CN206108895U - 板式臭氧发生器的基础构件单元及智能化臭氧发生器模块、臭氧发生器机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种板式臭氧发生器的基础构件单元，包括两块端板以及设置在两块端板之间的复合电极板，其中，所述复合电极板包括外框，所述外框内设有间隔垫片以及两块分别设置在所述间隔垫片的正、反两面的陶瓷介质板，所述陶瓷介质板的内表面与所述间隔垫片之间从外至内依次设置有导电材料层以及绝缘介质层，所述陶瓷介质板的外表面还设有若干个向外突出的绝缘垫片。当所述两块端板之间设置有至少两块复合电极板时，所述基础构件单元还包括层叠设置在相邻的两块复合电极板之间的冷却板。此外，本实用新型还公开了一种含有所述基础构件单元的智能化臭氧发生器模块，以及由至少一个所述智能化臭氧发生器模块所构成的大型智能化臭氧发生器机组。

Description

板式臭氧发生器的基础构件单元及智能化臭氧发生器模块、 臭氧发生器机组

技术领域

本实用新型涉及一种板式臭氧发生器的基础构件单元，具体涉及一种包括端板、复合电极板、冷却板的板式臭氧发生器的基础单元构件。此外，本实用新型还涉及一种包括所述基础构件单元的臭氧发生器模块，属于臭氧生产设备制造领域。

背景技术

1898年，奥托(Otto)等在法国的里尔(Lille)试验了一种新的原型板式臭氧发生器，并在尼斯(Nice)市建起了一座臭氧处理水厂。这种板式臭氧发生器被后人称为“奥托板式”臭氧发生器。在此后的年代中，尽管管式臭氧发生器占据了市场主流位置，但人们始终没有停止对板式臭氧发生器的研究。

相较于管式臭氧发生器，板式臭氧发生器具有其天然的优势：加工方便、易于实现模块化、产气效率高、节省空间等等。同时，模块化的设计使其能够更好地融入现代技术之中，实现产品的升级换代。随着技术的发展，新技术、新材料、新工艺的采用，板式臭氧发生器已经或必将在烟气处理、水处理、环保、医药、食品等行业得到广泛的应用。

CN1762793B《一种组合板式高频大型臭氧发生器》中公开了一种由地电极、陶瓷片介电体、导热垫片、高压电极等组成的、国内早期的板式臭氧发生器。由于当时加工技术的局限，该技术方案中是将大量部件拼接、层叠为一个“组合板式”；组装成模板后，由于外部气、水、电接口过多，且用塑料软管连接，导致系统的长期稳定性大打折扣。

CN103387212B《一种模块化板式臭氧发生器》中公开了一种DBD模块，其集成封装了：高频/高压电极、水冷地电极、阻挡介质、放电气室以及气体通道、冷却液通道等基本构件。每一基础构件单元加上外接的模块化高频/高压电源，便可构成一个完整的、最小化的、可独立工作的板式DBD臭氧发生器模块。然而，由于结构复杂，需要同时密封的面过多，该臭氧发生器并不适用于批量化的工业生产。

CN101704515B《智能臭氧发生器》中公开了一种智能臭氧发生器，由箱体、臭氧发生管、电路控制系统、变压器、控制面板等组成，所述箱体内的臭氧发生管连接电路控制系统，且所述电路控制系统包括整流电路、半桥逆变电路、控制电源电路、稳压电路、恒电流调节电路和高频驱动电路。但是，该技术方式仅仅是一种使用臭氧发生管的简易装置。

智能DBD模块是构成智能臭氧系统和智能臭氧机组的重要基础，在信息化时代乃至智能化时代，该领域的研究具有现实性、必要性和紧迫性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可适用于不同应用领域、具有多种规格的智能化板式臭氧发生器的基础构件单元。此外，本实用新型的另一目的在于提供一种含有该基础构件单元的智能化臭氧发生器模块。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种板式臭氧发生器的基础构件单元，其包括两块端板以及设置在所述两块端板之间的复合电极板，其中，所述复合电极板包括外框，所述外框内设有间隔垫片以及两块分别设置在所述间隔垫片的正、反两面的陶瓷介质板，所述陶瓷介质板的内表面与所述间隔垫片之间从外至内依次设置有导电材料层以及绝缘介质层，所述陶瓷介质板的外表面还设有若干个向外突出的绝缘垫片。

