CN104692331B - 臭氧产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种臭氧产生装置，其包括反应腔体、紫外光源和灯管保护套。反应腔体包括第一端面、第二端面以及与第一及第二端面连接的侧壁。紫外光源置于反应腔体内，且与反应腔体的侧壁之间形成气体反应空间。灯管保护套具有底部和套体以定义出一容置空间，其中紫外光源的一端置于该容置空间内，且灯管保护套的底部、反应腔体的第一端面以及该反应腔体的该侧壁的一部分共同定义出进气缓冲空间。当气体经由进气口通入反应腔体时，先流入进气缓冲空间，再流入气体反应空间。

Description

臭氧产生装置

技术领域

本发明涉及一种臭氧（O₃）产生装置，且特别是涉及一种具有进气缓冲空间的臭氧产生装置。

背景技术

臭氧具有强氧化特性，是世界公认的高效杀菌剂，可分解或消除对环境或健康有危险的物质。目前在许多国家和地区，臭氧都受到广泛的应用，如用在饮用水消毒、医用水消毒等领域。

现今的臭氧产生机产生臭氧的方式主要可分为以下两种。（1）电晕放电（coronadischarge）：将气体通入二电极板间，使电子在电极之间移动，这些电子提供能量，游离氧分子，以产生臭氧，其原理类似自然界的电击现象。当通入的气体为一般空气时，由于空气中含有许多的氮，因此除了产生臭氧外也会产生许多氮化合物（NO_x，如二氧化氮等），此类氮化合物具有腐蚀性，对人体有害，是电晕放电法最大的缺点。此外，用于此法的装置，放电气体会直接接触到金属电极，易使金属电极腐蚀，其可能产生金属锈蚀的粉尘而混入O₃之中，不利于后续的臭氧应用。（2）UV光化学式：低压汞灯的紫外光（UV），在波长小于243nm时，可将空气中的氧分子解离形成臭氧，但由于汞灯的放射光谱中，波长185nm的比例较低，只占整体光谱能量的7%～15%，因此大部分汞灯的能量都无法用来将氧分子解离为臭氧，因此目前市面上UV光化学式的臭氧产生器只适用于制造少量臭氧，浓度例如大致介于100到200ppm。此外，用于此法的装置往往需要比较长的暖机时间，因此O₃的生成量不易控制，且生成的O₃会吸收波长254nm的紫外光还原成O₂。凡此种种，构成了对更进步的臭氧产生装置的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种臭氧产生装置，可以提高臭氧的浓度和产率。

为达上述目的，本发明的臭氧产生装置包括反应腔体、紫外光源和第一灯管保护套。反应腔体包括第一端面、第二端面以及与第一及第二端面连接的侧壁。紫外光源置于反应腔体内，且与反应腔体的侧壁之间形成气体反应空间。第一灯管保护套具有底部和套体以定义出一容置空间，其中紫外光源的一端置于该容置空间内，且第一灯管保护套的底部、反应腔体的第一端面和反应腔体的侧壁的一部分共同定义出进气缓冲空间。当气体经由进气口通入反应腔体时，先流入进气缓冲空间，再流入气体反应空间。

在一实施例中，第一灯管保护套的套体与反应腔体的侧壁之间构成一进气通道，且当气体由进气口通入反应腔体时，该气体先流入进气缓冲空间，再经由进气通道流入气体反应空间。

在一实施例中，进气通道的宽度小于3mm。

在一实施例中，第一灯管保护套具有多个沟槽，且该些沟槽与反应腔体的侧壁构成多个进气通道，当气体由进气口通入反应腔体时，该气体先流入进气缓冲空间，再经由该些进气通道流入气体反应空间。

在一实施例中，该些沟槽的深度小于1mm。

在一实施例中，该些沟槽在第一灯管保护套的底部以放射状形式排列。

在一实施例中，第一灯管保护套具有多个贯穿孔，且当气体由进气口通入反应腔体时，该气体先流入进气缓冲空间，再经由该些贯穿孔流入气体反应空间。

在一实施例中，紫外光源包括：填充有放电气体的灯管、内电极以及外电极。内电极配置在灯管内部，且其一端延伸至灯管外部。外电极的一部分和第一灯管保护套接触，且两者电连接。

