CN204824292U - 一种杀灭水中细菌或藻类的电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种杀灭水中细菌或藻类的电子装置，其特征在于，该装置包括振荡电路(2)、线圈(3)和导磁环；水位于容器里，该容器套在所述导磁环内；所述线圈(3)缠绕在所述导磁环上，并且该线圈(3)与所述振荡电路(2)相连形成电流回路；所述导磁环用于向所述水中引入交变电磁场，杀灭所述水中的细菌或藻类。本实用新型中的杀菌灭藻装置采用纯物理的处理方式，不改变所处理的水中的成分，也不会造成二次污染，能够实现高效杀菌灭藻的功能，且成本低廉。

Description

一种杀灭水中细菌或藻类的电子装置

技术领域

本实用新型属于工业用或民用水的杀菌灭藻技术领域，更具体地，涉及一种杀灭水中细菌或藻类的电子装置。

背景技术

无论工业还是民用设施，凡是用水作为介质的管道都存在水质的问题。而水质差(例如游泳池中水中含有大量细菌或藻类)的问题除了会影响人们的健康，在农业上还会影响到养殖厂所的牲畜饮用水安全。为了防止这类问题，人们采用了多种方法。

在常用的方法当中，通常是使用化学消毒剂或某种形式的辐射(如紫外线灯)杀死细菌或藻类，这类方法不仅成本高，更重要的是化学试剂残留物同样会留在水中对人体造成伤害，辐射同样对人体产生影响，而且这些方法在杀死细菌或藻类之后，有可能会在水中产生新的影响人体健康的物质。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提供一种杀灭水中细菌或藻类的电子装置，其中通过对其关键组件的结构及其设置方式、材料、电磁场产生方式、能量传输方式等进行改进，与现有技术相比能够有效解决杀菌灭藻反应带来的额外污染的问题，并且该电子杀菌灭藻装置的能量传输效果好，便于实际应用。

为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种杀灭水中细菌或藻类的电子装置，其特征在于，该装置包括振荡电路、线圈和导磁环；水位于容器里，该容器套在所述导磁环内；所述线圈缠绕在所述导磁环上，并且该线圈与所述振荡电路相连形成电流回路；所述导磁环用于向所述水中引入交变电磁场，杀灭所述水中的细菌或藻类。

作为本实用新型的进一步优选，所述容器为管道，所述导磁环所在平面的法线方向与该管道轴线方向的夹角为0°～60°。

作为本实用新型的进一步优选，所述导磁环为四边形环、五边形环、六边形环和圆形环中的任意一种。

作为本实用新型的进一步优选，所述容器还与水泵连接，所述水泵用于向该容器输送水。

作为本实用新型的进一步优选，所述振荡电路用于向所述线圈输送振荡电流，该振荡电流的频率为20Hz～10000Hz。

作为本实用新型的进一步优选，所述振荡电路还通过功率开关电路与脉冲产生电路相连。

通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本实用新型中的杀菌灭藻装置采用纯物理的处理方式，不改变所处理的水中的成分，也不会造成二次污染，能够实现高效杀菌灭藻的功能，且成本低廉。该装置包括信号产生电路(即振荡电路)、线圈和导磁环；线圈的一端绕制在导磁环外侧，另一端与信号产生电路连接，这个信号产生电路会向该线圈输送振荡电流(如正弦波形的电流，也可以是任意的、随机的、其他波形的交流电流，如三角波、锯齿波、方波，这些电流可以是阻尼的，也可是非阻尼的，如呈指数衰减的形式等)；线圈中的交流电流根据电磁感应原理将在导磁环附近，尤其是导磁环内部(如容器或管道位置处)中形成稳定的交变电磁场，作用于通过容器或管道中的水(导磁环相当于变压器中的铁芯，电磁感应主要是通过磁通，在容器中感应出相同频率、相同波形的电压信号，信号的相位可能不同；电压信号产生的电场作用于管道里的所有水，将水中的电荷施加给通过装置的铁氧体环内管道的任何藻类或细菌)。该交变电磁场使得导磁环周围水中的任何藻类或细菌带电；这样通过给细菌充电(或正或负)，一旦细菌或藻类带满了电荷，电荷将吸引高纯水层，在细菌或藻类周围形成了一个“湿润层”或“水化层”，水化层一旦形成，反渗透开始进行，并再次迫使水进入细菌或藻类细胞，使之破裂，从而到达杀菌灭藻的功能。

2.本实用新型产生交变电磁场在导磁环(如铁氧体环)中左右延伸，即使较远距离会存在些衰减，但是仍能大大扩展交变电磁场对水体的杀菌灭藻作用。导磁环(尤其是铁氧体环)具备导磁率较高，磁导率越高，低频的阻抗越大，高频的阻抗越小，能够更好地将交变电磁场(尤其是高频交变电磁场)作用于水中。比起直接在容器(如管道)上缠绕线圈引入电磁场的方式，本实用新型通过采用含有导磁环的互感线圈，能有效降低电磁场的能量损失(相同条件下，磁场强度提高了3000倍)，高效的将电磁场传递到容器内的水中。

