CN115259093B - 一种高密度板式臭氧发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高密度板式臭氧发生器，包括高压放电腔室和冷却腔室，高压放电腔室和冷却腔室通过腔室的壁隔开，高压放电腔室内部设置有多个层叠交错布置的双面高压电极板和均热板，双面高压电极板的两侧板面均为放电介质板，高压电极被密封在两个放电介质板之间，放电介质板与均热板之间保留气隙以允许气体通过；所述均热板穿过腔室的壁进入到冷却腔室内的冷却介质中。本发明通过均热板的热转移方式，将散热功能移出放电室单独处理，从而大大简化了低温等离子反应室的内部结构，实现了臭氧反应器放电室的最简结构和最高堆积密度。
Description
技术领域
本发明属于臭氧发生器技术领域，具体涉及一种高密度板式臭氧发生器。
背景技术
以往板式臭氧发生器虽然对于管式臭氧发生器的传统管束式结构，进行了革命性的变革，由于平面平行的介质板与地电极构成的偶件结构特点，使得增强放电气隙的电场强度的众多影响要素，超越管式结构的材料结构和工艺制程的限制，分别得到充分的体现和优化，使得板式臭氧发生器相对管式臭氧发生器，无论在臭氧合成的技术指标上，在体积、重量和可靠性方面都得到大大提升，形成了技术升级换代的优势。
然而，由于现行板式臭氧单元结构，在水冷地电极模块内部狭小空间内，相互密集的集成了气路通道、水路通道、高频高压通道，以及相互叠压装配的各个模块之间，需要保证气、水、电三路通道腐蚀性气体的气密连接、冷却水的水密性连接，以及高频高压电绝缘连接。
如此复杂关系的布水、布气、绝缘的密封连接，使得水冷模块的腔体结构异常复杂，以至于不得不借助于分层整体制造工艺来完成，造成了制造工艺的复杂和成本的高企不下。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种高密度板式臭氧发生器，通过双面高压电极板和均热板的结合，利用冷媒单独对均热板进行换热，从而简化和缩小了臭氧发生器的结构并大幅度提高臭氧发生器的效率。
一种高密度板式臭氧发生器，包括高压放电腔室和冷却腔室，高压放电腔室和冷却腔室通过腔室的壁隔开，高压放电腔室内部设置有多个层叠交错布置的双面高压电极板和均热板，双面高压电极板的两侧板面均为放电介质板，高压电极被密封在两个放电介质板之间，放电介质板与均热板之间保留气隙以允许气体通过，在气隙的一侧的高压放电腔室设置有进气口，在气隙的另一侧的高压放电腔室设置有出气口；所述均热板穿过腔室的壁进入到冷却腔室内的冷却介质中。
在高压放电腔室内部设有整流罩，整流罩将双面高压电极板和均热板上与双面高压电极板层叠布置的部分容纳于其中，均热板穿过整流罩，并且在整流罩上对应进气口和出气口的位置均设有开口，其中出气口与对应的开口通过管道连通。
所述均热板与腔室的壁之间密封连接。
在所述腔室的壁上设置有密封结构件，所述均热板穿过密封结构件并与密封结构件之间进行密封连接。
高压放电腔室位于冷却腔室的上方，或者冷却腔室位于高压放电腔室的上方。
所述均热板水平布置。
所述均热板位于冷却腔室内的表面设置有扰流结构。
所述均热板位于高压放电腔室内的表面设置有支撑凸台，支撑凸台为绝缘材料，支撑凸台的高度等于双面高压电极板与均热板之间的气隙的宽度。
所述冷却腔室的冷却介质为水或其他冷却媒介。
所述冷却腔室与水循环系统连接。
本发明提供的高密度板式臭氧发生器，采用了将复杂因素解耦的思想方法，通过均热板的热转移方式，将散热功能移出放电室单独处理，从而大大简化了低温等离子反应室的内部结构，实现了臭氧反应器放电室的最简结构和最高堆积密度，简化了制造工艺、降低了制造成本，将板式臭氧发生器的结构体积、重量和成本大大降低，为臭氧发生器的系统优化奠定基础，实现板式结构臭氧发生器性能的飞跃。
