JP2021143092A

JP2021143092A - Gas generation method

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Publication number: JP2021143092A
Application number: JP2020042920A
Authority: JP
Inventors: 貴翔佐藤; Takahiro Sato
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2040-03-12
Also published as: JP7187124B2

Abstract

To provide a gas generation method capable of highly accurately controlling a concentration of generated gas, with a gas generation apparatus with a relatively simple structure.SOLUTION: A limit controller 22 within an ozone power supply 2 can limit the maximum output power Wmax from the initial set maximum power IWmax to the limit input power WL (<IWmax) under the control of a controller 5. The limit input power calculating process executed under the control of the controller 5 includes steps S1 to S4. In step S3, the supply power of the ozone power supply 2 necessary for the temporary control in step S2 is calculated as the ideal input power CW. Then, in step S4, the ideal input power CW is divided by the determined power ratio DW smaller than "1" to calculate the limit input power WL. The limit input power WL is set as the maximum output power Wmax at the execution of the real control process in step S10.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、単一のガス発生用電源を有するガス生成装置を用い、原料ガスから生成ガスを生成するガス生成方法に関する。 The present disclosure relates to a gas generation method for generating a generated gas from a raw material gas by using a gas generating apparatus having a single gas generating power source.

誘電体バリア放電を利用した代表的な従来のガス生成方法として、オゾン生成方法がある。オゾン生成方法は、オゾン用電源及びオゾン発生器を主要構成要素としたオゾン生成装置を用いてオゾンを発生させていた。従来のオゾン生成装置において、所望のオゾン発生量（オゾン濃度×ガス流量）に応じて、オゾン発生器１への最大出力電力Ｗmax［Ｗ］を決定し、決定した最大出力電力Ｗmaxの電源供給能力を有するオゾン用電源を採用していた。 There is an ozone generation method as a typical conventional gas generation method using a dielectric barrier discharge. In the ozone generation method, ozone was generated using an ozone generator whose main components were an ozone power source and an ozone generator. In the conventional ozone generator, the maximum output power Wmax [W] to the ozone generator 1 is determined according to the desired ozone generation amount (ozone concentration × gas flow rate), and the power supply capacity of the determined maximum output power Wmax. The power source for ozone was adopted.

このようなオゾン生成装置として、例えば、特許文献１に開示されたオゾンガス供給システムにおけるオゾン発生ユニットが挙げられる。 Examples of such an ozone generator include an ozone generation unit in the ozone gas supply system disclosed in Patent Document 1.

そして、上述したオゾン生成装置を用いたオゾン生成方法では、オゾン濃度をフィードバックデータとしてＰＩＤ制御を実行することにより、目標のオゾン発生量に必要な理想投入電力ＣＷ（≦Ｗmax）になるようにオゾン用電源の定格性能（供給電力）を調整していた。 Then, in the ozone generation method using the ozone generator described above, ozone is executed so that the ideal input power CW (≦ Wmax) required for the target ozone generation amount is obtained by executing PID control using the ozone concentration as feedback data. The rated performance (power supply) of the power supply was adjusted.

特許第５６２７０２７号公報Japanese Patent No. 5627027

一方、要求されるオゾン発生量がユーザごとに異なる場合が多いというユーザ要求傾向がある。このユーザ要求傾向に対応すべく、比較的大きな最大出力電力Ｗmaxを有するオゾン用電源を採用するのが一般的であった。 On the other hand, there is a tendency for users to request that the amount of ozone generated is often different for each user. In order to respond to this tendency of user demand, it was common to adopt an ozone power source having a relatively large maximum output power Wmax.

すなわち、比較的小容量のオゾン発生量を生成することを主目的としたオゾン生成装置であっても、比較的大容量のオゾン発生量を生成する能力を持たせるべく、十分大きい最大出力電力Ｗmaxを有するオゾン用電源を採用することが一般的であった。なお、原料ガスのガス流量が一定の場合、オゾン発生量とオゾン濃度とは比例関係を有する。 That is, even an ozone generator whose main purpose is to generate a relatively small amount of ozone generated is a sufficiently large maximum output power Wmax so as to have an ability to generate a relatively large amount of ozone generated. It was common to adopt a power source for ozone having. When the gas flow rate of the raw material gas is constant, the amount of ozone generated and the ozone concentration have a proportional relationship.

このため、要求されるオゾン発生量が比較的小容量の場合、オゾン発生器が必要とする投入電力［Ｗ］（以下、この電力を「理想投入電力ＣＷ」とする）は、オゾン用電源の最大出力電力Ｗmax［Ｗ］に対してかなり小さくなる。例えば、理想投入電力ＣＷは最大出力電力Ｗmaxの２０％以下になることが考えられる。 Therefore, when the required ozone generation amount is relatively small, the input power [W] required by the ozone generator (hereinafter, this power is referred to as "ideal input power CW") is the ozone power source. It is considerably smaller than the maximum output power Wmax [W]. For example, the ideal input power CW may be 20% or less of the maximum output power Wmax.

この場合、最大出力電力Ｗmaxから理想投入電力ＣＷまで絞った供給能力で、オゾン用電源を動作させることになる。但し、理想投入電力ＣＷはオゾン発生器１内の冷却水の温度、流量等により、時々刻々変化する。 In this case, the ozone power supply is operated with the supply capacity narrowed down from the maximum output power Wmax to the ideal input power CW. However, the ideal input power CW changes from moment to moment depending on the temperature, flow rate, etc. of the cooling water in the ozone generator 1.

通常、オゾン生成装置によるオゾン濃度に関するＰＩＤ制御を実行すると、オゾン用電源の最大出力電力Ｗmaxの１％程度がオゾン用電源の電力変動量となる。すなわち、最大出力電力Ｗmaxとオゾン用電源の電力変動量とは正の相関を有している。 Normally, when PID control regarding the ozone concentration is executed by the ozone generator, about 1% of the maximum output power Wmax of the ozone power supply becomes the power fluctuation amount of the ozone power supply. That is, the maximum output power Wmax and the power fluctuation amount of the ozone power source have a positive correlation.

一方、オゾン用電源の供給電力が数十〜数百［Ｗ］程度の変動でオゾン濃度の制御精度に影響を与えてしまう。 On the other hand, the power supply of the ozone power source fluctuates from several tens to several hundreds [W], which affects the control accuracy of the ozone concentration.

したがって、要求されるオゾン発生量が比較的小容量な場合、最大出力電力Ｗmax［Ｗ］の１％程度の変動量でオゾン用電源の供給電力（オゾン発生器への投入電力）を変動させても、供給電力の変動量が大きいため、オゾン濃度の変動量も大きくなってしまう。 Therefore, when the required ozone generation amount is relatively small, the supply power of the ozone power supply (power input to the ozone generator) is changed by a fluctuation amount of about 1% of the maximum output power Wmax [W]. However, since the amount of fluctuation in the supplied power is large, the amount of fluctuation in the ozone concentration is also large.

このため、従来のオゾン生成方法は、オゾン濃度の微調整が困難となり、オゾン濃度制御精度が低いという問題点があった。 Therefore, the conventional ozone generation method has a problem that it is difficult to finely adjust the ozone concentration and the ozone concentration control accuracy is low.

要求されるオゾン発生量が多岐にわたる場合でもオゾン濃度制御精度が低くならないようにするためには、多様なオゾン発生量（オゾン濃度）に対応した複数の最大出力電力Ｗmaxを有する複数のオゾン用電源を設ける必要があった。 In order to prevent the ozone concentration control accuracy from becoming low even when the required ozone generation amount is diverse, a plurality of ozone power supplies having a plurality of maximum output powers Wmax corresponding to various ozone generation amounts (ozone concentration). It was necessary to provide.

この場合、互いの最大出力電力Ｗmaxが異なる複数のオゾン用電源を有する一のオゾン生成装置（第１の態様）、各々が独立したオゾン用電源を有する複数のオゾン生成装置（第２の態様）が考えられる。 In this case, one ozone generator having a plurality of ozone power sources having different maximum output powers Wmax (first aspect), and a plurality of ozone generators each having an independent ozone power source (second aspect). Can be considered.

なお、第２の態様では、複数のオゾン生成装置間でオゾン用電源の最大出力電力Ｗmaxは異なっている。上述した第１及び第２の態様のいずれも、互いの最大出力電力Ｗmaxが異なる複数のオゾン用電源の開発が必要となり、装置コストや開発コストの増大を招くため望ましくない。 In the second aspect, the maximum output power Wmax of the ozone power source is different among the plurality of ozone generators. Both of the first and second aspects described above are not desirable because they require the development of a plurality of ozone power sources having different maximum output powers Wmax from each other, which leads to an increase in equipment cost and development cost.

このように、オゾン生成方法に代表される従来のガス生成方法は、比較的簡単な構成のガス生成装置を用いて、高精度な生成ガス（オゾンガス）の濃度制御を行うことができないという問題点があった。 As described above, the conventional gas generation method represented by the ozone generation method has a problem that the concentration of the generated gas (ozone gas) cannot be controlled with high accuracy by using a gas generation device having a relatively simple configuration. was there.

本開示は上記問題点を解決するためになされたもので、比較的簡単な構成のガス生成装置を用いて、高精度な生成ガスの濃度制御を行うことができるガス生成方法を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a gas generation method capable of performing highly accurate concentration control of produced gas by using a gas generating apparatus having a relatively simple configuration. And.

