JPH05155606A - オゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケーシング内部の圧力変化によって誘電体が
変形してしまうのを防止し、放電空間の隙間寸法を一定
に保持して安定したオゾン発生量を得る。 【構成】 電極の表面を誘電体により被覆した複数の電
極棒１０ａ，１０ｂと、これら電極棒１０ａ，１０ｂを
ケーシング１１の原料ガスの流路内に保持する支持プレ
ート１２ａ，１２ｂとを備え、この支持プレートによっ
て前記電極棒１０ａ，１０ｂを互いに平行で且つ隣接し
た電極棒同士が接近した状態となるように配置すると共
に、隣接する電極棒１０ａ，１０ｂを交互に接地電極と
高電圧電極として作用させ、接地電極又は高電圧電極の
いずれか一方の電極棒１０ａの周囲を他方の極性の電極
棒１０ｂで囲みその間に放電空間を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオゾン発生装置に係り、
特に電極の表面を誘電体によって被覆してクリーンなオ
ゾンを発生することのできるオゾン発生装置の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のオゾン発生装置として
は、例えば特開平２−１７２８０２号に開示のものが知
られている。これは図６に示したように、相対向する２
枚の平行な電極板１ａ，１ｂに導電性の接着剤２ａ，２
ｂを用いて石英ガラスの薄い平板３ａ，３ｂを密着さ
せ、これら一対の平板３ａ，３ｂの間にテフロンなどの
スペーサ４によって狭い放電空間５を形成したものであ
る。この放電空間５内にはパイプ６を通して原料ガスが
供給され、誘電率の高い石英ガラスによる無声放電によ
って放電空間５内でオゾンを発生し、このオゾンをパイ
プ７によって半導体製造装置などに供給する。

【０００３】上述のような構成からなるオゾン発生装置
では、電極板１ａ，１ｂの各表面に石英ガラスなどの高
誘電体平板３ａ，３ｂを密着させることで電極板１ａ，
１ｂの各表面を覆っているため、放電時の衝撃などによ
って電極板１ａ，１ｂの表面から発生する不純物の拡散
を防止することができる。それ故、特に半導体を製造す
る場合のように、クリーンなオゾンをウエハ上に供給す
る必要がある場合に、上記構造からなるオゾン発生装置
は有効な手段となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のオゾン発生装置にあっては、一対の平行な電極板１
ａ，１ｂの表面に石英ガラスからなる薄い平板３ａ，３
ｂを密着させ、これら平板３ａ，３ｂの間に一定間隔の
狭い放電空間５を形成してその間で放電させるものであ
ったため、例えばオゾン発生装置内に流し込む原料ガス
量の増減による内部圧力の変化や装置内の残留ガス抜い
てきれいにするために内部を減圧する場合の内部圧力の
変化などに対して放電空間５の隙間寸法が変化し易いも
のであった。即ち、放電空間５をスペーサ４などによっ
てその間隔を一定に保持したとしても、平板３ａ，３ｂ
はそれ自体が薄く形成され且つある程度の面積を有して
いるために内部圧力の変動によって撓み変形を受けやす
く、その結果平板３ａ，３ｂの面積全体で見たときには
放電空間５の寸法変化がかなり大きくなってしまうこと
になる。特に、オゾン発生装置における上記放電空間５
の隙間寸法はもともと数mm以下と微小であり、また寸法
変化による静電容量の変動がオゾン発生量に大きく影響
することから、僅かな距離の変動でもオゾン発生量に影
響を及ぼす。特に装置内部を減圧した場合には、予想以
上の負荷が平板３ａ，３ｂにかかり、時として平板３
ａ，３ｂを破損してしまう虞れがあった。

