JP3267742B2 - 放電反応装置 - Google Patents
放電反応装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は無声放電及び/又は沿面
放電を発生させ、該放電空間内で物質を反応させる放電
反応装置に関するものである。
放電を発生させ、該放電空間内で物質を反応させる放電
反応装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】この種の放電反応装置はオゾン発生装置や
イオン発生装置に利用されており、特にオゾン発生装置
には最も一般的に利用されている。高圧電極と接地電極
の間に誘電体を介在させ、高圧電極又は接地電極と誘電
体の間に無声放電又は沿面放電を起させるオゾン発生装
置等に用いられる放電反応装置には下記に示すような種
々の形式及び構造のものがある。
イオン発生装置に利用されており、特にオゾン発生装置
には最も一般的に利用されている。高圧電極と接地電極
の間に誘電体を介在させ、高圧電極又は接地電極と誘電
体の間に無声放電又は沿面放電を起させるオゾン発生装
置等に用いられる放電反応装置には下記に示すような種
々の形式及び構造のものがある。
【0003】図1乃至図5はそれぞれ現在提案され、実
用化されている代表的な放電反応装置の概略構造を示す
図である。図1乃至図5において、2は誘電体、3は高
圧電極、4は接地電極、5は図1,図2,図4,図5に
おいては高圧電極3と接地電極4とを誘電体2を介して
絶縁する絶縁体であり、該絶縁体5は同時に放電部を外
部と遮断し放電空間1を形成するシール材としての作用
も果たしている。6は図3において、外部との絶縁を行
い、放電空間1を形成する絶縁・シール壁である。ま
た、7は高圧電極3と接地電極4に接続され、交流高電
圧を印加し、放電空間1内で放電を発生させるための高
電圧交流電源である。
用化されている代表的な放電反応装置の概略構造を示す
図である。図1乃至図5において、2は誘電体、3は高
圧電極、4は接地電極、5は図1,図2,図4,図5に
おいては高圧電極3と接地電極4とを誘電体2を介して
絶縁する絶縁体であり、該絶縁体5は同時に放電部を外
部と遮断し放電空間1を形成するシール材としての作用
も果たしている。6は図3において、外部との絶縁を行
い、放電空間1を形成する絶縁・シール壁である。ま
た、7は高圧電極3と接地電極4に接続され、交流高電
圧を印加し、放電空間1内で放電を発生させるための高
電圧交流電源である。
【0004】図1の放電反応装置は、誘電体2,2を両
電極3,4の表面に配置した場合で、放電空間1におい
て両誘電体2,2の間で無声放電を発生する。ちなみ
に、図1の放電反応装置においては、高圧電極3も接地
電極4も放電空間1内に露出していない。
電極3,4の表面に配置した場合で、放電空間1におい
て両誘電体2,2の間で無声放電を発生する。ちなみ
に、図1の放電反応装置においては、高圧電極3も接地
電極4も放電空間1内に露出していない。
【0005】図2の放電反応装置の基本的構造は、図1
と同じであるが、誘電体2を一方の接地電極4の表面に
配置し、もう一方の高圧電極3はその放電空間1内にそ
の表面を露出している。図2の放電反応装置において
は、高圧電極3と誘電体2の間で無声放電が発生する。
と同じであるが、誘電体2を一方の接地電極4の表面に
配置し、もう一方の高圧電極3はその放電空間1内にそ
の表面を露出している。図2の放電反応装置において
は、高圧電極3と誘電体2の間で無声放電が発生する。
【0006】図4の放電反応装置の基本的構造は図2の
放電装置と同じであるが、誘電体2を一方の高圧電極3
の表面に配置し、もう一方の接地電極4は比較的低い電
圧で高密度の放電を達成するため、接地電極4に土手状
の突起4−1を設けている。誘電体2の表面とこの接地
電極4の突起4−1の先端との間の最小ギャップGは通
常0.5mm以下と小さくなっている。図4の放電反応
装置において、放電は無声放電であるが、突起4−1の
先端部分では沿面放電が発生し、両放電の複合放電とな
る。
放電装置と同じであるが、誘電体2を一方の高圧電極3
の表面に配置し、もう一方の接地電極4は比較的低い電
圧で高密度の放電を達成するため、接地電極4に土手状
の突起4−1を設けている。誘電体2の表面とこの接地
電極4の突起4−1の先端との間の最小ギャップGは通
常0.5mm以下と小さくなっている。図4の放電反応
