JP4110071B2 - Ozone generator and ozone generation method - Google Patents
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Description
本発明は、放電式のオゾン発生装置及びオゾン発生方法に関する。より具体的には、窒素を原料気体に混入させる放電式のオゾン発生装置及びオゾン発生方法に関する。 The present invention relates to a discharge-type ozone generator and an ozone generation method. More specifically, the present invention relates to a discharge type ozone generator and an ozone generation method for mixing nitrogen into a raw material gas.
酸素気体を原料として放電式のオゾン発生装置に高濃度のオゾンを発生させる手段として、連続的に少量の窒素を供給する技術が知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。このような窒素供給は、安定的に高濃度のオゾンを発生させるために必要なもので、窒素供給量が連続的に一定であることが、発生させるオゾンの濃度を高く保つために大変好ましい。 As a means for generating high-concentration ozone in a discharge-type ozone generator using oxygen gas as a raw material, a technique for continuously supplying a small amount of nitrogen is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Such nitrogen supply is necessary for stably generating high-concentration ozone, and it is very preferable that the nitrogen supply amount is continuously constant in order to keep the concentration of generated ozone high.
一方、窒素の供給方法としては、連続的な供給方法以外に間欠的な供給方法が考えられる(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、この従来例では、名目的には連続的な方法でないが、連続的な方法と同等の効果を有する供給方法として、間欠的な供給方法が提案されているに過ぎない。また、このことは、特許文献3において間欠供給の実施例が具体的に述べられていないことからも明らかである。
On the other hand, as a nitrogen supply method, an intermittent supply method other than the continuous supply method can be considered (for example, refer to Patent Document 3). However, although this conventional example is not a continuous method for nominal purposes, only an intermittent supply method has been proposed as a supply method having the same effect as the continuous method. This is also clear from the fact that the example of intermittent supply is not specifically described in
一般に、オゾン発生装置で発生されるオゾン含有気体に含まれ得る窒素量は少ない方がより好ましいとされる。例えば、窒素が酸素等と反応してできる窒素酸化物が、腐食等の悪影響を及ぼす可能性があるからである。 Generally, it is more preferable that the amount of nitrogen that can be contained in the ozone-containing gas generated by the ozone generator is smaller. For example, nitrogen oxide formed by reaction of nitrogen with oxygen or the like may have adverse effects such as corrosion.
しかるに、特許文献1及び2にあるように、高濃度のオゾンを安定的に発生させるには、ある程度以上の量の窒素が含有されていることが、より好ましい。
即ち、得られるオゾン含有気体をより好ましいものにするために窒素含有量を減らすことは、安定的な高濃度のオゾンの発生を妨げることとなり、一方、安定的な高濃度のオゾンの発生を確保するために窒素含有量をある程度保持することは、生成されるオゾン含有気体の性質をより好ましくないものとすることとなる。つまり、これらは相反する条件となっている。 In other words, reducing the nitrogen content to make the resulting ozone-containing gas more favorable prevents the generation of stable high-concentration ozone, while ensuring the generation of stable high-concentration ozone. Therefore, maintaining the nitrogen content to some extent makes the properties of the generated ozone-containing gas less favorable. That is, these are contradictory conditions.
本発明は、上記のような一見して相反する条件である窒素量を極力少なく保つことと、高濃度のオゾンを安定的に発生させるための窒素量を維持することをうまく利用し、窒素量を少なく保ちつつ高濃度のオゾンを安定的に発生させるオゾン発生装置及びオゾン発生方法を提供することを目的とする。 The present invention makes good use of keeping the amount of nitrogen, which is a seemingly contradictory condition as described above, as much as possible and maintaining the amount of nitrogen for stably generating high-concentration ozone. It is an object of the present invention to provide an ozone generator and an ozone generation method that stably generate high-concentration ozone while keeping the amount of ozone low.
上記目的を達成するために、本発明においては、放電式オゾン発生器に高純度酸素を供給してオゾンを発生させるオゾン発生装置において、前記オゾン発生器に窒素を供給する可変窒素供給手段と、前記オゾン発生器で発生したオゾン量を測定する測定手段と、該測定手段で測定されるオゾン量に応じて前記可変窒素供給手段を制御するオゾン量制御手段と、放電出力を変動させる放電出力制御手段と、を備えるオゾン発生装置を提供することができる。このとき、上記オゾン量制御手段は、測定したオゾン量が所定の値になると、前記可変窒素供給手段が所定量の窒素供給を行うと共に、前記測定手段で測定されるオゾン量に応じて前記放電出力制御手段に放電出力を変動させる信号を送信することを特徴としてよい。 In order to achieve the above object, in the present invention, in an ozone generator for generating ozone by supplying high-purity oxygen to a discharge ozone generator, variable nitrogen supply means for supplying nitrogen to the ozone generator; Measuring means for measuring the amount of ozone generated by the ozone generator, ozone amount control means for controlling the variable nitrogen supply means in accordance with the amount of ozone measured by the measuring means, and discharge output control for varying the discharge output And an ozone generator comprising the means. At this time, when the measured ozone amount reaches a predetermined value, the ozone amount control unit supplies the predetermined nitrogen supply by the variable nitrogen supply unit and the discharge according to the ozone amount measured by the measurement unit. A signal for varying the discharge output may be transmitted to the output control means .
また、本発明においては、放電式オゾン発生器に高純度酸素を供給してオゾンを発生させるオゾン発生方法において、前記オゾン発生器で発生したオゾン量を測定し、測定したオゾン量が所定の値になったときに、所定の量の窒素供給を行い、測定したオゾン量に応じて放電出力を変動させることを特徴とするオゾン発生方法を提供することができる。 Further, in the present invention, in an ozone generation method for generating ozone by supplying high purity oxygen to a discharge type ozone generator, the amount of ozone generated by the ozone generator is measured, and the measured amount of ozone is a predetermined value. when it is, have rows nitrogen supply of a predetermined amount, it is possible to provide an ozone generator wherein the varying the discharge power in accordance with the measured amount of ozone.