【０００５】そこで、この発明が解決しようとする技術
的課題は、内部圧力の変化に対する誘電体の変形と、こ
の誘電体の変形による放電空間の隙間寸法の変化および
オゾン発生量の変動とを防止する点にあり、常にクリー
ン度の高いオゾンを安定的に供給することのできるオゾ
ン発生装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記技術的課
題を解決するために、電極の表面を誘電体により被覆し
た複数の電極棒と、これら電極棒をケーシングの原料ガ
スの流路内に保持する支持プレートとを備え、この支持
プレートによって前記電極棒を互いに平行で且つ隣接し
た電極棒同士が接近した状態となるように配置すると共
に、隣接する電極棒を交互に接地電極と高電圧電極とし
て作用させ、接地電極又は高電圧電極のいずれか一方の
電極棒の周囲を他方の極性の電極棒で囲みその間に放電
空間を形成したオゾン発生装置を手段としている。

【０００７】

【作用】上述の手段によれば、複数の電極棒同士の間に
放電空間を形成し、この放電空間に原料ガスを流すこと
により、隣接する電極棒の間で放電が行われてオゾンが
発生する。

【０００８】

【実施例】以下添付図面に基づいて本発明の実施例を詳
細に説明する。図１乃至図５は、本発明に係るオゾン発
生装置の一実施例を示したものである。この実施例にお
いて、オゾン発生装置は、接地電極と高電圧電極とから
なる電極棒１０ａ，１０ｂを内部に多数配列した円筒状
のケーシング１１と、このケーシング１１の左右の側壁
を形成する電極棒１０ａ，１０ｂの支持プレート１２
ａ，１２ｂとで構成されている。

【０００９】上記一対の支持プレート１２ａ，１２ｂ
は、方形状のアルミニウム板１３ａ，１３ｂとその表面
に密着して重合する同一形状の石英ガラス板１４ａ，１
４ｂとで構成されている。そして、これら支持プレート
１２ａ，１２ｂの表面側には前記電極棒１０ａ，１０ｂ
の基部に設けられた雄ネジ部１５ａ，１５ｂを固定する
ための雌ネジ孔１６ａ，１６ｂが電極棒１０ａ，１０ｂ
の数に対応して支持プレート１２ａ，１２ｂの全面に設
けられている。この雌ネジ孔１６ａ，１６ｂの開設位置
は、左右の支持プレート１２ａ，１２ｂで異なっている
が、その位置は規則正しく等間隔に設けられており、図
４に示したように、白丸で示した左側の支持プレート１
２ａ（図２において左側に図示）の雌ネジ孔１６ａに対
して、その間隙に入るように黒丸で示した右側の支持プ
レート１２ｂ（図２において右側に図示）の雌ネジ孔１
６ｂが開設されている。このような位置関係となるよう
左右の支持プレート１２ａ，１２ｂに雌ネジ孔１６ａ，
１６ｂを開設することにより、これらの雌ネジ孔１６
ａ，１６ｂにそれぞれ固定した電極棒１０ａ，１０ｂを
互いに向かい合わせて近づけても両者を接触させずに近
接配置することができる。なお、図２に描かれている雌
ネジ孔１６ａ，１６ｂは、その数を一部省略してある。

【００１０】図３に示したように、左右の支持プレート
１２ａ，１２ｂのアルミニウム板１３ａ，１３ｂと石英
ガラス板１４ａ，１４ｂの間には、電極棒１０ａ，１０
ｂの周囲をシールするＯリング１７ａ，１７ｂが、各雌
ネジ孔１６ａ，１６ｂの周囲にそれぞれ配置されてい
る。また、それぞれの石英ガラス板１４ａ，１４ｂの四
隅には、連結杆１９の端部を固定するための取付孔２０
が設けられている。更に、アルミニウム板１３ａ，１３
ｂの内部には電極棒１０ａ，１０ｂを冷却するための空
所２１ａ，２１ｂが形成されており、この空所２１ａ，
２１ｂに冷却水や冷却オイルなどの冷媒を送り込むこと
により電極棒１０ａ，１０ｂを効率的に冷却することが
できる。

