臭氧生成系统技术方案

本发明专利技术的目的在于提供一种能够抑制副产品的产生且低成本的臭氧生成系统。在本发明专利技术中，具备对臭氧产生装置(1)输出原料气体的气体流量调整装置(7)。气体流量调整装置(7)具备多个流量调整部(71、72、73、75)，并将由从第一氧流量调整器(71)输出的氧气和从混合气体流量调整器(75)输出的第一混合气体构成的第二混合气体作为原料气体而对臭氧产生装置(1)输出。在此，在气体流量调整装置(7)中生成的原料气体由氧气和氮气构成，氮相对于氧气的添加率比0ppm大且为100ppm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的目的在于提供一种能够抑制副产品的产生且低成本的臭氧生成系统。在本专利技术中，具备对臭氧产生装置(1)输出原料气体的气体流量调整装置(7)。气体流量调整装置(7)具备多个流量调整部(71、72、73、75)，并将由从第一氧流量调整器(71)输出的氧气和从混合气体流量调整器(75)输出的第一混合气体构成的第二混合气体作为原料气体而对臭氧产生装置(1)输出。在此，在气体流量调整装置(7)中生成的原料气体由氧气和氮气构成，氮相对于氧气的添加率比0ppm大且为100ppm以下。【专利说明】臭氧生成系统
本专利技术涉及具备将含有高纯度氧的原料气体向臭氧产生装置供给的结构的臭氧 生成系统。
技术介绍
作为为了生成臭氧气体而向臭氧产生装置内供给氧气及氮气的现有技术，例如存 在有专利文献1至4等。 在上述的专利文献1至4的技术中，向臭氧产生装置供给原料气体。在此，该原料 气体通过在氧气中添加几百PPM(更多的情况下为几千PPM)以上的氮气等而形成。并且， 在该臭氧产生装置内，利用无声放电来从原料气体生成臭氧气体。这样，在专利文献1-4的 技术中，通过向氧气添加几百、几千PPM以上的氮气，来生成高浓度的臭氧气体。 如图12所示，在专利文献1-4的臭氧产生装置330中，存在面向产生无声放电的 放电空间的放电面（电极301a、301b对置的主面）。在该放电面的至少一侧形成有氧化铝 陶瓷材质等的电介质302(但是，臭氧产生装置330的面向放电空间的放电面为不带有光催 化剂物质的通常的金属物质或绝缘物质）。在臭氧产生装置330的放电空间中，对专利文献 1-4所示的含有大量氮的氧气（原料气体）施加交流电压，从而产生无声放电。由此，该臭 氧产生装置330生成高浓度的臭氧气体。 基于粒子碰撞解离反应学说，来说明专利文献1-4的臭氧产生装置330的臭氧产 生的机理。在此，粒子碰撞解离反应学说是指说明从添加了氮气的氧气来生成高浓度的臭 氧气体的详细机理的学说，是说明如下机理的学说，即，通过产生短间隙无声放电，能够实 现1?电场放电，从而使具有1?能量的电子与氧分子碰撞来使氧气解尚。 在基于该粒子碰撞解离反应理论的臭氧生成中，不论原料氧气中含有的氮添加量 (氮添加的有无）如何，都能够生成高浓度的臭氧气体。但是，通过实验确认了如下事实：在 将未向原料气体中添加大量氮气的氧气作为原料气体的情况下，在上述臭氧产生装置330 中，即使实现短间隙无声放电，也无法生成高浓度的臭氧气体。例如，在实际的臭氧产生装 置330中，当使用不含氮的氧气时，无法生成约200g/m 3(160000ppm)以上的高浓度的臭氧 气体，只能生成20g/m3(9333ppm)左右的低浓度臭氧气体。 通过以上可知，利用粒子碰撞解离反应理论，无法充分说明在具有图12所示结构 的臭氧产生装置330中生成上述高浓度的臭氧气体的机理。 对于通过该粒子碰撞解离反应理论无法说明臭氧产生装置330中的臭氧气体产 生机理的情况再略微进行详细地叙述。 在无声放电（电介质阻挡放电）中，通常依赖于放电间隙长度d和气体压力P而 得到高电场的等离子。通常在臭氧产生装置330中，放电间隙d为几mm至作为短间隙的 0. 05mm的范围，气体压力P为大气压（0. IMPa)?0. 4MPa的范围。在该范围的放电间隙长 度d和该范围的气体压力P下的电介质阻挡放电中，离子?电子的等离子密度为108(个/ cm 3)?101° (个/cm3)左右。 在向等离子密度为101°(个/cm3)的等离子中供给在氧气中添加了大量氮（约 lOOOOppm)的原料气体的情况下，利用粒子碰撞解离反应理论（使氧气和电子频繁反 复碰撞，从而将氧气解离成氧原子），能够得到后述的图13的最大臭氧浓度为290g/ m 3(135000ppm)的臭氧分子密度〇max(个/cm3)成为下述那样。 即，氧分子密度为 omax = {1·35Χ 105/106}Χ6·02Χ 1023/2·24Χ104 = 3·63Χ1018(个/cm3)。 