RU2352521C1 - High frequency barrier ozone plant - Google Patents
High frequency barrier ozone plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2352521C1 RU2352521C1 RU2007132403/15A RU2007132403A RU2352521C1 RU 2352521 C1 RU2352521 C1 RU 2352521C1 RU 2007132403/15 A RU2007132403/15 A RU 2007132403/15A RU 2007132403 A RU2007132403 A RU 2007132403A RU 2352521 C1 RU2352521 C1 RU 2352521C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dielectric barrier
- frequency
- discharge gap
- high frequency
- barrier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в химической промышленности для обработки озоном твердых и газовых сред, в медицине для дезинфекции и дезодорации, в сельском хозяйстве для обработки и хранения плодоовощной продукции озоновоздушным агентом, а также в установках кондиционирования воздуха, холодильном оборудовании и т.д.The invention relates to high-voltage pulse technology and can be used in the chemical industry for treating solid and gaseous media with ozone, in medicine for disinfection and deodorization, in agriculture for processing and storing fruits and vegetables with an ozone-air agent, as well as in air conditioning units, refrigeration equipment and etc.
Известен озонатор, содержащий металлические электроды, подключенные к источнику питания переменного тока. Электроды разделены разрядным промежутком и диэлектрическим слоем. Металлические электроды выполнены с фаской на краях со стороны внутренних противолежащих поверхностей, а диэлектрический слой имеет отрицательный температурный коэффициент относительной диэлектрической проницаемости (RU 2261837 С2, 2005.10.10).Known ozonizer containing metal electrodes connected to an AC power source. The electrodes are separated by a discharge gap and a dielectric layer. The metal electrodes are chamfered at the edges from the side of the opposite internal surfaces, and the dielectric layer has a negative temperature coefficient of relative dielectric constant (RU 2261837 C2, 2005.10.10).
Основным недостатком данной конструкции является неравномерное распределение плотности тока электрического разряда по всей площади разрядного промежутка, а также низкий КПД.The main disadvantage of this design is the uneven distribution of the current density of the electric discharge over the entire area of the discharge gap, as well as low efficiency.
Известен озонатор, содержащий диэлектрический барьер, по одну сторону которого расположен инициирующий электрод, а по другую - комплект равномерно расположенных коронирующих электродов. Со стороны коронирующих электродов находится дополнительный диэлектрический барьер, образующий с барьером канал ввода и вывода озонируемого газа. По другую сторону дополнительного диэлектрического барьера расположен дополнительный инициирующий электрод таким образом, что между поверхностями диэлектрических барьеров и стенками коронирующих электродов образованы разрядные зазоры (RU 2263068 С2, 2005.10.27).Known ozonizer containing a dielectric barrier, on one side of which is the initiating electrode, and on the other - a set of evenly spaced corona electrodes. On the side of the corona electrodes there is an additional dielectric barrier, which forms a channel for input and output of ozonized gas with the barrier. On the other side of the additional dielectric barrier, an additional initiating electrode is located so that between the surfaces of the dielectric barriers and the walls of the corona electrodes, discharge gaps are formed (RU 2263068 C2, 2005.10.27).
Недостатками данного устройства является низкий КПД и сложность механической конструкции озонатора.The disadvantages of this device is the low efficiency and complexity of the mechanical design of the ozonizer.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является ультразвуковой барьерный озонатор, содержащий тактовый генератор, выходом соединенный с входом формирователя высоковольтных импульсов, первый и второй металлические электроды, подключенные к выходам формирователя высоковольтных импульсов, разделенные разрядным промежутком и диэлектрическим барьером, ультразвуковой формирователь импульсов, входом соединенный с выходом тактового генератора, ультразвуковой резонатор, контактными выводами подключенный к выходам ультразвукового формирователя импульсов и цепь фазовой синхронизации, вход которой соединен с управляющим выходом ультразвукового формирователя импульсов, а выход подключен к входу управления формирователя высоковольтных импульсов, при этом диэлектрический барьер расположен на первом металлическом электроде со стороны разрядного промежутка, а ультразвуковой резонатор расположен на втором металлическом электроде с наружной стороны (RU 2302370 С1, 10.07.2007).The closest analogue of the present invention is an ultrasonic barrier ozonizer containing a clock generator connected to the input of a high-voltage pulse generator by an output, first and second metal electrodes connected to the outputs of a high-voltage pulse generator, separated by a discharge gap and a dielectric barrier, an ultrasonic pulse shaper connected to an output clock generator, ultrasonic resonator, contact leads connected to ultrasound outputs uk pulse shaper and phase synchronization circuit, the input of which is connected to the control output of the ultrasonic pulse shaper, and the output is connected to the control input of the high-voltage pulse shaper, while the dielectric barrier is located on the first metal electrode from the discharge gap side, and the ultrasonic resonator is located on the second metal electrode from the outside (RU 2302370 C1, 07/10/2007).
