CN216844976U - 一种由紫外线生成臭氧的加湿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于室内杀菌消毒技术领域，具体公开了一种由紫外线生成臭氧的加湿装置，该装置包括壳体、控制器、紫外线灯、风机、加湿组件以及臭氧浓度传感器。紫外线灯采用低压汞灯、深紫LED灯或准分子灯。紫外线灯被反光膜环绕，增加臭氧产生效率。加湿组件提供45‑80％RH的湿润空气，臭氧在湿润时杀菌消毒的能力呈指数级增加。风机远程变频送风，吹动湿气和臭氧气体均匀地遍布室内各处。臭氧浓度传感器有多个且设置在室内不同位置，适时反馈给控制器。控制臭氧浓度于0.05‑0.15ppm的安全范围，无死角地杀菌消毒，让空气清新且可保证人机和谐共存。对于完全无人的空间或数小时无人的室内，可以将臭氧浓度阈值调整为大于0.15ppm，并适当增加湿度，以更快速地完成杀菌消毒。

Description

一种由紫外线生成臭氧的加湿装置

技术领域

本实用新型属于室内杀菌消毒技术领域，尤其涉及一种由紫外线生成臭氧的加湿装置。

背景技术

若自然界没有臭氧，人类会遭受很多额外的灾害，所以对臭氧的评价是“天赐的净化剂”。

2014-2019年期间，中国所有地面监测点，日最大8小时臭氧的平均水平(标准偏差)为93.5(±46.7)μg/m³，即0.047(±0.023)ppm。

日本藤田医科大学的村田贵之教授(病毒与寄生虫学)等人组成的研究团队全球率先通过实验发现，低浓度(0.05或0.1ppm)的臭氧气体也具有清除新冠病毒的效果。

在实验中分别用0.1ppm和0.05ppm臭氧气体处理10和20h，使SARS-CoV2(新冠病毒)传染性降低约95％，影响的大小取决于湿度。实验证明：

1mg/L和2mg/L臭氧水处理10s分别降低SARS-CoV2传染性约2和3数量级。

国家卫生部规定的臭氧安全浓度为0.1ppm，工业卫生标准为0.15ppm，劳动保护部门规定在安全浓度下允许工作不超过10小时。然而，人们能闻到的臭氧浓度一般为0.02ppm，离安全浓度还相差甚远。从臭氧的“发现”至今，世界上无一例因臭氧中毒死亡事故发生。

臭氧是一种不稳定的气体，一般情况(20℃、相对湿度65±20％RH、风速0.3-1.5m/s)下，含量为1％以下的臭氧，半衰期只有三十分钟左右，不需要刻意去消除它。