另外，在向等离子密度为101°(个/cm3)的等离子中供给在氧气中添加了少量氮 (约lppm)的原料气体的情况下，利用粒子碰撞解离反应理论（使氧气和电子频繁反复碰 撞，从而将氧气解离成氧原子），能够得到后述的图13的臭氧浓度为40g/m 3(32000ppm)的 臭氧分子密度0 min (个/cm3)成为下述那样。 即，臭氧分子密度为 omin = {3·2Χ 104/106}Χ6·02Χ 1023/2·24Χ104 = 8· 6 X 1016 (个 /cm3)。 这样，当等离子密度相同时，在大量添加（lOOOOppm)氮的情况下，生成的臭氧的 分子密度成为3.63 X1018(个/cm3)，在少量添加（lppm)氮的情况下，生成的臭氧的分子密 度成为 8.6X1016(个/cm3)。 如以上那样，依赖于氮添加量而生成的臭氧的分子密度相差2位数这样的结果意 味着利用基于高电场放电的粒子碰撞解离反应理论，无法充分地说明臭氧产生装置330中 的臭氧生成的机理。 在此，在专利文献5中公开了臭氧产生装置330中的臭氧气体生成的机理为基于 催化剂作用的情况。 如上所述，在等离子密度为101° (个/cm3)的等离子条件下，在利用了粒子碰撞解 离反应理论时，臭氧分子密度设想为1〇14?1〇 16(个/cm3)数量级。而实际的臭氧分子密度 为1018(个/cm 3)的高浓度，由此推测为因氮气自身的分子的动作有助于化学作用效果（例 如，氮的催化剂反应），从而能够生成上述高浓度臭氧气体。以这样的推测为基础，在专利文 献5中对高浓度臭氧气体的生成机理（通过添加氮气，从而起到利用在放电中生成的微量 的N0 2气体和N0气体的光化学反应来生成大量的氧原子的作用，其结果是，生成高浓度的 臭氧气体）进行说明。在此，以下对专利文献5中公开的内容稍作说明。 在专利文献5中公开了下述机理，S卩：基于通过大量的氮气（例如，1 % (lOOOOppm))的添加而得到约200g/m3(160000ppm)以上的高浓度的臭氧气体的实验事实； 以及基于根据氮气添加量而生成16倍以上的高浓度臭氧气体的实验事实，通过氧气中含 有的大量的氮气自身与放电之间的化学反应的催化剂作用来生成臭氧气体这样的机理。 以下，说明在专利文献5中通过放电从氮气生成N02气体的化学反应。 即，当将含有氮气的氧气向产生无声放电的放电空间供给时，通过下述反应式 1和下述反应式2来生成N02气体。(为氮分子的离子化反应，反应式1)， SN^+Cb+M冷N〇2 (为N02的生成反应，反应式2)。通过该各反应式1、2,生成几ppm? 几十ppm的N02气体。 并且，在专利文献5中公开了如下内容，S卩，通过由该反应式1、2表示的反应而生 成的N02气体在放电光波长能量（hv)的作用下，发生光解离反应（光化学反应的催化剂 作用），生成NO气体和氧原子（0)(反应式3)，生成的NO气体与氧分子发生氧化反应，生成 氧原子（〇)和N02气体（反应式4)，并且通过交替本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种臭氧生成系统，其特征在于，具备：氧供给口(2)；氮供给口(3)；臭氧产生装置(1、300)，其从流入的原料气体产生臭氧；以及气体流量调整装置(7)，其使从所述氧供给口供给的氧及从所述氮供给口供给的氮流入，对所述氧及所述氮的流量进行调整，并将该调整后的所述氧及所述氮作为所述原料气体而对所述臭氧产生装置输出，所述气体流量调整装置具备：第一氧流量调整器部(71)，其与所述氧供给口连接，对从所述氧供给口供给的所述氧的流量进行调整；第二氧流量调整部(72)，其与所述氧供给口连接，对从所述氧供给口供给的所述氧的流量进行调整；氮流量调整部(73、731)，其与所述氮供给口连接，对从所述氮供给口供给的所述氮的流量进行调整；以及混合气体流量调整部(75、751)，其对第一混合气体的流量进行调整，该第一混合气体由从所述第二氧流量调整部输出的所述氧和从所述氮流量调整部输出的所述氮构成，所述气体流量调整装置将第二混合气体作为所述原料气体而对所述臭氧产生装置输出，该第二混合气体由从所述第一氧流量调整器输出的所述氧和从所述混合气体流量调整器输出的所述第一混合气体构成，所述气体流量调整装置通过利用所述第一氧流量调整器部、所述第二氧流量调整部、所述氮流量调整部及所述混合气体流量调整部，从而生成所述氮相对于所述氧的添加率设定成比0ppm大且为100ppm以下的范围的所述第二混合气体。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：田畑要一郎，西村真一，中村纪幸，冲原雄二郎，
申请(专利权)人：东芝三菱电机产业系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP