JP3380807B2 - 高温及び高電圧下で耐久性のある石英管又は高アルミナ含有管に金被覆する方法、及び、オゾン発生器用の金被覆された石英管又は高アルミナ含有管 - Google Patents

高温及び高電圧下で耐久性のある石英管又は高アルミナ含有管に金被覆する方法、及び、オゾン発生器用の金被覆された石英管又は高アルミナ含有管

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石英管又は高アル
ミナ含有管に金被覆する方法及び該方法によって作製さ
れたオゾン発生器用管に関する。
【０００２】
【従来の技術】商工用途に用いられるオゾン発生器は、
オゾンを発生させるために、通常、マイクロ放電法を利
用している。この方法で作製されたオゾンは、マンレイ
の式に従う。
【０００３】 Ｐ＝４ｆＣｖＵｄ［Ｕｍ−Ｕｄ（１＋Ｃａ／Ｃｖ）］
【０００４】ここで、Ｐは誘電材料の間に蓄えられたエ
ネルギーであり、ｆは電源の周波数であり、Ｃｖはコン
デンサーの誘電率であり、Ｕｄは放電電圧の大きさであ
り、Ｕｍは２つの電極間に印加された電圧であり、Ｃａ
は２つの電極間の空間の誘電率である。
【０００５】前記の式によれば、誘電材料の間に蓄えら
れたエネルギーは、電源の周波数に比例する。操作して
いるときに、電源の周波数は、オゾンの量すなわち濃度
が増加するために大きくなる。
【０００６】図１は、マイクロ放電法を用いたときのオ
ゾン発生の様子を示す概略図である。この図において、
一対の電極２があり、その１つが誘電体４で覆われてい
る。前記一対の電極２は電源６に接続されている。図中
の矢印で示すように、酸素を運ぶガスが高電圧の放電領
域を通過するとき、酸素が放電してオゾンを発生する。
【０００７】マイクロ放電法で使用される誘電体は、高
電圧中にある電子による衝撃に耐えるとともに反酸化さ
れる必要がある。そしてより重要なことは、高周波及び
高電圧によって発生したマイクロ放電エネルギーから生
じる高温に耐えなければならないということである。
【０００８】高周波及び高電圧でマイクロ放電を利用す
るオゾン発生器は、通常、オゾン発生管という重要な要
素を備える。オゾン発生管は、通常、「パイレックス
（商標）」という材料からなる。管の内表面は、導体と
して働く珪素鋼板又はステンレス鋼板を備える。しかし
ながら、このような構造体は誘電体とうまく接触しない
ために、導電性が良くない。このために、多量の熱が管
の表面のいくつかの領域で発生して管に損傷を与える可
能性がある。これはオゾン発生器が十分な時間操作不能
になるからである。この問題に打ち勝つ方法は、管表面
に金属材料を被覆することである。しかしながら、重要
な点は、如何にして金属層を管に形成するかということ
であり、どのような金属を被覆材料として選択するかと
いうことである。広く知られた方法は、蒸着法である。
しかしながら、管上に形成された被膜が高周波及び高電
圧中にある電子による衝撃に耐えることができないの
で、この方法によって作製される管は、長時間耐えるこ
とができない。さらに、管に発生した熱が被膜に損傷を
与える。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、オゾ
ン発生管用の好ましい材料及び被覆金属を選択すること
である。そして、そのような被覆された管がオゾン発生
器に用いられたときに、被覆金属と同様に管が高温に耐
えて、オゾン発生器の寿命を長くすることができる、選
択された材料で管を被覆する方法を改良することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、オゾンを生成
するマイクロ放電法で使用されるオゾン発生器で使用さ
れるオゾン発生管の被覆方法に関する。管の中で発生し
た高温に耐えることができないというオゾン発生管の欠
点に打ち勝つことに関する。
【００１１】本発明において、石英又は高アルミナ含有
材料が１４００℃以上の高温に耐え、金が良導体である
という理由で、石英又は高アルミナ含有材料からなる管
がオゾン発生管として選択され、金が被覆材料として選
択される。本発明は、管表面上に金被覆を形成するため
の炉焼き付けプロセスを含む。この方法で作製された被
膜は、高周波及び高電圧での電子の衝撃によって容易に
剥がれないように、表面に強く付着する。高周波は１５
ＫＨｚ〜４０ＫＨｚであり、高電圧はｐ−ｐ値で１０ｋ
Ｖ〜１８ｋＶである。
【００１２】本発明の特徴は、以下に要約される。すな
わち、（１）石英管又は高アルミナ含有管が誘電体とし
て使用され、１４００℃以上の高温に耐えることができ
る。（２）金は良導体であり、特性や構造が安定であ
り、高電圧下の電子の衝撃に耐えることができ、高温及
び反酸化に耐えるという特性を有する。（３）炉焼き付
け方法を用いると、石英管又は高アルミナ含有管の上に
厚さ０．０６μｍの金膜を形成することができる。その
金膜は蒸着法によって形成されたものより強固に表面に
付着し、高温や高電圧で生ずる電子の衝撃に耐えること
に有効であり、表面から剥がれることがない。（４）オ
ゾン発生管の製造プロセスがより簡単になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図２は、オゾン発生管１０を示す
概略図である。図において、管本体１２は、１４００℃
以上の耐熱性を有する、石英又は高アルミナ含有材料の
ような材料からなる。管本体１２の表面は、以下に説明
する炉焼き付け法による金膜１４で覆われている。
【００１４】管本体１２の表面上に金膜１４を被覆する
方法は、被覆する材料を準備するステップと、管本体１
２を清浄にして当該物を乾燥するステップと、管本体１
２の表面上に前記材料を被覆するステップと、被覆する
材料を塗布して乾燥させるステップと、被覆された管を
炉の中に配置して所定時間それを焼き付けるステップ
と、炉から管を取出して室温下に配置するステップとを
備える。
【００１５】本方法を使用する際には、清浄な環境下で
作業して、ほこりや浮遊粒子のような不純物が管本体１
２の表面に付着しないようにすることが非常に重要であ
る。不純物は、金被覆という次のプロセスに深刻なダメ
ージを与える。
【００１６】本方法で用いられる好ましい被覆材料は、
１０〜１１％の塩化金（ＡｕＣｌ３）溶液である。その
溶液は、広く入手可能な含硫揮発性油によって希釈され
る。
【００１７】石英管又は高アルミナ含有管が洗浄プロセ
スを通過して、残留油脂又は不純物がその表面から取り
除かれる。被覆材料を塗るために管が準備される前に、
次の乾燥プロセスが好ましい。塩化金（ＡｕＣｌ３）溶
液が、石英管又は高アルミナ含有管の表面上に均一に塗
布される。金の膜が形成されたあと、管が３０分間室温
に保持される。そしてそのあと、焼き付け用の炉に投入
される。炉に投入する前に、膜がその上に均一に形成さ
れているか否かについて注意深く観察する必要がある。
炉の温度が７８０〜８８０℃に維持され、管が１０〜１
４時間にわたって炉の中で焼き付けられる。好ましい焼
き付け時間は管径や炉寸法に依存する。焼き付け時間が
終了し、炉の温度が１１０℃、好ましくは１００℃より
下に下がったときに、管が炉から取り出され、冷却のた
めに室温に保持される。金膜の厚みは０．０６μｍより
厚くすべきである。その膜厚が不十分であるならば、管
の寿命がかなり短くなる。溶液が管の表面上に塗布され
た厚みは、管上に形成された膜厚を十分に確保するため
に重要である。
【００１８】代表的な実施形態及び詳細が本発明を説明
するために示されているが、本発明の精神又は範囲から
逸脱することなく様々な変更や修正がなされることは、
当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 オゾン生成用のマイクロ放電の理論的プロセ
スを示す概略図である。
【図２】 オゾンを生成するためのマイクロ放電法を使
用したオゾン発生器において使用されるオゾン発生管を
示す概略図である。
【符号の説明】
２ 電極 ４ 誘電体 ６ 交流電源 １０ オゾン発生管 １２ 管本体 １４ 金膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リュウ・ヒューイ−ターン 台湾、タイペイ、チャン−シン・ストリ ート、レイン85、アレー20、ナンバー ６、３フロアー (72)発明者 フアン・クアン−ラン 台湾、タイペイ、シン−イ・ロード、セ クション４、ナンバー391、９フロアー −２ (56)参考文献 特開 平４−354880（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−41676（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−72673（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−290901（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−245203（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−231206（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−59211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−11806（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−257996（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 18/08 C01B 13/11 C03C 17/06

