本發(fā)明涉及一種臭氧產(chǎn)生裝置，尤其涉及一種工業(yè)生成用于水處理設(shè)備等的臭氧化氣體的臭氧產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)：

臭氧化氣體包含規(guī)定濃度的臭氧。臭氧化氣體具有脫臭、殺菌作用，被使用于水處理設(shè)備等。作為工業(yè)生成臭氧化氣體的方法，一般采用使原料氣體在形成于接地電極與電介質(zhì)放電管(日文：誘電體放電管)之間的微小空間中流通，并對上述微小空間施加高頻電場以產(chǎn)生無聲放電的方法(例如，專利文獻1～7)。臭氧利用無聲放電的放電能量，由氧或包含氧的原料氣體在微小空間中生成。接地電極由不銹鋼等金屬管等構(gòu)成。電介質(zhì)放電管由在內(nèi)部具有高壓電極的玻璃筒等構(gòu)成。高壓電極是通過向電介質(zhì)放電管的內(nèi)表面噴鍍鋁等金屬等方式形成的薄膜。一般來說，由于臭氧產(chǎn)生裝置在增大氣體壓力以使其工作的情況下效率較高，因此，接地電極和電介質(zhì)放電管等收納于高壓罐內(nèi)。

例如，在專利文獻1的臭氧產(chǎn)生裝置中，高電壓電極是使用導(dǎo)電性涂料的涂布等方法制成的導(dǎo)電性的薄膜。電介質(zhì)放電管的左端被密閉，臭氧化氣體流出側(cè)的右端為開口結(jié)構(gòu)。將蓋嵌合在臭氧化氣體流出側(cè)的電介質(zhì)放電管的開口端。防止臭氧化氣體朝電介質(zhì)放電管的內(nèi)側(cè)擴散，以抑制高電壓電極因臭氧而受到腐蝕。在專利文獻2的臭氧產(chǎn)生裝置中，電介質(zhì)放電管與蓋之間的間隙通過粘接劑等填充劑進行密閉、或是通過無機粘接劑進行密閉。專利文獻3的低溫等離子體發(fā)生器在筒狀的陶瓷電介質(zhì)(直徑1～5mm)的內(nèi)部插入有棒狀導(dǎo)電體(直徑0.6～4.5mm)。陶瓷電介質(zhì)與棒狀導(dǎo)電體通過用玻璃將兩端熔接或是用粘接劑將兩端接合的方式密封。

專利文獻4的臭氧產(chǎn)生裝置構(gòu)中，采用的是電介質(zhì)放電管的原料氣體流入一側(cè)開口，相反一側(cè)的臭氧化氣體流出的一側(cè)的一端密閉的結(jié)構(gòu)。在原料氣體流入一側(cè)的電介質(zhì)放電管的開口端設(shè)置氣體流通栓，并在氣體流通栓上開設(shè)有小孔。在臭氧產(chǎn)生裝置緊急停止的情況下，原料氣體的流動停止，在放電場(日文：放電場)生成的臭氧朝電介質(zhì)放電管的原料氣體流入側(cè)擴散。由于在氣體流通栓上僅開設(shè)有小孔，因此，臭氧不會侵入電介質(zhì)放電管中。此外，由于在氣體流通栓上開設(shè)有小孔，因此，平時壓力不會作用于電介質(zhì)放電管，因而電介質(zhì)放電管的可靠性高。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平11－35303號公報

專利文獻2：日本專利特開2014－101260號公報

專利文獻3：日本專利特開平8－185955號公報

專利文獻4：日本專利特開2008－222495號公報

專利文獻5：日本專利特開2013－49582號公報

專利文獻6：日本專利特開2007－145630號公報

專利文獻7：日本專利特開平7－330308號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

在專利文獻1的串聯(lián)電極的結(jié)構(gòu)中，將蓋嵌合于電介質(zhì)放電管。通常，由于電介質(zhì)放電管由玻璃管構(gòu)成，內(nèi)徑、外徑存在尺寸公差，因此，在電介質(zhì)放電管與蓋之間必定會產(chǎn)生0.1mm左右的間隙。其結(jié)果是，由于臭氧氣體經(jīng)過電介質(zhì)放電管與蓋的間隙而擴散并侵入到電介質(zhì)放電管的內(nèi)側(cè)，因此，從長期看，作為高電壓電極的薄膜會被腐蝕。

在專利文獻2中記載了通過粘接劑將電介質(zhì)放電管與蓋之間密封的構(gòu)思，但并沒有公開具體的結(jié)構(gòu)。若將電介質(zhì)放電管與蓋之間粘接，則很多情況下在電介質(zhì)放電管上會產(chǎn)生裂紋。在專利文獻3所公開的結(jié)構(gòu)中，電介質(zhì)由陶瓷構(gòu)成，而在工業(yè)用所使用的大型臭氧產(chǎn)生裝置中，通常使用玻璃管作為電介質(zhì)。若通過粘接劑將玻璃管的端部與中心導(dǎo)體接合，則在玻璃管上會產(chǎn)生裂紋。

在專利文獻4的臭氧產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)中，由于在氣體流通栓上開設(shè)有小孔，因此，為了在使臭氧產(chǎn)生裝置長時間運轉(zhuǎn)之后進行維護而對裝置進行打開檢查時，水分等會混入到電介質(zhì)放電管的內(nèi)部。暫時從小孔混入的水分會存留在電介質(zhì)放電管的內(nèi)部。由于再次開始運轉(zhuǎn)之后水分會從小孔逐漸朝電介質(zhì)放電管外流出，因此，原料氣體的露點高，需要較長時間才能使臭氧產(chǎn)生性能達到初始性能。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題而作，其目的在于提高臭氧產(chǎn)生裝置中的電極的可靠性，且縮短維護后的裝置啟動時間。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明的臭氧產(chǎn)生裝置的特征是，包括：電介質(zhì)放電管，該電介質(zhì)放電管具有相互面對的封閉端和開放端，并在內(nèi)表面形成有電極；密閉用蓋，該密閉用蓋覆蓋電介質(zhì)放電管的開放端，且通過粘接劑而與電介質(zhì)放電管固定；供電電刷，該供電電刷與形成于電介質(zhì)放電管的內(nèi)表面的電極內(nèi)接；以及接地電極，該接地電極與電介質(zhì)放電管配置成同心圓狀，密閉用蓋具有相互連接的主體部和圓筒部，圓筒部的內(nèi)徑比電介質(zhì)放電管的外徑大。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的臭氧產(chǎn)生裝置，能防止在制作時和使用時在電介質(zhì)放電管上產(chǎn)生裂痕(日文：ヒビ)或裂紋(日文：割れ)。由于在維護時水分不會侵入電介質(zhì)放電管的內(nèi)部，因此，起到能縮短維護后的啟動時間這樣的技術(shù)效果。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明實施方式1的臭氧產(chǎn)生裝置的剖視圖。

圖2是表示臭氧產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)體的截面結(jié)構(gòu)圖。

圖3是表示密閉用蓋與電介質(zhì)放電管的關(guān)系的截面結(jié)構(gòu)圖。

圖4是表示本發(fā)明實施方式1的電介質(zhì)放電管的截面結(jié)構(gòu)圖。

圖5是表示本發(fā)明實施方式2的電介質(zhì)放電管的截面結(jié)構(gòu)圖。

圖6是表示本發(fā)明實施方式3的電介質(zhì)放電管的截面結(jié)構(gòu)圖。

圖7是表示本發(fā)明實施方式4的電介質(zhì)放電管的截面結(jié)構(gòu)圖。

圖8是表示本發(fā)明實施方式5的電介質(zhì)放電管的截面結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明實施方式的臭氧產(chǎn)生裝置進行說明。另外，在各圖中，對于相同或同樣的構(gòu)成部分標(biāo)注相同的符號，對應(yīng)的各構(gòu)成部的尺寸或縮放比例(日文：縮尺)各自獨立。例如，在對結(jié)構(gòu)的一部分進行改變后的剖視圖之間，對沒有改變的相同結(jié)構(gòu)部分進行圖示時，也存在相同結(jié)構(gòu)部分的尺寸或縮放比例不同的情況。此外，臭氧產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)實際上還包括多個構(gòu)件，但為了簡單說明，僅對說明所必需的部分進行記載，對于其它部分則進行省略。

