TWI535650B - 臭氧產生裝置 - Google Patents

Description

臭氧產生裝置

本揭露是有關於一種臭氧(O₃)產生裝置，且特別是有關於一種具有進氣緩衝空間的臭氧產生裝置。

臭氧具有強氧化特性，是世界公認的高效殺菌劑，可分解或消除對環境或健康有危險的物質。目前在許多國家和地區，臭氧都受到廣泛的應用，如用在飲用水消毒、醫用水消毒等領域。

現今的臭氧產生機產生臭氧的方式主要可分為以下兩種。(1)電暈放電(corona discharge)：將氣體通入二電極板間，使電子在電極之間移動，這些電子提供能量，游離氧分子，以產生臭氧，其原理類似自然界的電擊現象。當通入的氣體為一般空氣時，由於空氣中含有許多的氮，因此除了產生臭氧外也會產生許多氮化合物(NO_x，如二氧化氮等)，此類氮化合物具有腐蝕性，對人體有害，是電暈放電法最大的缺點。此外，用於此法的裝置，放電氣體會直接接觸到金屬電極，易使金屬電極腐蝕，其可能產生金屬鏽蝕的粉塵而混入O₃之中，不利於後續的臭氧應用。(2)UV光化學式：低壓汞燈的紫外光(UV)，在波長小於243nm時，可將空氣中的氧分子解離形成臭氧，但由於汞燈的放射光譜中，波長185nm的比例較低，只佔整體光譜能量的7%~15%，因此大部份汞燈的能量都無法用來將氧分子解離為臭氧，因此目前市面上UV光化學式的臭氧產 生器只適用於製造少量臭氧，濃度例如大致介於100到200ppm。此外，用於此法的裝置往往需要比較長的暖機時間，因此O₃的生成量不易控制，且生成的O₃會吸收波長254nm的紫外光還原成O₂。凡此種種，構成了對更進步的臭氧產生裝置的迫切需求。

本揭露提供一種臭氧產生裝置，可以提高臭氧的濃度和產率。

本揭露的臭氧產生裝置包括反應腔體、紫外光源和第一燈管保護套。反應腔體包括第一端面、第二端面以及與第一及第二端面連接的側壁。紫外光源置於反應腔體內，且與反應腔體的側壁之間形成氣體反應空間。第一燈管保護套具有底部和套體以定義出一容置空間，其中紫外光源的一端置於該容置空間內，且第一燈管保護套的底部、反應腔體的第一端面和反應腔體的側壁的一部分共同定義出進氣緩衝空間。當氣體經由進氣口通入反應腔體時，先流入進氣緩衝空間，再流入氣體反應空間。

基於上述，本揭露提供的臭氧產生裝置具有特別的氣體流場設計。透過在第一燈管保護套和反應腔體的第一端面之間形成進氣緩衝空間，可以讓氣體的分布更為均勻，藉此，產生的臭氧濃度相當高。

