超小型活性氧淨水器的製作方法

2023-04-29 10:05:21 2

專利名稱：超小型活性氧淨水器的製作方法
技術領域：
本發明屬於淨水器技術領域，具體涉及一種利用低溫等離子體技術產生高濃度活性氧用於水質殺毒和淨化的裝置。
從水廠出來的自來水雖然經過了混凝，沉澱，過濾，加氯消毒等過程，但只能除去一些懸浮物，膠體及部分細菌等。尤其目前採用是″加氯消毒法″，使自來水的殘餘氯與水中有機物反應生成三氯甲烷，此物質已經被世界衛生組織確定為嚴重致癌物。而且輸水管道的二次汙染，高樓蓄水箱的三次汙染都令市民對自來水的純淨度產生疑慮。因此，對於水質的淨化，推行家庭水工廠是勢在必行。
本發明提出的飲用水淨化器，是一種利用等離子體技術淨化水質的超小型活性氧淨水器。由一個高頻脈衝電源、一個活性氧發生器、一個水氣渦流混合器、一個紅外控制器組合構成。其中，高頻脈衝電源由穩壓輸入電源、逆變電路、漏電保護電路以及高頻升壓變壓器組成，用於提供活性氧發生器所需的高壓脈衝；活性氧發生器由兩片活性氧發生元件構成，在脈衝高壓下形成沿面流注放電，產生高濃度活性氧等自由基；水氣渦流混合器，用於提供活性氧離子和水分子充分混合的條件；紅外控制器設有自動和手動功能，可根據使用者要求提供不同的淨化方式。
淨水器的進水口可以直接接到自來水出水管上，通過面板上的控制按鈕選擇不同的工作方式。一般為直流12～24V輸入；工作時功耗約10～20W；電源輸出在4KV～8KV之間的高頻電壓；產生的活性氧離子濃度大於1.0×106個/cm3，採用紅外感應自動開關，可避免交叉感染，整機使用壽命大於30000小時。
本發明能有效地去除水中的有機物、氯、重金屬及有害化合物。具有長期的殺菌、滅菌、抑制細菌繁殖等功能。淨化後的水中含氧量增加，具有更好的生物活性，其出水水質符合國家GB5749-85標準，可直接生飲或用於物體的殺菌消毒。
附圖是本發明的實施例，結合附圖對本發明裝置作進一步的描述。


