JPH01208305A

JPH01208305A - オゾン発生装置

Info

Publication number: JPH01208305A
Application number: JP3210288A
Authority: JP
Inventors: Kimiharu Matsumura; 松村　公治; Keisuke Shigaki; 志柿　恵介; Junichi Nagata; 純一永田
Original assignee: Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1988-02-15
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1989-08-22
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JP2641886B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、オゾン発生装置に関する。

（従来の技術）一般に、無声放電によるエネルギーや、水銀放電管から
放出される紫外線の光子エネルギー等によって、一部の
酸素分子が解離して原子状態となり、この原子状酸素が
酸素分子と結合して酸素３原子のオゾンが生成する。無
声放電によるオゾン発生装置例として、例えば第４図に
示す装置がある。この図において、平板状の接地電極（
１ａ）はこれを冷却するために設けられたウォータージ
ャケット■の一部として設置されている。この接地電極
（１ａ）の上方には、平板状の誘電体■が接して配置さ
れており、この誘電体■は放電ギャップ■を介して平板
状の高圧電極（イ）と近接対向して配置され、この高圧
電極に）の上方には高圧電極に）を冷却するための冷却
フィン■が接して設けられている。

オゾンを生成するための上記放電ギャップ■は高圧電極
（至）の下面と誘電体■の上面との間に形成され、この
放電ギャップ■は原料ガス人口０およびオゾンガス出口
■に接続されている。また、上記ウォータージャケット
■には冷却水入口（ハ）と冷却水出口（９）が設置され
ている。これらはすべて筐体（１０）の内部に収納され
ている。

そして、このような構成のオゾン発生装置において、高
圧電極に）および接地電極（１ａ）に図示しない高電圧
電源から高電圧を供給し、放電ギャップ（３）内で無声
放電を発生させる。このとき原料ガス入口■から少なく
とも酸素を含むガスを供給すると、放電ギヤツブ■内で
酸素の一部が活性化されオゾンが発生する１発生したオ
ゾンは、オゾンガス出口■から取り出される。一般に放
電に伴って熱が発生し、両電極および放電ギヤツブ■内
はかなり高温となる。第５図は温度とオゾンの分解半減
期を示すグラフで温度が高くなるとオゾンの分解は顕著
となるーしたがって高濃度のオゾンを得るためには効率
よく電極および放電ギャップ■を冷却することが必要で
ある。

（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では接地電極
（１ａ）は冷却水によって十分冷却されるが、絶縁性を
保つ為に、高圧電極に）は冷却フィン■の空冷により冷
却される程度であった為、特に高圧電極に）の温度が上
昇していた。そこで、供給される酸素がこの熱により温
度上昇し、この酸素の温度上昇によりオゾンの分解は著
しく促進され、放電によって生成されたオゾンが放電ギ
ヤツブ■内で再び分解されて、オゾンの生成効率が低下
し所望の高濃度のオゾンを得ることができないという問
題があった。

ここで、上記冷却水による電極の冷却によると高い効率
の冷却は期待できるものの、そのためには冷却水の流動
する流路をよどみのない熱伝達良好な形状に形成する必
要があり、したがって流路が複雑化する結果、電極冷却
部をコンパクト化するのが困難であるとか、冷却水を流
動させる流路を電極の近くに持つことに起因する冷却水
漏れ対策あるいは絶縁対策等から多くのインターロック
。

アラーム等の安全対策に関与するオペレーションとメン
テナンスは避けられない事情があった。

また、上記冷却フィンによる電極の冷却では高効率の冷
却は空気を冷却流体として使用することから、高出力の
ファンによる冷却フィンへの送風に以ってのみ可能であ
り、したがって装置の大型化は必然的であると言える。

本発明は、上記点に対処してなされたもので、オゾンの
生成効率を向上し、高濃度のオゾンを得ることのできる
コンパクトで簡便なオゾン発生装置を提供するものであ
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、対向配置した電極間に電圧を印加してオゾン
を発生させる装置において、上記両電極の周囲に接して
電気絶縁性の熱電導体と、この熱伝導体を介して上記両
電極を一体冷却する冷熱源から成る冷却機構を具備した
ことを特徴とするオゾン発生装置を得るものである。