ここで、窒素を供給するということは、オゾンの原料である酸素が上記放電式オゾン発生器に供給されると同時に窒素も供給されることを意味してよい。従って、窒素を予め酸素の中に供給し混合させて、混合酸素として上記放電式オゾン発生器に供給してもよい。また、上記放電式オゾン発生器に酸素及び窒素を別々に供給して該放電式オゾン発生器内で混合させてもよい。可変酸素供給手段は、可変酸素供給装置を含んでよく、より具体的には、気体の可変流量供給装置を含んでよい。例えば、ガスコントローラやマスフローコントローラ(MFC)等を挙げることができる。また、上記のオゾン量を測定する測定手段は、オゾン量を測定する測定装置を含んでよく、いわゆるオゾンモニタ(OM)等が例として挙げられる。上記オゾン量制御手段は、一般的な制御装置を含んでよく、特に、入力されたオゾン量に対して制御を行う装置を含んでよい。上記において、測定したオゾン量が所定の値になるとは、予め決められた値になることであってもよく、また、諸条件によりその都度得られる値になることであってもよい。このとき、オゾン量は、オゾンの絶対量であってもよく、また、オゾンの相対的な量(例えば、オゾン濃度)であってもよい。また、オゾン量は時間と共に変化する可能性があるため、オゾン量は、単位時間あたりのオゾン量であることがより好ましい。一般に、酸素との混合ガスにおいて、窒素が比較的少ない領域では、窒素濃度が上昇するとオゾン量が増加する傾向があることから、オゾン量がある値より少ない値となる場合に、所定量の窒素供給を行ってよい。この所定量の窒素とは、オゾン発生器により適宜選択され得るものであるが、酸素との相対的な値で表現することも可能である。この相対的な値である窒素濃度としては、例えば、下限が、0.001体積%以上、好ましくは0.01体積%以上、より好ましくは、0.05体積%以上であってよい。また、例えば、上限は、10体積%以下、好ましくは1体積%以下、より好ましくは、0.5体積%以下であってよい。 Here, supplying nitrogen may mean that oxygen, which is a raw material of ozone, is supplied to the discharge ozone generator at the same time as nitrogen is supplied. Therefore, nitrogen may be supplied and mixed in advance in oxygen, and supplied to the discharge ozone generator as mixed oxygen. Further, oxygen and nitrogen may be separately supplied to the discharge type ozone generator and mixed in the discharge type ozone generator. The variable oxygen supply means may include a variable oxygen supply device, more specifically, a gas variable flow rate supply device. Examples thereof include a gas controller and a mass flow controller (MFC). The measuring means for measuring the amount of ozone may include a measuring device for measuring the amount of ozone, such as a so-called ozone monitor (OM). The ozone amount control means may include a general control device, and in particular, may include a device that controls the input ozone amount. In the above, the measured ozone amount may be a predetermined value, or may be a value obtained each time depending on various conditions. At this time, the ozone amount may be an absolute amount of ozone, or may be a relative amount of ozone (for example, ozone concentration). Further, since the ozone amount may change with time, the ozone amount is more preferably the ozone amount per unit time. Generally, in a mixed gas with oxygen, in a region where the amount of nitrogen is relatively small, the amount of ozone tends to increase as the nitrogen concentration increases. Therefore, when the amount of ozone is less than a certain value, a predetermined amount of nitrogen Supply may be made. The predetermined amount of nitrogen can be appropriately selected by an ozone generator, but can be expressed by a relative value to oxygen. As for the nitrogen concentration which is this relative value, for example, the lower limit may be 0.001% by volume or more, preferably 0.01% by volume or more, more preferably 0.05% by volume or more. For example, the upper limit may be 10% by volume or less, preferably 1% by volume or less, and more preferably 0.5% by volume or less.
より具体的には、以下のようなものを提供する。 More specifically, the following is provided.
(1) 放電式オゾン発生器に高純度酸素を供給してオゾンを発生させるオゾン発生装置において、前記オゾン発生器に窒素を供給する可変窒素供給手段と、前記オゾン発生器で発生したオゾン量を測定する測定手段と、該測定手段で測定したオゾン量に応じて前記可変窒素供給手段を制御するオゾン量制御手段と、放電出力を変動させる放電出力制御手段と、を備え、前記オゾン量制御手段は、測定したオゾン量が所定の値になると、前記可変窒素供給手段が所定量の窒素供給を行うように制御すると共に、前記測定手段で測定されるオゾン量に応じて前記放電出力制御手段に放電出力を変動させる信号を送信することを特徴とするオゾン発生装置。 (1) In an ozone generator for supplying high-purity oxygen to a discharge type ozone generator to generate ozone, variable nitrogen supply means for supplying nitrogen to the ozone generator, and an amount of ozone generated by the ozone generator measuring means for measuring comprises an ozone amount controlling means for controlling the variable nitrogen supply means according to the amount of ozone was measured by the measuring means, a discharge output control means for varying the discharge power, and the ozone amount controlling means Controls the variable nitrogen supply means to supply a predetermined amount of nitrogen when the measured ozone amount reaches a predetermined value, and controls the discharge output control means according to the ozone amount measured by the measurement means. An ozone generator characterized by transmitting a signal for changing a discharge output .
(2) 前記オゾン量制御手段は、前記可変窒素供給手段によって前記窒素供給が行われると、前記放電出力制御手段に放電出力を変動させる信号を送信することを特徴とする上記(1)に記載のオゾン発生装置。 (2) The ozone amount control means transmits a signal for changing a discharge output to the discharge output control means when the nitrogen supply is performed by the variable nitrogen supply means. Ozone generator.
(3) 前記可変窒素供給手段は、窒素の間欠供給を行うことを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のオゾン発生装置。 (3) The ozone generator according to (1) or (2) above , wherein the variable nitrogen supply means performs intermittent supply of nitrogen .
(4) 前記可変窒素供給手段は、窒素供給を所定時間又は前記測定手段により測定されるオゾン量が第2の所定の値になるまで継続した後、該窒素供給を停止し、測定されるオゾン量に応じて該窒素供給が再び開始されるまで該窒素供給を行わないことを特徴とする上記(1)から(3)のいずれか記載のオゾン発生装置。 (4) The variable nitrogen supply means continues the nitrogen supply for a predetermined time or until the amount of ozone measured by the measurement means reaches a second predetermined value, and then stops the nitrogen supply, and the measured ozone. The ozone generator according to any one of (1) to (3), wherein the nitrogen supply is not performed until the nitrogen supply is started again according to the amount .
(5) 更に、発生したオゾン含有気体を振り分ける発生気体振り分け手段を備え、該振り分け手段は、前記測定手段によって測定されたオゾン量及び/又は前記可変窒素供給手段によって行われる前記窒素供給に応じて、発生したオゾン含有気体を窒素高含有気体と窒素低含有気体とに振り分けることを特徴とする上記(1)から(4)のいずれか記載のオゾン発生装置。 ( 5 ) Furthermore, a generated gas distribution unit that distributes the generated ozone-containing gas is provided, the distribution unit according to the amount of ozone measured by the measurement unit and / or the nitrogen supply performed by the variable nitrogen supply unit. The ozone generator according to any one of (1) to ( 4 ), wherein the generated ozone-containing gas is divided into a high nitrogen-containing gas and a low nitrogen-containing gas.
(6) 前記高純度酸素は、99.995%以上の高純度酸素であることを特徴とする上記(1)から(5)いずれか記載のオゾン発生装置。 ( 6 ) The ozone generator according to any one of (1) to ( 5 ), wherein the high-purity oxygen is 99.995% or more of high-purity oxygen.
(7) 前記高純度酸素は、不純物である窒素ガスが20ppm以下の高純度酸素であることを特徴とする上記(1)から(5)のいずれか記載のオゾン発生装置。 (7) the high-purity oxygen, ozone generator according to any of that nitrogen gas as an impurity is less high purity oxygen 20ppm from above (1), wherein the (5).
(8) 前記高純度酸素は、93%以上の高純度酸素であることを特徴とする上記(7)に記載のオゾン発生装置。 (8) the high purity oxygen, ozone generator according to (7), which is a 9 3% or more of the high purity oxygen.
(9) 放電式オゾン発生器に高純度酸素を供給してオゾンを発生させるオゾン発生方法において、前記オゾン発生器で発生したオゾン量を測定する段階と、該段階で測定したオゾン量が所定の値になったときに、所定の量の窒素供給を行う段階と、前記オゾン量を測定する段階で測定したオゾン量に応じて放電出力を変動させる段階と、を含むことを特徴とするオゾン発生方法。 ( 9 ) In an ozone generation method for generating ozone by supplying high-purity oxygen to a discharge ozone generator, a step of measuring the amount of ozone generated by the ozone generator, and an amount of ozone measured in the step are predetermined. Ozone generation comprising: supplying a predetermined amount of nitrogen when a value is reached; and varying the discharge output in accordance with the amount of ozone measured in the step of measuring the amount of ozone Method.