臭氧消毒方式，比目前常采用易燃液体(如75％医药酒精消毒液)和强氧化剂(如过氧乙酸消毒剂)等危险化学品进行消毒的方式更加安全。

从消除危险化学品易燃易爆危险性角度来看，使用臭氧消毒能够有效地避免危险化学品使用过程中人员受到伤害，减少购买、储存和运输等环节发生燃烧爆炸等安全事故。

可见，臭氧消毒是目前医用、民用危险化学品消毒的有效替代方式之一。

现有的臭氧消毒方式，其臭氧浓度往往较高，通常都会大于1ppm，此种臭氧消毒方式虽然可以在1小时内快速杀菌消毒，但消杀时要求所有人员不能留在现场。

当人员进室内时，臭氧发生器必须提前停止工作，而且室内的臭氧浓度需要降至接近0.10ppm的水平后，人员方可进入，此时由于臭氧发生器停止工作，因而无法继续消毒。

然而，当有人员留在室内时，更加需要保持对病毒和细菌的消杀。

现有的臭氧消毒方式是无法做到当有人员在室内的同时仍然进行病毒消杀的，此种人机分离的臭氧杀毒方式，使用起来非常不方便，而且限制了臭氧发生器的使用时间和应用领域。

可见，在臭氧发挥消毒作用抑制病毒时，人员能够正常工作和休息，是非常有必要的。基于此，迫切提出一种有人时能够持续抑制病毒的臭氧消毒方案，做到人机和谐共处。

室内环境包括居室、写字楼、办公室、交通工具、文化娱乐体育场所、医院病房、学校幼儿园教室活动室、饭店旅馆宾馆等场所。

家居环境是家庭团聚、休息、学习和家务劳动的人为小环境。家居环境卫生条件的好坏，直接影响着居民的发病率和死亡率。环境保护愈来愈受到人们的重视，但有很多人还没有意识到室内环境质量对健康的影响。城市居民每天在室内工作、学习和生活的时间占全天时间的90％左右，一些老人、儿童在室内停留的时间更长。因此，居室环境与人类健康和儿童生长发育的关系极为密切。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种由紫外线生成臭氧的加湿装置，以维持室内湿润空气中的臭氧浓度在0.05-0.15ppm的安全值范围，在完成消毒杀菌的同时，真正实现人机和谐共存。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种由紫外线生成臭氧的加湿装置，包括：

壳体、控制器、臭氧发生装置、加湿组件以及臭氧浓度传感器；

其中，控制器、臭氧发生装置以及加湿组件均位于壳体内，臭氧浓度传感器位于壳体外且布置于室内；在壳体上设置进风口以及出风口；

臭氧发生装置包括紫外线灯，以及用于将紫外线灯产生的臭氧与加湿组件产生的湿气混合并将混合臭氧后的湿气吹散至壳体外的风机；

其中，紫外线灯、风机、加湿组件以及臭氧浓度传感器均与控制器相连。

优选地，紫外线灯为低压汞灯或准分子灯，且采用长管方式或灯泡方式。

优选地，紫外线灯为深紫LED灯，且采用阵列方式。

优选地，紫外线灯的外围罩设置一层反光膜。

优选地，臭氧浓度传感器的数量有多个，各个臭氧浓度传感器布置于室内不同位置。

优选地，加湿装置还包括湿度检测传感器；

其中，湿度检测传感器布置于室内，湿度检测传感器与控制器相连。

优选地，风机采用变频式风机；

在进风口处设置空气滤网；在出风口处设有用于实现上下左右方向导风的导风叶片阵列。

优选地，加湿装置还包括WiFi或5G模块，其中，WiFi或5G模块与控制器相连。

优选地，加湿组件采用湿膜法、高压喷雾方式、超声波方式、离心式、干蒸汽法、电极式、电热式、PTC方式、气水混合加湿方式以及高压微雾加湿方式的加湿器中的任意一种。

优选地，室内环境包括居室、写字楼、办公室、交通工具、文化娱乐体育场所、医院病房、学校幼儿园、教室、活动室以及饭店、旅馆、宾馆在内的任一场所。

本实用新型具有如下优点：

如上所述，本实用新型述及了一种由紫外线生成臭氧的加湿装置，该装置包括壳体、控制器、臭氧发生装置、加湿组件以及臭氧浓度传感器；其中，控制器、臭氧发生装置、风机以及加湿组件均位于壳体内，臭氧发生装置包括紫外线灯以及风机，加湿组件能够提供湿润空气，而紫外线灯能够产生臭氧，在风机的作用下，紫外线灯产生的臭氧以及加湿组件产生的湿润供气在壳体内混合，混合后的气体进一步被吹散至室内，臭氧在湿润环境下的杀菌消毒能力明显提升，臭氧浓度传感器可以实时检测室内各处的臭氧浓度，并且当室内的臭氧浓度过低或过高时均会向控制器反馈信号，由控制器控制紫外线灯以维持室内空气中臭氧浓度在0.05-0.15ppm的安全值范围，在完成消毒杀菌的同时，真正实现人机共存，保障了人的安全。本实用新型可以在有人或无人的任意时间连续运行，使用非常方便，应用范围广。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中由紫外线生成臭氧的加湿装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中由紫外线生成臭氧的加湿装置的电气连接图；

