新型桶装水饮水机的研究
陈俭辛瑞娜
（武汉科技大学湖北武汉430065）
摘要：随着人们生活水平的提高，对饮用水的质量要求也越来越严格。桶装水也自然而然的成了人们选择的最佳对象。文章对传统饮水机在预防二次污染上做了改造和设计。同时针对人们经常在烧完水之后忘记切断电源，造成水的循环加热的问题，还特别设计了定时功能。
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关键词 ：饮水机；二次污染；循环加热；定时
中图分类号：R13.5文献标识码：Adoi：10.3969／j.issn.1665－2272.2015.16.049
桶装水饮水机中，由于饮水机工作原理上的缺陷，即从饮水机内放出多少毫升的水，同时就会有相同体积的空气通过饮水机的进气孔进入桶装水，由于空气品质的越来越差，空气中的尘埃、细菌等在水、气交换过程中被带入饮水机，最后到达桶内，细菌就会在饮水机中不断的繁殖，甚至在桶装水饮用保质期内，水中细菌的含量已远远超过了国家饮用水的标准，从而造成饮水机的二次污染。同时，一些消费者特别在晚上接完热水之后往往忘记切断饮水机电源，这样饮水机不仅在加热过程中产生噪声，而且还会造成水在热水器中反复加热的现象，反复加热的水会造成水内矿物质元素的减少或者丧失，与此同时也会产生水垢，污染饮用水。
在人们对健康要求越来越高的今天，新型饮水机的设计有效的补偿了传统饮水机在设计原理中存在的缺陷。
1新型饮水机与传统饮水机的创新性和优势
目前市场上的桶装水饮水机没有设置专一的进气孔，只是很粗糙的在饮水机的聪明座或者过渡水箱上预留几个小孔作为饮水机的进气孔。由于进气孔的大小也直接影响着进入饮水机内的空气中的含尘量或者细菌等污染物的大小和含量，传统的饮水机更容易造成二次污染。再加上在通电情况下，饮水机加热水箱内的水会反复的加热、冷却。现如今公司及办公场所更多的会选择热水器，但桶装水饮水机在家庭及学生领域中还是不可缺少的，存在以上的种种问题，那么饮水机如何更好地在市场推广难免会有些困难。
本设计（见图1）通过设置饮水机专一的进气孔，并在进气孔处设置空气过滤装置，从而减少甚至消除空气中的尘埃和细菌进入饮水机。为了做到更好的密封性，将聪明座和过渡水箱同饮水机的衔接处设置成了螺旋连接。同时还设置了一个实时继电器，它可以通过设定饮水机电源的自动定时切断或开启，来减少水的反复加热，从而有效的改善饮水机的二次污染。由于此饮水机是在传统饮水机上改造和设计的，其成本仅高于传统饮水机10－20元。
2新型饮水机的具体实施方式
此饮水机改变传统饮水机的进气位置，将聪明座和中水桶与饮水机机体的连接改为螺纹连接，在聪明座和中水桶衔接处另加一密封垫圈，以保证聪明座处气密性，防止气体从缝隙进入饮水机。此外在从饮水机加热器伸出的排蒸汽管与中水桶相连接的管处安装一个三通阀，三通阀上端与中水桶连接，左端与排蒸汽管连接，右端与空气过滤器连接，即右端与过滤器连接的孔口作为饮水机的进气孔。过滤器（见图2）中采用高效空气过滤网，它可以除去空气中的粉尘、烟雾、细菌等，空气经过过滤器之后再进入饮水机，可以有效削弱饮水机的二次污染。
经过对改造后饮水机内细菌数目的反复测量，得到实验结果（见表1）。通过细菌数目的变化情况可知，改造后的饮水机在菌落的数目上有了很大的改善。
经过反复测量得到平常饮水机的出水流量为q＝15.86ml／s。根据国家标准房间风速一般为0.2—0.3m／s，若取v＝0.2m／s，由
q＝A×V
得出进口面积为A＝1.586×10－5／0.2m2＝7.93×10－5m2＝0.793cm2。
对于HEPA过滤网需要的阻力为0.88毫米水柱，折合成大气压为P＝0.88*9.8＝8.624pa，而一个大气压为0.1Mpa，则其阻力完全可以忽略。并且经过多次实验表明，在接水的过程中，桶内流出水形成负压，在负压作用下可以直接通过过滤装置将空气吸入饮水机中。
另外，实时继电器直接与饮水机电路相连，并且继电器可以设置多组开、关时间，准时接通或切断饮水机的电源。人们在节省电的同时，也减少了水的循环加热。
3饮水机设计装置的选用材质及特殊形态
此饮水机聪明座与中水桶之间的垫圈和空气过滤器外壳材料使用食品级硅胶，食品级硅胶是无机高分子胶体材料，具有无毒、无气味、透明度高、不变黄、柔软、弹性好、耐扭结不变形、使用寿命长、耐寒耐高温等特点。还具有更高的抗撕强度和优越的电气性能，对人体无任何毒副作用。该硅胶广泛适用于食品机械、医疗、咖啡壶、热水器、面包机、消毒柜、饮水机、开水壶、烫斗、电饭锅、油炸锅、果浆机、燃具等机械产品的配套，是现今硅胶市场上具有环保理念的一类主流产品，深受消费者喜爱。
过滤网采用HEPA过滤膜，HEPA过滤网由一叠连续前后折叠的亚玻璃纤维膜构成，形成波浪状垫片用来放置和支撑过滤界质。该过滤膜对于0.1微米和0.3微米的微粒过滤效率达到99.998%，HEPA网的特点是空气可以通过，但细小的微粒却无法通过。它对直径为0.3微米以上的微粒去除效率可达到99.7%以上，而一般细菌的直径为0.5微米。所以它是烟雾、灰尘以及细菌等污染物最有效的过滤媒介。
4总结
本制作发明结合了传统饮水机的设计缺陷和日常人们的生活需求两方面，提高了饮水机设计的严谨性。在解决了消费者对“二次污染”担忧的同时，也符合当今社会所倡导的在提高生活质量同时满足节能减排的要求，很具有实际性的意义和市场推广价值。
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参考文献
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2肖伟.当心饮水二次污染［J］.广西质量监督导报，2001（3）
3杨艳，伍玉铃，欧阳柳.千滚水式饮水机的智能改进［J］.硅谷，2013（9）
（责任编辑要毅）