装置において、放電は無声放電であるが、突起4−1の
先端部分では沿面放電が発生し、両放電の複合放電とな
る。
【0007】図5の放電反応装置は誘電体2を高圧電極
3と接地電極4の間に設置し、放電空間1を高圧電極3
と誘電体2の間及び誘電体2と接地電極4の間の2個所
に設けている。図5の放電反応装置において、それぞれ
の放電空間1の高圧電極3と誘電体2の間及び接地電極
4と誘電体2の間で無声放電が発生する。
3と接地電極4の間に設置し、放電空間1を高圧電極3
と誘電体2の間及び誘電体2と接地電極4の間の2個所
に設けている。図5の放電反応装置において、それぞれ
の放電空間1の高圧電極3と誘電体2の間及び接地電極
4と誘電体2の間で無声放電が発生する。
【0008】図3の放電反応装置は、接地電極4の上面
に誘電体2を配置し、該誘電体2の上面に前記接地電極
4及び誘電体2より小さい高圧電極3を配置し、更にそ
の上に放電空間1を設けている。図3の放電反応装置に
おいて、放電は高圧電極3と誘電体2の間で放電空間1
を介して沿面放電が発生する。なお、ここで高圧電極3
と接地電極4を入れ替えたものもある。
に誘電体2を配置し、該誘電体2の上面に前記接地電極
4及び誘電体2より小さい高圧電極3を配置し、更にそ
の上に放電空間1を設けている。図3の放電反応装置に
おいて、放電は高圧電極3と誘電体2の間で放電空間1
を介して沿面放電が発生する。なお、ここで高圧電極3
と接地電極4を入れ替えたものもある。
【0009】また、放電反応装置に使用する誘電体の放
電空間内に露出していない側の表面に固着されている高
圧電極及び/又は接地電極には、Ag、Ag−Pd合
金、Au、又はMo−Mn合金の膜が使用されることが
多い。
電空間内に露出していない側の表面に固着されている高
圧電極及び/又は接地電極には、Ag、Ag−Pd合
金、Au、又はMo−Mn合金の膜が使用されることが
多い。
【0010】なお、ここでは基本構造を平板型の断面図
として示しているが、勿論円筒型としたもの、接地電極
4と高圧電極3との位置を交換したものもある。また、
電極形状や配置等についても種々のものがある。
として示しているが、勿論円筒型としたもの、接地電極
4と高圧電極3との位置を交換したものもある。また、
電極形状や配置等についても種々のものがある。
【0011】同一形状、同一寸法(放電面積も一定)の
放電反応装置において、その性能の向上、例えばオゾン
発生量と濃度を上げるには、投入電力密度(単位放電面
積当たりの投入電力量)を上げて高密度な無声放電又は
沿面放電(以下無声放電で代表する)を発生させる必要
がある。その電気的因子として種々のものがあるが特に
放電反応装置の静電容量の値が重要であり、とりわけ高
密度な無声放電を発生させるには誘電体の静電容量Cが
大きいほど良い。
放電反応装置において、その性能の向上、例えばオゾン
発生量と濃度を上げるには、投入電力密度(単位放電面
積当たりの投入電力量)を上げて高密度な無声放電又は
沿面放電(以下無声放電で代表する)を発生させる必要
がある。その電気的因子として種々のものがあるが特に
放電反応装置の静電容量の値が重要であり、とりわけ高
密度な無声放電を発生させるには誘電体の静電容量Cが
大きいほど良い。
【0012】誘電体の単位面積当たりの静電容量Cは次
式で表される。 C=ε/t ここで、ε:誘電体の誘電率、t:誘電体の厚さ 上記式からもわかるように静電容量Cを大きくするに
は、誘電体2の誘電率を大きくするか又は誘電体2の厚
さtを薄くする必要がある。誘電率εは誘電体固有のも
のであり現在多く用いられているセラミックスは9以上
の値を示し、実用上これに勝るものはあまりないと言え
る。この為、厚さtを薄くすることにより電力密度を上
げる方法がとられるが、厚さを薄くすると耐電圧の減
少、強度不足、製作上の困難更には放電によるスパッタ
リング現象等による減肉が生じ、誘電体の寿命を短くす
る等の問題があり実用上は0.1mm〜1mmの厚さが
必要と考えられるが、一般的には特に0.5mm以上の
最低厚さを必要とする。
式で表される。 C=ε/t ここで、ε:誘電体の誘電率、t:誘電体の厚さ 上記式からもわかるように静電容量Cを大きくするに
は、誘電体2の誘電率を大きくするか又は誘電体2の厚
さtを薄くする必要がある。誘電率εは誘電体固有のも
のであり現在多く用いられているセラミックスは9以上
の値を示し、実用上これに勝るものはあまりないと言え
