JP2021517846A

JP2021517846A - 殺菌装置

Info

Publication number: JP2021517846A
Application number: JP2020558515A
Authority: JP
Inventors: 俊▲ろく▼ 李; 強高
Original assignee: Magic Water Hong Kong Ltd
Current assignee: Magic Water Hong Kong Ltd
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2021-07-29
Also published as: EP3769794A1; HK1250580A2; WO2020048531A1

Abstract

本出願は、殺菌消毒技術の分野に関し、殺菌装置を提供する。前記殺菌装置は、媒体担体が流れる管路に設けられ、直流電源に接続されており、媒体電解モジュールと、高圧発生モジュールと、フィードバックユニットとを備える。前記媒体電解モジュールは、媒体担体が流れる管路内に設けられ、媒体担体の電解又は電離を実現し、媒体担体内のイオン濃度を増加させるために使用される。前記高圧発生モジュールは、前記直流電源によって出力された低電圧直流を高電圧直流に変換し、電解又は電離された媒体担体に作用して、イオンがエネルギーを運ぶようにするために使用される。前記フィードバックユニットはコイルを備える。前記フィードバックユニットは、媒体電解モジュール及び高圧発生モジュールにそれぞれ接続され、エネルギーを運ぶイオンがコイルを通過する際に発生するフィードバック電圧を検出し、フィードバック電圧に応じて閉ループ制御を実行して、前記媒体電解モジュールの電解又は電離の頻度及び高圧発生モジュールの出力電圧をリアルタイムで調整するために使用される。本出願は、媒体担体の利用率を向上させ、フィードバック・調整機能を有する。

Description

本出願は、２０１８年０９月０７日に香港特別行政区政府知識産権署に提出された、名称を「殺菌装置」とする香港短期特許出願第１８１１１５４７．５号の中国特許出願の優先権を主張し、その内容は参照により本出願に組み込まれている。

本出願は、殺菌消毒の分野に関し、特に殺菌装置に関する。

殺菌とは、物体中の病原菌を殺すことを意味する。消毒とは、病原性細菌を殺すことを意味するが、必ずしも細菌の胞子を殺すことはできない。実際の使用中、殺菌と消毒は同時に行われる傾向がある。従来の殺菌消毒方法は、化学消毒、超音波殺菌消毒、オゾン殺菌消毒、及びイオン水殺菌消毒などを含む。

このうち、イオン水殺菌消毒の方法は、主な殺菌担体として水を使用して、環境保護、安全性、信頼性をある程度達成している。しかしながら、従来の電解水は、電解プロセスに負電位のアルカリ性イオン水と正電位の酸性イオン水の両方を生成するが、実際に殺菌消毒に使用されるのは酸性水の一部であるため、必然的に一定の割合のアルカリ性水の損失につながり、水資源の浪費を引き起こす。また、フィードバック機構がないため、殺菌消毒は一方向の出力である。そのため、実際の出力状況に合わせて調整し、安定した殺菌消毒効果を維持することができない。

上記の技術的問題を解決するために、本出願の実施例は、媒体担体の利用率を向上させ、フィードバック及び調整機能を有する殺菌装置を提供する。

上記の課題を解決するために、本出願は、以下の技術的手段を提供する。

本出願の実施例は、殺菌装置を提供する。前記殺菌装置は、媒体担体が流れる管路に設けられ、直流電源に接続される。前記殺菌装置は、媒体電解モジュールと、高圧生成モジュールと、フィードバックユニットとを備える。

前記媒体電解モジュールは、媒体担体が流れる管路内に設けられ、媒体担体の電解又は電離を実現し、媒体担体内のイオン濃度を増加させるために使用される。

前記高圧発生モジュールは、前記直流電源によって出力された低電圧直流を高電圧直流に変換し、電解又は電離された前記媒体担体に作用して、イオンがエネルギーを運ぶようにするために使用される。

前記フィードバックユニットはコイルを備え、前記媒体電解モジュール及び前記高圧発生モジュールにそれぞれ接続される。前記フィードバックユニットは、エネルギーを運ぶイオンが前記コイルを通過する際に発生するフィードバック電圧を検出し、前記フィードバック電圧に応じて閉ループ制御を実行し、前記媒体電解モジュールの電解又は電離の頻度及び前記高圧発生モジュールの出力電圧をリアルタイムで調整するために使用される。

さらに、前記殺菌装置は高圧アクセスユニット及び金属アダプターをさらに備え、前記高圧アクセスユニットは、前記高圧発生モジュール及び前記金属アダプターにそれぞれ接続され、前記金属アダプターは、前記高圧アクセスユニットを介して前記高圧発生モジュールの出力電圧を前記媒体担体に伝導するために使用される。