К недостаткам данного устройства следует отнести ограниченный частотный диапазон возбуждения разрядного промежутка, связанный с предельной частотой колебаний ультразвукового резонатора, а также сложность механической конструкции озонатора.The disadvantages of this device include the limited frequency range of the excitation of the discharge gap associated with the limiting oscillation frequency of the ultrasonic resonator, as well as the complexity of the mechanical design of the ozonizer.
Технической задачей изобретения является создание высокочастотного барьерного озонатора, обладающего высокой производительностью, простотой механической конструкции, имеющего высокий КПД и широкий диапазон использования.An object of the invention is the creation of a high-frequency barrier ozonizer with high performance, simplicity of the mechanical structure, with high efficiency and a wide range of uses.
Эта техническая задача достигается тем, что в высокочастотный барьерный озонатор, содержащий тактовый генератор, первый и второй металлические электроды, разделенные разрядным промежутком и диэлектрическим барьером, расположенным на первом металлическом электроде со стороны разрядного промежутка, введены генератор высокочастотных импульсов и амплитудный модулятор, входы которого соединены с выходами тактового генератора и генератора высокочастотных импульсов соответственно, а выходы подключены к первому и второму металлическим электродам, причем диэлектрический барьер выполняет функции ультразвукового резонатора.This technical problem is achieved in that in the high-frequency barrier ozonizer containing a clock, the first and second metal electrodes separated by a discharge gap and a dielectric barrier located on the first metal electrode from the discharge gap, a high-frequency pulse generator and an amplitude modulator are introduced, the inputs of which are connected with the outputs of the clock generator and the generator of high-frequency pulses, respectively, and the outputs are connected to the first and second metal electrodes, and the dielectric barrier acts as an ultrasonic resonator.
Функциональная схема, а также эпюры напряжений, поясняющие работу высокочастотного барьерного озонатора, представлены на чертеже.A functional diagram, as well as voltage plots explaining the operation of a high-frequency barrier ozonizer, are presented in the drawing.
Высокочастотный барьерный озонатор содержит первый 1 и второй 4 металлические электроды, разделенные разрядным промежутком 2 и диэлектрическим барьером 3, расположенным на первом металлическом электроде 1 со стороны разрядного промежутка 2, тактовый генератор 5, генератор высокочастотных импульсов 6 и амплитудный модулятор 7, входы которого соединены с выходами тактового генератора 5 и генератора высокочастотных импульсов 6 соответственно, а выходы подключены к первому 1 и второму 4 металлическим электродам, причем диэлектрический барьер 3 выполняет функции ультразвукового резонатора.The high-frequency barrier ozonizer contains the first 1 and second 4 metal electrodes separated by a discharge gap 2 and a dielectric barrier 3 located on the first metal electrode 1 from the side of the discharge gap 2, a clock generator 5, a high-frequency pulse generator 6 and an amplitude modulator 7, the inputs of which are connected to the outputs of the clock generator 5 and the generator of high-frequency pulses 6, respectively, and the outputs are connected to the first 1 and second 4 metal electrodes, and the dielectric barrier 3 performs the functions of an ultrasonic resonator.
Описание работы устройства.Description of the operation of the device.
Высокочастотный барьерный озонатор состоит из первого 1 и второго 4 металлических электродов. Электроды 1 и 4 расположены параллельно на некотором расстоянии друг от друга, образуя разрядный промежуток 2 в виде воздушного канала, причем на внутренней поверхности электрода 1 со стороны разрядного промежутка 2 расположен диэлектрический барьер 3, который выполняет функции ультразвукового резонатора. Это значит, что при воздействии переменного электрического поля диэлектрический барьер 3 способен совершать механические колебания в ультразвуковом диапазоне частот. Металлические электроды 1, 4 вместе с диэлектрическим барьером 3 образуют единую механическую конструкцию.High-frequency barrier ozonizer consists of the first 1 and second 4 metal electrodes. The electrodes 1 and 4 are located in parallel at a certain distance from each other, forming a discharge gap 2 in the form of an air channel, and on the inner surface of the electrode 1 from the side of the discharge gap 2 there is a dielectric barrier 3, which serves as an ultrasonic resonator. This means that when exposed to an alternating electric field, the dielectric barrier 3 is able to perform mechanical vibrations in the ultrasonic frequency range. The metal electrodes 1, 4 together with the dielectric barrier 3 form a single mechanical structure.
