專利名稱：兼產(chǎn)高氧化電位消毒水的間隙式整水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用電解法使自來水轉(zhuǎn)化成為保健飲用水和高氧化電位消毒水的設(shè)備和方法，屬水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，自上世紀(jì)80年代后國內(nèi)外有眾多的公司生產(chǎn)整水器產(chǎn)品。連續(xù)式整水器連續(xù)電解出水，電腦控制使用方便，但缺點(diǎn)是不能去除溶解于自來水中的各種鹽類、重金屬、氟和不能使硬水軟化。ZL93225177.3是間隙式整水器，雖然克服了連續(xù)式整水器的上述缺點(diǎn)，但手工操作使用不便。
高氧化電位消毒水生成機(jī)也是將自來水電解，但電解前自來水中先要加鹽(Nacl或Kcl)，并需要一套復(fù)雜的控制設(shè)備、控制電解參數(shù)，使陽極出水達(dá)到高氧化電位消毒水的技術(shù)指標(biāo)，ORP＞+1000mv、PH＜2.7，因此設(shè)備價(jià)格昂貴。例如日本圣太科SUNTECH-1000酸化水生成裝置每分鐘生成消毒水1.1升，售價(jià)人民幣19.8萬元。ZL01210497.3是間隙式的全自動(dòng)高氧化電位消毒水生成機(jī)。其陽極生成高氧化電位消毒水，陰極生成的水由于加鹽后不再能飲用。
以上兩種產(chǎn)品雖然都是將自來水電解，但整水器不可能生成高氧化電位消毒水，而高氧化電位消毒水機(jī)則不能同時(shí)生成保健飲用水。
發(fā)明的目的使間隙式整水器成為不需人工管理的全自動(dòng)產(chǎn)品，使這種間隙式整水器同時(shí)兼產(chǎn)高氧化電位消毒水。

發(fā)明內(nèi)容
間隙式整水器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如

圖1所示。它由電解槽、直流電源及控制器、進(jìn)水系統(tǒng)和出水系統(tǒng)組成。其中電解槽的構(gòu)成包括電解槽箱體(1)、隔膜(3)(把箱體內(nèi)部分隔成左右兩部份)、左側(cè)裝有陽極電極鈑(4)、右側(cè)裝有陰極電極鈑(5)；進(jìn)水系統(tǒng)由進(jìn)水管(8)、電磁閥V1和液位計(jì)(2)組成；出水系統(tǒng)由排水管(9)、放水龍頭(6)和(7)、以及電磁閥V2和V3組成；直流電源及控制器(10)由交流220V整流成100～190V直流電解電壓，控制器采用以時(shí)鐘為坐標(biāo)的程序控制；在電解槽箱體頂部左側(cè)開有一個(gè)加鹽小孔(11)。
電解槽箱體由食品級(jí)工程塑料注塑成型；隔膜用微孔陶瓷材料；電極鈑用不會(huì)腐蝕的鈦合金鈑加塗惰性金屬釕或鉑制造；電磁閥為常閉式；控制器用可編程序控制器、單片機(jī)或模擬電路中的任一種。
圖2為以時(shí)鐘為坐標(biāo)的程序控制方框圖。從設(shè)定的時(shí)間T0啟動(dòng)，程序I為排剩水；程序II為沖洗；程序III為充水；程序IV為電解；程序V為自然沉淀。執(zhí)行程序I時(shí)，打開V2和V3，將電解槽兩側(cè)剩水排凈。經(jīng)過設(shè)定時(shí)間t1后繼續(xù)執(zhí)行程序II沖洗，V1開V2關(guān)V3開，進(jìn)水充滿左側(cè)并通過隔膜溢入右側(cè)，由于V3仍開啟進(jìn)水就將右側(cè)底部沉淀物從V3排出。經(jīng)過設(shè)定時(shí)間t2后執(zhí)行程序III充水，V3關(guān)右側(cè)水位上升直至液位計(jì)(2)處V1關(guān)。立即再執(zhí)行程序IV電解，直流電輸入經(jīng)過設(shè)定時(shí)間t3后電解結(jié)束。繼之為自然沉淀程序V，直流電源關(guān)，由于直流電源和電磁閥都已關(guān)閉故控制器不需再進(jìn)行控制，進(jìn)入休眠狀態(tài)。