JP4925087B2

JP4925087B2 - オゾン発生器

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Publication number: JP4925087B2
Application number: JP2005314158A
Authority: JP
Inventors: 昇和田; 泰宏谷村; 伸朗長
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: JP2007119305A

Description

この発明は、高濃度オゾンガスを高効率に発生するオゾン発生器に関するものである。

産業用途に用いられるオゾン発生器は、近年の微細化・集積化の向上ともに必要とされるオゾン濃度も上昇し、オゾン濃度３００ｇ／Ｎｍ^３の超高濃度オゾンガスを発生することが要望されている。そして、オゾン濃度３００ｇ／Ｎｍ^３以上を達成するためには、放電ギャップ長を０．１ｍｍ未満にまで狭ギャップ化する必要がある。
一方、オゾン発生効率は放電空間内の放電ギャップ長の精度に大きく影響されるため、オゾン発生器の放電空間には均一な放電ギャップ長が必要とされる。しかし、オゾン発生器を構成する個々の部材を積層し、固定しようとすると、放電空間を形成する部材を高精度に加工し、放電ギャップ長の精度を補償しなければならないので、コストや加工安定性の面で大きな障害があり、実用上困難であった。

また、半導体・液晶製造プロセスに用いられるオゾン発生器は、一般的にクリーンルーム内に設置される。しかし、クリーンルームの有効利用の観点から、よりコンパクトなオゾン発生器が要求されている。オゾン発生器のコンパクト化に大きな影響を及ぼす因子として最も重要なものが短ギャップ化による放電空間の冷却効率を向上させることであり、次いで、構成部材の機能共通化による部品容積および点数の削減が挙げられる。

そこで、セラミックスグリーンシートを用い、高圧電極を誘電体の中央に埋設し、対向する２つの接地電極との間に形成される２つの放電空間に対して共通化することにより、部品点数の削減を提案している（例えば、特許文献１参照）。
また、放電電極を埋設したセラミックスによる誘電体部が対向して配置され、その間に放電空間を形成し、セル部上にはセラミックスによる保護部を積層し、セル部と保護部間に冷却水導入溝を形成することにより、放電空間の冷却を可能とし、セラミックスグリーンシートを用い、オゾン発生器のコンパクト化を提案している（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１９２３１３号公報特開２００１−２０６７０５号公報

しかし、この構造においては、放電空間の冷却について記載されていないため、高濃度オゾンの高効率発生は実現できない。誘電体中に埋設された電極が全く冷却されていないため、熱伝導率に優れた誘電体を用いて放熱性を高めたところでコンパクト化への効果は極めて少ない。
また、放電空間を形成するために、形状保持部材を対向する誘電体部に配置し、セラミックス部を焼成した後に形状保持部材を抜き取り、放電空間を形成するという複雑な工程が必要となるという問題がある。
また、この放電空間形成方法では、結局形状保持部材の加工精度により放電ギャップ長が決定されるため、０．１ｍｍ未満の放電ギャップ長を高精度に形成することは困難であるという問題がある。
また、冷却水を多孔質・吸水性を有するセラミックス内を流通させているため、冷却水の流出、滲み出しにより、原料ガスのガス露点上昇によるオゾン発生特性の低下、また高電圧機器に対する安全上の問題がある。

