專利名稱：臭氧發(fā)生器層疊單元板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于臭氧發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及平板臭氧發(fā)生器的簡潔緊湊高效的單面放電高密度層臭氧發(fā)生器層疊單元板結(jié)構(gòu)設(shè)計。
背景技術(shù)：
一對電極之間施加適當?shù)慕涣麟妷寒a(chǎn)生電暈放電，就可以通過電離空氣或氧氣等源氣體而源源不斷的生產(chǎn)臭氧；然而電暈放電產(chǎn)生的熱量又會將已經(jīng)生成的臭氧破壞掉。如何形成有效的電離微放電同時抑制電暈溫升成為設(shè)計臭氧發(fā)生裝置者所追求的目標。大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的臭氧應(yīng)用需要設(shè)備的大型化，要在緊密層積的放電單元實現(xiàn)有效高頻高壓絕緣和充分的水冷散熱，具有比較大的技術(shù)難度。
圖1所示日本三菱機電株式會社03140937.7號專利提出的平板式疊層臭氧發(fā)生裝置，代表了板式電極技術(shù)路線。圖中，低壓電極板11內(nèi)有水冷通道16，兩個水冷的低壓電極板之間夾持著高壓電極板12，其上兩面分別分布著多個工作電極凸起121，凸起121支撐著感應(yīng)介質(zhì)板13，兩面感應(yīng)介質(zhì)板外側(cè)通過分布著多個放電氣隙撐塊14與低壓電極11相連接，由此低壓電極板、感應(yīng)介質(zhì)板、高壓電極板、感應(yīng)介質(zhì)板、低壓電極板層疊緊固后形成一個臭氧發(fā)生器層疊單元板，多個臭氧發(fā)生器層疊單元板層疊在一起成為平板式疊層臭氧發(fā)生裝置。該裝置工作時，在感應(yīng)介質(zhì)板與低壓電極板之間形成放電工作氣隙15，源氣體流經(jīng)該氣隙就會被電離產(chǎn)生臭氧。顯然由于采用雙面放電方式，加之層流氣體不易傳熱，其放電氣隙中高壓極板3附近積聚的高溫難于有效散熱。已有的許多技術(shù)方案包括上述專利的基本結(jié)構(gòu)，并提出了增加高壓電極內(nèi)部水冷通道，但是要解決高低電壓回路之間兩套水冷卻系統(tǒng)同時接地、相互之間又必須絕緣的技術(shù)難題或長期大量使用循環(huán)高純水的實際維護困難、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜無法被大量采用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為解決已有板式臭氧發(fā)生器所存在的問題，提出一種臭氧發(fā)生器層疊單元板，具有高密度單面放電的特點，使得高、低壓電極板都得到有效散熱，以使得臭氧生成的產(chǎn)率提高、功耗降低；還可使得臭氧發(fā)生基本單元模塊化，有利于經(jīng)過簡單的重復(fù)堆疊和連接就可以組合成為任意臭氧產(chǎn)量的設(shè)備，可在提高產(chǎn)品質(zhì)量可靠性的同時降低產(chǎn)品制造、維修與保養(yǎng)的成本。
本實用新型提出的一種臭氧發(fā)生器層疊單元板，其特征在于，由上至下包括氣隙墊片、帶有水冷通道的地電極板及在其上、下表面分別覆蓋的保護介質(zhì)層和導熱絕緣介質(zhì)層、高壓電極板及其下覆蓋的絕緣介質(zhì)層，所述各層結(jié)構(gòu)疊壓成一體構(gòu)成單元板；所述的氣隙墊片支撐在本單元板的頂層與上一個單元板的底層之間，形成間隙貫穿單元板的臭氧收集孔道相通，以形成單面放電的工作氣隙。
隨功率增大需要，可將上述間隙分割成若干個工作氣隙小區(qū)域，各小區(qū)域所述每個工作氣隙小區(qū)域面積不大于500cm2并至少含有一個臭氧收集孔道。
本實用新型的特點及技術(shù)效果本實用新型通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將單面放電層結(jié)構(gòu)與導熱絕緣介質(zhì)相結(jié)合，使得高、低壓電極板都得到有效散熱，以使得臭氧生成的產(chǎn)率提高、功耗降低；還可使得臭氧發(fā)生基本單元模塊化，有利于經(jīng)過簡單的重復(fù)堆疊和連接就可以組合成為任意臭氧產(chǎn)量的設(shè)備，在提高產(chǎn)品質(zhì)量可靠性的同時降低產(chǎn)品制造成本。