為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例作詳細說明如下。

100、600‧‧‧臭氧產生裝置

102‧‧‧反應腔體

102a‧‧‧第一端面

102b‧‧‧第二端面

102c‧‧‧側壁

102d‧‧‧進氣口

102e‧‧‧排氣口

104、304、404‧‧‧紫外光源

106、206、207、217、306、606‧‧‧第一燈管保護套

106a、122a‧‧‧底部

106b、122b‧‧‧套體

106c、122c‧‧‧容置空間

108‧‧‧氣體反應空間

110、210‧‧‧進氣緩衝空間

112、212‧‧‧進氣通道

114‧‧‧放電氣體

116‧‧‧燈管

118、418‧‧‧外電極

119‧‧‧高電壓源

120、420‧‧‧內電極

121‧‧‧排氣緩衝空間

122、322、622‧‧‧第二燈管保護套

124‧‧‧排氣通道

200、201‧‧‧溝槽

203‧‧‧貫穿孔

219‧‧‧間隔構件

302a、602a‧‧‧第一端蓋

302b、602b‧‧‧第二端蓋

302c、602c‧‧‧腔體外殼

303‧‧‧支撐件

415‧‧‧內管

416‧‧‧外管

622a、622b、622c‧‧‧組件

623‧‧‧氣密構件

625‧‧‧絕緣層

D₁‧‧‧寬度

L₁‧‧‧長度

R‧‧‧滯留區

圖1是根據本揭露第一實施例所繪示的臭氧產生裝置的剖面示意圖。

圖2A是根據本揭露的第二實施例繪示的一種臭氧產生裝置的局部放大圖。

圖2B和圖2C分別是圖2A的燈管保護套的上視圖和透視圖。

圖3A是根據本揭露的第二實施例繪示的另一種臭氧產生裝置的局部放大圖。

圖3B和圖3C分別是圖3A的燈管保護套的上視圖和透視圖。

圖4A是又一種臭氧產生裝置的局部放大圖。

圖4B和圖4C分別是圖4A的燈管保護套的上視圖和透視圖。

圖5A是根據本揭露第三實施例所繪示的臭氧產生裝置的零件分解圖。

圖5B是圖5A的臭氧產生裝置的第一燈管保護套及其鄰近構件的剖面圖。

圖6是另一種由零件組裝而成的臭氧產生裝置的剖面示意圖。

圖7是根據第四實施例所繪示的臭氧產生裝置的示意圖。

圖8A呈現了比較例1、比較例2和實驗例1的三種臭氧產生裝置在工作時，產生的臭氧濃度和時間的關係。

圖8B是比較例1、比較例2和實驗例1的臭氧產生裝置在不同流速條件下表現的產率。

圖8C是比較例2的臭氧產生裝置的剖面示意圖。

圖9A和圖9B呈現了實驗例2和實驗例3的臭氧產生裝置在工作時，產生的臭氧濃度和時間的關係。

圖1是根據本揭露的第一實施例所繪示的臭氧產生裝置的剖面 示意圖。

請參照圖1，臭氧產生裝置100包括反應腔體102、紫外光源104和第一燈管保護套106。以下，將分別詳述這些構件的內部細節和相互作用關係。

在本實施例中，反應腔體102包括第一端面102a、第二端面102b以及與第一端面102a及第二端面102b連接的側壁102c，其中，第一端面102a上設置有進氣口102d，第二端面102b上設有排氣口102e。在臭氧產生裝置100工作時，含有氧氣的氣體從進氣口102d進入反應腔體102，被紫外光源104照射激發，從而產生臭氧，再經由排氣口102e排出反應腔體102，以供下一步的利用。為了說明的清楚起見，在圖1中另以箭頭表示氣體的流向。

反應腔體102可以由任意的已知方法和任意的已知材料形成，舉例來說，其側壁102c可以由透明材料製成，例如玻璃或石英，也可以由金屬製成，而其第一端面102a和第二端面102b可以由金屬或其他材料製成。在這種例子裡，第一端面102a、第二端面102b和側壁102c可以是獨立構件，在各自成形之後才組裝在一起，這種組裝零件而構成反應腔體的例子將在後文舉例說明。當然，在其他的例子裡，一體成形的製程也是有可能的。

紫外光源104置於反應腔體102內，與反應腔體102的側壁102c之間形成氣體反應空間108。通入反應腔體102的氣體在氣體反應空間108中被紫外光源104照射而產生臭氧。氣體反應空間108的大小，亦即，紫外光源104和反應腔體102的側壁102c的距離，通常沒有特別限制。然而此距離可以經過調整，以達到最佳的臭氧產生效果。這種調整和紫外光源104光源的種類、空氣中氧氣的濃度有關，茲說明如下。

紫外光源104可以是準分子燈(excimer lamp)。準分子燈是一種先進紫外光源，根據所使用的放電氣體種類不同，它可以產生不同波長之紫外光，其波長可分別落於紫外波段(ultraviolet，UV)和真空紫外波段(vacuum ultraviolet，VUV)，例如產生波長172nm的紫外光。由於準分子燈可以產生能量均一的紫外光，相較於一般電暈放電(corona discharge)的能量分布廣泛的電子，更不易激發空氣中的氮氣，這將使得臭氧產物的純度提高。此外，準分子燈也可提高臭氧的產率，並使點燈滅燈的時間加快至微秒(μs)等級。然而，172nm的紫外光在空氣中的穿透距離是有限的，如果紫外光源104和反應腔體102的側壁102c的距離太大，紫外光源104可能不足以讓離它太遠的氧氣轉變為臭氧，以至於一部分處於氣體反應空間108中的氧氣不起反應，這就降低了臭氧產生效率。因此，在紫外光源104是放射波長172nm的紫外光的準分子燈的例子裡，紫外光源104和反應腔體102的側壁102c之間的距離，較佳是控制成小於特定距離，例如小於3mm。如果通入反應腔體102的空氣中的氧濃度更高，例如通入的是純氧，則此距離或許還可進一步減小至1mm。

