KR100384241B1 - 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치는 산화이트륨 8 ~ 12몰%를 포함하는 안정화 산화지르코늄 분말 3 ~ 4중량%, 산화티탄 분말 2.2 ~ 2.8중량%, 산화알루미늄 분말 90 ~ 95중량%, 및 질화규소 분말 나머지 중량%를 배합하여 복합분말을 형성한 후, 상기 복합분말에 대해서 7 ~ 9중량%의 규산유리를 상기 복합분말에 첨가하여 성형, 소결시켜 제조한 합성 세라믹 박판 사이에, SUS 성분 금속을 용융시킨 후 몰리브덴 1.8 ~ 2.2중량% 및 백금 0.3 ~ 0.7중량%를 첨가, 용융시켜 박판으로 만든 전극용 합금박판을 밀폐증착시켜 제조한 저활동성 플라즈마 이온 방전판을 소정간격으로 이격시켜 절연 수납공간에 배치한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 오존발생장치는 열발생이 적고, 불꽃섬락작용이 없어 순수한 오존을 생산할 수 있다.

Description

저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치{Ozone generator using low activity plasma ion discharge}

본 발명은 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산소 또는 공기를 불어넣어서 오존을 발생시키는 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치에 관한 것이다.

오존 생산방식에는 화학법, 자외선법, 방사선 조사법, 플라즈마 방사법, 무성(無聲) 방전법 등이 있으며 이 중 무성 방전법이 가장 효율이 높은 것으로 알려져 있다. 도 1에 무성 방전법의 대표적인 예가 도시되어 있다. 이것은 튜브형으로서 도 1은 그 종단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 전극(2)과 도포된 절연물질(1) 사이에서 방전이 일어나며, 발생되는 열을 식히기 위해서 냉각수(5)를 필요로 한다. 이 방법은 불꽃섬락(corona discharge)작용에 따른 과도한 열발생, 오존 이외의 다른 독성 성분(질소산화물, 다이옥신, 퓨란 등) 생성의 문제가 있으며, 불꽃섬락에 따른 탄소침적에 의하여 기기의 수명의 크게 단축된다는 것이 이미 여러 보고서에 의해 입증되어 있다.

본 발명의 목적은 열발생이 적고, 불꽃섬락작용이 없어 순수한 오존을 생산할 수 있는 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 오존발생장치의 모식도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 오존발생장치의 모식도

도 3은 도 2의 저활동성 플라즈마 이온 방전판의 평면도

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 절연물질 2: 전극

5: 냉각수 10: 합성 세라믹 박판

15: 세라믹 접착제 17: 전도성 접착제

20: 전극용 합금박판 100: 저활동성 플라즈마 이온 방전판

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치는 산화이트륨 8 ~ 12몰%를 포함하는 안정화 산화지르코늄 분말 3 ~ 4중량%, 산화티탄 분말 2.2 ~ 2.8중량%, 산화알루미늄 분말 90 ~ 95중량%, 및 질화규소 분말 나머지 중량%를 배합하여 복합분말을 형성한 후, 상기 복합분말에 대해서 7 ~ 9중량%의 규산유리를 상기 복합분말에 첨가하여 성형, 소결시켜 제조한 합성 세라믹 박판 사이에, SUS 성분 금속을 용융시킨 후 몰리브덴 1.8 ~ 2.2중량% 및 백금 0.3 ~ 0.7중량%를 첨가, 용융시켜 박판으로 만든 전극용 합금박판을 밀폐증착시켜 제조한 저활동성 플라즈마 이온 방전판을 소정간격으로 이격시켜 절연 수납공간에 배치한 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2에 본 발명의 일 실시예에 의한 오존발생장치의 모식도가 도시되어 있다.

본 발명의 오존발생장치는 하기와 같은 공정으로 제조된다.

산화이트륨(Y₂O₃) 8 ~ 12몰%를 포함하는 안정화 산화지르코늄(ZrO₂) 분말 3 ~ 4중량 %, 산화티탄(TiO₂) 분말 2.2 ~ 2.8중량%, 산화알루미늄(Al₂O₃) 분말 90 ~ 95중량%, 및 질화규소(Si₃N₄) 분말 나머지 중량%를 배합하여 복합분말을 형성한다.

여기서, 산화이트륨은 안정화제로서 산화지르코늄에 첨가된다. 산화지르코늄에 이것이 첨가되어 안정화 산화지르코늄을 형성한다. 안정화 산화지르코늄 분말의 입경은 2 ~ 3㎛가 바람직하다.

산화티탄 분말의 입경도 2 ~ 3㎛가 바람직하다.

산화알루미늄은 순도 99% 이상의 고산화알루미늄으로서 분말의 입경이 1 ~ 2㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

질화규소 분말의 입경은 2 ~ 3㎛가 바람직하다.

질화규소는 소성시 미세한 표면돌기를 형성하고, 안정화 산화지르코늄은 미세한 전도성을 갖게 되고 표면돌기의 전자충전을 크게 해준다. 산화티탄은 반도성을 나타내는데, 그 전기저항은 실온에서는 높지만 온도가 높아지면 작아지는 동시에 분위기의 산소분압에 따라 저항값이 대폭 변화하여 이온방전시 연면 스트리머 방전(連面 streamer discharge)을 유도해 불꽃섬락이 일어나는 것을 방지해 준다.

상기 복합분말에 소량(7 ~ 9중량%)의 규산유리를 첨가한 다음 성형, 소결시켜 합성 세라믹 박판(10)을 제조한다.

SUS 성분 금속을 용융시킨 후 몰리브덴 1.8 ~ 2.2중량% 및 백금 0.3 ~ 0.7중량%를 첨가, 용융시켜 전극용 합금박판(20)을 제조하는데 그 두께는 0.08 ~ 0.12mm가 바람직하다. 여기서, 몰리브덴은 표면전자방출을 크게 하기 위하여 첨가되고, 백금은 전도도의 향상과 전극 자체의 발열을 줄이기 위해서 첨가된다.

이후, 합성 세라믹 박판(10) 사이에 전극용 합금박판(20)을 전도성 접착제(17)와 세라믹 접착제를(15)를 이용하여 밀폐증착시켜 저활동성 플라즈마 이온 방전판 (100)을 제조한다. 도 3에 상기 이온 방전판(100)의 평면도가 도시되어 있다. 도 3의 A-A' 단면이 도 2 (100)에 도시되어 있다.

상기 이온 방전판(100)을 소정간격으로 이격시켜 절연 수납공간에 배치하고 안정화 전원을 연결하면 본 발명의 오존발생장치가 완성된다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 기술한다.

실시예

산화이트륨 10몰%를 포함하는 입경 2 ~ 3㎛의 안정화 산화지르코늄 분말 3.5중량%, 입경 2 ~ 3㎛의 산화티탄 분말 2.5중량%, 입경 1 ~ 2㎛의 산화알루미늄(순도 99%) 분말 92중량%, 및 입경 2 ~ 3㎛의 질화규소 분말 2중량%를 Y형 배합기에 넣고 약 6시간 배합한다.

여기에 이 복합분말에 대해서 8중량%의 규산유리를 첨가, 배합하여 유압프레스에서 약 7ton/㎠로 압축성형하여 박판화한다.

이 박판 성형체를 환원성 상태에서 약 2100℃로 4시간 동안 소결한 후 서서히 냉각시켜 합성 세라믹 박판(10)을 제조한다.

비중 7.98의 SUS 성분 금속을 용융시킨 후 몰리브덴 2중량% 및 백금 0.5중량%를 첨가, 용융시킨 뒤 0.08 ~ 0.12mm의 박판으로 만들어 전극용 합금박판(20)을 제조한다.

합성 세라믹 박판(10) 사이에 전극용 합금박판(20)을 전도성 접착제(17)와 세라믹 접착제를(15)를 이용하여 밀폐증착시켜 저활동성 플라즈마 이온 방전판(100)을 제조한다.

상기 이온 방전판(100)을 소정간격으로 이격시켜 절연 수납공간에 배치하고 안정화 전원을 연결하면 오존발생장치가 완성된다.

완성된 오존발생장치에 산소 또는 냉각 여과 공기를 670mmAq의 압력으로 불어넣으면 열발생이 적고, 불꽃섬락이 없어 불순물이 없는 순수한 오존을 생산할 수 있다. 오존 1g을 생산하는데 13 ~ 18W의 전력이 소모된다. 종래의 오존발생장치를 이용하는 경우 오존 1g당 20 ~ 35W 정도의 전력소모가 있었다.

본 발명의 오존발생장치는 열발생이 적고, 불꽃섬락작용이 없어 순수한 오존을 생산할 수 있다. 또한 이온 방전판에서 방전이 고르게 일어나 오존발생 성능이 우수하며 전력소모가 적다. 불꽃섬락작용이 없기 때문에 탄소침적작용이 없어 수명이 반영구적이다. 불꽃섬락작용에 따른 질소산화물, 다이옥신, 기타 독성물질이 생성되지 않는다. 열발생이 적기 때문에 별도의 냉각장치가 필요없다.

Claims (5)

1. 산화이트륨 8 ~ 12몰%를 포함하는 안정화 산화지르코늄 분말 3 ~ 4중량%, 산화티탄 분말 2.2 ~ 2.8중량%, 산화알루미늄 분말 90 ~ 95중량%, 및 질화규소 분말 나머지 중량%를 배합하여 복합분말을 형성한 후, 상기 복합분말에 대해서 7 ~ 9중량%의 규산유리를 상기 복합분말에 첨가하여 성형, 소결시켜 제조한 합성 세라믹 박판 사이에, SUS 성분 금속을 용융시킨 후 몰리브덴 1.8 ~ 2.2중량% 및 백금 0.3 ~ 0.7중량%를 첨가, 용융시켜 박판으로 만든 전극용 합금박판을 밀폐증착시켜 제조한 저활동성 플라즈마 이온 방전판을 소정간격으로 이격시켜 절연 수납공간에 배치한 것을 특징으로 하는 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 안정화 산화지르코늄 분말, 상기 산화티탄 분말, 및 상기 질화규소 분말의 입경이 각각 2 ~ 3㎛이고, 상기 산화알루미늄 분말의 입경이 1 ~ 2㎛인 것을 특징으로 하는 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 산화알루미늄의 순도가 99% 이상인 것을 특징으로 하는 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 SUS 성분 금속의 비중이 7.98이고, 상기 몰리브덴의 함량이 2중량%이며, 상기 백금의 함량이 0.5중량%인 것을 특징으로 하는 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 전극용 합금박판의 두께가 0.08 ~ 0.12mm인 것을 특징으로 하는 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치.