图3为本实用新型实施例1中臭氧浓度传感器的布置结构示意图；

图4为本实用新型实施例中紫外线灯的安装示意图；

图5为本实用新型实施例2中由紫外线生成臭氧的加湿装置的电气连接图；

图6为本实用新型实施例3中由紫外线生成臭氧的加湿装置的电气连接图；

其中，1-控制器，2-臭氧浓度传感器，3-紫外线灯，4-风机，5-壳体，6-进风口，7-出风口，8-蜂鸣器，9-WiFi模块，10-采集控制器，11-WiFi模块；

12-加湿组件，13-湿度检测传感器，14-导风叶片阵列，15-空气滤网，16-反光膜。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

实施例1

如图1和图2所示，本实施例1述及了一种由紫外线生成臭氧的加湿装置，其包括壳体5、控制器1、臭氧发生装置、加湿组件12以及臭氧浓度传感器2。

其中，控制器1、臭氧发生装置以及加湿组件12均位于壳体5内，臭氧浓度传感器2位于壳体5外且布置于室内；在壳体5上设置进风口6以及出风口7。

其中，在进风口6处设置空气滤网15，以保持进入装置内的空气干净。

在出风口7的位置安装有导风叶片阵列14，该导风叶片阵列14包括用于实现左右导风的导风叶片阵列以及用于实现上下导风的导风叶片阵列。

本实施例中导风叶片阵列结构，可采用空调上已有的导风叶片阵列结构。通过导风叶片阵列14的设置，使得装置可上下左右方向摆动，利于实现远程送风控制。

臭氧发生装置包括紫外线灯3以及风机4。紫外线灯3产生的臭氧具有安全可靠等优点，且能够稳定的产生一定浓度的臭氧气体，从而有效抑制病毒和细菌的扩散传播。

本实施例中风机4优选采用变频式风机。

本实施例1中紫外线灯3优选采用低压汞灯，且采用长管方式或灯泡方式。

对于较大的室内空间需要较大功率的臭氧发生装置，紫外线灯3可采用长管，较小的室内空间则需要较小功率的臭氧发生装置，紫外线灯3可采用灯泡。

紫外光按照光波波长划分，可分为近紫外及深紫外波段。其中，深紫外波段的范围在200-280nm之间，也常常被称为短波紫外。

紫外线也可分为四种，分别是UV-A、UV-B、UV-C、UV-D。

它们的根本区别就是波长不同，依次递减UV-A波长在320～400nm，UV-B波长在275～320nm，UV-C波长在200～275nm，UV-D波长在100～200nm。

UV-C和UV-D非常强大，可以通过照射细菌病毒等微生物，直接破坏它们机体的DNA或RNA结构，使其断裂，从而让细菌死亡并失去繁殖能力，并且效率非常快。

臭氧需要在波长≤240nm(或≥5.17eV)的紫外线(UV)的辐射下才能形成，这是因为比这个波长短的UV才能打破氧分子的双键。氧分子键能为5.17eV，等于240nm的光子能量。