以下以紫外光源104是準分子燈為例，對其進行更詳細的說明。在此例中，紫外光源104包括燈管116、外電極118、內電極120以及充填於燈管116中之放電氣體114。外電極118可以是網狀的金屬電極，且因此在剖面圖中被繪示成多個分離的線段。外電極118配置於燈管116的外壁上。內電極120可以是位於燈管116內的線狀電極。燈管116中填充有放電氣體114，例如氙氣(Xe)，其可以在被施予高電壓時產生氣體放電反應而放射出紫外光線。外電極118的一部分(圖1中的右側部分)和第一燈管保護套106接觸，且兩者電性連接，換言之，在本實施例中，外電極118藉由和第一燈管保護套106接觸而和反應腔體102電性連 接。至於內電極120則穿出反應腔體102，和反應腔體102電性絕緣。外電極118(以及與其電性連接的反應腔體102)可以接地(grounded)，而內電極120可連接到高電壓源119，藉此，得以對燈管116內的放電氣體114施予高電壓。

第一燈管保護套106固定在反應腔體102中，可以收納、支撐並保護紫外光源104，其材料沒有特別限制，但在本實施例中可以是鋁。第一燈管保護套106具有底部106a和套體106b，底部106a和套體106b定義出一容置空間106c，而紫外光源104的一端(在圖1中為右端)就置於容置空間106c內。套體106b的高度沒有特別限制，以足以收納紫外光源104為宜，當然，如果套體106b是由不透光的材料製成，則其高度不宜過大，以免遮蔽了紫外光源104產生的紫外光。至於套體106b的厚度也沒有特別限制，在一實例中，可以薄到約1mm左右。

第一燈管保護套106的底部106a、反應腔體102第一端面102a和反應腔體102的側壁102c的一部分(在圖1中是最靠近第一端面102a的部分)共同定義出進氣緩衝空間110。從圖1可以清楚地看出，當氣體經由進氣口102d通入反應腔體102時，會先流入進氣緩衝空間110，在進氣緩衝空間110中均勻散布，再流入氣體反應空間108。這可以避免反應腔體102中產生氣體的滯留區，且由於改善了氣體的滯留現象，本實施例的臭氧產生裝置100可以提高臭氧的產率。此結果在下文將以實驗證實之。進氣緩衝空間110的長度L₁不受特別限制，可以根據臭氧產生裝置100整體和各部件的尺寸加以調整，例如可以介於0.5mm到6mm之間。

雖然在圖1中將進氣口102d繪示為配置在第一端面102a上，但本揭露其實不限於此。例如，進氣口102d也可以配置在側壁102c上比較靠近第一端面102a的位置，只要氣體經由進氣口102d進入反應腔體 102時，會先進入進氣緩衝空間110，再流入氣體反應空間108即可。

此外，第一燈管保護套106的套體106b與反應腔體102的側壁102c之間構成進氣通道112。當氣體由進氣口102d通入反應腔體102時，氣體先流入進氣緩衝空間110，而後經由進氣通道112流入氣體反應空間108。進氣通道112的寬度，亦即套體106b和反應腔體102的側壁102c之間的距離，通常可以任意調整，在本實施例中，進氣通道112的寬度D₁小於3mm。

