CN1223147A - 一种医疗和卫生消毒用臭氧水设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于消毒设备技术领域。本发明提出了一种用于医疗和卫生消毒方面的制备臭氧水设备。采用电晕放电制造臭氧,运用射流混合原理,结合强化气水混合装置,可设计制出尺寸小,高臭氧溶解效率的臭氧水枪(6),配上供水系统(1)、供气系统(3)以及电气系统(2),则能够实现操作非常方便,可移动的手拿枪式臭氧水枪(6),随时随刻可得到高浓度并稳定可靠的臭氧水,使广泛直接利用臭氧水作为消毒剂成为现实。

Description

一种医疗和卫生消毒用臭氧水设备

本发明涉及用于医疗和卫生消毒的设备，特别是采用电晕放电制造臭氧，并制备成臭氧水，用于消毒的设备。

在医院以及相关的医疗卫生机构，大量的化学消毒药剂用于器具、衣物、人员以及伤口等等的灭菌消毒。在其它对卫生要求非常高的场所，如医药和医疗器械制造的某些场所，生化试验室等需要无菌操作的环境，用到大量的化学消毒药剂，在人们的日常生活中也用到不少消毒药剂。理想消毒药剂应是这样：杀菌谱广，消毒作用速度快，无毒无害，易溶于水，消毒后无残留物，化学稳定性好，无易燃易爆和腐蚀性问题，易长期储存和运输、易大量生产并低廉。但目前所用的化学消毒药剂离理想药剂相差甚远，不同程度存有各种问题：杀菌谱广消毒作用速度快的药剂，存在稳定差，有一定毒性、易燃易爆，腐蚀性强等有危害问题。稳定性好，毒性及危害性低的药剂，其消毒时间长，杀菌谱窄，等等问题。人们在实际使用操作中，要根据不同需要选用药剂，作不同的配制，同一种药剂有许多种配比，这样存储量大，有的还应现用现配，存时间长失效等问题，有的药剂消毒完后，还必须用清水(蒸馏水)清洗，消除表面残留的化学药剂，整个使用操作过程复杂。

臭氧是一种强氧化性灭菌消毒剂，杀菌谱广，其效力远高于双氧水(H₂O₂)和氯，并且无化学残留物，但臭氧极不稳定，必须现制现用。目前在医疗卫生消毒方面，臭氧气体被应用于密闭空间空气消毒，物品表面熏蒸消毒，污水处理和饮水消毒。但由于臭氧在空气中含量过高，对人体有危害，因而直接用臭氧气体作为消毒药剂，使用范围受到非常大的限制。将臭氧溶解于水，制成臭氧水，作为消毒药剂，其杀菌速度大大提高，无毒无危害，不产生二次污染，但是臭氧在水中分解速度更快，在蒸馏水中的半衰期约为20分钟，这成了实际应用臭氧水作消毒药剂的障碍。

目前制备臭氧最有效的方法是电晕放电法，所得到的是含臭氧混合气体，要将臭氧气体充分地溶解于水，得到能满足医疗和卫生消毒方面所需的臭氧浓度，并稳定可靠的臭氧水，高效率的混合溶解装置就成了关键。目前工业上所用的臭氧与水的混合溶解技术，因其体积大，臭氧的溶解效率低，有大量臭氧释放到空气，构成对人员的危害，不易实现随时随刻得到高浓度并稳定可靠的臭氧水，满足实际应用需要。如果能设计制作出其臭氧溶解效率之高，不致释放出对人员有害的臭氧量，尺寸又非常小的混合溶解装置，能象玩具水射枪样，手指一扣，随时随刻就可射出臭氧浓度高，并稳定可靠的臭氧水，那么其应用可以大范围取代现有的消毒药剂，将在医疗卫生消毒方面起着革命性变化。

本发明的目的是提供一种用于医疗和卫生消毒方面的制备臭氧水设备，采用强化气水混合结构，设计出的混合溶解装置，尺寸小，臭氧溶解效率高，有效地限制释放到空气中的臭氧量，能够实现制作成手拿枪式，随时随刻可得到臭氧浓度高并稳定的臭氧水，使用操作非常方便。

本发明是这样实现：整个设备包括有供水系统、供气系统、电气系统、臭氧发生器、升压电路、臭氧水枪。臭氧发生器采用电晕放电法制造臭氧，电晕放电所需的数千伏高压交流电由升压电路提供，供气系统为臭氧发生器提供的原料气体为干燥的空气或氧气。臭氧水枪包括有射流孔、引射腔、混合段，混合段内装有混合填料。供水系统为臭氧水枪供应具有一定稳定压力，水质洁净的水。由于水具有一定压力，经射流孔，在引射腔形成射流，引射腔和臭氧发生器相通，臭氧发生器产生的含臭氧气体进入引射腔，在射流湍流作用下，形成气泡混合于水中，并由射流的引射作用向下流流动，这样在引射腔内会形成负压。含臭氧气体与水在引射腔内初次得到混合，形成气水两相流，进入下流混合段，气水之间的接触时间得到延长，在混合段内的混合填料的作用下，气水之间的接触面积大大地强化提高，充分地将臭氧溶解于水，制得高浓度臭氧水。本发明的特征在于：混合段内的混合填料，采用了由数多层网组成的，横置在混合段内的结构形式；或采用了多孔结构形式。

在引射腔内，由射流湍流作用，含臭氧气被击碎成小气泡混合于水中，形成气水两相混合流，由于水的表面张力作用，由射流作用减小气泡尺寸有限，并且在下流的混合流动中，小气泡会聚集成大气泡，这将大大减小气水接触面积，降低臭氧溶解效率。本发明中，在下流的混合段内设置混合填料，采用由数多层网组成并且是横置在混合段内的结构形式的混合填料，其强化气水混合原理是：在引射腔形成的气水两相混合流，通过混合段时，混合流中的气泡必须缩小到网的孔径，才能通过，由于水的张力作用，通过网孔后的小气泡又会变大，但是混合填料是由数多层网组成，气泡一次次地被强制变小，因而通过缩小网的孔径，增加网的层数，将有效地增加气水接触面积，即能大大地强化气水混合，可以设计制作出小尺寸的臭氧水枪，具有高效的臭氧溶解效率，有效控制释放到空气中的臭氧量，制得高浓度的臭氧水，满足医疗卫生消毒方面的需要。

本发明还可采用多孔结构形式的混合填料，所谓多孔结构就是整个物体中有许许多多能够通气通水的孔隙，比如将许多层丝网紧密叠在一起就成了多孔结构，还有将许许多多的小球珠(或颗粒物)积成一体也成了多孔结构，采用粉末冶金技术能烧结出多孔结构材料，通常也称之为多孔介质。采用这样的多孔结构形式的混合填料，气水两相混合流通过混合段时，气泡必须缩小到孔隙尺寸，这样气水混合就得有效的强化提高。

电晕放电制造臭氧，原料气体(不论空气还是氧气)中的湿度对臭氧的产量有着显著的影响，本发明中设置有供气系统，则能保证提供可靠的干燥空气(或氧气)，保证臭氧发生器产生稳定可靠的高浓度臭氧。

在医疗卫生消毒方面，水质要求非常高，因而本发明中设有供水系统，以保证提供水压稳定可控，品质高的洁净水，不仅能保证出水流量稳定可控、保证臭氧浓度，满足实际需要，同时又能减少混合填料上结水垢，堵塞网孔或孔隙，保证长期使用可靠。

本发明中设有电气系统，其作用有为整个设备提供电力，控制以及异常情况下电气保护等方面作用，使整个设备能安全可靠地工作。

以下根据附图以及实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1为根据本发明设计出的臭氧水设备特征示意图。

附图2、3、4、5、6为水冷结构式臭氧发生器的特征结构剖面示意图。

附图1示出的臭氧水设备中的臭氧水枪6，射流孔10与引射腔9构成突扩形结构，混合段8的流通面积大于引射腔9的流通面积，这样的设计为的是降低气水两相混合流通过混合段8内的混合填料7中的流速，以减小此处的流动损失。附图1中将臭氧发生器5和升压电路4设置在臭氧水枪6内，采用这样的结构，臭氧水枪6可以通过软管和软导线与供水系统1、电气系统2以及供气系统3相联通，臭氧水枪可以设计成手拿移动式，比如象手拿水射枪式，可以随手移动，只需手指一扣，即可对所需处理的物品及表面进行喷淋消毒灭菌，使用操作非常方便。

依据本发明，根据实际应用，臭氧水枪也可以固定安装，比如将本发明应用到某专用的消毒设备时，臭氧水枪则为固定安装，此时臭氧发生器5与升压电路4就不一定要设置在臭氧水枪内，但通常应将臭氧发生器和升压电路尽可能在一起，以缩短高压引线的长度。

供水系统有两种：一种是配有水的净化处理装置，只需有普通的水源，比如可以直接接通自来水，或带一普通储水容器，水的净化处理方法有许多种，如过滤法、活性炭吸附法、以及反渗透法等，应根据实际需要选定。另一种是供给供水系统的水已经是净化处理过的洁净水，供水系统配有净水水容器，或可更换的通用净水水容器的接口，此时供水系统只需配上水泵，保证出水压力。

供气系统也有两种，一是氧气供应系统，比如可采用氧气瓶为气源，再配上气体降压稳压及流量控制装置，如果氧气是从液氧装置或变压吸附法制得，则不需干燥处理。二是用空气为原料的空气供应系统，由于大气空气的湿度大，并变化也大，因而必须配有空气干燥装置。空气干燥方法可以采用冷凝干燥法，吸附干燥法(用干燥剂或分子筛吸附水份)。