进一步地：所述端板包括端板本体，所述端板本体的内表面设有用于容纳所述复合电极板的第一凹槽，所述第一凹槽的内表面设有第一地电极，所述复合电极板的绝缘垫片在所述复合电极板和所述第一地电极之间形成放电气隙。

更进一步地：所述端板本体上还分别设置有第一氧气入口、第一臭氧出口以及分别与所述第一氧气入口和第一臭氧出口相连通的第一氧气通道和第一臭氧通道，所述端板本体上还设有第一冷却通道。

再进一步地：所述端板本体的外表面还设有散热片。

优选的是：当所述两块端板之间设置有至少两块复合电极板时，所述基础构件单元还包括层叠设置在相邻的两块复合电极板之间的冷却板。

进一步地：所述冷却板包括冷却板本体，所述冷却板本体的正、反两面各设有一用于容纳所述复合电极板的第二凹槽，所述第二凹槽的内表面设有第二地电极，所述复合电极板的绝缘垫片在所述复合电极板和所述第二地电极之间形成放电气隙。

进一步地：所述冷却板本体上还分别设置有第二氧气入口、第二臭氧出口以及分别与所述第二氧气入口和第二臭氧出口相连通的第二氧气通道和第二臭氧通道，所述冷却板本体上还设有第二冷却通道。

再进一步地：所述冷却板的内部设有电流传感器和温度传感器。

本实用新型的另一目的，一种智能化臭氧发生器模块，其包括如上所述的基础构件单元以及与所述基础构件单元相连的内嵌CPU的高频/高压电源。

优选的是：所述内嵌CPU的高频/高压电源包括CPU控制单元以及分别与所述CPU控制单元相连的整流滤波电路、逆变电路、谐振电路以及数据采集处理单元，其中，所述数据采集处理单元与所述基础构件单元的温度传感器和电流传感器相连，所述逆变电路的输入端和输出端分别与所述整流滤波电路和谐振电路相连，所述谐振电路还与所述基础构件单元相连。

优选的是：所述内嵌CPU的高频/高压电源还包括辅助电源以及用于提供人机交互的人机交互界面。

本实用新型还提供了一种智能化臭氧发生器机组，其包括至少一个如上所述的智能化臭氧发生器模块以及与所述智能化臭氧发生器模块的通讯端口相连的外部PLC控制单元和/或计算机。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的基础构件单元，结构简单、组态灵活，可按照实际需求搭建各种规格的臭氧发生器模块，并可以将智能化的臭氧发生器模块作为“智能节点”，按照“感知-通信-执行”、“感知-判断-执行”以及“相互协同”的机制工作，可根据不同用户、不同应用的需求构建不同规模、不同拓扑结构的大型智能化臭氧发生器机组系统，且系统运行稳定、可靠，自动化程度高。

附图说明

图1示出了本实用新型所述的板式臭氧发生器的基础构件单元的结构示意图；

图2示出了本实用新型所述的基础构件单元的复合高压电极板的结构示意图；

图3示出了本实用新型所述的基础构件单元的端板的结构示意图；

图4示出了本实用新型所述的基础构件单元的冷却板的结构示意图；

图5示出了本实用新型所述的基础构件单元的冷却板的俯视图；

图6示出了本实用新型所述的基础构件单元的冷却板的电气部分示意图；

图7示出了本实用新型所述的智能化臭氧发生器模块的结构示意图；

图8示出了本实用新型所述的高频/高压电源的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的板式臭氧发生器的基础构件单元，包括两块端板3以及层叠设置于所述两块端板3之间的至少一块复合电极板2。

