CN112941546A - 臭氧水制造机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种臭氧水制造机以提高臭氧溶解于水的效率，其包括杯身、杯座及具有出气通道的臭氧发生机构，杯座包括收容臭氧发生机构的底壳及设于杯身和底壳之间的中壳，中壳包括与杯身连接的固定部、自固定部向内延伸形成的分隔板以及自分隔板向底壳延伸形成的连接部，分隔板远离连接部的一侧固设有与分隔板围合形成气腔的气体分割件，连接部围合形成与气腔连通的通孔，出气通道自底壳内延伸至通孔内并与连接部密封连接，其中，气腔的口径大于出气通道口径，气体分割件正对气腔的区域凸起形成球冠区，气体分割件包括多孔板及夹设于多孔板和分隔板之间的透气隔离膜，多孔板的球冠区上垂直贯穿有多个气道，多个气道均匀分布于多孔板的球冠区。

Description

臭氧水制造机
【技术领域】
本发明涉及臭氧水制备领域，尤其涉及一种臭氧水制造机。
【背景技术】
臭氧是一种高效快速的杀菌剂，它在杀菌方面具有很强的广泛性，可以杀灭使用人和动物致病的多种细菌、病毒和微生物，并在短时间内破坏细菌、病毒及其他微生物的结构，使其失去生存能力。臭氧溶解在水中，其消毒杀菌效果比臭氧气体更佳，更安全。然而，相关技术中的臭氧水制备设备不仅存在结构复杂、体积大、不方便移动和携带的问题，而且臭氧溶解于水的效率低。
因此，实有必要对相关技术中的臭氧制备设备进行改进以避免上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种臭氧水制造机，该臭氧水制造机可以提高臭氧溶解于水的效率。
本发明提供的臭氧水制造机，其包括杯身、杯座及具有出气通道的臭氧发生机构，所述杯座包括与所述杯身间隔设置并收容所述臭氧发生机构的底壳及设于所述杯身和所述底壳之间的中壳，所述中壳包括与所述杯身连接的固定部、自所述固定部向内延伸形成的分隔板以及自所述分隔板向所述底壳延伸形成的连接部，所述分隔板远离所述连接部的一侧固设有与所述分隔板围合形成气腔的气体分割件，所述连接部围合形成与所述气腔连通的通孔，所述出气通道自所述底壳内延伸至所述通孔内并与所述连接部密封连接，其中，所述气腔的口径大于所述出气通道口径，所述气体分割件正对所述气腔的区域向所述杯身内凸起形成呈球冠状的球冠区，所述气体分割件包括多孔板及夹设于所述多孔板和所述分隔板之间的透气隔离膜，所述多孔板的球冠区上垂直贯穿有多个气道，所述多个气道均匀分布于所述多孔板的球冠区。
优选地，所述气道远离所述气腔一端的口径D为5～20微米，相邻两所述气道的间距d1为3～5微米。
优选地，所述气道由第一通道和第二通道构成，所述第一通道与所述气腔间隔设置，所述第二通道连通所述第一通道和所述气腔，其中，沿所述第一通道至所述第二通道方向，所述第一通道的孔径逐渐减小，所述第二通道的孔径逐渐增大。
优选地，所述杯身包括与所述分隔板间隔设置的主体部以及自所述主体部向靠近所述分隔板的方向依次延伸形成的弧形部及与所述固定部固定连接的固持部，所述主体部的内壁在所述多孔板上的正投影位于所述多孔板的球冠区内，所述弧形部的曲率中心位于所述杯身外，所述多个气道包括位于所述多孔板的球冠区中心的第一气道及位于所述多孔板的球冠区边缘的第二气道，所述第一气道远离所述气腔一端的中心为第一中心，所述主体部和所述弧形部连接处与所述第一中心的连线为第一连线，所述第一连线与所述第一气道的轴线的夹角为α，所述第二气道远离所述气腔一端的中心为第二中心，所述固持部和所述弧形部连接处与所述第二中心的连线为第二连线，所述第二连线与所述第一气道的轴线的夹角为β，其中，30°≤α＜β≤70°，25°≤β-α≤40°。
