CN2394544Y - 臭氧消毒饮水机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种臭氧消毒饮水机,可以较彻底地解决桶装饮用水在饮水机中的二次污染问题,它的饮用水桶位于饮水机的下部,由微型水泵抽水进入冷水胆,从冷水胆通过导管对饮用水桶补气,它的臭氧消毒装置包括有电磁阀,气泵和臭氧发生器,电磁阀的进气口与冷水胆相通,电磁阀处于开启状态的常开出气口是冷水胆与外界空气的唯一通道;它的面板上设有人体感应头,电气线路板上设有对各种信号进行处理和发出指令的微电脑芯片。
Description
本实用新型涉及一种臭氧消毒饮水机。
现代社会人们日益习惯于饮用纯净水，因为这有利于健康长寿；随着纯净水用量的扩大，考虑到价格因素，在企事业单位和家庭，日常所需的纯净水多购用桶装的，这种桶装饮用水必须与饮水机配套使用，随着桶装饮用水的产销量与日俱增，越来越多的企事业单位和家庭添置了饮水机。目前各类饮水机的通病在于，当桶中的纯净水流出的同时，室内空气流入桶中，而室内空气含有不少细菌，这就造成了桶装水的二次污染，桶装饮用水置于饮水机上，若未能在足够短的时期内用完，就会因污染变成不清洁的，而有悖于人们喝纯净水的初衷。为了解决桶装饮用水的二次污染问题人们曾经尝试过多种方法，如定期对饮水机进行消毒，采用能尽可能缩短饮用周期的小容量桶，饮用前先煮沸，这种种办法皆有不方便或不合理之处，近来人们找到了利用臭氧对饮用水进行消毒的方法，由于臭氧在常温下可自行分解出原子氧，而原子氧具有极强的氧化性因而具有很强的消毒灭茵作用，它使细菌、真菌等菌体的蛋白质氧化、变性，使电解质失去作用，并可破坏肉毒杆菌毒素及除去异味，常见的大肠杆菌、链球菌、绿脓杆菌，在臭氧的环境中15分钟其杀灭率即达到99％以上，臭氧在消毒、灭菌过程中仅产生无毒的氧化物，多余的臭氧最终还原成为氧气，在被消毒物品上不存在残留物，没有任何遗留污染物，这一点是其它任何化学消毒方法无可比拟的，因而是空气消毒、饮用水消毒、饮料生产、食品生产中不可多得的冷消毒灭菌剂。目前市场上已出现多种臭氧消毒饮水机，它们一般是在传统的饮水桶顶置式饮水机的基础上添加一个臭氧发生装置并使该装置所产生的臭氧气体以导管输入盛放饮用水的冷水胆内，并用按钮控制，有的再增添定时装置对臭氧发生器的动作的延续时间定时以及对每一次臭氧发生器动作的时间间隔进行定时，然而这些臭氧消毒饮水机皆存在不足之处，每次饮用时从冷水胆放出多少水也就有同样体积的室内空气补充进饮用水桶，再从饮用水桶内流出同样量的受到室内空气污染的水进入冷水胆，这样一来原来对冷水胆内的饮用水所作的消毒处理也就被削弱了，而且冷水胆上有一些与室内空气相通的气孔，因而臭氧发生器产生的臭氧有一部分流散到空气未能发挥作用，这些气孔是必需的，没有这些气孔水阀将不能放出水，此外臭氧消毒发挥作用要有一定的持续时间，在饮用前十五分钟预消毒最好，而目前的各类臭氧消毒饮水机也都没有提前消毒的控制装置，所以这类饮水机所放出来的饮用水，往往不是未经臭氧认真消毒过，就是臭氧气味太浓影响口感，这说明饮水机二次污染问题还是没有得到真正的解决。
本实用新型的目的是要提出一种臭氧消毒饮水机，它能较彻底地解决饮用水二次污染问题，对饮用水既作较彻底的灭菌处理又保持良好的口感。
