CN204813428U - 高压脉冲电场灭菌饮水机 - Google Patents

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魏喜雯
杜春晓
逄鹏
史云玲
杨新年
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Abstract

高压脉冲电场灭菌饮水机,本实用新型涉及饮水机的一种灭菌装置。为了解决现有的灭菌饮水机杀灭细菌效果不好的问题。本实用新型包括饮水机本体、高压方波脉冲电源和两个结构相同的柱状同轴电极,柱状同轴电极是由内电极和外电极组成,高压方波脉冲电源正极同时与两个柱状同轴电极的内电极相连,高压方波脉冲电源的负极同时与两个柱状同轴电极的外电极相连,两个柱状同轴电极分别位于热水阀和冷水阀的内部。本实用新型的有益效果是能够瞬间杀灭细菌,能够消除饮水机内部滋生细菌对水质的影响,只有在冷热水阀打开的时候才开始灭菌,消耗能量小,无化学作用,不产生金属盐离子,对人体无害。适用于饮水机中饮用水的灭菌。

Description

高压脉冲电场灭菌饮水机
技术领域
本实用新型涉及饮水机的一种灭菌装置。
背景技术
桶装水在使用过程中,会滋生大量细菌,难以达到《生活饮用水标准》GB5749-2006的要求。一般而言,造成饮用水中卫生超标主要有三个来源,一是源头上,即厂家出厂质量不合格;二是在饮用水更换和使用过程中,由于空气中存在一定的细菌,更换饮用水会导致饮水机进入细菌,使用过程中空气从接水口进入到桶内部,也会滋生细菌;三是饮水机长期不清洁,内部污物滋生细菌。饮水机内胆通常存有1000毫升的水,该容量成为隐藏细菌的空间,且饮水机一般为间歇性使用,在饮水机未被使用时,细菌会一直在内胆中繁殖。
目前灭菌技术除了热力灭菌以外,还有化学药物杀毒、电离辐射杀菌、超高压力杀菌、紫外线杀菌、超声波杀菌、过滤杀菌、脉冲磁场杀菌、脉冲电场杀菌等。在这些非热力杀菌技术中,化学药物杀菌和电离辐射杀菌技术由于药物掺杂和辐射残留会污染被处理的液体;超高压力杀菌技术需要能够耐受较高压力的容器,不适合在家庭办公条件下使用;紫外线虽然能够杀灭部分细菌,但是仍有部分细菌通过光协助修复自身组织可以重新复活,因此其灭菌率得不到保证;超声波杀菌技术杀菌不彻底,不同细菌对超声波的敏感程度不同;过滤杀菌的应用有局限性,对于细菌直径小于网孔直径的细菌无过滤作用;脉冲磁场杀菌技术需要产生较高磁场强度,具有很强的电磁辐射,不利于操作者的身体健康。由于以上这些非热力杀菌技术所存在的上述缺点,近年来脉冲电场杀菌技术得到了广泛的关注和深入的研究。
现有抗菌滤芯净水设备的缺点:
其一,使用活性炭吸附细菌,活性炭的吸附能力有限,当细菌量较大时,活性炭失效,细菌仍然不可避免的被人饮用;
其二,利用银、锌、钛金属及金属盐分布于材料内外表面,通过化学反应等方式破坏细菌细胞壁,该方法表明水中会含有上述金属的盐离子,对人体有一定的不良影响。
其三,其吸附作用是缓慢的,对于刚更换的饮用水来说,必须吸附一定时间才能产生灭菌效果,灭菌时间长,效率低。另外以往饮水机抗菌的作用仅仅是抑制细菌繁殖,使之在能够饮用的范围内,而不是主动杀灭细菌,抑制细菌的效果也视金属离子的浓度和吸附效果而定。
实用新型内容
本实用新型是为了解决现有的灭菌饮水机杀灭细菌效果不好的问题,提供一种高压脉冲电场灭菌饮水机。
本实用新型所述的高压脉冲电场灭菌饮水机包括饮水机本体、两个结构相同的柱状同轴电极和高压方波脉冲电源;
所述柱状同轴电极包括内电极和外电极,内电极为圆柱体,外电极为空心圆柱体,外电极嵌套在内电极的外部,并且内电极与外电极同轴,所述外电极的内径大于内电极的直径;一个柱状同轴电极固定在饮水机本体的热水阀内部;另一个柱状同轴电极固定在饮水机本体的冷水阀内部;
所述高压方波脉冲电源的正极同时与两个柱状同轴电极的内电极相连;
所述高压方波脉冲电源的负极同时与两个柱状同轴电极的外电极相连。
高压方波脉冲电源的性能参数为:脉冲电压幅值4kV,脉冲频率10kHZ,脉冲宽度100μs。柱状同轴电极为两个直径不等的不锈钢电极嵌套在一起,外部电极为地电极,其内径为1.2cm,内电极为高压电极,其直径为1cm,电极之接的间隙为1mm,长度为2cm。同轴电极在工作时与热水阀和冷水阀配合使用,水阀置于同轴电极的顶端。高压方波脉冲电源的触发信号由热水阀和冷水阀提供,热水阀和冷水阀上均设置有电气开关,热水阀和冷水阀上的电气开关处于并联状态,任意一个水阀打开都会使高压方波脉冲电源开始工作。当热水阀或冷水阀打开时,水从同轴电极的高压电极和地电极之间流出,高压方波脉冲电源工作,水流出过程中,产生脉冲电场,脉冲电场的电场强度为2kV/mm,此电场强度达到了灭菌时所要求的最低电场强度,,高压脉冲电源对流动的水进行灭菌处理,当细菌在高压脉冲电源产生的脉冲电场作用下,会使细菌的细胞膜上的磷脂双分子层和蛋白质暂时变得不稳定,使细菌的细胞膜压缩,形成小孔,使得细胞膜通透性增加,外部小分子如水分子会通过小孔进入细胞内,致使细胞的体积膨胀,随着作用时间的增加,细胞的体积越来越大,最终导致细胞膜破裂,内容物外泄,导致细菌死亡。当没有接水时,高压方波脉冲电源不工作。脉冲电场的电场强度参数是致使细菌失活的根本原因,也是多次经过实验后得到的基础数据,为保证饮水机接水的流量适中,因此选择电极之间的间距为1mm。由于电场强度是电压与间距之比,因此电极间距固定后,电压参数也跟随着固定。
本实用新型的有益效果是:
一、在电极内液体介质施加较高的电压,使液体内部的微生物失活,瞬间杀灭细菌,能够消除饮水机内部滋生细菌对水质的影响,灭菌效果好。
二、只有在冷、热水阀打开的时候才开始灭菌,消耗能量小,并且灭菌前后温度变化小,不影响饮用。
三、无化学作用,不产生金属盐离子,对人体无害。
附图说明
图1是本实用新型所述的柱状同轴电极结构的示意图。
图2是高压脉冲电场灭菌饮水机的内部结构的示意图。
图3是高压脉冲电场灭菌饮水机电路灭菌原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1、图2和图3说明本实施方式,本实施方式所述的高压脉冲电场灭菌饮水机包括饮水机本体、两个结构相同的柱状同轴电极2和高压方波脉冲电源1;
所述柱状同轴电极2包括内电极7和外电极8,内电极7为圆柱体,外电极8为空心圆柱体,外电极8嵌套在内电极7的外部,并且内电极7与外电极8同轴,所述外电极8的内径大于内电极7的直径;一个柱状同轴电极2固定在饮水机本体的热水阀4内部;另一个柱状同轴电极2固定在饮水机本体的冷水阀3内部;
所述高压方波脉冲电源1的正极同时与两个柱状同轴电极2的内电极7相连;
所述高压方波脉冲电源1的负极同时与两个柱状同轴电极2的外电极8相连
具体实施方式二:本实施方式是对具体实施方式一所述的高压脉冲电场灭菌饮水机进一步限定,在本实施方式中,高压方波脉冲电源1固定在饮水机本体的内部。
具体实施方式三:本实施方式是对具体实施方式一所述的高压脉冲电场灭菌饮水机进一步限定,在本实施方式中,内电极7为高压电极。
具体实施方式四:本实施方式是对具体实施方式一所述的高压脉冲电场灭菌饮水机进一步限定,在本实施方式中,内电极7的直径为1cm。
具体实施方式五:本实施方式是对具体实施方式一所述的高压脉冲电场灭菌饮水机进一步限定,在本实施方式中,外电极8为地电极。
具体实施方式六:本实施方式是对具体实施方式一所述的高压脉冲电场灭菌饮水机进一步限定,在本实施方式中,外电极8的内径为1.2cm。
具体实施方式七:本实施方式是对具体实施方式一所述的高压脉冲电场灭菌饮水机进一步限定,在本实施方式中,内电极7通过绝缘材料固定在外电极8的内部。
具体实施方式八:本实施方式是对具体实施方式一所述的高压脉冲电场灭菌饮水机进一步限定,在本实施方式中,两个柱状同轴电极2的长度均为2cm。
具体实施方式九:本实施方式是对具体实施方式一所述的高压脉冲电场灭菌饮水机进一步限定,在本实施方式中,高压方波脉冲电源1的性能参数分别为:脉冲电压幅值为4kV、脉冲频率为10kHZ、脉冲宽度为100μs。当冷水阀3或热水阀4处于打开状态时,高压方波脉冲电源工作,高压方波脉冲电源会产生电场强度为2kV/mm的脉冲电场,此电场强度满足灭菌所需的脉冲场强,达到灭菌效果。