る。この為、厚さtを薄くすることにより電力密度を上
げる方法がとられるが、厚さを薄くすると耐電圧の減
少、強度不足、製作上の困難更には放電によるスパッタ
リング現象等による減肉が生じ、誘電体の寿命を短くす
る等の問題があり実用上は0.1mm〜1mmの厚さが
必要と考えられるが、一般的には特に0.5mm以上の
最低厚さを必要とする。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】図1の放電反応装置は
2枚の誘電体2を両極側に配置しているため厚さtが2
倍となりこのため誘電体2の静電容量は半分となり投入
電力密度を容易に上げることが難しく、発生オゾン濃度
及び発生量を上げるに必要な高密度無声放電を発生させ
るのが難しい。従って、図2の構造では小型で高性能の
放電反応装置は望めない。
2枚の誘電体2を両極側に配置しているため厚さtが2
倍となりこのため誘電体2の静電容量は半分となり投入
電力密度を容易に上げることが難しく、発生オゾン濃度
及び発生量を上げるに必要な高密度無声放電を発生させ
るのが難しい。従って、図2の構造では小型で高性能の
放電反応装置は望めない。
【0014】図2乃至図5に示す構造の放電反応装置は
誘電体2が1枚であるから、誘電体2の静電容量の点で
は有利である。しかしながら図2乃至図5に示す放電反
応装置は図からわかるように電極のいずれか一方又は両
方が放電空間1内に露出しており、放電もこの露出した
電極(高圧電極3,接地電極4)表面と誘電体2との間
で発生する。このことから電極材料は無声放電及びオゾ
ンの侵食に耐える必要があり、放電密度が比較的低い場
合はオーステナイト系ステンレス鋼か又は放電密度が高
い場合にはタングステン或るいはチタンが電極材料とし
て用いることが多い。
誘電体2が1枚であるから、誘電体2の静電容量の点で
は有利である。しかしながら図2乃至図5に示す放電反
応装置は図からわかるように電極のいずれか一方又は両
方が放電空間1内に露出しており、放電もこの露出した
電極(高圧電極3,接地電極4)表面と誘電体2との間
で発生する。このことから電極材料は無声放電及びオゾ
ンの侵食に耐える必要があり、放電密度が比較的低い場
合はオーステナイト系ステンレス鋼か又は放電密度が高
い場合にはタングステン或るいはチタンが電極材料とし
て用いることが多い。
【0015】図2乃至図5において、放電空間1内に露
出している高圧電極3又は接地電極4又は両電極3,4
の表面は酸化力の強い高濃度オゾンと高密度のイオン、
プラズマの混合場にさらされるので、電極が消耗し、電
極物質が酸化物のような形態で反応生成物(オゾンガ
ス)中へ混入し汚染すると共に、上記電極への再付着や
誘電体2への付着を起し、電極の消耗と相乗して性能低
下をもたらす。同時に放電空間1の内壁を汚染する。こ
の現象は放電密度を大きくするに従って増加する傾向に
ある。また、電極の材質によっては、オゾンガスを使用
する側に対して有害な物質を含むオゾンガスを発生する
汚染源となることも多い。
出している高圧電極3又は接地電極4又は両電極3,4
の表面は酸化力の強い高濃度オゾンと高密度のイオン、
プラズマの混合場にさらされるので、電極が消耗し、電
極物質が酸化物のような形態で反応生成物(オゾンガ
ス)中へ混入し汚染すると共に、上記電極への再付着や
誘電体2への付着を起し、電極の消耗と相乗して性能低
下をもたらす。同時に放電空間1の内壁を汚染する。こ
の現象は放電密度を大きくするに従って増加する傾向に
ある。また、電極の材質によっては、オゾンガスを使用
する側に対して有害な物質を含むオゾンガスを発生する
汚染源となることも多い。
【0016】近年、オゾン発生装置の性能向上に伴い、
半導体製造プロセスへの利用が広がりつつあり、高濃度
で不純物を含まないクリーンなオゾンを得られるオゾン
発生装置の要求が高まっている。半導体製造プロセスに
おいては、特にアルカリ金属やアルカリ土類金属及び重
金属、即ちNa,K,Mg,Fe,Cu,Cr,Ni等
による金属汚染を嫌う。しかしながら電極材料には電気
的特性の良い(電気伝導度及び熱伝導度が大きく加工し
やすい)金属材料を使用する必要があり、このような金
属を使用した場合その金属自体が半導体製造プロセスに
有害なものであったり又構成物質に上記アルカリ金属や
アルカリ土類金属及び重金属を含んでいる場合、電極の
腐蝕や消耗に伴って有害な汚染を引き起こし、発生する
オゾンガスを使用することが不可能であった。