さらに、前記媒体担体が流れる管路内には、電解正極及び電解負極が設けられ、前記電解正極と前記電解負極との間にイオン交換膜が設けられる。

前記媒体電解モジュールは昇圧回路、前記第１スイッチ回路及び前記第１制御回路を備える。

前記昇圧回路は、前記直流電源に接続され、前記第１制御回路の駆動下で、前記昇圧回路に入力された前記直流電源の電圧を増幅して出力するために使用される。

前記第１スイッチ回路は、前記昇圧回路に接続され、前記昇圧回路の出力電圧を受け取り、前記第１スイッチ回路は、前記電解正極及び前記電解負極にそれぞれ接続され、前記第１スイッチ回路は、前記電解正極に正極電圧を出力し、前記電解負極に負極電圧を出力するために使用される。

前記第１制御回路は、前記昇圧回路及び前記第１スイッチ回路にそれぞれ接続され、１サイクル内の前記昇圧回路の導通時間、１サイクル内の前記正極電圧の導通時間及び前記負極電圧の導通時間を調整するために使用される。

さらに、前記第１制御回路はＤＳＰであり、１サイクル内で前記昇圧回路の導通時間は前記フィードバック電圧と正の比例係数の関係にあり、１サイクル内で前記負極電圧の導通時間は前記フィードバック電圧と正の比例係数の関係にある。

さらに、前記高圧発生モジュールは、第２制御回路、第２スイッチ回路及び変圧器を備える。

前記第２制御回路は、前記第２スイッチ回路に接続され、前記第２スイッチ回路のデューティーサイクル比を調整するために使用される。

前記第２スイッチ回路はまた、前記直流電源に接続され、前記高圧発生モジュールのオンとオフを制御するために使用される。

前記変圧器は、前記第２スイッチ回路に接続され、前記直流電源によって出力された低電圧直流を高電圧直流に変換するために使用される。

さらに、前記殺菌駆動ユニット及び霧化ノズルをさらに備える。

前記駆動ユニットは、前記媒体担体が流れる管路内設けられた水ポンプ又は空気ポンプに接続される。

前記霧化ノズルには前記フィードバックユニットが設けられ、前記霧化ノズルの前の前記媒体担体が流れる管路内には前記金属アダプターが設けられる。

さらに、前記フィードバックユニットは電流検出回路をさらに備え、前記電流検出回路は前記コイルに接続され、前記電流検出回路は、前記コイルを流れる電流の大きさを検出するために使用される。

さらに、前記電流検出回路は、前記金属アダプターと前記霧化ノズルとの間の前記媒体担体が流れる管路内に配置される。前記電流検出回路は、具体的には、前記媒体担体のキャリヤー濃度及びキャリヤー速度を検出することで、前記コイルを流れる電流の大きさを計算するために使用される。

さらに、前記昇圧回路は、インダクターＬ、三極管Ｑ、二極管Ｄ、コンデンサーＣ及び抵抗Ｒを備える。

前記インダクターＬの一端は前記直流電源の正極に接続され、前記インダクターＬの他端は前記三極管Ｑのコレクタ電極に接続される。

前記三極管Ｑのベース電極は前記第１制御回路に接続され、前記三極管Ｑのエミッタ電極は前記直流電源の負極に接続される。

前記二極管Ｄの陽極は前記三極管Ｑのコレクタ電極に接続され、前記二極管Ｄの陰極は前記コンデンサーＣの一端に接続される。

前記コンデンサーＣの他端は前記直流電源の負極に接続される。

前記抵抗Ｒの一端は前記コンデンサーＣの一端に接続され、前記抵抗Ｒの他端は前記コンデンサーＣの他端に接続される。

本出願の実施例は、前述の殺菌装置を備えた殺菌機器をさらに提供する。前記殺菌装置は、前記殺菌機器に組み込まれる。

本出願の有益な効果は、従来技術と比較して、本出願の実施例で殺菌装置を提供することである。媒体電解モジュールにより媒体担体におけるイオン濃度を増加させて、媒体担体の導電性を向上させることにより、媒体担体におけるイオンは高圧発生モジュールの作用下で高圧になる。そのため、媒体担体における正イオンと負イオンの両方は、微生物の細胞膜に作用して、殺菌消毒の効果を達成し、媒体担体の利用率を向上させることができる。同時に、フィードバックユニットは、エネルギーを持つイオンがコイルを通過する際に生じるフィードバック電圧を検出し、フィードバック電圧に応じて閉ループ制御を行うことで、媒体電解モジュールの電解又は電離の頻度及び高圧発生モジュールの出力電圧をリアルタイムで調整し、最終的に微生物の細胞膜に作用する電位差を調整し、細胞膜に不可逆的な穿孔を生成し、微生物の新陳代謝を破壊し、殺菌消毒を実現する。従って、フィードバックユニットによって、殺菌装置は安定した効率的な殺菌消毒の効果を維持することができる。