优选地，所述弧形部的内壁上形成有多个凸包，多个所述凸包均匀分布于所述弧形部的内壁上，所述凸包的表面为球冠，所述球冠的高为h，所述球冠所在球面的半径为r，其中，0.5r≤h≤r，3D2≤4h(2r-h)≤5D2。
优选地，相邻两所述凸包的间隙为d2，其中，D＜d2≤3D。
优选地，所述分隔板远离所述底壳的一侧形成有密封槽，所述密封槽内收容有夹设于所述气体分割件和所述分隔板之间的密封垫，所述杯身和所述分隔板之间夹设有密封垫片。
优选地，所述气体分割件和所述分隔板之间通过贯穿所述气体分割件、所述密封垫及所述分隔板的紧固件连接。
优选地，所述臭氧发生机构包括臭氧发生器、阳极水箱及阴极水箱，所述臭氧发生器包括阳极进水道、阳极出气道、阴极进水道及阴极出气道，所述阳极水箱包括所述出气通道、与所述阳极进水道连通的阳极出水道及与所述阳极出气道连通的阳极进气道，所述阴极水箱包括阴极补水道、与所述阴极进水道连通的阴极出水道及与所述阴极出气道连通的阴极进气道，其中，所述阴极补水道塞有密封塞。
优选地，所述出气通道与所述连接部之间以及所述杯身与所述固定部之间通过螺纹连接，其中，所述出气通道的轴线和所述固定部的轴线重叠。
与相关技术相比，本发明提供的臭氧水制造机通过将出气通道流出的臭氧气体设置成依次经过气腔和所述气体分割件进入杯身，其中，所述气腔的口径大于所述出气通道口径，所述气体分割件包括透气隔离膜和多孔板，臭氧气体经过所述透气隔离膜和所述多孔板被分割成无数的微微米级的气泡，以微微米级的气泡溶解于水中，增大了臭氧与水的接触面积，具有更好的溶解效率，也有利于获得高浓度的臭氧水。此外，一方面，由于所述气体分割件正对所述气腔的区域向所述杯身内凸起形成呈球冠状的球冠区，这样有利于进一步增大所述气体分割件与所述气腔内的臭氧和所述杯身内的水的接触面积，以增大臭氧溶解于水中的效率；另一方面，由于多个气道垂直贯穿所述多孔板的球冠区，且所述多个气道均匀分布于所述多孔板的球冠区，这样可以使得臭氧经所述气体分割件具有不同的出射方向以增大臭氧与混合时所述杯身内的湍流，以增大臭氧溶解于水中的效率。
【附图说明】
图1为本发明提供的臭氧水制造机实施例一的结构示意图；
图2为图1所示臭氧水制造机中a部分的放大图；
图3为图2所示臭氧水制造机中中壳的结构示意图；
图4为图2所示臭氧水制造机中多孔板的结构示意图；
图5为图4所示多孔板中b部分的放大图；
图6为本发明提供的臭氧水制造机实施例二的部分结构的结构示意图；
图7为本发明提供的臭氧水制造机实施例二中α和β的结构原理图；
图8为本发明提供的臭氧水制造机实施例三的部分结构的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的臭氧水制造机制备的臭氧水根据浓度的不同，臭氧水可以用于饮用、消毒等。
实施例一
请结合参阅图1至图5，其中，图4仅示出了位于所述多孔板的球冠区中心和边缘的气道。臭氧水制造机包括杯身1、与所述杯身1连接的杯座3及收容于所述杯座3的臭氧发生机构5。
所述杯座3包括与所述杯身1间隔设置并收容所述臭氧发生机构5的底壳31及设于所述杯身1和所述底壳31之间并与所述杯身1连接的中壳33。
所述中壳33包括与所述杯身1连接的固定部331、自所述固定部331向内延伸形成的分隔板333以及自所述分隔板333向所述底壳31延伸形成的连接部335，所述分隔板333远离所述连接部335的一侧固设有与所述分隔板333围合形成气腔3A的气体分割件7，所述气体分割件7正对所述气腔3A的区域向所述杯身1内凸起形成呈球冠状的球冠区7A，所述连接部335围合形成与所述气腔3A连通的通孔33A。其中，所述气腔3A的口径大于所述臭氧发生机构5的出气通道531口径。