当然，紫外线灯3也可以采用深紫LED灯，且采用阵列方式布置。

此外，本实施例中紫外线灯3也可以采用准分子灯，且采用长管方式或灯泡方式。

紫外线准分子灯具有如下优点：

①波长短，比低气压UV放电管具有更快的处理速度；

②波长单一，波长范围窄，172(±10)nm(氙准分子为172nm)，发光效率高，红外线发生量少，温度低，对产品影响小；

③可瞬间点灯，省去待机准备的时间；

④照射的同时可进行除静电处理；

⑤放电管内不充入汞等有害物质，对环境不产生负面影响。

如图4所示，本实施例中在紫外线灯3的外围罩上设置一层反光膜16(紫外线灯被反光膜环绕)，使得紫外线灯3产生臭氧的效率明显提高。

本实施例中反光膜16可采用真空镀铝膜，真空镀铝膜的反射效率可达90％以上。

控制器1优选采用单片机，紫外线灯3以及风机4分别通过线缆与控制器1相连。

加湿组件12通过信号线缆与控制器1相连。

加湿组件12能够产生湿润空气，臭氧在湿润环境下的杀菌消毒能力呈指数级增长。

本实施例中风机4能够在壳体5内，将紫外线灯3产生的臭氧以及加湿组件12产生的湿润空气进行充分混合，并将混合臭氧后的湿润空气吹散至室内各处。

臭氧浓度传感器2有一个或多个，当室内的空间较小时，布置一个臭氧浓度传感器2即可；当室内空间较大时，则可以考虑布置多个，且分别分布于室内的不同位置。

如图3示出了臭氧浓度传感器2的一种布置方式，图中示出臭氧浓度传感器2有五个，其中四个臭氧浓度传感器2分别布置于室内的四个边角位置，一个位于室内中间。

当然，以上布置方式仅仅为示例性的，本实用新型并不局限于采用上述排布方式，另外，臭氧浓度传感器2的数量也不局限于上述五个，还可以根据需要合理选择。

臭氧浓度传感器2采用线缆与控制器1相连。

本实施例中由紫外线生成臭氧的加湿装置的工作过程如下：

当需要对室内进行消毒杀菌时，控制器1控制紫外线灯3、风机4以及加湿组件12同时工作，使紫外线灯3产生臭氧，加湿组件12产生湿润的空气。

在风机4的作用下，将混合臭氧后的湿润空气吹散至室内所有角落。

臭氧浓度传感器2实时监测室内的臭氧浓度，并且当室内的臭氧浓度过低或过高时，均会向控制器1反馈信号，由控制器1控制紫外线灯3动作。

例如，当检测到室内的臭氧浓度达到设定的最高阈值时，则控制紫外线灯3停止产生臭氧；当检测到室内臭氧浓度低于设定的最低阈值时，则控制紫外线灯3持续产生臭氧。

通过自动反馈调节，利于维持室内空气中臭氧浓度在0.05-0.15ppm的安全值范围，在完成消毒杀菌的同时，真正实现人机共存，保障了人的安全，无需人机分离。

本实施例1中由紫外线生成臭氧的加湿装置可以在有人或无人的任意时间连续运行。

此外，本实施例1中的加湿装置还包括与控制器1相连的蜂鸣器8。

蜂鸣器8用于在室内臭氧浓度异常时报警，提示相关人员及时进行处理。

本实施例1中加湿装置的安装方式有多种，例如可直接放置于地面上，当然也可以悬挂于半空中，还也可以通过壁挂式结构安装于室内墙上，此处不再赘述。

本实施例1中由紫外线生成臭氧的加湿装置，其消毒杀菌方式相较于其他通过物理或化学方法进行消毒杀菌的方式，更加方便、彻底、简单、无残留，且自动化程度高。

此外，本实施例中加湿装置还包括湿度检测传感器13。其中，湿度检测传感器13有多个，且均布置于室内，该湿度检测传感器13采用线缆与控制器相连。

本实施例通过增加湿度检测传感器13，能够实时检测室内各处的空气湿度范围，合理的湿度范围有利于增强臭氧的病毒灭活能力，提高消毒杀菌效果。

当湿度检测传感器13内检测到室内湿度尚未达到合理(预先设定)的湿度范围时，控制器1控制加湿组件12工作，当达到上述湿度范围时，加湿组件12停止工作。

加湿组件12可采用湿膜法、高压喷雾方式、超声波方式、离心式、干蒸汽法、电极式、电热式、PTC方式、气水混合加湿方式以及高压微雾加湿方式的加湿器中的任意一种。

下面对各种类型加湿器的优点进行分析，分别如下：

1.湿膜法加湿器的优点是：

饱和效率高，节电、省水，初投资和运行费用较低。水箱容积1-100L，在45-80％RH范围加湿，远程变频送风，配合0.05-0.15ppm浓度的臭氧对细菌和病毒进行消杀，效果好。