この発明の目的は、放電ギャップ長が０．１ｍｍ未満の高精度な放電空間を有し、高濃度なオゾンガスを発生するオゾン生成器を提供することである。

この発明に係るオゾン発生器は、平行平板型の接地電極および高圧電極、上記接地電極に面するとともに上記高圧電極に接するように配置される誘電板および上記接地電極と上記誘電板とのギャップ長を規定するスペーサを有する電極モジュールを備え、上記接地電極と上記誘電板とにより形成される放電空間に酸素を含むガスが供給され、上記放電空間内で発生する放電により酸素がオゾンに変えられることによりガス濃度が３００ｇ／Ｎｍ ^３以上のオゾンを発生するオゾン発生器であって、上記放電空間の放電ギャップ長は、０．１ｍｍ未満であり、該放電ギャップ長の精度は、±０．０１ｍｍ未満であり、上記誘電板は、上記高圧電極が一方の面に形成された第１のセラミックスグリーンシートが焼成されて得られる誘電体であり、上記スペーサは、上記第１のセラミックスグリーンシートの他方の面に形成された導体または上記第１のセラミックスグリーンシートの他方の面が凹凸加工されて形成される凸部が焼成されて得られるセラミックスであるとともに上記導体または上記凸部は上記第１のセラミックスグリーンシートを焼成することにより上記接地電極に接合されている。

この発明に係わるオゾン発生器の効果は、厚さのばらつきが数μｍと小さいセラミックスグリーンシートとスクリーン印刷により形成される導体とを用いて電極モジュールが作製され、機械加工を必要とする部材を必要としないで作製されるので、放電ギャップ長を０．１ｍｍ未満にしても、極めて高精度な放電空間を有することができる。そして、放電ギャップ長が０．１ｍｍ未満の放電空間で放電することによりガス濃度３５０ｇ／Ｎｍ^３程度の高濃度なオゾンガスを発生することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わるオゾン発生器の電極部の断面図である。
この発明の実施の形態１に係わるオゾン発生器の電極部１は、図１に示すように、一対として扱われ、互いに所定の距離だけ離間する接地電極２および高圧電極３、接地電極２と高圧電極３の相対する面に配設される誘電板４、５を有し、平行平板型の構造である。そして、誘電板４、５の相対する面は、所定の空隙長ｄだけ離れており、この空隙長ｄを放電ギャップ長、この放電ギャップ長を有する空間を放電空間６と称す。この放電ギャップ長ｄは、放電空間６内に形成されたスペーサ７により保持される。
なお、誘電板４は必ずしも必要ではなく省略してもよい。

また、電極部１は、接地電極２に直に接し、内部に水道水が流される冷却水通路８が形成され、放電空間６の冷却のためのヒートシンク９、高圧電極３に相対し、内部に水道水が流される冷却水通路８が形成され、放電空間６の冷却のためのヒートシンク１０、高圧電極３とヒートシンク１０を離間し、冷却水通路８を流れる冷却水を経由する電気的短絡を防止するための絶縁板１１、電極部１での熱応力を緩和するためのベローズ弾性体１２を有している。そして、以下の説明では高圧電極３、誘電板５および絶縁板１１を誘電体アセンブリ１３、その誘電体アセンブリ１３、誘電板４および接地電極２を電極モジュール１７と称す。

そして、電極部１では、ヒートシンク９、電極モジュール１７、ヒートシンク１０、ベローズ弾性体１２がこの順に積層されている。
ヒートシンク９、１０は、例えばステンレスなどの金属により形成されており、オゾン発生器の動作中に冷却水が流出・滲み出すことはない。
なお、ベローズ弾性体１２は、ヒートシンク９の下側に設置してもよく、また、電極部１の熱応力を緩和できる程度の弾性が備わっていれば、ベローズだけでなく、皿ばねなどの弾性体を使用してもよい。

また、図示しないが、電極部１は圧力容器内に収納されている。そして、圧力容器内に導入された酸素を含むガスが図１の放電空間６の外周部より矢印に示すように中央部へ流入し、接地電極２と高圧電極３との間に交流高電圧が印加されることにより放電空間６に無声放電プラズマが発生する。プラズマ中で酸素分子が電子と衝突することにより、酸素分子が解離し、三体衝突によりオゾンを生成することができる。発生したオゾンはオゾンガス排出口１５からヒートシンク９内に形成されたオゾン流路１６を通って外部へ取り出される。