本实用新型的目的是这样实现的：一种臭氧消毒饮水机，它包括有饮用水桶、冷水胆和臭氧消毒装置，所述的饮用水桶位于饮水机的下部，饮用水桶以密封方式连接有一个水气分流器；该水气分流器的通水口连接有一个通水导管，通水导管的另一端与一个微型水泵的进水口相连接，微型水泵的出水口处连接有通向冷水胆进水口的通水导管，在冷水胆上部还设有出气口并接有通气导管，该通气导管的另一端与水气分流器的进气口相连接；所述的臭氧消毒装置包括有电磁阀、气泵和臭氧发生器，电磁阀的进气口与冷水胆相通，电磁阀的常开出气口与外界空气相通，并且电磁阀处于开启状态的常开出气口是冷水胆与外界空气的唯一通道，气泵的进气口有管道与冷水胆相通，气泵的出气口与臭氧发生器的进气口相连通，臭氧发生器的出气口接有与冷水胆相通的输臭氧导管，在冷水胆中还设有液位计；在饮水机内还设有电气线路板，该电气线路板上设有臭氧消毒装置控制电路和液位控制电路，并在饮水机的面板上设有用以操纵上述控制电路的相应按钮。所述的臭氧消毒饮水机，其电磁阀还可以改为三通电磁阀，所述的气泵其进气口与冷水胆相连通的管道是由三通电磁阀处于开启状态的常闭出气口和三通电磁阀的进气口之间所形成的通道。所述的臭氧消毒饮水机，它的面板上还可设有人体感应头，在它的电气线路板上还设有对来自人体感应头以及其他电路上的信号进行处理并对臭氧消毒装置控制电路和液位控制电路发出指令的微电脑芯片。
本实用新型的臭氧消毒饮水机彻底摈弃了传统饮水机借助重力使饮用水从饮用水桶自上而下流入冷水胆的做法，而采用饮水桶下藏方式借助微型水泵把水送达冷水胆中，这样避免了每次从冷水胆中放出水就会有受到二次污染的饮用水进入冷水胆与已消毒的饮用水相混的可能，每次臭氧消毒时电磁阀的常开出气口处于关闭状态，这时冷水胆上方的空气与室内空气隔离处在封闭状态，并反复循环进入臭氧发生器使产生的臭氧得到最大程度的利用，通入下藏饮用水桶的气体皆为从冷水胆上方经过臭氧消毒净化的空气，对从微型水泵抽上来进入冷水胆的饮用水在饮用之前又再进行灭菌处理，电气控制电路采用人体感应头，只要感应到有人进入室内就启动臭氧发生器对饮用水进行预消毒，从而使得饮用者能喝到经过比较彻底消毒，口感良好的饮用水。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详述。
图1是本实用新型的臭氧消毒饮水机第一个实施例补水过程中水、气流管道示意图。
图2是图1处于臭氧消毒周期时的气流管道图。
图3是本实用新型的臭氧消毒饮水机第二个实施例补水过程中水、气流管道示意图。
图4是图3处于臭氧消毒周期时的气流管道图。
图5是本实用新型的臭氧消毒饮水机下部主视局部剖视示意图。
图6是本实用新型的臭氧消毒饮水机上部主视局部剖视示意图。
图7是图6的左视剖视示意图。
图8是本实用新型的臭氧消毒饮水机的电气控制线路示意图。
参见图1、图2、图3、图4，图中以带箭头的双线表示水流及其流向，以带箭头的单线表示气流及其流向，未带箭头表示处于停止工作状态；图中的水气分流器可以有多种形式，最简单的可以是一个与饮水桶桶口呈密封联接的带有二根导管的瓶塞，如果饮用水桶下置正放，其中一根通水的导管必须长到接近桶底，如果饮用水桶下置倒放，那末该水气分流器最好具有与饮用水桶顶置倒插式饮水机中所采用的聪明头的形状，本人于99年9月10日所提出的名称为“水气分流器”的申请号为99 2 39600.X的实用新型专利申请文件中对此有所详述。
参见图1，这里表示了在第一个实施例中，对冷水胆进行补水过程中的水、气流动情况。这时二通电磁阀可以处于得电或失电状态，其常开出气口(9)可以是关闭或打开，同时微型水泵运转，饮用水桶中的饮用水通过水气分流器和通水管道(4、4′)进入位于饮水机上部的冷水胆中，同时冷水胆水面上的经臭氧灭菌消毒净化的空气通过通气管道(7)和水气分流器进入饮用水桶，直到冷水胆内液位达到所设定的上水位为止。
