一种臭氧水发生器的制作方法

本发明涉及消毒杀菌器械领域。

背景技术：

臭氧是一种高效快速的杀菌剂，它在杀菌方面具有很强的广泛性，可以杀灭使人和动物致病的多种细菌、病毒、微生物，在短时间内破坏细菌、病毒及其他微生物的结构，使其失去生存能力。

臭氧在水处理中的应用，已经有一个多世纪的历史了，目前世界上的绝大部分水处理厂，都具有臭氧处理工序。

臭氧溶解在水中，具有较大的终端应用价值，今年来在餐饮业中有较多应用，例如蔬菜水果去农药残留、海鲜去腥味等。

目前的家用臭氧水发生器，多采用电离空气方式产生臭氧，但这种方式会伴随产生一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮这样的氮氧化物，会对用户造成伤害。

另一种生产臭氧的方式为电离氧气，直接使用氧气为原料，不会产生氮氧化物，但是这种方式需要经常购买液态氧气原料，成本高昂。

申请号为201410038187.4的中国专利，公开了一种农用臭氧水生成机，采用电解纯水的方式制备臭氧气，并且使用气溶泵和混合塔将臭氧气溶入水源中。这一方案的臭氧气制备方式，不产生氮氧化物，成本也低，但是其将臭氧溶入水中的机构体积过大，振动也强，能耗也高，并且不能调整臭氧水浓度。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种臭氧水发生器，旨在解决目前电解纯水臭氧水发生器存在的问题。

本发明的臭氧水发生器包括：电解模块，阳极水箱，阴极水箱，电磁阀，射流混合器，

所述电解模块，具有阴极上接口、阴极下接口、阳极上接口、阳极下接口；

所述阳极水箱，具有顶部出气口、底部入气口和底部通液口；

所述阴极水箱，具有顶部通道、底部入气口和多个底部通液口；

所述电解模块的阴极上接口连接所述阴极水箱底部入气口，所述电解模块的阳极上接口连接所述阳极水箱底部入气口；所述电解模块的阴极下接口连接所述阴极水箱底部通液口；所述电解模块的阳极下接口通过三通接头同时连接所述阳极水箱底部通液口和所述阴极水箱底部通液口；

所述阳极水箱顶部出气口连接所述射流混合器；

自来水管道依次连接所述电磁阀和所述射流混合器。

优选的是，所述阳极水箱顶部出气口在连接所述射流混合器的管路上同时通过三通接头连接大气。

优选的是，所述电解模块的数量为1~3个，所述阳极水箱的数量与所述电解模块的数量一致。

优选的是，还包括控制系统，该控制系统根据用户操作需求控制所述电解模块的工作的数量为0个，或1个，或2个，或3个。

优选的是，该臭氧水发生器还包括恒流电源，该恒流电源通过所述控制系统向所述电解模块供电。

优选的是，该臭氧水发生器还包括减压阀，所述减压阀安装于自来水管道中所述电磁阀的上游。

优选的是，所述阳极水箱，其底部入气口的位置高于其底部通液口。

优选的是，所述阴极水箱，其底部入气口的位置高于其底部通液口。

本发明的有益效果：本发明的臭氧水发生器，具有体积小，振动低，能耗低的优点，并且能够主动调整生成的臭氧水的臭氧浓度。

附图说明

附图1为本发明的臭氧水发生器的单个电解模块的实施例的结构示意图。

附图2为本发明的臭氧水发生器的两个电解模块的实施例的结构示意图。

附图3为本发明的臭氧水发生器的三个电解模块的实施例的结构示意图。

附图4为本发明的臭氧水发生器的电解模块的结构示意图。

附图5为本发明的臭氧水发生器的阴极水箱的示意图。

附图6为本发明的臭氧水发生器的阳极水箱的示意图。

附图7为本发明的臭氧水发生器的控制系统的结构示意图。

附图8为本发明的臭氧水发生器的臭氧气生成部分的液体、气体的运动方向示意图。

附图9为本发明的臭氧水发生器的气水混合部分的结构示意图。

附图10为本发明的臭氧水发生器的射流混合器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

参照附图1、附图2、附图3，本发明的臭氧水发生器，包括：电解模块1，阳极水箱3，阴极水箱2，减压阀4，电磁阀5，射流混合器6，

电解模块1，具有阴极上接口101、阴极下接口102、阳极上接口103、阳极下接口104；

阳极水箱3，具有顶部出气口301、底部入气口302和底部通液口303；

阴极水箱2，具有顶部通道201、底部入气口202和多个底部通液口203；

电解模块1的阴极上接口101连接阴极水箱2的底部入气口202，电解模块1的阳极上接口103连接阳极水箱3的底部入气口302；电解模块1的阴极下接口102连接阴极水箱2的底部通液口203；电解模块1的阳极下接口104通过三通接头901同时连接阳极水箱3底部通液口303和阴极水箱2底部通液口203；