导磁环套在管道上，线圈则缠绕在导磁环上(既可缠绕导磁环的一部分了，例如四边形环的某一边，也可缠绕整个导磁环)，形成等效变压器电路；导磁环所在平面的法线方向与管道的轴线方向的夹角为0°～60°，能够很好的实现振荡电路的能量传输，便于杀菌灭藻反应。导磁环为铁氧体、钴和镍的一种或其混合物。

3.本实用新型优选的电磁场频率为20Hz～10000Hz，既保证了良好的杀菌灭藻效果，又能使大部分振荡电路的能量应用于对水体的杀菌灭藻，避免能量的其他损耗。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的电子纯物理方式的杀菌灭藻装置的结构示意图；

图2是未加电场时管道内分子团簇的两个水分子示意图；

图3是加电场后管道内两个水分子示意图；

图4是细菌或藻类在经过本装置作用过的水中结构示意图。

图中各附图标记的含意如下：1为220V交流电源，2为振荡电路(即信号产生电路)，3为缠绕在铁氧体环上的线圈，4为铁氧体环，5为管道，6为管道内水分子示意，7为水分子内电荷重心示意，8为电荷重心间吸引力示意，9为管道内水流方向示意，10为水中电场方向，11为电荷重心间排斥力示意，12为细菌或藻类示意，13为细菌或藻类正电荷示意，14为细菌或藻类负电荷示意。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本实用新型的电子杀菌灭藻装置包括220V交流电源1、信号产生电路2、线圏3、铁氧体环4和管道5；利用电磁感应原理在电路中形成的电压在管道5上感应出呈指数衰减的正弦电压信号，能有效对管道5中的水进行杀菌、灭藻处理，对杀菌灭藻过程原理的具体说明如下。

由于水是一种化合物，由氢元素和氧元素以二比一的比例化合而成，分子式是H₂O；完全纯净没有任何杂质的水(即蒸馏水)由水分子组成；而自然界的液态水由水分子和其他分子、离子以及化合物等组成，可能有钠离子、钙离子、硫酸根离子、电离产生的少数氢氧根离子，一些小分子有机物、氧分子、二氧化碳分子等等。分子内的原子是由共价键结合起来，主要由H、O构成。水分子间作用与其它分子间作用一样，主要依靠分子间的作用力即范德瓦尔斯力和永久偶极间力。这样使得水从宏观上表现为一个整体而存在。

当管道内的水置于交变电场时，由于交变电场所带有一定的能量且能量是不断变化的，水分子会选择适合它的能量使得水分子中的某些质子发生能级跃迁，甚至在某些情况下会发生所谓的核磁共振现象。同时核外层电子在电场作用下也会发生能量跃迁而活泼起来。这就有机会使形成化学键的水分子中的H-O键比未进行电场处理前会不稳定。因此该键之间的结合力作用就也减弱了。

分子之间作用力有范德瓦尔斯力和永久偶极间力，它形成的原因是：原子或分子是中性且无极性的，由于电子是在不停地运动，在某一瞬间，分子正电荷的重心与负电荷的重心不一定重合，因此产生偶极间力。然而偶极间力由于电子的运动而不断改变其大小和方向，所以取时间平均时偶极间力则消失，但是由这种偶极间力产生的电场可以与其它分子由于被诱导而产生同样偶极间力相互作用，这种作用在某一瞬间时成为斥力，而在另一瞬间则成为引力，且不断地变化着。但总的结果是在分子间形成了弱的引力。因此作为时间平均而言，由于电子的运动而瞬间产生的偶极间力就变成为分子之间产生的引力。

如图2所示，在没有加电场的时候，A，B为一个分子团簇的两个相互吸引的水分子，在某一瞬间水分子的正电荷重心(原子核重心)和负电荷重心(电子中心)是不重合的，在这种情况下这两个分子相互吸引而处于动态平衡状态。假设水分子在以速率V(该速率V可以为零，此时水体静止)的情况下在管道中流动。

如图3所示，在它流动的方向上施加一定大小的电场后，此时这两个水分子受到相反的电场力，使这两个水分子分开从而打散水分子团。

细菌或藻类本质上是许多包有不同的化学物质的包，其中“包”是指一种半透膜。现在考虑在正常水中的细菌或藻类。即使是“淡”水中也含有一定量的盐，所以可以将每个细菌或藻类看作一个半渗透性的包，包内外均是盐水。如果细菌或藻类偶然进入蒸馏水中，蒸馏水是超纯水，不包含一点盐。现在，细菌内的水比外面的水盐分更高。由于反渗透作用，水开始从纯水区域流向盐水区域，即从外侧向细菌的内侧流动，从而导致细菌或藻类的爆破死亡。

如图4所示，此时若管内有一个细菌或藻类细胞在里面流动，细菌或藻类此时同样会受到电场的作用，细菌或藻类内的所有正负电荷呈现出两极的状况，此时又由于水分子团簇被电场打散，它们会附在细菌或藻类周围，从而形成“湿润层”或者“水化层”的高纯水层，这时等同于将细菌或藻类放进纯水中；由于反渗透作用，这种电场效应将影响细菌或藻类生存，渗透压将最终导致细菌的爆破，最终杀死细菌或藻类。