参见图2，在臭氧消毒周期开始时，二通电磁阀、气泵、臭氧发生器同时得电，二通电磁阀的常开出气口(9)处于关闭状态，使冷水胆与外界空气隔离，同时气泵启动，冷水胆水面上的空气先进入气泵再进入臭氧发生器的进气端再由臭氧发生器的出气端从输臭氧导管(10)进入冷水胆，然后再从冷水胆进入气泵反复循环达到设定时间以使冷水胆内水和空气充分灭菌净化，当一个消毒处理将结束时，先关闭臭氧发生器，延迟一定时间再关气泵，再延迟一定时间使二通电磁阀失电，这样就完成了一个消毒周期。
参见图3，这里表示了本实用新型第二个实施例中对冷水胆进行补水过程，这时三通电磁阀可以处于得电或失电状态，其常开出气口(5)可以处于开启或关闭状态，同时微型水泵运转，饮用水桶中的饮用水通过水气分流器和通水管道(4、4′)进入位于饮水机上部的冷水胆中，同时冷水胆水面上的经臭氧灭菌消毒净化的空气通过通气管道(7)和水气分流器进入饮用水桶，直到冷水胆内液位达到所设定的上水位为止。
参见图4，在臭氧消毒周期开始时，三通电磁阀、气泵、臭氧发生器同时得电，三通电磁阀的常开出气口(5)处于关闭状态，使冷水胆与外界空气隔离，这时三通电磁阀的常闭出气口(13)处于开启状态，冷水胆水面上的空气由三通电磁阀的进气口(14)通过处于开启状态的常闭出气口(13)进入气泵再进入臭氧发生器的进气端再由臭氧发生器的出气端从输臭氧导管(10)进入冷水胆，然后再从冷水胆由三通电磁阀进入气泵反复循环达到设定时间以使冷水胆内水和空气充分灭菌净化，当一个消毒处理将结束时，先关闭臭氧发生器，延迟一定时间再关气泵，再延迟一定时间再使三通电磁阀失电，这样就完成了一个消毒周期。
第二个实施例与第一个实施例相比，差别在于用三通电磁阀代替第一个实施例中的二通电磁阀，这样可以省去一根从冷水胆引出的管道，而进行臭氧消毒的效果是相同的。
参见图5，本实用新型的臭氧消毒饮水机，它的饮用水桶以倒插方式与承桶座(16)相连接，这和传统饮水机的做法是相同的，但饮用水桶和承桶座(16)都位于饮水机的下部，这是与传统饮水机的根本区别，饮用水不是靠重力而是借助微型水泵(6)抽到位于饮水机上部的冷水胆中，在水被抽去的同时就有同量的气体补充进入饮用水桶，水、气分流是借助固定在承桶座中心的水气分流器(3)实现，该水气分流器(3)就是本人于99年9月10日提出，名称为“水气分流器”，申请号为99 2 39600.X的实用新型专利申请文件中所述的，它带有一个聪明头(31)在聪明头底座上固定有一个底盖(32)，聪明头的内腔中有一个分流芯(33)该分流芯(33)的圆柱形管状未端从底盖(32)中穿出并连接有一个通气导管(7)，底盖(32)上另有一圆柱形通孔接有通向微型水泵(6)的通水导管(4)从微型水泵(6)中送出的水则从通水导管(4′)通向饮水机上部的冷水胆内，在冷水胆上端接有通气导管(7)把冷水胆(1)内经过臭氧灭菌处理的空气补入饮用水桶内，上述微型水泵(6)通过电磁作用以无接触方式由微型电机带动，这种微型水泵(6)由洁净的无毒塑料制成并以与外部环境隔离的方式运行能确保不造成污染。
