔(17)的进气口在上端，与臭氧发生器(3)连通，缓冲腔(17)的出气口在下端，缓冲腔(17)的流通面积大于进出气管的截面积，一般要两倍以上。缓冲腔(17)的作用是防止水返流进入臭氧发生器(3)。缓冲腔(17)设置在容器箱(1)的高位，是采用自然方法，这是最可靠的方法，阻止静止状态(叶轮停转)时，容器箱(1)中的水倒流进入臭氧发生器(3)；缓冲腔(17)容积大，进气口在上，出气口在下，防止非正常情况，如容器箱加水、倒水时少许的水倒流，叶轮开启或停止的瞬间，产生瞬间反压，少许的水就存留在缓冲腔(17)内，一旦叶轮(8)转动，产生负压，就会把这些存留在缓冲腔(17)里的水抽去。

图2中示出臭氧发生器(3)配有空气干燥装置(14)，并且都在底座(2)内。设置空气干燥装置(14)的目的是提高臭氧浓度及产量，因为空气中的水份对电晕放电法产生臭氧的影响非常大，空气越干燥，臭氧产量越高。空气干燥可采用吸附干燥法，如采用硅胶，采用硅胶这类吸附剂干燥空气，有一问题：硅胶吸附饱和后必须更换、再生。为解决用户这一操作麻烦，可以在硅胶筒内配装加热再生装置，如果采用两个配有加热再生装置的硅胶筒，交替工作，使用就更方便了。还可以采用制冷干燥方法，采用半导体电子制冷技术，结构简单，体积小，非常适合在本实用新型中应用。

图2所示的本实用新型，在底座(2)内设置有臭氧尾气毁灭装置(15)，容器箱(1)上有一根尾气导管(16)，一头在容器箱的高位，另一头插入底座(2)与臭氧尾气毁灭装置(15)连通。由于不容易百分之百地将臭氧发生器产生的臭氧溶解于水，为消除或减小臭氧释放到空气中，则增设臭氧尾气毁灭装置，容器箱(1)上盖有箱盖(11)，使容器箱(1)内的尾气从尾气导管(16)排出，在释放到空气中之前，通过臭氧尾气毁灭装置(15)。毁灭臭氧的方法有：一、加热分解，臭氧遇高温(270℃)，瞬时分解为氧气；二、催化分解，采用催化剂，如MnO2/CuO，臭氧在催化剂的作用下加速分解；三、吸附过滤，如采用活性炭，臭氧经过活性炭过滤器，臭氧被吸附并分解。

在图4所示的本实用新型中，在箱盖(11)上设置有喷淋转杆(10)，物品架(9)上的物品受到上下喷淋转杆(10)喷射出的水冲洗，洗涤效果更佳。还增设了加热装置(22)，提高水的温度(可将水温提到50～60℃)，有利于清除污渍，特别是油性污渍的清洗。通常洗涤油性污渍时，水中需加洗涤剂。加热装置(22)可采用热电阻方法，如电热丝制成的发热棒，PTC温度自保护的发热元件；还可采用交变磁场涡流发热方法，即电磁炉方法。电磁炉法的优点有：容器箱(1)内的加热装置就是一金属板，采用不锈钢为佳，交变磁场发生器在底座(2)内，之间不需要电的连线插接。图中还示出，臭氧尾气毁灭装置(15)设置在箱盖(11)上，这样结构更简单，省去了尾气导管以及与底座上的臭氧尾气毁灭装置间的接插密封问题，也可以将臭氧尾气毁灭装置(15)设置在容器箱(1)上，但这两种方案不宜采用加热分解毁灭臭氧的方法。

图4中有一显著的特征，臭氧发生器(3)设置在容器箱(1)的侧壁上，这样的结构优点是：省去容器箱上的臭氧导管与底座(2)内的臭氧发生器(3)的接插密封问题，可将缓冲腔(17)与臭氧发生器设计制造成一体部件；由于臭氧发生器是发热器件，必须有效地散热冷却，将臭氧发生器设置在容器箱(侧壁或箱底)上，可以利用容器箱中的水来冷却散热，散热效果更好。对于这种结构布局，应选用扁平形臭氧发生器，平行板式气隙放电结构的臭氧发生器比较适合。在图中，转动部件永磁体B(13)在底座(2)的壳内，没有外露的转动件，只有磁力驱动才能实现这种结构，其优点是：安全可靠，底座的外观整洁。