工作时，将管道5穿过铁氧体环4内，线圈3作为一次绕组，给线圈3通电使得在线圈3内产生一系列呈指数衰减的正弦电压信号，其线圈3里的产生的交流电流会在铁氧体环4的铁芯中感应出交变磁通。管道5作为二次绕组，根据电磁感应原理，交变磁能穿过这两个绕组就会在二次绕组中感应出相同频率，相同波形形状的电压信号，其大小与这两次绕组的匝数和主磁通的最大值成正比。一次绕组匝数多的电压高，一次绕组匝数低的电压低。在本实用新型中，制作铁氧体环4的铁芯必须是一个闭合的，因为闭合的铁芯是为了降低铁芯的磁阻，从而降低能量的损耗。

本装置尤其能杀灭铁氧体环附近水体内的细菌或藻类，所以为了达到更好的杀菌灭藻效果，该装置可以放在适当位置。通常，放置设备的最好的位置是在尽可能远离水泵的水泵入水口。还要注意，如果新的细菌不断加入水中，正如游泳池的细菌那样，在通过装置之前，细菌就会有时间来成长。

通常情况下，细菌会在管道上形成一层生物膜。传播电场可以帮助去除这个层。需要注意的是，这将意味着，在将一部装置安装到旧系统中时，刚开始，由于生物膜从管道脱落，水中的细菌数量会增加，所以有可能在开始时测得的细菌水平是增加的。一旦生物膜被清除，细菌水平将下降。与往常一样，关键是要确保装置未放置在电气回路，以确保装置正确运作。

在本实用新型中，给线圈通电使得在线圈内产生一系列随机的呈指数衰减的正弦电压信号；并在管道中感应出呈指数衰减的正弦电压信号；控制所述正弦电压信号在不同的时间间隔中重复产生；重复产生的正弦电压信号沿管道传播，作用在管道中的水分子上，使水分子团簇被打散，分子内部的化合键能量也被减弱，同时电场还使得水中的细菌根据电场方向带上电荷，吸引被打散的水分子附着在周围，形成反渗透条件，最终由于渗透压导致细菌爆破而死亡，达到杀菌灭藻的作用。

由于振荡电路的输入电压与市电的频率、幅值可能不完全一致，因此在振荡电路前端还可设置降压电路、脉冲产生电路、功率开关电路等，例如，可以将降压电路可将市电转换为30V的直流电，再依次经过随机信号脉冲产生电路、功率开关电路最终输入到振荡电路的转入端。随机信号脉冲产生电路、功率开关电路以及振荡电路可以集成设计在一个信号板上。脉冲产生电路可以产生控制脉冲信号来控制功率开关器件实现开启和关断，功率开关器件是用于实现电源给振荡电路提供电能的开关，线圈3为振荡电路的一部分；由于线圈3是感性器件，线圈3两端的电压大小可以根据容器的大小(如管道的直径大小)按需求变动，容器的体积越大需要的功率越高，就用越高的电压；另外，线圈3的电压频率在20Hz到10000Hz之间。

另外，铁氧体环4还可以是其它四边形、五边形或圆形，各条边可以采用塑料连接件(如螺杆)连接，只要铁氧体环4形成一个团合的环形缠绕管道5即可；管道5可以是金属管道或者塑料管道；铁氧体环4所在平面的法线方向与管道5轴线方向的夹角优选为0°～60°，可以为15°、30°、45°；由于线圈3等效于变压器电路的初级线圈，线圈3既可以缠绕铁氧体环4的一部分，也可以缠绕铁氧体环4整体。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种杀灭水中细菌或藻类的电子装置，其特征在于，该装置包括振荡电路(2)、线圈(3)和导磁环；水位于容器里，该容器套在所述导磁环内；所述线圈(3)缠绕在所述导磁环上，并且该线圈(3)与所述振荡电路(2)相连形成电流回路；所述导磁环用于向所述水中引入交变电磁场，杀灭所述水中的细菌或藻类。

2.如权利要求1所述杀灭水中细菌或藻类的电子装置，其特征在于，所述容器为管道(5)，所述导磁环所在平面的法线方向与该管道(5)轴线方向的夹角为0°～60°。

3.如权利要求1所述杀灭水中细菌或藻类的电子装置，其特征在于，所述导磁环为四边形环、五边形环、六边形环和圆形环中的任意一种。

4.如权利要求1所述杀灭水中细菌或藻类的电子装置，其特征在于，所述容器还与水泵连接，所述水泵用于向该容器输送水。

5.如权利要求1所述杀灭水中细菌或藻类的电子装置，其特征在于，所述振荡电路(2)用于向所述线圈(3)输送振荡电流，该振荡电流的频率为20Hz～10000Hz。

6.如权利要求1所述杀灭水中细菌或藻类的电子装置，其特征在于，所述振荡电路(2)还通过功率开关电路与脉冲产生电路相连。