一种杯子自动消毒接水的净水装置及自动消毒接水的方法与流程

本发明涉及净水领域，具体涉及一种杯子自动消毒接水的净水装置及自动消毒接水的方法。

背景技术：

在净水器日常使用中，人们会根据不同的饮水要求来选择不同滤芯构成的净水器，净水器制净化水的过程可以全程监督，新鲜净化水随时随地被制造。随着中国人均经济水平的提高及净水技术的成熟，净水器正被越来越多的家庭所接受及使用；但目前的净水器结构和功能较为单一，单纯起净水作用，部分净水器会对水进行杀菌消毒，但极少有净水器能同时对盛水的容器进行杀菌消毒。

经检索，公告号为号CN201704160U公开了一种单位直饮水深度净化循环输送装置，具体包括直饮水生产机柜和直饮水供应机柜，所述的直饮水生产机柜内设有原水泵、石英砂过滤器、活性炭过滤器、纳滤主机和pH值调节器，它们均通过信号线与PLC控制器相连并受其控制；所述的直饮水供应机柜内设有储水箱、臭氧杀菌器、紫外线杀菌器、终端精密过滤器和循环供水泵，它们也通过信号线与另一台PLC控制器相连并受其控制，直饮水供应机柜内还设有循环精密过滤器；该装置能实现深度净化、口感调节，又能实现联合杀菌、循环输送的直饮水装置，但无法实现盛水容器的消毒和自动注水。

臭氧以氧原子的氧化作用破坏微生物膜的结构，以实现杀菌作用。臭氧对细菌的灭活反应总是进行的很迅速，与其它杀菌剂不同的是：臭氧能与细菌细胞壁脂类的双键反应，穿入菌体内部，作用于蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细菌死亡。臭氧还作用于细胞内的核物质，如核酸中的嘌呤和嘧啶破坏DNA。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成份受损伤，而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜，而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解并死亡。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种杯子自动消毒接水的净水装置及自动消毒接水的方法，该杯子自动消毒接水的净水装置及自动消毒接水的方法能够解决装水器具使用前消毒的问题，能改善外部空气环境，能自动检测水的含氯浓度，并且使用更方便，外观上隐蔽水龙头，使净水装置更加简约时尚。

本发明的技术方案如下：

一种杯子自动消毒接水的净水装置，包括净水腔和杯子容纳腔；所述净水腔一侧设置有连通净水腔的可开闭的换水口；所述杯子容纳腔上部设置有水平移动或可翻转的杯盖，杯盖底部设置有第一紫外线照射灯和连通净水腔的可开闭的杯子注水口；杯盖一侧的杯子容纳腔内壁上设置有电解腔；所述电解腔内设置有PEM膜电解电极；一控制电路控制PEM膜电解电极的电流和/或电压大小；所述电解腔通过一第一导气管连通净水腔；一输气装置将PEM膜电解电极产生的氢气和臭氧的混合气体送入杯子内；电解腔位于净水装置壳体处设置有一第一喷气装置，其将PEM膜电解电极产生的氢气和氧气的混合气体向外界喷出。

其中，所述PEM膜电解电极包括依次层叠设置的第一电极、PEM膜和第二电极；所述第一电极和第二电极外表面分别贴覆有第一活性炭纤维层和第二活性炭纤维层。

其中，在所述电解腔内的水位上方设置有向下照射的第二紫外线照射灯；所述第二紫外线照射灯两边的侧壁上设置有位置相对的两高压电极；两高压电极对水在与紫外线垂直的方向上施加电场。

其中，在所述电解腔内的水位上方设置有向下照射的第二紫外线照射灯；所述第二紫外线照射灯两边的侧壁上设置有位置相对的两电极；两电极对水在与紫外线垂直的方向上施加电场。

其中，所述杯盖下方还设置有一非接触式的液位传感器；所述液位传感器感应杯子内的水位并触发控制器控制杯子注水口关闭。

其中，所述净水腔内设置有净水用的滤芯；杯子注水口通过进水管连通滤芯的出水口；一氯气监测装置监测水中氯气的溶度并触发控制器控制杯子注水口关闭。

其中，所述杯子容纳腔下部设置有升降杯子的升降机构，所述升降机构的行程可调；所述升降机构的行程略大于杯盖的厚度与杯子的高度之和。

其中，所述输气装置包括设置在电解腔侧壁上的电磁阀和防水透气膜；还包括设置在杯盖上的第二导气管；所述第二导气管一端与电磁阀的出气口移动接合，另一端朝向杯子内且设置有第二喷气装置。