【００１１】左右の支持プレート１２ａ，１２ｂの間に
挟まれている円筒状のケーシング１１は、上記石英ガラ
ス板１４ａの表面に雌ネジ孔１６ａを囲むようにして形
成された周溝１８に端部が嵌合する外筒ケーシング２３
と、その内側に設けられた内筒ケーシング２４との二重
構造となっている。この実施例において、内筒ケーシン
グ２４は図２に示したように、左側支持プレート１２ａ
寄りの第１内筒部材２５と、右側支持プレート１２ｂ寄
りの第２内筒部材２６との組合せにより構成されてい
る。これらの内筒部材２５，２６は、いずれも円筒状の
スペーサ部２７，２８と、その前面に設けられて外筒ケ
ーシング２３の内周面に密接する円板状の鍔部２９，３
０とを有し、さらに第１内筒部材２５の鍔部２９の先端
には第２円筒部材２６の鍔部３０に当接するまで延びる
円筒状の放電部３１を備えている。前記スペーサ部２
７，２８は外筒ケーシング２３に設けられている原料ガ
スの供給口３２およびオゾンガスの流出口３３に対応し
た位置にあると共に、各スペーサ部２７，２８の円筒周
面には上下左右の４ヵ所に小孔３４，３５が形成されて
おり、それぞれが原料ガスの供給通路およびオゾンガス
の流出通路を形成している。

【００１２】また、図２に示したように、上記各内筒部
材２５，２６の鍔部２９，３０には、近い方の支持プレ
ート１２ａ，１２ｂの雌ネジ孔１６ａ，１６ｂに対応し
た位置に電極棒１０ａ，１０ｂの貫通孔３６，３７がそ
れぞれ開設されており、また遠い方の支持プレート１２
ｂ，１２ａの雌ネジ孔１６ｂ，１６ａに対応した位置に
は貫通孔３６，３７よりも小径のガス送通孔３８，３９
が開設されている。なお、上述した外筒ケーシング２３
および内筒ケーシング２４はいずれも石英ガラスにより
形成されている。

【００１３】一方、電極棒１０ａ，１０ｂは、図３に示
したように、いずれも円柱状のアルミニウム電極４５の
表面全体を石英ガラスなどの誘電体４６で被覆したもの
である。この誘電体４６は厚さが約１ｍｍ前後の円筒体
で形成されており、アルミニウム電極４５とは導電性の
接着剤により接合されている。なお、前述したように電
極棒１０ａ，１０ｂの基部には前記支持プレート１２
ａ，１２ｂの雌ネジ孔１６ａ，１６ｂにねじ込まれる雄
ネジ部１５ａ，１５ｂが設けられている。また、この電
極棒１０ａ，１０ｂは支持プレート１２ａ，１２ｂの雌
ネジ孔１６ａ，１６ｂに固定された時にその支持プレー
ト１２ａ，１２ｂに近い方の内筒部材２５，２６の鍔部
２９，３０に形成された貫通孔３６，３７を通って放電
部３１内に延び且つその先端部が遠い方の内筒部材２
６，２５の鍔部３０，２９に形成されたガス送通孔３
９，３８の手前に位置する。これらの電極棒１０ａ，１
０ｂはそれぞれの支持プレート１２ａ，１２ｂに固定さ
れることにより、支持プレート１２ａ，１２ｂの表面に
対して直交する方向に延び且つそれぞれの電極棒１０
ａ，１０ｂが互いに平行となるように支持プレート１２
ａ，１２ｂに立設保持される。上記各電極棒１０ａ，１
０ｂの太さは、基端部から先端部まで一定であり、また
いずれも電極棒１０ａ，１０ｂも同一の太さであるが、
図３および図４に示したように、装置を組付けた時に左
右方向から相手側の隙間に延びた電極棒１０ａ，１０ｂ
同士の最も近接した隙間距離Ｌが０．５ｍｍ程度となる
ような太さに設定するのが放電を効率的に行うためには
望ましい。上記電極棒１０ａ，１０ｂのうち、一方の支
持プレート１２ａに保持された電極棒１０ａをアースす
ることで接地電極として作用させ、他方の支持プレート
１２ｂに保持された電極棒１０ｂを図示外の交流高電圧
電源に接続することにより高電圧電極として作用させ
る。この場合、電極棒１０ａ，１０ｂと極性との関連性
はないため、いずれの電極棒を接地電極としても高電圧
電極としても構わない。

【００１４】次に、上述のようにして組付られたオゾン
発生装置の作用について説明する。装置のスイッチを入
れると原料ガスが供給されると共に、一方側の電極棒１
０ｂに交流の高電圧が印加され、アースされている他方
の電極棒１０ａとの間で放電が行われる。この放電は両
方の電極棒１０ａ，１０ｂが最も接近している放電空間
で行われ易いため、この実施例では図４にも示したよう
に、一本の電極棒１０ａに対してその周囲４ヵ所が他方
の極性を有する電極棒１０ｂにより囲まれているので、
電極棒１０ａ，１０ｂ同士が最も接近した放電空間４７
が４箇所に形成されることとなり、その結果、電極棒１
０ａ，１０ｂの長さ方向に沿って４箇所の線上で放電が
行われることになる。このようにして、全ての電極棒１
０ａ，１０ｂの回りに形成されている４箇所の放電空間
４７で放電が行われる。

【００１５】一方、原料ガスは供給口３２から外筒ケー
シング２３内に送り込まれるのち、第２内筒部材２６の
スペーサ部２８に開設された小孔３５から内筒ケーシン
グ２４内に入り、更に鍔部３０に開設されたガス送通孔
３９から第１内筒部材２５の放電部３１内に流入する。
そして、これらの原料ガスは電極棒１０ａ，１０ｂの表
面に沿って前記放電空間４７および図４に示したように
隣り合う４本の電極棒によって囲まれた空隙４８を強制
的に下方に流れる。そして、その間で放電作用を受けて
オゾンガスを発生する。オゾンを含むガスは第１内筒部
材２５の鍔部２９に形成されたガス送通孔３８からスペ
ーサ部２７内に送り出され、さらにスペーサ部２７の小
孔３４から流出口３３を介して半導体製造装置内に導か
れる。

【００１６】このように、本実施例では上記構成からな
る内筒ケーシング２４を設けたことにより、原料ガス及
びオゾンガスの流路を強制的に形成しているので、原料
ガスが一部の電極棒１０ａ，１０ｂだけに偏って流れる
といったことがなく、結果的に各電極棒１０ａ，１０ｂ
で均一な放電を行わせることができることから放電効率
が上がることにもなる。また、この実施例では電極を丸
棒で構成しているために、平板電極に比較して装置内部
の圧力変化に対して変形する度合いが極めて小さくな
り、結果的に放電空間４７の隙間距離Ｌの変動も抑えら
れて安定的な放電ないしオゾンの発生を得ることができ
る。更に、上記実施例では多数の電極棒１０ａ，１０ｂ
を配設することで放電の箇所を多数設け且つそれぞれの
電極棒１０ａ，１０ｂを一本ごと独立して保持させてい
る。その結果、平板電極のようにその間隔が一箇所でも
狂ってしまうと全体に及ぼす影響が大きいのに対して、
本実施例では電極棒１０ａ，１０ｂ一本の取付寸法など
の狂いが他の電極棒１０ａ，１０ｂに影響を及ぼすこと
がなく、結局はほぼ所定のオゾン発生量を得ることがで
きることになる。また、上述したように、電極が一本ご
とに独立していることから、電極棒１０ａ，１０ｂの数
を増減することによりオゾン発生量を調整することが出
来るほか、メンテナンスの点でも破損した電極棒のみを
取り替えることで容易となる。さらに、この実施例では
電極の表面は石英ガラスにより被覆されているのに加え
て、外筒ケーシング２３及び内筒ケーシング２４のみな
らず支持プレート１２ａ，１２ｂの表面部分も石英ガラ
スにより構成されており、放電する部分だけでなく原料
ガスおよびオゾンガスの流路も全て石英ガラスによって
形成されているために、半導体製造に必要なクリーンな
オゾンを確実に供給することが可能となる。