在一实施例中，紫外光源包括：外管、内管、外电极以及内电极。内管位于外管内，其中有一放电气体填充在外管以及内管之间。外电极配置于外管的外壁上。内电极配置于内管的内壁上。

在一实施例中，紫外光源包括：填充有放电气体的灯管、外电极以及内电极。外电极配置于灯管的外壁上。内电极位于灯管内。

在一实施例中，内电极穿出反应腔体且和反应腔体电性绝缘，而外电极通过和第一灯管保护套接触而和反应腔体电连接。

在一实施例中，臭氧产生装置还包括第二灯管保护套，其具有底部和套体，第二灯管保护套的底部和套体定义出另一容置空间，其中紫外光源的另一端置于所述另一容置空间内。

在一实施例中，第二灯管保护套的底部和反应腔体的第二端面之间形成一排气缓冲空间。

在一实施例中，进气缓冲空间和排气缓冲空间的长度分别大于或等于0.5mm。

在一实施例中，排气缓冲空间和反应腔体的一排气口直接相通。

在一实施例中，第二灯管保护套的套体与反应腔体的侧壁之间构成一排气通道。

在一实施例中，当气体由进气口通入反应腔体时，该气体先流入进气缓冲空间，再经由进气通道流入气体反应空间，接着经由排气通道流入排气缓冲空间，最后经由排气口流出反应腔体。

在一实施例中，紫外光源和反应腔体的中心轴重合。

在一实施例中，紫外光源和反应腔体的侧壁的距离小于3mm。

在一实施例中，进气缓冲空间垂直反应腔体的中心轴的截面面积大于等于进气通道垂直反应腔体的中心轴的截面面积。

在一实施例中，紫外光源为准分子灯。

基于上述，本发明提供的臭氧产生装置具有特别的气体流场设计。通过在第一灯管保护套和反应腔体的第一端面之间形成进气缓冲空间，可以让气体的分布更为均匀，由此，产生的臭氧浓度相当高。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例所绘示的臭氧产生装置的剖面示意图。

