本發(fā)明涉及一種板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)構(gòu)件單元，具體涉及一種包括端板、復(fù)合電極板、冷卻板的板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)單元構(gòu)件。此外，本發(fā)明還涉及一種包括所述基礎(chǔ)構(gòu)件單元的臭氧發(fā)生器模塊，屬于臭氧生產(chǎn)設(shè)備制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1898年，奧托(Otto)等在法國的里爾(Lille)試驗(yàn)了一種新的原型板式臭氧發(fā)生器，并在尼斯(Nice)市建起了一座臭氧處理水廠。這種板式臭氧發(fā)生器被后人稱為“奧托板式”臭氧發(fā)生器。在此后的年代中，盡管管式臭氧發(fā)生器占據(jù)了市場主流位置，但人們始終沒有停止對板式臭氧發(fā)生器的研究。

相較于管式臭氧發(fā)生器，板式臭氧發(fā)生器具有其天然的優(yōu)勢：加工方便、易于實(shí)現(xiàn)模塊化、產(chǎn)氣效率高、節(jié)省空間等等。同時，模塊化的設(shè)計(jì)使其能夠更好地融入現(xiàn)代技術(shù)之中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的升級換代。隨著技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新材料、新工藝的采用，板式臭氧發(fā)生器已經(jīng)或必將在煙氣處理、水處理、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

CN1762793B《一種組合板式高頻大型臭氧發(fā)生器》中公開了一種由地電極、陶瓷片介電體、導(dǎo)熱墊片、高壓電極等組成的、國內(nèi)早期的板式臭氧發(fā)生器。由于當(dāng)時加工技術(shù)的局限，該技術(shù)方案中是將大量部件拼接、層疊為一個“組合板式”；組裝成模板后，由于外部氣、水、電接口過多，且用塑料軟管連接，導(dǎo)致系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性大打折扣。

CN103387212B《一種模塊化板式臭氧發(fā)生器》中公開了一種DBD模塊，其集成封裝了：高頻/高壓電極、水冷地電極、阻擋介質(zhì)、放電氣室以及氣體通道、冷卻液通道等基本構(gòu)件。每一基礎(chǔ)構(gòu)件單元加上外接的模塊化高頻/高壓電源，便可構(gòu)成一個完整的、最小化的、可獨(dú)立工作的板式DBD臭氧發(fā)生器模塊。然而，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要同時密封的面過多，該臭氧發(fā)生器并不適用于批量化的工業(yè)生產(chǎn)。

CN101704515B《智能臭氧發(fā)生器》中公開了一種智能臭氧發(fā)生器，由箱體、臭氧發(fā)生管、電路控制系統(tǒng)、變壓器、控制面板等組成，所述箱體內(nèi)的臭氧發(fā)生管連接電路控制系統(tǒng)，且所述電路控制系統(tǒng)包括整流電路、半橋逆變電路、控制電源電路、穩(wěn)壓電路、恒電流調(diào)節(jié)電路和高頻驅(qū)動電路。但是，該技術(shù)方式僅僅是一種使用臭氧發(fā)生管的簡易裝置。

智能DBD模塊是構(gòu)成智能臭氧系統(tǒng)和智能臭氧機(jī)組的重要基礎(chǔ)，在信息化時代乃至智能化時代，該領(lǐng)域的研究具有現(xiàn)實(shí)性、必要性和緊迫性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可適用于不同應(yīng)用領(lǐng)域、具有多種規(guī)格的智能化板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)構(gòu)件單元。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種含有該基礎(chǔ)構(gòu)件單元的智能化臭氧發(fā)生器模塊。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)構(gòu)件單元，其包括兩塊端板以及設(shè)置在所述兩塊端板之間的復(fù)合電極板，其中，所述復(fù)合電極板包括外框，所述外框內(nèi)設(shè)有間隔墊片以及兩塊分別設(shè)置在所述間隔墊片的正、反兩面的陶瓷介質(zhì)板，所述陶瓷介質(zhì)板的內(nèi)表面與所述間隔墊片之間從外至內(nèi)依次設(shè)置有導(dǎo)電材料層以及絕緣介質(zhì)層，所述陶瓷介質(zhì)板的外表面還設(shè)有若干個向外突出的絕緣墊片。

