CN108486601A

CN108486601A - 一种没入式电解臭氧发生器

Info

Publication number: CN108486601A
Application number: CN201810627674.2A
Authority: CN
Inventors: 徐名勇
Original assignee: Baxter Environmental Technology (yantai) Co Ltd
Current assignee: Baxter Environmental Technology (yantai) Co Ltd
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2018-09-04
Anticipated expiration: 2038-06-19
Also published as: CN108486601B

Abstract

本发明公开了一种没入式电解臭氧发生器，其阴极结构包括下加强钛板（10、有阴极导水导气孔（1‑1）的阴极框体（1），有导水导气孔（12‑2）的阴极导电板（12）、阴极导电螺柱（12‑1）、阴极微孔钛板（7）、阴极催化剂层（8）、质子交换膜（6）、O型密封圈（11）；阳极结构包括有阳极导水导气孔（9‑1）的上加强钛板（9）、阳极框体（2）、阳极微孔钛板（4）、阳极催化剂层（5）；下加强钛板（10）、阴极框体（1）、阴极导电板（12）、O型密封圈（11）、阴极微孔钛板（7）、阴极催化剂层（8）、质子交换膜（6）与阳极催化剂层（5）、阳极微孔钛板（4）、阳极框体（2）、上加强钛板（9）、紧固在一起。本发明结构简单实用，使用者安装和更换方便，实现供电缓升缓降，提高发生器使用寿命。

Description

一种没入式电解臭氧发生器

技术领域：

本发明涉及一种以水为原料的没入式电解臭氧发生器,属于电解臭氧发生器技术领域。

背景技术：

目前，以水为原料的电解臭氧发生器采用外装式结构。其有如下缺点:在一些应用领域外装式结构发生器的安装和更换比较繁琐，而且阴极会有少量水排出，给使用者造成不便。并且目前以水为原料的电解臭氧发生器的供电方式是使用时瞬时上电且停止使用时为即时断电方式或者是发生器持续供电。其有如下缺点:在很多应用领域发生器不能持续供电，若采用即时断电方式，则在断电瞬间膜两侧积聚的氢、氧离子会向相反方向扩散形成反向电流，而反方向扩散的氢、氧离子会对阳极、阴极的催化剂层产生破坏，因而造成发生器使用寿命会大幅度降低。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种结构简单实用，使用者安装和更换方便，实现供电缓升缓降，提高发生器使用寿命的一种没入式电解臭氧发生器。

本发明可以通过如下措施来达到：一种没入式电解臭氧发生器，其包括阴极结构和阳极结构，阴极结构包括下加强钛板，下加强钛板上接有阳极导电螺柱，下加强钛板上设有阴极框体，阴极框体上加工有阴极导水导气孔，阴极框体上嵌有阴极导电板，阴极导电板上加工有导水导气孔，阴极导电板连接有阴极导电螺柱，阴极导电板上设有阴极微孔钛板，阴极微孔钛板上设有阴极催化剂层，阴极催化剂层上设有质子交换膜，质子交换膜与阴极框体之间设有O型密封圈；阳极结构包括上加强钛板，上加强钛板上加工有阳极导水导气孔，上加强钛板下设有阳极框体，阳极框体内设有阳极微孔钛板，阳极微孔钛板下设有阳极催化剂层；下加强钛板、阴极框体、阴极导电板、O型密封圈、阴极微孔钛板、阴极催化剂层、质子交换膜与阳极催化剂层、阳极微孔钛板、阳极框体、上加强钛板通过螺丝紧固在一起。

为了进一步实现本发明的目的，所述的阴极结构通过阴极导电螺柱经过电解水桶底部通入桶外；阳极结构通过阳极导电螺柱经过电解水桶底部通入桶外并通过螺帽紧固；阴极导电柱和阳极导电柱与发生器供电装置相连。

为了进一步实现本发明的目的，所述的发生器供电装置包括AC/DC电源变换器、微型控制芯片MCU、恒流产生电路；AC/DC电源变换器分别连接微型控制芯片MCU、恒流产生电路，微型控制芯片MCU连接恒流产生电路，恒流产生电路连接阴极导电柱和阳极导电柱。