１つ又は複数の実施例は、対応する図面の図によって例示される。これらの例示された説明は、実施例に対する制限を構成しない。図面中の同じ参照番号を有する要素は、類似の要素として表される。特に明記しない限り、添付の図面の図は縮尺の制限を構成するものではない。
本出願の実施例により提供される殺菌機器の構造模式図である。本出願の実施例により提供される殺菌装置の構造模式図である。本出願の別の実施例により提供される殺菌装置の構造模式図である。図３の媒体電解モジュール１０の構造模式図である。図４の昇圧回路１０１の構造模式図である。図３の高圧発生モジュール２０の構造模式図である。本出願の実施例により提供される通電円形コイルの磁場分布の模式図である。本出願の実施例により提供される通電円形コイルの電場分布の模式図である。

本出願をよく理解するために、以下添付図面と具体的な実施形態を組み合わせて本出願に対して更に詳細に説明する。なお、ある素子が他の素子に「接続される」と説明される場合、それは他の素子に直接接続されてもよいし、又は介在する１つ又は複数の素子が存在してもよい。本出願の説明では、「垂直の」、「水平の」、「左」、「右」、「上」、「下」、「内」、「外」などの用語で示される方位又は位置関係は、図面で示される方位又は位置関係に基づいて、本出願の説明を容易にするためのものに過ぎず、言及された装置又は素子が必ず特定の方位を有し特定の方位で構造及び操作されることを指示又は示唆するものではないため、本発明を制限するものではないと理解されるべきである。それ以外に、用語「第１」、「第２」などは、説明のためのものに過ぎず、相対的な重要性を指示又は暗示すると理解しないようにしなければならない。

特に定義されていない限り、本明細書で使用されるすべての技術及び科学用語は本出願の当業者が通常に理解する意味と同じである。本出願の明細書に使用される用語は具体的な実施形態を説明するためのものであり、本出願を制限するものではない。本明細書で使用される用語「及び／又は」は、１つ又は複数の関連するリストされた項目の任意の組合せ及びすべての組合せを含む。

また、以下に説明する本出願の異なる実施例に関わる技術的特徴は、相互に矛盾がない限り、相互に組み合わせることができる。

図１を参照されたい、図１は、本出願の実施例により提供される殺菌機器の構造模式図である。図１に示すように、前記殺菌機器２００は殺菌装置１００を備える。前記殺菌装置１００は、前記殺菌機器２００内に埋め込まれる。なお、埋め込みは、構造の係合、溶接、又はねじロックなどによって実現することができる。前記殺菌装置１００は、前記殺菌機器２００に固定的に設置することも、取り外し可能に設置することもできる。

本出願の実施例では、前記殺菌機器２００は、媒体担体を介して物体表面又は皮膚表面の細菌などの微生物を殺すために使用される噴霧器、スマートトイレ蓋、蛇口、浴室用製品、スイーパー及び様々な小型ファンなどであってもよい。例えば、前記殺菌機器２００が浴室製品である場合、前記媒体担体は水である。前記殺菌機器２００が小型ファンである場合、前記媒体担体は空気である。

このことから、前記殺菌機器２００は、追加の殺菌消毒物質（例えば、化学消毒剤、超音波など）を導入する必要がないことがわかる。前記媒体担体は、前記殺菌機器２００自体の動作プロセスに必要なものである。例えば、水は、蛇口や浴室製品が正常に機能するために必要な要素であり、スイーパーや小型ファンは正常に動作するときに空気を使用してその内部のファンを稼働させる。具体的に使用される媒体担体は、前記殺菌機器２００の動作原理に依存し、製造及び輸送のコストを大幅に削減する。さらに、どの媒体担体が使用されても、最終生成物は水又は空気であり、二次汚染は発生せず、消毒される物体（例えば、衣類、皮膚表面など）に損傷を与えることはない。

なお、前記殺菌装置１００は前記殺菌機器２００内に埋め込まれるため、前記殺菌装置１００は、モジュール化の汎用設計であり、通常の手持ち殺菌器、野菜洗浄機、蛇口、スマートトイレ蓋、浴室の散水ユニット又は乾燥機などの機器への埋め込みを容易にする。前記殺菌装置１００の適用範囲は広く、単一の製品に限定されるものではない。前記殺菌装置１００の電気的性能（定格電圧、定格電流及び出力電力などを含む）及びサイズに関しては、異なる設計に適合させるように固定することができ、又は関連するパラメータを変更することによって殺菌装置１００に適合させることができる。

具体的に使用する場合、前記殺菌機器２００の殺菌消毒を必要とする領域に合わせ、前記殺菌機器２００を起動し、特定の処理後の前記媒体担体の殺菌消毒を必要とする物体の表面に作用させることができる。前記殺菌機器２００の表面に設けられたスタートボタン、又は表示画面上のスタートオプションをトリガーして、前記殺菌機器２００を起動することができる。幾つかの実施例では、前記殺菌機器２００は、サーバーにリモート接続され、スマート端末の専用ＡＰＰを介して前記殺菌機器２００を起動することができる。さらに、定時殺菌の機能をオンにするか、又は、前記殺菌機器２００の作動時間（開始時点及び停止時点を含む）を設定することができ、これは、前記殺菌機器２００の他の機能のピーク使用期間を効果的に回避し、ユーザ体験を改善することができる。

