CN103561778A - 用于生成羟基自由基的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于羟基自由基生成设备中的可消耗筒，该可消耗筒包括：物质供应器，其包括与臭氧反应以产生羟基自由基的大量物质；和包括臭氧发生器的臭氧供应器，其中臭氧供应器被固定到反应物供应器。通过在同一可消耗筒中供给反应物供应器及臭氧发生器两者，在羟基自由基生成系统中相关基部单元上的维护操作可以最小化。

Description

用于生成羟基自由基的设备

技术领域

本发明涉及一种用于生产羟基自由基并输送到室内环境的设备。具体地，本发明涉及一种包括用于基部单元的可消耗筒（consumable cartridge）的设备，其中可消耗筒和基部单元一起运行，以提供并输送羟基自由基。

背景技术

作为医院等室内环境中的空气消毒剂（airborne disinfectant），现在羟基自由基的使用越来越普遍。由于在英国的波顿和荷兰的TNO于20世纪60年代进行的研究公布，羟基自由基的消毒剂特性已知。采用羟基自由基的基于空气的消毒模仿户外环境中的自然发生过程，所以空气中羟基自由基的浓度有时被称为“露天因子”。

WO2005/026044中描述了设备的一个示例，其产生用于空气消毒剂的羟基自由基。另一设备在WO2008/125879中进行了描述。这些文献中所述设备的基本部件包括诸如萜烯等烯烃的供给，以及臭氧的供给。烯烃蒸汽产生自烯烃的供给，并与臭氧混合且反应，以产生羟基自由基。

虽然现在非常了解用于生产羟基自由基的这个基本化学产品，但需要提供一种方便、安全和有效的系统，用于将羟基自由基供给到室内环境。特别地，可取的是提供一种系统，它在针对维护和补充具有最少中断的情况下可以连续地并有效地被消费者操作。

发明内容

本发明被限定在应参考的所附独立权利要求中。本发明的优选特征设置在从属权利要求中。

在第一方面中，本发明提供一种用于羟基自由基生成设备中的可消耗筒，该可消耗筒包括：反应物供应器，其包括与臭氧反应以产生羟基自由基的大量物质；以及包括臭氧发生器的臭氧供应器；其中臭氧供应器被固定到反应物供应器。

通过在同一可消耗筒中提供反应物供应器和臭氧发生器两者，在羟基自由基生成系统中相关基部单元上的维护操作可以最小化。

反应物供给被消耗，并在使用期间将耗尽。因此，它需要补充。反应物供给所使用的速率取决于设备的使用模式和供应器的大小，但鉴于一些因素，包括设备的物理尺寸，反应物再填充通常设计为持续几个月。在WO2008/125879所描述的系统中，例如，烯烃筒大约每三个月更换一次。

在采用基部单元和重填充筒的以往设备中，诸如WO2008/125879中描述的，电子臭氧发生器已经连同系统的其它电子元件一起设置在基部单元内。基部单元通常包括：用于控制泵或风扇以驱动空气通过基部单元的电子器件，以及用于向臭氧供应器提供正确电压的电力控制电子器件。

然而，发明人已经确认，电子臭氧发生器虽然是不可消耗的，但也具有有限的寿命，特别是在连续使用的情况下。诸如电晕放电臭氧发生器等电子臭氧发生器的性能将随着时间的推移而降低。电子臭氧发生器可以期望提供可接受的性能水平，以连续使用3或4个月。与臭氧发生器相比，该系统的其它电子元件通常具有更长的寿命，并且因此臭氧发生器通常需要首先且最频繁地更换电子部件。

显然，在诸如医院、学校等环境中，至关重要的是具有消毒系统，它能够持续有效地运作，并且不期望在任何时间使该设备停止服务，以便更换有故障的部件。通过将臭氧发生器放置在可消耗筒中，臭氧发生器可以由终端用户在反应物供给的同时进行更换，并且可以避免需要调用技术上训练有素的服务人员来更换有故障或损坏的臭氧发生器。反应物供给器和臭氧发生器可以被设计为具有相同的预期工作寿命。

可优选地，臭氧发生器是一种电驱动的臭氧发生器，诸如电晕放电臭氧发生器或等离子体离子发生器。可以使用其它类型的电驱动臭氧发生器，例如冷等离子体臭氧发生器、UV型臭氧发生器或位于介电管中的不锈钢丝。可优选地，可消耗筒包括至少一个电触点，其被构造为允许将外部电源连接到臭氧发生器。

可优选地，可消耗筒包括外部壳体，反应物供应器和臭氧供应器定位在外部壳体内，其中电触点可以从外部壳体的外部接触到。

可消耗筒可包括变压器和其它电子部件。变压器用于向臭氧发生器提供所需的电压，其通常介于10与20kV之间。替代地，可消耗筒可以被构造用于基部单元，该基部单元包含适当的高电压电源或用于转换外部或电池电源电压的变压器。作为替代方案，可消耗筒可包括连同适当变压器的电池。

