CN107922189A - 臭氧发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供能够以高效率生成臭氧的臭氧发生器。本发明的臭氧发生器的特征在于，其具备：原料气体供给单元，其供给含有氧的原料气体；气体流路形成部件，其形成供来自该原料气体供给单元的原料气体流通的气体流路；和紫外线光源，其配置在该气体流路内并放射紫外线，并且该臭氧发生器通过对在该气体流路中流通的原料气体照射来自该紫外线光源的紫外线，从而使原料气体中的氧吸收紫外线而生成臭氧，其中，所述紫外线光源由放射波长为200nm以下的紫外线的准分子灯构成，在所述气体流路中，在配置有紫外线光源的区域中的原料气体的流速为0.1m/s以上。

Description

臭氧发生器
技术领域
本发明涉及臭氧发生器，更详细而言，涉及对含有氧的原料气体照射紫外线的构成的臭氧发生器。
背景技术
以往，具有强氧化力的臭氧以例如杀菌、除臭、脱色、有机物除去、有害物质除去及化学物质合成等为目的而被使用在各种领域中。
作为工业性生成臭氧(O3)的方法之一，已知有例如使用了紫外线的光化学反应方式。该光化学反应方式如下：通过对含有氧(O2)的原料气体照射从在发光管内具有放电空间的紫外线灯等紫外线光源中放射出的紫外线，从而使原料气体中的氧吸收紫外线而产生臭氧生成反应，生成臭氧。就这样的光化学反应方式而言，具有下述优点：即使是在使用了含有氧和氮的气体作为原料气体的情况下，也不会像例如无声放电方式那样生成氮氧化物(NOx)，而且，由于放电仅在发光管内的放电空间中发生，因此在含有所生成的臭氧的含臭氧气体中不会混入因电极引起的粉尘。
在光化学反应方式中，一般使用低压汞灯作为紫外线光源(例如，参照专利文献1)。
在专利文献1中公开了一种下述构成的臭氧发生器，其是在含有氧的原料气体所流通的气体流路形成部件的内部、即气体流路内配置有棒状的低压汞灯而成的。
但是，就使用了低压汞灯作为紫外线光源的臭氧发生器而言，存在下述那样的问题。
由低压汞灯放射出的光的代表性波长为185nm和254nm。而且，185nm的波长是臭氧生成波长，另一方面，254nm的波长是臭氧分解波长。因此，在使用低压汞灯作为紫外线光源的情况下，臭氧生成反应与臭氧分解反应是并行发生的，进而，由于臭氧分解反应所产生的氧原子(O)与臭氧反应从而导致臭氧量减少，因此无法期待有效率的臭氧发生。
针对这样的问题，近年来，提出了使用放射包含较多臭氧生成波长的光的准分子灯作为紫外线光源(例如，参照专利文献2。)。
专利文献2中公开了一种下述构成的臭氧发生器，其以包围棒状的准分子灯的方式配置有由紫外线透射材料形成的双重管结构的气体流路形成部件。在该臭氧发生器中，供给至气体流路形成部件的原料气体处于被以不会与准分子灯的电极接触的方式隔离的状态。另外，在该臭氧发生器中，作为准分子灯，使用频率为1MHz～20MHz的高频发光型准分子灯，在气体流路形成部件的外周配设有紫外线反射部件。另外，该臭氧发生器能够通过在准分子灯与气体流路形成部件的间隙中流通氮气等制冷剂来对准分子灯进行空气冷却。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-040607号公报
专利文献2：日本特开2003-165711号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，就使用了准分子灯作为紫外线光源的臭氧发生器而言，用于有效生成臭氧的条件并不明确。具体来说，在专利文献2中，虽然作为臭氧发生器的具体的构成，示出了准分子灯与通过双重管结构的气体流路形成部件而形成的原料气体的气体流路的位置关系不同的各种构成，但是对于原料气体的供给条件、即气体流路中的原料气体的流速完全没有任何记载。