（作用）本発明は、対向配置した両電極の周囲に接して電気絶縁
性の熱伝導体と、この熱伝導体を介して上記両電極を一
体冷却する冷熱源からなる冷却機構を具備したことによ
り、上記電圧を印加する電極を低温の熱伝導体によって
直接冷却できるので冷却能力が著しく向上する。そして
、液冷の代わりに同体の熱伝導体を用いて両電極の冷却
を行なうため、冷却液の流路を形成する必要はなく、装
置をコンパクトに構成することができ、更に装置の製造
、オペレーション及びメンテナンスが簡便となる。

更に、両電極における電気絶縁性を十分に確保できるた
め、電極表面への液体のリーク等による電極間の放電の
停止及び漏電による危険の発生を抑止でき、このオゾン
発生装置のみならず、このオゾン発生装置を使用してい
る設備全体の信頼性を向上させることを可能とするもの
である。

（実施例）以下本発明装置の一実施例につき図面を参照して説明す
る。

例えばチタン製の平板状高圧電極（１１）と、この高圧
電極（１１）にスペーサ（１２）によって調整された空
隙（１３）とセラミック製誘電体（１４）を介して対向
した平板状接地電極（１６）が設けられている。この両
電極の外周には、電気絶縁性が良好でしかも熱伝導性が
良好なる材質例えばアルミナ、ベリリア。

マグネシア等のセラミックスから成る平板状熱伝導体（
１７）が接して設けられており、それらの末端部は統合
されて一体とな・す、保有熱量の十分に大きい冷熱源と
して機能する冷却ブロック（１８）に接合されている。

この冷却ブロック（１８）は、冷却ブロック（１８）を
冷却するための冷却コイル（１９）と、この冷却コイル
（１９）に冷却水を循環させるための冷却装置（２０）
、更に上記冷却ブロック（１８）を常に所定温度に保つ
ため、この冷却ブロック（１８）における検知温度に応
じて上記冷却装置（２０）に制御信号を送る機能を持つ
温度制御装置（２１）を備えている。

そして、上記空隙（１３）と誘電体（１４）を介して対
向して放電領域を形成した高圧電極（１１）と接地電極
（１６）との間に、少なくとも酸素を含んだガスを供給
するガス供給口（２２）が設けられており、上記ガス供
給口（２２）はガス流量調節器（２３）を介して酸素供
給源（２４）に接続されている。また、このガス供給口
（２２）の対向部には、少なくともオゾンを含んだガス
を放出可能なガス出口（２５）が設けられている。この
高圧電極（１１）と接地電極（１６）に電圧を印加する
如く高圧電源（２６）が接続設置されている。

このようにしてオゾン発生装置が構成されている。

次に、上述したオゾン発生装置によるオゾンの発生方法
を説明する。

まず、冷却ブロック（１８）の温度を温度制御装置（２
１）によってモニターしつつ、冷却装置（２０）から冷
却水等を冷却コイル（１９）内に循環させ、冷却ブロッ
ク（１８）を所定温度まで冷却する。この冷却ブロック
（１８）の冷却に伴って、高圧電極（１１）と接地電極
（１６）の外周に装着した平板状熱伝導体（１７）が冷
却される。

そして、冷却状態の上記高圧電極（１１）及び接地電極
（１６）に高圧電源（ｚ６）で例えば周波数１〜１０Ｋ
Ｈｚ。

電圧１〜ｌ０ＫＶ程度の高電圧を印加する。この時、酸
素供給源（２４）とガス流量調節器（２３）で所望の流
量が例えば０．１〜２０ＳＱ／ｍｉｎ程度の少なくとも
酸素を含んだガスを、ガス供給口（２２）から空隙（１
３）に流す。ここで、電圧を印加した両電極（１１）　
（１６）の間に誘電体（１４）と空隙（１３）を設けた
放電領域で生ずる無声放電によりオゾンが発生し、ガス
出口（２５）より図示しないオゾンを使用する処理部等
にオゾンを含んだガスが送られる。

尚、生成されたオゾンの寿命は温度に依存し、第５図に
示すように温度が高くなるとオゾンの寿命は急激に短く
なる。このため１発熱体である両電極（１１）（１６）
付近の温度を十分に下げる必要があり、上記平板状熱伝
導体（１７）の温度が例えば２０℃以下となるように冷
却ブロック（１８）の温度を制御するのが望ましい。