可优选地，反应物供应器是贮存器，该贮存器含有与臭氧反应以产生羟基自由基的物质。该物质可以从贮存器通过毛细芯体（capillary wick）或膜片输送。液体可以由通过芯体或膜片的空气流蒸发。此外，可以采用加热器，以协助蒸发。

该筒可包括第一空气入口和第一出口，其中第一出口与反应物供应器中的反应物和第一入口流体连通，并且该筒可包括第二空气入口和第二出口，其中第二出口与臭氧发生器和第二空气入口流体连通。

替代地，第一空气入口和第一空气出口可以由相关联的基部单元限定，或者由可消耗筒和基部单元的组合限定，其中第一出口与反应物供应器中的反应物和第一入口流体连通。类似地，第二空气入口和第二空气出口可以由相关联的基部单元限定，或者由可消耗筒和基部单元的组合限定，其中第二出口与臭氧发生器和第二空气入口流体连通。

第一出口可被定位为邻近第二出口，并且该筒（和/或基板单元）可被构造为使得穿过第一出口和第二出口之一的空气流吸入空气通过第一出口和第二出口中的另一个。空气的这种抽吸利用了文丘里效应（Venturi effect），这是流体动力学中熟知的效应。

因文丘里效应导致的抽吸可以通过空气流管道的适当几何形状加以控制。例如，可消耗筒可以限定位于第一空气入口和第一出口之间的第一空气管道，其在第一空气入口和第一出口之间收窄。以这种方式收窄管道会增加文丘里效应的程度，并因此提供通过第二出口的更大抽吸力。替代地或另外地，可消耗筒可限定位于第二空气入口和第二出口之间的第二空气管道，第二空气管道在第二空气入口和第二出口之间收窄。然而，在实际设备中，已发现通过反应物供应器的所需空气流如此之小，以至于往往没有必要收窄臭氧管道，且可使用平行侧置管道。

可消耗筒或基部单元可包括具有分配开口的混合室，混合室与第一出口和第二出口两者流体连通，并被构造为确保在通过分配开口释放到用户环境之前，使来自反应物供应器的蒸汽与来自臭氧供应器的臭氧基本上完全反应。

反应物供应器可包括大量的烯烃，诸如D-柠檬烯（D-Limonene）；或者可以是大量的另一物质，诸如过氧化氢。

当反应物为过氧化氢时，可消耗筒或基部单元可有利地进一步包括离子发生器。离子与臭氧和过氧化氢的相互反应增加了羟基自由基的产率，并因此减少了需要生成的臭氧量以及与过氧化氢仍未反应的臭氧量两者。

离子发生器可以是与臭氧发生器分开的设备，并可以位于基部单元或可消耗筒中，将离子设置在第一或第二空气管道内。然而，有利地，离子发生器可以是与臭氧发生器相同的设备。在这种情况下，臭氧发生器可以是等离子体离子发生器。

可优选地，离子发生器还构造为以相对低的电压电离空气，以便避免过量的臭氧生成和一氧化氮生成。为了实现这一目标，位于离子发生器中的电极之一可构造有多个微细尖峰。这在尖峰周围产生高的电位梯度，当与产生较小电位梯度的电极设计相比，针对给定的施加电压会增加电离。可优选地，离子发生器被构造为产生负离子，与正离子相比，这会减少臭氧的产生和一氧化氮的产生。

在第二方面中，本发明提供了一种用于产生羟基自由基的设备，它包括基部单元和可消耗筒，可消耗筒根据本发明的第一方面，并且基部单元包括用于向可消耗筒提供电力的装置以及用于驱动空气通过该设备的装置。

基部单元可包括变压器，用于将市电电压或其它外部电源电压转换成适用于可消耗筒中臭氧发生器的电压。基部单元可包括混合室，混合室与流体连通反应物供应器的出口和流体连通臭氧供应器的出口流体连通，混合室还包括分配出口。

基部单元可包括基部单元空气入口以及基部单元空气管道，该基部单元空气管道介于基部单元空气入口与在可消耗筒上或由可消耗筒部分地限定的空气入口之间，其中入口管道在基部单元空气入口和在可消耗筒上或由可消耗筒部分地限定的空气入口之间收窄。入口管道的收窄使空气加速，流向在可消耗筒上或由可消耗筒部分地限定的空气入口。通过臭氧发生器的空气流速度会影响供给到混合室的空气中的臭氧浓度。因此，入口管道的收窄可以设计为提供预定的臭氧浓度。控制臭氧和烯烃浓度的其它方式包括：控制泵或风机（用作使驱动空气通过该设备的装置）的速度；以及控制供给到臭氧发生器的电压。

基部单元可包括在基部单元空气管道内或附近的离子发生器。可优选地，离子发生器还构造为以相对低的电压电离空气，以便避免过量的臭氧生成和一氧化氮生成。为了实现这一点，离子发生器中的电极可以被构造为多个微细尖峰。这在尖峰周围产生高的电位梯度，当与产生较小电位梯度的电极设计相比，针对给定的施加电压会增加电离。可优选地，离子发生器被构造为产生负离子，以再次减少臭氧的生成和一氧化氮的生成。