另一方面，就使用了低压汞灯作为紫外线光源的臭氧发生器而言，例如，就专利文献1中记载的臭氧发生器而言，示出了：在使低压汞灯位于气体流路形成部件的内部(气体流路)那样的构成中，气体流路中的原料气体的流速优选为5～50m/s。
关于使用了准分子灯的臭氧发生器，就应用使用了低压汞灯的臭氧发生器中的原料气体的供给条件(流速条件)这个事而言，其流速过于高速，不实用。另外，就使用了准分子灯的臭氧发生器而言，在准分子灯为不会放射臭氧分解波长的光的灯的情况下，不需要将在气体流路形成部件内部生成的臭氧通过气体的流动而尽快排出。
本发明是基于以上那样的情况而完成的，其目的在于提供能够以高效率生成臭氧的臭氧发生器。
用于解决课题的手段
本发明的臭氧发生器具备：原料气体供给单元，其供给含有氧的原料气体；气体流路形成部件，其形成供来自该原料气体供给单元的原料气体流通的气体流路；和紫外线光源，其配置在该气体流路内并放射紫外线，并且该臭氧发生器通过对在该气体流路中流通的原料气体照射来自该紫外线光源的紫外线，从而使原料气体中的氧吸收紫外线而生成臭氧，其特征在于，
所述紫外线光源由放射波长为200nm以下的紫外线的准分子灯构成，
在所述气体流路中，在配置有紫外线光源的区域中的原料气体的流速为0.1m/s以上。
在本发明的臭氧发生器中，优选的是，构成所述紫外线光源的准分子灯为棒状，该准分子灯沿着所述气体流路中的气体流通方向而被配置。
在本发明的臭氧发生器中，优选的是，在所述气体流路中流通的原料气体的相对湿度为30％RH以下。
本发明的臭氧发生器优选的是，被排出至外部的含臭氧气体中的臭氧浓度为50ppm以下，被使用作为居住空间用杀菌除臭装置。
发明效果
在本发明的臭氧发生器中，由于使用放射波长为200nm以下的紫外线的准分子灯作为紫外线光源，因此在来自该紫外线光源的光(紫外线)中不包含臭氧分解波长的光。因此，不会有因被照射来自紫外线光源的光(紫外线)而导致所生成的臭氧被分解。另外，由于紫外线光源被配置在气体流路内，并且该气体流路中的配置有紫外线光源的区域的原料气体的流速被设定为0.1m/s以上，因此能够充分抑制臭氧发生量的降低。
因此，根据本发明的臭氧发生器，能够以高效率生成臭氧。
附图说明
图1是示出本发明的臭氧发生器的构成的一个例子的概要的说明图。
图2是将构成图1的臭氧发生器的准分子灯的构成的一个例子与基座部件和高频电源一起示出的说明图。
图3是示出在实验例1中所使用的2个臭氧发生器的构成的概要的说明图。
图4是示出在实验例1中所使用的一个臭氧发生器的构成的主要部分(灯配置部)的说明图。
图5是图4中的A-A线的断面图。
图6是示出在实验例1中所使用的另一个臭氧发生器的构成的主要部分(灯配置部)的说明图。
图7是图6中的A-A线的断面图。
图8是示出在实验例1中得到的在气体流路形成部件的内部的配置了准分子灯的区域中的原料气体的流速与臭氧发生量的关系的曲线图。
图9是详细示出在图8的曲线图中的在气体流路形成部件的内部的配置了准分子灯的区域中的原料气体的流速为低速的区域的曲线图。
图10是示出在实验例1中得到的在气体流路形成部件的内部的配置了准分子灯的区域中的原料气体的流速与发光管的管壁温度的关系的曲线图，以及表示该原料气体的流速与从准分子灯放射出来的光的光强度(相对于初始光强度的相对强度)的关系的曲线图。
图11是示出在实验例2中得到的在气体流路形成部件的内部流通的原料气体的相对湿度与臭氧发生量的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，对本发明的臭氧发生器的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的臭氧发生器的构成的一个例子的概要的说明图。