進(jìn)一步地：所述端板包括端板本體，所述端板本體的內(nèi)表面設(shè)有用于容納所述復(fù)合電極板的第一凹槽，所述第一凹槽的內(nèi)表面設(shè)有第一地電極，所述復(fù)合電極板的絕緣墊片在所述復(fù)合電極板和所述第一地電極之間形成放電氣隙。

更進(jìn)一步地：所述端板本體上還分別設(shè)置有第一氧氣入口、第一臭氧出口以及分別與所述第一氧氣入口和第一臭氧出口相連通的第一氧氣通道和第一臭氧通道，所述端板本體上還設(shè)有第一冷卻通道。

再進(jìn)一步地：所述端板本體的外表面還設(shè)有散熱片。

優(yōu)選的是：當(dāng)所述兩塊端板之間設(shè)置有至少兩塊復(fù)合電極板時，所述基礎(chǔ)構(gòu)件單元還包括層疊設(shè)置在相鄰的兩塊復(fù)合電極板之間的冷卻板。

進(jìn)一步地：所述冷卻板包括冷卻板本體，所述冷卻板本體的正、反兩面各設(shè)有一用于容納所述復(fù)合電極板的第二凹槽，所述第二凹槽的內(nèi)表面設(shè)有第二地電極，所述復(fù)合電極板的絕緣墊片在所述復(fù)合電極板和所述第二地電極之間形成放電氣隙。

進(jìn)一步地：所述冷卻板本體上還分別設(shè)置有第二氧氣入口、第二臭氧出口以及分別與所述第二氧氣入口和第二臭氧出口相連通的第二氧氣通道和第二臭氧通道，所述冷卻板本體上還設(shè)有第二冷卻通道。

再進(jìn)一步地：所述冷卻板的內(nèi)部設(shè)有電流傳感器和溫度傳感器。

本發(fā)明的另一目的，一種智能化臭氧發(fā)生器模塊，其包括如上所述的基礎(chǔ)構(gòu)件單元以及與所述基礎(chǔ)構(gòu)件單元相連的內(nèi)嵌CPU的高頻/高壓電源。

優(yōu)選的是：所述內(nèi)嵌CPU的高頻/高壓電源包括CPU控制單元以及分別與所述CPU控制單元相連的整流濾波電路、逆變電路、諧振電路以及數(shù)據(jù)采集處理單元，其中，所述數(shù)據(jù)采集處理單元與所述基礎(chǔ)構(gòu)件單元的溫度傳感器和電流傳感器相連，所述逆變電路的輸入端和輸出端分別與所述整流濾波電路和諧振電路相連，所述諧振電路還與所述基礎(chǔ)構(gòu)件單元相連。

優(yōu)選的是：所述內(nèi)嵌CPU的高頻/高壓電源還包括輔助電源以及用于提供人機(jī)交互的人機(jī)交互界面。

本發(fā)明還提供了一種智能化臭氧發(fā)生器機(jī)組，其包括至少一個如上所述的智能化臭氧發(fā)生器模塊以及與所述智能化臭氧發(fā)生器模塊的通訊端口相連的外部PLC控制單元和/或計(jì)算機(jī)。

本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明的基礎(chǔ)構(gòu)件單元，結(jié)構(gòu)簡單、組態(tài)靈活，可按照實(shí)際需求搭建各種規(guī)格的臭氧發(fā)生器模塊，并可以將智能化的臭氧發(fā)生器模塊作為“智能節(jié)點(diǎn)”，按照“感知-通信-執(zhí)行”、“感知-判斷-執(zhí)行”以及“相互協(xié)同”的機(jī)制工作，可根據(jù)不同用戶、不同應(yīng)用的需求構(gòu)建不同規(guī)模、不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的大型智能化臭氧發(fā)生器機(jī)組系統(tǒng)，且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，自動化程度高。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明所述的板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)構(gòu)件單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明所述的基礎(chǔ)構(gòu)件單元的復(fù)合高壓電極板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了本發(fā)明所述的基礎(chǔ)構(gòu)件單元的端板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了本發(fā)明所述的基礎(chǔ)構(gòu)件單元的冷卻板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出了本發(fā)明所述的基礎(chǔ)構(gòu)件單元的冷卻板的俯視圖；

圖6示出了本發(fā)明所述的基礎(chǔ)構(gòu)件單元的冷卻板的電氣部分示意圖；

圖7示出了本發(fā)明所述的智能化臭氧發(fā)生器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8示出了本發(fā)明所述的高頻/高壓電源的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明所述的板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)構(gòu)件單元，包括兩塊端板3以及層疊設(shè)置于所述兩塊端板3之間的至少一塊復(fù)合電極板2。