本发明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，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的双面高压电极板的平面结构示意图；
图2为实施例一提供的双面高压电极板的内部结构示意图；
图3为实施例一提供的增强介质背板的结构示意图；
图4为实施例一提供的放电介质板的结构示意图；
图5为实施例二提供的双面高压电极板的内部结构示意图。
图6为实施例三提供的高密度板式臭氧发生器的结构示意图。
图7为实施例三提供的高密度板式臭氧发生器的结构示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
10、放电介质板；11、增强介质背板；12、金属化膜层；13、热合膜；14、箔电极条带；15、电极引出绝缘膜；16、灌封胶；17、箔电极引出条带；18、箔电极绝缘膜；19、导电膜。
20、高压放电腔室；21、腔室的壁；22、双面高压电极板；23、均热板；24、进气口；25、出气口；26、整流罩；27、密封结构件；28、冷却介质；29、冷却腔室。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
结合图1-图4，本实施例提供一种双面高压电极板，包括两侧的放电介质板10和中间的增强介质背板11，每个放电介质板10的内侧表面上均固化成型有一层金属化膜层12并在金属化膜层(12)与放电介质板的四周边缘之间留有绝缘空白区，金属化膜层12采用图形化结构设计(例如为板状、栅格状、环状等)，金属化膜层的整体形状与放电介质板10的形状近似，例如均为矩形结构，金属化膜层12与放电介质板10的边缘之间保留距离，以便于做绝缘处理；所述增强介质背板11覆盖所述金属化膜层12并且外边缘不超过放电介质板10；在增强介质背板11与每侧的放电介质板10之间设置有一层热合膜13，以将二者粘结固定，热合膜13在加热后能够融化，在外部压力作用下同时与金属化膜层12和增强介质背板11粘接；在每个放电介质板10的一侧边设置有箔电极条带14，所述箔电极条带14的一端与金属化膜层12搭接，另一端延伸到放电介质板10的外侧，以与外部电路的高压输出端连接，在箔电极条带14与放电介质板10之间还设置有电极引出绝缘膜15，电极引出绝缘膜15用于对箔电极条带14进行绝缘，保证安全并防止爬电，电极引出绝缘膜15的宽度大于箔电极条带14的宽度，以将箔电极条带14包覆，两个箔电极条带14的引出位置相同，使两个箔电极条带14能够被两个电极引出绝缘膜15包覆使其与外部环境绝缘。
当增强介质背板11的外边缘位于放电介质板10内部时，通过灌封胶灌注在增强介质背板11的边缘，以将两个放电介质板10的边缘之间进行密封，并在增强介质背板11与引出绝缘膜重叠的位置设置有嵌入式凹槽，以使引出绝缘膜落入在嵌入式凹槽中，可以将两侧的嵌入式凹槽贯通形成容纳箔电极条带和电极引出绝缘膜的缺口，此时两个箔电极条带可以在缺口中直接贴合，并通过两侧的电极引出绝缘膜将两个箔电极条带包覆并在箔电极条带的两侧进行直接接合；当增强介质背板11的边缘及于放电介质板10的边缘时，对应于电极引出绝缘膜15的位置开设有嵌入式凹槽，使电极引出绝缘膜15能够落入嵌入式凹槽中，可以将两侧的嵌入式凹槽贯通形成容纳箔电极条带和电极引出绝缘膜的缺口，两个箔电极条带可以在缺口中直接贴合，并通过两侧的电极引出绝缘膜将两个箔电极条带包覆并在箔电极条带的两侧进行直接接合，此时可以不需要再利用灌封胶密封，而仅通过热合膜将层状结构连接并密封。可以根据两个箔电极条带、电极引出绝缘膜的厚度，来合理设计与它们总厚度适应的增强介质背板，并根据电极引出绝缘膜的宽度来合理设计嵌入式凹槽或缺口的宽度，可以留有一定空袭用灌封胶填充。
为进一步确保金属化膜层、箔电极条带在进行真空热压复合时，充分充填界面，减少或杜绝气隙，在金属化膜层和箔电极条带的表面均设置有低温锡合金膜层，通过低温锡合金在熔融状态的流动性充填凹凸不平的部位，特别是空袭的位置。
