用于产生臭氧的臭氧发生器和方法

专利名称：用于产生臭氧的臭氧发生器和方法
技术领域：
本申请涉及通过使氧气在介电体上受到具有高压的高频交流电的作用而产生臭氧的一种臭氧发生器和一种产生臭氧的方法。
发明的背景臭氧具有强氧化特点且最好被稀释以用于对水进行杀菌。例如，为了分解或消除对环境或健康有危险的物质及从水中发出的难闻气味，可对废水进行处理，且为了提高水的质量，可对饮用水进行预处理。其它的应用领域为例如为了空气净化目的而在造纸工业中作为漂白剂以及在有机化学中进行某些氧化反应。
通过使氧化或富氧气体经过一个放电区能制造出混有氧化的臭氧。从而使氧气或富氧气体流过臭氧发生器中的一个腔室，该腔室或由具有相同轴线的两根管或由一系列板限定，在所述管或板之间发生放电。在本说明中，术语空间和腔室用于表示相同内容，即所存在的氧气或富氧气体被转换为臭氧的臭氧发生器的空间。
首先提及类型的臭氧发生器对于工业目的来说是非常大的并非常需要空间，且对于制造和维护来说也是非常昂贵的。第二种臭氧发生器更经济且需要更少的空间，但仍存在某些密封和强度问题从而不能以最佳状态工作。
涉及臭氧发生器的一个问题是与将以氧气或富氧气体形式的氧气被转换为臭氧的腔室相关的，所述腔室具有至少一个由一种介电材料构成的限定表面，及一介电体。该介电体用于在高压电极和接地之间放电时产生电晕效应，且通常由陶瓷或玻璃材料构成。当接合或分离气体源时，例如由系统中压力波产生的在被供给至腔室的气体中产生的高气压和不是最小的压力变化在陶瓷上会产生高压，结果会产生陶瓷破裂的危险。
另一个问题在于所述介电体和腔室的相对限定表面之间所要求的密封，所述相对表面通常构成了接地。该密封会受到高气压和压力波的影响。另外，密封的一个问题在于由于臭氧特别易于反应而影响臭氧发生器的使用寿命和可靠性，因此普通的橡胶密封垫往往会破裂并导致泄漏。
在大量的公开文献，尤其在以下文献中已披露了臭氧发生器的具体说明例在美国US，A1,5,354,541披露了这样一种管状臭氧发生器，其尤其包括一个螺旋弹簧电极12，一根包围电极12的介电材料管14及一管状接地和冷却的第二电极15。在第二电极15和管14之间限定有一用于臭氧发生的环状腔室16。氧气对用于臭氧产生的唯一环状腔室16的供给产生在一侧，因此在开始时压力影响也出现在一侧。在工作期间，从外侧会连续出现作用于管14上的压力影响，且这一压力影响会通过在工作期间可产生的压力波瞬时变化，总之，其会在结构上产生较大的压力并产生较大的损坏和泄漏危险性。
在美国US，A1,4,960,570中披露了一种复杂且具有材料要求的臭氧发生器，其特别具有介电材料管3，8，另一方面，具有一外侧介电材料涂层的管。管3，8内部具有一层构成电极的金属膜4，另一方面，在管3内侧具有一独立电极10。管3位于两个扁平的外侧电极1，2之间，这些电极是冷却式的。在管3和板形电极1，2之间分别具有用于产生臭氧的空间或腔室6和11，且在所述管内侧和其中的电极10之间的管3中也可具有空间或腔室6和11。从所公开文献中不能明显得知在介电材料的部件3，8和冷却电极1，2之间的空间6如何供给用于臭氧发生的氧气，因此不能明显得知来自所供给氧气的压力或由在工作期间产生的压力波如何影响这些部件。
通过WO，A1 9701507可了解一种臭氧发生器，其包括两块介电材料板2及在板2外侧上的接地和冷却电极4，在这两块板之间设有一线状或网状电极3，在电极3上作用有具有高压的高频交流电。在板2和一构架3’之间限定有一用于臭氧发生的空间。臭氧发生器从用于臭氧发生的空间内侧受到压力作用的影响，因此板2往往会分离。在压力波的作用下，这一压力影响可立即增大。因此，对于臭氧发生器而言，存在较大的损坏危险性及密封问题。在板2的外侧没有用于臭氧发生的空间。
在美国US，A，5,435,978中最终披露了一种具有两个电极1的扁平形臭氧发生器，其在中间形成有一用于臭氧发生的空间2。在相应的电极1上涂敷有一层介电材料。为了在用于臭氧发生的内部空间2中补偿压力，通过使臭氧发生器位于一压力容器中可在臭氧发生器上作用外部压力，在压力容器中在压力作用下供给有气体。但是，由于在臭氧发生器工作期间出现的压力波所造成的瞬时压差难于控制，因此在这些时候损坏的危险性较大。
