具有泄漏測試程序的用于通過臭氧對傷口進行消毒的裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及用于生產臭氧的裝置和方法的改進。該裝置包括：差壓注射器、用于使水流體循環通過該差壓注射器的機構和可編程控制機構。臭氧發生器被提供用于經由氧氣輸送導管連接到氧氣源，并且第一閥機構位于該氧氣輸送導管中。臭氧發生器經由臭氧輸送導管流體地連接到差壓注射器上，并且第二閥機構位于該臭氧輸送導管中。壓力監視機構位于臭氧發生器和第一閥機構之間，用于向控制機構提供壓力測量值。閥機構和流體循環機構可運行以在氧氣輸送導管和臭氧輸送導管中產生負壓力，并且壓力測量值被控制機構用于確定氧氣輸送導管和臭氧輸送導管的完整性。
【專利說明】具有泄漏測試程序的用于通過臭氧對傷口進行消毒的裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于生產臭氧的裝置和方法的改進。
【背景技術】
[0002]臭氧是在地球的大氣中存在的強氧化性氣體。臭氧可通過使氧氣的流通過高壓放電或通過紫外線燈而制造。臭氧可溶于水以產生氧化溶液，其可用作殺菌劑以處理大范圍的表面。臭氧可通過多種方式溶于水，但最常見的是經由氣泡擴散器或常被稱為文氏注射器的差壓注射器。當流體流動通過差壓注射器時，這些差壓注射器產生了真空。此真空的量級取決于注射器的進口壓力和出口壓力。差壓注射器用于將臭氧氣體帶入流體中，并且臭氧質量傳輸的效率與真空相關。需要確保差壓注射器在其最佳質量傳輸效率下工作，來以快速的方式生產高濃度的臭氧水(aqueous ozone)溶液(大約20ppm)。
[0003]臭氧發生器以氧氣供應，該氧氣被轉化成臭氧氣體。氧氣可從干燥的空氣源獲得，或備選地從諸如罐或筒的專用氧氣供應獲得。當使用固定容積的筒或罐時，必須調節被輸送至臭氧發生器的氧氣的壓力。在小的、一次性的、固定容積的罐中，在氧氣輸送期間的壓力變化是連續且快速的，需要對至臭氧發生器的供應進行持續的調節。
[0004]臭氧是有毒氣體，具有0.1ppm的職業接觸限值。臭氧發生器可生產數萬ppm量級的氣態臭氧濃度。確保防止由臭氧發生器生產的臭氧氣體逃逸入適于呼吸的大氣是重要的。
[0005]諸如文氏注射 器的差壓注射器通常在臭氧水發生系統中用作用于將臭氧帶入流體中的機構。一些示例如下所述。
[0006]US-B-5151250公開了一種系統，其結合了臭氧發生機構、文氏注射器、氧氣源和流體，帶有將該流體泵送通過文氏注射器的機構。通過注射器的流體流動在臭氧發生器的下游產生了負壓力。
[0007]US-B-6086833公開了一種基于臭氧的食物洗滌系統，其使用了壓力計，用于監視從固定容積的筒至臭氧發生器的氧氣的供應。該系統還具有用于控制臭氧發生器下游的壓力并調節至文氏注射器的臭氧氣體的供應的機構。該系統不具有用于測量、計算和優化注射器的質量傳輸效率的機構。該系統不具有用于調節臭氧發生器上游(并且因此通過臭氧發生器)的壓力的機構。
[0008]US-B-5431861公開了一種用于生產“高濃度臭氧水溶液”的裝置，所提到的該溶液的最大濃度為14ppm。該系統展示了一種氧氣筒源，該氧氣筒源具有用于監視和控制至臭氧發生器的壓力的機構。
[0009]TW-A-200427428公開了一種概念，通過該概念，水的流動在文氏注射器之內產生負壓力。該負壓力由開關檢測到并且啟動臭氧發生器，因此將臭氧輸送至流動的水。
[0010]US-A-2008/0302139公開了一種基于臭氧的洗衣系統,其利用負壓力來確保臭氧氣體不泄漏至大氣中。
[0011]W0-A-2004/103452公開了一種用于對表面進行去污的基于臭氧的系統，該系統包括差壓注射器、氧氣源和用于控制來自臭氧發生器上游的氧氣源的壓力的機構。
[0012]US-A-2005/0061512公開了一種用于使用摩擦來對流體進行加熱的方法。該流體在閉合回路之內循環；然而，在該發明之內的節流孔的使用不會幫助與差壓注射器相關的流體流動控制。
[0013]CN-A-1557230公開了一種方法，其使用經過節流孔的流體的氣穴現象以在流體之內產生高的溫度和壓力從而對所述流體進行消毒。就差壓注射器而言，節流孔不具有多功能的用途。
