专利名称：臭氧发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及臭氧发生器，具体地说，是涉及使用通过高频高电压无声放电，对引入氧气空间中的氧气进行臭氧化的一种臭氧发生器。
背景技术：
臭氧的效果(如杀菌、漂白和防臭效果)通常已经应用于废水处理、水纯化和消毒洗涤领域中。
在使氧气臭氧化的臭氧发生器中，将相对的放电电极放置，其间为通入氧气的空间和绝缘材料，当在放电电极之间施加高频高电压后，即产生无声放电，因而使通入到放电电极之间的空间中的氧气臭氧化。
常规的臭氧发生器如图5所示，它包括包含绝缘材料(如玻璃和陶瓷)的圆筒43；高压电极42，它包含涂覆在圆筒43内表面上的导电涂层，在其上面施加高频高电压；位于圆筒43之外，包含金属材料且通常是接地的外电极46；位于在外电极46和圆筒43之间的空间45，氧气通过其中；支承件60，它用于保持外电极46和圆筒43之间的空间45；氧气入口52，用于将原料气体氧气从外面引入；臭氧化的氧气出口53，用于将臭氧化的氧气排出到外面。
高频高电压由臭氧发生器外面的高频高压电源49通过导线48和一高压供电装置61(如馈电刷)向高压电极42提供，外电极46则通过导线47接地。在外电极46的周边安装了散热片用于冷却。
无声放电在施加高频高电压的高压电极42和接地的外电极46之间产生。氧气通过氧气入口52从臭氧发生器外面引入，通过发生无声放电的空间45而被臭氧化，再从臭氧化的氧气出口53排出到臭氧发生器的外面。
通常为了减小臭氧发生器的尺寸，需要开发以高浓度高产率产生臭氧的臭氧发生器。
另外，虽然高压电极42是在包含绝缘材料的圆筒43的内表面上涂覆银合金和金合金的导电涂层而形成的，但是高压电极42的这种电极材料寿命很短，因为通常施加10千伏数量级的高频高电压，会使得在无声放电期间产生臭氧对金属的氧化和溅射引起的金属蒸发。因此，有必要延长高压电极42的寿命。
为了在通入氧气流的流量恒定的情况下能得到高浓度高产率的臭氧，可用的一种方法是增加放电电极的表面积来增加被臭氧化的氧气量，另一种可用方法是通过降低臭氧发生器的温度来提高产生臭氧的效率。
然而在图5所示的常规臭氧发生器的情况下，用于放电的电极表面积就是涂覆在包含绝缘材料的圆筒43上的高压电极42的表面积，高压电极42的表面积取决于所用的含绝缘材料的圆筒43的直径和长度。因此在尺寸一定的臭氧发生器中，不可能增加高压电极42的表面积。另一方面，虽然臭氧发生器温度的降低可以采取改变散热部件的结构，以提高放电产生热量散逸效率的办法，但是能提高散热效率的散热部件使结构复杂化，就难以达到减小臭氧发生器尺寸的目的，导致臭氧发生器价格的增加。换句话说，常规臭氧发生器限制了产生的臭氧量，不能以高浓度高产率产生臭氧。
为了延长臭氧发生器的寿命，需要一种能够延长寿命的高压电极结构和电极材料。
发明的揭示本发明的目的就是要解决上述问题。本发明的臭氧发生器具有绝缘材料和高压电极互相隔开的结构。
本发明的臭氧发生器包括由许多固定在高压电极棒上的金属圆盘组成的高压电极、环绕高压电极且包含绝缘材料的圆筒、环绕圆筒且包含金属材料的外电极、氧气通过的位于外电极和圆筒之间的第一空间、用于将氧气从外面引入该空间的第一进气通路装置、用于将臭氧化的氧气从该空间排出到外面的第一排气通路装置、将高频高电压施加到高压电极上的装置、以及使外电极接地的装置，其特征在于所述金属圆盘的周边上加工许多槽子(slits)。
高压电极之所以是包含许多金属圆盘的结构，是为了能够增加高压电极的总表面积，即使在与具有常规结构的臭氧发生器相比有相同外部尺寸的臭氧发生器中也能增加高压电极的表面积，从而能够增加被臭氧化的氧气的量。
由于金属圆盘可以用作高压电极的材料来代替常规的通过涂覆银合金、金合金等导电涂层而形成的材料，因此可以得到具有较长寿命的高压电极，从而能使臭氧发生器的寿命也延长。