为了进一步实现本发明的目的，所述的恒流产生电路包括与微型控制芯片MCU相连的电阻R1、电阻R9, 电阻R1分别连接电容C2的一端、三极管N2的基极，电容C2的另一端连接三极管N2的发射极，三极管N2的集电极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接电容C3的一端、电阻R5的一端，降压型直流电源变换芯片U2的2脚，电容C3的另一端、电阻R5的另一端分别连接三极管N2的发射极、电容C1的一端、集成运算放大器U1的2脚，降压型直流电源变换芯片U2的2脚分别连接二极管D7的负极、电阻R6的一端，降压型直流电源变换芯片U2的5脚分别连接电容C5的一端、电容C4的一端、电解电容E1的一端、电感ID2的一端，降压型直流电源变换芯片U2的4脚连接电容C5的另一端，降压型直流电源变换芯片U2的3脚分别连接电阻R7的一端、稳压二极管D6的负极、电感ID4的一端，电阻R7的另一端连接电容C6的一端，电感ID4的另一端分别连接电容C7的一端、电解电容E2的一端、电阻R6的另一端、电容C8的一端、电解电容E3的一端，电解电容E1的另一端、电容C4的另一端、降压型直流电源变换芯片U2的1脚、电容C6的另一端、稳压二极管D6的正极、电容C7的另一端、电解电容E2的另一端、电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端、集成运算放大器U1的1脚、电容C8的另一端、电解电容E3的另一端、继电器JD1的动触点相连；集成运算放大器U1的5脚连接电感ID2的另一端、电容C1的另一端，集成运算放大器U1的4脚连接二极管D7的正极、电位器RV1的一端，集成运算放大器U1的3脚连接电阻R3 的一端、电阻R2的一端，电位器RV1的另一端与电阻R2的另一端相连；电阻R9的另一端连接电容C19的一端、三极管N1的基极，电容C19的另一端和三极管N1的发射极相连，三极管N1的集电极与继电器JD1的线圈一端连接，继电器JD1的常开点连接臭氧发生器OG的阴极，臭氧发生器OG的阳极连接电解电容E3的一端。

本发明与已有技术相比具有如下积极效果：由于本发明的电解臭氧发生器为没入式结构，结构简单实用、使用者安装和更换操作简便，且由于本发明的供电装置实现供电的缓升缓降，在发生器开启时的供电初期，缓慢提高发生器的供电电压，发生器质子交换膜两侧逐渐建立氢、氧离子的梯度分布，在发生器关闭时的供电的末期，缓慢降低发生器的供电电压，发生器膜两侧逐渐降低氢、氧离子的梯度分布，从而避免氢、氧离子的反方向扩散，也就避免了氢、氧离子对催化剂产生破坏，因此在间断使用的应用领域，可大幅提高发生器使用寿命。且本发明的电解臭氧发生器为没入式结构，结构简单实用、使用者安装和更换操作简便。

附图说明：

图1为本发明的臭氧发生器的结构示意图；

图2为本发明的臭氧发生器与电解水桶的安装结构示意图。

图3为本发明的供电装置的结构示意图；

图4为本发明供电装置的微型控制芯片MCU和恒流产生电路部分的电路原理图；

图5为本发明的阶梯升降方式供电的电压波形曲线；

图6为本发明的缓慢升降方式供电的电压波形曲线；

图7为本发明的长时间维持初始电压值的阶梯升降方式供电的电压波形曲线。

图8为本发明的长时间维持初始电压值的缓慢升降方式供电的电压波形曲线。

具体实施方式：下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明：

实施例：一种没入式电解臭氧发生器（参见图1、图2），其包括阴极结构和阳极结构，阴极结构包括下加强钛板10，下加强钛板10上接有阳极导电螺柱10-1，下加强钛板10上设有阴极框体1，阴极框体1上加工有阴极导水导气孔1-1，阴极框体1上嵌有阴极导电板12，阴极导电板12上加工有导水导气孔12-2，阴极导电板12连接有阴极导电螺柱12-1，阴极导电板12上设有阴极微孔钛板7，阴极微孔钛板7上设有阴极催化剂层8，阴极催化剂层8上设有质子交换膜6，质子交换膜6与阴极框体1之间设有O型密封圈11；阳极结构包括上加强钛板9，上加强钛板9上加工有阳极导水导气孔9-1，上加强钛板9下设有阳极框体2，阳极框体2内设有阳极微孔钛板4，阳极微孔钛板4下设有阳极催化剂层5；下加强钛板10、阴极框体1、阴极导电板12、O型密封圈11、阴极微孔钛板7、阴极催化剂层8、质子交换膜6与阳极催化剂层5、阳极微孔钛板4、阳极框体2、上加强钛板9通过螺丝3紧固在一起；阴极结构通过阴极导电螺柱12-1经过电解水桶13底部通入桶外；阳极结构通过阳极导电螺柱10-1经过电解水桶13底部通入桶外并通过螺帽14紧固；阴极导电柱12-1和阳极导电柱10-1与发生器供电装置相连。