阳极水箱3顶部出气口301连接射流混合器6；

自来水管道依次连接减压阀4、电磁阀5和射流混合器6。

进一步的，臭氧水发生器还包括恒流电源7，该恒流电源7给电解模块1供电，电流值为12A。

进一步的，阳极水箱3顶部出气口301在连接射流混合器6的管路上通过三通接头903连接大气。

进一步的，电解模块1的数量为1个~3个，阳极水箱3的数量与电解模块1的数量保持一致。

进一步的，臭氧水发生器还包括控制系统8，该控制系统8根据用户操作需求控制电解模块1的工作的数量。当用户操作不需要臭氧水，仅需要自来水时，控制系统8控制所有电解模块都不工作；当用户操作需要低浓度臭氧水时，控制系统8控制一个电解模块1工作产生臭氧气；当用户操作需要中等浓度臭氧水时，控制系统8控制两个个电解模块1工作产生臭氧气；当用户操作需要高浓度臭氧水时，控制系统8控制三个电解模块1工作产生臭氧气。

进一步的，阳极水箱3，其底部入气口303的位置高于其底部通液口302。

进一步的，阴极水箱2，其底部入气口203的位置高于其底部通液口202。

更加具体的，臭氧水发生器主要由两大部分构成，其一为臭氧气生成部分，其二为气水混合部分。臭氧气生成部分采用了以PEM膜电极为基础的电解模块1，该电解模块1，使用纯净水为原料，经12A恒流驱动，电解生成氢气、氧气和臭氧，其中阴极产生氢气，阳极产生臭氧气和氧气，阳极产生的臭氧气体占阳极总气体产量最高可达20%以上。该电解模块1，具有阴极的两个连接口和阳极的两个连接口，其中，顶部的连接口主要用于向上排放生成的气体；阴极上接口101连接阴极水箱2的底部入气口202，用于向阴极水箱排放电解生成的氢气，阳极上接口103连接阳极水箱3的底部入气口303，用于向阳极水箱排放电解生成的臭氧气和副产品氧气；阴极下接口102连接阴极水箱2的底部通液口203，用于补充阴极消耗的纯净水，阳极下接口104阳极水箱3底部通液口303，用于补充阳极消耗的纯净水；此外，阳极水箱3和阴极水箱2相连通，其连通方式为阳极水箱3底部通液口303，在连接电解模块1阳极下接口104的管路上通过三通接头901同时连接和阴极水箱2底部通液口203。

对于使用一个电解模块1的臭氧水发生器，如附图1，阴极水箱2底部有两个通液口203，一个入气口202；电解模块1的阴极上接口101连接阴极水箱2的底部入气口202，电解模块1的阳极上接口103连接阳极水箱3的底部入气口303，电解模块1的阴极下接口102连接阴极水箱2的底部通液口203，电解模块1的阳极下接口104通过三通接头901同时连接阳极水箱3底部通液口303和阴极水箱2底部通液口203；阳极水箱3顶部出气口301通过三通接头903连接射流混合器6和通大气；自来水管道依次连接减压阀4、电磁阀5和射流混合器6。

对于使用两个电解模块1的臭氧水发生器，如附图2，阴极水箱2底部有三个通液口203，两个入气口202，而阳极水箱3的数量与电解模块1的数量一致，具有两个；两个电解模块1的阴极上接口101分别连接阴极水箱2的两个底部入气口202，两个电解模块1的阳极上接口103分别连接两个阳极水箱3的底部入气口303，两个电解模块1的阴极下接口102分别连接阴极水箱2的三个底部通液口203中的两个，两个电解模块1的阳极下接口104分别连接两个阳极水箱3的底部通液口303，且通过三个三通接头901连接阴极水箱2的第三个底部通液口203；两个阳极水箱3顶部出气口301通过一个三通接头902相连接，并通过三通接头903连接射流混合器6和通大气；自来水管道依次连接减压阀4、电磁阀5和射流混合器6。

对于使用三个电解模块1的臭氧水发生器，如附图3，阴极水箱2底部有四个通液口203，三个入气口202，而阳极水箱3的数量与电解模块1的数量一致，具有三个；三个电解模块1的阴极上接口101分别连接阴极水箱2的三个底部入气口202，三个电解模块1的阳极上接口103分别连接三个阳极水箱3的底部入气口303，三个电解模块1的阴极下接口102分别连接阴极水箱2的四个底部通液口203中的三个，三个电解模块1的阳极下接口104分别连接三个阳极水箱3的底部通液口303，且通过五个三通接头901连接阴极水箱2的第四个底部通液口203；三个阳极水箱3顶部出气口301通过两个三通接头902相连接，并通过三通接头903连接射流混合器6和通大气；自来水管道依次连接减压阀4、电磁阀5和射流混合器6。

