CN204079483U - 一种模块化板式臭氧发生器 - Google Patents

Abstract

一种模块化板式臭氧发生器，包括，顶板和一个或多个介质阻挡放电模块，所述的顶板和介质阻挡放电模块依次层叠放置，其中，所述的顶板上设有气体入口和冷却液出口；所述末端的介质阻挡放电模块上设置有冷却液入口和气体出口；所述介质阻挡放电模块，进一步包括带密封圈的一体化高压电极体、带有阻挡介质层的地电极和电源引接件，所述的带密封圈的一体化高压电极体封装在所述带有阻挡介质层的地电极边框内，所述电源引接件安装在所述带有阻挡介质层的地电极上。本实用新型的臭氧发生器，可以灵活的改变DBD模块的气流连接方式，可是轻易的实现DBD模块间的串联，并联和混合连接的方式，满足不同用户对臭氧产量和浓度的不同需求。

Description

一种模块化板式臭氧发生器

技术领域

本实用新型涉及一种臭氧发生器，尤其涉及一种以介质阻挡放电方式生产臭氧的臭氧发生器。

背景技术

利用低温等离子技术生产臭氧已有百年历史。随着技术的发展，近年来出现的DBD（Dielectric Barrier Discharge介质阻挡放电）臭氧发生器，在理论上和实践上已获得突破。与传统的管式结构臭氧发生器相比，可大幅缩小体积、提高效率、降低成本，也为模块化设计提供了可能，具有很好的市场前景和应用前景。然而，模块化板式DBD臭氧发生器在设计、制造和实现方法上还有大量问题需要探讨。

公开号为CN103387212A、发明名称为《一种模块化板式臭氧发生器》的发明专利，展示了一种组态灵活、标准化的DBD模块，其采用模块化结构，可根据不同应用的需要，灵活组合为不同规模的臭氧发生器，并且减少了气、液接口数量。为板式臭氧发生器产品的标准化、系列化和冗余设计提供了基础。其缺点是模块内部构成部件过多，结构复杂，特别是气、液密封面过多，使得系统的可实施性和可靠性变差，不利于大规模的工业化生产。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种模块化板式臭氧发生器，改变已有的组成臭氧发生器的模块的结构，以实现臭氧发生器中基本模块的标准化，用于构成任意规模的、面向各种应用的板式DBD臭氧发生器和应用系统。

为了实现上述目的，本实用新型的模块化板式臭氧发生器，包括，顶板和一个或多个介质阻挡放电模块，所述的顶板和介质阻挡放电模块依次层叠放置，其中，

所述的顶板上设有气体入口和冷却液出口；

所述末端的介质阻挡放电模块上设置有冷却液入口和气体出口；

所述介质阻挡放电模块，进一步包括带密封圈的一体化高压电极体、带有阻挡介质层的地电极和电源引接件，所述的带密封圈的一体化高压电极体封装在所述带有阻挡介质层的地电极边框内，所述电源引接件安装在所述带有阻挡介质层的地电极上。

其中，所述的带密封圈的一体化高压电极体由带密封圈的一体化弹性体、高压电极板和合金电刷复合为一个整体，并沿其四周进行强化封装形成。

其中，所述的高压电极板在所述带密封圈的一体化弹性体的两侧对称布置，在所述带密封圈的一体化弹性体中心部分装有合金电刷，所述电源引接件穿过所述带有阻挡介质层的地电极的边框进入所述带密封圈的一体化高压电极体并与合金电刷接触。

其中，在所述带有阻挡介质层的地电极的表面附着有阻挡介质层，在所述的阻挡介质层和所述高压电极板之间形成放电气室。

其中，在所述高压电极板的背面，沿长度方向，设有平行的凸起的肋条；在所述高压电极板的正面，沿宽度方向，设有平行的绝缘的条状凸起及凹槽，所述带有阻挡介质层的地电极和所述高压电极板的条状凸起相接触，形成放电气室。