(10) 前記所定の量の窒素供給を行う段階において、同時に放電出力を変動させることを特徴とする上記(9)に記載のオゾン発生方法。 ( 10 ) The ozone generation method according to ( 9 ), wherein the discharge output is simultaneously varied in the step of supplying the predetermined amount of nitrogen.
(11) 前記所定の量の窒素供給を行う段階以外では、窒素供給を行わないことを特徴とする上記(9)又は(10)に記載のオゾン発生方法。 ( 11 ) The ozone generation method according to ( 9 ) or (10), wherein nitrogen supply is not performed except for the step of supplying the predetermined amount of nitrogen.
(12) 前記所定の量の窒素供給を行う段階は、所定時間及び/又は測定オゾン量が第2の所定の値になるまで、継続させられることを特徴とする上記(9)から(11)のいずれか記載のオゾン発生方法。 ( 12 ) From the above ( 9 ) to ( 11 ) , the step of supplying the predetermined amount of nitrogen is continued for a predetermined time and / or until the measured ozone amount reaches a second predetermined value. The ozone generation method according to any one of the above.
(13) 更に、前記所定の量の窒素供給を行う段階に応じて、発生したオゾン含有気体を窒素高含有気体と窒素低含有気体とに振り分ける段階を含むことを特徴とする上記(9)から(12)のいずれか記載のオゾン発生方法。 ( 13 ) From the above ( 9 ), further comprising a step of distributing the generated ozone-containing gas into a high nitrogen-containing gas and a low nitrogen-containing gas according to the step of supplying the predetermined amount of nitrogen. The ozone generation method according to any one of ( 12 ).
以上のような、オゾン発生装置又はオゾン発生方法において、所定量の窒素供給は、その窒素の濃度を所定の周期又は時間間隔でもって変化させることもできる。即ち、オゾン量が所定の値になったときに、ある窒素濃度(以下「第1の窒素濃度」)で窒素を供給し始め、この第1の窒素濃度よりしだいに低くなる濃度の窒素を供給し続け、測定オゾン量が時間と共に減少していることを確認しつつ、測定オゾン量がついには所定の値になると、この第1の窒素濃度で窒素を再び供給し始めるようにしてもよい。このとき窒素の濃度は、可変窒素供給手段(可変窒素供給装置を含む)により調整することができる。このときのいわゆる1周期又は時間間隔の下限は、オゾン発生装置により適宜規定され得るものであるが、例えば、10秒以上であり、好ましくは、60秒以上、より好ましくは、150秒以上であってもよい。一方、上限は、同様にオゾン発生装置により適宜規定され得るものであるが、例えば、1800秒以下であり、好ましくは600秒以下、より好ましくは、300秒以下であってもよい。また、窒素濃度の経時変化は、サイン若しくはコサインカーブでもよく、また、階段状の変化でもよいが、発生するオゾン濃度が高く一定するように適宜選択され得る。このような周期等で窒素濃度を変化させると、連続的に一定の濃度の窒素を供給する場合に比べて、著しく、窒素量(1周期を通じた総量等)を低減することが可能となる。 In the ozone generator or the ozone generation method as described above, the supply of the predetermined amount of nitrogen can change the concentration of the nitrogen at a predetermined cycle or time interval. That is, when the amount of ozone reaches a predetermined value, nitrogen is supplied at a certain nitrogen concentration (hereinafter referred to as “first nitrogen concentration”), and nitrogen is supplied at a concentration gradually lower than the first nitrogen concentration. Then, while confirming that the measured ozone amount is decreasing with time, when the measured ozone amount finally reaches a predetermined value, nitrogen may be supplied again at the first nitrogen concentration. At this time, the concentration of nitrogen can be adjusted by variable nitrogen supply means (including a variable nitrogen supply device). The lower limit of the so-called one cycle or time interval at this time can be appropriately defined by the ozone generator, but is, for example, 10 seconds or longer, preferably 60 seconds or longer, more preferably 150 seconds or longer. May be. On the other hand, the upper limit can be appropriately determined similarly by the ozone generator, but is, for example, 1800 seconds or less, preferably 600 seconds or less, and more preferably 300 seconds or less. The change in the nitrogen concentration over time may be a sine or cosine curve, or may be a stepped change, but can be appropriately selected so that the generated ozone concentration is high and constant. When the nitrogen concentration is changed in such a cycle or the like, it is possible to significantly reduce the amount of nitrogen (the total amount through one cycle, etc.) compared to the case where nitrogen of a constant concentration is continuously supplied.
また、上述の間欠供給とは、上記の可変供給の場合と異なり、少なくとも窒素の供給を停止させる期間を含む供給のことをいう。このとき、窒素を供給する時間(TN)と窒素を供給しない時間(TB)との比(TN/TB)の下限は、オゾン発生装置により適宜規定され得るものであるが、例えば、0.15以上、好ましくは、0.17以上、より好ましくは、0.20以上であってもよく、上限は、同様にオゾン発生装置により適宜規定され得るものであるが、例えば、1.50以下、好ましくは、0.75以下、より好ましくは、0.50以下であってもよい。このような間欠の比は、いわゆる1周期あたりの窒素ののべ濃度でも規定することが可能であり、その下限は、オゾン発生装置により適宜規定され得るものであるが、例えば、0.003体積%以上、好ましくは、0.004体積%以上、より好ましくは、0.006体積%以上であり、上限は、同様にオゾン発生装置により適宜規定され得るものであるが、例えば、0.016体積%以下、好ましくは、0.014体積%以下、より好ましくは、0.013体積%以下である。 The intermittent supply described above refers to a supply including at least a period during which the supply of nitrogen is stopped, unlike the case of the variable supply described above. At this time, the lower limit of the ratio (TN / TB) between the time for supplying nitrogen (TN) and the time for not supplying nitrogen (TB) can be appropriately determined by the ozone generator, but for example 0.15 As described above, preferably, it may be 0.17 or more, more preferably 0.20 or more, and the upper limit can be similarly appropriately determined by the ozone generator, for example, 1.50 or less, preferably May be 0.75 or less, more preferably 0.50 or less. Such an intermittent ratio can be defined by the total concentration of nitrogen per cycle, and the lower limit thereof can be appropriately defined by the ozone generator. For example, 0.003 volume % Or more, preferably 0.004% by volume or more, more preferably 0.006% by volume or more, and the upper limit can be appropriately determined by the ozone generator as well. % Or less, preferably 0.014% by volume or less, more preferably 0.013% by volume or less.
また、上述の開始した窒素供給を継続する所定時間は、絶対的な時間として規定することも可能であり、その下限は、オゾン発生装置により適宜規定され得るものであるが、例えば、20秒以上であり、好ましくは、24秒以上、より好ましくは、28秒以上である。一方、上限は、同様にオゾン発生装置により適宜規定され得るものであるが、例えば、120秒以下であり、好ましくは、100秒以下、より好ましくは、90秒以下である。 Further, the predetermined time for continuing the above-described started nitrogen supply can be defined as an absolute time, and the lower limit thereof can be appropriately defined by the ozone generator, for example, 20 seconds or more. Preferably, it is 24 seconds or longer, more preferably 28 seconds or longer. On the other hand, the upper limit can be appropriately determined similarly by the ozone generator, but is, for example, 120 seconds or shorter, preferably 100 seconds or shorter, and more preferably 90 seconds or shorter.