如图2所示，本实用新型所述的复合电极板2，其包括外框21以及设置在所述外框21内的间隔垫片22，所述间隔垫片22的正、反两面还各设置有一块陶瓷介质板23，即，在本实用新型中，两块陶瓷介质板23对称设置于所述间隔垫片22的正、反两面，形成夹心的“三明治”结构。此外，所述陶瓷介质板23相对于所述间隔垫片22的内表面还设有一导电材料层24以形成高压电极，所述导电材料层24相对于所述间隔垫片22的内表面还设有一绝缘介质层25以增强整板的强度，亦即，所述陶瓷介质板23与所述间隔垫片22之间从外至内(从陶瓷介质板23至所述间隔垫片22)依次设置有导电材料层24以及绝缘介质层25。此外，所述陶瓷介质板23相对于所述间隔垫片22的外表面还设有若干个间隔设置的向外凸出的绝缘垫片26，且绝缘垫片26和与其相对的地电极之间形成放电气隙27。此外，所述复合电极板2上还设有高压引出端(未示出)。进一步地，在本实用新型中，所述外框21由聚四氟乙烯材质制成，所述间隔垫片22优选弹性聚四氟乙烯材料或氟橡胶材料制成，从而使得在所述外框21的包封下，整个复合电极板23复合成一个弹性体，以便于在装配时，可使得绝缘垫片26紧紧贴向与其相对的地电极表面，确保放电气隙27的尺寸精度。此外，所述导电材料层24可以是铜、银或其它导电材料所构成的导电材料层，所述绝缘垫片26的材质可以是玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等，且其形状可以是圆形和/或条状，其厚度、数量以及分布方式可根据设计确定，在此不做具体限定。

如图3所示，本实用新型所述的端板3，包括端板本体31，所述端板本体31上分别设置有第一氧气入口311、第一臭氧出口317以及分别与所述第一氧气入口311和第一臭氧出口317相对应连通的第一氧气通道312和第一臭氧通道318，所述端板本体31上还设有第一冷却通道313以及与之相连的相应的冷却水入口和冷却水出口，且所述第一冷却通道313优选采用蛇形结构或其它利于散热的冷却通道结构。此外，所述端板本体31的与所述复合电极板2相接触的内表面还设有用于容纳所述复合电极板2的第一凹槽315，且所述第一凹槽315的表面还设有第一地电极314，从而使得当所述复合电极板2容纳于所述端板3的第一凹槽315中时，在所述第一地电极314和所述绝缘垫片26之间形成放电空间，即，图2中的放电气隙27。此外，所述端板本体31的内表面还设有用于加强与其它板体如端板或冷却板之间的密封性的第一密封垫片316；所述端板本体31的外表面(即，与设有第一凹槽315的内表面相背离的表面)设有散热片319。本实用新型所述的端板3可采用机械加工成形或压注成型，整体表面采用微弧氧化工艺做陶瓷化处理。

进一步地，在本实用新型中，当两块端板3之间设置有至少两块复合电极板2时，所述板式臭氧发生器的基础构件单元还可包括冷却板1，且所述冷却板1层叠设置在相邻的两块复合电极板2之间。亦即，当本实用新型所述的板式臭氧发生器的基础构件单元包括端板3、复合电极板2以及冷却板1时，各板按照“端板3、复合电极板2、冷却板1、复合电极板2、冷却板1…端板3”的顺序依次层叠设置，以构成具有不同规格的板式臭氧发生器的基础构件单元。据此，本领域技术人员可以理解的是，依次层叠设置的“端板3、复合电极板2、端板3”可构成本实用新型所述的具有最小规格的板式臭氧发生器的基础构件单元；而依次层叠设置的“端板3、复合电极板2、冷却板1、复合电极板2以及端板3”可构成本实用新型所述的具有次小规格的板式臭氧发生器的基础构件单元。

