KR100355582B1

KR100355582B1 - 오존발생용 유전체

Info

Publication number: KR100355582B1
Application number: KR1019990054028A
Authority: KR
Inventors: 원철희
Original assignee: 세명테크론주식회사
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2002-10-12
Also published as: KR20000007144A

Abstract

본 발명은 오존발생용 유전체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속과의 팽창계수에 차이가 없으면서 유전률이 높은 세라믹조성물로 금속전극에 유전층을 형성함으로써 생성되는 오존농도를 높이면서 소비전력의 효율을 향상시킬 수 있는오존발생용 유전체를 제공함에 그 목적이 있다.

그리고, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 Al₂O₃6.21~17.3mole%, Na₂O 4.5~16.7mole%, SiO₂32.3~67.5mole%, TiO₂7.6~25.4mole%, 그리고 MgO, CaO, BaO, B₂O₃, P₂O₅, K₂O, Fe₂O₃, ZrO₂, NiO, PbO, CoO을 각 1.29~8.5mole%로 조성하여 금속튜브(1)의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 오존발생용 유전체를 제공하게 된다.

Description

오존발생용 유전체 {Dielectrics for Ozone generator}

본 발명은 오존발생용 유전체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속과의 팽창계수에 차이가 없으면서 유전률이 높은 세라믹조성물로 금속전극에 유전층을 형성함으로써 생성되는 오존농도를 높이면서 소비전력의 효율을 향상시킬 수 있는 오존발생용 유전체에 관한 것이다.일반적으로, 코로나(Corona)의 방전시 생성되는 오존의 농도는 유입되는 기체중 산소의 농도와 유전체의 유전상수 (Dielectric Constant)에 비례하게 되는데, 현재 오존발생용 유전체로 사용되고 있는 유리관, 석영관 및 알루미나관의 경우 유전상수가 3.8~8.6으로 낮아 생성하는 오존의 농도가 15~68g/㎤로 낮고, 전력효율이 17~36kwh/kg-O₃로 낮다.그리고, 유전체로서 사용되는 복합세라믹산화물을 그 유전상수가 20~12,000로써 매우 높아 고농도의 오존을 생성시켜 오존발생용 유전체로서 매우 우수한 것으로 알려져 있으나, 유전상수가 높은 세라믹조성이 어렵고 금속전극에 팽창계수가 작은 세라믹을 형성시키기가 매우 어려운 문제가 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로, 금속과의 팽창계수에 차이가 없으면서 유전률이 높은 세라믹조성물로 금속전극에 유전층을 형성함으로써 생성되는 오존농도를 높이면서 소비전력의 효율을 향상시킬 수 있는 오존발생용 유전체를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명에 따른 오존발생용 유전체의 일 실시예를 나타내는 단면도,

도2는 본 발명에 따른 오존발생용 유전체의 다른 실시예를 나타내는 평면도,도3은 본 발명에 따른 오존발생용 유전체의 다른 실시예를 나타내는 단면도,

도4는 오존농도와 소비전력의 관계를 나타내는 그래프,

도5는 오존농도와 전력효율의 관계를 나타내는 그래프,

도6은 오존발생량과 소비전력의 관계를 나타내는 그래프이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1: 금속튜브 1-1: 금속제판 2,2-1: 유전체 3: 대향전극

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 Al₂O₃6.21~17.3mole%, Na₂O 4.5~16.7mole%, SiO₂, 32.3~67.5mole%, TiO₂7.6~25.4mole%, 그리고 MgO, CaO, BaO, B₂O₃, P₂O₅, K₂O, Fe₂O₃, ZrO₂, NiO, PbO, CoO을 각 1.29~8.5mole%로 조성하여 금속튜브의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 오존발생용 유전체를 제공하게 된다.이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.도1은 본 발명에 따른 오존발생용 유전체의 일 실시예를 나타내는 단면도이고, 도2는 본 발명에 따른 오존발생용 유전체의 다른 실시예를 나타내는 평면도이며, 도3은 본 발명에 따른 오존발생용 유전체의 다른 실시예를 나타내는 단면도이고, 도4는 오존농도와 소비전력의 관계를 나타내는 그래프이며, 도5는 오존농도와 전력효율의 관계를 나타내는 그래프이고, 도6은 오존발생량과 소비전력의 관계를 나타내는 그래프이다.예컨대, SiO₂, 2MgO*2Al₂O₃*5SiO₂, Li₂O*Al₂O₃*4SiO 등은 그 팽창계수가 20~1000℃에서 0.5×10^-6~1.9×10^-6m/m.K로서, 금속의 팽창계수에 비해 9~20배정도 적게 나타나, 유전체의 전극으로 사용될 경우 코로나방전중 250℃까지 상승할 경우 금속전극과의 팽창계수차이로 인해 대부분 파손되어 버리는 단점이 있다.그리고, 그 팽창계수가 20~1000℃에서 8×10^-6~13.8×10^-6m/m.K인 MgO, SiO₂, Al₂O₃, TiO₂및 MgAl₂O₃등을 사용하여 -20~250℃ 사이에서 금속과 팽창계수의 차이가 적은 세라믹조성물을 찾아낸다.이때, 유전체로 사용될 세라믹조성물은 금속전극과의 팽창계수차이를 ±17% 이내가 되도록 조성되어 금속전극(1)상에 일정층을 이루도록 피복된다.다시 말하면, 본 발명에 따른 오존발생용 유전체(2)는 팽창계수가 9.9×10^-6~17.3×10^-6m/m.K인 금속튜브(1)의 외주면에 세라믹조성물을 380미크론(micron) 내지 1500미크론의 두께로 유전층을 형성하게 된다.또한, 오존발생용 유전체(2)와 접지전극 사이에 180미크론(micron) 내지 1700미크론의 폭을 갖는 방전갭을 형성시켜 전극에 400~30,000 Hz, 4500~8700V의 구형파 또는 정현파의 전압을 인가시키게 되면 방전갭을 통과하는 산소분자가 전기 에너지에 의해 여기상태의 산소원자로 생성되고, 이 산소원자가 산소분자와 결합하여 3개의 산소원자로 이루어진 오존을 생성시키게 된다.여기서, 주파수나 전류, 유전체와 접지전극 사이의 거리인 방전갭의 크기, 방전면적은 물론 주파수밀도, 전류밀도 등과 같은 전기조건이 모두 동일할 경우에 오존의 생성농도는 유전상수에 비례하게 된다.이때, Al₂O₃-TiO₂-SiO₂의 복합산화물세라믹으로 조성되는 오존발생용 유전체(2)는 20℃, 10⁶Hz에서 그 유전상수가 20~8000으로 높게 나타나며, 유전상수가 3.8~8.6인 유리관 또는 4.5~8.4인 알루미나튜브에 비해 현저한 차이가 있고, 동일한 전기조건하에서 그 오존생성효율이 유리관이나 알루미나튜브와 비교할 수 없을 정도로 높게 나타난다.결국, 높은 오존생성효율은 동일유량에서 고농도의 오존을 생성하게 되고, 오존생산량을 증가시키게 된다.

[실시예1]

높은 팽창계수를 가진 Al₂O₃6.21~17.3mole%, Na₂O 4.5~16.7mole%, SiO₂32.3~67.5mole%, 큰 유전계수를 가진 TiO₂7.6~25.4mole%를 주성분으로 하여 MgO, CaO, BaO, B₂O₃, P₂O₅, K₂O, Fe₂O₃, ZrO₂, NiO, PbO, CoO 등을 각 1.29~8.5mole%로 혼합시켜 금속에 대한 접착성을 향상시키면서 높은 유전상수를 갖는 복합산화물세라믹을 조성한 후, 이를 이용하여 도1에 도시한 바와 같이 직경12~125㎜인 금속튜브(1)의 외주면에 380~1500미크론의 오존발생용 유전체(2)를 형성하게 된다.이때, 400~30,000Hz, 4500~8700V의 구형파 또는 정현파 전압을 인가한 결과 도4에 도시한 바와 같이 78~182g/㎥의 고농도 오존을 연속 생성할 수 있게 되면서 도5에 도시한 바와 같이 6.4~11.6kw/kg-O₃의 극히 우수한 전력효율을 얻었다.

[실시예2]

실시예1과 같이 높은 팽창계수를 가진 Al₂O₃6.2~17.3mole%, Na₂O 4.5~16.7mole%, SiO₂32.3~67.5mole%, 큰 유전계수를 가진 TiO₂7.6~25.4mole%를 주성분으로 하여 MgO, B₂O₃, Fe₂O₃, NiO 및 PbO 등을 각 0~6.2mole%의 미량성분으로 혼합하여 복합산화물세라믹을 조성한 후, 이를 이용하여 가로 8~32mm이고 세로 25~150mm인 사각판의 금속제판(1-1)상에 380~1500미크론의 오존발생용 유전체(2)를 형성시킨 다음, 다시 이 유전체의 상부에 대향전극(3)을 형성시킨다.이때, 전극에 15~38KHz, 2300~4800V의 구형파 전압을 인가한 결과 공기중에서 도6에 도시한 바와 같이 28~62mg/w의 우수한 오존발생량을 나타내었다.이처럼, 금속제판(1-1)상에 유전체(2)를 형성시킬 경우, 전극의 형성을 위해 금속박막증착이나 실크인쇄를 할 필요가 없고, 전극을 납땜할 필요가 없으며, 질소 산화물로 인한 전극부식이 없는 장점이 있다.

본 발명은 금속에 대한 접착성이 우수하고, 유전상수가 높은 복합산화물세라믹으로 금속전극상에 유전층을 형성함으로써 오존생성농도를 높임과 동시에 전력의 사용효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Claims

Al₂O₃6.21~17.3mole%, Na₂O 4.5~16.7mole%, SiO₂32.3~67.5mole%, TiO₂7.6~25.4mole%, 그리고 MgO, CaO, BaO, B₂O₃, P₂O₅, K₂O, Fe₂O₃, ZrO₂, NiO, PbO, CoO을 각 1.29~8.5mole%로 조성하여 금속튜브(1)의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 오존발생용 유전체.
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