JP2002020105A - オゾン発生装置 - Google Patents
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- C01B13/10—Preparation of ozone
- C01B13/11—Preparation of ozone by electric discharge
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- C01B2201/10—Dischargers used for production of ozone
- C01B2201/12—Plate-type dischargers
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
- C01B2201/20—Electrodes used for obtaining electrical discharge
- C01B2201/22—Constructional details of the electrodes
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- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】オゾンの発生効率が高く高濃度のオゾンを発生
することができるオゾン発生装置の放電体を提供する。 【解決手段】オゾン発生装置は、互いに対向する電極面
を有する対の電極２２，４２、対の電極の間に高電圧を
印加する高圧交流電源１７、対向する電極面の間に配置
される誘電体４３、及び対向する電極面の間に原料ガス
Ｇを流すためのガス流路を備える。対の電極の少なくと
も一方の電極面２２は、互いにほぼ平行に伸長する多数
の溝１６を備え、原料ガスＧは、多数の溝１６と誘電体
４３の間の空間を多数の溝１６を横切る方向に流動され
る。
することができるオゾン発生装置の放電体を提供する。 【解決手段】オゾン発生装置は、互いに対向する電極面
を有する対の電極２２，４２、対の電極の間に高電圧を
印加する高圧交流電源１７、対向する電極面の間に配置
される誘電体４３、及び対向する電極面の間に原料ガス
Ｇを流すためのガス流路を備える。対の電極の少なくと
も一方の電極面２２は、互いにほぼ平行に伸長する多数
の溝１６を備え、原料ガスＧは、多数の溝１６と誘電体
４３の間の空間を多数の溝１６を横切る方向に流動され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水処理用の殺菌や
高酸化力が必要な酸化漂白、半導体製造プロセス等に使
用されるオゾン（Ｏ３）を発生する放電式オゾン発生装
置及びその放電体に関する。
高酸化力が必要な酸化漂白、半導体製造プロセス等に使
用されるオゾン（Ｏ３）を発生する放電式オゾン発生装
置及びその放電体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の放電式オゾン発生装置の放電体
を、図９〜図１１に示す。図９〜１１に示す放電体の各
々は、高圧電極１３、低圧アース電極１４、両電極の間
に配置される誘電体１５及び放電空間１６を具備する。
交流高圧電源１７の高圧側が高圧電極１３に接続され、
低圧側がアース及びアース電極１４に接続される。図９
は、放電体の概略側面図、図１０は、図９の線Ｂ−Ｂに
沿う拡大断面図である。図９及び図１０に示す放電体
は、ガラス管からなる誘電体１５の内周面に沿って高圧
電極１３が配置され、ガラス管の外周面に対向して円筒
形のアース電極１４が配置される。ガラス管からなる誘
電体１５は、電極１３と電極１４の間に配置される。酸
素を含む原料ガスが放電空間１６を通り流動され、原料
ガス中の酸素の一部がオゾンとなる。
を、図９〜図１１に示す。図９〜１１に示す放電体の各
々は、高圧電極１３、低圧アース電極１４、両電極の間
に配置される誘電体１５及び放電空間１６を具備する。
交流高圧電源１７の高圧側が高圧電極１３に接続され、
低圧側がアース及びアース電極１４に接続される。図９
は、放電体の概略側面図、図１０は、図９の線Ｂ−Ｂに
沿う拡大断面図である。図９及び図１０に示す放電体
は、ガラス管からなる誘電体１５の内周面に沿って高圧
電極１３が配置され、ガラス管の外周面に対向して円筒
形のアース電極１４が配置される。ガラス管からなる誘
電体１５は、電極１３と電極１４の間に配置される。酸
素を含む原料ガスが放電空間１６を通り流動され、原料
ガス中の酸素の一部がオゾンとなる。
【０００３】図１１は、特公平６−５１１１３号公報の
気体放電反応装置の要部概略断面図であり、高圧交流電
源１７の高圧側に接続される高圧電極１３は、誘電体１
５で覆われた低圧電極１４と対向される。低圧電極１４
に対向する高圧電極１３の電極面は、平行に伸長する多
数の溝を備える。図１１に示すように、各溝は、ほぼ垂
直に交叉する２つの平面により形成される、いわゆる
「トレンチ溝」であり、長手方向の断面における溝の形
状は、鋸刃状である。図１１の装置においては、原料ガ
スは、トレンチ溝に平行に、即ち鋸刃状の溝の長手方
向、即ち図１２の紙面に垂直の方向に流動される。
気体放電反応装置の要部概略断面図であり、高圧交流電
源１７の高圧側に接続される高圧電極１３は、誘電体１
５で覆われた低圧電極１４と対向される。低圧電極１４
に対向する高圧電極１３の電極面は、平行に伸長する多
数の溝を備える。図１１に示すように、各溝は、ほぼ垂
直に交叉する２つの平面により形成される、いわゆる
「トレンチ溝」であり、長手方向の断面における溝の形
状は、鋸刃状である。図１１の装置においては、原料ガ
スは、トレンチ溝に平行に、即ち鋸刃状の溝の長手方
