專利名稱：臭氧發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式一般涉及臭氧發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
通常，臭氧發(fā)生裝置具備由玻璃等電介質(zhì)形成的電介質(zhì)管，在電介質(zhì)管的內(nèi)表面， 形成有導(dǎo)電模作為第一電極，該導(dǎo)電模與電介質(zhì)管一起構(gòu)成電介質(zhì)電極。在電介質(zhì)管的外側(cè)，以包圍第一電極的方式設(shè)有圓筒狀的第二電極。在電介質(zhì)管和第二電極之間插入有隔離件，形成微小的放電間隙(gap)。在放電間隙中流動(dòng)含有氧氣的原料氣體，另一方面在第一電極和第二電極之間施加高電壓，從而在放電間隙中發(fā)生無聲放電。通過該無聲放電，使臭氧發(fā)生氣體中含有的氧被臭氧化，生成臭氧化氣體。在上述臭氧發(fā)生裝置中，通過縮短電介質(zhì)管和第二電極之間的間隔(放電間隙長度)，能夠得到較高的臭氧發(fā)生效率。但是，如果放電間隙長度過短，則難以維持均勻的放電間隙，無法進(jìn)行均勻的放電。因此，在以往的臭氧發(fā)生裝置中，放電間隙長度為0.6mm Imm0

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種臭氧發(fā)生裝置，即使將放電間隙長度減小成小于0. 6mm，也能夠維持均勻的放電間隙，從而能夠進(jìn)行均勻的放電。一實(shí)施方式的臭氧發(fā)生裝置由含有氧的原料氣體產(chǎn)生臭氧化氣體，其特征在于， 具備筒狀氣密容器，具備所述原料氣體的入口和所述臭氧化氣體的出口 ；放電管，包含有配置于所述容器內(nèi)的電介質(zhì)管和設(shè)置于所述電介質(zhì)管內(nèi)部的第一電極；第二電極，與所述放電管隔開間隔且包圍所述第一電極地配置于所述氣密容器內(nèi)，以便在該第二電極與所述放電管之間形成放電間隙；放電電壓源，構(gòu)成為在所述第一電極和第二電極之間施加放電電壓；以及冷卻水套管，包圍所述第二電極；所述電介質(zhì)管具有大于等于12mm且小于等于 19mm的外徑。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的臭氧發(fā)生裝置，即使將放電間隙長度減小成小于0. 6mm,也能夠維持均勻的放電間隙，從而能夠進(jìn)行均勻的放電。


圖1是第一實(shí)施方式的臭氧發(fā)生裝置的概略剖視圖。圖2是第二實(shí)施方式的臭氧發(fā)生裝置的概略剖視圖。圖3是表示臭氧發(fā)生裝置的效果的說明圖。
圖4是表示電介質(zhì)管的外徑和放電面積之間的關(guān)系的特性圖。圖5是表示放電間隙長度和氣體壓力損失之間的關(guān)系的特性圖。圖6是表示放電間隙和臭氧發(fā)生效率之間的關(guān)系的特性圖。圖7是表示臭氧發(fā)生裝置的高壓供電元件和鋼絲棉構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的概略立體圖。圖8是表示一個(gè)實(shí)施方式的臭氧發(fā)生器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖9是表示另一實(shí)施方式的臭氧發(fā)生器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式一實(shí)施方式的臭氧發(fā)生裝置是由含有氧的原料氣體產(chǎn)生臭氧化氣體的臭氧發(fā)生裝置。臭氧發(fā)生裝置具備筒狀氣密容器，具備所述原料氣體的入口和所述臭氧化氣體的出口 ；放電管，包含有配置于所述容器內(nèi)的電介質(zhì)管和設(shè)置于所述電介質(zhì)管內(nèi)部的第一電極； 第二電極，與所述放電管隔開間隔且包圍所述第一電極地配置于所述氣密容器內(nèi)，以便在該第二電極與所述放電管之間形成放電間隙；放電電壓源，構(gòu)成為在所述第一電極和第二電極之間施加放電電壓；以及冷卻水套管，包圍所述第二電極。