图2A是根据本发明的第二实施例绘示的一种臭氧产生装置的局部放大图。

图2B和图2C分别是图2A的灯管保护套的上视图和透视图。

图3A是根据本发明的第二实施例绘示的另一种臭氧产生装置的局部放大图。

图3B和图3C分别是图3A的灯管保护套的上视图和透视图。

图4A是又一种臭氧产生装置的局部放大图。

图4B和图4C分别是图4A的灯管保护套的上视图和透视图。

图5A是根据本发明第三实施例所绘示的臭氧产生装置的零件分解图。

图5B是图5A的臭氧产生装置的第一灯管保护套及其邻近构件的剖面图。

图6是另一种由零件组装而成的臭氧产生装置的剖面示意图。

图7是根据第四实施例所绘示的臭氧产生装置的示意图。

图8A呈现了比较例1、比较例2和实验例1的三种臭氧产生装置在工作时，产生的臭氧浓度和时间的关系。

图8B是比较例1、比较例2和实验例1的臭氧产生装置在不同流速条件下表现的产率。

图8C是比较例2的臭氧产生装置的剖面示意图。

图9A和图9B呈现了实验例2和实验例3的臭氧产生装置在工作时，产生的臭氧浓度和时间的关系。

符号说明

100、600：臭氧产生装置

102：反应腔体

102a：第一端面

102b：第二端面

102c：侧壁

102d：进气口

102e：排气口

104、304、404：紫外光源

106、206、207、217、306、606：第一灯管保护套

106a、122a：底部

106b、122b：套体

106c、122c：容置空间

108：气体反应空间

110、210：进气缓冲空间

112、212：进气通道

114：放电气体

116：灯管

118、418：外电极

119：高电压源

120、420：内电极

121：排气缓冲空间

122、322、622：第二灯管保护套

124：排气通道

200、201：沟槽

203：贯穿孔

219：间隔构件

302a、602a：第一端盖

302b、602b：第二端盖

302c、602c：腔体外壳

303：支撑件

415：内管

416：外管

622a、622b、622c：组件

623：气密构件

625：绝缘层

D₁：宽度

L₁：长度

R：滞留区

具体实施方式

图1是根据本发明的第一实施例所绘示的臭氧产生装置的剖面示意图。

请参照图1，臭氧产生装置100包括反应腔体102、紫外光源104和第一灯管保护套106。以下，将分别详述这些构件的内部细节和相互作用关系。

在本实施例中，反应腔体102包括第一端面102a、第二端面102b以及与第一端面102a及第二端面102b连接的侧壁102c，其中，第一端面102a上设置有进气口102d，第二端面102b上设有排气口102e。在臭氧产生装置100工作时，含有氧气的气体从进气口102d进入反应腔体102，被紫外光源104照射激发，从而产生臭氧，再经由排气口102e排出反应腔体102，以供下一步的利用。为了说明的清楚起见，在图1中另以箭头表示气体的流向。

反应腔体102可以由任意的已知方法和任意的已知材料形成，举例来说，其侧壁102c可以由透明材料制成，例如玻璃或石英，也可以由金属制成，而其第一端面102a和第二端面102b可以由金属或其他材料制成。在这种例子里，第一端面102a、第二端面102b和侧壁102c可以是独立构件，在各自成形之后才组装在一起，这种组装零件而构成反应腔体的例子将在后文举例说明。当然，在其他的例子里，一体成形的制作工艺也是有可能的。

紫外光源104置于反应腔体102内，与反应腔体102的侧壁102c之间形成气体反应空间108。通入反应腔体102的气体在气体反应空间108中被紫外光源104照射而产生臭氧。气体反应空间108的大小，亦即，紫外光源104和反应腔体102的侧壁102c的距离，通常没有特别限制。然而此距离可以经过调整，以达到最佳的臭氧产生效果。这种调整和紫外光源104光源的种类、空气中氧气的浓度有关，兹说明如下。

紫外光源104可以是准分子灯（excimer lamp）。准分子灯是一种先进紫外光源，根据所使用的放电气体种类不同，它可以产生不同波长的紫外光，其波长可分别落于紫外波段（ultraviolet，UV）和真空紫外波段（vacuum ultraviolet，VUV），例如产生波长172nm的紫外光。由于准分子灯可以产生能量均一的紫外光，相较于一般电晕放电（coronadischarge）的能量分布广泛的电子，更不易激发空气中的氮气，这将使得臭氧产物的纯度提高。此外，准分子灯也可提高臭氧的产率，并使点灯灭灯的时间加快至微秒（μs）等级。然而，172nm的紫外光在空气中的穿透距离是有限的，如果紫外光源104和反应腔体102的侧壁102c的距离太大，紫外光源104可能不足以让离它太远的氧气转变为臭氧，以至于一部分处于气体反应空间108中的氧气不起反应，这就降低了臭氧产生效率。因此，在紫外光源104是放射波长172nm的紫外光的准分子灯的例子里，紫外光源104和反应腔体102的侧壁102c之间的距离，较佳是控制成小于特定距离，例如小于3mm。如果通入反应腔体102的空气中的氧浓度更高，例如通入的是纯氧，则此距离或许还可进一步减小至1mm。

以下以紫外光源104是准分子灯为例，对其进行更详细的说明。在此例中，紫外光源104包括灯管116、外电极118、内电极120以及充填于灯管116中的放电气体114。外电极118可以是网状的金属电极，且因此在剖面图中被绘示成多个分离的线段。外电极118配置于灯管116的外壁上。内电极120可以是位于灯管116内的线状电极。灯管116中填充有放电气体114，例如氙气（Xe），其可以在被施予高电压时产生气体放电反应而放射出紫外光线。外电极118的一部分（图1中的右侧部分）和第一灯管保护套106接触，且两者电连接，换言之，在本实施例中，外电极118通过和第一灯管保护套106接触而和反应腔体102电连接。至于内电极120则穿出反应腔体102，和反应腔体102电性绝缘。外电极118（以及与其电连接的反应腔体102）可以接地（grounded），而内电极120可连接到高电压源119，由此，得以对灯管116内的放电气体114施予高电压。

第一灯管保护套106固定在反应腔体102中，可以收纳、支撑并保护紫外光源104，其材料没有特别限制，但在本实施例中可以是铝。第一灯管保护套106具有底部106a和套体106b，底部106a和套体106b定义出一容置空间106c，而紫外光源104的一端（在图1中为右端）就置于容置空间106c内。套体106b的高度没有特别限制，以足以收纳紫外光源104为宜，当然，如果套体106b是由不透光的材料制成，则其高度不宜过大，以免遮蔽了紫外光源104产生的紫外光。至于套体106b的厚度也没有特别限制，在一实例中，可以薄到约1mm左右。

第一灯管保护套106的底部106a、反应腔体102第一端面102a和反应腔体102的侧壁102c的一部分（在图1中是最靠近第一端面102a的部分）共同定义出进气缓冲空间110。从图1可以清楚地看出，当气体经由进气口102d通入反应腔体102时，会先流入进气缓冲空间110，在进气缓冲空间110中均匀散布，再流入气体反应空间108。这可以避免反应腔体102中产生气体的滞留区，且由于改善了气体的滞留现象，本实施例的臭氧产生装置100可以提高臭氧的产率。此结果在下文将以实验证实之。进气缓冲空间110的长度L₁不受特别限制，可以根据臭氧产生装置100整体和各部件的尺寸加以调整，例如可以介于0.5mm到6mm之间。

虽然在图1中将进气口102d绘示为配置在第一端面102a上，但本发明其实不限于此。例如，进气口102d也可以配置在侧壁102c上比较靠近第一端面102a的位置，只要气体经由进气口102d进入反应腔体102时，会先进入进气缓冲空间110，再流入气体反应空间108即可。

此外，第一灯管保护套106的套体106b与反应腔体102的侧壁102c之间构成进气通道112。当气体由进气口102d通入反应腔体102时，气体先流入进气缓冲空间110，而后经由进气通道112流入气体反应空间108。进气通道112的宽度，亦即套体106b和反应腔体102的侧壁102c之间的距离，通常可以任意调整，在本实施例中，进气通道112的宽度D₁小于3mm。

再者，臭氧产生装置100还包括第二灯管保护套122。第二灯管保护套122的功能、材料、结构和位置可以和第一灯管保护套106相似或相应，其具有底部122a和套体122b，且由底部122a和套体122b定义出容置空间122c。紫外光源104的另一端（图1中为左端）置于容置空间122c内。类似地，第二灯管保护套122的底部122a和反应腔体102的第二端面102b之间形成排气缓冲空间121，排气缓冲空间121和排气口102e直接相通。同样地，第二灯管保护套122的套体122b与反应腔体102的侧壁102c间形成排气通道124。因此，当气体由进气口102d通入反应腔体102时，气体依序流入进气缓冲空间110、进气通道112、气体反应空间108、排气通道124和排气缓冲空间121，最后经由排气口102e流出反应腔体102。排气缓冲空间121的存在可使气体流场速度较为均一与平顺，此有助于将含有高浓度臭氧的气体排出反应腔体102，如果没有排气缓冲空间121的设置，含高浓度臭氧的气体可能会滞留在反应腔体中流速较慢或乱流的区域，在短时间后又转变回氧气，而且即使再度被激发为臭氧，也会因被排出反应腔体的机率降低，因而降低臭氧的产率和浓度。

其他属于本实施例的特征也一并说明如下。在图1中，紫外光源104和反应腔体102的中心轴重合。在本实施例中，反应腔体102呈管状，因此，如果对进气缓冲空间110取一和前述中心轴垂直的截面，此截面会是圆形截面；如果对进气通道112取一和前述中心轴垂直的截面，此截面是环形截面。在本实施例中，圆形截面的面积可以大于或等于环形截面的面积，以促进气体缓冲和气体分布的效果。

图1虽然绘示了第一灯管保护套106和第二灯管保护套122的一种可能态样，但这只是多种可能中的一种而已。只要第一灯管保护套的实体结构能够提供进气缓冲空间，且又能让气体均匀地流入气体反应空间，就能满足本发明的目的。以下举例说明数种其他的可能态样。

图2A是根据本发明的第二实施例绘示的一种臭氧产生装置的局部放大图。图2A着重绘示了第一灯管保护套以及其附近的构件，亦即，仅绘出反应腔体102、其第一端面102a和侧壁102c、紫外光源104、进气口102d以及第一灯管保护套206。