次に、このオゾン発生器を発明するに至った背景と経過を説明する。
半導体・液晶製造プロセスにおけるオゾン利用では、プロセスの微細化・集積化が進むに従ってより高濃度のオゾンガスが要求される。従来、ガス濃度２００ｇ／Ｎｍ^３程度のオゾンガスがＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセスなどに応用されてきた。しかし、近年、ＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセスなどの次世代プロセスへ高濃度オゾンガスの利用が検討され、ガス濃度３５０ｇ／Ｎｍ^３以上の超高濃度オゾンガスが必要とされるようになってきた。

無声放電式オゾン発生装置においては、酸素原子発生効率が最大となるような換算電界強度Ｅ／Ｎ（Ｅ：電界強度、Ｎ：ガス密度）１００Ｔｄ（１Ｔｄ＝１×１０^−１７Ｖｃｍ^２）程度、すなわち、放電空間の放電ギャップ長が１．０ｍｍ程度に設定され、ガス圧力が１気圧程度で低濃度オゾン発生が実施されていた。しかし、２００ｇ／Ｎｍ^３以上の高濃度オゾンガスを高効率に得るためには、放電空間の放電ギャップ長を０．１ｍｍ程度に設定することが有効である。この場合、換算電界強度が２００Ｔｄ程度と大幅に増大し、そのまま実施すると酸素原子発生効率が低下するので、オゾン発生器を高ガス圧力動作させることにより、換算電界強度１００Ｔｄ、すなわち放電空間の放電ギャップ長が１．０ｍｍ程度に設定され、ガス圧力が１気圧程度で低濃度オゾンを発生したときの酸素原子発生効率には及ばないものの、酸素原子発生効率の低下を抑制することができる。

そして、無声放電によりガス濃度が３００ｇ／Ｎｍ^３以上のオゾンガスを高効率に発生するためには、その放電ギャップ長を０．０５ｍｍ程度とする必要がある。しかし、放電ギャップ長が短くなるにつれ、放電空間における放電ギャップ長精度は極めて厳しくなることから均一な放電ギャップ長を有した放電空間を形成することが困難になる。例えば、放電ギャップ長を０．０５ｍｍ程度に設定した場合、その精度は±０．０１ｍｍ未満が要求されるので、放電空間を構成する部材自身の加工精度が顕著に影響することになる。構成部材を高精度に加工することは技術的には可能ではあるが、コストや製作安定性を考慮すると実用的ではないことは明らかである。以上のことから、ガス濃度３００ｇ／Ｎｍ^３以上の超高濃度オゾンガスを発生するためには、放電ギャップ長を０．１ｍｍ未満に短ギャップ化することが知られていながらも、実用化は困難とされていた。

しかし、発明者は、放電ギャップ長が０．１ｍｍ未満、すなわち放電ギャップ長精度が数μｍ〜数十μｍオーダになることにより、逆に回路基板製造プロセスなどの高精度な微細加工プロセスや集積プロセスがオゾン発生器の電極形成に利用できることに着目し、０．１ｍｍ未満の放電ギャップ長を高精度に実現でき、かつ極めてコンパクトな電極構造を考案した。このようなプロセスは、通常、数百μｍ以下の加工がターゲットであるため、機械加工に比して、はるかに高い精度の加工が一般的に実施できる。

次に、オゾン発生器の電極形成に利用するセラミックスグリーンシート法について説明する。
セラミックスグリーンシートは、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、窒化ケイ素または炭化ケイ素などのセラミックス粉末を樹脂バインダと一緒にビヒクル中に分散してスラリーを作製し、このスラリーをテープキャスティング法などによりシート状に成形されたものである。
また、セラミックスグリーンシートの原材料に焼成助材として酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウムまたは酸化ケイ素などを添加することにより、セラミックス層の熱伝導率を向上することができる。
また、低温で電極モジュール１７を焼結させる必要がある場合、ガラス粉末とセラミックス粉末との混合物を原材料としてもよい。