執(zhí)行程序I-V需要1個(gè)多小時(shí)，To設(shè)定在深夜睡眠時(shí)間，白天使用時(shí)電解槽中陰極一側(cè)的反應(yīng)所生成的懸浮絮狀物都已沉淀到底部，故取用的都是清澈的水。間隙式電解槽的電解時(shí)間長，一般需要30-60分鐘，在電解過程中會(huì)發(fā)生一系列的電化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，離子會(huì)穿過隔膜微孔交換，正離子富集到陰極，負(fù)離子富集到陽極，一部份重金屬離子會(huì)沉積到陰極鈑表面還原成金屬，使陰極表面被污染，故經(jīng)過一段時(shí)間后，電極必須清洗以恢復(fù)其導(dǎo)電功能。鈣鎂離子和除鉀鈉以外的其它金屬離子會(huì)和陰極水中的氫氧離子化合成不溶解的氫氧化合物析出，細(xì)菌等微生物都會(huì)被殺滅，其尸體的蛋白質(zhì)也會(huì)帶電，自來水中未被除去的膠體顆粒也會(huì)脫穩(wěn)，所有這此微粒會(huì)產(chǎn)生電凝聚反應(yīng)，產(chǎn)生大量白色絮狀物，懸浮在水中，由于它們比重稍重于水，故需要一個(gè)自然沉淀過程，一般經(jīng)過五六個(gè)小時(shí)都會(huì)沉淀到底部，得到非常清澈的水。電解后陰極出水的理化特性變化非常大，自來水是喪失活性的大分子團(tuán)水(13個(gè)左右水分子組成)，電解后成為活性的小分子團(tuán)水(6個(gè)左右水分子組成)，其溶解度大和滲透壓?。唤行缘淖詠硭兂杉s為PH9-10.5的微堿性水；氧化性自來水(約為ORP+200～+500mv)轉(zhuǎn)化成還原性水(約為ORP-750～-850mv)。小分子團(tuán)水作為餐飲用水能促進(jìn)營養(yǎng)物吸收和代謝垃圾排泄，低的負(fù)還原電位能清除體內(nèi)過剩的活性氧(氧自由基)，所以間隙式整水器陰極側(cè)生成的是極好的保健飲用水，是完全無菌能直接飲用的水。其陽極生成的水是清澈的水，無任何析出物，也是小分子團(tuán)活性水，約為PH3-5、ORP+700-+900mv。有一定的消毒作用但不能作為消毒劑使用，具有收斂性；有一定的護(hù)膚護(hù)發(fā)功能。
電極的清洗方法很容易完成，只要在電解中把陰極和陽極反接，那末電解時(shí)陰極表面的沉積物在作為陽極時(shí)會(huì)迅速溶解，只需一次電解就能完全清除。故清洗電極也能由控制器自動(dòng)執(zhí)行，方法是在控制器中設(shè)一個(gè)電解直流電源的開關(guān)計(jì)數(shù)器，并設(shè)定一個(gè)數(shù)N，當(dāng)電解次數(shù)為N的倍數(shù)時(shí)就執(zhí)行圖2中的程序VI準(zhǔn)備清洗，直流輸出的正負(fù)極倒接。這一天To時(shí)，所執(zhí)行的程序I-V是倒極電解，接下去就執(zhí)行程序VII結(jié)束清洗，把直流輸出正負(fù)極復(fù)位，再立即執(zhí)行正常的電解程序I-V。從圖2中可以看出在清洗電極的過程中所生成的水是立即排廢的。
高氧化電位消毒水是取代化學(xué)消毒劑的新一代高效廣譜滅菌的綠色消毒劑，能在幾秒到幾分鐘內(nèi)100％殺滅一切細(xì)菌病毒而對(duì)環(huán)境完全無害。過去由于機(jī)器價(jià)格太貴而不能普及使用。其機(jī)器價(jià)格所以貴是因?yàn)樾枰惶讖?fù)雜的控制系統(tǒng)。在本發(fā)明中只需在上述的間隙式整水器的陽極側(cè)頂部增加一個(gè)加鹽小孔(11)，在電解開始時(shí)加入少量食鹽，就可在整水器制得保健飲用水的同時(shí)在陽極一側(cè)得到合格的高氧化電位消毒水。整水器電解過程可以不另添加任何控制。加鹽量也可在較大范圍內(nèi)變動(dòng)。一般是0.01～0.05％，電解時(shí)間長加鹽量少些，電解時(shí)間短加鹽量多些。在兼制造高氧化電位消毒水時(shí)，陰極出水仍然能照常飲用，其差別僅是水中的鈉離子濃度稍增加。