CN113908320A - 一种雾化消毒液发生装置及基于其的干化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型雾化消毒液发生装置及干化方法，属于消毒技术领域，采用消毒液雾化模块、旋流分离干化模块和折流分离干化模块，将消毒液雾化模块喷出的雾化消毒液，经过旋流分离干化模块和折流分离干化模块的两次分离干化，最大程度去除喷雾中的较大粒径雾滴，保留较小粒径雾滴，同时保持气流的压力和射速。产生的雾滴平均粒径仅为0.73μm，粒径＜1μm的雾滴占到总雾滴数量的99.5％。这种超干雾滴弥散性好，在空间内布朗运动充分，具备更强的穿透性，可进入管腔及包裹内部消毒；雾滴触壁弹性好，不容易附着在墙面和物表，因此腐蚀性更小；相同空间达到消毒浓度时喷雾量大幅减少，环境湿度上升幅度小，避免了对精密仪器和试验、生产活动的影响。

Description

一种雾化消毒液发生装置及基于其的干化方法

技术领域

本发明属于消毒技术领域，涉及一种雾化消毒液发生装置及基于其的干化方法。

背景技术

喷雾消毒是制药、医疗、实验室等场所最常采用的空气和物表消毒方法，即便是采取最精密的高压雾化喷头或者二流体雾化喷头，雾滴粒径仍然分布在较宽范围，其中会有一定比例的粒径超过5μm甚至10μm的较大雾滴。较大粒径的消毒液雾滴带来以下问题：一是无法形成布朗运动，导致弥散性较差，消毒剂不易渗透进入物料空腔内部，减弱整体消毒效果；二是惯性大而弹性差，雾滴与障碍物碰撞后容易附壁，消毒剂对墙面及物表形成长期接触腐蚀，导致物料相容性变差；三是大幅增加了消毒空间的环境湿度，导致对湿度敏感的仪器无法使用。为此，本领域研究者采用各种技术手段，以减少大粒径雾滴比例、降低平均粒径水平。现有主要技术及其局限性分析如下：

申请号CN201610027386.4的专利公开了“一种雾化颗粒更小且均匀，扩散距离远，弥漫和消毒效果好的干雾消毒机”。其干化方法是采用过滤阻挡组件，“包括一撞击棍和一对过滤挡板，所述撞击棍设置在距离两路气液混合喷管的出口和一路空气喷管的出口的轴线的交点2～3mm处，一对过滤挡板设置在所述撞击棍的前方，接近所述喷雾筒的出口处”。可以将雾化消毒液“分散过滤成3～5微米的雾液颗粒，并经旋转喷头喷洒到待消毒的空间内，雾化颗粒更小且均匀，扩散距离远，弥漫和消毒效果好”。这种采取“过滤阻挡”的方式，虽然可以挡住较大粒径的雾滴，但同时也会挡住小粒径雾滴，导致喷出的消毒剂浓度降低；还会极大增加风阻，减少喷射距离和范围；干化效果也不够好，最终形成的“3～5微米的雾液颗粒”并不能满足消毒需求，同时较大雾滴还会造成材料腐蚀和湿度增高。申请号201610058240.6的专利公开了一种超干雾发生器，通过“干燥分离装置”对雾化消毒液进行干燥后，排至待消毒空间，“雾化后的液体小颗粒粒径较小，能够长时间悬浮在空气中，并与空气中的细菌充分接触而达到杀菌目的，而腐蚀性较小，方便且安全”。该申请文件所述“干燥分离装置”，其结构为从下至上依次“包括至少两个连通的空腔结构”。“使用时，消毒用液体由储液装置进入雾化装置，通过雾化装置将液体雾化成液体小颗粒，在风机的吹动下，使得液体小颗粒进入干燥分离装置”的第二空腔，“并沿干燥分离装置内壁向上移动”进入第三空腔，“并最终从干燥分离装置顶部的开口排至待消毒空间”。“而未被干燥的较大液体颗粒则通过干燥分离装置的内壁凝聚成溶液回流再进入储装置中”，落入第一空腔及与之相连的储液盒中。这种采用空腔分离干燥雾滴的方式，实质上是延长和扩大雾化后排出的时间和空间，使雾滴与空腔壁发生碰撞而附壁凝结成水滴后自然下落，一定程度上减少了大颗粒雾滴数量，起到了干化作用。但这种方式大幅扩大了气流的通过截面，从而大幅降低了流速，不利于消毒剂喷射到更大范围。另外，由于各级空腔之间连接的截面很大，一部分大颗粒雾滴并未与腔壁发生碰撞，而直接被排出，因此喷雾的平均粒径仍然过大，干化效果并不好。申请号202011233924.8的专利公布了公开了一种干雾消毒机，通过“蒸发雾化箱”内“设置有多个窄小的过水孔”的“过水装置”的吸水作用，浸吸消毒剂溶液。同时，通过向“蒸发雾化箱”内吹入“恒温热风”，吹出蒸发的消毒机溶液，“实现了消毒剂溶液能形成干雾，通过干雾出水口高速的喷射到需消毒的空间内，形成全方位的空间灭菌”。这种方式的缺点在于：一是消毒液是经过“过水装置”被浸吸到“蒸发雾化箱”的，消毒液的供应必然缓慢，吹入消毒空间的消毒液浓度必然浓度较低；二是要经过“恒温热风”的吹出消毒液，导致空间内环境温度上升，尤其是对于小空间，温度上升尤为明显，影响了试验或生产活动。申请号202010326982.9的专利公开了一种干雾消毒灭菌装置，“消毒液器皿通过虹吸管连接雾化喷嘴，雾化喷嘴通过气体连接管连接气体进口”，主要通过采用“微米级超声波空气雾化喷嘴”，实现“消毒液液滴直径在2.8-10μm之间，达到良好的灭菌效果”。这种喷雾方式比较简单，干雾效果依赖“微米级超声波空气雾化喷嘴”，但本领域技术人员可知，市售最精密的雾化喷嘴喷射的雾滴仍然分布在较大范围，不做干化处理只依靠精密喷嘴，并不能解决消毒液雾滴平均粒径较大的问题。采用双流体喷头原理雾化消毒机，而未采取后端干化措施的所谓“干雾消毒”装置还有：申请号201220232856.8公开的“干雾消毒设备”、申请号201620839414.8公开的“一种干雾消毒机”、申请号201721286681.8公开的“空间干雾消毒装置”、申请号202020560624.X公开的“一种纳米级干雾消毒器”、申请号201420249945.2公开的“一种干雾空间消毒装置”、申请号202020834437.6公开的“一种便携式干雾消毒灭菌装置”、申请号201520111441.9公开的“一种用于密闭空间干雾消毒灭菌设备”等等。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种雾化消毒液发生装置及基于其的干化方法，以解决现有技术中缺少干化措施、喷出大颗粒雾滴，或不能充分去除大颗粒雾滴，或采取高温气流吹过浸吸材料的方式降低雾滴粒径，大幅升高空间温度的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公布的一种雾化消毒液发生装置，包括消毒液雾化模块、旋流分离干化模块和折流分离干化模块；消毒液雾化模块、旋流分离干化模块和折流分离干化模块顺次相连并贯通；