向、即ち図１２の紙面に垂直の方向に流動される。
【０００４】図１２は、特公平６−５１１１３号公報の
気体放電反応装置の放電界を示すためのトレンチ溝１６
の拡大図であり、溝５の谷部１１付近に格子状のハッチ
ングで示す沿面放電界と呼ばれる放電界Ｑが発生し、溝
５内のその他の部位は、斜め格子状のハッチングで示す
無声放電界と呼ばれる放電界Ｐで満たされる。原料ガス
は、高密度の放電界Ｐ及びＱを通過され、効率的に放電
反応される。
気体放電反応装置の放電界を示すためのトレンチ溝１６
の拡大図であり、溝５の谷部１１付近に格子状のハッチ
ングで示す沿面放電界と呼ばれる放電界Ｑが発生し、溝
５内のその他の部位は、斜め格子状のハッチングで示す
無声放電界と呼ばれる放電界Ｐで満たされる。原料ガス
は、高密度の放電界Ｐ及びＱを通過され、効率的に放電
反応される。
【０００５】図９及び図１０に示すような均一の放電間
隙は、大容量の原料ガスを流動させ大量のオゾンを発生
させるのに適するが、高濃度のオゾンを発生させること
はできない問題を有した。他方、図１１又は図１２に示
すようなトレンチ溝を備える放電間隙は、均一な放電間
隙の場合と比較し、高濃度のオゾンを発生させることが
できるが、更に高濃度のオゾンを得ようとして原料ガス
流量を絞ると、原料ガスは、より流路抵抗の少ないトレ
ンチ溝の谷部１１に片よって流れ、放電密度の高くより
高濃度のオゾンを発生し易いトレンチ溝の山部１２は、
通りにくい。そのため、トレンチ溝を備える放電間隙
は、１０ｖｏｌ％程度の高濃度は、発生可能であるが、
それ以上の高濃度の発生は、できない短所があった。
隙は、大容量の原料ガスを流動させ大量のオゾンを発生
させるのに適するが、高濃度のオゾンを発生させること
はできない問題を有した。他方、図１１又は図１２に示
すようなトレンチ溝を備える放電間隙は、均一な放電間
隙の場合と比較し、高濃度のオゾンを発生させることが
できるが、更に高濃度のオゾンを得ようとして原料ガス
流量を絞ると、原料ガスは、より流路抵抗の少ないトレ
ンチ溝の谷部１１に片よって流れ、放電密度の高くより
高濃度のオゾンを発生し易いトレンチ溝の山部１２は、
通りにくい。そのため、トレンチ溝を備える放電間隙
は、１０ｖｏｌ％程度の高濃度は、発生可能であるが、
それ以上の高濃度の発生は、できない短所があった。
【０００６】特許第２９８３１５３号公報は、高濃度の
オゾンを得ること等を目的とした種々の構造のオゾン発
生装置を開示する。この特許のオゾン発生装置は、放電
空間のガス圧を１気圧以上、放電空間の放電空隙長を
０．４ｍｍ以下とし、電極間距離を一定に保つための部
材を電極面全域にわたり分散して挿入し、放電空間の空
隙長を一定に保つため、重ねた２組のオゾン発生装置の
間にストレス緩衝板を配置する構成を備える。特表平９
−５０４７７２号公報は、軽量、小型で、高濃度のオゾ
ンを発生すること等を目的としたオゾン発生セルを開示
する。この公報のオゾン発生セルは、高電圧電極を有す
る高電圧アセンブリ、低電圧電極を有する低電圧アセン
ブリ、両電極の間でオゾンを含むガスを発生させる放電
領域を画定するバリア誘電体手段、及び両アセンブリを
連結する溶接シール部を備え、放電領域を含むアセンブ
リ間に永久シールされたチャンバが形成される。
オゾンを得ること等を目的とした種々の構造のオゾン発
生装置を開示する。この特許のオゾン発生装置は、放電
空間のガス圧を１気圧以上、放電空間の放電空隙長を
０．４ｍｍ以下とし、電極間距離を一定に保つための部
材を電極面全域にわたり分散して挿入し、放電空間の空
隙長を一定に保つため、重ねた２組のオゾン発生装置の
間にストレス緩衝板を配置する構成を備える。特表平９
−５０４７７２号公報は、軽量、小型で、高濃度のオゾ
ンを発生すること等を目的としたオゾン発生セルを開示
する。この公報のオゾン発生セルは、高電圧電極を有す
る高電圧アセンブリ、低電圧電極を有する低電圧アセン
ブリ、両電極の間でオゾンを含むガスを発生させる放電
領域を画定するバリア誘電体手段、及び両アセンブリを
連結する溶接シール部を備え、放電領域を含むアセンブ
リ間に永久シールされたチャンバが形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】オゾン（Ｏ3）は、ク
リーンな酸化殺菌剤として、近年その利用分野は益々拡
大の一途をたどっている。しかしながら、発生できるオ
ゾン濃度には上述のような限度がある為、オゾンの利用
範囲は限定的であった。濃度を上げる方法としては、液
化や吸着により濃縮する方法もあり、一部実用化されて
いるが、そのための装置は、大掛かり且つ高価なものと
なる為、そのような装置の利用範囲も極く一部に限定さ
れている。本発明は、このような問題を解決しようとす
るものであり、新規な形状のオゾン発生装置の放電体を
提案し、大掛かりな装置を必要とせずに超高濃度のオゾ
ンを発生可能なオゾン発生装置を提供するものである。
リーンな酸化殺菌剤として、近年その利用分野は益々拡
大の一途をたどっている。しかしながら、発生できるオ
ゾン濃度には上述のような限度がある為、オゾンの利用
範囲は限定的であった。濃度を上げる方法としては、液
化や吸着により濃縮する方法もあり、一部実用化されて
いるが、そのための装置は、大掛かり且つ高価なものと
なる為、そのような装置の利用範囲も極く一部に限定さ
れている。本発明は、このような問題を解決しようとす
るものであり、新規な形状のオゾン発生装置の放電体を
提案し、大掛かりな装置を必要とせずに超高濃度のオゾ
ンを発生可能なオゾン発生装置を提供するものである。
【０００８】本発明の他の目的は、半導体基板の製造の
ためシリコン（Ｓｉ）板の表面に絶縁膜の酸化シリコン
（ＳｉＯ２）を形成するため等に必要な高純度のオゾン
