CN110482655A - 一种一体式便携消毒装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式便携消毒装置，由上下防水外壳、控制单元和电极单元组成。其中，控制单元由电源、充电插口、控制电路和开关组成；电极单元由上下电极外壳、上下电极和垫片组成。使用时，控制单元中的电源通过充电插口充电后输电给后续元器件，控制电路能够控制电压以复合频率及极性切换方式输出给电极单元，电极单元中的电极在水媒介中生成臭氧，从而产生对水中物体的灭菌和清除残留农药效果。相比于现有技术，该装置通过复合频率和极性切换的电压输出模式以及金属膜处理后的电极，在提高灭菌和清除农残的效率的同时，还能有效延长装置的使用寿命。

Description

一种一体式便携消毒装置

技术领域

本发明涉及一种一体式便携水消毒装置。

背景技术

臭氧具有较强的氧化性，臭氧在水中可发生氧化还原反应，生成具有较高反应活性的羟基自由基、超氧阴离子自由基及氢化臭氧自由基等。因此，臭氧在水中具有极佳的杀菌作用，能够杀死细菌、真菌及其孢子、病毒和原生生物等绝大多数微生物。有鉴于此，在消毒领域中，臭氧被广泛应用。与此同时，就臭氧的发生方式来看，目前有一种技术是以水为媒介，采用电化学的方式利用金属电极的氧化还原作用来产生臭氧并进行消毒，也有相关的消毒装置进入市场销售。

然而，纵观现有的电化学消毒装置，有以下几个方面存在显著的问题需要解决：(1)目前的电压输出为线性输出，即为恒定电压输出，当电压较低时，传统的片状金属电极(不锈钢、钛、铂等材料制备)的响应电流较低，臭氧生成效率低，导致消毒效率也低；(2)当电压高时，虽然响应电流变高，但是片状金属电极表面会不断产生大量气泡，气泡在破灭之前会隔绝片状金属电极表面与水接触，从而降低消毒的效率；(3)一段时间使用后，片状金属电极表面会覆盖水垢，从而影响臭氧生成，降低消毒效率；进一步地，时间一久，就会造成该片状金属电极无法使用，需要更换新的片状金属电极。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种一体式便携水消毒装置，该装置由上防水外壳、控制单元、电极单元和下防水外壳组成，通过复合频率和极性切换的电压输出模式以及金属膜处理后的电极，相比于现有技术手段能够大幅度提高电流强度、提升杀菌的效率，同时可以减少电极片表面的水垢沉积，延长使用寿命。与此同时，该装置还能够清除水中物体(水果、蔬菜等)表面的残留农药。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种一体式便携消毒装置，包括上防水外壳、控制单元、电极单元和下防水外壳；其中，上防水外壳和下防水外壳通过螺丝相互对接固定，能够实现防水功能；控制单元由电源、充电插口、控制电路和开关组成，通过螺丝固定在下防水外壳内部，能够实现开关机、充电、电压复合频率和极性切换输出功能；电极单元由上电极外壳、上电极、垫片、下电极和下电极外壳组成，通过电极单元连接口固定在上下防水外壳之间，能够实现通电后在水中生成臭氧的功能。

上防水外壳包含一个悬挂孔、一个圆形电极孔、一个开关孔、四个螺丝孔和密封圈；下防水外壳包含一个悬挂孔、一个电极外壳孔、一个上防水外壳的圆形电极孔大小形状一致的圆形电极孔、一个充电插口孔、四个与上防水外壳对应的螺丝孔、两根电源固定柱、两个控制电路固定螺丝孔、一个开关固定螺丝孔、一个电极单元连接口。

控制单元中的充电插口通过螺纹固定在下防水外壳的充电插口孔中，并与电源连接，能够与外部充电线连接，实现外部电能输入至电源；电源通过两根电源固定柱固定在下防水外壳中，通过导线与控制电路、开关以及电极单元相连，实现电能储存和电能输出；控制电路通过螺丝与两个固定螺丝孔固定在下防水外壳中，通过导线与电源连接，实现控制电源以正级10、100、1000Hz复合频率和负极1000、100、10Hz复合频率的循环方式输出电压给电极单元；开关通过螺丝与一个固定螺丝孔固定在下防水外壳中，同时与上防水外壳的开关孔契合，控制装置的开机和关机。

电极单元按照上电极外壳、上电极、垫片、下电极和下电极外壳的顺序组装；其中，上电极外壳外周形状与下防水外壳的电极外壳孔一致，中间含有一个大小与上防水外壳的圆形电极孔一致的圆孔，内部含有三根固定杆；上电极为含有正方形筛格的圆形，底端有电源连接片，圆形大小与上电极外壳中间的圆孔一致，筛格边长为1.5毫米；垫片为圆形，大小与上电极一致，内部含有三根固定杆；下电极为含有正方形筛格的圆形，底端有电源连接片，圆形大小与下电极外壳中间的圆孔一致，筛格边长为1.5毫米；下电极外壳外周形状与下防水外壳的电极外壳孔一致，中间含有一个大小与下防水外壳的圆形电极孔一致的圆孔，内部含有三根固定杆。

