CN111388692B - 一种消毒柜和应用有该消毒柜的消毒方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消毒柜，包括有具有消毒腔(11)的柜体(1)，其特征在于：所述的消毒腔(11)中设置有能产生波长为200～1100nm的脉冲闪光的消毒装置。本发明还公开了一种应用有该消毒柜的消毒方法。与现有技术相比，本发明通过在消毒柜的柜体中设置能产生波长为200～1100nm的脉冲闪光的消毒装置，利用脉冲闪光中紫外波段的光化学反应、闪照热效应以及脉冲效应对消毒腔进行消毒，消毒效率高且效果好。

Description

一种消毒柜和应用有该消毒柜的消毒方法

技术领域

本发明涉及厨房设备技术领域，具体指一种消毒柜和应用有该消毒柜的消毒方法。

背景技术

市场上现有的消毒柜产品消毒方式有以下几种：紫外线消毒，使用汞灯产生紫外线来进行消毒；臭氧消毒，利用臭氧的强氧化性进行消毒；臭氧加紫外线消毒，使用高臭氧紫外灯，产生紫外线的同时也产生臭氧，达到紫外线照射和臭氧氧化共同作用的消毒方式；高温消毒，采用红外线加热技术，将消毒柜内部温度加热到一定高温进行消毒。

但是，紫外线消毒时，暴露在紫外线照射部分细菌效果明显，但是对于碗碟遮挡的阴影部分，依靠紫外线反射消毒效率低；臭氧消毒使，餐具上残留臭氧氧化物危害人体健康；红外线高温消毒时，需要将消毒柜内温度加热到100°以上，消毒时间久，容易烫伤人体。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种消毒效率高且效果好的消毒柜。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种避免触电且降低噪音的消毒柜。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种消毒装置拆装方便的消毒柜。

本发明所要解决的第四个技术问题是提供一种应用有上述消毒柜的消毒方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种消毒柜，包括有具有消毒腔的柜体，其特征在于：所述的消毒腔中设置有能产生波长为200～1100nm的脉冲闪光的消毒装置。

为了实现脉冲闪光的产生，所述的消毒装置为氙灯灯管，该氙灯灯管包括有

管体，内部填充有氙气，具有正极端和负极端；以及

触发丝，缠绕在所述管体的外周壁上，具有引出端。

为了进一步解决上述第二个技术问题，所述的氙灯灯管还包括有

允许脉冲闪光透过的管罩，套设在所述管体的外周，其内周壁与所述管体的外周壁之间形成有夹层；

所述的触发丝容置在所述的夹层中。

为了进一步降低噪音，所述的夹层内部抽真空。

为了实现氙灯灯管在柜体上的安装，所述的氙灯灯管两端分别通过第一灯座和第二灯座安装在所述柜体的内侧壁上；

所述的氙灯灯管还包括有

第一导电件，设于所述管体的第一端，与所述管体的正极端电连接；

第二导电件，设于所述管体靠近第一端的外周壁上，与所述触发丝的引出端电连接；以及

第三导电件，设于所述管体的第二端，与所述管体的负极端电连接；

所述的第一灯座的侧壁上开设有供所述管体的第一端插设的第一插口，该第一插口中设有第一接触片和第二接触片，所述的第一接触片与所述的第一导电件相接触，所述的第二接触片与所述的第二导电件相接触；

所述的第二灯座的侧壁上开设有供所述的第三导电件插设的第二插口，该第二插口中设有第三接触片，该第三接触片与所述的第三导电件相接触。

为了保证第一导电件和第一接触片的充分接触，所述的第一接触片呈圆筒形，所述的第一导电件呈圆柱形，并插设在所述第一接触片的内部，该第一导电件的外壁与所述第一接触片的内壁相抵。

为了保证第二导电件和第二接触片的充分接触，所述的第二接触片呈圆环形，并套设在所述的管体上，所述的第一插口中设有第一弹簧，该第一弹簧套设在所述的管体上，第一弹簧的两端分别作用于所述第一插口的底面和所述第二接触片的端面之间，能使所述第二接触片的另一端面始终保持与所述第二导电件相抵的趋势。