所述金属化膜层12为板状、栅格状、环状等；金属化膜层12可以是整板结构，也可以具有镂空以形成不同的图案。
所述放电介质板10、增强介质背板11均采用耐高温绝缘材料。例如可以采用陶瓷、玻璃、微晶玻璃、云母、石英或有机玻璃；并不需要限定放电介质板10、增强介质背板11采用相同的材质，在保证绝缘性要求的前提下，可以选用不同的材质；但是通常地，两侧的放电介质板10需要选用相同的材质和尺寸规格。
所述金属化膜层12为镀镍、真空溅射金属膜、导电金属浆烧结、石墨烯导电涂层或者超声波搪锡合金；本领域技术人员也可以采用其他金属膜，并且不限于电镀、真空溅射、烧结和超声波搪瓷技术。
热合膜13为绝缘膜，其在加热的状态下能够将增强介质背板11与金属化膜层12连接，通常为热熔胶制造的薄膜材质。
放电介质板10、热合膜13、增强介质背板11之间通过真空加热的方式层压连接成型；热合膜在加热熔融之后，将增强介质背板11和放电介质板10上的金属化膜层12之间连接，并且在真空状态下不会产生气泡，通过外力压实形成紧密贴合，对放电介质板10的边缘注入具有绝缘性能的灌封胶密封。通过设计合适的尺寸，特别是嵌入式凹槽、箔电极条带、电极引出绝缘膜的尺寸，使箔电极条带、电极引出绝缘膜落入嵌入式凹槽之后，避免产生过大的膨胀应力。
实施例二
结合图1、图5，本实施例提供一种双面高压电极板，包括两侧的放电介质板10和中间的引出箔电极膜片17，每个放电介质板10的内侧表面上均固化成型有一层金属化膜层12，金属化膜层的整体形状与放电介质板10的形状近似，例如均为矩形结构，金属化膜层12与放电介质板10的边缘之间保留距离，以便于做绝缘处理；所述引出箔电极膜片17包括与金属化膜层形状适配的主体部和条带状的引出部，主体部置于两个金属化膜层12之间，主体部的形状与金属化膜层12的整体形状适配，引出部自主体部沿着两个放电介质板10的一侧边向外引出；在主体部与两侧的金属化膜层12之间各设置有一层导电膜19，主体部、导电膜19与放电介质板10的边缘均保持安全绝缘距离，用绝缘的灌封胶16对导电膜19外部的放电介质板10进行绝缘密封，导电膜19使主体部与金属化膜层之间导电和连接；引出部穿过灌封胶16，并且外露部分的两侧用箔电极绝缘膜18包覆，使其与外部绝缘，箔电极绝缘膜18可以预成型在引出部的端部，然后引出部再与主体部焊接成型，或者，主体部与引出部一体成型，然后再将箔电极绝缘膜18包覆再引出部的外部，箔电极绝缘膜18通常需要与灌封胶16连接以确保绝缘性。
所述导电膜19为导电胶或者低熔点金属钎料，利用低熔点金属钎料的特性，使其能够在加热的时候处于熔融状态，从而将引出箔电极膜片17的主体部与金属化膜层12形成热熔连接。无论采用导电胶胶结或低熔点金属钎料连接时，需同时在放电介质板的金属化膜层的边缘绝缘带以及箔电极膜片的引出部上，布置绝缘热熔材料作为灌封胶，同时复合成型，以保证高压绝缘整体的连续性。导电膜19并不限于以上示例，依据本领域的理解，能够满足导电、低熔点的膜结构均可尝试应用。
所述放电介质板10采用陶瓷、玻璃、微晶玻璃、云母、石英或有机玻璃；总体而言要求放电介质板10具有良好的绝缘性和耐高温性能；
引出箔电极膜片17的主体部和引出部之间为一体成型或者焊接连接成型，采用分体成型的主体部和引出部通过焊接的方式连接成型。
所述金属化膜层12为化学镀镍、真空溅射金属膜、导电金属浆烧结、石墨烯导电涂层或者超声波搪锡合金。金属化膜层12与放电介质板10之间形成分子间的结合力，可以避免气隙或真空间隙。
放电介质板10、导电膜19、引出箔电极膜片17通过真空加热的方式层压连接成型；并对放电介质板10的边缘注入灌封胶16密封。
本发明提供的双面高压电极板，通过侧边引出绝缘高压电极引出条带的方式，将两侧的放电介质板的高压电极箔层通过结构设计紧密连接引出，并密封成刚性板式结构总成，突破了现有单面高压电极结构的局限，从而能够在应用于臭氧发生器的时候，两相邻电极的放电结构间距最小，为多个层叠放电单元最紧密放置奠定基础，从而实现臭氧发生器放电室的最高堆积密度。
