JP5524201B2 - 窒素添加レス・オゾン発生ユニット及びオゾンガス供給システム - Google Patents

窒素添加レス・オゾン発生ユニット及びオゾンガス供給システム Download PDF

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Description

この発明は、窒素添加量が数千ｐｐｍ未満の高純度酸素ガスを原料ガスとした窒素添加レス・オゾン発生器を搭載し、オゾンガスを出力するための複数の手段を有した機能を付加させた窒素添加レス・オゾン発生ユニットを有し、安定したオゾンガスを複数のオゾン処理装置に供給するオゾンガス供給システムに関する。
従来技術においては、次のように各種技術が展開されている。酸素ガスに数千ｐｐｍ以上の窒素ガスを添加した原料ガスをオゾン発生器に供給し、高濃度オゾンガスを生成し、この高濃度オゾンガスを用いて、半導体製造分野で、オゾン酸化絶縁膜形成やオゾン洗浄等のオゾン処理工程に多く用いられている。この半導体製造分野等においては、複数のオゾン処理装置より構成される多オゾン処理装置に対してオゾンガスを供給する場合、複数のオゾン処理装置に対応して、各々がオゾン発生器、オゾン電源、流量コントローラ（ＭＦＣ）等を含む複数のオゾン発生機構（手段）を設け、各オゾン発生機構が独立して対応するオゾン処理装置に対してオゾンガス供給するオゾンガス供給システムを構築することが一般的に考えられる。
図２６に示すように、従来、オゾン電源７２から電源供給を受け、電極７１ａ，７１ｂ、誘電体７１ｃ等により構成されるオゾン発生器７１によるオゾンガスの生成効率をアップさせるために、一般の酸素ガスにおいては、約５０〜数千ｐｐｍの窒素ガスが含まれており、また、窒素含有率が少ない（５０ｐｐｍ未満）の高純度酸素ガスでは、オゾン発生器中に高純度酸素ガスと共に微量（５００ｐｐｍ以上）のＮ2ガスを添加している。
そのため、原料酸素ガスに５００ｐｐｍ以上のＮ2ガスが含まれると、図２７に示す放電反応によって生成される微量のＮＯ2の触媒反応で、高濃度のオゾンが生成されていた。特に、窒素ガスを５００〜２００００ｐｐｍ添加すれば、放電によって生成される微量の二酸化窒素量の触媒反応で効率良くオゾンが生成される。結果として最も高濃度のオゾンが生成され、窒素添加量５００〜２００００ｐｐｍ範囲の原料ガスがオゾン発生性能において最適条件であることが実験で検証されている。
以下、図２７で示す放電反応は以下の(1)〜(3)に示すように、原料酸素Ｏ2に、光電気放電光と微量のＮＯ2の触媒ガスを利用して、高濃度オゾン発生を実現している。
(1) 放電による微量のＮＯ2ガス生成反応
・窒素分子のイオン化反応
Ｎ2＋ｅ⇒２Ｎ+
・ＮＯ2の生成反応
２Ｎ+＋Ｏ2＋Ｍ⇒ＮＯ2
（数ｐｐｍ〜数十ｐｐｍのＮＯ2ガス生成）
(2) ＮＯ2の放電光による触媒効果での酸素原子Ｏの生成
・ＮＯ2の光解離反応
ＮＯ2＋ｈν⇒ＮＯ＋Ｏ
・ＮＯの酸化反応
ＮＯ＋Ｏ2（原料酸素）⇒ＮＯ2＋Ｏ
＊上記２つの反応でＮＯ2が触媒になって酸素原子が生成
(2)の反応で生成した多量の酸素原子Ｏと酸素ガス分子Ｏ2との反応でオゾンＯ3が生成される。
(3) オゾンＯ3の生成（三体衝突）
Ｒ２；Ｏ＋Ｏ2＋Ｍ→Ｏ3＋Ｍ
上記(1)〜(3)によって、高濃度なオゾンを発生させている。
しかし、原料の酸素ガスにＮ2ガスが多く含むことにより、オゾン発生器内で無声放電によってオゾンガス以外にＮ2Ｏ5，Ｎ2Ｏ等のＮＯX副生ガスや硝酸も生成される。具体的なＮＯX副生ガスや硝酸も生成の化学式は以下の通りである。
Ｎ2＋ｅ⇒Ｎ2*＋ｅ⇒Ｎ2＋ｈν（310,316,337,358ｎｍ）
Ｎ2*；窒素の励起
窒素ガスによる紫外光
Ｈ2Ｏ＋ｅ⇒Ｈ＋ＯＨ＋ｅ （水蒸気の電離）
Ｎ2＋ｅ⇒２Ｎ-＋ｅ （窒素分子の電離）
ＮＯ2＋ｈν（２９５〜４００ｎｍ）⇒ＮＯ＋Ｏ（3Ｐ）
Ｈ＋Ｏ2＋Ｍ⇒ＨＯ2＋Ｍ
ＨＯ2＋ＮＯ⇒ＯＨ＋ＮＯ2
Ｎ2Ｏ5＋Ｈ2Ｏ⇒２ＨＮＯ3
ＯＨ＋ＮＯ2＋Ｍ⇒ＨＮＯ3＋Ｍ
このように、オゾンガス以外にＮＯX副生ガスや硝酸も生成される。
また、多量のＮＯX副生物が生成されると、ＮＯXガス成分と原料ガス中に含まれる水分との反応により硝酸（ＨＮＯ3）クラスタ（蒸気）が生成され、酸素、オゾンガスとともに微量のＮＯXガス，硝酸クラスタが混合した状態でオゾン化ガスが取り出される。この微量の硝酸クラスタ量が数百ｐｐｍ以上含まれると、オゾンガス出口配管であるステンレス配管の内面に硝酸によって酸化クロム等の錆が析出され、クリーンオゾンガスに金属不純物が混入し、半導体製造装置用反応ガスとして金属不純物が半導体の製造に悪影響を及ぼすとともに、生成した微量の硝酸クラスタが半導体製造装置の「オゾンによるシリコン酸化膜のエッチング処理」や「ウェハ等のオゾン水洗浄」に反応毒として悪影響をもたらす間題点があった。
また、オゾン発生器、オゾン電源等を搭載したオゾンガス供給システムは、オゾン発生器、オゾン電源、オゾンガスもしくは原料ガス流量をコントロールするＭＦＣ等の流量調整手段を介してオゾン発生器に供給する原料ガス配管系統、オゾン発生器内のガス雰囲気圧力をコントロールするＡＰＣ等の圧力調整する手段を有して、オゾン発生器から出力されるオゾンガスに対し濃度を検知するオゾン濃度検知器、オゾン流量計を有した出力ガス配管系統等を、多オゾン処理装置の系統数分、設けることが一般的に考えられる。
しかしながら、多量のＮＯX副生物が非常に少ない高濃度のオゾン化酸素を供給できなく、その上、このような多オゾン処理装置に対応するオゾン発生システムを構築するのに非常に大きなスペースを要し、さらに、多オゾン処理装置に対し統合的な制御を行って、オゾンガスを供給するシステムを構築する場合、さらに大きなシステム構成となり、コスト面や配置スペース等の問題点があり実用上不利な点が多々あった。
そこで、従来のオゾン発生器中に窒素ガスを含めないで、高純度酸素ガスのみでオゾン発生を試みたが、発生したオゾンは極わずかしか得られなかった。これは次のように考えられる。原料ガスである酸素分子は、紫外光２４５ｎｍ以下の波長で連続スペクトルの光吸収スペクトル（紫外線波長１３０〜２００ｎｍ）をもっており、酸素分子が紫外光２４５ｎｍ以下のエキシマ光を吸収することで酸素原子に解離し、この解離した酸素原子と酸素分子と第三物質との三体衝突でオゾンが生成されることは、紫外線を出すエキシマランプ等で知られている。しかし、オゾン発生器のような、酸素ガスを主体にした１気圧以上の高気圧中の無声放電では紫外光２４５ｎｍ以下のエキシマ光の発光は全くない。そのため、無声放電光による酸素原子の解離およびオゾン生成の反応過程の反応定数は非常に小さく、数％以上の高濃度オゾンガス生成できる反応とは考えられない。
そのため、従来は、多オゾン処理装置へのオゾン供給方式としては、例えば、特許文献１に開示されているように、原料酸素ガスに数千ｐｐｍ以上の窒素ガスを含んだ原料ガスもしくは、原料酸素ガスに強制的に窒素ガスを数千ｐｐｍ以上添加した原料ガスをオゾン発生器に供給し、高濃度オゾンを発生させ、しかも、複数のオゾン処理装置にオゾンガスを供給するために、１式のオゾン発生器の容量を大きくして、オゾンガスを出力する配管系統を複数配管に分離させ、多オゾン処理装置へそれぞれへの所定流量、濃度のオゾンガスをステップ的に出力させる方式のオゾンガス供給システムが採用されて来ていた。
図２８は特許文献１で開示された内容から想定される従来のオゾンガス供給システム７０の内部構成を示すブロック図である。
図２８において、１つのオゾン発生器７１、オゾン電源７２、オゾン制御ユニット７７及びシステム統括管理ユニット８０より構成される。オゾン制御ユニット７７は、原料ガス供給口６４ａより得られる原料ガス流量をコントロールする流量コントローラ（ＭＦＣ）７３a、窒素ガス供給口６４ｂより得られる窒素ガス流量を所定流量原料酸素ガスに添加制御する流量コントローラ（ＭＦＣ）７３ｂ、発生器の圧力を監視する圧力計６２を介してオゾン発生器７１に供給する原料ガス配管系統を有している。さらに、オゾン制御ユニット７７は、オゾン発生器７１の圧力の変動によってバルブの開閉調整をするバルブ開閉器６１、オゾン濃度計７５を有しており、オゾン流量計６７を介した出力配管の後の出力ガス配管系統を複数配管に分離している。さらに、オゾンガス供給システム７０は、分離した出力ガス配管系統それぞれに個別オゾンガス流量コントローラ（ＭＦＣ）６８−１〜６８−ｎを設け、個別ＭＦＣ６８−１〜６８−ｎに対応して設けられた複数のオゾン処理装置１２−１〜１２−ｎにオゾンガスを独立に供給するように構成している。各個別ＭＦＣ６８−１〜６８−ｎで供給するオゾンガスを超える量のオゾンガスは、流量排出ユニット６９で排出する構成になっている。
また、特許文献２に開示されたオゾン発生器によれば、オゾン発生器中の酸素ガスによる無声放電では、可視光領域（４２８ｎｍ〜６２０ｎｍの可視光）の光波長を発光（放電）する能力を有しており、その放電で発光する可視光領域の光波長を吸収する光触媒物質を発生器の放電面に塗布することで、光触媒効果で、原料酸素ガスが解離し、解離した酸素原子と原料酸素の酸素分子との化学反応でオゾンガスが生成されている。
特表２００９−５００８５５号公報（図２，図３，図５） 特表２００５−０８０２６３号公報（図１，図３，図４，図５，表２-（ａ），（ｂ），（ｃ））
特許文献１に開示された従来の多オゾン処理装置へのオゾン供給するオゾンガス供給システムは以上のように構成されており、窒素や水分を含んだ原料酸素ガスを供給し、１つのオゾン発生器７１からオゾンガスを出力し、出力する配管系統を分配配管させる構成にしている。このため、出力するオゾンガスには、窒素酸化副生物質や硝酸クラスタやＯＨラジカル物質が含まれた活性ガスを供給されることになり、出力配管材質と窒素酸化副生物質や硝酸クラスタやＯＨラジカル物質との化学分解や酸化反応で、異常加熱や腐食に伴う金属コンタミネーションが多く含まれるオゾンガスを供給することになるという問題点があった。さらに、特許文献１で開示されたオゾン発生器を搭載したオゾン装置では、オゾンガス流量やオゾン濃度は一定の状態で多オゾン処理装置（オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎ）へ供給しなければならず、各オゾン処理装置へのオゾン供給条件は１条件のみで共通化され、オゾンガス流量や濃度を複数のオゾン処理装置それぞれを独立して可変制御することが不可能であるという問題点があった。
また、１つのオゾン発生器から多オゾン処理装置へオゾンガスを供給しているため、オゾン発生器が故障すると、供給対象の全てのオゾン処理装置へのオゾンガスが停止してしまう等、オゾンガス供給に関する信頼性が低いという問題点があった。
加えて、図２８に示したように、オゾン発生器７１、オゾン電源７２、ガス配管系が分離しているため、オゾン発生器７１、オゾン電源７２及びガス配管系を含むオゾン発生部の占めるスペースが大きくなり、このようなオゾン発生部を複数台有するオゾンガス供給システムを構築することは実用上極めて困難であり、また、オゾン発生部のメンテナンス性が悪いという問題点があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、オゾン発生器、オゾン電源、ガス配管系等の原料ガス供給機能からオゾン発生等に関する種々の機能および原料ガスに窒素ガスを添加させない高純度酸素ガスのみで、高純度で、かつ高濃度のオゾンガスを生成できるオゾン発生器を搭載し、発生したオゾンガスの品質を非常に高めたオゾンガスを出力させる機能を含み、かつ小型化を図った窒素添加レス・オゾン発生ユニット及び上記窒素添加レス・オゾン発生ユニットを複数台有するオゾンガス供給システムを得ることを目的とする。
この発明に係る窒素添加レス・オゾン発生ユニットは、所定の供給流量、濃度に設定したオゾンガスをオゾン処理装置に供給する窒素添加レス・オゾン発生ユニットであって、放電面にオゾンを生成するための光触媒物質を塗布し、オゾンガスを発生する窒素添加レス・オゾン発生器と、前記窒素添加レス・オゾン発生器に供給する電力を制御するオゾン電源と、前記オゾン発生器に関連した制御手段とを備え、前記制御手段は、前記窒素添加レス・オゾン発生器に入力される原料ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）を含む流量検出・流量調整手段、前記窒素添加レス・オゾン発生器が出力するオゾンガスに対して不純物や異物を除去する処理を行うガスフィルター手段、前記窒素添加レス・オゾン発生器内の圧力である内部圧力を自動制御するオートプレッシャコントローラ（ＡＰＣ）を含む圧力検出・圧力調整手段、及び前記窒素添加レス・オゾン発生器が出力するオゾンガスのオゾン濃度値を検出するオゾン濃度計を含むオゾン濃度検知手段のうち、少なくとも２つの手段を有し、前記窒素添加レス・オゾン発生器に外部から原料ガスを供給するための原料ガス供給口と、前記窒素添加レス・オゾン発生器から前記制御手段の少なくとも一部を介して得られるオゾンガスを外部に出力するオゾンガス出力口と、外部から得られる冷却水を前記窒素添加レス・オゾン発生器に供給及び排出するための冷却水入出口と、前記原料ガス供給口）から供給される前記原料ガスに含まれる微量の水分を除去して、前記窒素添加レス・オゾン発生ユニット内に供給する超高純度水分除去器）とを備え、前記窒素添加レス・オゾン発生ユニットは、ユニット前面に操作パネルを配置し、前記オゾン電源をユニット前面パネル面の裏面のユニットの前部分に配置し、前記オゾン発生器は、前記原料ガス供給口、前記オゾンガス出力口及び前記冷却水入出口をユニット背面側に配置できるように、前記オゾン電源の後段位置に配置し、前記原料ガス供給口に前記流量検出・流量調整手段が接続され、前記オゾンガス出力口に前記ガスフィルター手段、前記圧力検出・圧力調整手段及び前記オゾン濃度検知手段が接続され、前記流量検出・流量調整手段を前記オゾン発生器の後方に配置し、前記ガスフィルター手段、前記圧力検出・圧力調整手段及び前記オゾン濃度検知手段を前記オゾン発生器の後方に配置し、前記原料ガス供給口、前記オゾンガス出力口および前記冷却水入出口をユニット背面から接続できるようにして、前記窒素添加レス・オゾン発生ユニットを、前記窒素添加レス・オゾン発生器、前記オゾン電源、前記制御手段、前記原料ガス供給口、前記オゾンガス出力口及び前記冷却水入出口を集約した一体化構造で形成している。
この発明における窒素添加レス・オゾン発生ユニットは、窒素添加レス・オゾン発生器、オゾン電源、制御手段（流量検出・流量調整手段、ガスフィルター手段、圧力検出・圧力調整手段及びオゾン濃度検知手段のうち少なくとも２つの手段）、原料ガス供給口、オゾンガス出力口及び冷却水入出口を集約して一体化構造で形成することにより、従来の同様な構成に比べ、大幅な小型化を図ることができる。
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の実施の形態で用いる窒素添加レス・オゾン発生器の構成を示すブロック図である。 図１で示した窒素添加レス・オゾン発生器による出力オゾン濃度特性を示すグラフである。 オゾン発生時における酸素分子と光触媒とによる酸素分子の酸素原子への解離メカニズムを示す模式図である。 酸素原子と酸素分子との三体衝突によるオゾンの生成メカニズムを示す模式図である。 本発明の実施の形態１である窒素添加レス・オゾン発生器を搭載したオゾンガス供給システムの構成を示すブロック図である。 図５で示したオゾンガス供給システムにおけるオゾンガス出力流量管理ユニットの内部構成を示す説明図である。 実施の形態１のオゾンガス供給システムにおけるメイン操作パネルの表示状態を模式的に示す説明図である。 図５で示した窒素添加レス・オゾン発生ユニット内のオゾン制御部の構成を示すブロック図である。 図５で示した窒素添加レス・オゾン発生ユニット内のデータメモリの記憶内容を模式的に示す説明図である。 図５で示した窒素添加レス・オゾン発生ユニットに対し出力濃度制御を行った出力濃度制御波形を示すグラフである。 １台の窒素添加レス・オゾン発生ユニットにおけるオゾン電源の受電電力とオゾン発生器で発生するオゾン濃度特性を示すグラフである。 実施の形態２の窒素添加レス・オゾン発生ユニット内に設けられるオゾン電源の内部構成の詳細を示す回路図である。 実施の形態２の窒素添加レス・オゾン発生ユニットの組合せ構造を模式的に示す斜視図である。 図５で示したオゾンガス供給システムにおける、実施の形態３によるオゾンガス出力流量管理ユニットの内部構成を示す説明図である。 実施の形態３の窒素添加レス・オゾン発生ユニットの組合せ構造を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態４であるオゾンガス供給システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態４の窒素添加レス・オゾン発生ユニットの組合せ構造を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態５であるオゾンガス供給システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態５の窒素添加レス・オゾン発生ユニットの組合せ構造を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態６であるオゾンガス供給システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態６の窒素添加レス・オゾン発生ユニットの組合せ構造を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態７であるオゾンガス供給システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態７の窒素添加レス・オゾン発生ユニットの組合せ構造を模式的に示す斜視図である。 実施の形態２のオゾン発生ユニットに対応する従来の構成を模試的に示す説明図である。 原料ガスの露点と原料ガスに含まれる水分量との関係を示す説明図である。 参考例として示す従来のオゾン発生器の構成図である。 参考例として、窒素を添加した原料酸素ガスと従来のオゾン発生器との組合せで、オゾン発生内容を模式的に示す説明図である。 従来のオゾンガス供給システムの内部構成を示すブロック図である。
＜窒素添加レス・オゾン発生器＞
この発明の実施の形態で述べるオゾンガス供給システムで用いる窒素添加レス・オゾン発生器を図１ないし図４について説明する。図１は窒素添加レス・オゾン発生器を中心としたガス系統の構成を示すブロック図である。
なお、狭義では窒素添加量が１０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の高純度酸素原料ガスを用いたオゾン発生器を「窒素添加抑制・オゾン発生器」と呼び、窒素添加量が１０ｐｐｍ未満の高純度酸素原料ガスを用いたオゾン発生器を「窒素添加レス・オゾン発生器」と呼ぶ。本明細書では広義の意味として、上述した「窒素添加抑制・オゾン発生器」を含めて、１０００ｐｐｍ以下の高純度酸素原料ガスを用いたオゾン発生器を総称して「窒素添加レス・オゾン発生器」と呼ぶ。
図２は図１で示した窒素添加レス・オゾン発生器１によるオゾン濃度特性を示す特性図である。図３は酸素分子と光触媒とによる酸素分子の酸素原子への解離メカニズムを説明する模式図である。
図４は窒素添加レス・オゾン発生器１によって生じる酸素原子と酸素分子との三体衝突によるオゾンの生成メカニズムを説明する模式図である。なお、明細書中で各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
この発明での窒素添加レス・オゾン発生器は、２００ｇ／ｍ3以上の高濃度オゾンガス、半導体製造装置や洗浄装置等のクリーンなオゾンガス、ＮＯXやＯＨラジカル物質等の副生物を無くした窒素レスオゾンガス，又はオゾン生成効率のよい装置を必要とするところに有効である。
図１において、純度９９．９９％以上の酸素（原料ガス）を供給する原料供給系９９は、高純度酸素ボンベ９９１，減圧弁９９２，及び開閉弁９９３で構成され、酸素ガス９９４を外部に供給する。そして、酸素ガス９９４がＭＦＣ３を介して原料ガス９９５として窒素添加レス・オゾン発生器１に供給される。窒素添加レス・オゾン発生器１は内部に電極１ａ，１ｂ、誘電体１ｃ及び光触媒１ｄを有している。２枚の電極１ａ、１ｂは互いに対向し、電極１ａの電極１ｂとの対向面上に誘電体１ｃが設けられる。そして、誘電体１ｃ及び電極１ｂ間の対向面にそれぞれ光触媒１ｄを塗布した構成になっている。
図１では、付記されていないが、ボンベから供給される高純度酸素に含まれる水分量を０．１ｐｐｍ以下まで下げる水分除去ガスフィルターを設け、窒素、水分量を極力抑えた窒素、水分レス原料ガスのガス量を調整する流量調整器（ＭＦＣ）３を介して、酸素ガス９９４が原料ガス９９５として窒素添加レス・オゾン発生器１に供給される。
なお、酸素ガスとして、純度９９．９９％以上の酸素を用いても、具体的には、９９．９９５％高純度酸素を用いても、Ｎ2が１５１×１０2ｐｐｂ（即ち１５ｐｐｍ）含まれるように、避けられないＮ2が混入するが、高純度のオゾンガスを得るためには、Ｎ2の混入がより少ない原料酸素ガスを使用することが望まれる。
図３は、無声放電中での光触媒の固体電子論（バンドギャップ理論）の固体中の電子配位構造と酸素分子の解離メカニズムを模式的に示したものである。光触媒物質と放電光による光触媒反応機能の動作と作用について説明する。無声放電空間中の電極等の壁面に光触媒を塗布すると、光触媒のバンドギャップの電子配位構造は図３に示すように、バンドギャップ以上のエネルギーを有する無声放電光を光吸収する。そうすると、光触媒は価電子帯から電子が飛び出し伝導帯へ移動（ポンピング）する。
電子が移動した価電子帯では正孔（ホール）が形成される。伝導帯に移動した電子は周囲に移動するか、放電領域に電子放出をするかで寿命が終る。つまり、伝導帯に移動した電子は非常に寿命が短く数十ｐｓｅｃである。価電子帯の正孔は伝導帯に移動した電子が再結合で戻ってこない限り、存在し続けるため、正孔の寿命は２００〜３００ｎｓｅｃと長い。この正孔が存在する励起状態の光触媒と酸素分子が量子的に接触すると、酸素分子の共有電子を奪いとり、酸素分子を物理的に解離する（光触媒による酸素の吸着解離現象[酸化反応]）。
一方、バンドギャップ２．０ｅＶ〜２．９ｅＶの光触媒では光吸収波長は４２８ｎｍ〜６２０ｎｍの可視光であり、窒素を含まない酸素の場合でも又は酸素とアルゴンガスの場合でも、無声放電はこの可視光領域の光波長を発光する能力（放電）を有している。そのため、オゾン発生器の電極面（壁面）にバンドギャップ２．０ｅＶ〜２．９ｅＶの光触媒を塗布すると、窒素を含まない酸素の場合でも又は酸素とアルゴンガスでも、その無声放電で発光した放電光を、前記光触媒が吸収して、光触媒が励起され、励起された光触媒と酸素ガスの吸着解離作用で酸素が解離できることが判明した。さらに、図４の模式図で示したように、解離した酸素原子と供給される酸素分子（原料酸素ガス）と第三物質との三体衝突で結合作用が、光触媒１ｄ（壁Ｍ）上で促進される働きでオゾンが生成できる。
他方、オゾン発生器中の窒素ガスによる無声放電では、紫外領域（４１３ｎｍ〜３４４ｎｍの紫外光）の光波長を発光（放電）する能力を有する。
そのため、本願の光触媒物質を放電面に塗布した窒素添加レス・オゾン発生器１では、においては、バンドギャップ３．０ｅＶ〜３．６ｅＶの光触媒は、光励起でき、励起したこの光触媒は、酸素分子を解離する能力によってオゾンガスが生成で窒素を含んだ無声放電きる。
さらに、窒素を含んだ無声放電においては、バンドギャップ３．０ｅＶ〜３．６ｅＶの光触媒は、光励起でき、酸素による無声放電においては、バンドギャップ２．０ｅＶ〜２．９ｅＶの光触媒は、光励起でき、結果として、酸素に微量の窒素（抑制した窒素量）を添加することで、放電領域の誘電体又は電極に設けられた光触媒の許容バンドギャップ範囲は、２．０ｅＶ〜３．６ｅＶまで可能になり、酸素のみならず窒素の放電光（紫外光）を利用してオゾン生成反応を促進させることができる。つまり、Ｎ2ガスが含まれると、本願の発明効果によるオゾン発生機能が高められる。
オゾン発生器の放電面に塗布する光触媒物質は、半導体の一種に位置付けられ、半導体特有のバンドギャップを有した物質であり、通常の半導体物質のバンドギャップよりも大きい値を示している。また、光触媒物質は、通常金属と酸素原子が結合した酸化金属物質であって、その酸化金属物質の結晶において金属原子と酸素原子との完全結合ではなく、酸素欠損を有した結晶構造を有する酸化金属物質が半導体効果や光触媒効果を有する物質と言われている。
例えば、特許文献２に開示された光触媒物質である酸化鉄（Ｆe2Ｏ3）は、正確には、光触媒物質である酸化鉄はＦe2ＯXであり、酸素の結合数Ｘの値が３未満（Ｘ＜３）の酸化鉄が光触媒物質となる結晶構造である。つまり２個の鉄原子と酸素原子との結合では、３個の酸素原子までは、結合できるが、光触媒物質であるためには、酸素結合において酸素欠損した部分を残した結晶構造になっている。
本発明のオゾンガス供給システムで用いる窒素添加レス・オゾン発生器では、放電面に光触媒物質を塗布し、光触媒効果を能力アップして高濃度オゾンを生成させるため、放電している酸素ガスの通過する放電面に、塗布した光触媒物質の表面積を大幅に増やす工夫がされている。
そのため、窒素添加レス・オゾン発生器１においては、放電面に塗布した光触媒物質面は、原料ガスに含まれる微量（数ｐｐｍ以下）の水分であっても、表面積を増やした光触媒物質面に水分が吸着されやすい。その水分吸着された状態で放電させると、水分がＨ原子やＯＨ分子に解離され、その解離されたＨ原子やＯＨ分子が光触媒物質の酸素欠損部分と結合する。Ｈ原子やＯＨ分子が結合した光触媒物質は、光触媒効果が低下したり、失われてしまったりするため、結果としてオゾン生成能力が大幅に失われる結果となる。
上記のように、本発明のオゾンガス供給システムで用いる窒素添加レス・オゾン発生器１では、原料酸素に含まれる微量（数ｐｐｍ以下）の水分であっても、窒素添加レス・オゾン発生器１の性能劣化の原因になるため、原料酸素に含まれる微量の水分を取り除く手段として、原料酸素ガス供給口に微量の水分を取り除き、水分量３００ｐｐｂ（０．３ｐｐｍ）以下に抑制する水分除去フィルターを設けることが望ましい。
＜実施の形態１＞
以下、この発明の実施の形態１を図５から図１０に基づいて説明する。以下、図５〜図１０の概要は以下の通りである。図５は本発明の実施の形態１であるオゾンガス供給システムの構成を示すブロック図である。図６は図５で示したオゾンガス供給システムにおけるオゾンガス出力流量管理ユニットの内部構成を示す説明図である。図７は実施の形態１のオゾンガス供給システムにおけるメイン操作パネルの表示状態を模式的に示す説明図である。図８は図５で示した窒素添加レス・オゾン発生ユニット内のオゾン制御部の構成を示すブロック図である。図９は図５で示したオゾン発生ユニット内のデータメモリの記憶内容（オゾン発生ユニットの濃度、流量制御を行うための初期条件等）を模式的に示す説明図である。図１０は図５で示した窒素添加レス・オゾン発生ユニット７に対し出力濃度制御を行った出力濃度制御波形を示すグラフである。
（全体構成）
図５に示すように、オゾンガス供給システム１０は内部にｎ（≧２）個の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎを有している。以下、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎのうち窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−２を代表して取り上げその内部構成を図５中心に参照して説明する。
窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−２における窒素添加レス・オゾン発生器１の内部は酸素ガスを含んだガスが充満されており、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−２内のオゾン電源２から高周波高電圧ＨＶ，ＬＶが窒素添加レス・オゾン発生器１内の電極間に印加され、この電極間で誘電体バリア放電（無声放電）をすることにより、放電空間のガスが放電によってオゾンガスを生成している。なお、オゾン電源２は後に詳述するがコンバータ２ａ、インバータ２ｂ及び高電圧回路部２ｃにより構成される。
本実施の形態は窒素添加レス・オゾン発生器１として無声放電方式によるオゾン発生器構造のものを代表して説明したが、オゾン発生させる機能としては、窒素添加レスの沿面放電やグロー放電を利用したオゾン発生器構造や超高周波やマイクロ波放電を利用したオゾン発生器構造もあり、これらのオゾン発生器であっても良い。
オゾンを安定出力するには、オゾン発生器に供給する原料ガスのガス種の限定、流量値やオゾン発生器内のガス圧力や電極を冷却する水温、水量等の環境条件を一定に調整する機能が重要である。このような機能を有する制御手段を下記に示す。
原料ガス供給口１４には、酸素ガス等のオゾンガスを生成するための高純度酸素ガスもしくは１０ｐｐｍ未満の微量の窒素ガスを含んだ高純度酸素原料ガスが望まれる（これらの高純度酸素原料ガスを総称して狭義の意味で「窒素添加レス・酸素原料ガス」と呼ぶ）。これらの原料ガスには、オゾンガスを生成するのに不要な不純物や不純ガスや水分が微量に含まれる。原料ガスに含まれる水分や不純物が窒素添加レス・オゾン発生器１の放電面に吸着し、窒素添加レス・オゾン発生器１の光触媒物質の性能を低下させる。そのため、これらの原料ガスに含まれる微量の不純物や不純ガスや水分を取り除くため、原料ガスの入り口部にガスフィルターやガス中の水分を除去する水分除去フィルター等を設けることが望ましい。
オゾンガス供給システム１０の原料ガス供給口１４、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−２の原料ガス供給口１４−２から得られる所定の原料ガス流量Ｑの原料ガスが、ガス流量コントローラ（ＭＦＣ）３を介して窒素添加レス・オゾン発生器１に、一定流量で原料ガスが供給される。
窒素添加レス・オゾン発生器１内の圧力を一定にする手段として、発生器内のガス圧力を検出する手段と、この検出した発生器に出力するオゾンガス量を微調整することで、窒素添加レス・オゾン発生器１内の圧力を一定にする機能をオゾン発生器システムには保有している。この１つの方法として、発生器圧力を自動で所定圧力に調整する自動圧力調整器（ＡＰＣ）４があり、この自動圧力調整器（ＡＰＣ）４がオゾン発生器のオゾンガス出力配管ガスラインに設けられている。
オゾンガス出力配管ガスラインの具体的な構成としては、窒素添加レス・オゾン発生器１内で生成したオゾンガスから不純物や異物を除去するガスフィルター５１に通した後、オゾン濃度計５、自動圧力調整器（ＡＰＣ）４を介して連続的に所定のオゾン濃度Ｃを有するオゾン（化酸素）ガスをオゾンガス出力口１５−２から窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−２の外部に出力している。
オゾンガス出力配管ガスラインには、出力オゾンガス流量を一定出力するためのオゾンガス流量コントローラ（ＭＦＣ）を設ける場合もある。この実施例では、このオゾンガス流量コントローラ（ＭＦＣ）は設けていない。
したがって、出力したオゾンガスの流量Ｑｘは、原料ガス流量Ｑからオゾンに変換したオゾン流量Ｑｃと変換されなかった原料酸素流量Ｑｎの和となる。つまり、オゾン（化酸素）ガスの流量Ｑｘは、原料（酸素）ガス流量Ｑ、オゾン濃度Ｃに基づく式(1)｛Ｑｘ＝Ｆ（Ｑ，Ｃ）・・・(1)｝により決定する。このガス流量コントローラ（ＭＦＣ）３で、オゾン発生器に供給する原料ガス流量を一定値に制御している。
なお、ＡＰＣ４は、窒素添加レス・オゾン発生器１のオゾンガスの出力配管経路内を流れるオゾンガスの圧力を制御することにより窒素添加レス・オゾン発生器１のガス圧力を自動的に一定値に制御している。
窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−２は、オゾンガスを発生する手段を有した窒素添加レス・オゾン発生器１、オゾンガスに所定の電力を供給する手段を有したオゾン電源２、供給する原料ガス流量を一定値に制御する手段を有するＭＦＣ３、窒素添加レス・オゾン発生器１内の圧力値を一定値に制御する手段を有するＡＰＣ４、出力するオゾンガスの不純物ガスをトラップする手段を有するガスフィルター５１、出力するオゾン濃度値を検出する手段を有するオゾン濃度計５等の複数個の機能手段を集約し１単位のパッケージユニットとして構成されている。オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれの構成は全て同じであり（７−２以外は図示省略）、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−２を代表して説明した内部構成を呈している。
各窒素添加レス・オゾン発生ユニット７（オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎ）の底面に漏水センサ６を設け、各オゾン発生ユニット７の漏水の有無を監視している。すなわち、漏水センサ６から得られる情報がシステム統括管理ユニット８内のＥＭＯ回路（非常停止回路）８１により得られ、システム管理制御部８４の制御下で監視される。
また、オゾンガス供給システム１０内に設けられるシステム統括管理ユニット８は、装置内を排気ダクト１１から真空引きし負圧状態に監視するための排気センサ２３、オゾン漏洩センサ２４それぞれの検出情報を受けている。そして、システム統括管理ユニット８は、排気センサ２３による排気異常、オゾン漏洩センサ２４による漏洩異常を受けると、システム管理制御部８４より全ての窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎに停止を指示する窒素添加レス・オゾン発生ユニット制御信号８６−１〜８６−ｎを与え、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎの運転を停止させる。
また、システム統括管理ユニット８内のシステム管理制御部８４は、オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎから、要求オゾン流量Ｑｓ１２及び要求オゾン濃度Ｃｓ１２を含む処理オゾンガスイベント信号１６−１〜１６−ｎをユーザ情報Ｉ／Ｆ８３を介して受ける。
そして、システム管理制御部８４は、処理オゾンガスイベント信号１６−１〜１６−ｎの指示内容に基づき、窒素添加レス・オゾン発生ユニット制御信号８６−１〜８６−ｎを窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎに出力するとともに、制御信号Ｓ８をオゾンガス出力流量管理ユニット９に出力する。
その結果、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれから出力するオゾンガスの流量、濃度が制御されるともに、オゾンガス出力流量管理ユニット９におけるオゾンガス制御弁９ａ等の開閉制御が行われ、処理オゾンガスイベント信号１６−１〜１６−ｎの指示内容に沿ったガス流量、濃度のオゾンガスをオゾン処理装置１２−１〜１２−ｎに供給することができる。以下、システム統括管理ユニット８についてさらに詳述する。
システム統括管理ユニット８は、装置の非常停止を行うＥＭＯ回路８１、ユニット情報Ｉ／Ｆ８２、ユーザ情報Ｉ／Ｆ８３、システム管理制御部８４及びメイン操作パネル８５を有している。
ＥＭＯ回路８１は、前述したように、各窒素添加レス・オゾン発生ユニット７の漏水センサ６から得られるシステムの異常信号を監視する回路である。具体的には、ＥＭＯ回路８１が漏水センサ６より漏水異常の検出情報を受けると、当該情報をシステム管理制御部８４に伝達し、システム管理制御部８４より、漏水異常を検出した漏水センサ６に対応する窒素添加レス・オゾン発生ユニット７にオゾン発生ユニット制御信号８６（オゾン発生ユニット制御信号８６−１〜８６−ｎのいずれか）を与え、当該窒素添加レス・オゾン発生ユニット７を停止させる。
ユニット情報Ｉ／Ｆ８２は、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎからユニット情報信号１７−１〜１７−ｎの授受を行う機能を有している。
ユーザ情報Ｉ／Ｆ８３は、前述したように、オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎからの指令信号である処理オゾンガスイベント信号１６−１〜１６−ｎ（要求オゾン流量Ｑｓ１２、要求オゾン濃度Ｃｓ１２、運転情報Ｙ、装置No.等を指示）を受信する機能を有している。
システム管理制御部８４は、オゾンガス出力流量管理ユニット９内のオゾンガス制御弁（9a、9b、9c、9ab、9bc、9ca）を開閉制御するための指令である制御信号Ｓ８を出力し、オゾンガス出力流量管理ユニット９内の統括制御を行う。システム管理制御部８４はメイン操作パネル８５との情報の授受も行う機能も有している。
図５に示すように、オゾンガス供給システム１０は冷却水入口１３Ａ及び冷却水出口１３Ｂを有し、冷却水入口１３Ａから冷却水入口１３ａ−１〜１３ａ−ｎを介して窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎ内に図示しない外部の冷却装置からの冷却水を取り込み、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎから冷却後の水を冷却水出口１３ｂ−１〜１３ｂ−ｎを介して冷却水出口１３Ｂから外部に出力している。
ここでは、記載されていないが、外部の冷却装置からの冷却水の水量および水温は、一定値のものを供給されるように制御されている。
オゾンガス供給システム１０は原料ガス供給口１４を有し、原料ガス供給口１４から原料ガス供給口１４−１〜１４−ｎを介して窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎ内に外部から原料ガスを取り込んでいる。ここでは、記載されていないが、外部の原料ガスの入口には、原料ガス中の微量の不純物や不純ガスおよび水分を除去するためのガスフィルターが設けられ、原料ガスの純度を安定するように制御されている。
窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎのオゾンガス出力口１５−１〜１５−ｎは内部のオゾンガス出力流量管理ユニット９に接続され、オゾンガス出力流量管理ユニット９からオゾンガス出力口２５−１〜２５−ｎを介してオゾンガス供給システム１０の外部にオゾンガスが出力される。
ｎ台のオゾン処理装置１２−１〜１２−ｎから出力される処理オゾンガスイベント信号１６−１〜１６−ｎはユーザ情報Ｉ／Ｆ８３を介してシステム管理制御部８４に取り込まれる。処理オゾンガスイベント信号１６（１６−１〜１６−ｎ）は要求オゾン流量Ｑｓ１２、原料ガス設定濃度Ｃｓ１２及び運転情報Ｙ等を指示している。システム管理制御部８４は処理オゾンガスイベント信号１６−１〜１６−ｎに基づき、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎを制御する窒素添加レス・オゾン発生ユニット制御信号８６−１〜８６−ｎを出力する機能を有している。
窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎは窒素添加レス・オゾン発生ユニット用操作パネル８５−１〜８５−ｎを有している。また、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎからユニット情報信号１７−１〜１７−ｎがシステム統括管理ユニット８のユニット情報Ｉ／Ｆ８２を介してシステム管理制御部８４に伝達される。ユニット情報信号１７（１７−１〜１７−ｎ）は、各窒素添加レス・オゾン発生ユニット７におけるオゾン発生器１の故障や運転／停止状態を指示する情報信号である。
処理オゾンガスイベント信号１６に含まれる運転情報Ｙは、各オゾン処理装置１２（１２−１〜１２−ｎ）の故障や運転／停止状態情報信号を示すユーザ情報信号に相当し、前述したように、システム統括管理ユニット８内のユーザ情報Ｉ／Ｆ８３に取り込まれる。
また、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎはそれぞれオゾン制御部１９を有している。オゾン制御部１９は、後に詳述するように、原料ガス流量の設定流量Ｑｓ、検出流量Ｑ，オゾン発生器１の発生器圧力の設定圧力Ｐｓ、検出圧力Ｐ及び各窒素添加レス・オゾン発生ユニット７から出力するオゾン濃度Ｃを受信し、オゾン電源２を制御して窒素添加レス・オゾン発生器１から発生するオゾンガスのオゾン濃度、ガス流量等を制御する制御部である。また、オゾン制御部１９は、オゾン濃度計５、ＭＦＣ３、ＡＰＣ４及びオゾン電源２との間で信号授受を行っている。
（オゾンガス出力流量管理ユニットの制御）
図６に示すように、オゾンガス出力流量管理ユニット９は窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎの出力部に対応してオゾンガス入力口２９−１〜２９−ｎを有しており、オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎの入力部に対応してオゾンガス出力口３９−１〜３９−ｎを有している。そして、オゾンガス出力口３９−１〜３９−ｎ（オゾンガス出力口２５−１〜２５−ｎ）とオゾン処理装置１２−１〜１２−ｎとの間にオゾンガス開閉弁２２−１〜２２−ｎが介挿される。オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎはオゾンガス供給時にオゾンガス開閉弁２２−１〜２２−ｎを開状態にする。本オゾンガス供給システム１０はオゾンガス出力口３９−１〜３９−ｎのｎ個のオゾンガス出力口を設けたシステムにしているが、ユーザ側のオゾン処理装置数がｎ個より少ない場合は出力しないオゾンガス出力口３９部分の配管継手をキャップ継手にし、出力ガスを栓することで対応することもできる。
オゾンガス出力流量管理ユニット９は内部にオゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａを有しており、オゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃはノーマリオープン（ＮＯ），オゾンガス制御弁９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａはノーマリクローズ（ＮＣ）である。なお、説明の都合上、図２ではｎ＝３の場合で具体化して示している。なお、オゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａとして、電気もしくはエアー圧力によって開閉できる電動バルブもしくは空圧弁が考えられる。
オゾンガス制御弁９ａ〜９ｃは窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎのオゾンガス入力口２９−１〜２９−ｎとオゾンガス出力口３９−１〜３９−ｎとの間に介挿される。オゾンガス制御弁９ａｂはオゾンガス制御弁９ａ，９ｂの出力間に設けられ、オゾンガス制御弁９ｂｃはオゾンガス制御弁９ｂ，９ｃの出力間に設けられ、オゾンガス制御弁９ｃａはオゾンガス制御弁９ｃ，９ａの出力間に設けられる。
そして、システム統括管理ユニット８のシステム管理制御部８４からの制御信号Ｓ８に基づき、オゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａそれぞれの開状態、閉状態が制御される。
図６では、オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎのうち、オゾンガス開閉弁２２−２を開状態（黒塗り潰し）としたオゾン処理装置１２−２の１台のみ運転しており、オゾン処理装置１２−２に対するオゾンガス流量としては、３０ＳＬＭ（Ｌ／ｍｉｎ）のオゾンガスを供給した場合のオゾンガス出力流量管理ユニット９の状態を示している。すなわち、オゾン処理装置１２−２は処理オゾンガスイベント信号１６−２内の要求オゾン流量Ｑｓ１２により３０ＳＬＭのオゾン流量を指示している。
システム統括管理ユニット８内のシステム管理制御部８４は、窒素添加レス・オゾン発生ユニット制御信号８６−１〜８６−ｎにより、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎよりそれぞれ１０ＳＬＭのオゾンガスを供給するように制御する。
さらに、システム管理制御部８４は制御信号Ｓ８により、オゾンガス出力流量管理ユニット９内のオゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａの開閉状態を制御する。具体的には、オゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂを開状態（黒塗り潰し）、オゾンガス制御弁９ｃａを閉状態（白抜き）にする制御信号Ｓ８をオゾンガス出力流量管理ユニット９に出力する。
一方、前述したように、オゾンガス開閉弁２２−１〜２２−ｎのうち、オゾンガス開閉弁２２−２のみが開状態であり、オゾンガス開閉弁２２−１及び２２−ｎが閉状態である。ここでは、使用しないオゾン処理装置１２をオゾンガス開閉弁２２−１〜２２−ｎで閉状態にする方式で説明したが、使用しないオゾン処理装置にはオゾンガスが供給されないように２５−１〜２５−ｎの部分で、配管継手により、強制的に栓させてもよい。
このように、システム管理制御部８４は窒素添加レス・オゾン発生ユニット制御信号８６−１〜８６−ｎにより窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎからそれぞれ１０ＳＬＭの流量のオゾンガスを供給させ、かつ制御信号Ｓ８によりオゾンガス出力流量管理ユニット９を制御することにより、オゾン処理装置１２−２に対してガス流量３０ＳＬＭ（１０ＳＬＭ×３）のオゾンガスを供給することができる。
（メイン操作パネル）
図７に示すように、オゾンガス供給システム１０のメイン操作パネル８５の表示面において、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎ及びオゾン処理装置１２−１〜１２−ｎに対応づけて、オゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａの開閉状態を示している。さらに、オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎの要求オゾン流量Ｑｓ１２（ＳＬＭ）、要求オゾン濃度Ｃｓ１２（ｇ／ｍ3）が示されている。
図７に示す例では、オゾン処理装置１２−２のみ要求オゾン流量Ｑｓ１２＝３０ＳＬＭ、要求オゾン濃度Ｃｓ１２＝２８０（ｇ／ｍ3）を要求している。
したがって、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎからそれぞれオゾン流量１０（ＳＬＭ）、オゾン濃度２８０（ｇ／ｍ3）のオゾンガスを出力させ、オゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂを開状態、オゾンガス制御弁９ｃａを閉状態にすることにより、オゾン処理装置１２−２に対し、オゾン流量３０（ＳＬＭ）、オゾン濃度２８０（ｇ／ｍ3）のオゾンガスを供給することができる。
（オゾン制御部）
図８に示すように、各窒素添加レス・オゾン発生ユニット７内に設けられるオゾン制御部１９は、オゾン電源２を制御することにより窒素添加レス・オゾン発生器１のオゾン発生内容（ガス流量、オゾンガス濃度）を制御する。