在人體需要補(bǔ)鉀離子時(shí)可以用Kcl代替食鹽。本發(fā)明是在實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)的，原理上也可以得到解釋，正規(guī)的高氧化電位消毒水機(jī)追求的是穩(wěn)定質(zhì)量前提下的高產(chǎn)量，連續(xù)式電解時(shí)間僅幾秒鐘，間隙式電解是幾分鐘，所以必須有可靠的控制設(shè)備。本發(fā)明中電解時(shí)間可以長達(dá)30～60分鐘，這樣雖然加鹽量較少，電解功率也小得多，但因反應(yīng)時(shí)間長，同樣能夠達(dá)到高氧化電位消毒水的指標(biāo)。發(fā)明者曾將用此法產(chǎn)生的高氧化電位消毒水，其PH為2.5、ORP為1100mv，經(jīng)山東濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院微生物教研室作滅菌試驗(yàn)，結(jié)果是30分鐘后經(jīng)37℃培養(yǎng)18小時(shí)，使5×107個(gè)/c.c大腸桿菌100％殺滅，5×107個(gè)/c.c金黃葡萄球菌只有1個(gè)菌落生長，也是接近100％。證明它有極好的消毒效果。
圖1說明(1)電解槽箱體(2)液位計(jì)(3)隔膜(4)陽極電極鈑(5)陰極電極鈑(6)放水龍頭(7)放水龍頭(8)進(jìn)水管(9)排水管(10)直流電源及控制器(11)加鹽小孔 V1、V2、V3均為常閉電磁閥圖2說明圖2為以時(shí)鐘為坐標(biāo)的程序控制方框圖，方框中上一行文字為程序名稱，中行為直流電源開關(guān)狀態(tài)，下行為電磁閥開關(guān)狀態(tài)。其中程序V執(zhí)行后直流電源和電磁閥全關(guān)即不再需控制。圖中To為設(shè)定的每天啟動(dòng)時(shí)間，t1、t2、t3和N均為在軟件中設(shè)定的控制參數(shù)。
實(shí)施例電解槽箱體的蓄水量是根據(jù)用戶人數(shù)設(shè)計(jì)的，在本例適用于4口之家，總蓄水量為15升，其中陰極側(cè)為9升，陽極側(cè)為6升。直流電源交流220V輸入，輸出為直流100～190V。控制器面板上設(shè)有電解電壓100V/150V/190V和電解時(shí)間30/45/60分鐘的2個(gè)選擇開關(guān)。軟件控制參數(shù)To為23:00，t1、t2均為10′、t3選用45′、N為10。電解直流電壓選用190V。面板上設(shè)有電解通電時(shí)的指示燈。
在本實(shí)施例中，午夜23:00控制器啟動(dòng)，執(zhí)行程序I，V2及V3通電開啟、排盡這天未用完剩水；23:10′V1和V3開，自來水從陽極底部進(jìn)入并通過隔膜溢入右側(cè)沖洗陰極側(cè)底部沉淀物；23:20′V3關(guān)，自來水位上升至液位計(jì)(2)時(shí)，V1關(guān)并同時(shí)輸出190V直流開始電解；0:05′電解結(jié)束電源及電磁閥全關(guān)，控制器處于休眠狀態(tài)。如果早晨6點(diǎn)用戶使用時(shí)已經(jīng)有6小時(shí)的自然沉淀過程，取用的飲用水完全清澈，PH值約為10～10.5。ORP約為-800～-850mv，直接飲用具有非常好的保健功能。如果需要制造高氧化電位消毒水，則在23:20′后電源指示燈閃亮?xí)r從小孔(11)加入1-2克食鹽，0:05′指示燈熄滅后即可從放水龍頭(6)放得PH＜2.7、ORP＞+1000mv的消毒水。注意之點(diǎn)是電解結(jié)束后就應(yīng)將消毒水灌注在密閉的玻璃或塑料容器中備用，不宜在電解槽內(nèi)貯存，因?yàn)镺RP值會(huì)衰減而影響消毒效果。
本實(shí)施例使用的是日本三菱公司的FX-IS型PLC(可編程序控制器)。
權(quán)利要求
