[发明专利]一种接地极风冷平板式臭氧产生单元

说明书

技术领域

本发明属于气体放电物理和大气压等离子体物理等领域，涉及一种接地极风冷平板式臭氧产生单元。

背景技术

当代现有的臭氧发生方法或装置多种多样，多数是用水冷却接地极，而日本平板式Otto～plate型臭氧产生装置，是利用绝缘油冷却放电极、接地极，抑制放电间隙气体温度上升，以求产生高浓度臭氧，减少其分解。

但由于受玻璃制造工业水平的制约，要得到高平坦度，高精确厚度的玻璃电介质薄板是困难的。由于玻璃的机械强度差，易于破碎。存在更大的问题是由于玻璃电介质的频率特性差介电常数低，随着频率的增加，电介质层温度升高，进而电介质的击穿电压降低，易击穿。由于放电间隙距离大、电介质板厚，产生臭氧浓度低，臭氧产生效率不高。

目前臭氧产生装置存在问题是体积庞大，运行成本高，维护工作量多，结构复杂化；采用绝缘油同时冷却放电极、接地极，易漏油，同时又存在复杂和庞大的冷却附属设置；玻璃电介质层厚度大，平坦度低，电介质电容量和介电常数均小，玻璃电介质频率特性差，导致高频供电时介质温度升高，易击穿，促使放电间隙电场强度也随之降低，放电功率也大幅度下降，电损耗大量增加，所以臭氧浓度、臭氧产生效率均较低；放电间隙距离较大，其放电电场强度偏低，由于nd增大，则折合电场强度下将，电子获得平均能量远低于氧分子的解离能8.4eV，只有很少一部分的氧原子被分解、分解电离成氧原子、氧原子离子和自由基等，不利于臭氧产生；由于臭氧分解能量为2eV，现有臭氧发生装置的放电电场强度在40～60kV/cm，其电子具有的电子平均能量在2.0～8.6eV之间，其中低于8.4eV的电子与臭氧分子碰撞后使其分解，臭氧浓度降低了；由于放电间隙的电场强度<60kV/cm，臭氧产生装置难以实现产生高浓度臭氧和装置的小型化。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出的一种接地极风冷平板式臭氧产生单元。本发明“一种接地极风冷平板式臭氧产生单元”是由放电极、接地极、隔片和均气的储气槽等构成。接地极风冷方式是指接地极背面加工成散热片，接地极和散热片是一体金属材料加工成。放电极是由不锈钢、铝合金或钛薄板或贴附金、银、钨或铝等金属薄膜及贴附在其表面上的电介质层所构成。由于用高介电常数、高电阻率的电介质形成的电介质薄层，将在窄放电间隙中建立强电离放电电场。接地极是由具有风冷却散热片的抗氧化金属和贴附其上电介质层构成。在接地极和放电极之间放置数条用绝缘材料制成的薄条隔片，并贴附其上，构成了放电间隙。进而使放电间隙尺寸精确，进而保证了均匀的强电离放电的形成，提高了臭氧浓度和产生效率。

本发明解决其技术所采用技术方案是：

本发明是采用风冷却来代替目前常用的水冷却接地极或油冷却放电极、接地极，省去复杂的冷却设备，由于采用平板电极与散热片一体化和窄间隙等技术，解决了电离区域的散热难题；同时又采用高介电常数(≥10)，高绝缘电阻率≥10¹⁴Ω·cm的Al₂O₃薄膜(0.2～0.6mm)电介质；在放电间隙距离为0.01～0.6mm，氧气(或空气)将以2～20m/s通过间隙，由于在放电极与接地极之间的放电间隙里能同时形成强电场和高流场，进而形成了强电离放电电场，在放电间隙中电离放电电场强度达到100～400kV/cm；电子平均温度9.7×10⁴～14×10⁵K；并用电场参数控制氧分子的分解、分解电离、分解附着过程产生氧原子、氧原子离子和自由基等浓度，进而控制产生的臭氧浓度，并实现可控制臭氧再分解。因此，在风冷却条件下，实现了臭氧浓度达到80～160g/Nm³。

本发明的效果和益处是在风冷却条件下，臭氧浓度就可达到80～160g/Nm³；本发明的臭氧产生单元的外形是长方形平板式，采用风冷却，其散热片与接地极是一体加工成的，实现了风冷却的臭氧产生单元的小型化。

附图说明

图1是臭氧与氧分子离解截面积与电子能量关系图。

图2是等离子体中电子能量分布图。

图3是臭氧产生单元的放电间隙中电子能量分布图。

图4是电子平均能量ε与折合电场强度关系曲线图。

图5是本发明实施例1的正视剖面图。

图6是本发明实施例1的侧视剖面图。

图7是本发明实施例2的剖视图。

图8是本发明实施例3的剖视图。