半導体製造プロセスへの利用が広がりつつあり、高濃度
で不純物を含まないクリーンなオゾンを得られるオゾン
発生装置の要求が高まっている。半導体製造プロセスに
おいては、特にアルカリ金属やアルカリ土類金属及び重
金属、即ちNa,K,Mg,Fe,Cu,Cr,Ni等
による金属汚染を嫌う。しかしながら電極材料には電気
的特性の良い(電気伝導度及び熱伝導度が大きく加工し
やすい)金属材料を使用する必要があり、このような金
属を使用した場合その金属自体が半導体製造プロセスに
有害なものであったり又構成物質に上記アルカリ金属や
アルカリ土類金属及び重金属を含んでいる場合、電極の
腐蝕や消耗に伴って有害な汚染を引き起こし、発生する
オゾンガスを使用することが不可能であった。
【0017】これに対処するため、高濃度オゾンに強い
耐蝕性を持ち、放電によって電極を消耗するスパッタリ
ング現象に対しても強い耐性を持つ純度の高いアルミナ
(Al2O3)や石英(SiO2)をCVD、イオンプレ
ーティング、スパッタリング等の成膜手法を用いて薄い
被膜を前記金属表面に形成する手段が提案されている。
耐蝕性を持ち、放電によって電極を消耗するスパッタリ
ング現象に対しても強い耐性を持つ純度の高いアルミナ
(Al2O3)や石英(SiO2)をCVD、イオンプレ
ーティング、スパッタリング等の成膜手法を用いて薄い
被膜を前記金属表面に形成する手段が提案されている。
【0018】しかしながら、本願発明者が実験した結
果、純度が高く、無欠陥の被膜を形成するには充分な膜
厚を得られずその膜厚は数μmのオーダであった。この
被膜を形成した電極を用いて高密度な無声放電を発生さ
せ運転した結果、数十〜百数十時間で被膜の剥離を生じ
被膜の役割をなさなかった。
果、純度が高く、無欠陥の被膜を形成するには充分な膜
厚を得られずその膜厚は数μmのオーダであった。この
被膜を形成した電極を用いて高密度な無声放電を発生さ
せ運転した結果、数十〜百数十時間で被膜の剥離を生じ
被膜の役割をなさなかった。
【0019】上記実験に利用した電極は、金属電極に高
純度のアルミナ(Al2O3)と石英(SiO2)及び窒
化珪素(Si3N4)を数μm(1〜3μm)の厚さにそ
れぞれスパッタリングの手法を用いて被覆したものであ
る。剥離した部分を観察した結果、被覆された膜の厚さ
が薄いことも一つであるが、最も重要な要因は金属面と
被膜との間の密着力が放電及び熱膨張差に充分耐えられ
なかったことであることがわかった。
純度のアルミナ(Al2O3)と石英(SiO2)及び窒
化珪素(Si3N4)を数μm(1〜3μm)の厚さにそ
れぞれスパッタリングの手法を用いて被覆したものであ
る。剥離した部分を観察した結果、被覆された膜の厚さ
が薄いことも一つであるが、最も重要な要因は金属面と
被膜との間の密着力が放電及び熱膨張差に充分耐えられ
なかったことであることがわかった。
【0020】なお、アルミニウムは不純物として他のア
ルカリ金属やアルカリ土類金属に比較して、半導体製造
プロセスにおいて、比較的問題とならないが、発生する
オゾンガス中のアルミニウムの量はアルミニウムを基材
とする電極の侵蝕の観測のために分析している。この分
析結果、検出されるアルミニウムの量が少なければ、ア
ルミニウム電極及びその表面の陽極酸化被膜を高純度の
アルミニウム材及びその陽極酸化材で構成することによ
り、オゾンガス中に含まれる不純物(アルミニウム材中
に含まれている不純物)は更に少なくなり、該不純物に
よる汚染は問題にならない。
ルカリ金属やアルカリ土類金属に比較して、半導体製造
プロセスにおいて、比較的問題とならないが、発生する
オゾンガス中のアルミニウムの量はアルミニウムを基材
とする電極の侵蝕の観測のために分析している。この分
析結果、検出されるアルミニウムの量が少なければ、ア
ルミニウム電極及びその表面の陽極酸化被膜を高純度の
アルミニウム材及びその陽極酸化材で構成することによ
り、オゾンガス中に含まれる不純物(アルミニウム材中
に含まれている不純物)は更に少なくなり、該不純物に
よる汚染は問題にならない。
【0021】本発明は寿命が長く、検出されるNa,
K,Mg,Fe,Cu,Cr及びNi等がppbオーダ
以下のクリーンなオゾンが生成できる放電反応装置を提
供することを目的とする。
K,Mg,Fe,Cu,Cr及びNi等がppbオーダ
以下のクリーンなオゾンが生成できる放電反応装置を提
供することを目的とする。
【0022】また、本発明は寿命が長く且つ集積度が6