Электронная часть устройства состоит из тактового генератора 5, генератора высокочастотных импульсов 6 и амплитудного модулятора 7. Выходы генераторов 5 и 6 соединены с соответствующими входами модулятора 7, нагрузкой которого являются металлические электроды 1, 4.The electronic part of the device consists of a clock generator 5, a generator of high-frequency pulses 6 and an amplitude modulator 7. The outputs of the generators 5 and 6 are connected to the corresponding inputs of the modulator 7, the load of which are metal electrodes 1, 4.
Тактовый генератор 5 вырабатывает электрические импульсы в ультразвуковом диапазоне частот 20 кГц…70 кГц (эпюра а), которые поступают на первый вход модулятора 7. Генератор высокочастотных импульсов 6 вырабатывает электрический сигнал (b) частотой в 3…7 раз выше частоты тактового генератора 5, который поступает на второй вход модулятора 7. В результате этого на выходе модулятора 7 образуется переменное напряжение сложной формы (с), представляющее собой сумму двух электрических колебаний, вырабатываемых генераторами 5 и 6.The clock generator 5 generates electrical pulses in the ultrasonic frequency range of 20 kHz ... 70 kHz (plot a), which are fed to the first input of the modulator 7. The high-frequency pulse generator 6 generates an electrical signal (b) with a frequency 3 ... 7 times higher than the frequency of the clock generator 5, which is supplied to the second input of modulator 7. As a result, at the output of modulator 7 an alternating voltage of complex shape (c) is formed, which is the sum of two electrical vibrations generated by generators 5 and 6.
На чертеже частота генератора импульсов 6 показана в пять раз выше частоты тактового генератора 5 (fb=5fa).In the drawing, the frequency of the pulse generator 6 is shown five times higher than the frequency of the clock generator 5 (f b = 5f a ).
Синтез озона в разрядном промежутке 2 происходит под действием электрического сигнала сложной формы, поступающего на электроды 1 и 4 с выходов модулятора 7 (с), в момент прохождения барьерного разряда через воздушный канал.The synthesis of ozone in the discharge gap 2 occurs under the influence of an electric signal of complex shape, arriving at the electrodes 1 and 4 from the outputs of the modulator 7 (s), at the time of passage of the barrier discharge through the air channel.
Присутствие ультразвуковой составляющей в составе электрического сигнала на электродах 1 и 4 вызывает механические колебания диэлектрического барьера 3, в то время как наличие высокочастотных колебаний облегчает образование озона в разрядном промежутке 2.The presence of the ultrasonic component in the electrical signal at the electrodes 1 and 4 causes mechanical vibrations of the dielectric barrier 3, while the presence of high-frequency vibrations facilitates the formation of ozone in the discharge gap 2.
Механические колебания диэлектрического барьера 3 выравнивают состояние воздушно-газовой среды вдоль всего разрядного промежутка 2. Благодаря интенсивному перемешиванию воздуха между электродами 1 и 4 происходит эффективный отвод тепла с поверхности диэлектрического барьера 3, что позволяет повысить в 1,2…1,3 раза плотность тока в разрядном промежутке 2 и, одновременно, увеличить срок эксплуатации диэлектрического барьера 3.Mechanical vibrations of the dielectric barrier 3 equalize the state of the air-gas medium along the entire discharge gap 2. Due to the intensive mixing of air between the electrodes 1 and 4, effective heat removal takes place from the surface of the dielectric barrier 3, which makes it possible to increase the current density by 1.2 ... 1.3 times in the discharge gap 2 and, at the same time, increase the life of the dielectric barrier 3.
Неравномерность плотностей токов через разрядный промежуток 2 зависит от частоты приложенного напряжения. При частоте 55…90 кГц и выше наступает режим «мягкого» возбуждения воздушной среды, в результате чего снижается образование азотосодержащих соединений и увеличивается полезный выход озона.The unevenness of the current densities through the discharge gap 2 depends on the frequency of the applied voltage. At a frequency of 55 ... 90 kHz and higher, the mode of “soft” excitation of the air occurs, as a result of which the formation of nitrogen-containing compounds decreases and the useful yield of ozone increases.
В процессе синтеза озона при использовании высокочастотного барьерного разряда уровень аэроионов приближается к уровню естественного фона воздушно-газовой среды.In the process of ozone synthesis using a high-frequency barrier discharge, the level of aero ions approaches the level of the natural background of the air-gas medium.
Предлагаемое устройство позволяет работать на частотах 110…230 кГц независимо от опорной частоты ультразвукового резонатора.The proposed device allows you to work at frequencies of 110 ... 230 kHz, regardless of the reference frequency of the ultrasonic resonator.
Предлагаемая конструкция проста в изготовлении, имеет высокий КПД, широкий диапазон использования, высокую надежность и большой срок эксплуатации.The proposed design is easy to manufacture, has high efficiency, a wide range of uses, high reliability and a long service life.
Высокочастотный барьерный озонатор обладает высокой производительностью и стабильностью рабочих характеристик. Его конструктивные возможности позволяют изготавливать малогабаритные, низковольтные переносные устройства, обладающие небольшими габаритами и массой.High-frequency barrier ozonizer has high performance and stable performance. Its design capabilities allow the manufacture of small-sized, low-voltage portable devices with small dimensions and weight.
В предлагаемом устройстве образование аэроионов и азотосодержащих соединений сведено к минимуму.In the proposed device, the formation of aeroions and nitrogen-containing compounds is minimized.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007132403/15A RU2352521C1 (en) | 2007-08-27 | 2007-08-27 | High frequency barrier ozone plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007132403/15A RU2352521C1 (en) | 2007-08-27 | 2007-08-27 | High frequency barrier ozone plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2352521C1 true RU2352521C1 (en) | 2009-04-20 |
Family
ID=41017693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007132403/15A RU2352521C1 (en) | 2007-08-27 | 2007-08-27 | High frequency barrier ozone plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2352521C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2663927C2 (en) * | 2016-01-11 | 2018-08-13 | Юрий Джалалович Джалалов | Method of air oxygen ozone production |
-
2007
- 2007-08-27 RU RU2007132403/15A patent/RU2352521C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2663927C2 (en) * | 2016-01-11 | 2018-08-13 | Юрий Джалалович Джалалов | Method of air oxygen ozone production |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5201958B2 (en) | Ionizer using piezoelectric transformer electrode and ion generation method for static elimination using the same | |
TW200503371A (en) | Ion generator | |
Amjad et al. | Analysis, design, and implementation of multiple parallel ozone chambers for high flow rate | |
KR100407447B1 (en) | Apparatus for generating ozone in high concentration | |
Babayev et al. | Method for increasing the efficiency of ozone electrosynthesis process with periodic voltage pulses | |
US7612981B2 (en) | Ion generator and neutralizer | |
Teranishi et al. | A novel generation method of dielectric barrier discharge and ozone production using a piezoelectric transformer | |
RU2352521C1 (en) | High frequency barrier ozone plant | |
US20010046459A1 (en) | High efficiency ozone generator | |
KR101889826B1 (en) | A device for generating filament discharges uniformly on three-dimensional object | |
Buntat et al. | Ozone generation by pulsed streamer discharge in air | |
Murdiya et al. | The performance of surface barrier discharge in magnetic field driven by half bridge series resonance converter | |
Amjad et al. | Design and implementation of a high‐frequency LC‐based half‐bridge resonant converter for dielectric barrier discharge ozone generator | |
Facta et al. | Double dielectric barrier discharge chamber for ozone generation | |
KR102699916B1 (en) | Ozone production method and ozone generating device | |
Facta et al. | A new type of planar chamber for high frequency ozone generator system | |
Facta et al. | Implementation of photovoltaic and simple resonant power converter for high frequency discharge application | |
Martin et al. | Experimental analysis of piezoelectric plasma discharge generator | |
Facta et al. | Improvement in ozone generation with low voltage high frequency power converters | |
Lozina et al. | Evaluation of ozone generation in surface dielectric barrier discharge with pulsed power supply | |
Murdiya | The performance surface barrier discharge in magnetic field driven by series resonance converter | |
KR20160120020A (en) | Gas pressure control plasma sources using the vacuum pump | |
RU2294775C1 (en) | Piezo-electric ozonizer | |
Fitria et al. | Comparison Double Dielectric Barrier Using Perforated Aluminium for Ozone Generation | |
US20050275997A1 (en) | Plasma driven, N-Type semiconductor, thermoelectric power superoxide ion generator |