在第三方面中，本发明提供了一种用于生产羟基自由基的基部单元，基部单元适于使用根据本发明第一方面的可消耗筒和用于与电源连接的装置、基部单元空气入口、用于移动空气通过可消耗筒的装置以及被构造为接收可消耗筒的插座（socket），插座包括电触点，该电触点适于将电力从用于与电源连接的装置供给到可消耗筒。

基部单元可包括基部单元空气管道，其介于基部单元空气入口与在可消耗筒上或由可消耗筒部分地限定的空气入口之间，其中基部单元空气入口管道在基部单元空气入口和在可消耗筒上或由可消耗筒部分地限定的空气入口之间收窄。空气入口管道的收窄使空气加速，流向在可消耗筒上的空气入口。

基部单元可包括在基部单元空气管道内或附近的离子发生器。可优选地，离子发生器还构造为以相对低的电压电离空气，以便避免过量的臭氧生成和一氧化氮生成。为了实现这一点，离子发生器中的电极可以被构造为多个微细尖峰。这在尖峰周围产生高的电位梯度，当与产生较小电位梯度的电极设计相比，针对给定的施加电压会增加电离。可优选地，离子发生器被构造为产生负离子，以再次减少臭氧的生成和一氧化氮的生成。

在第四方面中，本发明提供了一种羟基自由基生成设备，包括：至少一个空气入口和分配出口，以及介于空气入口和分配出口之间的空气流路；过氧化氢供应器，其被构造为将过氧化氢供给到空气流路中；臭氧供应器，其被构造为将臭氧供给到空气流路中；以及电离器，其被构造为产生离子并将离子供给到空气流路中。

该设备可包括第一空气入口和第二空气入口。该设备还可包括混合室，混合室与第一和第二空气入口及分配出口流体连通。过氧化氢供应器可定位在第一空气入口和混合室之间。臭氧供应器可定位在第二空气入口和分配出口之间。过氧化氢供应器也可以设置在一个或多个筒中。臭氧供应器也可以设置在一个或多个筒中，该筒可以与含有过氧化氢供应器的筒（或多个筒）相同或不同。

该设备可包括第一出口和第二出口，其中第一出口与过氧化氢供应器和第一入口流体连通，其中第二出口与臭氧发生器和第二空气入口流体连通。第一出口可定位为邻近第二出口，该设备可构造为使得穿过第一出口和第二出口之一的空气流吸入空气通过第一出口和第二出口中的另一个。空气的这种抽吸利用了文丘里效应，这是流体动力学中熟知的效应。第一出口和第二出口可以敞开到混合室中。

因文丘里效应导致的抽吸可以通过空气流管道的适当几何形状加以控制。例如，该设备可以限定位于第一空气入口和第一出口之间的第一空气管道，其在第一空气入口和第一出口之间收窄。以这种方式收窄管道会增加文丘里效应的程度，并因此提供通过第二出口的更大抽吸力。替代地或另外地，该设备可限定位于第二空气入口和第二出口之间的第二空气管道，第二空气管道在第二空气入口和第二出口之间收窄。

可提供用于驱动空气通过空气流路的装置，诸如风扇、泵或风机。用于驱动空气的装置可以设置在第二空气入口和混合室之间、第一空气入口和混合室之间、或混合室和空气出口之间。用于驱动空气通过设备的多于一个装置可以设置在不同的位置中。

臭氧供应器可以是臭氧发生器。可优选地，臭氧发生器是电驱动的臭氧发生器。最优选地，臭氧发生器也作为电离器。合适的臭氧发生器的示例是电晕放电臭氧发生器或等离子体离子发生器。可以使用其它类型的电驱动臭氧发生器，例如冷等离子体臭氧发生器、UV型臭氧发生器或在介电管中的不锈钢丝。

如果电离器设置为与臭氧发生器分开的元件，则可以使用任何合适的电离器。

该设备可包括变压器和其它电子部件。变压器用于向臭氧发生器提供所需的电压，其通常介于10与20kV之间。

可优选地，过氧化氢供应器包括位于可消耗筒内的液体贮存器。过氧化氢可以从贮存器通过毛细芯体或膜片输送。液体可以由通过芯体或膜片的空气流蒸发。此外，可以采用加热器，以协助蒸发。

该设备还可包括香味供应器，其被构造为将具有香味的化学物供给到空气流路中。

在第五方面中，提供了一种产生羟基自由基的方法，包括：将过氧化氢提供到空气流路中；将臭氧提供到空气流路中；将离子提供到空气流路中；以及混合过氧化氢、臭氧和离子以产生羟基自由基。

