專利名稱：超小型活性氧凈水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于凈水器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用低溫等離子體技術(shù)產(chǎn)生高濃度活性氧用于水質(zhì)殺毒和凈化的裝置。
從水廠出來的自來水雖然經(jīng)過了混凝，沉淀，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。尤其目前采用是″加氯消毒法″，使自來水的殘余氯與水中有機物反應(yīng)生成三氯甲烷，此物質(zhì)已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為嚴重致癌物。而且輸水管道的二次污染，高樓蓄水箱的三次污染都令市民對自來水的純凈度產(chǎn)生疑慮。因此，對于水質(zhì)的凈化，推行家庭水工廠是勢在必行。
本發(fā)明提出的飲用水凈化器，是一種利用等離子體技術(shù)凈化水質(zhì)的超小型活性氧凈水器。由一個高頻脈沖電源、一個活性氧發(fā)生器、一個水氣渦流混合器、一個紅外控制器組合構(gòu)成。其中，高頻脈沖電源由穩(wěn)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，用于提供活性氧發(fā)生器所需的高壓脈沖；活性氧發(fā)生器由兩片活性氧發(fā)生元件構(gòu)成，在脈沖高壓下形成沿面流注放電，產(chǎn)生高濃度活性氧等自由基；水氣渦流混合器，用于提供活性氧離子和水分子充分混合的條件；紅外控制器設(shè)有自動和手動功能，可根據(jù)使用者要求提供不同的凈化方式。
凈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(chǎn)生的活性氧離子濃度大于1.0×106個/cm3，采用紅外感應(yīng)自動開關(guān)，可避免交叉感染，整機使用壽命大于30000小時。
本發(fā)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。凈化后的水中含氧量增加，具有更好的生物活性，其出水水質(zhì)符合國家GB5749-85標(biāo)準，可直接生飲或用于物體的殺菌消毒。
附圖是本發(fā)明的實施例，結(jié)合附圖對本發(fā)明裝置作進一步的描述。


圖1是本發(fā)明活性氧凈水器的結(jié)構(gòu)總圖。在凈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(wǎng)孔過濾器2；電磁閥3設(shè)置于進水口1和過濾器2之后，用于控制水的開關(guān)，由紅外感應(yīng)裝置11控制；高頻脈沖電源4放置在電磁閥的上部，電源采用12～24V供電，經(jīng)過逆變升壓后產(chǎn)生高頻高壓脈沖，施加到活性氧發(fā)生器6上，形成沿面流注放電，氣體電離產(chǎn)生活性氧離子；活性氧發(fā)生器6的下部通過導(dǎo)氣口與渦流混合器7相連接，當(dāng)水流過混合器時，水流呈螺旋前進狀態(tài)，形成負壓將活性氧離子吸入，活性氧離子與水充分混合，凈化后的水通過出水管8和防濺節(jié)水裝置9流出?？刂泼姘?安裝在凈水器的上部。
圖1中高頻脈沖電源采用整體封裝形式，尺寸為(60×50×50)mm。圖2是高頻脈沖電源的電路圖，由智能逆變電路組成。整個電路采用IGBT逆變形式，輸入220V電壓經(jīng)初級全橋整流濾波降壓后成為12～24V直流，通過IGBT全橋逆變，轉(zhuǎn)換成20～30KHz的高頻交流脈沖，再經(jīng)高頻脈沖變壓器升壓，最后由快速整流管、電抗器整定為可供發(fā)生活性氧用的高壓脈沖，電源輸出電壓3kv～6kv，脈沖前沿為0.3～0.5ns，脈寬約24us。
本發(fā)明活性氧凈水器的電源是一種高頻脈沖電源，其中采用高頻逆變技術(shù)，能產(chǎn)生前沿陡峭的高頻脈沖，提高電路中元器件的頻率響應(yīng)，使電壓前沿上升速率盡可能增大，大幅度提高放電電場強度，在放電間隙里形成強電離放電，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(yīng)過程，使空氣中的氧分子在ns的瞬間被激發(fā)、離解，成為活性氧等自由基，而且由于采用高頻，整個體積只為工頻電源體積的30％。
本發(fā)明所采用的活性氧發(fā)生器由具有抗氧化性能的金屬和電介質(zhì)組成，結(jié)構(gòu)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(jié)成活性氧發(fā)生元件的電介質(zhì)，在氧化鋁外表面燒結(jié)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(fā)明所采用的活性氧發(fā)生器為線條狀平行結(jié)構(gòu)，由2片平板組成，發(fā)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(fā)生器平行放在發(fā)生腔內(nèi)，整個放電腔大小為(80×10×15)mm，腔體采用工程塑料，放電腔通過導(dǎo)氣口與混合裝置連接在一起。
本發(fā)明中，水氣混合裝置采用渦流混合形式，如圖4所示。放置在放電電極的下面，通過導(dǎo)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(jié)構(gòu)按照流體力學(xué)的原理設(shè)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(chǎn)生了流體突然擴張的情況，此時，由于管子的橫截面突然擴大，流體進入殼體后突然減速增壓，形成了強烈的渦流。由于水管截面很小，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(xiàn)極端的湍流狀態(tài)。渦流產(chǎn)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(nèi)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，大大提高離子溶附于水的能力，使混合效率較傳統(tǒng)的鼓泡式、文丘里式等提高20％左右。
紅外控制器電路圖如圖5所示，由紅外發(fā)生器、存貯器、鎖存器、分頻器、史密特觸發(fā)器以及光電隔離器構(gòu)成，用于控制凈水器的啟停，紅外控制距離為100～200mm。