为了提高所述杯身1与所述中壳33之间的密封防水效果，在本实施例中，所述杯身1和所述分隔板333之间夹设有密封垫片8。
为了提高所述气体分割件7与所述分隔板333之间的密封防水效果，在本实施例中，所述分隔板333远离所述底壳31的一侧形成有密封槽339，所述密封槽339内收容有夹设于所述气体分割件7和所述分隔板333之间的密封垫9。
在本实施例中，所述气体分割件7和所述分隔板333之间通过贯穿所述气体分割件7、所述密封垫9及所述分隔板333的紧固件(图未示)连接。其中，所述紧固件可以为螺栓和螺母的组合结构。
所述气体分割件7包括透气隔离膜71和多孔板73，所述透气隔离膜71夹设于所述多孔板73和所述分隔板333之间。所述多孔板73的球冠区上垂直贯穿有多个气道731，所述多个气道731均匀分布于所述多孔板73的球冠区。其中，所述垂直贯穿可以理解为孔的轴线垂直于球面，也就是说，臭氧经过所述多个气道731后，会具有不同的出射方向。
需要说明的是，所述透气隔离膜71是具有透气且隔水性能的膜。
所述臭氧发生机构5包括臭氧发生器51以及分别与所述臭氧发生器51连通的阳极水箱53和阴极水箱55。
所述臭氧发生器51采用聚合物电解质膜(Polymer electrolyte membrane，PEM)电解技术，所述臭氧发生器51以水为原料进行电解，并在其阳极生成氧气和臭氧，阴极生成氢气。在本实施例中，所述臭氧发生器51可以采用3-6V的电解电压。
所述臭氧发生器51包括阳极进水道511、阳极出气道513、阴极进水道515及阴极出气道517。
所述阳极水箱53包括自所述底壳31内延伸至所述通孔33A内并与所述连接部335密封连接的出气通道531、与所述阳极进水道511连通的阳极出水道533及与所述阳极出气道513连通的阳极进气道535。所述臭氧发生器51电解水产生的臭氧依次经所述阳极出气道513、所述阳极进气道535、所述阳极水箱53内部、所述出气通道531、所述气腔3A及所述气体分割件7进入所述杯身1内以与所述杯身1内的水混合形成臭氧水。
其中，所述透气隔离膜71可以防止所述杯身1内的臭氧水或水的倒流到所述阳极水箱53，所述多孔板73可以支撑所述透气隔离膜71，且臭氧气体经过所述透气隔离膜71和所述多孔板73时，臭氧气体在所述透气隔离膜71和所述多孔板73的共同作用下被分割成无数的微微米级的气泡，以微微米级的气泡溶解于所述杯身1内的水中，增大了臭氧与水的接触面积，具有更好的溶解效率，也有利于获得高浓度的臭氧水。此外，一方面，由于所述气体分割件7正对所述气腔3A的区域向所述杯身1内凸起形成呈球冠状的球冠区7A，这样有利于进一步增大所述气体分割件7与所述气腔3A内的臭氧和所述杯身1内的水的接触面积，以增大臭氧溶解于水中的效率；另一方面，由于多个气道731垂直贯穿所述多孔板73的球冠区，且所述多个气道731均匀分布于所述多孔板73的球冠区，这样可以使得臭氧经所述气体分割件7具有不同的出射方向以增大臭氧与混合时所述杯身1内的湍流，以增大臭氧溶解于水中的效率。
需要说明的是，由于臭氧具有腐蚀性，所述阳极水箱55、所述透气隔离膜71、所述多孔板73、所述杯身1、所述密封垫片8、所述密封垫9等均由耐臭氧材料制备。例如，所述多孔板73可以由钛或不锈钢制成，所述透气隔离膜71可以为EPTFE(EPTFE是以聚四氟乙烯为原料经膨化拉伸形成的多微孔膜)。
所述阴极水箱55包括阴极补水道551、与所述阴极进水道515连通的阴极出水道553及与所述阴极出气道517连通的阴极进气道555，其中，所述阴极补水道551塞有密封塞557。所述臭氧发生器51电解水产生的氢气和废水依次经所述阴极出气道517和所述阴极进气道555流入所述阴极水箱55内。