4Mビット又はそれ以上の256Mビットの半導体製造
プロセスに使用するクリーンなオゾン、即ち検出される
Na,K,Mg,Fe,Cu,Cr及びNi等がppt
以下のオゾンが生成できる放電反応装置を提供すること
を目的とする。
4Mビット又はそれ以上の256Mビットの半導体製造
プロセスに使用するクリーンなオゾン、即ち検出される
Na,K,Mg,Fe,Cu,Cr及びNi等がppt
以下のオゾンが生成できる放電反応装置を提供すること
を目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1に記載の発明は、高圧電極と接地電極の間に誘
電体を介在させ、該誘電体と前記高圧電極及び/又は前
記接地電極の間に無声放電及び/又は沿面放電を発生さ
せ、該放電空間内で、該放電空間内を通過又は該放電空
間内に保有する物質を反応させる放電反応装置におい
て、少なくとも放電域内の放電に接する部分の電極材料
に陽極酸化被膜処理のできる金属材料を用い、少なくと
も放電域内の放電と接する部分を陽極酸化被膜処理によ
り陽極酸化処理被膜で被覆し、更に該陽極酸化処理被膜
の上に石英(SiO 2 )又はセラミック或いは金属の被
膜を形成したことを特徴とする。
請求項1に記載の発明は、高圧電極と接地電極の間に誘
電体を介在させ、該誘電体と前記高圧電極及び/又は前
記接地電極の間に無声放電及び/又は沿面放電を発生さ
せ、該放電空間内で、該放電空間内を通過又は該放電空
間内に保有する物質を反応させる放電反応装置におい
て、少なくとも放電域内の放電に接する部分の電極材料
に陽極酸化被膜処理のできる金属材料を用い、少なくと
も放電域内の放電と接する部分を陽極酸化被膜処理によ
り陽極酸化処理被膜で被覆し、更に該陽極酸化処理被膜
の上に石英(SiO 2 )又はセラミック或いは金属の被
膜を形成したことを特徴とする。
【0024】また、請求項2に記載の発明は、前記電極
材料にアルミニウムを用い、陽極酸化処理被膜を硬質ア
ルマイト処理膜としたことを特徴とする。
材料にアルミニウムを用い、陽極酸化処理被膜を硬質ア
ルマイト処理膜としたことを特徴とする。
【0025】
【作用】請求項1に記載の発明は、上記のように放電と
接する部分の電極表面の陽極酸化処理被膜の上に高純度
或いは純粋な耐蝕性に優れた化学的に安定した石英(S
iO2)又はセラミック或いは金属被膜を形成したの
で、この陽極酸化処理膜が電極金属表面と石英(SiO
2)又はセラミック或いは金属被膜の間の中間層とな
る。この中間層は電極母材を陽極酸化処理して形成した
ものであるから、電極母材との固着力が強く、その表面
硬度が高く、さらにその上に形成された石英(Si
O2)又はセラミック或いは金属被膜に熱膨張率が近
く、密着力も増すので、石英(SiO2)又はセラミッ
ク或いは金属被膜が長時間の放電運転しても剥離するこ
とがない。
接する部分の電極表面の陽極酸化処理被膜の上に高純度
或いは純粋な耐蝕性に優れた化学的に安定した石英(S
iO2)又はセラミック或いは金属被膜を形成したの
で、この陽極酸化処理膜が電極金属表面と石英(SiO
2)又はセラミック或いは金属被膜の間の中間層とな
る。この中間層は電極母材を陽極酸化処理して形成した
ものであるから、電極母材との固着力が強く、その表面
硬度が高く、さらにその上に形成された石英(Si
O2)又はセラミック或いは金属被膜に熱膨張率が近
く、密着力も増すので、石英(SiO2)又はセラミッ
ク或いは金属被膜が長時間の放電運転しても剥離するこ
とがない。
【0026】
〔実施例1〕以下、本発明の実施例を説明する。本実施
例の放電反応装置の構造は、図2乃至図5に示す放電反
応装置と同一であるのでその説明は省略する。高圧電極
3には誘電体2の放電空間1に露出する反対側の表面に
厚さ約10μmのAg膜をメタライズにより形成しこれ
を高圧電極3として用いている。
例の放電反応装置の構造は、図2乃至図5に示す放電反
応装置と同一であるのでその説明は省略する。高圧電極
3には誘電体2の放電空間1に露出する反対側の表面に
厚さ約10μmのAg膜をメタライズにより形成しこれ
を高圧電極3として用いている。
【0027】誘電体2として純度99.999%以上の
超高純度の単結晶サファイアを厚さ0.65mmの誘電
体として用いた。なお、該単結晶サファイアを厚さ通常
0.1〜1mmの厚さが考えられるが、加工、強度等の
問題を考慮すると0.5mm以上、最適値0.6〜0.