實施方式1

以下，通過附圖對本發(fā)明實施方式1進行說明。圖1是對本發(fā)明實施方式的臭氧產(chǎn)生裝置100的結(jié)構(gòu)進行說明的圖。作為高壓容器的高壓罐50具有將圓筒橫向放置這樣的外形。在高壓罐50的左上部設(shè)有高電壓線導(dǎo)入口53，以將來自高電壓電源7的高電壓配線8導(dǎo)入罐內(nèi)。對于高電壓導(dǎo)入口53，采用將接地的高壓罐50與高電壓配線8之間充分地絕緣，且使氣體不泄露這樣的措施。在高壓罐50的左下部設(shè)有原料氣體入口51，在高壓罐50的右下部設(shè)有臭氧化氣體出口52。

從原料氣體入口51進入的原料氣體經(jīng)過產(chǎn)生無聲放電的放電空間，而成為包含通過放電生成的臭氧的臭氧化氣體，并從臭氧化氣體出口52排出。原料氣體是以空氣或氧為主要成分的氣體。冷卻水6從設(shè)于高壓罐50的下側(cè)的冷卻水入口54被供給至結(jié)構(gòu)體5的內(nèi)部，且從冷卻水出口55被排出。在結(jié)構(gòu)體5上，電介質(zhì)放電管3與接地電極2隔開必要的間隔配置有規(guī)定數(shù)量。

圖2是對結(jié)構(gòu)體5的結(jié)構(gòu)進行說明的剖視圖。結(jié)構(gòu)體5具有圓形的截面，在軸向上設(shè)有多個水路5a和通孔5b。在通孔5b中插入有圓筒狀的電介質(zhì)放電管3。通孔5b成為接地電極2的內(nèi)表面。電介質(zhì)放電管3與圓筒狀的接地電極2配置成同心圓狀，并供氣體經(jīng)過接地電極2的內(nèi)部。結(jié)構(gòu)體5能密閉，在水路5a中填充有用于對接地電極2進行冷卻的冷卻水6。

圖3是對電介質(zhì)放電管的結(jié)構(gòu)進行說明的圖，其是在與氣流平行的截面上的剖視圖。高電壓電極1是形成于電介質(zhì)放電管3的內(nèi)表面的電極。接地電極2由不銹鋼等金屬管構(gòu)成。電介質(zhì)放電管3和接地電極2均是圓筒狀的形狀，電介質(zhì)放電管3與接地電極2配置成同心圓狀。在電介質(zhì)放電管3與接地電極2之間形成的空間成為放電空間4。為了將放電空間4的截面設(shè)為沒有偏斜的圈狀，在靠近電介質(zhì)放電管3的兩端的位置處設(shè)置間隔物4a。供電電刷13與形成于電介質(zhì)放電管3的內(nèi)表面的電極(高電壓電極1)內(nèi)接。

由玻璃等形成的一端密閉的圓筒狀的電介質(zhì)放電管3在其內(nèi)表面具有高電壓電極1。高電壓電極1也具有圓筒狀的形狀。電介質(zhì)放電管3將開放端配置于原料氣體流入的一側(cè)、即原料氣體的上游側(cè)。高電壓電極1經(jīng)由供電電刷13而與供電棒14連接。供電棒14與高電壓配線8連接。高電壓電極1由薄膜等構(gòu)成，該薄膜包含從由鉻、金、銀、銅、錫、鋅、鎳、碳、鋁組成的材料組中選擇的至少一種材料。

電介質(zhì)放電管3的開口端和外周被密閉用蓋20覆蓋。在密閉用蓋20與電介質(zhì)放電管3的間隙涂布粘接劑21a，將密閉用蓋20和電介質(zhì)放電管3粘接而密封。在密閉用蓋20的中央部開設(shè)孔以供供電棒14穿過。在密閉用蓋20的中央部的孔與供電棒14之間涂布粘接劑21b，從而將密閉用蓋20和供電棒14密封粘接。電介質(zhì)放電管3所用的玻璃管是由肖特公司(schott社)銷售的duran(注冊商標(biāo))。duran是硼硅酸鹽玻璃中的一種，其是sio2含有率為81％以上的化學(xué)耐久性優(yōu)良的硬質(zhì)玻璃。

電介質(zhì)放電管3中使用了外徑為10～30mm、厚度為0.8～1.6mm的一端封閉的duran管。粘接劑21a、21b中使用了耐臭氧性和耐酸性優(yōu)良的玻璃粘接劑、或?qū)h(huán)氧樹脂和金屬粉末混合而得的粘接劑。作為玻璃粘接劑，例如使用了奧德科公司(日文：オーデック社)的陶瓷粘結(jié)劑569(日文：セラマボンド569)或鐘通公司(日文：鐘通社)的940le。作為將環(huán)氧樹脂和金屬粉混合而得的粘接劑，例如使用達美塔爾公司(日文：ダーメタル社)的貝洛金屬(日文：ベロメタル)、或得復(fù)康公司(日文：devcon社)的devcon膠水(日文：デブコン)。

圖4是對密閉用蓋和電介質(zhì)放電管的結(jié)構(gòu)進行說明的圖。密閉用蓋20具有主體部20a和圓筒部20b，兩者連接而一體化。在圓板狀的主體部20a的中央形成有開口20c。電介質(zhì)放電管3在一端具有封閉端3a，在另一端具有開放端3b，在內(nèi)表面形成有電極(高電壓電極1)。封閉端3a和開放端3b相互面對。為了將密閉用蓋20設(shè)為能在電介質(zhì)放電管3的外周部形成狹窄的間隙的形狀，將密閉用蓋20的圓筒部20b的內(nèi)徑(id)設(shè)為比電介質(zhì)放電管3的外徑(od)大。例如，將密閉用蓋20的圓筒部20b的內(nèi)徑與電介質(zhì)放電管3的外徑之差設(shè)為0.3mm～2mm之間。為了提高密封性能，在電介質(zhì)放電管3的開放端部還涂布粘接劑21a而進行密封粘接。

密封用蓋20的材料采用sus304、sus304l、sus316、sus316l等奧氏體類不銹鋼。若密閉用蓋20使用鋁，則由臭氧產(chǎn)生中的熱膨脹引起的熱應(yīng)力變大，在電介質(zhì)放電管3上發(fā)生裂痕。理想的是，密閉用蓋20在電介質(zhì)放電管3的外周粘接。若密閉用蓋20以能在電介質(zhì)放電管3的內(nèi)徑側(cè)形成狹窄的間隙的方式構(gòu)成并粘接，則在電介質(zhì)放電管上會產(chǎn)生大的應(yīng)力。作為密閉用蓋20的材料，無論是在使用不銹鋼的情況下，還是在使用鋁的情況下，在涂布粘接劑21a并使其硬化的階段，在電介質(zhì)放電管上都會發(fā)生裂痕或裂紋。

接著對動作進行說明。從高電壓電源7供給的高頻高電壓經(jīng)由高電壓配線8、供電棒14、供電電刷13施加于高電壓電極1。在電介質(zhì)放電管3與接地電極2之間的放電空間4中發(fā)生無聲放電，將原料氣體轉(zhuǎn)化為臭氧氣體。當(dāng)臭氧產(chǎn)生裝置100運轉(zhuǎn)時，放電附著物附著于接地電極2的表面和電介質(zhì)放電管3的外周面，在該放電附著物中吸附有n2o5等氮氧化物。當(dāng)臭氧產(chǎn)生裝置長時間運轉(zhuǎn)時，放電附著物在接地電極2的表面和電介質(zhì)放電管3的外周面堆積。當(dāng)放電附著物大量附著時，氣體在放電空間4中不易流動，并且臭氧產(chǎn)生效率降低，因此，定期進行維護。