其中，所述升降机构包括承托杯子的垫板和直线步进电机；所述直线步进电机驱动垫板上下移动；所述杯盖由一皮带传送装置带动水平移动；所述皮带传送装置包括分设在所述净水装置上部两侧的滚轴和套设在滚轴上的皮带；所述杯盖固定在皮带上并随皮带水平移动。

一种杯子自动消毒接水的方法，采用所述的杯子自动消毒接水的净水装置，包括以下步骤：

①置入：将敞口的杯子放置在垫板上，垫板在直线步进电机的带动下下移至杯子容纳腔内，杯口略低于杯盖的位置高度；皮带传送装置带动杯盖移到杯子上方并覆盖杯口；第二导气管一端与电磁阀的出气口接合；

②消毒：调节PEM膜电解电极的电流，使PEM膜电解电极电解水产生氢气和臭氧，氢气和臭氧的混合气体经电磁阀和防水透气膜通过第二导气管由第二喷气装置喷入杯内消毒；消毒一段时间后，电磁阀关闭，第一紫外线照射灯向杯内照射紫外线一段时间；

③接水：氯气监测装置监测水中氯气的溶度合格后触发控制器控制杯子注水口打开向杯内注水；液位传感器感应杯内水位并触发控制器控制杯子注水口关闭；

④移出：皮带传送装置带动杯盖移开；直线步进电机的带动杯子上移出杯子容纳腔，取出杯子引水。

其中，在步骤②之前或之后的任一步骤前还包括以下步骤：

A、第二紫外线照射灯向电解腔中照射紫外线，同时高压电极产生高压电使电解腔中的水变成双折射物质。

B、断开高压电极的电流，调节PEM膜电解电极的电流，使PEM膜电解电极电解水产生氢气和氧气，第一喷气装置将PEM膜电解电极产生的氢气和氧气的混合气体向外界喷出。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明能够解决装水器具使用前消毒的问题，能改善外部空气环境，能自动检测水的含氯浓度，并且使用更方便，外观上隐蔽水龙头，使净水装置更加简约时尚。

2、本发明设置的PEM膜电解电极可以通过电流大小简便的切换改善外部空气功能和杀菌功能。

3、本发明设置的第一活性炭纤维层和第二活性炭纤维层可以吸收储存水分，保障电解过程的连贯性。

4、本发明设置的氯气监测装置能够检测水中的氯气含量，并在超过设定值的情况下停止进水，提醒用户。

5、本发明设置的移动式杯盖既可减少臭氧外溢，提高臭氧利用率，其上设置的杯子注水口还可控制进水，使龙头隐藏，美观时尚。

6、本发明设置的第二喷气装置方便快速的使臭氧覆盖杯子内部空间，还可以此实现抽气的效果，缩短杀菌消毒的时间。

7、本发明设置的第一喷气装置可针对性的朝向使用者的脸部，既能改善室内空气环境，还能针对性的让使用者吸氧。

8、本发明设置有非接触式的液位传感器，能够自动感应杯内水位，防止装水过多。

9、本发明设置有升降机构，可以实现杯子的自动置入和移出，自动化高，使用方便。

10、本发明设置有液体感应器和换水口，可以在净水装置长期不用的时候自动定期更换新水，保障滤芯内水流的新鲜，减少亚硝酸盐的堆积。

11、本发明设置有第一导气管，可以在无人接水的时候，将电解腔内电解产生的臭氧和氢气泵入滤芯中杀菌消毒，减少滤芯中亚硝酸盐的产生。

12、本发明在电解腔中设置有高压电极和第二紫外线照射灯，利用电光克尔效应，各向同性的水在电场中变成了双折射物质，有效提高了紫外线在水中的覆盖率和均匀性，提高了紫外线对电解腔中臭氧的分解效率，在不需臭氧的情况下，可快速清除电解腔水中溶解的臭氧。