由Mitsubishi Electric Corporation的M.Kuzumoto，Y.Tabataand S.Yagi在“High Density Ozone Generation In a Very Narrow GapBy Silent Discharge”中披露了另一种臭氧发生器的方案。所建议的方案披露了一种在陶瓷板和一接地电极之间的薄圆形单侧排放腔室。在腔室的周边设有腔室的气体输入口，同时通过接地电极中的一个孔在腔室中央设有一输出口。陶瓷板在腔室的相对侧靠在一未知种类的应力缓冲板，该缓冲板本身邻近一块金属板。朝向应力缓冲板，陶瓷板涂敷有一金属层，其形成了一高压电极。腔室的深度由设置在其中的金属垫片限定且包括径向延伸的支承件。
本发明的目的本发明的一个目的在于提供一种臭氧发生器及一种用于产生臭氧的方法，它们克服了现有技术的问题。这一目的的一个方面在于使用一种简单，紧凑和成本较低的设计方案，以与已知的臭氧发生器相比，能提高转换效率，且另外能够防止由于被供给气体的过大压力及由于在设备工作期间产生的压力波而造成设备中元件的损坏或效率恶化。
这一目的的另一个方面在于提供一种在整个气体腔室的限定表面提供均匀压力分布的方案。
这一目的的另一个方面在于提供这样一种方案，其适于保护设置在一介电体和一相对限定表面之间的密封件不会因臭氧反应作用结果而造成损坏。
本发明的概述根据本发明的第一方面，参照这些目的，臭氧发生器B包括一个单元，在所述单元中使一个高压电极和一个绝缘材料件，最好为介电材料件连接在一起；及一个由所述介电材料件和一个接地电极限定的腔室。本发明根据所述第一方面，其特征在于所述臭氧发生器被设置成以压力均衡状态工作，从而在所述腔室中的压力变化以相等的压力作用于所述单元的相对侧。
根据本发明的第二方面，臭氧发生器包括一个高压电极及被设置在所述高压电极相对侧的第一和第二介电体。这些介电材料件分别位于与第一和第二接地电极密封连接设置的所述高压电极相对侧上，因此，相应的接地电极分别限定了一第一和第二腔室，这些腔室分别朝向所述第一和第二介电材料件。更加特别的是，根据本发明的第三个方面，在臭氧发生器中，一高压电极位于两个相同的密封腔室之间，且在一侧的每一腔室均由一介电体限定，而在另一侧由接地电极限定。通过这种结构，用于臭氧发生器的敏感介电材料件会由相对侧受到均衡气压或压力变化的作用，因此能够平衡压力。
根据本发明的第四方面，臭氧发生器包括一高压电极及一介电体，所述介电体限定了一具有中间环状密封件的相对壁的密封腔室。根据本发明的第四方面，本发明的特征在于在腔室的外部形成有一个凹槽，其靠近所述密封件环状延伸，在所述凹槽中具有所述腔室的输入通道，因此腔室在所述凹槽中的深度大于其中央部分的深度。最好用作臭氧输出的、由所述腔室延伸的输出通道在腔室中央部分设有一个孔。通过这种结构，能够使氧气或富氧气体首先填充所述凹槽，其中提供了气体扩散所需的最小阻力，且之后气体会朝腔室的中央部分扩散。通过由于输入通道和输出通道位置而从腔室周边导引至其中央的均匀气流，首先填充靠近密封件的腔室的氧气将会保护密封件不受在腔室中产生的臭氧的影响。
根据本发明的一个最佳实施例，臭氧发生器包括一压力补偿允许单元，其与由至少两块介电材料板及存在于所述板之间的电极接合在一起，具有高压的高频交流电可作用于所述电极上；及两个用于在所述单元相对侧上产生臭氧的密封空间，因此在相对于介电材料板的侧面上的相应密封空间由一接地冷却电极限定，通过该电极氧气或富氧气体被供给至空间且由该处导出臭氧。
通过这种结构，能够获得具有最小空间的小型结构，由于所述单元同时会分别受到来自两个相对侧的过大压力和压力波的影响且通过其形式又会迫使这些过大压力和压力波分别彼此补偿，即均衡，因此，在例如该单元包括介电材料板和其上可作用具有高压的高频交流电的电极的时、在不会产生损坏或密封问题的情况下，仍具有较高的效率。在工作期间，所述过大压力和压力波分别彼此补偿，这提高了装置的可靠性和转换效率。
根据第五个方面，本发明还涉及一种用于产生臭氧的方法，其包括以下步骤将氧气或富氧气体供给至一第一腔室，且将具有高压的高频电流施加在一高压电极上，以便在整个第一腔室中的介电体上对一接地电极进行放电。该方法的特征在于；所供给气体中的压力变化通过以相同程度作用于小型单元的相对侧的气压而被补偿，所述小型单元包括有所述介电体。此处“小型”意味着在单元中所包括的部件在它们之间处于机械连接状态而没有任何中间空间，因此所述的实质上构成了一个不可压缩的机体。
更准确的说，根据本发明的第六个方面，一种用于臭氧发生的方法包括以下步骤氧气或富氧气体在压力作用下由一公共源导入两个密封腔室，所述腔室彼此由一个单元限定，所述单元包括两个介电体及在它们之间的一个高压电极，将具有高压的高频交流电施加在所述高压电极上，因此在腔室中出现的氧气通过所述高压电极和独立接地电极之间的放电被转换为臭氧，其中，每一接地电极在对应的介电材料件的相对侧上分别限定了一个腔室。
附图的简要描述下面，参照附图对本发明中用于臭氧发生设备的其它优点和特点进行充分说明，其中

图1显示了本发明中臭氧发生器的第一最佳实施例的示意性透视图；图2显示了图1中臭氧发生器的示意性纵向剖面图；图3显示了本发明中臭氧发生器的第二最佳实施例的示意性透视图；图4示意性地显示了从其腔室内侧所示的图3中的一部分臭氧发生器。
最佳实施例的详细描述参照附图1和2，以第一最佳实施例对用于臭氧发生的设备，臭氧发生器进行示意性说明。
如特别从图2中能够明显看到的那样，在所述用于臭氧发生的设备中的用于臭氧发生的一密封空间或腔室1在一侧由介电材料，最好是陶瓷，玻璃或类似材料制成的板2限定，而其相对侧则由例如由铝，不锈钢等制成的接地电极和冷却电极3限定，其中由于铝具有良好的导热性，因此接地电极和冷却电极3最好由铝制成。如所述密封空间或腔室1那样，例如由铝，铜或其它导电材料制成且在其上可作用具有高电压的高频交变电流的电极4被设置在由介电材料制成的板2的相对侧。介电材料板2和相应电极3，4均具有用于所提到目的的适当的尺寸及形状。该实施例的详细结构从采用例如四边形，几乎为正方形的板，但是板或类似物也可以是矩形，圆形，三边形，五边形，六边形等。
为了以简单和经济有效的方式设计臭氧发生器，根据本发明，为了具有双重效应，如介电材料板2一样，将一块介电材料板2’设置在电极4的相对侧，在电极4上可作用具有高电压的高频交变电流。最好采用箔或金属片形式的电极4适当地被夹持在介电材料板2，2’之间，或例如为被印刷在一块或两块板2，2’上、在其上形成一种涂层的膜，但是也可采用其它适合的结构，如具有图1和2中所绘制的形状。用于连接至交流电源的所需联接器未示出。不考虑电极4的实施例，根据本发明应设置一需要很小空间的小型单元，即“盒”，其由电极4和两块介电材料板2，2’构成，同时具有能够承受，吸收以相对方向作用于其上的两个外部压力并迫使这些压力能彼此补偿均衡的能力。第二介电材料板2’与相对所述第二板2’设置的一第二接地和冷却电极3’一起限定了一用于臭氧发生的第二密封空间1’。
每一接地和冷却电极3，3’均由一最好由上述金属制成的接地体构成，且包括一种冷却介质或多根用于冷却介质的导管(未示出)，以便在操作期间能够实现其所要求的冷却。在每一接地和冷却电极3，3’中，即在所述金属体中还形成有输入和输出装置，最好是对相应的密封空间1，1’供给氧气或富氧气体的输入管道5，5’及用于将臭氧导离密封空间1，1’的相应输出管道6和6’。分别用于氧气或富氧气体及臭氧的这些管道5，5’和6，6’以这样的方式形成在所述金属体3，3’上，即当使金属体与臭氧发生器的其它部件装配在一起时，管道5，5’实质上彼此相对延伸且管道6，6’彼此相对延伸，即彼此镜像反向延伸，由此氧气或富氧气体在相应空间中、以大致相同的方向流入臭氧发生器的密封空间1，1’内，且以大致相同的方向从相应的空间流出。
在一些已知的臭氧发生器的例子中，氧气或富氧气体被导入设置在臭氧发生器中心的密封空间内(参见例如以上提到的WO，A1 9701507)内，经常用作介电材料的陶瓷材料往往例如由于陶瓷板之间产生的过大压力而使板向上压抵在接地和冷却电极(金属体)而破裂，或造成密封空间的密封破坏；胶层破坏等。
具有双密封空间或腔室1，1’的臭氧发生设备的本发明实施例消除了由于由增压氧气或富氧气体产生的压差和压力波分别对介电材料板2，2’造成损害的危险，其中所述密封空间或腔室由不同方向供给有氧气或富氧气体。其是通过这样的方式实现的，即同时从两个方向在板2，2’上施加压力且使这些板与中间电极4一起形成压力补偿，以便即使例如由于压力波而发生变化时，从所述不同方向所施加的压力也能彼此补偿均衡。介电材料板2，2’和中间电极4必须由此实现例如压力补充允许单元中一个部件所需的支承。所述压力补充允许单元还包括配合所述压力补偿的部件。例如通过根据上述内容被连接至一在所述部件之间没有间隙的压力补偿允许单元，板2，2’和中间电极4也可提供彼此必需的支承，且其中，当具有板的形状时，也可使电极4形成图1和2那样的实心体，或作为另一种选择方案，也可形成例如具有或多或少孔的板。当将氧气或富氧气体供给至空间1，1’时，板2，2’被彼此相对压迫。用于臭氧发生设备的所述实施例允许以接近15巴的高压供给氧气或富氧气体，从而提高了效率并形成了更大的产量。压力补偿允许单元还有助于实现更稳定的操作并提高转换效率。
分别由介电材料板2和2’及分别由冷却电极3和3’限定的相应密封空间1，1’也分别由至少一个在板2和2’之间延伸的环形密封件及电极3和3’限定(参照附图2)。为了实现最佳密封效果，所述密封件最好包括一个O形环7，其由适于耐臭氧的弹性材料，例如硅橡胶制成。各介电材料板2和2’及各接地冷却电极3和3’仅通过压力与所述密封件接触，且可沿它们纵向彼此相对进行一定程度的移动。适用于此的结构多半是已知的，故此处未作更详细地说明或描述。可选择的是，可使密封件7分别形成在限定了部分2，3和2’，3’中的相应密封空间1，1’的任意密封空间上。相应密封件7的外部适宜最好为设置至少一个环10，该环由非导电，最好为由特氟隆或类似特氟隆的材料制成，以防止所述密封件由于密封空间1，1’中压力而向上移动并防止沿其边缘部分在各电极3和3’及4之间导引的火花放电。
从上面内容可明显了解板2，2’的绝缘作用。当将电极4连接至一交流电源及一用于接地的电极3，3’时，会通过板2，2’发生放电。交流电上适用的电压最好为6.000-30.000V的范围，而交流电的频率最好在2-100kHZ的范围内。结果，在密封空间1，1’中排放一部分氧气被转化为臭氧。其产量可达从臭氧发生器经通道6流出的氧气流量的20％。
可使以高压经通道5，5’导入臭氧发生器中密封空间1，1’的氧气或富氧气体随意经过密封空间1，1’朝臭氧的输出通道6流动(参见图1中短划线箭头所示)或在弯曲路径中被导引通过所述空间。用于氧气或富氧气体和臭氧的通道(未示出)为此目的可形成在相应的密封空间1，1’中，为了最理想地产生臭氧，每一通道均可具有理想的形状。在具有两个密封空间1，1’的图1和2所示的实施例中，最好使这些通道设置成大致彼此相对，即呈镜像反向延伸。因此，由氧气或富氧气体作用在介电材料板2，2’上的压力应被相似地分布在两个密封空间1，1’内且本身能抵销。
介电材料板2，2’的适宜工作温度为大约20℃，但是更高的温度也是允许的。但是被转换为热量的被供给电能的大约80％必须被冷却，其最好通过接地和冷却电极3，3’，即具有冷却介质或具有冷却介质的通道的金属体发生。
在用于臭氧发生的上述密封空间1，1’由介电材料板2，2’，具有光滑表面的接地和冷却电极3，3’以及至少一个环形密封件7限定的情况下，所述空间的厚度主要取决于环绕所述空间的密封件厚度。如果因某些原因，较大体积的所述密封空间1，1’也是允许的，则其可通过例如设置在其侧面具有限定这一密封空间的凹槽8的相应接地和冷却电极3，3’而容易地实现。因此，在本发明臭氧发生设备的最佳实施例中所示的图1和2中，相应的密封空间1，1’主要由所述凹槽8形成且其尺寸由所述凹槽8限定，所述凹槽8的形成范围应由凹槽限定且所述空间尺寸(厚度)的主要部分由凹槽的深度限定。
为了使臭氧的发生达到最佳，要求在电极之间放电时实现的电晕放电效应尽可能地均匀，即应均匀地分布在经过介电体且在存在氧气的情况下可发生放电处的整个表面上。为此，在所述介电体和接地电极之间同样也需要均匀的距离。
为了实现最佳的臭氧产生，而且也为了提高冷却效果，因此，本发明的一个实施例设有一电晕放电效应促进构件9，该构件被设计为能够分别促进电极3，3’和4之间的放电，且在图1和2所示的实施例中被设置或形成在两个密封空间1，1’中(最好参见图2)。在一个实施例中，所述构件大致形成为一个网9。为了实现理想的均匀距离，最好由不锈钢制成的网9构成一个独立部分，其位于与接地和冷却电极3，3’相邻的相应密封空间1，1’中，即在所述实施例中处于其凹槽8中。但是，作为另一种选择方案，所述网可直接形成在相应接地和冷却电极3，3’上的表面(如凹槽8的底部)中，所述电极3，3’相对且分别限定了密封空间1和1’。网的结构例如可在所述表面、通过冲压，研磨，蚀刻或切削或通过激光形成。与具有独立构件9的实施例相比，网结构形成在接地电极表面的实施例意味着更简单的结构，其在冲压发生器中包括了更少的部件。
用于发生臭氧的上述设备如果需要进一步增大臭氧发生，则可被安装在同类装置的一个或多个其它设备中，所述装置具有许多叠置的这种设备。为了有助于这种安装，而且根据本发明，同样也允许另一种实施例，其可对图1和2所示的实施例作出一些改进，例如能够形成一个或多个接地和冷却电极3，3’，这些接地和冷却电极在其相对侧具有凹槽8，且在所述接地和冷却电极的两侧具有如上述介电材料板2，2’这样的相应装置。当需要或希望时，则可在接地和冷却电极3的侧面或在图1和2所示的实施例中、在其另一侧或在相对于确定了密封空间1，1’的接地和冷却电极3，3’上设置另一块介电材料板，以便在相应的另一块板与接地和冷却电极之间限定另一密封空间，且如其它的密封空间一样，同样可将具有高电压的高频交流电适用于其上的第二电极设置在相应的其它介电材料板的相对侧上。