また、上記のオゾン量の第2の所定の値とは、窒素供給を開始したときのオゾン量の所定の値よりも大きくてよい。この第2の所定の値も、予め決められた値としてもよく、また、諸条件によりその都度得られる値にしてもよい。窒素供給を継続するとは、所定の濃度の窒素を一定に供給することを含んでよく、また、濃度を変動させて供給することを含んでよい。しかるに、窒素供給が停止されると、再開されるまで窒素供給はされなくなる。窒素供給が再び開始するときは、上述のように測定したオゾン濃度が所定の値になる場合を含んでよい。 Further, the second predetermined value of the ozone amount may be larger than the predetermined value of the ozone amount when the nitrogen supply is started. This second predetermined value may also be a predetermined value, or may be a value obtained each time according to various conditions. Continuing the nitrogen supply may include supplying a predetermined concentration of nitrogen at a constant level, or may include supplying the nitrogen with varying concentrations. However, when the nitrogen supply is stopped, the nitrogen supply is not performed until the nitrogen supply is resumed. When the nitrogen supply is started again, it may include a case where the ozone concentration measured as described above becomes a predetermined value.
上述の放電出力制御手段は、一般の放電出力制御装置を含んでよい。例えば、放電出力コントローラやその他の一般的な装置を含んでよい。一般にオゾン発生量は、窒素濃度が一定であっても、時間と共に低下し易い。一方、放電出力を増加すると、窒素濃度が一定であっても、オゾン発生量は増加する傾向がある。経時低下は、おそらく、オゾン発生が行われている放電電極近傍での温度上昇により、オゾンの分解が生じているためと考えられるからである。しかるに、放電出力上昇はオゾン発生を促進するが、上げ過ぎると、逆にこの温度上昇により、オゾンの分解が生じて却って、オゾン濃度を低下させるおそれもある。そこで、オゾン発生量の減少の度合いが少なければそれに応じて、適度に放電出力を上昇させると、オゾン発生量を一定に保つことができる。即ち、測定されるオゾン量が時間と共に減少しているときに、放電出力を上昇させオゾン量を一定に保つ制御を行うことは、発生オゾン量の安定化に有効に作用すると考えられる。このような制御は、オゾン量制御装置を含むオゾン量制御手段により、放電出力を変動させる(増加させる)信号を上記放電出力制御装置を含む放電出力制御手段に送信することにより達成することができる。 The above-mentioned discharge output control means may include a general discharge output control device. For example, a discharge output controller or other general devices may be included. In general, the amount of ozone generated tends to decrease with time even if the nitrogen concentration is constant. On the other hand, when the discharge output is increased, the ozone generation amount tends to increase even if the nitrogen concentration is constant. This is because the decrease with time is probably due to the decomposition of ozone due to the temperature increase in the vicinity of the discharge electrode where ozone is generated. However, an increase in discharge output promotes the generation of ozone. However, if the discharge output is increased too much, there is a possibility that the ozone concentration is lowered due to the decomposition of ozone due to the increase in temperature. Therefore, if the degree of decrease in the ozone generation amount is small, the ozone generation amount can be kept constant by appropriately increasing the discharge output accordingly. That is, when the measured amount of ozone is decreasing with time, it is considered that performing control to increase the discharge output and keep the amount of ozone constant effectively works to stabilize the amount of generated ozone. Such control can be achieved by transmitting a signal for changing (increasing) the discharge output to the discharge output control means including the discharge output control device by the ozone amount control means including the ozone amount control device. .
一方、窒素供給を開始したときは、オゾン発生量が大きく変動することがあるため、オゾン発生量を一定にするように、放電出力を小さくする制御を行うことができる。この制御は、測定されるオゾン量に基づくフィードバック制御でもよいが、変化が急である場合は、窒素供給の開始をトリガーとして、予め決められただけ放電出力を低下させることによっても行うことが可能である。従って、窒素供給の開始とほぼ同時に、又は、所定の遅れ時間が経過した後に放電出力を変動することができる。この遅れ時間は、オゾン発生装置が持つ固有の応答速度に応じたものとすることができる。 On the other hand, when the nitrogen supply is started, the ozone generation amount may fluctuate greatly, so that the discharge output can be controlled to be constant so as to keep the ozone generation amount constant. This control may be feedback control based on the amount of ozone measured, but if the change is abrupt, it can also be performed by reducing the discharge output by a predetermined amount, triggered by the start of nitrogen supply It is. Accordingly, the discharge output can be varied almost simultaneously with the start of the nitrogen supply or after a predetermined delay time has elapsed. This delay time can be in accordance with the inherent response speed of the ozone generator.
上述の発生したオゾン含有気体を振り分ける発生気体振り分け手段は、振り分け装置を含んでよい。このような振り分け装置としては、例えば、三方バルブのようなバルブと配管の組合わせや、フローコントローラ等を例として挙げることができる。この振り分けは、オゾン発生器から続くオゾン量測定装置の先に設けて、オゾン量測定装置の測定値に応じて振り分けることも可能である。また、窒素供給の開始や継続や停止に応じて振り分けを行うことも可能である。 The generated gas distribution means for distributing the generated ozone-containing gas may include a distribution device. Examples of such a sorter include a combination of a valve such as a three-way valve and piping, a flow controller, and the like. This distribution can be provided in front of the ozone amount measuring device that continues from the ozone generator, and can be distributed according to the measured value of the ozone amount measuring device. It is also possible to perform distribution according to the start, continuation, or stop of nitrogen supply.
本発明において、用いられる原料の酸素ガスは、高純度酸素ガスであることが好ましく、より好ましくは、99.995%以上の高純度の酸素ガスである。このような高純度酸素ガスは、通常の酸素ガスを精製し、99.995%以上の純度に向上させることにより得ることもできる。また、用いられる原料の酸素ガスは、不純物である窒素ガスが約20ppm以下まで低減された高純度酸素ガスであることが好ましい。例えば、一般的な酸素ガス発生器を用いて得られた酸素ガスから、不純物の窒素ガスの量を低減し、その濃度を約20ppm以下にした酸素ガスを用いることができる。このとき主な不純物としてアルゴンが入っていてもよい。例えば、この高純度酸素ガスの純度が約93%であり、含まれる窒素ガスは約20ppm以下であって、主な不純物がアルゴンであってもよい。このような酸素ガス発生器の例としては、PSAやVSAが上げられるが、これらに限られるものではない。 In the present invention, the raw material oxygen gas used is preferably high-purity oxygen gas, more preferably high-purity oxygen gas of 99.995% or more. Such high-purity oxygen gas can also be obtained by purifying ordinary oxygen gas and improving the purity to 99.995% or more. Moreover, it is preferable that the raw material oxygen gas is a high-purity oxygen gas in which nitrogen gas as an impurity is reduced to about 20 ppm or less. For example, oxygen gas obtained by reducing the amount of impurity nitrogen gas from oxygen gas obtained using a general oxygen gas generator to a concentration of about 20 ppm or less can be used. At this time, argon may be contained as a main impurity. For example, the purity of this high-purity oxygen gas is about 93%, the nitrogen gas contained is about 20 ppm or less, and the main impurity may be argon. Examples of such an oxygen gas generator include PSA and VSA, but are not limited thereto.
本発明において、上述のような構成のオゾン発生装置を提供することとしたため、あるいは、上述のような手順のオゾン発生方法を提供することとしたため、高濃度のオゾンを発生させつつ、窒素含有量を減らすことができ、窒素等の不純物の少ないオゾンを含む気体を生成させ、供給することができる。 In the present invention, since it is decided to provide an ozone generator having the above-described configuration or to provide an ozone generation method according to the above-described procedure, the nitrogen content is generated while generating high-concentration ozone. Thus, a gas containing ozone with less impurities such as nitrogen can be generated and supplied.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例であるオゾン発生装置10のブロック図である。原料の高純度酸素は、マスフローコントローラ12から、所定量だけオゾン発生器である放電部14に供給され、オゾンが生成される。このときオリフィス18によって放電部14の圧力は保持される。生成したオゾンと原料酸素の混合気体は、オゾンモニタ16を通過し、オゾンの量が把握される。振り分け装置として二つのストップバルブ20及び21を使用する。不必要な混合気体を排出する場合は、ストップバルブ20を閉じ、かつ、ストップバルブ21を開くことでオゾン分解器23に排出される。必要な混合気体は逆にストップバルブ20を開き、かつ、ストップバルブ21を閉じることでチャンバーや処理槽22へと送られる。放電部14の手前には、原料酸素と混合され得る窒素ガスの供給装置であるマスフローコントローラ24が配置され、必要に応じて窒素を供給する。このオゾン発生装置10の放電部14、窒素供給のためのマスフローコントローラ24は、オゾンモニタ16の結果等に応じて制御部25によって制御される。オゾンモニタ16の信号は、回線25aにより送信される。また、放電部14へは、制御部25から回線25bを介して制御信号が送信される。また、マスフローコントローラ24と制御部25は、回線25cにより接続され信号が送受信される。また、制御部25は、振り分け装置であるストップバルブ20及び21との間で、回線25dを介して信号の送受信をすることができる。
FIG. 1 is a block diagram of an
より具体的には、マスフローコントローラ12、24としては、株式会社エステック製のSEC−4500MC−O2−20SLM、UFC−1661−N2−5SCCMをそれぞれ用いることができる。また、放電部14には住友精密工業株式会社製のオゾン発生ユニットGR−RD22を用いることができる。オゾンモニタ16としては、荏原実業株式会社製のEG−600Wを用いることができる。これらの各部品をつなぐ配管は、全て1/4”(Φ6.35×3.95)のPFAチューブを使用することができる。また、配管に1/4”(Φ6.35×4.35)のSUS316L EP処理品を使用する場合には、放電部14には住友精密工業株式会社製のオゾン発生ユニットGR−RD20を用いることができ、オゾンモニタ16としては荏原実業株式会社製のEG−600Mを用いることができる。酸素のマスフローコントローラ12から約300mmのところであって、窒素のマスフローコントローラ24から約100mmのところにおいて、合流点13で配管は合流し、この合流点13から約1,000mmのところで放電部14に接続されてよい。放電部14から、オゾンモニタ16までは約1,000mmであってよい。このような装置にあって、例えば、酸素ガス流量を約5L/minに設定してもよい。
More specifically, as
図2は、図1のようなオゾン発生装置でオゾンを発生させたときの典型的なオゾン量の時間変化を示している。縦軸はオゾン濃度で、オゾンモニタ16で測定されたものであり、横軸は時間で、定常的に原料酸素及び必要な窒素を一定の割合で混ぜた混合気体を流した後、放電開始(0秒)からの時間を示している。図からわかるように放電を開始するとすぐにオゾンが発生し始め、その量が徐々に増えてくる。およそ10秒後にピーク30を示した後、徐々にオゾン量が低下し、混合窒素量が多いと破線のフラットな線34のように高い濃度のオゾン発生を維持し、混合窒素量がやや少ないと実線のフラットな線32のようにやや高い濃度のオゾン発生を維持している。一方、混合窒素量が極端に少ないと、徐々に下がっていく破線36のようにオゾン発生量は低下し、また、不安定となり、枝分かれした破線36が示すようにその量が変動する。即ち、窒素量が極端に少ない領域では、条件によりある程度のオゾン発生量を維持でき得ることを示唆している。
FIG. 2 shows a typical change in ozone amount over time when ozone is generated by the ozone generator as shown in FIG. The vertical axis is the ozone concentration, measured by the
図3は、図2の比較的オゾン発生量がほぼ一定の値を示す数十秒後のオゾン発生量と、その時の窒素濃度の関係を示す模式的なグラフである。このグラフでは、特に窒素濃度の少ない領域38で、窒素濃度と共にオゾン濃度が上昇する様子が模式的に描かれているが、非常に不安定な領域であり、実際には必ずしも1本の線で表せる領域ではない。比較的安定的な領域40では、オゾン濃度は高く安定しており、窒素濃度が高くなると共にわずかながらオゾン濃度も高くなっている。実際に測定したオゾン濃度と、窒素濃度の関係のグラフを図4に示す。この図で、窒素濃度が約0.05%以上が、図3の領域40に相当する。
FIG. 3 is a schematic graph showing the relationship between the ozone generation amount after several tens of seconds in which the ozone generation amount in FIG. 2 is relatively constant and the nitrogen concentration at that time. In this graph, the ozone concentration rises with the nitrogen concentration, particularly in the
図5は、混合する窒素濃度42と、発生するオゾン濃度44を時間に対してプロットした図である。この図からわかるように、窒素を間欠的に導入している。このグラフは、特に、混合窒素の到達時間の遅れを補正したものではない。しかし、混合ガスの流量は約5L/minであるので、理論上は、窒素供給開始した混合気体が、オゾンモニタ16に到達するまでには、約0.5秒と考えられる。従って、この遅れはグラフの形状に大きな変化をもたらすものではない。
FIG. 5 is a diagram in which the
図5からわかるように、窒素を供給し始めると、少し遅れながらもオゾン濃度が急激に立ち上がり、窒素の供給を続ける間及びその後の数秒間はほぼフラットに高オゾン濃度を保っている。その後、徐々にオゾン濃度が低下するが、ある程度のオゾン濃度を保っている。所定の値までオゾン濃度が低下したときに、再び窒素を供給すると、前述のようにオゾン濃度は急激に高くなり、窒素の供給を続ける間及びその後の数秒間はほぼフラットに高オゾン濃度を保つことができる。その後、徐々にオゾン濃度は低下するが、ある程度のオゾン濃度を保っている。このように、窒素濃度によるオゾン発生量への影響が明確になると共に、窒素供給を停止した後においても、初めから窒素を供給しない場合に比べて高いオゾン濃度を比較的安定的に維持することができることがわかる。 As can be seen from FIG. 5, when the nitrogen supply is started, the ozone concentration rapidly rises with a slight delay, and the high ozone concentration is maintained substantially flat while the nitrogen supply is continued and for several seconds thereafter. Thereafter, the ozone concentration gradually decreases, but a certain level of ozone concentration is maintained. If nitrogen is supplied again when the ozone concentration drops to a predetermined value, the ozone concentration rapidly increases as described above, and the high ozone concentration is maintained substantially flat during the nitrogen supply and for several seconds thereafter. be able to. Thereafter, the ozone concentration gradually decreases, but a certain level of ozone concentration is maintained. In this way, the effect of the nitrogen concentration on the amount of ozone generated becomes clear, and even after the supply of nitrogen is stopped, a higher ozone concentration can be maintained relatively stably than when no nitrogen is supplied from the beginning. You can see that
図6は、オゾン濃度と放電出力との関係を模式的に示すグラフである。この図から放電出力を増加させると比較的リニアにオゾン濃度が増加することがわかる。図7は、放電出力46を図5の窒素濃度の間欠供給と同様にパルス的に増加させたときのオゾン濃度48の様子を模式的に示したものである。この図からわかるように、放電出力46を増加させるとオゾン濃度48はすぐに増加し、減少させるとすぐに減少する。即ち、窒素を間欠する場合とはその挙動が異なることがわかる。
FIG. 6 is a graph schematically showing the relationship between the ozone concentration and the discharge output. It can be seen from this figure that the ozone concentration increases relatively linearly when the discharge output is increased. FIG. 7 schematically shows the state of the
図8は、原料の酸素に対して混合する窒素の添加量と、生成するオゾン混合気体中の窒素酸化物の量の関係を模式的に示す。この図からわかるように、本願の発明において、なるべく減らしたいとしている窒素酸化物の生成オゾン混合気体中の濃度は、添加窒素量に殆ど比例して増加することがわかる。 FIG. 8 schematically shows the relationship between the amount of nitrogen added to the raw material oxygen and the amount of nitrogen oxide in the ozone mixed gas to be generated. As can be seen from this figure, in the invention of the present application, the concentration of the nitrogen oxides in the mixed ozone gas to be reduced as much as possible increases almost in proportion to the amount of added nitrogen.