上电极和下电极的构成材料为钛基底，表面按照2:1:1的含量比例覆盖铂、钯和铱，厚度为0.2至0.5微米。

本发明具有以下优点及有益效果：

相比于现有的技术及产品，本发明提供的技术方案具有以下几个显著的优点和进步：

1、本发明技术方案采用正级10、100、1000Hz复合频率和负极1000、100、10Hz复合频率的循环方式输出电压给电极单元工作，一方面，可以让上下电极交替工作，从而减少单一电极产生气泡并阻碍消毒的时间，提升电极消毒和清除农残的效率；另一方面，通过正负变频电压交替施加的方式，迅速帮助电极表面脱附水体杂质，延缓水垢沉积，延长电极的使用寿命。

2、本发明技术方案采用筛格式双层电极，相比于传统的片式电极，可以增加电极与水体的接触维度，进而提升消毒效率和清除农残的效率。

3、本发明技术方案采用钛基底表面覆盖铂、钯和铱的合金式电极材料，可以增强电极在低电压条件下的响应电流，增加消毒和清除农残的效率，同时提高电极的耐腐蚀性，延长使用寿命。

为进一步说明本发明的结构特点和作用，以下结合附图以及实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是本发明具体实施例1的一体式便携消毒装置的结构示意图。

图2是图1所示上防水外壳的结构示意图。

图3是图1所示下防水外壳的结构示意图。

图4是图1所示控制单元的结构示意图。

图5是图1所示电极单元的结构示意图。

其中，

1—上防水外壳，11—悬挂孔，12—圆形电极孔，13—开关孔，14—螺丝孔，15—密封圈；

2—下防水外壳，21—悬挂孔，22—电极外壳孔，23—圆形电极孔，24—充电插口孔，25—螺丝孔，26—电源固定柱，27—控制电路固定螺丝孔，28—开关固定螺丝孔，29—电极单元连接口

3—控制单元，31—电源，32—充电插口，33—控制电路，34—开关；

4—电极单元，41—上电极外壳，42—上电极，43—垫片，44—下电极，45—下电极外壳。

具体实施方式

如图1-图5所示，本发明的一种便携式消毒装置，包括上防水外壳1、下防水外壳2、控制单元3和电极单元4。其中，上防水外壳1和下防水外壳2通过螺丝相互对接固定，能够实现防水功能。

上防水外壳1包含一个悬挂孔11、一个圆形电极孔12、一个开关孔13、四个螺丝孔14和密封圈15。下防水外壳2包含一个悬挂孔21、一个电极外壳孔22、一个与上防水外壳1的圆形电极孔12大小形状一致的圆形电极孔23、一个充电插口孔24、四个与上防水外壳对应的螺丝孔25、两根电源固定柱26、两个控制电路固定螺丝孔27、一个开关固定螺丝孔28、一个电极单元连接口29。

控制单元3由电源31、充电插口32、控制电路33和开关34组成，通过螺丝固定在下防水外壳2内部。其中，充电插口32通过螺纹固定在下防水外壳的充电插口孔24中，并与电源31连接，能够与外部充电线连接，实现外部电能输入至电源；电源31通过两根电源固定柱26固定在下防水外壳2中，通过导线与控制电路33、开关34以及电极单元4相连，实现电能储存和电能输出；控制电路33通过螺丝与两个固定螺丝孔27固定在下防水外壳2中，通过导线与电源31连接，实现控制电源31以正级10、100、1000Hz复合频率和负极1000、100、10Hz复合频率的循环方式输出电压给电极单元4；开关34通过螺丝与一个固定螺丝孔28固定在下防水外壳2中，同时与上防水外壳1的开关孔13契合，控制装置的开机和关机。

电极单元4按照上电极外壳41、上电极42、垫片43、下电极44和下电极外壳45的顺序组装而成，通过电极单元连接口29固定在上防水外壳1和下防水外壳2之间。其中，上电极外壳41外周形状与下防水外壳2的电极外壳孔22一致，中间含有一个大小与上防水外壳1的圆形电极孔12一致的圆孔，内部含有三根固定杆；上电极42为含有正方形筛格的圆形，底端有电源连接片，圆形大小与上电极外壳41中间的圆孔一致，筛格边长为1.5毫米；垫片43为圆形，大小与上电极42一致，内部含有三根固定杆；下电极44与上电极42形状大小一致，为含有正方形筛格的圆形，底端有电源连接片，圆形大小与下电极外壳45中间的圆孔一致，筛格边长为1.5毫米；下电极外壳45外周形状与下防水外壳2的电极外壳孔22一致，中间含有一个大小与下防水外壳2的圆形电极孔23一致的圆孔，内部含有三根固定杆。上电极42和下电极45的构成材料为钛基底，表面按照2:1:1的含量比例覆盖铂、钯和铱，厚度为0.4微米。