所述電介質(zhì)管具有大于等于 12mm且小于等于19mm的外徑。在此，若電介質(zhì)管的外徑超出大于等于12mm且小于等于19mm的范圍，則是不能夠在確保充分的放電面積的同時(shí)高精度地保證電介質(zhì)管的外徑的。上述臭氧發(fā)生裝置如通常那樣在第一電極和第二電極之間施加高AC電壓，產(chǎn)生放電等離子體，由此使含有氧的原料氣體臭氧化。進(jìn)而，原料氣體能夠通過施加高脈沖電壓 (1脈沖1毫秒以下，尤其是10微秒以下)被臭氧化。該脈沖電壓操作使離子損失減少，因此有利于高的臭氧化產(chǎn)生效率。在上述臭氧發(fā)生裝置中，由放電管和第二電極形成的放電間隙長度優(yōu)選為大于等于0. 15mm且小于等于0. 3mm。在此，在放電間隙長度小于0. 15mm的情況下，放電管內(nèi)的氣體的壓力損失變大，氣體不能充分地流入放電間隙，臭氧發(fā)生效率降低。此外，若放電間隙長度超過0. 3mm，則臭氧發(fā)生效率降低。在上述臭氧發(fā)生裝置中，放電間隙能夠通過隔離件來確保。隔離件也可以是與放電管和第二電極分體設(shè)置的部件。在另一方式中，隔離件由在所述電介質(zhì)管的外周面形成的凸部構(gòu)成，在又一方式中，隔離件由設(shè)置在所述第二電極的與所述放電管面對(duì)的面上的凸部構(gòu)成。在上述臭氧發(fā)生裝置中，所述第一電極與所述電介質(zhì)管的內(nèi)表面緊貼地形成，所述臭氧發(fā)生裝置還可以具備高壓供電元件和不銹鋼絲棉(steel wool)構(gòu)件，所述高壓供電元件配置于所述電介質(zhì)管的內(nèi)側(cè)，為棒狀且剖面形狀為圓形，所述不銹鋼絲棉構(gòu)件在第一電極和所述高壓供電元件之間與兩者接觸地配置。在此，能夠沿著所述高壓供電元件的軸向形成狹縫，在該狹縫中夾入所述不銹鋼絲棉構(gòu)件的一部分，該不銹鋼絲棉構(gòu)件的其他部分能夠卷繞在所述高壓供電元件的外周面。通過做成這樣的結(jié)構(gòu)，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)向第一電極穩(wěn)定地供給高頻電壓，能夠高效地生成臭氧。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述放電管和所述第二電極構(gòu)成了臭氧發(fā)生器件，多個(gè)該臭氧發(fā)生器件配置在所述氣密容器內(nèi)。接著，參照

幾個(gè)實(shí)施方式。在所有圖中，對(duì)于同樣的要素賦予相同的附圖標(biāo)記。圖1是第一實(shí)施方式的臭氧發(fā)生裝置10的概略剖視圖。臭氧發(fā)生裝置10由含有氧的原料氣體(例如干燥空氣、氧氣)生成臭氧化氣體， 具備例如由不銹鋼形成的氣密容器11。氣密容器11具有圓筒狀主體111，其兩端被端板 112,113 封閉。在氣密容器11內(nèi)，與氣密容器11同軸地設(shè)置有一端121封閉的玻璃制的圓筒狀電介質(zhì)管12。電介質(zhì)管12具有大于等于12mm且小于等于19mm的外徑。電介質(zhì)管12可以具有Imm 3mm的厚度。在以往的臭氧發(fā)生裝置中，使用了外徑76mm的玻璃制電介質(zhì)管。 在電介質(zhì)管12的內(nèi)表面形成有由金屬(例如鎳或不銹鋼)形成的第一電極13。第一電極 13與電介質(zhì)管12 —起構(gòu)成電介質(zhì)電極。具有第一電極13的電介質(zhì)管12被稱為放電管21。在電介質(zhì)管12的外側(cè)，圓筒狀的第二電極15隔著多個(gè)隔離件14以包圍第一電極 13的方式與氣密容器11同軸地配置。通過隔離件14，在電介質(zhì)管12和第二電極15之間形成放電間隙16。第二電極15在兩端具有突緣151和152，在該第二電極15與氣密容器 11之間構(gòu)成冷卻水套管17。在電介質(zhì)管12的內(nèi)部，與電介質(zhì)管12同軸地配置有棒狀且剖面形狀為圓形的高壓供電元件18。在第一電極13和高壓供電元件18之間，不銹鋼絲棉構(gòu)件19以與第一電極 13和高壓供電元件18接觸的方式配置。在高壓供電元件18和第二電極15上電連接有放電電壓源(高壓發(fā)生器)20。