WO2019225033A1

WO2019225033A1 - Ozone gas generation system and ozone gas generation method

Info

Publication number: WO2019225033A1
Application number: PCT/JP2018/041914
Authority: WO
Inventors: 貴翔佐藤; 田畑　要一郎
Original assignee: 東芝三菱電機産業システム株式会社
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2019-11-28
Also published as: TW202003372A; JPWO2019225033A1; TW202003373A; JPWO2019225426A1; JP6893755B2; JP6657485B1; TWI708737B; TWI690483B

Abstract

The purpose of the present invention is to provide an ozone gas generation system that minimizes system configuration and is capable of outputting high-concentration ozone to outside. This ozone gas generation system (1000) includes an ozone generator (200) comprising a plurality of discharge cells laminated on a plurality of levels. The ozone generator (200) satisfies conditions (1), (2), and (3). Condition (1): The plurality of discharge cells each have a discharge surface area so of approximately 30–160 cm² for the discharge surface thereof. Condition (2): The raw material gas flow rate qo for raw material gas supplied to the discharge spaces of each of the plurality of discharge cells is 0.5–2.5 L/min. Condition (3): The discharge power density J in the discharge spaces for each of the plurality of discharge cells is set to 2.5–6 W/cm².

Description

オゾンガス発生システム及びオゾンガス発生方法Ozone gas generation system and ozone gas generation method

　この発明は、オゾン用電源と放電現象を利用したオゾン発生器との組合構成により、高濃度なオゾンガスを出力するオゾンガス発生システムに関する。特に、放電ギャップ長ｄを数十μｍ～数百μｍの範囲の短ギャップにし、放電を用いたオゾン発生器とオゾン用電源との組合で、高濃度なオゾンガスまたは高発生量のオゾンガスを出力できるオゾンガス発生システムに関する。 The present invention relates to an ozone gas generation system that outputs high-concentration ozone gas by a combined configuration of an ozone power source and an ozone generator using a discharge phenomenon. In particular, a high-concentration ozone gas or a high generation amount of ozone gas can be output by combining a discharge gap length d with a short gap in the range of several tens of μm to several hundreds of μm and an ozone generator using discharge and a power source for ozone. The present invention relates to an ozone gas generation system.

　一般に、放電式のオゾンガス発生装置は、オゾンガスを発生させるための電源供給を行うオゾン用電源と、オゾンガス生成用の放電セル（オゾン発生セル）を内蔵したオゾン発生器との組合せで構成される。 Generally, a discharge-type ozone gas generator is composed of a combination of an ozone power source for supplying power for generating ozone gas and an ozone generator having a discharge cell (ozone generation cell) for generating ozone gas.

　放電セルは誘電体を介した放電空間を有しており、オゾン用電源からオゾン発生器に高電圧のオゾン発生用交流電圧を印加することにより、放電セルの放電空間内で誘電体バリア放電（無声放電）を誘起させることができる。誘電体バリア放電を発生している放電空間に、オゾンガスを生成するための触媒ガスを添加した酸素ガスを原料ガスとして採用した放電発生装置、もしくは触媒ガスを添加しない高純度酸素ガスが原料ガスとして供給され、上記誘電体バリア放電面にオゾンガスを生成するための光触媒材料が塗布された放電発生装置の２通りの装置が構成される。これら２通りの放電発生装置それぞれに供給した原料ガスに放電エネルギーを与えることで、触媒を介した高濃度のオゾンガスが生成される。 The discharge cell has a discharge space through a dielectric, and a dielectric barrier discharge (within the discharge space of the discharge cell is applied by applying a high-voltage ozone generation AC voltage to the ozone generator from the ozone power source. (Silent discharge) can be induced. A discharge generator that employs oxygen gas added with a catalyst gas for generating ozone gas as a source gas in a discharge space in which a dielectric barrier discharge is generated, or a high-purity oxygen gas without addition of a catalyst gas is used as a source gas There are two types of devices, a discharge generator, which is supplied and coated with a photocatalyst material for generating ozone gas on the dielectric barrier discharge surface. By applying discharge energy to the raw material gas supplied to each of these two types of discharge generators, high-concentration ozone gas is generated via the catalyst.

　放電セルで生成したオゾンガスを集め、オゾン発生器から所定のオゾン濃度のオゾンガスが取出せる構成にしたものが、オゾンガス発生装置である。オゾンガス発生装置に用いるオゾン発生器としては、例えば、特許文献１で開示されたオゾン発生器がある。 An ozone gas generator is configured to collect ozone gas generated in a discharge cell and take out ozone gas having a predetermined ozone concentration from an ozone generator. As an ozone generator used for an ozone gas generator, there exists an ozone generator disclosed by patent document 1, for example.

