消毒裝置、用於對家用器具消毒的方法以及消毒裝置的使用與流程
2023-06-29 04:10:26 1
本發明涉及一種用於對家用器具消毒的消毒裝置，該消毒裝置例如用在家用中的器具中，例如用在冰箱和洗碗機中，或者也用於在水循環中消除軍團桿菌。所述裝置基於現場的臭氧的產生，其中以電解方式從水中製備有待臭氧化的氧氣。此外，本發明包括一種用於對家用器具消毒的方法以及所述消毒裝置的使用。
背景技術：
ep1277480b1說明了一種用於對物體消毒的裝置，該裝置包括：用於接納物體的容器和包圍臭氧發生器的殼體，其中所述容器在能夠拆卸的狀態中相對於所述殼體被併入。所述容器能夠用蓋子來封閉，其中所述蓋子具有安裝連接件，該安裝連接件通過移動與所述殼體的導引件相嵌合。所述裝置具有一元件，該元件具有多根帶有排出口的管子，其中所述排出口沿著所述容器的內側面分布並且如此設計而成，以便其如此排出臭氧，使得所述臭氧直接衝擊到所述物體上。
臭氧、o3、由三個氧原子構成的分子是不穩定的並且因此反應性很強，其中它分解為一個氧分子o2和單個的氧原子，所述氧原子起強烈的氧化作用。臭氧因此很久以來被用作氧化劑並且尤其也用於消毒。在現有技術中例如發現以下應用情況：
—例如在汙水處理設備和遊泳池中進行的水處理；
—紙張的漂白；
—洗衣店裡的洗衣機中的臭氧程序，用於對洗滌物消毒；
—例如在吸菸者的轎車中進行的專業的臭味去除；
—水族館的水中的病菌負荷的減少；
—醫學上的消毒，例如用於改進傷口治療。
在這些專業的應用情況中，主要使用：通過無聲放電從分子的空氣-氧氣中製備臭氧或者也通過uv輻射的作用使氧氣分解。臭氧生產通常在現場進行，因為臭氧由於其不穩定性只能有限制地運輸或者在較長的時間內存放。只要例如在氧氣瓶中有純淨的氧氣可供使用，那麼在此與空氣中的氧氣的使用相比可以達到大約五倍高的臭氧濃度，並且此外而後在臭氧製備中不會產生像在使（含氮的）空氣臭氧化時不可避免的那樣的有毒的氮氧化物。因此，尤其對於醫學的應用情況來說始終將純氧用作原材料。
技術實現要素：
本發明在第一方面提供一種用於對家用器具消毒的消毒裝置，該消毒裝置具有：用於將水分解為氫氣和氧氣的電解單元；用於為所述電解單元提供水的布置結構；用於運行所述電解單元的直流電源；用於使以電解方式製備的氧氣的份額臭氧化的臭氧化單元；以及一個或者多個用於釋放所述臭氧化單元的含臭氧的氧氣的接頭，用於對所述家用器具進行消毒。
這樣的消毒裝置的優點在於，不僅所述臭氧而且作為用於所述臭氧的原材料的純氧都已經在家用中在現場通過電解來製備，更確切地說以家用常見的、不危險的量來製備，因而尤其不必使用氧氣瓶。此外，通過所述純淨的、以電解方式製備的氧氣的使用來避免：在臭氧化過程中在臭氧產量提高的情況下不產生有毒的氮氧化物。所述消毒裝置也並不是針對單個的應用情況來調整或者優化，而是它能夠同時實現多種應用情況。通過這些優點，能夠在實際上首先實現以合理的成本將臭氧用作家用中的消毒劑。
在私人的家用中將臭氧用於消毒目的是有意義的。因為在大量的家用器具、例如冰箱或者洗碗機中，隨著時間的推移出現病菌的侵害，所述病菌可能導致臭味煩擾並且可能甚至導致健康方面的危險。較高的病菌負荷也導致水果和蔬菜提前腐爛。
本發明的實施方式提供了其他優點。
一種用於對在所述臭氧化單元的所釋放的氧氣中的臭氧濃度進行調節的調節機構可以用於實現更加穩定的運行。
在電解時產生的氫氣本來必須予以清除。但是，通過燃料電池的使用可以將所述氫氣與空氣中的氧氣反向轉化為電，使得其在能量方面為所述直流電源的效率作貢獻。此外，電解要求純水、例如di水來作為原材料。由所述燃料電池釋放的水也滿足這些質量要求並且因此至少可以一部分地饋給所述電解裝置。通過所述兩種貢獻-電流和水-來顯著地降低所述消毒裝置的運行成本。