可以理解的是，所述阴极水箱55上还可以设置废水排出口，以使得所述阴极水箱55内的废水可以自废水排出口排出。
在本实施例中，所述阳极进水道511与所述阳极出水道533之间、所述阳极出气道513与所述阳极进气道535之间、所述阴极进水道515与所述阴极出水道553之间以及所述阴极出气道517与所述阴极进气道555之间均通过管道(图未示)连通。
进一步地，所述出气通道531与所述连接部335之间以及所述杯身1与所述固定部331之间通过可拆卸连接。从而可以便于从所述阴极补水道551和所述出气通道531分别向所述阴极水箱55和所述阳极水箱55内补水以及便于更换所述气体分割件7。
在本实施例中，如图1所示，所述出气通道531与所述连接部335之间以及所述杯身1与所述固定部331之间通过螺纹连接，其中，所述出气通道531的轴线和所述固定部331的轴线重叠。
进一步地，所述中壳33还包括自所述固定部331向所述底壳31方向延伸形成的延伸部336，所述延伸部336与所述底壳31、所述分隔板333及所述连接部335围合形成收纳腔33C，所述阴极补水道551伸入所述收纳腔33C内，所述延伸部336上贯穿设有逸气孔33D。所述逸气孔33D的设置可以避免臭氧和氢气向所述收纳腔33C内溢出而发生爆炸。
在本实施例中，所述底壳31内还固设有散热风扇10。所述散热风扇10可以降低所述臭氧发生器51的温度以提高臭氧的电解率。
进一步地，所述气道731远离所述气腔3A一端的口径D为5～20微米，相邻两所述气道3A的间距d1为3～5微米。这样可以提高臭氧在所述杯身1内的水中形成的气泡密集程度，从而有利于提高臭氧溶解于水的效率。优选地，D为5～10微米。
具体地，在D为5～20微米范围内时，D值越小，越有利于提高臭氧溶解于水的效率；当D小于5微米时，随着D值减小，气泡密集程度的提高对提升臭氧溶解于水的效率的作用急剧下降，但多孔板73的加工成本提高；当D大于20微米时，随着D值增大，气泡密集程度急剧下降。
如图所示，所述气道731由第一通道733和第二通道735构成，所述第一通道733与所述气腔3A间隔设置，所述第二通道735连通所述第一通道733和所述气腔3A，其中，沿所述第一通道733至所述第二通道735方向，所述第一通道733的孔径逐渐减小，所述第二通道735的孔径逐渐增大。这样在臭氧经所述第二通道735进入所述第一通道733时，有利于增大臭氧压力，而在臭氧经所述第一通道733进入所述杯身1内时，有利于增大臭氧在所述杯身1内的水中形成气泡及增大气泡的扩散度，从而有利于提高臭氧溶解于水的效率。
以下通过具体的验证D的数值对臭氧溶解于水的效率的影响：
测试条件如下：
臭氧发生器的工作电压为3-5V，工作电流为12A；
杯身内的水体积为300ml。
测试结果如下表1(备注，同一参数设置分别进行了4次测试)：
Figure BDA0002915703670000081
实施例二
请参阅图6和图7，实施例二与实施例一的区别仅在于：
所述杯身1包括与所述分隔板333间隔设置的主体部11以及自所述主体部11向靠近所述分隔板333的方向依次延伸形成的弧形部13及与所述固定部331固定连接的固持部15，所述主体部11的内壁在所述多孔板73上的正投影位于所述多孔板73的球冠区7A内，所述弧形部13的曲率中心位于所述杯身1外。
所述多个气道731包括位于所述多孔板73的球冠区7A中心的第一气道731A及位于所述多孔板73的球冠区7A边缘的第二气道731B。
所述第一气道731A远离所述气腔3A一端的中心为第一中心A，所述主体部11和所述弧形部13连接处与所述第一中心A的连线为第一连线B，所述第一连线B与所述第一气道731A的轴线的夹角为α。