如图4-图6所示，本实用新型所述的冷却板1包括冷却板本体11，所述冷却板本体11上分别设置有第二氧气入口111、第二臭氧出口117以及分别与所述第二氧气入口111和第二臭氧出口117相对应连通的第二氧气通道112和第二臭氧通道118，所述冷却板本体11上还设有第二冷却通道113以及与之相连的相应的冷却水入口113a和冷却水出口113b，在本实用新型中，所述第二冷却通道113可采用蛇形结构或是其它利于散热的冷却通道结构，且所述第二冷却通道113的内表面经过钝化处理。此外，所述冷却板本体11的正、反两面还各设有一用于容纳所述复合电极板2的第二凹槽115，且所述第二凹槽的115的表面还设有第二地电极114，从而使得在所述复合电极板2容纳于所述冷却板1的第二凹槽115中时，在所述第二地电极114和所述绝缘垫片26之间形成放电空间，即，图2中的放电气隙27。优选地，本实用新型所述的冷却板1，在冷却板本体11的内部还设有电流传感器123和温度传感器124，其中，所述电流传感器123设置在高频/高压电源的接入端与复合电极板2之间，或者，设置在高频/高压电源的输出端；所述温度传感器124设置在所述冷却板本体11的第二地电极114的下方，或设置在靠近第二臭氧出口117的适当位置。此外，本实用新型所述的冷却板1，在冷却板本体11上还设有用于导出传感器信号线的第一瓷管120以及相应的用于密封的第一橡胶块119，所述冷却板本体11上还设有用于导出高压导线的第二瓷管121以及相应的用于密封的第二橡胶块122。进一步地，在本实用新型中，所述冷却板1的气、水接口设置在所述板本体11的一端，而所述电气接口设置在冷却板本体11的与气、水接口相对的另一端，即，如图5所示，所述第二氧气入口111、第二臭氧出口117、冷却水入口113a、冷却水出口113b设置在所述板本体11的一端，而所述第一瓷管120以及第二瓷管121设置在与所述第二氧气入口111、第二臭氧出口117、冷却水入口113a、冷却水出口113b所在端相对的另一端，从而实现物理上的隔离，既便于安装又确保了系统的安全。所述冷却板本体11的正、反面上还设有用于加强两块相邻的冷却板或是冷却板与端板之间的密封性的第二密封垫片116。

本实用新型如上所述的板式臭氧发生器的基础构件单元的工作过程为：从气源来的氧气分别经第一氧气入口311、第二氧气入口111以及相应的第一氧气通道312和第二氧气通道112进入到位于冷却板1和复合电极板2、以及复合电极板2和端板3之间的相应的放电气隙27内，并在等离子状态下变成臭氧和氧气的混合气体，随后经相应的第一臭氧通道318、第二臭氧通道118从第一臭氧出口317和第二臭氧出口117送出。与此同时，冷却液分别进入第一冷却通道113和第二冷却通道313对复合电极板2的两侧同时进行冷却，将设备工况调整到最佳。特别地，在本实用新型的基础构件单元中，冷却水的流动方向与气体的流动方向相反，进而可实现最佳冷却效果。

本实用新型还提供了一种智能化臭氧发生器模块，如图7所示，所述智能化臭氧发生器模块包括如上所述的基础构件单元A以及与所述基础构件单元A的放电室相连的内嵌CPU的高频/高压电源4，其中，所述内嵌CPU的高频/高压电源4是具有“感知、通讯、执行”能力的智能化节点。如图8所示，所述内嵌CPU的高频/高压电源4包括CPU控制单元400以及分别与所述CPU控制单元400相连的整流滤波电路410、逆变电路420、谐振电路430以及数据采集处理单元450。其中，所述数据采集处理单元450的输入端与基础构件单元A中的电流传感器123和温度传感器124相连，并将所采集到的相关数据传输至所述CPU控制单元400，且所述数据采集处理单元450的数据端还通过总线与整流滤波电路410、逆变电路420以及谐振电路430相连。所述整流滤波电路410的输入端与外部强电输入相连，以用于将输入的380V或220V交流电源经整流、滤波后转换成直流电源，以供后续使用；所述逆变电路420与所述整流滤波电路410的输出端相连，以将整流滤波电路410输出的直流电压逆变为相应的交流电压；所述谐振电路430的输入端与输出端分别与所述逆变电路420的输出端和基础构件单元A相连。此外，所述内嵌CPU的高频/高压电源4还可包括用于提供所述内嵌CPU的高频/高压电源4的内部用电的辅助电源440以及用于提供人机交互平台的人机交互界面460。在实际操作过程中，可通过所述人机交互界面460设置和调整工作参数，并基于上位机传来的指令和/或数据采集处理单元450所获得的相应数据信息，通过所述CPU控制单元400对所述整流滤波电路410、逆变电路420以及谐振电路430实施实时控制，所述实时控制包括但不限于：调节逆变电路420的输出电压、频率、占空比；调整整流滤波电路410、逆变电路420以及谐振电路430的工作参数等。所述CPU控制单元400通过总线接口与上位机和/或外界联络。