如果不形成进一步的扩大，则可要求用于介电材料板2和电极4的支承。
另外，也应强调的是，即使在一个或多个接地和冷却电极的两侧没有所述凹槽的情况下，用于臭氧发生的本发明设备中最后提到的其它实施例当然也是可行的。
在图3和4中描述了本发明的第二最佳实施例，该第二实施例在许多方面均类似于图1和2所示的第一实施例。同时用于图3和4的参考标号与用于图1和2的参考标号相同，在这种情况下，相同或相应部分应参照这些参考标号。
因此，在图3中，给出了一种具有高压电极4的臭氧发生器，具有高压的高频交流电可作用于电极4上。分别在第一和第二介电材料件2，2’之间设置该高压电极，所述介电材料件2，2’最好被直接设置在其相对侧的所述高压电极4上。在图3中，仅为了清楚地描述高压电极4的位置，距高压电极4一定距离分别描述了相应的介电材料件2，2’。第一介电材料件2，2’在高压电极4的相对侧确定了适用于由氧气或富氧气体产生臭氧的腔室1。第一接地电极3在第一介电材料件2的腔室1的相对侧确定了第一腔室1。与此对应，第二接地电极2’在高压电极4的相对侧确定了第二腔室1’，所述第二腔室1’与所述第一腔室1是一致的。第二接地电极3’在所述第二介电材料件2’的腔室1’的相对侧确定了所述第二腔室1’。分别在接地电极3和3’中，分别设有适于连接至氧气或富氧气体的公共源的输入通道5和5’。另外，分别在接地电极3和3’中设有适于排出臭氧的输出通道6和6’。每一腔室1和1’相应地位于其确定的介电材料件2和2’之间，且接地电极3和3’分别由一环状延伸的密封件7和7’密封。因此，对于每一密封件7和7’来说，应将一密封槽11和11’对应地设置在接地电极3和3’中。另外，在所述密封件7和7’外侧的所述接地电极3和3’之间设有一支承环10，为了能够支承支承环10，相应的接地电极3和3’分别设有一外部凹槽12和12’。
图3和4中所示的所述第二实施例在两个方面不同于图1和2所示的第一实施例。例如，第二实施例的特征在于在相应的接地电极3和3’中分别设有内部凹槽13和13’，这些凹槽13和13’紧接在相应的密封槽11，11’内侧延伸。因此，这些内部凹槽13和13’处于相应的腔室1，1’内侧，从而在相应的腔室中限定了深度大于腔室中对应的中央部分深度的周边截面。
从图3和4中能够清楚地得知，所述输入通道5和5’在相应的腔室1，1’中分别出现在这些内部凹槽13和13’中。通过这种结构，由于流动阻力在相对较深的凹槽13和13’中小于在内部的相应腔室1，1’中相对较浅的中央部分，因此被供给至腔室1，1’的氧气首先填充所述内部凹槽13和13’。由于直至此后气体或多或少地从腔室整个周边向内流向设置在相应腔室1，1’中心的相应输出通道6，6’，因此，在整个腔室中实现了均匀的压力分布。此外，将新鲜气体连续供入相应的输出凹槽6，6’，从而在相应的密封件7，7’和在相应的腔室1，1’中产生的臭氧之间形成了屏障。臭氧往往会流向腔室中相应的输出通道6，6’。由于臭氧的强反应特点还意味着会造成密封件7，7’破裂的危险，因此这一屏障效应是特别有利的。因此，所述结构通过邻接密封件延伸的内槽且通过在所述槽中出现的输入通道和在腔室中心出现的输出通道确保提高了产品的稳定性和使用寿命。
图3和4所示实施例的另一个特点在于在图4中说明的环状形状。在该图中，接地电极3是由朝向腔室1的侧面所示的。可明显得知输入通道5和输出通道6出现的位置，以及接地电极3中不同凹槽11，12，13在接地电极周边形成了许多同心环。由于首先填充内部凹槽13的被供给气体此后具有流至输出通道6的相等长度距离，因此环状是理想的，其进一步导致压力在腔室1中的均匀分布。由环状形状形成的无角落现象在高气压时也是有利的。
适于保护密封件7，7’免受臭氧影响的凹槽13，13’当然可在具有不同于环状的形状，例如图1所示形状的臭氧发生器中实现。
与图1和2所示的实施例一致，接地电极3，3’可设有一电晕放电效应促进构件，例如设置在朝向相应腔室1，1’的接地电极3，3’表面的网结构。同样，第一实施例中其它以前论述的特点当然也适用于第二实施例。例如其适用于高压电极4和介电材料件2和2’的设计，接地电极3，3’的冷却，同样也适用于具有能限定其它气体腔室的双面接地电极3，3’的实施例。