附图说明

图1为本发明杯子自动消毒接水的净水装置的结构示意图；

图2为本发明杯盖与电解腔的配合示意图；

图3为本发明PEM膜电解电极的结构示意图。

附图标记说明：

1-净水腔、11-杯子注水口、12-滤芯、13-进水管、14-氯气监测装置、15-换水口、2-杯子容纳腔、21-升降机构、211-垫板、212-直线步进电机、22-杯盖、23-电解腔、24-PEM膜电解电极、241-第一电极、242-PEM膜、243-第二电极、244-第一活性炭纤维层、245-第二活性炭纤维层、25-输气装置、251-电磁阀、252-第二导气管、253-第二喷气装置、26-第一喷气装置、27-第一紫外线照射灯、28-皮带传送装置、281-滚轴、282-皮带、29-液位传感器、31-第一导气管、32-第二紫外线照射灯、33-高压电极。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

参见图1至图3，一种杯子自动消毒接水的净水装置，包括净水腔1和杯子容纳腔2；所述净水腔1一侧设置有连通净水腔1的可开闭的换水口15，换水口15通过电动阀门开闭；所述净水腔1内设置有净水用的滤芯12；所述杯子容纳腔2上部设置有水平移动或可翻转的杯盖22，杯盖22一侧的杯子容纳腔2内壁上设置有电解腔23；所述电解腔23内设置有PEM膜电解电极24；所述PEM膜电解电极24包括依次层叠设置的第一电极241、PEM膜242和第二电极243；所述第一电极241和第二电极243外表面分别贴覆有第一活性炭纤维层244和第二活性炭纤维层245；第一活性炭纤维层244和第二活性炭纤维层245可以吸收储存水分，保障电解过程的连贯性，防止电解腔23内的水流波动影响电解效果；一控制电路控制PEM膜电解电极24的电流和/或电压大小；所述电解腔23通过一第一导气管31连通净水腔1，具体连通滤芯12；第一导气管31通过电磁阀控制开闭，并在第一导气管31内设置有小型气泵，在无人接水的时候，气泵将电解腔23内电解产生的臭氧和氢气泵入滤芯12中杀菌消毒，减少滤芯12中亚硝酸盐的产生。

所述PEM膜电解电极24电解时，当电极单位面积内电子大于一定数值时，电解产生氢气和臭氧，而臭氧具有较强的杀菌功能，一输气装置25将PEM膜电解电极24产生的氢气和臭氧的混合气体送入杯子内，可用于杀菌消毒；当电极单位面积电子小于一定数值时，电解产生氢气和氧气（以及极少数的臭氧，不足以产生杀菌功能），阳极上的氧气不会被转化，氧气并没有杀菌功能，电解腔23位于净水装置壳体处设置有一第一喷气装置26，其将PEM膜电解电极24产生的氢气和氧气的混合气体向外界喷出，为等待接水的人或室内提供富氧环境，优选的，第一喷气装置26可手动调节喷量和喷射角度，便于针对性的朝向使用者的脸部；因此可以通过调节电流的大小来实现杯子杀菌消毒功能与室内空气环境改善功能的简便切换。

进一步的，杯盖22底部设置有第一紫外线照射灯27和连通净水腔1的可开闭的杯子注水口11；第一紫外照射灯27照射杯子内，既可以实现紫外线杀菌消毒，同时还可分解残余的臭氧，杯盖22上还开有多个通孔，方便消毒后余气散出；此外，杯子注水口11通过进水管13连通滤芯12的出水口；一氯气监测装置14监测水中氯气的溶度并触发控制器控制杯子注水口11关闭，并提醒用户，若用户执意用水，只需通过控制器再次控制杯子注水口11打开即可。

进一步的，在所述电解腔23内的水位上方设置有向下照射的第二紫外线照射灯32；所述第二紫外线照射灯32两边的侧壁上设置有位置相对的两高压电极33；两高压电极33对水在与紫外线垂直的方向上施加电场；利用电光克尔效应，各向同性的水在电场中变成了双折射物质，有效提高了紫外线在水中的覆盖率和均匀性，提高了紫外线对电解腔中臭氧的分解效率，在不需臭氧的情况下，可快速清除电解腔23水中溶解的臭氧。