图2A和图1所绘示的实施例的差异在于，图2A中的第一灯管保护套206紧贴着第一端面102a和反应腔体102的侧壁102c。尽管如此，仍可以通过结构上的设计，使进气缓冲空间和进气通道得以实现，兹说明如下。

图2B和图2C分别是图2A的第一灯管保护套206的上视图和透视图。

请参照图2A、图2B和图2C，在此例中，第一灯管保护套206上形成有多个沟槽200，该些沟槽200自第一灯管保护套206的底部起始，放射状地延伸至其套体。虽然图中绘示了八道沟槽，但是沟槽的数量其实没有特别限制。在第一灯管保护套206底部的沟槽200会和第一端面102a共同形成进气缓冲空间210，在其套体上的沟槽200和反应腔体102的侧壁102c构成多条进气通道212。当气体由进气口102d通入反应腔体102时，气体流入进气缓冲空间210，再经由进气通道212流入气体反应空间。每一沟槽200的深度可以相同或互不相同，且也没有特别限制，只要气体可以通过即可，例如可以小于1mm。

图3A是根据本发明的第二实施例绘示的另一种臭氧产生装置的局部放大图。图3B和图3C分别是图3A的第一灯管保护套的上视图和透视图。

请参照图3A、图3B和图3C，在此例中，第一灯管保护套207的底部形成有多个沟槽201。沟槽201自第一灯管保护套207底部的中心向外放射，延伸至底部的边缘，从而提供进气缓冲空间。在第一灯管保护套207的套体中形成有多个贯穿孔203。每一贯穿孔203和其中一条沟槽201相连通。当气体由进气口102d通入反应腔体102时，气体先流入进气缓冲空间，再经由该些贯穿孔203流入气体反应空间。

图4A绘示了另一种臭氧产生装置的局部放大图。图4B和图4C分别是图4A的灯管保护套的上视图和透视图。

请参照图4A、图4B和图4C，在此例中，第一灯管保护套217的底部上设置有间隔构件219。间隔构件219抵靠在腔体102的第一端面102a上，由此，进气缓冲空间形成在第一灯管保护套217的底部和第一端面102a之间。换言之，在此例中，进气缓冲空间的长度是由间隔构件219的高度决定的。和图3A到图3C所绘的例子相同的是，在第一灯管保护套217的套体中也形成有多个贯穿孔203。每一贯穿孔203均和进气缓冲空间相连通。当气体由进气口102d通入反应腔体102时，气体先流入进气缓冲空间，再经由该些贯穿孔203流入气体反应空间。

请再参照图1，图1绘示的是臭氧产生装置的整体构造，如同前文描述过的，臭氧产生装置可以是由多个零件组装而成的。为此，图5A和图6给出了另外两种实施例，其细节和图1所绘的可能有些许差异，然而，让气体先进入进气缓冲空间再进入气体反应空间的效果是一样的。

图5A是根据本发明第三实施例所绘示的臭氧产生装置的零件分解图。由此图可说明本发明装置的拆解与组装的便利性。

请参照图5A，臭氧产生装置的零件包括第一端盖302a、第二端盖302b、腔体外壳302c、紫外光源304、第一灯管保护套306和第二灯管保护套322。如图的虚线线框所示，许多构件具有相互对应的螺纹，因此适合以螺纹结合的方式固定在一起。例如，第一端盖302a、第二端盖302b和腔体外壳302c就可以结合在一起以构成反应腔体。值得注意的是，在第一灯管保护套306和腔体外壳302c之间有数个球形的支撑件303，用以定位第一灯管保护套306。这和第一实施例中第一灯管保护套106的定位方式是不同的。当然，球形的支撑件303彼此之间是有间隔的，因此不会影响气体从进气之处流入反应腔体的中心处。有关此点，还可以参照图5B，其呈现的是沿着反应腔体的轴向观察第一灯管保护套306及其邻近构件所得的侧向剖面图。虽然图5A绘示了以螺纹将对应的组件结合起来的实施例，但是本发明并不以此为限，在其他实施例中，当然也可以使用任意的其他已知手段来结合臭氧产生装置的零件。