本實用新型的結(jié)構(gòu)使放電氣隙面積與相應(yīng)結(jié)構(gòu)體積的比值盡可能大，使得整個臭氧發(fā)生設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，為使用設(shè)備部門提供了足夠鐵安裝空間。
本實用新型可由小功率模塊并聯(lián)形成的大功率陣列臭氧發(fā)生設(shè)備，所有模塊單元的臭氧生成流程是并聯(lián)的，電力供應(yīng)也是由獨立單元并聯(lián)的，局部單元的切投不會影響系統(tǒng)的連續(xù)運行，為調(diào)整系統(tǒng)整體功率大小提供方便，保證大系統(tǒng)長期運行的連續(xù)性，實現(xiàn)系統(tǒng)不間斷運行的局部設(shè)備維修保養(yǎng)。


圖1為已有的一種平板式疊層臭氧發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型的臭氧發(fā)生器層疊單元板總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型的臭氧發(fā)生器層疊單元板層疊成一體的示意圖。
圖4為本實用新型的帶有水冷通道的地電極板實施例結(jié)構(gòu)截面示意圖。
圖5為本實用新型的帶有水冷通道的地電極板實施例裝配示意圖。
圖6為本實用新型的導熱絕緣介質(zhì)層及高壓電極板的實施裝配示意圖。
圖7為本實用新型的另一工作氣隙區(qū)域?qū)嵤┦疽鈭D。
圖8為采用本實用新型的多個臭氧發(fā)生器層疊單元板裝配成一個臭氧發(fā)生器的示意圖。
具體實施方式
本實用新型提出的臭氧發(fā)生器層疊單元板結(jié)合附圖及實施例詳細說明如下本實用新型的臭氧發(fā)生器層疊單元板(以下簡單元板)結(jié)構(gòu)如圖2所示，它包括(由上至下)氣隙墊片24、帶有水冷通道的地電極板(以下簡稱地電極板)21及在其上、下表面21-A、21-B覆蓋的保護介質(zhì)層26、和導熱絕緣介質(zhì)層23、高壓電極板22及其下覆蓋的絕緣介質(zhì)層27，上述各層結(jié)構(gòu)疊壓成一體構(gòu)成單元板；其中，最上層的氣隙墊片24支撐在本單元板的頂層與上一個單元板的底層之間，形成間隙，并將間隙分割成兩個或兩個以上的工作氣隙小區(qū)域，各小區(qū)域與貫穿單元板的臭氧通道管相通，以形成放電工作氣隙25，每個小區(qū)域無論為何種幾何圖形，其面積不大于500cm2并至少含有一個臭氧收集孔道。地電極板21是整個單元模塊的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件，同時提供作為接地的低壓電極與散熱功能的水冷卻通道。地電極板21的上表面21-A上覆蓋保護介質(zhì)層26，用于對地電極表面防護。地電極板21的下表面21-B上附著著導熱絕緣介質(zhì)層23，它在支撐著高壓電極22的同時維持著高壓電極板對地極板之間的電氣絕緣，還將高壓電極板放電產(chǎn)生的熱量直接傳導給地電極板內(nèi)部的冷卻水。單元板的底層是高壓電極板及其上覆蓋的絕緣介質(zhì)層27，它與其相鄰層疊的另一個臭氧單元頂部的地電極板，組合成另一對電極板所夾持的單面放電工作氣隙。
以地電極板21為骨架，將氣隙墊片24、保護介質(zhì)層26、地電極板21、導熱絕緣介質(zhì)層23、高壓電極板22及絕緣介質(zhì)層27各層順序?qū)盈B接合成為本實用新型的單元板。進一步將若干個單元板順序?qū)盈B起來即構(gòu)成臭氧發(fā)生器，如圖3所示，圖中，虛線框310內(nèi)為一個單元板。
本實用新型的單元板各層結(jié)構(gòu)及裝配的一種實施例分別說明如下本實用新型的帶有水冷通道的地電極板的結(jié)構(gòu)如圖4、5所示，是采用兩塊厚1.5～5mm的導熱好結(jié)構(gòu)強度高的金屬材料制成，如用冷軋銅或鋁合金等材料金屬板，兩個表面21-A、21-B之間用相同的金屬板條212作為側(cè)面焊接成一個中空板體，(本實施例可采用2.5mm的冷軋銅板，板體總體尺寸為40×20×1.0cm)，其內(nèi)設(shè)有冷卻水通道墊213；本實施例的冷卻水通道墊213采用多個開有通孔的條形墊塊，地電極板兩側(cè)面對角處分別開有進水口51和出水口53，使地電極的中空形成冷卻水通道。本實施例還開設(shè)有貫穿兩個表面21-A、21-B的高壓電桿插孔52、緊固螺桿的通孔54和多個臭氧收集孔道55，本實施例的緊固螺桿的通孔54位于地電極板的中心線上兩端并貫穿整個單元板，用于通過螺栓緊固多塊單元板疊層成一體之用。本實施例的高壓插孔為兩個位于地電極板的兩端并貫穿整個單元板，用于通過高壓插桿將各個單元板的高壓金屬板電極的連接。