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 オゾン発生器において使用される石英管
    又は高アルミナ含有管に金被覆する方法であって、 金を含む被覆材料を準備するステップと、 石英管又は高アルミナ含有管を清浄にするステップと、 石英管又は高アルミナ含有管を乾燥するステップと、 石英管又は高アルミナ含有管の上に前記被覆材料を塗布
    してその上に膜を形成するステップと、 前記石英管又は高アルミナ含有管を乾燥するステップ
    と、 乾燥された石英管又は高アルミナ含有管を検査して、膜
    が均一に形成されているかどうか及び欠陥がないかどう
    かについて見るステップと、 乾燥された石英管又は高アルミナ含有管を７８０〜８８
    ０℃に保持した炉に投入して１０〜１４時間焼き付ける
    ステップと、 炉の温度が１１０℃以下になったあとに管を炉から取出
    して室温に配するステップとを備えることを特徴とする
    方法。
  2. 【請求項２】 被覆材料は、それが１０〜１１％濃度の
    塩化金（ＡｕＣｌ３）を含むように準備されることを特
    徴とする、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 被覆材料が管上に塗布されたあと、石英
    管又は高アルミナ含有管が３０分間室温に保持されるこ
    とを特徴とする、請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 焼き付け時間が１２時間であることを特
    徴とする、請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 炉の温度が１００℃以下に下がったとき
    に石英管又は高アルミナ含有管が炉から取り出され、室
    温下に冷却することを特徴とする、請求項４記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の方法によって形成された
    金膜を備えることを特徴とする、オゾン発生器において
    使用される石英管又は高アルミナ含有管。
  7. 【請求項７】 請求項５記載の方法によって形成された
    金膜を備えることを特徴とする、オゾン発生器において
    使用される石英管又は高アルミナ含有管。
  8. 【請求項８】 金膜の厚みが少なくとも０.０６μmであ
    ることを特徴とする、請求項７記載の石英管又は高アル
    ミナ含有管。
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