図9は、一般に行われている酸化窒素の定量に関するグラフである。縦軸は、酸化窒素含有混合気体が通気される水の中の硝酸イオン濃度を、横軸は、その酸化窒素含有混合気体を通気する時間(即ち、通気する混合気体量)を示している。従って、本方法で、酸化窒素の濃度の時間変化を求めるためには、所定時間(例えば10秒)を単位時間として、通気させ、その時の硝酸イオン濃度から、その単位時間あたりの平均酸化窒素量を求めることができる。 FIG. 9 is a graph relating to the quantitative determination of nitric oxide that is generally performed. The vertical axis represents the nitrate ion concentration in the water through which the nitrogen oxide-containing mixed gas is vented, and the horizontal axis represents the time during which the nitrogen oxide-containing mixed gas is vented (that is, the amount of the gas mixture to be vented). Therefore, in order to obtain the time change of the concentration of nitric oxide with this method, aeration is performed with a predetermined time (for example, 10 seconds) as a unit time, and the average nitric oxide amount per unit time is determined from the nitrate ion concentration at that time. Can be requested.
図10は、放電開始と共に窒素をパルス状50に添加したときのオゾン濃度52の時間変化を示す。このとき、窒素は、パルス状に約30秒間流し、窒素の供給を停止して約150秒間待ち、再度窒素をパルス状に約30秒間流すサイクルを繰り返したものである。オゾン濃度52は、のこぎり刃状に変動するが、窒素を供給しない間であっても、比較的高いオゾン濃度を維持することができる。一方、この窒素供給停止期間中は窒素濃度が極めて低いと考えられ、従って、窒素酸化物濃度も極めて低いと考えられる(図8参照)。
FIG. 10 shows the time change of the
図11は、窒素供給を図10と同様にパルス状54に行うと共に、放電出力56をのこぎり刃状に行ったときの生成オゾン濃度58の時間変化を示したものである。図10と同様に窒素をパルス状に約60秒間流し、窒素供給を停止して約900秒間待ち、再度窒素をパルス状に約60秒間流すサイクルを繰り返したものである。また、窒素供給停止と共にオゾン濃度を一定にするように放電出力56を徐々に上昇させ、窒素の再供給時に急激に放出電力を低下させるものである。このようにすると、オゾン濃度58は、窒素供給開始時の急激な変化による変動(減少、増加、又はこれらの組合わせ)を生じさせるものの、一定で安定したものとなる。
FIG. 11 shows the time variation of the generated
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下の実施例において、用いた酸素ガスは、高純度の酸素ガスである。具体的には、99.995%以上の高純度の酸素ガスである。特に以下の実験例では、99.9999%の高純度の酸素ガスを用いた。尚、通常の酸素ガスを精製し、99.995%以上の高純度酸素ガスとして用いることができ、一般の半導体工場では、このような酸素ガスが通常用いられる。また、酸素ガス発生器を起用し、窒素ガスを20ppm以下まで低減させたガスを用いることも可能である。このような酸素ガス発生装置としては、例えば、PSAやVSAが考えられる。このときの酸素純度は93%程度であるが、残りは殆どがアルゴンガスであるため、窒素のように窒素酸化物を生成し腐食等の影響は及ぼし難いと考えられる。アルゴンは希ガスだからである。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto. In the following examples, the oxygen gas used is high-purity oxygen gas. Specifically, it is a high purity oxygen gas of 99.995% or more. Particularly in the following experimental examples, 99.9999% high-purity oxygen gas was used. It should be noted that ordinary oxygen gas can be purified and used as a high purity oxygen gas of 99.995% or more, and such oxygen gas is usually used in general semiconductor factories. It is also possible to use a gas in which an oxygen gas generator is used and the nitrogen gas is reduced to 20 ppm or less. As such an oxygen gas generator, for example, PSA and VSA are conceivable. The oxygen purity at this time is about 93%, but most of the remainder is argon gas. Therefore, it is considered that nitrogen oxides are generated like nitrogen and are not easily affected by corrosion. This is because argon is a rare gas.
[実験例1] 図1のオゾン発生装置10において、以下のような実験を行った。オゾンの原料ガスである酸素ガス流量を5L/minで供給した。オゾンモニタで測定した発生オゾンの濃度が濃度(Hi)の時点で窒素添加をゼロに切り替え、濃度(Lo)の時点で窒素添加を所定の窒素濃度(ここでは、0.1%)に切り替え、この操作を繰り返した。このときの濃度(Hi)は、200g/m3(N)であり、濃度(Lo)は、180g/m3(N)である。このときのオゾン濃度及び窒素ガス流量の時間変化を図12に示す。図12からわかるように、図5や10と同様にオゾン濃度がのこぎり刃状に変動する。ここでは、時間により窒素ガス流量を可変的にコントロールせず、オゾン濃度の上限及び下限によるスイッチングで制御しているが、結果として、平均の窒素添加(0.1%)の時間が約0.4分間であるのに対して、窒素添加を停止(又は無添加)の時間が約2.4分であった。比を取るならば、窒素添加を停止(又は無添加)の時間が、窒素添加(0.1%)の時間の約6倍であった。従って、一周期を延べで考えると平均の窒素添加濃度は、約0.014%であった。
[Experimental Example 1] The following experiment was performed in the
[実験例2] 図1のオゾン発生装置10において、以下のような実験を行った。オゾンの原料ガスである酸素ガス流量を5L/minで供給した。オゾンモニタで測定した発生オゾンの濃度が濃度(Hi)の時点で窒素添加をゼロに切り替え、濃度(Lo)の時点で窒素添加を所定の窒素濃度(ここでは、0.01%)に切り替え、この操作を繰り返した。このときの濃度(Hi)は、200g/m3(N)であり、濃度(Lo)は、180g/m3(N)である。このときのオゾン濃度及び窒素ガス流量の時間変化を図13に示す。図13からわかるように、図5や10と同様にオゾン濃度がのこぎり刃状に変動する。ここでは、時間により窒素ガス流量を可変的にコントロールせず、オゾン濃度の上限及び下限によるスイッチングで制御しているが、結果として、平均の窒素添加(0.01%)の時間が約1.4分間であるのに対して、窒素添加を停止(又は無添加)の時間が約6.6分であった。比を取るならば、窒素添加を停止(又は無添加)の時間は、窒素添加(0.01%)の時間に対して約4.7倍であった。従って、一周期を延べで考えると平均の窒素添加濃度は、約0.00175%であった。図12の場合と比べると、窒素供給開始からオゾン濃度の上昇の立ち上がりに時間はかかるものの無添加にしたときの低下率が緩やかであり、比較的長い時間を無添加で運転することができた。
[Experimental Example 2] The following experiment was performed in the