所述旋流分离干化模块包括旋流壳体和芯体，芯体在旋流壳体内部，且与旋流壳体同轴设置，旋流壳体和芯体均为柱体且二者之间存在间隙，旋流壳体上设置有喷雾入口、喷雾出口和第一分离液出口，喷雾入口连接消毒液雾化模块，喷雾出口连接折流分离干化模块，第一分离液出口通过管道连接在旋流壳体底端；

所述折流分离干化模块包括折流壳体和若干个螺旋折流环，螺旋折流环均同轴设置于折流壳体内部，折流壳体一端连接喷雾出口，另一端为喷射口。

优选地，所述消毒液雾化模块包括：外层壳体、内层壳体、消毒液接入口、压缩气接入口、输液管、锥形喷雾口、第一级气体管路、第二级气体管路、第三级气体管路和第四级气体管路，外层壳体为圆柱体，内层壳体嵌套在外层壳体内，形成夹层，内层壳体靠近旋流壳体一端收缩为椎体，并与外层壳体在锥体顶端交汇，第一级气体管路、第二级气体管路、第三级气体管路和第四级气体管路在外层壳体内部同轴顺次相接，且直径逐级递减，消毒液接入口通过输液管设置在外层壳体上，内层壳体远离旋流壳体一端设置压缩气接入口，压缩气接入口与第一级气体管路相连，第四级气体管路在与内层壳体交汇处存在≤1mm的缝隙，锥形喷雾口一端设置在夹层处，另一端连接喷雾入口。

优选地，所述压缩气接入口为内丝结构，内丝结构与第一级气体管路相连，内丝直径小于内层壳体直径。

优选地，所述内丝结构、第一级气体管路、第二级气体管路、第三级气体管路及第四级气体管路中，相互连接管路之间直径所减小的大小均等于内丝结构直径相比于内层壳体直径所减小的大小。