其中，一液体感应器监控净水腔1的出水并触发控制器开闭换水口15；所述液体感应器监控在有浸水的时候会向控制器发送信号，因此可以监测净水腔1中出水的情况，具体是从滤芯12中出水的情况，本实施例中，该液体感应器设置在杯子注水口11处，并在有浸水时定时发送信号给控制器，控制器长期接收不到液体感应器发送的信号，则说明净水装置长期无人使用，控制器控制换水口15打开，通过预设的出水管将滤芯12内的水排出，更换新水，保障滤芯12内水流的新鲜，减少亚硝酸盐的堆积，具体的，所述换水口15连通进水管13，以便保证换水的彻底。

其中，所述输气装置25包括设置在电解腔23侧壁上的电磁阀251和防水透气膜（图中未示出），防止电解腔23中水溢出；还包括设置在杯盖22上的第二导气管252；所述第二导气管252一端朝向杯子内，另一端与电磁阀251的出气口移动接合；当水平移动杯盖22或翻转杯盖22使杯盖覆盖在杯口上方的时候，第二导气管252一端与电磁阀251的出气口实现接合，使臭氧和氢气的混合气体能够通入杯子内杀菌消毒，所述第二导气管252一端还设置有第二喷气装置253，方便快速的使臭氧覆盖杯子内部空间，还可以此实现抽气的效果，缩小杀菌消毒的时间；

进一步的，所述杯盖22下方还设置有一非接触式的液位传感器29；所述液位传感器29感应杯子内的水位并触发控制器控制杯子注水口11关闭，优选的，所述液位传感器29可以采用红外线液位传感器或雷达液位传感器。

进一步的，所述杯子容纳腔2下部设置有升降杯子的升降机构21，所述升降机构21包括承托杯子的垫板211和直线步进电机212；所述直线步进电机212驱动垫板211上下移动；所述直线步进电机212的行程可调；所述直线步进电机212的行程略大于杯盖22的厚度与杯子的高度之和，如此，可实现杯子置入和移出的自动化，方便操作。

本实施例中，所述杯盖22由一皮带传送装置28带动水平移动；所述皮带传送装置28包括分设在所述净水装置上部两侧的滚轴281和套设在滚轴281上的皮带282；所述杯盖22固定在皮带282上并随皮带282水平移动。

进一步的，所述杯子自动消毒接水的净水装置还包括控制面板，控制面板提供杯子自动消毒接水的自动模式和手动模式，自动模式情况下，可以实现自动对杯子进行抽样消毒和紫外线杀菌，并自动注水，并实现杯子的自动升降；手动模式下，杯子杀菌功能和注水功能可分别控制。

一种杯子自动消毒接水的方法，采用所述的杯子自动消毒接水的净水装置，包括以下步骤：

①置入：将敞口的杯子放置在垫板211上，垫板211在直线步进电机212的带动下下移至杯子容纳腔2内，杯口略低于杯盖的位置高度；皮带传送装置28带动杯盖22移到杯子上方并覆盖杯口；第二导气管252一端与电磁阀251的出气口接合；

②消毒：调节PEM膜电解电极24的电流，使PEM膜电解电极24电解水产生氢气和臭氧，氢气和臭氧的混合气体经电磁阀251和防水透气膜通过第二导气管252由第二喷气装置253喷入杯内消毒；消毒一段时间后，电磁阀251关闭，第一紫外线照射灯27向杯内照射紫外线一段时间；

③接水：氯气监测装置14监测水中氯气的溶度合格后触发控制器控制杯子注水口11打开向杯内注水；液位传感器29感应杯内水位并触发控制器控制杯子注水口11关闭；

④移出：皮带传送装置28带动杯盖22移开；直线步进电机212的带动杯子上移出杯子容纳腔2，取出杯子引水。

其中，在步骤②之前或之后的任一步骤前还包括以下步骤：

A、第二紫外线照射灯32向电解腔23中照射紫外线，同时高压电极33产生高压电使电解腔23中的水变成双折射物质。

B、断开高压电极33的电流，调节PEM膜电解电极24的电流，使PEM膜电解电极24电解水产生氢气和氧气，第一喷气装置26将PEM膜电解电极24产生的氢气和氧气的混合气体向外界喷出。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。