再者，臭氧產生裝置100還包括第二燈管保護套122。第二燈管保護套122的功能、材料、結構和位置可以和第一燈管保護套106相似或相應，其具有底部122a和套體122b，且由底部122a和套體122b定義出容置空間122c。紫外光源104的另一端(圖1中為左端)置於容置空間122c內。類似地，第二燈管保護套122的底部122a和反應腔體102的第二端面102b之間形成排氣緩衝空間121，排氣緩衝空間121和排氣口102e直接相通。同樣地，第二燈管保護套122的套體122b與反應腔體102的側壁102c間形成排氣通道124。因此，當氣體由進氣口102d通入反應腔體102時，氣體依序流入進氣緩衝空間110、進氣通道112、氣體反應空間108、排氣通道124和排氣緩衝空間121，最後經由排氣口102e流出反應腔體102。排氣緩衝空間121的存在可使氣體流場速度較為均一與平順，此有助於將含有高濃度臭氧的氣體排出反應腔體102，如果沒有排氣緩衝空間121的設置，含高濃度臭氧的氣體可能會滯留在反應腔體中流速較慢或亂流的區域，在短時間後又轉變回氧氣，而且即使再度被激發為臭氧，也會因被排出反應腔體的機率降低，因而降低臭氧的產率和濃度。

其他屬於本實施例的特徵亦一併說明如下。在圖1中，紫外光 源104和反應腔體102的中心軸重合。在本實施例中，反應腔體102呈管狀，因此，如果對進氣緩衝空間110取一和前述中心軸垂直的截面，此截面會是圓形截面；如果對進氣通道112取一和前述中心軸垂直的截面，此截面是環形截面。在本實施例中，圓形截面的面積可以大於或等於環形截面的面積，以促進氣體緩衝和氣體分布的效果。

圖1雖然繪示了第一燈管保護套106和第二燈管保護套122的一種可能態樣，但這只是多種可能中的一種而已。只要第一燈管保護套的實體結構能夠提供進氣緩衝空間，且又能讓氣體均勻地流入氣體反應空間，就能滿足本揭露的目的。以下舉例說明數種其他的可能態樣。

圖2A是根據本揭露的第二實施例繪示的一種臭氧產生裝置的局部放大圖。圖2A著重繪示了第一燈管保護套以及其附近的構件，亦即，僅繪出反應腔體102、其第一端面102a和側壁102c、紫外光源104、進氣口102d以及第一燈管保護套206。

圖2A和圖1所繪示的實施例的差異在於，圖2A中的第一燈管保護套206緊貼著第一端面102a和反應腔體102的側壁102c。儘管如此，仍可以透過結構上的設計，使進氣緩衝空間和進氣通道得以實現，茲說明如下。

圖2B和圖2C分別是圖2A的第一燈管保護套206的上視圖和透視圖。

請參照圖2A、圖2B和圖2C，在此例中，第一燈管保護套206上形成有多個溝槽200，該些溝槽200自第一燈管保護套206的底部起始，放射狀地延伸至其套體。雖然圖中繪示了八道溝槽，但是溝槽的數量其實沒有特別限制。在第一燈管保護套206底部的溝槽200會和第一端面102a共同形成進氣緩衝空間210，在其套體上的溝槽200和反應腔體102 的側壁102c構成多條進氣通道212。當氣體由進氣口102d通入反應腔體102時，氣體流入進氣緩衝空間210，再經由進氣通道212流入氣體反應空間。每一溝槽200的深度可以相同或互不相同，且也沒有特別限制，只要氣體可以通過即可，例如可以小於1mm。

圖3A是根據本揭露的第二實施例繪示的另一種臭氧產生裝置的局部放大圖。圖3B和圖3C分別是圖3A的第一燈管保護套的上視圖和透視圖。

請參照圖3A、圖3B和圖3C，在此例中，第一燈管保護套207的底部形成有多個溝槽201。溝槽201自第一燈管保護套207底部的中心向外放射，延伸至底部的邊緣，從而提供進氣緩衝空間。在第一燈管保護套207的套體中形成有多個貫穿孔203。每一貫穿孔203和其中一條溝槽201相連通。當氣體由進氣口102d通入反應腔體102時，氣體先流入進氣緩衝空間，再經由該些貫穿孔203流入氣體反應空間。

