一種臭氧水發生器的制作方法

本發明涉及消毒殺菌器械領域。

背景技術：

臭氧是一種高效快速的殺菌劑，它在殺菌方面具有很強的廣泛性，可以殺滅使人和動物致病的多種細菌、病毒、微生物，在短時間內破壞細菌、病毒及其他微生物的結構，使其失去生存能力。

臭氧在水處理中的應用，已經有一個多世紀的歷史了，目前世界上的絕大部分水處理廠，都具有臭氧處理工序。

臭氧溶解在水中，具有較大的終端應用價值，今年來在餐飲業中有較多應用，例如蔬菜水果去農藥殘留、海鮮去腥味等。

目前的家用臭氧水發生器，多采用電離空氣方式產生臭氧，但這種方式會伴隨產生一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮這樣的氮氧化物，會對用戶造成傷害。

另一種生產臭氧的方式為電離氧氣，直接使用氧氣為原料，不會產生氮氧化物，但是這種方式需要經常購買液態氧氣原料，成本高昂。

申請號為201410038187.4的中國專利，公開了一種農用臭氧水生成機，采用電解純水的方式制備臭氧氣，并且使用氣溶泵和混合塔將臭氧氣溶入水源中。這一方案的臭氧氣制備方式，不產生氮氧化物，成本也低，但是其將臭氧溶入水中的機構體積過大，振動也強，能耗也高，并且不能調整臭氧水濃度。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供一種臭氧水發生器，旨在解決目前電解純水臭氧水發生器存在的問題。

本發明的臭氧水發生器包括：電解模塊，陽極水箱，陰極水箱，電磁閥，射流混合器，

所述電解模塊，具有陰極上接口、陰極下接口、陽極上接口、陽極下接口；

所述陽極水箱，具有頂部出氣口、底部入氣口和底部通液口；

所述陰極水箱，具有頂部通道、底部入氣口和多個底部通液口；

所述電解模塊的陰極上接口連接所述陰極水箱底部入氣口，所述電解模塊的陽極上接口連接所述陽極水箱底部入氣口；所述電解模塊的陰極下接口連接所述陰極水箱底部通液口；所述電解模塊的陽極下接口通過三通接頭同時連接所述陽極水箱底部通液口和所述陰極水箱底部通液口；