图6是另一种由零件组装而成的臭氧产生装置的剖面示意图，和图5A不同的是，图6绘示的是组装完成以后的臭氧产生装置。

请参照图6，臭氧产生装置600的基本构件包括第一端盖602a、第二端盖602b、腔体外壳602c、紫外光源104（和图1所绘的相同）、第一灯管保护套606和第二灯管保护套622。第一端盖602a、腔体外壳602c和第一灯管保护套606是以金属（例如铝）制成的，且第一端盖602a和腔体外壳602c通过第一灯管保护套606和紫外光源104的外电极118电连接，使外电极118接地。为了激发氙气进而产生紫外光，紫外光源104的内电极120和外电极118之间通常要有很高的跨压，因此，内电极120和外电极118之间必须保持电性绝缘。为此，以绝缘材料制成第二端盖602b，绝缘材料的例子可以是采用一般的工程塑胶，例如：铁氟龙（PTFE）或聚醚醚酮（poly(ether-ether-ketone)；PEEK）。

至于第二灯管保护套622，则是采用PEEK等工程塑胶来达到绝缘的效果，然而塑胶的加工性可能没有金属那么优秀。为此，将第二灯管保护套622设计为由组件622a、组件622b和组件622c结合起来的构件。在和紫外光源104接触的部分，第二灯管保护套622的套体的厚度应该要薄一些，因此使用较利于加工的金属材料制作组件622a。在和第二端盖602b接合的部分，由于型态较为复杂，也是用利于加工的金属材料制作组件622c。两者之间则以PEEK塑胶材料制作的组件622b区隔开来，以确保绝缘效果。此外，在第二灯管保护套622和第二端盖602b的接合处还可以设置有气密构件623（如O-ring），以免气体由该处逸出，另外第二灯管保护套622也可全部由金属材质制成，只要在内电极120与保护套622之间加入一绝缘层625即可。

请再参照图1，图1中所绘示的紫外光源104是单一灯管的准分子灯。如同前文已经提过的，本发明的紫外光源104不限于此。即使紫外光源104是准分子灯，其也不限于图1所绘示者。例如，紫外光源104可以是双层管的准分子灯，如图7所示。

图7是根据第四实施例所绘示的臭氧产生装置的示意图，其中臭氧产生装置大致和图1所绘示的相同，两者的差异之处仅在于紫外光源的构造。

参照图7，紫外光源404包括外管416、内管415、外电极418和内电极420。内管415位于外管416内，其中放电气体114（例如Xe）填充在外管416以及内管415之间。外电极418配置于外管416的外壁上。内电极420配置于内管415的内壁上。作为一种准分子灯，紫外光源404的运作原理和第一实施例中描述的可以是完全相同的。差异在于，第一实施例中的内电极120必须要穿入灯管116（如图1），才能激发放电气体114。因此在内电极120穿入灯管116处通常必须要进行封合金属（电极材料）和陶瓷（灯管材料）的步骤，平添制作工艺的困难。在本实施例的这种双层管的结构中，内电极420不需要穿过灯管，只是配置在内管415的内壁上，可以省去金属和陶瓷封合的步骤。

〈实验〉

下文将参照实验例，更具体地描述本发明。虽然描述了以下实验，但是在不逾越本发明范畴的情况下，可适当地改变所用材料、其量及比率、处理细节以及处理流程等等。因此，不应根据下文所述的实验对本发明作出限制性的解释。

图8A呈现了比较例1、比较例2和实验例1的三种臭氧产生装置在工作时，产生的臭氧浓度和时间的关系。图8A所示的实验均是在气体流速18L/min的条件下进行。

比较例1是传统的以市售汞灯（功率35W）为紫外光源的臭氧产生装置（OzoneTechnology，型号UV-10）。因为汞是液体，必须等待一段加温的时间，才会转变成蒸气，气体分子再受电子撞击才会放出紫外光。因此，比较例1的臭氧产生装置产生臭氧的速度较慢（图中斜率较低）。比较例2是以准分子灯为紫外光源的臭氧产生装置，其结构如图8C所绘示。图8C的臭氧产生装置和图6所绘示的本发明的臭氧产生装置相似，其差异在于，在比较例2的臭氧产生装置中，灯管保护套分别抵靠在腔体的两个端面，而进气口和排气口分别设置在腔体的侧壁上。气体从进气口通入以后，其移动路径大致如图8C中的箭头所示，然而，在此设计下，由于臭氧产生装置没有进气缓冲空间也没有排气缓冲空间，因此气体不能均匀地散布在腔体内，也不能顺利地往排气口流动，反而在进气处和排气处都会形成滞留区R，使气体困在灯管和腔体侧壁之间。臭氧是一种半衰期很短的化合物，一旦滞留在反应腔体内，不久就又会转变为氧气，使得能量徒然耗费，而使臭氧产生装置的产效、产能不佳。