第一電極13經(jīng)由高壓供電元件18和不銹鋼絲棉構(gòu)件19與高壓電源20電連接。從設(shè)置在氣密容器11上的氣體導(dǎo)入口 Ila將含有氧的原料氣體導(dǎo)入氣密容器11 內(nèi)，在第一電極13和第二電極15之間以脈沖狀(1脈沖1毫秒以下，尤其是10微秒以下) 施加高電壓，在放電間隙16內(nèi)發(fā)生無聲放電，從而使經(jīng)過該放電間隙16的原料氣體臭氧化。臭氧化氣體從設(shè)置在氣密容器11上的臭氧化氣體導(dǎo)出口 lib導(dǎo)出。在該操作期間，從設(shè)置在氣密容器11上的冷卻水導(dǎo)入口 Ilc將冷卻水導(dǎo)入冷卻水套管17內(nèi)，將第二電極15 冷卻。冷卻水從設(shè)置在氣密容器11上的冷卻水導(dǎo)出口 Ild導(dǎo)出。放電管21和圓筒狀的第二電極15構(gòu)成了臭氧發(fā)生器件，所述放電管21由電介質(zhì)管12和第一電極13構(gòu)成，所述圓筒狀的第二電極15從放電管21隔開間隔而設(shè)置，以形成放電間隙16。此外，突緣151和 152作為將氣密容器11內(nèi)劃分為原料氣體室Illa和臭氧化氣體室Illb的隔壁發(fā)揮作用， 所述原料氣體室Illa由原料氣體導(dǎo)入口 Ila側(cè)的端部區(qū)域構(gòu)成，所述臭氧化氣體室Illb 由臭氧化氣體導(dǎo)出口 lib側(cè)的端部區(qū)域構(gòu)成。圖2是第二實(shí)施方式的臭氧發(fā)生裝置30的概略剖視圖。臭氧發(fā)生裝置30具備多個(gè)結(jié)合圖1說明的臭氧發(fā)生器件(該臭氧發(fā)生器件由放電管21和圓筒狀的第二電極15構(gòu)成，所述放電管21由電介質(zhì)管12和第一電極13構(gòu)成， 所述圓筒狀的第二電極15從該放電管21隔開間隔設(shè)置，以形成放電間隙16)。多個(gè)臭氧發(fā)生器件在隔壁151和152之間相互平行地延伸。圖3是表示第二實(shí)施方式的臭氧發(fā)生裝置的效果的說明圖。在圖3中，為簡單起見，僅示出了氣密容器11和電介質(zhì)管12。多個(gè)電介質(zhì)管12例如緊湊地收納在隔壁151的正六邊形的區(qū)域內(nèi)。這樣收納的電介質(zhì)管12的總數(shù)能夠根據(jù)圖3如下那樣求出。在氣密容器11中收納的電介質(zhì)管12的總數(shù)N，能夠根據(jù)由上述正六角形的1邊B和上述正六角形的中心C形成的正三角形(圖3中以虛線表示)的內(nèi)部的電介質(zhì)管(不包括中心的電介質(zhì)管)的數(shù)量q，利用下式來求出。N = 6q+l在此，在圖3中，由上述正三角形的邊A2將3個(gè)電介質(zhì)管12A、12B和12C分割為一半，所以其一半計(jì)做0. 5。同樣地，由正三角形的邊A3將3個(gè)電介質(zhì)管12D、12E和12F分割為一半，所以其一半計(jì)做0. 5。S卩，在圖3所示的例子中，q為6，N為37。若將電介質(zhì)管的層數(shù)(從中央層開始數(shù)，包括該中央的層)設(shè)為P，則上述電介質(zhì)管的數(shù)量q通過下式表示。q = p(p-l)/2BP,電介質(zhì)管的總數(shù)N能夠通過3p (p-1)+1來求出。另外，在圖3的情況下，電介質(zhì)管12的層數(shù)ρ為4層。圖4示出了電介質(zhì)管12的放電面積和電介質(zhì)管的外徑之間的關(guān)系。根據(jù)圖4，確認(rèn)了幾個(gè)若減小電介質(zhì)管的外徑則放電面積急劇增大的點(diǎn)。這是將電介質(zhì)管的層數(shù)P增加一層地收納在氣密容器中的點(diǎn)。若改變氣密容器的內(nèi)徑，則該放電面積急劇增大的點(diǎn)會(huì)稍微移動(dòng)。根據(jù)對(duì)該放電面積急劇增大的點(diǎn)進(jìn)行連結(jié)而得的曲線a可知，放電面積在電介質(zhì)管的外徑為小于等于22mm且大于等于12mm的范圍內(nèi)飽和地取到最大值。在該圖4中示出了電介質(zhì)管的外徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差。