圖1是本發明活性氧淨水器的結構總圖。在淨水器的兩端分別裝有進水口1、出水管8，進水口直接連接在自來水管道(1/2』或3/4』)上，在進水口安裝有可卸的網孔過濾器2；電磁閥3設置於進水口1和過濾器2之後，用於控制水的開關，由紅外感應裝置11控制；高頻脈衝電源4放置在電磁閥的上部，電源採用12～24V供電，經過逆變升壓後產生高頻高壓脈衝，施加到活性氧發生器6上，形成沿面流注放電，氣體電離產生活性氧離子；活性氧發生器6的下部通過導氣口與渦流混合器7相連接，當水流過混合器時，水流呈螺旋前進狀態，形成負壓將活性氧離子吸入，活性氧離子與水充分混合，淨化後的水通過出水管8和防濺節水裝置9流出。控制面板5安裝在淨水器的上部。
圖1中高頻脈衝電源採用整體封裝形式，尺寸為(60×50×50)mm。圖2是高頻脈衝電源的電路圖，由智能逆變電路組成。整個電路採用IGBT逆變形式，輸入220V電壓經初級全橋整流濾波降壓後成為12～24V直流，通過IGBT全橋逆變，轉換成20～30KHz的高頻交流脈衝，再經高頻脈衝變壓器升壓，最後由快速整流管、電抗器整定為可供發生活性氧用的高壓脈衝，電源輸出電壓3kv～6kv，脈衝前沿為0.3～0.5ns，脈寬約24us。
本發明活性氧淨水器的電源是一種高頻脈衝電源，其中採用高頻逆變技術，能產生前沿陡峭的高頻脈衝，提高電路中元器件的頻率響應，使電壓前沿上升速率儘可能增大，大幅度提高放電電場強度，在放電間隙裡形成強電離放電，獲得高能量密度的大能量的電子，強化氧分子分解、分解電離、分解附著等反應過程，使空氣中的氧分子在ns的瞬間被激發、離解，成為活性氧等自由基，而且由於採用高頻，整個體積只為工頻電源體積的30％。
本發明所採用的活性氧發生器由具有抗氧化性能的金屬和電介質組成，結構形式為線條狀平行板式，如圖3所示。其中，接地電極為10～30μm的金屬鎢，兩邊用氧化鋁燒結成活性氧發生元件的電介質，在氧化鋁外表面燒結有厚度為8～15μm的金屬鎢薄膜作為放電極，放電極平行排列。氧化鋁層厚度為0.4～0.6mm。
本發明所採用的活性氧發生器為線條狀平行結構，由2片平板組成，發生器每片大小為(20×50×1)mm，電極間距為1～5mm，電極寬度為1～5mm，厚度為10～30μm。
圖3中的發生器平行放在發生腔內，整個放電腔大小為(80×10×15)mm，腔體採用工程塑料，放電腔通過導氣口與混合裝置連接在一起。
本發明中，水氣混合裝置採用渦流混合形式，如圖4所示。放置在放電電極的下面，通過導氣口與放電腔相接，一端與電磁閥相連，另一端與出水口相連。整機結構按照流體力學的原理設計，水流通過混合器時能達到一臨界速度，流體中相臨層次之間不斷混擾，形成湍流運動。氣體由進氣管進入水管中時，產生了流體突然擴張的情況，此時，由於管子的橫截面突然擴大，流體進入殼體後突然減速增壓，形成了強烈的渦流。由於水管截面很小，而且還有散流片的作用，使得氣體的渦流更加劇烈。因而，氣體入口處將呈現極端的湍流狀態。渦流產生的負壓將高濃度活性氧離子吸入混合器中，水在混合器內充分霧化成非常微細的激化小顆粒，增加活性氧等自由基在水中的溶解和附著面積，大大提高離子溶附於水的能力，使混合效率較傳統的鼓泡式、文丘裡式等提高20％左右。
紅外控制器電路圖如圖5所示，由紅外發生器、存貯器、鎖存器、分頻器、史密特觸發器以及光電隔離器構成，用於控制淨水器的啟停，紅外控制距離為100～200mm。
本活性氧淨水器具有五種功能去除有機化學物質、去除致癌菌、去除異色、異味、去除有害金屬、保留有易健康的物質。最終能通過深度淨化有效地清除自來水管網中的紅蟲、鐵鏽、懸浮物等成分，降低濁度、餘氯和有機雜質，並截留細菌、大腸桿菌等微生物，從而消除自來水的二次汙染，提高水質，達到國家飲用水衛生標準，可直接生飲。同時，作為市鎮自來水管網的終端過濾裝置，只要在水龍頭上一接，乾淨衛生、清澈透明的飲用水便隨心所欲，隨手可得。
以下為本發明活性氧淨水器滅菌試驗表殺菌效果表

