KR101921915B1 - 오존 가스 발생 장치 및 오존 가스 발생 장치의 제조 방법 - Google Patents

오존 가스 발생 장치 및 오존 가스 발생 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 오존 가스 발생 장치는, 서로 대향하도록 소정의 간격을 두고 배치된 한 쌍의 전극(11)과, 한 쌍의 전극의 서로 대향하는 면에 각각 마련된 한 쌍의 유전체(12)와, 한 쌍의 유전체의 서로 대향하는 면 중에서 적어도 한쪽에 마련된 기능막(13)을 구비한다. 또한, 기능막은 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 포함한다.

Description

오존 가스 발생 장치 및 오존 가스 발생 장치의 제조 방법
본 발명은 오존 가스 발생 장치 및 오존 가스 발생 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
종래에 오존 가스 발생 장치가 알려져 있다. 이와 같은 오존 가스 발생 장치는, 예를 들면 국제 공개특허공보 WO2011/039971호에 개시되어 있다.
상기 국제 공개특허공보 WO2011/039971호에는 원료 가스에 질소 가스 등의 다른 가스를 첨가하지 않고 고농도의 오존 가스를 발생시키는 오존 가스 발생 장치가 개시되어 있다. 구체적으로는, 상기 국제 공개특허공보 WO2011/039971호의 오존 가스 발생 장치는, 서로 대향하도록 소정의 간격을 두고 배치된 한 쌍의 유전체와, 한 쌍의 유전체의 외측에 각각 배치되어 한 쌍의 유전체 간에 방전을 발생시키는 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 유전체의 서로 대향하는 면 중에서 적어도 한쪽에 마련된 기능막을 구비하고 있다. 이러한 오존 가스 발생 장치의 기능막은 나이오븀, 탄탈럼, 몰리브데넘, 크로뮴으로부터 선택되는 1종류 또는 2종류의 금속인 제1 금속 산화물과, 타이타늄, 텅스텐, 아연, 철로부터 선택되는 1종류 또는 2종류의 금속인 제2 금속 산화물을 포함하고 있다.
[특허문헌]
특허 문헌 1: 국제 공개특허공보 WO2011/039971호
상기 국제 공개특허공보 WO2011/039971호와 같은 종래의 오존 가스 발생 장치에서는, 기능막의 표면의 금속 산화물의 구조의 차이에 의하여 오존 발생 성능에 편차가 발생하는 경우가 있다. 따라서, 원료 가스에 질소 가스 등의 다른 가스를 첨가하지 않고 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시키는 것이 가능한 오존 가스 발생 장치가 요망되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 본 발명의 일 목적은 원료 가스에 질소 가스 등의 다른 가스를 첨가하지 않고, 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시키는 것이 가능한 오존 가스 발생 장치 및 오존 가스 발생 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명자가 예의 검토한 결과, 한 쌍의 유전체의 서로 대향하는 면 중에서 적어도 한쪽에 마련된 기능막을 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 포함하도록 형성함으로써, 원료 가스에 질소 가스 등의 다른 가스를 첨가하지 않고, 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시키는 것이 가능한 것을 발견하였다. 즉, 본 발명의 제1 국면에 의한 오존 가스 발생 장치는, 서로 대향하도록 소정의 간격을 두고 배치된 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극의 서로 대향하는 면에 각각 마련된 한 쌍의 유전체와, 한 쌍의 유전체의 서로 대향하는 면 중에서 적어도 한쪽에 마련된 기능막을 구비하고, 기능막은 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 포함한다.
본 발명의 제1 측면에 의한 오존 가스 발생 장치에서는, 상기와 같이 기능막이 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 포함함으로써, 원료 가스에 질소 가스 등의 다른 가스를 첨가하지 않고 오존 가스를 발생시킬 때에, 오존 발생 성능의 편차를 억제할 수 있다. 이로써, 원료 가스에 질소 가스 등의 다른 가스를 첨가하지 않고, 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시킬 수 있다.
상기 제1 측면에 의한 오존 가스 발생 장치에 있어서, 바람직하게는, 기능막의 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물은 몰수에 있어서 Nb2O5가 TiO2의 0.1배 이상 6배 이하가 되는 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀에 의하여 생성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 몰수에 있어서 Nb2O5가 TiO2의 0.1배 이상 6배 이하가 되는 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀으로부터 TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29와 같은 결정계의 화합물을 생성할 수 있다.