为了进一步解决上述第三个技术问题，所述第二灯座的前端开设有供所述第三导电件通过并进入所述第二插口的缺口，所述的第二灯座上设有能对该缺口进行打开和关闭的限位组件。

为了实现对缺口的打开和关闭，所述的第二灯座上开设有供限位组件安装的安装槽，所述的限位组件包括有

安装柱，设于所述安装槽的侧壁上；

限位块，开设有供安装柱的端部插入的插槽；以及

第二弹簧，套设在所述的安装柱上，两端分别作用于所述安装槽的侧壁和所述的限位块之间，能使限位块始终保持对缺口进行封闭的趋势。

本发明解决上述第四个技术问题所采用的技术方案为：一种应用有上述消毒柜的消毒方法，其特征在于：采用所述的消毒装置产生波长为200～1100nm的脉冲闪光对所述柜体1的消毒腔11进行消毒。

为了保证消毒效果，所述脉冲闪光的脉宽为10～100us，所述脉冲闪光的能量密度≥0.01J/cm²。

为了在保证杀菌率的前提下，使灯管寿命做到5年以上，所述脉冲闪光的频闪频率为1～2Hz。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在消毒柜的柜体中设置能产生波长为200～1100nm的脉冲闪光的消毒装置，利用脉冲闪光中紫外波段的光化学反应、闪照热效应以及脉冲效应对消毒腔进行消毒，消毒效率高且效果好。

附图说明

图1为本发明消毒柜的实施例的立体结构示意图；

图2为图1中省略抽屉之后的立体结构示意图；

图3为本发明实施例中氙灯灯管、第一灯座和第二灯座的立体结构示意图(缺口处于关闭状态)；

图4为图3的纵向剖视图；

图5为图4中Ⅰ部分的放大图；

图6为图4中Ⅱ部分的放大图；

图7为本发明实施例中氙灯灯管、第一灯座和第二灯座的立体结构示意图(缺口处于完全打开状态)；

图8为本发明实施例中氙灯灯管的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图8所示，为本发明消毒柜的一个优选实施例。该消毒柜包括有具有消毒腔11的柜体1以及设于消毒腔11中的消毒装置。其中，消毒腔11内一上一下设置有两个抽屉，消毒装置能产生波长为200～1100nm的脉冲闪光，从而对放置在抽屉上的餐具进行消毒。本实施例中，消毒装置为氙灯灯管2。

其中，氙灯灯管2主要包括有管体21和触发丝22。具体地，管体21的内部填充有氙气，管体21具有正极端和负极端；触发丝22缠绕在管体21的外周壁上，其具有引出端。

不同于目前常见的紫外灯管等杀菌灯管，本实施例中，氙灯灯管2的管体21采用石英玻璃制作，采用硬质玻璃做放电管的氙灯灯管一般耐温度冲击性能较差，单次输入能量较低，使用重复频率不宜太高。管体21与两端电极的封接采用高温钨石英扩散封接工艺，这种工艺制作的氙灯灯管2性能稳定、可靠，封接处可承受600～800℃的高温而避免灯管炸裂，在自然冷却状态下，管壁负载可达10～15W/cm2，在强迫风冷条件下管壁负载可达40W/cm2。氙灯灯管2内充稀有气体氙灯，不会像普通紫外杀菌灯管及宽频光波杀菌灯管内充有水银、钪金属卤化物、钠金属卤化物及二溴甲烷等有害物质，万一管体21破裂会对食具产生污染，甚至造成人体中毒等现象。电极材料主要采用钨钽铌等稀土元素，高温粉末冶金而成，脉冲频闪寿命可达1千万次左右。

参见图8，氙灯灯管2的工作原理如下：当电源给储能电容C₁充电时，由于管体21在击穿前处于高阻状态，因此，所有电流均流入储能电容C₁，当储能电容C₁上的电压达到某一数值时，通过触发线路在触发丝22上施加一脉冲高压(触发电压一般在3～20kV),使管体21击穿放电。管体21内氙气被预电离，管体21电阻迅速下降，储能电容C₁中的能量开始释放到管体21两极通道，在几个毫秒内储能电容C₁中储存的能量即可释放完毕，放电终止管体21恢复高阻状态，储能电容C₁又开始充电，如此反复便形成了脉冲放电发光。