接地電極２、スペーサ７、および高圧電極３などの導体は、導体ペーストを使用して各々の形状パターンでセラミックスグリーンシート上またはビアホール内にスクリーン印刷法などにより形成される。
導体ペーストの材料としては、タングステン、モリブデンおよびレニウム等を主成分とした高融点金属を用いることができる。また、低温焼結型の場合、銅や銀などを主成分としたいわゆる回路基板に用いられる材料を導体用として使用することができる。
なお、接地電極２、スペーサ７および高圧電極３などの導体の形成には、スクリーン印刷法ではなく、例えば蒸着やＣＶＤなどにより形成してもよい。
接地電極２、スペーサ７および高圧電極３などの導体の厚さは、各々０．１ｍｍ以下で良く、特に０．０５ｍｍ以下の厚さにしたとき、厚さの精度が良好になり、経済的に形成できる。

また、一般的に、セラミックスグリーンシートの主成分がアルミナの場合、１４００〜１８００℃、主成分が窒化アルミニウムの場合、１６００〜２１００℃の加熱が焼結には必要となる。また、ガラス粉末を用いた低温焼結型においては８００〜１０００℃の加熱が必要となる。

このようにして作製されたセラミックスグリーンシートは、セラミックス粉末が樹脂バインダにより結合されているので樹脂シートと同程度に加工性に優れているので、様々な形状やビアホール加工、凹凸加工などが極めて容易に実現できる。
また、テープキャスティング法によりシート化されたセラミックスグリーンシートの厚さのばらつきが数μｍ程度と小さく、これを用いるので形成される放電ギャップ長ｄの精度が高い。
また、セラミックスグリーンシートの焼成により形成されるセラミックス層は極めて緻密であり、絶縁性能に優れている。

次に、一体化された電極モジュール１７の製造方法について図２と図３を参照して説明する。図２は、実施の形態１に係わる電極モジュール１７の製造に関わる様子を示す図である。図３は、実施の形態１に係わる電極モジュール１７を製造する手順を示すフローチャートである。
Ｓ１０１で、図２（ａ）に示すように、第２のセラミックスグリーンシート３１の中央に電極モジュール１７のオゾンガス排出口１５となるビアホール３２を形成する。
Ｓ１０２で、図２（ｂ）に示すように、ビアホール３２を形成した第２のセラミックスグリーンシート３１の一方の面に接地電極２、他方の面にスペーサ３３を形成する。このとき、接地電極２はビアホール３２を除くようにして形成される。
Ｓ１０３で、図２（ｃ）に示すように、第１のセラミックスグリーンシート３４の一方の面に高圧電極３、他方の面に第２のセラミックスグリーンシート３１上のスペーサ３３と同じパターンのスペーサ３５を形成する。
Ｓ１０４で、図２（ｄ）に示すように、第３のセラミックスグリーンシート３６の第１のセラミックスグリーンシート３４に形成された高圧電極３の一端部に重畳する位置にビアホール３７を形成し、そのビアホール３７を給電部材３８で埋める。
Ｓ１０５で、図２（ｅ）に示すように、第２のセラミックスグリーンシート３１、第１のセラミックスグリーンシート３４および第３のセラミックスグリーンシート３６を位置合わせして積層して積層体３９を作製する。
Ｓ１０６で、この積層体３９を加熱・加圧して一体焼成し、電極モジュール１７が形成される。
なお、積層体３９の一体化は、一般的な焼成・焼結の他に、例えばＨＩＰ（ＨｏｔＩｓｏｓｔａｔｉｃＰｒｅｓｓｉｎｇ）拡散接合やホットプレスにても実施できる。

第１のセラミックスグリーンシート３４および第３のセラミックスグリーンシート３６は、焼成後、一体化されて誘電体アセンブリ１３の誘電板５および絶縁板１１となり、誘電板５が無声放電における誘電板バリヤ、絶縁板１１が冷却水を経由する電気的短絡を防止する絶縁体として機能する。