实施例三
如图6、图7所示，本实施例提供一种高密度板式臭氧发生器，包括高压放电腔室20和冷却腔室29，高压放电腔室20和冷却腔室29通过腔室的壁21隔开，高压放电腔室20内部设置有多个层叠交错布置的双面高压电极板22和均热板23，双面高压电极板22的两侧板面均为放电介质板，高压电极被密封在两个放电介质板之间，放电介质板与均热板23之间保留气隙以允许气体通过，在气隙的一侧的高压放电腔室设置有进气口24，在气隙的另一侧的高压放电腔室设置有出气口25；所述均热板23穿过腔室的壁21进入到冷却腔室内29的冷却介质28中。图中所示，高压放电腔室20置于冷却腔室29的上部，二者之间通过腔室的壁21隔开，其中的均热板23穿过腔室的壁21进入到冷却腔室29内，冷却腔室29内设有冷却介质，用于将均热板的热量带走。双面高压电极板22参考实施例一和实施例二。双面高压电极板和均热板的层叠交错布置，均热板作为地电极，同时通过均热板的导热作用将热量传导至冷却腔室29中。
在高压放电腔室20内部设有整流罩26，整流罩将双面高压电极板和均热板上与双面高压电极板层叠布置的部分容纳于其中，均热板穿过整流罩26，并且在整流罩26上对应进气口24和出气口25的位置均设有开口，其中出气口25与对应的开口通过管道连通，从而确保产生的臭氧通过出气口输送出去，并且避免气体未经过双面高压电极板和均热板的气隙而直接通过出气口输送出去。整流罩26是一个罩体，用于引导气体均匀的进入到整流罩内部的双面高压电极板22和均热板之间，通常在整流罩的气体入口设置有相应的导风结构，引导气流流动。
所述均热板23与腔室的壁21之间密封连接，一方面保证高压放电腔室20的气密性，另一方面保证冷却腔室29的密闭性。均热板23可以在穿过腔室的壁21之后通过绝缘胶将连接部位进行密封，也可以通过其他辅助密封结构(如密封结构件27)进行密封连接。
在所述腔室的壁21上设置有密封结构件27，所述均热板23穿过密封结构件27并与密封结构件27之间进行密封连接，密封结构件27通过可拆卸的方式与腔室的壁21之间进行连接，通常可以采用螺栓+密封垫圈的形式进行密封。密封结构件可以是一个矩形的框体结构，由均热板穿过框体，再通过绝缘胶将均热板密封连接再框体上。
高压放电腔室20位于冷却腔室29的上方，或者冷却腔室29位于高压放电腔室20的上方；也可以采用将所述均热板23水平布置的结构方式。
所述均热板23位于冷却腔室内的表面设置有扰流结构，扰流结构均匀分布再均热板的水冷表面上，扰流结构可以是三角形的凸起，也可以是不规则结构体。
所述均热板23位于高压放电腔室内的表面设置有支撑凸台，支撑凸台为绝缘材料，支撑凸台的高度等于双面高压电极板与均热板之间的气隙的宽度。支撑凸台可以是圆柱状结构，也可以是条带状结构的突起，支撑凸台可以确保双面高压电极板与均热板之间的间距不变。
所述冷却腔室29的冷却介质28为水或其他冷却媒介。
所述冷却腔室29与水循环系统连接，水循环系统通常包括循环管道、储水容器、泵送装置等，利用水循环系统的作用将均热板上的热带走，从而降低均热板的温度。
本发明提供的高密度板式臭氧发生器，采用了将复杂因素解耦的思想方法，通过均热板的热转移方式，将散热功能移出放电室单独处理，从而大大简化了低温等离子反应室的内部结构，实现了臭氧反应器放电室的最简结构和最高堆积密度，简化了制造工艺、降低了制造成本，将板式臭氧发生器的结构体积、重量和成本大大降低，为臭氧发生器的系统优化奠定基础，实现板式结构臭氧发生器性能的飞跃。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种高密度板式臭氧发生器，其特征在于，包括高压放电腔室和冷却腔室，高压放电腔室和冷却腔室通过腔室的壁隔开，高压放电腔室内部设置有多个层叠交错布置的双面高压电极板和均热板，双面高压电极板的两侧板面均为放电介质板，高压电极被密封在两个放电介质板之间，放电介质板与均热板之间保留气隙以允许气体通过，在气隙的一侧的高压放电腔室设置有进气口，在气隙的另一侧的高压放电腔室设置有出气口；所述均热板穿过腔室的壁进入到冷却腔室内的冷却介质中；
双面高压电极板包括两侧的放电介质板和中间的增强介质背板，每个放电介质板的内侧表面上均固化成型有一层金属化膜层并在金属化膜层与放电介质板的四周边缘之间留有绝缘空白区，金属化膜层采用图形化结构设计，金属化膜层的整体形状与放电介质板的形状近似，金属化膜层与放电介质板的边缘之间保留距离，以便于做绝缘处理；所述增强介质背板覆盖所述金属化膜层并且外边缘不超过放电介质板；在增强介质背板与每侧的放电介质板之间设置有一层热合膜，以将二者粘结固定，热合膜在加热后能够融化，在外部压力作用下同时与金属化膜层和增强介质背板粘接；在每个放电介质板的一侧边设置有箔电极条带，所述箔电极条带的一端与金属化膜层搭接，另一端延伸到放电介质板的外侧，以与外部电路的高压输出端连接，在箔电极条带与放电介质板之间还设置有电极引出绝缘膜，电极引出绝缘膜用于对箔电极条带进行绝缘，保证安全并防止爬电，电极引出绝缘膜的宽度大于箔电极条带的宽度，以将箔电极条带包覆，两个箔电极条带的引出位置相同，使两个箔电极条带能够被两个电极引出绝缘膜包覆使其与外部环境绝缘；
或者，双面高压电极板包括两侧的放电介质板和中间的引出箔电极膜片，每个放电介质板的内侧表面上均固化成型有一层金属化膜层，金属化膜层的整体形状与放电介质板的形状近似，金属化膜层与放电介质板的边缘之间保留距离，以便于做绝缘处理；所述引出箔电极膜片包括与金属化膜层形状适配的主体部和条带状的引出部，主体部置于两个金属化膜层之间，主体部的形状与金属化膜层的整体形状适配，引出部自主体部沿着两个放电介质板的一侧边向外引出；在主体部与两侧的金属化膜层之间各设置有一层导电膜，主体部、导电膜与放电介质板的边缘均保持安全绝缘距离，用绝缘的灌封胶对导电膜外部的放电介质板进行绝缘密封，导电膜使主体部与金属化膜层之间导电和连接；引出部穿过灌封胶，并且外露部分的两侧用箔电极绝缘膜包覆，使其与外部绝缘，箔电极绝缘膜可以预成型在引出部的端部，然后引出部再与主体部焊接成型，或者，主体部与引出部一体成型，然后再将箔电极绝缘膜包覆再引出部的外部，箔电极绝缘膜需要与灌封胶连接以确保绝缘性。
2.如权利要求1所述的高密度板式臭氧发生器，其特征在于，
在高压放电腔室内部设有整流罩，整流罩将双面高压电极板和均热板上与双面高压电极板层叠布置的部分容纳于其中，均热板穿过整流罩，并且在整流罩上对应进气口和出气口的位置均设有开口，其中出气口与对应的开口通过管道连通。
3.如权利要求1所述的高密度板式臭氧发生器，其特征在于，
所述均热板与腔室的壁之间密封连接。
4.如权利要求1所述的高密度板式臭氧发生器，其特征在于，
在所述腔室的壁上设置有密封结构件，所述均热板穿过密封结构件并与密封结构件之间进行密封连接。
5.如权利要求1所述的高密度板式臭氧发生器，其特征在于，
高压放电腔室位于冷却腔室的上方，或者冷却腔室位于高压放电腔室的上方。
6.如权利要求1所述的高密度板式臭氧发生器，其特征在于，
所述均热板水平布置。
7.如权利要求1所述的高密度板式臭氧发生器，其特征在于，
所述均热板位于冷却腔室内的表面设置有扰流结构。
8.如权利要求1所述的高密度板式臭氧发生器，其特征在于，
所述均热板位于高压放电腔室内的表面设置有支撑凸台，支撑凸台为绝缘材料，支撑凸台的高度等于双面高压电极板与均热板之间的气隙的宽度。
9.如权利要求1所述的高密度板式臭氧发生器，其特征在于，
所述冷却腔室的冷却介质为水或其他冷却媒介。
10.如权利要求1所述的高密度板式臭氧发生器，其特征在于，
所述冷却腔室与水循环系统连接。
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