本開示に係るガス生成方法は、ガス生成装置を用いたガス生成方法であって、前記ガス生成装置は、放電空間に誘電体バリア放電を発生させ、前記放電空間に供給した原料ガスから生成ガスを生成して外部に出力するガス発生器と、前記ガス発生器に交流電圧を付与する単一のガス発生用電源と、前記ガス発生器に入力される原料ガス流量を制御する流量制御機器と、前記ガス発生器内の圧力である内部圧力を自動制御する圧力制御機器と、生成ガスの濃度を測定して測定ガス濃度を取得するガス濃度測定器とを備え、目標ガス流量及び目標ガス濃度に基づき、前記ガス発生用電源、前記流量制御機器、前記圧力制御機器及び前記ガス濃度測定器を制御する制御動作を実行する制御部とを備え、前記ガス生成方法は、前記制御部による前記制御動作として実行されるリミット投入電力算出処理と、前記リミット投入電力算出処理後に実行される実制御処理とを含み、前記リミット投入電力算出処理は、(a) 前記目標ガス流量及び前記目標ガス濃度を設定するステップと、(b) 前記測定ガス濃度が前記目標ガス濃度に達し、前記原料ガス流量が前記目標ガス流量に達するように、前記ガス発生用電源、前記流量制御機器、前記圧力制御機器及び前記ガス濃度測定器を仮制御するステップと、(c) 前記ステップ(b)の仮制御に適した前記ガス発生用電源の供給電力を理想投入電力として算出するステップと、(d) 前記理想投入電力を“１”未満の決定電力割合で除算して、リミット投入電力を算出するステップとを含み、前記実制御処理は、(e) 前記ガス発生用電源の最大出力電力を前記リミット投入電力に制限するステップと、(f) 前記ステップ(e)の実行後の前記ガス発生用電源を用いて、前記測定ガス濃度が前記目標ガス濃度に達し、前記原料ガス流量が前記目標ガス流量に達するように、前記ガス発生用電源、前記流量制御機器、前記圧力制御機器及び前記ガス濃度測定器を実制御するステップとを含む。 The gas generation method according to the present disclosure is a gas generation method using a gas generation device, in which the gas generation device generates a dielectric barrier discharge in a discharge space and produces a gas from a raw material gas supplied to the discharge space. A gas generator that generates an electric discharge and outputs it to the outside, a single gas generation power source that applies an AC voltage to the gas generator, and a flow control device that controls the flow rate of the raw material gas input to the gas generator. A pressure control device that automatically controls the internal pressure, which is the pressure inside the gas generator, and a gas concentration measuring device that measures the concentration of the generated gas to obtain the measured gas concentration are provided, and the target gas flow rate and the target gas concentration are provided. Based on the above, the gas generation power source, the flow rate control device, the pressure control device, and a control unit that executes a control operation for controlling the gas concentration measuring device are provided, and the gas generation method is the control by the control unit. The limit input power calculation process including the limit input power calculation process executed as an operation and the actual control process executed after the limit input power calculation process includes (a) the target gas flow rate and the target gas concentration. The steps to be set and (b) the gas generation power supply, the flow rate control device, the pressure control device, and the like so that the measured gas concentration reaches the target gas concentration and the raw material gas flow rate reaches the target gas flow rate. A step of temporarily controlling the gas concentration measuring device, (c) a step of calculating the supply power of the gas generation power supply suitable for the temporary control of the step (b) as an ideal input power, and (d) the ideal input power. The actual control process includes (e) the maximum output power of the gas generating power source to the limit input power, including a step of dividing the power by a determined power ratio less than "1" to calculate the limit input power. Using the limiting step and (f) the gas generating power source after the execution of the step (e), the measured gas concentration reaches the target gas concentration, and the raw material gas flow rate reaches the target gas flow rate. Including a step of actually controlling the gas generation power source, the flow rate control device, the pressure control device, and the gas concentration measuring device.

本開示によれば、ステップ(a)〜(d)を含むリミット投入電力算出処理を実行することにより、目標ガス流量及び目標ガス濃度を満足する生成ガスの出力に適した必要最小限の電力値であるリミット投入電力を得ることができる。 According to the present disclosure, the minimum required power value suitable for the output of the generated gas satisfying the target gas flow rate and the target gas concentration by executing the limit input power calculation process including steps (a) to (d). It is possible to obtain the limit input power which is.

したがって、本開示のガス生成方法に含まれるリミット投入電力算出処理の実行後、実制御処理の実行時に、ステップ(e)にて、単一のガス発生用電源の最大出力電力を上記リミット投入電力に設定することができる。ガス発生用電源の最小変動量は最大出力電力と正の相関があるため、上記実制御処理の実行時に、ガス発生用電源の最小変動量を低く抑えることができる。 Therefore, after executing the limit input power calculation process included in the gas generation method of the present disclosure, when the actual control process is executed, in step (e), the maximum output power of the single gas generation power source is set to the limit input power. Can be set to. Since the minimum fluctuation amount of the gas generation power supply has a positive correlation with the maximum output power, the minimum fluctuation amount of the gas generation power supply can be kept low when the actual control process is executed.

その結果、本開示のガス生成方法は、ガス生成装置を用いて、生成ガスのガス濃度の変動量を低くして高精度なガス濃度制御を行うことができる効果を奏する。 As a result, the gas generation method of the present disclosure has an effect that the fluctuation amount of the gas concentration of the generated gas can be reduced and the gas concentration can be controlled with high accuracy by using the gas generation device.

加えて、本開示のガス生成方法に用いるガス生成装置は、単一のガス発生用電源を有する比較的簡単な構成であるため、ガス生成装置に関するコストの低減化を図ることができる。 In addition, since the gas generator used in the gas generation method of the present disclosure has a relatively simple configuration having a single gas generation power source, it is possible to reduce the cost related to the gas generator.

実施の形態であるオゾン生成方法で用いるオゾン生成装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ozone generation apparatus used in the ozone generation method which is an embodiment. 実施の形態のオゾン生成方法に含まれるリミット投入電力算出処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the limit input power calculation processing included in the ozone generation method of embodiment. 実施の形態のオゾン生成方法に含まれる実制御処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure of the actual control processing included in the ozone generation method of embodiment.

＜実施の形態＞
図１は実施の形態であるオゾン生成方法で用いるオゾン生成装置１００の構成を示すブロック図である。 <Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ozone generator 100 used in the ozone generation method of the embodiment.

図１に示すように、原料供給系１０から得られる酸素ガス９９４はＭＦＣ(Mass Flow Controller,)３を介して原料ガス９９５としてオゾン発生器１に供給される。ＭＦＣ３は原料ガス９９５の流量を制御する流量制御機器である。 As shown in FIG. 1, the oxygen gas 994 obtained from the raw material supply system 10 is supplied to the ozone generator 1 as the raw material gas 995 via the MFC (Mass Flow Controller,) 3. The MFC 3 is a flow rate control device that controls the flow rate of the raw material gas 995.

オゾン発生器１内に互いに対向する電極構成部１１及び１２が配置され、電極構成部１２の上方に電極構成部１１が配置される。電極構成部１１は金属電極１１ａ及び誘電体層１１ｂより構成され、上層が金属電極１１ａ、下層が誘電体層１１ｂとなる。電極構成部１２は金属電極１２ａ及び誘電体層１２ｂより構成され、上層が誘電体層１２ｂ、下層が金属電極１２ａとなる。 The electrode constituents 11 and 12 facing each other are arranged in the ozone generator 1, and the electrode constituents 11 are arranged above the electrode constituents 12. The electrode component 11 is composed of a metal electrode 11a and a dielectric layer 11b, the upper layer being the metal electrode 11a and the lower layer being the dielectric layer 11b. The electrode component 12 is composed of a metal electrode 12a and a dielectric layer 12b, the upper layer being the dielectric layer 12b and the lower layer being the metal electrode 12a.

オゾン用電源２から高周波高電圧の交流電圧がオゾン発生器１内の金属電極１１ａ及び１２ａ間に印加されると、電極構成部１１及び１２間の放電空間８に誘電体バリア放電（無声放電）が発生する。このため、オゾン発生器１は、誘電体バリア放電が発生する放電空間８内に供給された原料ガス９９５（酸素ガス９９４）からオゾンガス９９６を生成し、外部に出力することができる。放電空間８は誘電体層１１ｂ及び１２ｂ間で対向する空間であり、その間隔は所定の放電ギャップ長に設定されている。オゾンガス９９６がガス発生器であるオゾン発生器１により生成される生成ガスとなる。 When a high-frequency, high-voltage AC voltage is applied between the metal electrodes 11a and 12a in the ozone generator 1 from the ozone power supply 2, a dielectric barrier discharge (silent discharge) occurs in the discharge space 8 between the electrode components 11 and 12. Occurs. Therefore, the ozone generator 1 can generate ozone gas 996 from the raw material gas 995 (oxygen gas 994) supplied in the discharge space 8 where the dielectric barrier discharge is generated, and output the ozone gas 996 to the outside. The discharge space 8 is a space facing the dielectric layers 11b and 12b, and the interval between them is set to a predetermined discharge gap length. Ozone gas 996 becomes a generated gas generated by the ozone generator 1 which is a gas generator.

