空气除菌果菜食材清洗机
技术领域
本发明涉及一种家用电器。
背景技术
人类的祖先在学会使用火之前一直在延续生食食物。今天在现代化社会，科学研究表明，水果蔬菜富含各种水溶性维生素、矿物质、有机酸和抗氧化功能因子。生食水果蔬菜能很好保护营养素和活性物质，而烹调加热处理容易发生破坏损失。虽然食物的热加工方法多种多样，但是生食食品还是受到人们的欢迎。医学研究表明，生食食品可以增强体质，提高人体免疫功能，对某些疾病会有辅助治疗作用。
微生物出现在古人类之前，并且将地球改造成适应人类和动植物生存环境的宜居星球。微生物多达几十万种。现代人类利用对人类有益的多数微生物创造了许多生物药品和发酵食品，少数微生物对人类有害。医学研究表明，人类传染病的70％是由微生物感染而引起的，称为病源微生物。由于现代化城市化社会的发展，存在各种环境污染问题：可划分为物理性质的环境污染，化学性质的环境污染和生物性质的环境污染。人们在日常生活中由空气传播的细菌、病毒、真菌、霉菌、微生物，经由农贸市场随蔬菜水果携带的粉尘、花粉、螨虫、动物毛屑易引发过敏病的过敏原以及家畜家禽(生肉鲜肉)携带的各种病原体(支原体衣原体)和虫卵等，会通过人们的不洁冷加工生食食用而感染多种疾病。
目前人们普遍应用化学药品浸泡和流水(自来水)冲洗的方法处理果菜食材，虽然能够灭活大部分细菌、病毒、微生物。但是细菌、病毒、微生物的种类多，所使用的化学药品又不具有广谱灭菌功能而消毒剂和防腐剂对微生物和人体都有毒害作用，对食材容易产生二次污染，而自来水冲洗的动能又比较小，在外形复杂表面粗糙的食材和孔洞缝隙深处隐藏的细菌、病毒、微生物虽然被化学药剂消杀灭活，由于不能被自来水彻底冲洗清除，当菌体的数量较多时，菌体所携带的毒素和有害物质随食材食用进入人体危害人们的身心健康。为此人们生食食品的卫生和安全成为需要解决的问题。虽然摄氏零上100度能够灭活大部分菌体，但是某些水果蔬菜不能采用高温加热灭菌方法，而化学药品灭菌的种类单一又容易与食材产生生化反应影响人们的食用，所以人们对食材的处理要求是：简单实用、安全高效将食材所携带的各种细菌、病毒、微生物，能够快速彻底全部清除的方法。
超声波是一种不能引起人耳听觉的振动频率高于20000【赫兹】的机械波在弹性物质(如空气、水)中激起的纵波。目前超声波技术和各种仪器、设备在工业制造、农业生产、医疗卫生、国防工业、环境保护、石化能源、科学实验领域得到了广泛的应用。
超声波发生器种类多，基本划分成两大类型，机械型和电声型。电声型是利用电磁能转换成机械能，由电子振荡器、功率放大器、功率转换器、压电晶体换能器和电源组成。特点是，可以获得很大的声强，晶体换能器可以得到极高的频率。电声型应用在超声检测和探伤，工业产品的清洗和焊接，农业生产中种子处理，医疗卫生中的超声诊断、治疗和生物制药，半导体电子工业集成电路的焊接生产以及航天军工和科学研究中使用。是一种制造工艺复杂，造价特别昂贵的现代仪器和设备，不宜大量使用。因此电声型超声波发生器不适合在家用电器中应用。
机械型是利用高压流体(气态、液态)物质作为动力来产生超声波特点是，构造简单，使用方便，可用多种动力源，制造成本低，比较经济，便于大量生产制造和应用。其存在机械能与声能转换效率不高，频率不够高，声强不够大，需要有高效率，高转速的电动机作为动力源，因此机械型阻碍了在家用电器中的应用。