所述第二气道731B远离所述气腔3A一端的中心为第二中心C，所述固持部15和所述弧形部13连接处与所述第二中心C的连线为第二连线E，所述第二连线E与所述第一气道731A的轴线的夹角为β。其中，30°≤α＜β≤70°，25°≤β-α≤40°。通过设置所述弧形部13，且将所述主体部11设置成，且内壁在所述多孔板73上的正投影位于所述多孔板73的球冠区内，并将夹角α和夹角β设置成满足关系式：30°≤α＜β≤70°及25°≤β-α≤40°，可以使得臭氧在所述弧形部13的内壁上发生反射，臭氧反射一方面可以避免在所述杯身1与所述分隔板33连接处附近的水中产生混合死角，另一方面可以增加臭氧的分散度及所述杯身1内的湍流，从而可以进一步提高臭氧溶解于水的效率。
以下通过具体的验证α和β的数值对臭氧溶解于水的效率的影响：
测试条件如下：
臭氧发生器的工作电压为3-5V，工作电流为12A；
杯身内的水体积为300ml。
D、α及β数值设置如下表2：
D(μm) α(°) β(°)
例2-1 5 30 70
例2-2 5 35 70
例2-3 5 40 70
例2-4 5 45 70
例2-5 5 30 65
例2-6 5 30 60
例2-7 5 30 55
对比例2-1 5 30 72
对比例2-2 5 30 75
对比例2-3 5 28 70
对比例2-4 5 25 70
测试结果如下表3(备注，同一参数设置分别进行了4次测试)：
Figure BDA0002915703670000101
实施例三
请参阅图8，实施例三与实施例二的区别仅在于：所述弧形部13的内壁上形成有多个凸包131，多个所述凸包131均匀分布于所述弧形部13的内壁上，所述凸包131的表面为球冠，所述球冠的高为h，所述球冠所在球面的半径为r，其中，0.5r≤h≤r，3D2≤4h(2r-h)≤5D2。当满足关系式：0.5r≤h≤r，3D2≤4h(2r-h)≤5D2时，臭氧在所述弧形部13上可以发生多个不同方向的反射，多个不同方向反射的臭氧可以相互之间以及与所述气道3A出射的臭氧之间发生碰撞，从而可以更进一步提高臭氧溶解于水的效率。
在本实施例中，相邻两所述凸包131的间隙为d2，其中，D＜d2≤3D。这样可以提高臭氧在所述杯身1内的水中形成的气泡密集程度。
以下通过具体的实验详细描述如下关系式对臭氧溶解于水的效率的影响：0.5r≤h≤r，3D2≤4h(2r-h)≤5D2，D＜d2≤3D。
测试条件如下：
臭氧发生器的工作电压为3-5V，工作电流为12A；
杯身内的水体积为300ml。
D、α、β、h、r及d2数值设置如下表4：
D(μm) α(°) β(°) h(μm) r(μm) d2(μm)
例3-1 5 30 60 2.5 5.0 15
例3-2 5 30 60 2.8 5.6 15
例3-3 5 30 60 3.2 6.4 15
例3-4 5 30 60 3.6 4.5 15
例3-5 5 30 60 4.1 5.1 15
例3-6 5 30 60 4.5 5.6 15
例3-7 5 30 60 4.4 4.4 15
例3-8 5 30 60 5.0 5.0 15
例3-9 5 30 60 5.5 5.5 15
例3-10 5 30 60 2.5 5.0 10
例3-11 5 30 60 2.5 5.0 7
测试结果如下表5(备注，同一参数设置分别进行了4次测试)：
Figure BDA0002915703670000111
Figure BDA0002915703670000121