所述陽極水箱頂部出氣口連接所述射流混合器；

自來水管道依次連接所述電磁閥和所述射流混合器。

優選的是，所述陽極水箱頂部出氣口在連接所述射流混合器的管路上同時通過三通接頭連接大氣。

優選的是，所述電解模塊的數量為1~3個，所述陽極水箱的數量與所述電解模塊的數量一致。

優選的是，還包括控制系統，該控制系統根據用戶操作需求控制所述電解模塊的工作的數量為0個，或1個，或2個，或3個。

優選的是，該臭氧水發生器還包括恒流電源，該恒流電源通過所述控制系統向所述電解模塊供電。

優選的是，該臭氧水發生器還包括減壓閥，所述減壓閥安裝于自來水管道中所述電磁閥的上游。

優選的是，所述陽極水箱，其底部入氣口的位置高于其底部通液口。

優選的是，所述陰極水箱，其底部入氣口的位置高于其底部通液口。

本發明的有益效果：本發明的臭氧水發生器，具有體積小，振動低，能耗低的優點，并且能夠主動調整生成的臭氧水的臭氧濃度。

附圖說明

附圖1為本發明的臭氧水發生器的單個電解模塊的實施例的結構示意圖。

附圖2為本發明的臭氧水發生器的兩個電解模塊的實施例的結構示意圖。

附圖3為本發明的臭氧水發生器的三個電解模塊的實施例的結構示意圖。

附圖4為本發明的臭氧水發生器的電解模塊的結構示意圖。

附圖5為本發明的臭氧水發生器的陰極水箱的示意圖。

附圖6為本發明的臭氧水發生器的陽極水箱的示意圖。

附圖7為本發明的臭氧水發生器的控制系統的結構示意圖。

附圖8為本發明的臭氧水發生器的臭氧氣生成部分的液體、氣體的運動方向示意圖。

附圖9為本發明的臭氧水發生器的氣水混合部分的結構示意圖。

附圖10為本發明的臭氧水發生器的射流混合器結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。

參照附圖1、附圖2、附圖3，本發明的臭氧水發生器，包括：電解模塊1，陽極水箱3，陰極水箱2，減壓閥4，電磁閥5，射流混合器6，

電解模塊1，具有陰極上接口101、陰極下接口102、陽極上接口103、陽極下接口104；

陽極水箱3，具有頂部出氣口301、底部入氣口302和底部通液口303；

陰極水箱2，具有頂部通道201、底部入氣口202和多個底部通液口203；

電解模塊1的陰極上接口101連接陰極水箱2的底部入氣口202，電解模塊1的陽極上接口103連接陽極水箱3的底部入氣口302；電解模塊1的陰極下接口102連接陰極水箱2的底部通液口203；電解模塊1的陽極下接口104通過三通接頭901同時連接陽極水箱3底部通液口303和陰極水箱2底部通液口203；

陽極水箱3頂部出氣口301連接射流混合器6；

自來水管道依次連接減壓閥4、電磁閥5和射流混合器6。

進一步的，臭氧水發生器還包括恒流電源7，該恒流電源7給電解模塊1供電，電流值為12A。

進一步的，陽極水箱3頂部出氣口301在連接射流混合器6的管路上通過三通接頭903連接大氣。

進一步的，電解模塊1的數量為1個~3個，陽極水箱3的數量與電解模塊1的數量保持一致。

進一步的，臭氧水發生器還包括控制系統8，該控制系統8根據用戶操作需求控制電解模塊1的工作的數量。當用戶操作不需要臭氧水，僅需要自來水時，控制系統8控制所有電解模塊都不工作；當用戶操作需要低濃度臭氧水時，控制系統8控制一個電解模塊1工作產生臭氧氣；當用戶操作需要中等濃度臭氧水時，控制系統8控制兩個個電解模塊1工作產生臭氧氣；當用戶操作需要高濃度臭氧水時，控制系統8控制三個電解模塊1工作產生臭氧氣。

進一步的，陽極水箱3，其底部入氣口303的位置高于其底部通液口302。

進一步的，陰極水箱2，其底部入氣口203的位置高于其底部通液口202。

更加具體的，臭氧水發生器主要由兩大部分構成，其一為臭氧氣生成部分，其二為氣水混合部分。臭氧氣生成部分采用了以PEM膜電極為基礎的電解模塊1，該電解模塊1，使用純凈水為原料，經12A恒流驅動，電解生成氫氣、氧氣和臭氧，其中陰極產生氫氣，陽極產生臭氧氣和氧氣，陽極產生的臭氧氣體占陽極總氣體產量最高可達20%以上。該電解模塊1，具有陰極的兩個連接口和陽極的兩個連接口，其中，頂部的連接口主要用于向上排放生成的氣體；陰極上接口101連接陰極水箱2的底部入氣口202，用于向陰極水箱排放電解生成的氫氣，陽極上接口103連接陽極水箱3的底部入氣口303，用于向陽極水箱排放電解生成的臭氧氣和副產品氧氣；陰極下接口102連接陰極水箱2的底部通液口203，用于補充陰極消耗的純凈水，陽極下接口104陽極水箱3底部通液口303，用于補充陽極消耗的純凈水；此外，陽極水箱3和陰極水箱2相連通，其連通方式為陽極水箱3底部通液口303，在連接電解模塊1陽極下接口104的管路上通過三通接頭901同時連接和陰極水箱2底部通液口203。