臭氧气体可以在进入泵之前就加入水中(预混合)，也可以将臭氧导管(18)直接插入泵中，通常插入的位置在进水口，如图3所示。设计时尽可能将永磁体A和B靠外缘，以增加永磁体A和B的半径位置，这样就提高了力臂长度，在同等的转动扭矩情况下，就可减小磁驱动力，如图2、3、4所示。在图2中，电机(5)中的转子通过轴与固定永磁体B(13)的装置相连接，驱动永磁体B(13)转动。图4所示出的电机(5)是一种无刷直流电机，电机(5)的转子是一环形磁体，在其外园，绕有线圈的定子在环形转子内。转子通过一圆盘与中心的轴连接固定，把永磁体B(13)设置在该圆盘上，这样总体上更加简单、紧凑。无刷直流电机不仅效率高、寿命长，而且安全可靠，因而在家用电器中应该是首选。

为了充分利用磁体之间的吸力，产生有效驱动叶轮转动的力矩，永磁体A和永磁体B上的N-S极方向为(电机和叶轮的)轴向，如图4所示。这样设置，永磁体A和永磁体B之间的磁力线距离最近，则两磁体之间的吸力最大。永磁体B驱动永磁体A转动时，由于叶轮负载的作用，两相对应的永磁体A和B要错位，利用磁体同性相斥、异性相吸的特性，叶轮(8)上的永磁体A的布置采用相邻近的两永磁体极性方向相反，如图3所示。两相对应的永磁体A和B是极性相反，则相吸，永磁体B和对应的永磁体A所邻近的永磁体A则是极性相同，产生推力。由于两对应的永磁体A和B有错位，永磁体B和叶轮上两相邻近的永磁体A都有作用力，一是吸力，另一是推力，这样磁力得到更充分的利用。永磁体有许多种，其中钕铁硼永磁体，从成本和磁力强度综合来讲，更优秀，本实用新型中永磁体首选钕铁硼。

应用本实用新型，在家用方面，设计制造出的产品不仅可用于餐具的清洗消毒(洗碗机)，还可用于蔬菜水果的清洗消毒；在医用方面，可设计制造出医疗器械的清洗消毒设备。

Claims (10)

1、一种采用臭氧水的淋洗装置，包括有：容器箱(1)、箱盖(11)、底座(2)、叶轮(8)、泵壳(6)、喷淋转杆(10)、物品架(9)、电机(5)、臭氧发生器(3)，电机(5)驱动叶轮(8)转动，叶轮(8)上的叶片(7)驱动水运动，产生强烈的湍流漩涡，将混入水中的气泡拉扯撕碎成更多更细小的气泡，使臭氧发生器(3)产生的臭氧充分地溶解于水，喷淋转杆(10)上排有数个喷孔，喷淋转杆(10)靠喷射水产生的推力转动，喷射出的含臭氧水直接淋在物品架上的被处理物品上，其特征在于：在箱盖(11)上或容器箱(1)内设置有喷淋转杆(10)；叶轮(8)在容器箱(1)内，配有泵壳(6)，电机(5)在底座(2)内；容器箱(1)放置在底座(2)上，容器箱(1)可便捷地从底座(2)上取下和放置上；叶轮(8)和电机(5)之间的驱动连接采用了联轴器(4)有轴驱动连接，或非接触磁力驱动连接。

2、根据权利要求1所述的淋洗装置，其特征在于：叶轮(8)和泵壳(6)构成的水泵采用了涡流式泵结构。

3、根据权利要求1所述的淋洗装置，其特征在于：非接触磁力驱动连接的结构是：在叶轮(8)上设置有永磁体A(12)，在与电机(5)的转子相连的装置上设置有永磁体B(13)，并与永磁体A(12)相对应。

4、根据权利要求3所述的淋洗装置，其特征在于：永磁体A(12)和永磁体B(13)的极性N-S方向为轴向。

5、根据权利要求1所述的淋洗装置，其特征在于：在容器箱(1)上高位处设置有缓冲腔(17)，缓冲腔(17)的进气口在上端，与臭氧发生器(3)连通，缓冲腔(17)的出气口在下端。

6、根据权利要求1所述的淋洗装置，其特征在于：臭氧发生器(3)设置在容器箱(1)上。

7、根据权利要求1所述的淋洗装置，其特征在于：在底座(2)内设置有空气干燥装置(14)。

8、根据权利要求1所述的淋洗装置，其特征在于：在底座(2)内、或容器箱(1)上、或箱盖(11)上设置有臭氧尾气毁灭装置(15)。

9、根据权利要求1所述的淋洗装置，其特征在于：在容器箱(1)上设置有开关，箱盖(11)相对应的位置设置有启动该开关的装置。

10、根据权利要求1所述的淋洗装置，其特征在于：在容器箱(1)内设置有加热装置(22)。

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