使用时，在容器中装5-10L水，将需要消毒或清除农残的物体放入水中后，打开装置开关，放入容器中。装置的控制电路控制电压以正级10、100、1000Hz复合频率和负极1000、100、10Hz复合频率的循环方式输出给上电极和下电极，以水为媒介，产生臭氧并对水体、水中的物体进行消毒或农残清除。

为了更好地与现有技术及市售产品进行比较，分别以现有技术中的单片铂金电极消毒装置、正负级金属电解板消毒装置以及本发明技术方案装置，同时对相同的水体进行杀菌效率和水垢生成时间的对比。同时以蔬菜为样品，对本发明技术方案的清除农残效率进行测试。上述结果如表1所示：

表1不同技术方案的水体杀菌效率、水垢生产时间和农残清除结果

注1：指达到《GB 5749-2006生活饮用水卫生标准》微生物要求所需的时间。

注2：指连续通电使用20分钟后断电10分钟为1次试验，肉眼可见观察到电极表面有水垢生成的次数。

注3：农药包括：乐果、敌敌畏和甲萘威

从表1中可以看出，相比于现有技术装置，采用本发明技术方案提供的电化学消毒装置能够在更短的时间内完成消毒，显著提高了消毒效率；同时，显著延长了电极表面水垢生成的时间，能够延长装置的使用寿命。进一步地，本发明技术方案的消毒装置能够在6分钟内对常见的农药残留达到99.4％的清除率，快速有效。

以上所述仅是本发明的特定实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种一体式便携消毒装置，其特征在于，该装置包括上防水外壳、控制单元、电极单元和下防水外壳；其中，上防水外壳和下防水外壳通过螺丝相互对接固定，能够实现防水功能；控制单元由电源、充电插口、控制电路和开关组成，通过螺丝固定在下防水外壳内部，能够实现开关机、充电、电压复合频率和极性切换输出功能；电极单元由上电极外壳、上电极、垫片、下电极和下电极外壳组成，通过电极单元连接口固定在上下防水外壳之间，能够实现通电后在水中生成臭氧的功能。

2.如权利要求1所述的消毒装置，其特征在于，所述上防水外壳包含一个悬挂孔、一个圆形电极孔、一个开关孔、四个螺丝孔和密封圈；下防水外壳包含一个悬挂孔、一个电极外壳孔、一个上防水外壳的圆形电极孔大小形状一致的圆形电极孔、一个充电插口孔、四个与上防水外壳对应的螺丝孔、两根电源固定柱、两个控制电路固定螺丝孔、一个开关固定螺丝孔、一个电极单元连接口。

3.如权利要求1所述的消毒装置，其特征在于，所述控制单元中的充电插口通过螺纹固定在下防水外壳的充电插口孔中，并与电源连接，能够与外部充电线连接，实现外部电能输入至电源；电源通过两根电源固定柱固定在下防水外壳中，通过导线与控制电路、开关以及电极单元相连，实现电能储存和电能输出；控制电路通过螺丝与两个固定螺丝孔固定在下防水外壳中，通过导线与电源连接，实现控制电源以正级10、100、1000Hz复合频率和负极1000、100、10Hz复合频率的循环方式输出电压给电极单元；开关通过螺丝与一个固定螺丝孔固定在下防水外壳中，同时与上防水外壳的开关孔契合，控制装置的开机和关机。

4.如权利要求1所述的消毒装置，其特征在于，所述电极单元按照上电极外壳、上电极、垫片、下电极和下电极外壳的顺序组装；其中，上电极外壳外周形状与下防水外壳的电极外壳孔一致，中间含有一个大小与上防水外壳的圆形电极孔一致的圆孔，内部含有三根固定杆；上电极为含有正方形筛格的圆形，底端有电源连接片，圆形大小与上电极外壳中间的圆孔一致，筛格边长为1.5毫米；垫片为圆形，大小与上电极一致，内部含有三根固定杆；下电极为含有正方形筛格的圆形，底端有电源连接片，圆形大小与下电极外壳中间的圆孔一致，筛格边长为1.5毫米；下电极外壳外周形状与下防水外壳的电极外壳孔一致，中间含有一个大小与下防水外壳的圆形电极孔一致的圆孔，内部含有三根固定杆。

5.如权利要求1所述的消毒装置，其特征在于，所述上电极和下电极的构成材料为钛基底，表面按照2:1:1的含量比例覆盖铂、钯和铱，厚度为0.2至0.5微米。