CN107879316B - 水冷一体式臭氧发生单元、臭氧发生装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明中公开了一种一体式水冷臭氧发生装置，其通过将气槽、进气通道以及冷却水道一体加工至电极板上，在不降低对冷却装置的冷却效果的前提下，减少了冷却水可能的漏水点，提高了整个臭氧发生装置的用电方面的安全性。

Description

水冷一体式臭氧发生单元、臭氧发生装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种利用高压电离方式制备臭氧的装置，特别涉及一种水冷一体式臭氧发生装置。

背景技术

臭氧发生器是用于制取臭氧气体的装置，由于臭氧易于分解，无法进行存储，需要现场制备现场使用，因此，凡是需要用到臭氧的场所，均需要配备臭氧发生器。

一般而言，臭氧发生器的工作原理有三种：一是高压放电式，二是紫外线照射式，三是电解式，其中，以高压放电式应用最为广泛。其工作原理为：利用高压电离的方式，将空气中的部分氧气分解聚合为臭氧，属于氧的同素异形体转变。

臭氧是一种氧化性极强的不稳定气体，臭氧输出浓度受到多种因素影响，其中臭氧发生器内的腔体温度是极重要的因素，臭氧在温度为30摄氏度的情况下1分钟衰减约一半，在40至50度温度下衰减会达到80%/分钟。

现有的臭氧发生器的效率已经很高，但是，90%左右的电能仍然以产热的形式被消耗，如果这部分热量不能及时散出，臭氧发生器内放电间隙的温度会持续升高甚至超过设计运行的温度，不仅不利于设备本身，也会导致臭氧在高温下分解，导致臭氧浓度输出无法满足需要。因此，臭氧发生装置上会设置对放电间隙进行冷却的装置，其一便为水冷式冷却，即对放电间隙以合理的方式通入冷却水，以降低腔室温度。例如授权公告号为CN201777883U的实用新型专利中公开的一种臭氧发生器立柱式水冷却装置，其通过设置在臭氧氧发生器侧面外挂铝合金立柱，并在立柱内内置水管，以实现循环水冷却的目的。

该专利的技术方案中，循环水冷却效果较佳，但是，水是良好导体，而每一个立柱内的水管接头都可能形成一个漏水点，当这种结构应用至高压放电式臭氧发生器上时，任何一个漏水点的泄漏都会导致水进入高压放电间隙内，而水是良好导电体，因此，采用这种结构对臭氧发生器进行冷却时，臭氧发生器由于存在较大的漏电风险，因而安全性较差。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种水冷一体式臭氧发生单元，其通过在电极内部一体设置冷却水道，以减少漏水点，提升臭氧发生单元的用电方面的安全性。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水冷一体式臭氧发生单元，包括电极板，所述电极板的至少一面上设置有嵌槽，所述嵌槽内嵌装介质板，所述嵌槽的底壁上加工有若干间隔设置且上表面与介质板抵接的条状凸起，相邻两条状凸起之间形成进气通道，所述嵌槽于全部进气通道的两端还分别设置有与空气进口和臭氧出口连通的气槽，所述电极板上设置有进水口和出水口，所述电极板内与嵌槽槽底平行的面上设置有与进水口和出水口连通的冷却水道。

通过采用上述技术方案，现有技术中的漏水点产生，主要是由于通入放电间隙中的水要具备一定的水压，在管接头处就容易发生密封不可靠的问题导致冷却水泄漏；而本方案中，将冷却水道直接加工在电极板上，冷却水直接在电极板内部流动，而电极板上加工有条状凸起，相邻条状凸起之间的进气通道即为放电间隙，因此，结构上的热量集中产生在电极板上，而随即被电极板内部的冷却水带走。

优选地，所述冷却水道包括沿垂直于条状凸起方向贯通所述电极板并分别与进水口和出水口连通的第一水道和第二水道，所述进水口和出水口设置于第一水道和第二水道的同一端，所述电极板上垂直于嵌槽槽底的侧面上设置有连通第一水道和第二水道另一端的横槽，所述横槽的槽口上焊接固定有密封盖板。