電介質(zhì)管的外徑越小，則標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，精度也越高。但是，該標(biāo)準(zhǔn)偏差階梯性地變化，在一定外徑范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏差是不變化的。在電介質(zhì)管的外徑為小于等于22mm且大于等于12mm的范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)偏差在外徑從 20mm變?yōu)?9mm時(shí)急劇地變小。因此，能夠得到充分地放電面積而且能夠較高地保證電介質(zhì)管的外徑的精度的放電管外徑的范圍為小于等于19mm且大于等于12mm。通過將電介質(zhì)管的外徑設(shè)定為小于等于19mm且大于等于12mm，電介質(zhì)管的外徑成為高精度，在放電變得均勻的同時(shí)，不管在氣密容器中收納的電介質(zhì)管(放電管)的總數(shù)如何都能夠得到充分的放電面積，所以能夠減小放電電力密度，能夠抑制氣密容器11內(nèi)的氣體溫度上升，結(jié)果，能夠抑制臭氧的熱分解，從而能夠以高效率產(chǎn)生臭氧。此外，若減小放電間隙長度則能夠以高效率產(chǎn)生臭氧。但是，存在如下問題，即，若放電間隙長度過小則放電間隙的入口和出口之間的氣體壓力損失變大，不能流過充分量的原料氣體，從而臭氧發(fā)生效率降低。圖5放電間隙長度和壓力損失之間的關(guān)系。由圖5可知，若減小放電間隙長度，則壓力損失增大。在實(shí)際應(yīng)用中，壓力損失為小于等于0. lbar，所以從圖5可知放電間隙長度必須為大于等于0. 15mm。此夕卜，圖6示出了在以0. 2MPa的壓力將氧氣導(dǎo)入氣密容器11、生成臭氧濃度為150g/Nm3的臭氧化氣體的情況下的臭氧發(fā)生效率。根據(jù)圖6，臭氧發(fā)生效率在放電間隙長度為小于等于0. 3mm的情況為良好，考慮了壓力損失的放電間隙長度的最佳值為大于等于0. 15mm且小于等于0. 3mm。S卩，即使將放電管21和第二電極15之間的放電間隙的長度減小成小于0. 6mm,也能夠進(jìn)行高精度且均勻的放電。圖7是表示上述第一和第二實(shí)施方式的臭氧發(fā)生裝置中的高壓供電元件18和不銹鋼絲棉構(gòu)件19的構(gòu)造的概略圖。在棒狀的高壓供電元件18的軸向上形成有狹縫18a。不銹鋼絲棉構(gòu)件19的一部分被夾入狹縫18a，不銹鋼制棉材19的其他部分卷繞在高壓供電元件18。在高壓供電元件18的一端連接有用于向電源20連接的導(dǎo)線L。根據(jù)這樣的高壓供電元件18和不銹鋼絲棉材19的構(gòu)造，能夠?qū)碜噪娫?0 (參照?qǐng)D1、圖2)的電壓穩(wěn)定地向第一電極13(參照?qǐng)D1、圖2)供給，結(jié)果，能夠高效率地生成臭氧。圖8是表示能夠用于圖1和圖2的臭氧發(fā)生裝置的臭氧發(fā)生器件的其他方式的剖視圖。如圖8所示，在圓筒狀的第二電極15的內(nèi)表面一體地形成有多個(gè)凸部15a。放電管21 (更準(zhǔn)確地說是電介質(zhì)管12)的外周面與凸部1 接觸，形成有具有均勻的間隙長度的放電間隙16。S卩，凸部15a作為確保放電間隙的隔離件發(fā)揮功能。在此，不需要凸部15a 的整個(gè)前端與放電管21的外周面接觸，只要凸部15a的一部分與放電管21的外表面接觸即可。圖9是表示能夠用于圖1和圖2的臭氧發(fā)生裝置的臭氧發(fā)生器件的又一其他方式的剖視圖。 如圖9所示，在圓筒狀的電介質(zhì)管12的外周面一體地形成有多個(gè)凸部12a。圓筒狀的第二電極15的內(nèi)周面與凸部12a接觸，形成有具有均勻的間隙長度的放電間隙16。艮口， 凸部12a作為確保放電間隙的隔離件發(fā)揮功能。 說明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但是這些實(shí)施方式是作為示例提示的，不意圖限定發(fā)明的范圍。