註：1.設備具體參數以實物為準，可據客戶要求進行定製。

   2.設備采用變頻控製，實際工作功率小於總功率。

產品用途： 主要適用於中藥原粉、調味品、茶葉、脫水蔬菜等殺滅微生物的功效。

售後服務：主要部件三年全免費保修

一、公司及團隊簡介

1.1公司簡介

鄭州中仁臭氧技術有限公司，是在鄭州中仁工貿有限公司的基礎上，依托鄭州大學射頻與等離子體實驗室、解放軍信息工程大學、河南大學藥學院等院校平臺組建起來的。公司以等離子體超臨界電場窄隙放電產生高濃度臭氧發生器為主要課題，突破瞭臭氧電源20Khz的難關，利用軟開關全橋移項技術，研製出瞭高頻率、大功率、數字式電源，並研製成功α型AL₂O₃介質薄層窄隙放電新工藝，實現瞭臭氧發生器高濃度、高效率、模塊化、小型化。臭氧濃度可達200mg/l，臭氧電耗6KW/O₃KG，技術水平國內領先，達到世界先進水平。

1.2 實驗室簡介

鄭州大學射頻與等離子體實驗室包括鄭州大學信息工程學院、環境與水利學院、電氣工程學院的部分教師和科研人員組成，主要的業務范圍是電磁無損檢測、電磁環境與電磁兼容檢測、電力電子設備運行狀態在線監測及相關理論與技術的研究，檢測機器的研製、開發，成果的轉化及技術培訓等。培養電磁場與微波技術、激光技術、電力電子新技術、結構檢測等方向的研究生，博士生。 

1.3 專傢簡介

劉 平，教授，博士生導師。主要研究領域：電力電子技術、功率射頻技術和等離子體技術。多次赴美國、日本、加拿大、韓國參加國際合作研究和學術交流。主持瞭磁鏡等離子體射頻加熱系統研製項目，參加瞭磁鏡和托卡馬克上的等離子體射頻加熱實驗研究；在美國麻省理工學院進行的磁鏡型等離子體火箭研究，驗證瞭這類火箭的科學可行性，第一次成功測量瞭等離子體火箭的推力；大功率開關電源研究項目的部分成果已經在企業中應用，轉化為經濟效益。

目前承擔的研究課題有：國傢自然科學基金項目，用於高頻通訊的等離子體天線研究；等離子體臭氧放電原理與大功率軟開關高頻率臭氧開關電源的研製，射頻感應等離子體源射頻發生器研製，高頻感應加熱電源研製，高效率射頻發射機研製等。 

二、臭氧發生器

2.1 電離放電產生臭氧的原理

臭氧產生的過程是介質阻擋等離子放電放電的過程，供電單元提供高壓電場而使流過放電間隙的氧氣在此電場中通過，從外加放電電場獲得能量的電子與氧分子發生非彈性碰撞，電子把能量轉移給氧分子，氣體被激勵後，發生電子雪崩。當電子從放電電場獲得的能量大於8.4eV時，氧分子開始分解，電離，並形成臭氧。

2.2 提高臭氧效率的理論支持

在氣體放電中，臭氧分子也會分解，臭氧分子的分解、電離能為2eV，所以具有2－8.4eV能量的電子會分解臭氧。所以控製低能電子的的產生是提高臭氧濃度和效率的根本途徑。為瞭高能電子的獲得，就要突破目前的弱電放電，采用強電離放電，具體辦法有三個方麵：

第一，增加電源峰值電壓，提高放電頻率

 放電室內電暈放電的功率方程式可表示為：P=4CdVsf[V0-（Cd Cg）Vs/Cd]

式中：P-電暈元件放電功率，W；

 Cd-介電體電容，F；

Cg-放電間隙電容，F；

Vo-外加驅動電壓（峰值），V；

Vs-間隙間的電暈起始電壓（峰值），V；

 f-外加驅動電壓頻率，Hz。

從公式可以看出，通過改進供電電源的峰值電壓和頻率來提高臭氧發生器的效率和臭氧濃度。

第二，從公式中我們還可以看到，放電介質越薄，介電常數越高，介質損耗越低的介質越能提高臭氧的效率。

瓷介質具有較高的電氣強度、較大的介電常數值和較強的耐腐蝕能力，近年來國際上提出采用瓷介質作為放電室，來取代玻璃介質。由於搪瓷的加工難度小，成本低，所以國內幾傢大的臭氧廠傢都采用搪瓷作為放電體，在頻率600－800HZ的高壓電場中臭氧濃度達到100mg/l，臭氧生成效率達到1Kg/10KWh，是臭氧生成理論值（430g/KWh-590g/KWh）的1/5。