由于采用了准分子灯，和比较例1相较之下，比较例2的臭氧产生装置产生臭氧的速度快了很多。然而由于前述设计上的缺陷，比较例1和2的最大臭氧浓度却相去不远。

实验例1使用的是以准分子灯为紫外光源，且结构设计如图6所示的臭氧产生装置。就如同图6和图8C的差异仅在进气缓冲空间和排气缓冲空间的有无一样，实验例1和比较例2的差异也仅在于此；臭氧产生装置的各个构件的材料、尺寸基本上都是相同的。在实验例1中，准分子灯的灯管是石英管，长度140mm，金属内电极穿入石英管中，金属网状外电极接地。在石英管内充填约300torr的Xe气。启动电压1500V（60kHz）。这种准分子灯产生的就是波长约172nm的紫外光。

如图8A所示，实验例1的臭氧产生装置不但产生臭氧的速度很快（在三条曲线中斜率最大），最后能够稳定达到的臭氧浓度也远高于比较例1和比较例2，几乎达到两倍以上。这证实了本发明的效果。

图8B呈现的则是比较例1、比较例2和实验例1的臭氧产生装置在不同流速条件下表现的产率。参照图8B，和比较例1相比，由于比较例2采用了准分子灯，其可以用相对较低的功率生成浓度相当的臭氧，因此其产率有所提高。至于实验例1的臭氧产生装置，由于它独特的结构设计（特别是进气缓冲空间的设置），其臭氧产率更是远远超过比较例1和2。

图9A和图9B呈现了实验例2和实验例3的臭氧产生装置在工作时，产生的臭氧浓度和时间的关系。实验均在气体流速18L/min的条件下进行。实验例2和实验例3都使用如同图6所绘的臭氧产生装置。差异之处在于进气缓冲空间的长度L₁不同。实验例2的L₁是6mm。实验例3的L₁是0.5mm。由此可见，只要进气缓冲空间存在，至少在其长度介于0.5mm和6mm之间时都能完成缓冲、均匀分布气体的效果。

综上所述，本发明着重在臭氧产生装置的气体流场设计，且也可以兼顾制作和组装的便利，也不需太高成本。本发明的设计使得外部气体（例如空气或是纯氧气）均匀地通过紫外光源的表面，如此，产生的臭氧浓度相当高，解决了当前使用紫外光源的臭氧产生装置制作复杂、成本高、腔体容易破裂等问题。

虽然结合以上实施例对本发明作了说明，然而，其并非用以限定本发明。任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提内，可作些许的更动与润饰。故本申请案的保护范围当以所附的权利要求所界定的为准。

Claims (20)

1.一种臭氧产生装置，包括：

反应腔体，包括第一端面、第二端面以及与该第一及第二端面连接的侧壁；以及

紫外光源，置于该反应腔体内，其中该紫外光源与该反应腔体的侧壁之间形成气体反应空间；其特征在于，该臭氧产生装置还包括：

第一灯管保护套，具有底部和套体，以定义出一容置空间，其中该紫外光源的一端置于该容置空间内，且该第一灯管保护套的该底部、该反应腔体的该第一端面以及该反应腔体的一部分该侧壁共同定义出进气缓冲空间，该第一灯管保护套的该套体与该反应腔体的该侧壁之间构成进气通道，其中当气体经由进气口通入该反应腔体时，该气体先流入该进气缓冲空间，再经由该进气通道流入该气体反应空间。