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种臭氧水制造机，其包括杯身、杯座及具有出气通道的臭氧发生机构，其特征在于：所述杯座包括与所述杯身间隔设置并收容所述臭氧发生机构的底壳及设于所述杯身和所述底壳之间的中壳，所述中壳包括与所述杯身连接的固定部、自所述固定部向内延伸形成的分隔板以及自所述分隔板向所述底壳延伸形成的连接部，所述分隔板远离所述连接部的一侧固设有与所述分隔板围合形成气腔的气体分割件，所述连接部围合形成与所述气腔连通的通孔，所述出气通道自所述底壳内延伸至所述通孔内并与所述连接部密封连接，其中，所述气腔的口径大于所述出气通道口径，所述气体分割件正对所述气腔的区域向所述杯身内凸起形成呈球冠状的球冠区，所述气体分割件包括多孔板及夹设于所述多孔板和所述分隔板之间的透气隔离膜，所述多孔板的球冠区上垂直贯穿有多个气道，所述多个气道均匀分布于所述多孔板的球冠区。
2.根据权利要求1所述的臭氧水制造机，其特征在于：所述气道远离所述气腔一端的口径D为5～20微米，相邻两所述气道的间距d1为3～5微米。
3.根据权利要求2所述的臭氧水制造机，其特征在于：所述气道由第一通道和第二通道构成，所述第一通道与所述气腔间隔设置，所述第二通道连通所述第一通道和所述气腔，其中，沿所述第一通道至所述第二通道方向，所述第一通道的孔径逐渐减小，所述第二通道的孔径逐渐增大。
4.根据权利要求2或3所述的臭氧水制造机，其特征在于：所述杯身包括与所述分隔板间隔设置的主体部以及自所述主体部向靠近所述分隔板的方向依次延伸形成的弧形部及与所述固定部固定连接的固持部，所述主体部的内壁在所述多孔板上的正投影位于所述多孔板的球冠区内，所述弧形部的曲率中心位于所述杯身外，所述多个气道包括位于所述多孔板的球冠区中心的第一气道及位于所述多孔板的球冠区边缘的第二气道，所述第一气道远离所述气腔一端的中心为第一中心，所述主体部和所述弧形部连接处与所述第一中心的连线为第一连线，所述第一连线与所述第一气道的轴线的夹角为α，所述第二气道远离所述气腔一端的中心为第二中心，所述固持部和所述弧形部连接处与所述第二中心的连线为第二连线，所述第二连线与所述第一气道的轴线的夹角为β，其中，30°≤α＜β≤70°，25°≤β-α≤40°。
5.根据权利要求4所述的臭氧水制造机，其特征在于：所述弧形部的内壁上形成有多个凸包，多个所述凸包均匀分布于所述弧形部的内壁上，所述凸包的表面为球冠，所述球冠的高为h，所述球冠所在球面的半径为r，其中，0.5r≤h≤r，3D2≤4h(2r-h)≤5D2。
6.根据权利要求5所述的臭氧水制造机，其特征在于：相邻两所述凸包的间隙为d2，其中，D＜d2≤3D。
7.根据权利要求1所述的臭氧水制造机，其特征在于：所述分隔板远离所述底壳的一侧形成有密封槽，所述密封槽内收容有夹设于所述气体分割件和所述分隔板之间的密封垫，所述杯身和所述分隔板之间夹设有密封垫片。
8.根据权利要求7所述的臭氧水制造机，其特征在于：所述气体分割件和所述分隔板之间通过贯穿所述气体分割件、所述密封垫及所述分隔板的紧固件连接。
9.根据权利要求1所述的臭氧水制造机，其特征在于：所述臭氧发生机构包括臭氧发生器、阳极水箱及阴极水箱，所述臭氧发生器包括阳极进水道、阳极出气道、阴极进水道及阴极出气道，所述阳极水箱包括所述出气通道、与所述阳极进水道连通的阳极出水道及与所述阳极出气道连通的阳极进气道，所述阴极水箱包括阴极补水道、与所述阴极进水道连通的阴极出水道及与所述阴极出气道连通的阴极进气道，其中，所述阴极补水道塞有密封塞。
10.根据权利要求1所述的臭氧水制造机，其特征在于：所述出气通道与所述连接部之间以及所述杯身与所述固定部之间通过螺纹连接，其中，所述出气通道的轴线和所述固定部的轴线重叠。
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