如圖2所示，本發(fā)明所述的復(fù)合電極板2，其包括外框21以及設(shè)置在所述外框21內(nèi)的間隔墊片22，所述間隔墊片22的正、反兩面還各設(shè)置有一塊陶瓷介質(zhì)板23，即，在本發(fā)明中，兩塊陶瓷介質(zhì)板23對稱設(shè)置于所述間隔墊片22的正、反兩面，形成夾心的“三明治”結(jié)構(gòu)。此外，所述陶瓷介質(zhì)板23相對于所述間隔墊片22的內(nèi)表面還設(shè)有一導(dǎo)電材料層24以形成高壓電極，所述導(dǎo)電材料層24相對于所述間隔墊片22的內(nèi)表面還設(shè)有一絕緣介質(zhì)層25以增強(qiáng)整板的強(qiáng)度，亦即，所述陶瓷介質(zhì)板23與所述間隔墊片22之間從外至內(nèi)(從陶瓷介質(zhì)板23至所述間隔墊片22)依次設(shè)置有導(dǎo)電材料層24以及絕緣介質(zhì)層25。此外，所述陶瓷介質(zhì)板23相對于所述間隔墊片22的外表面還設(shè)有若干個間隔設(shè)置的向外凸出的絕緣墊片26，且絕緣墊片26和與其相對的地電極之間形成放電氣隙27。此外，所述復(fù)合電極板2上還設(shè)有高壓引出端(未示出)。進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，所述外框21由聚四氟乙烯材質(zhì)制成，所述間隔墊片22優(yōu)選彈性聚四氟乙烯材料或氟橡膠材料制成，從而使得在所述外框21的包封下，整個復(fù)合電極板23復(fù)合成一個彈性體，以便于在裝配時，可使得絕緣墊片26緊緊貼向與其相對的地電極表面，確保放電氣隙27的尺寸精度。此外，所述導(dǎo)電材料層24可以是銅、銀或其它導(dǎo)電材料所構(gòu)成的導(dǎo)電材料層，所述絕緣墊片26的材質(zhì)可以是玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等，且其形狀可以是圓形和/或條狀，其厚度、數(shù)量以及分布方式可根據(jù)設(shè)計(jì)確定，在此不做具體限定。

如圖3所示，本發(fā)明所述的端板3，包括端板本體31，所述端板本體31上分別設(shè)置有第一氧氣入口311、第一臭氧出口317以及分別與所述第一氧氣入口311和第一臭氧出口317相對應(yīng)連通的第一氧氣通道312和第一臭氧通道318，所述端板本體31上還設(shè)有第一冷卻通道313以及與之相連的相應(yīng)的冷卻水入口和冷卻水出口，且所述第一冷卻通道313優(yōu)選采用蛇形結(jié)構(gòu)或其它利于散熱的冷卻通道結(jié)構(gòu)。此外，所述端板本體31的與所述復(fù)合電極板2相接觸的內(nèi)表面還設(shè)有用于容納所述復(fù)合電極板2的第一凹槽315，且所述第一凹槽315的表面還設(shè)有第一地電極314，從而使得當(dāng)所述復(fù)合電極板2容納于所述端板3的第一凹槽315中時，在所述第一地電極314和所述絕緣墊片26之間形成放電空間，即，圖2中的放電氣隙27。此外，所述端板本體31的內(nèi)表面還設(shè)有用于加強(qiáng)與其它板體如端板或冷卻板之間的密封性的第一密封墊片316；所述端板本體31的外表面(即，與設(shè)有第一凹槽315的內(nèi)表面相背離的表面)設(shè)有散熱片319。本發(fā)明所述的端板3可采用機(jī)械加工成形或壓注成型，整體表面采用微弧氧化工藝做陶瓷化處理。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，當(dāng)兩塊端板3之間設(shè)置有至少兩塊復(fù)合電極板2時，所述板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)構(gòu)件單元還可包括冷卻板1，且所述冷卻板1層疊設(shè)置在相鄰的兩塊復(fù)合電極板2之間。亦即，當(dāng)本發(fā)明所述的板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)構(gòu)件單元包括端板3、復(fù)合電極板2以及冷卻板1時，各板按照“端板3、復(fù)合電極板2、冷卻板1、復(fù)合電極板2、冷卻板1…端板3”的順序依次層疊設(shè)置，以構(gòu)成具有不同規(guī)格的板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)構(gòu)件單元。據(jù)此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，依次層疊設(shè)置的“端板3、復(fù)合電極板2、端板3”可構(gòu)成本發(fā)明所述的具有最小規(guī)格的板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)構(gòu)件單元；而依次層疊設(shè)置的“端板3、復(fù)合電極板2、冷卻板1、復(fù)合電極板2以及端板3”可構(gòu)成本發(fā)明所述的具有次小規(guī)格的板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)構(gòu)件單元。

