适用于密闭空间消杀新型冠状病毒的臭氧消毒设备的制作方法

本发明涉及一种适用于密闭空间消杀新型冠状病毒的臭氧消毒设备，属于消毒杀菌设备技术领域。

背景技术：

新型冠状病毒肺炎(covid－19)肆虐全球。在诸多防疫措施中，空气净化器是一种期望值甚高的设备。

臭氧(化学分子式o3)又名三原子氧，以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成份受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。

臭氧的化学性质极为活泼，它在游离时的能量在瞬间产生强力的氧化作用，而进行杀菌、消毒、解毒工作。臭氧极易溶解于水，溶在水中具有更强的杀菌能力，是氯气的600－3000倍，能迅速将细菌和病毒杀灭。细菌、病毒与臭氧结合后会改变分子结构或能量转移，导致细菌病毒死亡，不再形成新病菌，能有效去除各种细菌、病毒、异味及新新车装饰释放的有毒气体(甲醛、苯等)，大气中适量的臭氧对人体的健康是非常有益的。

同理，臭氧也能分解抽烟产生的尼古丁，防止二手烟对他人的伤害，可以分解农药的毒性，也可以消除煤气和燃煤产生的二氧化硫的毒性，臭氧还能消除一些辐射对人体的伤害。

臭氧是一种高效的消毒剂,对细菌、病菌、真菌、霉菌芽胞、病毒等微生物都具有极强的杀灭力。由于臭氧为弥漫气体，消毒无死角，故消毒杀菌效果好。利用氧化性来杀死微生物以达到灭菌效果的化合物还有很多，比如常见的氯气、漂白粉、高锰酸钾等。但是，这些杀菌剂不但比臭氧杀菌速度慢，而且一般的杀菌对人体有害。臭氧杀菌与一般杀菌剂不同，因为多余的臭氧可以很快分解成氧气，故不存在二次污染问题。

空气中臭氧的含量在百万分之一以内时对人体很有益,因微量的臭氧能刺激中枢神经，加快血液循环,增加血液中的活氧量，活化细胞，但高浓度的臭氧会使人感到不舒服，甚至会对人体造成可逆性伤害，因此必须控制臭氧的发生量。不过，臭氧应用一百多年来，至今世界上无一例因臭氧中毒死亡事故的发生。

众所周知，臭氧气体能灭活很多病原体，此前就有报告显示，其对新冠病毒也有效果。不过以往报告的实验使用1.0-6.0ppm的高浓度臭氧气体，在这种浓度下，可能对人体有害，适用于对无人的空间进行消毒。

藤田医科大学的村田教授带领的研究团队发现，人体可以接受的低浓度(0.05和0.1ppm进行试验)臭氧气体也具有清除新冠病毒的效果。

(3)新冠病毒人传人的安全距离为1.5米-2米，当人们处于汽车等封闭环境内时根本无法保证此安全距离。车内消杀主要采用酒精等擦拭，(查酒精喷洒过多容易着火等)，车内空间卫生死角较多，而三原子氧这种弥漫型消杀方式更加适合车内消毒。日常运行中可以持续使用臭氧发生器(能够维持低的臭氧浓度和适当浓度管理的设备)来防止新型冠状病毒感染，对人体无害的低浓度臭氧气体具有抑制新冠病毒感染的效果，并且在高湿度条件下具有更好的消毒效果。

(4)使用臭氧时应该注意的几点如下表

1.我国卫生部1979年制定的《工业卫生标准》中规定，臭氧的安全标准为0.15ppm。

2.美国标准规定，人员可在0.1ppm浓度下工作8小时。(一般森林地区臭氧浓度即可达到0.1ppm)

3.国际臭氧协会规定，应用臭氧的专业室内，在0.1ppm浓度下，允许工作10小时。

目前市场臭氧消毒设备没有专门针对于汽车等封闭小空间的产品，普遍存在以下问题：

(1)单一浓度问题，目前市场产品浓度单一，并且其浓度不是消杀新冠病毒适宜的浓度。(2)不能精确的测量空间内的臭氧浓度，无法合理确定臭氧的暴露时间。

(1)单一浓度问题：a、高浓度情况下：环境内的人吸入后造成安全问题；b、低浓度情况下：杀菌的效率偏低，且杀菌的效果不能保证。

(2)浓度值的精确范围不清晰：a、车内空间，无人状态下消毒：浓度范围值不准确，不能很好地保证杀毒效果。b、车内空间，有人状态下消毒：浓度值偏高对人体有害，浓度值偏低没有消杀效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适用于密闭空间消杀新型冠状病毒的臭氧消毒设备，来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种适用于密闭空间消杀新型冠状病毒的臭氧消毒设备，使用臭氧发生机，根据密闭空间的空间体积以及臭氧对于新冠病毒的有效消杀浓度控制臭氧发生机的工作过程；该臭氧消毒设备由控制系统控制主要分为有人状态工作模式和无人状态工作模式。

