CN116986553B - 一种自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，包括地极板、高压放电组件、气道模块、冷却模块及密封组件，地极板容置槽中部设支撑平台，支撑平台周面与容置槽间形成环形气流分配腔，高压放电组件的介电板和地极板间形成放电室，放电室由分隔条沿径向分割，形成数个相同子放电室，子放电室呈宽度不断变窄的扇形结构，气流分配腔底部设进气口；该发生器的地极板内具有环形气流分配腔，气流经气流分配腔降速与环形预分配，由子放电室扇弧形大端进入其内，随着扇形结构的子放电室截面不断变窄，气体流速不断被提高，有利于生成高浓度臭氧并提高速度输出，减少臭氧过电离反应的发生，易获得高纯度高浓度的臭氧，并有效降低电能的无效消耗。

Description

一种自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器

技术领域

本发明涉及臭氧发生器技术领域，具体是指一种自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器。

背景技术

据研究表明，气体流量的变化对臭氧浓度有着重要的影响，在小气体流量时，产生的臭氧浓度较大，但随其流量变化，臭氧浓度下降速率很大，在超过拐点流量后，臭氧浓度随气体流量变化的下降趋势才会减缓，因此可知，放电室内各处的气体流量越小越有利于获得较高浓度的臭氧输出，现有技术中，一般放电室只设置唯一的气体入口，气流进入后由于截面变化，流速降低，由于氧气流量与放电室横截面面积呈正比，理想结构设计是，放电室横截面面积越大越有利于形成越小的单位面积气体流量，但是较大的截面突变会造成氧气流量无法在放电室初始区域均匀分布，从而无法有效利用能量；另外，放电室的初始区域由于氧气气流具有较大冷能，其能源利用率及转化率是较高的，而在放电室的末端区域，由于气流温度的升高，臭氧过电离反应增多，其臭氧产生浓度将会受到抑制，因此，现有技术的板式臭氧发生器在结构设计上仍具有较大的改进空间，其放电室大多为均匀式通道截面设计，在对放电室空间具有较高利用率的放电室结构，以及，利用臭氧产生特性对放电室通道截面的设计方面均较少涉及。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，以在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，包括地极板、与地极板组合形成放电室的高压放电组件、设置于地极板内的气道模块、冷却模块、以及密封组件，其中，

地极板内设置圆形容置槽，用于装纳高压放电组件，容置槽中部凸起设置支撑平台，支撑平台周面与容置槽之间形成环形的气流分配腔；

高压放电组件包括紧密叠置的高压电极板和介电板，介电板和地极板之间形成横截面为圆形的放电室，放电室位于支撑平台的上方，且放电室由环形阵列的数条分隔条支撑生成，并经数条分隔条沿径向分隔，形成数个环形阵列的子放电室，子放电室呈由前端向后端气隙通道宽度不断变窄的扇形结构；

气道模块包括进气流道和出气流道，地极板前侧面设置输气口，气流分配腔底部设置有进气口，进气流道连通输气口和进气口，支撑平台中部开设有出气汇流腔，地极板前侧面设置输出口，出气流道连通输出口和出气汇流腔，放电室和气流分配腔通过放电室分流口连通，放电室分流口位于气流分配腔上端，呈环状结构，其与所有的子放电室的前端连通，出气汇流腔与所有的子放电室的后端连通。

优选地，气流分配腔的上端设置有阻挡结构，阻挡结构呈环状结构，位于放电室分流口的一侧，进气口位于阻挡结构的正下方，用于阻挡向上的进气气流并导向其环形流动分配。

可替代地，阻挡结构为与支撑平台固定连接的气流分配板，气流分配板呈盘状结构，其板沿由支撑平台边沿延伸至气流分配腔正上方，放电室分流口位于气流分配板板沿外侧，气流分配板为不锈钢板，其上平面与介电板之间生成放电室。

可替代地，支撑平台主体和由支撑平台主体上端环形边沿向外侧径向延伸形成的分配沿板，分配沿板上具有与进气口同轴心的辅助孔，位于进气口正上方，辅助孔设置有封盖物，支撑平台的上平面与介电板之间生成放电室，其上具有防臭氧腐蚀层。