なお、実施の形態１においては、絶縁板１１の厚さは誘電板５の厚さの少なくとも２倍以上である必要がある。
すなわち、数ｋＶ〜１０ｋＶ程度の高圧交流電圧が印加されるオゾン発生器においては、誘電体バリヤとして１０ｋＶ／ｍｍ程度の絶縁性能を有した誘電体バリヤが採用されることが多い。
また、冷却水を経由する電気的短絡を防止するために、２０ｋＶ／ｍｍ程度の絶縁性能が要求される。したがって、第３のセラミックスグリーンシート３６の厚さは、第１のセラミックスグリーンシート３４の厚さに対して少なくとも２倍以上であることが必要である。

なお、焼成後に誘電体バリヤおよび絶縁体表面を機械加工などにより厚さを調整する場合はこの限りではない。この場合、第１のセラミックスグリーンシート３４上にスペーサ７を形成する場合も同様に誘電体バリヤ表面を機械加工した後、スペーサ７を形成する必要がある。このような誘電体アセンブリ１３を用いることとヒートシンク９、１０の一体化により純水やイオン交換水を用いることなく、水道水を用いて、放電空間６を接地電極２側および高圧電極３側の両面から冷却することが可能となる。

スペーサ３３、３５は、セラミックスグリーンシート３１、３４上に原料ガスの流入およびオゾンガス排出口１５へのガスの流れを妨げない位置に分散的に配置されるので、第２のセラミックスグリーンシート３１と第１のセラミックスグリーンシート３４間のスペーサ３３、３５が存在しない部分が放電空間６となる。
また、スペーサ３３とスペーサ３５が接合されるため、スペーサ３３、３５の厚さの合計が放電ギャップ長ｄとなる。スペーサ３３、３５は、概ねヒートシンク９、１０のリブの位置に合致するように配置されるのが好ましい。

なお、スペーサ３３、３５は、図２における第２のセラミックスグリーンシート３１または第１のセラミックスグリーンシート３４上のいずれか一方にのみ形成されてもよい。但し、一方だけにスペーサ３３、３５を形成するときは、単独で設定する放電ギャップ長を維持できる厚さを形成する必要がある。

誘電板４を設置しない場合は、接地電極２または第１のセラミックスグリーンシート３４上のいずれか一方に設定する放電ギャップ長を維持できる厚さのスペーサ３５を配置すればよい。当然ながら、誘電板４を設置した場合と同様に、接地電極２にスペーサ３３、第１のセラミックスグリーンシート３４上にスペーサ３５を形成し、両スペーサ３３、３５の接合時厚さを放電ギャップ長としてもよい。
また、高圧電極３は、第３のセラミックスグリーンシート３６に形成してもよい。

次に、電極部１の製造方法について図４を参照して説明する。図４は、実施の形態１に係わる電極部１の製造の様子を示す図である。図４では、電極部１の構成部材を離して図示してあるが、実際は接している。
ヒートシンク９、電極モジュール１７、ヒートシンク１０、ベローズ弾性体１２を、図４に示すように積層する。
ヒートシンク９、１０とベローズ弾性体１２は、加圧・加熱によるＨＩＰ拡散接合またはホットプレスにて電極モジュール１７と一体化され、一体の電極部１が形成される。
このような接合においては、構成部材に均等に加圧・加温がなされるため、局所溶接などの加工のように部材に歪を与えることなく、高精度に一体化することが可能となり、極めてコンパクトな電極部１を形成することができる。
所定のオゾン発生量に従い、電極部１を複数個積層または並行して圧力容器内に設置することにより、小容量から大容量に至るすべてのオゾン発生量に容易に対応することができる。

このようなオゾン発生器は、厚さのばらつきが数μｍと小さいセラミックスグリーンシートとスクリーン印刷により形成される導体とを用いて電極モジュール１７が作製され、機械加工を必要とする部材を必要としないので、放電ギャップ長を０．１ｍｍ未満にしても、極めて高精度な放電空間６を有することができる。そして、放電ギャップ長が０．１ｍｍ未満の放電空間６で放電することによりガス濃度３５０ｇ／Ｎｍ^３程度の高濃度なオゾンガスを発生することができる。

