适用于儿童用品的杀菌消毒系统的制作方法

本实用新型涉及消毒设备技术领域，具体涉及一种适用于儿童用品的杀菌消毒系统。

背景技术：

近年来随着我国儿童人口数的不断增加与“二胎政策”的实行，儿童用品(图书、玩具以及文具等)所占市场份额越来越重。一些制造商为节约成本开始使用非环保型的劣质材料，以致儿童用品在使用时产生大量的挥发性有机污染物，其主要包括甲醛、苯以及酮。若长期接触这些有害物质，不仅会刺激儿童的皮肤和眼睛，影响儿童的身高与智力发育，还会增加儿童哮喘病的发病率，甚至会患上血液性疾病，近年来相关报道屡见不鲜。因此在源头无法主动规避油墨污染的情况下，如何去除儿童用品中的挥发性有机物污染已经成为亟待解决的问题。

另一方面，长期使用的各种儿童用品表面会附着大量的致病菌，使用时间越长，病菌数量也就越多，并可在其表面长时间停留。致病菌主要包括链球菌、葡萄球菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌，其中肺炎链球菌和化脓链球菌可引发感冒、耳朵感染、脓毒性咽喉炎等疾病。如果不及时进行合理的卫生处理，这些病菌往往导致儿童患上相应的传染病。

申请号为CN 200620092854.8的专利提供一种档案图书消毒装置，其特征是：它具有消毒舱和消毒车，在消毒舱内设置吹风电机和消毒装置，在消毒舱的地面上设置导轨，消毒车在导轨上行走，消毒车内设置若干个可滑动的矩形框架，在矩形框架内设置若干个可滑动的悬挂杆。此消毒装置在使用时，将消毒车拉入消毒舱，打开吹风电机和消毒装置进行消毒。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是：上述现有多功能图书档案消毒机必须是在封闭空间,消毒后产生的气体直接排出消毒装置，会造成二次污染，因此需在室内无人条件下进行，消毒后至少过30min才能进入，此方法适用于图书馆或者档案室，但不适用于家庭，尤其是有儿童的区域，因此，其便捷性、实用性和安全性还有待提高。

本实用新型的目的是：提供一种便捷、消毒效果更高，尤其是能高效去除儿童日用品所释放的挥发性有机污染物，对儿童用品强力杀菌的杀菌消毒系统。

为解决上述技术问题，本实用新型在封闭的处理系统中进行挥发性有机污染物的去除及杀菌消毒，并用吸附材料对排放气体进行最终处理，能够做到污染物零排放，同时还能对室内空气质量有净化作用。

具体来说，针对现有技术的不足，本实用新型提供了如下技术方案：

一种适用于儿童用品的杀菌消毒系统，其特征在于，包括处理单元、检测单元和控制单元；

其中，所述处理单元包括沿气体流向依次设置的臭氧发生装置1、反应室2和吸附装置3，所述吸附装置3包括填装有吸附剂的U形吸附管路32；

所述检测单元包括安装于臭氧发生装置1、反应室2和吸附装置3内的传感器；

所述控制单元与检测单元连接，包括控制器和与之连接的三通阀，所述控制器根据检测单元的信号控制流经三通阀的气体流向。

优选的，上述杀菌消毒系统中，所述臭氧发生装置1包括臭氧激发装置12和与之连接的电源11，臭氧发生装置1设置有用以连通反应室2的第一排气口16。

优选的，上述杀菌消毒系统中，所述反应室2内部设置有隔板21，内壁设置有用以连通吸附装置3的第二排气口。

优选的，上述杀菌消毒系统中，所述隔板21表面均匀分布有通气孔。

优选的，上述杀菌消毒系统中，所述传感器包括臭氧传感器、甲醛传感器和总挥发性有机物传感器。

优选的，上述杀菌消毒系统中，所述吸附装置3设置有进气口和第三排气口，所述进气口与反应室2的第二排气口连通。

优选的，上述杀菌消毒系统中，所述三通阀包括第一端口、第二端口和第三端口、所述第一端口与吸附装置3的第三排气口连接，所述第二端口与外界环境连通，所述第三端口与反应室2连通。

优选的，上述杀菌消毒系统中，所述控制器包括下述模块：

采集模块：与检测单元的传感器连接，采集传感器的检测值；

存储模块：存储臭氧发生装置1、反应室2和吸附装置3中臭氧和有机污染物含量的标准值；

计算模块：计算采集模块的检测值和存储模块的标准值之间的差值；和

驱动模块：驱动模块的信号输出端与三通阀和臭氧发生装置1的电源11连接。

优选的，上述杀菌消毒系统中，所述杀菌消毒系统还包括显示屏单元；

所述显示屏单元与控制器的采集模块连接，以显示传感器的检测值；

所述显示屏单元与控制器的存储模块连接，以显示臭氧和污染物含量的标准值；且

所述显示屏单元和控制器的计算模块连接，以显示差值情况。

优选的，上述杀菌消毒系统中，所述吸附剂包括有机金属骨架材料。

优选的，上述杀菌消毒系统中，所述吸附剂为活性炭、生物陶和有机金属骨架材料的混合物，所述活性炭、生物陶和有机金属骨架材料的重量比为：(15-25)：(5-10)：1。

本实用新型的有益效果是：研发了一套高效、安全、方便以及不会造成二次污染的智能净化系统，对儿童用品进行强力杀菌的同时，有效去除其产生的挥发性有机污染物，为儿童的健康提供了切实保障。

附图说明

图1为实施例一所述处理单元的结构图。

图2为实施例一所述臭氧发生装置的结构图。

图3为实施例一所述吸附装置的结构图。

图4为实施例一所述杀菌消毒系统的技术路线图。

1为臭氧发生装置，2为反应室，3为吸附装置，11为电源，12为臭氧激发装置，13为电机，14为风扇，15为进气口，16为第一排气口，21为隔板，22为鼓风装置，31为挡板，32为U形吸附管路。

具体实施方式

鉴于目前消毒柜便捷性、实用性和安全性还有待提高，本实用新型提供了一种高效、安全、便捷的适用于儿童用品的杀菌消毒系统。

一种优选的实施方式中，本实用新型所述杀菌消毒系统包括处理单元、检测单元和控制单元。

1.处理单元

(1)臭氧发生器

位于处理系统底部，排气口朝上，可产生大流量的臭氧以满足系统正常运行。

(2)反应室

位于处理系统中段，其内壁多处设有卡槽，隔板固定于卡槽上，满足反应室空间的任意分配，同时各隔板表面均匀分布着圆孔，使臭氧可以充满整个反应室以达到完全净化的目的，同时旁边有风机产生向上的风力推动臭氧对反应区的挥发性有机污染物进行高效氧化。

(3)吸附层

位于处理系统顶端，与反应室的排气端口相连，内设有U型吸附管路，如图3所示，管路中为由吸附剂做成的填充柱，填充柱可吸附反应室中残留的气体，延长路径保证尾气吸附完全。

2.检测系统和显示屏系统

(1)传感器

系统内部放置多个甲醛、臭氧以及TVOC(总挥发性有机物)传感器，传感器的探头分布在系统底层、中间层以及吸附层的排气口相连接处，对系统内气体质量进行实时检测，输出端与显示屏，将传感器产生的特殊信号进行显示。

(2)显示屏

与传感器的输出端相连，对传感器检测到的污染物含量进行实时显示，同时可自由设定甲醛、臭氧以及TVOC(总挥发性有机物)的含量标准，通过测定值与设定值的对比，以变换表情的方式判断这三者含量是否符合设定标准(笑脸，三项均达标；哭脸，至少有一项污染指数不达标)。

3.控制系统

(1)自动循环管道

由控制器和三通阀构成，三通阀第一端口为进气口；与吸附层的排气口密闭连接，另外两端分别为第二端口和第三端口；三通阀第二端口与外界环境相通，三通阀第三端口则与系统内部的反应室相连。控制器第一端口与传感器的输出端相连，控制器第二端口与三通阀相连，控制器第三端口与臭氧发生器相连。根据尾气中的污染指数控制三通阀中的气体流向；若尾气符合室内空气质量标准，气流路径为由进气口-三通阀第二端口，反之控制器关闭臭氧发生器，气流路径变为进气口-三通阀第三端口。