该方法还可包括：将羟基自由基从空气流路释放到外部环境中。

附图说明

现在将参考附图，仅通过示例来详细描述本发明的实施方式，其中：

图1a、1b和1c示出了根据本发明第一实施方式的可消耗筒；

图2a、2b和2c示出了图1中与根据本发明的基部单元结合的可消耗筒；

图3是图1中安装在图2所示基部单元中的可消耗筒的横截面图；

图4a和4b示出了根据本发明第二实施方式的可消耗筒；

图5示出了图4a和4b所示的筒的臭氧发生器模块；

图6示出了安装在基部单元中的第二实施方式的可消耗筒，其中外壳处于除去位置；

图7示出了通过图5和图6所示臭氧发生器的空气流路；

图8是图4所示的加料头的透视图；

图9是根据本发明第三实施方式的设备的横截面图；以及

图10a和10b是用于图9所示设备中的筒的透视图和横截面图。

具体实施方式

图1a、图1b和图1c示出了根据本发明第一实施方式的可消耗筒。图1a是筒的侧视图，图1b是筒的端视图，而图1c是筒的横截面图。

筒100包括烯烃供应器110和臭氧发生器120。烯烃供应器包括容器112，其中存储了大量的液体烯烃，诸如萜烯。芯体114被插入于容器中，并延伸出容器的顶端，用于将烯烃输送到烯烃出口。在图1c中最清楚地说明了这一点，图1c示出了从容器内延伸到管道的芯体，该管道在空气入口116和出口118之间延伸。进入入口116的空气通过芯体114，在退出出口118之前拾取烯烃蒸汽，它确实如此做。芯体114可以由任何合适的纤维材料构成，如聚丙烯纤维。

本示例中的反应物是烯烃或烯烃混合物。然而，可使用与臭氧反应以产生羟基自由基的其它物质，例如，过氧化氢或肉桂醛（cinnamaldehyde）。

还应指出，反应物供给物不必是液体形式，可替换为固体或气体。例如，固体蜂蜡可用作烯烃源。此外，图1a、1b和1c中示出的芯体可替换为将反应物蒸汽输送到空气流的其它手段。例如，蒸汽可透过的膜片可用于从相关联的空气流分离出反应物供给物。

臭氧供应器120包括电子臭氧发生器122，其邻近具有入口124和出口126的空气通道而定位。进入入口通道124的空气中的氧通过在本示例中是电晕放电装置的臭氧发生器，臭氧由此形成。臭氧丰富的空气退出出口126。诸如等离子体离子发生器等合适的电晕放电臭氧发生器可从中国安徽天长市201100永福东路的创普电子厂（Trump Electronics）（www.trumpxp.com）得到，并可以例如由氧化铝或硅酸钙形成。也可以使用臭氧发生器的替代形式，诸如UV型臭氧发生器、冷等离子体臭氧发生器或在介电管中的不锈钢丝。

为了向臭氧发生器122提供所需的电压，电触点128a和128b设置在臭氧发生器的背面。出口118和126彼此紧邻，位于一体模制件内，其限定了使空气通过其中的管道。具有彼此紧邻的出口的图1c所示布置被构造为使得通过臭氧发生器并离开出口126的空气流会吸入空气穿过入口116、通过烯烃芯体并离开出口118。通过烯烃供应器的空气流是文丘里效应的结果，这在流体动力学中是熟知的效应。离开出口126的空气流会导致在出口126区域中的压力降低，这会牵引空气通过入口116。在图3中更清楚地示出了这一点。

限定臭氧供给和烯烃供给中空气入口和出口的模制件可以利用螺纹配合或推入配合连接到容器112。

电触点128a和128b由诸如铜等任何合适的导电材料形成，并相互隔开，以避免产生电弧。电晕放电臭氧发生器在非常高的电压下运作，使得如果电触点放置得过于靠近在一起，则电弧放电可能出现问题。

图2a、2b和2c示出了图1a、1b和1c所示的筒及其与基部单元的关系，基部单元被构造为直接连接到市电电源。图2a是侧视图，图2b是透视图，图2c是切开图，其中基部单元壳体的元件被除去。基部单元200包括壳体210和铰接盖部214，连同用于连接到市电电源的标准卡口式插头（bayonet-type plug）。铰接盖214示出在开启位置，以允许筒100的插入或移除。如图2c所示，在基部单元内存在包括变压器的电子部件230，该变压器用于将市电电源电压转换成筒中臭氧发生器所需的高电压。电触点232和234被设置用于接触位于筒上的相应触点128a和128b。基部单元中的电触点232、234被弹簧加载，以确保良好的电触点。

图3是2a-2c中基部单元连同筒的横截面图，其中所述筒安装在基部单元内。基部单元包括风扇220，其吸入空气通过空气入口222、向上进入连接到筒上入口124的收窄空气管道224中。由于管道收窄，由风扇吸入的空气被加速。然后，加速的空气流通过位于筒中的臭氧发生器122，并离开出口126进入混合室228中，该混合室228形成在基部单元的盖214内。通过出口126流出的空气的降低压力会吸入空气通过位于盖214中的入口226，通过位于筒中的入口116，并越过包含烯烃的芯体114，在这种情况下烯烃是萜烯。然后，烯烃丰富的空气退出出口118，进入混合室228中，它在混合室228中与臭氧混合并反应，以形成羟基自由基。然后，羟基自由基通过分配出口240离开混合室。