図２及び図３を参照されたい。前記殺菌装置１００は、媒体電解モジュール１０、高圧発生モジュール２０、フィードバックユニット３０、高圧アクセスユニット４０、金属アダプター５０、駆動ユニット６０及び霧化ノズル７０を含む。本出願の実施例では、前記殺菌装置１００は、媒体担体が流れる管路１１に配置され、直流電源に接続され、殺菌される物体の表面１２に作用する。前記殺菌される物体の表面１２は、野菜の表面、トイレの外壁、人の皮膚表面などであってもよい。前記媒体担体が流れる管路１１内には、電解正極１３及び電解負極１４が設けられ、前記電解正極１３と前記電解負極１４との間にはイオン交換膜１５が設けられる。前記直流電源は、前記殺菌機器２００の内蔵電源（例えば、蓄電池など）であってもよく、外部の直流電源であってもよく、前記殺菌装置１００に電源を提供するために使用される。

好ましくは、前記媒体担体が流れる管路１１内には、水ポンプ／空気ポンプが設けられる。このポンプは、水／空気を持ち上げて輸送するか、又は水／空気の圧力を増加させるために使用することができ、即ち、原動機などによる機械的エネルギーを利用して、水／空気をポンピングする目的を実現する。幾つかの実施例では、前記水ポンプ／空気ポンプを省略することができ、この場合、前記水ポンプ／空気ポンプを駆動するための前記駆動ユニット６０も、それに応じて省略され得る。

前記媒体担体が流れる管路１１は、実在の管路、例えば、ガス、液体、又は固体粒子を含む流体を輸送するためのチューブ、チューブカップリング、バルブなどによって接続された装置の管路であり得ることが理解され得る。チューブは、プラスチック又は金属で作ることができ、好ましくは、媒体担体は不純物（つまり、固体粒子）を含まない。前記媒体担体が流れる管路１１は、ガイドするための実在のチューブがなく、仮想的な管路、例えば、媒体担体が流れる可能な隙間や空間であってもよい。本出願の実施例では、前記媒体担体は、水及び空気を含み、具体的には、Ｃｕｃｌ_２溶液、Ｆｅｃｌ_３溶液などの電離可能又は電解可能な媒体であってもよい。

前記殺菌装置１００の全部又は一部は、前記媒体担体が流れる管路１１に取り付けることができる。例えば、本出願の実施例では、前記媒体電解モジュール１０、前記フィードバックユニット３０及び前記金属アダプター５０などは、前記媒体担体が流れる管路１１内に配置され、前記媒体担体と接触し、残りのモジュール及びユニットは、前記媒体担体が流れる管路１１の外部に配置され、前記媒体担体が流れる管路１１内に配置されたモジュール及びユニットに接続される。

図４を参照されたい。前記媒体電解モジュール１０は、前記媒体担体が流れる管路１１内に配置され、媒体担体の電解又は電離を実現し、前記媒体担体中のイオン濃度を増加させるために使用される。前記媒体電解モジュール１０は、昇圧回路１０１、前記第１スイッチ回路１０２及び前記第１制御回路１０３を含む。

前記昇圧回路１０１は、前記直流電源に接続され、前記第１制御回路１０３の駆動下で、前記昇圧回路１０１に入力された前記直流電源の電圧を増幅して出力するために使用される。

図５を併せて参照されたい。前記昇圧回路１０１は、インダクターＬ、三極管Ｑ、二極管Ｄ、コンデンサーＣ及び抵抗Ｒを含む。前記インダクターＬの一端は前記直流電源の正極に接続され、前記インダクターＬの他端は前記三極管Ｑのコレクタ電極に接続され、前記三極管Ｑのベース電極は前記第１制御回路に接続され、前記三極管Ｑのエミッタ電極は前記直流電源の負極に接続され、前記二極管Ｄの陽極は前記三極管Ｑのコレクタ電極に接続され、前記二極管Ｄの陰極は前記コンデンサーＣの一端に接続され、前記コンデンサーＣの他端は前記直流電源の負極に接続され、前記抵抗Ｒの一端は前記コンデンサーＣの一端に接続され、前記抵抗Ｒの他端は前記コンデンサーＣの他端に接続される。前記三極管Ｑは、前記昇圧回路１０１の制御スイッチ管であり、前記第１制御回路によってＰＷＭ駆動が提供される。そのデューティーサイクル比は、前記フィードバック電圧Ｕ（図８に示すように）によって決定される。