1.一種間隙式整水器是由電解槽、直流電源及控制器、進(jìn)水系統(tǒng)和出水系統(tǒng)組成，其特征是控制器由時(shí)鐘作坐標(biāo)進(jìn)行程序控制；進(jìn)水系統(tǒng)和出水系統(tǒng)由常閉式電磁閥V1、V2、V3、進(jìn)行控制，達(dá)到不需人工管理的全自動(dòng)功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙式整水器，其特征是程序控制方法是從設(shè)定的時(shí)間T0開始啟動(dòng)，依次執(zhí)行程序I排剩水、程序II沖洗、程序III充水、程序IV電解、程序V自然沉淀。各程序間的間隔時(shí)間t1、t2和t3也需在軟件中設(shè)定，執(zhí)行程序V后就不需進(jìn)行控制，控制器進(jìn)入休眠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙式整水器，其特征是在控制器中設(shè)有直流電源開關(guān)次數(shù)的計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)為設(shè)定的N值倍數(shù)時(shí)，在程序IV結(jié)束后接下去就執(zhí)行程序VI電極清洗準(zhǔn)備，將直流電源正負(fù)極倒接，在時(shí)鐘到達(dá)T0時(shí)再執(zhí)行程序I→IV和程序VII結(jié)束清洗並將直流電源正負(fù)極復(fù)位，然后立即再進(jìn)入執(zhí)行正常程序I→V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙式整水器，其特征是進(jìn)水系統(tǒng)由進(jìn)水管(8)電磁閥V1和液位計(jì)(2)組成，自來水從陽極一側(cè)引入並通過隔膜(3)溢入陰極一側(cè)，由液位計(jì)(2)控制關(guān)閉電磁閥V1。
5.一種用自來水加鹽后電解制造高氧化電位消毒水的方法，其特征是在間隙式整水器正常運(yùn)作程序的電解開始時(shí)從陽極頂部小孔中加入一定量鹽，在電解結(jié)束時(shí)就能從陽極放水龍頭中立即放出合格的高氧化電位消毒水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造高氧化電位消毒水的方法，其特征是所加的鹽可以是食鹽NaCl，也可以是KCl。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能兼產(chǎn)高氧化電位消毒水的一種間隙式整水器，它裝有電磁閥和液位計(jì)，控制器內(nèi)有以時(shí)鐘為坐標(biāo)的程序控制軟件，因此能每天自動(dòng)執(zhí)行排水、沖洗、充水、電解、自然沉淀、一定天數(shù)后自動(dòng)清洗電極等程序，不需任何人工管理，白天都能取用新鮮、清澈的優(yōu)質(zhì)保健飲用水。這種水是小分子團(tuán)活性水，微堿性、還原性，能促進(jìn)人體營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝垃圾的排泄和清除致病的活性氧。陽極產(chǎn)生的水具有一定的消毒功能和護(hù)發(fā)護(hù)膚功能。這種整水器能去除溶于自來水中的各種鹽類、重金屬、氟和使硬水軟化。如果在電解開始時(shí)從頂部小孔中加入少量食鹽，則電解結(jié)束時(shí)能立即從陽極放水龍頭中放出pH＜2.7、ORP＞+1000mv的高氧化電位消毒水，它能快速殺滅一切細(xì)菌病毒而對(duì)人體和環(huán)境完全無害。
文檔編號(hào)C02F1/461GK1590307SQ0315074
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2003年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月3日
發(fā)明者顧宗義 申請(qǐng)人:顧宗義