通过采用上述技术方案，横槽的设置目的在于连通第一水道和第二水道，以形成一U型的冷却水道，而这个位置的密封盖板采用焊接形式固定，可以承受较高的水压而不发生漏水，使整个冷却水道的密封性和抗压能力提高；而这种加工形式下，第一水道和第二水道均加工为通孔，横槽只需连通两者即可，无需加工很深，整个结构中不需要加工孔深很大的盲孔结构，使得整个机加工的难度有所下降。

优选地，所述冷却水道包括沿垂直于条状凸起方向贯通所述电极板并分别与进水口和出水口连通的第一水道和第二水道，以及设置于两者之间并与之结构相同的偶数条增补水道，所述进水口和出水口设置于第一水道和第二水道的同一端，所述电极板上垂直于嵌槽槽底的侧面上设置有连通第一水道和与之相邻的增补水道端部、相邻两条增补水道端部以及第二水道和与之相邻的增补水道端部的横槽，所述横槽的槽口上焊接固定有密封盖板，通过嵌槽将所述第一水道、第二水道以及两者之间的增补水道全部连通形成迷宫型的冷却水道。

通过采用上述技术方案，多个增补水道与第一水道和第二水道连通后，形成迷宫型冷却水道，冷却效率有所提高，这种冷却方式下，基本相当于在电极板上设置多个冷却水管，而由于冷却水道加工在电极板内部且相互连通，因此，冷却效果增加却没有增加漏水点，用电安全性有所提升。

优选地，所述电极板的边缘处还设置有一过线槽，所述过线槽自电极板的边缘连通至嵌槽内，所述过线槽内嵌装有一绝缘片，所述绝缘片上加工有容导线通过的凹痕。

通过采用上述技术方案，嵌槽内为放电间隙所在位置，而电极板和介质板需要外接电线，增加的绝缘片嵌装于过线槽后，其端部会有一部分延伸至电极板与介质板之间，以对嵌槽进行可靠密封，防止臭氧泄漏或者水进入嵌槽内。

优选地，所述电极板的两面均加工有嵌槽。

通过采用上述技术方案，电极板两面加工嵌槽，则一个电极板可以配合两个介质板形成双面结构，两面均产生臭氧，使得一个臭氧发生单元的气体产量提高，并且，两面的冷却均是靠电极板内的冷却水道，相当于减少一组冷却水管，漏水点进一步减少。

本发明的第二个目的在于提供一种水冷一体式臭氧发生装置，其通过多个水冷一体式臭氧发生单元的叠加使用，减少了臭氧发生装置的漏水点，提升其用电方面的安全性，并可以依据需要组装产量适当于当前工况需要的臭氧发生装置。

本发明的第二个目的是通过如下技术方案实现的：一种水冷一体式臭氧发生装置，包括有若干上述的水冷一体式臭氧发生单元，相邻两个所述水冷一体式臭氧发生单元的电极板相互抵接且介质板相互间隔设置，夹在两侧的水冷一体式臭氧发生单元中间的水冷一体式臭氧发生单元的电极板上双面均设置有嵌槽。

通过采用上述技术方案，若干臭氧发生单元的叠加，可以使整个臭氧发生装置的臭氧产出量提高至适应于当前工况，而夹在中间的臭氧发生单元的电极板上双面均设置有嵌槽，嵌装介质板，相当于一个双面臭氧发声单元，这样，使得臭氧发生装置的工作效率有所提高。

优选地，全部的电极板上于嵌槽的外圈上均设置有凹槽，所述凹槽内垫设有弹性垫片，所述弹性垫片上与进气通道对应的位置处呈镂空设置。

通过采用上述技术方案，弹性垫片的设置，可以使相邻两个臭氧发生单元上的介质板相互隔开，而将进气通道处设置成镂空的，则可以防止弹性垫片阻碍散热；并且进气通道与介质板之间的间隙为臭氧发生的放电间隙，将此处的弹性垫片做成镂空，可以防止在安装时挤压相邻介质板，两者由于弹性垫片的存在而受到挤压使放电间隙缩小。

优选地，所述臭氧发生装置上还设置有分别连通至全部水冷一体式臭氧发生单元上的进水口和出水口上的进水通道和出水通道，所述进水通道的一端用于连接至外部、另一端封闭以强迫外部冷却水进入每个水冷一体式臭氧发生单元；所述出水通道上与之呈相同设置。

通过采用上述技术方案，进水通道和出水通道的设置，使整个臭氧发生装置的进水和出水集中至这两条通道上，减少可能的漏水点。

本发明的第三个目的在于提供一种加工上述的水冷一体式臭氧发生单元的方法，以一种较为简单的加工方式实现上述结构。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的：一种加工水冷一体式臭氧发生单元的方法，包括如下步骤：

S1 在电极板的一面或两面上加工出用于嵌装介质板的嵌槽，并在嵌槽的底面上铣出若干间隔设置的进气通道，在全部进气通道的两端加工与之连通的两条气槽；

S2 在电极板上与嵌槽加工平面垂直的平面上铣削加工至少偶数条贯通至与之相对平面的水道；

S3 在步骤S2中水道贯通的两个平行平面上、相邻两水道之间铣削一横槽，以连通相邻的两水道；

S4 在上一步骤中的横槽上焊接一板厚小于横槽槽深的密封盖板。

通过采用上述技术方案，由于冷却水道加工的位置，导致组成冷却水道的第一水道、第二水道以及若干增补水道均为深孔，在电极板上直接加工通孔，在以横槽作为连通相邻水道的通道，最后以焊接密封盖板的形式将横槽密封成水道，加工简单，且密封可靠。

本发明的第四个目的在于提供一种加工上述的水冷一体式臭氧发生单元的方法，以一种较为简单的加工方式实现上述结构。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的：一种加工水冷一体式臭氧发生单元的方法，包括如下步骤：

S1 在电极板的一面上加工出用于嵌装介质板的嵌槽，并在嵌槽的底面上铣出若干间隔设置的进气通道，在全部进气通道的两端加工与之连通的两条气槽；

S2 在电极板上与嵌槽设置平面相对的面上铣出迷宫型或迷宫型冷却水槽，并将冷却水槽的两端延伸至电极板的边缘形成进水口和回水口；

S3 在另一块电极板上按照上一步骤中方法加工与之完全相同的冷却水槽；

S4 将步骤S2和S3中的电极板沿边缘焊接，以使两个冷却水槽相互固定拼接形成冷却水道。

通过采用上述技术方案，直接铣削加工冷却水槽，在拼接并焊接形成冷却水道，加工更加简单，并且，沿边缘焊接可以使拼接后的对接缝隙被可靠固定，可以承受较高的水压。

综上所述，本发明具有以下有益效果：将冷却水道和进气通道直接加工在电极板上，省去冷却水管，减少装置的漏水点；直接以电极板上的进气通道作为放电间隙，结构更加简单，尤其当进气通道均匀设置时，还可以起到对进入电极板与介质板之间的空气均匀缓冲的作用。