使用前将纯净水加入电解水桶中使发生器完全没入水中，然后接通发生器供电装置，使用过程中阴极排水还是留在桶中。在结构上由于阴阳极完全隔离，阴极导水导气孔1-1内存留气体使水断开，避免形成导电通路，因此使用完成以后，断开发生器供电装置，发生器完全没入水中，阴阳极间也是电气绝缘的，从而保证发生器的使用寿命。当发生器出现异常需要更换时只需拆卸固定螺帽即可。省时省力，快捷方便。

所述的发生器供电装置（参见图3-图6），其包括AC/DC电源变换器21、微型控制芯片MCU22、恒流产生电路23。AC/DC电源变换器21分别连接微型控制芯片MCU22、恒流产生电路23，微型控制芯片MCU22连接恒流产生电路23，恒流产生电路23连接阴极导电柱12-1和阳极导电柱10-1。

所述恒流产生电路23包括与微型控制芯片MCU22相连的电阻R1、电阻R9, 电阻R1分别连接电容C2的一端、三极管N2的基极，电容C2的另一端连接三极管N2的发射极，三极管N2的集电极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接电容C3的一端、电阻R5的一端，降压型直流电源变换芯片U2（XL4016）的2脚，电容C3的另一端、电阻R5的另一端分别连接三极管N2的发射极、电容C1的一端、集成运算放大器U1（LM321）的2脚，降压型直流电源变换芯片U2（XL4016）的2脚分别连接二极管D7的负极、电阻R6的一端，降压型直流电源变换芯片U2（XL4016）的5脚分别连接电容C5的一端、电容C4的一端、电解电容E1的一端、电感ID2的一端，降压型直流电源变换芯片U2（XL4016）的4脚连接电容C5的另一端，降压型直流电源变换芯片U2（XL4016）的3脚分别连接电阻R7的一端、稳压二极管D6的负极、电感ID4的一端，电阻R7的另一端连接电容C6的一端，电感ID4的另一端分别连接电容C7的一端、电解电容E2的一端、电阻R6的另一端、电容C8的一端、电解电容E3的一端，电解电容E1的另一端、电容C4的另一端、降压型直流电源变换芯片U2（XL4016）的1脚、电容C6的另一端、稳压二极管D6的正极、电容C7的另一端、电解电容E2的另一端、电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端、集成运算放大器U1（LM321）的1脚、电容C8的另一端、电解电容E3的另一端、继电器JD1的动触点相连；集成运算放大器U1（LM321）的5脚连接电感ID2的另一端、电容C1的另一端，集成运算放大器U1（LM321）的4脚连接二极管D7的正极、电位器RV1的一端，集成运算放大器U1（LM321）的3脚连接电阻R3 的一端、电阻R2的一端，电位器RV1的另一端与电阻R2的另一端相连；电阻R9的另一端连接电容C19的一端、三极管N1的基极，电容C19的另一端和三极管N1的发射极相连，三极管N1的集电极与继电器JD1的线圈一端连接，继电器JD1的常开点连接臭氧发生器OG的阴极，臭氧发生器OG的阳极连接电解电容E3的一端。

采用本发明，在使用时，微型控制芯片MCU控制三极管N2先处于完全截止的状态，三极管N1导通使继电器JD1闭合为发生器OG供电。降压型直流电源变换芯片U2(XL4016)的第2脚电压恒定为1.25V，这时的供电电压由电阻R5及电阻R6的数值确定（调整R5及R6的数值控制电压在1.5V到2.3V的范围，优选R5=20KΩ、R6=10KΩ，初始供电电压约1.9V，），此时发生器OG只有微弱电流流过。然后微型控制芯片MCU输出PWM波形控制三极管N2的导通截止的占空比，这时的供电电压由电阻R5及电阻R6的数值以及N2和R4等效阻值确定（优选的：R5=20KΩ、R6=10KΩ、R4=3KΩ），随着三极管N2的导通截止的占空比的提高，为发生器OG供电的电压逐渐提高，当达到发生器OG的额定工作电流时，供电电路进入恒流供电模式，恒流供电电流由集成运算放大器U1（LM321）控制，数值由采样电阻R8及电阻R2、电阻R3及电位器RV1确定。停止使用时，微型控制芯片MCU输出PWM波形控制三极管N2的导通截止的占空比逐渐降低，为发生器OG供电的电压逐渐降低，直到三极管N2进入完全截止的状态，同样此时发生器OG也只有微弱电流流过。继续等待一段时间（优选3分钟），然后MCU控制三极管N1截止使继电器断开完全停止为发生器OG供电。阶梯式供电波形如图5、7所示，缓慢升降式供电波形如图6、8所示.