圖4A繪示了另一種臭氧產生裝置的局部放大圖。圖4B和圖4C分別是圖4A的燈管保護套的上視圖和透視圖。

請參照圖4A、圖4B和圖4C，在此例中，第一燈管保護套217的底部上設置有間隔構件219。間隔構件219抵靠在腔體102的第一端面102a上，藉此，進氣緩衝空間形成在第一燈管保護套217的底部和第一端面102a之間。換言之，在此例中，進氣緩衝空間的長度是由間隔構件219的高度決定的。和圖3A到圖3C所繪的例子相同的是，在第一燈管保護套217的套體中也形成有多個貫穿孔203。每一貫穿孔203均和進氣緩衝空間相連通。當氣體由進氣口102d通入反應腔體102時，氣體先流入進氣緩衝空間，再經由該些貫穿孔203流入氣體反應空間。

請再參照圖1，圖1繪示的是臭氧產生裝置的整體構造，如同前 文描述過的，臭氧產生裝置可以是由多個零件組裝而成的。為此，圖5A和圖6給出了另外兩種實施例，其細節和圖1所繪的可能有些許差異，然而，讓氣體先進入進氣緩衝空間再進入氣體反應空間的效果是一樣的。

圖5A是根據本揭露第三實施例所繪示的臭氧產生裝置的零件分解圖。由此圖可說明本發明裝置的拆解與組裝之便利性。

請參照圖5A，臭氧產生裝置的零件包括第一端蓋302a、第二端蓋302b、腔體外殼302c、紫外光源304、第一燈管保護套306和第二燈管保護套322。如圖的虛線線框所示，許多構件具有相互對應的螺紋，因此適合以螺紋結合的方式固定在一起。例如，第一端蓋302a、第二端蓋302b和腔體外殼302c就可以結合在一起以構成反應腔體。值得注意的是，在第一燈管保護套306和腔體外殼302c之間有數個球形的支撐件303，用以定位第一燈管保護套306。這和第一實施例中第一燈管保護套106的定位方式是不同的。當然，球形的支撐件303彼此之間是有間隔的，因此不會影響氣體從進氣之處流入反應腔體的中心處。有關此點，還可以參照圖5B，其呈現的是沿著反應腔體的軸向觀察第一燈管保護套306及其鄰近構件所得的側向剖面圖。雖然圖5A繪示了以螺紋將對應的組件結合起來的實施例，但是本發明並不以此為限，在其他實施例中，當然也可以使用任意的其他已知手段來結合臭氧產生裝置的零件。

圖6是另一種由零件組裝而成的臭氧產生裝置的剖面示意圖，和圖5A不同的是，圖6繪示的是組裝完成以後的臭氧產生裝置。

請參照圖6，臭氧產生裝置600的基本構件包括第一端蓋602a、第二端蓋602b、腔體外殼602c、紫外光源104(和圖1所繪的相同)、第一燈管保護套606和第二燈管保護套622。第一端蓋602a、腔體外殼602c和第一燈管保護套606是以金屬(例如鋁)製成的，且第一端 蓋602a和腔體外殼602c透過第一燈管保護套606和紫外光源104的外電極118電性連接，使外電極118接地。為了激發氙氣進而產生紫外光，紫外光源104的內電極120和外電極118之間通常要有很高的跨壓，因此，內電極120和外電極118之間必須保持電性絕緣。為此，以絕緣材料製成第二端蓋602b，絕緣材料的例子可以是採用一般的工程塑膠，例如：鐵氟龍(PTFE)或聚醚醚酮(poly(ether-ether-ketone)；PEEK)。

至於第二燈管保護套622，則是採用PEEK等工程塑膠來達到絕緣的效果，然而塑膠的加工性可能沒有金屬那麼優秀。為此，將第二燈管保護套622設計為由組件622a、組件622b和組件622c結合起來的構件。在和紫外光源104接觸的部分，第二燈管保護套622的套體的厚度應該要薄一些，因此使用較利於加工的金屬材料製作組件622a。在和第二端蓋602b接合的部分，由於型態較為複雜，也是用利於加工的金屬材料製作組件622c。兩者之間則以PEEK塑膠材料製作的組件622b區隔開來，以確保絕緣效果。此外，在第二燈管保護套622和第二端蓋602b的接合處還可以設置有氣密構件623(如O-ring)，以免氣體由該處逸出，另外第二燈管保護套622也可全部由金屬材質製成，只要在內電極120與保護套622之間加入一絕緣層625即可。

請再參照圖1，圖1中所繪示的紫外光源104是單一燈管的準分子燈。如同前文已經提過的，本揭露的紫外光源104不限於此。即使紫外光源104是準分子燈，其也不限於圖1所繪示者。例如，紫外光源104可以是雙層管的準分子燈，如圖7所示。

圖7是根據第四實施例所繪示的臭氧產生裝置的示意圖，其中臭氧產生裝置大致和圖1所繪示的相同，兩者的差異之處僅在於紫外光源的構造。

參照圖7，紫外光源404包括外管416、內管415、外電極418和內電極420。內管415位於外管416內，其中放電氣體114(例如Xe)填充在外管416以及內管415之間。外電極418配置於外管416的外壁上。內電極420配置於內管415的內壁上。作為一種準分子燈，紫外光源404的運作原理和第一實施例中描述的可以是完全相同的。差異在於，第一實施例中的內電極120必須要穿入燈管116(如圖1)，才能激發放電氣體114。因此在內電極120穿入燈管116處通常必須要進行封合金屬(電極材料)和陶瓷(燈管材料)的步驟，平添製程的困難。在本實施例的這種雙層管的結構中，內電極420不需要穿過燈管，只是配置在內管415的內壁上，可以省去金屬和陶瓷封合的步驟。

〈實驗〉

下文將參照實驗例，更具體地描述本揭露。雖然描述了以下實驗，但是在不逾越本揭露範疇之情況下，可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應根據下文所述的實驗對本揭露作出限制性的解釋。

圖8A呈現了比較例1、比較例2和實驗例1的三種臭氧產生裝置在工作時，產生的臭氧濃度和時間的關係。圖8A所示的實驗均是在氣體流速18L/min的條件下進行。

比較例1是傳統的以市售汞燈(功率35W)為紫外光源的臭氧產生裝置(Ozone Technology，型號UV-10)。因為汞是液體，必須等待一段加溫的時間，才會轉變成蒸氣，氣體分子再受電子撞擊才會放出紫外光。因此，比較例1的臭氧產生裝置產生臭氧的速度較慢(圖中斜率較低)。比較例2是以準分子燈為紫外光源的臭氧產生裝置，其結構如圖8C所繪示。圖8C的臭氧產生裝置和圖6所繪示的本揭露的臭氧產生裝置 相似，其差異在於，在比較例2的臭氧產生裝置中，燈管保護套分別抵靠在腔體的兩個端面，而進氣口和排氣口分別設置在腔體的側壁上。氣體從進氣口通入以後，其移動路徑大致如圖8C中的箭頭所示，然而，在此設計下，由於臭氧產生裝置沒有進氣緩衝空間也沒有排氣緩衝空間，因此氣體不能均勻地散布在腔體內，也不能順利地往排氣口流動，反而在進氣處和排氣處都會形成滯留區R，使氣體困在燈管和腔體側壁之間。臭氧是一種半衰期很短的化合物，一旦滯留在反應腔體內，不久就又會轉變為氧氣，使得能量徒然耗費，而使臭氧產生裝置的產效、產能不佳。

由於採用了準分子燈，和比較例1相較之下，比較例2的臭氧產生裝置產生臭氧的速度快了很多。然而由於前述設計上的缺陷，比較例1和2的最大臭氧濃度卻相去不遠。

實驗例1使用的是以準分子燈為紫外光源，且結構設計如圖6所示的臭氧產生裝置。就如同圖6和圖8C的差異僅在進氣緩衝空間和排氣緩衝空間的有無一樣，實驗例1和比較例2的差異也僅在於此；臭氧產生裝置的各個構件的材料、尺寸基本上都是相同的。在實驗例1中，準分子燈的燈管是石英管，長度140mm，金屬內電極穿入石英管中，金屬網狀外電極接地。在石英管內充填約300torr的Xe氣。啟動電壓1500V(60kHz)。這種準分子燈產生的就是波長約172nm的紫外光。

如圖8A所示，實驗例1的臭氧產生裝置不但產生臭氧的速度很快(在三條曲線中斜率最大)，最後能夠穩定達到的臭氧濃度也遠高於比較例1和比較例2，幾乎達到兩倍以上。這證實了本揭露的效果。