优选地，压缩气接入口的压缩空气为由空压机提供并经过调压阀调节，与从储液瓶中虹吸并经节流阀调节的消毒液，在消毒液雾化模块结合形成二流体喷雾，喷射入旋流分离模块内。

优选地，所述螺旋折流环的底部外环与脊部内环交替设置，相距4mm，内环与外环圆周连接形成面。

优选地，折流壳体上设置有第二分离液出口，第二分离液出口通过管道连接在折流壳体底端，折流壳体内每个螺旋折流环底部均开设滤孔。

优选地，所述旋流壳体上端为柱体，下端收缩形成锥体通过管道连接第一分离液出口。

本发明还公开了一种基于雾化消毒液发生装置的干化方法包括：

S1:压缩空气进入消毒液雾化模块，经过消毒液雾化模块处理形成高速气流，与进入消毒液雾化模块的消毒液，气液混合形成雾滴喷出；

S2：高速喷射的雾化消毒液从喷雾入口进入旋流壳体和芯体之间的间隙，雾滴与芯体碰撞，在旋流分离模块的圆筒形空腔内部形成旋转气流，一部分雾滴通过惯性作用与腔壁发生摩擦附着，凝结成水滴后依靠重力作用落入旋流壳体底部的锥体，通过底部的第一分离液出口排出，另一部分雾滴弹性较大，无法附壁而被旋转气流带入到对侧，通过喷雾出口进入折流分离模块。

S3:经过喷雾出口的消毒液喷雾进入折流分离模块，依次经过数个螺旋折流环，再次从雾滴中分离出一部分靠近旋转圆心的雾滴，靠近旋转圆心的雾滴随气流从另一侧的喷射口喷出，进入待消毒空间。

优选地，S1中压缩空气进入消毒液雾化模块空气压力为m kg/cm²，m取3～8，进入消毒液雾化模块的消毒液流速n mL/min，且满足n＝2.86+1.72^m。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开的一种雾化消毒液发生装置，采用旋流分离和折流分离的原理，设置旋流分离模块和折流分离模块，将消毒液雾化模块喷出的雾化消毒液，在旋流分离干化模块和折流分离干化模块中经过两次分离干化，最大程度去除喷雾中的较大粒径雾滴，保留较小粒径雾滴，同时保持气流的压力和射速。采用旋流壳体和芯体，二者间形成间隙，有利于从喷雾入口喷入的雾滴形成旋转气流，进而将雾滴分离成两部分，一部分形成液体从旋流壳体上的第一分离液出口流出，另一部分从喷雾出口喷出，进入折流分离干化模块；螺旋折流环均同轴设置于折流壳体内部，进入折流分离干化模块的气流被阻挡发生折返，在螺旋内形成旋转气流，再次从雾滴中分离为出靠近旋转圆心的雾滴，一部分从旋流壳体上的喷射口喷出，进入待消毒空间。产生的雾滴平均粒径仅为0.73μm，粒径＜1μm的雾滴占到总雾滴数量的99.5％。这种超干雾滴弥散性好，在空间内布朗运动充分，具备更强的穿透性，可进入管腔及包裹内部消毒；雾滴触壁弹性好，不容易附着在墙面和物表，因此腐蚀性更小；相同空间达到消毒浓度时喷雾量大幅减少，环境湿度上升幅度小，避免了对精密仪器和试验、生产活动的影响。

进一步地，消毒液雾化模块中，压缩空气从压缩气接入口注入，经过四级逐步缩小的气体管路形成高速气流，通过文丘里原理产生的虹吸作用将夹层内的消毒液吸入，气液混合雾化，通过锥形喷雾口射入圆柱形旋流分离模块内。

进一步地，压缩气接入口为内丝结构，内丝直径小于内层壳体直径，有利于保证气路的密封，因为是压缩气可使管路发生膨胀，气路膨胀后密封更好；外观上可以做到外部全平，有利于实现时的加工，用完整的不锈钢块锥丝即可。

进一步地，内丝结构、第一级气体管路、第二级气体管路、第三级气体管路及第四级气体管路中，相互连接管路之间直径减小的大小均等于内丝结构直径相比于内层壳体直径所减小的大小，直径均匀减少，形成梯度缩减，这样压缩气通过在各段遇到的阻力一致，有效平衡气流通过的阻力，增大压强，提升雾化效果。

进一步地，压缩气接入口通入由空压机提供并经过调压阀调节的压缩空气与从储液瓶中虹吸并经节流阀调节的消毒液，在消毒液雾化模块结合形成二流体喷雾，高速喷射入旋流分离模块内。

进一步地，所述螺旋折流环的底部外环与脊部内环交替设置，相距4mm，内环与外环圆周连接形成面，喷雾依次经过数个螺旋折流环，气流受到脊部内环的阻挡而底部折返，在螺旋内形成旋转气流。