對于使用一個電解模塊1的臭氧水發生器，如附圖1，陰極水箱2底部有兩個通液口203，一個入氣口202；電解模塊1的陰極上接口101連接陰極水箱2的底部入氣口202，電解模塊1的陽極上接口103連接陽極水箱3的底部入氣口303，電解模塊1的陰極下接口102連接陰極水箱2的底部通液口203，電解模塊1的陽極下接口104通過三通接頭901同時連接陽極水箱3底部通液口303和陰極水箱2底部通液口203；陽極水箱3頂部出氣口301通過三通接頭903連接射流混合器6和通大氣；自來水管道依次連接減壓閥4、電磁閥5和射流混合器6。

對于使用兩個電解模塊1的臭氧水發生器，如附圖2，陰極水箱2底部有三個通液口203，兩個入氣口202，而陽極水箱3的數量與電解模塊1的數量一致，具有兩個；兩個電解模塊1的陰極上接口101分別連接陰極水箱2的兩個底部入氣口202，兩個電解模塊1的陽極上接口103分別連接兩個陽極水箱3的底部入氣口303，兩個電解模塊1的陰極下接口102分別連接陰極水箱2的三個底部通液口203中的兩個，兩個電解模塊1的陽極下接口104分別連接兩個陽極水箱3的底部通液口303，且通過三個三通接頭901連接陰極水箱2的第三個底部通液口203；兩個陽極水箱3頂部出氣口301通過一個三通接頭902相連接，并通過三通接頭903連接射流混合器6和通大氣；自來水管道依次連接減壓閥4、電磁閥5和射流混合器6。

對于使用三個電解模塊1的臭氧水發生器，如附圖3，陰極水箱2底部有四個通液口203，三個入氣口202，而陽極水箱3的數量與電解模塊1的數量一致，具有三個；三個電解模塊1的陰極上接口101分別連接陰極水箱2的三個底部入氣口202，三個電解模塊1的陽極上接口103分別連接三個陽極水箱3的底部入氣口303，三個電解模塊1的陰極下接口102分別連接陰極水箱2的四個底部通液口203中的三個，三個電解模塊1的陽極下接口104分別連接三個陽極水箱3的底部通液口303，且通過五個三通接頭901連接陰極水箱2的第四個底部通液口203；三個陽極水箱3頂部出氣口301通過兩個三通接頭902相連接，并通過三通接頭903連接射流混合器6和通大氣；自來水管道依次連接減壓閥4、電磁閥5和射流混合器6。

臭氧水發生器的臭氧氣生成部分工作時，需要恒流電源7和控制系統8的支持。恒流電源7，具有220V50Hz輸入，12A恒流輸出和24V的常規電壓輸出，其中12A恒流輸出用于驅動電解模塊1, 24V的常規電壓輸出用于控制系統8的常規供電。控制系統8的系統構成參照附圖7所示，其具有主控MCU芯片801，繼電器驅動芯片802，繼電器803，三個恒流電解輸出端口804，操作輸入端805，顯示輸出端806，報警模塊807，恒流輸入端808，常規供電輸入端809，電磁閥驅動端口810。主控MCU芯片801直接連接繼電器驅動芯片802，常規供電輸入端809直接連接主控MCU芯片801和繼電器驅動芯片802；繼電器驅動芯片802連接并驅動繼電器803，恒流輸入端口808直接連接繼電器803；繼電器803連接三個恒流電解輸出端口804；主控MCU芯片801還分別連接操作輸入端805、顯示輸出端806和報警模塊807，以及電磁閥驅動端口810。操作輸入端805,可輸入至少四種狀態，其中包括：①僅打開電磁閥5，不啟動電解模塊1（直接輸出自來水）；②打開電磁閥5，啟動一個電解模塊1（輸出低濃度臭氧水）；③打開電磁閥5，啟動兩個電解模塊1（輸出中等濃度臭氧水）；④打開電磁閥5，啟動三個電解模塊1（輸出高濃度臭氧水）。顯示輸出端806，應能顯示出上述四種工作狀態，較為簡單的實現方式為使用狀態指示燈，復雜的方式為使用液晶顯示屏，這屬于電子領域的常用基礎技術。報警模塊807,采用蜂鳴器，當控制系統8的主控MCU芯片801發現軟件或硬件發生問題時，激發報警模塊807的蜂鳴器產生警報音。電磁閥驅動端口810為常供電方式，即只要電源供電，就會給電磁閥供電開閥；電磁閥5為常閉閥，獲得供電即可開閥通水。