상기 제1 측면에 의한 오존 가스 발생 장치에 있어서, 바람직하게는, 기능막은 산화 타이타늄의 고용체를 더 포함한다. 이와 같이 구성하면, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물과 산화 타이타늄의 고용체 양쪽 모두의 작용에 의하여, 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시킬 수 있다.
상기 제1 측면에 의한 오존 가스 발생 장치에 있어서, 바람직하게는, 기능막의 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물은 TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29 중 적어도 한쪽을 포함한다. 이와 같이 구성하면, TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29 중에서 적어도 한쪽을 포함하는 결정계의 화합물의 작용에 의하여, 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시킬 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 의한 오존 가스 발생 장치의 제조 방법은, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 1,000℃ 이상에서 가열함으로써 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 생성하는 공정과, 서로 대향하도록 소정의 간격을 두고 배치된 한 쌍의 전극을 마련하는 공정과, 한 쌍의 전극의 서로 대향하는 면에 각각 한 쌍의 유전체를 마련하는 공정과, 한 쌍의 유전체의 서로 대향하는 면 중에서 적어도 한쪽에 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 포함하는 기능막을 마련하는 공정을 포함한다.
본 발명의 제2 측면에 의한 오존 가스 발생 장치의 제조 방법에서는, 상기와 같이 구성함으로써, 원료 가스에 질소 가스 등의 다른 가스를 첨가하지 않고 오존 가스를 발생시킬 때에 오존 발생 성능의 편차를 억제하는 것이 가능한 오존 가스 발생 장치를 제조할 수 있다. 이로써, 원료 가스에 질소 가스 등의 다른 가스를 첨가하지 않고, 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시키는 것이 가능한 오존 가스 발생 장치를 제조할 수 있다.
상기 제2 측면에 의한 오존 가스 발생 장치의 제조 방법에 있어서, 바람직하게는, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 생성하는 공정은, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 혼합하는 공정과, 혼합한 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 1,000℃ 이상에서 가열하여 결정계의 화합물을 생성하는 공정과, 생성된 화합물을 분쇄하는 공정을 포함한다. 이와 같이 구성하면, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀으로부터 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 용이하게 생성하여, 오존 가스 발생 장치의 기능막을 용이하게 형성할 수 있다.
상기 제2 측면에 의한 오존 가스 발생 장치의 제조 방법에 있어서, 바람직하게는, 기능막을 마련하는 공정은 생성된 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물과, 산화 타이타늄의 고용체를 유전체에 도포하는 공정을 포함한다. 이와 같이 구성하면, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물과 산화 타이타늄의 고용체 양쪽 모두의 작용에 의하여, 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시키는 것이 가능한 오존 가스 발생 장치를 제조할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기와 같이 원료 가스에 질소 가스 등의 다른 가스를 첨가하지 않고, 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 오존 가스 발생 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 오존 가스 발생 장치의 방전 셀을 나타낸 개략도이다.
도 3은 TiO2-Nb2O5의 상태도를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 오존 가스 발생 장치의 오존 가스 생성부의 제조 공정을 나타낸 도이다.
도 5는 실시예에 의한 오존 가스의 생성을 설명하기 위한 표이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 근거하여 설명한다.
오존 가스 발생 장치의 구성
도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 오존 가스 발생 장치(100)의 구성에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 오존 가스 발생 장치(100)는, 반도체 제조 공정에 있어서 이용되는 오존을 생성하도록 구성되어 있다. 즉, 오존 가스 발생 장치(100)는, 고순도의 산소 가스(예를 들면, 산소 농도 99.9% 이상)를 사용하여, 생성되는 오존 가스 중의 불순물(오존 및 산소 이외의 물질)의 농도가 억제되도록 구성되어 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 오존 가스 발생 장치(100)는 오존 가스 생성부(1)와, 전원(2)과, 제어부(3)를 구비하고 있다.
오존 가스 생성부(1)는 원료로서 고순도의 산소 가스(O2)가 공급되어, 고농도의 오존 가스(O3)를 생성하도록 구성되어 있다. 또한, 원료인 고순도의 산소 가스에는 질소 등의 다른 가스는 첨가되어 있지 않다.