该设备可以被设计为用于不同的空气流。例如，风扇在管道内可设置有芯体114，并且基部单元和该筒的内部几何形状被构造为使用文丘里效应，以抽吸空气通过臭氧发生器。同样，收窄的空气流管道可以设置在筒中，而不是在基部单元中，或者也在基部单元中。此外，文丘里效应可被利用于基部单元内，而不是在筒的出口处。例如，基部单元可包括输出管道，其匹配出口在可消耗筒上的位置，并作为形成在筒中的空气流通道的延续。这些输出管道将出口设置到混合室中，在这一点上，文丘里效应可导致空气被抽吸通过管道，与烯烃供应器接触。

替代地，臭氧发生器和烯烃供应器可放置在同一管道中，一前一后地沿着空气流方向，或基本上彼此相对地位于同一管道内。然而，这并不是优选的方案，因为由烯烃蒸汽产生的残余物以及与臭氧反应的产物可堆积在臭氧发生器上，或堆积在烯烃芯体或膜片上。这会降低系统的性能，并因此具有用于烯烃供给和臭氧供给的分开管道，使得它们最好在下游位置混合并反应。

图3还示出了变压器和相关电子器件230的位置，其向触点234和232提供高电压，触点234和232示于为与可消耗筒上的电触点128a和128b接触。市电电源到电子器件230的电气连接未示出，但由合适的配线部件提供。

形成在盖214内的混合室228包括分配出口240，羟基自由基通过该分配出口240到达用户环境。混合室可以具有复杂的几何形状，以便确保来自出口126的臭氧丰富的空气和来自出口118的烯烃丰富的空气具有足够的时间，并充分地混乱以提供完整的混合。WO2008/125879描述了用于此目的的混合室，而相同或类似的几何形状可以用在图3所示的实施方式中。

图3所示的基部单元和筒的组合可以被构造为连续操作，或者可包括控制电子器件，该控制电子器件向风扇和臭氧发生器间歇供电，使得羟基自由基在间歇性的或周期性的基础上释放到大气中。用户接口可被包括于基部单元上，以允许用户设计该设备的操作模式，使得羟基自由基仅在用户位于十分接近的时间过程中提供。这例如在学校环境中可以是有用的。电子定时器或循环计数器也可以与可听或可视的警报器设置在一起，以便当需要更换筒时提醒用户。

使用过氧化氢代替烯烃（或除烯烃之外）作为反应物，也可以实现第一实施方式。当使用过氧化氢时，有一个特别的好处，即在通过设备的空气流内产生离子，这参照图9进行说明。离子发生器可以被包括在基部单元中，或包括在可消耗筒中，但在第一实施方式中，臭氧发生器也充当离子发生器。使用等离子体离子发生器来产生臭氧及电离空气既有效又经济。

可取的是，在尽可能最低的电压水平下用臭氧发生器产生离子，以保持臭氧低量产生，并使任何一氧化氮的产生最小化。为了实现这一点，等离子体离子发生器内的电极包括多个尖锐的尖峰。尖锐的尖峰在臭氧发生器内产生大的电位梯度，针对给定的施加电压，离子化的可能性增加。等离子体离子发生器还被构造为产生负离子，再次将臭氧生产保持在期望水平内。为此设计的合适的等离子体离子发生器可从上面提到的创普电子厂得到。

图4a和图4b示出了根据本发明的可消耗筒的第二实施方式。图4a是侧视图，而图4b是从下面的透视图。在图4a所示的筒不仅包括臭氧发生器，还包括变压器，该变压器需要将外部电源电压转换成臭氧发生器所需的电压。

现在参照图4a，第二实施方式的可消耗筒400包括臭氧供应器410、烯烃供应器440和加料头（dosing head）450，烯烃丰富的空气和臭氧丰富的空气混合于加料头450中，以产生羟基自由基。图4b示出了电接触垫416，其位于筒400的下侧，用于连接到基部单元中的电源。

如第一实施方式中一样，反应物供应器（在本示例中同样是烯烃供应器）包括容器442，芯体444被放置在容器442内。容器内烯烃被吸入到芯体中，可从芯体的开口端提取作为蒸汽。正如前一实施方式，应该清楚，可以使用固体或气体反应物源替代液体源，并且可以使用膜片代替芯体。

在本实施方式中，臭氧供应器设置在烯烃供应器下面，并且成形为使得筒基本上是柱形。烯烃供应器和臭氧发生器的替代相对定位同样是可行的，空气管道的替代构造用于将烯烃丰富的空气和臭氧丰富的空气供给到加料头中的混合室。