由于在原料氣體為空氣的情況下放電附著物的量多，因此，例如每1～5年實施一次維護。由于在原料氣體通過氧產(chǎn)生裝置生成的情況下，放電生成物的量少，因此，例如每5～10年實施一次維護。在對臭氧產(chǎn)生裝置進行維護的情況下，打開臭氧產(chǎn)生裝置，將電介質(zhì)放電管取出到外部，并清掃附著在電介質(zhì)放電管的外周面的放電附著物。在放電附著物粘著的情況下，大多用水進行清洗。由于在本實施方式的臭氧產(chǎn)生裝置100中，將密閉用蓋20安裝于電介質(zhì)放電管3的開口部，因此，清洗水不會混入電介質(zhì)放電管3的內(nèi)部。

在蓋與電介質(zhì)放電管之間存在0.1mm左右的間隙的情況下，在維護時水分會混入電介質(zhì)放電管的內(nèi)部。在維護后即便使原料氣體流通，水分也會從電介質(zhì)放電管的內(nèi)部逐漸排出，因此，原料氣體的露點恢復(fù)到正常值需要一周左右的時間。當(dāng)原料氣體的露點高時，臭氧產(chǎn)生效率低，因此，一周左右的時間內(nèi)性能不穩(wěn)定。與此相對的是，若像本實施方式這樣構(gòu)成，則在維護后，大約半天時間臭氧產(chǎn)生效率就會達到規(guī)定性能，因此，能獲得維護后的裝置啟動時間短這樣的效果。

在原料氣體為空氣的情況下，維護周期短且在維護時進行裝置的打開檢查和電介質(zhì)放電管的清掃，因此，本實施方式的效果明顯。此外，在使用氧氣產(chǎn)生裝置的情況下，也能獲得相同的效果。由于使用具有耐臭氧性的粘接劑作為粘接劑，因此，不會發(fā)生粘接劑的劣化，密閉用蓋與電介質(zhì)放電管的連接部的可靠性高。此外，由于在電介質(zhì)放電管的外周部與密閉用蓋的內(nèi)周部的間隙處進行粘接，且使用不銹鋼作為密閉用蓋，因此，即使裝置的溫度發(fā)生變化，在電介質(zhì)放電管的玻璃上也不會產(chǎn)生裂痕或裂紋。

在本實施方式中，密閉用蓋20的材料采用了奧氏體類不銹鋼，但利用其它的不銹鋼材料也能獲得相同的效果，這是自不待言的。此外，使用對于臭氧或酸的耐腐蝕性高的陶瓷來代替奧氏體類不銹鋼，也能獲得相同的效果。

實施方式2

在實施方式1中，高電壓電極1與高電壓電源7直接連接。如圖5所示，在實施方式2中，高電壓電極1通過供電電刷13、供電棒14a、熔斷器15、供電棒14b、高電壓配線8而連接到高電壓電源7。在電介質(zhì)放電管3中發(fā)生絕緣破壞等，從而發(fā)生在高電壓電極1與接地電極2之間流通有過大的電流的狀況的情況下，熔斷器15立即切斷過大的電流，將電介質(zhì)放電管3從電路分離。

熔斷器15被密閉用蓋20密封在電介質(zhì)放電管3的內(nèi)部。構(gòu)成熔斷器的導(dǎo)體和絕緣體在臭氧產(chǎn)生裝置100的維護時不會暴露于包含硝酸的清洗水，因此，不需要由具有耐酸性的材料構(gòu)成。此外，由于安裝有熔斷器，因此，即使在某一個電介質(zhì)放電管3絕緣破壞的情況下，短路電流也會被熔斷器切斷。僅通過插入到高壓罐的其它多個電介質(zhì)放電管就能產(chǎn)生臭氧，并能在不停止臭氧產(chǎn)生裝置的情況下繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

實施方式3

在實施方式1中，使供電電刷13與高電壓電極1接觸而進行供電。如圖6所示，在實施方式3中，通過利用焊錫22來將供電電線14c與高電壓電極1電接合而進行供電。由于焊錫會被臭氧或酸腐蝕，因此，通常無法在高壓罐50的內(nèi)部使用。然而，由于在本實施方式的臭氧產(chǎn)生裝置中，通過密閉用蓋20將電介質(zhì)放電管的內(nèi)部密封，因此，即使使用焊錫，也不會發(fā)生腐蝕。尤其，若焊錫22使用低溫焊錫，則能將對高電壓電極1與供電線14c進行電接合時的溫度上升抑制得較低，因此，在進行電接合時電介質(zhì)放電管3中使用的duran管不會因熱而破裂。與實施方式1相比，能將供電線14c可靠地連接到電介質(zhì)放電管3的內(nèi)部的高電壓電極1。

實施方式4

在實施方式3中，將供電線14c直接連接到電介質(zhì)放電管的內(nèi)部的高電壓電極1。如圖7所示，在實施方式4中，將熔斷器15連接于供電線14c與供電線14d之間，并通過焊錫22將供電線14c和高電壓電極1電接合。由于能將從熔斷器15引出的端子線直接用作供電線14c、14d，因此，使用部件不會增加。即使在熔斷器15沒有端子線的情況下，由于能通過焊錫22將供電線14c、供電線14d和熔斷器15電接合，因此，電連接性的可靠度提高。

實施方式5

在實施方式1中，在氣流方向上僅使用一根電介質(zhì)放電管3。如圖8所示，在實施方式5中，使用所謂的串聯(lián)配置的兩個電介質(zhì)放電管。將各個電介質(zhì)放電管的密封側(cè)以與接地電極2的長邊方向的中央部對接的方式進行設(shè)置。將電介質(zhì)放電管3a(第一電介質(zhì)放電管)的開口部(開放端3b)配置于原料氣體流入側(cè)，將電介質(zhì)放電管3b(第二電介質(zhì)放電管)的開口部(開放端3b)配置于臭氧化氣體出口側(cè)。密閉用蓋20a(第一密閉用蓋)覆蓋電介質(zhì)放電管3a的開放端3b。密閉用蓋20b(第二密閉用蓋)覆蓋電介質(zhì)放電管3b的開放端3b。

電介質(zhì)放電管3a和電介質(zhì)放電管3b以使封閉端3a面對的方式進行配置。密閉用蓋20a的圓筒部的內(nèi)徑比電介質(zhì)放電管3a的外徑大。密閉用蓋20b的圓筒部的內(nèi)徑比電介質(zhì)放電管3b的外徑大。電介質(zhì)放電管3a的開放端3b和通過密閉用蓋20a和粘接劑21a、21b而被密封。電介質(zhì)放電管3b的開放端3b通過密閉用蓋20b和粘接劑21a、21b而被密封。

在臭氧化氣體出口側(cè)，在臭氧產(chǎn)生裝置的運轉(zhuǎn)時存在高濃度的臭氧氣體。通過采用本結(jié)構(gòu)，臭氧氣體也不會侵入到電介質(zhì)放電管3b的內(nèi)部。因而，即使使用通用性高的材料作為高電壓電極1、或者使電極的膜厚變薄，電介質(zhì)放電管3a和電介質(zhì)放電管3b也不會發(fā)生腐蝕劣化。作為使電極的膜厚變薄的示例，若利用包含從由鉻、金、銀、銅、錫、鋅、鎳、碳、鋁組成的材料組中選擇的至少一種材料的薄膜來構(gòu)成高電壓電極，則能提供可靠性高的裝置。

另外，本發(fā)明在其發(fā)明的范圍內(nèi)能將實施方式自由組合，或是將各實施方式適當(dāng)變形、省略。

符號說明

1高電壓電極；2接地電極；3電介質(zhì)放電管；3a封閉端；3b開放端；4放電空間；4a間隔物；5結(jié)構(gòu)體；5a水路；5b通孔；6冷卻水；7高電壓電源；8高電壓配線；13供電電刷；14供電棒；14c供電線；15熔斷器；20密閉用蓋；20a主體部；20b圓筒部；20c開口；21a粘接劑；21b粘接劑；22焊錫；50高壓罐；51原料氣體入口；52臭氧化氣體出口；53高電壓線導(dǎo)入口；54冷卻水入口；55冷卻水出口；100臭氧產(chǎn)生裝置。