CN1151376A - 管状高浓度臭氧发生元件 - Google Patents

Abstract

本发明管状高浓度臭氧发生元件属于制备臭氧的装置，涂敷电极的高频介质材料，其特征在于高频介质材料是圆管状，圆管内、外壁分别涂敷线条状和面状金属电极。接通高频高压电源，在线条状电极之间产生电晕，使空气中氧激活产生臭氧，每小时臭氧产生量达数克，不同直径圆管套装构成的组合式元件臭氧发生量达数十克，可广泛用于需强氧化剂的工业、农业、环保和医疗等领域。

Description

管状高浓度臭氧发生元件

本发明高浓度臭氧发生元件属于制备臭氧的装置，特别是一种以低温等离子体技术产生高浓度臭氧的装置。

一百多年前发现的臭氧(O₃)是在常温下带兰色的***性气体，有特殊的鱼腥味，为已知的最强氧化剂。臭氧具有杀菌、消毒、去污、防腐、漂白、脱色、除臭、分解等  能力，不会产生任何二次污染，在工业和环境保护领域应用十分广泛。

臭氧稳定性较差，常温下会自行分解成氧，因此，不像其它工业气体那样能瓶装储存，只能边生成边使用。最早制备臭氧的方法是尖端放电，由于放电温度较高，放电空间(尖端)很小，因此，臭氧发生量极小，且高温下很快分解，无法工业应用。目前常用的臭氧发生元件是玻璃管式臭氧发生器，它利用工频高压下空气电离产生臭氧，其电离空间有限，产生的臭氧也较少，耗能大、效率低且玻璃管的寿命较短，一般用于碗柜消毒等家电产品上，用途受到很大限制。

1992年9月，北大西洋工业组织在美国如开了“低温等离子体在环境治理中的应用”专题研讨会，会议确认低温等离子体是治理气态污染和水污染的关键技术，将会得到广泛的应用。所谓低温等离子体技术是通过特定的介质电场实现放电而产生大量低温等离子体，在此过程中，高能电子与空气中氧分子碰撞，使氧激活，产生氧的同素异性体-臭氧。这种方法由于低温等离子体元件产生的电晕温度很低(低于汽油燃烧温度)，不会与空气中的氮产生有害的一氧化氮，而臭氧的发生量却比高压放电的玻璃管式臭氧发生器高几十倍，从而使真正工业应用臭氧成为可能。

利用低温等离子体产生臭氧的元件其核心是高频陶瓷介质片，在陶瓷介质片上加上高频(20-30KHZ)电压，当达到空气击穿的电场强度时(约3000V/m)气体电离，产生脉冲电晕放电，放电沿介质面进行，在周围产生大量臭氧。一块70mm×15mm的高频陶瓷介质片的臭氧产生量达200毫克/小时，这种臭氧片元件已有产品供应(天津合资企业生产)。但这种片式臭氧发生元件的臭氧发生量仍不能满足大部份工业和环境保护的实际需要。

本发明的目的在于设计一种比片式臭氧发生元件的臭氧发生量高十多倍甚至上百倍的臭氧发生元件，以满足工业和环境保护领域的广泛需要。

本发明管状高浓度臭氧发生元件，由涂敷电极的高频介质材料构成，其特征在于高频介质材料是圆管状，圆管内、外壁涂敷金属电极，其中一个管壁涂敷面状电极，另一个管壁涂敷线状电极。

所说的高频介质圆管是由一个圆管组与或者是多个不同直径、彼此绝缘并固定的圆管套装而成。

所说的高频介质圆管是高频陶瓷。刚玉或石英管，管壁厚度最好为0.2-1毫米。

金属电极可以是金、银、铝、镍或铜电极，用蒸发、溅射或丝网印刷等方法制备。

线条状电极可以是直条状、螺旋状或圆环状等。单位面积条状电极长度越长，臭氧发生量相应越大。但单位面积电极线条长度受线宽和线距的限制。线宽受加工难度限制，面在高频高压下条状电极之间发光电晕的宽度(它与介质圆管壁厚和介电常数有关)决定线状电极的线距。通常高频陶瓷管壁厚0.5毫米时，电晕宽度为1-2毫米，线状电极的线距取4-6毫米。一般，介质壁厚0.2-1毫米，线条状电极宽度0.5-2.5毫米，电极间距2-10毫米。

将本发明管状高浓度臭氧发生元件的介质圆管内、外壁电极与高频(20-30KHZ)高压(3000V)电源相连，面状电极接地屏蔽，则在线条状电极管壁的电极线条间形成发光电晕，使产生大量臭氧。通常一个φ30×70mm的管状臭氧发生元件每小时即可产生3克臭氧，用不同直径多个管状元件套装组合或多管组合式元件的臭氧发生量，每小时可超过30克，从而可满足大部份工业生产和环境保护领域应用的需要。

本发明可以根据不同应用场合，加工成所需尺寸的元件，安装在所有需要使用臭氧的应用环境里。如可直接安装在各种家用、医用臭氧发生器里，也可安装在机动车发动机进气、排气口的恶劣环境里用于优化燃烧和净化尾气。用本发明制成高浓度臭氧发生器装置可用于畜牧场、水厂、污水处理厂、保鲜仓库、垃圾处理、医院以及游泳池等需要灭菌、消毒、去污、除臭、漂白、防腐的场所。总之，本发明可在工业、农业、环保、医疗等需要使用强氧化剂的领域广泛使用。

本发明的管状臭氧发生元件结构简单，易于标准化生产，产品可系列化，从而使成本降低。本发明寿命长，可靠性高。表1列出不同尺寸管状臭氧发生元件的有关参数。

产品类型	壁厚(mm)	标准臭氧量克/小时)	实际臭氧量(克/小时)	使用寿命(小时)
					φ30×75mm管	0.5	3	3	＞2000
φ30×75mm管	0.5	5	5	＞2000
					φ30×75mm管	0.5	7	7	＞1500
φ90×75mm管	0.5	9	9	＞1500
					φ110×75mm管	0.5	11	11	＞1500

图1是直条状电极管状臭氧发生元件的剖面图。图中1是内壁电极引线，2是外壁面状电极，3为外壁电极引线，4是电晕发生区，5为内壁直条状电极，6是高频介质管。

图2是螺旋状电极管状臭氧发生元件的剖面图。图中11是内壁电极引线，12是外壁面状电极，13是外壁电极引线，14是电晕发生区，15为内壁螺旋状电极，16是高频介质管。

图3是臭氧发生原理示意图。图中31为直流电源，32为高频高压电源，33是本发明的管状臭氧发生元件。在本图中，管状元件的直径为30毫米，内壁为面状电极，接地屏蔽。

图4是多管组合式臭氧发生元件的使用状态图。41、42分别是直流电源和高压电源，43为组合式管状臭氧发生元件，它由三个直径分别为30、50、70毫米的圆管套装组合而成，每一圆管的内壁为面状电极，接地屏蔽。

以下结合附图说明本发明的三个实施例：

实施例1：

见图1。为单管直条状电极臭氧发生元件。内壁用蒸发方法涂敷直条状金电极5，外壁为面状金电极2，1和3分别是直条状和面状电极的引线。介质圆管直径在10-250毫米，长度相应可在50-200毫米，直径和长度可视具体需要和安装条件确定。直条状电极均匀间隔，宽2毫米，电极线条间距4毫米。对直径30毫米的管状元件，可排布15条电极。图1表示直径50毫米的管状元件，直条状电极26根。直条状电极一端与内壁电极引线1相连。

实施例2：

见图2。为单管螺旋形电极臭氧发生元件。其特点为条状电极以螺旋状排列。

实施例3：

风图4。为多管组合式臭氧发生元件。以不同直径的管状发生元件组合而成。不同直径介质管之间用同样介质固定、绝缘。

Claims (6)

1.一种管状高浓度臭氧发生元件，由涂敷电极的高频介质材料构成，其特征在于高频介质材料是圆管状，圆管的内、外壁涂敷金属电极，其中一个管壁涂敷面状电极，另一个管壁涂敷线条状电极。

2.按权利要求1所述的臭氧发生元件，其特征是所说的高频介质圆管是由一个圆管组成或者多个不同直径、彼此绝缘并固定的圆管套装而成。

3.按权利要求1、2所述的臭氧发生元件，其特征是所说的高频介质圆管是高频陶瓷。刚玉或石英管，管壁厚度最好为0.2-1毫米。

4.按权利要求1所述的臭氧发生元件，其特征是所说的金属电极是金、银、铝、镍或铜电极。

5.按权利要求1所述的臭氧发生元件，其特征是所说的线条状电极是直线状电极、螺旋状电极或圆环状电极。

6.按权利要求1、5所述的臭氧发生元件，其特征是所说的线条状电极的电极宽度最好为0.5-2.5毫米，电极间距最好为2-10毫米。

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