优选的，供电爬升时间5—30秒，供电下降时间10—300秒。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种没入式电解臭氧发生器，其包括阴极结构和阳极结构，阴极结构包括下加强钛板（10，下加强钛板（10）上接有阳极导电螺柱（10-1），下加强钛板（10）上设有阴极框体（1），阴极框体（1）上加工有阴极导水导气孔（1-1），阴极框体（1）上嵌有阴极导电板（12），阴极导电板（12）上加工有导水导气孔（12-2），阴极导电板（12）连接有阴极导电螺柱（12-1），阴极导电板（12）上设有阴极微孔钛板（7），阴极微孔钛板（7）上设有阴极催化剂层（8），阴极催化剂层（8）上设有质子交换膜（6），质子交换膜（6）与阴极框体（1）之间设有O型密封圈（11）；阳极结构包括上加强钛板（9），上加强钛板（9）上加工有阳极导水导气孔（9-1），上加强钛板（9）下设有阳极框体（2），阳极框体（2）内设有阳极微孔钛板（4），阳极微孔钛板（4）下设有阳极催化剂层（5）；下加强钛板（10）、阴极框体（1）、阴极导电板（12）、O型密封圈（11）、阴极微孔钛板（7）、阴极催化剂层（8）、质子交换膜（6）与阳极催化剂层（5）、阳极微孔钛板（4）、阳极框体（2）、上加强钛板（9）通过螺丝（3）紧固在一起。

2.根据权利要求1所述的一种没入式电解臭氧发生器，其特征在于所述的阴极结构通过阴极导电螺柱（12-1）经过电解水桶（13）底部通入桶外；阳极结构通过阳极导电螺柱（10-1）经过电解水桶（13）底部通入桶外并通过螺帽（14）紧固；阴极导电柱（12-1）和阳极导电柱（10-1）与发生器供电装置相连。

3.根据权利要求2所述的一种没入式电解臭氧发生器，其特征在于所述的发生器供电装置包括AC/DC电源变换器（21）、微型控制芯片MCU（22）、恒流产生电路（23）；AC/DC电源变换器（21）分别连接微型控制芯片MCU（22）、恒流产生电路（23），微型控制芯片MCU（22）连接恒流产生电路（23），恒流产生电路（23）连接阴极导电柱（12-1）和阳极导电柱（10-1）。

4.根据权利要求3所述的一种没入式电解臭氧发生器，其特征在于所述的恒流产生电路（23）包括与微型控制芯片MCU（22）相连的电阻R1、电阻R9, 电阻R1分别连接电容C2的一端、三极管N2的基极，电容C2的另一端连接三极管N2的发射极，三极管N2的集电极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接电容C3的一端、电阻R5的一端，降压型直流电源变换芯片U2的2脚，电容C3的另一端、电阻R5的另一端分别连接三极管N2的发射极、电容C1的一端、集成运算放大器U1的2脚，降压型直流电源变换芯片U2的2脚分别连接二极管D7的负极、电阻R6的一端，降压型直流电源变换芯片U2的5脚分别连接电容C5的一端、电容C4的一端、电解电容E1的一端、电感ID2的一端，降压型直流电源变换芯片U2的4脚连接电容C5的另一端，降压型直流电源变换芯片U2的3脚分别连接电阻R7的一端、稳压二极管D6的负极、电感ID4的一端，电阻R7的另一端连接电容C6的一端，电感ID4的另一端分别连接电容C7的一端、电解电容E2的一端、电阻R6的另一端、电容C8的一端、电解电容E3的一端，电解电容E1的另一端、电容C4的另一端、降压型直流电源变换芯片U2的1脚、电容C6的另一端、稳压二极管D6的正极、电容C7的另一端、电解电容E2的另一端、电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端、集成运算放大器U1的1脚、电容C8的另一端、电解电容E3的另一端、继电器JD1的动触点相连；集成运算放大器U1的5脚连接电感ID2的另一端、电容C1的另一端，集成运算放大器U1的4脚连接二极管D7的正极、电位器RV1的一端，集成运算放大器U1的3脚连接电阻R3 的一端、电阻R2的一端，电位器RV1的另一端与电阻R2的另一端相连；电阻R9的另一端连接电容C19的一端、三极管N1的基极，电容C19的另一端和三极管N1的发射极相连，三极管N1的集电极与继电器JD1的线圈一端连接，继电器JD1的常开点连接臭氧发生器OG的阴极，臭氧发生器OG的阳极连接电解电容E3的一端。