进一步优选地，气流分配板的上平面或支撑平台的上平面设有数个分隔槽，用于分别嵌入安装分隔条，放电室的预设间隙为分隔条上端平面伸出分隔槽外的高度，分隔条为聚四氟乙烯材质。

进一步优选地，高压电极板上设置有避让外环槽和避让内环槽，分别用于对放电室的内、外边沿进行电弧隔离，避让外环槽位于阻挡结构外边沿的正上方。

进一步优选地，地极板包括对称位于高压电极板两侧的第一地极板和第二地极板，高压电极板的两侧对称设置两个相同结构的放电室，第一地极板和第二地极板相对扣合组装连接，两个容置槽串接形成用于安装高压放电组件的安装内腔，安装内腔呈筒状结构，其通过密封组件进行密封，密封组件包括密封套和两个密封圈，密封套与安装内腔相适应，第一地极板和第二地极板的容置槽的下端槽面上均设置有密封环槽，密封圈设置于密封环槽内，并与密封套外周面配合密封，高压电极板与密封套过渡配合连接，密封套中部开设有接头定位孔，用于定位与高压电极板连接的高压电极接头。

进一步优选地，进气流道还包括输气支路、进气支路和进气连通支路，进气连通支路串联有由地极板侧端面贯通至其端部的工艺孔，用于加工进气连通支路形成，工艺孔通过堵头进行封堵。

与现有技术相比，本发明的自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器具有以下的有益效果：

1、该臭氧发生器采用叠片板式结构，形成对称位于高压电极板两侧的放电室，放电室为圆盘形区域，其被分隔条分割成数个环形均等分布的扇形结构的子放电室，由于地极板内具有位于放电室下方的环形气流分配腔，气流输入后经气流分配腔降速与环形预分配，由子放电室扇弧形大端进入其内，随着扇形结构的子放电室截面不断变窄，气体流速不断被提高，前端有利于生成高浓度臭氧，后端可形成较高流速使生成的臭氧尽量输出，减少臭氧过电离反应的发生，有利于获得高纯度高浓度的臭氧，并有效降低电能的无效消耗；且该放电室结构的设计结合气流分配腔的预分配，可在安装内腔的有限空间内增大了放电室初始区域的面积占比，减小尾段区域的面积占比，与现有技术均匀气隙通道相比，相同条件下，其臭氧转化率和臭氧纯度更高；

2、另外，进气口的上方设置有阻挡结构，对气流进行阻挡以降速和改变流向，使其沿气流分配腔进行均匀分配至各个子放电室扇；设置的分隔条不仅可便捷地设置与调整放电室的预设间隙，且分隔条作为子放电室的结构骨架，隔挡可靠性更高。

附图说明

图1为本发明公开的实施例一的臭氧发生器的主视图；

图2为图1中A-A的截面剖视图；

图3为图1中B-B的截面剖视图；

图4为本发明公开的实施例一的臭氧发生器的剖面结构装配爆炸图；

图5为图4中地极板的纵截面剖视结构示意图；

图6为本发明公开的实施例一的子放电室的结构及气流走向示意图；

图7为本发明公开的实施例二的臭氧发生器的剖面结构装配爆炸图；

图8为图7中地极板的纵截面剖视结构示意图；

图9为图1中地极板的横截面结构示意图。

图中：100、地极板；110、第一地极板；111、容置槽；112、支撑平台；113、定位凸圈；115、密封环槽；116、接头安装槽；120、第二地极板；121、分配沿板；200、高压放电组件；210、高压电极板；211、避让外环槽；212、避让内环槽；220、分隔条；230、介电板；240、放电室；300、气道模块；310、进气流道；311、进气支路；3111、进气口；312、输气支路；313、工艺孔；314、进气连通支路；320、出气流道；321、输出支路；322、出气连通盲槽；323、出气汇流腔；330、气流分配腔；331、环流分配区；332、放电室分流口；333、气流分配板；3331、分隔槽；400、高压电极接头；500、密封组件；510、密封套；511、接头定位孔；520、密封圈；600、冷却模块；610、冷却液流道；611、冷却液进口；612、冷却液出口；620、折程腔密封件；621、双程密封板；622、多程密封板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1-图9，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明最佳实施例，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：本示例实施例提供了一种自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，如图1-图6、以及图9所示，其包括地极板100、高压放电组件200、气道模块300、冷却模块600以及密封组件500，其中：