其中，所述的带有阻挡介质层的地电极内部设有冷却液流道。

其中，所述的带有阻挡介质层的地电极，其边框的内部对角线方向对称设置有气体通道，所述气体通道分别与所述顶板和所述末端DBD模块上的气体入口和气体出口相连通，同时气体通道通过左右气室与所述的放电气室相连通。

其中，所述的带有阻挡介质层的地电极，其边框上设置有冷却液通道，冷却液通道分别与所述顶板、末端DBD模块上的冷却液入口和冷却液出口相连通，所述冷却液通道分别与所述带有阻挡介质层的地电极和所述顶板内部的冷却液流道相连通。

本实用新型提出的模块化板式臭氧发生器，其优点在于：由若干本实用新型提出的标准化的DBD模块和顶板组成，组态灵活、结构简单。其中的DBD模块，是一种最小化的板式DBD臭氧发生器单体，在狭小的内部空间中集成了高压电极板、带有阻挡介质层的地电极，气体通道、冷却液通道，以及气、液、电的互联接口等基本要素。与配套的模块化高频/高压电源连接，便可构成完整的、最小化的板式DBD臭氧发生器。最小化的DBD模块作为标准组件，可灵活地、轻易地组合成不同规模的DBD臭氧发生器和/或不同的应用系统，最大限度地减少DBD设备零部件和配件的数量，便于组织规模化生产，控制产品质量、降低臭氧发生器的制造成本和维护成本。由于尽可能地将DBD实现要素集中封装，外围管线数量大大减少，降低了臭氧发生器的装配难度。同时，可根据实际应用的需求，通过封堵DBD模块中相应气体通道的手段，可以灵活的改变DBD模块的气流连接方式，可是轻易的实现DBD模块间的串联，并联和混合连接的方式，满足不同用户对臭氧产量和浓度的不同需求。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为根据本实用新型的模块化板式臭氧发生器的立体结构示意图一；

图2为根据本实用新型的模块化板式臭氧发生器的立体结构示意图二；

图3为根据本实用新型的DBD模块示意图；

图4为图3所示的DBD模块A-A向剖视图；

图5为图3所示的DBD模块B-B向剖视图；

图6为根据本实用新型的模块化板式臭氧发生器的DBD模块串联应用实例（虚线箭头代表气流方向）；

图7为根据本实用新型的模块化板式臭氧发生器的DBD模块并联应用实例（虚线箭头代表气流方向）；

图8为根据本实用新型的模块化板式臭氧发生器的DBD模混合联接应用实例（虚线箭头代表气流方向）。

图中，1是顶板，2是冷却液出口，3是气体入口，4是气体出口，5是冷却液入口，6是水路丝堵，7是气路丝堵，8是电源引接件，9是上冷却液通道，10是下冷却液通道，11是上气体通道，12是冷却液流道，13是下气体通道，14是带密封圈的一体化弹性体，15是高压极板，16是合金电刷，17是阻挡介质层，18是带有阻挡介质层的地电极，19是左气室，20是右气室，21是放电气室，22是介质阻挡放电模块（DBD模块）。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为根据本实用新型的模块化板式臭氧发生器的立体结构示意图一，图2为根据本实用新型的模块化板式臭氧发生器的立体结构示意图二，如图1和2所示，本实用新型的模块化板式臭氧发生器，包括顶板1和多个DBD模块22。其中，

顶板1和多个DBD模块22层叠放置，顶板1侧面设有冷却液出口2和气体入口3；

末端DBD模块22一侧，设有气体出口4、冷却液入口5、水路丝堵6，以及气路丝堵7；在每个DBD模块22的上部，还设置有电源引接件8。

图3为根据本实用新型的DBD模块示意图，图4为图3所示的DBD模块A-A向剖视图，图5为图3所示的DBD模块B-B向剖视图，如图3-5所示，本实用新型的DBD模块，包括，带密封圈的一体化高压电极体、带有阻挡介质层的地电极18,以及电源引接件8，其中，