前記三極管Ｑが導通状態にあるとき、前記直流電源（電圧がＥであると仮定）は、前記インダクターＬを充電し、充電電流は一定のＩ１であり、前記コンデンサーＣの電圧は前記抵抗（つまり負荷）に電力を供給し、その基本的な出力電圧は一定値のＵｏである。前記三極管Ｑの導通時間をｔｏｎと仮定すると、この段階で前記インダクターに蓄積されたエネルギーはＥ＊Ｉ１＊ｔｏｎである。前記三極管Ｑが遮断状態にあるとき、前記直流電源と前記インダクターＬは同時に前記コンデンサーＣを充電し、前記コンデンサーＣの電圧は前記抵抗に電力を供給する。前記三極管Ｑの遮断時間をｔｏｆｆであると仮定すると、この期間中に前記インダクターによって放出されるエネルギーは（Ｕｏ−Ｅ）＊Ｉ１＊ｔｏｆｆである。１サイクルＴで、前記インダクターＬで蓄積されるエネルギーは、前記インダクターＬによって放出されるエネルギーと等しく、即ち、Ｅ＊Ｉ１＊ｔｏｎ＝（Ｕｏ−Ｅ）＊Ｉ１＊ｔｏｆｆであり、簡略化によりＵｏ＝Ｔ／ｔｏｆｆ＊Ｅが得られるため、前記昇圧回路１０１の増幅係数はＴ／ｔｏｆｆである。

前記昇圧回路１０１は、Ｂｏｏｓｔ昇圧構造を開示しているが、前記昇圧回路１０１は、他の形態の昇圧回路、モジュール又は集積ＩＣであってもよく、あるいは、前記昇圧回路１０１はまた、前記昇圧回路１０１の出力電圧をより広い範囲でより正確に調整することができる昇降圧回路であってもよいことが理解され得る。

前記第１スイッチ回路１０２は、前記昇圧回路１０１に接続され、前記昇圧回路１０１の出力電圧を受け取り、前記第１スイッチ回路１０２は、前記電解正極１３及び前記電解負極１４にそれぞれ接続され、前記第１スイッチ回路１０２は、前記電解正極１３に正極電圧を出力し、前記電解負極１４に負極電圧を出力するために使用される。

前記第１制御回路１０３は、前記昇圧回路１０１及び前記第１スイッチ回路１０２にそれぞれ接続され、１サイクル内の前記昇圧回路１０１の導通時間、１サイクル内の前記正極電圧の導通時間及び前記負極電圧の導通時間を調整するために使用される。本出願の実施例では、前記第１制御回路１０３はＤＳＰであり、１サイクル内で前記昇圧回路１０１の導通時間は前記フィードバック電圧Ｕと正の比例係数の関係にあり、１サイクル内で前記負極電圧の導通時間は前記フィードバック電圧Ｕと正の比例係数の関係にある。

本出願の実施例では、前記第１スイッチ回路１０２は、ＩＲ２１０３を使用してＭＯＳを駆動し、前記第１スイッチ回路１０２の反転により交流方形波を生成する。この方形波電圧は、前記媒体電解モジュール１０が配置される管路の媒体担体に印加され、電解により、媒体担体中のイオンの濃度を増加させる。前記交流方形波の波形信号には、短時間の電極変換がある。１サイクル内の前記昇圧回路１０１の導通時間をｔｏｎと仮定すると、１サイクル内の前記正極電圧の導通時間はＴｄｊｏｎであり、１サイクル内の前記負極電圧の導通時間はＴｄｊｏｆｆであるため、ｔｏｎ＝Ｋｆ１Ｕ、Ｋｆ１は第１フィードバック係数であり、好ましくは、Ｔｄｊｏｎ：Ｔｄｊｏｆｆ＝０．９：０．１、Ｔｄｊｏｆｆ＝Ｋｆ２Ｕ、Ｋｆ２は第２フィードバック係数である。電解の頻度（即ち、ＴｄｊｏｎとＴｄｊｏｆｆの比）を変更すると、電解の効果（即ち、媒体担体中のイオンの濃度）を調整することができる。

前記媒体電解モジュール１０は液体の媒体担体のために設けられるものであり、媒体担体が空気である場合、前記媒体電解モジュール１０は省略できることが理解できる。媒体が水である場合、前記媒体電解モジュール１０は、水中のイオン濃度を増加させることによって、水の導電性を高める。水ポンプの駆動により前記媒体電解モジュール１０を通って流れる水（即ち、前記媒体電解モジュール１０が取り付けられた管路を通って流れる水）は部分的に電離され、前記電解正極１３と前記電解負極１４に一定の濃度の正イオン及び負イオンが現れる。媒体が空気である場合、空気の導電性が低いため、電圧を倍増して電圧振幅を大きくする必要がある。直流負電位で高圧を出力する方法によって、前記変圧器２０３（図６に示すように）の出力端に電圧倍増直流出力ユニットを接続して、多段電圧倍増を実現し、負圧又は交流高圧を出力し、電離された空気を微生物（例えば、細菌）の細胞膜に送ることにより、殺菌効果を達成することができる。