地极板100作为臭氧发生器的封装壳体，包括第一地极板110和第二地极板120，如图1-图2所示，第一地极板110和第二地极板120内部设置有圆形的容置槽111，通过两者相对扣合后封装，在其内部形成由两个容置槽111串接而成的安装内腔，安装内腔呈筒状结构，如图5所示，在容置槽111中部凸起设置支撑平台112，用于放置和支撑高压放电组件200，在支撑平台112周面与容置槽111之间形成环形的气流分配腔330，降低其流入放电室240的初始流速，并可对进入放电室240前的气流进行预分配；

高压放电组件200采用叠片板式双放电室240结构，即包括紧密叠置的一高压电极板210和两个的介电板230，再次参照图2、图3和图4，两个介电板230对称设置于高压电极板210的两侧；

作为本实施例的高压放电组件200的进一步技术方案，支撑平台112上设置有气流分配板333，为了定位气流分配板333位置，支撑平台112上的中部凸起设置一与其同心的定位凸圈113，定位凸圈113位于出气汇流腔323外侧，气流分配板333中部同心设置有定位孔，定位孔与定位凸圈113插装配合实现两者的同心定位，定位凸圈113不应高出定位孔上边沿，避免增加出气气流的流阻，气流分配板333采用耐臭氧腐蚀的不锈钢板，气流分配板333通过导电/热粘合剂粘设固定于支撑平台112上，其用于对进气气流进行阻挡，降低流速同时，改变其流动方向，导向其在环形气流分配腔330内环流分布，气流分配板333与密封套510内周面之间形成放电室分流口332，放电室分流口332呈环形结构；

作为本实施例的高压放电组件200的进一步技术方案，气流分配板333的上端即为放电室240的地面，其与高压电极板210之间具有预设间隙，以在两者之间形成放电室240，该预设间隙可通过分隔板（图中未示出）生成，分隔板包括中部圆板和由中部圆板外圆端面向外发射状径向延伸的分隔脚（图中未示），也可通过分隔条220支撑生成，如图6所示，放电室240位于支撑平台112的上方，分隔条220为聚四氟乙烯材质，其由气流分配板333中部的定位孔边沿或靠近其边沿的位置，沿径向呈发射状延伸靠近或延伸至气流分配板333边沿，如图6所示，为了更好的定位和安装分隔条220，气流分配板333的上端面开设数条与分隔条220相配合的分隔槽3331，分隔条220嵌入安装于分隔槽3331内，分隔条220上端平面与放电室地面的垂直距离为放电室的预设间隙，因此，只要控制分隔条220的厚度，便可获得设计的预设间隙；分隔条220在高压电极板210和气流分配板333的夹紧下，在其两侧形成具有密封隔挡的子放电室，数个子放电室大小结构均一致，并呈环形阵列，如图6所示，根据气流流动方向，子放电室呈由前端向后端气隙通道宽度不断变窄的扇形结构，因此气流经位于放电室240下方的气流分配腔330环流分配，通过与各个子放电室前端连通的放电室分流口332换向上流，以较低流速被均匀分配进入各个子放电室，随着扇形结构的子放电室截面不断变窄，气体流速不断被提高，前端有利于生成高浓度臭氧，后端可形成较高流速使生成的臭氧尽量输出，减少臭氧过电离反应的发生，有利于获得高纯度高浓度臭氧，有效降低电能的无效消耗；

用于气流输入和臭氧输出的气道模块300包括进气流道310和出气流道320，如图3、图5和图9所示，输气口和输出口均设置于地极板100的前侧面，在气流分配腔330底部设置有进气口3111，进气口3111位于气流分配板333的正下方，进气流道310用于连通连接连通输气口和进气口3111，具体地，其包括输气支路312、进气支路311和进气连通支路314，进气支路311竖直开设，其末端为进气口3111，为避开地极板100内的冷却液流道610，输气支路312偏离设置于进气支路311一侧，并通过进气连通支路314，为了机加工开设进气连通支路314，地极板100侧端面设置由该端面贯通连接进气连通支路314的工艺孔313，使用中，工艺孔313需通过堵头进行封堵，保证气道的气密性；

