為氧氣，保證所生成的臭氧濃度和穩(wěn)定，可以在短時間內(nèi)合成濃度高于現(xiàn)有設(shè)備的臭氧產(chǎn)品，特別適用于商用制備高濃度臭氧。另外，本專利是一個將工作氣源封閉在一個循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)進行多次反應(yīng)的原理結(jié)構(gòu)，工作氣源循環(huán)的時間越長，次數(shù)越多，則所生成的臭氧濃度越高，這就有利于商用設(shè)備對產(chǎn)品臭氧濃度的調(diào)節(jié)。
[0039]具體的結(jié)構(gòu)是，所述臭氧發(fā)生裝置為一個具有氣體出口和氣體進口的密閉箱體構(gòu)成的臭氧發(fā)生源，所述臭氧發(fā)生源內(nèi)部包括多個并排的介電體、地電極板和高壓電極板，所述介電體、地電極板和高壓電極板之間形成氣體放電通道。該結(jié)構(gòu)有別于現(xiàn)有采用空心電極板的板形臭氧發(fā)生器，并在空心電極板內(nèi)用水加以冷卻的結(jié)構(gòu)。本專利由于直接采用工作氣體對地電極板和高壓電極板進行冷卻，則所述電極板無需采用空心結(jié)構(gòu)。實心結(jié)構(gòu)的電極板厚度可以大大下降，從而使得整個臭氧發(fā)生裝置體積縮小。介電體、地電極板和高壓電極板相間分布，其間自然形成氣體放電通道，可以提高工作氣體流動帶走熱量的效率。
[0040]本專利的介電體采用非剛性材料，只要具有高的介電強度，優(yōu)良的物理化學(xué)性能及機械性能，能夠平直張緊，均可以作為用于本實用新型所述臭氧發(fā)生器的介電體。介電體優(yōu)選柔性聚合材料，所述地電極板和高壓電極板優(yōu)選不銹鋼薄板，所述臭氧發(fā)生源上設(shè)有用于張緊介電體、地電極板和高壓電極板的張緊機構(gòu)。該機構(gòu)可將介電體、電極板張緊拉直，并保證各個介電體、電極板平直，且相互平行，間隙均勻。從而保證工作氣體能夠在間隙內(nèi)高速流動。當氣流高速通過平直張緊的介電體一側(cè)時，介電體會有微小震動，這種震動不僅不會對生成臭氧產(chǎn)生負作用，介電體表面還會因微震形成一定程度的湍流，這種湍流恰恰有助于破壞介電體表面影響熱傳遞效率的氣流層，增強介電體的熱傳遞效率。
[0041]所述介電體為Mylar柔性聚酯材料、Kapton聚酰亞胺或Lexan聚碳酸酯材料中的一種。這些材料都具有優(yōu)良的機械性能、電氣性能、熱穩(wěn)定性、抗臭氧氧化腐蝕性。介電強度是玻璃的十多倍甚至更高。因為不需要像傳統(tǒng)的臭氧發(fā)生器那樣，承受冷卻水的靜壓力，所述介電體的厚度一般選在0.05?0.20mm之間，這遠遠低于以往常用玻璃介電體的厚度。
[0042]所述電極板材料的選擇原則是在臭氧中不易被氧化、腐蝕，例如不銹鋼或經(jīng)過陽極化處理的招材之類的薄板。厚度在0.3-0.7mm之間，優(yōu)選一般在0.50mm左右，這又大大小于傳統(tǒng)的板式臭氧發(fā)生器空心電極或管狀臭氧發(fā)生器鋼管電極的厚度。
[0043]放電間隙對放電形態(tài)和放電空間的溫度均有很大影響。減小放電間隙，可以提高放電空間的冷卻效果，抑制臭氧的分解反應(yīng)，提高臭氧生成效率，降低單位產(chǎn)量的能耗，所以，擬采用小間隙結(jié)構(gòu)。所述介電體、地電極板與高壓電極板之間形成的放電間隙選在0.5—0.75mm 之間。
[0044]由于采用聚合物介電體替代玻璃介電體，其介電強度是玻璃的十多倍甚至更高，所述地電極板和高壓電極板之間的工作電壓在5KV~12KV內(nèi)可調(diào)，頻率為5KHz~12KHz可調(diào)。在放電間隙一定的條件下，可以使放電間隙的電離折合電場強度達到很大。放電電場中的電子平均能量可以維持在很高的電子伏特水平，這種電子所具有的電子平均能量最適合于氧分子O2的離解反應(yīng)，并且極大地抑制了低能電子的產(chǎn)生。這種條件下臭氧的生成可以在短時間內(nèi)制備完成，臭氧濃度和產(chǎn)量可大幅度提高。
[0045]所述地電極板和高壓電極板分別上下交錯連接有地電極接線端子和高壓電極接線端子，且使多個地電極接線端子設(shè)置在一端，而多個高壓電極接線端子設(shè)置在另一端。將接地端和高壓端子分設(shè)于不同的端面，有利于簡化接線結(jié)構(gòu)，縮小設(shè)備體積。另外在商業(yè)化臭氧生成設(shè)備中，所述地電極板和高壓電極板經(jīng)過一段時間的使用之后，會產(chǎn)生一定的氧化損耗，這就需要對地電極板或高壓電極板進行更換。上述這種接線結(jié)構(gòu)十分方便設(shè)備的維護和維修。
[0046]在使用過程中，當電源系統(tǒng)工作時，連接于高壓電極接線端子的高頻高壓交變電通過介電體的耦合極化作用，在臭氧發(fā)生源的放電間隙中建立起氣體放電電場，同時發(fā)生數(shù)目眾多的微放電。
[0047]所述冷卻裝置可以采用通用的制冷設(shè)備，一般包括安裝有蒸發(fā)器的熱交換器、壓縮蒸發(fā)氣體的壓縮機、以及冷凝器和膨脹閥構(gòu)成的制冷循環(huán)系統(tǒng)，所述熱交換器與臭氧發(fā)生裝置、循環(huán)裝置形成內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)。由于工作氣源的溫度初始值對臭氧的生成十分重要，并同時考慮到要在高速的流動下能夠帶走熱量，降低臭氧發(fā)生源的溫度，控制臭氧生成區(qū)域的環(huán)境，本專利所述熱交換器冷卻氣體的溫度控制在8~12°C之間。最佳的方案是將進入臭氧發(fā)生源之前的工作氣流溫度控制在10°C甚至更低，便可以控制臭氧發(fā)生源放電區(qū)域的工作氣體溫度在比較理想的范圍，這種溫度環(huán)境更適合氧分子O2的離解反應(yīng)。
[0048]為了提高熱交換效率，所述蒸發(fā)器包括多個蒸發(fā)單元，所述冷卻裝置還包括將制冷劑均勻分配至每個蒸發(fā)單元的制冷劑分配室。制冷劑分配室中安裝有制冷劑分液器及分液管，保證將液態(tài)制冷劑均勻分配給制冷劑蒸發(fā)管束。由于液態(tài)制冷劑流經(jīng)膨脹閥降壓后，呈氣液兩相狀態(tài)，如處理不當，將會導(dǎo)致各通路的制冷液分配不均。為了解決此問題，除在膨脹閥后設(shè)置分液器增強氣液混合以外，還設(shè)置等長度的分液管，增加各通路阻力，保證各通路分液均勻。
[0049]進一步的設(shè)計還包括所述熱交換器內(nèi)分布有多片折流板，所述蒸發(fā)器為由多根管構(gòu)成的制冷劑蒸發(fā)管束，制冷劑蒸發(fā)管束沿熱交換器相距分布，通過所述管板及折流板支撐。熱交換器內(nèi)橫跨蒸發(fā)管束安裝的若干塊折流板，能增加液體橫掠管束的流速和擾動，其擾動作用還有助于在蒸發(fā)管束外表面形成湍流，破壞管束表面影響熱交換效率的氣流薄層。
[0050]從上述分析可見，本專利為一種自冷型板式臭氧發(fā)生器，其包括自冷型板式臭氧發(fā)生源、循環(huán)風機、熱交換器以及制冷劑循環(huán)冷卻系統(tǒng)。
[0051]這種設(shè)計方案，除開能夠在高頻高壓工作電源所建立的強電場作用下，通過平板介質(zhì)阻擋放電形式生成臭氧以外，還在循環(huán)風機的強迫輸運下，高速臭氧氣流自身能快速、及時、有效、循環(huán)的將放電所產(chǎn)生的熱量帶離臭氧發(fā)生強放電區(qū)域。
[0052]本專利中熱交換作用與發(fā)生臭氧的作用是分開的，而傳統(tǒng)臭氧發(fā)生器的發(fā)生臭氧作用與和熱交換作用相互關(guān)連，而且是在發(fā)生臭氧區(qū)域內(nèi)綜合進行。因此熱交換器可以采用換熱效率更高的通用類型和種類，這樣可以達到傳統(tǒng)臭氧發(fā)生器無法達到的熱傳遞效率，從而實現(xiàn)臭氧濃度和產(chǎn)量的大幅提高。
[0053]本專利所述自冷型板式臭氧發(fā)生器，能夠通過工作氣體的導(dǎo)入率(工作氣源的導(dǎo)入量與工作氣體循環(huán)量的比值)，控制臭氧氣體的循環(huán)時間和次數(shù)，從而控制輸出臭氧的濃度和產(chǎn)量。
[0054]通過控制蒸發(fā)管束內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)溫度及壓力，控制臭氧發(fā)生源導(dǎo)入氣體的工作溫度，進而使臭氧發(fā)生源放電工作區(qū)域的溫度控制在最佳溫度點上。從而使臭氧的產(chǎn)量、濃度、能耗達到最佳值。
[0055]由于采用了柔性薄形介電體和超薄電極，并且省去了傳統(tǒng)臭氧發(fā)生器水冷結(jié)構(gòu)所占據(jù)的空間和材料，使得本實用新型所述臭氧發(fā)生器體積只有原來的五分之一甚至更小。大大節(jié)約了設(shè)備制造成本，使得價格低廉、性能優(yōu)良的工業(yè)臭氧發(fā)生器走向市場成為可能。
[0056]由于本實用新型所選用的介電體具有很高的介電強度，工作電源電壓可以提高到萬伏以上。工作電源頻率可以提尚到一萬赫芝左右，這種尚頻尚壓電源在放電間隙一定的情況下，會建立起一個超強的放電電場，使放電間隙的電離折合電場達到很高的強度，放電電場中的電子平均能量達到氧分子離解能級，這種能級電子所具有的電子平均能量最適合于氧分子O2的離解反應(yīng)，且極大地減少了低能電子的生成比例。臭氧濃度和產(chǎn)量將大幅提尚O
[0057]本實用新型所述自冷型板式臭氧發(fā)生器還采用了制冷劑循環(huán)冷卻系統(tǒng)，用于同來自臭氧發(fā)生源的高速氣流進行熱交換。使用專用制冷劑的蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節(jié)流、再蒸發(fā)的循環(huán)冷卻方式，快速、及時、有效的對高速氣流進行冷卻，使其運行在最佳工作溫度點上。從而實現(xiàn)臭氧大濃度、高產(chǎn)量、低能耗的最終目的。
[0058]綜上所述，本專利具有以下優(yōu)點及技術(shù)效果:
[0059]工作氣源在循環(huán)風機的驅(qū)動下，形成高速氣流，并且循環(huán)的經(jīng)過臭氧發(fā)生裝置。在高頻高壓工作電源所建立的強電場作用下，使得進入該發(fā)生源的氧分子受高能電子激發(fā)電離放電而生成臭氧。
[0060]工作氣源高速氣流在高頻高壓電場中通過介質(zhì)阻擋放電生成臭氧的同時，該氣流自身將氣體電離和介電體介質(zhì)能量耗散中釋放的大量熱能帶離臭氧發(fā)生裝置，并在熱交換器中與制冷劑循環(huán)冷卻裝置進行熱交換。
[0061]傳統(tǒng)的臭氧發(fā)生器中，電極、介電體的冷卻與介質(zhì)阻擋放電單元在結(jié)構(gòu)上需要做成一體，冷卻水要直接到達并通過電極或介電體一側(cè)，方能達到冷卻電極、介電體的目的。這就要求電極與介電體必須具有足夠的剛性和強度承受冷卻水壓力，而且同樣需要熱