臭氧水发生器的臭氧气生成部分工作时，需要恒流电源7和控制系统8的支持。恒流电源7，具有220V50Hz输入，12A恒流输出和24V的常规电压输出，其中12A恒流输出用于驱动电解模块1, 24V的常规电压输出用于控制系统8的常规供电。控制系统8的系统构成参照附图7所示，其具有主控MCU芯片801，继电器驱动芯片802，继电器803，三个恒流电解输出端口804，操作输入端805，显示输出端806，报警模块807，恒流输入端808，常规供电输入端809，电磁阀驱动端口810。主控MCU芯片801直接连接继电器驱动芯片802，常规供电输入端809直接连接主控MCU芯片801和继电器驱动芯片802；继电器驱动芯片802连接并驱动继电器803，恒流输入端口808直接连接继电器803；继电器803连接三个恒流电解输出端口804；主控MCU芯片801还分别连接操作输入端805、显示输出端806和报警模块807，以及电磁阀驱动端口810。操作输入端805,可输入至少四种状态，其中包括：①仅打开电磁阀5，不启动电解模块1（直接输出自来水）；②打开电磁阀5，启动一个电解模块1（输出低浓度臭氧水）；③打开电磁阀5，启动两个电解模块1（输出中等浓度臭氧水）；④打开电磁阀5，启动三个电解模块1（输出高浓度臭氧水）。显示输出端806，应能显示出上述四种工作状态，较为简单的实现方式为使用状态指示灯，复杂的方式为使用液晶显示屏，这属于电子领域的常用基础技术。报警模块807,采用蜂鸣器，当控制系统8的主控MCU芯片801发现软件或硬件发生问题时，激发报警模块807的蜂鸣器产生警报音。电磁阀驱动端口810为常供电方式，即只要电源供电，就会给电磁阀供电开阀；电磁阀5为常闭阀，获得供电即可开阀通水。

臭氧气生成部分工作过程中，管路中的液体、气体的运动方向参照附图8所示：阴极水箱2和阳极水箱3放置在相同的高度位置上，电解模块1放置在阴极水箱2和阳极水箱3的下方。阴极水箱2和阳极水箱3中，装有用于电解的纯净水，由于阴极水箱2和阳极水箱3在底部通过管路相连接，形成连通器结构，所以阴极水箱2和阳极水箱3中的水位高度相等。在电解模块1的内部，电解生成的气体在浮力的作用下向上运动；同时，由电解模块1的电流产生的热量，直接加热电解模块1内的纯净水，使热的纯净水也产生向上流动的运动；电解模块1的阳极腔体与阳极水箱3形成一个循环，在这个循环中，阳极水箱3内的纯净水经由底部通液口303流出，从电解模块1的阳极下接口104流入电解模块1的阳极腔体，少量的纯净水在阳极腔体内生成臭氧气和副产品氧气，其余的纯净水受热后继续上升，从电解模块1的阳极上接口103向上经阳极水箱3的底部入气口303回流到阳极水箱3内；电解模块1的阴极腔体与阴极水箱2形成一个循环，在这个循环中，阴极水箱2内的纯净水经由底部通液口203流出，从电解模块1的阴极下接口102流入电解模块1的阴极腔体，少量的纯净水在阴极腔体内生成氢气，其余的纯净水受热后继续上升，从电解模块1的阴极上接口101向上经阴极水箱2的底部入气口203回流到阴极水箱2内。两个阳极水箱3内的臭氧气从顶部出气口301排出经三通接头集合在一起向外输出。阴极水箱2内的氢气，经顶部通道201排出。

臭氧水发生器的气水混合部分参照附图9所示，自来水管路依次连接减压阀4、电磁阀5和射流混合器6。当电磁阀5打开的时候，自来水管路开通，自来水在市政供水的压力推动下，经射流混合器6混入臭氧气后，向外排出。

射流混合器6，具有多种可选方案，低成本的方案是使用曝气石，但是曝气石的方法气水混合的效率很低。比较合理的方案是使用即射流混合器，令水流经过一个细孔，使水流速度增加形成射流，根据流体力学伯努利方程，射流部分的压强低于大气压，形成一定程度的真空，吸取侧方供应的气体，并在射流后方的直径扩张段实现气水混合。一些需要更高臭氧浓度的场合，应使用气溶泵这样的主动式混合器。本发明的臭氧水发生器，选用射流混合器。

射流混合器6的结构参照附图10所示，其包括进气口601，射流嘴602，以及扩张部603。自来水管路连接到射流嘴602，使自来水经过窄细的小孔形成高速射流，并借助这个高速射流，在射流嘴602的下游部位形成一个低压区，从而借助设置在该处的进气口601吸取气体，使射流的自来水与吸取的气体在扩张部603实现混合。

实际使用中，气水混合气6产生的吸取气体的吸力，与射流速度具有很高的相关度：射流速度越大，吸取的气体越多，而射流速度，与市政自来水的供水压力息息相关。通常的自来水压力在0.1MPa~0.35MPa之间，为了稳定自来水流量，泄压阀4安置在管路中，用于稳定压力。

由于自来水压力的不稳定性，以及臭氧气产生速度的不确定性，电解产生的臭氧气体的流量与射流混合气6吸入气体的流量并不一致，通常情况下射流混合气6吸入气体的流量大于电解产生的臭氧气体的流量。为避免发生阳极水箱3内的纯净水被吸入射流混合器6的情况，射流混合器6的进气口601与阳极水箱3顶部出气口301之间必须同过三通接头903连接大气环境。