【００１７】なお、上記実施例では電極としてアルミニ
ウムの丸棒を用いた場合について説明したが、例えば誘
電体の内壁にニッケルなどの導電皮膜を形成し、これを
電極として用いることもできる他、誘電体の種類も石英
ガラスに限定されないのは勿論である。また、電極棒の
数および支持プレートに形成された雌ネジ孔の数も上記
実施例のものに限定されず、それに加えて接地電極棒と
高電圧電極棒との間に形成した放電空間も上記実施例に
示したような４箇所に限定されないのは勿論であり、電
極棒の配置を変えることにより増やすこともできる。さ
らに、上記実施例では電極棒をねじ込むことによって固
定しているが、他の公知手段により電極棒を固定しても
よい。そしてまた、上記実施例では支持プレートのアル
ミニウム板に空所を設け、この空所内に流入させた冷媒
によって電極棒を冷却しているが、この他にも例えば電
極棒の内部に通路を形成し、この通路内に冷媒を流すこ
とにより直接電極棒を冷却することもできる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るオゾ
ン発生装置によれば、電極の表面を誘電体により被覆し
た複数の電極棒を互いに接近した状態で配置し、これら
隣接する電極棒同士の間で放電するようにしたから、従
来の平板電極の場合に比べて装置の内部圧力の変化に対
する誘電体の変形が少なくて済み、結果的に安定したオ
ゾン発生量を得ることができる。また、複数の電極棒を
それぞれ独立して保持しているため、電極棒の数量や放
電箇所を増減することでオゾン発生量を容易に調整する
ことができる他、電極棒の取り替えも容易に行えること
からメンテナンスの面でも平板電極に比較して有利とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るオゾナイザの全体を示す斜視図で
ある。

【図２】上記オゾナイザの分解斜視図である。

【図３】上記図１に係るオゾナイザの半断面図である。

【図４】支持プレートに設けられた雌ネジ孔の配置図で
ある。

【図５】支持プレートに保持された電極棒の配置図であ
る。

【図６】従来におけるオゾナイザの一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】 １０ａ 電極棒（接地電極） １０ｂ 電極棒（高電圧電極） １１ ケーシング １２ａ 支持プレート １２ｂ 支持プレート ２３ 外筒ケーシング ２４ 内筒ケーシング ４５ アルミニウム電極 ４６ 誘電体 ４７ 放電空間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極の表面を誘電体により被覆した複数
   の電極棒と、これら電極棒をケーシングの原料ガスの流
   路内に保持する支持プレートとを備え、この支持プレー
   トによって前記電極棒を互いに平行で且つ隣接した電極
   棒同士が接近した状態となるように配置すると共に、隣
   接する電極棒を交互に接地電極と高電圧電極として作用
   させ、接地電極又は高電圧電極のいずれか一方の電極棒
   の周囲を他方の極性の電極棒で囲みその間に放電空間を
   形成したことを特徴とするオゾン発生装置。
2. 【請求項２】 電極の表面を誘電体により被覆した複数
   の電極棒と、これら電極棒の基部を固定してケーシング
   の原料ガスの流路内に前記電極棒を保持する左右一対の
   支持プレートとを備え、接地電極として作用する複数の
   電極棒を一方の支持プレートによって保持する一方、高
   電圧電極として作用する残りの電極棒を他方の支持プレ
   ートによって保持させ、原料ガスの流路の両側に電極棒
   が互いに向き合う状態に支持プレートを配置すること
   で、一方側から延びる電極棒を他方側の電極棒の隙間に
   挿入し、これら電極棒が互いに平行で且つ隣接した電極
   棒同士が接近した状態となるように配置しその間に放電
   空間を形成したことを特徴とする請求項１記載のオゾン
   発生装置。
3. 【請求項３】 上記各電極棒は、それぞれが独立して支
   持プレートに取付けられていることを特徴とする請求項
   １又は２記載のオゾン発生装置。