但是，触发丝22上的高电压会带来安全隐患，以及氙灯灯管2两级放电时弧光放电会产生噪音，为了克服上述问题，管罩23通过两端的瓷头232套设在管体21的外周，管罩23的内周壁与管体21的外周壁之间形成有夹层231，触发丝22容置在该夹层231中，且管罩23允许脉冲闪光通过，夹层231的内部抽真空。本实施例中，管罩23由透紫石英玻璃制成，管罩23的设置起到两个作用：一方面，可以有效防护消毒柜通电氙灯工作时，消毒腔11中器具或人体接触到触发丝22上高电压的风险；另一方面，氙灯灯管2两级放电时弧光放电产生噪音，管罩23可以有效消除或降低放电噪音。

氙灯灯管2不同于普通的紫外杀菌灯管，氙灯灯管2需要三根导电引线，而普通紫外灯只需要正负两根引线即可。对于现有市面上的氙灯灯管而言，管体21的正极端、负极端以及触发丝22的引出端均采用导线引出，如果直接将其运用到消毒柜上，需要在消毒柜内部采用金属薄板，引线需要在薄板上打孔以便接入到电源板上，这样金属打孔边沿锋利存在割伤导线绝缘层漏电的风险，其次此种形式的灯管应用到消毒柜产品上拆装极不方便。

为了方便氙灯灯管2的拆装，本实施例中，氙灯灯管2的两端分别通过第一灯座3和第二灯座4安装在柜体1内部的后侧壁中间位置。

氙灯灯管2还包括有第一导电件24、第二导电件25和第三导电件26。具体地，第一导电件24呈圆柱形，凸设于管体21的第一端，并与管体21的正极端电连接；第二导电件25呈圆环形，设于管体21靠近第一端的外周壁上，并与触发丝22的引出端电连接，触发丝22引出的第二导电件25正常工作时电压高达几千伏，将该第二导电件25设置在管体21的外周，而不是和端电极在一个平面上，可以加大爬电距离保护灯管能正常运行；第三导电件26呈L形，凸设于管体21的第二端，并与管体21的负极端电连接。

第一灯座3的侧壁上开设有供管体21的第一端插设的第一插口31，该第一插口31中设有第一接触片32和第二接触片33，第一接触片32呈圆筒形，并通过导线与外接电源的正极相连接，第一导电件24插设在第一接触片32的内部，且第一导电件24的外壁与第一接触片32的内壁相抵，从而实现第一接触片32与第一导电件24之间的电连接；第二接触片33呈圆环形，并能滑动地套设在管体21上，第一插口31中还设有与第二导电件25相连接的第一弹簧34，该第一弹簧34套设在管体21上，第一弹簧34的两端分别作用于第一插口31的底面和第二接触片33的端面之间，能使第二接触片33的另一端面始终保持与第二导电件25相抵的趋势，从而实现第二接触片33与第二导电件25的电连接，第一弹簧34由导电材料制成，其左端通过导线与外接高压电源相连接。

第二灯座4的侧壁上开设有供第三导电件26插设的第二插口41，该第二插口41呈L形，其内壁上设有第三接触片42，该第三接触片42通过导线与外接电源的负极相连接，且第三接触片42与第三导电件26相抵，从而实现第三接触片42与第三导电件26的电连接。第二灯座4的前端开设有缺口43，第三导电件26能够通过该缺口43进入第二插口41，第二灯座4上还开设有安装槽45，该安装槽45中安装有能对上述缺口43进行打开和关闭的限位组件44。

本实施例中，限位组件44包括有安装柱441、限位块442和第二弹簧443。具体地，安装柱441设于安装槽45的侧壁上；限位块442上开设有供安装柱441的端部插入的插槽4421；第二弹簧443套设在安装柱441上，其两端分别作用于安装槽45的侧壁和限位块442之间，能使限位块442始终保持对缺口43进行封闭的趋势。

本发明氙灯灯管2在柜体1上的安装步骤如下：

(1)初始状态下，第一灯座3和第二灯座4分别通过紧固件安装在柜体1的内侧壁上，且第一接触片32通过导线与外接电源的正极相连接，第一弹簧34的左端通过导线与外接高压电源相连接，第三接触片42通过导线与外接电源的负极相连接；

(2)将管体21的第一端对准第一灯座3的第一插口31插入，直到第一导电件24插设在第一接触片32的内部，同时，第二接触片33在第一弹簧34的作用下与第二导电件25相抵；