を効率良く、且つ高濃度で発生することができるオゾン
発生装置の放電体を提供することである。本発明の別の
目的は、そのようなオゾン発生装置を小型化することで
ある。本発明の更に別の目的は、オゾン発生装置の放電
体を冷却するために、脱イオン水の使用を必要とせず、
水道水等の導電性のある水の使用を可能とし、オゾン発
生装置の冷却を効率的に安価に行うことを可能にするこ
とである。本発明の更に別の目的は、オゾン発生装置の
放電体を積層容易な形態とし、小型で大容量のオゾン発
生装置提供することにある。本発明のその他の目的、利
点は、以下の説明において明かにされる。
ためシリコン（Ｓｉ）板の表面に絶縁膜の酸化シリコン
（ＳｉＯ２）を形成するため等に必要な高純度のオゾン
を効率良く、且つ高濃度で発生することができるオゾン
発生装置の放電体を提供することである。本発明の別の
目的は、そのようなオゾン発生装置を小型化することで
ある。本発明の更に別の目的は、オゾン発生装置の放電
体を冷却するために、脱イオン水の使用を必要とせず、
水道水等の導電性のある水の使用を可能とし、オゾン発
生装置の冷却を効率的に安価に行うことを可能にするこ
とである。本発明の更に別の目的は、オゾン発生装置の
放電体を積層容易な形態とし、小型で大容量のオゾン発
生装置提供することにある。本発明のその他の目的、利
点は、以下の説明において明かにされる。
【０００９】
【解決するための手段】本発明のオゾン発生装置の放電
体は、互いに対向する電極面を有する対の電極、対の電
極の間に高電圧を印加し電極面の間に放電を発生させる
ため対の電極を高圧交流電源に接続する導通部材、対向
する電極面の間に配置される誘電体、及び対向する電極
面の間に原料ガスを流すためのガス流路を備える。対の
電極の少なくとも一方の電極面は、互いにほぼ平行に伸
長するトレンチ溝を備え、原料ガスは、トレンチ溝と誘
電体の間の空間をトレンチ溝を横切る方向に流動され
る。
体は、互いに対向する電極面を有する対の電極、対の電
極の間に高電圧を印加し電極面の間に放電を発生させる
ため対の電極を高圧交流電源に接続する導通部材、対向
する電極面の間に配置される誘電体、及び対向する電極
面の間に原料ガスを流すためのガス流路を備える。対の
電極の少なくとも一方の電極面は、互いにほぼ平行に伸
長するトレンチ溝を備え、原料ガスは、トレンチ溝と誘
電体の間の空間をトレンチ溝を横切る方向に流動され
る。
【００１０】本発明のオゾン発生装置の放電体は、互い
に対向するほぼ円形の電極面を有する１対の電極、１対
の電極と交流高圧電源を接続する導通部材、及び対向す
る電極面の間に形成される原料ガスを流すためのガス流
路を備える。一方の電極面は平板状の誘電板により覆わ
れ、他方の電極面は同心円状又は略同心円状のトレンチ
溝を有し、原料ガスはトレンチ溝を横切る方向へ流動さ
れる。
に対向するほぼ円形の電極面を有する１対の電極、１対
の電極と交流高圧電源を接続する導通部材、及び対向す
る電極面の間に形成される原料ガスを流すためのガス流
路を備える。一方の電極面は平板状の誘電板により覆わ
れ、他方の電極面は同心円状又は略同心円状のトレンチ
溝を有し、原料ガスはトレンチ溝を横切る方向へ流動さ
れる。
【００１１】本発明のオゾン発生装置又はオゾン発生装
置の放電体は、次の構成を備えることができる。（１）
他方の電極は、平面状の電極面を備える。（２）電極面
の間の誘電体は、他方の電極の平面状電極面を覆うよう
に配置される。（３）電極面は、円形に形成される。
（４）円形の電極面と誘電板の間に円板形空間が設けら
れる。（５）円形電極面の外周部に沿って外周空間が円
板形空間に連通して設けられる。（６）円板形空間に連
通する中心空間が円形の電極面の中央に配置される。
（７）円板形空間と並行して中心空間から電極外方へ伸
長する半径方向ガス通路を設ける。（８）原料ガスが円
板形空間内を中心空間から半径方向へ外周空間の方へ流
動される。（９）原料ガスが円板形空間内を外周空間か
ら半径方向内方へ内向きに流動される。
置の放電体は、次の構成を備えることができる。（１）
他方の電極は、平面状の電極面を備える。（２）電極面
の間の誘電体は、他方の電極の平面状電極面を覆うよう
に配置される。（３）電極面は、円形に形成される。
（４）円形の電極面と誘電板の間に円板形空間が設けら
れる。（５）円形電極面の外周部に沿って外周空間が円
板形空間に連通して設けられる。（６）円板形空間に連
通する中心空間が円形の電極面の中央に配置される。
（７）円板形空間と並行して中心空間から電極外方へ伸
長する半径方向ガス通路を設ける。（８）原料ガスが円
板形空間内を中心空間から半径方向へ外周空間の方へ流
動される。（９）原料ガスが円板形空間内を外周空間か
ら半径方向内方へ内向きに流動される。
【００１２】（１０）原料ガスは、円板空間内を中心空
間から外周空間へ半径方向外向きに流動される。（１
１）低圧アース電極は、冷媒流路を備える。（１２）高
圧電極の保持板が冷媒流路を備え、保持板とジャケット
の間に絶縁板が配置される。（１３）対の電極を有する
放電体が複数個積層して配置される。（１４）放電体の
各電極は高純度アルミニウムにより構成される。（１
５）電極面は、アルミニウム酸化物により覆われる。
（１６）電極面のトレンチ溝は、溝の長手方向に垂直な
断面において波型又は鋸刃状を呈する。（１７）一方の
電極面は、サファイア（高純度のＡｌ2Ｏ3）の単結晶に
より覆われる。（１８）一方の電極面は、セラミックス
により覆われる。
間から外周空間へ半径方向外向きに流動される。（１
１）低圧アース電極は、冷媒流路を備える。（１２）高
圧電極の保持板が冷媒流路を備え、保持板とジャケット
の間に絶縁板が配置される。（１３）対の電極を有する