オゾン発生器１から出力されたオゾンガス９９６はオゾン濃度モニタ６及びＡＰＣ(Auto Pressure Controller)４を介して外部のオゾン処理装置２０に出力される。ＡＰＣ４はオゾン発生器１内の圧力を制御する自動圧力制御機器である。オゾン処理装置２０は内部にオゾン処理チャンバー等を有している。 The ozone gas 996 output from the ozone generator 1 is output to the external ozone treatment device 20 via the ozone concentration monitor 6 and the APC (Auto Pressure Controller) 4. The APC 4 is an automatic pressure control device that controls the pressure in the ozone generator 1. The ozone treatment device 20 has an ozone treatment chamber and the like inside.

オゾン用電源２は本来の最大出力電力Ｗmaxとして、初期設定最大電力ＩＷmaxを有している。オゾン用電源２は内部にリミット制御部２２を有する。リミット制御部２２は、制御部５の制御下で、最大出力電力Ｗmaxを初期設定最大電力ＩＷmaxからリミット投入電力ＷＬ（＜ＩＷmax）に制限することができる。 The ozone power supply 2 has an initial setting maximum power IWmax as the original maximum output power Wmax. The ozone power supply 2 has a limit control unit 22 inside. Under the control of the control unit 5, the limit control unit 22 can limit the maximum output power Wmax from the initial setting maximum power IWmax to the limit input power WL (<IWmax).

制御部５は、ＭＦＣ３、ＡＰＣ４、オゾン用電源２、オゾン濃度モニタ６及びリミット制御部２２を制御して、後述するリミット投入電力算出処理及び実制御処理を含むオゾン生成方法を実行する。 The control unit 5 controls the MFC 3, the APC 4, the ozone power supply 2, the ozone concentration monitor 6, and the limit control unit 22, and executes an ozone generation method including a limit input power calculation process and an actual control process, which will be described later.

ＭＦＣ３は、制御部５の制御下でオゾン発生器１に供給する原料ガス９９５（酸素ガス９９４）の原料ガス流量が目標ガス流量ＱＰになるように流量制御している。 The MFC 3 controls the flow rate so that the raw material gas flow rate of the raw material gas 995 (oxygen gas 994) supplied to the ozone generator 1 under the control of the control unit 5 becomes the target gas flow rate QP.

ガス濃度測定器であるオゾン濃度モニタ６は、オゾンガス９９６（生成ガス）のオゾン濃度を測定して測定オゾン濃度ＣＸ（測定ガス濃度）を得る。測定オゾン濃度ＣＸは制御部５に伝達される。 The ozone concentration monitor 6, which is a gas concentration measuring device, measures the ozone concentration of ozone gas 996 (produced gas) to obtain the measured ozone concentration CX (measured gas concentration). The measured ozone concentration CX is transmitted to the control unit 5.

ＡＰＣ４は、オゾン発生器１外のオゾンガス９９６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、オゾン発生器１内のガス圧力が自動的に制御圧力値になるように制御している。制御部５からＡＰＣ４に上記制御圧力値が指示される。 The APC4 controls the pressure of the ozone gas flowing in the output piping path of the ozone gas 996 outside the ozone generator 1 so that the gas pressure in the ozone generator 1 automatically becomes the control pressure value. .. The control unit 5 instructs the APC 4 of the control pressure value.

このような構成のオゾン生成装置１００において、オゾン用電源２より交流電圧をオゾン発生器１に印加し、放電空間８に誘電体バリア放電を発生させることにより、放電空間８を通過する原料ガス９９５の一部をオゾンガスへ変化させ、外部にオゾンガス９９６（オゾン化酸素ガス）を取り出している。 In the ozone generator 100 having such a configuration, an AC voltage is applied to the ozone generator 1 from the ozone power source 2 to generate a dielectric barrier discharge in the discharge space 8, so that the raw material gas 995 passes through the discharge space 8. A part of the gas is changed to ozone gas, and ozone gas 996 (ozoned oxygen gas) is taken out to the outside.

図２は本実施の形態のオゾン生成方法に含まれるリミット投入電力算出処理の処理手順を示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the limit input power calculation process included in the ozone generation method of the present embodiment.

リミット投入電力算出処理は、制御部５の制御下でオゾン用電源２、ＭＦＣ３、オゾン濃度モニタ６及びＡＰＣ４を動作させることにより実行される。なお、リミット投入電力算出処理の実行開始時は、オゾン用電源２の最大出力電力Ｗmaxは初期設定最大電力ＩＷmaxに設定されている。 The limit input power calculation process is executed by operating the ozone power supply 2, the MFC 3, the ozone concentration monitor 6 and the APC 4 under the control of the control unit 5. At the start of execution of the limit input power calculation process, the maximum output power Wmax of the ozone power supply 2 is set to the initial setting maximum power IWmax.

ステップＳ１において、制御部５に対し、外部より目標ガス流量ＱＰ及び目標オゾン濃度ＣＰが設定される。具体的には、外部より、目標ガス流量ＱＰ及び目標オゾン濃度ＣＰを指示する設定指示信号が制御部５に入力される。上記設定指示信号はアナログまたはデジタルの信号である。上記設定指示信号は、図示しないタッチパネル等を外部のユーザが操作して得るようにしても良い。外部のユーザによる操作方法として、例えば、予め準備された目標オゾン濃度と目標原料ガス流量との複数種の組合せから、タッチパネルを用いたユーザのタッチ操作等によって選択する方法が考えられる。 In step S1, the target gas flow rate QP and the target ozone concentration CP are set from the outside to the control unit 5. Specifically, a setting instruction signal instructing the target gas flow rate QP and the target ozone concentration CP is input to the control unit 5 from the outside. The above setting instruction signal is an analog or digital signal. The setting instruction signal may be obtained by an external user operating a touch panel or the like (not shown). As an operation method by an external user, for example, a method of selecting from a plurality of combinations of a target ozone concentration and a target raw material gas flow rate prepared in advance by a user's touch operation using a touch panel or the like can be considered.

以下の式(1)に沿って、目標ガス流量ＱＰ及び目標オゾン濃度ＣＰに基づき、オゾン発生量ＺＹを算出することができる。 The ozone generation amount ZY can be calculated based on the target gas flow rate QP and the target ozone concentration CP according to the following equation (1).

ＺＹ＝ＣＰ・ＱＰ・６０／１０００…(1)
式(1)において、目標ガス流量ＱＰの単位は［Ｌ／ｍｉｎ］であり、目標オゾン濃度ＣＰの単位は［ｇ／ｍ^３］であり、オゾン発生量ＺＹの単位は［ｇ／ｈ］である。 ZY = CP, QP, 60/1000 ... (1)
In the formula (1), the unit of the target gas flow rate QP is [L / min], the unit of the target ozone concentration CP is [g / m ³ ], and the unit of the ozone generation amount ZY is [g / h]. be.

式(1)から、目標ガス流量ＱＰ、目標オゾン濃度ＣＰ及びオゾン発生量ＺＹからなる３つの値のうち、少なくとも２つの値を設定することにより、残りの１つの値も決定できることが判る。 From the equation (1), it can be seen that the remaining one value can be determined by setting at least two values out of the three values consisting of the target gas flow rate QP, the target ozone concentration CP, and the ozone generation amount ZY.

したがって、目標ガス流量ＱＰ、目標オゾン濃度ＣＰ及びオゾン発生量ＺＹからなる３つの値のうち、少なくとも２つの値を外部から設定することにより、ステップＳ１と等価な処理を行うことができる。 Therefore, the process equivalent to step S1 can be performed by setting at least two values from the outside among the three values consisting of the target gas flow rate QP, the target ozone concentration CP, and the ozone generation amount ZY.

その後、ステップＳ２において、制御部５はオゾンガス９９６のオゾン濃度が目標オゾン濃度ＣＰになるようにＰＩＤ制御を実行する。このＰＩＤ制御は、リミット投入電力ＷＬを算出するための仮制御となる。 After that, in step S2, the control unit 5 executes PID control so that the ozone concentration of the ozone gas 996 becomes the target ozone concentration CP. This PID control is a temporary control for calculating the limit input power WL.

以下、ステップＳ２で実行されるＰＩＤ制御（仮制御）の処理内容を具体的に説明する。 Hereinafter, the processing contents of the PID control (temporary control) executed in step S2 will be specifically described.

ステップＳ２の実行時において、制御部５は、ステップＳ１で設定された目標ガス流量ＱＰ及び目標オゾン濃度ＣＰを認識している。また、制御部５は、オゾン濃度モニタ６から測定オゾン濃度ＣＸを常時取得することができる。 At the time of executing step S2, the control unit 5 recognizes the target gas flow rate QP and the target ozone concentration CP set in step S1. Further, the control unit 5 can constantly acquire the measured ozone concentration CX from the ozone concentration monitor 6.

制御部５は、原料ガス９９５の供給流量（原料ガス流量）が目標ガス流量ＱＰになるようにＭＦＣ３を制御する。一方、ＭＦＣ３から測定ガス流量ＱＸが制御部５に常時伝達される。 The control unit 5 controls the MFC 3 so that the supply flow rate (raw material gas flow rate) of the raw material gas 995 becomes the target gas flow rate QP. On the other hand, the measured gas flow rate QX is constantly transmitted from the MFC 3 to the control unit 5.