오존 가스 생성부(1)는 방전 셀(10)을 포함하고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 방전 셀(10)은 한 쌍의 전극(11)과, 한 쌍의 유전체(12)와, 한 쌍의 기능막(13)을 갖고 있다. 또한, 오존 가스 생성부(1)에는 도시되어 있지 않지만 복수의 방전 셀(10)이 마련되어 있다. 복수의 방전 셀(10)은 동일한 구성을 가지고 있다. 방전 셀(10)은 전원(2)에 의한 인가에 따라 무성 방전을 행하도록 구성되어 있다. 복수의 방전 셀(10)의 각각의 사이에는 냉각수를 통과시키는 유로가 마련되어 있다.
한 쌍의 전극(11)은 한 쌍의 유전체(12)의 외측에 각각 배치되어, 한 쌍의 유전체(12) 간에 방전을 발생시키도록 구성되어 있다. 즉, 한 쌍의 전극(11)에는 전원(2)이 접속되어 있다. 한 쌍의 전극(11)에는 전원(2)으로부터 고주파 고전압의 전력이 공급된다. 또한, 한 쌍의 전극(11)은 각각 막형으로 형성되어 있다. 또한, 한 쌍의 전극(11)은 서로 대향하도록 배치되어 있다.
한 쌍의 유전체(12)는 서로 대향하도록 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 한 쌍의 유전체(12)는 각각 알루미나(세라믹)에 의하여 형성되어 있다. 또한, 한 쌍의 유전체(12)는 각각 판형으로 형성되어 있다. 또한, 한 쌍의 유전체(12)는 각각 전극(11)보다 큰 면적을 갖고, 한 쌍의 전극(11)의 내측의 면(대향하는 측의 면)을 덮도록 배치되어 있다. 유전체(12)는, 예를 들면 약 0.05㎜ 이상 약 1㎜ 이하의 판 두께를 갖는다. 안정된 성능을 얻기 위하여, 바람직하게는, 유전체(12)는 약 0.1㎜ 이상 약 0.3㎜ 이하의 판 두께를 갖는다. 한 쌍의 유전체(12)는, 예를 들면 약 30㎛ 이상 약 100㎛ 이하의 간격을 두고 배치되어 있다. 또, 한 쌍의 유전체(12)의 사이의 간극에 원료인 산소 가스가 공급되도록 구성되어 있다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 기능막(13)은 한 쌍의 유전체(12)의 서로 대향하는 면에 마련되어 있다. 즉, 기능막(13)은 한 쌍의 유전체(12)의 사이의 간극(방전되는 공간)에 접하도록 배치되어 있다. 또한, 유전체(12)는 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 포함한다. 구체적으로는, 기능막(13)의 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물은 TiNb2O7(TiO2:Nb2O5=1:1인 결정계 화합물) 및 Ti2Nb10O29(TiO2:Nb2O5=2:5인 결정계 화합물) 중에서 적어도 한쪽을 포함한다. 즉, 기능막(13)의 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물은 몰수에 있어서 Nb2O5가 TiO2의 약 0.1배 이상 약 6배 이하가 되는 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀에 의하여 생성되어 있다. 바람직하게는, 기능막(13)의 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물은 몰수에 있어서 Nb2O5가 TiO2의 약 1배보다 크고 약 2.5배 미만이 되는 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀에 의하여 생성되어 있다. 또한, 기능막(13)은, 산화 타이타늄의 고용체를 더 포함한다.
여기서, 도 3의 TiO2-Nb2O5의 상태도에 나타내는 바와 같이, TiO2 및 Nb2O5의 혼합물 중에서 Nb2O5의 몰%가 약 9% 이상 약 85.7% 이하인 경우(몰수에 있어서 Nb2O5가 TiO2의 약 0.1배 이상 약 6배 이하인 경우), 소성(가열)함으로써, TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29 중 적어도 한쪽이 생성된다. 구체적으로는, Nb2O5의 몰%가 약 9% 이상 약 50% 미만인 경우, TiNb2O7 및 TiO2의 고용체가 생성된다. Nb2O5의 몰%가 약 50%인 경우(TiO2:Nb2O5=1:1인 경우), TiNb2O7이 생성된다. Nb2O5의 몰%가 약 50%보다 크고 약 71.9% 미만인 경우, TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29가 생성된다. Nb2O5의 몰%가 약 71.9%인 경우(TiO2:Nb2O5=2:5인 경우), Ti2Nb10O29가 생성된다. Nb2O5의 몰%가 약 71.9%보다 크고 약 85.7% 이하인 경우, Ti2Nb10O29 및 β-Nb2O5가 생성된다.