オゾン電源２は、商用交流電圧ＡＣ１φ〜ＡＣ３φを整流するコンバータ２ａ、直流電圧を窒素添加レス・オゾン発生器１に最適な高周波に変換し、出力電圧を制御して所定電力を窒素添加レス・オゾン発生器１に供給するインバータ２ｂ、インバータ２ｂから出力された電圧を、窒素添加レス・オゾン発生器１を生成するための放電を発生させる電圧まで高電圧に昇圧させるための高電圧回路部２ｃ及び電流センサ２ｄから構成されている。コンバータ２ａ、インバータ２ｂ及び高電圧回路部２ｃの順で直列に接続され、コンバータ２ａ，インバータ２ｂ間に電流センサ２ｄが介挿される。
オゾン制御部１９は、窒素添加レス・オゾン発生器１で発生するオゾンガス内容（ガス流量Ｑ、オゾン濃度Ｃ）を制御するため、高電圧回路部２ｃの出力である高周波・高電圧ＨＶ，ＬＶを窒素添加レス・オゾン発生器１に印加させ、原料ガスである酸素ガスから放電現象によって所定のオゾン量のオゾンガスを生成させている。
オゾン制御部１９は原料ガス流量設定器１Ｓ１、セレクタ１Ｓ２、オゾン濃度設定器１Ｓ３、それぞれの制御信号をON-OFFして制御するアナログスイッチ１Ｓ４−Ａ〜１Ｓ４−Ｆ、及びそれぞれの制御信号を反転信号にする反転器１Ｓ５−1，１Ｓ５−2を有している。
さらに、オゾン制御部１９は、原料ガス設定流量Ｑｓ，設定濃度Ｃｓおよび窒素添加レス・オゾン発生器１の設定圧力Ｐｓの信号を受けて最適なオゾン量を生成に必要な設定電力Ｗｓを記憶させたデータメモリ１Ｓ６、設定電力Ｗｓからオゾン電源に必要な電流を注入するための電流信号に変換する電流信号変換器１Ｓ７を有している。
加えて、オゾン制御部１９は、初期電流指令でインバータ２ｂを駆動させ、ＭＦＣ３及びオゾン濃度計５によって実際に流れている原料ガス流量Ｑ及び生成オゾン濃度Ｃを受けてＰＩＤ制御に切り替えるタイマ１Ｓ８、オゾン濃度Ｃとガス設定濃度Ｃｓとを比較結果に基づいてＰＩＤ制御するＰＩＤ制御回路１Ｓ９を有している。
さらに、オゾン制御部１９は、システム管理制御部８４よりオゾン発生ユニット制御信号８６を受けて、オゾン発生ユニット制御信号８６が指示する要求オゾン流量Ｑｓ８、要求オゾン濃度Ｃｓ８、及び運転情報Ｙ８に基づき、設定流量Ｑｓ,設定オゾン濃度Ｃｓ信号を調整するイベント調整器１Ｓ１０を有している。
また、オゾン制御部１９は、圧力設定器１Ｓ１１、電流信号変換器１Ｓ７の出力電流に基づき注入電力を制御するためインバータ２ｂのＯＮする初期パルス幅を設定する初期パルス幅設定器１Ｓ１２、及びオゾン濃度計５に検出されたオゾン濃度Ｃ及び設定オゾン濃度Ｃｓ受け、オゾン濃度Ｃと原料ガス設定濃度Ｃｓとの比較結果に基づき、インバータ２ｂの注入電力を制御するための電流信号に変換させる電流変換器１Ｓ１３を有している。
（データメモリ１Ｓ６）
窒素添加レス・オゾン発生ユニット７のオゾン濃度、オゾン流量制御を行うための初期条件を記憶したデータメモリ１Ｓ６は、図９に示すように、窒素添加レス・オゾン発生器１の設定圧力Ｐｓをパラメータとして、複数個のメモリバンクＢＫ１〜ＢＫ４を有しており（図９では説明の都合上、４個の場合を示している）、窒素添加レス・オゾン発生器１の設定圧力Ｐｓが決れば、設定圧力Ｐｓに対応するメモリバンクＢＫｘ（１〜４のいずれか）が選び出される。
選択された１つのメモリバンクＢＫには、図９で示すように、横軸（Ｘ軸）をオゾンガス流量の設定流量Ｑｓを番地とし、ΔＱ毎に複数分割されている。縦軸（Ｙ軸）をオゾン濃度の設定濃度Ｃｓを番地とし、ΔＣ毎に複数分割されている。
データメモリ１Ｓ６は、この横軸（Ｘ軸）、縦軸（Ｙ軸）の番地として機能する設定流量Ｑｓ,設定濃度Ｃｓの信号を受け、Ｘ軸とＹ軸の番地で決るメモリ番地に所定のオゾン量を発生させるに必要な設定電力量Ｗ（Ａ１１〜Ａ１７，・・・，Ａ６１〜Ａ６７）が書き込まれており、その設定電力量Ｗｓをオゾン量制御１９内の電流信号変換器１Ｓ７に出力する。その結果、電流信号変換器１Ｓ７で電流信号に変換されて、アナログスイッチ１Ｓ４−Ｅを介して初期パルス幅設定器１Ｓ１２に電流信号が付与され、初期パルス幅設定器１Ｓ１２により設定電力量Ｗｓを実現するための所定周波数、所定パルス幅のパルス信号Ｔｗがインバータ２ｂに出力される。
図１０に示すように、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７の出力濃度制御を行った出力濃度制御波形はオゾン発生ユニット７への運転指令信号（運転情報Ｙ８に含まれる）に対応して、設定時間Ｔｏで規定される初期状態時は、データメモリ１Ｓ６からの設定電力量Ｗｓに基づく、インバータ２ｂの注入電力を設定する。
そして、設定時間Ｔｏ経過後にタイマ１Ｓ８による時間制御によってＰＩＤ制御回路１Ｓ９によるＰＩＤ制御に切り替わる。ＰＩＤ制御回路１Ｓ９は、電流変換器１Ｓ１３の電流信号（オゾンガス濃度Ｃ（オゾン濃度計５より検出）とガス設定濃度Ｃｓとの比較結果に基づき決定される信号）に基づき、パルス信号Ｔｗのパルス幅ΔＴｗを微小変化させることにより、インバータ２ｂの注入電力のＰＩＤ制御が実行される。その結果、窒素添加レス・オゾン発生器１から発生するオゾン濃度（Ｃ）は、同図(a)で示す制御応答性波形を示す。
以下、図１０で示す濃度制御について詳述する。まず、オゾン発生ユニット制御信号８６に基づかない窒素添加レス・オゾン発生ユニット７単体の動作について説明する。
イベント調整器１Ｓ１０は図示しなし運転指令の入力をトリガとしてタイマ１Ｓ８を起動する。このとき、イベント調整器１Ｓ１０は、原料ガス流量設定器１Ｓ１の原料ガス設定流量Ｑｓを選択するように原料ガス流量比較器１Ｓ２を制御し、アナログスイッチ１Ｓ４−Ａ，１Ｓ４−Ｄをオン状態，アナログスイッチ１Ｓ４−Ｂ，１Ｓ４−Ｃをオフ状態にする。一方、起動直後のタイマ１Ｓ８はアナログスイッチ１Ｓ４−Ｅをオン、アナログスイッチ１Ｓ４−Ｆをオフ状態にする。
すると、データメモリ１Ｓ６には、圧力設定器１Ｓ１１より設定圧力Ｐｓ、原料ガス流量設定器１Ｓ１より原料ガス設定流量Ｑｓ、オゾン濃度設定器１Ｓ３より原料ガス設定濃度Ｃｓが得られる結果、前述したように設定電力量Ｗｓを電流信号変換器１Ｓ７に出力する。その結果、初期パルス幅設定器１Ｓ１２により初期パルス幅のパルス信号Ｔｗが発生される。このパルス信号Ｔｗの“Ｈ”，“Ｌ”に応じてインバータ２ｂのオン，オフが制御される。
このように、タイマ１Ｓ８が動作状態となる設定時間Ｔｏ内において、データメモリ１Ｓ６の設定電力量Ｗｓに基づく初期制御が実行される。
そして、タイマ１Ｓ８が起動後、設定時間Ｔｏ経過すると初期状態を終え、アナログスイッチ１Ｓ４−Ｅをオフ状態、アナログスイッチ１Ｓ４−Ｆをオン状態に切り換える。
すると、ＰＩＤ制御回路１Ｓ９は、電流変換器１Ｓ１３からの電流信号に基づき、オゾン濃度計５より得られるオゾン濃度Ｃとガス設定濃度Ｃｓとの比較結果を反映して、パルス信号Ｔｗのパルス幅を微小偏位（ΔＴｗ）させることを主としたＰＩＤ制御をオゾン電源２に対して行う。なお、ＰＩＤ制御回路１Ｓ９は電流センサ２ｄの検出電流Ｉによっても微小偏位ΔＴｗを変動させる。このように、運転指令から設定時間Ｔｏ経過後はＰＩＤ制御（Ｗ）に切り替わる。
次に、オゾン発生ユニット制御信号８６に基づく窒素添加レス・オゾン発生ユニット７単体の動作について説明する。
イベント調整器１Ｓ１０は要求オゾン流量Ｑｓ８、要求オゾン濃度Ｃｓ８及び運転情報Ｙ８を指示するオゾン発生ユニット制御信号８６の入力をトリガとしてタイマ１Ｓ８を起動する。このとき、アナログスイッチ１Ｓ４−Ａ，１Ｓ４−Ｄをオフ，アナログスイッチ１Ｓ４−Ｂ，１Ｓ４−Ｃをオン状態にする。さらに、起動直後のタイマ１Ｓ８はアナログスイッチ１Ｓ４−Ｅをオン、アナログスイッチ１Ｓ４−Ｆをオフ状態にする。
なお、要求オゾン流量Ｑｓ８及び要求オゾン濃度Ｃｓ８は、オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎからの処理オゾンガスイベント信号１６−１〜１６−ｎが指示する要求オゾン流量Ｑｓ１２及び要求オゾン濃度Ｃｓ１２に基づき、システム管理制御部８４により決定される。
すると、データメモリ１Ｓ６には、圧力設定器１Ｓ１１より設定圧力Ｐｓ、オゾン発生ユニット制御信号８６が指示する要求オゾン流量Ｑｓ８及び要求オゾン濃度Ｃｓ８が設定流量Ｑｓ及び設定濃度Ｃｓとして得られる結果、前述したように設定電力量Ｗｓを電流信号変換器１Ｓ７に出力する。その結果、初期パルス幅設定器１Ｓ１２により初期パルス幅のパルス信号Ｔｗが発生する。
このように、オゾン発生ユニット制御信号８６の入力によっても、タイマ１Ｓ８が動作状態となる設定時間Ｔｏ内において、データメモリ１Ｓ６の設定電力量Ｗｓに基づく初期制御が実行される。
そして、タイマ１Ｓ８が起動後、設定時間Ｔｏ経過すると初期状態を終え、アナログスイッチ１Ｓ４−Ｅをオフ状態、アナログスイッチ１Ｓ４−Ｆをオン状態に切り換える。
すると、ＰＩＤ制御回路１Ｓ９は、電流変換器１Ｓ１３からの電流信号に基づき、パルス信号Ｔｗのパルス幅を微小偏位（ΔＴｗ）させることを主としたＰＩＤ制御をオゾン電源２に対して行う。
このように、オゾン制御部１９はオゾン電源２に対する初期制御、ＰＩＤ制御を行う。図１１は、１台の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７の２．５ＫＷのオゾン電源２の受電電力と窒素添加レス・オゾン発生器１で発生するオゾン濃度特性を示すグラフである。
図１１において、オゾン濃度特性Ｌ１１は、オゾンガス流量Ｑが１.２５Ｌ／ｍｉｎ（=１.２５ＳＬＭ）を供給した場合の発生するオゾン濃度特性を示す。この場合は受電電力を１００Ｗ〜１．０ｋＷで可変にすれば、発生するオゾン濃度は約０ｇ／ｍ3〜３６０ｇ／ｍ3まで可変設定できる。
同様に、オゾン濃度特性Ｌ１２は、オゾンガス流量Ｑが２.５ＳＬＭを供給した場合のオゾン濃度特性を示す。この場合は受電電力を１００Ｗ〜２．０ｋＷで可変にすれば、発生するオゾン濃度は約０ｇ／ｍ3〜３６０ｇ／ｍ3まで可変設定できる。
オゾン濃度特性Ｌ１３は、オゾンガス流量Ｑが５．０ＳＬＭを供給した場合のオゾン濃度特性、オゾン濃度特性Ｌ１４は、オゾンガス流量Ｑが７.５ＳＬＭを供給した場合のオゾン濃度特性、オゾン濃度特性Ｌ１５は、オゾンガス流量Ｑが１０ＳＬＭを供給した場合のオゾン濃度特性、オゾン濃度特性Ｌ１６は、オゾンガス流量Ｑが２０ＳＬＭを供給した場合のオゾン濃度特性、オゾン濃度特性Ｌ１７は、オゾンガス流量Ｑが３０ＳＬＭを供給した場合のオゾン濃度特性を示す。
オゾンガス流量Ｑが５ＳＬＭのオゾンガスを１台のオゾン発生ユニット７から供給した場合は、受電電力２.５ｋＷで最大発生するオゾン濃度は３５０ｇ／ｍ3（オゾン濃度特性Ｌ１３参照）、オゾンガス流量Ｑが７.５ＳＬＭのオゾンガスを供給した場合は、受電電力２.５ｋＷで最大発生するオゾン濃度は３００ｇ／ｍ3（オゾン濃度特性Ｌ１４参照）となる。
また、オゾンガス流量Ｑが１０ＳＬＭのオゾンガスを供給した場合は、受電電力２.５ｋＷで最大発生するオゾン濃度は２８０ｇ／ｍ3（オゾン濃度特性Ｌ１５参照）、オゾンガス流量Ｑが２０ＳＬＭのオゾンガスを供給した場合は、受電電力２.５ｋＷで最大発生するオゾン濃度は１８０ｇ／ｍ3（オゾン濃度特性Ｌ１６参照）、オゾンガス流量Ｑが３０ＳＬＭのオゾンガスを供給した場合は、受電電力２.５ｋＷで最大発生するオゾン濃度は１４０ｇ／ｍ3（オゾン濃度特性Ｌ１７参照）しか得られない。
受電電力が２.５ＫＷのオゾン電源２である窒素添加レス・オゾン発生ユニット７において、２８０ｇ／ｍ3のオゾン濃度を維持する場合、１台の窒素添加レス・オゾン発生器１が供給可能な最大流量は１０ＳＬＭであり、すなわち、１台の窒素添加レス・オゾン発生器１からオゾン濃度を２８０ｇ／ｍ3を満足させる場合、オゾンガス流量１０ＳＬＭ以上のガス流量を供給することはできない。
一方、本実施の形態のオゾンガス供給システム１０は、オゾンガス出力流量管理ユニット９により、ｎ台の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７７−１〜７−ｎから供給されるｎ個のオゾンガス出力の１または複数の組合せを、オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎのうち任意のオゾン処理装置１２に選択的に出力することができる、出力オゾンガス出力制御方式を採用している。
このため、実施の形態１のオゾンガス供給システム１０では、オゾンガス出力流量管理ユニット９に設けた各ユニット間に設けたオゾンガス出力流量管理ユニット９内のオゾンガス制御弁９ａｂ、９ｂｃ、９ｃａの開閉制御を、図６及び図７に示すように行えば、ｎ台の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎから発生するオゾンガス全てを１台のオゾン処理装置１２−２に供給することができる。したがって、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎからそれぞれガス流量：１０ＳＬＭ、オゾンガス濃度２８０ｇ／ｍ3のオゾンガスを出力させることにより、オゾン処理装置１２−２に対し、ガス流量：３０ＳＬＭのオゾンＡガスを供給でき、その際のオゾン濃度は２８０ｇ／ｍ3まで高くすることができる。結果として、現状オゾン発生器の利用でオゾン処理装置の処理能力である処理速度、性能向上等を大幅に向上できる効果がある。
また、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７で１０ＳＬＭの原料ガスでは、最大２８０ｇ／ｍ3のオゾン濃度しか出力できないが、オゾンガス出力流量管理ユニット９に設けた各ユニット間に設けたオゾンガス制御弁９ａｂ、９ｂｃ、９ｃａの開閉制御を利用すれば、オゾン濃度を高めることもできる。
例えば、図６及び図７に示すようにオゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａの開閉制御を行って、３台のオゾン発生ユニット７からそれぞれ供給するガス流量を３．３ＳＬＭにすれば、３．３ＳＬＭのオゾン濃度の最大値まで出力濃度が高められ、仮想点Ｐ３に示すように約３３０ｇ／ｍ3のオゾン濃度で総計１０ＳＬＭのオゾンガスが供給でき、オゾンガス供給を受けるオゾン処理装置１２−２のオゾン処理能力を高められる効果がある。
また、ｎ台の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７を搭載して、オゾンガス出力流量管理ユニット９で構成した出力オゾンガス出力制御方式を採用した本実施の形態のオゾンガス供給システム１０では、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎのいずれかが故障して、それに対応するオゾン処理装置１２が使えなくなることはなくなり、故障していない窒素添加レス・オゾン発生ユニット７から出力されるオゾンガスをオゾンガス制御弁９ａｂ、９ｂｃ、９ｃａを開閉して供給することができ、よりオゾンガス供給の信頼性が高いオゾンガス供給システムを得ることができる。
例えば、オゾン処理装置１２−２に対応する窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−２が故障している場合、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１より供給されるオゾンガスを、オゾンガス制御弁９ａ，９ａｂ、オゾンガス開閉弁２２−２を開状態にしてオゾン処理装置１２−２に供給することができる。
さらに、ｎ台のオゾン処理装置１２−１〜１２−ｎのいずれかが故障や運転停止しても、処理オゾンガスイベント信号１６の運転情報Ｙを取り込むことで、即座にオゾン発生ユニット制御信号８６により、故障したオゾン処理装置１２にオゾンガスを供給している窒素添加レス・オゾン発生ユニット７の動作を停止させることができる。
（効果等）
上述した実施の形態１では、１つのオゾンガス供給システム１０に複数の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎを備え、各窒素添加レス・オゾン発生ユニット７は、オゾンガスを発生させる手段を有する窒素添加レス・オゾン発生器１、オゾン発生に供給する電力を供給と制御する手段を有するオゾン電源２、原料ガスもしくはオゾンガス流量Qを一定値に制御する手段を有するＭＦＣ３、窒素添加レス・オゾン発生器１内の圧力Ｐを一定に制御する手段を有する自動制御するＡＰＣ４、及び出力するオゾンガスの濃度値Ｃを検出する手段を有するオゾン濃度計５を搭載している。
また、窒素添加レス・オゾン発生器１での原料ガスは、酸素ガスのみであり、数千ｆ以上の窒素ガスを添加するためのＭＦＣが不要で、ＮＯXやＯＨラジカル物質等の副生物を含まないより高純度で高濃度のオゾンガスを独立したオゾンガス量、オゾン濃度で、複数のオゾン処理装置へ供給することが可能である。
そして、オゾンガス供給システム１０は、各窒素添加レス・オゾン発生器１から出力オゾンガス配管に対応して開閉弁（オゾンガス制御弁９ａ〜９ｃ）を設け、かつ、上記各窒素添加レス・オゾン発生器１の出力オゾンガス配管間にも開閉弁（９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａ）を設けたオゾンガス出力流量管理ユニット９を設けている。
実施の形態１のオゾンガス供給システム１０は、オゾンガス出力流量管理ユニット９内のオゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａの開閉動作によって、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎから出力される複数のオゾンガスの１または２以上の組合せを、オゾン処理装置１２−１のいずれかに選択的に出力するオゾンガス出力流量制御が実行可能なシステム統括管理ユニット８（オゾンガス出力流量管理ユニット）を有している。
したがって、オゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃを開状態、オゾンガス制御弁９ａｂ，９ｂｃ、９ｃａを閉状態にし、オゾンガス開閉弁２２−１〜２２−ｎを開状態にすることにより、１対１に対応する窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎからオゾン処理装置１２−１〜１２−ｎにオゾンガスを供給することにより、供給されるオゾンのガス流量・オゾンガス濃度をオゾン処理装置１２−１〜１２−ｎそれぞれ独立に制御することができる。
加えて、図６及び図７で示したように、２以上のオゾンガス出力の組合せをひとつのオゾン処理装置（オゾン処理装置１２−２）に供給することにより、多様なガス流量及び濃度のオゾンガスを供給することができる。
さらに、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎのうち一部に異常が発生しても、正常動作する残りの窒素添加レス・オゾン発生ユニット７によって、オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎのいずれにもオゾンガスを供給することができるため、信頼性が高いオゾンガス供給が実現できる。
このように、オゾンガス供給システム１０は、システム管理制御部８４からの制御信号Ｓ８によりオゾンガス出力流量管理ユニット９を制御して、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎから出力されるオゾンガスの組合せ・選択処理を行い、所望のガス流量、オゾンガス濃度のオゾンガスをオゾン処理装置１２に出力できるようにしている。
また、実施の形態１のオゾンガス供給システム１０は、オゾンガス出力流量管理ユニット９内に設けられたオゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａを電気もしくはエアー圧力によって開閉できる電動バルブもしくは空圧弁にして、制御信号Ｓ８の制御下で各窒素添加レス・オゾン発生ユニット７内の窒素添加レス・オゾン発生器１から外部に出力するオゾンガスのガス流量、オゾンガス濃度を集中管理することができる。
また、システム統括管理ユニット８は、漏水センサ６、ＥＭＯ回路８１、ユニット情報Ｉ／Ｆ８２、システム管理制御部８４等を備えることにより、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎのいずれかに非常停止、漏水が検知された場合、対応する前記窒素添加レス・オゾン発生ユニットを停止させることができる。
さらに、排気センサ２３、オゾン漏洩センサ２４、システム管理制御部８４等を備えることにより、システム全体として排気異常、オゾン漏洩異常を検出したとき、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎを全て停止させることができる。
このように、実施の形態１のオゾンガス供給システム１０は、各オゾン発生ユニット７の異常時、オゾンガス供給システム１０全体の異常時等における安全停止機能を備えることにより、安全性の高いシステムを実現することができる。
さらに、実施の形態１のオゾンガス供給システム１０は、ＮＯXやＯＨラジカル物質等の副生物を含まないより高純度で高濃度のオゾンガスを独立したオゾンガス量、オゾン濃度で、複数のオゾン処理装置へ供給することが可能になり、半導体製造分野における複数のオゾン処理工程のオゾンガス量、オゾン濃度の管理をこの装置で一括管理でき、オゾン処理工場の省力化に効果がある。
＜実施の形態２＞
実施の形態２ではオゾンガス供給システム１０内における窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれに相当する、１単位の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７に着目し、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７の小型化を図ったことを特徴としている。
図１２はオゾン電源２の内部構成の詳細を示す回路図である。図１３は実施の形態１の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘの組合せ構造を模式的に示す斜視図である。
以下、図１２，図１３を参照して窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘの小型化について説明する。なお、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘは実施の形態１の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれとして構成される、１単位のオゾン発生ユニットを意味する。
図１３に示す窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘにおいて、オゾン電源部２、窒素添加レス・オゾン発生器１それぞれの小型化を実現させ、コンパクト化した電力を供給し、電力量を制御する手段を有したオゾン電源部２、オゾンガスを発生する手段を有した窒素添加レス・オゾン発生器１に加え、原料ガス流量を制御する手段を有したＭＦＣ３、オゾンガスの不純物を取り除く手段を有したガスフィルター５１、出力するオゾンガス濃度を検知する手段を有したオゾン濃度計５、オゾン発生器内のガス圧力を一定値に制御する手段を有したＡＰＣ４を集約しパッケージ化して構造上も１単位の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘを実現している。
さらに、原料ガス配管（原料ガス供給口１４）および出力ガス配管系（オゾンガス出力口１５）をガス配管集積ブロック３０に一体化したガス配管集積ブロック構造することにより、窒素添加レス・オゾン発生器１、オゾン電源２、ガス配管系をパッケージ化して窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘをより小型にしている。
このため、実施の形態１のオゾンガス供給システム１０のように、複数台の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘを窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎとして搭載しても、装置全体を大きくすることなく、機能アップ、および信頼性を向上させたオゾンガス供給システムに実現できる。
（オゾン電源２のコンパクト化）
図１２は、窒素添加レス・オゾン発生器１およびオゾン電源部２のメイン部品の一体化を実現させてコンパクト化した回路構成を示している。
窒素添加レス・オゾン発生器１は、所要のオゾン発生量を得るためには、オゾンを生成するための放電面積として必要面積が必要である。そのため、発生器の占有面積を小さくするため、薄い電極セルを形成し、かつ１つの電極セルの断面積を小さくして、多段積層した電極セルタイプにしてオゾン発生器１を構成したため、非常に占有面積の小さいオゾン発生器１を実現している。
オゾン電源２は、商用交流電圧を整流するコンバータ２ａ、直流電圧を窒素添加レス・オゾン発生器に最適な高周波に変換し、出力電圧を制御して所定電力をオゾン発生器に供給するインバータ２ｂ、インバータ２ｂから出力された電圧を窒素添加レス・オゾン発生器１用に生成するための放電を発生させる電圧まで高電圧に昇圧させるための高電圧回路部２ｃを有しており、オゾン制御部１９によってオゾン電源の注入電力が制御される。
コンバータ２ａは、整流回路２ａ１、コンデンサバンク２ａ２、平滑リアクトル２ａ３、チョッパー回路部２ａ４及びチョッパー制御回路部２ａ５の直列接続で構成され、インバータ２ｂはインバータ回路２ｂ１とインバータ制御回路２ｂ２とで構成されており、このオゾン電源２のコンバータ２ａとインバータ２ｂの各部品の分類分けし、各部品をモジュール化して回路構成の小型化を実現している。
すなわち、整流回路２ａ１、コンデンサバンク２ａ２、及び平滑リアクトル２ａ３を一体としてモジュール化した直流・平滑回路部２ａｘとして回路構成の小型化を図り、部品品質を高めた。
さらに、コンバータ２ａを構成するチョッパー回路部２ａ４とインバータ２ｂを構成するインバータ回路２ｂ１はともにＦＥＴ素子やＩＧＢＴ素子等のパワー半導体で構成され冷却フィンで冷却させる必要があるため、チョッパー回路部２ａ４とインバータ回路２ｂ１とを１つの半導体モジュールとしてモジュール化することにより効果的に小型化されたパワー素子部２ｐを実現する。コンバータ２ａのチョッパー制御回路２ａ５とインバータ２ｂのインバータ制御回路２ｂ２とは、１つの基板化もしくは集積ＩＣ化することで、非常に小型化された電源制御基板２ｑを実現している。
高電圧回路部２ｃは、インバータ出力電流を限流する直列リアクトルＬ０、高圧に昇圧する高圧トランスＴｒおよび力率改善用の並列リアクトルＬｂで構成されており、各部品が大きく重量の重い部品であるが、直列リアクトルＬ０と並列リアクトルＬｂとを一体で高圧トランスＴｒに機能を組み込めるようにした特殊トランスにした。つまり、直列リアクトルＬ０は高圧トランスの１次漏れインダクタンスを利用して一体構成を形成できるようにトランスを設計した。また並列リアクトルＬｂは、トランスの励磁インダクタンスを大きくとれるトランス設計にし、並列リアクトルＬｂがトランスに機能が盛り込めるようにした。
さらに、この高圧トランスＴｒを数十ｋＨｚで高周波化することで、軽く、高周波特性の良いフェライトコアーでトランスを形成し、トランスＴｒは設置面積を小さくして、所定容量を確保したトランスにするため、小さなトランスを複数台並列接続で形成するようにして、複数台（図中３台）のトランスを縦型に設置することで、非常に小さい高電圧回路部２ｃを実現させた。但し、インバータの出力電流を制限する直列リアクトルＬ０についてはトランスと一体化せず、独立した小さいリアクトルＬ０で形成しても良い。
（オゾン発生ユニットの組合せ構造）
図１３は、窒素添加レス・オゾン発生器１、オゾン電源２、ＭＦＣ５、ガスフィルター５１、オゾン濃度計５、ＡＰＣ４、およびガス配管集積ブロック３０を集約した１単位の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘを示している。
同図において、前面（図中左側）に操作パネル８５−ｉ（ｉ＝１〜ｎのいずれか）が設けられており、その背面に集積されたオゾン制御部１９（図示せず）が存在し、このオゾン制御部１９は、集約して設けられた窒素添加レス・オゾン発生器１及びオゾン電源２（ブロックＢＬ１，ＢＬ２）、並びにＭＦＣ３、オゾン濃度計５、及びＡＰＣ４との電気信号でつながっている。以降、操作パネル８５−ｉが存在する方向を窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘの前面として説明する。
窒素添加レス・オゾン発生器１とオゾン電源２は図８で示したように各部品をモジュール化等にすることで、部品点数を減らし、それぞれの部品をコンパクト化と設置面積を小さくし、図９に示すように、１つの窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘにおいて窒素添加レス・オゾン発生器１を中心にして、オゾン電源２の直流・平滑回路部１Ａｘ、パワー素子部２ｐ、電源制御基板を１つのブロックＢＬ１とし前面に配置し、数台の小型トランスを縦に積層し高電圧回路部２ｃをブロックＢＬ２として形成して分散配置して集積化を図っている。
窒素添加レス・オゾン発生器１に対し、原料ガスを供給するＭＦＣ３を含んだガス供給配管系、生成したオゾンガスを外部に出力するガスフィルター５１、オゾン濃度計５、ＡＰＣ４を介したオゾンガス出力配管系および窒素添加レス・オゾン発生器１の電極を冷却する冷却配管系（冷却水入口１３Ａ，冷却水出口１３Ｂ）が必要となる。これらの配管系は立体配置しなければならないため、既存のガス配管、冷却配管等で各部品を接続すると、配管と部品間の接続継手が多くなり、その継手を接続するためには接続スペースを確保しなければならず、これらの配管系を接続するには非常に大きなスペースが必要となる。
従来は、窒素添加レス・オゾン発生ユニット（窒素添加レス・オゾン発生器）とは別の配管ユニットを例えば背面に設け、発生器ユニットと配管接続を背面で行っていた。そのため、窒素添加レス・オゾン発生ユニットとガス供給配管系、オゾンガス出力配管系および冷却配管系１３Ａ、１３Ｂをまとめて一体化させることは困難であった。
実施の形態２においては、それらの配管系を全て１つのガス配管集積ブロック３０に集約し、このガス配管集積ブロック３０内にガス供給配管、オゾンガス出力配管、冷却配管用の配管経路を組み込み、このガス配管集積ブロック３０を立体構造にし、それぞれの面に、窒素添加レス・オゾン発生器１、ＭＦＣ３、ガスフィルター５１、オゾンモニタ５、ＡＰＣ４（以下、これらを総称して「窒素添加レス・オゾン発生器１等」と略する場合あり）を隣接配置する。そして、窒素添加レス・オゾン発生器１等とガス配管集積ブロック３０との接続部部分においてＯリングを介したネジ止め等を施すことにより気密を保持し精度の高い配管経路を確保することにより、窒素添加レス・オゾン発生器１等とガス配管集積ブロック３０との一体化配置を実現させている。またオゾン発生器１等の各部品の取り付け、取り外しが良くなり、メンテナンス性も向上させている。
このように、実施の形態２の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘは、ガス配管集積ブロック３０に窒素添加レス・オゾン発生器１等を密接して装着している。以下、図１３で示すガス配管集積ブロック３０を利用した窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘの配管経路について説明する。ガス配管集積ブロック３０は内部に配管経路Ｒ３０ａ〜３０ｆを有しており、冷却水入口１３Ａ、冷却水出口１３Ｂ、原料ガス供給口１４及びオゾンガス出力口１５が側面に取り付けられており、オゾン発生器装着用ボルトＢｔ１〜Ｂｔ４を用いて窒素添加レス・オゾン発生器１を取り付ける構造を呈している。
また、ＭＦＣ装着用ブロック３３，３３によりＭＦＣ３を挟みこんでガス配管集積ブロック３０に装着し、ＡＰＣ装着用ブロック３４，３４によりＡＰＣ４を挟みこんでガス配管集積ブロック３０に装着し、オゾン濃度計装着用ブロック３５，３５により挟みこんでオゾン濃度計５を装着している。これら装着用ブロック３３〜３５内にも配管経路を確保するためのブロック内流路Ｂ３〜Ｂ５が形成されている。また、ガスフィルター装着用ブロック３１を用いてガスフィルター５１をガス配管集積ブロック３０に装着している。
原料ガスＧｍが供給される原料ガス供給口１４からＭＦＣ３を介した窒素添加レス・オゾン発生器１のオゾン発生器入力部ＥＴ１への原料ガス入力配管経路は、原料ガス供給口１４、配管経路Ｒ３０ａ、ブロック内流路Ｂ３、ＭＦＣ３、ブロック内流路Ｂ３、配管経路Ｒ３０ｂ、及びオゾン発生器入力部ＥＴ１の順で形成される経路で構成される。この際、窒素添加レス・オゾン発生器１のオゾン発生器入力部ＥＴ１の周辺に設けられた部分がオゾン発生器装着用ボルトＢｔ１によりガス配管集積ブロック３０に取り付けられる。このように、ガス配管集積ブロック３０を用いて原料ガスＧｍの入力配管経路が形成される。
窒素添加レス・オゾン発生器１から出力されるオゾンガスを受けるオゾン発生器出力部ＥＸ１から、ガスフィルター５１、オゾン濃度計５、及びＡＰＣ４を介してオゾンガス出力口１５から出力されるオゾンガス出力配管は、窒素添加レス・オゾン発生器出力部ＥＸ１、配管経路Ｒ３０ｃ、ガスフィルター装着用ブロック３１内、ガスフィルター５１、ガスフィルター装着用ブロック３１内、配管経路Ｒ３０ｄ、ブロック内流路Ｂ５、オゾン濃度計５、ブロック内流路Ｂ５、配管経路Ｒ３０ｅ、ブロック内流路Ｂ４、ＡＰＣ４、ブロック内流路Ｂ４、配管経路Ｒ３０ｆ、及びオゾンガス出力口１５の順で形成される経路で構成される。この際、窒素添加レス・オゾン発生器１のオゾン発生器出力部ＥＸ１の周辺に設けられた部分がオゾン発生器装着用ボルトＢｔ２によりガス配管集積ブロック３０に取り付けられる。このように、ガス配管集積ブロック３０を用いてオゾンガスの出力配管経路が形成される。
図２４は窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘに対応する従来の構成を模試的に示す説明図である。同図に示すように、従来は、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘに対応する構成は、ガス制御ユニット４００、インバータ制御ユニット５００、オゾン発生ユニット６００によって分離構成されるのが一般的であった。
ガス制御ユニット４００は内部にＭＦＣ７３、ＡＰＣ７４、オゾン濃度計７５及びガスフィルター９１を有している。インバータ制御ユニット５００は内部にコンバータ２ａ、インバータ２ｂ、オゾン制御部７９、操作パネル８５−ｉ、直列リアクトルＬ０等を有している。オゾン発生ユニット６００はオゾン発生器７１及び高圧トランスＴｒ，並列リアクトルＬｂから構成される。
また、コンバータ２ａ内は整流回路２ａ１、コンデンサバンク２ａ２、平滑リアクトル２ａ３、チョッパー回路部２ａ４、チョッパー制御回路部２ａ５により構成され、インバータ２ｂはインバータ回路２ｂ１及びインバータ制御回路２ｂ２により構成される。なお、接続関係、動作内容の説明は省略する。
従来のオゾンガス供給システムや、従来のオゾン発生装置では、図２４に示すように、ガス制御ユニット４００、オゾン電源に相当するインバータ制御ユニット５００、及びオゾン発生ユニット６００と３つに分割した各ブロック間において電気的接続やガス配管による接続することしかできず、図１３で示す構造は実現不可能であった。
図１３に示すように、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘは、これらの３つのユニット（４００，５００，６００）を集約して、図２４で示した構成に比べ、大幅に小型化を実現させている。
このように、実施の形態２の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘは、窒素添加レス・オゾン発生器１、オゾン電源２、ＭＦＣ３、ガスフィルター５１、ＡＰＣ４、オゾン濃度計５、原料ガス供給口１４、オゾンガス出力口１５、冷却水入口１３Ａ及び冷却水出口１３Ｂを集約して一体化構造で形成することにより、従来の同様な構成に比べ、大幅な小型化を図ることができる。
加えて、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘにおけるガス配管集積ブロック３０は、複数の内部配管経路である配管経路Ｒ３０ａ〜Ｒ３０ｆを有しているため、配管経路Ｒ３０ａ〜Ｒ３０ｆと、オゾン発生器１、ＭＦＣ３、ガスフィルター５１、ＡＰＣ４、オゾン濃度計５、原料ガス供給口１４、オゾンガス出力口１５並びに冷却水入出口１３Ａ及び１３Ｂそれぞれとが繋がることにより、上記原料ガスＧｍの入力配管経路及び上記オゾンガスの出力配管経路が形成されるため、これらの配管経路を含めた小型化を効果的に図ることができる。
このように、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎは、それぞれ実施の形態１の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘとして小型化を図ることにより、実施の形態１で示したオゾンガス供給システム１０を実用レベルで実現可能にすることができる。
その結果、実施の形態２のオゾンガス供給システムは、実施の形態１のオゾンガス供給システム１０のように、内部に窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘを複数台搭載でき、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘの出力配管同士をガス制御弁９で接続することにより、実施の形態１で述べたように、オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎの各オゾン処理装置１２にオゾンガスを分散供給したり、１つのオゾン処理装置１２に多量のオゾンガスや高濃度のオゾンガスを選択的に供給したりすることができる。
さらに、実施の形態２のオゾンガス供給システムは、窒素添加レス・オゾン発生システム部分を一体化した窒素添加レス・オゾン発生ユニットにすることにより、実施例２の効果の高純度で高濃度のオゾンガスを独立したパラメータ量条件で、複数のオゾン処理装置へ供給することが可能になり、「半導体製造分野における複数のオゾン処理工程のオゾンガス量、オゾン濃度の管理をこの装置で一括管理でき、オゾン処理工場の省力化」の効果とともに、オゾンガス供給システム自身のコンパクト化および安価にできる効果がある。
＜実施の形態３＞
実施の形態３では実施の形態２と同様、１単位の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７に着目し、オゾンガス出力流量管理ユニット９をも組み合わせた窒素添加レス・オゾン発生ユニット７の小型化を図ったことを特徴としている。
（オゾンガス出力流量管理ユニットの制御）
図１４は図５で示したオゾンガス供給システム１０に相当する、実施の形態３のオゾンガス供給システム２０によるオゾンガス出力流量管理ユニットの内部構成を示す説明図である。
図１４に示すように、実施の形態１のオゾンガス出力流量管理ユニット９に相当する実施の形態２のオゾンガス出力流量管理ユニット９Ｙは、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれと対応する部分が一体的に形成される。以下、図１４では、説明の都合上、ｎ＝３の場合を例に挙げて説明する。
窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎに対応してオゾンガス制御弁９ａ〜９ｃが一体的に設けられ、オゾンガス制御弁９ａ〜９ｃに密接して装着ブロック９３ａ〜９３ｃが設けられる。装着ブロック９３ａ、９３ｂ、及び９３ｃの一方経路側（図中上方）にはオゾンガス制御弁９ａｂ、オゾンガス制御弁９ｂｃ及びオゾンガス制御弁９ｃａを設けている。
そして、装着ブロック９３ａの一方経路側のオゾンガス制御弁９ａｂが配管継手９８ｕ、ユニット間オゾンガス配管９５ａｂ、配管継手９８ｄを介して装着ブロック９３ａｂの他方経路（図中下方）と繋がる。同様にして、装着ブロック９３ａｂの一方経路側のオゾンガス制御弁９ａｂが配管継手９８ｕ、ユニット間オゾンガス配管９５ｂｃ、及び配管継手９８ｄを介して装着ブロック９３ａｃの他方経路と繋がり、装着ブロック９３ａｃの一方経路側のオゾンガス制御弁９ｃａが配管継手９８ｕ、ユニット間オゾンガス配管９５ｃａ及び配管継手９８ｄを介して装着ブロック９３ａの他方経路と繋がる。
さらに、装着ブロック９３ａ〜９３ｃの出力部（図中右方）からオゾンガス出力口２５−１〜２５−ｎを介して実施の形態２のオゾンガス供給システム２０の外部に出力される。
したがって、オゾンガス出力流量管理ユニット９Ｙはオゾンガス出力流量管理ユニット９と回路構成として同様なオゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａを有している。
そして、オゾンガス出力口２５−１〜２５−ｎとオゾン処理装置１２−１〜１２−ｎとの間にオゾンガス開閉弁２２−１〜２２−ｎが介挿される。
オゾンガス出力流量管理ユニット９Ｙを構成するオゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａにおいて、オゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃはノーマリオープンタイプ（ＮＯ），オゾンガス制御弁９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａはノーマリクローズタイプ（ＮＣ）である。
そして、システム統括管理ユニット８のシステム管理制御部８４からの制御信号Ｓ８ａがオゾンガス制御弁９ａ及びオゾンガス制御弁９ａｂに与えられ、制御信号Ｓ８ｂがオゾンガス制御弁９ｂ及びオゾンガス制御弁９ｂｃに与えられ、制御信号Ｓ８ｃがオゾンガス制御弁９ｃ、及びオゾンガス制御弁９ｃａに与えられる。
このように、システム統括管理ユニット８のシステム管理制御部８４からの制御信号Ｓ８（Ｓ８ａ〜Ｓ８ｃ）に基づき、オゾンガス出力流量管理ユニット９Ｙのオゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａの開状態、閉状態が制御される。
図１４では、オゾン処理装置１２−１〜１２−ｎのうち、オゾン処理装置１２−２の１台のみ運転しており（オゾンガス開閉弁２２−２が開状態）、オゾン処理装置１２−２に対するオゾンガス流量としては、３０ＳＬＭのオゾンガスを供給した場合のオゾンガス出力流量管理ユニット９Ｙの状態を示している。
すなわち、システム管理制御部８４からのオゾン発生ユニット制御信号８６−１〜８６−ｎによりオゾン発生ユニット７−１〜７−ｎからそれぞれ１０ＳＬＭのオゾンガスを出力させ、オゾンガス制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂを開状態（黒塗り潰し）にして、オゾンガス制御弁９ｃａを閉状態（白抜き）にしている。
一方、前述したように、オゾンガス開閉弁２２−１〜２２−ｎのうち、オゾンガス開閉弁２２−２のみを開状態にし、オゾンガス開閉弁２２−１及び２２−ｎを閉状態としている。オゾン処理装置１２−２のみ使用して他のオゾン処理装置１２は使用しない場合オゾンガス開閉弁２２を閉にするようにしたが、全くオゾン処理装置がない場合は使用していないオゾンガス出口である２５−１、２５−ｎの配管部分を強制的に配管キャップ継手で栓をしてもよい。さらにオゾンガス供給システム１０内の各オゾン発生ユニット間接続配管９５ａｂ、９５ｂｃ、９５ｃａのいずれかを配管しない場合は配管継手である９８u、９８ｄのいずれかを配管キャップ継手にして栓することで、出力オゾンガスを遮断することは言うまでもない。
このように、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎ及びオゾンガス出力流量管理ユニット９Ｙを制御して、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎからそれぞれ１０ＳＬＭの流量のオゾンガスを出力させることにより、オゾンガス出力流量管理ユニット９を介してオゾン処理装置１２−２に対してガス流量３０ＳＬＭのオゾンガスを供給することができる。
（オゾン発生ユニットの組合せ構造）
図１５は実施の形態３の１単位の窒素添加レス・オゾン発生ユニットの組合せ構造を模式的に示す斜視図である。図１５に示すように、実施の形態３の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｙは、窒素添加レス・オゾン発生器１、オゾン電源２、ＭＦＣ５、ガスフィルター５１、オゾン濃度計５、ＡＰＣ４、およびガス配管集積ブロック３０に加え、オゾンガス出力流量管理ユニット９の構成部分をも集約している。
図１５に示すように、オゾンガス出力流量管理ユニット９の構成部分をガス配管集積ブロック３０に装着すべく、ブロック本体９３０ａ及び９３０ｂ（図１０の装着ブロック９３ａ〜９３ｃのいずれかに相当）を中心にして、オゾンガス制御弁収納部９３１，９３２、オゾンガス出力部９３３、オゾンガス分岐部９３４，９３５を設けている。
オゾンガス制御弁収納部９３１は内部にオゾンガス制御弁９０ｘ（オゾンガス制御弁９ａ〜９ｃのいずれかに相当）を収納しており、オゾンガス制御弁収納部９３２は内部にオゾンガス制御弁９０ｘｙ（オゾンガス制御弁９ａｂ，９ｂｃ及び９ｃａのいずれかに相当）を収納している。オゾンガス出力部９３３は、図１３で示した実施の形態１のオゾン発生ユニット７Ｘのオゾンガス出力口１５に相当し、図１４のオゾンガス出力口２５に繋がる。オゾンガス分岐部９３４が図１０で示した配管継手９８ｕに繋がる一方経路側の分岐部（ユニット間オゾンガス空圧弁配管接続口）として機能し、オゾンガス分岐部９３５は図１４で示した配管継手９８ｄに繋がる他方形路側の分岐部（ユニット間オゾンガス空圧弁配管接続口）として機能する。
実施の形態３においては、実施の形態２と同様、ガス供給配管系、オゾンガス出力配管系および冷却配管系１３Ａ、１３Ｂを全て１つのガス配管集積ブロック３０に集約し、オゾンガス出力流量管理ユニット９Ｙの構成部分を組み合わせて、ガス配管集積ブロック３０内にガス供給配管、オゾンガス出力配管、冷却配管それぞれの配管経路を組み込んでいる。
原料ガスＧｍが供給される原料ガス供給口１４からＭＦＣ３を介した窒素添加レス・オゾン発生器１のオゾン発生器入力部ＥＴ１への原料ガス入力配管は、実施の形態２のオゾン発生ユニット７Ｘとほぼ同様に、原料ガス供給口１４、配管経路Ｒ３０ａ、ブロック内流路Ｂ３、ＭＦＣ３、ブロック内流路Ｂ３、配管経路Ｒ３０ｂ、及びオゾン発生器入力部ＥＴ１の順で形成される経路で構成される。
窒素添加レス・オゾン発生器１のオゾン発生器出力部ＥＸ１から、ガスフィルター５１、オゾン濃度計５、及びＡＰＣ４を介してブロック本体９３０ｂまでのオゾンガス出力配管は、オゾン発生器出力部ＥＸ１、配管経路Ｒ３０ｃ、ガスフィルター装着用ブロック３１内、ガスフィルター５１、ガスフィルター装着用ブロック３１内、配管経路Ｒ３０ｄ、ブロック内流路Ｂ５、オゾン濃度計５、ブロック内流路Ｂ５、配管経路Ｒ３０ｅ、ブロック内流路Ｂ４、ＡＰＣ４、ブロック内流路Ｂ４、配管経路Ｒ３０ｆ、ブロック本体９３０ａ（内側部分）、オゾンガス制御弁９０ｘ、配管経路Ｒ３０ｇ、ブロック本体９３０ｂ（外側部分）の順で形成される経路で構成される。なお、ブロック本体９３０ａ及び９３０ｂを一体的に構成し、ガス配管集積ブロック３０内を貫通して形成しても良い。
ブロック本体９３０ｂ内において、オゾンガス制御弁９０ｘｙを介してオゾンガス分岐部９３４に繋がる一方分岐経路と、オゾンガス分岐部９３５に繋がる他方分岐経路と、上記一方及び他方分岐経路と上記オゾンガス出力配管とが合流した後、オゾンガス出力部９３３から出力される合流経路が形成される。