无刷直流电动机(BLDCM)是由电动机本体，位置传感器，逆变器和控制器组成的自同步或自控式变频同步电动机系统。位置传感器检测转子磁极的位置信号，控制器对位置信号进行逻辑处理，产生相应开关信号，开关信号以一定的顺序触发逆变器中功率半导体器件，将电源功率以一定逻辑关系分配给电动机定子各相绕组，使电动机产生持续不断的转矩，输出机械功。
由于现代技术的发展，无刷直流电动机在现代化工业生产、办公自动化设备、工业机器人、医疗制药设备、家用电器、电动汽车领域得到了广泛的应用。具有效率高、功率密度高、速度快可在高转速下工作，最高达到每分钟10万转，机械噪声小，定子绕组利于散热，精度高，制造成本低，寿命长，免维护优点。
发明内容
本发明空气除菌果菜食材清洗机。结合附图1，空气除菌果菜食材清洗机解决其技术问题采用的技术方案是：由电子除菌过滤器1、超声波发生器2、超声波导管3、清洗缸体4、排污阀5、排气口6、进水管7、上盖8、机壳体9分别通过机械连接，电路联结，管道连接构成空气除菌果菜食材清洗机。
结合附图2，由正电极10、负电极11、过滤体12、过滤体13、上盲板14、下盲板15、空气出口16通过外壳17分别连成一体组成电子除菌过滤器1.
结合附图3，由空气进口18、空气出口19、空气压缩叶轮20、空气压缩叶轮气孔21、外壳体气孔22、外壳体23、电动机24通过轴、外壳体23分别连成一体组成超声波发生器2。
结合附图4，由进气口25、排气口26、管体27分别连成一体组成超声波导管3。
1.空气除菌果菜食材清洗机，由电子除菌过滤器1、超声波发生器2、超声波导管3、清洗缸体4、排污阀5、排气口6、进水管7、上盖8、机壳体9分别通过机械连接，电路联结，管道连接构成空气除菌果菜食材清洗机，其特征是：电子除菌过滤器1空气出口16与超声波发生器2空气进口18连接密封，超声波发生器2空气出口19分别与三支超声波导管3空气进口25连接密封，超声波导管3三支导管空气出口26分别与清洗缸体4底部3点空气进口连接密封；清洗缸体4安装在机壳体9内部中心位置，电子除菌过滤器1、超声波发生器2、超声波导管3一端安装在机壳体9内部一侧，超声波导管3另一端安装在机壳体9内清洗缸体4底部位置。
2.根据权利要求1、空气除菌果菜食材清洗机，由正电极10、负电极11、过滤体12、过滤体13、上盲板14、下盲板15、空气出口16通过外壳17分别连成一体组成电子除菌过滤器1，其特征是：正电极10为一端封闭，另一端开口圆筒体，负电极11为长方体薄板，过滤体12为空芯圆柱纤维体，过滤体13为空芯圆柱纤维体，上盲板14为圆形薄板，下盲板15为圆形薄板，外壳17为周边密封圆柱体，底部中心有空气出口16，中部圆周表面均匀等距分布众多与圆周展开平行长方形微孔，其中正电极10垂直安装在外壳17内部中心位置，过滤体12套装在正电极10外侧，负电极11安装在正电极10周边等距分布，过滤体13套装在负电极11外侧，负电极11与正电极10，过滤体13之间保持一定间距，通过上盲板14将正电极10、负电极11、过滤体12、过滤体13一端与外壳17内侧上部分别连成一体密封，通过下盲板15将正电极10、负电极11、过滤体12、过滤体13另一端与外壳17内侧下部分别连成一体密封。