즉, 몰수에 있어서 Nb2O5가 TiO2의 약 1배보다 크고 약 2.5배 미만(TiO2 및 Nb2O5의 혼합물 중에서 Nb2O5의 몰%가 약 50%보다 크고 약 71.4% 미만)이 되는 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀에 의하여, 결정계의 화합물을 생성함으로써, TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29 양쪽 모두가 생성된다.
전원(2)은 오존 가스 생성부(1)의 한 쌍의 전극(11)에 교류 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 전원(2)은 LC 회로 등에 의하여 공진시킨 고주파의 전력을 공급하도록 구성되어 있다.
제어부(3)는 오존 가스 발생 장치(100)의 각부를 제어하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 제어부(3)는 전원(2)을 제어하여 오존 가스 생성부(1)에 공급되는 전력을 제어한다.
오존 가스 발생 장치의 제조 방법
도 4를 참조하여, 오존 가스 발생 장치(100)(오존 가스 생성부(1))의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 4의 단계 S1의 혼합 공정에 있어서, 소정 비율의 산화 타이타늄(TiO2) 및 산화 나이오븀(Nb2O5)이 혼합된다. 구체적으로는, 입자형의 TiO2 및 Nb2O5와, 에탄올 등의 바인더와, 혼합 및 분쇄를 위한 지르코니아 볼이 밀에 넣어져 혼합된다.
단계 S2의 소성 공정에 있어서, 혼합된 산화 타이타늄(TiO2) 및 산화 나이오븀(Nb2O5)이 소성(가열)된다. 구체적으로는, 입자형의 TiO2 및 Nb2O5의 혼합물이 노에 있어서 1,000℃ 이상의 온도에서 소성된다. 입자형의 TiO2 및 Nb2O5는, 대기압하에 있어서 소성된다. 또, 입자형의 TiO2 및 Nb2O5는 1,000℃ 이상, 또한 용해되지 않는 온도(예를 들면, 약 1,400℃) 이하의 온도에서 소성된다. 바람직하게는, 1,300℃ 이상, 또한 용해되지 않는 온도(예를 들면, 약 1,400℃) 이하의 온도에서 소성된다. 이로써, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물(TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29 중에서 적어도 한쪽)이 생성된다.
단계 S3의 냉각 공정에 있어서, 소성된 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물이 냉각된다. 단계 S4의 분쇄 공정에 있어서, 냉각된 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물이 분쇄된다. 구체적으로는, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물과, 에탄올 등의 바인더와, 혼합 및 분쇄를 위한 지르코니아 볼이 밀에 넣어져 분쇄된다. 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물은, 이후의 도포 공정에 있어서 사용하는 스크린 인쇄용 메시를 통과 가능한 입경 이하가 될 때까지 분쇄된다. 예를 들면, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물은, 입경이 1,000㎚ 이하가 될 때까지 분쇄된다.
단계 S5의 페이스트화 공정에 있어서, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물과, 산화 타이타늄(TiO2)의 고용체(ss)와, 유리 및 오일이 혼합되어 페이스트화된다. 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 포함하는 페이스트는 이후의 도포 공정에 있어서 스크린 인쇄 가능한 점도로 조정된다. 구체적으로는, 혼합되는 오일의 양을 조정하여 페이스트의 점도가 조정된다. 이로써, 기능막(13)의 재료가 생성된다.
단계 S6의 도포 공정에 있어서, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물과, 산화 타이타늄의 고용체를 포함하는 페이스트화된 기능막(13)의 재료가 스크린 인쇄에 의하여, 유전체(12)에 도포된다. 기능막(13)은, 예를 들면 약 10㎛의 두께로 도포된다.
단계 S7의 소성 공정에 있어서, 도포된 페이스트를 소성(가열)하여 기능막(13)을 유전체(12)에 고정한다. 구체적으로는, 페이스트 중의 유리가 용융되는 온도(예를 들면, 약 850℃)에 있어서, 소정 시간 소성이 행해진다. 그 후, 냉각되어, 유전체(12) 상에 기능막(13)이 고정된다.