由於搪瓷燒結工藝所限，容易產生微孔，不適合在高頻下（10KHz以上）工作，即便在600－800Hz的頻率下，也很容易產生電子灰，電子灰影響放電效率，臭氧濃度會大幅度下降；隨著微孔的擴大，搪瓷介質就會在薄弱處被擊穿。目前國內廠傢的搪瓷臭氧放電室不到一個月就要清掃一次，給維護帶來很大麻煩，而且臭氧管擊穿會沖擊電源，所以很多廠傢都在每個放電管上加一個保險管，但是根本問題仍難以解決。

目前國際上比較先進的臭氧放電體開始采用α型AL₂O₃氧化鋁陶瓷，陶瓷介質具有高強度、高密度、高絕緣度、高介電常數、高均勻度、低矯曲度和低介質損耗等優點，比較適合作為臭氧放電體，目前國際上先進技術已經使臭氧生成效率達到1Kg/5KWh，是臭氧生成理論值（430g/KWh-590g/KWh）的1/2。

第三，采用較窄的放電間隙。 

減少放電間隙，就能增大放電間隙的電場強度，並減少熱量生成。

第四，有效冷卻

產生臭氧反映過程是放熱反應，由於臭氧發生器比較緊湊，熱量產生多而且集中，如果熱量不能有效散發出去，高溫會加速分解臭氧，利用空氣源的還會大大增加氮氧化物的產生，而且高溫還會造成介質的熱擊穿。

三、 中仁臭氧發生器的特點

3.1高頻開關電源電源

電離放電產生臭氧的技術關鍵在於開關電源的參數設計，開關電源的優劣不僅關乎臭氧系統的穩定，而且對臭氧生成效率和臭氧濃度的提高具有非常重要的作用。采用新一代的IGBT作為開關管，設計軟開關全橋移項開關電源，借以提高電源頻率，增加穩定性和減小體積，是目前國際上研究的熱點。

由於大功率高頻率的臭氧開關電源技術難度大，目前國內大多采用工頻（50Hz）和中頻（600－1000HZ）。設計思路仍然是可控矽整流，技術水平停留在20世紀50年代。少數企業采用IGBT開關管，但設計思路是硬開關，但是硬開關的頻率做到10KHz以上就會容易損壞IGBT，所以這部分電源的頻率一般在2－10KHz，眾所周知，開關電源頻率在20KHz以下會有噪音，對環境造成污染，而且容易損壞。而軟開關技術難度較大，國內很難見到見到的軟開關、高頻率，大功率的臭氧開關電源。

我公司聯合鄭州大學射頻與等離子體實驗室，根據多年等離子體電源的設計特點，借鑒國際先進技術，聯合新型傳感器實驗室，電磁兼容實驗室等單位，采用當今新型的器件和材料，綜合利用現代電力電子技術、微電子技術、控製技術，自行開發瞭軟開關，大功率，高頻率的臭氧電源。

中仁高頻高壓電源性能特點:

1.全橋移項軟開關技術，零電壓、零電流關斷，減少對IGBT的沖擊，使模塊的壽命大大延長。

2. 采用美國德州機器的芯片控製，頻率可調，功率可調，占空比調節范圍0－100％。

3. 過壓保護，過流保護，高溫保護，故障報警，可輸出485信號，實現PLC控製和遠程控製。

4.先進的電路設計，特殊的去毛刺技術，電流電壓波形可以實現標準的正弦方波，對功率模塊的沖擊大幅度減小。

5. 獨特的電路整體保護設計，不加保護電路，電路本身就能實現短路保護，從而避免瞭保護電路保護不及的情況。

6. 開關器件:采用日本東芝第五代IGBT模塊，該模塊適合高頻開關，效率高，穩定性強。目前我們的臭氧電源的頻率為20-30KHZ，正在開發頻率為40-60KHz的開關電源。