図６を参照されたい。前記高圧発生モジュール２０は、前記直流電源によって出力された低電圧直流を高電圧直流に変換し、電解又は電離された前記媒体担体に作用して、イオンがエネルギーを運ぶようにするために使用される。前記高圧発生モジュール２０は、第２制御回路２０１、第２スイッチ回路２０２及び変圧器２０３を含む。

前記第２制御回路２０１は、前記第２スイッチ回路２０２に接続され、前記第２スイッチ回路２０２のデューティーサイクル比を調整するために使用される。前記第２スイッチ回路２０２はまた、前記直流電源に接続され、前記高圧発生モジュール２０の導通及び遮断を制御するために使用される。前記変圧器２０３は、前記第２スイッチ回路２０２に接続され、前記直流電源によって出力された低電圧直流を高電圧直流に変換するために使用される。

本出願の実施例では、前記直流電源の出力電圧を調整することができる。前記第２スイッチ回路２０２は、ＩＲ２１０３Ｓを使用してＭＯＳを駆動し、そのスイッチング周波数は、通常１０ＫＨｚ〜４０ＫＨｚである。前記変圧器２０３のコイル巻数に応じて、前記直流電源の出力電圧を１５００Ｖ〜２０００Ｖ以上の高圧正弦波に変換することができる。

前記フィードバックユニット３０はコイル３０１を含む。前記フィードバックユニット３０は、前記媒体電解モジュール１０及び前記高圧発生モジュール２０にそれぞれ接続される。前記フィードバックユニット３０は、エネルギーを持つイオンが前記コイル３０１を通過する際に発生するフィードバック電圧Ｕを検出し、前記フィードバック電圧Ｕに応じて閉ループ制御を行って、前記媒体電解モジュール１０の電解又は電離の頻度及び前記高圧発生モジュール２０の出力電圧をリアルタイムで調整するために使用される。

前記フィードバックユニット３０は電流検出回路３０２を更に含む。前記電流検出回路３０２は前記コイル３０１に接続される。前記電流検出回路３０２は、前記コイル３０１を流れる電流の大きさを検出するために使用される。前記電流検出回路３０２は、前記金属アダプター５０と前記霧化ノズル７０との間の前記媒体担体が流れる管路１１内に配置される。前記電流検出回路３０２は、具体的には、前記媒体担体のキャリヤー濃度及びキャリヤー速度を検出することで、前記コイル３０１を流れる電流の大きさを計算するために使用される。本出願の実施例では、前記電流検出回路３０２は、ＡＤ８２１７電流検出チップを使用し、電流と抵抗との間の関係により、前記フィードバック電圧Ｕを計算することができる。

図７及び図８を参照されたい。アンペールの周回路の法則及びファラデーの電磁誘導の法則に基づいて、エネルギーを持つイオンが閉コイルを通過するときに前記コイル３０１に誘導起電力を生成し、軸線（円心を通り、コイル平面に垂直な直線）上の通電円形コイルのある点での磁気誘導強度Ｂは、

である。

式中、μ₀=4πx10^-7H/mは透磁率であり、Ｒはコイルの平均半径であり、N₀は円形コイルの巻数であり、Ｉは、コイルを通過する電流であり、ｘは、軸線上のある点から円心Ｏまでの距離である。コイルは、互いに平行及び同軸で、同じ方向の電流Ｉを流す２つの同じ円形コイルである。理論計算により、コイル間隔ａがコイルの半径Ｒと等しい場合、２つのコイルの結合磁場は軸線（即ち、２つのコイルの円心の接続線）の近くの比較的広い領域で均一であることが証明される。前記コイル３０１の巻回は、前記媒体担体が流れる管路１１の内壁に可能な限り近く、一般に３〜５ターンで十分であることが理解され得る。

エネルギーを持つイオンは、電場の作用下で移動し、この電場は逆に、エネルギーを持つイオンが上部平面Ｓへシフトし続けるのを防止する。エネルギーを持つイオンは、それが受けたローレンツ力と電場の反作用力が平衡になると、上部平面Ｓへシフトすることができなくなるため、上部平面Ｓと下部平面Ｐとの間に安定した電圧、即ち、前記フィードバック電圧Ｕが形成される。前記コイル３０１の長さはｌであり、幅はｂであり、厚さはｄであり、キャリヤー濃度はｎであり、キャリヤー速度はｖであり、前記コイル３０１を通過する電流Ｉは
I=neνbdである。
フィードバック電圧はU=IB/ned=R_HIB/d=K_HIBである。