圖8B呈現的則是比較例1、比較例2和實驗例1的臭氧產生裝置在不同流速條件下表現的產率。參照圖8B，和比較例1相比，由於比較例2採用了準分子燈，其可以用相對較低的功率生成濃度相當的臭氧， 因此其產率有所提高。至於實驗例1的臭氧產生裝置，由於它獨特的結構設計(特別是進氣緩衝空間的設置)，其臭氧產率更是遠遠超過比較例1和2。

圖9A和圖9B呈現了實驗例2和實驗例3的臭氧產生裝置在工作時，產生的臭氧濃度和時間的關係。實驗均在氣體流速18L/min的條件下進行。實驗例2和實驗例3都使用如同圖6所繪的臭氧產生裝置。差異之處在於進氣緩衝空間的長度L₁不同。實驗例2的L₁是6mm。實驗例3的L₁是0.5mm。由此可見，只要進氣緩衝空間存在，至少在其長度介於0.5mm和6mm之間時都能完成緩衝、均勻分布氣體的效果。

綜上所述，本揭露著重在臭氧產生裝置的氣體流場設計，且也可以兼顧製作和組裝的便利，亦不需太高成本。本揭露的設計使得外部氣體(例如空氣或是純氧氣)均勻地通過紫外光源的表面，如此，產生的臭氧濃度相當高，解決了當前使用紫外光源的臭氧產生裝置製作複雜、成本高、腔體容易破裂等問題。

雖然已以實施例對本揭露作說明如上，然而，其並非用以限定本揭露。任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍的前提內，當可作些許的更動與潤飾。故本申請案的保護範圍當以後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧臭氧產生裝置

102‧‧‧反應腔體

102a‧‧‧第一端面

102b‧‧‧第二端面

102c‧‧‧側壁

102d‧‧‧進氣口

102e‧‧‧排氣口

104‧‧‧紫外光源

106‧‧‧第一燈管保護套

106a、122a‧‧‧底部

106b、122b‧‧‧套體

106c、122c‧‧‧容置空間

108‧‧‧氣體反應空間

110‧‧‧進氣緩衝空間

112‧‧‧進氣通道

114‧‧‧放電氣體

116‧‧‧燈管

118‧‧‧外電極

119‧‧‧高電壓源

120‧‧‧內電極

121‧‧‧排氣緩衝空間

122‧‧‧第二燈管保護套

124‧‧‧排氣通道

D₁‧‧‧寬度

L₁‧‧‧長度

Claims (21)