7mmにするのが良い。ここで超高純度の誘電体を用い
た理由は、反応生成ガス中の不純物の分析に当って誘電
体からの影響を避けるためと、オゾン濃度10vol%
以上の高濃度を得るためであり、実用上は高純度石英ガ
ラス及び高純度アルミナセラミックス他、誘電体からの
汚染防止の処置を施したものであれば差しつかえない。
上記誘電体2を用い、電流密度が大きくとれ、且つ高い
オゾン濃度が得られる図4に示す構造の放電反応装置を
試作した。
超高純度の単結晶サファイアを厚さ0.65mmの誘電
体として用いた。なお、該単結晶サファイアを厚さ通常
0.1〜1mmの厚さが考えられるが、加工、強度等の
問題を考慮すると0.5mm以上、最適値0.6〜0.
7mmにするのが良い。ここで超高純度の誘電体を用い
た理由は、反応生成ガス中の不純物の分析に当って誘電
体からの影響を避けるためと、オゾン濃度10vol%
以上の高濃度を得るためであり、実用上は高純度石英ガ
ラス及び高純度アルミナセラミックス他、誘電体からの
汚染防止の処置を施したものであれば差しつかえない。
上記誘電体2を用い、電流密度が大きくとれ、且つ高い
オゾン濃度が得られる図4に示す構造の放電反応装置を
試作した。
【0028】上記試作した放電反応装置においては、前
記誘電体2に相対して放電を発生させる側となる接地電
極4の材質には陽極酸化被覆処理が可能な材質の中で、
特に電気伝導度及び熱伝導度が高いという電気的特性に
優れ、加工が容易で入手性が容易な工業用純アルミニウ
ム(A1050p)を用いた。更に、放電域内の表面に
次の陽極酸化被膜処理を行った。
記誘電体2に相対して放電を発生させる側となる接地電
極4の材質には陽極酸化被覆処理が可能な材質の中で、
特に電気伝導度及び熱伝導度が高いという電気的特性に
優れ、加工が容易で入手性が容易な工業用純アルミニウ
ム(A1050p)を用いた。更に、放電域内の表面に
次の陽極酸化被膜処理を行った。
【0029】前記陽極酸化被覆処理は硬質アルマイトで
その厚さは30〜60μmである。該アルマイトの表面
硬度はおよそマイクロビッカースでHV=350〜40
0以上であり、熱膨張係数(線膨張係数)は母材アルミ
ニウムの23×1/106(1/℃)に対して5×1/
106(1/℃)である。
その厚さは30〜60μmである。該アルマイトの表面
硬度はおよそマイクロビッカースでHV=350〜40
0以上であり、熱膨張係数(線膨張係数)は母材アルミ
ニウムの23×1/106(1/℃)に対して5×1/
106(1/℃)である。
【0030】上記硬質アルマイト被膜の上にスパッタリ
ングの手法を用いて高純度の石英(SiO2)及びアル
ミナ(Al2O3)、窒化珪素(Si3N4)のセラミック
スを厚さ2.5μmの厚さで被膜した。それぞれの熱膨
張係数はおよそ石英(SiO2)では0.5×1/106
(1/℃)、アルミナ(Al2O3)では7.8×1/1
06(1/℃)、窒化珪素(Si3N4)では2〜3×1
/106(1/℃)であり、電極母材であるアルミニウ
ムに比べアルマイト層の熱膨張係数は石英(SiO2)
及びアルミナ(Al2O3)、窒化珪素(Si3N4)のセ
ラミックスのそれに非常に近い値となっている。
ングの手法を用いて高純度の石英(SiO2)及びアル
ミナ(Al2O3)、窒化珪素(Si3N4)のセラミック
スを厚さ2.5μmの厚さで被膜した。それぞれの熱膨
張係数はおよそ石英(SiO2)では0.5×1/106
(1/℃)、アルミナ(Al2O3)では7.8×1/1
06(1/℃)、窒化珪素(Si3N4)では2〜3×1
/106(1/℃)であり、電極母材であるアルミニウ
ムに比べアルマイト層の熱膨張係数は石英(SiO2)
及びアルミナ(Al2O3)、窒化珪素(Si3N4)のセ
ラミックスのそれに非常に近い値となっている。
【0031】ここで、SiC、Siについては特にテス
トしていないが、これらは被膜形成において、前記の3
つとの差がなくまた熱膨張係数についてもSiCで3.
5〜5.5×1/106(1/℃)、Siについては
2.8〜7.3×1/106(1/℃)であり大差がな
い。本実施例ではスパッタリングの手法を用いてアルマ
イト層の上に上記材質の被膜を形成しているがCVD、
イオンプレーティング等の手法を用いても良い。
トしていないが、これらは被膜形成において、前記の3
つとの差がなくまた熱膨張係数についてもSiCで3.
