CN210663358U - 一种具有杀菌功能的热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有杀菌功能的热水器，涉及热水器技术领域，旨在解决传统的热水器有害微生物滋生，危害人体健康的问题。本实用新型的具有杀菌功能的热水器，包括热水器本体和设置于所述热水器本体内部的内胆，所述内胆的内壁上涂覆有压电复合材料层。本实用新型的具有杀菌功能的热水器用于加热冷水。

Description

一种具有杀菌功能的热水器

技术领域

本实用新型涉及热水器技术领域，尤其涉及一种具有杀菌功能的热水器。

背景技术

热水器是人们日常生活中常用的家用电器，在热水器的内胆中有 20％-30％是死水，这些死水中容易滋生多种有害微生物，例如，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、鸟分支杆菌、军团菌等。这些微生物的生长繁殖一方面会引起水体变色、产生异味，影响用户体验；另一方面还会引起人体皮肤瘙痒、病变，危害人体健康。

目前，现有的热水器使用的杀菌技术有高温杀菌，银、铜等纳米粒子杀菌以及紫外线杀菌；但是，上述杀菌方式存在如下缺点：

1、将内胆中的水加热到80℃并保温一段时间的高温杀菌方法可以杀死水体中不耐高温的微生物细菌。要彻底杀死水体中的微生物，则需要在密闭容器内、以121℃高温条件下保温30min以上。现有的高温杀菌不能起到良好的杀菌效果，而且还存在高能耗与高温的安全风险；

2、银、铜等纳米粒子杀菌是指在热水器的内胆搪瓷层中添加纳米银、纳米铜等杀菌、抑菌粒子，但该方法只能对与内胆搪瓷层表面接触的细菌起到杀灭作用，对水体中浮游的微生物无效，因此，杀菌效果并不理想，并且随着热水器使用时间的延长，纳米银、纳米铜等粒子会逐步流失；

3、紫外线杀菌是采用紫外光的光能进行杀菌，用于水体中的紫外光源目前主要是紫外LED灯珠，但是，紫外光本身的波长较短，穿透作用有限，即使用大功率(5-10mW)的紫外光LED灯珠在水体中也仅能作用于光源附近 1-2cm区域范围内，因此，大量使用此类灯珠导致成本过高，而且水体中应用紫外光LED灯珠还存在漏电等风险。

因此，现有的杀菌技术杀菌、抑菌效果不够理想，不能有效降低微生物细菌对于人体健康的危害。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有杀菌功能的热水器，可起到更好的杀菌效果，降低微生物细菌对人体的危害。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种具有杀菌功能的热水器，包括热水器本体和设置于所述热水器本体内部的内胆，所述内胆的内壁上涂覆有压电复合材料层。

本实用新型提供的具有杀菌功能的热水器，由于在内胆内壁上涂覆压电复合材料层，在热水器加热时，内胆内部水温升高，内胆内的水体积膨胀，进而使内胆以及内胆内壁上涂覆的压电复合材料层发生形变，基于压电材料的压电效应，压电复合材料层在发生形变时会在其表面产生电荷，压电材料产生的电荷可对微生物进行杀灭，从而降低内胆水体中的微生物浓度，降低有害微生物对人体健康的危害。

进一步地，所述压电复合材料层由压电纳米材料、表面活性剂以及光固化树脂制成。

进一步地，所述压电纳米材料为锆钛酸铅、钛酸钡、铋铁氧体中的一种或几种以任意比例的组合。

进一步地，所述表面活性剂为三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯。

附图说明

图1为本实用新型实施例的具有杀菌功能的热水器的内胆结构示意图。

图2为本实用新型实施例的压电复合材料制备过程示意图。

图3为本实用新型实施例中示例3中经过表面活性剂处理后、得到的具有良好分散性的压电纳米材料效果图。

图4为本实用新型实施例中示例4中经过表面活性剂处理后、得到的具有良好分散性的压电纳米材料效果图。

图5为本实用新型实施例中示例5中涂覆压电复合材料层的内胆与传统内胆的杀菌效果图。

附图标记：1、内胆；2、压电复合材料层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例提供的具有杀菌功能的热水器进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

一种具有杀菌功能的热水器，如图1所示，包括热水器本体和设置于所述热水器本体内部的内胆1，所述内胆1的内壁上涂覆有压电复合材料层2。

本实用新型实施例提供的具有杀菌功能的热水器，由于在内胆1内壁上涂覆压电复合材料层2，在热水器加热时，内胆1内部水温升高，内胆1内的水体积膨胀，进而使内胆1以及内胆1内壁上涂覆的压电复合材料层2发生形变，基于压电材料的压电效应，压电复合材料层2在发生形变时会在其表面产生电荷，压电材料产生的电荷可杀灭水体中的有害微生物，从而降低内胆1水体中的微生物浓度，降低有害微生物对人体健康的危害。