　種々の先行技術文献で開示されたオゾン発生器は、当然オゾンガスを生成するための触媒ガスを添加することもしくは、放電面に光触媒材料を塗布するように施したオゾン発生器を対象にしている。以後の発明要素においては、原料ガスに触媒ガスを添加した原料ガスもしくは放電面に光触媒材料を塗布するようにしたオゾン発生器であることの明記は省略して、当然上記処置は施されているオゾン発生器を前提として説明する。 Naturally, the ozone generators disclosed in various prior art documents are intended for ozone generators that are added with a catalyst gas for generating ozone gas or coated with a photocatalytic material on the discharge surface. In the following invention elements, the above treatment is naturally applied, omitting the specification of the raw material gas obtained by adding the catalytic gas to the raw material gas or the ozone generator in which the photocatalytic material is applied to the discharge surface. The explanation is based on the assumption of an ozone generator.

　また、オゾン発生器で単位時間当たりの生成した総オゾン生成量Ｙ(g/h)は、放電セルの放電空間に供給した原料ガスの総ガス流量Ｑ(L/min)とオゾン発生器に投入する総放電電力ＤＷ(W)に対応した量となり、以下の式(1)を満足する。 In addition, the total ozone production amount Y (g / h) generated per unit time by the ozone generator is input to the ozone generator and the total gas flow rate Q (L / min) of the raw material gas supplied to the discharge space of the discharge cell. The amount corresponds to the total discharge power DW (W) to be satisfied, and satisfies the following formula (1).

　Ｙ=Ｑ・Ｃ…(1)
　なお、式(1)における"Ｃ"は、放電セルで生成するオゾン生成濃度(g/m^３)である。 Y = Q ・ C ... (1)
Note that “C” in equation (1) is the ozone generation concentration (g / m ³ ) generated in the discharge cell.

　つまり、オゾン発生器で生成する総オゾン生成量Ｙ(g/h)は、生成したオゾン生成濃度Ｃ(g/m^３)と供給した原料ガスの総ガス流量Ｑ(L/min)の積に対応した値となる。 In other words, the total ozone generation amount Y (g / h) generated by the ozone generator is the product of the generated ozone generation concentration C (g / m ³ ) and the total gas flow rate Q (L / min) of the supplied source gas. Corresponding value.

　ちなみに、放電セルで生成するオゾン生成濃度Ｃ（ｇ/m³）は、単位時間当たりの単位ガス体積Ｖ（ｃｍ^３）に注入する放電電力DW（watt＝joule・sec.）に対応する。なお、単に単位ガス体積Ｖ（ｃｍ^３）はオゾンガス発生器全体において以下の式(2)を満足する。
　Ｖ（ｃｍ^３/sec）＝1000・Ｑ/６０…(2) Incidentally, the ozone generation concentration C (g / m ³ ) generated in the discharge cell corresponds to the discharge power DW (watt = joule · sec.) Injected into the unit gas volume V (cm ³ ) per unit time. The unit gas volume V (cm ³ ) simply satisfies the following formula (2) in the entire ozone gas generator.
V (cm ³ / sec) = 1000 · Q / 60 (2)

　つまり、放電セルで生成するオゾン生成濃度Ｃ（ｇ/m³）は、オゾン発生セルの単位ガス体積Ｖ（ｃｍ^３）に注入する放電エネルギー量（joule/ｃｍ³）に相当する比電力値ＤＷ／Ｑ(W・min/L)によって決まる。 That is, the ozone generation concentration C (g / m ³ ) generated in the discharge cell is a specific power value DW corresponding to the discharge energy amount (joule / cm ³ ) injected into the unit gas volume V (cm ³ ) of the ozone generation cell. / Q (W · min / L)

　したがって、オゾン生成濃度Ｃ(g/m^３)は、比電力値ＤＷ／Ｑ(W・min/L)に比例して生成濃度が高くなる。オゾン生成濃度Ｃ(g/m^３)は、以下の式(3)で表される。
　Ｃ(g/m^３)＝Ａ・ＤＷ／Ｑ…(3) Accordingly, the ozone generation concentration C (g / m ³ ) increases in proportion to the specific power value DW / Q (W · min / L). The ozone generation concentration C (g / m ³ ) is expressed by the following formula (3).
C (g / m ³ ) = A · DW / Q (3)

　なお、式(3)において、"Ａ(g/J)"は、放電セルによる単位放電エネルギー当たりのオゾン生成能力を示した固有の比例定数である。固有値である"Ａ(g/J)"は、電子衝突や放電による種々の触媒化学反応を介してオゾンを生成できる能力値を示す。より詳細に説明すると、この"Ａ(g/J)"は、放電形態、ガス種、放電面材料、ギャップ長ｄに依存する固有値といえる。 In Equation (3), “A (g / J)” is an inherent proportional constant indicating the ability of ozone generation per unit discharge energy by the discharge cell. The eigenvalue “A (g / J)” indicates an ability value capable of generating ozone through various catalytic chemical reactions caused by electron collision or discharge. More specifically, it can be said that “A (g / J)” is an eigenvalue depending on the discharge form, gas type, discharge surface material, and gap length d.