3.根据权利要求1，空气除菌果菜食材清洗机，由空气进口18、空气出口19、空气压缩叶轮20、空气压缩叶轮气孔21、外壳体气孔22、外壳体23、电动机24通过轴、外壳体23分别连成一体组成超声波发生器2，其特征是：空气压缩叶轮20为前端有进气口周边封闭的离心式叶轮，延封闭圆周边沿均匀等距排列众多长方形长边与轴向平行空气压缩叶轮气孔21；外壳体23为周边封闭横截面为三支圆周等距分布抛物线形蜗壳，延封闭内径圆周等距排列众多长方形长边与轴向平行外壳体气孔22，空气压缩叶轮气孔21与外壳体气孔22相对应，孔的数量相等，空气压缩叶轮20安装在外壳体23中心位置通过轴与电动机24连成一体，外壳体23一端有圆形空气进口18，另一端有上圆下方形空气出口19。
4.根据权利要求1，空气除菌果菜食材清洗机，由进气口25、排气口26、管体27组成超声波导管3，其特征是：管体27为J形横截面为方形渐缩体管道，一端有正方形进气口25，另一端有长方形排气口26。
5.根据权利要求1，空气除菌果菜食材清洗机，清洗缸体4为长方形开口平顶，底部为封闭半圆形，上部一侧有进水管7，下部两条半圆形弧线底部中心与排污阀5连接密封，底部呈三点分布与超声波导管3，三支排气口26连接密封，上部与长方形顶部中心有排气口6的上盖8呈活动连接。
按照上述装置，空气在负压下通过电子除菌过滤器1，外形直径为0-10微米(um)的球菌、杆菌、螺形菌多形性细菌由过滤体12、过滤体13分别拦截滤除，外形直径为20-300纳米(nm)多形性病毒和直径为0.1-0.3纳米(nm)的支原体通过负电极11、正电极10之间电离区荷电由高压静电场捕捉滤除。滤净后无菌空气沿轴向吸入空气压缩叶轮20，高速旋转的叶轮将空气在离心力作用下沿径向加速，当具有一定速度和压力的压缩空气通过空气压缩叶轮气孔21与外壳体气孔22；当两个气孔相对分开时，压缩空气被阻断，当两个气孔相互重合时，压缩空气通过两个气孔。当电动机带动空气压缩叶轮20旋转得越快，使周围空气时而压缩，时而稀疏，产生空气振动波。电动机带动空气压缩叶轮20旋转得越快，所发出的振动波频率越高，当旋转速度达到每分钟10000转时，可以产生发出20000【赫兹】的超声波。超声波使超声场中的物质产生强烈的机械振动，其振幅、速度、加速度、声压、声强可以达到很大数值而引起多种超声的特殊效应(击碎、搅拌、去气、扩散、渗透)，其各量与声强(声压)的关系式为：
I＝1/2PCA2ω2＝1/2PCD2/m＝1/2PCa2m/ω2＝P2m/2Pι。ωτ
上式中，声压或振动速度的振幅与声强的平方根成正比，与频率无关；位移振幅与频率成反比，加速度振幅与频率成反比。
由空气产生的超声波经过超声波导管3增强振幅，改变入射角度进入清洗缸体4中清洗液体(自来水)。液体在超声波作用下不断受压变密，受拉变疏，而产生许多空泡，当液体受压变密时，空泡崩溃，产生冲击波，其强度为几百至上万大气压，比照自来水冲洗强度十几个大气压高出一千倍，即物理中超声的空化效应。超声波使超声场中物质-清洗液体(自来水)产生强烈的机械能振动而产生超声的相对速度效应(凝聚效应和分离效应)使果菜食材携带的粉尘、花粉、螨虫、虫卵、动物毛屑和孔洞缝隙深处隐藏的细菌、病毒、真菌、霉菌、微生物随自来水彻底清洗清除。