本实用新型实施例提供的所述压电复合材料层2包括压电纳米材料、表面活性剂以及光固化树脂。如图2所示，压电纳米材料通过表面活性剂的处理，降低了压电纳米材料的团聚，增强压电纳米材料的分散性，然后将其与光固化树脂均匀混合形成溶胶，并涂覆在内胆1内壁上。经过表面活性剂处理的压电纳米材料在光固化树脂中均匀分散，因此，涂覆在容器本体外壁上的溶胶在凝固后形成性能均一的压电复合材料层。

优选地，所述压电纳米材料为锆钛酸铅、钛酸钡、铋铁氧体中的一种或几种以任意比例的组合。锆钛酸铅压电材料具有比其他铁电体更加优良的压电性能，钛酸钡是一种强介电材料，是电子陶瓷中使用最为广泛的材料之一，铋铁氧体同样为性能优良的压电纳米材料，因此，本实用新型实施例采用上述三种压电纳米材料中一种或几种的组合，能够产生更好的压电效应，取得更好的杀菌效果。

优选地，本实用新型实施例中所述表面活性剂为三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯。该材料在同类材料中价格较低，使压电纳米材料的具有更好的分散性的前提下，能够降低成本。

本实用新型实施例提供了一种具有杀菌功能的热水器制作方法，具体制作步骤如下：

步骤一、将压电纳米材料在去离子水中进行超声分散形成悬浊液，然后向所述悬浊液中加入表面活性剂，得到混合溶液；

步骤二、对所述混合溶液进行回流处理；

步骤三、对经过回流处理的所述混合溶液进行离心处理，然后去除上层液，并用无水乙醇清洗沉淀固体，再进行干燥后，得到固体产物；

步骤四、将所述固体产物与光固化树脂混合，并球磨得到压电复合材料溶胶原料；

步骤五、将所述压电复合材料溶胶原料均匀涂覆在所述内胆1的内壁上，并用紫外灯辐照进行固化，形成压电复合材料层2。

优选地，所述步骤一中的所述压电纳米材料与所述表面活性剂的重量比为1:0.5-1:1.5。

优选地，所述步骤二中的所述混合溶液在600-1200r/min的搅拌条件以及 120-180℃的温度条件下进行回流3-5h。

优选地，所述步骤三中的所述沉淀固体用无水乙醇清洗3-5次，干燥温度为60℃。

优选地，所述步骤四中的所述固体产物与所述光固化树脂的体积比率为 0.05:1-0.5:1，并且球磨时间为30min。

优选地，所述步骤五中的紫外灯光照强度为20w，辐照时间为10-30s。

以下对本实用新型实施例提供的这种制作方法进行详细说明：

示例1

本示例中压电纳米材料采用锆钛酸铅，取锆钛酸铅纳米材料50g超声分散于去离子水中形成悬浊液，然后向上述悬浊液中加入表面活性剂三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯50g，在800r/min搅拌条件下，将上述混合液在150℃温度条件下进行回流4h。利用高速离心机离心分离，抛去上层液，所得沉淀物用无水乙醇洗涤3次，60℃温度条件下干燥12h。取10g锆钛酸铅纳米材料和10g表面活化处理的锆钛酸铅纳米材料分别加入到10g光固化树脂中，超声分散5min后静置5h。实验发现，未经表面活化处理的锆钛酸铅纳米材料在静置半小时后出现沉降，沉于试剂瓶底部，而经过表面活化处理的锆钛酸铅纳米材料在静置5h后仍然呈现良好分散性。

示例2

本示例中压电纳米材料采用钛酸钡，取钛酸钡纳米材料50g超声分散于去离子水中形成悬浊液，然后向上述悬浊液中加入表面活性剂三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯50g，在1000r/min搅拌条件下，将上述混合液在150℃温度条件下进行回流4h。利用高速离心机离心分离，抛去上层液，所得沉淀物用无水乙醇洗涤3次，60℃温度条件下干燥12h。取9g钛酸钡纳米材料和9g 表面活化处理的钛酸钡纳米材料分别加入到3g光固化树脂中，超声分散5min 后静置5h。实验发现，未经表面活化处理的钛酸钡纳米材料在静置半小时后出现沉降，沉于试剂瓶底部，而经过表面活化处理的钛酸钡纳米材料在静置5h后仍然呈现良好分散性。

由示例1和示例2可知，经过表面活性剂处理的压电纳米材料能够呈现出良好的分散性，良好的分散性能够保证材料在光固化树脂中均匀分布，当涂覆在内胆1内壁上时，可确保各个区域的压电复合材料具有材料性能的均一性；而未经过表面活性剂处理的压电纳米材料，短时间内即出现沉降，沉于试剂瓶底部，将未经过表面活性剂处理的压电纳米材料与光固化树脂进行混合时易出现纳米材料的团聚，导致涂覆到内胆1的内壁上的压电复合材料层各区域材料性能差异，影响内胆1内部的杀菌效果。

示例3

本示例中压电纳米材料采用锆钛酸铅，取锆钛酸铅纳米材料50g超声分散于去离子水中形成悬浊液，然后向上述悬浊液中加入表面活性剂三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯25g，在1200r/min搅拌条件下，将上述混合液在180℃温度条件下进行回流5h。利用高速离心机离心分离，抛去上层液，所得沉淀物用无水乙醇洗涤3次，60℃温度条件下干燥12h，得到具有良好分散性的表面活化的锆钛酸铅纳米材料，如图3所示。取上述表面活化处理的锆钛酸铅纳米材料分别加入到光固化树脂中，二者体积比率为0.05：1，球磨30min使纳米材料与树脂充分混合均匀，得到压电复合材料溶胶原料。将所制得的压电复合材料溶胶原料在洁净的载玻片上均匀涂膜，用20W光照强度的紫外灯辐照30s进行固化成型。

示例4

本示例中压电纳米材料采用钛酸钡，取钛酸钡纳米材料50g超声分散于去离子水中形成悬浊液，然后向上述悬浊液中加入表面活性剂三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯75g，在600r/min搅拌条件下，将上述混合液在120℃温度条件下进行回流3h。利用高速离心机离心分离，抛去上层液，所得沉淀物用无水乙醇洗涤3次，60℃温度条件下干燥12h，得到具有良好分散性的表面活化的钛酸钡纳米材料，如图4所示。取上述表面活化处理的钛酸钡纳米材料分别加入到光固化树脂中，二者体积比率为0.5：1，球磨30min使纳米材料与树脂充分混合均匀，得到压电复合材料溶胶原料。将所制得的压电复合材料溶胶原料在洁净的载玻片上均匀涂膜，用20W光照强度的紫外灯辐照10s 进行固化成型。

由示例3和示例4可知，如图3、图4所示，该压电复合材料固化后，压电纳米材料分布均匀，因此，将该材料涂覆在内胆1内壁上，能够对内胆1 内部各个区域内的细菌进行杀灭，提高杀菌效果。

示例5

取锆钛酸铅纳米材料50g超声分散于去离子水中形成悬浊液，然后向上述悬浊液中加入表面活性剂三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯50g，在800r/min 搅拌条件下，将上述混合液在150℃温度条件下进行回流4h。利用高速离心机离心分离，抛去上层液，所得沉淀物用无水乙醇洗涤3次，60℃温度条件下干燥12h。取上述表面活化处理的锆钛酸铅纳米材料分别加入到同等质量的光固化树脂中，球磨30min使纳米材料与树脂充分混合均匀，得到压电复合材料溶胶原料。

将上述压电复合材料溶胶原料采用喷涂方法涂覆于热水器内胆1内壁，用 20W光照强度的紫外灯辐照20S进行固化成型，作为测试样；未经涂覆处理的同规格热水器内胆1作为对照样。

向上述测试样和对照样两个热水器内胆1内分别加入同浓度、同体积的人工菌液，然后将两个热水器内胆1置于50℃恒温水箱中，保温3h。分别取上述两个热水器内胆1中的菌液样本1mL，稀释1000倍后放于琼脂培养基中，于37 ℃摇床中培养12个小时，采用平板计数法进行菌落计数。

实验结果表明，如图5所示，相比于未经涂覆的热水器内胆1，内表面涂覆有压电复合材料的内胆1，对内胆1内的水中微生物的滋生具有强烈杀灭、抑制作用，杀菌率在95％以上。

本实用新型实施例使用压电复合材料层进行杀菌，该压电复合材料层2 不受内胆1形状、结构制约，均匀涂覆在内胆1的内壁上，能够对内胆1内部各个区域滋生的微生物进行杀灭；而且制备的压电复合溶胶材料只需要通过传统的喷涂、浸涂或者滚涂等成熟技术涂覆在内胆1内壁上即可，无需专业或者特殊设备，制作简单，周期短。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种具有杀菌功能的热水器，其特征在于，包括热水器本体和设置于所述热水器本体内部的内胆，所述内胆的内壁上涂覆有压电复合材料层。

2.根据权利要求1所述的具有杀菌功能的热水器，其特征在于，所述压电复合材料层由压电纳米材料、表面活性剂以及光固化树脂制成。

3.根据权利要求2所述的具有杀菌功能的热水器，其特征在于，所述压电纳米材料为锆钛酸铅、钛酸钡、铋铁氧体中的一种或几种以任意比例的组合。

4.根据权利要求2所述的具有杀菌功能的热水器，其特征在于，所述表面活性剂为三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯。

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