杀菌消毒系统启动后，臭氧发生器产生臭氧，随着向上的气流进入反应室，与儿童用品中的挥发性有机污染物进行高效氧化反应。反应生成的其他混合物同向上的气流运动至反应室顶部，随后进入检测系统对尾气的污染物指数进行实时检测。通过传感探头收集信号至传感器，并按照一定的规律变成数字信号输出至显示屏；同时在显示屏上可自由设定甲醛、臭氧以及TVOC(总挥发性有机物)的含量标准，通过测定值与设定值的对比，以变换表情的方式判断这三者含量是否符合室内空气质量标准。若三者均达到设定标准，尾气进入控制系统，通过“进气口-三通阀第二端口”路径排至外部环境；若有一项未达到设定值，控制器关闭臭氧发生器，尾气通过“进气口-三通阀第三端口”路径进入反应室被循环处理直至达到设定值。

下面通过具体实施例来进一步说明本实用新型所述杀菌消毒系统的结构和使用方法。

实施例一

适用于儿童用品的杀菌消毒系统，包括处理单元、检测单元、控制单元和显示屏单元。

1.处理单元：如图1所示，所述处理单元包括从底层到顶层依次设置的臭氧发生装置1、反应室2和吸附装置3，结构如下：

(1)臭氧发生装置1：位于处理单元的底部，其结构如图2所示，包括臭氧激发装置12和与之连接的电源11、风扇14和与之连接的电机13，所述风扇14置于臭氧激发装置12底部，臭氧发生装置侧边和顶部分别设置有气源进气口15和第一排气口16。

外部氧气通过气源进气口15进入臭氧发生装置1，臭氧激发装置12照射氧气，将氧气转换成臭氧，在风扇14作用下，臭氧从第一排气口16排出。

(2)反应室2：反应室2设置于臭氧发生装置1的顶层，位于处理单元的中段，包括隔板21和鼓风装置22，反应室内壁排列布置有卡槽，隔板放置于卡槽上，且隔板表面均匀分布有通气孔，鼓风装置安装于反应室侧壁，反应室顶端设置有第二排气口。

臭氧从第一排气口16进入反应室2后，所述鼓风装置会产生向上的风力，以推动臭氧在反应区内从底层向顶层流动，置于隔板上的儿童用品产生的挥发性有机污染物被臭氧氧化，产生的混合气通过第二排气口排出。

(3)吸附装置3：吸附装置3设置于反应室2的顶层，结构如图3所示，包括层状排布的挡板31和置于挡板上的水平布置的U型吸附管路32，所述吸附管路32内置吸附剂，吸附管路进气口与第二排气口连通，出气口为第三排气口。

吸附剂在吸附管路中形成填充柱，混合气从第二排气口进入吸附管路后，被吸附剂吸附，净化后的空气经第三排气口排出。

其中，吸附剂为商购活性炭，厂家：北京燕归来环保科技有限公司，比表面积为800m²·g^-1。

2.检测单元

检测单元包括甲醛传感器、臭氧传感器和总挥发性有机物(TVOC：Total Volatile Organic Compounds)传感器，三种传感器的探头分别安装于臭氧发生装置1的第一排气口16，反应室2的第二排气口和吸附装置3的第三排气口。

3.控制单元：包括控制器和三通阀，结构如下：

(1)控制器：包括采集模块、存储模块、计算模块和驱动模块。

采集模块：与检测单元的传感器连接，采集传感器检测到的数据；

存储模块：存储臭氧发生装置1、反应室2和吸附装置3的甲醛、臭氧和总挥发性有机物标准值；

计算模块：获取采集模块的测量值和存储模块的标准值，计算两者差值；

驱动模块：驱动模块的信号输入端与计算模块连接，信号输出端与三通阀和发生装置的电源连接，根据计算模块输出的差值控制三通阀和臭氧发生装置的电源开关。

(2)三通阀：三通阀的第一端口与吸附装置的第三排气口连接，第二端口与外界连通，第三端口与反应室2连通。

当第三排气口排出的尾气含量小于存储单元的标准值时，驱动单元控制三通阀开关，使三通阀第一端口和第二端口连通，尾气排出外界环境；反之，驱动单元控制臭氧发生装置的电源开关关闭，同时控制三通阀开关，使三通阀第一端口和第三端口连通，尾气进入反应室。