制御部５は、目標ガス流量ＱＰに基づき、０．２０〜０．３０［ＭＰａ］の範囲で制御圧力値を決定し、オゾン発生器１内の圧力が上記制御圧力値になるようにＡＰＣ４を制御する。 The control unit 5 determines the control pressure value in the range of 0.20 to 0.30 [MPa] based on the target gas flow rate QP, and sets the APC 4 so that the pressure in the ozone generator 1 becomes the control pressure value. Control.

したがって、ＭＦＣ３はオゾン発生器１に原料ガス９９５の原料ガス流量が目標ガス流量ＱＰになるように流量制御し、ＡＰＣ４はオゾン発生器１内の圧力が上記制御圧力値になるように圧力制御する。 Therefore, the MFC 3 controls the flow rate of the raw material gas 995 to the ozone generator 1 so that the raw material gas flow rate becomes the target gas flow rate QP, and the APC 4 controls the pressure in the ozone generator 1 so that the pressure inside the ozone generator 1 becomes the above-mentioned control pressure value. ..

この状態で、制御部５の制御下でオゾン用電源２の供給電力（オゾン発生器１への投入電力）を変化させつつ、オゾン用電源２より交流電圧をオゾン発生器１に印加する。なお、オゾン発生器１への投入電力とオゾンガス９９６の生成能力とは正の相関がある。 In this state, an AC voltage is applied to the ozone generator 1 from the ozone power supply 2 while changing the supply power of the ozone power supply 2 (power input to the ozone generator 1) under the control of the control unit 5. There is a positive correlation between the power input to the ozone generator 1 and the ability to generate ozone gas 996.

その結果、オゾン発生器１の放電空間８に誘電体バリア放電が発生するため、オゾン発生器１は、放電空間８を通過する原料ガス９９５からオゾンガス９９６を生成することができる。 As a result, a dielectric barrier discharge is generated in the discharge space 8 of the ozone generator 1, so that the ozone generator 1 can generate ozone gas 996 from the raw material gas 995 passing through the discharge space 8.

オゾンガス９９６のオゾン濃度（生成ガスのガス濃度）は、オゾン濃度モニタ６によって測定オゾン濃度ＣＸとして測定され、制御部５に伝達される。 The ozone concentration of the ozone gas 996 (gas concentration of the generated gas) is measured as the measured ozone concentration CX by the ozone concentration monitor 6 and transmitted to the control unit 5.

制御部５は、目標点を目標オゾン濃度ＣＰ、測定点を測定オゾン濃度ＣＸとしてＰＩＤ制御により算出された電力変動量に基づき、オゾン用電源２の供給電力を加減算制御する。同時に、オゾン用電源２の供給電力は、測定投入電力ＷＸとして、オゾン用電源２から制御部５に伝達される。 The control unit 5 controls addition and subtraction of the power supplied by the ozone power supply 2 based on the amount of power fluctuation calculated by PID control with the target point as the target ozone concentration CP and the measurement point as the measurement ozone concentration CX. At the same time, the power supplied by the ozone power supply 2 is transmitted from the ozone power supply 2 to the control unit 5 as the measurement input power WX.

このように、制御部５は、測定オゾン濃度ＣＸをフィードバックデータとして、測定オゾン濃度ＣＸが目標オゾン濃度ＣＰに近づくように、オゾン用電源２の供給電力（オゾン発生器１への投入電力）を変動させている。 In this way, the control unit 5 uses the measured ozone concentration CX as feedback data to supply power (power input to the ozone generator 1) of the ozone power supply 2 so that the measured ozone concentration CX approaches the target ozone concentration CP. It is fluctuating.

リミット投入電力算出処理では、「測定オゾン濃度ＣＸが目標オゾン濃度ＣＰの±１０％以内になる」ことをオゾン濃度合格条件としている。 In the limit input power calculation process, the ozone concentration acceptance condition is that "the measured ozone concentration CX is within ± 10% of the target ozone concentration CP".

制御部５は、測定オゾン濃度ＣＸが上記オゾン濃度合格条件を満足した時の測定投入電力ＷＸをサンプル投入電力ＳＷとして取得する。 The control unit 5 acquires the measured input power WX when the measured ozone concentration CX satisfies the above-mentioned ozone concentration acceptance condition as the sample input power SW.

取得したサンプル投入電力ＳＷが所定数Ｎに達すると、ステップＳ３において、制御部５は、Ｎ個のサンプル投入電力ＳＷに基づき、オゾン用電源２の理想投入電力ＣＷを算出する。所定数Ｎとしては、例えば、｛２〜１０のいずれか｝が考えられる。ここで、Ｎ個のサンプル投入電力をＳＷ（１），ＳＷ（２），…ＳＷ（Ｎ）とする。 When the acquired sample input power SW reaches a predetermined number N, in step S3, the control unit 5 calculates the ideal input power CW of the ozone power supply 2 based on the N sample input power SWs. As the predetermined number N, for example, {any of 2 to 10} can be considered. Here, let the N sample input powers be SW (1), SW (2), ... SW (N).

理想投入電力ＣＷは、以下の式(2)によって、算出することができる。 The ideal input power CW can be calculated by the following equation (2).

ＣＷ＝｛ＳＷ（１）＋ＳＷ（２）＋…＋ＳＷ（Ｎ）｝／Ｎ…(2)
式(2)において、理想投入電力ＣＷは所定数Ｎのサンプル投入電力ＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ）の平均値となり、理想投入電力ＣＷ及びサンプル投入電力ＳＷ（ｉ）（ｉ＝１〜１０のいずれか）の単位は［Ｗ］である。 CW = {SW (1) + SW (2) + ... + SW (N)} / N ... (2)
In the formula (2), the ideal input power CW is an average value of the sample input powers SW (1) to SW (N) of a predetermined number N, and the ideal input power CW and the sample input power SW (i) (i = 1 to 10). The unit of any of) is [W].

ステップＳ３で算出された理想投入電力ＣＷは、オゾンガス９９６のオゾン濃度が目標オゾン濃度ＣＰに達成すべく、オゾン用電源２に要求される理想的な供給電力（オゾン発生器１への投入電力）となる。 The ideal input power CW calculated in step S3 is the ideal supply power required for the ozone power source 2 (power input to the ozone generator 1) so that the ozone concentration of the ozone gas 996 reaches the target ozone concentration CP. It becomes.

すなわち、理想投入電力ＣＷは、ステップＳ１２の仮制御に適したオゾン用電源２の供給電力となる。通常、理想投入電力ＣＷは初期設定最大電力ＩＷmaxと比較して十分小さな値となる。 That is, the ideal input power CW is the power supplied by the ozone power source 2 suitable for the temporary control in step S12. Normally, the ideal input power CW is a sufficiently small value as compared with the initial setting maximum power IWmax.

そして、ステップＳ４において、制御部５はリミット投入電力ＷＬを算出する。リミット投入電力ＷＬは以下の式(3)によって算出することができる。式(3)におけるパラメータとして、予め設定された決定電力割合ＤＲ（０＜ＤＲ＜１）が用いられる。 Then, in step S4, the control unit 5 calculates the limit input power WL. The limit input power WL can be calculated by the following equation (3). As the parameter in the equation (3), a preset determined power ratio DR (0 <DR <1) is used.

ＷＬ＝ＣＷ／ＤＲ…(3)
式(3)において、リミット投入電力ＷＬ及び理想投入電力ＣＷの単位は［Ｗ］であり、決定電力割合ＤＲは｛０＜ＤＲ＜１｝を満足する定数である。 WL = CW / DR ... (3)
In the equation (3), the unit of the limit input power WL and the ideal input power CW is [W], and the determined power ratio DR is a constant satisfying {0 <DR <1}.

式(3)のように、理想投入電力ＣＷを“１”未満の決定電力割合ＤＲで除算してリミット投入電力ＷＬを算出している。 As shown in equation (3), the limit input power WL is calculated by dividing the ideal input power CW by the determined power ratio DR less than “1”.

決定電力割合ＤＲは、オゾン発生器１への外乱を考慮して、“１”より少し小さい｛０．８５≦ＤＲ≦０．９５｝の範囲で設定することが考えられ、理想的には「０．９」が考えられる。したがって、リミット投入電力ＷＬは、理想投入電力ＣＷに近く、理想投入電力ＣＷより少し大きい値に設定される。 The determined power ratio DR can be set in the range of {0.85 ≤ DR ≤ 0.95}, which is slightly smaller than "1", in consideration of the disturbance to the ozone generator 1. Ideally, " 0.9 "is conceivable. Therefore, the limit input power WL is set to a value close to the ideal input power CW and slightly larger than the ideal input power CW.

以上のように、ステップＳ１〜Ｓ４を含むリミット投入電力算出処理が実行される。リミット投入電力算出処理が終了すると、ステップＳ１０の実制御処理が実行される。 As described above, the limit input power calculation process including steps S1 to S4 is executed. When the limit input power calculation process is completed, the actual control process in step S10 is executed.

上述したリミット投入電力算出処理は、目標ガス流量ＱＰ及び目標オゾン濃度ＣＰが変更されると改めて実行される。言い換えれば、目標ガス流量ＱＰ及び目標オゾン濃度ＣＰに変化がない場合、リミット投入電力算出処理を改めて実行する必要はなく、以降はステップＳ１０の実制御処理のみを実行すれば良い。 The above-mentioned limit input power calculation process is executed again when the target gas flow rate QP and the target ozone concentration CP are changed. In other words, if there is no change in the target gas flow rate QP and the target ozone concentration CP, it is not necessary to re-execute the limit input power calculation process, and thereafter, only the actual control process in step S10 may be executed.