放電体が複数個積層して配置される。（１４）放電体の
各電極は高純度アルミニウムにより構成される。（１
５）電極面は、アルミニウム酸化物により覆われる。
（１６）電極面のトレンチ溝は、溝の長手方向に垂直な
断面において波型又は鋸刃状を呈する。（１７）一方の
電極面は、サファイア（高純度のＡｌ2Ｏ3）の単結晶に
より覆われる。（１８）一方の電極面は、セラミックス
により覆われる。
【００１３】（１９）原料ガスは、高純度酸素ガスであ
る。（２０）原料ガスは、高純度酸素ガスに０．８ｖｏ
ｌ％の高純度窒素を添加したものである。（２１）原料
ガスは、電極面の外周部から中心部へ半径方向内向きに
流される。（２２）一方の電極が絶縁板を介して保持板
により支持される。（２３）保持板及び他方の電極にそ
れぞれ冷媒流路が配置される。（２４）導電性冷媒が保
持板及び他方の電極の冷媒流路を経て流動される。（２
５）保持板及び他方の電極の冷媒流路がぞれぞれ保持板
及び他方の電極の外周面に配置される冷媒入口及び冷媒
出口に連通される。（２６）保持板の冷媒出口が他方の
電極の冷媒入口に連通される。（２７）冷媒は水であ
る。（２８）冷却水温度は、２０℃である。
る。（２０）原料ガスは、高純度酸素ガスに０．８ｖｏ
ｌ％の高純度窒素を添加したものである。（２１）原料
ガスは、電極面の外周部から中心部へ半径方向内向きに
流される。（２２）一方の電極が絶縁板を介して保持板
により支持される。（２３）保持板及び他方の電極にそ
れぞれ冷媒流路が配置される。（２４）導電性冷媒が保
持板及び他方の電極の冷媒流路を経て流動される。（２
５）保持板及び他方の電極の冷媒流路がぞれぞれ保持板
及び他方の電極の外周面に配置される冷媒入口及び冷媒
出口に連通される。（２６）保持板の冷媒出口が他方の
電極の冷媒入口に連通される。（２７）冷媒は水であ
る。（２８）冷却水温度は、２０℃である。
【００１４】
【作用】本発明のオゾン発生装置の放電体の互いに対向
する電極面を有する対の電極に高圧交流電源を接続して
高電圧を印加し電極面の間に放電を発生させると共に対
向する電極面の間に原料ガスＧを流すと原料ガス中の酸
素の一部がＯ３に変換される。対向する電極面の間に誘
電体が配置され、電極面は、損傷しない。また放電によ
り対の電極は多量の熱を発生するがそれぞれ冷媒通路を
通る冷媒により冷却される。高圧電極を冷却する冷媒通
路は、絶縁板により高圧電極から絶縁され、冷媒を介し
高圧電源と低圧電源間を電流が流れることが防止され
る。原料ガス中の酸素は、トレンチ溝の山部付近を通過
されるので、強い電界の作用を受け、高濃度のオゾンが
発生される。また、原料ガスは、円板形電極の積層構造
の放電体中の放電間隙を複数回通されることにより、容
易に高濃度になる。
する電極面を有する対の電極に高圧交流電源を接続して
高電圧を印加し電極面の間に放電を発生させると共に対
向する電極面の間に原料ガスＧを流すと原料ガス中の酸
素の一部がＯ３に変換される。対向する電極面の間に誘
電体が配置され、電極面は、損傷しない。また放電によ
り対の電極は多量の熱を発生するがそれぞれ冷媒通路を
通る冷媒により冷却される。高圧電極を冷却する冷媒通
路は、絶縁板により高圧電極から絶縁され、冷媒を介し
高圧電源と低圧電源間を電流が流れることが防止され
る。原料ガス中の酸素は、トレンチ溝の山部付近を通過
されるので、強い電界の作用を受け、高濃度のオゾンが
発生される。また、原料ガスは、円板形電極の積層構造
の放電体中の放電間隙を複数回通されることにより、容
易に高濃度になる。
【００１５】
【発明の実施の態様】図面を参照して、本発明の好まし
い実施例を説明する。図１〜図７において、同様の部材
は、同様の符号が付され、重複説明が省略される。図１
は、本発明の実施例の放電体の円形電極面を示す平面図
であり、図２の放電体の線Ａ−Ａに沿う平面図である。
図２は、本発明の実施例の放電体を示す側断面図であ
り、図１の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。図３は、本発
明の実施例の円板形低圧電極の側断面図、図４は、図３
の電極を組み込んだオゾン発生装置の平面図、図５は、
本発明のオゾン発生装置の主要構成を概略的に示す配置
図である。
い実施例を説明する。図１〜図７において、同様の部材
は、同様の符号が付され、重複説明が省略される。図１
は、本発明の実施例の放電体の円形電極面を示す平面図
であり、図２の放電体の線Ａ−Ａに沿う平面図である。
図２は、本発明の実施例の放電体を示す側断面図であ
り、図１の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。図３は、本発
明の実施例の円板形低圧電極の側断面図、図４は、図３
の電極を組み込んだオゾン発生装置の平面図、図５は、
本発明のオゾン発生装置の主要構成を概略的に示す配置
図である。
【００１６】図２のオゾン発生装置の放電体１０は、互
いに対向する円形電極面を有する対の低圧電極２２及び
高圧電極４２、両電極の対向する電極面の間に配置され
る誘電体４３及び円板形空間２４を含む。円板形空間２
４は、対向する電極面の間にあって穏やかな放電が生じ
る空間であり、この空間へ酸素を含む原料ガスを流動さ
せると酸素がオゾンに変換される。高圧電極４２は、高
圧交流電源１７（図５）の高圧側に接続され、低圧電極
２２は、交流電源の低圧側（アース）に接続される。図
１及び図２に示すように低圧電極２２の電極面は、多数
の互いにほぼ平行に伸長するトレンチ溝２３、即ち同心
状に配置される溝２３を備える。トレンチ溝の構造は、
図１２に示す公知のものと同様とすることができる。
いに対向する円形電極面を有する対の低圧電極２２及び
高圧電極４２、両電極の対向する電極面の間に配置され