1. 一種臭氧產生裝置，包括：一反應腔體，包括一第一端面、一第二端面以及與該第一及第二端面連接的一側壁；一紫外光源，置於該反應腔體內，其中該紫外光源與該反應腔體的側壁之間形成一氣體反應空間；以及一第一燈管保護套，具有一底部和一套體以定義出一容置空間，其中該紫外光源的一端置於該容置空間內，且該第一燈管保護套的該底部、該反應腔體的該第一端面以及該反應腔體的一部分該側壁共同定義出一進氣緩衝空間，該第一燈管保護套的該套體與該反應腔體的該側壁之間構成一進氣通道，其中當一氣體經由一進氣口通入該反應腔體時，該氣體先流入該進氣緩衝空間，再經由該進氣通道流入該氣體反應空間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的臭氧產生裝置，其中該進氣通道的寬度小於3mm。
3. 一種臭氧產生裝置，包括：一反應腔體，包括一第一端面、一第二端面以及與該第一及第二端面連接的一側壁；一紫外光源，置於該反應腔體內，其中該紫外光源與該反應腔體的側壁之間形成一氣體反應空間；以及一第一燈管保護套，具有一底部和一套體以定義出一容置空間，其中該紫外光源的一端置於該容置空間內，且該第一燈管保護套的該底部、該反應腔體的該第一端面以及該反應腔體的一部分該側壁共同定義出一進氣緩衝空間，該第一燈管保護套具有多個溝槽，且該些溝槽與該反應腔體的該側壁構成多個進氣通道，當一氣體由一進氣口通入該反應腔體時，該 氣體先流入該進氣緩衝空間，再經由該些進氣通道流入該氣體反應空間。
4. 如申請專利範圍第3項所述的臭氧產生裝置，其中該些溝槽的深度小於1mm。
5. 如申請專利範圍第3項所述的臭氧產生裝置，其中該些溝槽在該第一燈管保護套的該底部以放射狀形式排列。
6. 一種臭氧產生裝置，包括：一反應腔體，包括一第一端面、一第二端面以及與該第一及第二端面連接的一側壁；一紫外光源，置於該反應腔體內，其中該紫外光源與該反應腔體的側壁之間形成一氣體反應空間；以及一第一燈管保護套，具有一底部和一套體以定義出一容置空間，其中該紫外光源的一端置於該容置空間內，且該第一燈管保護套的該底部、該反應腔體的該第一端面以及該反應腔體的一部分該側壁共同定義出一進氣緩衝空間，該第一燈管保護套具有多個貫穿孔，且當一氣體由一進氣口通入該反應腔體時，該氣體先流入該進氣緩衝空間，再經由該些貫穿孔流入該氣體反應空間。
7. 如申請專利範圍第1、3、6項任一項所述的臭氧產生裝置，其中該紫外光源包括：一燈管，其中一放電氣體填充在該燈管中；一內電極，配置在該燈管內部，且其一端延伸至該燈管外部；以及一外電極，其一部分和該第一燈管保護套接觸，且兩者電性連接。
8. 如申請專利範圍第1、3、6項任一項所述的臭氧產生裝置，其中該紫外光源包括：一外管； 一內管；位於該外管內，其中一放電氣體填充在該外管以及該內管之間；一外電極，配置於該外管的外壁上；以及一內電極，配置於該內管的內壁上。
9. 如申請專利範圍第1、3、6項任一項所述的臭氧產生裝置，其中該紫外光源包括：一燈管，其中一放電氣體填充在該燈管中；一外電極，配置於該燈管的外壁上；以及一內電極，位於該燈管內。
10. 如申請專利範圍第8項所述的臭氧產生裝置，其中該內電極穿出該反應腔體且和該反應腔體電性絕緣，而該外電極藉由和該第一燈管保護套接觸而和該反應腔體電性連接。
11. 如申請專利範圍第9項所述的臭氧產生裝置，其中該內電極穿出該反應腔體且和該反應腔體電性絕緣，而該外電極藉由和該第一燈管保護套接觸而和該反應腔體電性連接。
12. 如申請專利範圍第1、3、6項任一項所述的臭氧產生裝置，更包括一第二燈管保護套，其具有一底部和一套體，該第二燈管保護套之該底部和該套體定義出另一容置空間，其中該紫外光源的另一端置於所述另一容置空間內。
13. 如申請專利範圍第12項所述的臭氧產生裝置，其中該第二燈管保護套的該底部和該反應腔體的該第二端面之間形成一排氣緩衝空間。
14. 如申請專利範圍第13項所述的臭氧產生裝置，其中該進氣緩衝空間和該排氣緩衝空間的長度分別大於或等於0.5mm。
15. 如申請專利範圍第13項所述的臭氧產生裝置，其中該排氣緩衝 空間和該反應腔體的一排氣口直接相通。
16. 如申請專利範圍第15項所述的臭氧產生裝置，其中該第二燈管保護套的該套體與該反應腔體的該側壁之間構成一排氣通道。
17. 如申請專利範圍第16項所述的臭氧產生裝置，其中當該氣體由該進氣口通入該反應腔體時，該氣體先流入該進氣緩衝空間，再經由該進氣通道流入該氣體反應空間，接著經由該排氣通道流入該排氣緩衝空間，最後經由該排氣口流出該反應腔體。
18. 如申請專利範圍第1、3、6項任一項所述的臭氧產生裝置，其中該紫外光源和該反應腔體的中心軸重合。
19. 如申請專利範圍第1、3、6項任一項所述的臭氧產生裝置，其中該紫外光源和該反應腔體的該側壁的距離小於3mm。
20. 如申請專利範圍第1、3、6項任一項所述的臭氧產生裝置，其中該進氣緩衝空間垂直該反應腔體的中心軸的截面面積大於等於該進氣通道垂直該反應腔體的該中心軸的截面面積。
21. 如申請專利範圍第1、3、6項任一項所述的臭氧產生裝置，其中該紫外光源為一準分子燈。