另外，这许多金属圆盘应如此放置在高压电极棒上，使得金属圆盘周边上许多槽子的凹入和凸出部分的位置不与其邻近金属圆盘周边上许多槽子凹入和凸出部分的位置相对应。结果，在高压电极棒的轴向产生均匀的无声放电，增加了所产生的臭氧量且进一步延长高压电极的寿命。
而且，通过进一步设置让氧气通过的位于高压电极和包含绝缘材料的圆筒之间的第二空间、用于将氧气从外面引入该空间内的第二进气通路装置、以及用于将臭氧化的氧气从该空间排出到外面的第二排气通路装置，可以进一步增加产生的臭氧量。
使用钨作为金属圆盘材料，能够提高产生臭氧的效率，使用钛能够延长高压电极的寿命，而使用不锈钢能够使得高压电极达到产生臭氧效率、延长寿命以及加工性能之间的良好平衡。
附图的简要说明
图1是本发明臭氧发生器的剖面图；图2是本发明金属圆盘的平面图；图3示出了当使用本发明臭氧发生器时，产生臭氧量的数据与金属圆盘周边上凹入和凸出部分数目之间的关系。
图4示出了本发明的另一个实施方案；图5是常规臭氧发生器的剖面图。
实施本发明的最佳方式图1示出了本发明臭氧发生器的剖面图。
在图1的臭氧发生器中，包含绝缘材料(如玻璃或陶瓷)的圆筒3、位于包含绝缘材料的圆筒3内部的高压电极棒1和位于包含绝缘材料的圆筒3外面的包含金属材料的外电极6这三部分，是用一推压装置(图中未示出)通过填料等顶住位于两端的轴支承件(axis-holding members)10和11而支承的。
在轴支承件10上设置了氧气入口12，用于从臭氧发生器外面引入原料气体氧气，在轴支承件11上设置了臭氧化的氧气出口13，用于将臭氧化的氧气排出到臭氧发生器外面。在轴支承件10中形成了第一进气通路装置(introducing routemeans)14，用于将通入的氧气导入臭氧发生器内部，在轴支承件11中形成了第一排气通路装置(removing route means)15，用于将臭氧化的氧气从臭氧发生器内部排出到臭氧化的氧气出口13。特氟隆(Teflon)树脂适合用作轴支承件10和11的材料。
图1所示实施方案的结构使得从外面通入的氧气只经过第一空间5，该第一空间5位于包含绝缘材料的圆筒3和外电极6之间。
高压电极棒1较好的是包含金属材料，通过导线8与外面的高频高压电源9连接。有许多金属圆盘2以任选的间隔安装在高压电极棒1上，呈导电连接状态。这些圆盘2的厚度为0.5毫米，直径为40毫米，其所用的金属材料例如为钨、钛或不锈钢，数十片圆盘以4毫米的间隔安装在高压电极棒1上。
如图2所示，金属圆盘2在其周边上具有许多槽子。例如，对于直径为40毫米的圆盘来说，槽子的深度为2毫米，其凸出部分顶端宽度为3毫米，凹入部分底部宽度约为2毫米。金属圆盘上具有数十个凹入和凸出部分，例如约20-40个。虽然凸出部分的形状在图2所示的实施例中是矩形的，但并不限于矩形，可以是任何其它形状，如三角形、多角形、圆弧形和针形。
外电极6包含金属材料(如不锈钢)，通过导线7接地，在其周边有散热片用于冷却。
氧气从臭氧发生器的外面通过氧气入口12引入，通过轴支承件10中的第一进气通路装置14导入第一空间5。在第一空间5中，从金属圆盘2和外电极6产生无声放电，高频高电压是由外部高频高压电源9通过导线8和高压电极棒1提供给金属圆盘2的，外电极6是通过导线7接地的。引入的氧气通过第一空间5被臭氧化。如此臭氧化的氧气经过轴支承件11内的第一排气通路装置15，然后经过臭氧化的氧气出口13排出到臭氧发生器外面。
图3示出了金属圆盘2周边上槽子数目，以及使用本发明臭氧发生器时产生臭氧量的测量结果。
此处使用的外部高频高压电源的输出功率为10千伏，输出电流为30毫安。通过氧气入口12从外部通入臭氧发生器内的氧气流量为2升/分钟(L/min)。臭氧发生器的长度为200毫米，在高压电极棒1上安装金属圆盘范围的长度为150毫米。氧气通过的从含绝缘材料的圆筒3至外电极6的第一空间5的距离为1毫米。有32片金属圆盘。