また、セラミックスグリーンシートがセラミックス粉末を樹脂バインダによりシート化されたものなので、ビアホールの孔空けなど加工性に優れ、また、セラミックスグリーンシート上への導体形成では所望のパターンを容易に形成できることから、電極部１の設計に大きな自由度が付加され、低コスト化も実現できる。

また、高圧電極３を誘電板５と絶縁板１１により高圧電極３の端子だけを除いてセラミックス層で覆われているので、一般水道水により接地電極２側および高圧電極３側の両面から放電空間６を冷却することが可能となり、低ランニングコストかつ極めてコンパクトな電極部１が形成できる。

なお、放電空間６の外周部より原料ガスが導入され、生成したオゾンガスは接地電極２の中央部に設けられたオゾンガス排出口１５へ放射状に流入し、ヒートシンク９内部を経て外部へ取り出される例を説明したが、放電空間６の外周部より導入された原料ガスが一方向に流れる場合においても同様の効果が得られる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係わるオゾン発生器の電極モジュールの断面図である。
この発明の実施の形態２に係わるオゾン発生器の電極モジュール１７Ｂは、図５に示すように、実施の形態１に係わるオゾン発生器の電極モジュール１７とスペーサ７Ｂの材質が異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態２に係わるスペーサ７Ｂは、実施の形態１に係わるスペーサ７が導電材料からできているのに対して、焼成後誘電体バリヤの機能を果たすセラミックスグリーンシートの主成分であるセラミックスからできている。そして、このことに関連して、第１のセラミックスグリーンシート３４Ｂの表面に焼成後スペーサとなる凸部４０を形成する製造工程が電極モジュール１７Ｂの製造方法に追加されている。なお、焼成後スペーサ７Ｂとなる凸部４０を第２のセラミックスグリーンシート３１の接地電極２を形成する面の反対の面に形成してもよい。

次に、実施の形態２に係わる電極モジュール１７Ｂの製造方法について図６と図７を参照して説明する。図６は、実施の形態２に係わる電極モジュール１７Ｂの製造の様子を示す図である。図７は、実施の形態２に係わる電極モジュール１７Ｂを製造する手順を示すフローチャートである。
Ｓ２０１で、図６（ａ）に示すように、第２のセラミックスグリーンシート３１の中央に電極モジュール１７Ｂのオゾンガス排出口１５となるビアホール３２を形成する。
Ｓ２０２で、図６（ｂ）に示すように、ビアホール３２を形成した第２のセラミックスグリーンシート３１の一方の面に接地電極２を形成する。このとき、接地電極２はビアホール３２を除くようにして形成される。
Ｓ２０３で、図６（ｃ）に示すように、第１のセラミックスグリーンシート３４Ｂの一方の面を加工してスペーサ７Ｂに対応する位置に凸部４０を形成する。
Ｓ２０４で、図６（ｄ）に示すように、第１のセラミックスグリーンシート３４Ｂの凸部４０が形成された面の反対の面に高圧電極３を形成する。
Ｓ２０５で、図６（ｅ）に示すように、第３のセラミックスグリーンシート３６の第１のセラミックスグリーンシート３４Ｂに形成された高圧電極３の一端部に重畳する位置にビアホール３７を形成し、そのビアホール３７を給電部材３８で埋める。
Ｓ２０６で、図６（ｆ）に示すように、第２のセラミックスグリーンシート３１、第１のセラミックスグリーンシート３４Ｂおよび第３のセラミックスグリーンシート３６を位置合わせして積層して積層体３９Ｂを作製する。
Ｓ２０７で、この積層体３９Ｂを加熱・加圧して一体焼成し、電極モジュール１７Ｂが形成される。
このように一体焼成された電極モジュール１７Ｂでは、誘電板４、スペーサ７Ｂ、誘電板５は一体のセラミックス層になる。