参见图6、图7，本实用新型的臭氧消毒饮水机在其冷水胆(1)旁设有一个臭氧消毒装置(2)，该臭氧消毒装置(2)包括有气泵、臭氧发生器和电磁阀，这里电磁阀可以是二通电磁阀也可以是三通电磁阀分别对应图2和图4的管道布置，其工作原理是相同的；以下按照三通电磁阀的情况说明臭氧消毒的过程，在消毒进行开始时三通电磁阀得电其常开出气口(5)关闭，使冷水胆(1)与外界空气的通道关闭，水龙头将因此放不出水，直到消毒过程结束三通电磁阀失电把冷水胆(1)与外界相通的气道打开，水龙头才放得出水来，整个消毒过程中先是冷水胆(1)内的空气从三通电磁阀的处于打开状态的常闭出气口(13)中进入气泵经过增压的空气再进入臭氧发生器；臭氧发生器为间隙放电式，它在两个同轴安装的不同直径的圆筒形导体上加上高频高压的电压时在圆筒形导体之间的间隙出现电晕，使间隙内的空气产生臭氧并在受压气体的推动下由输臭氧导管(10)通入冷水胆(1)内，该输臭氧导管(10)的端头处是一圆柱状的多孔陶瓷头，它浸没在冷水胆(1)的水面下，臭氧由该多孔陶瓷端头逸出以无数密集分布的细小气泡形式，由下而上在水面溢出，约有10％的臭氧气在这过程中溶于水中，对水作灭菌消毒处理，90％的臭氧气溢出水面，对水面以上空间的空气作消毒灭菌处理，然后再由三通电磁阀经气泵进入臭氧发生器，这样循环往复维持一段时间以确保达到对冷水胆(1)内饮用水的灭菌消毒效果，同时也对饮水机内部系统进行了一次灭菌消毒处理，消毒完毕控制电路先把臭氧发生器和气泵关掉，再维持一段时间使三通电磁阀失电，此时三通电磁阀的常开出气口(5)打开，常闭出气口(13)关闭，冷水胆(1)上部空间与外界空气的通道恢复开通状态，这时水龙头就又可以放出水了，三通电磁阀的常开出气口(5)设有一个空气过滤网，用以阻挡空气中的尘粒进入冷水胆(1)，在冷水胆(1)内还设有液位计(11)它位于冷水胆(1)内并固定于冷水胆(1)的顶盖上它是在一根两头封闭的长管外套着一个塑料浮子，长管里面在上限水位和下限水位处各装了一个干簧管，塑料浮子的中间封着一个磁环，塑料浮子随水位的升降而沿长管升降，当水位升至上限水位或降至下限水位时塑料浮子内的磁环使上限水位或下限水位处的干簧管吸合，给出上限水位信号或下限水位信号通过控制电路控制微型水泵(6)的停或转。在冷水胆(1)的下方象传统饮水机一样可以设有热水胆(17)及相应的加热装置并配置温度控制器和温度显示器。
参见图8，这是本实用新型的臭氧消毒饮水机的电原理图，图中核心元件是单片微电脑集成电路IC1，它可以对来自各输入端的数字信号、脉冲信号或模拟信号进行处理并按照设定的程序向各输出端发出信号；本实施例中是采用型号为ST62T10C6的微处理器，集成电路IC2是用来对所接收到的信号进行功率放大以启动执行部件，这里采用的元件型号为ULN2003即MC1413，它是一个高电压、大电流达林顿晶体管阵列，阵列中有7对复合连接的晶体管，用于驱动继电器和各指示灯动作；IC1的P1为5V正电位电源端，P2为警示信号输出端，P3、P4为时钟脉冲输入端，P5为人体感应头输入端，P6为接地端，P7为复位信号输入端，P8为缺水信号输入端，P9为加热状态信号输入端，P10为液位信号输入端，P11为水温信号输入端，P12为电磁阀得失电信号输出端，P13为气泵开关信号输出端，P14为臭氧发生器开关信号输出端，P15为热水胆加热信号输出端，P16为加热指示灯信号，P17为缺水指示灯信号，P18为人体感应指示灯信号，P19为微型水泵(6)电机得失电信号输出端，P20为接地端；IC2的A16端接有驱动微型水泵(6)电机开关的继电器线圈JR1，A15端接有开关加热电路的继电器线圈JR2，A14端接有开关臭氧发生器的继电器线圈JR3，A13端接有开关气泵的继电器线圈JR4，A12端接有控制三通电磁阀的得失电的线圈JR5、A11端接有发出警示音的电铃或蜂鸣器，它们分别对应IC1的P19、P15、P14、P13、P12、P2端的输出信号起功率放大