CN212913979U - 一种高效安全的臭氧消毒杀菌设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效安全的臭氧消毒杀菌设备，包括臭氧发生器外壳体，臭氧发生器外壳体内设有真空管，真空管内填充固定有束状或多层带状碳纤维，臭氧发生器外壳体与真空管之间填充固定有碳纤维网，束状或多层带状碳纤维和碳纤维网分别连接有电线电极，臭氧发生器外壳体的前端面和后端面分别设有进气口和出气口，并通过释放臭氧吸收剂显著降低臭氧散发。采用非金属电极材料为放电电极，通过两极的非金属材料碳纤维电极充分放电产生臭氧，具有导电性、耐腐蚀、耐高温、高模量的特性，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软和可加工性，结构形式多种多样。

Description

一种高效安全的臭氧消毒杀菌设备

技术领域

本实用新型涉及一种制取臭氧开展消毒杀菌的技术，尤其涉及一种高效安全的臭氧消毒杀菌设备，能通过释放臭氧吸收剂显著降低剩余臭氧散发，可以有效地应用于病毒、细菌和有害微生物的消毒杀菌领域。

背景技术

随着医疗卫生、民用清洁卫生的需要，“臭氧消毒”已经逐步由工业消毒生产用转为更加大众化的“民用”消毒方式。臭氧作为优良的氧化剂类消毒剂，具有消毒无死角，扩散均匀通透性好，杀菌效率高的独特优点，尤其是去除异味强、无残留、无污染等特点被大众广泛接受，有望成为医用、民消毒的主要方式。同时，使用臭氧消毒是有效替代目前医用、民用危险化学品消毒的有效替代方式之一，比常见的易燃液体如75％医药酒精消毒液、强氧化剂如过氧乙酸消毒剂等使用危险化学品的消毒方式更加安全。因此，从消除危险化学品易燃易爆危险性角度来看使用臭氧消毒更安全，能够避免危险化学品使用过程中人员收到伤害，减少购买、储存和运输等环节发生燃烧爆炸等安全事故。

1、臭氧发生器

臭氧制取设备核心部件是臭氧发生器，按照臭氧产生的原理主要分为以下三种：紫外线照射式、电解式、高压放电式。

紫外照射法是利用光波中的特定波长185nm左右的紫外光使氧气分子(O₂)分解并聚合成臭氧(O₃)工作原理。该方法产生臭氧的缺点是能耗高、臭氧浓度低，用该方法大量制取臭氧并不现实。

电解式产生臭氧法是利用低压直流电对水进行电解，使阳极-溶液界面发生氧化反应产生臭氧的工作原理；虽然该方法制取臭氧的浓度高，但往往需要腐蚀性的酸、碱或其盐类水溶液和阴阳两极，电解所使用的阳极材料往往是昂贵的贵金属铂及其合金材料，同时需要耗费大量电能，在大众日常生活领域推广使用具有很大的局限性。

高压放电式臭氧发生器是使用一定频率的高压电流制造高压电晕电场，使电场内或电场周围的氧分子发生电化学反应，从而制取臭氧，其特点是产量大、速度快、且臭氧浓度高、原料不需购买，只需消耗电能，是目前使用最广泛的臭氧发生器。目前，市场上高压放电式臭氧发生器的放电电极为铝合金金属类材料，由长尾放电线(不锈钢镍丝)与环形放电网组成，隔断两个电极之间的介电材料由抽真空的(或充入氩气、氪气)的石英管、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和搪瓷管等几种类型。常见的臭氧发生器高压电频率分别有工频(50-60Hz)、中频(400-1000Hz)和高频(>1000Hz)三种，电压根据负载的情况而定,一般在3000-8000伏之间，少数高压可过万伏。

传统的电极材料金属铝，其强度、导电性、耐腐蚀、耐高温的特性及可加工性都不太理想。

2、剩余臭氧

因为臭氧具有极强的氧化能力，在人类生活的地球表面臭氧(O₃)却会给人类的健康带来一定的危害。较长时间接触微量的臭氧(O₃)即可使人感到头晕、眼涩、咽喉疼痛等症状，大量吸入或高浓度的接触将会对人造成严重的伤害。臭氧(O₃)已被列为城市光化学污染的主要污染物之一。世界卫生组织(World Health Organization)已制定了关于臭氧(O₃)的安全标准，规定了工作环境下允许的最大浓度。虽然使用臭氧消毒，多余的臭氧(O₃)会在30min后又结合成为分子氧，不存在任何残留物质，但是能够快速解决消毒时残留臭氧(O₃)的二次污染问题事关重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高效安全的臭氧消毒杀菌设备，能迅速降低剩余臭氧散发量。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的高效安全的臭氧消毒杀菌设备，包括臭氧发生器和吸收剂储存器；

所述臭氧发生器包括臭氧发生器外壳体，所述臭氧发生器外壳体内设有真空管，所述真空管内填充固定有束状或多层带状碳纤维，所述臭氧发生器外壳体与真空管之间填充固定有碳纤维网，所述束状或多层带状碳纤维和碳纤维网分别连接有电线电极，所述臭氧发生器外壳体的前端面和后端面分别设有进气口和出气口；

所述吸收剂储存器设有吸收剂出口管；

所述出气口与臭氧输送管道连接，所述臭氧输送管道为内径渐缩管，其后端为含臭氧吸收剂喷口，所述吸收剂出口管连接于所述臭氧输送管道的侧壁。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的高效安全的臭氧消毒杀菌设备，采用非金属电极材料为放电电极，依托高压电极放电，通过两极的非金属材料碳纤维电极充分放电产生臭氧；通过释放臭氧吸收剂显著降低剩余臭氧散发。非金属电极材料比传统的电极材料金属铝轻，强度却高于钢铁，并且具有导电性、耐腐蚀、耐高温、高模量的特性，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软和可加工性，结构形式多种多样，同时确保使用过程中对人员和环境不会造成伤害和污染。

附图说明

图1、图2分别为本实用新型实施例提供的高效安全的臭氧消毒杀菌设备正视和侧视结构示意图。

图3为本实用新型实施例中臭氧与吸收剂整体混合喷出示意图。

图中：

1—电线电极一；2—臭氧发生器外壳体；3—进气(空气或氧气)口；4—电线电极二；5—环形碳纤维网；6—介电材料真空管；7—束状或带状碳纤维；8—出气口(臭氧)；9—臭氧发生器；10—臭氧输送管道；11—吸收剂储存器；12—吸收剂出口管； 13—含臭氧吸收剂喷口。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本实用新型的高效安全的臭氧消毒杀菌设备，其较佳的具体实施方式是：

高效安全的臭氧消毒杀菌设备包括臭氧发生器和吸收剂储存器；

所述臭氧发生器包括臭氧发生器外壳体，所述臭氧发生器外壳体内设有真空管，所述真空管内填充固定有束状或多层带状碳纤维，所述臭氧发生器外壳体与真空管之间填充固定有碳纤维网，所述束状或多层带状碳纤维和碳纤维网分别连接有电线电极，所述臭氧发生器外壳体的前端面和后端面分别设有进气口和出气口；

所述吸收剂储存器设有吸收剂出口管；

所述出气口与臭氧输送管道连接，所述臭氧输送管道为内径渐缩管，其后端为含臭氧吸收剂喷口，所述吸收剂出口管连接于所述臭氧输送管道的侧壁。

所述碳纤维网环形分布固定在所述臭氧发生器外壳体与真空管之间，且与所述臭氧发生器外壳体和真空管之间留有缝隙。

所述臭氧发生器外壳体为绝缘材料，所述真空管采用石英管、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管或搪瓷管，所述真空管充入惰性气体。

所述电线电极通过变频器与市电电源连接。

所述外壳体外设有水冷或风冷装置。

该设备设有手动定时开关、红外感应式开关或磁卡式开关，或与臭氧浓度检测器联锁。

该设备固定安装在室外或室内，或是便携式可移动设备。

上述的高效安全的臭氧消毒杀菌设备实现臭氧消毒杀菌的方法，包括步骤：

(1)装备通电：电线电极带电，所述真空管内的束状或多层带状碳纤维和所述真空管外环形布置的碳纤维网得电，碳纤维材料之间进行高压放电；

(2)气源供给：经进气口对所述臭氧发生器外壳体内提供气源，气源为经过过滤与干燥的空气或含氧气体；

(3)电离反应：所述臭氧发生器外壳体内的气体被电离、产生臭氧；

(4)臭氧排出：所述臭氧发生器外壳体内产生的臭氧经出气口排出；

(5)臭氧吸收剂释放：臭氧发生器产生的臭氧与所述吸收剂储存器释放的吸收剂混合，由于碱性液体对臭氧的分解具有很好地促进作用，以碳酸氢钠5％-10％水溶液为臭氧吸收剂，通过含臭氧吸收剂喷口排气作用的自吸力将臭氧吸收剂与与臭氧同时以喷雾的形式排出，在杀菌消毒作业过后能显著降低剩余臭氧散发量。

本实用新型的高效安全的臭氧消毒杀菌设备，采用非金属电极材料为放电电极，依托高压电极放电，通过两极的非金属材料碳纤维电极充分放电产生臭氧。非金属电极材料比传统的电极材料金属铝轻，强度却高于钢铁，并且具有导电性、耐腐蚀、耐高温、高模量的特性，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软和可加工性，结构形式多种多样。

具体实施例：

如图1、图2、图3所示，真空(也可充入氩气或氪气等惰性气体)真空管6设置在绝缘外壳体2的内部，电极一1连接束装或多层带状碳纤维7固定装填在真空管6内部，电极二4与环形碳纤维网5相连，碳纤维网5环形分布(固定)在外壳体2内部，且与外壳体2有适当缝隙不接触，充满在外壳体2与真空管6的夹层中，充分增加放电面积。本实用新型旨在通过高压非金属碳纤维接通电极电离从进气口3进入的空气(或含氧气的气体)，在外壳体2与真空管6的夹层中产生臭氧，从出气口8处获得臭氧，产生的臭氧经过管道10输运后与吸收剂12混合，并经管道最终通过排气作用的自吸力将臭氧吸收剂与与臭氧同时在出口12以喷雾形式排出。

本实用新型关键的特征和优点在于：

1、碳纤维质量比传统的电极材料金属铝轻，强度却高于钢铁，并且具有导电性、耐腐蚀、耐高温、高模量的特性，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软和可加工性。

2、与电极一1所连接的碳纤维7：碳纤维经加工后的外形不仅限于束状或多层带状，或可为柱状或网状，在真空介电管6内的固定方式不限，纤维束粗细不限、纤维网孔直径不限，只要能与介电管6外的碳纤维网5产生电极，高效放电即可。

3、与电极二4所连接的环形碳纤维网5：该型碳纤维网的外型不仅限于利用碳纤维丝而塑造(或编织)成型的网状，纱状、或为多层立体网孔型材料，在真空介电管6外部环形固定的方式不限，网孔直径不限，只要能与介电管6内的碳纤维7在高压情况下高效放电即可。

4、与臭氧发生器9和臭氧吸收剂储存器11排出的吸收剂12混合后，对介质流量大小控制不仅限于通过流量计或者电磁控制，最终介质喷雾形式排出方式，不仅限于通过压力调节，正压排出。

5、该设备利用频率为50Hz±1Hz，电压为220V±22V的市电作为供电电源。为产生臭氧速度快、浓度高，通过变频器不仅限于获得工频(50-60Hz)、中频(400-1000Hz)、高频(>1000Hz)，电压幅值从0至10kV的任意电压。

本实用新型具有但不仅限于以下功能：

1、臭氧的原料来源(气源)与进料方式：原料不仅限于是经过过滤与干燥的空气或含有一定浓度氧气的气体(例如高浓度氧气或纯氧)，露点不高于-45℃。气源不仅限于利用风机或气体压缩泵在进气口3前将经过过滤和干燥的原料压入设备内，不仅限于在出气口8后设置风机或真空泵使设备内成负压吸出臭氧。

2、外壳体2的制造材料不仅限于通用的绝缘材料(其绝缘性能和结构符合GB9706.1 的要求)，形状不限，本实用新型以圆柱体举例，真空管6不仅限于石英管、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和搪瓷管等介电材料(强度符合GB 9706.1的要求)，形状不限，本实用新型以圆柱体举例。

3、本实用新型所述高压不仅限于通过高压变压器或倍压整流获得高频高压，理论上幅值从0至10kV可随意调节。

4、本实用新型设备启动、停机的控制方式不仅限于手动定时开关、红外感应式、磁卡式开关等方式，也可将经臭氧浓度检测器或其他类似设备相联锁，通过监控臭氧浓度进一步控制设备启停的方式等。

5、本实用新型所述产臭氧设备的冷却方式不仅限于在外壳体2外部填加水冷或风冷获得冷却。

6、出料消毒方式：本实用新型所述产生臭氧后的消毒方式不仅限于将获得的臭氧(输出浓度＞12mg/L,出气温度＜27℃)进行常压使用喷出，也可经过适当加温或加压喷涂，或进一步使臭氧溶于水中，进行喷涂或擦拭消毒，本消毒方式应符合GB 28232-2011 的要求。

7、设备使用：本实用新型对其外型不进行定义，该设备的使用方式不仅限于室外固定安装或一般性室内固定安装，该设备可以是便携式可移动使用的产臭氧消毒设备。

8、臭氧及碳酸氢钠溶液流量大小控制不仅限于通过流量计或者电磁控制。

9、最终混合介质的排出方式，不仅限于通过压力调节，正压排除。

本实用新型通过两个带有高压碳纤维电极电离适当气源(含有氧气)获得臭氧，核心是通过设备的环形网状碳纤维与真空管内的碳纤维束放电，使得介电真空管外气体被电离产生臭氧，该设备同时配有进料口，出气口、吸收剂出料口、混合液喷雾口等，该实用新型也可进行其他智能化、程序化控制。

本实用新型的非金属材料碳纤维电极产臭氧的方法，具体实施方式不仅限于以下步骤：

(1)装备通电：电极一1和电极二4带电，电极一1与真空介电管6内的碳纤维束相连，电极二4与真空介电管外环形布置的网状碳纤维材料5相连，所述电极连接的材料之间进行有效、高密度高压放电。

(2)气源供给：对装备管2内提供气源，气源可以是经过过滤与干燥的空气或含有一定浓度氧气的气体。

(3)电离反应：通电之后的碳纤维材料5和7发生高压放电反应，管2内的气体被电离、产生臭氧(O₃)。

(4)臭氧排出。管2内气体经高压电离产生的臭氧(O₃)经出气口8排出；

(5)臭氧吸收剂释放：臭氧发生器9产生的臭氧，与臭氧吸收剂储存装置11释放的吸收剂12混合，由于碱性液体对臭氧的分解具有很好地促进作用，本实用新型以碳酸氢钠5％-10％水溶液(但不仅限于)为臭氧吸收剂，通过出口13排气作用的自吸力将臭氧吸收剂与与臭氧同时以喷雾的形式排出，在杀菌消毒作业过后可显著降低剩余臭氧散发量。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高效安全的臭氧消毒杀菌设备，其特征在于，包括臭氧发生器(9)和吸收剂储存器(11)；

所述臭氧发生器(9)包括臭氧发生器外壳体(2)，所述臭氧发生器外壳体(2)内设有真空管(6)，所述真空管(6)内填充固定有束状或多层带状碳纤维(7)，所述臭氧发生器外壳体(2)与真空管(6)之间填充固定有碳纤维网(5)，所述束状或多层带状碳纤维(7)和碳纤维网(5)分别连接有电线电极，所述臭氧发生器外壳体(2)的前端面和后端面分别设有进气口(3)和出气口(8)；

所述吸收剂储存器(11)设有吸收剂出口管(12)；

所述出气口(8)与臭氧输送管道(10)连接，所述臭氧输送管道(10)为内径渐缩管，其后端为含臭氧吸收剂喷口(13)，所述吸收剂出口管(12)连接于所述臭氧输送管道(10)的侧壁。

2.根据权利要求1所述的高效安全的臭氧消毒杀菌设备，其特征在于，所述碳纤维网(5)环形分布固定在所述臭氧发生器外壳体(2)与真空管(6)之间，且与所述臭氧发生器外壳体(2)和真空管(6)之间留有缝隙。

3.根据权利要求2所述的高效安全的臭氧消毒杀菌设备，其特征在于，所述臭氧发生器外壳体(2)为绝缘材料，所述真空管(6)采用石英管、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管或搪瓷管，所述真空管(6)充入惰性气体。

4.根据权利要求3所述的高效安全的臭氧消毒杀菌设备，其特征在于，所述电线电极通过变频器与市电电源连接。

5.根据权利要求4所述的高效安全的臭氧消毒杀菌设备，其特征在于，所述外壳体(2)外设有水冷或风冷装置。

6.根据权利要求5所述的高效安全的臭氧消毒杀菌设备，其特征在于，该设备设有手动定时开关、红外感应式开关或磁卡式开关，或与臭氧浓度检测器联锁。

7.根据权利要求6所述的高效安全的臭氧消毒杀菌设备，其特征在于，该设备固定安装在室外或室内，或是便携式可移动设备。

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