超声波通过载体-水而产生的高比压强，高比动能和高频率振动产生的高能量密度而形成的物理化学诱变环境因素：当超声波通过细菌，使细菌体中细胞壁受损，细胞膜渗透性增强，使细胞质和核质中的水、蛋白质、脂类、核酸、糖、无机盐化学分子跟着超声频率而振动，分子之间产生摩擦，一部分声能(机械能)转变为热能被吸收，在高压环境中发生变化，细胞内物质渗出胞质浓缩，阻断核酸合成，从而使细菌活率下降失去活性；当超声波通过病毒外包膜、衣壳，使病毒外包膜、衣壳受损，使病毒核酸化学成分DNA或RNA，功能性蛋白-聚合酶、转录酶，脂类和糖化学分子跟着超声频率而振动，分子之间产生摩擦，一部分声能(机械能)转变为热能被吸收，使衣壳蛋白和包膜糖蛋白发生变化，使核酸分解，代谢停止，导致病毒死亡；当超声波通过细菌芽胞多层外膜使芽胞外膜受损，使芽胞体内原生质、核质、核糖体、酶化学分子跟着超声频率而振动，分子之间产生摩擦，一部分声能(机械能)转变为热能被吸收，使核质、核糖体、酶分解细菌芽胞失去活性。
上述超声波功能在瞬间发生，物理中称为超声波的热作用、化学作用和生物作用。
有益效果
空气除菌果菜食材清洗机，采用物理方法所产生的物理因素：清除各种污染物质灭活食材体表和食材体深处微生物，包括病源微生物而食材体体积大，反射超声能量多，食材本身不会吸收超声能量发热，损失营养物质。
空气除菌果菜食材清洗机，除菌范围广，灭菌种类多：包括非细胞型微生物(各种病毒)，原核细胞型微生物(各种细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌)，真核细胞型微生物(真菌)，可在常温环境条件下或配合适当化学药剂裂解灭活细菌芽胞。超声波的特殊效应产生的作用是：促使微生物细胞蛋白质变性、凝固，干扰微生物酶系统和核酸(DNA或RNA)合成，损伤微生物多层细胞膜和细胞壁，最终使菌体活率下降失去活性。
空气除菌果菜食材清洗机，以高压无菌空气为动力来产生超声波，特点是：构造简单，使用方便，比较经济，成本低，具有无刷直流电动机(BLDCM)生产制造装配线即可以实现大量生产制造和人们家庭的应用。
空气除菌果菜食材清洗机，通过调节电动机转速实现超声波的频率调节以应对各种细菌、病毒、细菌芽胞的灭活和清洗清除。
空气除菌果菜食材清洗机，适用在有市政自来水处理系统的城市中应用。非城市无市政自来水处理系统的地区需要配合适当水过滤器使用。
附图说明
图1.空气除菌果菜食材清洗机结构原理图。
图2.空气除菌果菜食材清洗机电子除菌过滤器1结构原理图。
图3.空气除菌果菜食材清洗机超声波发声器2结构原理图。
图4.空气除菌果菜食材清洗机超声波导管3结构原理图。
图5.空气除菌果菜食材清洗机图2中电子除菌过滤器1A-A向剖面图。
图6.空气除菌果菜食材清洗机图3中超声波发生器2B-B向剖面图。
图7.空气除菌果菜食材清洗机图1中清洗缸体4C-C向剖面图。
图8.空气除菌果菜食材清洗机图2中电子除菌过滤器1中外壳17平面展开图。
具体实施方式：
电子除菌过滤器1空气出口16与超声波发生器2空气进口18连接密封，超声波发生器2空气出口19分别与三支超声波导管3空气进口25连接密封，超声波导管3三支导管空气出口26分别与清洗缸体4底部3点空气进口连接密封；清洗缸体4安装在机壳体9内部中心位置，电子除菌过滤器1、超声波发生器2、超声波导管3一端安装在机壳体9内部一侧，超声波导管3另一端安装在机壳体9内清洗缸体4底部位置。
实施例1.空气除菌果菜食材清洗机。
电源电压：
电动机：无刷直流电动机(BLDCM)，
电动机功率：120瓦(W)，
电动机转速：每分钟10000-60000转(r/min)，
超声波频率：每分钟20000-120000【赫兹】(Hz)，
清洗食材：4公斤(Kg)60秒(s)，
消耗电能：年(a)15度(Kw/h)，
清洗范围：食材携带的各种污染物质和微生物包括病源微生物。