7. 大功率鐵氧體磁芯的采用，大幅度減小瞭中頻的矽鋼片高壓包的體積，大大提高瞭變壓器的效率。

8. 高壓包多股絲包線繞製，真空浸漆，環氧樹脂灌封，防潮，防擊穿，克服瞭高頻的集膚效應。

9. 放電次數比較低頻成倍增加，臭氧濃度高，功耗小，使臭氧生成效率成倍提高。

10. 由於頻率大於20KHz，所以工作時無噪音，真正實現無聲放電，避免瞭頻率在2-20KHz時的高頻噪音。突破瞭臭氧開關電源的20KHz革命。

11．先進的模塊式設計，精密電路樹脂封裝，防潮防水防灰塵，給電源的維修和調試帶來極大方便，也為不同功率的電源開發提供瞭便利。

12. 功率管散熱:水冷。

13.輸出高壓:4000V－9000V。

3.2臭氧放電室

臭氧放電室是等離子放電的承載部分，其中的放電介質的參數（介電常數、介質損耗、介質厚度、介質密度，介質強度），放電間隙的大小，陽極陰極的冷卻，放電室的結構等方麵都影響著臭氧發生效率、臭氧濃度、可靠性、靈活性等因素。

電介質是 DBD 型臭氧發生器的重要組成部分 ,其作用可以是:強化氣隙的電場強度以利產生放電；防止氣隙擊穿 ,同時減少功率消耗；使氣隙電場均勻 ,擴大放電區域。 這些都有利臭氧的產生。一般而言 ,電介質的介電系數越高 ,導熱性能越好 ,越有利於產生臭氧。

中仁的臭氧產生裝置是一種窄放電間隙、薄介質層以及兩級液體冷卻的板式方形結構。其特點有：

3.2.1    采用α型AL₂O₃氧化鋁陶瓷作為放電介質，該介質為96％的α型AL₂O₃氧化鋁陶瓷，其相關參數如下：

研究表明，臭氧發生氣的臭氧濃度與其放電室電介質的抗擊穿電壓、介電常數成正比，與介質的壁厚成反比。陶瓷材料的介電常數可達到幾十乃至上千，抗擊穿電壓可達到幾萬伏。而玻璃和搪瓷介質材料的介電常數為2－6，抗擊穿電壓遠低於陶瓷材料。我國臭氧發生器以玻璃介電體居多，這正是其效率低下的主要原因。

近年來國內有些廠傢開始采用搪瓷作為放電體，但是由於搪瓷工藝或者瓷釉配方問題，大型臭氧發生器（主要是公斤級），放電電療選用搪瓷介質管、單水冷形式，在產生臭氧過程中，容易產生兩個問題：

第一，容易造成放電室積塵現象。這種積塵現象產生在放電過程中，隨著臭氧發生器工作時間的加長，積塵量加劇。積塵的特征：主要附著在搪瓷放電管表麵和不銹鋼電療管內表麵。產生積塵後嚴重影響臭氧產量，直接導致臭氧濃度下降，造成臭氧發生器工作穩定性下降。但是在清理灰塵後，臭氧濃度和臭氧產量又會恢復到最好水平。隨著使用時間的延長，又會生出灰塵，臭氧濃度逐漸下降。

第二，大型臭氧發生器風冷搪瓷管在放電過程中容易擊穿爆瓷，現所生產的搪瓷介質臭氧管，在使用前經過嚴格檢驗，7.5kv電壓3min耐壓試驗（工頻電壓）不擊穿，不爆瓷，但是使用在高頻大型臭氧發生器上時，使用不到很長時間，搪瓷管的爆瓷率達到5％以上。使用條件：高頻電源，頻率1khz，高壓3.75-4.2kv，放電電流＜0.5A。（所謂爆瓷即搪瓷層在高電場下被擊穿，瓷層表麵有明顯擊穿，瓷層剝落現象，露出瓷層底層鋼底坯。）由於爆瓷問題難以解決，所以有些臭氧廠傢就在每根臭氧管上加一個保險絲，以防對電源的沖擊。

  臭氧技術研究人員正在努力提高臭氧濃度的研究 ,近期有瞭重大進展 ,可以把臭氧濃度提高到250mg/l 。當介質阻擋放電間隙的折合電場強度大於 300Td 時 ,可得到大於 200mg/l臭氧濃度。為瞭取得強電離放電電場 ,隻有采用窄放電間隙和高介電常數、高電阻率的薄電介質層方法 ,它可取得大於 300Td 的強電場. 應用高頻供電的強電離放電是現代產生高濃度臭氧的唯一有效辦法。

陶瓷材料介電常數大，抗擊穿電壓高，可以長期在高頻狀況下穩定使用，是產生臭氧的最為理想的材料，但是其製備工藝復雜，技術難度大，成本高成為限製其應用的主要原因。我公司多年來一直致力於強電離放電的研究，引進德國生產的陶瓷薄片，配合高頻電源，使介質阻擋放電間隙的電場強度大於300Td，使臭氧濃度最高可達200mg/l。