此外，本实用新型如上所述的智能化臭氧发生器模块既可独立工作，亦可根据需求将多个智能化臭氧发生器模块组装成任意规格的智能板式臭氧发生器机组。所述智能板式臭氧发生器机组包括至少一个如上所述的智能化臭氧发生器模块，并通过外部总线与外部PLC控制单元和/或计算机相连，从而具备了智能节点“感知-通讯-执行”的能力。

本实用新型已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本实用新型权利要求的保护范围中。

相似的编号通篇指代相似的元件。为清晰起见，在附图中可能有将某些线、层、元件、部件或特征放大的情况。

本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对本实用新型进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本实用新型所属领域的一般技术人员的理解相同。还须明确的是，除在本文中有明确的定义外，诸如字典中通常定义的术语应该解释为在本说明书以及相关技术的语境中可具有一致的意思，而不应解释的理想化或过分形式化。公知的功能或结构出于简要和清楚地考虑或不再赘述。

Claims (12)

1.一种板式臭氧发生器的基础构件单元，其特征在于：包括两块端板以及设置在所述两块端板之间的复合电极板，其中，所述复合电极板包括外框，所述外框内设有间隔垫片以及两块分别设置在所述间隔垫片的正、反两面的陶瓷介质板，所述陶瓷介质板的内表面与所述间隔垫片之间从外至内依次设置有导电材料层以及绝缘介质层，所述陶瓷介质板的外表面还设有若干个向外突出的绝缘垫片。

2.根据权利要求1所述的基础构件单元，其特征在于：所述端板包括端板本体，所述端板本体的内表面设有用于容纳所述复合电极板的第一凹槽，所述第一凹槽的内表面设有第一地电极，所述复合电极板的绝缘垫片在所述复合电极板和所述第一地电极之间形成放电气隙。

3.根据权利要求2所述的基础构件单元，其特征在于：所述端板本体上还分别设置有第一氧气入口、第一臭氧出口以及分别与所述第一氧气入口和第一臭氧出口相连通的第一氧气通道和第一臭氧通道，所述端板本体上还设有第一冷却通道。

4.根据权利要求2所述的基础构件单元，其特征在于：所述端板本体的外表面还设有散热片。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的基础构件单元，其特征在于：当所述两块端板之间设置有至少两块复合电极板时，所述基础构件单元还包括层叠设置在相邻的两块复合电极板之间的冷却板。

6.根据权利要求5所述的基础构件单元，其特征在于：所述冷却板包括冷却板本体，所述冷却板本体的正、反两面各设有一用于容纳所述复合电极板的第二凹槽，所述第二凹槽的内表面设有第二地电极，所述复合电极板的绝缘垫片在所述复合电极板和所述第二地电极之间形成放电气隙。

7.根据权利要求5所述的基础构件单元，其特征在于：所述冷却板本体上还分别设置有第二氧气入口、第二臭氧出口以及分别与所述第二氧气入口和第二臭氧出口相连通的第二氧气通道和第二臭氧通道，所述冷却板本体上还设有第二冷却通道。

8.根据权利要求6或7所述的基础构件单元，其特征在于：所述冷却板的内部设有电流传感器和温度传感器。

9.一种智能化臭氧发生器模块，其特征在于：所述臭氧发生器模块包括如权利要求1-8中任意一项所述的基础构件单元以及与所述基础构件单元相连的内嵌CPU的高频/高压电源。

10.根据权利要求9所述的智能化臭氧发生器模块，其特征在于：所述内嵌CPU的高频/高压电源包括CPU控制单元以及分别与所述CPU控制单元相连的整流滤波电路、逆变电路、谐振电路以及数据采集处理单元，其中，所述数据采集处理单元与所述温度传感器和电流传感器相连，所述逆变电路的输入端和输出端分别与所述整流滤波电路和谐振电路相连，所述谐振电路还与所述基础构件单元相连。

11.根据权利要求10所述的智能化臭氧发生器模块，其特征在于：所述内嵌CPU的高频/高压电源还包括辅助电源以及用于提供人机交互的人机交互界面。

12.一种智能化臭氧发生器机组，其特征在于：所述臭氧发生器机组包括至少一个如权利要求9-11中任意一项所述的智能化臭氧发生器模块以及与所述智能化臭氧发生器模块的通讯端口相连的外部PLC控制单元和/或计算机。