このようなオゾン発生器は、実施の形態１に係わるオゾン発生器の効果以外にも、スペーサ７Ｂがセラミックスグリーンシート３４Ｂの表面を寸法精度良く加工した凸部４０が焼成されたことにより形成されたものなので、精度の良好な放電ギャップを得ることができる。

実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３に係わるオゾン発生器の電極部の製造の様子を示す図である。図８では、電極部１の構成部材を離して図示してあるが、実際は接している。
実施の形態３に係わるオゾン発生器の電極部１Ｃは、実施の形態１に係わるオゾン発生器の電極部１と構成は同じであるが、製造方法が異なっている。電極部１Ｃの構成部材には実施の形態１と同様な番号を付記して説明は省略する。
実施の形態１においては、電極部１をまず電極モジュール１７を先に作製し、その後ヒートシンク９、１０などを用いて電極部１を作製しているが、実施の形態３においては、電極モジュール１７を構成する部材とヒートシンク９、１０、ベローズ弾性体１２を所定の順に積層し、１回の加熱・加圧により電極部１Ｃを形成する。
電極モジュール１７を構成する部材は、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すようにして作製され、図８に示すように、ヒートシンク９の冷却水通路８に近い面上に積層される。そして、電極モジュール１７を構成する部材の上にヒートシンク１０とベローズ弾性体１２とをこの順で積層する。それから、ＨＩＰ拡散接合またはホットプレスを行って一体化された電極部１Ｃが作製される。

このようなオゾン発生器は、実施の形態１に係わるオゾン発生器の効果以外にも、電極部１Ｃを構成する部材を１回の加熱・加圧処理により一体化して作製しているので、電極部１Ｃの製造に要する工程が削減できる。

実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４に係わる電極モジュールの部分分解斜視図である。図９では、放電空間６を積層方向に分解した図である。
この発明の実施の形態４に係わる電極モジュール１７Ｄは、実施の形態２に係わる電極モジュール１７Ｂと原料ガスの導入口４２およびオゾンガス排出口１５Ｄが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ番号を付記して説明は省略する。
実施の形態４に係わる放電空間６Ｄは、図９に示すように、外周部で原料ガス導入口４２およびオゾンガス排出口１５Ｄを除いてセラミックス層により閉鎖されている。この構造の放電空間６Ｄを形成するために、高圧電極３を形成する第１のセラミックスグリーンシート３４Ｂの高圧電極３が形成される面の反対の面に凸部４０を形成するときに、原料ガス導入口４２およびオゾンガス排出口１５Ｄに対応する位置だけを除いて凸部４０を形成する。そして、電極モジュール１７Ｄを構成する部材を積層するときに接地電極２が形成された第２のセラミックスグリーンシート３１と凸部４０が接するので、加熱・加圧処理を施すことにより一体のセラミックス層となり、放電空間６Ｄがセラミックス層により外部とシールされ、直接放電空間６Ｄに原料ガスを導入することができる。

このようなオゾン発生器は、実施の形態１、２に係わるオゾン発生器の効果以外にも、放電空間６Ｄがセラミックス層により外部に対してシールされているので、電極モジュール１７Ｄを設置する圧力容器が不要となり、全体の大きさを小さくすることができる。

この発明の実施の形態１に係わるオゾン発生器の電極部の断面図である。実施の形態１に係わる電極モジュールの製造に関わる様子を示す図である。実施の形態１に係わる電極モジュールを製造する手順を示すフローチャートである。実施の形態１に係わる電極部の製造の様子を示す図である。この発明の実施の形態２に係わるオゾン発生器の電極モジュールの断面図である。実施の形態２に係わる電極モジュールの製造の様子を示す図である。実施の形態２に係わる電極モジュールを製造する手順を示すフローチャートである。この発明の実施の形態３に係わるオゾン発生器の電極部の製造の様子を示す図である。この発明の実施の形態４に係わる電極モジュールの部分分解斜視図である。