21-A表面的保護介質(zhì)層的實施例為用公知的技術(shù)涂復(fù)的一層薄而連續(xù)的陶瓷材料如氮化鋁、三氧化二鋁或氮化硼等陶瓷材料作為地電極表面的保護性介質(zhì)層。保護性介質(zhì)層厚度＜0.1mm(本實施例采用0.08mm的氮化鋁膜層)。
21-A表面上的工作氣隙墊片實施例為將21-A表面分割成互嵌的六個底邊為10cm、高為20cm的等腰三角形放電氣隙工作區(qū)域25的墊片，該墊片包括設(shè)在21-A表面兩端起支撐作用的兩個梯形墊片241和設(shè)在中間的起隔離作用的條形墊片242，緊固螺桿的通孔54和高壓電極插桿的通孔52位于兩個梯形墊片241上；由條形墊片242分隔成的每個工作區(qū)域中至少含有一個臭氧收集孔道55。本實用新型的工作氣隙厚度一般為03～1.5mm，可根據(jù)厚度要求選取氣隙墊片，墊片材料可采用耐氧化有機片材，本實施例選用0.8mm的硅橡膠板沖裁成型，作為保證氣隙厚度和分隔工作氣隙小區(qū)的墊片。電場強度、頻率、微放電狀況、散熱條件等對厚度選取都有很大影響，最終通過臭氧產(chǎn)率和功耗試驗決定選取。
工作時，源氣體從21-A表面兩側(cè)縫隙流入，加速通過三角形放電區(qū)域，形成臭氧后進入處于三角形頂端的臭氧通道口55被收集。
本實用新型的導熱絕緣介質(zhì)層27及高壓電極板22的實施例及裝配如圖6所示，本實施例的導熱絕緣介質(zhì)層23由多塊5cm、高為10cm的等腰三角形小塊氮化鋁、氮化硼或三氧化二鋁陶瓷材料的DBC高導熱陶瓷61(如選用氮化鋁)散熱板如610所示拼接，形成導熱絕緣介質(zhì)層23工作區(qū)域(采用多塊材料是為制作容易)，其它非工作區(qū)域612用廉價介質(zhì)材料(如Al2O3)填充(主要為降低制作成本)，如圖6(a)所示。(在圖6的兩部分下面分別加上(a)、(b)，)，DBC陶瓷基板的厚度根據(jù)材料的介電強度和氣隙電場的強度確定，本實施例的厚度可在0.3～2.0mm之間(如1.8mm)。當多塊DBC拼接時，相鄰的DBC塊之間充填絕緣粘接材料63，使多塊DBC形成一整片導熱絕緣介質(zhì)層，該介質(zhì)層的一面貼有厚度為0.1～0.6mm的銅或鋁箔作為高壓電極板22(本實施例采用厚度為0.5mm的銅箔)。另一面也貼有銅箔66與21-B板表面貼焊成一體，如圖6(b)所示。
本實施例的高壓電極板的表面通過外表面熱噴涂或低溫陽極氧化成0.1～0.8氮化鋁、氮化硼或三氧化二鋁陶瓷材料形成絕緣介質(zhì)層27(如采用0.6mm的氮化鋁膜層)。
本實用新型的導熱絕緣介質(zhì)層及高壓電極板的另一實施例結(jié)構(gòu)與上述的實施例不同的是本實施例的地電極板采用表面為500cm2厚1.5cm的鋁合金中空板體，總體尺寸為25×20×1.5cm。本實施例的地電極的21-A表面的保護介質(zhì)層采用公知的低溫氧化技術(shù)形成三氧化二鋁層，厚度為0.03mm。
本實施例的21-A表面上的工作氣隙墊片實施例為將21-A表面分割成兩個棱形放電氣隙工作區(qū)域25的墊片，該墊片包括設(shè)在21-A表面兩端起支撐作用的兩個長方形墊片741和設(shè)在中間的起隔離作用的三角形墊片742，墊片的厚度決定工作氣隙的高度，每個電氣隙工作區(qū)域25中部設(shè)有一個臭氧收集孔道75，如圖7所示。
本實施例的導熱絕緣介質(zhì)層是在地電極21-B側(cè)熱噴涂一層厚度為0.3mm的三氧化二鋁導熱陶瓷材料；其上依次熱噴涂0.2mm厚的金屬銅高壓電極板和0.2mm厚的三氧化二鋁絕緣介質(zhì)層。
本實用新型的上述實施例單元板的尺寸，各層選用的材料以及厚度均為舉例說明，不能用以限定本實用新型的保護范圍。根據(jù)上述技術(shù)方案所作任何變形方案，均屬于本實用新型的保護范疇。
