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：
本發(fā)明屬于臭氧發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及平板臭氧發(fā)生器的簡(jiǎn)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(jì)。
背景技術(shù)：
一對(duì)電極之間施加適當(dāng)?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(huì)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(shí)抑制電暈溫升成為設(shè)計(jì)臭氧發(fā)生裝置者所追求的目標(biāo)。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(shí)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(jī)電株式會(huì)社03140937.7號(hào)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)臭氧發(fā)生器層疊單元板，多個(gè)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(shí)，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(huì)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(shí)接地、相互之間又必須絕緣的技術(shù)難題；或長(zhǎng)期大量使用循環(huán)高純水的實(shí)際維護(hù)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
本發(fā)明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(diǎn)，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(jiǎn)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(shí)降低產(chǎn)品制造、維修與保養(yǎng)的成本。
本發(fā)明提出的一種臭氧發(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(hù)介質(zhì)層和導(dǎo)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(gè)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(gè)工作氣隙小區(qū)域，各小區(qū)域所述每個(gè)工作氣隙小區(qū)域面積不大于500cm2并至少含有一個(gè)臭氧收集孔道。
本發(fā)明的特點(diǎn)及技術(shù)效果本發(fā)明通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將單面放電層結(jié)構(gòu)與導(dǎo)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(jiǎn)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(shí)降低產(chǎn)品制造成本。
本發(fā)明的結(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(gè)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。
本發(fā)明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(dú)立單元并聯(lián)的，局部單元的切投不會(huì)影響系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)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(zhǎng)期運(yùn)行的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不間斷運(yùn)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為本發(fā)明的臭氧發(fā)生器層疊單元板總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的臭氧發(fā)生器層疊單元板層疊成一體的示意圖。
圖4為本發(fā)明的帶有水冷通道的地電極板實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面示意圖。
圖5為本發(fā)明的帶有水冷通道的地電極板實(shí)施例裝配示意圖。
圖6為本發(fā)明的導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)層及高壓電極板的實(shí)施裝配示意圖。
圖7為本發(fā)明的另一工作氣隙區(qū)域?qū)嵤┦疽鈭D。
圖8為采用本發(fā)明的多個(gè)臭氧發(fā)生器層疊單元板裝配成一個(gè)臭氧發(fā)生器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的臭氧發(fā)生器層疊單元板結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下本發(fā)明的臭氧發(fā)生器層疊單元板(以下簡(jiǎn)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(jiǎn)稱地電極板)21及在其上、下表面21-A、21-B覆蓋的保護(hù)介質(zhì)層26、和導(dǎo)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(gè)單元板的底層之間，形成間隙，并將間隙分割成兩個(gè)或兩個(gè)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(gè)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(gè)臭氧收集孔道。地電極板21是整個(gè)單元模塊的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件，同時(shí)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(hù)介質(zhì)層26，用于對(duì)地電極表面防護(hù)。地電極板21的下表面21-B上附著著導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)層23，它在支撐著高壓電極22的同時(shí)維持著高壓電極板對(duì)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(dǎo)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(gè)臭氧單元頂部的地電極板，組合成另一對(duì)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(hù)介質(zhì)層26、地電極板21、導(dǎo)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接合成為本發(fā)明的單元板。進(jìn)一步將若干個(gè)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(gè)單元板。
本發(fā)明的單元板各層結(jié)構(gòu)及裝配的一種實(shí)施例分別說明如下本發(fā)明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(dǎo)熱好結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(gè)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(gè)中空板體，(本實(shí)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(shí)施例的冷卻水通道墊213采用多個(gè)開有通孔的條形墊塊，地電極板兩側(cè)面對(duì)角處分別開有進(jìn)水口51和出水口53，使地電極的中空形成冷卻水通道。本實(shí)施例還開設(shè)有貫穿兩個(gè)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(gè)臭氧收集孔道55，本實(shí)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(gè)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(shí)施例的高壓插孔為兩個(gè)位于地電極板的兩端并貫穿整個(gè)單元板，用于通過高壓插桿將各個(gè)單元板的高壓金屬板電極的連接。