ここで上述したオゾン発生装置の両電極（１１）（１６
）の冷却を電気絶縁性の熱伝導体（１７）により上記冷
却ブロック（１８）の温度を１〜２℃程度とした場合と
、上記高圧電極（１１）をファンによる空冷で空気温度
を２０℃程度で空気流量を２０３Ｑ／＋ａｉｎ程度にし
て接地電極（１６）を水による液冷で水温を２０℃程度
で冷却水流量を０．５４／ｗｉｎ程度とした場合の供給
する酸素流量と発生するオゾン濃度の関係の比較を第２
図に示す。この特性例から判るように、酸素流量が少な
い場合は発生するオゾン濃度に顕著な差がみられる。こ
れは、上記両電極（１１）（１６）を冷却する能力の違
いを示しているのと同じであり、電気絶縁性を有する熱
伝導体（１７）を用いると、この両電極（１１）　（１
６）を直接低温で冷却するのが可能となり、冷却能力が
著しく向上する。そして、冷却液の代わりに固体の熱伝
導体（１７）を用いて上記両電極（１１）（１６）の冷
却を行なうため、冷却液の流路を形成する必要はなく、
装置を非常にコンパクトに構成することができ、装置の
オペレーションとメンテナンスが簡便となる。更に、上
記両電極（１１）（１６）における電気絶縁性を十分に
確保できるため、オゾン発生装置のみならず、このオゾ
ン発生装置を使用している設備全体の信頼性を向上させ
ることができる。

また、第３図は本発明装置の他の実施例を示す構成図で
あり、これは第１図に示す装置を複数個積層することに
よってスケールアップし、大量のオゾンを発生可能とし
たもので、複数の電極を１系統の冷却ブロック（１８）
により冷却することができ、その結果よりコンパクトに
構成し、スペースを有効に使用することが可能となる。

上記実施例の熱電導体は電気絶縁性が良好でしかも熱伝
導性が良好なる材質としてセラミックスを用いて説明し
たが、これに限定するものではなく、例えば石英、ルチ
ル等の金属酸化物、高アルミナ煉瓦、カーボン煉瓦等の
煉瓦類を含め、電気絶縁性が良好で、且つ熱伝導性に優
れた材質であれば何れでもよい。

また、上記実施例の各電極（１１）　（１６）間の放電
は、電極の間に誘電体（１４）と空隙（１３）を設けた
無声放電で説明したが、オゾン発生するための放電なら
よく、コロナ放電でもグロー放電でもよい。

更に、上記実施例では冷却ブロック（１８）の冷却に冷
却水を循環させた冷却コイル（１９）を使用しているが
、冷却方式は特に限定するものではなく。

ヒートパイプや電子冷却による方法等も好都合に利用す
ることができる。

以上述べたようにこの実施例によれば、対向配置した両
電極の周囲に接して電気絶縁性の熱伝導体と、この熱伝
導体を介して上記両電極を一体冷却する冷熱源からなる
冷却機構を具備したことにより、上記電圧を印加する電
極を低温の熱伝導体によって直接冷却できるので冷却能
力が著しく向上する。そして、液冷の代わりに熱伝導体
を用いて両電極の冷却を行なうため、冷却液の流路を形
成する必要はなく、装置をコンパクトに構成することが
でき、更に装置の製造、オペレーション及びメンテナン
スが簡便となる。

更に、両電極における電気絶縁性を十分に確保できるた
め、電極表面への液体のリーク等による電極間の放電の
停止及び漏電による危険の発生を抑止でき、このオゾン
発生装置のみならず、このオゾン発生装置を使用してい
る設備全体の信頼性を向上させることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、オゾン発生装置の
電極の冷却効率を向上させることにより、オゾンの発生
効率を顕著に向上させることができ、コンパクトで簡便
でしかも信頼性の高い装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するためのオゾン
発生装置の構成図、第２図は第１図の冷却の効果を説明
するための曲線図、第３図は第１図の他の実施例説明図
、第４図は従来のオゾン発生装置の構成図、第５図は温
度とオゾン分解半減期の関係を示す曲線図である。１１・・・高圧電極、　　　　１６・・・接地電極、１
７・・・熱伝導体、　　　　１８・・・冷却ブロック、
２０・・・冷却装置、　　　　２１・・・温度制御装置
。特許出願人　　チル九州株式会社第２図４Ｒ＃＊；Ａ、＋　　（）７ｍ　ｌ’ｎ）第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

対向配置した電極間に電圧を印加してオゾンを発生させ
る装置において、上記両電極の周囲に接して電気絶縁性
の熱伝導体と、この熱伝導体を介して上記両電極を一体
冷却する冷熱源からなる冷却機構を具備したことを特徴
とするオゾン発生装置。