【發明內容】
[0014]本發明的一個目的是提供如下方法和裝置，該方法和裝置通過確定產生的負壓力的大小和控制被輸送至臭氧發生器(該臭氧發生器向差壓注射器供料)的氧氣的量，優化差壓注射器的質量傳輸效率，允許高濃度臭氧水溶液的快速產生。進一步的目的是設法確保無臭氧氣體被釋放至大氣，同時對氧氣筒供應之內的壓力變化進行補償。
[0015]本發明因此提供了用于生產高濃度臭氧水的裝置，其包括:
差壓注射器； 用于使水流體循環通過差壓注射器的機構；
可編程控制機構；
用于經由氧氣輸送導管連接到氧氣源的臭氧發生器；
位于氧氣輸送導管中的第一閥機構；
所述臭氧發生器經由臭氧輸送導管流體地連接到差壓注射器；
位于臭氧輸送導管中的第二閥機構；以及
位于臭氧發生器和第一閥機構之間的壓力監視機構，其用于向控制機構提供壓力測量
值；
其中，閥機構和流體循環機構可運行以在氧氣和臭氧輸送導管中產生負壓力，并且壓力測量值被控制機構使用來確定氧氣和臭氧輸送導管的完整性。
[0016]控制機構可被編程為具有最小負壓力，當流體循環機構啟動時達到該最小負壓力，在臭氧發生器啟動前，第一閥機構關閉并且第二閥機構打開。
[0017]優選地，控制機構被編程以使用在預定時間段測得的最大負壓力值確定最佳壓力設定點，用于從臭氧發生器向差壓注射器的臭氧的輸送，以使臭氧進入流體的夾帶(entrainment)最大化。
[0018]第一閥機構優選地為比例電磁閥，其可用于控制最佳壓力設定點。
[0019]比例電磁閥優選地用于使用控制回路來調節進入氧氣輸送管線內的氧氣的流動，該控制回路基于來自壓力監視機構的壓力測量值。
[0020]該裝置優選地進一步包括作為氧氣源的固定容積容器。
[0021]存儲機構優選地被提供用于存儲循環通過差壓注射器的流體。
[0022]本發明另外提供了一種用于生產高濃度臭氧水的方法，其包括下列步驟:
通過使加壓的流體循環通過流體環路中的差壓注射器來在該流體環路中產生負壓
力；
測量該負壓力；使用最大的測得的負壓力確定用于經由臭氧發生器向注射器輸送氧氣的最佳壓力設定點，以使臭氧氣體進入流體的夾帶最大化；
其中，測得的負壓力優選地用于確定流體環路中的輸送管線的完整性。
[0023]優選地，最佳設定點低于周圍環境壓力以防止臭氧氣體釋放至大氣。
[0024]比例電磁閥優選地用于控制該最佳壓力設定點。
[0025]比例電磁閥優選地用于使用基于測得的壓力的控制回路調節氧氣向臭氧發生器的流動。
[0026]本發明因此解決了下列問題:怎樣控制氧氣向臭氧發生器的流動以生產高濃度臭氧氣體，并且隨后使用差壓注射器將該氣體帶入流體中，產生高濃度臭氧水溶液，差壓注射器的夾帶真空依賴于由推動流體通過注射器的泵送機構所產生的壓力；問題在于該泵送機構是可變的。本發明進一步解決了所描述的問題，同時也監視臭氧氣體輸送管線的完整性，以確保沒有臭氧氣體逃逸進入大氣。
[0027]本發明的實施允許使用在流體管線中的差壓注射器來生產高濃度臭氧水溶液，此處注射器的上游或下游壓力可改變。流體壓力中的變化改變了由差壓注射器產生的真空，其改變進入流體的臭氧氣體的質量傳輸的效率。流體被移動通過差壓注射器，同時至注射器的吸入/氣體進口被完全限制，產生了可被監視和記錄的限定的負壓力。計算算法用于基于由差壓注射器所產生的負壓力來計算最佳臭氧氣體輸送壓力，以最大化臭氧質量傳輸，因此盡可能快地生產高濃度臭氧水溶液。臭氧氣體輸送壓力受連接到壓力傳感器(pressure transducer)上的比例電磁閥控制。最佳臭氧氣體輸送壓力被進一步控制，以確保其保持在相對于周圍環境的負壓力下，確保沒有臭氧氣體逃逸至大氣的情況能夠發生。臭氧氣體輸送壓力的控制允許小的固定容積的氧氣源被用作用于臭氧發生器的供應。由于固定容積筒中的壓力隨著時間降低，所以比例電磁閥調整以將氧氣輸送管線保持在用于臭氧質量傳輸的最佳壓力下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028] 參照附圖并且如附圖中所示，僅通過示例的方式，現在將描述本發明的一個實施例，在圖中:
圖1是本發明的一個優選實施例的示意圖；以及 圖2是結合了多用途節流孔的本發明的另一實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]本公開基于一種特定的商業上可用的差壓注射器。因而，所描述的所有的定時(timing)和值均與這種注射器的使用有關。然而，本發明的原理不限于這種注射器的使用，并且可應用于更大或更小的差壓注射器。
[0030]圖1圖示了可用于生產高濃度臭氧水流體的裝置10的一種布置。優選為凈化水的合適的流體源容納在接觸箱11之內并且通過泵12經由導管14從該接觸箱11抽取。流體被引導通過差壓注射器13并且經由導管15返回至接觸箱11。
[0031]閥16位于將注射器13的吸入進口連接到臭氧發生器18上的導管17中。臭氧發生器18具有開流結構(open flow structure),并且通過導管19連接到比例控制閥20。壓力傳感器21位于在臭氧發生器18和比例控制閥20之間的導管19中。氧氣罐22在比例控制閥20的另一側上連接到導管19的端部。
[0032]在使用中，比例控制閥20是關閉的，并且當閥16打開時在導管17和19中產生負壓力。
[0033]當閥16打開時倒計時定時器啟動，倒計時為諸如10秒的短的周期。該定時器周期允許在注射器13和比例閥20之間的導管17、19中形成一致的負壓力。該壓力由壓力傳感器21監視，并且一旦倒計時定時器結束計時控制器記錄下穩定值。
[0034]另外，控制器被編程為具有必須達到的最小負壓力值。達到最小值失敗將導致程序中斷和/或向操作員發出警報或警示。該最小負壓力值確保導管17、19免于泄漏。如果泄漏出現，則無法產生實質的負壓力并將吸入空氣防止臭氧氣體的逃逸。
[0035]控制器在計算中使用該穩定的負壓力值，該計算涉及在限定時間段內產生臭氧氣體的最佳質量傳輸/夾帶并且因此產生最高的臭氧水濃度所要求的由通過注射器13的流體的流動所產生的最大或“零流量”(dead head)負壓力和相應的氧氣氣體管線壓力。
[0036]該計算確定了由注射器13發生的穩定負壓力所要求的最佳氧氣氣體管線壓力。
[0037]然后，比例控制閥20打開以允許氧氣氣體離開氧氣罐22。使用基于來自壓力傳感器21的反饋的控制回路，該比例控制閥20受控制器控制以實現所計算出的最佳氣體管線壓力。當氧氣管線壓力已在穩定在最佳點處時，臭氧發生器18被打開，從流過該臭氧發生器18的氧氣氣體產生臭氧。臭氧氣體被注射器13帶入流體中。
[0038]由于氧氣氣體離開氧氣罐22，所以罐22之內的壓力降低，改變了在氧氣管線中的壓力。該壓力改變由壓力傳感器21監視，并且比例控制閥20受控制器調整以保持最佳氧氣管線壓力設定點。
[0039]在控制器使用公式確定最佳氧氣管線壓力設定點時，基于計算出的數據設定了高壓和低壓警報設定點。例如，如果計算出的最佳設定點是800mbar(絕對值)，則高位壓力警報將為SlOmbar且低位壓力警報將為790mbar。如果在氧氣管線之內的壓力變動到這些值之外，則系統將中斷運行并/或警報。這些警報設定點允許系統檢測在氧氣/臭氧氣體輸送管線或臭氧發生器之內的任何泄漏或者在水向差壓注射器13的流動中的失效。
[0040]在臭氧化階段完成時，臭氧發生器18關閉，比例控制閥20和閥16關閉并且泵12關閉。
[0041]圖1展示了本發明的優選實施例，其使用接觸箱11上的流體回路。此實施例是優選的，因為其允許生產高濃度溶液。然而，本發明同樣適用于在線系統。在此類系統中，導管14、15分別連接到原料流體供應和使用臭氧化流體的系統上。
[0042]為了最小化或消除由于壓力上升或下降產生的壓力波動(例如那些由自來水壓或由于泵電壓變化引起的)，可在差壓注射器的上游布置節流孔以用作流動流暢化器件。通過使至注射器的流動流暢，減小了真空壓力中的變化，最小化了氧氣管線比例控制閥所需做出的改變。該節流孔還可用于將系統之內的流體加熱至預定的溫度。流體移動通過節流孔，同時至差壓注射器的氣體進口關閉。