带密封圈的一体化高压电极体，其封装在带有阻挡介质层的地电极18的边框内，所述的带密封圈的一体化高压电极体由带密封圈的一体化弹性体14、高压电极板15和合金电刷组成16构成。带密封圈的一体化高压电极体部分将带密封圈的一体化弹性体14、高压电极板15、合金电刷16复合为一个整体，并沿其四周进行再次强化封装，从而提高了高压结构部分的绝缘性能、防爬电性能、介电性能和防腐蚀性能。

高压电极板15的背面，沿高压电极板的长度方向，设有平行的凸起的肋条,可以使用热挤压的方法生成。高压电极板15的正面为工作面，沿高压电极板的宽度方向，设有平行的绝缘的条状凸起，在条状凸起之间，形成放电室凹槽。地电极18和高压电极板15的条状凸起相接触，对应的放电室凹槽之间形成放电气室21。

所述绝缘凸起的顶面和放电凹槽的底面之间的高度差为0.1-0.5mm,可以用机加工或者化学腐蚀的方法，在高压电极板15的正面形成带有高度差的平行的绝缘凸起和放电凹槽，采用此种方法需要在凸起的平面部分覆盖高介电系数的金属氧化膜或者涂层以提高其绝缘性能。高压电极板15的绝缘凸起，也可以直接在高压极板的表面粘合0.1-0.5mm的超薄陶瓷条的方法生成。无论采用何种方法，应该保证可以实现0.1mm～0.5mm的空气间隙，以确保臭氧发生器的性能。高压电极板15可用不锈钢或者铝合金制成，如采用铝合金构成，表面应进行阳极氧化处理，以防止臭氧的腐蚀。

阻挡介质层17附着在顶板1和地电极的表面，顶板1和带有阻挡介质层的地电极18内部均设有冷却液流道12，两片高压电极板15在所述带密封圈的一体化弹性体14的两侧对称布置，并与之紧密接触，在带密封圈的一体化弹性体14的中心部分装有合金电刷16，电源引接件8穿过带有阻挡介质层的地电极18的边框进入带密封圈的一体化高压电极体内部,并与合金电刷16接触；带有阻挡介质层的地电极18的边框的内部对角线方向对称设置有上气体通道11、下气体通道13，上气体通道11与顶板1的气体入口3相连通、DBD模块的下气体通道13作为气体出口5与外界连接。同时气体通道通过DBD模块内的左气室19和右气室20与所述的放电室凹槽之间形成放电气室21相连通；所述的带有阻挡介质层的地电极18的边框上设置有上冷却液通道9和下冷却液通道10，上冷却液通道9与顶板的冷却液出口2相连接；DBD模块22的下冷却液通道10作为冷却液入口5与外界连接。同时各DBD模块22的上冷却液通道9、下冷却液通道10分别地电极内部的冷却液流道12相连通。

带有阻挡介质层的地电极18，其采用铝合金或不锈钢材料精铸成型，为平板带凸起的边框，带有阻挡介质层的地电极18的边框内对角线位置各有一条气体通道11和13，每条气体通道的对应地电极边框的内侧与高频/高压电极总成的左右边缘，形成该DBD模块左气室19和右气室20，分别与位于中间位置的放电气室21相通。两条气体通道对外分别与另一个DBD模块或顶板的气体出入通道相接。带有阻挡介质层的地电极18的一侧设计了二条冷却液通道9和10，对内与冷却液流道12相接，对外分别与另一个DBD模块或顶板的冷却液出入通道相接。带有阻挡介质层的地电极18的边框上方留有电源引接件8的安装螺孔。带有阻挡介质层的地电极18若采用铝合金材料制作，成型后，外表面应实施化学沉镍或阳极氧化处理；冷却液流道内部表面应内衬不锈钢层或表面阳极氧化处理，防止外界以及冷却水体对铝合金的原电池侵蚀。在带有阻挡介质层的地电极18的正反两面，均覆盖有0.55mm～1.1mm厚度的阻挡介质层。