附图说明

图1是实施例1中描述的臭氧发生单元的装配结构爆炸图；

图2是实施例1中的电极板的结构示意图；

图3是实施例1中的电极板的剖面视图；

图4是实施例2中描述的臭氧发生单元的装配结构爆炸图；

图5是实施例3中的臭氧发生装置的整体结构爆炸图一；

图6是实施例3中的臭氧发生装置的整体结构爆炸图二；

图7是弹性垫片的结构视图。

图中，1、电极板；1’、双面电极板；10、进气通道；11、条状凸起；12、气槽；13、过线槽；14、进水口；15、出水口；16、第一水道；17、增补水道；18、第二水道；19、横槽；20、嵌槽；2、介质板；3、绝缘片；30、凹痕；4、密封盖板；5、弹性垫片；50、连接带；51、镂空槽；52、气槽密封区；53、绝缘部；54、凹槽；6、进水通道；7、出水通道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种单面放电的水冷一体式臭氧发生单元，如图1至2所示，包括有一电极板1，电极板1的一面上设置有一嵌槽20，嵌槽20内嵌设有电极板2，嵌槽20与电极板1的边缘之间开设有过线槽13，其形状呈“凸”字形设置，一端延伸至电极板1的边缘、另一端延伸至嵌槽20内，在过线槽13内嵌装有一块绝缘片3，绝缘片3的形状和尺寸与过线槽13相适配，并且，其延伸至嵌槽20内的部分夹设在电极板1与介质板2之间，当绝缘片3固定至过线槽13内后，其延伸至嵌槽20内的部分的上表面与嵌槽20齐平，以保证介质板2在嵌槽20内平整的嵌装而不发生翘起。

绝缘片3上沿电极板1的边缘至嵌槽20的方向设置有一凹痕30，用于容导线通过，以将电极板1和介质板2电性连接至外部高压电源上。

电极板1的具体结构如图2中所示，嵌槽20的槽底上设置有若干相互平行并等间距布置的条状凸起11，全部的条状凸起11呈等长设置，相邻的条状凸起11之间形成容空气通过的进气通道10，在条状凸起11的两端设置有气槽12，全部的进气通道10均连通至气槽12内，外部的气体首先经过气槽12，然后分别进入每个进气通道10内。

在介质板2嵌装至嵌槽20内时，介质板2与全部的条状凸起11的上表面相抵触，此时，在进气通道10的位置处，电极板1与介质板2之间形成放电间隙，在两者通电后，在进气通道10的位置处发生电晕，使进入进气通道10的空气中的氧气分解聚合形成臭氧并输出。

如图3中所示，由于进气通道10内发生电离，会产生大量热，本方案中，在电极板1内部加工有冷却水道，以对电极板1进行水冷散热。具体来说，冷却水道加工在电极板1内平行于嵌槽20的平面上（应当尽量贴近嵌槽20所在位置，以提高冷水与进气通道10内的热量的热交换效率）。

为了叙述方便，定义电极板1上与进气通道10的平行的边为宽、在同一平面上与之垂直的边为长、另一面为厚。在电极板1上沿长的方向设置有偶数条水道，全部的水道均贯穿电极板1的厚度方向的壁面，以便于水道的加工。位于两侧的两个水道分别为第一水道16和第二水道18，两者之间的水道为增补水道17。在电极板1上与嵌槽20位于同一平面处加工有两个圆孔，两个圆孔分别连通至第一水道16和第二水道18上，以向其内供冷却水，位于圆孔与电极板1边缘之间的孔道堵死。圆孔的一个孔口接水管、另一管口封闭，以强迫水管内的水流入冷却水道或者通过它自冷却水道排出。

为了连通相邻水道，在相邻两条水道的端部开设有一横槽19，横槽19的槽底连通相邻水道、槽口处焊接一密封盖板4，以使横槽19的槽口密封。全部水道连通后，形成如图3所示的迷宫型冷却水道。需要指出的是，增补水道17的数量并不局限两个，只要是偶数个即可，相互之间按照上述方式以横槽19连通，以适应电极板1的体积增加或者散热的需要。

实施例2

一种双面放电的水冷一体式臭氧发生单元，如图4中所示，其与实施例1的区别在于：双面电极板1’的两个面上均加工有嵌槽20 ，每个嵌槽20的设置以及介质板2的设置均与实施例1相同。

多个双面放电的水冷一体式臭氧发生单元可以相互叠加使用，只需在相邻的双面放电的水冷一体式臭氧发生单元之间增加一块弹性垫片5，以将相邻两个臭氧发生单元上的介质板2分隔开即可。为了防止增加的弹性垫片5不影响相邻电极板1之间的抵接关系，在电极板1上嵌槽20的外圈上设置有一圈凹槽54，用于放置弹性垫片5，并且，相邻电极板1上的凹槽54对接后的间隙恰好容置一个弹性垫片5，或者略小于弹性垫片5的厚度，以使它被压缩于相邻电极板1之间。

