[发明专利]臭氧发生方法和臭氧发生装置

说明书

本发明涉及以空气为原料气体的臭氧发生方法和臭氧发生装置，特别是涉及一种能保持高的臭氧转换效率、高效地产生高浓度臭氧的方法和装置。

图31是日本专利公报特公昭59-48761号揭示的一种同轴圆筒型无声放电式臭氧发生装置。

图中，41是罐体，罐体41内部形成带有冷却水入口49和冷却水出口50的接地金属管42，在罐体41的预定位置形成空气或氧气等的原料空气入口51和臭氧气体出口52。44是玻璃等电介体做成的高电压电极管，该高电压电极管44同心地插入在接地金属管42内，由若干个隔离物53形成预定的放电空隙43，在该高电压电极管44的内周面形成有导电膜45。

46是供电器，该供电器46从供电线47经过绝缘套筒48将高的交流电压供给导电膜45。

图31所示的这种现有无声放电式臭氧发生装置中，仅示出了一组接地金属管42和高电压电极管44，当然，在现有的臭氧发生装置中，根据臭氧发生容量，也有在罐体41内形成多组接地金属管42和高电压电极管44的装置。

下面说明其动作。现有臭氧发生装置的构造如上所述，当把高的交流电压加到高电压电极管44上时，在放电空隙43内产生称之为无声放电的稳定的辉光放电，流入的原料空气被臭氧化，含有该臭氧的气体从臭氧气体出口52被取出到臭氧发生装置的外部。在放电空隙43内，由于放电而产生热，如果不进行有效的冷却，则放电空隙43的气体温度会上升，使臭氧发生量减少。为此，要用冷却水来冷却接地金属管42。

在现有的无声放电式臭氧发生装置中，是在放电空间内同时地产生氧原子(O)和臭氧(O₃)，必须使放电空间保持生成臭氧所需要的高压力和低温度。在现有的无声放电式臭氧发生装置中，为了保持放电空间低温，采取了减小放电空间的间隙以及对接地、高压两电极中的一方或两方进行水冷却的措施。

关于减小放电空间的间隙，为了能用圆筒形的电极形成一样小的间隙，放电管和金属电极管的加工精度是至关重要的，从而提高了装置的原始造价。

另外，由于需对电极进行冷却，电极构造受限制，装置复杂化。再者，即使电极被冷却，考虑到臭氧的生成效率，放电空间的温度必须抑制在76.85℃以下，因此也不易投入高的电力密度(放电电力/放电面积)，不能实现装置的小型化。

在无声放电式臭氧发生装置中，由于是在放电埸内生成臭氧，生成的臭氧与放电空间内的电子碰撞，如以下反应式所示地被再次分解。

上述反应的速度是电子能量的函数，它比放电埸中电子碰撞导致的氧分子分解速度即氧原子生成速度快数倍至数十倍。

因此，通过放电同时产生氧原子和臭氧的无声放电式臭氧发生装置中，好不容易生成的臭氧又返回变为氧原子和分子，臭氧生成的能量效率低。

另外，无声放电式臭氧发生装置中，使用空气作为原料气体时，由于氮分子(N₂)和电子的碰撞而生成氮原子(N)或其激发原子，这些原子与氧原子反应而生成氮氧化物(NO_X)，NO_X与臭氧反应，其结果臭氧被分解，与前述同样地使臭氧的生成效率降低。

上述的通过放电同时产生氧原子和臭氧的无声放电式臭氧发生装置，存在以下几点问题；

1.由于需要冷却，造成以电极系统为首的装置的构造复杂化；

2.由于不能投入高的电力密度，难以实现装置的小型化；

3.生成的臭氧因放电埸的电子碰撞而被分解，臭氧生成效率低；

4.在空气原料中产生NO_X，臭氧被分解，更降低臭氧的生成效率。

本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种效率高的臭氧发生方法和小型而造价低的臭氧发生装置，该方法或装置的特征是使氧原子和臭氧的生成分开，以适当的浓度将氧原子与反应气体混合，提高臭氧的生成效率，此外，通过若干次地将生成的氧原子添加到反应气体中，抑制臭氧转换效率的降低，可高效率地生成高浓度的臭氧。

本发明中第1项发明的臭氧发生方法的特征在于：它由氧原子发生工序和臭氧发生工序组成；氧原子发生工序是在低于1.01325×10⁵(Pa)的预定低压力下使被供给来的氧气分解，生成含有氧原子的第1气体；臭氧发生工序是使在氧原子发生工序生成的含有氧原子的上述第1气体与含有氧的第2气体混合，在非放电条件下使它们反应而生成臭氧。