该臭氧发生器10通过对含有氧气的原料气体照射紫外线，从而使该原料气体中的氧吸收紫外线而生成臭氧，并将含有所生成的臭氧的含臭氧气体排出到外部。
臭氧发生器10具备长条的直圆筒状的气体流路形成部件11，在该气体流路形成部件11中，在一端形成有气体导入口12A，在另一端形成有气体排出口12B。在气体导入口12A上，连接有原料气体供给单元20。在气体流路形成部件11的内部，按照发光区域的整个区域位于该内部的方式配置有由圆棒状的准分子灯30构成的紫外线光源。该准分子灯30具有比气体流路形成部件11的内径小的外径，并且具有比该气体流路形成部件11的全长短的发光长度(发光区域的长度)。另外，在气体流路形成部件11的内部，准分子灯30按照管轴(灯中心轴)与气体流路形成部件11的管轴基本一致的方式由支撑部件(未图示出)所支撑。即，准分子灯30按照外周面在整个圆周上与气体流路形成部件11的内周面间隔、在该准分子灯30的外周面与气体流路形成部件11的内周面之间形成环状空间的方式被配设。这样一来，在气体流路形成部件11的内部，通过由环状空间(具体而言是圆环状空间)和与该环状空间连通的柱状空间(具体而言是圆柱状空间)所形成的气体流路形成空间，从而形成了从原料气体供给单元20供给的原料气体朝向气体排出口12B流通的气体流路。即，准分子灯30被配置在气体流路内。
而且，在气体流路形成部件11中，形成了臭氧发生部，其是通过配置了准分子灯30的发光区域的区域及其附近区域并对原料气体照射来自准分子灯30的紫外线。另外，在臭氧发生部的上游侧(气体导入口12A侧)形成有原料气体流通部，另一方面，在臭氧发生部的下游侧(气体排出口12B侧)形成有含臭氧气体流通部。
在图1的例子中，在气体流路形成部件11的内部，准分子灯30被配置于气体导入口12A的附近位置。
另外，图1中，臭氧发生器10中的气体的流通方向以箭头表示。
在气体流路形成部件11中，臭氧发生部及含臭氧气体流通部中的内周面的整个面、即内周面中的与被照射了来自准分子灯30的紫外线的原料气体相接触的区域具有对于臭氧的耐受性。
在图1的例子中，气体流路形成部件11通过由氯乙烯树脂制成，从而被制成内周面的整个面具有对于臭氧的耐受性的部件。
另外，气体流路形成部件11的紫外线照射区域、即臭氧发生部中的内周面的整个面优选具有紫外线反射能力。
气体流路形成部件11通过在紫外线照射区域具有紫外线反射能力，从而能够有效地利用来自准分子灯30的紫外线。因此，在臭氧发生器10中能够以更高的效率生成臭氧。
构成紫外线光源的准分子灯30放射波长为200nm以下的紫外线。
通过紫外线光源由放射波长为200nm以下的紫外线的准分子灯30构成，从而不会对原料气体照射臭氧分解波长的紫外线(具体而言是波长为254nm的光)。因此，不会因被照射来自紫外线光源的紫外线而导致所生成的臭氧被分解。而且，对于准分子灯30，为了得到大的臭氧发生量，不会像低压汞灯那样需要大的电力投入。因此，在臭氧发生器10中，能够以高效率生成臭氧。
这里，本发明中，所谓“准分子灯”是如Kogelschatz，Pure&Appl.Chem.Vol.62，No.9，1990，p1667-1674中所示的那样，是利用通过介由介质来施加50Hz～数MHz的高频电压而产生的放电(介质阻挡放电)的灯。
该准分子灯30由于臭氧生成波长为200nm以下，因此优选在比200nm短的波长区域具有大的放射强度。
作为准分子灯30的优选的具体例子，可列举出中心波长为172nm的氙准分子灯。
如图2中所示的那样，准分子灯30由例如石英玻璃等紫外线透射材料制成，一端(图2中的右端)是被密封的，在另一端(图2中的左端)具备通过夹紧密封法形成了扁平状的密封部42A的直圆筒状的发光管41。在该发光管41的内部，封入有氙气等稀有气体，并且线圈状的内部电极44按照沿着发光管41的管轴延伸的方式被配设。该内部电极44介由内部引线45与埋设于密封部42A中的金属箔46电连接，在金属箔46上电连接有从密封部42A的外端面向外部突出的内部电极用外部引线47的一端部。另外，在发光管41的外周面上设置有网状的外部电极48，在外部电极48上电连接有沿着密封部42A延伸的外部电极用外部引线49的一端部。于是，在内部电极44和外部电极48介由发光管41的内部空间及发光管41的管壁而相对向的区域内形成了发光区域。这样一来，在发光管41的内部形成了放电空间。
另外，在准分子灯30的密封部42A安装了陶瓷制的基座部件51。在该基座部件51配设有馈电线52、53，在该馈电线52、53上分别连接有外部电极用外部引线49的另一端部及内部电极用外部引线47的另一端部。
于是，准分子灯30的内部电极44介由内部引线45、金属箔46、内部电极用外部引线47及基座部件51的馈电线52与高频电源54连接，外部电极48介由外部电极用外部引线49及基座部件51的馈电线53而被接地。
在图2的例子中，发光管41在一端具有排气管剩余部42B。
原料气体是含有氧的气体。
作为原料气体，使用构成臭氧发生器10的外部气氛的气体、即空气(周围空气)等。
在图1的例子中，作为原料气体，使用构成外部气氛的气体(周围空气)。
另外，原料气体在气体流路形成部件11的内部(气体流路)、具体而言在臭氧发生部，其相对湿度优选为30％RH以下，进一步优选为20％RH以下。
通过在气体流路中流通的原料气体的相对湿度为30％RH以下，从而如由后述的实验例(具体而言是实验例2)所示的那样，能够以更高的效率生成臭氧。
原料气体供给单元20根据构成原料气体的气体的种类和原料气体所需要的湿度条件等而使用适宜的供给单元。
具体而言，在使用周围空气作为原料气体的情况下，作为原料气体供给单元20，使用下述供给单元：能够从臭氧发生器10的外部摄入周围空气，并导入进气体流路形成部件11的内部而使其流通。
另外，在使用比周围空气湿度低的气体(干燥空气)作为原料气体的情况下，作为原料气体供给单元20，使用下述供给单元：能够从臭氧发生器10的外部摄入周围空气，对其周围空气进行除湿，并将所得到的干燥空气导入进气体流路形成部件的内部而使其流通。
在图1的例子中，作为原料气体供给单元20，使用在送风机21的气体流入部22A安装有挠性管道24而成的构成的供给单元。该原料气体供给单元20介由送风机21的气体流出部22B与气体流路形成部件11的气体导入口12A相连接，通过挠性管道24的一端24A形成了用于摄入周围空气的摄入口。
利用原料气体供给单元20的原料气体的供给条件可考虑气体流路形成部件11的内径、准分子灯30的外径等来适当决定，以便在气体流路形成部件11的内部(气体流路)中原料气体以所期望的流速进行流通。
在气体流路形成部件11的内部(气体流路)，在配置有准分子灯30的区域、具体而言在准分子灯30的发光区域所处的区域(以下，也称为“光源配置区域”。)中的原料气体的流速(以下，也称为“光源供给气体流速”。)被设定为0.1m/s以上。
此处，所谓光源供给气体流速是指在由气体流路形成部件11的内周面和准分子灯30的外周面所划分出来的环状空间中的原料气体的流速，是在将气体流路中的气体流量设定为F〔m3/s〕、将光源配置区域的与气体流通方向垂直的断面的断面积设定为D〔m2〕时、由下述的数学式(1)算出的值。应当指出的是，断面积D可以通过由光源配置区域的与气体流路中的气体流通方向垂直的断面的断面积减去准分子灯30的与气体流通方向垂直的断面的断面积来算出。
数学式(1)：
光源供给气体流速＝F/D
通过光源供给气体流速为0.1m/s以上，从而如由后述的实验例(具体而言为实验例1)所示的那样，能够以高效率生成臭氧。
其理由未必明确，但如以下那样推测。
臭氧是会被热分解的物质，另外，随着准分子灯30点亮，其温度会上升。因此，在臭氧发生部被生成的臭氧有可能因来自准分子灯30的热而被热分解。然而，如果原料气体以0.1m/s以上的光源供给气体流速进行流通，则通过沿着准分子灯30流通的原料气体的流动，能够使生成的臭氧在发生热分解之前从臭氧发生部移动出来。而且，由于通过原料气体的流动，准分子灯30被冷却，因此能够抑制由来自准分子灯30的热所引起的臭氧的热分解的发生。其结果是，能够充分抑制因臭氧由来自准分子灯30的热而被热分解所导致的臭氧发生量的降低。
另外，在臭氧发生器10中，如由后述的实验例(具体而言是实验例1)所示的那样，通过光源供给气体流速达到某个一定值以上(具体而言，例如为2m/s以上)，则可得到稳定的臭氧发生效率。
光源供给气体流速可以通过下述内容来调整：例如针对构成原料气体供给单元20的送风机21的输入电压；和由挠性管道24的一端24A所构成的摄入口的面积(摄入面积)等。
在这样的构成的臭氧发生器10中，凭借原料气体供给单元20，便可使构成外部气氛的气体(周围空气)作为原料气体，介由气体导入口12A被供给至气体流路形成部件11的内部(气体流路)。被供给至该气体流路形成部件11的内部的原料气体在原料气体流通部中流通，到达臭氧发生部。然后，在臭氧发生部中，对朝向气体排出口12B流通的原料气体照射来自准分子灯30的光(紫外线)。由此，原料气体中的氧通过吸收紫外线而产生臭氧生成反应并生成臭氧。使得含有通过如此操作来对原料气体照射紫外线而生成的臭氧的含臭氧气体在含臭氧气体流通部中流通并从气体流路形成部件11的气体排出口12B被排出至臭氧发生器10的外部。
而且，在臭氧发生器10中，由于使用放射波长为200nm以下的紫外线的准分子灯30作为紫外线光源，因此在来自该紫外线光源的光(紫外线)中不会包含臭氧分解波长(254nm)的光。因此，不会因被照射来自紫外线光源的光(紫外线)而导致所生成的臭氧被分解。
另外，由于准分子灯30被配置在气体流路内，并且光源供给气体流速被设定为0.1m/s以上，因此能够充分抑制臭氧发生量的降低。据推测其理由是因为：如上述那样，通过原料气体的流动的作用而能够抑制生成的臭氧发生热分解。
因此，根据臭氧发生器10，能够以高效率生成臭氧。
另外，在臭氧发生器10中，由于准分子灯30是沿着气体流路中的气体流通方向而被配置的，因此能够以更高的效率生成臭氧。
另外，在臭氧发生器10中，通过将在气体流路中流通的原料气体的相对湿度设定为30％RH以下，便能够以更高的效率生成臭氧。
就该臭氧发生器10而言，通过调整原料气体的供给条件及气体流路的形状(具体而言是气体流路形成部件11的内径及全长、准分子灯30的外径及全长以及针对准分子灯30的电输入等)等，从而能够容易地控制被排出到外部的含臭氧气体的臭氧浓度。
因此，臭氧发生器10由于能够将被排出到外部的含臭氧气体的臭氧浓度设定为不会对人体造成不良影响的浓度、具体而言为50ppm以下，因此能够作为居住空间用杀菌除臭装置来适宜地使用。根据包含该臭氧发生器10的居住空间用杀菌除臭装置，能够对居住空间气氛以高效率进行杀菌除臭处理。
以上，对本发明的臭氧发生器进行了具体说明，但本发明并不限于上述的例子，可加以各种变更。
例如，形成紫外线光源的棒状的准分子灯如由后述的实验例(具体而言是实验例1)所示的那样，从臭氧发生效率的观点出发，优选沿着原料气体的流通方向来配置，也可以相对于原料气体的流通方向垂直地来配置(参照图6及图7)。
在准分子灯相对于原料气体的流通方向垂直地配置而成的臭氧发生器中，准分子灯按照发光区域的全部区域位于气体流路形成部件的内部(气体流路)的方式来配置。另外，准分子灯只要发光区域位于气体流路形成部件的内部，则其他的部分(具体而言，例如两端部)也可以位于气体流路形成部件的外部。
以下，对本发明的实验例进行说明。
〔实验例1〕
在该实验例1中，确认了下述关系：原料气体的流速(光源供给气体流速)与臭氧发生量(所得到的含臭氧气体中的臭氧浓度)的关系；以及紫外线光源(准分子灯)的配置状态(气体流路内的姿势)与臭氧发生量(所得到的含臭氧气体中的臭氧浓度)的关系。
依据JIS B 8330的“送风机的试验及检查方法”制作了图3～图5中所示那样的实验用臭氧发生器(以下也称为“臭氧发生器(A)”。)。
臭氧发生器(A)如图3中所示的那样具备直圆筒状的气体流路形成部件11，在该气体流路形成部件11中，在一端形成有气体导入口12A，在另一端形成有气体排出口12B。另外，在送风机21的气体流入部22A上安装了挠性管道24而成的构成的原料气体供给单元20介由该送风机21的气体流出部22B与气体导入口12A相连接。另外，在气体流路形成部件11的灯配置部11A处，如图4及图5中所示的那样，图2中所示的构成的准分子灯30按照发光区域的全部区域位于气体流路形成部件11的内部的方式，将管轴(灯中心轴)C与该气体流路形成部件11的管轴基本一致地配置。即，准分子灯30按照沿与气体流路中的原料气体的流通方向垂直的方向延伸的方式来配置。
在图3及图4中，臭氧发生器(A)中的气体的流通方向以箭头表示。
在臭氧发生器(A)中，气体流路形成部件11是2根内径为100mm、全长为1m的氯乙烯树脂制的直管连结而成的全长为2m的部件，在2根直管的接缝处，配置有厚度为30mm的格栅形状(格子尺寸：10mm×10mm)的整流栅61。另外，准分子灯30在气体流路形成部件11的内部是以与气体导入口12A间隔500mm的位置作为中心来配设的(参照图4)。
另外，在原料气体供给单元20中，作为送风机21，使用了“直流鼓风机：MBD12-24”(ORIENTAL MOTOR Co.,Ltd.制)，作为挠性管道24，使用了内径为100mm、全长为2m的铝制管道。
另外，作为准分子灯30，使用了发光长度为90mm、排气管剩余部42B(参照图2)的突出高度为5mm的氙准分子灯。另外，在准分子灯30上安装有全长(准分子灯30的管轴方向的长度)为10mm的基座部件51(参照图2)。
另外，在臭氧发生器(A)中，如图6及图7中所示的那样，制作了下述的实验用臭氧发生器(以下也称为“臭氧发生器(B)”)，该臭氧发生器除了准分子灯30按照管轴(灯中心轴)C沿着与气体流路形成部件11的管轴垂直的方向(相对于气体流路中的原料气体的流通方向垂直的方向)延伸的方式来配置以外，与该臭氧发生器(A)是同样的构成。
在臭氧发生器(B)中，准分子灯30按照下述方式来配设：在与气体导入口12A间隔500mm的位置处，将气体流路形成部件11沿径向贯通，发光区域位于气体流路形成部件11的内部，基座部件51(参照图2)的一部分及排气管剩余部42B(参照图2)从气体流路形成部件11的外周面突出。然后，将基座部件51及排气管剩余部42B处的突出部分用铝带进行密封。
在图6中，臭氧发生器(B)中的气体的流通方向以箭头表示。
对所制作的臭氧发生器(A)及臭氧发生器(B)各自按照成为各种流速(光源供给气体流速)的方式供给了由构成外部气氛的气体(周围空气)所形成的原料气体。其中，原料气体的流速(光源供给气体流速)的调整是通过下述来进行的：遮蔽由挠性管道24的一端24A所形成的摄入口的一部分；或者调整针对送风机21的输入电压。然后，确认了在气体流路形成部件11的内部(气体流路)的配置有准分子灯30的区域(光源配置区域)中所流通的原料气体的湿度(相对湿度)为26％RH，之后紧接着点亮准分子灯30，在光源配置区域测定了臭氧发生量。将结果示于图8和图9中。在该图8和图9中，臭氧发生器(A)的结果以方形图(□)表示，臭氧发生器(B)的结果以菱形图(◇)表示。
另外，在臭氧发生器(A)中，在准分子灯30的亮灯期间，测定准分子灯30的发光管41(参照图2)的管壁温度(灯管壁温度)，并且测定从该准分子灯30放射出来的光的光强度，算出了将发光管41的管壁温度为40℃的情况下的光强度(初始光强度)设定为100％时的相对强度(相对于初始光强度的相对强度)。将结果示于图10中。在图10中，灯管壁温度的结果以圆形图(○)表示，相对于初始光强度的相对强度的结果以菱形图(◇)表示。
由实验例1的结果确认到了：在使用放射波长为200nm以下的紫外线的准分子灯作为紫外线光源的情况下，通过将在气体流路中配置有准分子灯(紫外线光源)的区域(光源配置区域)中的原料气体的流速(光源供给气体流速)设定为0.1m/s以上，从而能够以高效率生成臭氧。并且确认到了：通过光源供给气体流速达到一定值以上(具体而言是2m/s以上)，可得到稳定的臭氧发生效率。
另外确认到了：在使用棒状的准分子灯作为紫外线光源的情况下，通过将该准分子灯沿着气体流路中的原料气体的流通方向来配置，能够以更高的效率生成臭氧。
如果具体来说明，则如由图8所示的那样，就臭氧发生器(A)及臭氧发生器(B)而言，任一臭氧发生器中均是在光源供给气体流速达到2.0m/s之前臭氧发生量均慢慢地增加，但是一旦光源供给气体流速超过2.0m/s，则臭氧发生量均稳定为大致恒定的值。然后，如由图9所示的那样，在光源供给气体流速为0.05m/s时，臭氧发生量约为420mg/h，与此相对，光源供给气体流速约为0.1m/s时的臭氧发生量就臭氧发生器(A)而言急剧增加至810mg/h，就臭氧发生器(B)而言急剧增加至710mg/h。
另外，如由图8及图9所示的那样，如果将臭氧发生器(A)与臭氧发生器(B)进行比较，则臭氧发生器(A)与臭氧发生器(B)相比臭氧发生量变大。
关于其理由，基于图10，如以下那样推测。
准分子灯是如上述那样地如果发光管的管壁温度上升，则放射出的光的光强度会减少。如由图10所示的那样，在光源供给气体流速达到1m/s为止，随着流速的增加，发光管的管壁温度降低，从准分子灯放射出的光的光强度慢慢地增加。另一方面，如果原料气体流速超过1m/s，则发光管的管壁温度的降低会慢慢地减少，从准分子灯放射出的光的光强度也慢慢地稳定。然后，在光源供给气体流速为2m/s的情况下，发光管的管壁温度稳定在61℃，从准分子灯放射出的光的强度(相对强度)稳定在99％。在此，虽然在图10中没有记载，但是即使在光源供给气体流速超过2m/s的情况下，准分子灯的管壁的温度以及从准分子灯放射出的光的光强度(相对强度)也与光源供给气体流速为2m/s的情况几乎没有变化。
根据以上的内容，通过将光源供给气体流速设定为0.1m/s以上而能够以高效率生成臭氧的理由如上所述。即，据推测是由于：通过原料气体的流动，能够使生成的臭氧在发生热分解之前从准分子灯附近移动开，并且能够冷却准分子灯，因此能够充分抑制因由于来自准分子灯的热而使臭氧发生热分解所导致的臭氧发生量的降低。另一方面，据推测：在光源供给气体流速低于0.1m/s的情况下，由于在准分子灯附近的臭氧的停滞变得显著，由来自准分子灯的热所引起的臭氧的热分解的影响变大，因此臭氧发生量的降低变得显著。
另外，据推测：通过光源供给气体流速达到一定值以上(具体而言是2m/s以上)便可得到稳定的臭氧发生效率的理由是由于：从准分子灯放射出的光的光强度在一定值会稳定。