用於家用水的處理及過濾單元可以進一步降低所述運行成本，所述處理及過濾單元如此設計，使得所述水獲得對於所述電解來說足夠的純度，因而向所述消毒裝置饋給自來水而不是di水。
所述臭氧化單元按照傳統可以是用於無聲放電的高壓室（hochspannungszelle）。因為在技術上更為簡單，所以更加有利的是uv-c-輻射源的使用，其中用其產生的uv輻射的波長小於240nm。為此尤其考慮uv-led。在此尤其不需要如用於所述無聲放電那樣的高壓。
本發明的第二方面在於一種用於在家用器具中進行消毒的方法，該方法具有以下步驟：
—將水電解為氫氣和氧氣；
—使以電解方式製備的氧氣臭氧化；
—對所述以電解方式製備的氧氣的臭氧含量進行調節；並且
—提供含臭氧的氧氣用於對所述家用器具進行消毒。
在這裡所述優點也在於，不必在瓶中提供氧氣，仍然不產生有毒的氮氧化物並且可以實現較高的臭氧濃度。
對於本發明的這個方面來說，實施方式同樣提供了其他優點。在超過將純水用於所述電解的做法的情況下，作為替代方案，可以如此對家用水進行處理和過濾，使得所述水具有對所述電解來說足夠的純度；這降低了運行成本。通過「在使用空氣中的氧氣的情況下藉助於燃料電池將所述以電解方式製備的氫氣反向轉化為電」並且通過「將在反向轉化為電時所產生的水輸送給所述電解過程」來進一步降低所述運行成本。
將uv–c-輻射源用於使氧氣轉化為臭氧，對於所述uv-c-輻射源來說uv輻射的波長小於240nm，並且尤其將uv-led用作uv-c-輻射源；上述做法在技術上特別簡單並且不像通過無聲放電進行臭氧化一樣需要高壓。
本發明的第三方面是所述消毒裝置的使用。所述消毒裝置具有多個用於有待消毒的器具的接頭，並且因此用於家用中的下面所列舉的應用情況中的至少一種應用情況：
—冰箱中的食物的消毒；
—食物儲藏室中的食物的消毒；
—洗碗機中的臭味的去除；
—洗衣機中的臭氧化程序；
—遊泳池中的水處理；
—鞋櫃中的臭味的去除；
—水循環中的軍團桿菌的消除。
附圖說明
附圖示出：
圖1是按照本發明的消毒裝置的一種實施例連同按照不同實施方式的補充方案的示意圖；並且
圖2是按照本發明的用於在家用器具中進行消毒的方法的流程連同按照不同實施方式的補充方案的示意圖。
在附圖中，相同的附圖標記表示相同的或者功能相同的元件。
具體實施方式
圖1是按照本發明的消毒裝置的一種實施例連同按照不同實施方式的補充方案的示意圖，該消毒裝置利用作為消毒劑的臭氧來工作。
用於臭氧的原材料是氧氣，所述氧氣在電解單元1中根據以下公式
通過現場將水分解為氧氣和氫氣這種方式來製備。用於為所述電解單元1提供水的布置結構2在此用於從用於純水的儲備容器13中獲得能電解的純水。在最簡單的情況中，為此儲備從外部提供的di水。
對於所述電解來說所需要的直流電通過直流電源3來提供；所述直流電源在最簡單的情況中由家用電網（230v）來饋給並且而後包括ac/dc轉換器。
將通過所述電解單元1製備的純氧輸送給臭氧化單元4。在該臭氧化單元中根據以下公式
將所述氧氣的份額轉化為臭氧。可以為所述臭氧化設置高壓室15，在將高壓hs加載到電極上時，在所述高壓室中進行無聲放電。作為替代方案或者也作為補充方案，可以通過紫外輻射來將氧氣轉化為臭氧。為此需要具有小於240nm的波長的uv-c-輻射。這種uv-c-輻射可以通過低壓水銀燈來進行。但是，優選的是多個uv-led16（發光二極體），因為對於所述uv-led來說，正如對於常見的、用於可見光的led一樣僅僅需要低壓電壓nv。
不僅所述電解單元1的運行而且所述臭氧化單元4的運行—根據對消毒劑的隨時間變化的需求並且在考慮到臭氧的分解的情況下，在即使存在較小的儲備的情況下—都必須利用用於對有待釋放的氧氣中的臭氧濃度進行調節的調節機構5來調節，以保證均勻的消毒作用。在此，壓力傳感器17測量有待釋放的o3/o2混合氣的壓力，並且如果所述壓力不在額定值範圍之內，則例如可以用開關19a來接通或者切斷所述電解單元1的供電機構3。臭氧傳感器18補充地測量所述臭氧的分壓力，也就是其在氧氣中的按百分比計算的份額，並且如果該值不處於額定值範圍之內，則可以—在此也又優選通過用開關19b或者19c來轉換所述供電機構的方式—接通或者切斷所述臭氧化單元。
多個接頭6、6』、6』』、…和管路用於將所述臭氧提供給下述器具，在這些器具內要進行消毒。這些管路在此優選固定地敷設，由o2密封的並且耐o3的材料構成，並且所述器具具有閥v，所述閥在存在消毒需求時被打開。這一點可以周期性地根據測量值自動地進行或者在由使用者觸發的情況下進行。所儲備的o3/o2混合氣中的在此下降的壓力由所述調節機構來識別，並且在恆定地保持所述臭氧份額的情況下相應地補充所述混合氣。
所述消毒裝置的運行成本主要由用於所需要的di水的成本和電流成本所構成。為了降低這些成本，可以設置用於家用水的處理及過濾單元14，該處理及過濾單元如此構造和設計，使得所述水獲得對所述電解來說足夠的純度。
優選地可以設置燃料電池11，在該燃料電池中根據以下公式
將本來僅要清除的、在電解時除了純氧之外也產生的氫氣h212反向轉化為電。
所述燃料電池使用環境空氣的氧氣。如此產生的電流可以通過輸出導線100根據所述電解機構1和燃料電池11的電效率來將由所述電解機構1所需要的電流的大部分提供給供電機構3。用所述燃料電池11產生的水先驗地對所述電解來說足夠純淨，並且在量方面基本上可以滿足所述電解機構1的需求，因為封閉的h2/h2o-循環在此利用所述布置結構2來構成；僅僅可能的較小的損失可以通過di-水來補償。在整個消毒裝置的運行的物料平衡中，僅僅提供通過所述燃料電池而從環境空氣中取出的氧氣來作為用於進行消毒的o2/o3混合氣。
圖2象徵性地示出了用於藉助於臭氧在家用器具中進行消毒的方法的方法步驟，所述方法在所述消毒機構中進行。在這裡，將水電解s21為氫氣和氧氣以及使以電解方式製備的氧氣臭氧化s22很重要。對於以電解方式製備的氧氣的臭氧含量進行的調節s23用於獲得消毒劑的恆定的效用。最後，提供s24、s24』、s24』』、…含臭氧的氧氣用於家用中的不同的應用情況。
作為用於所述電解s21的純水，可以直接使用s25從外部提供的di水；作為替代方案，可以在對家用水進行處理和過濾s26的步驟中直接製備對所述電解s21來說具有足夠純度的水。
但是，優選藉助於燃料電池在使用空氣中的氧氣的情況下將在所述電解時作為副產品產生的氫氣反向轉化為電s27，其中不僅產生電流，而且也產生純水，所述純水又可以在步驟s28中輸送給所述電解21過程。所述燃料電池的所產生的水可以在封閉的循環中用於所述電解s21過程。
所述臭氧化s22優選藉助於作為uv-c-輻射源的uv-led來進行，其中uv輻射的波長小於240nm，或者所述臭氧化也通過在高壓室中的無聲放電來進行。
如此設計所述消毒機構，使得該消毒機構為多個器具提供臭氧化的氧氣。因此，該消毒機構應該同時用於家用中的下面所列舉的應用情況中的至少兩種應用情況，尤其是：
—冰箱中的食物的消毒；
—食物儲藏室中的食物的消毒；
—洗碗機中的臭味的消除；
—洗衣機中的臭氧化程序；
—遊泳池中的水處理；
—鞋櫃中的臭味的去除；
—水循環中的軍團桿菌的消除。
在這些以及其他專注於衛生和清潔的應用情況中，可能會在用臭氧消毒時產生有害的分解物。為此，所連接的器應具有封閉的、帶有相應的通風機構的設備。可選地，也可以用臭氧對有待消毒的室或者有待消毒的區域進行負壓或者真空清洗。