其中具体地，出气流道320包括输出支路321、出气连通盲槽322以及出气汇流腔323，出气汇流腔323开设于支撑平台112中部，其与子放电室后端连通，以便多个子放电室生成的臭氧在出气汇流腔323进行汇流，并换向集中输出，出气连通盲槽322位于出气汇流腔323的正下方，与其同轴加工形成，其内径明显小于出气汇流腔323内径，以形成梯度加速臭氧的输出，输出支路321与出气连通盲槽322槽面连通，其末端为地极板100前侧面设置输出口；

另外，作为本实施例进一步的技术方案，由于放电室240地面的边沿会产生电弧放电，为了防止该现象，在高压电极板210的两侧面上均对称地设置避让外环槽211和避让内环槽212，如图4所示，其中，避让外环槽211用于避让气流分配板333的外边沿，避让内环槽212用于避让气流分配板333的定位孔的内边沿，槽深约为0.5mm；

另外，作为本实施例进一步的技术方案，如图4所示，用于对安装内腔内的双放电室240进行内部密封的密封组件500，其包括密封套510和两个密封圈520，密封套510还具有定位作用，其与高压电极板210过渡配合嵌设，可对其进行定位，密封套510与安装内腔高度和内径相适应，第一地极板110和第二地极板120扣合连接后，密封套510在臭氧发生器的轴向应具有较小的安装间隙，以防止其过度窜动而导致密封失效，第一地极板110和第二地极板120的容置槽111的下端环槽面上均设置有密封环槽115，密封圈520压紧嵌设于密封环槽115，并与密封套510外周面配合实现两侧放电室240的密封；

另外，作为本实施例进一步的技术方案，如图4所示，第一地极板110和第二地极板120的扣合端面上均设置有接头安装槽116，接头安装槽116呈半圆弧形槽结构，两个接头安装槽116相对扣合后，形成用于安装高压电极接头400的安装圆孔，同时，密封套510中部开设有接头定位孔511，高压电极接头400穿过接头定位孔511与高压电极板210外周面的电极连接孔插接；

另外，作为本实施例进一步的技术方案，用于分别对两个放电室240进行冷却的冷却模块600内置于地极板100内，省却该模块的独立装配，且更重要地，可显著减少冷却液泄露现象，如图9所示，冷却模块600包括冷却液进口611、冷却液出口612、冷却液流道610、折程腔以及折程腔密封件620，冷却液流道610为一体成型的直线型流道，最外侧的两个冷却液流道610的末端分别为冷却液进口611和冷却液出口612，相邻的冷却液流道610了之间通过折程腔连通端部，以串接相邻冷却液流道610并形成折程，由于折程腔为开放式，根据其位置条件，可通过双程密封板621对单个折程腔进行密封，也可通过多程密封板622对多个折程腔同时进行密封。

实施例二：如图7-图8所示的自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器的又一种实施方式，该实施方式与实施例一的区别在于取消气流分配板333的设置，因此，支撑平台112的中部不需凸起设置用于安装气流分配板333的定位凸圈113，其通过特殊铣头加工对加大的支撑平台112进行加工，直接形成由支撑平台112主体的边沿向气流分配腔330正上方延伸的分配沿板121，分配沿板121与支撑平台112主体为一体式结构，作为气流的阻挡结构，其位于进气口3111的正上方，并呈环形片状；该实施方式的支撑平台112的上平面即为放电室240地面，因此，可通过在支撑平台112的上平面设置一防臭氧腐蚀层，以防止臭氧腐蚀，且支撑平台112的上平面开设用于安装分隔条220的分隔槽3331，与实施例一相比，该实施方式的臭氧发生器更易于装配，且装配精度要高，但加工难度高，为了便于加工出进气口3111，需要从分配沿板121上方向下钻孔，以形成与进气连通支路314连通的进气支路311，因此，在分配沿板121上形成辅助孔，在装配时，需要对辅助孔进行填充覆盖物，或者，在分隔槽3331内钻设辅助孔，分隔条220嵌入安装时同步实现辅助孔的封盖，防止气流由辅助孔逃逸至放电室240内；

此外，地极板100的其余结构，以及高压放电组件200、气道模块300、冷却模块600和密封组件500的结构及实现方式均可采用实施例一中的技术方案，此处不再予以赘述。