图5中更详细地示出了臭氧供应器的构造。臭氧发生器412设置为连接到合适变压器420的面向下的部件。变压器连接到外部电接触垫416，外部电接触垫416通过配线424形成在双面印刷电路板上，其延伸在臭氧供应器的壳体内。提供了一部件430，以便将产生臭氧丰富空气的空气管道418与电接触垫416和相关电子器件420分离。这是很重要的，以防止电子部件的氧化。部件430可以与可消耗筒的壳体一体，或者可设置为单独的部件。空气通过入口414进入臭氧供应器，并退出位于壳体相对侧上的类似出口。该空气流不仅提供从中产生臭氧的氧，还提供了针对电子器件的某种冷却，特别是针对变压器。

图6示出了安装在基部单元内的可消耗筒400，其中所示的基部单元的外壳500被除去，位于筒上方。筒400插入通过形成在外壳500顶部中的开口（未示出），并与空气流软管和基部单元中的电接触垫两者接合。

基部单元包括空气入口505，通过它，来自外部环境的空气可以通过外壳500进入基部单元。基部单元空气入口505与分别连接到烯烃供应器和臭氧发生器的软管510和515流体连通。另一软管520将臭氧发生器的输出连接到加料头450。在被排放到外部环境之前，臭氧丰富的空气和烯烃丰富的空气流混合在加料头内。风扇或泵525设置在基部单元中，以移动空气从基部单元空气入口505通过软管510和515。

可消耗筒上的加料头450包括插座，当将筒插入到基部单元中时，插座与设置在软管510和520端部上的连接器匹配。包含臭氧发生器的筒底与基部单元中的密封挡板（sealing skirt）530接合，如图7中所示。

图7更详细示出了通过臭氧发生器的空气的流路，具体示出了密封挡板530，其与筒的底部接合，以提供电力以及从软管515通过臭氧发生器到达软管520的密封空气流通道。密封挡板530逐渐缩减以接合筒400的锥形端部，并且包括分别连接到软管515和520的入口532和出口534。入口和出口提供了到臭氧发生器入口和出口的密封连接。该挡板还包括电触点540，当筒定位在密封挡板530内时，电触点540与形成在筒上的接触件416接合，用于向筒内的电子器件420供电。

图6中不显示在基部单元内的其它电气部件，但电子器件可以放置在外壳500内的任何地方，并通过密封挡板连接到位于筒上的接触件416。

图8是加料头450的示意性透视图，示出了通过加料头450到达分配出口840的流路。来自臭氧发生器的臭氧丰富的空气显示为线800。来自软管510、用于烯烃供应器的空气流示出为线810。进入加料头的臭氧丰富的空气沿路径805循环到混合室830。用于烯烃供应器的空气被分到加料头中，其中一些空气沿路径815通过芯体444，以提取烯烃蒸汽，而一些空气通过空气旁通流路820，其绕过芯体。流路815和820两者连同臭氧丰富的空气一起在混合室830相遇。臭氧和烯烃在混合室830中反应，以产生自由基，然后通过分配出口840将其释放到环境中。

加料头450由模制塑料部件形成。图8所示加料头的更详细描述可以在WO2008/125879中发现，其内容在此引入作为参考。

加料头提供了位于烯烃供应器和臭氧发生器下游的混合室，并确保来自臭氧发生器的基本上所有的臭氧与烯烃分子反应。这既确保环境中臭氧的安全水平，也确保羟基自由基的高水平。

基部单元可以设计为容纳可消耗筒的其它构造。例如，如果臭氧发生器和烯烃供应器在筒的插入方向上并排布置到基部单元中，则软管和密封挡板可以重新设计，以提供必要的流体流路和电气连接，而不改变操作原理。

图9、图10和10a示出了基部单元和筒的替代设计。图9是横截面图。基部单元900被构造为接收筒905。在图10a和10b中更详细地示出了筒。

图9所示的设备使用过氧化氢作为反应物。液体过氧化氢包含在筒905中的贮存器910之中。芯体915（图9中未示出）被插入在贮存器中，并延伸出筒的顶端，用于将过氧化氢输送到出口920。在图10b中最清楚地图示了这一点，图10b示出了芯体，其从贮存器内延伸到筒的外部。芯体由可移动的盖子925覆盖，它被放置在开口920上方，并保护芯体以及防止溢出。在将筒插入到基部单元中之前，盖子925被用户除去。还示出了填充孔930，通过它，贮存器填充有过氧化氢。它覆盖有透气盖，以防止液体溢出，但允许气体逸出。芯体915可以由任何合适的纤维材料构成，诸如聚丙烯纤维。

臭氧发生器935设置在筒中。臭氧发生器是在运行中产生离子以及臭氧的电晕放电臭氧发生器。诸如等离子体离子发生器等合适的电晕放电臭氧发生器可从中国安徽天长市201100永福东路的创普电子厂（Trump Electronics）（www.trumpxp.com）得到，并可以例如由氧化铝或硅酸钙形成。臭氧发生器包括一系列开口940，其允许空气在臭氧发生器各板之间来回通过。