进一步地，每个螺旋折流环底部均开设滤孔，使折流分离模块中分离出的大粒径雾滴从螺旋折流环底部的滤孔旋出。

进一步地，旋流壳体上端为柱体，下端收缩形成锥体通过管道连接第一分离液出口，有利于旋流分离模块中大粒径雾滴的排出。

本发明还公开了一种基于雾化消毒液发生装置的干化方法，其中，消毒液雾化模块将消毒液雾化喷出，从喷雾入口进入旋流分离干化模块，雾滴与圆柱形的芯体碰撞，并在旋流壳体和芯体之间的间隙内形成旋转气流，粒径较大的雾滴通过惯性作用与腔壁发生摩擦附着，凝结成水滴后依靠重力作用通过底部的第一分离液出口排出，粒径较小的雾滴弹性较大，无法附壁而被旋转气流带入到对侧，从喷雾出口喷出，进入折流分离干化模块，通过数个螺旋折流环，气流被阻挡发生折返，在螺旋内形成旋转气流，再次将雾滴分离为靠近旋转圆心的小颗粒和远离旋转圆心的大颗粒，大粒径雾滴凝结成水滴后通过第二分离液出口排出，小颗粒随气流从另一侧的喷射口喷射出来，进入待消毒空间。产生的雾滴平均粒径仅为0.73μm，粒径＜1μm的雾滴占到总雾滴数量的99.5％。这种超干雾滴弥散性好，在空间内布朗运动充分，具备更强的穿透性，可进入管腔及包裹内部消毒；雾滴触壁弹性好，不容易附着在墙面和物表，因此腐蚀性更小；相同空间达到消毒浓度时喷雾量大幅减少，环境湿度上升幅度小，避免了对精密仪器和试验、生产活动的影响。采用旋流分离和折流分离的原理，将精细喷头喷出的雾化消毒液，经过两次分离干化，最大程度去除喷雾中的较大粒径雾滴，保留较小粒径雾滴，同时保持气流的压力和射速。按照本申请技术方法进行操作，以8％的过氧化氢溶液为消毒液，在40m³的密封舱内进行喷雾消毒，采用便携式激光尘埃粒子计数器进行雾滴检测。结果表明，相对于市售干雾发生装置，本发明所述消毒液干雾发生装置总体雾滴浓度降低了51.9％，表明本发明所述装置及技术方案，可以拦截部分雾滴。两者≤1μm微粒所占比例分别为96.6％、99.5％，表明本发明所述装置及技术方案喷出的小粒径雾滴所占比例更高。两者所有雾滴平均粒径分别为1.10μm、0.73μm，表明本发明所述装置及技术方案能够大幅降低雾滴平均粒径。本发明公布的干化方法，能够产生粒径更小的消毒液雾滴，达到发明目的。

附图说明

图1为本发明雾化消毒液发生装置正面示意图；

图2为本发明雾化消毒液发生装置侧前方示意图；

图3为本发明雾化消毒液发生及干化技术流程图；

图4为本发明消毒液雾化模块纵剖面及雾化流程图；

图5为本发明消毒液雾化模块纵剖面局部放大图；

图6为本发明消毒液雾化模块横剖面及流程示意图；

图7为本发明折流分离模块横剖面结构及折流干化流程图；

图8为本发明折流分离模块纵剖面结构及折流干化流程图。

其中：10-消毒液雾化模块；11-消毒液接入口；12-压缩气接入口；13-输液管；14-第一级气体管路；15-第二级气体管路；16-第三级气体管路；17-第四级气体管路；18-夹层；19-锥形喷雾口；101-外层壳体；102-内层壳体；20-旋流分离干化模块；21-芯体；22-第一分离液出口；23-喷雾入口；24-喷雾出口；25-旋流壳体；30-折流分离干化模块；31-螺旋折流环；32-第二分离液出口；33-脊部内环；34-底部外环；35-滤孔；36-喷射口；37-折流壳体；41-储液瓶；42-节流阀；43-空压机；44-调压阀。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明公开了一种新型雾化消毒液发生装置及干化方法，应用于制药车间、医疗空间、微生物实验室、实验动物房等需要频繁喷雾消毒的场所，，能够去除喷雾中的较大粒径雾滴，保留较小粒径雾滴，以达到干化目的。产生的消毒剂干雾具备弥散性好、腐蚀性小、环境湿度增幅少的特征，分别改善了喷雾消毒的空间穿透性、物料相容性、环境适用性。

参见图1、2，为本发明雾化消毒液发生装置正面、侧前方示意图，由左至右分别为消毒液雾化模块10、旋流分离模块20、折流分离模块30，三者均为同轴多层圆柱体，通过接口依次相连并贯通，主体直径分别为x mm、y mm、z mm，且x在14～20之间，y＝3x，z＝2x。消毒液雾化模块10左侧连接消毒液接入口11，顶部连接压缩气接入口12，右侧连接旋流分离模块20；旋流分离模块20内部为圆柱形芯体21，向下收缩成锥形，连接底部的第一分离液出口22，右侧上部连接折流分离模块30；折流分离模块30内部为数个螺旋折流环31，底部通过管道连接第二分离液出口32，右侧为干雾喷出口。

参见图3，为本发明雾化消毒液发生及干化技术流程图；由空压机43提供压力为mkg/cm²压缩气，高速气流在气液交汇口处根据文丘里原理形成负压吸引，从储液瓶41中吸入经节流阀42调节为流速n mL/min的消毒液，气液结合形成二流体喷雾，高速喷射入圆柱形旋流分离模块20内，与圆柱形的芯体21碰撞形成旋转气流，粒径较大的雾滴通过底部的第一分离液出口22排出，回到储液瓶41；粒径较小的雾滴通过上部的出口进入折流分离模块30，再通过数个螺旋折流环31，大粒径雾滴再次被分离，凝结成水滴后通过第二分离液出口32排回储液瓶41，小颗粒随气流从另一侧的出口喷射出进入待消毒空间。供气压力m与供液流速n需满足，n＝2.86+1.72^m，其中n为消毒液流量，单位mL/min；m为进气压力，允许调整范围为3～8，单位为kg/cm²。

参见图4、5、6，为本发明消毒液雾化模块，消毒液雾化模块10主体为多层同轴圆柱体，圆柱体直径为x mm，且x在14～20之间，消毒液通过外层，压缩气通过内层，在右端收缩成锥体，内外层在锥体顶端交汇。模块右侧设置压缩气接入口12，为内丝结构，内丝直径为x-4mm，是为了与后面的四级管路形成梯度缩减，这样压缩气通过在各段遇到的阻力一致。内丝结构后接直径逐渐缩小的四级气体管路顺序连接，第一级气体管路14直径为x-6mm，第二级气体管路15直径为x-8mm，第三级气体管路16直径为x-10mm，第四级气体管路17直径为x-12mm。模块上部设置消毒液接入口11，经过垂直的输液管13后进入消毒液雾化模块10的内外同轴圆夹层18中，延伸至右侧收缩成45°锥体，与第四级气体管路17通过≤1mm的缝隙贯通。压力为m kg/cm²的洁净气体从压缩气接入口12注入，经过四级逐步缩小的气体管路形成高速气流，通过文丘里原理产生的虹吸作用将流量为n mL/min的消毒液吸入，气液混合雾化，通过锥形喷雾口19射入圆柱形旋流分离模块20内。

参见图7、8，折流分离模块30左侧对接旋流分离模块20，主体为水平放置的多层同轴圆柱体，直径为z mm，且z＝2x。向右依次为数个纵向排列的螺旋折流环31，其由脊部内凸的螺旋环组成，螺旋环与折流分离模块30主体同轴，底部外环34直径为z-2mm，脊部内环33直径为z-6mm，底部外环34与脊部内环33由左至右交替设置，相距4mm，内环与外环圆周连接形成面，构成若干个螺旋折流环31。纵向排列的螺旋折流环31与圆柱壳体之间形成空腔，每个螺旋折流环31的底部开设长轴为2mm的梭形滤孔35。喷雾依次经过数个螺旋折流环31，气流受到脊部内环33的阻挡而底部折返，在螺旋内形成旋转气流，将大粒径雾滴从底部的滤孔35旋出，凝结成水滴后通过第二分离液出口32排出，回到储液瓶；小颗粒随气流从另一侧的喷射口36喷出，进入待消毒空间。

进一步地，消毒液雾化模块10为水平放置的同轴圆柱形，内外两层之间有狭小缝隙，左侧设置消毒液接入口11，顶部设置压缩气接入口12，向右延伸成锥形雾化部分。由空压机43提供经过调压阀44调节的压缩气，与从储液瓶41中虹吸并经节流阀42调节的消毒液，在雾化部分结合形成二流体喷雾，高速喷射入圆柱形旋流分离模块20内。

进一步地，雾滴与圆柱形的芯体21碰撞，并在旋流分离模块20的圆筒形空腔内部形成旋转气流，粒径较大的雾滴通过惯性作用与腔壁发生摩擦附着，凝结成水滴后依靠重力作用落入锥体底部，通过底部的第一分离液出口22排出，回到储液瓶41；粒径较小的雾滴弹性较大，无法附壁而被旋转气流带入到对侧，通过上部的出口进入折流分离模块30。

进一步地，在折流分离模块30内，通过数个螺旋折流环31，气流被阻挡发生折返，在螺旋内形成旋转气流，再次将雾滴分离为靠近旋转圆心的小颗粒和远离旋转圆心的大颗粒，大粒径雾滴从底部的滤孔旋出，凝结成水滴后通过第二分离液出口32排出，回到储液瓶；小颗粒随气流从另一侧的出口喷射出来，进入待消毒空间。

本发明公开的一种基于新型雾化消毒液发生装置的干化方法，由消毒液雾化、旋流分离干化、折流分离干化三个步骤组成，分别在设计的消毒液雾化模块10、旋流分离模块20、折流分离模块30内进行。

(1)消毒液雾化流程

消毒液雾化模块10主体为多层同轴圆柱体，圆柱体直径为x mm，且x在14～20之间，消毒液通过外层，压缩气通过内层，在右端收缩成锥体，内外层在锥体顶端交汇。

在空压机43提供洁净压缩空气，通过调压阀44将压力调整为m kg/cm2后注入压缩气接入口12，压缩气接入口12为内丝结构，内丝直径为x-4mm，后接直径逐渐缩小的四级气体管路顺序连接，第一级气体管路14直径为x-6mm，第二级气体管路15直径为x-8mm，第三级气体管路16直径为x-10mm，第四级气体管路17直径为x-12mm。从左至右逐渐缩小的气体管路，在右侧末端形成高速气流。

消毒液管路从储液瓶41出来后，经过节流阀42后对接消毒液接入口11，经过垂直的输液管13后进入消毒液雾化模块10的内外同轴圆夹层18中，延伸至右侧收缩成45°锥体，与第四级气体管路17通过≤1mm的缝隙贯通。

根据文丘里原理，第4级管路17的内高速气流周围形成负压，将同轴圆夹层18中的消毒液吸引至管路中，气液混合形成雾滴高速喷出。通过节流阀42调整消毒液流量为n mL/min，且n通过以下公式计算获得：

n＝2.86+1.72^m

其中：n为消毒液流量，单位mL/min；m为进气压力，允许调整范围为3～8，单位为kg/cm²。

高速喷出的雾滴通过锥形喷雾口19射入圆柱形旋流分离模块20内。

(2)旋流分离干化流程

旋流分离模块20由与消毒液雾化模块10轴心垂直并相接同轴圆柱体、及其向下延伸的45°空心锥形体构成的旋流壳体25、以及旋流壳体25内部的芯体21构成。

旋流壳体25直径和高度均为y mm，且y＝3x，内部为等高的圆柱形芯体21，旋流壳体25与芯体21间隙1～4mm，左侧接近底部位置为喷雾入口23，对侧接近顶部位置为喷雾出口24。

高速喷射的雾化消毒液从喷雾入口23进入旋流壳体25与芯体21间隙，雾滴与圆柱形的芯体21碰撞，并在旋流分离模块20的圆筒形空腔内部形成旋转气流，粒径较大的雾滴通过惯性作用与腔壁发生摩擦附着，凝结成水滴后依靠重力作用落入底部的空心锥体，通过旋流壳体25底部的分离液1出口22排出，回到储液瓶41；粒径较小的雾滴弹性较大，无法附壁而被旋转气流带入到对侧，通过上部的喷雾出口24进入折流分离模块30。

经旋流分离步骤，可以初步将大粒径雾滴被初步分离。

(3)折流分离干化流程

折流分离模块30为水平放置的多层同轴圆柱体，折流壳体37的直径为zmm，且z＝2x，经过初步干化的喷雾左侧进入，通过数个纵向排列的螺旋折流环31再次干化，分离较大颗粒雾滴。

螺旋折流环31由脊部内凸的螺旋环组成，螺旋环与折流分离模块30主体同轴，底部外环34直径为z-2mm，脊部内环33直径为z-6mm，底部外环34与脊部内环33由左至右交替设置，相距4mm，内环与外环圆周连接形成面，构成若干个螺旋折流环31。

纵向排列的螺旋折流环31与折流壳体37之间形成空腔，每个螺旋折流环31的底部开设长轴为2mm的梭形滤孔35。

当喷雾进入折流分离模块30，依次经过数个螺旋折流环31，气流受到脊部内环33的阻挡而底部折返，在螺旋内形成旋转气流，再次将雾滴分离为靠近旋转圆心的小颗粒和远离旋转圆心的大颗粒，大粒径雾滴从底部的滤孔35旋出，凝结成水滴后通过第二分离液出口32排出，回到储液瓶；小颗粒随气流从另一侧的喷射口36喷出，进入待消毒空间。

经过折流分离步骤，大粒径雾滴被进一步分离，经过二次干化喷出的雾滴平均粒径大幅降低，达到本发明目的。

本发明公开的一种雾化消毒液发生装置，采用旋流分离和折流分离的原理，将精细喷头喷出的雾化消毒液，经过两次分离干化，最大程度去除喷雾中的较大粒径雾滴，保留较小粒径雾滴，同时保持气流的压力和射速。消毒液雾化模块10将消毒液雾化喷出，从喷雾入口进入旋流分离干化模块20，雾滴与圆柱形的芯体21碰撞，并在旋流壳体25和芯体21之间的间隙内形成旋转气流，粒径较大的雾滴通过惯性作用与腔壁发生摩擦附着，凝结成水滴后依靠重力作用通过旋流壳体25底部的第一分离液出口22排出，粒径较小的雾滴弹性较大，无法附壁而被旋转气流带入到对侧，从喷雾出口23喷出，进入折流分离干化模块30，通过数个螺旋折流环31，气流被阻挡发生折返，在螺旋折流环31内形成旋转气流，再次将雾滴分离为靠近旋转圆心的小颗粒和远离旋转圆心的大颗粒，大粒径雾滴凝结成水滴后通过第二分离液出口32排出，小颗粒随气流从另一侧的喷射口36喷射出来，进入待消毒空间。产生的雾滴平均粒径仅为0.73μm，粒径＜1μm的雾滴占到总雾滴数量的99.5％。这种超干雾滴弥散性好，在空间内布朗运动充分，具备更强的穿透性，可进入管腔及包裹内部消毒；雾滴触壁弹性好，不容易附着在墙面和物表，因此腐蚀性更小；相同空间达到消毒浓度时喷雾量大幅减少，环境湿度上升幅度小，避免了对精密仪器和试验、生产活动的影响。

按照本申请技术路线设计雾化消毒液发生装置，并按照本申请技术方法进行操作，以8％的过氧化氢溶液为消毒液，在40m³的密封舱内进行喷雾消毒，采用便携式激光尘埃粒子计数器(中科华竣，HJ-CLJ-E)进行雾滴检测。

具体为步骤为：

(1)按照本申请所述设计制造雾化消毒液发生装置，具体参数为：消毒液雾化模块10主体直径x＝14mm，压缩气接入口12，内丝直径为10mm，第一级气体管路14直径为8mm，第二级气体管路15直径为6mm，第三级气体管路16直径为4mm，第四级气体管路17直径为2mm；旋流分离模块20同轴圆柱体直径和高度均为y＝42mm，旋流壳体25与芯体21间隙3mm；折流分离模块30中折流壳体37的外径为z＝28mm，螺旋折流环31的底部外环34直径为26mm，脊部内环33直径为22mm，由左至右交替设置，相距4mm。

(2)按照本申请的技术方案设置供气、供液参数：供气压力调为m＝6kg/cm²，消毒液流速调为n＝2.86+1.72^m＝13.18mL/min。

(3)采用便携式激光尘埃粒子计数器，喷雾前对密封舱内尘埃粒子本底进行检测，喷雾开始后第5min检测粒子计数，并计算喷雾粒子净数量。

喷雾粒子净数量＝喷雾后粒子计数-本地尘埃粒子数。

(4)以单纯采用二流体喷头但未经干化处理的市售某干雾消毒机为对照，计算各粒径雾滴所占比例及平均粒径。

各粒径雾滴所占比例＝该粒径雾滴数量/总雾滴计数×100％

平均粒径＝0.3×对应粒径百分比+0.5×对应粒径百分比+1×对应粒径百分比+3×对应粒径百分比+5×对应粒径百分比+10×对应粒径百分比μm

对比检测结果表明，参见表1，相对于市售干雾发生装置，本发明所述消毒液干雾发生装置总体雾滴浓度降低了51.9％，由177.7万/m³到85.5万/m³，表明本发明所述装置及技术方案，可以拦截部分雾滴。两者≤1μm微粒所占比例分别为96.6％、99.5％，表明本发明所述装置及技术方案喷出的小粒径雾滴所占比例更高。两者所有雾滴平均粒径分别为1.10μm、0.73μm，表明本发明所述装置及技术方案能够大幅降低雾滴平均粒径。以上结果说明，本发明所述装置及干化技术方案，能够产生粒径更小的消毒液雾滴，达到发明目的。

表1.市售干雾发生装置与本申请干雾发生装置雾滴计数结果

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种雾化消毒液发生装置，其特征在于，包括消毒液雾化模块(10)、旋流分离干化模块(20)和折流分离干化模块(30)；消毒液雾化模块(10)、旋流分离干化模块(20)和折流分离干化模块(30)顺次相连并贯通；

所述旋流分离干化模块(20)包括旋流壳体(25)和芯体(21)，芯体(21)在旋流壳体(25)内部，且与旋流壳体(25)同轴设置，旋流壳体(25)和芯体(21)均为柱体且二者之间存在间隙，旋流壳体(25)上设置有喷雾入口(23)、喷雾出口(24)和第一分离液出口(22)，喷雾入口(23)连接消毒液雾化模块(10)，喷雾出口(24)连接折流分离干化模块(30)，第一分离液出口(22)连接在旋流壳体(25)底端；

所述折流分离干化模块(30)包括折流壳体(37)和若干个螺旋折流环(31)，螺旋折流环(31)均同轴设置于折流壳体(37)内部，折流壳体(37)一端连接喷雾出口(24)，另一端为喷射口(36)。

2.根据权利要求1所述的一种雾化消毒液发生装置，其特征在于，所述消毒液雾化模块(10)包括：外层壳体(101)、内层壳体(102)、消毒液接入口(11)、压缩气接入口(12)、输液管(13)、锥形喷雾口(19)、第一级气体管路(14)、第二级气体管路(15)、第三级气体管路(16)和第四级气体管路(17)，外层壳体(101)为圆柱体，内层壳体(102)嵌套在外层壳体(101)内，形成夹层(18)，内层壳体(102)靠近旋流壳体(25)一端收缩为椎体，并与外层壳体(101)在锥体顶端交汇，第一级气体管路(14)、第二级气体管路(15)、第三级气体管路(16)和第四级气体管路(17)在外层壳体(101)内部同轴顺次相接，且直径逐级递减，消毒液接入口(11)通过输液管(13)设置在外层壳体(101)上，内层壳体(102)远离旋流壳体(25)一端设置压缩气接入口(12)，压缩气接入口(12)与第一级气体管路(14)相连，第四级气体管路(17)在与内层壳体(102)交汇处存在≤1mm的缝隙，锥形喷雾口(19)一端设置在夹层(18)处，另一端连接喷雾入口(23)。

3.根据权利要求2所述的一种雾化消毒液发生装置，其特征在于，所述压缩气接入口(12)为内丝结构，内丝结构与第一级气体管路(14)相连，内丝直径小于内层壳体直径。

4.根据权利要求3所述的一种雾化消毒液发生装置，其特征在于，所述内丝结构、第一级气体管路(14)、第二级气体管路(15)、第三级气体管路(16)及第四级气体管路(17)中，相互连接管路之间直径所减小的大小均等于内丝结构直径相比于内层壳体直径所减小的大小。

5.根据权利要求2所述的一种雾化消毒液发生装置，其特征在于，压缩气接入口(12)的压缩空气为由空压机(43)提供并经过调压阀(44)调节，与从储液瓶(41)中虹吸并经节流阀(42)调节的消毒液，在消毒液雾化模块(10)结合形成二流体喷雾，喷射入旋流分离模块(20)内。

6.根据权利要求1所述的一种雾化消毒液发生装置，其特征在于，所述螺旋折流环(31)的底部外环(34)与脊部内环(33)交替设置，相距4mm，内环与外环圆周连接形成面。

7.根据权利要求1所述的一种雾化消毒液发生装置，其特征在于，折流壳体(37)上设置有第二分离液出口(32)，第二分离液出口(32)通过管道连接在折流壳体(37)底端，折流壳体(37)内每个螺旋折流环(31)底部均开设滤孔(35)。

8.根据权利要求1所述的一种雾化消毒液发生装置，其特征在于，所述旋流壳体(25)上端为柱体，下端收缩形成锥体通过管道连接第一分离液出口(22)。

9.一种基于权利要求1～8任意一项所述雾化消毒液发生装置的干化方法，其特征在于，包括：

S1:压缩空气进入消毒液雾化模块(10)，经过消毒液雾化模块(10)处理形成高速气流，与进入消毒液雾化模块(10)的消毒液，气液混合形成雾滴喷出；

S2：高速喷射的雾化消毒液从喷雾入口(23)进入旋流壳体(25)和芯体(21)之间的间隙，雾滴与芯体(21)碰撞，在旋流分离模块(20)的圆筒形空腔内部形成旋转气流，一部分雾滴通过惯性作用与腔壁发生摩擦附着，凝结成水滴后依靠重力作用落入旋流壳体(25)底部的锥体，通过底部的第一分离液出口(22)排出，另一部分雾滴弹性较大，无法附壁而被旋转气流带入到对侧，通过喷雾出口(24)进入折流分离模块(30)；

S3:经过喷雾出口(24)的消毒液喷雾进入折流分离模块(30)，依次经过数个螺旋折流环(31)，再次从雾滴中分离出一部分靠近旋转圆心的雾滴，靠近旋转圆心的雾滴随气流从另一侧的喷射口(36)喷出，进入待消毒空间。

10.根据权利要求9所述的一种基于雾化消毒液发生装置的干化方法，其特征在于，S1中压缩空气进入消毒液雾化模块(10)空气压力为m kg/cm²，m取3～8，进入消毒液雾化模块(10)的消毒液流速n mL/min，且满足n＝2.86+1.72^m。

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