板式臭氧发生器的基础单元构件、臭氧发生器模块及大型板式模块化臭氧发生器机组

技术领域

本发明涉及一种板式臭氧发生器的基础单元构件，具体涉及一种以介质阻挡放电 (DielectricBarrierDischarge，DBD)方式生产臭氧的板式臭氧发生器的基础单元构件。 此外，本发明还涉及一种包括所述基础单元构件的臭氧发生器模块以及大型板式模块化臭 氧发生器机组，属于臭氧生产设备制造领域。

背景技术

较之传统的管式臭氧发生器，模块化板式臭氧发生器因其结构简单、空间紧凑、造 价较低、组态灵活、产气效率高等优点，广泛应用于环保、水处理、医药等行业，且应用 前景广泛。然而，相对于历经数十年，已然十分成熟的管式臭氧发生器，板式臭氧发生器 仍然存在众多问题亟待解决。其中，板式臭氧发生器的大型化是当前行业内亟待解决的问 题之一。

专利CN103387212B公开了一种模块化板式臭氧发生器，其在DBD模块中集成封 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和冷却液通道等基 本要素。每一基础构件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，该专利是将DBD臭氧发生器模块 以一维方式层叠扩展构建，即：若干个标准化的DBD模块顺序层叠，并与端盖组成一臭 氧发生器机组。由于其标准化的DBD臭氧发生器模块的产率仅有100g/h，且层叠数增加 后会增加模块间密封的难度，因而其难以构建大型机组。再者，此类顺序层叠的构建方式 破坏了模块化的优势，给安装和维护都带来了困难。而这也是制约此类板式臭氧发生器走 向大型化的问题所在。

专利CN102602896B公开了一种臭氧发生器，其具体公开了一种具有被积层的多个 平板状的高压电极及低压电极、其间迭加交流电压使以发生放电从而生成臭氧气体的平板 积层型臭氧发生装置。该专利特别涉及在谋求臭氧发生器的薄型、大容量化及削减装置的 部件数量的同时，谋求装置小型化构造的臭氧发生装置。该专利采用将多个平板状高压电 极积层的方法来构建臭氧发生器机组。然而，该专利将所有构件几种装配在一个箱体内， 失去了模块化带来的好处，但与管式臭氧发生器的构建方式却有类似之处，整个机组重量 较大，难以运输和维修。

因此，开发一种结构紧凑、空间利用率高、能量密度集中，且组态灵活、便于维护 的大型板式模块化臭氧发生器是本领域内的研究热点之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于构建大型板式模块化臭氧 发生器的基础单元构件。此外，本发明的另一目的在于提供一种含有所述基础单元构件的 臭氧发生器模块。本发明的再一目的在于提供一种由所述臭氧发生器模块组装而成的大型 板式模块化臭氧发生器机组。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种板式臭氧发生器的基础单元构件，包括介质阻挡放电板和分别设置于其正、反两面的 两块冷却板，其中：所述介质阻挡放电板包括板本体，所述板本体上设置有氧气入口和臭 氧出口，所述板本体的正、反两面还各设有一弹性体，且所述弹性体的外表面各设有一复 合电极；所述冷却板包括冷却板本体，其包括冷却液入口、冷却液出以及位于冷却液入口 和冷却液出口之间的热交换通道，所述冷却板还包括设置在所述冷却板的表面的、与复合 电极相正对的地电极以及设于地电极表面的垫片，且所述垫片在所述复合电极和地电极之 间形成电离室。

优选的是：所述介质阻挡放电板还包括分别设置于所述板主体正、反两面的与氧气 入口相通的氧气通道，以及分别设置于所述板主体正、反两面的与臭氧出口相通的臭氧通 道。

优选的是：所述介质阻挡放电板还包括设置于板主体上的电源引出端。

优选的是：所述弹性体包括但不限于氟橡胶弹性体、三元乙丙橡胶弹性体。

优选的是：所述地电极的表面经过陶瓷化处理。

本发明的另一目的，一种板式臭氧发生器模块，其包括至少一组如上所述的基础单 元构件。

优选的是：各组基础单元构件在该板式臭氧发生器模块中对称布置。

优选的是：每一板式臭氧发生器模块包括四组或六组基础单元构件。

本发明的再一目的，一种大型板式模块化臭氧发生器机组，其包括至少一组如上所 述的臭氧发生器模块。

优选的是：各臭氧发生器模块独立组装，相邻臭氧发生器两模块间留有间隙。

优选的是：各臭氧发生器模块各自配置有独立的电源。

优选的是：各臭氧发生器模块顺序层叠组装，且相邻的臭氧发生器模块共用一组冷 却板。

本发明的有益效果在于，本发明以“冷却板+介质阻挡放电板+冷却板”的“三明治” 式结构的基础单元构件为基础，构建了包括至少一组该基础单元构件的板式臭氧发生器模 块，并最终可由多组该板式臭氧发生器模块组装形成适用于不同规模、不同应用的大型板 式模块化臭氧发生器机组。本发明采用三维叠层构建的方式，结构紧凑、空间利用率高， 克服了以往一维叠层方式的弊端，使得构建大型板式臭氧发生器成为可能。为板式臭氧发 生器产品的标准化、系列化、大型化以及工业化生产奠定了基础。

