CN214762401U - 氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氙准分子光源臭氧喷洒的技术范畴，是一种氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构具体的设计，这种设计适用于氙准分子臭氧燃油机消杀车、氙准分子臭氧电瓶消杀车、氙准分子光源臭氧水制水机、氙准分子臭氧消杀农副产品洗涤机、背负式臭氧消毒器、氙准分子臭氧洗手机等使用集中传输式氙准分子光源臭氧发生器为核心技术的臭氧气体、臭氧汽雾、臭氧水的喷洒产品的架构，这是一类不会产生氮氧化合物有害气体的一类纯臭氧消杀装备。

Description

氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构

技术领域

本发明涉及氙准分子光源臭氧喷洒的技术范畴，是集中传输式氙准分子光源臭氧发生器的一种具体应用，也是集中传输式氙准分子光源臭氧发生器的臭氧喷洒架构的一种具体的设计，这种设计适用于氙准分子臭氧燃油机消杀车、氙准分子臭氧电瓶消杀车、氙准分子光源臭氧水制水机、氙准分子臭氧消杀农副产品洗涤机、背负式臭氧消毒器、氙准分子臭氧洗手机等使用集中传输式氙准分子光源臭氧发生器为核心技术的臭氧气体、臭氧汽雾、臭氧水的喷洒产品的架构，这是一类不会产生氮氧化合物有害气体的一类纯臭氧消杀装备。

背景技术

病毒以空气中的气溶胶为载体通过空气传播，从而导致人传人的极大危害。面对这种肆虐的疫情，显然采用更有效、更快速、更安全、更环保的消毒方式对人类生活的环境空间进行消杀是有效遏制疫情的最佳手段。

专业领域的常规技术人员都知道，对于环境的消毒方法的选择顺序一般应该是臭氧消毒方法＞二氧化氯消毒方法＞液氯消毒方法＞次氯酸盐消毒方法。然而由于本次疫情爆发突然，在时间紧、装备不到位的情况下，我国被迫普遍采取的消毒方法以次氯酸盐为主要消毒方法。根据有关消杀技术规定，用于环境表面消毒的氯化物消毒剂是以氯来进行计量的，氯的含量应该在1000mg/L，而安全的地下水对氯的控制限度是0.01mg/L，消毒的有效剂量与地下水源允许的安全限度两者相差10万倍。物质不灭定律中的物质一般是指化学元素，不论何种氯化物消杀剂在使用后转变成任何其他的含氯化合物，所使用的氯元素是不会消失的，喷洒到地面的氯元素必然要进入土地并由此逐步的进入地表水层，因此对以环境检测部门来说，土壤和地下水中氯元素的监控始终是重要的检测项目。与之类似，在环境中还会用到含溴的消毒剂，同理溴的消杀使用剂量与地下水溴的安全允许量之间也是相差10万倍。被过量使用的氯和溴如果通过地表进入人类的食物链和水源并由此进入人体，是致癌、胎儿畸变等多种疾病的元凶。

然而被全球公认的绿色广谱高效的非化学的臭氧消杀剂，尽管其对有害微生物的消杀速度和效果是无与伦比，却被束之高阁的窘况。究其原因在于由于臭氧的活泼性，导致其很不稳定，所以必须现用现制。从成本和现用现制的角度考虑，以空气为气源制备臭氧的方法一直是学者和商家关注并且努力开发的热点。