电源引接件8：其安装在带有阻挡介质层的地电极18的边框上方，采用成品工业火花塞/高压点火棒，由陶瓷或者四氟乙烯构成高绝缘性能的密封部件，中心设有100-250mm长度的合金杆。

图6为根据本实用新型的模块化板式臭氧发生器的DBD模块气流串联应用实例（虚线箭头代表气流方向）,图7为根据本实用新型的模块化板式臭氧发生器的DBD模块气流并联应用实例（虚线箭头代表气流方向）,图8为根据本实用新型的模块化板式臭氧发生器的DBD模气流混合联接应用实例（虚线箭头代表气流方向）,如图6-8所示，本实用新型的模块化板式臭氧发生器由顶板1和N个DBD模块组成。其中，DBD模块的数量N可按用户和应用的需要任意选择，从而构成不同规模，不同联接方式，针对不同应用的DBD臭氧发生器。

气流串联应用方式：模块组由顶板和N(N≥2)个DBD模块组成，依次分别封堵DBD模块22的上气体通道11和下气体通道13即可实现气流串联应用方式。如图6所示，富氧气流从顶板1气体入口3进入DBD模块组中的第一个DBD模块22，因该DBD模块的上气体通道11被封堵，全部气流被迫通过该DBD模块的放电气室21区域，最后从该模块的下气体通道13汇聚后，进入相邻的下一个DBD模块22，同样的，因该模块的下气体通道13被封堵，全部气流被迫通过该DBD模块的放电气室21，最后从该模块的上气体通道11汇聚后，进入相邻的下一DBD模块。依此类推，最终全部气流从最后一个DBD模块22的上气体通道11（偶数个DBD模块构成模块组）或者下气体通道13（奇数个DBD模块构成模块组）被排出。

气流并联应用方式：模块组由顶板1和N(N≥2)个DBD模块22组成，只封堵距离顶板最远端的DBD模块22的上气体通道11即可实现气流并联应用方式。如图7所示，富氧气流从顶板气体入口3进入DBD模块组，因为除最后一个DBD模块22的上气体通道11被封堵以外，中间所有的DBD模块22的上气体通道11均互相连通并与各个DBD模块22内部的左气室19相连通。气流被平均分散到各个DBD模块的放电气室21，之后流动到对应模块的右气室20，经相互连通的各个DBD模块22的下气体通道13汇集到一起，最终经最后一个DBD模块22的下气体通道被排出。

气流混合联接应用方式：模块组由顶板1和N(N≥3)个DBD模块22组成，该方式可以看做上述串、并联的联合运用方式，只需要封堵中间DBD模块22的上气体通道11,以及距离顶板最远端的DBD模块22的下气体通道13即可。如图8所示，富氧气流从顶板气体入口3进入DBD模块组，直到上气体通道11被封堵的DBD模块为止，因所有DBD模块的上气体通道11和下气体通道13均未封堵，所以对应DBD模块22为气流并联的应用方式，因中间DBD模块的上气体通道11被封堵，所有气流必须全部经过该DBD模块的下气体通道13进入模块组的后半部分，该部分的DBD模块22由于只封堵了距离顶板最远端的DBD模块DBD的上气体通道11，其他气体通道均相互连通，所以再次构成了气流并联的应用方式。气流最终在距离顶板最远端的DBD模块22的上气体通道11处汇集并被排出。即模块组的前半和后半的DBD子模块组内部均为气体并联的应用，同时，前、后半模块组之间整体为气流串联关系。