단계 S8의 접합 공정에 있어서, 각각 기능막(13)이 형성된 한 쌍의 유전체(12)가 소정의 간격을 두고 접합된다. 또한, 한 쌍의 유전체(12)의 각각의 외측에, 한 쌍의 유전체(12) 간에 방전을 발생시키는 한 쌍의 전극(11)이 마련된다. 구체적으로는, 유전체(12)(알루미나 기판)의 기능막(13)이 마련된 측의 제1 면에 갭 형성용 리브가 배치된다. 또한, 유전체(12)의 기능막(12)과는 반대측인 제2 면에 전극(11)이 마련된다. 그리고, 유전체(12)의 제1 면(기능막(12)측의 면)끼리가 리브를 개재하여 접합 부재에 의하여 접합된다. 또한, 서로 인접하는 방전 셀(10)을 구성하는 인접한 유전체(12)의 제2 면(전극(11)측의 면)끼리가 절연체를 개재하여 접합 부재에 의하여 접합된다. 접합 부재는, 예를 들면 유리를 포함한다. 또한, 접합 공정에 있어서, 유리가 용융되는 온도(예를 들면, 약 850℃)에 있어서, 소정 시간 소성(가열)이 행해진다. 그 후, 냉각되어, 복수 쌍의 유전체(12)가 접합된다. 이로써, 복수의 방전 셀(10)이 조립된다. 또한, 복수의 방전 셀(10)의 각각의 사이에 냉각수를 통과시키는 유로가 마련되어 오존 가스 생성부(1)가 조립된다.
실시 형태의 효과
본 실시 형태에서는 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 실시 형태에서는, 상기와 같이, 기능막(13)이 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 포함함으로써, 원료 가스에 질소 가스 등의 다른 가스를 첨가하지 않고 오존 가스를 발생시킬 때에 오존 발생 성능의 편차를 억제할 수 있다. 이로써, 원료 가스에 질소 가스 등의 다른 가스를 첨가하지 않고, 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기와 같이, 기능막(13)의 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 몰수에 있어서 Nb2O5가 TiO2의 약 0.1배 이상 약 6배 이하가 되는 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀에 의하여 생성한다. 이로써, 몰수에 있어서 Nb2O5가 TiO2의 약 0.1배 이상 약 6배 이하가 되는 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀으로부터, TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29와 같은 결정계의 화합물을 생성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기와 같이, 기능막(13)은 산화 타이타늄의 고용체를 포함한다. 이로써, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물과, 산화 타이타늄의 고용체 양쪽 모두의 작용에 의하여, 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기와 같이, 기능막(13)의 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물은 TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29 중에서 적어도 한쪽을 포함한다. 이로써, TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29 중 적어도 한쪽을 포함하는 결정계의 화합물의 작용에 의하여, 고농도의 오존 가스를 보다 안정적으로 발생시킬 수 있다.
실시예의 설명
다음으로 도 5를 참조하여, 본 실시 형태에 의한 오존 가스 발생 장치(100)의 기능막(13)의 평가를 행한 실험 결과에 대하여 설명한다.
실시예에서는, 기능막(13)의 재료를 몰비에 있어서 TiO2:Nb2O5=77:23인 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 이용하여 결정계의 화합물을 생성한 경우(실시예 1 및 2)와, 몰비에 있어서 TiO2:Nb2O5=40:60인 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 이용하여 결정계의 화합물을 생성한 경우(실시예 3 및 4)의 실험을 행했다. 또한, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을, 각각 1,100℃(실시예 1 및 3) 및 1,300℃(실시예 2 및 4)의 온도에 있어서 소성(가열)하여 결정계의 화합물을 생성했다.
몰비에 있어서 TiO2:Nb2O5=77:23인 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 1100℃의 온도에서 소성한 실시예 1의 경우, 고농도의 오존을 안정적으로 생성하는 것이 가능했다. 또한, 몰비에 있어서 TiO2:Nb2O5=77:23인 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 1,300℃의 온도에서 소성한 실시예 2의 경우, 고농도의 오존을 안정적으로 생성하는 것이 가능했다. 실시예 1 및 2에 있어서, TiO2:Nb2O5=77:23인 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 이용하여 생성된 결정계의 화합물을 포함하는 기능막(13)의 표면을 X선 회절에 의하여 측정한바, TiNb2O7의 피크가 검출되었다.
몰비에 있어서 TiO2:Nb2O5=40:60인 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 1,100℃의 온도에서 소성한 실시예 3의 경우, TiO2:Nb2O5=77:23인 경우(실시예 1 및 2)보다, 보다 고농도의 오존을 안정적으로 생성하는 것이 가능했다. 또한, 몰비에 있어서 TiO2:Nb2O5=40:60인 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 1,300℃의 온도에서 소성한 실시예 4의 경우, TiO2:Nb2O5=40:60인 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 1100℃의 온도에서 소성한 실시예 3의 경우보다, 고농도의 오존을 더 안정적으로 생성하는 것이 가능했다. 실시예 3 및 4에 있어서, TiO2:Nb2O5=40:60인 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 이용하여 생성된 결정계의 화합물을 포함하는 기능막(13)의 표면을 X선 회절에 의하여 측정한바, TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29의 피크가 검출되었다.