[0043]圖2圖示了增強有多功能節流孔23和溫度監視裝置24的圖1的裝置10。通過使至差壓注射器13的流體的流動流暢，節流孔23起到最小化泵12性能上的任何改變的影響的作用。此泵性能變化可能是由于電壓供應的改變或由于機械磨損產生的。在必須謹慎控制臭氧水濃度或待被施以臭氧水的表面對溫度敏感的應用中，溫度監視機構24測量流體的溫度。如果其低于所需的預臭氧化溫度，則泵12開啟，流體移動通過節流孔23，在節流孔23處流體通過摩擦被加熱。閥16關閉并且流體通過注射器13，在該注射器13處可對流體進行另外的、不太多的溫度改變。流體返回至箱11，并且繼續再循環通過回路，直到溫度監視裝置24顯示已經達到預定的溫度。
[0044]流動限制和流暢化節流孔的使用產生了再循環流體的非電力加熱。
[0045]節流孔板的多功能使用最小化了注射器上游的任何壓力波動的影響，同時也用作非電力的、基于摩擦的流體加熱機構。流體的加熱可有益于控制生產的臭氧水的濃度。臭氧在水中的溶解度取決于溫度；因此對流體溫度進行控制改善了臭氧水濃度的控制。對流體進行加熱將降低可能的最大臭氧水濃度。然而，太冷的殺菌溶液會不利地影響諸如人類皮膚的一些表面，因此需要 對流體進行加熱。
【權利要求】
1.用于生產高濃度臭氧水的裝置，其包括: 差壓注射器； 用于使水流體循環通過所述差壓注射器的機構； 可編程控制機構； 用于經由氧氣輸送導管連接到氧氣源的臭氧發生器； 位于所述氧氣輸送導管中的第一閥機構； 所述臭氧發生器經由臭氧輸送導管而流體地連接到所述差壓注射器； 位于所述臭氧輸送導管中的第二閥機構；以及 位于所述臭氧發生器和所述第一閥機構之間的壓力監視機構，所述壓力監視機構用于向所述控制機構提供壓力測量值； 其中所述閥機構和所述流體循環機構能夠運行以在所述氧氣輸送導管和所述臭氧輸送導管中產生負壓力，并且所述壓力測量值被所述控制機構用于確定所述氧氣輸送導管和所述臭氧輸送導管的完整性。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述控制裝置被編程為具有最小負壓力，當所述流體循環機構啟動時達到所述最小負壓力，在所述臭氧發生器啟動前，所述第一閥機構關閉并且所述第二閥機 構打開。
3.根據前述權利要求中的任一項所述的裝置，其中所述控制機構被編程為使用在預定時間段測得的最大負壓力值確定用于從所述臭氧發生器向所述差壓注射器的臭氧的輸送的最佳壓力設定點，以使臭氧進入流體的夾帶最大化。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的裝置，其中所述第一閥機構是比例電磁閥。
5.根據權利要求4所述的裝置，其中所述比例電磁閥用于控制所述最佳壓力設定點。
6.根據權利要求4所述的裝置，其中使用基于來自所述壓力監視機構的壓力測量值的控制回路，所述比例電磁閥用于來調節進入所述氧氣輸送管線的氧氣的流動。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的裝置，進一步包括作為氧氣源的固定容積容器。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的裝置，進一步包括存儲機構，所述存儲機構用于存儲循環通過所述差壓注射器的流體。
9.一種用于生產高濃度臭氧水的方法，其包括下列步驟: 通過使加壓的流體循環通過流體環路中的差壓注射器來在所述流體環路中產生負壓力； 測量所述負壓力； 使用最大的測得的負壓力確定用于經由臭氧發生器向所述注射器輸送氧氣的最佳壓力設定點，以使臭氧氣體進入所述流體的夾帶最大化； 其中，所述測得的負壓力用于確定所述流體環路中的輸送管線的完整性。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述最佳設定點低于周圍環境壓力以防止臭氧氣體釋放至大氣。
11.根據權利要求9或權利要求10所述的方法，其中使用比例電磁閥控制所述最佳壓力設定點。
12.根據權利要求9至11中的任一項所述的方法，其中使用基于所測得的壓力的控制回路，用比 例電磁閥調節氧氣向所述臭氧發生器的流動。
【文檔編號】C01B13/10GK103687629SQ201280023554
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年5月14日 優先權日:2011年5月17日
【發明者】A.K.F.G.孔特, J.G.切溫斯 申請人:拜奧奎爾英國有限公司