TW201710178A - 以經直接冷卻電漿產生臭氧 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種臭氧產生器(1)，其具有高電壓電極(2、2')及至少一個相對電極(4、4')，該高電壓電極(2、2')及該至少一個相對電極(4、4')限制其中配置有至少一個介電質(3、3')且經氣流(6、6')沿流動方向流過之間隙(5、5')，其中該高電壓電極(2、2')及該至少一個相對電極(4、4')裝備有電源連接以產生無聲放電，且在該氣流(6、6')中配置織物(7)，該織物(7)包含由至少一種金屬絲(8)及至少一種不導電纖維(9)組成之材料組合。

Description

以經直接冷卻電漿產生臭氧
本發明係關於一種具有如申請專利範圍第1項之前言之特徵的臭氧產生器及一種具有如申請專利範圍第9項之前言之特徵的織物。
臭氧產生器之效率很大程度上取決於放電間隙中之溫度。一方面，此可歸因於事實臭氧形成反應在低溫下進行更加有效，且另一方面臭氧毀壞機制之動力學隨著溫度按指數律成比例增加。有效冷卻間隙因此對於有效的臭氧產生來說為必不可少的。在一個或兩個側面上經冷卻之臭氧產生器自先前技術已知。其關於熱傳遞之限制因素為放電間隙內之導熱性。電極材料，例如不鏽鋼，比流過放電間隙之氣體導熱要好兩倍至三倍。
臭氧產生器可自專利申請案US 4,232,229已知，其在高電壓電極與相對電極之間的放電間隙中具有例如可為金屬絲網或多孔金屬片之多孔金屬結構。金屬具有良好導熱性，因此在放電間隙內將熱自氣體傳遞至冷卻邊界表面，且因此臭氧產生器之效率可得以改良。無聲放電形成於金屬結構與高電壓電極之間。用於將熱傳導出去之金屬結構由此界定了有效的間隙寬度。
臭氧產生器可自WO 8911908 A1已知，其具有由編織不鏽鋼金屬絲形成且與介電質接觸之電極。編織愈精細，可供用於無聲放電之放 電點愈多，由此增加其有效性。然而，編織不必過於精細，因為此導致較大的放電表面，而其產生相應地大量熱，繼而不利於臭氧產生。
本發明之目標為提供一種在放電間隙內展現良好熱傳遞之臭氧產生器。本發明之目標亦為提供一種有效傳導熱之織物，其用於氣體流過的臭氧產生器之腔室。
術語「織物」為紡織技術(編織或非編織物)領域已知的。紡織織物可指使用紡織技術由紡織原材料製成的任何二維結構。因此，在本發明專利申請案之情形下，織物理解為意謂使用紡織技術製造的任何平坦、彎曲或凸面的二維結構。此等包括尤其非編織物，諸如紡織物、針織物、編結物(braided fabric)及網，以及纖維複合物，諸如非織物及棉羊毛型材料。
前述問題藉助於具有如申請專利範圍第1項之特徵的臭氧產生器及具有如申請專利範圍第1項之特徵的織物解決。
根據本發明，臭氧產生器裝備有高電壓電極及至少一個相對電極，該高電壓電極及該至少一個相對電極限制其中配置有至少一個介電質且經氣流沿流動方向流過之間隙，其中該高電壓電極及該至少一個相對電極裝備有電源連接以產生無聲放電，且織物在該氣流中配置，其中該織物包含由至少一種金屬絲及至少一種不導電纖維組成之材料組合。
經由金屬絲及不導電纖維之材料組合，儘管存在諸多放電點，熱仍自放電間隙有效地傳導出去。
至少一種不導電纖維較佳形成寬度為至少一種金屬絲之至 少5倍的條帶。不導電纖維亦可加工成呈紗形式之條帶。
在一較佳具體實例中，織物為編織物或編結物，其中該編結物在管式臭氧產生器中為較佳的，因為中空圓形繩可藉助於編結特別簡單地製造。
至少一種不導電纖維較佳與至少一個介電質平面接觸。與介電質接觸使得來自放電間隙之熱經由不導電纖維傳導出去。
若金屬絲質量/單位面積與纖維質量/單位面積之比率沿流動方向減小，則為有利的。此使得進入至放電間隙中之熱沿流動方向減少，且熱傳遞沿流動方向增加，使得可抵消沿流動方向之溫度增加。
織物較佳呈單個片體(single piece)形式形成，該片段特別易於引入至間隙中。
至少一種不導電纖維較佳由陶瓷及/或玻璃製成。
