JP2587836B2

JP2587836B2 - オゾン発生装置

Info

Publication number: JP2587836B2
Application number: JP62278839A
Authority: JP
Inventors: 公治松村; 恵介志柿
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1987-11-04
Filing date: 1987-11-04
Publication date: 1997-03-05
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JPH01122904A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、オゾン発生装置に関する。

（従来の技術）一般に、無声放電によるエネルギーや、水銀放電管か
ら放出される紫外線の光子エネルギー等によって、一部
の酸素分子が解離して原子状態となり、この原子状酸素
が酸素分子と結合して酸素３原子のオゾンが生成する。
無声放電によるオゾン発生装置例として、例えば第８図
に示す装置がある。この図において、平板状の接地電極
（1a）はこれを冷却するために設けられたウォータージ
ャケット（１）の一部として設置されている。この接地
電極（1a）の上方には、平板状の誘導体（２）が接して
配置されており、この誘導体（２）は放電ギャップ
（３）を介して平板状の高圧電極（４）と近接対向して
配置され、この高圧電極（４）の上方には高圧電極
（４）を冷却するための冷却フィン（５）が接した設け
られている。オゾンを生成するための上記放電ギャップ
（３）は高圧電極（４）の下面と誘導体（２）の上面と
の間に形成され、この放電ギャップ（３）は原料ガス入
口（６）およびオゾンガス出口（７）に接続されてい
る。また、上記ウォータージャケット（１）には冷却水
入口（８）と冷却水出口（９）が設置されている。これ
らはすべて筐体（10）の内部に収納されている。

そして、このような構成のオゾン発生装置において、
高圧電極（４）および接地電極（1a）に図示しない高電
圧電源から高電圧を供給し、放電ギャップ（３）内で無
声放電を発生させる。このとき原料ガス入口（６）から
少なくとも酸素を含むガスを供給すると、放電ギャップ
（３）内で酸素の一部が活性化されオゾンが発生する。
発生したオゾンは、オゾンガス出口（７）から取り出さ
れる。一般に放電に伴って熱が発生し、両電極および放
電ギャップ（３）内はかなり高温となる。第６図は温度
とオゾンの分解半減期を示すグラフで温度が高くなると
オゾンの分解は顕著となる。したがって高濃度のオゾン
を得るためには効率よく電極および放電ギャップ（３）
を冷却することが必要である。また、このオゾン濃度は
第７図のグラフで示すように、放電ギャップ（３）間隔
に対して急崚なピークを持って変化する。したがって、
高濃度のオゾンを得るためには限られたギャップ間隔の
範囲に上記各電極を設定する必要があった。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上記従来の技術では、高濃度のオゾンを
得るためには、限られたギャップ間隔の範囲に各電極を
設定する必要があるが、上記ギャップ間隔の範囲は非常
に狭く精度を有し、放電ギャップの設定をわずかでも誤
ると期待されるオゾン濃度が得られないという問題があ
った。

また、限られたギャップ間隔に各電極を設定しても、
オゾン濃度は電源電圧の変動に対しても影響があるた
め、常時一定濃度のオゾンを発生することが困難であっ
た。

本発明は上記点に対処してなされたもので、安定でか
つ高効率のオゾン発生能力を有するオゾン発生装置を提
供しようとするものである。

〔発明の構成〕（問題点を解決するための手段）本発明は、誘電体を介して対向配置した電極間に、電
圧を印加することによって生じる放電を利用してオゾン
を発生させる装置において、発生されたオゾン濃度を検
出するオゾン濃度モニターと、このオゾン濃度モニター
からの出力信号によって上記電極間のギャップ間隔を所
望する距離に自動設定する昇降機構とを具備したことを
特徴とする。

（作用効果）電極間のギャップ間隔を所望する距離に自動設定する
昇降機構を設けたことにより、例えばある程度の電圧変
動やギャップ間隔の変化に対しても所望する濃度のオゾ
ンを発生させるギャップ間隔に自動調節され、常に一定
のオゾン濃度を得ることができる。

また、装置製造上の誤差でギャップ間隔が多少ずれて
いても、昇降機構により所望する間隔に自動設定される
ため、装置精度の向上が可能となるとともに、信頼性も
向上する。

（実施例）以下、本発明装置の一実施例につき図面を参照して説
明する。

電極間に誘電体を介在させることによりコロナ放電を
防止し、無声放電によりオゾンを発生させるオゾン発生
装置を第１図に示す。これは、例えばテフロン（登録商
標）製のケース（20）で囲まれたオゾン発生部（21）内
には、例えばアルミニウム製のウォータージャケット
（22）が配置されており、その上面側は接地電極（22
a）を兼ねている。このウォータージャケット（22）
は、冷却水入口（23）と冷却水出口（24）を介して冷却
水循環装置（25）に接続され、上記接地電極（22a）を
冷却可能な構成となっている。上記接地電極（22a）の
上方には、オゾンの発生効率を悪化させるコロナ放電を
防ぐための誘電体（26）が設けられ、更にこの誘電体
（26）の上方には所定間隔の放電ギャップ（27）を介し
て高電圧電極（28）が設けられている。この電極（28）
には、放熱フィン（29）が接して設けられ、高温となる
上記電極（28）の熱を放熱自在となっている。この電極
（28）と上記接地電極（22a）間に形成した放電ギャッ
プ（27）には、原料ガス入口（30）及びオゾンガス出口
（31）が設けられており、原料ガス入口（30）はガス流
量調節器（32）を介して酸素供給源（33）に接続し、ま
た、上記オゾンガス出口（31）にはオゾン濃度モニター
（34）が設けられている。このオゾン濃度モニター（3
4）は、放熱フィン（29）及び電極（28）を一体駆動す
る昇降機構（35）に信号線（36）で電気的通信可能とな
っている。また、この放熱フィン（29）及び上記冷却水
出口（23）は、高電圧高周波電源（37）に電気的に接続
され、上記電極（28）と接地電極（22a）の間に放電を
起こす如く設けられている。このようにしてオゾン発生
装置が構成されている。

次に、上述した構成のオゾン発生装置の動作を説明す
る。

まず、高電圧高周波電源（37）で周波数例えば３〜20
KHz、電圧例えばピーク値で３〜10KVの高周波高電圧を
発生し、放熱フィン（29）及び冷却水出口（23）を通じ
て夫々高電圧電極（28）と接地電極（22a）へ供給す
る。この時、上記原料ガス入口（30）から供給されるガ
スの流れ幅即ち高電圧電極（28）と誘導体（26）の間隔
である放電ギャップ（27）間隔は所望する距離を第７図
に示すギャップ間隔による発生オゾン濃度の特性から例
えば0.5mmと設定し、この間隔に上記電極（28）の位置
を昇降機構（35）の駆動により予め設定しておく。する
と、放電ギャップ（27）内で、危険でありオゾンの発生
効率を悪化させるコロナ放電を防ぐ誘電体（26）の作用
で無声放電が発生する。この時、酸素供給源（33）から
供給された酸素ガスをガス流量調節器（32）で所望流量
に調節し、原料ガス入口（30）から上記放電ギャップ
（27）内に流入させる。ここで、放電に伴って発生し高
電圧によって加速された電子は酸素分子に衝突すると酸
素原子ラジカルが生成され、この生成された酸素原子ラ
ジカルは酸素分子と結合し、オゾンを発生する。この
時、上記放電ギャップ（27）間隔と生成されるオゾン濃
度との間に急崚なピークが存在し、放電ギャップ（27）
間隔の微小な変化に対して、オゾン濃度は大きく影響を
受ける。そのため、例えばオゾンガス出口（31）にオゾ
ン濃度モニター（34）を設け、上記生成されたオゾン濃
度を検出し、所望されるオゾン濃度からずれが発生した
場合に、上記オゾン濃度モニター（34）から上記信号線
（36）を介して昇降機構（35）へオゾン濃度のずれ量を
電気信号として伝達する。この昇降機構（35）は上記伝
達されたずれ量を基に予め設定されたオゾン濃度を発生
する放電ギャップ（27）間隔となるように、上記電極
（28）を放熱フィン（29）ごと昇降駆動する。このよう
に、オゾン濃度モニター（34）により常時生成されたオ
ゾン濃度をモニターし、オゾン濃度の変動が発生した場
合に放電ギャップ（27）間隔を、所望濃度のオゾンを生
成する間隔に自動調節することにより、生成されるオゾ
ン濃度はほぼ一定の所望される濃度とすることが可能と
なる。

上記実施例では平板上の高電圧電極を使用して説明し
たが、この平板形状に限定するものではなく、少なくと
も一方の電極を例えば第２図に示す波形状の電極（28
a），第３図に示す三角柱状の突起を備えた電極（28
b），第４図に示す四角柱状の突起を備えた電極（28
c），第５図に示す半円柱状の突起を備えた電極（28d）
や、また、図示しないが平面に多数の半円球状の突起を
備えた電極等で構成しても同様な効果を得ることができ
る。また、この電極は可動するため、内部のガスをリー
クさせないようにシール機構例えばＯリングにテフロン
（登録商標）を被覆した機構によりシールすることによ
り安全に行なうことができる。

また、上記実施例では高電圧電極を昇降して放電ギャ
ップ間隔を変化させたが、接地電極側が昇降してもよ
く、両電極が相対的に移動し、放電ギャップ間隔を変化
させることができる構成であれば上記構成に限定するも
のではない。

また、上記実施例ではオゾン濃度をモニターし、この
オゾン濃度が変動した場合に所望濃度を発生する放電ギ
ャップ間隔になるように電極を昇降したが、オゾン濃度
は電源電圧の変動に対しても変化するため、上記機構に
更に電源電圧をモニターする手段を設け、この電圧変動
に対しても上記放電ギャップ間隔を変化させるように構
成すると、より精度のよいオゾン濃度制御が可能とな
る。

以上述べたようにこの実施例によれば、電極間の放電
ギャップ間隔を所望する距離に自動設定する昇降機構を
設けたことにより、例えばある程度の電圧変動や放電ギ
ャップ間隔の変化に対しても所望する濃度のオゾンを発
生させるギャップ間隔に自動調節され、常に一定のオゾ
ン濃度を得ることができる。

また、装置製造上の誤差でギャップ間隔が多少ずれて
いても、昇降機構により所望する間隔に自動設定される
ため、装置精度の向上が可能となるとともに、信頼製も
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するためのオゾン
発生装置の構成図，第２図，第３図，第４図，第５図は
第１図の電極の他の実施例説明図、第６図は温度とオゾ
ン分解半減期の関係を示す曲線図、第７図は第１図のギ
ャップ間隔と発生したオゾン濃度の関係を示す曲線図、
第８図は従来のオゾン発生装置の構成図である。 21……オゾン発生部、22a,28……電極 27……放電ギャップ、34……オゾン濃度モニター、 35……昇降機構、37……電源。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体を介して対向配置した電極間に、電
圧を印加することによって生じる放電を利用してオゾン
を発生させる装置において、発生されたオゾン濃度を検
出するオゾン濃度モニターと、このオゾン濃度モニター
からの出力信号によって上記電極間のギャップ間隔を所
望する距離に自動設定する昇降機構とを具備したことを
特徴とするオゾン発生装置。
【請求項２】昇降機構は、電極間の放電電圧を変動を検
出する電圧変動モニターからの出力信号によっても作動
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のオゾ
ン発生装置。