如圖4-圖6所示，本發(fā)明所述的冷卻板1包括冷卻板本體11，所述冷卻板本體11上分別設(shè)置有第二氧氣入口111、第二臭氧出口117以及分別與所述第二氧氣入口111和第二臭氧出口117相對應(yīng)連通的第二氧氣通道112和第二臭氧通道118，所述冷卻板本體11上還設(shè)有第二冷卻通道113以及與之相連的相應(yīng)的冷卻水入口113a和冷卻水出口113b，在本發(fā)明中，所述第二冷卻通道113可采用蛇形結(jié)構(gòu)或是其它利于散熱的冷卻通道結(jié)構(gòu)，且所述第二冷卻通道113的內(nèi)表面經(jīng)過鈍化處理。此外，所述冷卻板本體11的正、反兩面還各設(shè)有一用于容納所述復(fù)合電極板2的第二凹槽115，且所述第二凹槽的115的表面還設(shè)有第二地電極114，從而使得在所述復(fù)合電極板2容納于所述冷卻板1的第二凹槽115中時，在所述第二地電極114和所述絕緣墊片26之間形成放電空間，即，圖2中的放電氣隙27。優(yōu)選地，本發(fā)明所述的冷卻板1，在冷卻板本體11的內(nèi)部還設(shè)有電流傳感器123和溫度傳感器124，其中，所述電流傳感器123設(shè)置在高頻/高壓電源的接入端與復(fù)合電極板2之間，或者，設(shè)置在高頻/高壓電源的輸出端；所述溫度傳感器124設(shè)置在所述冷卻板本體11的第二地電極114的下方，或設(shè)置在靠近第二臭氧出口117的適當(dāng)位置。此外，本發(fā)明所述的冷卻板1，在冷卻板本體11上還設(shè)有用于導(dǎo)出傳感器信號線的第一瓷管120以及相應(yīng)的用于密封的第一橡膠塊119，所述冷卻板本體11上還設(shè)有用于導(dǎo)出高壓導(dǎo)線的第二瓷管121以及相應(yīng)的用于密封的第二橡膠塊122。進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，所述冷卻板1的氣、水接口設(shè)置在所述板本體11的一端，而所述電氣接口設(shè)置在冷卻板本體11的與氣、水接口相對的另一端，即，如圖5所示，所述第二氧氣入口111、第二臭氧出口117、冷卻水入口113a、冷卻水出口113b設(shè)置在所述板本體11的一端，而所述第一瓷管120以及第二瓷管121設(shè)置在與所述第二氧氣入口111、第二臭氧出口117、冷卻水入口113a、冷卻水出口113b所在端相對的另一端，從而實(shí)現(xiàn)物理上的隔離，既便于安裝又確保了系統(tǒng)的安全。所述冷卻板本體11的正、反面上還設(shè)有用于加強(qiáng)兩塊相鄰的冷卻板或是冷卻板與端板之間的密封性的第二密封墊片116。

本發(fā)明如上所述的板式臭氧發(fā)生器的基礎(chǔ)構(gòu)件單元的工作過程為：從氣源來的氧氣分別經(jīng)第一氧氣入口311、第二氧氣入口111以及相應(yīng)的第一氧氣通道312和第二氧氣通道112進(jìn)入到位于冷卻板1和復(fù)合電極板2、以及復(fù)合電極板2和端板3之間的相應(yīng)的放電氣隙27內(nèi)，并在等離子狀態(tài)下變成臭氧和氧氣的混合氣體，隨后經(jīng)相應(yīng)的第一臭氧通道318、第二臭氧通道118從第一臭氧出口317和第二臭氧出口117送出。與此同時，冷卻液分別進(jìn)入第一冷卻通道113和第二冷卻通道313對復(fù)合電極板2的兩側(cè)同時進(jìn)行冷卻，將設(shè)備工況調(diào)整到最佳。特別地，在本發(fā)明的基礎(chǔ)構(gòu)件單元中，冷卻水的流動方向與氣體的流動方向相反，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)最佳冷卻效果。