21-A表面的保護(hù)介質(zhì)層的實(shí)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(hù)性介質(zhì)層。保護(hù)性介質(zhì)層厚度＜0.1mm(本實(shí)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(shí)施例為將21-A表面分割成互嵌的六個(gè)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(gè)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(gè)梯形墊片241上；由條形墊片242分隔成的每個(gè)工作區(qū)域中至少含有一個(gè)臭氧收集孔道55。本發(fā)明的工作氣隙厚度一般為0.3～1.5mm，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(jī)片材，本實(shí)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(chǎng)強(qiáng)度、頻率、微放電狀況、散熱條件等對(duì)厚度選取都有很大影響，最終通過臭氧產(chǎn)率和功耗試驗(yàn)決定選取。
工作時(shí)，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(jìn)入處于三角形頂端的臭氧通道口55被收集。
本發(fā)明的導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)層27及高壓電極板22的實(shí)施例及裝配如圖6所示，本實(shí)施例的導(dǎo)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DCB高導(dǎo)熱陶瓷61(如選用氮化鋁)散熱板如610所示拼接，形成導(dǎo)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(jià)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)，)，DCB陶瓷基板的厚度根據(jù)材料的介電強(qiáng)度和氣隙電場(chǎng)的強(qiáng)度確定，本實(shí)施例的厚度可在0.3～2.0mm之間(如1.8mm)。當(dāng)多塊DCB拼接時(shí)，相鄰的DCB塊之間充填絕緣粘接材料63，使多塊DCB形成一整片導(dǎo)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(shí)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(shí)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)。
本發(fā)明的導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)層及高壓電極板的另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)與上述的實(shí)施例不同的是本實(shí)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(shí)施例的地電極的21-A表面的保護(hù)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(shí)施例的21-A表面上的工作氣隙墊片實(shí)施例為將21-A表面分割成兩個(gè)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(gè)長(zhǎng)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(gè)電氣隙工作區(qū)域25中部設(shè)有一個(gè)臭氧收集孔道75，如圖7所示。
本實(shí)施例的導(dǎo)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(dǎo)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。
本發(fā)明的上述實(shí)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，不能用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。根據(jù)上述技術(shù)方案所作任何變形方案，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。
將本發(fā)明的多個(gè)單元板層疊在一起即可方便地組合成一個(gè)臭氧發(fā)生器，如圖8所示，采用本發(fā)明的單元板可以層疊至5～50層以上，本實(shí)施例的一個(gè)臭氧發(fā)生器為25層；裝配時(shí)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(jìn)氣孔隙82進(jìn)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(jìn)水管85進(jìn)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(hù)介質(zhì)層和導(dǎo)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(gè)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若干個(gè)工作氣隙小區(qū)域，各小區(qū)域所述每個(gè)工作氣隙小區(qū)域面積不大于500cm2并至少含有一個(gè)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(gè)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(jìn)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(hù)介質(zhì)層選用氮化鋁、三氧化二鋁或氮化硼陶瓷材料制成，該保護(hù)性介質(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(dǎo)熱絕緣介質(zhì)層采用氮化鋁、氮化硼或三氧化二鋁陶瓷材料制成的高導(dǎo)熱陶瓷散熱板，其厚度為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，所述高壓電極采用厚度為0.1～0.6mm的銅或鋁導(dǎo)電金屬箔材料。
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)層選用厚度為0.1～0.8mm的氮化鋁、氮化硼或三氧化二鋁陶瓷材料膜層。
全文摘要
本發(fā)明涉及臭氧發(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(hù)介質(zhì)層和導(dǎo)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(gè)單元板的底層之間，形成間隙，可將間隙分割成若干個(gè)工作氣隙小區(qū)域，各小區(qū)域與貫穿單元板的臭氧收集孔道相通，以形成放電工作氣隙。本發(fā)明的特點(diǎn)為單面放電層結(jié)構(gòu)，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；有利于經(jīng)過簡(jiǎn)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(shí)降低產(chǎn)品制造、維修與保養(yǎng)的成本。
文檔編號(hào)C01B13/11GK1669911SQ20051006334
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)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(qǐng)人:羅璐