式中、フィードバック係数はR_H=1/ne、単位はm³/Cである。フィードバック感度はK_H= R_H/dであり、単位はｍＶ／ｍＡである。Ｉが定数である場合、U=K_HIB=K_OBとなる。フィードバック電圧Ｕを測定することにより、前記殺菌装置１００において閉ループ制御を行うことができることがわかる。

前記高圧アクセスユニット４０は、前記高圧発生モジュール２０及び前記金属アダプター５０にそれぞれ接続される。本出願の実施例では、前記高圧アクセスユニット４０は、前記高圧発生モジュール２０を接続する導線及び前記金属アダプター５０との接続点を含む。前記高圧アクセスユニット４０及び前記金属アダプター５０は、溶接又はねじロックによって接続し固定することができる。

前記金属アダプター５０は、前記高圧アクセスユニット４０を介して前記高圧発生モジュール２０の出力電圧を前記媒体担体に伝導するために使用される。好ましくは、前記金属アダプター５０は、銅製アダプターを採用する。前記金属アダプター５０は、優れた導電性を有する他の金属を選択することもできることが理解される。

前記駆動ユニット６０は、前記媒体担体が流れる管路１１内に設けられた水ポンプ又は空気ポンプに接続され、前記水ポンプ又は空気ポンプを駆動するために使用される。

前記霧化ノズル７０には前記フィードバックユニット３０が設けられ、前記霧化ノズル７０の前の前記媒体担体が流れる管路１１内には、前記金属アダプター５０が設けられる。前記霧化ノズル７０は、水又は空気の出口として理解され得る。前記殺菌機器２００が対応する機能を備えた出口を有する場合、前記霧化ノズル７０を配置する必要がない。前記霧化ノズル７０は、水又は空気の噴霧面積を増加させ、殺菌消毒の面積を増加させる。

使用中、前記霧化ノズル７０は、前記殺菌される物体の表面１２と位置合わせされ、高電位イオンを持つ水又は空気の出力強度に従って、前記霧化ノズル７０と前記殺菌される物体の表面１２との間の距離を調整する。一般に、数センチメートル〜数十センチメートルの距離を維持することができる。イオン水噴霧又はイオン空気噴霧は、前記殺菌される物体の表面１２に作用し、前記殺菌される物体の表面１２に導電性気液混合液を形成し、その結果、前記殺菌される物体の表面１２上の微生物が混合液中で浮遊する。高圧電場は、混合液中の微生物に作用する。高圧電場の作用下で、細胞膜上の電荷が分離して電位差を形成するので、細胞膜に不可逆的な穿孔が形成される。それにより、微生物の新陳代謝が破壊され、微生物が死に至り、殺菌消毒が達成される。

本出願の実施例は、殺菌装置及び殺菌機器を提供する。前記殺菌装置は、媒体電解モジュールにより媒体担体におけるイオン濃度を増加させて、媒体担体の導電性を向上させることにより、媒体担体におけるイオンが高圧発生モジュールの作用下で高圧になる。そのため、媒体担体における正イオンと負イオンの両方は、微生物の細胞膜に作用して、殺菌消毒の効果を達成し、媒体担体の利用率を向上させることができる。同時に、フィードバックユニットは、エネルギーを持つイオンがコイルを通過する際に生じるフィードバック電圧を検出し、フィードバック電圧に応じて閉ループ制御を行うことで、媒体電解モジュールの電解又は電離の頻度及び高圧発生モジュールの出力電圧をリアルタイムで調整し、最終的に微生物の細胞膜に作用する電位差を調整し、細胞膜に不可逆的な穿孔を生成し、微生物の新陳代謝を破壊し、殺菌消毒を実現する。従って、フィードバックユニットによって、前記殺菌機器は安定した効率的な殺菌消毒の効果を維持することができる。

なお、以上の実施例は、本出願の技術的手段を説明するためのものに過ぎず、それを制限するものではない。本出願のアイデアで、上記の実施例又は異なる実施例における技術的特徴は組み合わせることができ、ステップは任意の順序で実施することができ、また、上記のような本出願の様々な面に他の多くの変更もある。簡潔にするために、これらの変更は、詳細には記載されていない。上記した実施例を参照して本出願について詳述したが、当業者であれば、上記各実施例に記載の技術的手段を修正し、又はその一部の技術特徴を均等物で置き換えることができる。これらの修正や置き換えは、対応する技術的解決手段の本質を本出願の各実施例の技術的手段の範囲から逸脱させない。