本发明图3的实施例与图2中的实施例一样，被设计为能减小作用于介电材料件2上的应力，主要由于气体供给系统中气体应力变化而产生的应力，所述气体供给系统被连接至臭氧发生器以将氧气或富氧气体供给至输入通道5，5’。解决办法应根据物理学中这样一条基本原理，即可通过允许压力补偿的结构来减小或消除这种应力。根据图中所示出的实施例，该压力补偿可通过使氧气或富氧气体在压力作用下从一公共源导入两个相同的腔室1，1’内，且在它们自身之间的这些腔室由一包括两个介电材料件2，2’且在这些介电材料件之间的高压电极4的单元限定。因此，由气体供给系统产生的压力变化将会在两个相对腔室1，1’中产生相等的压力变化，从而不会产生作用在位于腔室之间的单元上的合力。
由于相对的腔室在所述单元相对侧的相应位置上设有它们相应的输入通道5，5’和输出通道6，6’，因此同样能够获得对高供给压力也不太敏感的臭氧发生器。
为了使臭氧发生器能与气体供给系统适当地连接在一起，最好将输入通道5，5’设置在图3所示的相同侧。由于输入通道和输出通道均可由接地电极3，3’的侧面通入，因此，根据分层重叠安装的第二实施例，可容易地使一较大的臭氧发生器系统构成臭氧发生器的重叠件。
在图中未示出一种可选择的实施例中，臭氧发生器包括一具有第一侧和第二侧的单元，且其至少局部穿有孔，因此气体能够透过所述第一侧到达所述第二侧。该单元包括一涂有介电材料的高压电极。所述单元最好包括一网状构件，该网状构件包括一涂敷有介电材料的高压电极。在臭氧发生器中，所述单元被设置在一腔室内，所述腔室局部由一接地电极限定。介电材料限定了由腔室输出的高压电极，但由于单元气体的可透过性，在所述腔室中产生的压力变化会扩散至所述单元的两侧，因此不会产生作用在单元侧面的合力。所述腔室可设置两个相对的接地电极，同时所述单元位于所述接地电极之间的腔室中。腔室设有一气体，最好为氧气或富氧气体的输入通道，及一最好含有臭氧的气体的输出通道。在一个实施例中，可设置腔室的两个输入通道，每个输入通道位于单元的每一侧，且在所述单元的每一侧设置两个输出通道。
在本发明的另一个实施例中，包括一个用于将氧气或富氧气体转换为臭氧的腔室，腔室的限定表面代替板，构成了具有一公共轴线的同心管，因此，腔室也是管状。根据现有技术的教导，腔室的内部管状限定表面包括有一第一管状介电材料。邻近所述腔室相对侧上的第一介电材料件设置高压电极，即被设置在介电材料管内侧。
在这一实施例的第一种变形中，高压电极在第一介电材料管的相对侧接合了第二管状介电材料件。该第二管状介电材料件本身在其内侧限定了一第二腔室。相应的腔室在相应的限定介电材料管的相对侧由一接地金属管限定。另外，臭氧发生器设有均通向相应腔室的输入通道，使所述输入通道连接至一用于将氧气或富氧气体供给至相应腔室的公共气体供给系统。因此，臭氧发生器包括了一系列同心管，其中两个介电材料件和位于它们之间的电极构成了一个单元。通过上述结构，从连接至臭氧发生器的气体供给系统产生的压力变化将从其内侧和外侧影响所述单元。
在管状实施例的第二种变形中，管状单元由一气体可通过的高压电极构成，该高压电极涂敷有介电材料，因此，所述单元最好形成了具有一外侧和一内侧的管状网状构件。所述单元被设置在管状腔室内，网状构件的可透气性特点会导致在所述单元一侧上产生的压力变化在其相对侧产生相应的压力变化。
在本发明的管状实施例中，最好朝向具有插入的O-形环的接地金属管密封所述单元在臭氧发生器的每一端。在相应的接地金属管的每一端最好形成有一个凹槽，其在邻接O-形环的腔室中延伸，所述O-形环被设计成能朝相对的介电材料管件密封腔室。在形成了腔室加深部分的该凹槽中，最好具有所述输入通道，同时所述输出通道最好出现在接地金属管中心。这种结构会使被供给的氧气或富氧气体首先填充所述凹槽，从而保护相邻的O-形环不受在腔室中产生的臭氧的影响。
对于本领域技术人员来说，从以上内容中明显可得知，在不脱离本发明思想和目的的情况下，在以下权利要求范围内可对本发明的设备进行改进和改变，因此，包括本发明设备细节的不同实施例不同于已在附图中所示且在以上所描述的内容。材料的选择也可不同于以上所提到的材料，所提到的工作参数也可根据本申请和所希望的效果变化。
权利要求
1.一种臭氧发生器，其包括-一高压电极(4)；-设置在所述高压电极(4)两侧的第一(2)和第二(2’)介电材料件，在所述高压电极(4)相对侧的介电材料件(2，2’)以密封装配形式设置；-第一(3)和第二(3’)接地电极，所述接地电极分别限定了第一(1)和第二(1’)密封腔室，所述第一和第二密封腔室分别朝向所述第一(2)和第二(2’)介电材料件。
2.根据权利要求1所述的臭氧发生器，其特征在于所述腔室基本上是一致的且对称设置在所述高压电极的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的臭氧发生器，其特征在于所述高压电极(4)设有联接器，所述联接器可连接至用于施加具有高压的高频交流电的电源上。
4.根据权利要求3所述的臭氧发生器，其特征在于所述高压电极(4)被夹持在介电材料件(2，2’)之间。
5.根据权利要求3所述的臭氧发生器，其特征在于所述高压电极(4)形成或被设置为在一个或两个介电材料件(2，2’)上的金属涂层。
6.根据前面权利要求中任意一条所述的臭氧发生器，其特征在于所述高压电极(4)由金属箔或金属片构成。
7.根据前面权利要求中任意一条所述的臭氧发生器，其特征在于所述介电材料件(2，2’)由大致扁平，平行设置的机体构成。
8.根据前面权利要求中任意一条所述的臭氧发生器，其特征在于每一腔室均设有用于供给氧气或富氧气体的输入装置(5，5’)，及用于输出臭氧的输出装置(6，6’)。
9.根据前面权利要求中任意一条所述的臭氧发生器，其特征在于相应的接地电极(3，3’)由一接地金属块构成，该金属块包括一冷却介质或具有用于一种冷却介质的导管。
10.根据权利要求8和9所述的臭氧发生器，其特征在于所述用于相应腔室的输入和输出装置包括形成在所述金属块(3，3’)中的一输入通道(5，5’)和一输出通道(6，6’)，其中所述两个腔室的所述输入通道(5，5’)适于连接至一用于加压气体的公共导管。
11.根据权利要求10所述的臭氧发生器，其特征在于在两个金属块(3，3’)中形成分别用于氧气或富氧气体的通道(5和6)，以便金属块(3，3’)装配在一个臭氧发生器中后，所述通道能够大致彼此相对延伸。
12.根据前面权利要求中任意一条所述的臭氧发生器，其特征在于相应的密封腔室(1，1’)主要由在相应接地电极(3，3’)中的一成形凹槽(8)形成。
13.根据前面权利要求中任意一条所述的臭氧发生器，其特征在于每一相应的密封腔室(1，1’)均由至少一个在介电材料件(2，2’)和接地电极(3，3’)之间环状延伸的密封件(7，7’)限定。
14.根据权利要求13所述的臭氧发生器，其特征在于所述密封件有一O-形环(7，7’)构成。
15.根据权利要求13-14以及权利要求10中任意一条所述的臭氧发生器，其特征在于在靠近且在所述密封件(7，7’)内部的对应接地电极(3，3’)中设有一个凹槽(13，13’)，其靠近所述密封件延伸，在所述凹槽(13，13’)具有所述输入通道(5，5’)。
16.根据权利要求13-15中任意一条所述的臭氧发生器，其特征在于一个介电材料环(10)被设置在相应密封件(7，7’)外部以防止相应腔室(1，1’)的外部火花放电。
17.根据前面权利要求中任意一条所述的臭氧发生器，其特征在于用于氧气或富氧气体和臭氧的流动控制通道形成在相应的密封腔室(1，1’)内侧，这些通道适于以预定方向将气流导入所述腔室中。
18.根据权利要求17所述的臭氧发生器，其特征在于将流动控制通道设计为大致彼此相对延伸。
19.根据前面权利要求中任意一条所述的臭氧发生器，其特征在于其包括一设置或形成于相应的密封腔室中的构件(9)，该构件应能促进通过介电体(2，2’)在高压电极(4)至相应腔室(1，1’)中的接地电极(3，3’)之间放电时形成电晕效应。
20.根据权利要求19所述的臭氧发生器，其特征在于所述构件大致形成为一个网(9)。
21.根据权利要求19或20所述的臭氧发生器，其特征在于所述构件(9)由一个设置在相应的密封腔室(1，1’)中的独立部分构成。
22.根据权利要求20或21所述的臭氧发生器，其特征在于在相应的密封腔室(1，1’)中的所述构件(9)为一种形成在相应的接地电极(3，3’)中的结构。
23.根据权利要求1所述的臭氧发生器，其特征在于在相应的介电材料件(2，2’)和接地电极(3，3’)之间形成有一个环状密封件(7，7’)，从而能够将所述相应的腔室限定至圆盘形，且相应的接地电极具有一适于供给氧气或富氧气体的输入通道(5，5’)，及一适于将臭氧导离相应腔室(1，1’)的输出通道(6，6’)。
24.根据权利要求23所述的臭氧发生器，其特征在于对于各个腔室来说，所述输入通道(5，5’)出现在靠近所述密封件(7，7’)的腔室(1，1’)的周边部分，且所述输出通道出现在腔室的中央。
25.根据权利要求24所述的臭氧发生器，其特征在于一凹槽(13，13’)形成在腔室周边部分的所述接地电极中，其在所述密封件内侧同心环状延伸，在所述凹槽(13，13’)中具有所述输入通道。
26.一种臭氧发生器，其包括一个同心位于两个相同密封腔室(1，1’)之间的高压电极(4)，其中，在一个侧面的每一腔室从所述高压电极、由一介电体(2，2’)限定，而在另一侧则由一接地电极(3，3’)限定。