なお、他の構成及び配管経路等は、図１３で示した窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘと同様であるため、説明を省略する。
実施の形態３のオゾンガス供給システム２０において、各々がオゾンガス制御弁９０ｘ，９０ｘｙを収納する複数のオゾンガス制御弁収納部９３１，９３２はそれぞれ対応する窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｙにおけるガス配管集積ブロック３０に密着して装着され、上記オゾンガスの出力配管経路上に介挿されている。
このため、オゾンガス供給システム２０内において、オゾンガス出力流量管理ユニット９Ｙ及び窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎの組合せ構造の小型化を図ることができる効果を奏する。
このように、実施の形態３の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｙは、実施の形態２の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘの特徴に加え、オゾンガス出力流量管理ユニット９の構成部分の大半とガス配管集積ブロック３０との一体化を図ることにより、実施の形態２の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘとオゾンガス出力流量管理ユニット９とを別途構成する場合に比べ、より一層の小型化を図ることができる。
＜実施の形態４＞
実施の形態４では実施の形態２のオゾンガス供給システム構成内に原料ガス供給部に原料ガスに含まれる水分をトラップするガスフィルターである超高純度水分除去器を装着して、装置内に供給する原料ガスの純度を増すことで、装置内で生成するオゾンガスに付随して生成される活性ガスを抑制できるようにしたことを特徴としている。
特に、実施の形態２と同様、１単位の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７の原料ガス入り口部に、ガス中に含まれる水分をトラップする超高純度水分除去器を装着するようにして、組み合わせた窒素添加レス・オゾン発生ユニット７の小型化と窒素添加レス・オゾン発生器自身の性能や品質アップを図ったことを特徴としている。
（原料ガスのガス純度管理）
従来の窒素が数千ｐｐｍ以上添加したオゾン発生器では、発生器内で生成される二酸化窒素ＮＯ2の触媒作用で、酸素分子の解離が促進され、酸素分子と解離した酸素原子との三体結合で、高濃度のオゾン化ガスが生成されていた。この場合は、二酸化窒素ＮＯ2はガスであるため、原料ガスの水分露点が−５０℃（水分量約１００ｐｐｍ）以下であれば、ほとんどオゾン濃度低下の影響がなかった。そのため、従来のオゾン発生器では、原料ガスに含まれる水分量を除去は、水分露点が−５０℃以下を確保できる簡易水分除去器で十分であった（図２８参照）。
それに対し、本願の発明の窒素添加レス・オゾン発生器では、オゾンガスを生成する触媒作用が光触媒作用で、放電面に光触媒物質を塗布して、高純度酸素ガスによる高純度の高濃度オゾン発生する装置である。そのため、原料ガス中に含まれる水分量が数十ｐｐｍの微量の水分であっても、ガス中に含まれる水分を放電面に塗布した光触媒物質が吸着して、水分が蓄積される。そうすると、水分を蓄積された放電面においては、無声放電によって水分が水素Ｈ原子やＯＨ分子に解離され、塗布した光触媒物質との化学反応結合で光触媒物質自身を改質させてしまい、窒素添加レス・オゾン発生器のオゾン生成能力を低下させたり、劣化を促進させたりすることがあきらかになって来た。さらに、窒素添加レス・オゾン発生器に水分が含まれると、解離された水素Ｈ原子やＯＨ分子が含まれたオゾンガスをオゾン処理装置に提供することになり、半導体製造工程の成膜品質を悪くする原因になっていた。
そのため、本願の発明の窒素添加レス・オゾン発生器では、３０００ｐｐｂ以上の微量の水分が含まれる原料ガスを数百ｐｐｂ以下（望ましくは、３００ｐｐｂ以下）までに水分量を取り除く超高純度水分除去器を搭載したことである。
この超高純度水分除去器を設けることで、水分だけでなく、ＣＯ2、ＣＯや極微量の不純物も除去出来、より高純度のオゾンガスを得るのに効果がある。
図１６は図５で示したオゾンガス供給システム１０に相当する、実施の形態４のオゾンガス供給システム１０１による原料ガスの微量の水分量を抑制するための内部構成を示す説明図である。
図１７は実施の形態４の１単位の窒素添加レス・オゾン発生ユニットの組合せ構造を模式的に示す斜視図である。
図１６、図１７に示すように、実施の形態１の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれの原料ガス入り口１４−１〜１４−ｎに、交換が容易な位置に超高純度水分除去器（ガスフィルター）５９−１〜５９−ｎを装着して、一体的に形成される。以下、図１６では、説明の都合上、ｎ＝３の場合を例に挙げて説明する。
図１７に示すように、原料ガス配管（原料ガス供給口１４＋超高純度水分除去器５９９）および出力ガス配管系（オゾンガス出力口１５）をガス配管集積ブロック３０に一体化したガス配管集積ブロック構造することにより、オゾン発生器１、オゾン電源２、ガス配管系をパッケージ化してオゾン発生ユニット７Ｘ２をより小型にしている。なお、原料ガス供給口１４及び超高純度水分除去器５９は互いに連結して構成される。
オゾンガス供給システム１０に供給される原料ガスは、一般に９９．９９％以上の高純度原料ガスを使用しているが、この高純度原料ガスには、原料ガス以外のガスとして、窒素系ガス、炭素系ガス、硫化ガス等の不純物ガスが０．１〜数ｐｐｍ程度含まれており、また、ガス中に含まれる水分量も１〜数ｐｐｍ含んでいる。また、これらの不純物ガスや水分は空気中にも含まれるガスであるため、原料ガス配管経路の一部の配管を大気に開放すると、すぐに、配管面に水分や窒素ガス等の不純物ガスが吸着される。そのため、この不純物ガスが吸着された原料ガス配管に原料ガスを流すと、高純度原料ガスに含まれる不純物ガスや水分量だけでなく、配管に付着した不純物ガスも、ガスを流すことにより、離脱して、供給する原料ガスの純度が悪くなる場合がある。
原料ガスに、窒素系ガス、炭素系ガス、硫化ガス等の不純物ガスや微量の水分が含まれるとオゾンガスの生成だけでなく、放電によってＮラジカルやＯＨラジカルガスも生成されるため、これらのラジカルガスと水分が結合することで、硝酸や過酸化水素水としてクラスタ状の分子状のガスもオゾンガスに含んで出力される。そのため、これらの硝酸や過酸化水素水のクラスタ分子ガス等は非常に活性の強いガスであるため、オゾンガスを出力するガス配管やバルブ等の金属表面と化学反応をして、配管面が腐食して、出力するオゾンガスに腐食した金属不純物（金属コンタミ）を発生させる原因になる。
出力するオゾンガスに含まれる金属不純物（金属コンタミ）量が高まると、オゾンガスを利用して半導体の酸化膜処理をしている酸化膜等の成膜性能を劣化させる原因になる。
上記のことから、原料ガスに不純物ガスや微量の水分が含まれると、出力するオゾンガスの品質が悪くなることが、試験で確かめられた。そのため、原料ガスの供給部に不純物ガスをトラップや微量の水分除去を目的とした超高純度水分除去器（ガスフィルター）を装着するようにした。特に、実施の形態４では窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれの原料ガス入り口１４−１〜１４−ｎに、交換が容易な位置に超高純度水分除去器５９−１〜５９−ｎを設け、不純物ガスや微量の水分を除去した。
具体的には、超高純度水分除去器５９−１〜５９−ｎの通過前の原料ガス供給口１４から供給される原料ガスは、３０００ｐｐｂ以上の水分を含む場合、超高純度水分除去器５９−１〜５９−ｎはそれぞれ上記原料ガス内の水分を３００ｐｐｂ以下まで低減する水分除去能力を有している。
このように、実施の形態４のオゾンガス供給システム１０１では、オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれの原料ガス入り口１４−１〜１４−ｎに、超高純度水分除去器５９−１〜５９−ｎを設けることにより、不純物の含まない高品質のオゾンを高い濃度で得ることができる。
ここでは、超高純度水分除去器５９−１〜５９−ｎを窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎに対応して１つ設ける構成にしたが、不純物ガス種によって、ガスフィルターを複数個多段に設けたり、微量の水分トラップ用のガスフィルター構成にしたりしても良い。
なお、他の構成及び配管経路等は、図１３で示した窒素添加レス・オゾン発生ユニット７Ｘと同様であるため、説明を省略する。
実施の形態４のように、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎの背面の原料ガス供給口１４に交換が容易な部分に超高純度水分除去器を装着するようにしたため、より高純度の高いオゾンガスを提供するだけでなく、装着した超高純度水分除去器で、微量の水分量を取り除くことができるため、オゾンガスを発生させる前のパージガスを流す時間を大幅に短縮させることができる効果を奏する。
なお、実施の形態４では、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎに対応して超高純度水分除去器５９−１〜５９−ｎを設けたが、原料ガス供給口１４から供給される原料ガスに含まれる微量の水分をトラップできる機能を有する、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎ間共用の超高純度水分除去器５９を一つ追加するように構成することもできる。この場合、一の超高純度水分除去器５９の通過前の原料ガス供給口１４から供給される原料ガスが３０００ｐｐｂ以上の水分を含む場合、超高純度水分除去器５９は上記原料ガス内の水分を３００ｐｐｂ以下まで低減する水分除去能力を有している。
＜実施の形態５＞
実施の形態５では、実施の形態２の「窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれに相当する、１単位の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７に着目し、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７の小型化を図ったもの」の他の実施の形態を示す。特に、実施の形態２の原料ガスの流量コントロール手段であるＭＦＣ３の変わりに、発生させたオゾンガスの出力ガス部に流量コントロール手段であるＭＦＣ５３を配置し、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７の小型化を図ったものである。
（オゾンガス流量コントロール）
図１８は図５で示したオゾンガス供給システム１０に相当する、実施の形態５のオゾンガス供給システム１０２によるオゾンガス流量コントロールするための内部構成を示す説明図である。図１９は実施の形態４の１単位の窒素添加レス・オゾン発生ユニットの組合せ構造を模式的に示す斜視図である。
図１８、図１９に示すように、実施の形態５は、機能的には、実施の形態１および実施の形態２で示したガス流量を制御する手段であるＭＦＣ３を原料ガス供給部に設けていたものを、発生したオゾンガス配管系に移動した実施の形態であるため、装置の動作等については、実施の形態１および実施の形態２と同様であるため、説明は省略する。
実施の形態５では、発生したオゾンガス自身の出力するオゾン量をＭＦＣ５３によって制御するため、正確な出力するオゾンガス流量を制御が出来、出力するオゾン量を正確に制御している効果を奏する。
また、原料ガス配管系には、配管周辺部品は付けずに直接配管をするだけで済み、オゾンガス出力配管部にガスフィルター５１、ＭＦＣ５３、オゾン濃度計５、ＡＰＣ４にガス配管部品を一括装着する構成にするため、出力ガス配管系のみ、配管の集積配管構成ができるため、配管がよりコンパクト化ができ、一体化した集積配管構成の部品数を減らせ、部品の交換がより容易になる。
＜実施の形態６＞
図２０は本発明の実施の形態６であるオゾンガス供給システムの構成を示すブロック図である。図１７に示すように、オゾンガス供給システム１０３は、原料ガス供給口１４から供給される原料ガスに含まれる微量の水分を超高純度にトラップできる機能を有する一つの超高純度水分除去器５９を、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎ間で共用されるように追加している。
また、図１６で示した実施の形態４と同様に、オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎの原料ガス供給口１４−１〜１４−ｎの近傍に超高純度水分除去器５９−１〜５９−ｎを設けた構成（図示せず）を採用しても良い。
この場合、図２１に示すように、オゾン発生器入力部ＥＴ１に原料ガス供給口１４及び超高純度水分除去器５９（超高純度水分除去器５９−１〜５９−ｎのいずれか）が直列に設けられる。すなわち、図２１に示すように、原料ガス配管（原料ガス供給口１４＋水分除去フィルター５９）および出力ガス配管系（オゾンガス出力口１５）をガス配管集積ブロック３０に一体化したガス配管集積ブロック構造のオゾン発生ユニット７Ｘ４を得ることができる。
＜実施の形態７＞
図２２は本発明の実施の形態７であるオゾンガス供給システムの構成を示すブロック図である。
実施の形態７のオゾンガス供給システム１０４内に原料ガス供給口１４より供給される原料ガスに含まれる不純物や不純物ガスもしくは水分をトラップする目的の（原料ガス用）ガスフィルター５２−１〜５２−ｎを設けている。ただし、ガスフィルター５２−１〜５２−ｎは、オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎに１対１に対応して設けられており、オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれの原料ガス供給部入口近傍に設けられる。ガスフィルター５２−１〜５２−ｎはそれぞれオゾン発生ユニット７−１〜７−ｎ内に供給する原料ガスの純度を増やすことで、オゾンガス供給システム１０５内で生成するオゾンガスの純度を高めることを特徴としている。
特に、実施の形態７のオゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれは、実施の形態２と同様、１単位のオゾン発生ユニット７の原料ガス入り口部に、ガス中に含まれる不純物や不純物ガスもしくは水分をトラップするガスフィルター５２を装着するようにして、組み合わせたオゾン発生ユニット７の小型化を図ったことを特徴としている。
（原料ガスのガス純度管理）
図２３は実施の形態７の１単位のオゾン発生ユニット７Ｘ５の組合せ構造を模式的に示す斜視図である。
図２２、図２３に示すように、オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれの原料ガス入り口１４−１〜１４−ｎに連結して、交換が容易な位置にガスフィルター５２（５２−１〜５２−ｎ）を装着して、一体的に形成される。以下、図２０では、説明の都合上、ｎ＝３の場合を例に挙げて説明する。
図２５は原料ガスの露点と原料ガスに含まれる水分量との関係を示す説明図である。オゾンガス供給システム１０４に供給される原料ガスは、一般に９９．９９％以上の高純度原料ガスを使用しているが、この高純度原料ガスには、原料ガス以外のガスとして、窒素系ガス、炭素系ガス、硫化ガス等の不純物ガスが０．１〜数ＰＰＭ程度含まれており、また、ガス中に含まれる水分量も１〜数ＰＰＭ含んでいる（図２５参照）。