비교예에서는, 기능막의 재료로서 TiO2:Nb2O5=77:23인 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 소성(가열)하지 않고 도포한 경우의 실험을 행했다. 이러한 비교예에서는, 비교적 농도가 높은 오존을 발생시키는 기능막과 비교적 농도가 낮은 오존을 발생시키는 기능막이 있었다. 즉, 비교예에 의한 기능막에서는 오존 발생 성능에 편차가 있었다.
변형예
또한, 여기서 개시되는 실시 형태 및 실시예는 모든 측면들에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 간주되어야 한다. 본 발명의 범위는 상술한 실시형태 및 실시예의 설명이 아닌 특허청구의 범위에 의하여 나타나며, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경(변형예)이 더 포함된다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 한 쌍의 유전체의 양쪽 모두에 기능막을 마련하는 구성의 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는 한 쌍의 유전체의 적어도 한쪽에 기능막을 마련하고 있으면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 오존 가스 발생 장치가 무성 방전에 의하여 오존을 생성하는 구성의 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 오존 가스 발생 장치가 무성 방전 이외의 방전에 의하여 오존 가스를 생성해도 된다. 예를 들면, 오존 가스 발생 장치가 연면(沿面) 방전에 의하여 오존 가스를 생성하는 구성이어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 기능막의 재료를 유전체에 스크린 인쇄에 의하여 도포하여 기능막을 형성하는 구성의 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는 기능막을 유전체에 스퍼터링에 의하여 형성해도 된다. 또한, 기능막의 재료를 스크린 인쇄 이외의 방법으로 유전체에 도포하여 기능막을 형성해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 유전체는 알루미나에 의하여 형성되어 있는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 유전체는 알루미나 이외의 세라믹에 의하여 형성되어 있어도 되고, 세라믹 이외의 재료에 의하여 형성되어 있어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 오존 가스 발생 장치에 복수의 방전 셀이 마련되어 있는 구성의 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는 오존 가스 발생 장치에 1개의 방전 셀이 마련되어 있는 구성이어도 된다.
또한, 본 발명의 오존 가스 발생 장치를, 예를 들면 오존수 제조 장치 등의 장치에 원용하여 사용해도 된다.
11: 전극
12: 유전체
13: 기능막
100: 오존 가스 발생 장치

Claims (7)

  1. 서로 대향하도록 소정의 간격을 두고 배치된 한 쌍의 전극과,
    상기 한 쌍의 전극의 서로 대향하는 면에 각각 마련된 한 쌍의 유전체와,
    상기 한 쌍의 유전체의 서로 대향하는 면 중에서 적어도 한쪽에 마련된 기능막을 구비하며,
    상기 기능막은 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 혼합물을 결정화한 결정계의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능막의 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물은 몰수에 있어서 Nb2O5가 TiO2의 0.1배 이상 6배 이하가 되는 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀에 의하여 생성되어 있는 것을 특징으로 하는 오존 가스 발생 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기능막은 산화 타이타늄의 고용체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 발생 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능막의 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물은, TiNb2O7 및 Ti2Nb10O29 중에서 적어도 한쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 발생 장치.
  5. 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 1,000℃ 이상에서 가열함으로써, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 생성하는 공정과,
    서로 대향하도록 소정의 간격을 두고 배치된 한 쌍의 전극을 마련하는 공정과,
    상기 한 쌍의 전극의 서로 대향하는 면에 각각 한 쌍의 유전체를 마련하는 공정과,
    상기 한 쌍의 유전체의 서로 대향하는 면 중에서 적어도 한쪽에 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 포함하는 기능막을 마련하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 발생 장치의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물을 생성하는 공정은, 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 혼합하는 공정과, 혼합한 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀을 1,000℃ 이상에서 가열하여 결정계의 화합물을 생성하는 공정과, 생성된 화합물을 분쇄하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 발생 장치의 제조 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 기능막을 마련하는 공정은, 생성된 산화 타이타늄 및 산화 나이오븀의 결정계의 화합물과, 산화 타이타늄의 고용체를 상기 유전체에 도포하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 가스 발생 장치의 제조 방법.
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