る誘電体４３及び円板形空間２４を含む。円板形空間２
４は、対向する電極面の間にあって穏やかな放電が生じ
る空間であり、この空間へ酸素を含む原料ガスを流動さ
せると酸素がオゾンに変換される。高圧電極４２は、高
圧交流電源１７（図５）の高圧側に接続され、低圧電極
２２は、交流電源の低圧側（アース）に接続される。図
１及び図２に示すように低圧電極２２の電極面は、多数
の互いにほぼ平行に伸長するトレンチ溝２３、即ち同心
状に配置される溝２３を備える。トレンチ溝の構造は、
図１２に示す公知のものと同様とすることができる。
【００１７】高圧電極４２は、保持板４１に支持される
絶縁体４４及び誘電体４３の間の金属層により形成され
る。誘電体４３は、円板状の単結晶サファイアからな
り、高圧電極は、サファイアの裏面に施した銀系のメタ
ライズ層により形成される。トレンチ溝２３の山部１２
（図１２）と誘電板４３表面の間の空間が放電空間２４
となり、溝２３の山部と誘電板表面の間の距離は、０．
０１ｍｍ〜０．３ｍｍである。半導体製造に使用される
ようなクリーンなオゾンガスを必要とする場合は、誘電
体４３の材料はクリーンな材質であるサファイアが適当
であるが、高純度が要求されない場合は、誘電体４３を
アルミナセラミックス等のセラミックス材により形成す
ることができる。
絶縁体４４及び誘電体４３の間の金属層により形成され
る。誘電体４３は、円板状の単結晶サファイアからな
り、高圧電極は、サファイアの裏面に施した銀系のメタ
ライズ層により形成される。トレンチ溝２３の山部１２
（図１２）と誘電板４３表面の間の空間が放電空間２４
となり、溝２３の山部と誘電板表面の間の距離は、０．
０１ｍｍ〜０．３ｍｍである。半導体製造に使用される
ようなクリーンなオゾンガスを必要とする場合は、誘電
体４３の材料はクリーンな材質であるサファイアが適当
であるが、高純度が要求されない場合は、誘電体４３を
アルミナセラミックス等のセラミックス材により形成す
ることができる。
【００１８】原料ガスＧは、入口通路２５、外周空間２
６を経て円板形空間２４へ導入され、円板形空間２４内
をほぼ半径方向内向きに流動され、低圧電極の中心部に
設けられる中心空間２７へ集められ、案内通路２８を経
て電極の半径方向外方へ案内される。原料ガスＧは、円
板形空間２４内をほぼ半径方向内向きに流動される代り
に半径方向外向きに流動され得る。この場合、原料ガス
は、最初に案内通路２８を経て中心空間２７へ供給さ
れ、円板形空間２４内をほぼ半径方向外向きに流動さ
れ、外周空間２６を経て入口通路２５へ案内される。
６を経て円板形空間２４へ導入され、円板形空間２４内
をほぼ半径方向内向きに流動され、低圧電極の中心部に
設けられる中心空間２７へ集められ、案内通路２８を経
て電極の半径方向外方へ案内される。原料ガスＧは、円
板形空間２４内をほぼ半径方向内向きに流動される代り
に半径方向外向きに流動され得る。この場合、原料ガス
は、最初に案内通路２８を経て中心空間２７へ供給さ
れ、円板形空間２４内をほぼ半径方向外向きに流動さ
れ、外周空間２６を経て入口通路２５へ案内される。
【００１９】高圧電極４２は、高周波高圧交流電源の高
圧側へ連結され、低圧電極２２は、同電源の低圧側へ連
結され、両電極の間の円板形空間２４に高圧交流電圧が
印加され両電極の間の円板形空間２４にマイルドな放電
が生じる。この円板形空間２４を通り、酸素を含む原料
ガスが流動され、その一部がオゾンに変換される。図１
及び図２の放電体においては、原料ガスの流れが多数の
溝２３を横切る方向とされ、放電密度の高い溝の頂部を
必ず通過するので、高濃度のオゾンを発生することが可
能である。
圧側へ連結され、低圧電極２２は、同電源の低圧側へ連
結され、両電極の間の円板形空間２４に高圧交流電圧が
印加され両電極の間の円板形空間２４にマイルドな放電
が生じる。この円板形空間２４を通り、酸素を含む原料
ガスが流動され、その一部がオゾンに変換される。図１
及び図２の放電体においては、原料ガスの流れが多数の
溝２３を横切る方向とされ、放電密度の高い溝の頂部を
必ず通過するので、高濃度のオゾンを発生することが可
能である。
【００２０】図３は、本発明の実施例の両面に同心状の
溝を備える円形電極面を有する円板形電極の断面図であ
り、図４は、図３の円板形電極を組み込んだオゾン発生
装置の平面図である。図３及び図４の実施例において、
原料ガスＧは、図１及び図２の実施例と同様に、入口通
路２５を経て放電体１０の円板形空間２４へ導入され、
円板形空間内をほぼ半径方向内向きに流動され、低圧電
極の中心部に設けられた中心空間２７へ集められ、案内
通路２８を経て放電体１０の外方へ案内される。冷却水
Ｗは、冷媒入口５１から高圧電極支持体の冷媒流路をへ
て冷媒出口５３へ流動され、次に管路５４介し冷媒入口
５５から低圧電極内の冷媒流路２９を通り冷媒出口５６
へ排出される。
溝を備える円形電極面を有する円板形電極の断面図であ
り、図４は、図３の円板形電極を組み込んだオゾン発生
装置の平面図である。図３及び図４の実施例において、
原料ガスＧは、図１及び図２の実施例と同様に、入口通
路２５を経て放電体１０の円板形空間２４へ導入され、
円板形空間内をほぼ半径方向内向きに流動され、低圧電
極の中心部に設けられた中心空間２７へ集められ、案内
通路２８を経て放電体１０の外方へ案内される。冷却水
Ｗは、冷媒入口５１から高圧電極支持体の冷媒流路をへ
て冷媒出口５３へ流動され、次に管路５４介し冷媒入口
５５から低圧電極内の冷媒流路２９を通り冷媒出口５６
へ排出される。
【００２１】図３及び図４の実施例では、低圧電極２２
が両面に同心状の溝を備える円形電極面を有する円板形
電極により構成され、ガスの入口（入口通路２５）及び