這些實(shí)施方式可以以其他各種方式來實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍，可以進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍及主旨內(nèi)，包含在權(quán)利要求所記載的發(fā)明及其等同范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種臭氧發(fā)生裝置，由含有氧的原料氣體產(chǎn)生臭氧化氣體，其特征在于，具備 筒狀氣密容器，具備所述原料氣體的入口和所述臭氧化氣體的出口 ；放電管，包含有配置于所述容器內(nèi)的電介質(zhì)管和設(shè)置于所述電介質(zhì)管內(nèi)部的第一電極；第二電極，與所述放電管隔開間隔且包圍所述第一電極地配置于所述氣密容器內(nèi)，以便在該第二電極與所述放電管之間形成放電間隙；放電電壓源，構(gòu)成為在所述第一電極和第二電極之間施加放電電壓；以及冷卻水套管，包圍所述第二電極；所述電介質(zhì)管具有大于等于12mm且小于等于19mm的外徑。
2.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，所述放電間隙的間隙長度為大于等于0. 15mm且小于等于0. 3mm。
3.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于， 所述放電間隙通過隔離件來確保。
4.如權(quán)利要求3所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，所述隔離件由形成在所述電介質(zhì)管的外周面上的凸部構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求3所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，所述隔離件由設(shè)置在所述第二電極的與所述放電管面對(duì)的面上的凸部構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于， 所述第一電極與所述電介質(zhì)管的內(nèi)表面緊貼地形成，所述臭氧發(fā)生裝置還具備高壓供電元件，配置于所述電介質(zhì)管的內(nèi)側(cè)，為棒狀且剖面形狀為圓形；以及不銹鋼絲棉構(gòu)件，在所述第一電極和所述高壓供電元件之間與兩者接觸地配置。
7.如權(quán)利要求6所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，沿著所述高壓供電元件的軸向形成有狹縫，所述不銹鋼絲棉構(gòu)件的一部分被夾入該狹縫中，該不銹鋼絲棉構(gòu)件的其他部分卷繞在所述高壓供電元件的外周面。
8.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，所述放電管和所述第二電極構(gòu)成了臭氧發(fā)生器件，在所述氣密容器內(nèi)配置有多個(gè)該臭氧發(fā)生器件。
全文摘要
一個(gè)實(shí)施方式的臭氧發(fā)生裝置具備筒狀氣密容器，該筒狀氣密容器具備含有氧的原料氣體的入口和臭氧化氣體的出口。在氣密容器內(nèi)配置包含有電介質(zhì)管和設(shè)于所述電介質(zhì)管內(nèi)部的第一電極的放電管。第二電極與所述放電管隔開間隔且包圍第一電極地配置于氣密容器內(nèi)，以便在該第二電極與放電管之間形成放電間隙。臭氧發(fā)生裝置還具備放電電壓源，構(gòu)成為對(duì)第一電極和第二電極之間施加放電電壓；以及冷卻水套管，包圍第二電極。電介質(zhì)管具有大于等于12mm且小于等于19mm的外徑。
文檔編號(hào)C01B13/11GK102530879SQ20111043234
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者中島可南子, 村田隆昭, 橋本美智子, 牧瀨龍?zhí)? 納田和彥, 雨森清行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