DE3830106A1 - Ozonerzeuger - Google Patents

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ozonerzeuger mit einer ersten und einer zweiten Elektrode und einer Schicht aus di­ elektrischem Material auf der der ersten Elektrode zugewandten Oberfläche der zweiten Elektrode, welche erste Elektrode und besagte Schicht den Entladungsspalt begrenzen. Ozonerzeuger dieser Gattung sind beispielsweise aus der US-PS 28 11 217 bekannt.

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND

Die zunehmende Verwendung von Ozon für chemische und physikali­ sche Zwecke hat dazu geführt, daß die auf Arbeiten von Siemens zurückgehende Ozonröhre in der jüngsten Vergangenheit in tech­ nischer und wirtschaftlicher Hinsicht entscheidend verbessert worden ist. So wird in der US-PS 28 11 217 vorgeschlagen, die Ozonausbeute dadurch zu erhöhen, daß bestimmte Kenngrößen des Ozonisators (Frequenz der Speisespannung, Dielektrizitäts­ konstante des dielektrischen Materials, Amplitude der Speise­ spannung, Dicke der Dielektrikumsschicht und Größe des Ent­ ladungsspalts) bestimmte Gesetzmäßigkeiten erfüllen müssen.

In anderen Publikationen werden zum gleichen Zweck spezielle Kühlmaßnahmen vorgeschlagen, um die Ozonausbeute zu erhöhen, so z.B. neben der Flüssigkeitskühlung der Außenelektrode die Innenkühlung der Hochspannungselektrode mit Gas oder Flüssig­ keit in der DE-OS 23 57 392, oder die Zwischenkühlung des mit Ozon angereicherten Einsatzgases bei hintereinanderge­ schalteten Ozonisatoren in der DE-OS 24 36 914.

Umfassende wissenschaftliche Untersuchungen und praxisnahe Experimente haben gezeigt, daß bei Ozonentladungen die maximal erreichbare Ozonkonzentration noch weiter erhöht werden kann, wenn man Zündverzüge und damit das Pulsen der Entladung ver­ meidet. Bislang konnte man diesen Effekt sowohl durch Verändern der Elektroden (eloxiertes Aluminium) als auch durch Gasbei­ mischungen (z.B. Zumischen von einigen Gew.-% Stickstoff zum Sauerstoff bei einem mit Sauerstoff betriebenen Ozonerzeuger) beeinflussen.

Da für spezielle Anwendungen, wie z.B. Zellstoffbleichung mit Ozon, Ozonisatoren mit hohen Grenzkonzentrationen benötigt werden, besteht ein großes Bedürfnis für derartige Ozoner­ zeuger.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ozonerzeuger zu schaffen, der gegenüber dem Bekannten eine erhöhte Ozon- Grenzkonzentration aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zumindest eine der den Ent­ ladungsspalt begrenzenden Flächen mit einer dünnen Schicht mit hohem Sekundäremissionskoeffizienten versehen ist. Als Materialien kommen hierbei insbesondere MgO, aber auch Yb₂O₃, La₂O₃ und CeO₂ in Frage. Die Schichtdicke liegt in der Größenordnung von 0,1 µm bis 10 µm.

Ein mit einer derartigen Schicht versehener Ozonerzeuger zeich­ net sich durch weitgehende Vermeidung von Zündverzügen und damit "pulsfreier" Entladung aus und erlaubt somit hohe Grenz­ konzentrationen zu erreichen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

In der einzigen Figur Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung stark vereinfacht dargestellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In der Figur ist mit 1 ein Entladungsspalt mit 2 eine erste metallische, mit 3 eine zweite metallische Elektrode bezeich­ net. Eine dielektrische Schicht trägt die Bezugsziffer 4. Bei einem Ozonerzeuger mit Glasdielektrikum ist demgemäß die Schicht 4 aus Glas, das auf der dem Entladungsspalt 1 abgewandten Oberfläche mit einer Metallschicht versehen ist. Bei einem Ozonerzeuger mit Keramik-Dielektrikum, z.B. einem solchen, wie er in der DE-OS 34 42 121 oder US-PS 46 50 648 beschrieben ist, besteht die Schicht 4 aus dielektrischen Pulvern unterschiedlicher Korngrösse mit Kunstharzbindung. Die dem Entladungsspalt 1 zugewandten Oberflächen der ersten Elektrode 2 und die der dielektrischen Schicht sind je mit einer etwa 1 um dicken Schicht 5, 6 aus MgO bedeckt. Der Ozon­ erzeuger wird von einer Wechselstromquelle 7 mit einstellbarer Amplitude und/oder Frequenz und/oder Kurvenform gespeist.

Das Aufbringen der Schichten 5 und 6 erfolgt analog zu den Verfahren, wie sie standardmässig bei Plasmadisplayzellen verwendet werden, um die Zündspannung zu fixieren (vergl. z.B. J.I. Pankove: Display Devices, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1980, Seiten 101 ff.).

Anstelle einer MgO-Schicht eignen sich auch Beschichtungen aus Yb₂O₃, La₂O₃ oder CeO₂. Auch kann es genügen, nur eine der den Entladungsspalt 1 begrenzenden Flächen zu beschichten.

Die oben ausgeführten Schichten zeichnen sich durch einen großen Koeffizienten für Sekundärelektronenemission (2. Towns­ end-Koeffizient) aus. Bei diesen Materialien können auf die Schicht auftreffende Ionen und Photonen besonders leicht Sekun­ därelektronen auslösen. Damit stehen für den Zündvorgang immer genügend Elektronen zur Verfügung, so dass die Entladung beim Erreichen der Zündspannung sofort durchzündet. Es können sich daher keine Zündverzüge bilden, die zu einem Pulsen der Ent­ ladung führen. Unter diesen speziellen Bedingungen werden wesentlich höhere Ozonkonzentrationen erreicht.

Claims (3)

1. Ozonerzeuger mit einer ersten (2) und einer zweiten metalli­ schen Elektrode (3) und einer Schicht (4) aus dielektri­ schem Material auf der der ersten Elektrode (2) zugewandten Oberfläche der zweiten Elektrode (3), welche erste Elektro­ de (2) und besagte Schicht (4) den Entladungsspalt (1) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der den Entladungsspalt (1) begrenzenden Fläche mit einer dünnen Schicht (5, 6) mit hohem Sekundäremissionskoeffi­ zienten versehen ist.

2. Ozonerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht (5, 6) aus MgO, Yb₂O₃, La₂O₃ oder CeO₂ besteht.

3. Ozonerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht(en) (5, 6) zwischen 0,1 µm und 10 µm, vorzugsweise etwa 1 µm, ist.