本活性氧凈水器具有五種功能去除有機化學(xué)物質(zhì)、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(zhì)。最終能通過深度凈化有效地清除自來水管網(wǎng)中的紅蟲、鐵銹、懸浮物等成分，降低濁度、余氯和有機雜質(zhì)，并截留細菌、大腸桿菌等微生物，從而消除自來水的二次污染，提高水質(zhì)，達到國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準，可直接生飲。同時，作為市鎮(zhèn)自來水管網(wǎng)的終端過濾裝置，只要在水龍頭上一接，干凈衛(wèi)生、清澈透明的飲用水便隨心所欲，隨手可得。
以下為本發(fā)明活性氧凈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(fā)明裝置具有的優(yōu)點工作穩(wěn)定可靠，使用濃度起伏變化小，用途廣，殺菌率高，速度快，結(jié)構(gòu)簡單，安裝操作方便，節(jié)水節(jié)能。由于采用了高頻高壓沿面放電技術(shù)產(chǎn)生活性氧，用激活水粒和氣體等自由基混合的先進技術(shù)，該設(shè)備整個裝置體積小、重量輕、功耗小、操作安全、成本低廉，是一種新型的水凈化器。該設(shè)備可以取代其他凈化產(chǎn)品，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們生活又提供了一種新的滅菌設(shè)備(手段)。
圖2為本凈水器的高頻脈沖電源電路圖。
圖3為本凈水器的活性氧發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖。其中圖3(a)為俯視圖，圖3(b)為剖視圖。
圖4為本凈水器的渦流混合器結(jié)構(gòu)圖。
圖5為本凈水器的紅外控制電路圖。
圖中標(biāo)號1為進水管，2為網(wǎng)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(fā)生器，7為渦流混合器，8為出水管，9為防濺節(jié)水裝置，10為紅外感應(yīng)裝置，11為活性氧發(fā)生器放電電極，12為陶瓷，13為接電極，14為散流片。
權(quán)利要求
1.一種使用等離子體技術(shù)凈化水質(zhì)的超小型活性氧凈水器，其特征在于包括一個高頻脈沖電源，用來提供活性氧發(fā)生器所需的高壓窄脈沖，由穩(wěn)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(fā)生器，由兩片活性氧發(fā)生元件構(gòu)成，在窄脈沖高壓下能形成沿面流注放電，產(chǎn)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(shè)有自動和和手動功能，根據(jù)使用者的要求提供不同的凈化方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超小型活性氧凈水器，其特征在于凈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(wǎng)孔過濾器(2)；電磁閥(3)設(shè)置于進水口(1)和過濾器(2)之后，用于控制水的開關(guān)，由紅外感應(yīng)裝置(11)控制；高頻脈沖電源(4)放置在電磁閥的上部，電源采用12～24V供電，經(jīng)過逆變升壓后產(chǎn)生高頻高壓脈沖，施加到活性氧發(fā)生器(6)上，形成沿面流注放電，氣體電離產(chǎn)生活性氧離子；活性氧發(fā)生器(6)的下部通過導(dǎo)氣口與渦流混合器(7)相連接，當(dāng)水流過混合器時，水流呈螺旋前進狀態(tài)，形成負壓將活性氧離子吸入，活性氧離子與水充分混合，凈化后的水通過出水管(8)和防濺節(jié)水裝置(9)流出；控制面板(5)安裝在凈水器的上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超小型活性氧凈水器，其特征在于高壓脈沖電源由智能逆變電路組成，電路采用IGBT逆變形式，輸入220V電壓經(jīng)初級全橋整流濾波降壓后成為12～24V直流，通過IGBT全橋逆變，轉(zhuǎn)換成20～30KHz的高頻交流脈沖，再經(jīng)高頻脈沖變壓器升壓，最后由快速整流管、電抗器整定為可供發(fā)生活性氧用的高壓脈沖，電源輸出電壓3kv～6kv，脈沖前沿為0.3～0.5ns，脈寬約24us。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超小型活性氧凈水器，其特征在于上述的活性氧發(fā)生器由具有抗氧化性能的金屬和電介質(zhì)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(jié)成活性氧發(fā)生元件的電介質(zhì)，在氧化鋁外表面燒結(jié)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(jù)權(quán)利要求3所述的超小型活性氧凈水器，其特征在于上述的活性氧發(fā)生器為線條狀平行結(jié)構(gòu)，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(jù)權(quán)利要求1所述的超小型活性氧凈水器，其特征在于控制器由紅外發(fā)生器、存貯器、鎖存器、分頻器、史密特觸發(fā)器以及光電隔離器構(gòu)成，用于控制凈水器的啟停，紅外控制距離為100～200mm。
全文摘要
本發(fā)明是一種由高頻脈沖電源、活性氧發(fā)生器、渦流混合器以及紅外控制器組成的用于水質(zhì)凈化的裝置。采用低溫等離子體技術(shù)產(chǎn)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(shù)，同時使用感應(yīng)控制開關(guān)，安全隔離變壓器，防濺節(jié)水裝置和網(wǎng)孔過濾器，整個裝置工作具有性能穩(wěn)定可靠、殺菌率高、速度快、結(jié)構(gòu)簡單、無殘害、不存在二次污染等優(yōu)點?？蓮V泛用于食品餐具消毒、創(chuàng)面洗凈滅菌、果蔬殺菌保鮮、衛(wèi)生潔具消毒、清潔口腔、飲用水制造等領(lǐng)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(yōu)先權(quán)日2003年4月10日
發(fā)明者陳剛, 許太明, 曲獻偉 申請人:上海復(fù)潔環(huán)境科技工程有限公司