図３は本実施の形態のオゾン生成方法に含まれる実制御処理（図２のステップＳ１０）の処理手順を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the actual control processing (step S10 in FIG. 2) included in the ozone generation method of the present embodiment.

実制御処理は、制御部５の制御下でオゾン用電源２、ＭＦＣ３、オゾン濃度モニタ６及びＡＰＣ４を動作させることにより実行される。また、実制御処理は後述する制御状態確認処理を含んでいる。 The actual control process is executed by operating the ozone power supply 2, the MFC 3, the ozone concentration monitor 6 and the APC 4 under the control of the control unit 5. Further, the actual control process includes a control state confirmation process described later.

ステップＳ１１において、制御部５はオゾン用電源２の最大出力電力Ｗmaxを、リミット投入電力ＷＬに設定する。最初のステップＳ１１の実行時は、リミット投入電力算出処理（図２のステップＳ４）で算出されたリミット投入電力ＷＬが用いられる。 In step S11, the control unit 5 sets the maximum output power Wmax of the ozone power supply 2 to the limit input power WL. When the first step S11 is executed, the limit input power WL calculated in the limit input power calculation process (step S4 in FIG. 2) is used.

その結果、最大出力電力Ｗmaxは初期設定最大電力ＩＷmaxからリミット投入電力ＷＬに低減化される。 As a result, the maximum output power Wmax is reduced from the initial setting maximum power IWmax to the limit input power WL.

次に、ステップＳ１２において、制御部５に対し、外部より目標ガス流量ＱＰ及び目標オゾン濃度ＣＰが設定される。なお、ステップＳ１２の処理内容はリミット投入電力算出処理のステップＳ１の処理内容と同一である。また、目標ガス流量ＱＰ及び目標オゾン濃度ＣＰの値も、ステップＳ１の実行時の目標ガス流量ＱＰ及び目標オゾン濃度ＣＰの値と同一となる。したがって、リミット投入電力算出処理に連続して実制御処理が実行される場合は、ステップＳ１２の処理を省略しても良い。 Next, in step S12, the target gas flow rate QP and the target ozone concentration CP are set from the outside to the control unit 5. The processing content of step S12 is the same as the processing content of step S1 of the limit input power calculation process. Further, the values of the target gas flow rate QP and the target ozone concentration CP are also the same as the values of the target gas flow rate QP and the target ozone concentration CP at the time of executing step S1. Therefore, when the actual control process is continuously executed in the limit input power calculation process, the process in step S12 may be omitted.

その後、ステップＳ１３において、制御部５はオゾンガス９９６のオゾン濃度が目標オゾン濃度ＣＰになるようにＰＩＤ制御を実行する。このＰＩＤ制御は、最大出力電力Ｗmaxをリミット投入電力ＷＬに設定して行う実制御となる。 After that, in step S13, the control unit 5 executes PID control so that the ozone concentration of the ozone gas 996 becomes the target ozone concentration CP. This PID control is an actual control performed by setting the maximum output power Wmax to the limit input power WL.

なお、ステップＳ１３で実行されるＰＩＤ制御の内容は、リミット投入電力算出処理のステップＳ２で実行されるＰＩＤ制御の内容と実質的に同じである。 The content of the PID control executed in step S13 is substantially the same as the content of the PID control executed in step S2 of the limit input power calculation process.

但し、リミット投入電力算出処理の実行時と異なり、オゾン用電源２の最大出力電力Ｗmaxがリミット投入電力ＷＬに設定されているため、測定オゾン濃度ＣＸの目標オゾン濃度ＣＰへの立ち上がり時間の短縮が見込まれる。上述したステップＳ１１〜Ｓ１３の処理が実制御処理の主要処理となる。 However, unlike when the limit input power calculation process is executed, the maximum output power Wmax of the ozone power supply 2 is set to the limit input power WL, so that the rise time of the measured ozone concentration CX to the target ozone concentration CP can be shortened. Expected. The processes of steps S11 to S13 described above are the main processes of the actual control process.

以下、オゾン用電源２の最大出力電力Ｗmaxが初期設定最大電力ＩＷmaxに設定されている場合を第１の電力設定とし、最大出力電力Ｗmaxがリミット投入電力ＷＬに設定されている場合を第２の電力設定として、本実施の形態の実制御処理の効果を説明する。 Hereinafter, the case where the maximum output power Wmax of the ozone power supply 2 is set to the initial setting maximum power IWmax is set as the first power setting, and the case where the maximum output power Wmax is set to the limit input power WL is set as the second power setting. As the power setting, the effect of the actual control processing of the present embodiment will be described.

例えば、第１の電力設定における初期設定最大電力ＩＷmax＝５０００［Ｗ］、第２の瀬電力設定におけるリミット投入電力ＷＬが１１００［Ｗ］と仮定する。この場合、リミット投入電力算出処理によって算出された理想投入電力ＣＷが１０００［Ｗ］程度であったことになる。 For example, it is assumed that the initial setting maximum power IWmax = 5000 [W] in the first power setting and the limit input power WL in the second power setting are 1100 [W]. In this case, the ideal input power CW calculated by the limit input power calculation process is about 1000 [W].

第１の電力設定に関し、最大出力電力Ｗmaxの１％をオゾン用電源２の最小変動量とした場合、ＰＩＤ制御時において、オゾン用電源２の供給電力は約５０［Ｗ］単位で変動することになる。すなわち、第１の電力設定におけるオゾン用電源２の最小変動量は約５０［Ｗ］となる。 Regarding the first power setting, when 1% of the maximum output power Wmax is set as the minimum fluctuation amount of the ozone power supply 2, the power supply of the ozone power supply 2 fluctuates in units of about 50 [W] during PID control. become. That is, the minimum fluctuation amount of the ozone power supply 2 in the first power setting is about 50 [W].

ここで、目標オゾン濃度ＣＰ及び目標ガス流量ＱＰが比較的小さく、理想投入電力ＣＷが初期設定最大電力ＩＷmaxの２０％以下となる仮想条件を考える。この仮想条件下で、５０［Ｗ］の最小変動量でオゾン用電源２の供給電力を変化させると、測定オゾン濃度ＣＸが｛数ｇ／ｍ^３〜数十ｇ／ｍ^３｝の大きさで変動してしまう。 Here, consider a virtual condition in which the target ozone concentration CP and the target gas flow rate QP are relatively small, and the ideal input power CW is 20% or less of the initial set maximum power IWmax. Under this virtual condition, when the power supply of the ozone power supply 2 is changed with a minimum fluctuation amount of 50 [W], the measured ozone concentration CX is as large as ^{{several g / m 3} to several tens of g / m ^3}. It fluctuates.

このように、第１の電力設定で実制御処理を実行してオゾン濃度を制御すると、測定オゾン濃度ＣＸの変動量が比較的大きくなり、高精度なオゾン濃度制御を行うことができない。 As described above, when the actual control process is executed with the first power setting to control the ozone concentration, the fluctuation amount of the measured ozone concentration CX becomes relatively large, and highly accurate ozone concentration control cannot be performed.

一方、第２の電力設定に関し、第１の電力設定の場合と同様、最大出力電力Ｗmax（＝リミット投入電力ＷＬ）の１％をオゾン用電源２の最小変動量とした場合、ステップＳ１２で実行されるＰＩＤ制御時において、オゾン用電源２の供給電力は約１１［Ｗ］単位で変動することになる。すなわち、第２の電力設定におけるオゾン用電源２の最小変動量は約１１［Ｗ］となる。 On the other hand, regarding the second power setting, as in the case of the first power setting, when 1% of the maximum output power Wmax (= limit input power WL) is set as the minimum fluctuation amount of the ozone power supply 2, the execution is performed in step S12. At the time of PID control, the power supply of the ozone power supply 2 fluctuates in units of about 11 [W]. That is, the minimum fluctuation amount of the ozone power supply 2 in the second power setting is about 11 [W].

このように、第２の電力設定時におけるオゾン用電源２の供給電力の最小変動量は、第１の電力設定時と比較して大幅に低減化される。 As described above, the minimum fluctuation amount of the power supply of the ozone power source 2 at the time of setting the second power is significantly reduced as compared with the time of setting the first power.

したがって、第２の電力設定でオゾン濃度を制御すると、理想投入電力ＣＷが初期設定最大電力ＩＷmaxの２０％以下となる条件下でも、測定オゾン濃度ＣＸの変動量を十分低く抑えることができる。 Therefore, if the ozone concentration is controlled by the second power setting, the fluctuation amount of the measured ozone concentration CX can be sufficiently suppressed even under the condition that the ideal input power CW is 20% or less of the initial set maximum power IWmax.

このように、本実施の形態のオゾン生成方法の実制御処理（ステップＳ１１〜Ｓ１３）は、第２の電力設定でオゾン濃度を制御するため、高精度なオゾン濃度制御を実現できる。 As described above, in the actual control processing (steps S11 to S13) of the ozone generation method of the present embodiment, the ozone concentration is controlled by the second power setting, so that highly accurate ozone concentration control can be realized.

なお、上述した第１及び第２の電力設定では、最大出力電力Ｗmaxの１％をオゾン用電源２の最小変動量としているが、オゾン分解能や要求されるオゾン濃度精度に合わせて、例えば、最大出力電力Ｗmaxの０．１％がオゾン用電源２の供給電力の最小変動量となるようにオゾン用電源２を構成することも考えられる。 In the first and second power settings described above, 1% of the maximum output power Wmax is set as the minimum fluctuation amount of the ozone power supply 2, but for example, the maximum is adjusted according to the ozone resolution and the required ozone concentration accuracy. It is also conceivable to configure the ozone power supply 2 so that 0.1% of the output power Wmax is the minimum fluctuation amount of the power supplied by the ozone power supply 2.

ステップＳ１１〜Ｓ１３を含む実制御処理の主要処理が終了すると、ステップＳ１４〜Ｓ１６を含む制御状態確認処理が実行される。以下、制御状態確認処理の処理内容を説明する。 When the main processing of the actual control processing including steps S11 to S13 is completed, the control state confirmation processing including steps S14 to S16 is executed. The processing contents of the control state confirmation processing will be described below.

ステップＳ１４において、制御部５は実制御時理想投入電力ＲＣＷを算出する。実制御時理想投入電力ＲＣＷの算出内容はリミット投入電力算出処理のステップＳ３による処理とほぼ同内容となる。 In step S14, the control unit 5 calculates the ideal input power RCW during actual control. The calculation content of the ideal input power RCW during actual control is almost the same as the processing in step S3 of the limit input power calculation process.

ただし、実制御時理想投入電力ＲＣＷは、式(2)に類似した以下の式(4)によって算出される。 However, the ideal input power RCW during actual control is calculated by the following equation (4) similar to equation (2).

ＲＣＷ＝｛ＳＷ（１）＋ＳＷ（２）＋…＋ＳＷ（Ｎ）｝／Ｎ…(4)
式(4)において、理想投入電力ＣＷ及びサンプル投入電力ＳＷ（ｉ）の単位は［Ｗ］である。 RCW = {SW (1) + SW (2) + ... + SW (N)} / N ... (4)
In the formula (4), the unit of the ideal input power CW and the sample input power SW (i) is [W].

ステップＳ１４で算出された実制御時理想投入電力ＲＣＷは、ステップＳ１３の実制御に適したオゾン用電源２の供給電力となる。 The ideal input power RCW during actual control calculated in step S14 is the power supplied by the ozone power source 2 suitable for the actual control in step S13.

次に、ステップＳ１５において、制御部５は、実制御時理想投入電力ＲＣＷが閾値電力ＷＴを超えたか否かを判定し、｛ＲＣＷ＞ＷＴ｝の場合(YES)はステップＳ１６に移行する。 Next, in step S15, the control unit 5 determines whether or not the ideal input power RCW during actual control exceeds the threshold power WT, and in the case of {RCW> WT} (YES), the process proceeds to step S16.

一方、ステップＳ１５において｛ＲＣＷ≦ＷＴ｝の場合(NO)はステップＳ１３に戻る。以降、ステップＳ１５でＹＥＳになるまで、ステップＳ１３〜Ｓ１５が繰り返される。 On the other hand, in the case of {RCW ≦ WT} in step S15, (NO) returns to step S13. After that, steps S13 to S15 are repeated until YES is obtained in step S15.

閾値電力ＷＴは、例えば、以下の式(5)に基づき算出される。 The threshold power WT is calculated based on, for example, the following equation (5).

ＷＴ＝ＴＤ・ＷＬ…(5)
式(5)において、リミット投入電力ＷＬ及び閾値電力ＷＴの単位はいずれも［Ｗ］である。 WT = TD ・ WL ... (5)
In the equation (5), the units of the limit input power WL and the threshold power WT are both [W].

なお、式(5)の「ＴＤ」は許容定数であり、｛ＤＲ＜ＴＤ＜１｝を満足している。また、決定電力割合ＤＲは｛０＜ＤＲ＜１｝を満足する定数である。許容定数ＴＤとして例えば、“０．９７”が考えられる。 Note that "TD" in Eq. (5) is an allowable constant and satisfies {DR <TD <1}. Further, the determined power ratio DR is a constant satisfying {0 <DR <1}. For example, "0.97" can be considered as the allowable constant TD.

このように、ステップＳ１５において、｛ＣＷ＞ＷＴ｝を満足すると、リミット投入電力ＷＬは実制御処理におけるオゾン用電源２の最大出力電力Ｗmaxとして低すぎると判定している。 As described above, when {CW> WT} is satisfied in step S15, it is determined that the limit input power WL is too low as the maximum output power Wmax of the ozone power supply 2 in the actual control process.

ステップＳ１５でＹＥＳの場合に実行されるステップＳ１６において、制御部５は、ステップＳ１４で求めた実制御時理想投入電力ＲＣＷに基づき、リミット投入電力ＷＬを再算出する。 In step S16, which is executed when YES in step S15, the control unit 5 recalculates the limit input power WL based on the actual control ideal input power RCW obtained in step S14.

そして、リミット投入電力ＷＬは式(3)に類似する以下の式(6)によって再算出することができる。 Then, the limit input power WL can be recalculated by the following equation (6) similar to the equation (3).

ＷＬ＝ＲＣＷ／ＤＲ…(6)
式(6)において、リミット投入電力ＷＬ及び実制御時理想投入電力ＲＣＷの単位は［Ｗ］であり、決定電力割合ＤＲは｛０＜ＤＲ＜１｝を満足する定数である。 WL = RCW / DR ... (6)
In the equation (6), the unit of the limit input power WL and the ideal input power RCW at the time of actual control is [W], and the determined power ratio DR is a constant satisfying {0 <DR <1}.

式(6)のように、実制御時理想投入電力ＲＣＷを“１”未満の決定電力割合ＤＲで除算してリミット投入電力ＷＬを再算出している。 As shown in equation (6), the limit input power WL is recalculated by dividing the ideal input power RCW during actual control by the determined power ratio DR less than “1”.

ステップＳ１６の実行後、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１において、制御部５はオゾン用電源２の最大出力電力Ｗmaxを、リミット投入電力ＷＬに設定する。ステップＳ１６後に実行されるステップＳ１１において、ステップＳ１６で再算出されたリミット投入電力ＷＬが用いられ、最大出力電力Ｗmaxは更新される。 After the execution of step S16, the process returns to step S11, and in step S11, the control unit 5 sets the maximum output power Wmax of the ozone power supply 2 to the limit input power WL. In step S11 executed after step S16, the limit input power WL recalculated in step S16 is used, and the maximum output power Wmax is updated.

このように、リミット投入電力再算出処理であるステップＳ１６の実行後、実制御処理のステップＳ１１の処理は、ステップＳ１６で再算出されたリミット投入電力ＷＬを用いて実行される。 As described above, after the execution of step S16, which is the limit input power recalculation process, the process of step S11 of the actual control process is executed using the limit input power WL recalculated in step S16.

ステップＳ１１の実行後、ステップＳ１２に移行する。以下、前述した内容で実制御処理（制御状態確認処理を含む）が実行される。 After the execution of step S11, the process proceeds to step S12. Hereinafter, the actual control process (including the control state confirmation process) is executed with the above-mentioned contents.

このように、本実施の形態のオゾン生成方法は、ステップＳ１〜Ｓ４を含むリミット投入電力算出処理を実行することにより、目標ガス流量ＱＰ及び目標オゾン濃度ＣＰを満足するオゾンガス９９６の出力に適した必要最小限の電力値であるリミット投入電力ＷＬを算出することができる。 As described above, the ozone generation method of the present embodiment is suitable for the output of ozone gas 996 that satisfies the target gas flow rate QP and the target ozone concentration CP by executing the limit input power calculation process including steps S1 to S4. The limit input power WL, which is the minimum required power value, can be calculated.

例えば、決定電力割合ＤＲ＝０．９の場合、式(3)で求められるリミット投入電力ＷＬは、理想投入電力ＣＷに比べ、「ＷＬ／１０」大きく設定されている。 For example, when the determined power ratio DR = 0.9, the limit input power WL obtained by the equation (3) is set to be “WL / 10” larger than the ideal input power CW.

したがって、本実施の形態であるオゾン生成方法に含まれるリミット投入電力算出処理の実行後、オゾン発生器１からオゾンガス９９６を発生させるための実制御処理（図３）の実行時に、単一のオゾン用電源２の最大出力電力Ｗmaxを初期設定最大電力ＩＷmaxからリミット投入電力ＷＬに抑えることができる。 Therefore, after executing the limit input power calculation process included in the ozone generation method of the present embodiment, when the actual control process (FIG. 3) for generating ozone gas 996 from the ozone generator 1 is executed, a single ozone is executed. The maximum output power Wmax of the power supply 2 can be suppressed from the initial setting maximum power IWmax to the limit input power WL.

例えば、決定電力割合ＤＲが「０．９」に設定されており、理想投入電力ＣＷが初期設定最大電力ＩＷmaxの２０［％］であった仮定条件下で、リミット投入電力ＷＬは初期設定最大電力ＩＷmaxの２２．２［％］となる。 For example, under the assumption that the determined power ratio DR is set to "0.9" and the ideal input power CW is 20 [%] of the initial set maximum power IWmax, the limit input power WL is the initial set maximum power. It becomes 22.2 [%] of IWmax.

オゾン用電源２の最小変動量は最大出力電力Ｗmax（＝ＷＬ）と正の相関があるため、上記実制御処理の実行時に、オゾン用電源２の投入電力の最小変動量を十分低く抑えることができる。 Since the minimum fluctuation amount of the ozone power supply 2 has a positive correlation with the maximum output power Wmax (= WL), it is possible to sufficiently keep the minimum fluctuation amount of the input power of the ozone power supply 2 sufficiently low when the actual control process is executed. can.

例えば、上記仮定条件下で、最大出力電力Ｗmaxをリミット投入電力ＷＬに設定した場合、オゾン用電源２の出力電力の最小変動量は、最大出力電力Ｗmaxが初期設定最大電力ＩＷmaxの場合の最小変動量の２２．２［％］に抑えることができる。 For example, under the above hypothetical conditions, when the maximum output power Wmax is set to the limit input power WL, the minimum fluctuation amount of the output power of the ozone power supply 2 is the minimum fluctuation when the maximum output power Wmax is the initial setting maximum power IWmax. The amount can be suppressed to 22.2 [%].

その結果、本実施の形態のオゾン生成方法は、図３で示す実制御処理の実行時に、単一のオゾン用電源２を有する比較的簡単な構成のオゾン生成装置を用いて、オゾンガス９９６のオゾン濃度の変動量を低くした高精度なオゾン濃度制御を行うことができる効果を奏する。 As a result, in the ozone generation method of the present embodiment, when the actual control process shown in FIG. 3 is executed, ozone of ozone gas 996 is used by using an ozone generation device having a single power source 2 for ozone and having a relatively simple configuration. It has the effect of being able to perform highly accurate ozone concentration control with a low concentration fluctuation amount.

さらに、制御状態確認処理のステップＳ１５において、実制御時理想投入電力ＲＣＷが閾値電力ＷＴを超えた場合、ステップＳ１６のリミット電圧再算出処理でリミット投入電力ＷＬを再算出した後、ステップＳ１１の最大出力電力Ｗmaxの設定処理に戻っている。 Further, in step S15 of the control state confirmation process, when the ideal input power RCW during actual control exceeds the threshold power WT, the limit input power WL is recalculated in the limit voltage recalculation process of step S16, and then the maximum of step S11. The process returns to the setting process of the output power Wmax.

オゾン発生器１の経年劣化により、目標オゾン濃度ＣＰへのオゾン濃度制御に必要な実制御時理想投入電力ＲＣＷが上昇する傾向がある。本実施の形態のオゾン生成方法は、この傾向を考慮して、実制御処理時に算出された実制御時理想投入電力ＲＣＷが閾値電力ＷＴを超えると、ステップＳ１６において、リミット投入電力ＷＬを再算出するようにしている。 Due to the aged deterioration of the ozone generator 1, the ideal input power RCW at the time of actual control required for ozone concentration control to the target ozone concentration CP tends to increase. In the ozone generation method of the present embodiment, in consideration of this tendency, when the ideal input power RCW during actual control calculated during the actual control process exceeds the threshold power WT, the limit input power WL is recalculated in step S16. I try to do it.

そして、ステップＳ１６が実行された後、必ずステップＳ１１が実行され、ステップＳ１１において、ステップＳ１６で再算出されたリミット投入電力ＷＬを用いられる。 Then, after step S16 is executed, step S11 is always executed, and in step S11, the limit input power WL recalculated in step S16 is used.

このように、本実施の形態のオゾン生成方法は、実制御時理想投入電力ＲＣＷが閾値電力ＷＴを超えた場合は、再び、適切なリミット投入電力ＷＬでオゾン用電源２の最大出力電力Ｗmaxに再設定するようにしている。 As described above, in the ozone generation method of the present embodiment, when the ideal input power RCW at the time of actual control exceeds the threshold power WT, the maximum output power Wmax of the ozone power supply 2 is set again with an appropriate limit input power WL. I am trying to reset it.

その結果、本実施の形態のオゾン生成方法は、実制御処理の実行時にオゾン発生器１の経年劣化等により実制御時理想投入電力ＲＣＷが上昇しても、高精度なガス濃度を維持してオゾン濃度制御を続行することができる効果を奏する。 As a result, the ozone generation method of the present embodiment maintains a highly accurate gas concentration even if the ideal input power RCW during actual control rises due to aged deterioration of the ozone generator 1 during the execution of the actual control process. It has the effect of continuing ozone concentration control.

本実施の形態のオゾン生成方法におけるリミット投入電力算出処理は、リミット投入電力ＷＬの算出時に用いる決定電力割合ＤＲを０．８５以上０．９５以下の値に設定している。このため、リミット投入電力ＷＬを実制御時理想投入電力ＲＣＷより少し大きな値となる。 In the limit input power calculation process in the ozone generation method of the present embodiment, the determined power ratio DR used when calculating the limit input power WL is set to a value of 0.85 or more and 0.95 or less. Therefore, the limit input power WL becomes a value slightly larger than the ideal input power RCW during actual control.

したがって、本実施の形態のオゾン生成方法は、外乱によるオゾン発生器１のオゾン生成能力の比較的小さな変動にも対応して、高精度にオゾンガス９９６のオゾン濃度を制御することができる効果を奏する。 Therefore, the ozone generation method of the present embodiment has the effect of being able to control the ozone concentration of the ozone gas 996 with high accuracy in response to a relatively small fluctuation in the ozone generation capacity of the ozone generator 1 due to disturbance. ..

例えば、外乱によって、オゾン発生器１のオゾン生成能力が低下し、目標オゾン濃度ＣＰへのオゾン濃度制御に必要なオゾン用電源２の供給電力（出力電力）が上昇しても、本実施の形態の実制御処理は支障無く対応することができる。なぜなら、前述したように、リミット投入電力ＷＬは理想投入電力ＣＷ（あるいは実制御時理想投入電力ＲＣＷ）より少し大きな値に設定されているからである。 For example, even if the ozone generation capacity of the ozone generator 1 decreases due to the disturbance and the supply power (output power) of the ozone power source 2 required for controlling the ozone concentration to the target ozone concentration CP increases, the present embodiment The actual control process can be handled without any trouble. This is because, as described above, the limit input power WL is set to a value slightly larger than the ideal input power CW (or the ideal input power RCW during actual control).

＜その他＞
なお、本実施の形態では、オゾン用電源２の供給電力を最大出力電力Ｗmax［Ｗ］の０〜１００％の範囲で制御する場合を説明している。上記以外に、オゾン用電源２の供給電流を最大投入電流［Ａ］の０〜１００％の範囲で制御して、結果的にオゾン用電源２の供給電力を変動するようにしても良い。この場合、最大投入電流は、交流電圧及びリミット投入電力ＷＬに基づき算出することができる。 <Others>
In this embodiment, the case where the power supply of the ozone power source 2 is controlled in the range of 0 to 100% of the maximum output power Wmax [W] is described. In addition to the above, the supply current of the ozone power supply 2 may be controlled in the range of 0 to 100% of the maximum input current [A], and as a result, the supply power of the ozone power supply 2 may fluctuate. In this case, the maximum input current can be calculated based on the AC voltage and the limit input power WL.

本実施の形態では、原料ガス９９５を酸素ガス９９４とし、生成ガスをオゾンガス９９６とし、オゾン発生器１をガス発生器としたオゾンガス生成装置（オゾン生成装置１００）を用いたオゾン生成方法（ガス生成方法）として説明した。 In the present embodiment, an ozone generation method (gas generation) using an ozone gas generator (ozone generator 100) in which the raw material gas 995 is oxygen gas 994, the generated gas is ozone gas 996, and the ozone generator 1 is a gas generator. Method).

しかし、｛原料ガス，生成ガス｝の組合せは、上記した｛酸素ガス，オゾンガス（オゾン化酸素ガス）｝以外に、｛酸素ガス，酸素ラジカル化ガス｝、｛水素ガス，水素ラジカル化ガス｝、｛窒素ガス，窒素ラジカル化ガス｝、及び｛フッ素ガス，フッ素ラジカル化ガス｝のいずれか一つであっても良い。 However, in addition to the above-mentioned {oxygen gas, ozone gas (ozonized oxygen gas)}, the combination of {raw material gas, generated gas} includes {oxygen gas, oxygen radicalized gas}, {hydrogen gas, hydrogen radicalized gas}, It may be any one of {nitrogen gas, nitrogen radicalized gas} and {fluorine gas, fluorine radicalized gas}.

すなわち、本開示で適用可能なガス生成装置は以下のように構成要素(1)〜(6)を有すれば良い。 That is, the gas generator applicable in the present disclosure may have the components (1) to (6) as follows.