在图3中，常规臭氧发生器的数据是在与本发明臭氧发生器相同的条件(高频高电压的输出功率、氧气流量等)下得到的，其产生的臭氧量为7克/小时[g/Hr]。本发明臭氧发生器的数据显示了通过槽加工(slit processing)形成的周边上凹入和凸出部分的数目为0、20、30和40时，产生的臭氧量分别为9、10、20和15克/小时。通过槽加工形成的凹入部分的深度和宽度均为2毫米，这在两种情况下是相同的。对于一片直径为40毫米的无槽圆盘，其通过槽加工的凹入和凸出部分的数目是0。
从图3所示的测量结果可见，当金属圆盘2周边上通过槽加工得到的凹入和凸出部分的数目为30时，产生的臭氧量最大。因此可见，可以产生与常规臭氧发生器相比约为3倍的臭氧量。
另外，使用厚度约为0.5毫米的金属(如钨、钛和不锈钢)的圆盘作为高压电极，此高压电极的寿命就比常规臭氧发生器的要长。
本发明的另一个实施方案如图4所示。
在本实施方案中，除了位于包含绝缘材料的圆筒23和外电极26之间的第一空间25以外，位于包含绝缘材料的圆筒23和包含高压电极棒21和金属圆盘的高压电极22之间的第二空间24同样也用作氧气通过的空间，使得能够进一步增加产生的臭氧量。在轴支承件30上形成了用于将氧气从氧气入口32导入第一空间25的第一进气通路装置34和用于将氧气导入第二空间24的第二进气通路装置36。在轴支承件31上形成了用于将臭氧化的氧气从第一空间25导入臭氧化的氧气出口33的第一排气通路装置35和用于将臭氧化的氧气从第二空间24导入臭氧化的氧气出口33的第二进气通路装置(second introducing route means)37。其它结构与图1的实施方案中的结构相同。
根据本发明，可以增加被臭氧化的氧气量，可以以高浓度高产率制备臭氧，可以提供寿命延长的臭氧发生器。另外，由于制造方便，因此也便于制成尺寸或大或小的臭氧发生器。
权利要求
1．一种臭氧发生器，它包括由许多固定在高压电极棒上的金属圆盘组成的高压电极、环绕高压电极且包含绝缘材料的圆筒、环绕圆筒且包含金属材料的外电极、氧气通过的位于外电极和圆筒之间的第一空间、用于将氧气从外面引入该空间的第一进气通路装置、用于将臭氧化的氧气从该空间排出到外面的第一排气通路装置、将高频高电压施加到高压电极上的装置、以及使外电极接地的装置，其特征在于所述金属圆盘的周边上加工了许多槽子。
2．如权利要求1所述的臭氧发生器，其特征在于金属圆盘周边上许多槽子的凹入和凸出部分的位置是如此设置，使得其不与邻近金属圆盘周边上许多槽子的凹入和凸出部分的位置相对应。
3．如权利要求1或2所述的臭氧发生器，其特征在于进一步提供让氧气通过的位于高压电极和包含绝缘材料的圆筒之间的第二空间、用于将氧气从外面引入该空间的第二进气通路装置、以及用于将臭氧化的氧气从该空间排出到外面的第二排气通路装置。
4．如权利要求1-3中任一项所述的臭氧发生器，其特征在于金属圆盘的材料是钨、钛或不锈钢。
全文摘要
公开了一种能够产生高浓度臭氧而且寿命较长的臭氧发生器,它的特征在于,包括由固定在高压电极棒上的许多金属圆盘形成的高压电极、环绕高压电极的绝缘材料制成的圆筒、环绕圆筒的金属材料制成的外电极、位于外电极和圆筒之间让氧气通过的第一空间、用于将氧气从外面通入该空间的第一进气通路装置、用于将氧气的臭氧化物从该空间排出到外面的第一排气通路装置、将高频高电压施加到高电压电极上的装置、以及使外电极接地的装置,其进一步的特征在于所述金属圆盘的外圆周部分上具有许多槽子。
文档编号C01B13/11GK1208393SQ97191660
公开日1999年2月17日 申请日期1997年10月31日 优先权日1996年11月12日
发明者金子忠夫, 小川正宣 申请人:日本化药株式会社