5〜5.5×1/106(1/℃)、Siについては
2.8〜7.3×1/106(1/℃)であり大差がな
い。本実施例ではスパッタリングの手法を用いてアルマ
イト層の上に上記材質の被膜を形成しているがCVD、
イオンプレーティング等の手法を用いても良い。
【0032】上記硬質アルマイト被膜上に形成する被膜
の材料として、金でもよい。金は最も安定した物質であ
り、又電気的特性も良い。また、蒸着による密着性に優
れ、厚さ5μm以上を蒸着すればよく、特に半導体用に
使用する放電反応装置においては、蒸着された金自体が
非常に純度が高いので、原料ガスによる表面が汚染しな
い最も適した被膜材料の一つと考えられる。また、本実
施例では蒸着法を用いたがメッキ法でもよい。
の材料として、金でもよい。金は最も安定した物質であ
り、又電気的特性も良い。また、蒸着による密着性に優
れ、厚さ5μm以上を蒸着すればよく、特に半導体用に
使用する放電反応装置においては、蒸着された金自体が
非常に純度が高いので、原料ガスによる表面が汚染しな
い最も適した被膜材料の一つと考えられる。また、本実
施例では蒸着法を用いたがメッキ法でもよい。
【0033】上記放電反応装置において、誘電体2と接
地電極4の間でおよそ15〜20Kw/m2の高密度な
無声放電をさせ、原料酸素を放電空間1内に供給し、い
ずれにおいても10vol%以上の高濃度のオゾンガス
が得られた。生成されたオゾンガスを主にアルカリ金属
やアルカリ土類金属や重金属であるNa,K,Mg,F
e,Cu,Cr,NiとAlの各元素について原子吸光
分析にて調べた結果、pptオーダでは検出限界以下で
検出できなかった。ここでAlの分析を行ったのは接地
電極4を構成する材料としてAlを用いたからである。
地電極4の間でおよそ15〜20Kw/m2の高密度な
無声放電をさせ、原料酸素を放電空間1内に供給し、い
ずれにおいても10vol%以上の高濃度のオゾンガス
が得られた。生成されたオゾンガスを主にアルカリ金属
やアルカリ土類金属や重金属であるNa,K,Mg,F
e,Cu,Cr,NiとAlの各元素について原子吸光
分析にて調べた結果、pptオーダでは検出限界以下で
検出できなかった。ここでAlの分析を行ったのは接地
電極4を構成する材料としてAlを用いたからである。
【0034】次に、数百時間連続運転後開放して接地電
極4表面及び放電空間1内壁を観察し調査したが全く異
常が見つからなかった。性能についてもこの運転期間中
10vol%の安定したオゾン濃度が安定して得られ
た。
極4表面及び放電空間1内壁を観察し調査したが全く異
常が見つからなかった。性能についてもこの運転期間中
10vol%の安定したオゾン濃度が安定して得られ
た。
【0035】なお、上記実施例では、図4に示す構造の
放電反応装置について述べたが、図2、図3及び図5に
おいても、略同じ結果が得られる。また、上記実施例で
は図2乃至図5に示す平板型構造の放電反応装置を例に
説明したが、本発明の放電反応装置はこれに限定される
ものではなく、勿論円筒型でもよく、また接地電極、高
圧電極の位置を交換してもよい。更に、電極形状、配置
等についても適宜組み合わせてもよい。
放電反応装置について述べたが、図2、図3及び図5に
おいても、略同じ結果が得られる。また、上記実施例で
は図2乃至図5に示す平板型構造の放電反応装置を例に
説明したが、本発明の放電反応装置はこれに限定される
ものではなく、勿論円筒型でもよく、また接地電極、高
圧電極の位置を交換してもよい。更に、電極形状、配置
等についても適宜組み合わせてもよい。
【0036】〔実施例2〕上記構成の放電反応装置にお
いて、高圧電極3と接地電極4とをつなぎ替え(即ち、
高圧電極3を接地し高圧電極3と接地電極4との間に高
電圧交流電源7を接続)て、誘電体2と接地電極4との
間で上記と同様の無声放電を発生させ、放電空間1内に
酸素原料を供給した場合も、発生したオゾンガスの純度
と濃度は上記実施例1の場合し同一であった。
いて、高圧電極3と接地電極4とをつなぎ替え(即ち、
高圧電極3を接地し高圧電極3と接地電極4との間に高
電圧交流電源7を接続)て、誘電体2と接地電極4との
間で上記と同様の無声放電を発生させ、放電空間1内に
酸素原料を供給した場合も、発生したオゾンガスの純度
と濃度は上記実施例1の場合し同一であった。
【0037】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば下
記のような優れた効果が得られる。 (1)放電反応装置の放電域内の放電と接する部分の電
極材料に陽極酸化被膜処理のできる金属材料を用い、放
電域内の放電と接する部分を陽極酸化被膜処理により陽
極酸化処理被膜で被覆し、更に該陽極酸化処理被膜の上
に石英(SiO 2 )又はセラミック或いは金属の被膜を
形成することにより、陽極酸化処理膜が石英(Si
O 2 )又はセラミック或いは金属被膜の間の中間層とな
り、この中間層は電極母材を陽極酸化処理して形成した
ものであるから、電極母材との固着力が強く、その表面
硬度が高く、さらにその上に形成された石英(Si
O 2 )又はセラミック或いは金属被膜に熱膨張率が近
く、密着力も増すので、石英(SiO 2 )又はセラミッ
ク或いは金属被膜が高密度の無声放電を長時間に渡って
行っても剥離することがない。
記のような優れた効果が得られる。 (1)放電反応装置の放電域内の放電と接する部分の電
極材料に陽極酸化被膜処理のできる金属材料を用い、放
電域内の放電と接する部分を陽極酸化被膜処理により陽
極酸化処理被膜で被覆し、更に該陽極酸化処理被膜の上
に石英(SiO 2 )又はセラミック或いは金属の被膜を
形成することにより、陽極酸化処理膜が石英(Si
O 2 )又はセラミック或いは金属被膜の間の中間層とな