　ちなみに、単位時間当たりの生成した総オゾン生成量Ｙ（ｇ/ｈ）に対し、式(3)で導出されるオゾン生成濃度Ｃを生成する放電セルにおいて、放電空間内に滞在しているオゾン量Ｙｓ（ｇ）は、下記の式(4)で表される。
　Ｙｓ（ｇ）＝Ｃ・ｄ・Ｓ／１００００００…(4) Incidentally, the amount of ozone staying in the discharge space in the discharge cell that generates the ozone generation concentration C derived by the equation (3) with respect to the total ozone generation amount Y (g / h) generated per unit time. Ys (g) is represented by the following formula (4).
Ys (g) = C · d · S / 1000000 (4)

　式(4)における"ｄ"は、放電ギャップ長（ｃｍ）で、"Ｓ"は、オゾン発生器の総放電面積（ｃｍ²）である。放電セルの放電空間内に滞在しているオゾン量Ｙｓは、オゾンを生成できる能力値Ａや比電力値ＤＷ／Ｑ値だけでなく、放電セル構造因子である放電ギャップ長ｄ、総放電面積Ｓで決まる固定値であって、放電セル構造が決まれば変更ができないパラメータ値でもある。 In equation (4), “d” is the discharge gap length (cm), and “S” is the total discharge area (cm ² ) of the ozone generator. The amount of ozone Ys staying in the discharge space of the discharge cell is not only the ability value A and specific power value DW / Q value that can generate ozone, but also the discharge gap length d and the total discharge area S that are discharge cell structure factors. It is also a parameter value that cannot be changed once the discharge cell structure is determined.

　図７は従来のオゾン発生装置における比電力値ＤＷ／Ｑに対する取出しオゾン濃度Ｃｔの特性を示すグラフである。 FIG. 7 is a graph showing the characteristics of the extracted ozone concentration Ct with respect to the specific power value DW / Q in the conventional ozone generator.

　なお、オゾン発生装置における取出しオゾン量Ｙｔは、取出しオゾン濃度Ｃｔと供給するガス流量Ｑとの積にほぼ対応した値となる。つまり、可能な範囲で最大となるガス流量Qの原料ガスを供給して、図７に示した取出しオゾン濃度Ｃｔ値と比電力値ＤＷ／Ｑ値とから、オゾン発生装置における取出しオゾン量Ｙｔ（＝Ｃｔ・Ｑ）の最大値が求まり、注入する放電電力ＤＷ（＝比電力値（ＤＷ／Ｑ）・Ｑ）の最大値も求まる。 It should be noted that the extracted ozone amount Yt in the ozone generator is a value substantially corresponding to the product of the extracted ozone concentration Ct and the supplied gas flow rate Q. That is, by supplying the raw material gas having the maximum gas flow rate Q in the possible range, the extracted ozone amount Yt (in the ozone generator) is obtained from the extracted ozone concentration Ct value and the specific power value DW / Q value shown in FIG. = Ct · Q) and the maximum discharge power DW to be injected (= specific power value (DW / Q) · Q) is also obtained.

　オゾンガス発生装置においては、式(3)、式(4)で算出したオゾン生成濃度Ｃ、オゾン量Ｙｓのオゾンが発生している。一方、図７に示すように、放電現象を利用するオゾンガス発生装置においては、オゾン発生器の比電力値ＤＷ／Ｑに対する取出しオゾン濃度Ｃｔの特性は、特性８０００ａとなる。特性８０００ａにおいて、低い比電力値ＤＷ／Ｑに対する取出しオゾン濃度Ｃｔの特性を示す接線（二点鎖線）が各放電セルに滞在しているオゾン量Ｙｓに相当するオゾン生成濃度Ｃを示している。 In the ozone gas generator, ozone having the ozone generation concentration C and the ozone amount Ys calculated by the equations (3) and (4) is generated. On the other hand, as shown in FIG. 7, in the ozone gas generator using the discharge phenomenon, the characteristic of the extracted ozone concentration Ct with respect to the specific power value DW / Q of the ozone generator is a characteristic 8000a. In the characteristic 8000a, the tangent line (two-dot chain line) indicating the characteristic of the extracted ozone concentration Ct with respect to the low specific power value DW / Q indicates the ozone generation concentration C corresponding to the ozone amount Ys staying in each discharge cell.