附图说明

图1示出了本发明所述的板式臭氧发生器的基础单元构件的各种视图，其中，图1a 为平面图，图1b为侧视图，图1c为剖视图；

图2示出了本发明所述的介质阻挡放电板(DBD板)的剖视图；

图3示出了本发明所述的冷却板的剖视图；

图4根据本发明的一种实施方式，示出了包括四个所述基础单元构件的臭氧发生器 模块的各种视图，其中，图4a为平面图，图4b为侧视图，图4c为剖视图；

图5示出了如图4所示的臭氧发生器模块中的介质阻挡放电板的布置结构图；

图6示出了如图4所示的臭氧发生器模块中的冷却板的结构图；

图7根据本发明的另一实施方式，示出了包括六个所述基础单元构件的臭氧发生器 模块的各种视图，其中，图7a为平面图，图7b为侧视图，图7c为剖视图；

图8根据本发明的一种实施方式，示出了含有10所述臭氧发生器模块的大型模块化 臭氧发生器机组的组装结构示意图；

图9根据本发明的另一实施方式，示出了所述大型模块化臭氧发生器机组的另一组 装结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本发明所述的板式臭氧发生器的基础单元构件包括介质阻挡放电板 (DBD板)1，且所述介质阻挡放电板1的正、反两面各设有一冷却板2。在本发明中， 设置在介质阻挡放电板1两侧的两块冷却板2可采用相同的结构。其中，如图2所示，所 述介质阻挡放电板1包括板本体11，所述板本体11上分别设置有氧气入口12和臭氧出 口13，所述板本体11的正、反两面还各设有一位于氧气入口12和臭氧出口13之间的弹 性体14，所述弹性体14优选氟橡胶弹性体或三元乙丙橡胶弹性体，所述弹性体14的外 表面各设有一复合电极15；所述介质阻挡放电板1还包括设于板主体11上的(高频/高压) 电源引出端16。

如图3所示，所述的冷却板2包括冷却板本体21，其上分别设置有冷却液入口22 和冷却液出口23，以及设置于所述冷却板本体21内部的、位于冷却液入口22和冷却液 出口23之间、与所述冷却液入口22和冷却液出口23相通的热交换通道24，在本发明中， 所述热交换通道24优选湍流结构。所述冷却板2还包括设置于冷却板2的与阻挡介质放 电板1相对的表面的地电极25以及设于地电极25表面的向外凸起的垫片26。在本发明 中，所述地电极25的表面经陶瓷化处理，且其在冷却板2上的空间位置与DBD板的复 合电极14两两相对。根据需求，所述垫片26可具有不同的厚度，优选地，所述垫片26 的厚度≤0.2mm。所述垫片26在复合电极15和地电极25之间形成狭隘的放电空间，即， 图2中所示的电离室17。而弹性体14则利用其自身的弹性，将复合电极15紧紧地压向 地电极25，以保证放电间隙的尺寸精度。

本发明如上所述的板式臭氧发生器的基础单元构件的工作过程为：从气源来的氧气 经氧气入口12以及位于板主体11正、反两面的相应的两个氧气通道18进入电离室17， 在等离子状态下变为臭氧和氧气的混合气体，随后从位于板主体11正、反两面的相应的 两个臭氧通道19经臭氧出口13送出。与此同时，冷却液经介质阻挡放电板1两侧的冷却 板2的冷却液入口22进入热交换通道24，并经由冷却液出口23送出。在本发明中，所 述介质阻挡放电板1由铝材加工而成，且所有接触气体的通道仅采用铝表面钝化处理，设 置高压元件的腔体内部用微弧化工艺均匀覆盖了一层Al₂O₃陶瓷，具有良好的绝缘性能和 抗腐蚀性能。所述冷却板2可采用铝精铸一次成型，或分体加工成型后用冷钎焊或搅拌摩 擦焊工艺，使之成为一个整体，此为现有技术，在此不再赘述。