Claims (8)

1.高压脉冲电场灭菌饮水机,它包括饮水机本体;其特征在于,它还包括两个结构相同的柱状同轴电极(2)和高压方波脉冲电源(1);
所述柱状同轴电极(2)包括内电极(7)和外电极(8),内电极(7)为圆柱体,外电极(8)为空心圆柱体,外电极(8)嵌套在内电极(7)的外部,并且内电极(7)与外电极(8)同轴,所述外电极(8)的内径大于内电极(7)的直径;一个柱状同轴电极(2)固定在饮水机本体的热水阀(4)内部;另一个柱状同轴电极(2)固定在饮水机本体的冷水阀(3)内部;
所述高压方波脉冲电源(1)的正极同时与两个柱状同轴电极(2)的内电极(7)相连;
所述高压方波脉冲电源(1)的负极同时与两个柱状同轴电极(2)的外电极(8)相连。
2.根据权利要求1所述的高压脉冲电场灭菌饮水机,其特征在于,高压方波脉冲电源(1)固定在饮水机本体的内部。
3.根据权利要求1所述的高压脉冲电场灭菌饮水机,其特征在于,内电极(7)为高压电极。
4.根据权利要求3所述的高压脉冲电场灭菌饮水机,其特征在于,内电极(7)的直径为1cm。
5.根据权利要求1所述的高压脉冲电场灭菌饮水机,其特征在于,外电极(8)为地电极。
6.根据权利要求5所述的高压脉冲电场灭菌饮水机,其特征在于,外电极(8)的内径为1.2cm。
7.根据权利要求1所述的高压脉冲电场灭菌饮水机,其特征在于,内电极(7)通过绝缘材料固定在外电极(8)的内部。
8.根据权利要求1所述的高压脉冲电场灭菌饮水机,其特征在于,两个柱状同轴电极(2)的长度均为2cm。
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