　一方、高い比電力値ＤＷ／Ｑにおける取出しオゾン濃度Ｃｔは、各放電セルから生成するオゾン生成濃度Ｃ（二点鎖線）から各放電セル内での生成したオゾンを分解する濃度Ｃｄを取り除いた値となる。すなわち、取出しオゾン濃度Ｃｔは、オゾンガス発生装置から取出せる実際のオゾン濃度を示している。 On the other hand, the extracted ozone concentration Ct at a high specific power value DW / Q is a value obtained by removing the concentration Cd for decomposing ozone generated in each discharge cell from the ozone generation concentration C (two-dot chain line) generated from each discharge cell. It becomes. That is, the extracted ozone concentration Ct indicates the actual ozone concentration that can be extracted from the ozone gas generator.

　ここで、原料ガスとして高純度酸素ガスを用いているオゾン発生器について検討する。このようなオゾン発生器においては、比電力値ＤＷ／Ｑ(W・min/L)に対して決定される、生成オゾン濃度特性（二点鎖線）で示されるオゾン生成能力の主要因は、特許文献２～特許文献６で示された放電セルの放電空間で発生する誘電体バリア放電（無声放電）であると考えられる。各特許文献が示すように、放電空間における電子衝突による酸素原子の解離量は非常に少なく、この電子衝突を原因としたオゾン生成能力は、高濃度オゾン生成の内で極一部の量に過ぎない。 Here, an ozone generator using high-purity oxygen gas as a raw material gas is examined. In such an ozone generator, the main factor of the ozone generation capability indicated by the generated ozone concentration characteristic (two-dot chain line) determined with respect to the specific power value DW / Q (W · min / L) is the patent It is considered that the dielectric barrier discharge (silent discharge) is generated in the discharge space of the discharge cell shown in Document 2 to Patent Document 6. As shown in each patent document, the dissociation amount of oxygen atoms due to electron collision in the discharge space is very small, and the ozone generation ability caused by this electron collision is only a part of the high concentration ozone generation. Absent.

　すなわち、総放電電力ＤＷをオゾン発生器に供給し、放電セルの放電空間に誘電体バリア放電を発生させると、「供給された原料ガスに含まれる微量の窒素ガスの触媒作用」、または「放電セルを構成する電極面の全面に配設された光触媒機能」によって、酸素原子の解離量が多くなることから高濃度のオゾンガスを生成することができる。 That is, when the total discharge power DW is supplied to the ozone generator and a dielectric barrier discharge is generated in the discharge space of the discharge cell, “catalysis of a small amount of nitrogen gas contained in the supplied source gas” or “discharge Due to the “photocatalytic function disposed on the entire surface of the electrode constituting the cell”, the amount of dissociation of oxygen atoms increases, so that high-concentration ozone gas can be generated.

　このように、微量の窒素ガス量による酸素原子解離能力や電極面に配設した光触媒の酸素原子解離能力が、オゾンガス発生の主要因となる。 As described above, the oxygen atom dissociation ability due to a small amount of nitrogen gas and the oxygen atom dissociation ability of the photocatalyst disposed on the electrode surface are the main causes of ozone gas generation.

　放電セル中で生成されるオゾン生成濃度Ｃ(g/m^３)は、上述した酸素原子解離能力が高いほど、式(3)で示したＡ(g/J)値が高くなり、放電空間で多量のオゾンガスが生産される。 The ozone generation concentration C (g / m ³ ) generated in the discharge cell increases as the oxygen atom dissociation capability described above increases, and the A (g / J) value indicated by the equation (3) increases. A large amount of ozone gas is produced.

　また、放電セルでは、放電エネルギー（Ｊ）を注入することで、Ａ(g/J)をパラメータとした式(3)に従うオゾン濃度のオゾンガスが生成されているが、生成されたオゾンガスは、同時に放電セル内で自己分解と放電ガスとの衝突による分解とがある。この放電セル内でのオゾンガスの自己分解と放電ガスとの衝突による分解との総和であるオゾン分解量は、取り出した雰囲気中での通常のオゾンガスの自己分解量よりも大きい。 In addition, in the discharge cell, ozone gas having an ozone concentration according to Equation (3) with A (g / J) as a parameter is generated by injecting discharge energy (J). There are self-decomposition in the discharge cell and decomposition by collision with the discharge gas. The amount of ozone decomposition, which is the sum of the self-decomposition of ozone gas in the discharge cell and the decomposition due to collision with the discharge gas, is larger than the amount of self-decomposition of normal ozone gas in the extracted atmosphere.