Claims

殺菌装置であって、媒体担体が流れる管路に設けられ、直流電源に接続され、前記殺菌装置は、媒体電解モジュールと、高圧発生モジュールと、フィードバックユニットとを備え、
前記媒体電解モジュールは、媒体担体が流れる管路内に設けられ、媒体担体の電解又は電離を実現し、媒体担体内のイオン濃度を増加させるために使用され、
前記高圧発生モジュールは、前記直流電源によって出力された低電圧直流を高電圧直流に変換し、電解又は電離された前記媒体担体に作用して、イオンがエネルギーを運ぶようにするために使用され、
前記フィードバックユニットはコイルを備え、前記媒体電解モジュール及び前記高圧発生モジュールにそれぞれ接続され、前記フィードバックユニットは、エネルギーを運ぶイオンが前記コイルを通過する際に発生するフィードバック電圧を検出し、前記フィードバック電圧に応じて閉ループ制御を実行し、前記媒体電解モジュールの電解又は電離の頻度及び前記高圧発生モジュールの出力電圧をリアルタイムで調整するために使用される、ことを特徴とする殺菌装置。
前記殺菌装置は高圧アクセスユニット及び金属アダプターをさらに備え、前記高圧アクセスユニットは、前記高圧発生モジュール及び前記金属アダプターにそれぞれ接続され、前記金属アダプターは、前記高圧アクセスユニットを介して前記高圧発生モジュールの出力電圧を前記媒体担体に伝導するために使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
前記媒体担体が流れる管路内には、電解正極及び電解負極が設けられ、前記電解正極と前記電解負極の間にイオン交換膜が設けられ、
前記媒体電解モジュールは昇圧回路、前記第１スイッチ回路及び前記第１制御回路を備え、
前記昇圧回路は、前記直流電源に接続され、前記第１制御回路の駆動下で、前記昇圧回路に入力された前記直流電源の電圧を増幅して出力するために使用され、
前記第１スイッチ回路は、前記昇圧回路に接続され、前記昇圧回路の出力電圧を受け取り、前記第１スイッチ回路は、前記電解正極及び前記電解負極にそれぞれ接続され、前記第１スイッチ回路は、前記電解正極に正極電圧を出力し、前記電解負極に負極電圧を出力するために使用され、
前記第１制御回路は、前記昇圧回路及び前記第１スイッチ回路にそれぞれ接続され、１サイクル内の前記昇圧回路の導通時間、１サイクル内の前記正極電圧の導通時間及び前記負極電圧の導通時間を調整するために使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
前記第１制御回路はＤＳＰであり、１サイクル内で前記昇圧回路の導通時間は前記フィードバック電圧と正の比例係数の関係にあり、１サイクル内で前記負極電圧の導通時間は前記フィードバック電圧と正の比例係数の関係にある、ことを特徴とする請求項３に記載の殺菌装置。
前記高圧発生モジュールは、第２制御回路、第２スイッチ回路及び変圧器を備え、
前記第２制御回路は、前記第２スイッチ回路に接続され、前記第２スイッチ回路のデューティーサイクル比を調整するために使用され、
前記第２スイッチ回路はまた、前記直流電源に接続され、前記高圧発生モジュールのオンとオフを制御するために使用され、
前記変圧器は、前記第２スイッチ回路に接続され、前記直流電源によって出力された低電圧直流を高電圧直流に変換するために使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
前記殺菌装置は、駆動ユニット及び霧化ノズルをさらに備え、
前記駆動ユニットは、前記媒体担体が流れる管路内設けられた水ポンプ又は空気ポンプに接続され、
前記霧化ノズルには前記フィードバックユニットが設けられ、前記霧化ノズルの前の前記媒体担体が流れる管路内には前記金属アダプターが設けられる、ことを特徴とする請求項２に記載の殺菌装置。
前記フィードバックユニットは電流検出回路をさらに備え、前記電流検出回路は前記コイルに接続され、前記電流検出回路は、前記コイルを流れる電流の大きさを検出するために使用される、ことを特徴とする請求項６に記載の殺菌装置。
前記電流検出回路は、前記金属アダプターと前記霧化ノズルとの間の前記媒体担体が流れる管路内に配置され、前記電流検出回路は、具体的には、前記媒体担体のキャリヤー濃度及びキャリヤー速度を検出することで、前記コイルを流れる電流の大きさを計算するために使用される、ことを特徴とする請求項７に記載の殺菌装置。
前記昇圧回路は、インダクターＬ、三極管Ｑ、二極管Ｄ、コンデンサーＣ及び抵抗Ｒを備え、
前記インダクターＬの一端は前記直流電源の正極に接続され、前記インダクターＬの他端は前記三極管Ｑのコレクタ電極に接続され、
前記三極管Ｑのベース電極は前記第１制御回路に接続され、前記三極管Ｑのエミッタ電極は前記直流電源の負極に接続され、
前記二極管Ｄの陽極は前記三極管Ｑのコレクタ電極に接続され、前記二極管Ｄの陰極は前記コンデンサーＣの一端に接続され、
前記コンデンサーＣの他端は前記直流電源の負極に接続され、
前記抵抗Ｒの一端は前記コンデンサーＣの一端に接続され、前記抵抗Ｒの他端は前記コンデンサーＣの他端に接続される、ことを特徴とする請求項３に記載の殺菌装置。