本发明技术方案的进一步改进为：无人状态时，臭氧消毒设备工作过程如下，

1)、臭氧消毒设备启动，臭氧发生器开始工作；

2)、检测密闭空间内的臭氧浓度；自动检测或根据现场空间情况分档设定臭氧发生时间；

3)、如果臭氧浓度达到预设值或按分档控制的臭氧发生的规定时间达到；则开始计时并持续规定时间，对新冠病毒进行有效消杀；如果臭氧浓度未达到预设值则继续进行臭氧发生器继续按原状态工作直至臭氧浓度达到预设值。

本发明技术方案的进一步改进为：无人状态工作模式下，臭氧消毒设备的工作时间计算公式为t＝t1+t2；

其中，t1＝(v*c)/η，t2＝(55-60)min；

t为设备总工作时间；

t1为达到临界浓度所需工作时间；

t2为有效消杀浓度工作时间；

v为密闭空间容积；

c为有效杀灭浓度；

η为臭氧每小时产量。

本发明技术方案的进一步改进为：无人状态工作模式下臭氧对于新冠病毒的有效杀灭浓度c的取值范围为1-6ppm。

本发明技术方案的进一步改进为：有人状态时，臭氧消毒设备工作过程如下，

1)、臭氧消毒设备启动，臭氧发生器开始工作；

2)、检测密闭空间内的臭氧浓度；自动检测或根据现场空间情况分档设定臭氧发生时间；

3)、如果臭氧浓度在规定的安全范围内则臭氧发生器停止工作并持续监测臭氧浓度；如果臭氧浓度未达到预设值则继续臭氧发生器继续按原状态工作直至臭氧浓度达到预设值；

4)、达到设定浓度值后，臭氧发生器停止工作，待加测浓度小于0.05ppm时再次启动。

本发明技术方案的进一步改进为：有人状态工作模式下，将密闭空间内的臭氧浓度控制在0.05ppm-0.1ppm；

臭氧消毒设备的工作时间为t＝(v*c)/η；

t为臭氧发生器理论工作持续时间；

v为密闭空间容积；

c为有人时安全且有效杀灭浓度，取0.05ppm-0.1ppm；

η为臭氧每小时产量。

本发明技术方案的进一步改进为：控制系统按有人工作状态和无人工作状态分为两种工作模式，在两种工作模式下根据密闭空间的大小分为微型空间、小型空间、中型空间和大型空间的档位。

本发明技术方案的进一步改进为：应用在车辆中时，根据密闭空间的大小分为相应微型空间、小型空间、中型空间和大型空间的档位。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

本发明能高效杀灭汽车等封闭空间的新冠病毒，尤其适用于出租车和网约车等公共交通工具及私家车，能够保证高效和安全。在汽车工作状态和停歇状态可以采用不同的消杀方法。

本发明通过精确测量臭氧浓度，能够实现精准消杀。

附图说明

图1是无人状态的工作过程；

图2是有人状态的工作过程。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明是一种适用于密闭空间消杀新型冠状病毒的臭氧消毒设备，该设备主要针对密闭空间内的新冠病毒的消杀。

臭氧制备工艺流程：空气——制氧系统——臭氧发生系统，臭氧的获取方法是利用高压电离(或化学、光化学反应)，使空气中的部分氧气分解聚合为臭氧，臭氧的不稳定性使其很难实现瓶装贮存，一般只能利用臭氧发生器现场生产，随产随用。臭氧发生器的分类按臭氧产生的方式划分，臭氧发生器主要有三种：一是高压放电式，二是紫外线照射式，三是电解式。

该设备利用对臭氧浓度进行实时监测，通过臭氧浓度与安全值、有效杀灭值运算分析结果，对臭氧发生机是否制备臭氧进行控制。进而达到安全高效杀灭新冠病毒的同时，保护现场人员健康，节约能耗。

本发明的适用于密闭空间消杀新型冠状病毒的臭氧消毒设备使用臭氧发生机制备产生臭氧并释放到密闭空间内。根据密闭空间的空间体积以及臭氧对于新冠病毒的有效消杀浓度控制臭氧发生机的工作过程。该臭氧消毒设备由控制系统控制主要分为有人状态工作模式和无人状态工作模式。

在无人状态时，为了实现快速消杀，可以进行高浓度的臭氧制备，在达到一定浓度后保持一端时间，确保杀毒的彻底性。

如图1所示，臭氧消毒设备工作过程如下，

1)、臭氧消毒设备启动，臭氧发生器开始工作；

2)、检测密闭空间内的臭氧浓度；一般是自动检测或根据现场空间情况分档设定臭氧发生时间；该处的分档通常指的是根据空间大小来进行分档，而臭氧发生时间是根据臭氧发生器的臭氧发生量结合空间大小来计算的。如果臭氧发生器工作达到按分档规定的时间，则臭氧浓度基本可以达到规定浓度。

3)、如果臭氧浓度达到预设值则开始计时并持续规定时间，对新冠病毒进行有效消杀；如果臭氧浓度未达到预设值则继续进行臭氧发生器继续按原状态工作直至臭氧浓度达到预设值。

