CN209759027U - 一种用于羟基自由基产生装置的臭氧发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种臭氧发生器，其用于一种羟基自由基产生装置，利用该臭氧发生器产生的臭氧与该羟基自由基产生装置中提供的过氧化氢、空气，协同产生大量的羟基自由基，达到对室内空气消毒净化作用。

Description

一种用于羟基自由基产生装置的臭氧发生器

技术领域

本实用新型涉及一种臭氧发生器，利用其产生的臭氧与过氧化氢、和空气在羟基自由基产生装置中经过化学物理反应产生羟基自由基。达到对密闭环境中的空气清洁和消毒的目的，属于消毒设备技术领域

背景技术

O3作为氧化剂的作用是减少(获得电子)，从而消除空气中存在的细菌、病毒、真菌、寄生虫和气味。但是这个使用时必须被很好地控制，因为过量的浓度对健康有害。

任何杀菌原理的基础都是氧化微生物的基本部分，使其不得生存。而羟基自由基是自然界中存在的氧化性最强但对人体无害的氧化物质。羟基自由基在很安全的情况下，可以粘附在灰尘微粒上，导致它们分解并消除它所含的微生物。尤其在潮湿环境中，还有助于这些颗粒和分解物质的沉淀。

本实用新型将臭氧发生器用于羟基自由基产生装置中，提供产生羟基自由基的原料气体，因此尽管利用电离产生了大量的臭氧，但我们的设计不会产生过量的臭氧，因此它的结构和使用是完全安全的，同时得到了用于净化空气的大量的羟基自由基。

实用新型内容

本实用新型的臭氧发生器具有容纳该装置的空腔，空腔内部从下至上依次设置有相互连接的电池、工作电路系统及臭氧电极；所述工作电路系统包括升压电路，所述升压电路至少用以将其电压升至一设定值，并输出给臭氧电极，从而在臭氧电极中的阳极与阴极之间产生臭氧。

以上臭氧发生器设置于一气体通道中，用于大量产生羟基自由基，其产生的羟基自由基以秒计算。

该气体通道上还具有两个具有液体内容物的生发盒，该液体由毛细灯芯装置蒸发出来。装置内部还具有LED/UV灯，通过经由喷涂二氧化钛的部件被反射UV灯光到装置顶部，紫外灯光与二氧化钛发生光化反应，也可以激发出具有杀菌功能的羟基自由基。

本实用新型涉及羟基自由基产生装置具有包括LED/UV灯的光催化单元和包括生发盒的超声波分解单元；以及具有用于产生臭氧的臭氧发生器，臭氧发生器包括升压电路，并通过风扇/鼓风机转移臭氧发生器产生的臭氧，将其连续地送往空气通道；生发盒中具有压电膜，用于雾化和推进生发盒中的液体的微粉化。

另臭氧发生器产生的臭氧和生发盒中的H2O2混合在混合通道中，两者反应产生羟基自由基；生发盒1内含有去离子水和过氧化氢，最终产生H2O，H2O2和O2，生发盒1内的气体通过文丘里效应经由文丘里通道被拖动到混合通道，与混合通道中的臭氧等气体进一步反应，进一步增加了羟基自由基的数量。

混合通道内的H2O，H2O2和O2与喷涂在该通道上的TiO2发生化学反应；同时，经过LED灯产生的紫外线对通道内的以上气体进行紫外线辐射，同时也与生发盒1中的H2O，H2O2和O2的混合气体继续反应，并经由文丘里效应携带到混合通道，从而进一步增加羟基自由基的量。

自由基和羟基自由基通过生发盒2雾化后被排放到外界密闭空间中，消除和沉淀该密闭空间的空气中的和环境物体表面的病原体。

本实用新型的羟基自由基产生装置包括从连接到螺旋桨式风扇的外部抽吸空气的进气口的空气控制部分，主气流通道带有臭氧，利用通道结构对气体形成的文丘里效应，带动生发盒1内部的水蒸气，过氧化氢，氧气进入主要混合通道区域(或者称作反应室)和由UV LED/灯在喷涂有二氧化钛的管道里发生文丘里反应。

具有空气控制部分，其位于排气口和进气口之间，其设计用于气流在接触来自生发盒2的雾化部分前发生有效的物理化学反应。

该装置还包含一个或多个电子电路，用于控制各种需要电动的功能的运行。如用于产生超声波的装置以及风扇、臭氧发生器的电源。

该羟基自由基产生装置可用于对家庭、宾馆、写字楼、医院手术室、病房、列车车厢、远洋轮船、军用潜艇、舰艇、航母、战备坑道、野战医院方舱、轿车等密闭空间的空气以及物体表面的消毒解毒和净化。