臭氧氣生成部分工作過程中，管路中的液體、氣體的運動方向參照附圖8所示：陰極水箱2和陽極水箱3放置在相同的高度位置上，電解模塊1放置在陰極水箱2和陽極水箱3的下方。陰極水箱2和陽極水箱3中，裝有用于電解的純凈水，由于陰極水箱2和陽極水箱3在底部通過管路相連接，形成連通器結構，所以陰極水箱2和陽極水箱3中的水位高度相等。在電解模塊1的內部，電解生成的氣體在浮力的作用下向上運動；同時，由電解模塊1的電流產生的熱量，直接加熱電解模塊1內的純凈水，使熱的純凈水也產生向上流動的運動；電解模塊1的陽極腔體與陽極水箱3形成一個循環，在這個循環中，陽極水箱3內的純凈水經由底部通液口303流出，從電解模塊1的陽極下接口104流入電解模塊1的陽極腔體，少量的純凈水在陽極腔體內生成臭氧氣和副產品氧氣，其余的純凈水受熱后繼續上升，從電解模塊1的陽極上接口103向上經陽極水箱3的底部入氣口303回流到陽極水箱3內；電解模塊1的陰極腔體與陰極水箱2形成一個循環，在這個循環中，陰極水箱2內的純凈水經由底部通液口203流出，從電解模塊1的陰極下接口102流入電解模塊1的陰極腔體，少量的純凈水在陰極腔體內生成氫氣，其余的純凈水受熱后繼續上升，從電解模塊1的陰極上接口101向上經陰極水箱2的底部入氣口203回流到陰極水箱2內。兩個陽極水箱3內的臭氧氣從頂部出氣口301排出經三通接頭集合在一起向外輸出。陰極水箱2內的氫氣，經頂部通道201排出。

臭氧水發生器的氣水混合部分參照附圖9所示，自來水管路依次連接減壓閥4、電磁閥5和射流混合器6。當電磁閥5打開的時候，自來水管路開通，自來水在市政供水的壓力推動下，經射流混合器6混入臭氧氣后，向外排出。

射流混合器6，具有多種可選方案，低成本的方案是使用曝氣石，但是曝氣石的方法氣水混合的效率很低。比較合理的方案是使用即射流混合器，令水流經過一個細孔，使水流速度增加形成射流，根據流體力學伯努利方程，射流部分的壓強低于大氣壓，形成一定程度的真空，吸取側方供應的氣體，并在射流后方的直徑擴張段實現氣水混合。一些需要更高臭氧濃度的場合，應使用氣溶泵這樣的主動式混合器。本發明的臭氧水發生器，選用射流混合器。

射流混合器6的結構參照附圖10所示，其包括進氣口601，射流嘴602，以及擴張部603。自來水管路連接到射流嘴602，使自來水經過窄細的小孔形成高速射流，并借助這個高速射流，在射流嘴602的下游部位形成一個低壓區，從而借助設置在該處的進氣口601吸取氣體，使射流的自來水與吸取的氣體在擴張部603實現混合。

實際使用中，氣水混合氣6產生的吸取氣體的吸力，與射流速度具有很高的相關度：射流速度越大，吸取的氣體越多，而射流速度，與市政自來水的供水壓力息息相關。通常的自來水壓力在0.1MPa~0.35MPa之間，為了穩定自來水流量，泄壓閥4安置在管路中，用于穩定壓力。

由于自來水壓力的不穩定性，以及臭氧氣產生速度的不確定性，電解產生的臭氧氣體的流量與射流混合氣6吸入氣體的流量并不一致，通常情況下射流混合氣6吸入氣體的流量大于電解產生的臭氧氣體的流量。為避免發生陽極水箱3內的純凈水被吸入射流混合器6的情況，射流混合器6的進氣口601與陽極水箱3頂部出氣口301之間必須同過三通接頭903連接大氣環境。