无人状态工作模式下，基于上述工作过程，臭氧消毒设备的工作时间计算公式为t＝t1+t2；

其中，t1＝(v*c)/η，t2＝(55-60)min；

t为设备总工作时间；

t1为达到临界浓度所需工作时间；

t2为有效消杀浓度工作时间；

v为密闭空间容积；

c为有效杀灭浓度；

η为臭氧每小时产量。

根据公开的数据可以知道，臭氧对于新冠病毒的有效杀灭浓度c的取值范围为1-6ppm，在无人状态工作模式下直接采用该浓度对新冠病毒进行消杀。

如图2所示，有人状态时，臭氧消毒设备工作过程如下，

1)、臭氧消毒设备启动，臭氧发生器开始工作；

2)、检测密闭空间内的臭氧浓度；一般是自动检测或根据现场空间情况分档设定臭氧发生时间，该处的分档通常指的是根据空间大小来进行分档。而臭氧发生的最终目的就是要使臭氧达到相应的规定消杀浓度；臭氧发生时间是根据臭氧发生器的臭氧发生量结合空间大小来计算的。

3)、如果臭氧浓度在规定的安全范围内则臭氧发生器停止工作并持续监测臭氧浓度；如果臭氧浓度未达到预设值则继续臭氧发生器继续按原状态工作直至臭氧浓度达到预设值。

根据相关的数据，在有人状态工作模式下，需要将密闭空间内的臭氧浓度控制在0.05ppm-0.1ppm的范围内来保证对于新冠病毒的消杀，同时能够保证人体的安全。如图2所示，当臭氧浓度大于等于0.1ppm时，臭氧发生器停止工作，保证人体安全；并且持续监测臭氧浓度，当监测到臭氧浓度小于等于0.05ppm时，控制系统控制臭氧发生器工作，以便产生臭氧使达再次到有效消杀浓度；当监测到臭氧浓度持续大于0.05ppm时，臭氧发生器处于未工作的待机状态。该工作方式需要保证臭氧浓度在0.05ppm-0.1ppm之间，如果浓度过大则臭氧发生器停止工作，如果浓度过小则臭氧发生器工作补充臭氧至达到规定浓度。

在有人状态时，需要保证人体的安全，设备工作时臭氧浓度不宜过高；该工作模式下需要臭氧发生器不断的进行间歇性的工作，来保持在设定的臭氧浓度范围内。

根据相关的数据，在有人状态工作模式下，需要将密闭空间内的臭氧浓度控制在0.05ppm-0.1ppm的范围内来保证对于新冠病毒的消杀，同时能够保证人体的安全。

有人工作模式下，基于上述工作过程，臭氧消毒设备的工作时间为t＝(v*c)/η；

t为臭氧发生器理论工作持续时间；

v为密闭空间容积；

c为有人时安全且有效杀灭浓度，取0.05ppm-0.1ppm；

η为臭氧每小时产量。

本发明的臭氧消毒设备的控制系统按有人工作状态和无人工作状态分为两种工作模式，进一步的，在两种工作模式下根据密闭空间的大小分为微型空间、小型空间、中型空间和大型空间的档位。

更进一步的，本发明的臭氧消毒设备尤其适用于车辆内部空间的消毒，根据密闭空间的大小分为微型车、小型车、紧凑型成、中型车和大型车的档位。

在应用在车辆中时，微型车、小型车、紧凑型成、中型车和大型车，各档位的制臭氧量根据容积确定，如下表，

无人状态下：以小型车为例,平均容积2.6立方米，消毒机的臭氧发生量为3g/h时，设定车内臭氧浓度达6ppm(mg/l)时，所需要的最短时间为：汽车容积*臭氧浓度＝臭氧总量，2.6立方米*1000*6mg/l＝15600mg，臭氧总量/臭氧发生量＝消毒机工作时间，t1＝15600mg/3000mg/h＝5.2h，t＝t1+t2＝5.2h+1h＝6.2h。

有人状态下：只需将车内臭氧浓度控制在0.05ppm-0.1ppm，在安全浓度范围内，新冠病毒消杀率可达到99％，且对人体无害。

t＝(v*c)/η＝2.4m³*0.1g/m³/0.02g/h＝12h。

臭氧每小时的产量参见下表。

车辆的容积较小可以适当调小制臭氧量，车辆的容积较大则调大制臭氧量。

在将该设备应用在汽车上升，通常所说的无人模式指的是夜晚或者长时间不用车的时间段。而通常所说的有人模式指的是白天需要不定时的用车的时间段。该设备根据有人模式和无人模式的设定，非常适合于出租车和网约车等营运性质的车辆；同样也适用于私家车辆。

本发明通过分别设置有人工作模式和无人工作模式，能够有针对性的对新冠病毒进行消杀，能够确保高效和安全。本发明能够根据臭氧对于新冠病毒的有效消杀浓度进行控制模式的选择，保证有人时的安全和无人时的高效。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。