目前在我国被使用最广泛地以空气为气源制备臭氧的方法是采用“电晕(即介质阻挡放电模式)激发”空气中的氧气制备臭氧的装备比较普遍，这种装备也被称之为“等离子”方法。经过技术调研，本发明人了解到，由于空气中的氮气是氧气的3.7倍左右，氮的电离势为 15.5ev，氧的电离势为12.5ev，两者的电离势比较接近。所以在采用电晕的方式电离空气中的氧气制备臭氧的同时，也会电离空气中的氮气产生氮氧化合物。同时目前在“等离子”学术领域，由于学术界对“等离子”的标准并没有达成共识，所以与单元素真空状态下的等离子状态相比较，空气中的等离子状态对很多学者来说并不认同可以达到等离子的状态，只能是接近等离子，于是“次等离子”的名词针对以空气环境下的等离子现象被学术界普遍认可。“次等离子”状态所产生的效果就是很难做到只对空间的一种元素电离，所产生的电晕的光谱带比较宽。针对等离子制备臭氧技术来说，高压电极所产生的能量很难准确的定位在自允许氧分子电离的15.5ev能级左右，所发射的电晕光谱比较宽，所以不能避免空气中的氮气分子不会电离和不吸收电晕所产生的宽频紫外线辐射，因此采用电晕电离空气制备臭氧的方式必然混杂有被电离的氮原子。氮气被激发后会形成组分复杂的氮氧化合物。所以氮氧化合物是成分比较复杂的且很活泼的有害气体的总称，其中的主要代表产物是一氧化氮(ev＝9.5)和二氧化氮(ev＝11.0)和氧化二氮(ev＝12.9)。这些氮氧化合物可以与臭氧发生化学反应从而消耗已经制备的臭氧，降低所制备的臭氧气体的浓度，同时还可以与氧气发生化学反应，继续生成氮氧化合物；同时氮氧化合物遇水产生酸性溶液，例如二氧化氮遇水反应就生产硝酸。氮氧化合物所产生的酸性物质虽然也会对一些微生物有一定的杀灭作用，但是与其对环境的破坏和消耗了臭氧与削弱臭氧的消杀作用相比较，其弊远远大于利。最棘手的技术问题是目前大多数的臭氧传感器检测对臭氧和氮氧化合物气体的检测的专属性不好，所以很难鉴定采用电晕电离空气中的氧气所制备的臭氧的浓度的有效含量，因此这类以电晕激发空气空气中的氧气制备臭氧的装备比较普遍，且标示的所制备的臭氧的能力较强，但是在使用臭氧消毒的领域内，至今未见到有更好的普及性推广。究其原因就是同时产生的氮氧化合物气体一方面削减了臭氧的有效浓度，一方面所产生的有害气体和酸性溶液对生物和环境具有非常大的危害作用。

一种革命性的从空气源中制备臭氧的技术是氙准分子光源所发射的172nm的窄频紫外光制备臭氧的新技术。由于氧对172nm的紫外窄频光的吸收比对185nm的紫外窄频光的吸收高出20倍，所以氙准分子所发射的172nm的紫外窄频光可以更高效率的激发空气中的氧气产生大量的活性氧，具有超出低压汞灯几十倍的生产能力。强氧化能力分解有机物质将其转换为二氧化碳和水，所以其表现出了超出所有消杀剂更强的消杀能力。由于氮不吸收172nm 的紫外窄频光，所以这种以空气源制备臭氧的方式不会产生氮氧化合物。这是当前从空气中制备臭氧气体效率最高、制备的臭氧气体最纯的，且不会产生氮氧化物有害气体的臭氧制备技术。采用氙准分子光源激发氧气制备臭氧的装备被称之为“氙准分子臭氧发生器”。

目前将“氙准分子光源臭氧发生器”开发的臭氧消杀装备的产品非常单一，目前只见到有一种产品被开发运用。这种产品的工作原理是，将氙准分子光源的氙准分子灯管安装在一个开放式的金属(304或316不锈钢金属)罩内(也可以称之为金属舱)，通过轴流风扇将环境中的空气依次输送到金属容器内的氙准分子灯的周围，氙准分子灯发射的172nm的窄频紫外光将激发空气中的氧分子产生活性氧原子，活性氧原子具有异常强大的氧化性，可以将被依次输送到身边的空气中的挥发性有机化合物(VOC)发生氧化反应，降解VOC，作为与 VOC并存的空气中悬浮的有害微生物也会被活性氧氧化杀灭，生成二氧化碳分子气体和水分子，挥发到周边空气中，而不会产生其他的化学物质，所以被称之为最环保的消杀剂。由于这种使用氙准分子光源臭氧发生器开发出来的消杀产品采用了风力弱，且导向性不强的轴流风扇，且容纳氙准分子光源灯管的进入容器是非封闭式的，可以向四周弥散气流，所以在氙准分子光源的灯管四周被激发以后产生的臭氧气体是以弥散传播的方式向四周传播后，与被轴流风扇送来的有VOC的空气相遇而与VOC产生氧化还原反应而发挥消杀作用。本发明人将这种安装有氙准分子光源灯管的金属舱称之为“开放式氙准分子臭氧激发舱”。