本發(fā)明還提供了一種智能化臭氧發(fā)生器模塊，如圖7所示，所述智能化臭氧發(fā)生器模塊包括如上所述的基礎(chǔ)構(gòu)件單元A以及與所述基礎(chǔ)構(gòu)件單元A的放電室相連的內(nèi)嵌CPU的高頻/高壓電源4，其中，所述內(nèi)嵌CPU的高頻/高壓電源4是具有“感知、通訊、執(zhí)行”能力的智能化節(jié)點(diǎn)。如圖8所示，所述內(nèi)嵌CPU的高頻/高壓電源4包括CPU控制單元400以及分別與所述CPU控制單元400相連的整流濾波電路410、逆變電路420、諧振電路430以及數(shù)據(jù)采集處理單元450。其中，所述數(shù)據(jù)采集處理單元450的輸入端與基礎(chǔ)構(gòu)件單元A中的電流傳感器123和溫度傳感器124相連，并將所采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至所述CPU控制單元400，且所述數(shù)據(jù)采集處理單元450的數(shù)據(jù)端還通過總線與整流濾波電路410、逆變電路420以及諧振電路430相連。所述整流濾波電路410的輸入端與外部強(qiáng)電輸入相連，以用于將輸入的380V或220V交流電源經(jīng)整流、濾波后轉(zhuǎn)換成直流電源，以供后續(xù)使用；所述逆變電路420與所述整流濾波電路410的輸出端相連，以將整流濾波電路410輸出的直流電壓逆變?yōu)橄鄳?yīng)的交流電壓；所述諧振電路430的輸入端與輸出端分別與所述逆變電路420的輸出端和基礎(chǔ)構(gòu)件單元A相連。此外，所述內(nèi)嵌CPU的高頻/高壓電源4還可包括用于提供所述內(nèi)嵌CPU的高頻/高壓電源4的內(nèi)部用電的輔助電源440以及用于提供人機(jī)交互平臺的人機(jī)交互界面460。在實(shí)際操作過程中，可通過所述人機(jī)交互界面460設(shè)置和調(diào)整工作參數(shù)，并基于上位機(jī)傳來的指令和/或數(shù)據(jù)采集處理單元450所獲得的相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，通過所述CPU控制單元400對所述整流濾波電路410、逆變電路420以及諧振電路430實(shí)施實(shí)時控制，所述實(shí)時控制包括但不限于：調(diào)節(jié)逆變電路420的輸出電壓、頻率、占空比；調(diào)整整流濾波電路410、逆變電路420以及諧振電路430的工作參數(shù)等。所述CPU控制單元400通過總線接口與上位機(jī)和/或外界聯(lián)絡(luò)。

此外，本發(fā)明如上所述的智能化臭氧發(fā)生器模塊既可獨(dú)立工作，亦可根據(jù)需求將多個智能化臭氧發(fā)生器模塊組裝成任意規(guī)格的智能板式臭氧發(fā)生器機(jī)組。所述智能板式臭氧發(fā)生器機(jī)組包括至少一個如上所述的智能化臭氧發(fā)生器模塊，并通過外部總線與外部PLC控制單元和/或計(jì)算機(jī)相連，從而具備了智能節(jié)點(diǎn)“感知-通訊-執(zhí)行”的能力。

本發(fā)明已通過優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了詳盡的說明。然而，通過對前文的研讀，對各實(shí)施方式的變化和增加也是本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所顯而易見的。申請人的意圖是所有這些變化和增加落在了本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍中。

相似的編號通篇指代相似的元件。為清晰起見，在附圖中可能有將某些線、層、元件、部件或特征放大的情況。

本文中使用的術(shù)語僅為對具體的實(shí)施例加以說明，其并非意在對本發(fā)明進(jìn)行限制。除非另有定義，本文中使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)均與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員的理解相同。還須明確的是，除在本文中有明確的定義外，諸如字典中通常定義的術(shù)語應(yīng)該解釋為在本說明書以及相關(guān)技術(shù)的語境中可具有一致的意思，而不應(yīng)解釋的理想化或過分形式化。公知的功能或結(jié)構(gòu)出于簡要和清楚地考慮或不再贅述。