当使用过氧化氢作为反应物时，臭氧以及离子的生成是有利的。臭氧与过氧化氢反应，产生大量的自由基种类，如下面的公式中所示，而离子使这个过程加速，并提供用于产生自由基的其它途径。

H₂O₂→HO₂ ^-+H⁺

O₃+HO₂ ^-→·OH+O₂ ^-·+O₂

O₃+O₂ ^-·→O₃ ^-·+O₂

O₃ ^-·+H⁺→HO₃·

HO₃·→·OH+O₂

过氧化氢与臭氧的反应是缓慢的，但是，它的阴离子的反应较快，并且产生羟基自由基。反应的另一产物是

自由基，它也与臭氧反应，以产生与H⁺反应，以产生HO₃·，然后它分解成羟基自由基和氧气。

如此建立连锁反应，对于给定量的臭氧，相比使用烯烃作为反应物时，羟基自由基的产率更高。

由于所需的臭氧量非常低，所以期望在尽可能最低的电压水平下用臭氧发生器产生离子。这保持臭氧低量产生，并使任何非期望的氧化氮的产生最小化。为了实现这一点，等离子体离子发生器内的电极之一包括多个尖锐的尖峰。尖锐的尖峰在臭氧发生器内产生大的电位梯度，针对给定的施加电压，离子化的可能性增加。等离子体离子发生器还被构造为产生负离子，再次将臭氧生产保持在期望水平内。

筒905包括电触点945，其用于连接到基部单元900中的电源。筒905还包括变压器（未示出），以便将12V直流电源从基部单元转换到用于臭氧发生器935的所需电压。基部单元包括用于连接到电源的电源插座950，其通常是适于市电的12V直流电源。电源插座950电连接到位于基部单元上的触点，其与筒上的触点945连接。

位于图9所示设备内的空气流路类似于图3所示的设备，并在图9中由箭头示出。基座单元包括风扇955，其吸入空气通过基部单元的基部中的空气入口，向上进入收窄的空气管道960中。由于管道960收窄，由风扇吸入的空气被加速。然后，加速的空气流通过位于筒中的臭氧发生器935，其中臭氧和离子产生，并进入形成在基部单元中的混合室975之中。如图3的实施方式中，穿过管道960、通过隔板970的空气流吸入空气、通过入口965并越过含过氧化氢的芯体915。然后，过氧化氢丰富的空气进入混合室975，在其中它与来自管道960的臭氧和离子混合并反应，以形成羟基自由基，这在之前描述过。然后，羟基自由基通过分配出口980离开混合室。

正如图3所示的实施方式，图9中的设备可以设计为用于不同的空气流。例如，风扇可以设置在具有芯体的管道内，并且基部单元和该筒的内部几何形状被构造为利用文丘里效应，以抽吸空气通过臭氧发生器。

替代地，臭氧发生器和过氧化氢供应器可被放置在同一管道中，一前一后地沿着空气流的方向，或基本上彼此相对地放置在同一管道内。

图9所示的设备还允许使用可选的香味供应器，其设置在筒990中。通过管道960的一些空气穿过筒990（在图9中由箭头示出），将有香味的一种或多种化学物引入到环境中。

图9和图10a及10b所示的实施方式包括臭氧发生器，其也电离空气。然而，在通过该设备的空气流路内或附近，可包括其它或分开的电离器。如果臭氧供应器不作为电离器，则这是特别有用的。用于分开的电离器985的可能位置以虚线轮廓示出在图9中。电离器可以是任何适当类型的负离子发生器。电离器可放置在沿着空气流路的任何地方，以便在分配出口980前将离子引入到空气流中，并可定位在基部单元内或筒内。

Claims (30)

1.一种用于羟基自由基生成设备中的可消耗筒，所述可消耗筒包括：

反应物供应器，其包括与臭氧反应以产生羟基自由基的大量物质；以及

臭氧供应器，其包括臭氧发生器；

其中所述臭氧供应器被固定到所述反应物供应器。

2.根据权利要求1所述的可消耗筒，还包括至少一个电触点，其被构造为允许将外部电源连接到所述臭氧发生器。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的可消耗筒，还包括外部壳体，所述反应物供应器和所述臭氧供应器定位在所述外部壳体内，其中所述电触点可以从壳体的外部接触到。

4.根据任一前述权利要求所述的可消耗筒，其中，所述臭氧发生器是电驱动的臭氧发生器。

5.根据任一前述权利要求所述的可消耗筒，还包括连接到所述臭氧发生器的变压器。

6.根据任一前述权利要求所述的可消耗筒，其中，所述筒限定第一空气入口和第一出口，其中所述第一出口与所述反应物供应器和第一入口流体连通；并且

其中所述筒限定第二空气入口和第二出口，其中所述第二出口与所述臭氧发生器和第二空气入口流体连通。

7.根据权利要求6所述的可消耗筒，其中，所述第一出口被定位为邻近所述第二出口，并且所述筒被构造为使得穿过所述第一出口和第二出口之一的空气流吸入空气通过所述第一出口和第二出口中的另一个。