另外，据推测：通过将准分子灯沿着气体流路内的原料气体的流通方向配置便能够以更高的效率生成臭氧的理由是由于：与将准分子灯以垂直于气体流路内的原料气体的流通方向来配置的情况相比，原料气体难以停滞，由准分子灯的热引起的臭氧的热分解的影响变小。
〔实验例2〕
在该实验例2中，确认了原料气体的湿度(相对湿度)与臭氧发生量(所得到的含臭氧气体中的臭氧浓度)的关系。
使用在实验例1中制作的臭氧发生器(A)，按照在气体流路形成部件的内部(气体流路)，配置有准分子灯的区域(光源配置区域)中的原料气体的流速(光源供给气体流速)达到0.9m/s的方式供给各种湿度(相对湿度)的空气，具体而言是干燥空气、构成外部气氛的气体(周围空气)以及根据需要在干燥空气或周围空气中混合了来自超声波式加湿器的雾沫而成的调整气体，并在该区域测定了臭氧发生量。将结果示于图11中。
由实验例2的结果确认到：在原料气体的相对湿度为30％RH以下的情况下，能够以高效率生成臭氧，特别是在原料气体的相对湿度为20％RH以下的情况下，能够以更高的效率生成臭氧。
对于其理由，如以下那样推测。
一般来说，水是与氧相比对于波长为200nm以下的紫外线的吸收系数较大的物质。因此，在原料气体中，随着湿度变高，被水分(水)吸收的紫外线量变大，伴随于此被氧吸收的紫外线量变小而臭氧发生量变小。另外，吸收了紫外线的氧被光分解成氧原子，通过该氧原子与氧反应(键合)而生成臭氧，其另一方面，通过光分解所产生的氧原子也通过与水分(水分子)反应而产生羟基自由基(OH自由基)。于是，在原料气体为湿度高的气体的情况下，通过氧的光分解所产生的氧原子与水分的反应(羟基自由基生成反应)与氧原子与氧的反应(臭氧生成反应)相比变成主导性，臭氧发生量变小。而且，羟基自由基是参与臭氧分解的物质。然而，如果通过使原料气体成为相对湿度为30％RH以下的低湿度的气体，则能够充分抑制因原料气体含有水分所引起的臭氧发生量的降低。
符号的说明
10 臭氧发生器
11 气体流路形成部件
11A 灯配置部
12A 气体导入口
12B 气体排出口
20 原料气体供给单元
21 送风机
22A 气体流入部
22B 气体流出部
24 挠性管道
24A 一端
30 准分子灯
41 发光管
42A 密封部
42B 排气管剩余部
44 内部电极
45 内部引线
46 金属箔
47 内部电极用外部引线
48 外部电极
49 外部电极用外部引线
51 基座部件
52、53 馈电线
54 高频电源
61 整流栅

Claims (4)

1.一种臭氧发生器，其具备：原料气体供给单元，其供给含有氧的原料气体；气体流路形成部件，其形成供来自该原料气体供给单元的原料气体流通的气体流路；和紫外线光源，其配置在该气体流路内并放射紫外线，并且该臭氧发生器通过对在该气体流路中流通的原料气体照射来自该紫外线光源的紫外线，从而使原料气体中的氧吸收紫外线而生成臭氧，其特征在于，
所述紫外线光源由放射波长为200nm以下的紫外线的准分子灯构成，
在所述气体流路中，在配置有紫外线光源的区域中的原料气体的流速为0.1m/s以上。
2.根据权利要求1所述的臭氧发生器，其特征在于，构成所述紫外线光源的准分子灯为棒状，该准分子灯沿着所述气体流路中的气体流通方向而被配置。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的臭氧发生器，其特征在于，在所述气体流路中流通的原料气体的相对湿度为30％RH以下。
4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的臭氧发生器，其特征在于，被排出至外部的含臭氧气体中的臭氧浓度为50ppm以下，被使用作为居住空间用杀菌除臭装置。
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