將本實用新型的多個單元板層疊在一起即可方便地組合成一個臭氧發(fā)生器，如圖8所示，采用本實用新型的單元板可以層疊至5～50層以上，本實施例的一個臭氧發(fā)生器為25層；裝配時將緊固螺桿81通過各單元板的緊固螺桿孔，將層疊的單元板緊固在一起。將高壓電極插桿86插入各單元的高壓電極桿插孔連通所有臭氧發(fā)生單元板的高壓電極，源氣體由進氣孔隙82進入，由臭氧收集管道84收集電暈放電產(chǎn)生的臭氧，冷卻水從進水管85進入地電極板內(nèi)，從冷卻水出水管83出，帶走各單元板單面放電工作氣隙工作產(chǎn)生的熱量，保證臭氧發(fā)生器正常工作。
權(quán)利要求1.一種臭氧發(fā)生器層疊單元板，其特征在于，由上至下包括氣隙墊片、帶有水冷通道的地電極板及在其上、下表面分別覆蓋的保護介質(zhì)層和導熱絕緣介質(zhì)層、高壓電極板及其下覆蓋的絕緣介質(zhì)層，所述各層結(jié)構(gòu)疊壓成一體構(gòu)成單元板；所述的氣隙墊片支撐在本單元板的頂層與上一個單元板的底層之間，形成間隙與貫穿單元板的臭氧收集孔道相通，以形成單面放電工作氣隙。
2.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器層疊單元板，其特征在于，所述的放電工作氣隙分割成多個工作氣隙小區(qū)域，各小區(qū)域所述每個工作氣隙小區(qū)域面積不大于500cm2并至少含有一個臭氧收集孔道。
3.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器層疊單元板，其特征在于，該工作氣隙層的厚度為0.3～1.5mm。
4.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器層疊單元板，其特征在于，所述帶有水冷通道的地電極板采用厚度為10mm-20mm的一金屬中空板體，該板體的上、下兩個板的厚度為1.5～5mm，其內(nèi)設(shè)有冷卻水通道墊，該板體兩側(cè)面分別開有進水口和出水口，使該地電極的中空形成冷卻水通道。
5.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器層疊單元板，其特征在于，所述的保護介質(zhì)層的厚度＜0.2mm。
6.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器層疊單元板，其特征在于，所述導熱絕緣介質(zhì)層的厚度為0.3～2.0mm。
7.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器層疊單元板，其特征在于，所述高壓電極的厚度為0.1～0.6mm。
8.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器層疊單元板，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)層厚度為0.1～0.8mm。
專利摘要本實用新型涉及臭氧發(fā)生器層疊單元板，屬于臭氧發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，該單元板包括氣隙墊片、帶有水冷通道的地電極板及在其上、下表面分別覆蓋的保護介質(zhì)層和導熱絕緣介質(zhì)層、高壓電極板及其下覆蓋的絕緣介質(zhì)層，各層結(jié)構(gòu)疊壓成一體構(gòu)成單元板；氣隙墊片支撐在本單元板的頂層與上一個單元板的底層之間，形成間隙，可將間隙分割成若干個工作氣隙小區(qū)域，各小區(qū)域與貫穿單元，使得高、低壓電極板得到有效散熱，使臭氧生成的產(chǎn)率提高、功耗降低；有板的臭氧收集孔道相通，以形成放電工作氣隙。本實用新型的特點為單面放電層結(jié)構(gòu)利于經(jīng)過簡單的重復(fù)堆疊和連接就可以組合成為任意臭氧產(chǎn)量的設(shè)備，可在提高產(chǎn)品質(zhì)量可靠性的同時降低了產(chǎn)品制造、維修與保養(yǎng)的成本。
文檔編號C01B13/11GK2820829SQ200520011398
公開日2006年9月27日 申請日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者羅璐, 張曉東, 李建桐, 喬梁, 李翊 申請人:羅璐