　これは、電子衝突による酸素原子解離が放電空間内において、オゾン生成能力に対比して、大きい割合を占めることを意味する。つまり、放電プラズマ中の電子、イオン、放電ガスとの衝突による生成したオゾンを解離させ酸素に戻すオゾンガスの分解量、及び放電セル内での高濃度オゾン状態のオゾンが自己分解するオゾン分解量が、通常の大気中でのオゾンの分解量に比べ大きくなるため、放電プラズマ中におけるオゾンの分解量が無視できないことを示している。 This means that oxygen atom dissociation due to electron collision occupies a large proportion in the discharge space as compared to the ability to generate ozone. In other words, the amount of decomposition of ozone gas that dissociates ozone generated by collision with electrons, ions, and discharge gas in the discharge plasma and returns it to oxygen, and the amount of ozone decomposition that self-decomposes ozone in the high-concentration ozone state in the discharge cell. This indicates that the amount of ozone decomposed in the discharge plasma cannot be ignored because it is larger than the amount of ozone decomposed in normal air.

　そのため、各放電セル内での生成したオゾンガスを分解する濃度Ｃｄも、投入する総放電電力ＤＷや総ガス流量Ｑに依存する要素となると考えられる。 Therefore, the concentration Cd that decomposes the generated ozone gas in each discharge cell is also considered to be a factor that depends on the total discharge power DW to be input and the total gas flow rate Q.

　図７で示した従来のオゾンガス発生装置において、装置の実用環境を考慮すると、原料ガスの総ガス流量Ｑとして略２．４Ｌ／ｍｉｎ以上のガス流量域を必要とし、オゾン発生器を冷却する冷却温度を５℃以上にした制約条件にすることが望ましいと想定される。なお、上記オゾン発生器を冷却する冷却温度の制約条件の上限は常温（２０℃）に対し３０℃程度を想定してオゾンガス発生装置が運用されている。 In the conventional ozone gas generator shown in FIG. 7, considering the practical environment of the apparatus, the total gas flow rate Q of the raw material gas requires a gas flow rate region of approximately 2.4 L / min or more, and cooling that cools the ozone generator. It is assumed that it is desirable that the temperature be 5 ° C. or higher. In addition, the ozone gas generator is operated assuming that the upper limit of the restriction condition of the cooling temperature for cooling the ozone generator is about 30 ° C. with respect to normal temperature (20 ° C.).

　上記制約条件下において、高い比電力値ＤＷ／Ｑ（５００W・min/L附近）にして取出しオゾン濃度Ｃｔを高めても、従来のオゾンガス発生装置は、４００ｇ／ｍ^３を超える高濃度なオゾンガスを取出すことができなかった。 Even if the ozone concentration Ct is increased by increasing the specific electric power value DW / Q (near 500 W · min / L) under the above constraint conditions, the conventional ozone gas generator can produce high-concentration ozone gas exceeding 400 g / m ^3. Could not be taken out.

特許第３６０７８９０号公報Japanese Patent No. 3607890 特許第３６４２５７２号公報Japanese Patent No. 3642572 特許第４９５３８１４号公報Japanese Patent No. 495814 特許第５０６９８００号公報Japanese Patent No. 5069800 特許第４８２５３１４号公報Japanese Patent No. 4825314 特許第４９３２０３７号公報Japanese Patent No. 4932037

　従来のオゾンガス発生装置は、既存のオゾン用電源と既存の放電セル形状のオゾン発生器とで構成されている。 The conventional ozone gas generator is composed of an existing ozone power supply and an existing discharge cell-shaped ozone generator.

　従来のオゾンガス発生装置では、原料ガスの総ガス流量Ｑが比較的大きい大ガス流量域条件で、総放電電力ＤＷを高め、高い比電力値ＤＷ／Ｑ（５００W・min/L附近）に設定すると、各放電セルにおいて、生成するオゾン生成濃度Ｃに対し、オゾンガス発生装置内でのオゾンガスの分解量が大きいために、取出しオゾン濃度Ｃｔが所定濃度以上高められない状態になっている。 In the conventional ozone gas generator, the total discharge power DW is increased and set to a high specific power value DW / Q (near 500 W · min / L) under conditions of a large gas flow rate region where the total gas flow rate Q of the raw material gas is relatively large. In each discharge cell, since the amount of ozone gas decomposed in the ozone gas generator is larger than the ozone generation concentration C to be generated, the extracted ozone concentration Ct cannot be increased beyond a predetermined concentration.

　このため、従来のオゾンガス発生装置では、取出しオゾン濃度Ｃｔに限界があり、オゾンガス発生装置から取出せるオゾン濃度を大ガス流量域で。より高濃度なオゾンガスを取り出せることができないという問題点があった。 For this reason, the conventional ozone gas generator has a limit in the extraction ozone concentration Ct, and the ozone concentration that can be extracted from the ozone gas generator is within a large gas flow rate range. There was a problem that higher concentration ozone gas could not be taken out.

