納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器的製造方法
2023-05-18 05:56:11 2
納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於室內環境滅菌、果蔬解毒的採用納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器，它包括外殼、高壓發生器、放電室、氣泵、輸氣管、臭氧導出管和散氣石，高壓發生器與放電室電連接，氣泵通過輸氣管與放電室一端連通，放電室另一端通過臭氧導出管與散氣石連通，氣泵的電機和高壓發生器均接入220V市電；高壓發生器包括電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2、雙向可控矽TRIAC、雙向觸發二極體BT1和變壓器T1；放電室包括圓筒狀介電體、內電極和外電極。本發明具有安裝體積小、低能耗、產生臭氧擴散速度快和工作效率高純度高劑量大的特點，便於安裝，殺菌時使用時間短，適合在各種環境下進行消毒、殺菌。
【專利說明】納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器
【技術領域】
[0001]本發明涉及滅菌脫毒設備【技術領域】，具體地說是一種納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器。
【背景技術】
[0002]臭氧是氧的同素異形體，由於臭氧具有不穩定性和很強的氧化能力，所以臭氧能夠氧化細菌和病毒的細胞壁，直到穿透細胞壁與其體內的不飽和鍵化盒而奪取細菌和病毒的生命，臭氧幾乎對所有已知和未知的病毒、病菌、黴菌、真菌及原蟲、卵囊都具有明顯的殺滅作用，因此人們已經普遍使用臭氧機進行殺菌。在已知的幾種氧化劑中，其氧化性僅次於氟而居第二位在水處理、食品、醫療等行業被廣泛用於化學氧化、殺菌消毒。臭氧用於室內空氣消毒已被國內外多數醫療機構認可和採用，特別是在水處理方面，其氧化消毒效果比傳統的氯高十幾倍，且無二次汙染社會經濟意義重大，目前有關研究方興未艾。但市場要求的室內消毒的對象絕不僅僅是其中的空氣，幾乎所有使用O3空氣消毒器的用戶，都會提出在作室內空氣消毒的同時，能否對室內其他的物體表面都進行消毒。這一要求是普通O3空氣消毒器不能做到的。用臭氧進行物體表面消毒，只有大劑量高純度的臭氧發生器才能滿足物表消毒的要求。同時由於物體表面滋生的細菌病毒較在空氣中有更多的支撐條件,故達到空氣消毒濃度的臭氧往往不能殺滅物體表面的病原體。
[0003]現行流行的家用臭氧設備有光化學法和電暈放電法兩種方法。
[0004]光化學法實質是仿效大氣層上空紫外線促使氧分子分解並聚合成臭氧的方法，SP用人工產生的紫外線促使氧分子分解並聚合成臭氧的方法。此種方法產生出波長λ為185nm(10-9 m)的紫外光譜，這種光最容易被O2吸收而達到產生臭氧的效果，在美國稱之為臭氧燈。此種方法產生臭氧的優點是對溫度、溼度不敏感，這些特點對於臭氧用於人體治療及作為儀器的臭氧標準原是非常合適的；缺點是臭氧濃度、產量低、能耗較高，不適合大規模使用。
[0005]電暈放電法是目前普高採用的臭氧發生技術，是國內外相關行業使用最廣泛的臭氧發生器。電暈放電法是模仿自然界雷電產生臭氧的方法，場在氣體中產生電暈，電暈中的自由高能離子離解O2分子，經碰撞聚和為O3分子。這種臭氧發生器具有技術成熟、工作穩定、使用壽命長、臭氧產量大。
[0006]而目前的電暈放電法的民用產品都是空氣源的，不需要任何耗材，使用成本低。空氣源臭氧發生器一般主要由高壓發生單元(高壓發生器)和放電單元(放電室)構成。放電單元(放電室)大多是圓筒狀的沿面放電式的放電室。
[0007]現行的臭氧生成器的高壓發生單元(高壓發生器)一般採用二個方案，一個方案為高壓逆變，即先將市電整流、逆變後再經變壓器升壓，加至放電單元上。但此方案臭氧生成量很低，如提高功率又會產生一定量的氮化物。不符合高純度臭氧發生器所要求的低頻窄脈衝的要求。另一個方案也是先將市電整流、經限流元件給電容儲能後，將儲能電容上的能量通過開關元件(一般為可控矽)加在脈衝變壓器上，脈衝變壓器上產生的高壓窄脈衝電壓直接加在放電單元上。在此方案中，當限流元件採用電阻時，電阻發熱，不僅效率低而且還需專門散熱裝置。
[0008]現行的電暈放電式臭氧生成器的放電單元(放電室)由外電極，內電極，介電體三部分組成。內外電極通常採用鋁網製造。現行的臭氧生成器的放電單元(放電室)的介電體通常米用玻璃，臭氧生成器工作時放電單兀會產生很多熱量，而玻璃的耐熱效果一般，遇熱遇冷，容易斷裂。因此必須控制產品的功率，難以生成大劑量的臭氧。另外噪音生成量也很大如果在大功率狀態下工作玻管易碎。外極是包在玻璃管外層鋁網，容易被自身產生的臭氧氧化，一般工作一年產生臭氧量將大大降低，兩年必須更換放電室，臭氧產生量少安全性倉泛壟I。
【發明內容】
[0009]為克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種用於室內環境滅菌、果蔬解毒的採用納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器。[0010]本發明解決其技術問題所採取的技術方案是:納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器，包括外殼、高壓發生器和放電室，其特徵是:還包括氣泵、輸氣管、臭氧導出管和散氣石，所述高壓發生器與放電室電連接，所述氣泵通過輸氣管與放電室一端連通，所述放電室另一端通過臭氧導出管與散氣石連通，所述氣泵的電機和高壓發生器均接入220V市電；
所述高壓發生器包括電容Cl、電容C2、電阻R1、電阻R2、雙向可控矽TRIAC、雙向觸發二極體BTl和變壓器Tl，所述的電容Cl、雙向可控矽TRIAC和變壓器Tl的輸入側依次串聯連接後與220V市電連接，所述雙向可控矽TRIAC的控制端與雙向觸發二極體BTl —端連接，所述雙向觸發二極體BTl的另一端分別與電容C2 —端、電阻Rl —端和電阻R2 —端連接，所述電阻Rl另一端與電容Cl和雙向可控矽TRIAC之間的節點連接，所述電容C2另一端和電阻R2另一端分別與變壓器Tl的輸入側與220V市電之間的節點連接；
所述放電室包括圓筒狀介電體、內電極和外電極，所述內電極為彈簧狀不鏽鋼導體，緊貼在圓筒狀介電體的內壁上，所述外電極為抗氧化石墨塗層，包覆在圓筒狀介電體的外壁上；所述圓筒狀介電體的一端通過輸氣管與氣泵連通，另一端通過臭氧導出管與散氣石連通，所述是內電極和外電極分別通過導線與高壓發生器的輸出端連接。
[0011]優選地，所述圓筒狀介電體為由納米陶瓷材料製作的圓筒狀介電體。
[0012]優選地，所述的電容C2、電阻R1、電阻R2和雙向觸發二極體BTl構成雙向可控矽TRIAC的觸發電路。
[0013]進一步地，還包括遙控定時開關，所述遙控定時開關設置在氣泵的電機和高壓發生器接入220V市電的線路中。
[0014]本發明的有益效果是:本發明的高壓發生器主要由雙向可控矽及其觸發電路和變壓器構成，電路簡單簡單可靠，效率高性能穩定，提高了臭氧發生劑量而不會產生氮化物，且價格低。該高壓發生器溫升低，無需採用散熱裝置，減少了產品故障率，縮小了臭氧生成器的體積；圓筒狀放電室由納米陶瓷材料製作，使得臭氧的產生量更穩定，搞潮溼，抗氧化，臭氧濃度高，並且比普通陶瓷沿面放電發生器的使用壽命延長了一倍以上。本發明通過氣泵將放電室內所電離發生的臭氧強行從放電室內吹出，使臭氧混合氣體吹入待消毒的室內空間，使空間內空氣和物體表面均得到消毒，加快了臭氧的擴散速度，大大提高了工作效率。本發明具有安裝體積小、低能耗、產生臭氧擴散速度快和工作效率高純度高劑量大的特點，便於安裝，殺菌時使用時間短，適合在各種環境下進行消毒、殺菌。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯:
圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明所述高壓發生器的電路圖；
圖3為本發明所述放電室的結構示意圖；
圖中，I高壓發生器、2放電室、21圓筒狀介電體、22內電極、23外電極、3氣泵、4輸氣管、5臭氧導出管、6散氣石、7遙控定時開關。
【具體實施方式】
[0016] 下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。此外，本發明可以在不同例子中重複參考數字和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關係。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪製。本發明省略了對公知組件和處理技術及工藝的描述以避免不必要地限制本發明。
[0017]如圖1所示，本發明的一種納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器，它包括外殼、高壓發生器1、放電室2、氣泵3、輸氣管4、臭氧導出管5、散氣石6和遙控定時開關7，所述高壓發生器I與放電室2電連接，所述氣泵3通過輸氣管4與放電室2 —端連通，所述放電室2另一端通過臭氧導出管5與散氣石6連通，所述氣泵的電機和高壓發生器均通過遙控定時開關7接入220V市電。所述遙控定時開關7可採用KERDE科德遙控定時開關，便於用以定時。
[0018]如圖2所示，本發明所述的高壓發生器包括電容Cl、電容C2、電阻R1、電阻R2、雙向可控矽TRIAC、雙向觸發二極體BTl和變壓器Tl，所述的電容Cl、雙向可控矽TRIAC和變壓器Tl的輸入側依次串聯連接後與220V市電連接，所述雙向可控矽TRIAC的控制端與雙向觸發二極體BTl —端連接，所述雙向觸發二極體BTl的另一端分別與電容C2 —端、電阻Rl 一端和電阻R2 —端連接，所述電阻Rl另一端與電容Cl和雙向可控矽TRIAC之間的節點連接，所述電容C2另一端和電阻R2另一端分別與變壓器Tl的輸入側與220V市電之間的節點連接。所述的電容C2、電阻R1、電阻R2和雙向觸發二極體BTl構成雙向可控矽TRIAC的觸發電路。當圖中AB兩端的電壓達到觸發電壓時，雙向可控矽被觸發，電源、電容Cl、雙向可控矽以及變壓器的激勵電感產生諧振，變壓器在諧振電流的作用下產生高壓，此高壓加在放電室上，當諧振電流為O時，雙向可控矽關斷，此時電容Cl上充以反向電壓，由於220V的市電瞬時值是可變的，當電源電壓降低，AB兩端的電位又達到了雙向可控矽的觸發電壓時，雙向可控娃再一次被觸發，變壓器反向放電輸出，在電源電壓的每半個周期內雙向可控矽被觸發二次，因而此電路的脈衝工作頻率為200Hz。脈衝的寬度由第一電容和變壓器的激勵電感所決定。由於觸發電壓是固定可調的，因此其輸出是穩定可調的。該高壓發生器電路簡單，性能穩定，提高了臭氧發生劑量而不會產生氮化物，且價格低，並且其系統溫升低，無需採用散熱裝置，減少了產品故障率，縮小了臭氧生成器的體積。
[0019]如圖1和圖3所示，本發明所述的放電室2包括圓筒狀介電體21、內電極22和外電極23，所述圓筒狀介電體21為由納米陶瓷材料製作的圓筒狀介電體，所述內電極22為彈簧狀不鏽鋼導體，緊貼在圓筒狀介電體的內壁上，所述外電極23為抗氧化石墨塗層，包覆在圓筒狀介電體的外壁上；所述圓筒狀介電體21的一端通過輸氣管4與氣泵3連通，另一端通過臭氧導出管5與散氣石6連通，所述是內電極22和外電極23分別通過導線與高壓發生器I的輸出端連接。
[0020]本發明的內電極採用彈簧狀不鏽鋼導體，緊緊貼服在圓筒陶瓷介電體的內壁上，外電極由抗氧化導電層石墨塗層構成，外電極包覆在圓筒陶瓷介電體的外部，高壓發生器輸出端分別連接到內電極與外電極上；這樣，放電室使用時首先由一端導引空間導入空氣，並進入封閉的放電空間中，由兩電極進行高壓放電以產生臭氧，再將成品由另一導引空間流出。臭氧放電室採用納米陶瓷作為介電材料的放電室，納米陶瓷介電常數、表面電阻率比玻璃高，介電體的厚度可以降到最低，作為電暈放電法機理的沿面放電用電極的結構，由此有效提高臭氧發生器的效率。由於採用了納米陶瓷作為介電材料的放電室的沿面放電式臭氧發生器，使得臭氧的產生量更穩定，搞潮溼，抗氧化，臭氧濃度高，並且比普通陶瓷沿面放電發生器的使用壽命延長了一倍以上。使整機的臭氧發生能力可極大提高，使得大空間的臭氧消毒和物體表面消毒成為可能。
[0021]本發明提供一種能依賴其大劑量高純度的臭氧發生量從而取得很好的消毒效果，達到室內空氣和物體表面同時消毒目的的室內臭氧生成器。其工作原理為:由高壓發生器將市電升壓為高壓電，給放電室的電極供電，在納米陶瓷圓筒狀介電體空腔內外電極和內電極放電電離來自氣泵的空氣。接通電源當高壓發生器和放電室開始工作並發生臭氧時，氣泵同時開始工作，氣泵將放電室內所電離發生的臭氧強行從放電室內的另一端吹出，使臭氧混合氣體吹入待消毒的室內空間，使空間內空氣和物體表面均得到消毒。加快了臭氧的擴散速度，大大提高了工作效率，達到了本發明的目的。也可用臭氧導出管連接放電室的出氣端通過散氣石將臭氧導入任何容器或水中用於日常滅菌或果蔬解毒。本發明安裝體積小，工作效率高，便於安裝，殺菌時使用時間短，適合在各種環境下進行消毒、殺菌。
[0022] 以上所述只是本發明的優選實施方式，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也被視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器，包括外殼、高壓發生器和放電室，其特徵是:還包括氣泵、輸氣管、臭氧導出管和散氣石，所述高壓發生器與放電室電連接，所述氣泵通過輸氣管與放電室一端連通，所述放電室另一端通過臭氧導出管與散氣石連通，所述氣泵的電機和高壓發生器均接入220V市電； 所述高壓發生器包括電容Cl、電容C2、電阻R1、電阻R2、雙向可控矽TRIAC、雙向觸發二極體BTl和變壓器Tl，所述的電容Cl、雙向可控矽TRIAC和變壓器Tl的輸入側依次串聯連接後與220V市電連接，所述雙向可控矽TRIAC的控制端與雙向觸發二極體BTl —端連接，所述雙向觸發二極體BTl的另一端分別與電容C2 —端、電阻Rl —端和電阻R2 —端連接，所述電阻Rl另一端與電容Cl和雙向可控矽TRIAC之間的節點連接，所述電容C2另一端和電阻R2另一端分別與變壓器Tl的輸入側與220V市電之間的節點連接； 所述放電室包括圓筒狀介電體、內電極和外電極，所述內電極為彈簧狀不鏽鋼導體，緊貼在圓筒狀介電體的內壁上，所述外電極為抗氧化石墨塗層，包覆在圓筒狀介電體的外壁上；所述圓筒狀介電體的一端通過輸氣管與氣泵連通，另一端通過臭氧導出管與散氣石連通，所述是內電極和外電極分別通過導線與高壓發生器的輸出端連接。
2.根據權利要求1所述的納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器，其特徵是:所述圓筒狀介電體為由納米陶瓷材料製作的圓筒狀介電體。
3.根據權利要求1所述的納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器，其特徵是:所述的電容C2、電阻R1、電阻R2和雙向觸發二極體BTl構成雙向可控矽TRIAC的觸發電路。
4.根據權利要求1至3任一項所述的納米陶瓷作為介電體的高純度大劑量低能耗的臭氧生成器，其特徵是:還包括遙控定時開關，所述遙控定時開關設置在氣泵的電機和高壓發生器接入220V市電的線路中。
【文檔編號】C01B13/11GK103950897SQ201410192674
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】葉向東 申請人:濟南新活電器有限公司