本发明人将这种使用“开放式氙准分子臭氧激发舱”开发的臭氧消杀产品的应用模式称之为“弥散传播式氙准分子臭氧发生器”。在技术调研中我们发现，这种“弥散传播式氙准分子臭氧发生器”在使用不久，就会在氙准分子灯附近堆积大量的极细粉末，这是因为氙准分子臭氧发生器的除尘作用。当被消杀的空间空气中有粉尘微粒时，氙准分子灯激发空气产生的活性氧就会与粉尘微粒吸附在一起聚集成更大的粉尘微粒，当粉尘微粒的体积被活性氧聚集增大体积后，较大体积的粉尘就会坠落在氙准分子灯的灯管上以及灯的附近和输送空气的风扇上。这是很不利的现象！因为氙准分子灯管所激发的172nm的窄频紫外光在空间传播时会被很快衰减，所以有效的激发氧分子产生氧原子的范围是在距离氙准分子光源的灯管 2mm～4mm的范围内，距离过远，氙准分子灯管发射的172nm的紫外窄频光的强度被衰减，无法激发周边的氧分子产生氧原子，从而产生臭氧气体。除了在空气洁净的环境，绝大多数需要消杀的环境空气中都会存在或多或少的微尘颗粒，所以这种“弥散传播式氙准分子臭氧发生器”在使用中在灯管的周围出现集尘的现象会在氙准分子灯管的使用寿命期内迟早发生的，这就限制了这种“弥散传播式氙准分子臭氧发生器”的应用场合，以及灯管的应用寿命会大幅度短于灯管的设计使用寿命。尽管这种“弥散传播式氙准分子臭氧发生器”的产品在投放市场后获得了很好的效益，例如在医院、食品加工厂、养老院等场所就发挥了很好的空气消杀和 VOC异味消除的作用。也有人使用这种“弥散传播式氙准分子臭氧发生器”续开发了“氙准分子臭氧消毒舱”用于医疗器械和医疗用品(如病床等)等，也发挥了很好的效果。但是在有微尘产生的场合，随着产品的应用，由于集尘所导致的制备臭氧的能力大幅度下降的缺陷就会逐渐暴露出来。因此，使用氙准分子光源臭氧发生器开发新的后续消杀产品，是将氙准分子光源臭氧发生器这种最好的臭氧制备技术发挥到更高的应用水平，从而将臭氧的消杀作用发挥到无与伦比的效果，这就是本发明人提出本专利申请的初衷。

基于此，本发明人与本实用新型专利提交的同日，也提出了“集中传输式氙准分子光源臭氧发生器”和“集中传输式氙准分子光源臭氧发生器的臭氧喷洒架构”的发明申请。所以本专利申请文件所表述的技术内容是“集中传输式氙准分子光源臭氧发生器”和“集中传输式氙准分子光源臭氧发生器的臭氧喷洒架构”的发明专利申请所表述的技术的一种具体应用。