如图7中所示，弹性垫片5对应于条状凸起的位置处设置有镂空槽51，仅留下与条状凸起11相对应位置处的垫片材料，这样可以防止外力挤压介质板2时，弹性垫片5挤压进气通道10处的介质板2，使介质板2靠近进气通道10的底部，减小放电间隙。为保证弹性垫片5的强度，镂空槽51通过连接带50连接。弹性垫片5上对应于气槽12的位置处设置气槽密封区52。

实施例3

一种水冷一体式臭氧发生装置，如图5中所示，它相当于将实施例1中的两个单面放电的水冷一体式臭氧发生单元和若干实施例2中描述的双面放电的水冷一体式臭氧发生单元按照图中所示方式组合起来使用。

如图5至6中所示，电极板1和双面电极板1’上连通至第一水道16和第二水道18上的圆孔设置不同，双面电极板1’上的圆孔贯通电极板本体、位于两端的电极板1上的圆孔一个成贯通设置，另一个设置与实施例1中的圆孔设置相同，即加工成盲孔，或通孔再堵死。

全部的圆孔连通形成进水通道6和出水通道7，冷却水从电极板1的圆孔接入，由于对面的圆孔为盲孔设置，因此，冷却水被迫进入每个电极板1和双面电极板1’的冷却水道内，流出时与之相同。

实施例4

一种水冷一体式臭氧发生单元的加工方法，包括如下步骤：

步骤1 在电极板1的表面上铣削嵌槽20、进气通道11、气槽12以及过线槽结构；

步骤2 沿电极板1的厚度的边贯通加工轴线与嵌槽20槽底面平行的n条水道（n为偶数）；

步骤3 在相邻水道之间加工（n-1）条横槽19，以通过横槽19的槽底连通相邻水道，并在横槽19的槽口上盖合一块密封盖板4，并沿密封盖板4的四边将它与电极板1焊接形成焊缝；

步骤4 对步骤3中的焊缝进行机械加工，以形成平整平面；

步骤5 在电极板1的面上加工圆孔以将它与水道连通，并将全部加工中的工艺孔堵死。

实施例5

一种水冷一体式臭氧发生单元的加工方法，与实施例4中的区别在于，步骤2、3替换为下述步骤：在电极板1的一面上加工嵌槽20、另一面上铣削处迷宫型水槽；将两块上述电极板对和并沿边缘焊接，以将两个水槽对接形成冷却水道，以避免实施例4中的水道加工时的深孔钻削或铣削，以铣槽加焊接的形式取代。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.水冷一体式臭氧发生单元，包括电极板(1)，所述电极板(1)的至少一面上设置有嵌槽(20)，所述嵌槽(20)内嵌装介质板(2)，所述嵌槽(20)的底壁上加工有若干间隔设置且上表面与介质板(2)抵接的条状凸起(11)，相邻两条状凸起(11)之间形成进气通道(10)，所述嵌槽(20)于全部进气通道(10)的两端还分别设置有与空气进口和臭氧出口连通的气槽(12)，其特征是：所述电极板(1)上设置有进水口(14)和出水口(15)，所述电极板(1)内与嵌槽(20)槽底平行的面上设置有与进水口(14)和出水口(15)连通的冷却水道；

所述冷却水道包括沿垂直于条状凸起(10)方向贯通所述电极板(1)并分别与进水口(14)和出水口(15)连通的第一水道(16)和第二水道(18)，所述进水口(14)和出水口(15)设置于第一水道(16)和第二水道(18)的同一端，所述电极板(1)上垂直于嵌槽(20)槽底的侧面上设置有连通第一水道(16)和第二水道(18)另一端的横槽(19)，所述横槽(19)的槽口上焊接固定有密封盖板(4)；