4.显示屏单元：包括显示屏。

显示屏单元与控制单元的采集模块连接，对传感器检测到的污染物含量进行实时显示。

显示屏单元与控制单元的存储模块连接，以设定、显示污染物含量的标准值。

显示屏单元与控制单元的计算模块连接，当计算模块输出的测量值与标准值差值小于或等于0时，显示笑脸，当测量值与标准值差值大于0时，显示哭脸。

实施例一所述杀菌消毒系统的技术实现路径如图4所示：通过可调节的风力加快有害物质从儿童用品中分离，与系统中产生的臭氧反应。反应后的混合物质一同进入吸附层被吸附剂高效处理，随后对尾气的污染物指数进行实时检测。当达到室内空气质量标准时，气体排出到外界环境；反之则循环进入系统内重新被处理直至达到标准。

实施例二

本实施例所述杀菌消毒系统与实施例一类似，区别仅在于：

所述吸附装置3包括竖直平行排布的挡板和置于挡板上竖直布置的U形吸附管路。

实施例三

本实施例所述杀菌消毒系统与实施例一类似，区别仅在于：所述臭氧发生装置1的顶端均匀分布有多个第一排气口，使臭氧在反应室中的分布更加均匀，反应更加高效。

实施例四

本实施例所述杀菌消毒系统与实施例一类似，区别仅在于：

所述吸附装置3中填装的吸附剂由活性炭、生物陶以及有机金属骨架MOFs按照20:5:1的质量比例混合配置而成；其对甲醛的吸附量高达1.19g/g。其中有机金属骨架MOFs具有光催化性能，在紫外线照射下即可完成再生。同时，该吸附剂结构稳定，可无限次循环使用。

其中，所述活性炭的厂家：北京燕归来环保科技有限公司，活性炭的颗粒直径分布为1.25～2.50mm，比表面积为800m²·g^-1。

所述生物陶的厂家：北京燕归来环保科技有限公司，生物陶的颗粒直径分布为3～5mm，比表面积为800m²·g^-1。

所述有机金属骨架MOFs的厂家为：北京建筑大学新型环境修复材料与技术课题组，型号为：ZIF-8，比表面积分布为1800-2300m²·g^-1。

《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)中规定甲醛的室内标准值为0.08mg/m³，TVOC的室内标准值为0.60mg/m³。

用实施例四所述杀菌消毒系统对图书进行消毒，过程如下：

当图书放置于智能系统中后，仪表显示甲醛与TVOC含量在前10min呈急剧上升趋势。当甲醛含量与TVOC含量分别达到室内空气质量限制时，启动消毒系统，不断产生臭氧，20min后甲醛和TVOC含量分别降至0.0101mg/m³和0.160mg/m³，之后一直保持稳定状态。当氧化性气体达到既定浓度上限时，即自动关闭气体发生装置。当系统内的氧化性气体与被甲醛及TVOC消耗到浓度下限后，氧化性气体发生装置再次启动工作，这一设置是为了保障氧化性气体不至于引发二次污染。其中，臭氧浓度的上限和下限可根据需要自行设置。

试验后，从书本中分离的甲醛和TVOC含量分别高达1.0036mg/m³和2.9747mg/m³，分别为室内空气质量标准限值的10倍和6倍。

本实用新型所述杀菌消毒系统通过高效氧化作用有效消除儿童用品的挥发性有机物污染，同时采用包括有机骨架材料(MOFs)的吸附材料作为吸附剂，能够处理一般吸附剂不能吸附的有害物质，且吸附量极大。同时，ZIF-8在紫外光照射下能高效降解所吸附的有机污染物，便于再生利用，为青少年儿童的健康提供切实保障。

本实用新型所述U型吸附管路可在同等面积内最大程度地对气流路径进行延长，有效保障了臭氧与挥发性有机污染物反应后的物质被完全吸收。

综上所述，本实用新型所述适用于儿童用品的杀菌消毒系统可短时间(30min)内消除儿童用品中的挥发性有机物等有害物质，处理后的系统内部的甲醛及TVOC含量远低于室内空气质量标准，为儿童的健康提供切实保障，具有广阔的应用前景。