驱动执行部件的作用；人体感应传感器(15)是由一个热释电红外感应探测管(18)和一个四运算放大器IC3配以相应的附属元件组合而成，热释电红外感应探测管(18)型号为PH5324，四运算放大器IC3型号为LM324；人体感应传感器(15)感应到人体时，信号通过P5输入端传送给单片微处理器IC1，这时微处理器IC1通过P18端输出信号，使人体感应指示灯LED1闪亮，当人体感应传感器(15)感应不到人体时P18端输出信号关掉人体感应指示灯LED1，同时单片微处理器内部计数器开始计时如果在十分钟内始终感应不到人体，单片微处理器IC1将通过P15端输出信号，切断热水胆加热电源，如果在180分钟内始终感应不到人体，IC1将停止执行消毒程序，直到人体感应传感器(15)再次感应到人体时，才重新启动消毒程序，并即时进行一次臭氧消毒周期；将复位按钮AN1按一下，P7端即输入复位信号，使饮水机处于初始状态，热水胆(17)的加热器处于不加热状态，如果冷水胆(1)内水位处于上限水位，IC1将发出信号对冷水胆(1)内的饮用水进行一次消毒处理，如果冷水胆(1)内水位不处于上限水位，IC1将发出信号使冷水胆(1)内的饮用水注满使其水位达到上限水位，再进行一次消毒处理。消毒过程开始时P12、P13、P14输出信号驱动电磁阀关闭冷水胆(1)与外界空气的通道、启动气泵和使臭氧发生器动作，经过一个消毒周期，关掉臭氧发生器，延迟一定时间关掉气泵，再延迟一定时间使电磁阀失电恢复冷水胆(1)与外界空气的通道；消毒维持一个消毒周期是为了确保消毒的效果，延迟一定时间关掉气泵和延迟一定时间恢复冷水胆(1)与外界空气的通道是为了确保消毒后饮用水中臭氧分子充分还原为氧气，P8是缺水信号输入端，当微型水泵(6)运转时，若遇饮水桶内缺水，由于微型水泵(6)电机满载与空载电流不同，在取样电阻RS上的电压降也就不同，将电压降的变化经信号放大再由比较器与设定的电压值比较后即可确定微型水泵(6)电机是满载还是空载将这信号由P8传送给IC1使P17输出信号，使缺水指示灯LED2闪亮，同时由P19输出信号关闭微型水泵(6)电源以免微型水泵(6)电机长时间空转，此时如果人体感应传感器(15)感应到人体，IC1还会由P2输出信号，使报警器发出报警声，维持一段时间后自动停止，如果人体感应传感器(15)感应不到人体，IC1将保留信号直到人体感应传感器(15)感应到人体时再给出报警提示，P9是加热状态信号输入端，加热状态按钮AN2以脉冲信号形式把信号传给IC1，按一下饮水机进入加热状态，再按一下为加热又节能状态，再按一下饮水机又回到不加热状态，P9作为信号输入端的另一个功能是检测环境温度，热敏电阻RT上的电压降随环境温度变化而变化，该变化的电压值由引脚P9传送给IC1后，IC1再确定相应的消毒模式即确定相应的消毒时间和消毒周期，P10是水位状态信号输入端，当冷水胆(1)内水位为下限水位时，干簧管开关K2合上，P10端为2.5V，当冷水胆(1)内水位为上限水位时，干簧管开关K1合上，P10端为0.2～0.7V，当冷水胆(1)内水位不在上水位也不在下水位时，P10端为5V，在冷水胆(1)内水位降至下限水位时IC1将发出指令向冷水胆(1)内补水，其过程如下：先在P12、P13、P14端输出信号驱动电磁阀关闭冷水胆(1)与外界空气的通道、启动气泵和使臭氧发生器动作，对冷水胆(1)内剩余的饮用水和冷水胆(1)内水面以上的空间进行灭菌消毒处理，以确保冷水胆(1)内水面以上的空间达到灭菌消毒的效果，然后输出信号依次关掉臭氧发生器、气泵，再在P