　特に、図７で示す特性を有する従来のオゾンガス発生装置では、大ガス流量域の比電力値ＤＷ/Ｑに対するオゾン濃度特性において、４００ｇ/ｍ^３を超える高濃度（領域９９ａ内の濃度）のオゾンガスを取り出せることができなかった。 In particular, in the conventional ozone gas generator having the characteristics shown in FIG. 7, the ozone gas having a high concentration (concentration in the region 99a) exceeding 400 g / m ³ in the ozone concentration characteristic with respect to the specific power value DW / Q in the large gas flow rate region. Could not be taken out.

　また、放電セルに関し、放電投入電力を上げ、オゾン生成量を増しても、却ってオゾンガスの分解量が大きくなり、取出せるオゾン濃度が高められない問題があった。また、取出しオゾン量Ｙｔを高めるために、放電投入電力を上げ、放電電力密度を高めると、負荷印加電圧が高くなる問題点もあった。さらに、より高周波周波数の交流出力にすると、オゾン用電源が安定してオゾン発生用交流電圧を供給できない等、電源制御上における放電電力密度が制約を受けてしまう問題点があった。 Also, regarding the discharge cell, there was a problem that even if the discharge input power was increased and the ozone generation amount was increased, the ozone gas decomposition amount increased, and the concentration of ozone that could be taken out could not be increased. Further, when the discharge input power is increased and the discharge power density is increased in order to increase the extracted ozone amount Yt, there is also a problem that the load applied voltage increases. Furthermore, when the AC output has a higher frequency, there is a problem that the discharge power density in power control is restricted, such as the ozone power supply cannot be stably supplied with the ozone generating AC voltage.

　本発明では、上記のような問題点を解決し、システム構成を必要最小限に抑えて、高濃度なオゾンを外部に出力することができるオゾンガス発生システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ozone gas generation system capable of solving the above-described problems, minimizing the system configuration, and outputting high-concentration ozone to the outside.

　この発明に係るオゾンガス発生システムは、１対の平板電極に誘電体を介し配置した放電セルを有するオゾン発生器と、前記オゾン発生器にオゾン発生用交流電圧を付与するオゾン用電源とを備え、前記オゾン発生器に酸素を含んだ原料ガスが供給され、前記オゾン発生器は、前記放電セルの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オゾンガスを生成し、該オゾンガスを外部に出力し、前記放電セルは、多段に積層された複数の放電セルを含み、前記オゾン発生器は以下の条件(1)及び条件(2)を満足することを特徴とする。条件(1)及び条件(2)は以下の通りである。条件(1) 前記複数の放電セルは、それぞれ放電面の放電面積ｓｏが３０ｃｍ^２以上、１６０ｃｍ^２未満の範囲に設定される、条件(2) 前記複数の放電セルそれぞれに供給する原料ガスの原料ガス流量ｑｏは、０．５Ｌ／ｍｉｎ以上、２．５Ｌ／ｍｉｎ未満の範囲に設定される。 An ozone gas generation system according to the present invention includes an ozone generator having a discharge cell disposed via a dielectric on a pair of flat plate electrodes, and an ozone power source for applying an ozone generation alternating voltage to the ozone generator, A source gas containing oxygen is supplied to the ozone generator, the ozone generator generates a dielectric barrier discharge in the discharge space of the discharge cell, and generates ozone gas from the source gas supplied to the discharge space, The ozone gas is output to the outside, and the discharge cell includes a plurality of discharge cells stacked in multiple stages, and the ozone generator satisfies the following conditions (1) and (2). Condition (1) and condition (2) are as follows. Condition (1) Each of the plurality of discharge cells is set such that a discharge area so of a discharge surface is in a range of 30 cm ² or more and less than 160 cm ^2. Condition (2) A raw material gas supplied to each of the plurality of discharge cells The gas flow rate qo is set to a range of 0.5 L / min or more and less than 2.5 L / min.

　この発明におけるオゾンガス発生システムは、条件(1)及び条件(2)を満足することにより、各放電セルの放電空間におけるガス滞在時間Ｔｏを短くすることで、電子、イオン、放電ガスとの衝突によるオゾンガス分解量や放電セル内で生成したオゾンの自己オゾン分解量を抑えることができる。 The ozone gas generation system according to the present invention reduces the gas residence time To in the discharge space of each discharge cell by satisfying the conditions (1) and (2), thereby causing collisions with electrons, ions, and discharge gas. The amount of ozone gas decomposition and the amount of self-ozone decomposition of ozone generated in the discharge cell can be suppressed.