[実験例3] 図1のオゾン発生装置10において、以下のような実験を行った。オゾンの原料ガスである酸素ガス流量を5L/minで供給した。オゾンモニタで測定した発生オゾンの濃度が濃度(Hi)の時点で窒素添加を0.005%に切り替え、濃度(Lo)の時点で窒素添加を所定の窒素濃度(ここでは、0.1%)に切り替え、この操作を繰り返した。このときの濃度(Hi)は、200g/m3(N)であり、濃度(Lo)は、180g/m3(N)である。このときのオゾン濃度及び窒素ガス流量の時間変化を図14に示す。図14からわかるように、図5や10と同様にオゾン濃度がのこぎり刃状に変動する。ここでは、時間により窒素ガス流量を可変的にコントロールせず、オゾン濃度の上限及び下限によるスイッチングで制御しているが、結果として、平均の窒素添加(0.1%)の時間が約0.3分間であるのに対して、窒素添加を極端に少なくした時間が約5.0分であった。比を取るならば、窒素低添加(0.005%)の時間が、窒素添加(0.1%)の時間の約17倍であった。従って、一周期を延べで考えると平均の窒素添加濃度は、約0.01%であった。この場合、低添加状態で運転する時間が比較的長くとれることがわかる。
[Experimental Example 3] The following experiment was performed in the
[実験例4] 図1のオゾン発生装置10において、以下のような実験を行った。オゾンの原料ガスである酸素ガス流量を5L/minで供給した。このとき、放電出力を、測定されるオゾン濃度が設定濃度である210g/m3(N)となるように放電出力に関して独立にフィードバック制御を行った。しかし、このフィードバック制御により放電出力が100%に近接すると、窒素添加を所定の窒素濃度(ここでは、0.01%)で行い、同時に放電出力を前述のフィードバックに従って低下させ、放電出力が窒素添加時に安定する放電出力近くまで低下したら、窒素添加をゼロに切り替えた。続いて、窒素無添加に起因すると思われるオゾン濃度の低下が始まると上述のフィードバック制御により、放電出力を上昇させ、オゾン濃度を一定とするようにした。以降この繰り返しを行った。このときのオゾン濃度、窒素ガス流量、放電出力の時間変化を図15に示す。図15からわかるように、図11と同様にオゾン濃度が比較的一定に推移する。ここでは、時間に沿って窒素ガス流量を可変的にコントロールせず、放電出力の上限及び下限によるスイッチング(ON及びOFFの切替)で制御しているが、結果として、平均の窒素添加(0.01%)の時間が約7分間であるのに対して、窒素添加を停止(又は無添加)の時間が約14分であった。比を取るならば、窒素添加を停止(又は無添加)の時間が、窒素添加(0.01%)の時間の約2倍であった。従って、一周期を延べで考えると平均の窒素添加濃度は、約0.003%であった。
[Experimental Example 4] The following experiment was performed in the
[実験例5] 図1のオゾン発生装置10において、以下のような実験を行った。オゾンの原料ガスである酸素ガス流量を5L/minで供給した。このとき、放電出力を、測定されるオゾン濃度が設定濃度である210g/m3(N)となるように放電出力に関して独立にフィードバック制御を行った。しかし、このフィードバック制御により放電出力が100%に近接すると、窒素添加を所定の窒素濃度(ここでは、0.1%)で行い、同時に放電出力を前述のフィードバックに従って低下させ、放電出力が窒素添加時に安定する放電出力近くまで低下したら、窒素添加をゼロに切り替えた。続いて、窒素無添加に起因すると思われるオゾン濃度の低下が始まると上述のフィードバック制御により、放電出力を上昇させ、オゾン濃度を一定とするようにした。以降この繰り返しを行った。このときのオゾン濃度、窒素ガス流量、放電出力の時間変化を図16に示す。図16からわかるように、図11と同様にオゾン濃度が比較的一定に推移する。ここでは、時間に沿って窒素ガス流量を可変的にコントロールせず、放電出力の上限及び下限によるスイッチングで制御しているが、結果として、平均の窒素添加(0.1%)の時間が約1分間であるのに対して、窒素添加を停止(又は無添加)の時間が約14.5分であった。比を取るならば、窒素添加を停止(又は無添加)の時間が、窒素添加(0.1%)の時間の約14.5倍であった。従って、一周期を延べで考えると平均の窒素添加濃度は、約0.0065%であった。このように、無添加の時間が14分間まで長くすることが可能になった。
[Experimental Example 5] The following experiment was performed in the
以上のように、パルス的に窒素を供給した場合、オゾンをある程度の濃度で安定的に発生させるためであっても、窒素供給が不要の期間、又は、窒素供給が極めて少量で済む期間が存在することがわかる。従って、窒素供給を停止している期間にのみ、生成オゾンの混合気体を利用するように、振り分け装置を制御した場合、ストップバルブ20から放出される生成気体は、極めて窒素又は窒素酸化物の少ないものとなる。例えば、図15においては、2、3分から10数分のところまで、20数分から30数分のところまで、40数分のところから50数分のところまで、・・・の部分のみを利用し、それ以外は、ストップバルブ21から系外に排気するように制御部25により制御することも可能である。
As described above, when nitrogen is supplied in a pulsed manner, there is a period when nitrogen supply is unnecessary or a period when only a very small amount of nitrogen is required, even if ozone is stably generated at a certain concentration. I understand that Therefore, when the distribution device is controlled so that the mixed gas of generated ozone is used only during the period when the nitrogen supply is stopped, the generated gas released from the
上述のように、本願の発明によると、窒素ガスを間欠的に供給し、オゾン濃度を制御することで、窒素ガスの総量を低減させることができる。これは、窒素ガスの供給を止めてもすぐにはオゾン濃度が低下しないという特有のオゾン発生量の減少変化経過を発見し、それを利用することに成功したからである。具体的には、オゾン濃度がある程度低下したときに窒素ガスの供給を再開し、オゾン濃度を比較的早く上昇させる。その後、オゾン濃度が所定の濃度に達したときに、窒素ガスの供給を停止して穏やかにオゾン濃度を低下させる。そして、オゾン濃度がある程度低下したときに窒素ガスの供給を再開し、オゾン濃度を早く上昇させるという工程を繰り返すのである。 As described above, according to the present invention, the total amount of nitrogen gas can be reduced by intermittently supplying nitrogen gas and controlling the ozone concentration. This is because the inventors have discovered and used a characteristic change in the amount of ozone generated that the ozone concentration does not decrease immediately after the supply of nitrogen gas is stopped. Specifically, the supply of nitrogen gas is resumed when the ozone concentration is lowered to some extent, and the ozone concentration is raised relatively quickly. Thereafter, when the ozone concentration reaches a predetermined concentration, the supply of nitrogen gas is stopped and the ozone concentration is gently lowered. And when ozone concentration falls to some extent, supply of nitrogen gas is restarted, and the process of raising ozone concentration early is repeated.
ここで、このようないわゆる間欠運転は、完全なON/OFF制御であってよいが、それ以外にも、高添加率/低添加率の選択制御でもよい。更に、アナログ的に窒素添加率を変動させることでもよい。例えば、サインカーブのような変化率で連続的に添加率を増減させる制御である。 Here, such a so-called intermittent operation may be complete ON / OFF control, but may also be selective control of high addition rate / low addition rate. Further, the nitrogen addition rate may be varied in an analog manner. For example, the control is to increase or decrease the addition rate continuously at a change rate like a sine curve.
更に、放電出力によるフィードバック制御を追加し、より窒素を添加しない時間又は添加率が低い時間を長くすることができる。具体的には、以下のようなことである。単に窒素ガスの供給・停止だけの操作の場合、ある程度のオゾン濃度の変化が伴うことが予想される。従って、変動を少なくするためには、窒素ガス供給停止の時間を短くすればよいが、窒素酸化物の生成を抑制する効果が小さくなるおそれがある。そこで、オゾン濃度は一定に保ち、かつ窒素酸化物の生成をより抑制するように窒素ガス供給停止の時間をなるべく長くするために、供給する窒素の量を可変的にオゾン濃度に対してフィードバック制御することもできる。 Furthermore, feedback control based on the discharge output is added, and the time during which nitrogen is not added or the time during which the addition rate is low can be extended. Specifically, it is as follows. In the case of the operation of simply supplying / stopping nitrogen gas, it is expected that there will be some change in ozone concentration. Therefore, in order to reduce the fluctuation, the time for stopping the supply of nitrogen gas may be shortened, but the effect of suppressing the generation of nitrogen oxides may be reduced. Therefore, in order to keep the ozone concentration constant and to make the nitrogen gas supply stop time as long as possible so as to further suppress the generation of nitrogen oxides, the amount of nitrogen to be supplied is variably feedback-controlled with respect to the ozone concentration. You can also
また、窒素ガスの供給を停止し、オゾン濃度が低下し始めても放電出力に余裕があれば、出力を上げることでオゾン濃度を高濃度の状態で一定に保つことができる。もし、放電出力が100%になり、それ以上出力を上げることができない場合には、オゾン濃度はしだいに低下すると考えられる。しかし、この時に窒素ガスの供給を再開することにより、オゾン濃度を急激に上昇させることができる。従って、この供給の再開と同時に放電出力を低下させ、オゾン濃度が上昇しすぎないようにすることができる。 Further, if the supply of nitrogen gas is stopped and the discharge concentration has a margin even if the ozone concentration starts to decrease, the ozone concentration can be kept constant in a high concentration state by increasing the output. If the discharge output becomes 100% and the output cannot be increased any further, it is considered that the ozone concentration gradually decreases. However, the ozone concentration can be rapidly increased by restarting the supply of nitrogen gas at this time. Therefore, the discharge output can be decreased simultaneously with the resumption of supply, so that the ozone concentration does not increase excessively.
そして、所定の放電出力になったところで、窒素ガスの供給を停止する。時間と共にオゾン濃度が低下する場合には、それに合せて上述のように放電出力を上昇させる。そして、放電出力の上昇余地が少なくなったら、窒素の供給を再開し、放電出力を低下させる。以上のようなサイクルを行うことにより、オゾン濃度は高濃度で安定した状態に保ち、かつ窒素酸化物の生成を低減することが可能になる。 And when it becomes a predetermined discharge output, supply of nitrogen gas is stopped. When the ozone concentration decreases with time, the discharge output is increased accordingly as described above. Then, when there is little room for increase in the discharge output, the supply of nitrogen is resumed and the discharge output is reduced. By performing the cycle as described above, the ozone concentration can be kept stable at a high concentration, and the generation of nitrogen oxides can be reduced.
また、オゾンによる処理プロセスと同期させ、該処理前に窒素ガスをオゾン発生器に十分に添加し、オゾン濃度を上げておき、オゾンによる該処理中は窒素の供給を停止することで、オゾンによる該処理における窒素酸化物の影響を低減させることも可能である。また、窒素供給を再開するときは、該処理をしないようにすれば、窒素の影響を少なくすることができる。 In addition, in synchronization with the treatment process with ozone, nitrogen gas is sufficiently added to the ozone generator before the treatment, the ozone concentration is increased, and the supply of nitrogen is stopped during the treatment with ozone. It is also possible to reduce the influence of nitrogen oxides in the treatment. Further, when the supply of nitrogen is resumed, the influence of nitrogen can be reduced if the treatment is not performed.
このように、窒素ガスの常時供給と比較して、本願の発明のような間欠供給制御は、窒素ガスの供給を全体として著しく低減させることができ、窒素酸化物の生成量を著しく低減させることができる。 Thus, compared with the continuous supply of nitrogen gas, the intermittent supply control as in the present invention can significantly reduce the supply of nitrogen gas as a whole, and significantly reduce the amount of nitrogen oxide generated. Can do.
10 オゾン発生装置
12 マスフローコントローラ
13 合流点
14 放電部
16 オゾンモニタ
18 オリフィス
20 ストップバルブ
21 ストップバルブ
22 処理槽
23 オゾン分解器
24 マスフローコントローラ
25 制御部
25a 回線
25b 回線
25c 回線
25d 回線
30 ピーク
32 窒素低添加時のオゾン濃度
34 窒素高添加時のオゾン濃度
36 窒素微少添加時のオゾン濃度
38 オゾン濃度不安定領域
40 オゾン濃度安定領域
42 窒素濃度
44 オゾン濃度
46 放電出力
48 オゾン濃度
50 窒素濃度
52 オゾン濃度
54 窒素濃度
56 放電出力
58 オゾン濃度
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記オゾン発生器に窒素を供給する可変窒素供給手段と、
前記オゾン発生器で発生したオゾン量を測定する測定手段と、
該測定手段で測定したオゾン量に応じて前記可変窒素供給手段を制御するオゾン量制御手段と、
放電出力を変動させる放電出力制御手段と、
を備え、
前記オゾン量制御手段は、測定したオゾン量が所定の値になると、前記可変窒素供給手段が所定量の窒素供給を行うように制御すると共に、前記測定手段で測定されるオゾン量に応じて前記放電出力制御手段に放電出力を変動させる信号を送信することを特徴とするオゾン発生装置。 In an ozone generator that generates ozone by supplying high-purity oxygen to a discharge-type ozone generator,
Variable nitrogen supply means for supplying nitrogen to the ozone generator;
Measuring means for measuring the amount of ozone generated by the ozone generator;
Ozone amount control means for controlling the variable nitrogen supply means according to the ozone amount measured by the measuring means;
Discharge output control means for changing the discharge output;
With
The ozone amount control means controls the variable nitrogen supply means to supply a predetermined amount of nitrogen when the measured ozone amount reaches a predetermined value, and the ozone amount control means according to the ozone amount measured by the measurement means. An ozone generator characterized by transmitting a signal for changing the discharge output to the discharge output control means .
該振り分け手段は、前記測定手段によって測定されたオゾン量及び/又は前記可変窒素供給手段によって行われる前記窒素供給に応じて、発生したオゾン含有気体を窒素高含有気体と窒素低含有気体とに振り分けることを特徴とする請求項1から4いずれか記載のオゾン発生装置。 Furthermore, a generated gas distribution means for distributing the generated ozone-containing gas is provided,
The distribution means distributes the generated ozone-containing gas into a high nitrogen content gas and a low nitrogen content gas according to the amount of ozone measured by the measurement means and / or the nitrogen supply performed by the variable nitrogen supply means. The ozone generator according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記オゾン発生器で発生したオゾン量を測定する段階と、
該段階で測定したオゾン量が所定の値になったときに、所定の量の窒素供給を行う段階と、
前記オゾン量を測定する段階で測定したオゾン量に応じて放電出力を変動させる段階と、を含むことを特徴とするオゾン発生方法。 In an ozone generation method for generating ozone by supplying high purity oxygen to a discharge type ozone generator,
Measuring the amount of ozone generated by the ozone generator;
A step of supplying a predetermined amount of nitrogen when the amount of ozone measured in the step reaches a predetermined value;
Varying the discharge output in accordance with the amount of ozone measured in the step of measuring the amount of ozone.
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