依据本发明，臭氧水设备可设计制作成可移动式(或便携式)，将供水系统、电气系统和供气系统设置在一起成为主机，再配一个或多个臭氧水枪；也可这样设计，比如在一医院，设有中心供水系统、中心电气系统和中心供气系统，中心供气系统可利用医院现有的中心供氧系统，通过管道和导线接通各用户的终端，再装配上臭氧水枪。

将臭氧发生器5与升压电路4设置在臭氧水枪内，如附图1所示的结构，要特别考虑到臭氧发生器的冷却问题，电晕放电制造臭氧，大量的电能转为热量，臭氧发生器若不采取有效冷却，随工作时间增长，臭氧发生器发热、臭氧产量将下降。冷却效果最有效，并结构紧奏的措施是采用水冷结构形式，即就是臭氧发生器产生的大部分热量通过热传导传到水中，最终由水带出。具体的水冷结构形式有许多种，如图2所示，臭氧发生器5与采用平行板式，电晕放电形式为气隙放电，电极板11设置为低压电极，采用金属材料(铝或不锈钢)制成，紧贴在混合段8的管壁上；高压电极13设置在介电体15和绝缘层14之间，12为放电空问，介电体15上的热量可通过与电极板11接触的边缘接触面导热传到电极板11上，再传到混合段8的管壁上，或设置传热片，直接把介电体15上的热量导热传到混合段8的管壁上，热量经管壁以对流传热方式传到水中被带出，这样起到有效的冷却作用。附图3和附图2之间的差别在于，附图3中直接将混合段8管壁设置为放电极板，比如混合段用不锈钢或铝制成，这样的结构冷却效果比附图2所示更好，并尺寸更紧奏。附图4所示出的臭氧发生器5为沿面放电式，低压电极17设在介电体15的外表面，16为盖子，电晕放电发热元件只有介电体15，其产生的热量经绝缘层14导热传到混合段8管壁上，再对流传热由水带出。附图5所示的臭氧发生器8采用同心管式，为气隙放电，与附图3所示的结构形式类似，直接用引射腔9的管壁为一放电极板，18表示进原料气。

附图2、3、4、5中都利用了臭氧水枪中的混合段8或引射腔9的管壁为传热面，将热量对流传到水被带出。在实际设计中，也可采用其它形式的水冷却结构，比如专门开设一水冷旁路，或取一段进水管为臭氧发生器的水冷管道，如附图6所示的臭氧发生器，采用同心管式，气隙放电，中心管19中走水，可为进水管的一段。

Claims (7)

1．一种用于医疗和卫生消毒，以及相应的消毒设备中的臭氧水设备，包括有：供水系统(1)、供气系统(3)、电气系统(2)、臭氧发生器(5)、升压电路(4)、臭氧水枪(6)，臭氧发生器(5)采用电晕放电方法制造臭氧，所需原料气体由供气系统(3)提供，电晕放电所需的数千伏高压交流电由升压电路(4)提供；

臭氧水枪(6)包括有：射流孔(10)、引射腔(9)、混合段(8)，混合段(8)内装有混合填料(7)，由供水系统提供的具有一定压力的洁净水，经射流孔(10)，在引射腔(9)内形成射流，臭氧发生器(5)与引射腔(9)相通，所制造的含臭氧气体，由射流的作用，在引射腔(9)内形成气泡混合于水中，经下流混合段(8)内混合填料(7)的作用，气水混合得到进一步强化，使臭氧充分地溶解于水，制得臭氧水；

电气系统(2)为整个臭氧水设备提供电力，还有控制和保护作用；

本发明的特征在于：混合段(8)内的混合填料(7)采用了由数多层网组成，横置在混合段(8)内的结构形式，或采用了多孔结构形式。

2．根据权利要求1所述的臭氧水设备，其特征在于：臭氧发生器(5)和升压电路(4)设置在臭氧水枪(6)内，臭氧发生器(5)采用了水冷结构形式；臭氧水枪(6)通过软管和软导线与供水系统(1)、电气系统(2)、供气系统(3)相联通，可以手拿移动。

3．根据权利要求1所述的臭氧水设备，其特征在于：臭氧水枪(6)是固定安装。

4．根据权利要求1、2、3所述的臭氧水设备，其特征在于：供气系统(3)为氧气供应系统。

5．根据权利要求1、2、3所述的臭氧水设备，其特征在于：供气系统(3)为空气供应系统，配有空气干燥装置。

6．根据权利要求1、2、3、4、5所述的臭氧水设备，其特征在于：供水系统(1)配有水的净化处理装置。

7．根据权利要求1、2、3、4、5所述的臭氧水设备，其特征在于：供水系统(1)带有水泵，配有净水水容器或可更换净水水容器的接口。

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