本发明如上所述的板式臭氧发生器的基础单元构件，不仅可单个使用，还可多个组 装使用，以形成不同规模、可适应不同应用的板式DBD臭氧发生器模块。优选地，所述 臭氧发生器模块中，多个基础单元构件对称布置。例如，根据本发明的一种实施方式，图 4示出了包括如上所述的四个基础单元构件的臭氧发生器模块的结构示意图。如图4所示 的臭氧发生器模块，其集成封装了4个如上所述的DBD基础单元构件，其产率为1个 DBD基础单元构件的4倍。其中，如图5所示，四个DBD基础单元构件中的介质阻挡放 电板1成“田”字型布置，水平设置在模块中央，由于各介质阻挡放电板1的正、反两面 为对称结构，互为映射，进而构成正反两面上、下、左、右共八个电离室17。图6示出 了封装有4个DBD基础单元构件的臭氧发生器模块中的冷却板2的结构示意图，每块冷 却板2包括四条热交换通道24，四条热交换通道24呈“田”字型分布，且其空间位置与 介质阻挡放电板1中的复合电极15两两相对。在本实施方式中，所述热交换通道24可采 用包括但不限于蛇形结构。

与如上所述的板式臭氧发生器的基础单元构件的工作过程相类似，图4所示的封装 有四个基础单元构件的臭氧发生器模块的工作过程为：从气源来的氧气经氧气入口12、 氧气通道18进入相应的氧气狭缝18a、18b、18c、18d，随后进入与各氧气狭缝18a-18 相通的相应电离室17，在等离子状态下变为臭氧和氧气的混合气体，随后臭氧进入与各 电离室17相通的臭氧狭缝19a、19b，经臭氧通道19从臭氧出口13送出。与此同时，冷 却液经冷却板2的冷却液入口22通过冷却液入口通道21a进入与该冷却液入口通道21a 相通的四条热交换通道24中。随后，经热交换通道24换热后的冷却液经与热交换通道 24出口相通的冷却液出口通道23a、23b从相应的冷却液出口23送出。

根据本发明的一种实施方式，图7示出了包括如上所述的六个基础单元构件的臭氧 发生器模块的结构示意图。如图7所示的臭氧发生器模块，其集成封装了6个如上所述的 DBD基础单元构件，其产率为1个DBD基础单元构件的6倍。其中，六个基础单元构件 以“中轴线对称”的方式设置于模块中央，包括六块介质阻挡放电板1以及一一对应设置 在各介质阻挡放电板1正、反两面的12块冷却板2(正、反面各设置六块冷却板2)，形 成了上、中、下三层的“三明治”结构，进而形成上、下、左、右对称的12个电离室17。 该臭氧发生器模块的工作过程与上述封装4个基础单元构件的臭氧发生器模块的工作过 程相类似，在此不再赘述。

本发明如上所述的臭氧发生器模块，不仅可单个使用，还可多个组装使用，以形成 不同规模、面向不同应用的大型模块化臭氧发生器机组。例如，根据本发明的一种实施方 式，图8示出了含有如上所述的10个臭氧发生器模块的大型臭氧发生器机组的组装结构 示意图。如图所示，各臭氧发生器模块均为“冷却板2+阻挡介质板1+冷却板2”的“三 明治”结构，且为便于每个模块的独立插拔，在组装时，相邻两模块之间留有间隙。此外， 每一模块均与外部的氧气管5、臭氧管6以及冷却液入水管3和冷却液出水管4相连。在 该臭氧发生器机组中，每一模块优选独立供电，即，每一臭氧发生器模块各配置相应的电 源，从而形成满足“即插即拔”需求的大型模块化臭氧发生器机组。更优选地，各臭氧发 生器模块内嵌CPU电源。如图8所示的组装方式，其理论上可进行任意数量臭氧发生器 模块的组装，且在大型系统应用中，可将数个臭氧发生器模块组装成一个机组，再将多个 此类机组分层装入机柜。

根据本发明的另一实施方式，图9示出了如上所述的大型模块化臭氧发生器机组的 另一种组装结构示意图。如图所示，该结构采用紧凑型的组装方式，按照“冷却板2、阻 挡介质板1、冷却板2、阻挡介质板1…冷却板2”的顺序层叠，即，相邻的臭氧发生器模 块共用一组冷却板2，各臭氧发生器模块之间没有间隙，从而较图8所示的组装方式可少 用9组冷却板，减小了臭氧发生器机组的体积，可适用于对机组体积有要求，并采用集中 供电(多个模块共用一个电源)的大型模块化臭氧发生器机组中。此外，每一模块均与外 部的氧气管5、臭氧管6以及冷却液入水管3和冷却液出水管4相连。如图9所示的组装 方式，其理论上可进行任意数量臭氧发生器模块的组装，且在大型系统应用中，可将数个 臭氧发生器模块组装成一个机组，再将多个此类机组分层装入机柜。

本发明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发明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，其并非意在对本发明进行限制。 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)均与本发明所属领域 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。公知的功能或结构处于简要和清楚地考虑或不再赘述。