　その結果、この発明におけるオゾンガス発生システムは、オゾン発生器からより高濃度のオゾンガスを取り出せることが可能になる効果を奏する。 As a result, the ozone gas generation system according to the present invention has an effect that it is possible to extract ozone gas having a higher concentration from the ozone generator.

　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。 The objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.

この発明の実施の形態であるオゾンガス発生システムの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the ozone gas generation system which is embodiment of this invention. 図１で示したオゾン発生器の放電セルにおける放電面の構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the discharge surface in the discharge cell of the ozone generator shown in FIG. Ａタイプ～Ｃタイプ放電セル形状それぞれのオゾン発生器のガス滞在時間Ｔｏに対する総オゾン分解量Ｙｄの特性を示すグラフである。6 is a graph showing characteristics of total ozone decomposition amount Yd with respect to gas residence time To of ozone generators of A type to C type discharge cell shapes. Ａタイプ～Ｃタイプ放電セル形状それぞれのオゾン発生器の比電力値ＤＷ／Ｑに対する取出しオゾン濃度Ｃｔの特性を示すグラフである。6 is a graph showing the characteristics of the extracted ozone concentration Ct with respect to the specific power value DW / Q of the ozone generator of each of the A type to C type discharge cell shapes. Ａタイプ～Ｃタイプ放電セル形状それぞれのオゾン発生器の原料ガスの総ガス流量Ｑに対する取出しオゾン濃度Ｃｔの特性を示すグラフである。6 is a graph showing the characteristics of the extracted ozone concentration Ct with respect to the total gas flow rate Q of the raw material gas of the ozone generator for each of the A type to C type discharge cell shapes. オゾン用電源の動作周波数ｆに対するＡタイプ～Ｃタイプ放電セル形状それぞれのオゾン発生器に印加される負荷ピーク電圧Ｖｐの特性を示すグラフである。4 is a graph showing characteristics of load peak voltage Vp applied to each of the ozone generators of A type to C type discharge cell shapes with respect to an operating frequency f of the power source for ozone. 従来のオゾン発生装置における比電力値ＤＷ／Ｑに対する取出しオゾン濃度Ｃｔの特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the extraction ozone concentration Ct with respect to the specific power value DW / Q in the conventional ozone generator.

　＜実施の形態＞
　（原理及び概要）
　図１はこの発明の実施の形態であるオゾンガス発生システムの構成を示す説明図である。同図に示すように、本実施の形態のオゾンガス発生システム１０００は、１対の平板電極（１，３ａ，３ｂ）に誘電体を介し配置した放電セル（Ｓ１及びＳ２：基本放電セルと定義する）を有するオゾン発生器２００と、オゾン発生器２００にオゾン発生用交流電圧を付与するオゾン用電源１００とを備えている。 <Embodiment>
(Principle and outline)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an ozone gas generation system according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the ozone gas generation system 1000 of the present embodiment is defined as discharge cells (S1 and S2: basic discharge cells) arranged with a dielectric on a pair of flat plate electrodes (1, 3a, 3b). ) And an ozone power source 100 that applies an ozone generating AC voltage to the ozone generator 200.

　そして、オゾン発生器２００内の放電セル（Ｓ１，Ｓ２）の放電空間に誘電体バリア放電を発生させ、この放電空間に供給した酸素ガスを含む原料ガスからオゾンガスを生成し、オゾンガスを外部に取り出している。 Then, a dielectric barrier discharge is generated in the discharge space of the discharge cells (S1, S2) in the ozone generator 200, ozone gas is generated from the source gas containing oxygen gas supplied to the discharge space, and the ozone gas is taken out to the outside. ing.

　オゾンガス発生システム１０００において、１単位の放電セル当たり１つの放電空間（１対の放電面によって形成される空間）と１つのオゾンガス取り出し口を有するように構成されている。以下、放電空間を構成する１対の放電面を「１単位の放電面」あるいは「１放電面」と称する場合がある。また、１単位の放電セルに供給する放電電力ｄｗ(W)、放電面積ｓｏ(cm^２)、原料ガス流量ｑｏ(L/min)等は、１単位の放電セル当たりのオゾンガス発生に関するパラメータ記号として小文字で示す。 The ozone gas generation system 1000 is configured to have one discharge space (a space formed by a pair of discharge surfaces) and one ozone gas outlet per unit discharge cell. Hereinafter, a pair of discharge surfaces constituting the discharge space may be referred to as “one unit discharge surface” or “one discharge surface”. The discharge power dw (W), discharge area so (cm ² ), raw material gas flow rate qo (L / min), etc., supplied to one unit discharge cell are parameter symbols relating to ozone gas generation per unit discharge cell. Shown in lowercase.