在一較佳具體實例中，高電壓電極至少部分由織物形成。此包括整個高電壓電極可能均由織物形成。
織物亦供用於包含由至少一種金屬絲及至少一種不導電纖維組成之材料組合的臭氧產生器之氣流中。
纖維由此有利地形成寬度為至少一種金屬絲的至少5倍，較 佳至少10倍的條帶。
如所已描述，在一有利具體實例中，金屬絲質量/單位面積與纖維質量/單位面積之比率沿流動方向減小。
若織物為編織物或編結物，則由此為有利的。
在一個具體實例中，織物具有至少一個離散區域，其中配置有至少一種不導電纖維，以及至少另一個離散區域，其中織物僅含有金屬絲且無不導電纖維。區域可因此不含不導電纖維而存在。
織物較佳呈單個片體形式形成，該片段易於引入至間隙中，且製造成本低。
目前先進技術及本發明之一較佳具體實例參考附圖在下文中更詳細地解釋，其中：圖1：展示來自先前技術之具有一側或兩側水冷卻的臭氧產生器之圖解圖像，及圖2：展示由金屬絲及不導電纖維形成之織物的三維視圖。
圖1展示臭氧產生器1之電極配置。該等臭氧產生器1可設計為板式臭氧產生器或管式臭氧產生器，其取決於應用領域。
管式臭氧產生器習知在臭氧產生單元中組合在一起使用。臭氧產生器由此在兩個管薄片之間以管束熱交換器之方式彼此平行配置。管式臭氧產生器具有管狀高電壓電極2、管狀介電質3及管狀相對電極4。配置可旋轉對稱。高電壓電極2及相對電極4彼此同心對準。其限制間隙5，該間隙5由含氧氣體流過且其中配置介電質3。配置於外側之相對電極4設計為不鏽鋼管。在臭氧製備期間所生成之廢熱藉助於沿著相對電極4外側 通過之冷卻水加以冷卻。產生器1亦可在兩個側面上均加以冷卻，其中冷卻水流過高電壓電極2內側。
設計上為板狀的板式臭氧產生器具有高電壓電極2'及至少一個相對電極4'。電極2'、4'限制間隙5'，其由含氧氣體6'流過且其中配置介電質3'。習知地，板式臭氧產生器在一個或兩個側面上藉助於沿著電極2'、4'之外部側面通過之空氣加以冷卻。
根據本發明，織物7引入至臭氧產生器1(板式或管式產生器)之氣流6中，該織物由金屬絲8以及不導電材料9組成。金屬絲8界定用於無聲放電之放電點，且不導電材料9建立與放電及相鄰表面之直接熱耦合。為此目的，金屬絲8及不導電材料9在諸多點處均有接觸。與金屬絲8相比，不導電材料9呈二維形式，使得不導電材料9與電極2、2'及介電質3、3'平面接觸。接觸面面積因此應儘可能廣泛。在不導電材料9之區域中無放電進行。不導電材料9與金屬絲8之耦合使得由放電產生的熱有效地傳導出去。不導電材料9為耐臭氧且耐腐蝕的。不導電材料9較佳為陶瓷纖維或玻璃纖維。
在一個具體實例中，織物7形成電極2、2'、4、4'中之一者，較佳形成高電壓電極2、2'。若不導電材料9置放於織物7內，使得材料9至少部分與相鄰介電質3、3'平面接觸，則由此為有利的。
圖2展示由織物6製成之管狀電極。金屬絲8及不導電材料9編結在一起，形成管狀電極。由不導電材料9形成之條帶的寬度為金屬絲8的約7倍。由此將金屬絲寬度定義為金屬絲8之直徑，且將由纖維組成之不導電材料9之帶寬定義為與纖維之長度正交的條帶之擴展。條帶之寬度 因此顯著大於金屬絲寬度。與生成點狀接觸之金屬絲8相比，條帶生成平面接觸。選擇帶寬以使得纖維9與例如鄰接介電質3、3'之接觸面面積儘可能大，其導致熱自放電間隙5、5'有效地傳導出去。在一有利具體實例中，不導電材料9/單位面積之質量沿流動方向增加。放電點/單位面積隨不導電材料9之質量增加而減小，因此每單位面積出現較少放電，且因此較少呈熱形式之能量引入至放電間隙5、5'中。以此方式，臭氧產生器1中生成的沿著流動方向之溫度梯度可得到削弱，使得沿流動方向之溫度在臭氧產生器1末端處亦儘可能保持較低。不導電材料9/單位面積之質量可有所變化，例如增加或減少帶寬、條帶9之數目或條帶或纖維9之間的間隔。
僅由一種材料(例如金屬絲8或不導電材料9)形成之織物7亦有可能引入至放電間隙5、5'之區域中。舉例而言，中間冷卻之形式可經由引入不導電材料9之至區域中進行。亦有可能在臭氧產生器之末端區域中僅使用不導電材料9，因為放電間隙5、5'中之溫度在此處特別高，且期望有效的冷卻。
金屬絲較佳由不鏽鋼製成。
所有所描述具體實例均用於如圖2中所展示之管式臭氧產生器中以及板式臭氧產生器中。其可用於單一間隙及多個間隙系統中。
織物可形成電極中之一者，可為電極之一部分，例如該織物放在電極上，且兩者共同連接至電源，或該織物亦可在電極之間配置。
根據本發明之臭氧產生器以及織物改良了臭氧產生器之效率，其中在放電間隙內之熱傳遞增加。可經由使用不導電材料以可控方式影響放電分佈。另外，不導電材料可與電極及/或介電質之相鄰表面具有儘 可能大的接觸面面積，其使得熱傳遞更加有效。
1‧‧‧臭氧產生器
2‧‧‧管狀高電壓電極
3‧‧‧管狀介電質
4‧‧‧管狀相對電極
5‧‧‧間隙
6‧‧‧氣流

Claims (15)

  1. 一種臭氧產生器(1)，其具有高電壓電極(2、2')及至少一個相對電極(4、4')，該高電壓電極(2、2')及該至少一個相對電極(4、4')限制其中配置有至少一個介電質(3、3')且經氣流(6、6')沿流動方向流過之間隙(5、5')，其中該高電壓電極(2、2')及該至少一個相對電極(4、4')裝備有電源連接以產生無聲放電，其特徵在於在該氣流(6、6')中配置織物(7)，該織物(7)包含由至少一種金屬絲(8)及至少一種不導電纖維(9)組成之材料組合。
  2. 如申請專利範圍第1項之臭氧產生器(1)，其特徵在於該至少一種不導電纖維(9)形成寬度為該至少一種金屬絲(8)之至少5倍的條帶。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之臭氧產生器(1)，其特徵在於該織物(9)為編織物或編結物(braided fabric)。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項之臭氧產生器(1)，其特徵在於該至少一種不導電纖維(9)與該至少一個介電質(3、3')平面接觸。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項之臭氧產生器(1)，其特徵在於金屬絲質量/單位面積與纖維質量/單位面積之該比率沿流動方向減小。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項之臭氧產生器(1)，其特徵在於該織物(7)呈單個片體(single piece)形式形成。
  7. 如前述申請專利範圍中任一項之臭氧產生器(1)，其特徵在於該至少一種不導電纖維(9)係由陶瓷及/或玻璃製成。
  8. 如前述申請專利範圍中任一項之臭氧產生器(1)，其特徵在於該高電壓電極(2、2')至少部分由該織物(7)形成。
  9. 一種織物(7)在臭氧產生器(1)之氣流中的用途，該氣流具有流動方向，其特徵在於該織物(7)包含由至少一種金屬絲(8)及至少一種不導電纖維(9)組成之材料組合。
  10. 如申請專利範圍第9項之用途，其特徵在於該至少一種不導電纖維(9)形成寬度為該至少一種金屬絲(8)之5倍的條帶。
  11. 如申請專利範圍第10項之用途，其特徵在於該條帶(9)之寬度為該至少一種金屬絲(8)的至少10倍。
  12. 如前述申請專利範圍第9項至第11項中任一項之用途，其特徵在於金屬絲質量/單位面積與纖維質量/單位面積之該比率沿流動方向減小。
  13. 如前述申請專利範圍第9項至第12項中任一項之用途，其特徵在於該織物(7)為編織物或編結物。
  14. 如前述申請專利範圍第9項至第13項中任一項之用途，其特徵在於該織物(7)具有至少一個離散區域，其中配置有該至少一種不導電纖維(9)，且提供至少另一個離散區域，其中該織物(7)不含不導電纖維。
  15. 如前述申請專利範圍第9項至第14項中任一項之用途，其特徵在於該織物(7)呈單個片體形式形成。
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