(1) 放電空間に誘電体バリア放電を発生させ、上記放電空間に供給した原料ガスから生成ガスを生成して外部に出力するガス発生器、
(2) 上記ガス発生器に交流電圧を付与する単一のガス発生用電源、
(3) 上記ガス発生器に入力される原料ガス流量を制御する流量制御機器、
(4) 上記ガス発生器内の圧力である内部圧力を自動制御する圧力制御機器、
(5) 生成ガスの濃度を測定して測定ガス濃度を取得するガス濃度測定器、
(6) 目標ガス流量及び目標ガス濃度に基づき、上記ガス発生用電源、上記流量制御機器、上記圧力制御機器及び上記ガス濃度測定器を制御する制御動作を実行する制御部。 (1) A gas generator that generates a dielectric barrier discharge in the discharge space, generates a generated gas from the raw material gas supplied to the discharge space, and outputs it to the outside.
(2) A single gas generator that applies an AC voltage to the above gas generator,
(3) Flow control equipment that controls the flow rate of raw material gas input to the above gas generator,
(4) Pressure control equipment that automatically controls the internal pressure, which is the pressure inside the gas generator.
(5) A gas concentration measuring device that measures the concentration of produced gas and obtains the measured gas concentration.
(6) A control unit that executes a control operation for controlling the gas generation power source, the flow rate control device, the pressure control device, and the gas concentration measuring device based on the target gas flow rate and the target gas concentration.

本実施の形態において、オゾン発生器１は構成要素(1)に対応し、オゾン用電源２は構成要素(2)に対応し、ＭＦＣ３は構成要素(3)に対応し、ＡＰＣ４は構成要素(4)に対応し、オゾン濃度モニタ６は構成要素(5)に対応し、制御部５は構成要素(6)に対応する。 In the present embodiment, the ozone generator 1 corresponds to the component (1), the ozone power supply 2 corresponds to the component (2), the MFC 3 corresponds to the component (3), and the APC 4 corresponds to the component (3). Corresponding to 4), the ozone concentration monitor 6 corresponds to the component (5), and the control unit 5 corresponds to the component (6).

さらに、測定オゾン濃度ＣＸが生成ガスのガス濃度に対応し、目標オゾン濃度ＣＰが目標ガス濃度に対応する。 Further, the measured ozone concentration CX corresponds to the gas concentration of the produced gas, and the target ozone concentration CP corresponds to the target gas concentration.

上述した｛酸素ガス，オゾンガス｝以外の｛原料ガス，生成ガス｝の組合せにおいても、本実施の形態と同様な効果（高精度なガス濃度制御を行うことができる効果等）を発揮することができる。 Even in the combination of {raw material gas, generated gas} other than the above-mentioned {oxygen gas, ozone gas}, the same effect as that of the present embodiment (effect of performing highly accurate gas concentration control, etc.) can be exhibited. can.

なぜなら、生成ガスのガス濃度を制御する際、ガス発生用電源の電力変動量は、オゾン用電源２の場合と同様、最大投入電力と正の相関を有するからである。したがって、オゾン用電源２と同様、ガス発生用電源の最大出力電力Ｗmaxをリミット投入電力ＷＬに制限することにより、上記効果を発揮することができる。 This is because, when controlling the gas concentration of the generated gas, the amount of power fluctuation of the gas generating power source has a positive correlation with the maximum input power as in the case of the ozone power source 2. Therefore, similarly to the ozone power source 2, the above effect can be exhibited by limiting the maximum output power Wmax of the gas generation power source to the limit input power WL.

なお、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 The embodiment can be appropriately modified or omitted.

１オゾン発生器
２オゾン用電源
３ＭＦＣ
４ＡＰＣ
５制御部
６オゾン濃度モニタ
１０原料供給系
２０オゾン処理装置
２２リミット制御部
１００オゾン生成装置 1 Ozone generator 2 Ozone power supply 3 MFC
4 APC
5 Control unit 6 Ozone concentration monitor 10 Raw material supply system 20 Ozone processing equipment 22 Limit control unit 100 Ozone generator

Claims

ガス生成装置を用いたガス生成方法であって、
前記ガス生成装置は、
放電空間に誘電体バリア放電を発生させ、前記放電空間に供給した原料ガスから生成ガスを生成して外部に出力するガス発生器と、
前記ガス発生器に交流電圧を付与する単一のガス発生用電源と、
前記ガス発生器に入力される原料ガス流量を制御する流量制御機器と、
前記ガス発生器内の圧力である内部圧力を自動制御する圧力制御機器と、
生成ガスの濃度を測定して測定ガス濃度を取得するガス濃度測定器とを備え、
目標ガス流量及び目標ガス濃度に基づき、前記ガス発生用電源、前記流量制御機器、前記圧力制御機器及び前記ガス濃度測定器を制御する制御動作を実行する制御部とを備え、
前記ガス生成方法は、前記制御部による前記制御動作として実行されるリミット投入電力算出処理と、前記リミット投入電力算出処理後に実行される実制御処理とを含み、
前記リミット投入電力算出処理は、
(a) 前記目標ガス流量及び前記目標ガス濃度を設定するステップと、
(b) 前記測定ガス濃度が前記目標ガス濃度に達し、前記原料ガス流量が前記目標ガス流量に達するように、前記ガス発生用電源、前記流量制御機器、前記圧力制御機器及び前記ガス濃度測定器を仮制御するステップと、
(c) 前記ステップ(b)の仮制御に適した前記ガス発生用電源の供給電力を理想投入電力として算出するステップと、
(d) 前記理想投入電力を“１”未満の決定電力割合で除算して、リミット投入電力を算出するステップとを含み、
前記実制御処理は、
(e) 前記ガス発生用電源の最大出力電力を前記リミット投入電力に制限するステップと、
(f) 前記ステップ(e)の実行後の前記ガス発生用電源を用いて、前記測定ガス濃度が前記目標ガス濃度に達し、前記原料ガス流量が前記目標ガス流量に達するように、前記ガス発生用電源、前記流量制御機器、前記圧力制御機器及び前記ガス濃度測定器を実制御するステップとを含む、
ガス生成方法。 It is a gas generation method using a gas generator,
The gas generator
A gas generator that generates a dielectric barrier discharge in the discharge space, generates a generated gas from the raw material gas supplied to the discharge space, and outputs it to the outside.
A single gas generator that applies an AC voltage to the gas generator,
A flow rate control device that controls the flow rate of the raw material gas input to the gas generator, and
A pressure control device that automatically controls the internal pressure, which is the pressure inside the gas generator,
Equipped with a gas concentration measuring device that measures the concentration of produced gas and acquires the measured gas concentration.
A control unit that executes a control operation for controlling the gas generation power source, the flow rate control device, the pressure control device, and the gas concentration measuring device based on the target gas flow rate and the target gas concentration is provided.
The gas generation method includes a limit input power calculation process executed as the control operation by the control unit and an actual control process executed after the limit input power calculation process.
The limit input power calculation process is
(a) A step of setting the target gas flow rate and the target gas concentration, and
(b) The gas generation power source, the flow rate control device, the pressure control device, and the gas concentration measuring device so that the measured gas concentration reaches the target gas concentration and the raw material gas flow rate reaches the target gas flow rate. Steps to temporarily control and
(c) A step of calculating the supply power of the gas generation power supply suitable for the provisional control of the step (b) as an ideal input power, and
(d) Including the step of dividing the ideal input power by a determined power ratio less than "1" to calculate the limit input power.
The actual control process
(e) A step of limiting the maximum output power of the gas generation power source to the limit input power, and
(f) Using the gas generation power source after the execution of the step (e), the gas is generated so that the measured gas concentration reaches the target gas concentration and the raw material gas flow rate reaches the target gas flow rate. A step of actually controlling the power supply, the flow rate control device, the pressure control device, and the gas concentration measuring device.
Gas generation method.

請求項１記載のガス生成方法であって、
前記実制御処理は制御状態確認処理をさらに含み、
前記制御状態確認処理は、
(g) 前記ステップ(f)の実制御に適した前記ガス発生用電源の供給電力を実制御時理想投入電力として算出するステップと、
(h) 前記ステップ(g)で得た前記実制御時理想投入電力が閾値電力を超えた場合、前記実制御時理想投入電力を前記決定電力割合で除算して、前記リミット投入電力を再算出するリミット投入電力再算出処理を実行するステップとを備え、
前記リミット投入電力再算出処理の実行後、前記実制御処理の前記ステップ(e)は、前記ステップ(h)で再算出された前記リミット投入電力を用いて実行される、
ガス生成方法。 The gas generation method according to claim 1.
The actual control process further includes a control state confirmation process.
The control state confirmation process is
(g) A step of calculating the supply power of the gas generation power supply suitable for the actual control of the step (f) as an ideal input power during actual control, and
(h) When the ideal power input during actual control obtained in step (g) exceeds the threshold power, the ideal power input during actual control is divided by the determined power ratio to recalculate the limit power input. With a step to execute the limit input power recalculation process
After executing the limit input power recalculation process, the step (e) of the actual control process is executed using the limit input power recalculated in the step (h).
Gas generation method.

請求項１または請求項２記載のガス生成方法であって、
前記決定電力割合は、０．８５以上０．９５以下の値を有する、
ガス生成方法。 The gas generation method according to claim 1 or 2.
The determined power ratio has a value of 0.85 or more and 0.95 or less.
Gas generation method.

請求項１から請求項３のうち、いずれか１項に記載のガス生成方法であって、
前記原料ガスは酸素ガスであり、
前記生成ガスはオゾンガスであり、
前記ガス生成装置はオゾン生成装置であり、
前記ガス発生器はオゾン発生器であり、
前記単一のガス発生用電源は単一のオゾン用電源である、
ガス生成方法。 The gas generation method according to any one of claims 1 to 3.
The raw material gas is oxygen gas,
The generated gas is ozone gas,
The gas generator is an ozone generator.
The gas generator is an ozone generator.
The single gas generating power source is a single ozone power source.
Gas generation method.