8.根据权利要求6或7所述的可消耗筒，还包括具有分配开口的混合室，所述混合室与所述第一出口和第二出口两者流体连通，并被构造为确保在通过所述分配开口释放到用户环境之前，使来自所述反应物供应器的蒸汽与来自所述臭氧供应器的臭氧基本上完全反应。

9.根据任一前述权利要求所述的可消耗筒，其中，所述反应物供应器是烯烃或过氧化氢的供应器。

10.根据任一前述权利要求所述的可消耗筒，包括离子发生器。

11.根据权利要求10所述的可消耗筒，其中，所述臭氧发生器充当所述离子发生器。

12.一种用于产生羟基自由基的设备，包括基部单元和根据前述权利要求的可消耗筒，所述基部单元包括用于向所述可消耗筒提供电力的装置，以及用于驱动空气通过所述设备的装置。

13.根据权利要求12所述的用于产生羟基自由基的设备，其中，所述基部单元包括变压器，所述变压器用于将外部电源电压转换成适用于所述可消耗筒中的臭氧发生器的电压。

14.根据权利要求12或13所述的用于产生羟基自由基的设备，所述基部单元包括混合室，所述混合室与所述反应物供应器的出口和所述臭氧供应器的出口流体连通，所述混合室还包括分配出口。

15.根据权利要求12、13或14所述的用于产生羟基自由基的设备，所述基部单元包括基部单元空气入口以及基部单元空气管道，所述基部单元空气管道介于所述基部单元空气入口与在所述可消耗筒上的空气入口之间，其中入口管道在所述基部单元空气入口和在所述可消耗筒上的空气入口之间收窄。

16.根据权利要求12至15任一项所述的设备，包括第一空气入口和第一空气出口，其中所述第一出口与所述反应物供应器中的反应物和第一入口流体连通；以及

第二空气入口和第二空气出口，其中所述第二出口与所述臭氧发生器和第二空气入口流体连通；

其中所述第一出口被定位为邻近所述第二出口，并且所述设备被构造为使得穿过所述第一出口和第二出口之一的空气流吸入空气通过所述第一出口和第二出口中的另一个。

17.根据权利要求12至16任一项所述的设备，包括位于所述基部单元中的离子发生器。

18.一种用于生产羟基自由基的基部单元，所述基部单元适于使用根据权利要求1至11任一项所述的可消耗筒，包括用于与电源连接的装置、基部单元空气入口、用于移动空气通过所述可消耗筒的装置以及被构造为接收所述可消耗筒的插座，所述插座包括电触点，所述电触点适于将电力从用于与电源连接的装置供给到所述可消耗筒。

19.根据权利要求18所述的基部单元，包括基部单元空气管道，其位于所述基部单元空气入口与在所述可消耗筒上的空气入口之间，其中基部单元空气入口管道在所述基部单元空气入口和在所述可消耗筒上的空气入口之间收窄。

20.根据权利要求18或19所述的基部单元，还包括离子发生器。

21.一种羟基自由基生成设备，包括：

至少一个空气入口和分配出口，以及介于所述空气入口和分配出口之间的空气流路；

过氧化氢供应器，其被构造为将过氧化氢供给到所述空气流路中；

臭氧供应器，其被构造为将臭氧供给到所述空气流路中；以及

电离器，其被构造为产生离子并将离子供给到所述空气流路中。

22.根据权利要求21所述的设备，包括第一空气入口和第二空气入口，其中所述过氧化氢供应器定位在所述第一空气入口和分配出口之间，并且所述臭氧供应器定位在所述第二空气入口和分配出口之间。

23.根据权利要求22所述的设备，还包括混合室，所述混合室与所述第一空气入口和第二空气入口及分配出口流体连通。

24.根据权利要求22或23所述的设备，包括第一出口和第二出口，其中所述第一出口与所述过氧化氢供应器和第一入口流体连通，其中所述第二出口与所述臭氧发生器和第二空气入口流体连通；

其中所述第一出口定位为邻近所述第二出口，使得穿过所述第一出口和第二出口之一的空气流吸入空气通过所述第一出口和第二出口中的另一个。

25.根据权利要求21至24任一项所述的设备，还包括用于驱动空气通过所述空气流路的装置。

26.根据权利要求21至25任一项所述的设备，其中，所述臭氧供应器是臭氧发生器。

27.根据权利要求26所述的设备，其中，所述臭氧供应器也作为电离器。

28.根据权利要求21至27任一项所述的设备，还包括香味供应器，所述香味供应器被构造为将具有香味的化学物供给到所述空气流路中。

29.一种产生羟基自由基的方法，包括：

将过氧化氢提供到空气流路中；

将臭氧提供到空气流路中；

将离子提供到空气流路中；以及

混合过氧化氢、臭氧和离子以产生羟基自由基。

30.根据权利要求29所述的方法，还包括：将羟基自由基从所述空气流路释放到外部环境中。

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