出口（案内通路２８）、冷媒入口５１，５５、冷媒出口
５３，５６及び高圧ケーブル用の通路１２８の開口が全
て放電体の外周部に配置される。このような構造によ
り、図３及び図４の放電体は、その複数個を円筒形に積
層することが可能であり、高濃度のオゾンの発生と装置
の小型化が容易である。
が両面に同心状の溝を備える円形電極面を有する円板形
電極により構成され、ガスの入口（入口通路２５）及び
出口（案内通路２８）、冷媒入口５１，５５、冷媒出口
５３，５６及び高圧ケーブル用の通路１２８の開口が全
て放電体の外周部に配置される。このような構造によ
り、図３及び図４の放電体は、その複数個を円筒形に積
層することが可能であり、高濃度のオゾンの発生と装置
の小型化が容易である。
【００２２】図５は、本発明のオゾン発生装置の放電体
の主要構成を概略的に示す配置図である。図５におい
て、オゾン発生装置の放電体１０は、互いに対向する電
極面を有する１対の電極、即ち低圧電極２２及び高圧電
極４２、両電極の間に高電圧を印加し電極面の間に放電
を発生させるため両電極２２、４２に高圧電源１７を接
続する導線２１，４９、対向する電極面の間に配置され
る誘電体４３、及び対向する電極面の間に原料ガスＧを
流すためのガス流路２４備える。低圧電極２２の電極面
は、多数の互いにほぼ平行に伸長するトレンチ溝２３を
備える。高圧電極４２は、保持板４１に支持される絶縁
体４４及び誘電体４３の間の金属層により形成される。
原料ガスＧは、トレンチ溝２３と誘電体４３の間の空間
をトレンチ溝を横切る方向に流動される。
の主要構成を概略的に示す配置図である。図５におい
て、オゾン発生装置の放電体１０は、互いに対向する電
極面を有する１対の電極、即ち低圧電極２２及び高圧電
極４２、両電極の間に高電圧を印加し電極面の間に放電
を発生させるため両電極２２、４２に高圧電源１７を接
続する導線２１，４９、対向する電極面の間に配置され
る誘電体４３、及び対向する電極面の間に原料ガスＧを
流すためのガス流路２４備える。低圧電極２２の電極面
は、多数の互いにほぼ平行に伸長するトレンチ溝２３を
備える。高圧電極４２は、保持板４１に支持される絶縁
体４４及び誘電体４３の間の金属層により形成される。
原料ガスＧは、トレンチ溝２３と誘電体４３の間の空間
をトレンチ溝を横切る方向に流動される。
【００２３】オゾン発生用の放電体は、高濃度オゾンを
発生するためには、効率的に冷却することが必要であ
る。図５の放電体では、高圧電極４２の保持板４１及び
低圧電極２２にそれぞれ冷媒を通すための冷媒流路４５
及び２９を設けている。両電極の冷却には、同一の冷却
液を使用する方が装置が簡便になるが、両電極の冷却に
水道水等の導電性冷媒を使用すると、冷媒に電流が流れ
る問題が生じる。この問題を解決するため、図５の放電
体は、高圧電極４２と冷媒流路４５の間に絶縁体４４が
配置され高圧電極から冷媒への電流が遮断される。それ
故、水道水等の導電性の冷媒を使用する場合も、両電極
間に冷媒を介する電流は流れない。
発生するためには、効率的に冷却することが必要であ
る。図５の放電体では、高圧電極４２の保持板４１及び
低圧電極２２にそれぞれ冷媒を通すための冷媒流路４５
及び２９を設けている。両電極の冷却には、同一の冷却
液を使用する方が装置が簡便になるが、両電極の冷却に
水道水等の導電性冷媒を使用すると、冷媒に電流が流れ
る問題が生じる。この問題を解決するため、図５の放電
体は、高圧電極４２と冷媒流路４５の間に絶縁体４４が
配置され高圧電極から冷媒への電流が遮断される。それ
故、水道水等の導電性の冷媒を使用する場合も、両電極
間に冷媒を介する電流は流れない。
【００２４】図６は、本発明のオゾン発生装置の積層構
造の放電体１００を概略的に示す側断面図であり、図７
は、本発明の積層構造の放電体１００を図解的に示す配
置図である。図６及び図７の放電体１００において、図
１〜図５と同様の部材には、同様の符号が付され、重複
説明が省略される。図６及び図７の積層構造の放電体１
００を備えるオゾン発生装置は、原料ガスＧを複数の対
の電極間の放電間隙を通すことによりオゾンの濃度を高
濃度とすることが可能であり、また特に円板形の電極を
積層することにより、装置を小型化しその体積を最小と
することができる。
造の放電体１００を概略的に示す側断面図であり、図７
は、本発明の積層構造の放電体１００を図解的に示す配
置図である。図６及び図７の放電体１００において、図
１〜図５と同様の部材には、同様の符号が付され、重複
説明が省略される。図６及び図７の積層構造の放電体１
００を備えるオゾン発生装置は、原料ガスＧを複数の対
の電極間の放電間隙を通すことによりオゾンの濃度を高
濃度とすることが可能であり、また特に円板形の電極を
積層することにより、装置を小型化しその体積を最小と
することができる。
【００２５】図８は、本発明のオゾン発生装置の性能を
示すグラフであり、横軸は、ガス流量（リットル／
分）、縦軸は、オゾン濃度（グラム／Ｎｍ3）を表す。
ここで、Ｎｍ3は、０℃、１気圧における１ｍ3のガスを
示す。図８の性能試験の条件は、次の通り。 放電間隙の圧力：０．２０ＭＰａ（ゲージ圧） 冷却液温度：２０℃ 原料ガス成分：高純度酸素９９．２％、高純度窒素０．
８％ 電極と誘電板の間隙：０．１ｍｍ 図８に示すように、本発明のオゾン発生装置は、オゾン
の濃縮や冷却チラー等の大掛かりな装置を使用すること
なく、３４５グラム／Ｎｍ3（１６．１％）という超高
濃度を達成することができた。
示すグラフであり、横軸は、ガス流量（リットル／
分）、縦軸は、オゾン濃度（グラム／Ｎｍ3）を表す。
ここで、Ｎｍ3は、０℃、１気圧における１ｍ3のガスを
示す。図８の性能試験の条件は、次の通り。 放電間隙の圧力：０．２０ＭＰａ（ゲージ圧） 冷却液温度：２０℃ 原料ガス成分：高純度酸素９９．２％、高純度窒素０．