り、この中間層は電極母材を陽極酸化処理して形成した
ものであるから、電極母材との固着力が強く、その表面
硬度が高く、さらにその上に形成された石英(Si
O 2 )又はセラミック或いは金属被膜に熱膨張率が近
く、密着力も増すので、石英(SiO 2 )又はセラミッ
ク或いは金属被膜が高密度の無声放電を長時間に渡って
行っても剥離することがない。
【0038】(2)電極の消耗を防ぎ有害な物質がその
反応生成物中へ混入し汚染することがないから、半導体
製造プロセスに要求される高濃度で有害となる不純物を
含まないクリーンなオゾンを発生するオゾン発生装置に
好適な放電反応装置となる。
反応生成物中へ混入し汚染することがないから、半導体
製造プロセスに要求される高濃度で有害となる不純物を
含まないクリーンなオゾンを発生するオゾン発生装置に
好適な放電反応装置となる。
【0039】(3)また、長時間の運転においても安定
した性能確保が可能となり、同時に長寿命化が実現し、
放電反応装置の信頼性が向上する。
した性能確保が可能となり、同時に長寿命化が実現し、
放電反応装置の信頼性が向上する。
【図1】放電反応装置の概略構造例を示す図である。
【図2】放電反応装置の概略構造例を示す図である。
【図3】放電反応装置の概略構造例を示す図である。
【図4】放電反応装置の概略構造例を示す図である。
【図5】放電反応装置の概略構造例を示す図である。
1 放電空間 2 誘電体 3 高圧電極 4 接地電極 5 絶縁体 6 絶縁・シール壁 7 高電圧交流電源
───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 原田 稔 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会 社荏原製作所内 (56)参考文献 特開 平2−245236(JP,A) 国際公開90/15018(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 19/08 C01B 13/11 H01T 19/00
Claims (2)
- 【請求項1】 高圧電極と接地電極の間に誘電体を介在
させ、該誘電体と前記高圧電極及び/又は前記接地電極
の間に無声放電及び/又は沿面放電を発生させ、該放電
空間内で、該放電空間内を通過又は該放電空間内に保有
する物質を反応させる放電反応装置において、 少なくとも前記放電域内の放電に接する部分の電極材料
に陽極酸化被膜処理のできる金属材料を用い、少なくと
も前記放電域内の放電と接する部分を前記陽極酸化被膜
処理により陽極酸化処理被膜で被覆し、更に該陽極酸化
処理被膜の上に石英(SiO 2 )又はセラミック或いは
金属の被膜を形成したことを特徴とする放電反応装置。 - 【請求項2】 前記電極材料にアルミニウムを用い、前
記陽極酸化処理被膜を硬質アルマイト処理膜としたこと
を特徴とする請求項1記載の放電反応装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12087093A JP3267742B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | 放電反応装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13017092 | 1992-04-23 | ||
JP4-130170 | 1992-04-23 | ||
JP12087093A JP3267742B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | 放電反応装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06126157A JPH06126157A (ja) | 1994-05-10 |
JP3267742B2 true JP3267742B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=26458372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12087093A Expired - Fee Related JP3267742B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | 放電反応装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3267742B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4095758B2 (ja) | 2000-06-29 | 2008-06-04 | 株式会社荏原製作所 | オゾン発生装置 |
JP5076663B2 (ja) * | 2007-06-14 | 2012-11-21 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | 放電部材とその製造方法、それを用いた画像形成方法及び画像形成装置 |
JP2017164699A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 株式会社荏原製作所 | 放電反応装置 |
-
1993
- 1993-04-22 JP JP12087093A patent/JP3267742B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH06126157A (ja) | 1994-05-10 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |