RU2458855C1 - Генератор озона - Google Patents
Генератор озона Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458855C1 RU2458855C1 RU2011114700/05A RU2011114700A RU2458855C1 RU 2458855 C1 RU2458855 C1 RU 2458855C1 RU 2011114700/05 A RU2011114700/05 A RU 2011114700/05A RU 2011114700 A RU2011114700 A RU 2011114700A RU 2458855 C1 RU2458855 C1 RU 2458855C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- chamber
- dielectric
- ferroceramics
- ozone generator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
- Percussion Or Vibration Massage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству озона и может быть использован для очистки воды и обработки помещений в медицине. Генератор озона содержит разрядную камеру в виде прямоугольного параллелепипеда, внутри которой стопкой уложены плоские электроды и диэлектрические барьеры, имеется входная и выходная полости. Прямоугольные металлические электроды уложены так, что нечетные пластины примыкают к одной стороне камеры, а четные - к другой стороне, а сами стороны являются общими шинами высокого и низкого напряжения. В разрядном промежутке диэлектрический барьер примыкает вплотную к одному из электродов. В качестве диэлектрического барьера используется сегнетокерамика BaTiO3-BaZrO3. изобретение позволяет повысить производительность, надежность и стабильность работы генератора озона. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области производства озона из кислорода или воздуха и может быть использовано в медицине для очистки воды и обработки помещений.
Известно устройство разрядной камеры [патент РФ №2057059, МКИ C01B 12/11, опубл. 27.031996 г.], в которой диэлектрическим барьером является керамика на основе глинозема Аl2O3 с добавлением оксида марганца МnО.
Известен также генератор озона, состоящий из двух разрядных камер [патент РФ №2127220, МКИ C01B 13/11, опубл. 10.03.1999 г.], соединенных последовательно с переменным зазором разрядного промежутка. Диэлектриком является керамика с диэлектрической проницаемостью ε=8.
Общим недостатком вышеперечисленных аналогов является сложность конструкций и малая управляемость свойствами барьерной керамики в процессе электросинтеза озона.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является генератор озона, содержащий разрядную камеру в виде прямоугольного параллелепипеда, внутри которой стопкой уложены плоские электроды и диэлектрические пластины для электрического барьера, имеется входная и выходная плоскости, воздушный разрядный промежуток образован между двумя диэлектрическими пластинами из керамики, примыкающих вплотную к металлическим электродам [патент, Россия №2206496, МКИ C01B 13/11, опубл. 20.06.2003 г., (прототип)].
Недостатком прототипа является жесткая привязанность электрических параметров барьерной керамики к источнику питания, что мешает добиться оптимального режима разряда в камере, вследствие чего возникают локальные перегревы в диэлектрическом слое и неравномерное распределение микроразрядов, которые приводят к эрозии и разрушению пластины, а также малое значение величины диэлектрической постоянной керамики.
Техническим результатом изобретения является повышение производительности, надежности и стабильности работы генератора озона.
Технический результат достигается тем, что в генераторе озона, содержащем разрядную камеру в виде прямоугольного параллелепипеда, внутри которой стопкой уложены плоские электроды и диэлектрические пластины для электрического барьера, имеется входная и выходная полости, электроды в виде прямоугольных металлических пластин уложены так, что нечетные пластины примыкают вплотную к одной боковой стороне камеры, а четные - к другой стороне камеры, а сами стороны являются общими шинами высокого и низкого напряжения соответственно, новым является то, что диэлектрические пластины изготовлены из сегнетокерамики BaТiO3-BaZrO3.
Таким образом, в заявляемом генераторе озона в качестве диэлектрических пластин используют сегнетокерамику с высоким значением диэлектрической постоянной, при этом сегнетокерамика изготовлена на основе твердого раствора BaTiO3-BaZrO3. Признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, обеспечивают ему соответствие критерию «новизна».
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данных и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена разрядная камера. На фиг.2 представлена ячейка с разрядным воздушным промежутком 8 между электродом 2 и диэлектрической пластиной 3 из сегнетокерамики.
Генератор озона содержит разрядную камеру 1 в виде прямоугольного параллелепипеда (фиг.1), внутри которой стопкой уложены плоские прямоугольные электроды 2, диэлектрические пластины из сегнетокерамики 3, служащие электрическими барьерами, имеется входная полость 4, выходная полость 5, входной патрубок 6, выходной патрубок 7 и разрядные промежутки 8. Электроды уложены так, что нечетные пластины примыкают вплотную к одной боковой стороне камеры, а четные - к другой, а сами боковые стороны являются общими шинами высокого и низкого напряжения, соответственно. Электроды и диэлектрические пластины разделяются дистанционными прокладками из диэлектрика (на фиг.1 - они не показаны).
Газовый поток через входной патрубок 6 (фиг.1) подается в полость 4. Газоозоновая смесь из разрядных промежутков 8 поступает в выходную полость 5, объем которой больше входной полости. Происходит расширение газа, и температура смеси понижается за счет адиабатических процессов. В разрядной камере осуществляется синтез озона в электрических разрядах из кислорода или из кислородосодержащих смесей газов [Ю.В.Филиппов, В.А.Вобликова, В.И.Пантелеев, «Электросинтез озона», Изд-во Московского университета, 1987].
Группу реакций, приводящих к синтезу озона, можно представить:
О2+q-О3+O+q
О+O2+М-О3+М
где q - частица высокой энергии, например фотон, электрон, возбужденный атом, молекула озона, примеси и т.д.;
М - любая частица, например атом или молекула кислорода, молекула озона, атом или молекула примеси.
Для сегнетокерамики, в отличие от керамики, характерна спонтанная поляризованность в определенном интервале температур, нелинейная зависимость относительной диэлектрической проницаемости ε и тангенса потерь tgδ от температуры, частоты и напряженности электрического поля, высокая диэлектрическая проницаемость [И.С.Рез, Ю.М.Поплавко «Диэлектрики. Основные свойства и применение в электронике», М., Радио и связь, 1989, 185-191 с.].
При помещении сегнетокерамики в электрическое поле поляризация увеличивается и наблюдается рост относительной диэлектрической проницаемости. В области резкого роста поляризации диэлектрическая проницаемость сегнетокерамики максимальна. Существенное влияние на поведение сегнетокерамики в электрическом поле оказывает температура. При достижении некоторой температуры сегнетокерамики переходят в параэлектрическое состояние. Эту температуру называют температурой Кюри. С увеличением температуры величина относительной диэлектрической проницаемости увеличивается и в точке Кюри принимает максимальное значение.
Диэлектрический слой (барьер) играет важную роль в процессе электросинтеза, и его параметры определяют стабильность работы разрядной камеры. Для этого рассмотрим отдельно поведение диэлектрического барьера из сегнетокерамики в одном разрядном промежутке (фиг.2). Это необходимо для дальнейшего описания изобретения.
По существу, - это электрический прибор, имеющий два соединенных последовательно конденсатора с различными диэлектриками: разрядного воздушного промежутка с диэлектрической проницаемостью ε1 и сегнетокерамики с диэлектрической проницаемостью ε2. Пусть параметры на фиг.1 имеют значения: ε1=1, ε2=500, h=1 мм, х=1 мм, U=1000 В,
тогда напряженность электрического поля в воздушном зазоре
Напряженность электрического поля в сегнетокерамике
Напряженность электрического поля в разрядном воздушном промежутке E1≈106 В/м и по величине близко к пробойному напряжению воздуха, равного Епр≈3·106 В/м.
Чтобы оценить минимальный зазор x, обратимся к формуле (1). Пренебрегая произведением hε1 и заменяя E1 на Епр, получим критический размер воздушного разрядного зазора
Так как диэлектрическая проницаемость сегнетокерамики зависит от напряженности электрического поля, то можно выбрать напряжение U на электродах, и значение диэлектрической проницаемости сегнетокерамики будет определяться этим электрическим полем. Например, выбрать температурный интервал, в котором будет изменяться диэлектрическая проницаемость сегнетокерамики ε2. Здесь есть возможность управлять приложенным напряжением U и выбирать оптимальный и экономный режим работы разрядной камеры.
Представим теперь, что в процессе работы разрядной камеры диэлектрический барьер из сегнетокерамики испытывает неравномерный нагрев диэлектрической пластины, в результате чего в местах нагрева диэлектрическая проницаемость увеличивается, а напряженность электрического поля в сегнетокерамике уменьшается. Срабатывает обратная связь, и система возвращается в исходное состояние. Это следует из формулы (2), т.е., если ε2 растет от температуры, то Е2 уменьшается, а напряженность электрического поля E1 не меняется. Другими словами, диэлектрический барьер из сегнетокерамики в разрядной камере автоматически поддерживает себя в оптимальном температурном интервале. В генераторе озона получается устойчиво-однородный равномерно-распределенный разряд. Любое нарушение этой однородности (краевые эффекты, локальные микроразряды и т.д.) за счет нелинейных параметров сегнетокерамики можно устранить. Сегнетокерамика состава BaTiO3-BaZrO3 образует непрерывный ряд твердых растворов [под редакцией Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева «Справочник по электротехническим материалам», том 3, Ленинград, Энергоатомиздат, 1988, 550-579 с.] с различными электрическими свойствами в зависимости от содержания второго компонента. Технология изготовления сегнетокрамики дается в справочнике [под редакцией Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева «Справочник по электротехническим материалам», том 2, Москва, Энергоатомиздат, 1987, 217-224 с.]. Пример: сегнетокерамика состава ВаTiO3-BaZrO3 с содержанием второго компонента 5% при комнатной температуре имеет диэлекрическую проницаемость, равную 500, а при температуре 100°C диэлектрическая проницаемость принимает значение 7500, при этом напряженность электрического поля Е2 по формуле 2 уменьшится на порядок.
Заявленное изобретение при применении в генераторах озона сегнетокерамики в качестве диэлектрического барьера позволит повысить надежность и стабильность работы разрядной камеры, а также выбрать экономичный режим путем введения обратных связей, исходя из функциональных параметров диэлектрического барьера из сегнетокерамики.
Claims (1)
- Генератор озона, содержащий разрядную камеру в виде прямоугольного параллелепипеда, внутри которой стопкой уложены плоские электроды и диэлектрические пластины для электрического барьера, имеется входная и выходная полости, электроды в виде прямоугольных металлических пластин уложены так, что нечетные пластины примыкают вплотную к одной боковой стороне камеры, а четные - к другой стороне камеры, а сами стороны являются общими шинами высокого и низкого напряжения соответственно, отличающийся тем, что диэлектрические пластины изготовлены из сегнетокерамики BaTiO3-BaZrO3.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114700/05A RU2458855C1 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Генератор озона |
EA201101359A EA020892B1 (ru) | 2011-04-13 | 2011-10-19 | Устройство для электризации |
EA201101360A EA019720B1 (ru) | 2011-04-13 | 2011-10-19 | Генератор озона |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114700/05A RU2458855C1 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Генератор озона |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2458855C1 true RU2458855C1 (ru) | 2012-08-20 |
Family
ID=46936604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011114700/05A RU2458855C1 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Генератор озона |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (2) | EA019720B1 (ru) |
RU (1) | RU2458855C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU208008U1 (ru) * | 2021-08-23 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Устройство для получения озона в электрическом разряде |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU545618A1 (ru) * | 1975-08-27 | 1977-02-05 | Предприятие П/Я Г-4816 | Нелинейный сегнетокерамический материал |
WO2001007360A1 (de) * | 1999-07-22 | 2001-02-01 | Wedeco Umwelttechnologie Gmbh | Ozonerzeuger mit keramischem dielektrikum |
RU2174095C2 (ru) * | 1999-08-18 | 2001-09-27 | Азриель Александр Исаакович | Устройство для электросинтеза озона |
EP1314692A1 (en) * | 2001-11-22 | 2003-05-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ozonizer |
RU2206496C1 (ru) * | 2002-02-08 | 2003-06-20 | Красноярский государственный университет | Генератор озона |
CA2424410A1 (en) * | 2003-04-03 | 2004-10-03 | Alan Kirby | Corona discharge plate electrode ozone generator |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU126365A1 (ru) * | 1955-02-14 | 1978-06-05 | Yutkin L A | Устройство дл дроблени , перемешивани либо эмульгировани твердых материалов |
SU1445656A1 (ru) * | 1987-07-06 | 1988-12-23 | Украинская сельскохозяйственная академия | Электромеханический массажер |
SU1651898A1 (ru) * | 1988-11-01 | 1991-05-30 | О.В.Лещенко, Ю.С Панчехаи Н.Г.Спирин | Устройство дл массажа суставов |
RU72882U1 (ru) * | 2007-10-17 | 2008-05-10 | Научно-исследовательский институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова | Устройство для электризации диэлектрической жидкости с ядохимикатами или лекарственными препаратами |
-
2011
- 2011-04-13 RU RU2011114700/05A patent/RU2458855C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2011-10-19 EA EA201101360A patent/EA019720B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2011-10-19 EA EA201101359A patent/EA020892B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU545618A1 (ru) * | 1975-08-27 | 1977-02-05 | Предприятие П/Я Г-4816 | Нелинейный сегнетокерамический материал |
WO2001007360A1 (de) * | 1999-07-22 | 2001-02-01 | Wedeco Umwelttechnologie Gmbh | Ozonerzeuger mit keramischem dielektrikum |
RU2174095C2 (ru) * | 1999-08-18 | 2001-09-27 | Азриель Александр Исаакович | Устройство для электросинтеза озона |
EP1314692A1 (en) * | 2001-11-22 | 2003-05-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ozonizer |
RU2206496C1 (ru) * | 2002-02-08 | 2003-06-20 | Красноярский государственный университет | Генератор озона |
CA2424410A1 (en) * | 2003-04-03 | 2004-10-03 | Alan Kirby | Corona discharge plate electrode ozone generator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU208008U1 (ru) * | 2021-08-23 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Устройство для получения озона в электрическом разряде |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201101359A1 (ru) | 2012-10-30 |
EA201101360A1 (ru) | 2012-10-30 |
EA019720B1 (ru) | 2014-05-30 |
EA020892B1 (ru) | 2015-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yi et al. | Flame made nanoparticles permit processing of dense, flexible, Li+ conducting ceramic electrolyte thin films of cubic-Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (c-LLZO) | |
Zhang et al. | Effects of composition and temperature on energy storage properties of (Pb, La)(Zr, Sn, Ti) O3 antiferroelectric ceramics | |
Wu et al. | Effects of phase constitution and microstructure on energy storage properties of barium strontium titanate ceramics | |
DE112007003640B4 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas mittels einer dielektrischen Barrierenentladung | |
Instan et al. | Ultrahigh capacitive energy storage in highly oriented Ba (ZrxTi1-x) O3 thin films prepared by pulsed laser deposition | |
Liu et al. | Synergy of a stabilized antiferroelectric phase and domain engineering boosting the energy storage performance of NaNbO3-based relaxor antiferroelectric ceramics | |
EP2735367B1 (en) | Photocatalyst material producing method and photocatalyst material producing apparatus | |
Ding et al. | High capacitive performance at moderate operating field in (Bi0. 5Na0. 5) TiO3-based dielectric ceramics via synergistic effect of site engineering strategy | |
Puli et al. | Crystal structure, dielectric, ferroelectric and energy storage properties of La-doped BaTiO 3 semiconducting ceramics | |
Wu et al. | Ferroelectric to relaxor transition in BaTiO3–Bi (Zn2/3Nb1/3) O3 ceramics | |
JP2019083334A (ja) | 圧電トランス | |
Wang et al. | Dielectric and energy storage properties of the (1-x) BaTiO3-xBi (Li1/3Hf2/3) O3 (0.08≤×≤ 0.14) ceramics | |
Jan et al. | Lead-free relaxor-ferroelectric ceramics for high-energy-storage applications | |
WO2013030559A1 (en) | Ozone generator | |
Qin et al. | Enhanced energy-storage performance of Pb0. 925La0. 05Zr0. 95Ti0. 05@ xwt% SiO2 composite ceramics | |
Xu et al. | Superior energy storage performance in Pb0. 97La0. 02 (Zr0. 50 Sn0. 43Ti0. 07) O3 antiferroelectric ceramics | |
RU2458855C1 (ru) | Генератор озона | |
Yehia | The electrical characteristics of the dielectric barrier discharges | |
Chen et al. | Enhanced energy storage properties and dielectric stabilities in BNT-based ceramics via multiphase and dielectric peak broadening engineering | |
Ismail et al. | Dielectric and microstructural properties of BaTiO3 and Ba0. 9925Er0. 0075TiO3 ceramics | |
Teranishi et al. | A novel generation method of dielectric barrier discharge and ozone production using a piezoelectric transformer | |
KR20030003951A (ko) | 고농도 오존 발생 장치 | |
Zha et al. | Tailored wide-frequency dielectric behavior of polyimide composite films with Ba x Sr 1-x TiO 3 Perovskites ceramic particles | |
CN101565171B (zh) | 臭氧发生器 | |
Zhang et al. | Numerical study on helium-oxygen dielectric barrier discharges: From single-breakdown to multi-breakdowns per half-cycle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160414 |