27.一种臭氧发生器，其包括一个单元，在该单元中，一个高压电极(4)和一个介电材料件(2，2’)被连接在一起；还包括一个通过所述介电材料件和一个接地电极(3，3’)限定的腔室(1，1’)，其特征在于所述臭氧发生器被设置成以压力均衡状态工作，从而在所述腔室中的压力变化以相等的压力作用于所述单元的相对侧。
28.根据权利要求27所述的臭氧发生器，其特征在于其被设置成能够在单元的所述相对侧产生相同的气体压力。
29.根据权利要求28所述的臭氧发生器，其包括两个腔室(1，1’)且所述单元包括两个介电材料件(2，2’)，这些介电材料件在所述高压电极(4)的两侧与所述高压电极连接在一起，因此，相应的介电材料件限定了一个朝向接地电极(3，3’)的腔室。
30.根据权利要求29所述的臭氧发生器，其特征在于所述腔室大致是相同的且对称设置在所述单元的两侧。
31.根据权利要求30所述的臭氧发生器，其特征在于在所述单元的对应相对侧上的所述腔室由每一个接地电极限定，所述接地电极通过一环状延伸的密封件(7，7’)被连接至相应的介电材料上。
32.根据权利要求31所述的臭氧发生器，其特征在于所述介电材料件由大致扁平圆形体构成。
33.一种臭氧发生器，其包括一个高压电极(4)及一个介电体(2，2’)，所述介电体限定了一个密封腔室(1，1’)，该腔室朝向一带有插入的环状密封件(7，7’)的相对壁(3，3’)，其特征在于在腔室的外部形成有一个凹槽(13，13’)，其靠近所述密封件环状延伸，在所述凹槽(13，13’)中具有所述腔室的输入通道(5，5’)，因此腔室在所述凹槽(13，13’)中的深度大于其中央部分的深度。
34.根据权利要求33所述的臭氧发生器，其特征在于来自腔室的一个输出通道(6，6’)出现在其中央部分。
35.一种用于臭氧发生的方法，其中-氧气或富氧气体在压力作用下由一公共源导入两个密封腔室(1，1’)，腔室本身之间由一个单元限定，所述单元包括两个介电体(2，2’)及在它们之间的一个高压电极(4)，-将具有高压的高频交流电施加在所述高压电极(4)上；-在腔室(1，1’)中出现的氧气通过所述高压电极(4)和独立接地电极(3，3’)之间的放电被转换为臭氧，其中，相应的接地电极在对应的介电材料件的相对侧上限定了相应的腔室。
36.根据权利要求35所述的方法，其中相应的介电材料件和接地电极大致是扁平的且通过一环状延伸的密封件被连接在一起，因此能够将相应的腔室限定为扁平的环状形式，其中氧气或富氧气体在相应腔室的周边部被导入所述相应的腔室内，且臭氧在相应腔室的中央部分被导出相应的腔室。
37.根据权利要求36所述的方法，其中由于设置在邻近密封件(7，7’)的所述接地电极中的一个环状延伸的凹槽(13，13’)，因此，导入相应腔室的气体首先填充了腔室的周边部分。
38.根据权利要求35-37所述的方法，其中氧气或富氧气体在相应的密封腔室中的大致相同位置处被导入密封腔室(1，1’)，且臭氧在大致相同位置处被导出相应的密封腔室。
39.一种用于臭氧发生的方法，其包括以下步骤-将氧气或富氧气体供给至一第一腔室；-在一高压电极(4)上施加具有高压的高频电流，以便在整个第一腔室中的介电体(2，2’)上对一接地电极(3，3’)进行放电，其特征在于使被供给气体中的压力变化通过所述腔室中的压力变化被均衡，从而以相同的力作用在包括所述介电体的一个小型单元的相对侧。
40.根据权利要求39所述的方法，其中氧气或富氧气体由相同的源并以相同的速度被供给至所述第一腔室及第二腔室，其中所述小型单元在所述腔室之间形成了一个隔壁。
全文摘要
本申请涉及通过使氧气在介电体上受到具有高压的高频交流电的作用而产生臭氧的一种臭氧发生器和一种产生臭氧的方法。为了提供简单,紧凑且成本较低的结构,能够提高效率且改善设备转换效率,本发明的设备包括一压力补偿允许单元,其与至少两块介电材料板(2,2’)及在它们之间的现存电极(4)接合在一起,具有高压的高频交流电可作用于所述电极上;及两个用于在所述单元(1,2,4’)相对侧上产生臭氧的密封空间(1,1’),因此在所述介电材料板(2,2’)相对侧的相应密封空间(1,1’)由一接地冷却电极(3,3’)限定,通过该电极氧气或富氧气体被供给至空间(1,1’)且由该处导出臭氧。通过这种设备,氧气或富氧气体根据本发明的方法,能在压力作用下被导入压力补偿允许单元(2,2’,4)相对侧上的密封空间(1,1’)内。
文档编号C01BGK1347388SQ0080638
公开日2002年5月1日 申请日期2000年3月3日 优先权日1999年3月5日
发明者简·博里斯特伦 申请人:奥佐纳托有限公司