滅菌時間和效率對照表

洗手殺菌效果表

本發明裝置具有的優點工作穩定可靠，使用濃度起伏變化小，用途廣，殺菌率高，速度快，結構簡單，安裝操作方便，節水節能。由於採用了高頻高壓沿面放電技術產生活性氧，用激活水粒和氣體等自由基混合的先進技術，該設備整個裝置體積小、重量輕、功耗小、操作安全、成本低廉，是一種新型的水淨化器。該設備可以取代其他淨化產品，為工農業生產及人們生活又提供了一種新的滅菌設備(手段)。
圖2為本淨水器的高頻脈衝電源電路圖。
圖3為本淨水器的活性氧發生器結構圖。其中圖3(a)為俯視圖，圖3(b)為剖視圖。
圖4為本淨水器的渦流混合器結構圖。
圖5為本淨水器的紅外控制電路圖。
圖中標號1為進水管，2為網孔過濾器，3為電磁閥，4為高頻電源，5為控制面板，6為活性氧發生器，7為渦流混合器，8為出水管，9為防濺節水裝置，10為紅外感應裝置，11為活性氧發生器放電電極，12為陶瓷，13為接電極，14為散流片。
權利要求
1.一種使用等離子體技術淨化水質的超小型活性氧淨水器，其特徵在於包括一個高頻脈衝電源，用來提供活性氧發生器所需的高壓窄脈衝，由穩壓輸入電源、逆變電路、漏電保護電路以及高頻升壓變壓器組成；一個活性氧發生器，由兩片活性氧發生元件構成，在窄脈衝高壓下能形成沿面流注放電，產生大量的活性氧等自由基；一個水氣渦流混合器，用來提供活性氧離子和水分子充分混合的條件；一個紅外控制器，設有自動和和手動功能，根據使用者的要求提供不同的淨化方式。
2.根據權利要求1所述的超小型活性氧淨水器，其特徵在於淨水器的兩端分別裝有進水口(1)、出水管(8)，進水口直接連接在自來水管道上，在進水口安裝有可卸的網孔過濾器(2)；電磁閥(3)設置於進水口(1)和過濾器(2)之後，用於控制水的開關，由紅外感應裝置(11)控制；高頻脈衝電源(4)放置在電磁閥的上部，電源採用12～24V供電，經過逆變升壓後產生高頻高壓脈衝，施加到活性氧發生器(6)上，形成沿面流注放電，氣體電離產生活性氧離子；活性氧發生器(6)的下部通過導氣口與渦流混合器(7)相連接，當水流過混合器時，水流呈螺旋前進狀態，形成負壓將活性氧離子吸入，活性氧離子與水充分混合，淨化後的水通過出水管(8)和防濺節水裝置(9)流出；控制面板(5)安裝在淨水器的上部。
3.根據權利要求1所述的超小型活性氧淨水器，其特徵在於高壓脈衝電源由智能逆變電路組成，電路採用IGBT逆變形式，輸入220V電壓經初級全橋整流濾波降壓後成為12～24V直流，通過IGBT全橋逆變，轉換成20～30KHz的高頻交流脈衝，再經高頻脈衝變壓器升壓，最後由快速整流管、電抗器整定為可供發生活性氧用的高壓脈衝，電源輸出電壓3kv～6kv，脈衝前沿為0.3～0.5ns，脈寬約24us。
4.根據權利要求1所述的超小型活性氧淨水器，其特徵在於上述的活性氧發生器由具有抗氧化性能的金屬和電介質組成，為線條狀平行板式，接地電極為10～30μm的金屬鎢，兩邊用氧化鋁燒結成活性氧發生元件的電介質，在氧化鋁外表面燒結有厚度為8～15μm的金屬鎢薄膜作為放電極，放電極平行排列。
5.根據權利要求3所述的超小型活性氧淨水器，其特徵在於上述的活性氧發生器為線條狀平行結構，由2片平板組成，每片的尺寸為(20×50×1)mm，電極間距為1～5mm，電極寬度為1～5mm，厚度為10～30μm，平行排列。
6.根據權利要求1所述的超小型活性氧淨水器，其特徵在於控制器由紅外發生器、存貯器、鎖存器、分頻器、史密特觸發器以及光電隔離器構成，用於控制淨水器的啟停，紅外控制距離為100～200mm。
全文摘要
本發明是一種由高頻脈衝電源、活性氧發生器、渦流混合器以及紅外控制器組成的用於水質淨化的裝置。採用低溫等離子體技術產生活性氧等自由基，用激活水粒和大量自由基渦流混合的技術，同時使用感應控制開關，安全隔離變壓器，防濺節水裝置和網孔過濾器，整個裝置工作具有性能穩定可靠、殺菌率高、速度快、結構簡單、無殘害、不存在二次汙染等優點。可廣泛用於食品餐具消毒、創面洗淨滅菌、果蔬殺菌保鮮、衛生潔具消毒、清潔口腔、飲用水製造等領域。
文檔編號C02F1/78GK1450002SQ0311627
公開日2003年10月22日 申請日期2003年4月10日 優先權日2003年4月10日
發明者陳剛, 許太明, 曲獻偉 申請人:上海復潔環境科技工程有限公司