(3)用手拨动限位块442，使第二弹簧443压缩，直到缺口43完全打开，然后将第三导电件26通过缺口43插入到第二插口41中，实现与第三接触片42的电连接，如图7所示；

(4)最后放开限位块442，其在第二弹簧443的作用下对缺口43进行封闭，如图3至图6所示，避免管体21第二端从第二灯管3上脱离，。

本发明还提供了一种应用有上述述消毒柜的消毒方法：采用上述氙灯灯管产生波长为200～1100nm的脉冲闪光对柜体的消毒腔进行消毒。

氙灯灯管输出光强极高，输出光谱范围200～1100nm，覆盖了紫外、可见光、红外光三个区域，近似与日光，主波峰分布在400～700nm范围内，频闪时能量变化最为显著。

脉冲闪光杀菌的作用机理为光谱范围内各波段协同作用，主要体现在三个方面：

(1)紫外波段的光化学反应：脉冲强光光谱中的紫外光部分照射微生物时，核酸物质(DNA、RNA)中的胸腺嘧啶、胞嘧啶之间发生光化学反应生成二聚物，导致微生物核酸物质受损)；

(2)闪照热效应：当每cm²面积上的峰值功率达到1000W以上时，微生物将被加热>100℃，因闪照时间极短，微生物无法正常降温，导致细胞壁破裂融解而死亡；

(3)脉冲效应：脉冲强光的穿透性和瞬时高能机械冲击损坏了细胞壁和其他细胞成分，导致细菌死亡。

表1显示了脉冲闪光的脉宽和本发明消毒柜消毒效果的关系。

表1：

从表1可以看出，并不是只要脉冲闪光就能够对细菌或病毒起到杀灭作用，通过研究分析我们发现脉冲光杀菌效果和脉宽设定关系密切，结合消毒柜产品使用，在保证产品整机EMC测试通过的前提下，脉宽最佳频段范围10～100us，此范围内脉宽在单脉冲能量密度达到0.01J/cm²以上时，就能达到比较好的杀菌消毒效果。

另外，脉冲闪光消毒效果跟脉冲闪光的闪照能量密度和闪照次数有关，闪照能量密度越大，频闪频率越高。表2显示了脉冲闪光的频闪频率和本发明消毒柜消毒效果的关系。

表2：

从表2可以看出，频闪频率越高，消毒杀菌效果越好，但是会降低灯管使用寿命。为了在保证杀菌率的前提下，使灯管寿命做到5年以上，优选频闪频率为1～2Hz。

表3显示了频闪频率设置为2Hz、脉冲光能量密度为0.2J/cm ²条件下，对大肠杆菌作用5分钟后，本发明消毒柜不同部位的消毒效果。

表3：

其中，上层和下层指的是消毒腔中位于上下上层的两个抽屉，靠近消毒腔后背板的布点称为里，靠近箱体门玻璃的布点是外。从表3可以看出，消毒效果可以达到4个对数值以上。

表4示出了在氙灯灯管的外周套设滤紫外石英玻璃管和未套设石英玻璃管下，本发明消毒柜的消毒效果，滤紫外石英玻璃管全覆盖氙灯发光主体，我们认为过滤紫外光后的光谱只有可见光波段和红外波段。

表4：

从表4可以看出：氙灯灯管光谱波段范围紫外波段仅起到辅助消毒杀菌的效果。

表5示出了相同的实验条件下安装有紫外灯管的消毒柜和本发明消毒柜的消毒效果对比，其中紫外灯管功率20W，脉冲氙灯能量密度0.2J/cm²。

表5：

从表5中可以看出，脉冲光比紫外光杀菌效率高。

注：上述杀菌性能的测试方法引用GB 17988-2008附录AA,BB,CC。

本发明的消毒柜还具有传统消毒柜常用的控制系统、电磁锁、排风风机等，其中控制系统主要通过控制面板上的各种按键操控。本发明还提供了一种应用有上述消毒柜的操作方法，包括有以下步骤：

(1)启动控制面板“电源”键，控制系统会控制电磁锁启动，锁好上下抽屉；

(2)启动控制面板“消毒”键，消毒时间为5～10分钟，在此过程中，箱内温控器监控消毒腔内消毒温度，温度达到55℃，启动风机降低消毒腔内温度；

(3)消毒结束后，自动切换或手动启动控制面板“烘干”按键，烘干时间为10～25分钟；

(4)烘干结束后，自动切换排湿程序，排气风机启动，排湿时间5～10分钟；

(5)排湿结束后，关闭控制面板“电源”键。

Claims (9)

1.一种消毒柜，包括有具有消毒腔(11)的柜体(1)，其特征在于：所述的消毒腔(11)中设置有能产生波长为200~1100nm的脉冲闪光的消毒装置；

所述的消毒装置为氙灯灯管(2)，该氙灯灯管(2)包括有

管体(21)，内部填充有氙气，具有正极端和负极端；以及

触发丝(22)，缠绕在所述管体(21)的外周壁上，具有引出端；

所述的氙灯灯管(2)两端分别通过第一灯座(3)和第二灯座(4)安装在所述柜体(1)的内侧壁上；

所述的氙灯灯管(2)还包括有

第一导电件(24)，设于所述管体(21)的第一端，与所述管体(21)的正极端电连接；

第二导电件(25)，设于所述管体(21)靠近第一端的外周壁上，与所述触发丝(22)的引出端电连接；以及

第三导电件(26)，设于所述管体(21)的第二端，与所述管体(21)的负极端电连接；

所述的第一灯座(3)的侧壁上开设有供所述管体(21)的第一端插设的第一插口(31)，该第一插口(31)中设有第一接触片(32)和第二接触片(33)，所述的第一接触片(32)与所述的第一导电件(24)相接处，所述的第二接触片(33)与所述的第二导电件(25)相接触；

所述的第二灯座(4)的侧壁上开设有供所述的第三导电件(26)插设的第二插口(41)，该第二插口(41)中设有第三接触片(42)，该第三接触片(42)与所述的第三导电件(26)相接触；

所述第二灯座(4)的前端开设有供所述第三导电件(26)通过并进入所述第二插口(41)的缺口(43)，所述的第二灯座(4)上设有能对该缺口(43)进行打开和关闭的限位组件(44)；

所述的第二灯座(4)上开设有供限位组件(44)安装的安装槽(45)，所述的限位组件(44)包括有

安装柱(441)，设于所述安装槽(45)的侧壁上；

限位块(442)，开设有供安装柱(441)的端部插入的插槽(4421)；以及

第二弹簧(443)，套设在所述的安装柱(441)上，两端分别作用于所述安装槽(45)的侧壁和所述的限位块(442)之间，能使限位块(442)始终保持对缺口(43)进行封闭的趋势。

2.根据权利要求1所述的消毒柜，其特征在于：所述的氙灯灯管(2)还包括有

允许脉冲闪光透过的管罩(23)，套设在所述管体(21)的外周，其内周壁与所述管体(21)的外周壁之间形成有夹层(231)；

所述的触发丝(22)容置在所述的夹层(231)中。

3.根据权利要求2所述的消毒柜，其特征在于：所述的夹层(231)内部抽真空。

4.根据权利要求1所述的消毒柜，其特征在于：所述的第一接触片(32)呈圆筒形，所述的第一导电件(24)呈圆柱形，并插设在所述第一接触片(32)的内部，该第一导电件(24)的外壁与所述第一接触片(32)的内壁相抵。

5.根据权利要求1所述的消毒柜，其特征在于：所述的第二接触片(33)呈圆环形，并套设在所述的管体(21)上，所述的第一插口(31)中设有第一弹簧(34)，该第一弹簧(34)套设在所述的管体(21)上，第一弹簧(34)的两端分别作用于所述第一插口(31)的底面和所述第二接触片(33)的端面之间，能使所述第二接触片(33)的另一端面始终保持与所述第二导电件(25)相抵的趋势。

6.一种应用有权利要求1至5中任一权利要求所述消毒柜的消毒方法，其特征在于：采用所述的消毒装置产生波长为200~1100nm的脉冲闪光对所述柜体(1)的消毒腔(11)进行消毒。

7.根据权利要求6所述的消毒方法，其特征在于：所述脉冲闪光的脉宽为10~100us。

8.根据权利要求6所述的消毒方法，其特征在于：所述脉冲闪光的能量密度≥0.01J/cm²。

9.根据权利要求6所述的消毒方法，其特征在于：所述脉冲闪光的频闪频率为1~2Hz。