[发明专利]家用臭氧水富氧水发生器

说明书

经查新检索国内已授权的臭氧水发生器专利有数项之多，基本上都用于水处理或给水消毒。如ZL专利号[96201921.6]和ZL[专利号96213889.4]。他们的结构大体上与我95年3月份研制的I型结构相近。用小孔产生水射流抽吸含臭氧的空气；臭氧管采用传统的结构；没有密封室。这种结构抽吸效率低；混合溶解不充分；臭氧管效率低，大部分电能转换成热能，引起了水温的升高。水温升高加速了臭氧的分解速度，缩补了臭氧与菌株的作用时间和作用机率；由于没有密封室，水流量与臭氧发生率相差甚远，水射流抽吸的臭氧量必然微量。因此，用上述结构发生器制成的臭氧水的臭氧浓度也必然很低，且臭氧存在时间短暂。只能对部分细菌杀灭有效。为了广谱的杀灭细菌和病毒，臭氧水的浓度必须达到阀值，并使臭氧有充分的扩散作用时间。于是我引入了液气射流泵(一种液气混合反应设备)提高了抽气效率，增加了臭氧与水的混合溶解机率；研制了独特的臭氧管结构，消除了电晕场外电弧。由于几乎没有热量产生，保证了臭氧在水中的室温衰变周期；设置了密封室和补充空气流道，有效的大幅提高了被抽吸空气的臭气浓度。因而稳定的获得了可以实用的高浓度臭氧水。真正使臭氧水成为广谱的、高效的、快速的、廉价的杀菌剂。在做了上述脱胎换骨的变革后，制成了可以实用的Ⅲ型臭氧水发生器。它的结构与我研制的Ⅰ型和已授权的专利结构没有任何相同之处。相同的地方仅仅在于都采用了“电真空物理”教科书中讲述的电晕放电产生臭氧的原理。下面对Ⅲ型也就是申请发明专利的家用臭氧水富氧水发生器作较为详细的说明。

本发生器由3只空气净化器、3只防臭氧泄漏单向阀、3只双极电晕臭氧管、液气射流泵、密封室、电子线路室及紧固件组成(详见附图一及权利要求1)。

本发生器只要有有压水和220V,50HZ电源即可套装在水笼头(15)上使用。使用时，将插头插入电源插座，3只双极电晕臭氧管工作，产生臭氧。待臭氧管工作3～5分钟密封室内臭氧浓度达到相当高浓度，打开自来水笼头放水，喷咀射出密实的水流，由于射流边界层与臭氧和空气混合气体之间的粘滞作用，射流将气体从与密封室相通的气室带入喉管。液气两者作相对运动，且均为连续介质。水射流由于受外界扰动的影响，在离开喷咀不太远的一段距离后，产生脉动和表面波，其脉动频率为3000～4000HZ。由于水质点的纹动扩散作用，射流表面波的振幅不断增大，当振幅大于射流半径时(约在喉管的直筒段入口处)，它被剪切分散形成水滴。高速运动的水滴分散在气体中，它与气体分子冲击和碰撞传递能量的同时溶解臭氧。气体被加速。这一流动段通常称为液滴运动段。在这一段内，水是不连续体，气体仍为连续价质。当射流到达扩口段时，气体被水滴粉碎为微小气泡，水滴重新聚合为液体，气泡则分散在水中成为泡沫流。臭氧进一步溶解在水中。由于射流在这一般内动能转换成压能，水恢复为连续介质。未被溶解的气体则变为分散介质。流体到达出口后，大部分臭氧溶解到水中，没有被溶解的臭氧和空气溢出水面向周围扩散。盛射流的容器内就是待用的臭氧水。在上述过程中，当密封室内的混合气体被吸入液气射流泵后，密封室的压力与大气压产生了负压，防止臭氧泄漏的单向阀开启，大气通过空气净化装置进入双极电晕臭氧管的内腔和外部空间的同时，氧气被电离生成臭氧。由于气流沿双极电晕臭氧管电极近距离流过，被电离的几率很大，容易获得高浓度的臭氧水。但关键在于臭氧管的臭氧发生率。众所周知，在极间距离和气压都很大，电极间的电场又很不均匀的情况下，如果繁流放电不能在整个空间发生，仅在电场较强的部分进行时，就产生电晕放电。本发生器的臭氧管基本处于大气压中，气压不算低，在内外电极之间设置了玻璃管拉大了电极间距离；独特的电极畸变结构(见附图二)使内外电级的曲率都非常大；这样以来，在电极上的电场分布极不均匀的同时也缩小了在同样电场下的电晕半径。因而电晕放电的起始电压会低得多。并且由于内外电极电晕层中同时有电子繁流存在；放电外区同时有两种符号的带电粒子存在；因而电流比单极电晕大得多，电子碰撞电离氧生成臭氧的量也就多得多。高的臭氧发生量，在高效的抽吸下充分混合溶解必然获得高浓度的臭氧水。同时，由于臭氧管内外电极畸变大(见附图2)，电晕场外电场弱得多，不可能引起场外连续电弧。因此几乎没有热量产生。这就保证了臭氧在水中室温衰变周期35分钟，为臭氧在水中扩散和同菌珠的作用赢得了时间。因而该发生器发生的臭氧水必然是高浓度的。当把这种高浓度的臭氧水盛满密闭的抗腐蚀容器放置1小时，臭氧全部衰变成氧时，臭氧水就变成了可供饮用的富氧水。用这种富氧水泡茶，4～5小时后，就变成了茶味浓浓的富氧水茶。