また、これらの不純物ガスや水分は空気中にも含まれるガスであるため、原料ガス配管経路の一部の配管を大気に開放すると、すぐに、配管面に水分や窒素ガス等の不純物ガスが吸着される。そのため、この不純物ガスが吸着された原料ガス配管に原料ガスを流すと、高純度原料ガスに含まれる不純物ガスや水分量だけでなく、配管に付着した不純物ガスも、ガスを流すことにより、離脱して、供給する原料ガスの純度が悪くなる場合がある。
原料ガスに、窒素系ガス、炭素系ガス、硫化ガス等の不純物ガスや水分が含まれるとオゾンガスの生成だけでなく、放電によってＮラジカルやＯＨラジカルガスも生成されるため、これらのラジカルガスと水分が結合することで、硝酸や過酸化水素水としてクラスタ状の分子状のガスもオゾンガスに含んで出力される。
そのため、これらの硝酸や過酸化水素水のクラスタ分子ガス等は非常に活性の強いガスであるため、オゾンガスを出力するガス配管やバルブ等の金属表面と化学反応をして、配管面が腐食して、出力するオゾンガスに腐食した金属不純物（金属コンタミ）を発生させる原因になる。
出力するオゾンガスに含まれる金属不純物（金属コンタミ）量が高まると、オゾンガスを利用して半導体の酸化膜処理をしている酸化膜等の成膜性能を劣化させる原因になる。
上記のことから、原料ガスに不純物ガスや水分が含まれると、出力するオゾンガスの品質が悪くなることが、試験で確かめられた。そのため、原料ガスの供給部に不純物ガスもしくは水分のトラップを目的としたガスフィルターを装着するようにした。特に、実施の形態７ではオゾン発生ユニット７−１〜７−ｎそれぞれの原料ガス入り口１４−１〜１４−ｎに、交換が容易な位置にガスフィルター５２−１〜５２−ｎを設け、不純物ガスもしくは水分を除去した。
ここでは、ガスフィルター５２−１〜５２−ｎを１つ設ける構成にしたが、不純物ガス種によって、ガスフィルターを複数個直列多段に設けたり、不純物ガス用のガスフィルターと水分トラップ用のガスフィルターとを直列多段構成にしたりしても良い。
なお、他の構成及び配管経路等は、超高純度水分除去器５９がガスフィルター５２に置き換わった点を除き、図１４で示したオゾン発生ユニット７Ｘ２と同様であるため、説明を省略する。
図２３に示すように、原料ガス配管（原料ガス供給口１４＋ガスフィルター５２）および出力ガス配管系（オゾンガス出力口１５）をガス配管集積ブロック３０に一体化したガス配管集積ブロック構造することにより、オゾン発生器１、オゾン電源２、ガス配管系をパッケージ化してオゾン発生ユニット７Ｘ５をより小型にしている。なお、原料ガス供給口１４及びガスフィルター５２は互いに連結して構成される。
実施の形態７のように、オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎの背面の原料ガス供給口１４に交換が容易な部分にガスフィルター５２（ガスフィルター５２−１〜５２−ｎ）を装着するようにしたため、より高純度の高いオゾンガスを提供するだけでなく、装着したガスフィルター５２によって、不純物ガスを取り除くことができるため、オゾンガスを発生させる前のパージガスを流す時間を大幅に短縮させることができる効果を奏する。
＜その他＞
以上、実施の形態１〜実施の形態７では、オゾン処理装置として、主に、オゾン発生量が数十ｇ／ｈ〜５００ｇ／ｈ程度のオゾンを必要とする半導体製造装置で用いられるオゾンガスの多処理装置における所定のオゾン流量、オゾン濃度のオゾンガスを供給するシステムについて述べてきた。
上述したオゾン処理装置１２に代えて、必要とするオゾンガス量が、もっと大きな、パルプのオゾン漂白装置やプールの水のオゾン処理装置、上下水のオゾン処理装置、化学プラントのオゾン処理装置であっても良い。例えば、１ｋｇ／ｈ〜数ｋｇ／ｈのオゾンガスを必要とする処理装置であれば、上述したオゾンガス供給システム１０（１０１〜１０４）内に複数台の窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎを搭載して、窒素添加レス・オゾン発生ユニット７−１〜７−ｎ間で出力オゾンガスをまとめて１つのオゾン処理装置に供給することが、比較的安価、かつ容易に行え、メンテナンス性が非常に良いオゾンガス供給システムの利用分野が高められる効果を奏する。
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
この発明は、オゾンガスを供給するための複数の手段を有した機能を付加させた窒素添加レス・オゾン発生ユニット及びオゾンガスを複数のオゾン処理装置にオゾンガス供給システムに関する発明であり、オゾンガスを出力するための複数の手段を有した機能を付加させた窒素添加レス・オゾン発生器ユニットの小型化を図った窒素添加レス・オゾン発生ユニットを得ることを目的としているが、オゾンガス以外のガス発生ユニット及び発生ガスを複数のガス処理装置にガス供給システムにおいても、ガスを出力するための複数の手段を有した機能を付加させたガス発生器ユニットを一体化し、小型化して、ガス発生ユニットを複数台搭載してガス発生システムを構築することは好適であることは明らかなことである。

Claims (8)

  1. 所定の供給流量、濃度に設定したオゾンガスをオゾン処理装置に供給する窒素添加レス・オゾン発生ユニット（７Ｘ，７Ｙ）であって、
    放電面にオゾンを生成するための光触媒物質を塗布し、オゾンガスを発生する窒素添加レス・オゾン発生器（１）と、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器に供給する電力を制御するオゾン電源（２）と、
    前記オゾン発生器に関連した制御手段（３〜５、５１）とを備え、
    前記制御手段は、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器に入力される原料ガス流量（Ｑ）を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）（３）を含む流量検出・流量調整手段、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器が出力するオゾンガスに対して不純物や異物を除去する処理を行うガスフィルター（５１）手段、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器内の圧力である内部圧力を自動制御するオートプレッシャコントローラ（ＡＰＣ）（４）を含む圧力検出・圧力調整手段、及び
    前記窒素添加レス・オゾン発生器が出力するオゾンガスのオゾン濃度値を検出するオゾン濃度計（５）を含むオゾン濃度検知手段のうち、少なくとも２つの手段を有し、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器に外部から原料ガスを供給するための原料ガス供給口（１４）と、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器から前記制御手段の少なくとも一部を介して得られるオゾンガスを外部に出力するオゾンガス出力口（１５）と、
    外部から得られる冷却水を前記窒素添加レス・オゾン発生器に供給及び排出するための冷却水入出口（１３Ａ，１３Ｂ）と、
    前記原料ガス供給口（１４（１４−１〜１４−ｎ））から供給される前記原料ガスに含まれる微量の水分を除去して、前記窒素添加レス・オゾン発生ユニット内に供給する超高純度水分除去器（５９（５９−１〜５９−ｎ））とを備え、
    前記窒素添加レス・オゾン発生ユニットは、
    ユニット前面に操作パネル(８５−ｉ）を配置し、
    前記オゾン電源をユニット前面パネル面の裏面のユニットの前部分に配置し、
    前記オゾン発生器は、前記原料ガス供給口、前記オゾンガス出力口及び前記冷却水入出口をユニット背面側に配置できるように、前記オゾン電源の後段位置に配置し、前記原料ガス供給口に前記流量検出・流量調整手段が接続され、前記オゾンガス出力口に前記ガスフィルター手段、前記圧力検出・圧力調整手段及び前記オゾン濃度検知手段が接続され、
    前記流量検出・流量調整手段を前記オゾン発生器の後方に配置し、前記ガスフィルター手段、前記圧力検出・圧力調整手段及び前記オゾン濃度検知手段を前記オゾン発生器の後方に配置し、
    前記原料ガス供給口、前記オゾンガス出力口および前記冷却水入出口をユニット背面から接続できるようにして、
    前記窒素添加レス・オゾン発生ユニットを、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器、前記オゾン電源、前記制御手段、前記原料ガス供給口、前記オゾンガス出力口及び前記冷却水入出口を集約した一体化構造で形成したことを特徴とする、
    窒素添加レス・オゾン発生ユニット。
  2. 請求項１記載の窒素添加レス・オゾン発生ユニットであって、
    前記窒素添加レス・オゾン発生ユニットは、前記超高純度水分除去器をも集約して一体構造で形成したことを特徴とする、
    窒素添加レス・オゾン発生ユニット。
  3. 請求項１記載の窒素添加レス・オゾン発生ユニットであって、
    前記原料ガス供給口（１４（１４−１〜１４−ｎ））から供給される前記原料ガスに含まれる不純物ガスを除去して、前記窒素添加レス・オゾン発生ユニット内に供給する原料ガス用ガスフィルター（５２（５２−１〜５２−ｎ））をさらに備え、
    前記窒素添加レス・オゾン発生ユニットは、前記原料ガス用ガスフィルターをも集約して一体構造で形成したことを特徴とする、
    窒素添加レス・オゾン発生ユニット。
  4. 請求項１ないし請求項３のうち、いずれか１項に記載の窒素添加レス・オゾン発生ユニットであって、
    前記オゾン電源の初期動作として所定の設定電力量（Ｗｓ）で前記オゾン電源を駆動させ、所定時間後に前記オゾン濃度計で検知したオゾン濃度（Ｃ）と設定したオゾン濃度（Ｃｓ）との比較に基づき、前記オゾン電源が供給する電力をＰＩＤ制御するオゾン制御部（１９）をさらに備えたことを特徴とする、
    窒素添加レス・オゾン発生ユニット。
  5. 所定の供給流量、濃度に設定したオゾンガスをオゾン処理装置に供給する窒素添加レス・オゾン発生ユニット（７Ｘ，７Ｙ）であって、
    放電面にオゾンを生成するための光触媒物質を塗布し、オゾンガスを発生する窒素添加レス・オゾン発生器（１）と、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器に供給する電力を制御するオゾン電源（２）と、
    前記オゾン発生器に関連した制御手段（３〜５、５１）とを備え、
    前記制御手段は、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器に入力される原料ガス流量（Ｑ）を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）（３）を含む流量検出・流量調整手段、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器が出力するオゾンガスに対して不純物や異物を除去する処理を行うガスフィルター（５１）手段、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器内の圧力である内部圧力を自動制御するオートプレッシャコントローラ（ＡＰＣ）（４）を含む圧力検出・圧力調整手段、及び
    前記窒素添加レス・オゾン発生器が出力するオゾンガスのオゾン濃度値を検出するオゾン濃度計（５）を含むオゾン濃度検知手段のうち、少なくとも２つの手段を有し、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器に外部から原料ガスを供給するための原料ガス供給口（１４）と、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器から前記制御手段の少なくとも一部を介して得られるオゾンガスを外部に出力するオゾンガス出力口（１５）と、
    外部から得られる冷却水を前記窒素添加レス・オゾン発生器に供給及び排出するための冷却水入出口（１３Ａ，１３Ｂ）と、
    前記原料ガス供給口（１４（１４−１〜１４−ｎ））から供給される前記原料ガスに含まれる微量の水分を除去して、前記窒素添加レス・オゾン発生ユニット内に供給する超高純度水分除去器（５９（５９−１〜５９−ｎ））とを備え、
    前記制御手段は、前記流量検出・流量調整手段、前記ガスフィルター手段、前記圧力検出・圧力調整手段及びオゾン濃度検知手段を含み、
    前記窒素添加レス・オゾン発生器、前記流量検出・流量調整手段、前記ガスフィルター手段、前記圧力検出・圧力調整手段、前記オゾン濃度検知手段、前記原料ガス供給口、前記オゾンガス出力口及び前記冷却水入出口それぞれを密接して装着するガス配管集積ブロック（３０）をさらに備え、
    前記ガス配管集積ブロックは複数の内部配管経路（Ｒ３０ａ〜Ｒ３０ｆ）を有し、
    前記複数の内部配管経路と、前記オゾン発生器、前記流量検出・流量調整手段、前記ガスフィルター手段、前記圧力検出・圧力調整手段、前記オゾン濃度検知手段、前記原料ガス供給口、及び前記オゾンガス出力口とが繋がることにより、前記原料ガス供給口から前記流量検出および流量調整手段を介して前記窒素添加レス・オゾン発生器に至る原料ガス入力配管経路、及び前記窒素添加レス・オゾン発生器から前記ガスフィルター手段、前記オゾン濃度検知手段、前記オゾン発生器内の圧力検出および圧力調整手段を介して前記オゾンガス出力口に至るオゾンガス出力配管経路が形成されることを特徴とする、
    窒素添加レス・オゾン発生ユニット。
  6. 複数の窒素添加レス・オゾン発生ユニット（７−１〜７−ｎ）を有し、所定の供給流量、濃度に設定したオゾンガスを複数のオゾン処理装置に供給するオゾンガス供給システム（２０）であって、
    前記複数のオゾン発生ユニットはそれぞれ請求項５記載の窒素添加レス・オゾン発生ユニットを含み、
    前記オゾンガス供給システムは、
    前記複数の窒素添加レス・オゾン発生ユニット内の複数の前記窒素添加レス・オゾン発生器からの複数のオゾンガス出力を受け、内部に設けた複数のオゾンガス制御弁（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｂｃ，９ａｂ，９ｃａ）の開閉動作によって、前記複数のオゾンガス出力の１または複数の組合せを、前記複数のオゾン処理装置のうち任意のオゾン処理装置に選択的に出力するオゾンガス出力流量制御が実行可能なオゾンガス出力流量管理ユニット（９）と、
    前記複数のオゾン処理装置からの処理オゾンガスイベント信号（１６）に基づき、前記複数の窒素添加レス・オゾン発生ユニットそれぞれの前記オゾンガスの出力内容を制御し、前記オゾンガス出力流量管理ユニットに対し前記オゾンガス出力流量制御を行う、オゾンガス出力流量管理ユニット制御部（８）とをさらに備える、
    オゾンガス供給システム。
  7. 請求項６記載のオゾンガス供給システムであって、
    前記複数のオゾンガス制御弁は、電気もしくはエアー圧力によって開閉できる電動バルブもしくは空圧弁を含み、
    前記オゾンガス出力流量管理ユニット制御部は、前記複数のオゾン処理装置それぞれに供給するオゾン流量、オゾン濃度を所望の値になるように、前記制御信号を出力する、
    オゾンガス供給システム。
  8. 請求項６のオゾンガス供給システムであって、
    前記オゾンガス出力流量管理ユニットは、
    前記複数のオゾンガス制御弁（９０ｘ，９０ｘｙ）に対応する複数のオゾンガス制御弁収納部（９３１，９３２）をさらに備え、
    前記複数のオゾンガス制御弁（９０ｘ，９０ｘｙ）はそれぞれ対応する前記オゾンガス制御弁収納部（９３１，９３２）内に設けられ、
    前記複数のオゾンガス制御弁収納部はそれぞれ対応する前記窒素添加レス・オゾン発生ユニットにおける前記ガス配管集積ブロックに密着して装着され、前記オゾンガス出力配管経路上に介挿される、
    オゾンガス供給システム。
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