19端输出信号启动微型水泵(6)电机，将饮用水从饮用水桶内抽出，注入冷水胆(1)内，同时冷水胆(1)内水面以上的空间经过灭菌消毒的空气经补气管回到饮用水桶内，待冷水胆(1)内水位达到上限水位时，关闭微型水泵(6)电机停止抽水，再在P12、P13、P14端输出信号关闭冷水胆(1)与外界空气的通道，启动气泵、使臭氧发生器动作，对冷水胆内的饮用水及水面以上的空间进行灭菌消毒处理，经过一个消毒周期关掉臭氧发生器延迟一定时间关掉气泵再延迟一段时间使电磁阀失电恢复冷水胆与外界空气的通道，以确保冷水胆内注满的饮用水达到灭菌消毒的效果，P11是热水水温信号输入口，热敏电阻RP上的电压降随热水胆内水温变化而变化，该变化的电压值传送给P11后，IC1对其作A/D转换，当水温达到或超过某设定值时，IC1在P15电阻丝加热信号输出口输出信号，关掉加热电源，当水温低于某设定值时，IC1在P15电阻丝加热信号输出端输出信号接通加热电源，在接通加热电源时，P16发出信号指示灯LED3亮，当水温达到90℃以上时，指示灯LED闪亮，关闭加热电源时，P16发出信号指示灯LED3熄灭。这里所述的臭氧消毒及饮水机运作模式是通过对微电脑芯片进行编程写入来实现的。
本实用新型的臭氧消毒饮水机，其电气控制电路若采用分立电子元件线路也可以同样实现，但这样线路复杂，容易产生故障，并且其臭氧消毒模式只能比较简单；应用微电脑芯片不仅使线路简单，维修方便，而且可以通过反复调试编写出最合适的程序以实现较理想的臭氧消毒模式，不论是否采用微电脑芯片，或者改写所输入的程序，或者用其他微电脑芯片代替这里所述的微电脑芯片，皆应属于本实用新型的范围。
Claims (3)
1.一种臭氧消毒饮水机，它包括有饮用水桶、冷水胆(1)和臭氧消毒装置(2)，其特征在于：所述的饮用水桶位于饮水机的下部，饮用水桶以密封方式连接有一个水气分流器(3)；该水气分流器(3)的通水口连接有一个通水导管(4)，通水导管(4)的另一端与一个微型水泵(6)的进水口相连接，微型水泵(6)的出水口处连接有通向冷水胆(1)进水口的通水导管(4′)，在冷水胆(1)上部还设有出气口并接有通气导管(7)，该通气导管(7)的另一端与水气分流器(3)的进气口相连接；所述的臭氧消毒装置(2)包括有电磁阀、气泵和臭氧发生器，电磁阀的进气口(8或14)与冷水胆(1)相通，电磁阀的常开出气口(9或5)与外界空气相通，并且电磁阀处于开启状态的常开出气口(9或5)是冷水胆(1)与外界空气的唯一通道，气泵的进气口有管道与冷水胆(1)相通，气泵的出气口与臭氧发生器的进气口相连通，臭氧发生器的出气口接有与冷水胆(1)相通的输臭氧导管(10)，在冷水胆(1)中还设有液位计(11)；在饮水机内还设有电气线路板(12)，该电气线路板(12)上设有臭氧消毒装置控制电路和液位控制电路，并在饮水机的面板上设有用以操纵上述控制电路的相应按钮。
2.根据权利要求1所述的臭氧消毒饮水机，其特征在于：所述的电磁阀为三通电磁阀，所述的气泵其进气口与冷水胆(1)相连通的管道是由三通电磁阀处于开启状态的常闭出气口(13)和三通电磁阀的进气口(14)之间所形成的通道。
3.根据权利要求1或2所述的臭氧消毒饮水机，其特征在于：它的面板上设有人体感应头(15)，在它的电气线路板(12)上还设有对来自人体感应头(15)以及其他电路上的信号进行处理并对臭氧消毒装置控制电路和液位控制电路发出指令的微电脑芯片。
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