８％ 電極と誘電板の間隙：０．１ｍｍ 図８に示すように、本発明のオゾン発生装置は、オゾン
の濃縮や冷却チラー等の大掛かりな装置を使用すること
なく、３４５グラム／Ｎｍ3（１６．１％）という超高
濃度を達成することができた。
【００２６】
【発明の効果】本発明の放電体においては、放電空間を
形成する対向する電極面の少なくとも一方にほぼ平行に
伸長する多数の溝からなるトレンチ溝を備え、酸素を含
む原料ガスが放電空間内をトレンチ溝を横切る方向へ流
動され原料ガス内の酸素がオゾンに変換される。原料ガ
スは、放電密度の高いトレンチ溝の山部を通過するの
で、高濃度のオゾンガスを発生することができる。本発
明の放電体においては、放電空間を形成する対向する電
極面の間に配置される誘電板をサファイアにより形成す
ることにより、半導体製造分野で使用可能な高純度のオ
ゾンガスを得ることができる。
形成する対向する電極面の少なくとも一方にほぼ平行に
伸長する多数の溝からなるトレンチ溝を備え、酸素を含
む原料ガスが放電空間内をトレンチ溝を横切る方向へ流
動され原料ガス内の酸素がオゾンに変換される。原料ガ
スは、放電密度の高いトレンチ溝の山部を通過するの
で、高濃度のオゾンガスを発生することができる。本発
明の放電体においては、放電空間を形成する対向する電
極面の間に配置される誘電板をサファイアにより形成す
ることにより、半導体製造分野で使用可能な高純度のオ
ゾンガスを得ることができる。
【００２７】本発明の放電体においては、１対の電極の
を冷却するための冷媒通路へ同一の冷媒を循環可能にす
ると共に、高圧電極を冷却する冷媒通路を絶縁板を介し
高圧電極に配置することにより、冷媒として通常の水道
水を使用することが可能であり、冷媒が容易に得られ、
冷却費用を低減できる。本発明の円形電極面及び外周面
に原料ガス入口及び出口並びに冷媒入口及び出口を備え
る円板形電極からなる放電体を複数個積層したオゾン発
生装置は、小型で小容積に収容可能であり且つ高濃度の
オゾンを発生することができるので、各種用途に容易に
適用可能である。
を冷却するための冷媒通路へ同一の冷媒を循環可能にす
ると共に、高圧電極を冷却する冷媒通路を絶縁板を介し
高圧電極に配置することにより、冷媒として通常の水道
水を使用することが可能であり、冷媒が容易に得られ、
冷却費用を低減できる。本発明の円形電極面及び外周面
に原料ガス入口及び出口並びに冷媒入口及び出口を備え
る円板形電極からなる放電体を複数個積層したオゾン発
生装置は、小型で小容積に収容可能であり且つ高濃度の
オゾンを発生することができるので、各種用途に容易に
適用可能である。
【図１】本発明の実施例の円形電極面を示す、図２の線
Ａ−Ａに沿う平面図、
Ａ−Ａに沿う平面図、
【図２】本発明の実施例の放電体を示す、図１の線Ｂ−
Ｂに沿う断面図、
Ｂに沿う断面図、
【図３】両面に同心状の溝を備える円形電極面を有する
電極の側断面図、
電極の側断面図、
【図４】図３の電極を組み込んだオゾン発生装置の平面
図、
図、
【図５】本発明のオゾン発生装置の放電体の主要構成を
概略的に示す配置図、
概略的に示す配置図、
【図６】本発明のオゾン発生装置の積層構造の放電体を
概略的に示す側断面図、
概略的に示す側断面図、
【図７】本発明の積層構造の放電体を図解的に示す配置
図、
図、
【図８】本発明のオゾン発生装置の性能を示すグラフ。
【図９】従来のオゾン発生装置の放電体の概略側面図。
【図１０】図９の放電体の線Ｅ−Ｅに沿う断面図、
【図１１】従来の多数の平行溝を備える放電体の概略側
面図。
面図。
【図１２】図１１の溝の拡大断面図である。
１０：放電体、１１：谷部、１２：山部、１３：高圧電
極、１４：低圧電極、１５：誘電体、１６：放電空間、
１７：交流電源、２１：導線、２２：低圧電極、２３：
トレンチ溝、２４：放電間隙（原料ガス通路）、２５：
入口通路、２６：外周空間、２７：中心空間、２８：案
内通路、２９：冷媒流路、４１、４１’：保持板、４
２：高圧電極、４３：誘電体、４４：絶縁体、４５：冷
媒流路、４９：導線、５１、５５：冷媒入口、５４：管
路、５３、５６：冷媒出口、１００：積層構造。Ｇ：ガ
ス、Ｗ：水。
極、１４：低圧電極、１５：誘電体、１６：放電空間、
１７：交流電源、２１：導線、２２：低圧電極、２３：
トレンチ溝、２４：放電間隙（原料ガス通路）、２５：
入口通路、２６：外周空間、２７：中心空間、２８：案
内通路、２９：冷媒流路、４１、４１’：保持板、４
２：高圧電極、４３：誘電体、４４：絶縁体、４５：冷
媒流路、４９：導線、５１、５５：冷媒入口、５４：管
路、５３、５６：冷媒出口、１００：積層構造。Ｇ：ガ
ス、Ｗ：水。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西岡 由紀子 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 4G042 CA01 CC03 CC11 CC13 CC16 CE04
Claims (9)
- 【請求項１】 オゾン発生装置であって、互いに対向す
る電極面を有する対の電極、対の電極の間に高電圧を印
加し電極面の間に放電を発生させるため対の電極を高圧
交流電源に接続する導通部材、対向する電極面の間に配
置される誘電体、及び対向する電極面の間に原料ガスを
流すためのガス流路を備え、 対の電極の少なくとも一方の電極面は、互いにほぼ平行
に伸長する多数の溝を備え、原料ガスは、多数の溝と誘
電体の間の空間を多数の溝を横切る方向に流動されるこ
とを特徴とするオゾン発生装置。 - 【請求項２】対向する電極面の他方は平面状であり、電
極面の間の誘電体は、他方の平面状の電極面を覆うよう
に配置される請求項１のオゾン発生装置。、 - 【請求項３】 前記電極面は、円形に形成され、原料ガ
スは、円形電極面の外周部に形成された外周空間、円形
電極面と誘電板の間の円板形空間、円形電極面の中央に
配置された中心空間、及び中心空間から半径方向へ伸長
する半径方向通路を経て流動される請求項１又は２のオ
ゾン発生装置。 - 【請求項４】一方の電極が絶縁板を介して保持板により
支持され、保持板及び他方の電極にそれぞれ冷媒流路が
配置され、導電性冷媒が保持板の冷媒流路及び他方の電
極の冷媒流路の一方又は両方を経て流動される請求項１
乃至３のいずれか１項のオゾン発生装置。 - 【請求項５】前記対向する電極面を有する対の電極が複
数個積層して配置される前記請求項１乃至４のいずれか
１項のオゾン発生装置。 - 【請求項６】オゾン発生装置の放電体であって、 互いに対向するほぼ円形の電極面を有する１対の電極、
１対の電極と交流高圧電源を接続する導通部材、及び対
向する電極面の間に形成される原料ガスを流すためのガ
ス流路を備え、 一方の電極面は平板状の誘電板により覆われ、他方の電
極面は同心円状又は略同心円状の複数の溝を有し、原料
ガスは複数の溝を横切る方向へ流動されることを特徴と
する放電体。 - 【請求項７】原料ガスは、電極面の外周部から中心部へ
半径方向内向きに流されることを特徴とする請求項６の
放電体。 - 【請求項８】一方の電極が絶縁板を介して保持板により
支持され、保持板及び他方の電極にそれぞれ冷媒流路が
配置され、導電性冷媒が保持板の冷媒流路及び他方の電
極の冷媒流路の一方又は両方を経て流動される請求項６
又は７の放電体。 - 【請求項９】請求項８の放電体が複数個積層して配置さ
れ、保持板及び他方の電極の冷媒流路がぞれぞれ保持板
及び他方の電極の外周面に配置される冷媒入口及び冷媒
出口に連通され、保持板の冷媒出口が他方の電極の冷媒
入口に連通され、冷媒が水であるオゾン発生装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000195421A JP4095758B2 (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | オゾン発生装置 |
| US09/885,102 US6932946B2 (en) | 2000-06-29 | 2001-06-21 | Ozone generator |
| TW090115099A TW526167B (en) | 2000-06-29 | 2001-06-21 | Ozone generator |
| KR1020010037368A KR100753233B1 (ko) | 2000-06-29 | 2001-06-28 | 오존 발생기 |
| DE60107620T DE60107620T2 (de) | 2000-06-29 | 2001-06-29 | Ozonerzeuger |
| EP01115970A EP1167287B1 (en) | 2000-06-29 | 2001-06-29 | Ozone generator |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000195421A JP4095758B2 (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | オゾン発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP4095758B2 JP4095758B2 (ja) | 2008-06-04 |
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ID=18694085
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000195421A Expired - Lifetime JP4095758B2 (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | オゾン発生装置 |
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|---|---|
| US (1) | US6932946B2 (ja) |
| EP (1) | EP1167287B1 (ja) |
| JP (1) | JP4095758B2 (ja) |
| KR (1) | KR100753233B1 (ja) |
| DE (1) | DE60107620T2 (ja) |
| TW (1) | TW526167B (ja) |
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| WO2016042740A1 (ja) * | 2014-09-18 | 2016-03-24 | 株式会社荏原製作所 | ガス溶解水製造装置および製造方法 |
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| JP2021155251A (ja) * | 2020-03-26 | 2021-10-07 | 株式会社オーク製作所 | オゾン生成装置、オゾン生成方法および窒素酸化物検出方法 |
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| JP7348377B1 (ja) * | 2022-12-21 | 2023-09-20 | 株式会社荏原製作所 | ガス生成装置 |
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