2.高压喷雾方式(亦称压力喷雾如湿)加湿器的优点是：

加湿量大，雾粒细，效率高，运行可靠，耗电量低。水箱容积1-100L，在45-80％RH范围加湿，远程变频送风，配合0.05-0.15ppm浓度的臭氧对细菌和病毒进行消杀，效果好。

3.超声波方式的加湿器的优点是：

价格低，加湿强度大，加湿迅速，耗电量小，使用灵活，控制性能好，雾粒小而均匀，加湿效率高。水箱容积1-100L，在45-80％RH范围加湿，远程变频送风，配合0.05-0.15ppm浓度的臭氧对细菌和病毒进行消杀，效果好。

4.离心式加湿器的优点是：

加湿能力强，安装方便，使用寿命长，耗电量低。水箱容积1-100L，在45-80％RH范围加湿，远程变频送风，配合0.05-0.15ppm浓度的臭氧对细菌和病毒进行消杀，效果好。

5.干蒸汽法加湿器的优点是：

加湿迅速、均匀、稳定、不带水滴、不带细菌，节省电能，运行费用低，装置灵活可满足室内相对湿度波动范围≤±3％的要求，水箱容积1-100L，在45-80％RH范围加湿，远程变频送风，配合0.05-0.15ppm浓度的臭氧对细菌和病毒进行消杀，效果好。

6.电极式或电热式加湿器的优点是：

加湿迅速、均匀、稳定、不带水滴、不带细菌，装置灵活可满足室内相对湿度波动范围≤±3％的要求。水箱容积1-100L，在45-80％RH范围加湿，远程变频送风，配合0.05-0.15ppm浓度的臭氧对细菌和病毒进行消杀，效果好。

7.PTC方式加湿器的优点是：

蒸发迅速、效率高，运行平稳、安全、寿命长。水箱容积1-100L，在45-80％RH范围加湿，远程变频送风，配合0.05-0.15ppm浓度的臭氧对细菌和病毒进行消杀，效果好。

8.气水混合加湿(亦称二流体加湿)方式加湿器的优点是：

加湿速度快，扩散均匀，使用纯水不会产生白粉，自清洁，不易堵塞，基本免维护，使用寿命长。水箱容积1-100L，在45-80％RH范围加湿，远程变频送风，配合0.05-0.15ppm浓度的臭氧对细菌和病毒进行消杀，效果好。

9.高压微雾加湿器的优点是：

加湿速度快，扩散均匀，自动排空存水，减少细菌滋生，使用纯水不会产生白粉现象，高精细过滤，基本免维护，使用寿命长。水箱容积1-100L，在45-80％RH范围加湿，远程变频送风，配合0.05-0.15ppm浓度的臭氧对细菌和病毒进行消杀，效果好。

本实施例可以根据加湿装置应用场所的不同，灵活选择加湿组件12的类型。

本实施例中控制器1根据臭氧浓度传感器2反馈的室内臭氧实时浓度，自动控制臭氧产生、空气加湿及风机转动，在风机的吹动下，混合臭氧的湿气会均匀分散在室内各处，很好地维持臭氧在0.05-0.15ppm的安全浓度，在完成消毒杀菌的同时，真正实现人机共存。

由于本实施例1中的装置能够精确控制室内臭氧的浓度范围，因此，对于完全无人的空间或数小时确定无人的室内，可设置臭氧的浓度阈值远大于0.15ppm，并适当保持湿度45-80％，以更快速地完成杀菌消毒，在室内进人的前一小时，停止产生高浓度的臭氧即可。

实施例2

本实施例2也述及了一种由紫外线生成臭氧的加湿装置，该装置除以下技术特征与上述实施例1不同之外，其余技术特征均可参照上述实施例1。

如图5所示，由紫外线生成臭氧的加湿装置还包括无线传输模块，例如WiFi模块9。

其中，WiFi模块9与控制器1相连，通过该WiFi模块9，利于实现室内臭氧浓度数据的远程传输，臭氧浓度可以数据的方式进行存储和查看。

当然，本实施例中无线传输模块，也可以采用5G模块，此处不再详细赘述。

实施例3

本实施例3也述及了一种由紫外线生成臭氧的加湿装置，该装置除以下技术特征与上述实施例2不同之外，其余技术特征均可参照上述实施例2。

如图6所示，为了克服控制器1与臭氧浓度传感器2之间布线麻烦的问题，本实施例中臭氧浓度传感器2也可采用无线的方式实现与控制器1之间的通信。

在臭氧浓度传感器2端还设置采集控制器10以及无线通信模块，例如WiFi模块11。其中，采集控制器10与上述控制器1之间通过WiFi进行无线通信。

具体的，臭氧浓度传感器2采集的臭氧浓度值首先反馈至采集控制器10，然后经由采集控制器10通过无线方式传输到控制器1，最后由控制器1控制紫外线灯3的动作。

本实施例中采集控制器10优选采用单片机。

湿度检测传感器13也可以采用无线的方式与控制器1之间进行通信，具体方式可以参考臭氧浓度传感器2与控制器1之间的无线通信方式，此处不再赘述。

本实用新型可应用于的室内环境包括居室、写字楼、办公室、交通工具、文化娱乐体育场所、医院病房、学校幼儿园、教室、活动室以及饭店、旅馆、宾馆在内的任一场所。

当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。

Claims (10)

1.一种由紫外线生成臭氧的加湿装置，其特征在于，

包括壳体、控制器、臭氧发生装置、加湿组件以及臭氧浓度传感器；

其中，控制器、臭氧发生装置以及加湿组件均位于壳体内，在所述壳体上设置进风口以及出风口；臭氧浓度传感器位于壳体外且布置于室内；

所述臭氧发生装置包括紫外线灯，以及用于将所述紫外线灯产生的臭氧与所述加湿组件产生的湿气混合并将混合后的气体吹散至所述壳体外的风机；

其中，所述紫外线灯、风机、加湿组件以及臭氧浓度传感器均与所述控制器相连。

2.根据权利要求1所述的由紫外线生成臭氧的加湿装置，其特征在于，

所述紫外线灯为低压汞灯或准分子灯，且采用长管方式或灯泡方式。

3.根据权利要求1所述的由紫外线生成臭氧的加湿装置，其特征在于，

所述紫外线灯为深紫LED灯，且采用阵列方式。

4.根据权利要求2或3所述的由紫外线生成臭氧的加湿装置，其特征在于，

所述紫外线灯的外围罩上设置一层反光膜。

5.根据权利要求1所述的由紫外线生成臭氧的加湿装置，其特征在于，

所述臭氧浓度传感器的数量有多个，各个所述臭氧浓度传感器布置于室内不同位置。

6.根据权利要求1所述的由紫外线生成臭氧的加湿装置，其特征在于，

所述加湿装置还包括湿度检测传感器；

其中，湿度检测传感器布置于室内，所述湿度检测传感器与所述控制器相连。

7.根据权利要求1所述的由紫外线生成臭氧的加湿装置，其特征在于，

所述风机采用变频式风机；

进风口处设置空气滤网，出风口处设置用于实现上下左右方向导风的导风叶片阵列。

8.根据权利要求1所述的由紫外线生成臭氧的加湿装置，其特征在于，

所述加湿装置还包括WiFi或5G模块，其中，WiFi或5G模块与控制器相连。

9.根据权利要求1所述的由紫外线生成臭氧的加湿装置，其特征在于，

所述加湿组件采用湿膜法、高压喷雾方式、超声波方式、离心式、干蒸汽法、电极式、电热式、PTC方式、气水混合加湿方式以及高压微雾加湿方式的加湿器中的任意一种。

10.根据权利要求1所述的由紫外线生成臭氧的加湿装置，其特征在于，

所述室内包括居室、写字楼、办公室、交通工具、文化娱乐体育场所、医院病房、学校幼儿园、教室、活动室以及饭店、旅馆、宾馆在内的任一场所。

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