所述冷却水道包括沿垂直于条状凸起(11)方向贯通所述电极板(1)并分别与进水口(14)和出水口(15)连通的第一水道(16)和第二水道(18)，以及设置于两者之间并与之结构相同的偶数条增补水道(17)，所述进水口(14)和出水口(15)设置于第一水道(16)和第二水道(18)的同一端，所述电极板(1)上垂直于嵌槽(20)槽底的侧面上设置有连通第一水道(16)和与之相邻的增补水道(17)端部、相邻两条增补水道(17)端部以及第二水道(18)和与之相邻的增补水道(17)端部的横槽(19)，所述横槽(19)的槽口上焊接固定有密封盖板(4)，通过嵌槽(20)将所述第一水道(16)、第二水道(18)以及两者之间的增补水道(17)全部连通形成迷宫型的冷却水道；

所述电极板(1)的两面均加工有嵌槽(20)。

2.根据权利要求1所述的水冷一体式臭氧发生单元，其特征是：所述电极板(1)的边缘处还设置有一过线槽(13)，所述过线槽(13)自电极板(1)的边缘连通至嵌槽(20)内，所述过线槽(13)内嵌装有一绝缘片(3)，所述绝缘片(3)上加工有容导线通过的凹痕(30)。

3.水冷一体式臭氧发生装置，其特征是，包括有若干如权利要求1或2所述的水冷一体式臭氧发生单元，相邻两个所述水冷一体式臭氧发生单元的电极板(1)相互抵接且介质板(2)相互间隔设置，夹在两侧的水冷一体式臭氧发生单元中间的水冷一体式臭氧发生单元的电极板(1)上双面均设置有嵌槽(20)。

4.根据权利要求3所述的水冷一体式臭氧发生装置，其特征是，全部的电极板(1)上于嵌槽(20)的外圈上均设置有凹槽(54)，所述凹槽(54)内垫设有弹性垫片(5)，所述弹性垫片(5)上与进气通道（10）对应的位置处呈镂空设置。

5.根据权利要求3所述的水冷一体式臭氧发生装置，其特征是，所述臭氧发生装置上还设置有分别连通至全部水冷一体式臭氧发生单元上的进水口(14)和出水口(15)上的进水通道(6)和出水通道，所述进水通道(6)的一端用于连接至外部、另一端封闭以强迫外部冷却水进入每个水冷一体式臭氧发生单元；所述出水通道上与之呈相同设置。

6.加工水冷一体式臭氧发生单元的方法，使用了如权利要求1或2所述的水冷一体式臭氧发生单元，其特征在于，包括以下步骤：

S1 在电极板的一面或两面上加工出用于嵌装介质板的嵌槽，并在嵌槽的底面上铣出若干间隔设置的进气通道，在全部进气通道的两端加工与之连通的两条气槽；

S2 在电极板上与嵌槽加工平面垂直的平面上铣削加工至少偶数条贯通至与之相对平面的水道；

S3 在步骤S2中水道贯通的两个平行平面上、相邻两水道之间铣削一横槽，以连通相邻的两水道；

S4 在上一步骤中的横槽上焊接一板厚小于横槽槽深的密封盖板。

7.加工水冷一体式臭氧发生单元的方法，使用了如权利要求1或2所述的水冷一体式臭氧发生单元，其特征在于，包括以下步骤：

S1 在电极板的一面上加工出用于嵌装介质板的嵌槽，并在嵌槽的底面上铣出若干间隔设置的进气通道，在全部进气通道的两端加工与之连通的两条气槽；

S2 在电极板上与嵌槽设置平面相对的面上铣出迷宫型或迷宫型冷却水槽，并将冷却水槽的两端延伸至电极板的边缘形成进水口和回水口；

S3 在另一块电极板上按照上一步骤中方法加工与之完全相同的冷却水槽；

S4 将步骤S2和S3中的电极板沿边缘焊接，以使两个冷却水槽相互固定拼接形成冷却水道。