本实用新型的模块化板式臭氧发生器的工作原理和工作过程：

本实用新型臭氧发生器中的DBD模块采用了最小化设计，在狭小的内部空间集成封装了：高压电极总成、带有阻挡介质层的地电极、放电气室、气体通道、冷却液通道以及对外的气、液、电接口。外部电源通过电源引接件8的连接合金杆、合金电刷16接至高压电极板15，提供工作所需的高频/高压电源；高压电极板15、放电气室21和阻挡介质层17共同构成所需的低温等离子体环境。由氧气源来的富氧气体通过气体入口3、上气体通道11，左气室19，放电气室21，在低温等离子体氛围中合成臭氧，而后通过右气室20，下气体通道13、气体出口4导出。在实际应用中，可以通过分别封堵相应带有阻挡介质层的地电极18的上气体通道11或者下气体通道13，以及并相应改变末端DBD模块组气体出口4的位置，即可实现多模块间的串联、并联或者串并联工作方式，并且无需增加任何外围部件。

本实用新型DBD模块在内部空间中，合理分配了气、液相的流道分布；工作气体和冷却液逆向流动，从而获得最佳的换热效率，以及最佳的工作温度。此外，带有阻挡介质层的地电极18的气、液接口：上气体通道11、下上气体通道13，上冷却液通道9、下冷却液通道10、可直接与相邻的带有阻挡介质层的地电极18或顶板1的对应接口相接。这种内置的、紧凑的结构设计，大大简化了多个基础构件拼装的难度，并大大减少了外部的连接管线。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种模块化板式臭氧发生器，其特征在于：包括顶板和一个或多个介质阻挡放电模块，所述的顶板和介质阻挡放电模块依次层叠放置，其中，

所述的顶板上设有气体入口和冷却液出口；

所述末端的介质阻挡放电模块上设置有冷却液入口和气体出口；

所述介质阻挡放电模块，进一步包括带密封圈的一体化高压电极体、带有阻挡介质层的地电极和电源引接件，所述的带密封圈的一体化高压电极体封装在所述带有阻挡介质层的地电极边框内，所述电源引接件安装在所述带有阻挡介质层的地电极上。

2.根据权利要求1所述的一种模块化板式臭氧发生器，其特征在于：所述的带密封圈的一体化高压电极体由带密封圈的一体化弹性体、高压电极板和合金电刷复合为一个整体，并沿其四周进行强化封装形成。

3.根据权利要求2所述的一种模块化板式臭氧发生器，其特征在于：所述的高压电极板在所述带密封圈的一体化弹性体的两侧对称布置，在所述带密封圈的一体化弹性体中心部分装有合金电刷，所述电源引接件穿过所述带有阻挡介质层的地电极的边框进入所述带密封圈的一体化高压电极体并与合金电刷接触。

4.根据权利要求2所述的一种模块化板式臭氧发生器，其特征在于：在所述带有阻挡介质层的地电极的表面附着有阻挡介质层，在所述的阻挡介质层和所述高压电极板之间形成放电气室。

5.根据权利要求3所述的一种模块化板式臭氧发生器，其特征在于：在所述高压电极板的背面，沿长度方向，设有平行的凸起的肋条；在所述高压电极板的正面，沿宽度方向，设有平行的绝缘的条状凸起及凹槽，所述带有阻挡介质层的地电极和所述高压电极板的条状凸起相接触，形成放电气室。

6.根据权利要求1所述的一种模块化板式臭氧发生器，其特征在于：所述的带有阻挡介质层的地电极内部设有冷却液流道。

7.根据权利要求1所述的一种模块化板式臭氧发生器，其特征在于：所述的带有阻挡介质层的地电极，其边框的内部对角线方向对称设置有气体通道，所述气体通道分别与所述顶板和所述末端DBD模块上的气体入口和气体出口相连通，同时气体通道通过左右气室与所述的放电气室相连通。

8.根据权利要求1所述的一种模块化板式臭氧发生器，其特征在于：所述的带有阻挡介质层的地电极，其边框上设置有冷却液通道，冷却液通道分别与所述顶板、末端DBD模块上的冷却液入口和冷却液出口相连通，所述冷却液通道分别与所述带有阻挡介质层的地电极和所述顶板内部的冷却液流道相连通。