3.2.2    放電間隙

由於玻璃和搪瓷的成型屬於高溫過程，加工誤差比較大，在加之和陰極管的配合後同心度會收到影響，目前國內玻璃管的放電間隙一般在1－3毫米，搪瓷管的放電間隙一般在0.6－1.2毫米之間。而陶瓷板的成型比較容易，平麵誤差小，所以國際上近年正在采用陶瓷板作為放電體，放電間隙一般在0.1－0.5毫米之間。我公司聯合機械研究所，采取精密不銹鋼鑄造工藝，利用數控加工中心精密加工，使放電間隙控製在0.3毫米，大大提高瞭臭氧濃度和生成效率，並且使臭氧初始放電電壓降低，減少瞭介質擊穿的概率。

3.2.3 雙極冷卻

為瞭解決臭氧放電療高溫帶來的分解臭氧，電介質熱擊穿，提高臭氧生成效率和提高臭氧濃度，比較理想的冷卻方式是對陽極和陰極都進行水（油）冷卻。由於國內的搪瓷管內部材質多為碳鋼（不銹鋼熔點高，不宜把搪瓷燒結上去），和液體接觸會生銹，並且玻璃和搪瓷的管狀結構也不利於對高壓極進行冷卻，所以國內采用搪瓷結構的都是陰極水冷，陽極風冷（氧氣或空氣經過時附帶降溫）。而陶瓷板式結構放電支撐體和放電體都是不銹鋼加工件，可以進行水冷（油冷），一般采用陰極水冷，陽極油冷。使臭氧生成效率和臭氧濃度大大提高。

3.2.3    模塊化、小體積

我們的介質阻擋強電離放電結構如圖1所示。陽極和陰極都是矩形組件，是由陽極和陰極相互交插組成，他們之間是用特氟龍隔片隔離形成高精度的窄放電間隙。根據臭氧產生量的要求，可以采用多個組塊，方便安裝，便於檢修。由於陶瓷的介質損耗小，而且高頻下介質損耗更小，臭氧生產時熱量產生少，再加上雙極水（油）冷，再配合高頻電源，使放電室整體達到強電離放電，臭氧濃度高。使臭氧產生裝置的體積大幅度減小 ,也使相關空氣預處理和臭氧溶解設備小型化。每個模塊的體積大小為23cm?22cm?3cm，每個陽極兩麵放電，臭氧產量可達100g/h。以KgO3/h計算，共需要10個陽極，由於陽極陰極交錯排列，需要11個陰極，模塊的總數量為21個，如果橫向排成一排的話，模塊的總體積為23cm?22cm?63cm，整機的總體積為35cm?25cm?65cm。比搪瓷管的體積大大減小。

3.2.4    放電模塊示意圖

大型臭氧發生器的放電室是根據所需臭氧的產量來設計，而產量是根據單個放電療在一定頻率、電壓條件下所產的臭氧產量的總和來確定。因此，放電療是放電室設計的基本依據，而在國內，放電療技術是大型臭氧發生器製造技術的瓶頸。

我公司的放電體采用德國進口的α型AL₂O₃氧化鋁陶瓷薄片，在矩形不銹鋼盒上粘接而成，該介質介電常數高，介質損耗小，加工精度高，體積密度大，機械強度高，介質厚度小，高頻特性好，使用壽命長，陽極采用油冷，陰極采用水冷，避免瞭電子灰的產生和熱擊穿，能最大程度的發揮高頻電源系統和冷卻系統的功能，是大產量高濃度臭氧發生器的關鍵。根據陶瓷片在高頻電容使用的經驗推算，放電療的使用壽命保守估計可達10-15年。設備可實現免維護運行。

3.2.5 放電室結構示意圖

我公司的臭氧發生器為水平安裝的形式，全部材料為不銹鋼結構，絕緣部分采用特氟隆，它可以直接安放在地上、或安裝在基礎上、或固定在架子上。機殼兩端安裝有視鏡，方便觀察放電體的工作情況，便於設備檢修。

中仁臭氧發生器放電室基本部分組成：

1、間隙放電室，為臭氧生產場所；

2、陰極冷卻室，通入冷卻水吸收熱量，同時作為接地電療；

3、陽極冷卻室，通入耐高電壓的變壓器油，吸收陽極產生的熱量，連接高壓電源；

4、每一個陰極矩形盒與陽極矩形盒組成 “放電單元”，在0.3毫米的窄放電間隙內形成介質阻擋強電離放電，產生高濃度的臭氧。

5、放電室罐體系不銹鋼製造，陰陽極放電體在內部呈水平交錯狀排佈。大型的臭氧發生器的陰陽極矩形盒可以把體積做大，便於加工和安裝