符号の説明

１電極部、２接地電極、３高圧電極、４、５誘電板、６放電空間、７、３３、３５スペーサ、８冷却水通路、９、１０ヒートシンク、１１絶縁板、１２ベローズ弾性体、１３誘電体アセンブリ、１５オゾンガス排出口、１６オゾン流路、１７電極モジュール、３１、３４、３６セラミックスグリーンシート、３２、３７ビアホール、３８給電部材、３９積層体、４０凸部、４２ガス導入口。

Claims

平行平板型の接地電極および高圧電極、上記接地電極に面するとともに上記高圧電極に接するように配置される誘電板および上記接地電極と上記誘電板とのギャップ長を規定するスペーサを有する電極モジュールを備え、上記接地電極と上記誘電板とにより形成される放電空間に酸素を含むガスが供給され、上記放電空間内で発生する放電により酸素がオゾンに変えられることによりガス濃度が３００ｇ／Ｎｍ ^３以上のオゾンを発生するオゾン発生器であって、
上記放電空間の放電ギャップ長は、０．１ｍｍ未満であり、該放電ギャップ長の精度は、±０．０１ｍｍ未満であり、
上記誘電板は、上記高圧電極が一方の面に形成された第１のセラミックスグリーンシートが焼成されて得られる誘電体であり、
上記スペーサは、上記第１のセラミックスグリーンシートの他方の面に形成された導体または上記第１のセラミックスグリーンシートの他方の面が凹凸加工されて形成される凸部が焼成されて得られるセラミックスであるとともに上記導体または上記凸部は上記第１のセラミックスグリーンシートを焼成することにより上記接地電極に接合されていることを特徴とするオゾン発生器。
平行平板型の接地電極および高圧電極、上記接地電極と上記高圧電極との間に上記接地電極と上記高圧電極とにそれぞれ接するように配置される２つの誘電板および上記両誘電板のギャップ長を規定するスペーサを有する電極モジュールを備え、上記両誘電板により形成される放電空間に酸素を含むガスが供給され、上記放電空間内で発生する放電により酸素がオゾンに変えられることによりガス濃度が３００ｇ／Ｎｍ ^３以上のオゾンを発生するオゾン発生器であって、
上記放電空間の放電ギャップ長は、０．１ｍｍ未満であり、該放電ギャップ長の精度は、±０．０１ｍｍ未満であり、
一方の上記誘電板は、上記高圧電極が一方の面に形成された第１のセラミックスグリーンシートが焼成されて得られる誘電体であり、
他方の上記誘電板は、上記接地電極が一方の面に形成された第２のセラミックスグリーンシートが焼成されて得られる誘電体であり、
上記スペーサは、上記第１のセラミックスグリーンシートの他方の面または上記第２のセラミックスグリーンシートの他方の面の少なくともいずれか一方に形成された導体または上記第１のセラミックスグリーンシートの他方の面または上記第２のセラミックスグリーンシートの他方の面の少なくともいずれか一方が凹凸加工されて形成される凸部が焼成されて得られるセラミックスであるとともに上記導体または上記凸部は上記第１のセラミックスグリーンシート及び上記第２のセラミックスグリーンシートを焼成することにより互いに接合されることを特徴とするオゾン発生器。
上記高圧電極は、上記第１のセラミックスグリーンシートの上記高圧電極が形成された面に積層された第３のセラミックスグリーンシートが焼成されて得られる絶縁板と上記第１のセラミックスグリーンシートが焼成されて得られる誘電板との間に埋設され、
上記絶縁板の厚さが上記第１のセラミックスグリーンシートが焼成されて得られる誘電板の厚さの２倍以上であることを特徴とする請求項１または２に記載するオゾン発生器。
上記電極モジュールが両側から上記電極モジュールを挟持するヒートシンクと一体化されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載するオゾン発生器。