2.如权利要求1所述的臭氧产生装置，其中该进气通道的宽度小于3mm。

3.一种臭氧产生装置，包括：

反应腔体，包括第一端面、第二端面以及与该第一及第二端面连接的侧壁；以及

紫外光源，置于该反应腔体内，其中该紫外光源与该反应腔体的侧壁之间形成气体反应空间；其特征在于，该臭氧产生装置还包括：

第一灯管保护套，具有底部和套体，以定义出一容置空间，其中该紫外光源的一端置于该容置空间内，且该第一灯管保护套的该底部、该反应腔体的该第一端面以及该反应腔体的一部分该侧壁共同定义出进气缓冲空间，该第一灯管保护套具有多个沟槽，且该些沟槽与该反应腔体的该侧壁构成多个进气通道，当气体由进气口通入该反应腔体时，该气体先流入该进气缓冲空间，再经由该些进气通道流入该气体反应空间。

4.如权利要求3所述的臭氧产生装置，其中该些沟槽的深度小于1mm。

5.如权利要求3所述的臭氧产生装置，其中该些沟槽在该第一灯管保护套的该底部以放射状形式排列。

6.一种臭氧产生装置，包括：

反应腔体，包括第一端面、第二端面以及与该第一及第二端面连接的侧壁；以及

紫外光源，置于该反应腔体内，其中该紫外光源与该反应腔体的侧壁之间形成气体反应空间；其特征在于，该臭氧产生装置还包括：

第一灯管保护套，具有底部和套体，以定义出一容置空间，其中该紫外光源的一端置于该容置空间内，且该第一灯管保护套的该底部、该反应腔体的该第一端面以及该反应腔体的一部分该侧壁共同定义出进气缓冲空间，该第一灯管保护套具有多个贯穿孔，且当气体由进气口通入该反应腔体时，该气体先流入该进气缓冲空间，再经由该些贯穿孔流入该气体反应空间。

7.如权利要求1、3、6任一所述的臭氧产生装置，其中该紫外光源包括：

灯管，其中放电气体填充在该灯管中；

内电极，配置在该灯管内部，且其一端延伸至该灯管外部；以及

外电极，其一部分和该第一灯管保护套接触，且两者电连接。

8.如权利要求1、3、6任一所述的臭氧产生装置，其中该紫外光源包括：

外管；

内管，位于该外管内，其中放电气体填充在该外管以及该内管之间；

外电极，配置于该外管的外壁上；以及

内电极，配置于该内管的内壁上。

9.如权利要求1、3、6任一所述的臭氧产生装置，其中该紫外光源包括：

灯管，其中放电气体填充在该灯管中；

外电极，配置于该灯管的外壁上；以及

内电极，位于该灯管内。

10.如权利要求8所述的臭氧产生装置，其中该内电极穿出该反应腔体且和该反应腔体电性绝缘，而该外电极通过和该第一灯管保护套接触而和该反应腔体电连接。

11.如权利要求1、3、6任一所述的臭氧产生装置，还包括第二灯管保护套，其具有底部和套体，该第二灯管保护套的该底部和该套体定义出另一容置空间，其中该紫外光源的另一端置于所述另一容置空间内。

12.如权利要求11所述的臭氧产生装置，其中该第二灯管保护套的该底部和该反应腔体的该第二端面之间形成排气缓冲空间。

13.如权利要求12所述的臭氧产生装置，其中该进气缓冲空间和该排气缓冲空间的长度分别大于或等于0.5mm。

14.如权利要求12所述的臭氧产生装置，其中该排气缓冲空间和该反应腔体的排气口直接相通。

15.如权利要求14所述的臭氧产生装置，其中该第二灯管保护套的该套体与该反应腔体的该侧壁之间构成排气通道。

16.如权利要求15所述的臭氧产生装置，其中当该气体由该进气口通入该反应腔体时，该气体先流入该进气缓冲空间，再经由该进气通道流入该气体反应空间，接着经由该排气通道流入该排气缓冲空间，最后经由该排气口流出该反应腔体。

17.如权利要求1、3、6任一所述的臭氧产生装置，其中该紫外光源和该反应腔体的中心轴重合。

18.如权利要求1、3、6任一所述的臭氧产生装置，其中该紫外光源和该反应腔体的该侧壁的距离小于3mm。

19.如权利要求1、3、6任一所述的臭氧产生装置，其中该进气缓冲空间垂直该反应腔体的中心轴的截面面积大于等于该进气通道垂直该反应腔体的该中心轴的截面面积。

20.如权利要求1、3、6任一所述的臭氧产生装置，其中该紫外光源为准分子灯。