发明内容

本发明人在提交本专利申请的同日也提交了一份“集中传输式氙准分子光源臭氧发生器”的发明专利申请文件。该专利申请文件所表述的核心技术是利用氙准分子光源开发了一种“封闭式氙准分子臭氧激发舱”及其基础架构。该专利文件所表述的技术核心用简单的语言概括就是，将氙准分子光源的氙准分子灯管放在一个两端有气孔的封闭容器中，孔的一端与可以提供一定压力的气源装备链接，另一端链接输送气流的管道。当氙准分子灯管工作时，就会激发周边气流中的氧分子产生极具强氧化性的活性氧原子，继而形成臭氧与气流中其它成分组成的混合气体(主要是与氮气组成的混合气体)。所形成的含有臭氧的混合气体在气压的作用下，从密闭容器内被吹出，然后会沿着气管的导向，被集中输送到需要的位置，在管道的出口处形成与封闭舱内臭氧浓度基本一致的臭氧混合气体。在一定气压下，流经“封闭式氙准分子臭氧激发舱”和管道的气流是恒定的，则气流中臭氧浓度的高低取决于氙准分子灯管的功率、点亮的时间以及气路中串并联氙准分子灯管(即封闭式氙准分子臭氧激发舱) 的个数这三个基本的因素。对于“封闭式氙准分子臭氧激发舱”的设计技术特征，本申请人已经在“集中传输式氙准分子光源臭氧发生器”的发明专利申请文件中表述了，本专利申请仅仅是将“集中传输式氙准分子光源臭氧发生器”中的“封闭式氙准分子臭氧激发舱”作为一个部件，在本专利所表述的集中传输式氙准分子光源臭氧发生器的臭氧喷洒架构的体系中应用。

本发明的技术特征是氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构主要是由封闭式氙准分子臭氧激发舱、PSA的分子筛制氧机、液体泵、文丘里管、静态混合器、空气前置过滤器、水的前置过滤器、一流体喷嘴、压力水源组成。所使用分子筛制氧机作为架构系统的压力气源，或使用空气泵向封闭式氙准分子臭氧激发舱提供压力空气气源。氙准分子灯管的封闭式氙准分子臭氧激发舱可以在一个架构系统中通过串联、或并联、或串并联多个组合使用。

本发明所述的氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构，适用于(1)氙准分子臭氧燃油机消杀车、(2)氙准分子臭氧电瓶消杀车的臭氧汽雾喷洒、(3)氙准分子光源臭氧水制水机、(4)氙准分子臭氧消杀农副产品洗涤机、(5)氙准分子臭氧洗手机、(6)背负式臭氧消毒器的架构的主要部件以及部件在设备中的工作架构的主要部件和组合结构。

附图说明

图1是氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构的具体设计。在图1中，1是封闭式氙准分子臭氧激发舱，也称之为制臭氧模块；3是分子筛制氧机，也称之为制臭氧模块； 4是液体泵，是包括水泵、蠕动泵、射流泵、自吸泵等液体泵等装备的总标识；5是压力表(计)，包括气压表、液压表；7是压力调节阀；8是射流器(文丘里管)；9是静态混合器；10是空气前置过滤器，是微尘过滤器、油气分离器、汽水分离器、活性炭柱、硅胶柱的总标识；11 是水的前置过滤器，是微尘过滤器、活性炭过滤器、阴离子树脂柱、阳离子树脂柱、阴阳离子混合床树脂柱的整体概括)；12是单向阀；13一流体喷嘴；16是冷却模块(制氧机出口的氧气冷却模块)；17是流量计；19是电磁阀；20是减压阀(液压)；25是水箱(本图标也代表自来水供水口，或有压力的水源端)

在图1中，实线表示水管道，虚线表示气管道。点画线表示水汽混合管道。

具体实施方式

发明人已经在上述正文中已经详细叙述本发明的具体实施内容，显然，本领域技术人员在熟知本发明后可作许多改进和变化而并不背离本发明精神范围。

实施例图1是本发明的设计，这是氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构的具体设计。

在图1中，1是封闭式氙准分子臭氧激发舱，也称之为制氧气模块；3是分子筛制氧机，也称之为制臭氧模块；4是液体泵，是包括水泵、蠕动泵、射流泵、自吸泵等液体泵等；5是压力表；7是压力调节阀；8是文丘里管；9是静态混合器；10是空气前置过滤器；11是水的前置过滤器；12是单向阀；13是一流体喷嘴；16是冷却模块；17是流量计；19是电磁阀；25是水箱(也代表自来水供水口，或有压力的水源端)；图中的气路管道、水路管道、水气路混合管道分别用虚线、实线、点化线表示。

图1是一种低气水比的设计，因为在臭氧制备的气路上，分子筛制氧机只能够提供0.2MPa(2kg)左右的气压。而对于液路水泵则可以根据需要选择高压水泵或中低压水泵，这样就意味着液路的液压可以很高，而气路的气压却受到限制，所以属于低气水比的设计。低气水比的设计可以提供较大的汽雾粒径，直到聚雨级的汽雾，相当于接近了喷水的程度。

对于图1的设计，分子筛制氧机可以选择空气变压吸附(PSA)制氧机，也可以选择吸附真空解吸(VPSA)制氧机。还可以去掉制氧机，选择一个空气泵。当然选择制氧机向封闭式氙准分子臭氧激发舱提供纯度较高的氧气，可以显著地将臭氧制备量提升三倍以上，而使用空气向封闭式氙准分子臭氧激发舱供气，则由于空气中仅有21％的氧气，所以臭氧的制备量会明显地降低。省略了分子筛制氧机，显然可以缩减装备的体积和重量，因此在考虑到设备的体积和重量不需要很大的场合，去掉制氧机是一种合理的设计选择。目前分子筛制氧机的供氧量一般是采用每分钟制备多少升作为设备定型，例如1L/min、2L/min、3L/min、 5L/min、10L/min等。以目前市场分子筛制氧机产品供应的情况，对于小型分子筛制氧机， 10L/min的规格基本上属于小型分子筛制氧机的上限，如果再需要大的制氧量，一般是按照小制氧量的机型进行模块化组合。对于与氙准分子光源配套使用来说，选择小型的分子筛制氧机基本上是可以满足需要，因为氙准分子光源激发氧气制备臭氧属于高端小型化臭氧制备设备。对应于目前的医疗消杀基本可以满足多种场合的需求。对于要求不高的场合，可以省略分子筛制氧机，直接用空气泵向封闭式氙准分子臭氧激发舱提供压力空气气源。

对于图1的设计，当需要单位时间内制备高的臭氧量时，除了采用分子筛制氧机提供高浓度的氧气，在图1所表述的架构系统中，还可以通过使用多个封闭式氙准分子臭氧激发舱，采用串联使用、或并联使用、或串并联使用的模式来提升单位时间内臭氧的制备量。关于这一点，本发明人已经在与本专利同日提交的“集中传输式氙准分子光源臭氧发生器”专利申请文件中有所表述。

图1所表述的一流体喷嘴的喷洒架构的技术特点是采用水管道(图1中用实线表示)、气管道(图1中用虚线表示)、水汽混合管道(图1中用点画线表示)按照图1所表述的顺序将封闭式氙准分子臭氧激发舱、PSA的分子筛制氧机、液体泵、文丘里管、静态混合器、空气前置过滤器、水的前置过滤器、一流体喷嘴、压力水源有序的连接起来，组成了可以作为氙准分子臭氧汽雾的喷洒设备的水路、气路和水汽混合流路的喷洒系统。

Claims (4)

1.氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构，其特征是这种氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构主要是由封闭式氙准分子臭氧激发舱、PSA的分子筛制氧机、液体泵、文丘里管、静态混合器、空气前置过滤器、水的前置过滤器、一流体喷嘴、压力水源作为氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构的主要部件。

2.根据权利要求1所述的氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构，其特征是使用分子筛制氧机作为架构系统的压力气源，或使用空气泵向封闭式氙准分子臭氧激发舱提供压力空气气源。

3.根据权利要求1所述的氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构，其特征是安装有氙准分子灯管的封闭式氙准分子臭氧激发舱可以在一个架构系统中通过串联、或并联、或串并联多个组合使用。

4.根据权利要求1所述的氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构，其特征是这种氙准分子臭氧汽雾的一种一流体喷嘴的喷洒架构适用于氙准分子臭氧燃油机消杀车、氙准分子臭氧电瓶消杀车的臭氧汽雾喷洒、氙准分子光源臭氧水制水机、氙准分子臭氧消杀农副产品洗涤机、氙准分子臭氧洗手机、背负式臭氧消毒器的架构设计。

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