本文中所提及的“上”、“下”、“侧”、“端”、“底”、“前”、“后”等方位词，是以图1-图9中所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作；此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”、“内”等在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，包括地极板、与所述地极板组合形成放电室的高压放电组件、设置于所述地极板内的气道模块、冷却模块、以及密封组件，其特征在于：

所述地极板内设置圆形容置槽，用于装纳所述高压放电组件，所述容置槽中部凸起设置支撑平台，所述支撑平台周面与所述容置槽之间形成环形的气流分配腔；

所述高压放电组件包括紧密叠置的高压电极板和介电板，所述介电板和所述地极板之间形成横截面为圆形的所述放电室，所述放电室位于所述支撑平台的上方，且所述放电室由环形阵列的数条分隔条支撑生成，并经数条所述分隔条沿径向分隔，形成数个环形阵列的子放电室，所述子放电室呈由前端向后端气隙通道宽度不断变窄的扇形结构；

所述气道模块包括进气流道和出气流道，所述地极板前侧面设置输气口，所述气流分配腔底部设置有进气口，所述进气流道连通所述输气口和所述进气口，所述支撑平台中部开设有出气汇流腔，所述地极板前侧面设置输出口，所述出气流道连通所述输出口和所述出气汇流腔，所述放电室和所述气流分配腔通过放电室分流口连通，所述放电室分流口位于所述气流分配腔上端，呈环状结构，其与所有的所述子放电室的前端连通，所述出气汇流腔与所有的所述子放电室的后端连通。

2.根据权利要求1所述的自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，其特征在于：所述气流分配腔的上端设置有阻挡结构，所述阻挡结构呈环状结构，位于所述放电室分流口的一侧，所述进气口位于所述阻挡结构的正下方，用于阻挡向上的进气气流并导向其环形流动分配。

3.根据权利要求2所述的自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，其特征在于：所述阻挡结构为与所述支撑平台固定连接的气流分配板，所述气流分配板呈盘状结构，其板沿由所述支撑平台边沿延伸至所述气流分配腔正上方，所述放电室分流口位于所述气流分配板板沿外侧，所述气流分配板为不锈钢板，其上平面与所述介电板之间生成所述放电室。

4.根据权利要求2所述的自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，其特征在于：所述支撑平台包括支撑平台主体和由所述支撑平台主体上端环形边沿向外侧径向延伸形成的分配沿板，所述分配沿板上具有与所述进气口同轴心的辅助孔，位于所述进气口正上方，所述辅助孔设置有封盖物，所述支撑平台的上平面与所述介电板之间生成所述放电室，所述支撑平台的上平面上具有防臭氧腐蚀层。

5.根据权利要求3或4中所述的自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，其特征在于：所述气流分配板的上平面或所述支撑平台的上平面设有数个分隔槽，用于分别嵌入安装所述分隔条，所述放电室的预设间隙为所述分隔条上端平面伸出所述分隔槽外的高度，所述分隔条为聚四氟乙烯材质。

6.根据权利要求2所述的自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，其特征在于：所述高压电极板上设置有避让外环槽和避让内环槽，分别用于对所述放电室的内、外边沿进行电弧隔离，所述避让外环槽位于所述阻挡结构外边沿的正上方。

7.根据权利要求1至4中任一项或权利要求6中所述的自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，其特征在于：所述地极板包括对称位于所述高压电极板两侧的第一地极板和第二地极板，所述高压电极板的两侧对称设置两个相同结构的所述放电室，所述第一地极板和所述第二地极板相对扣合组装连接，两个所述容置槽串接形成用于安装所述高压放电组件的安装内腔，所述安装内腔呈筒状结构，其通过所述密封组件进行密封，所述密封组件包括密封套和两个密封圈，所述密封套与所述安装内腔相适应，所述第一地极板和所述第二地极板的所述容置槽的下端内周面上均设置有密封环槽，所述密封圈设置于所述密封环槽内，并与所述密封套外周面配合密封，所述高压电极板与所述密封套过渡配合连接，所述密封套中部开设有接头定位孔，用于定位与所述高压电极板连接的高压电极接头。

8.根据权利要求7所述的自动分配气流的高浓度板式臭氧发生器，其特征在于：所述进气流道还包括输气支路、进气支路和进气连通支路，所述进气连通支路串联有由所述地极板侧端面贯通至其端部的工艺孔，用于加工所述进气连通支路形成，所述工艺孔通过堵头进行封堵。