附图说明

图1是生发盒1的侧视图；

图2是生发盒2的侧视图；

图3是本申请的羟基自由基产生装置的结构图。

具体实施方式

本实用新型试图通过结合臭氧发生器以及具有紫外线辐射含有过氧化氢和去离子水的两个生发盒的气体通道结构，得到产生大量羟基自由基的物理-化学链式反应。

本实用新型的臭氧发生器具有容纳该装置的空腔，空腔内部从下至上依次设置有相互连接的电池、工作电路系统及臭氧电极；所述工作电路系统包括升压电路，所述升压电路至少用以将其电压升至一设定值，并输出给臭氧电极，从而在臭氧电极中的阳极与阴极之间产生臭氧。

该臭氧发生器利用主气体通道中吸出的气体为产生臭氧的原料气体。同时，所述电池为3.7V，3500毫安锂电池。或者电池设定为9V。

工作电路系统还可以包括一环境判定模块，或者还包括过载保护电路。电极上具有喷嘴。

低导电和超声溶解有三种功效(分解水分子，产生甲壳素共振，细化水颗粒产生冷蒸汽),当气流通过生发盒与滤芯的时候，可以促进其内容物的混合与提取，并产生文丘里效应，使得其内容物被气流携带通过二氧化钛通道，该过程中，其内含有的羟基自由基，水，氧气，过氧化氢和臭氧被分离并排放到空气中对周围环境进行消毒与清洁工作。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1-3，该净化装置包括外壳，并进一步由以下几部分组成。1、风扇/鼓风机；2、臭氧发生器；3、生发盒1；4、混合通道；5、生发盒2；6、盖子；7、文丘里通道；8、主空气通道；9、UV/LED灯；10、吸芯；11、液体。

本净化装置中所产生的化学反应由表1所示。

本实用新型的羟基自由基产生装置包括从连接到螺旋桨式风扇的外部抽吸空气的进气口的空气控制部分1。

本装置具备两个生发盒，即生发盒1、生发盒2，其内部具有溶液，优选为过氧化水(双氧水)和低导电率的去离子水，不含碳酸盐或碳酸氢盐。

臭氧由臭氧发生器2产生，其内部具有电极和升压电路。在通道内部产生的臭氧量这可以通过调节升压电路的激活时间以及固定在电极(电极区域)上的喷嘴直径来控制，以捕获臭氧并使设计成符合一最佳标准需求量。生成臭氧之后，臭氧由风扇1驱动通过中央通道。并且基于装置结构产生的文丘里效应部分气体可被吸入生发盒1。生发盒1具有内容物过氧化氢、水蒸气、以及氧气。因此，臭氧气体与该些内容物混合并发生反应，成为具有氧气，臭氧自由基O°,H°和OH°的气体成分。

生发盒1中产生的气体随同主空气通道中的空气及臭氧一起进入混合通道4，该混合通道涂布有二氧化钛，此时，主空气通道上部的UV/LED灯9照射该混合通道，激发产生更多的羟基自由基。主通道区域的气体经由文丘里效应被送入生发盒2，并与生发盒2中的气体一起经由生发盒2的顶部声解雾化装置排出到外部空气当中。

生发盒2中也具有去离子水喝过氧化氢的液体内容物，其中产生的O2由通过文丘里反应气流与臭氧，双氧水在特定空间充分反应，同时我们在生发盒2内增加了可以雾化的超声波产生压电传感器(电转化成机械能量)放置于生发盒2的顶部，生发盒2的顶部喷涂有TiO2二氧化钛。可知，在生发盒2中，最终混合气体也将产生更多的羟基自由基。

生发盒2具有压电薄膜，在压电膜的超声波传导到生发盒2的时候，其内容物液体通过陶瓷芯吸收，通过物理-化学反应发生，被超声波分解,成为超声分解。在高度氧化物环境中，被电离为羟基自由基OH°/H°。

生发盒2的压电薄膜的超声波产生部分通过生发盒2上部的壳体进行，供给进行声波分解的振动；因此还具有电气部分，电气部分由由电源电路和另一个声波解析频率的振荡器组成，其振荡频率可以与甲壳素频率一致，以产生共振，有利于消除螨虫。

生发盒2还具有吸芯10，用于捕获和通过毛细管作用将生发盒2内的液体“泵送”到压电膜上的抽吸部分。优选为纤维素的芯提取液体内容物。

压电薄膜的频率在15Khz和10MHz之间，具有三个作用，一是用于声解，二是与几丁质共振以减弱霉菌，酵母的骨架，消除以上有害物质，三是使来自生发盒2的液体雾化。

生发盒2的顶部还具有UV/LED灯9。

生发盒1也同样可以具有和生发盒2相同的吸芯、压电薄膜、或者同样涂布TiO2并采用UV/LED灯9照射。便于两个生发盒单独具备产生气体的条件，即H2O2+H2O+O3+O2。

这种自由基将被添加到其余的自由基中，例如OH°基团或羟基自由基，以及来自臭氧分解作用的基团，获得反应性反应物条件。通过空气的流动与<390nm的紫外线辐射相遇，当蒸发水，氧化水，臭氧和氧气通过二氧化钛涂布的混合通道4，最后分散在空气中，其产生的羟基自由基与各种离子一起通过在空气中尽可能地混合来分散负离子，这是通过来自设备内部的层流气流的推进来模仿消毒。

在优选实施案例中，存在通过主空气通道8驱动臭氧发生器2产生的气流，并且其与经由文丘里效应带来的从生发盒1中提取的水蒸气、氧气以及过氧化氢汇合，并将其添加到混合通道4，该混合通道涂有二氧化钛TiO2，同时，在混合通道的入口具有LED/UV灯9，其可以将灯光辐射到混合通道，从而使得混合通道产生更多的羟基自由基。之后，混合通道产生的气体与生发盒2的雾化物理化学反应混合，生发盒2具有LED/UV灯，并对此时的混合气体进行照射，同时并在生发盒2的末端涂上TiO2。

本实用新型所述装置包括用于控制所述UV波长的电或光学检测装置。其可以具有的波长，如表1所示，可以为254nm、190nm，或者小于242nm。

本实用新型所述装置，具有容纳生发盒1、生发盒2的凹部。另这些盒可以插入并且放置在装置主体中，且可以提供连接和电源，以向产生制造声解和雾化的压电薄膜供电并对其进行控制。

从逻辑上讲，在所有电晕效应中都有一代负离子从高压产生臭氧，但是在100,000pcs/cc到10,000,000pcs/cc的控制下，臭氧在输出5cm的距离控制在0.001ppm到0.05ppm之间通过推进空气流速通过推进器，以及文丘里管，混合反应和排出管道排出，羟基自由基被控制在1000,000到20,000,000pcs/cc之间。

本装置中，在距离臭氧发生器的5厘米处，臭氧量是0.0001g-0.5g，H2O2的蒸发量控制在在0.001g-0.5g范围内，羟基自由基浓度为500,000个/cc-20,000,000个/cc。

考虑到目前过氧化氢设定为1.4mg/m3(1ppm)的标准限值(WEL)，羟基自由基水平的当量为(1.4mg/m3)/(34g/mol)＝0.0000411摩尔/m3。

经由数值计算，即0.0000411mol/m3×6.23×1023＝2.56×1019分子/m3；如果每个过氧化氢分子产生2个自由基(1)，2.56×1019×2＝5.12×1019/m3，相当于5.12×1013/ml的自由基最大可产生量。

接下来，本实用新型中按照内部气体与过氧化氢的反应来计算产生的自由基来计算，(0.008mols)×(6.023×10 23)×2＝9.63×1021，如果我们考虑60天内装置连续工作，我们平均每天获得1.6×1020个自由基。

如果内部操作区域为300m3；每天产生的自由基为1.6×1020/300m3＝5.33×10-17个自由基/天/m3，相当于每天5.33x1011/ml自由基。

通过本申请的装置可以获得最大量的自由基，从而对空气和表面进行充分的净化和消毒，以实现舒适的生活条件。

表1.反应物和反应物组合的结果

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种用于羟基自由基产生装置的臭氧发生器，其特征在于：

具有空腔，空腔内部从下至上依次设置有相互连接的电池、工作电路系统及臭氧电极；

所述工作电路系统包括升压电路，用以将电压升至一设定值，并输出给臭氧电极，从而在臭氧电极中的阳极与阴极之间产生臭氧；

臭氧发生器设置于用于产生羟基自由基的主气体通道中，用于提供产生羟基自由基的臭氧。

2.如权利要求1所述的臭氧发生器，

其中主气体通道具有螺旋桨，用以吸入空气，并提供给臭氧发生器用于产生臭氧的原料气体。

3.如权利要求2所述的臭氧发生器，

所述电池为3.7V、3500毫安锂电池。

4.如权利要求2所述的臭氧发生器，

所述工作电路系统包括一环境判定模块，和过载保护电路。

5.如权利要求2所述的臭氧发生器，

所述臭氧电极上具有喷嘴，用于喷出臭氧，并控制臭氧产生量。

6.如权利要求5所述的臭氧发生器，

其中主气体通道包括从连接到螺旋桨式风扇的外部抽吸空气的进气口的空气控制部分；

空气流动并通过臭氧发生器产生臭氧以及通过主空气通道；

文丘里通道，将生发盒1中产生的气体通过文丘里效应带入涂布二氧化钛的混合区域并与主空气通道中的气体在混合区域混合；

紫外灯，位于主空气通道上方，并照射进混合区域；

在混合区域中，通过紫外灯和二氧化钛底漆形成的二氧化钛物理环境发生反应得到羟基自由基；

混合区域的气体通过文丘里效应进入生发盒2，并在生发盒2中被排出到外界空气。

7.根据权利要求6所述的臭氧发生器，

气体通道中的所述生发盒1、生发盒2，其内部溶液为过氧化水和低导电率的去离子水，不含碳酸盐或碳酸氢盐。

8.根据权利要求6所述的臭氧发生器，

气体通道包括用于控制所述紫外灯波长的电或光学检测装置，令调整紫外灯的波长为小于390nm。