　一方、オゾン発生器２００内の複数の放電セル全体に供給する総放電電力ＤＷ(W)、総放電面積Ｓ(cm^２)、原料ガスの総ガス流量Ｑ(L/min)等は、オゾン発生器２００のパラメータ記号として大文字表記で示す。なお、１単位の放電セルやオゾン発生器の違いによって、パラメータ値が変化しない記号については、原則として大文字表記で説明する。 On the other hand, the total discharge power DW (W), the total discharge area S (cm ² ), the total gas flow rate Q (L / min) of the raw material gas, etc. supplied to all the plurality of discharge cells in the ozone generator 200 are the ozone generation. The parameter symbol of the device 200 is shown in capital letters. In principle, symbols whose parameter values do not change due to differences in one unit discharge cell or ozone generator will be described in capital letters.

　オゾン発生器２００の取出しオゾン濃度Ｃｔを最大にする条件を求めるべく、１単位の放電セルにおいて、放電空間の放電形状に関わる放電面積ｓｏと、１単位の放電空間（放電面）に投入できる放電電力密度Ｊと、１単位の放電空間に流す原料ガス流量ｑｏとの最適化を検討する。 In order to obtain the conditions for maximizing the ozone concentration Ct taken out from the ozone generator 200, in one unit of discharge cell, the discharge area so related to the discharge shape of the discharge space and the discharge that can be charged into one unit of discharge space (discharge surface) The optimization of the power density J and the raw material gas flow rate qo flowing in the discharge space of 1 unit will be examined.

　ちなみに、オゾンガス発生システム１０００での放電セルの放電空間の放電ギャップ長ｄの範囲は数十μｍ以上から数百μｍ未満のオゾン発生器に適用する。特に、放電ギャップ長ｄは２０μｍ～１００μｍの範囲において、その効果がより高められるからである。 Incidentally, the range of the discharge gap length d of the discharge space of the discharge cell in the ozone gas generation system 1000 is applied to an ozone generator of several tens μm to less than several hundred μm. In particular, the effect is further enhanced when the discharge gap length d is in the range of 20 μm to 100 μm.

　放電面積ｓｏ(cm^２)を所定面積範囲内に設定し、適用放電ギャップ長ｄの範囲に設定したオゾン発生器おいて、特に、より高濃度のオゾンガスを取り出せる条件としては、１単位の放電セル内に流れる平均ガス流速ｖo/ｄを略（１．６/ｄ）ｃｍ/ｓ未満の範囲内になるようにする。 In an ozone generator in which the discharge area so (cm ² ) is set within a predetermined area range and within the range of the applicable discharge gap length d, in particular, a condition for taking out a higher concentration of ozone gas is one unit of discharge cell. The average gas flow velocity vo / d flowing in is set to be in a range of less than about (1.6 / d) cm / s.

　さらに、１単位の放電セル（１放電面）に供給する原料ガス流量ｑｏを略０．２５Ｌ／ｍｉｎ未満にしている。このため、オゾンガス発生システム１０００の比電力値ｄｗ／ｑｏを高く設定しても、１単位の放電セル内でのオゾンガス生成量ｙ（＝Ｃ・ｑｏ）に対し、オゾンガスの衝突によるオゾン分解と生成したオゾン自身の自己分解とを合わせた総オゾン分解量ｙｄを低く抑えることができ、高濃度なオゾンガスを１単位の放電セルから取出せることができる。 Furthermore, the raw material gas flow rate qo supplied to one unit discharge cell (one discharge surface) is set to less than about 0.25 L / min. For this reason, even if the specific power value dw / qo of the ozone gas generation system 1000 is set high, the ozone gas generation amount y (= C · qo) in one unit discharge cell is decomposed and generated by ozone gas collision. The total ozone decomposition amount yd combined with the self-decomposition of the ozone itself can be kept low, and a high-concentration ozone gas can be taken out from one unit discharge cell.

　また、１単位の放電セルに供給する放電電力密度が２．５Ｗ／ｃｍ^２～６Ｗ／ｃｍ^２範囲内となるように、放電電力ｄｗ(W)とすることで、１単位の放電セルにおけるオゾンガス生成量ｙ（＝Ｃ・ｑｏ）に対し、オゾンガスの衝突によるオゾン分解と生成したオゾン自身の自己分解とを合わせた総オゾン分解量ｙｄを低く抑えることができる。その結果、放電セルから効率良く、オゾンガスの取出しオゾン量ｙｔを最大限に溜めることができる。 Further, by setting the discharge power dw (W) so that the discharge power density supplied to one unit discharge cell is in the range of 2.5 W / cm ² to 6 W / cm ² , the ozone gas in one unit discharge cell With respect to the generation amount y (= C · qo), the total ozone decomposition amount yd, which is a combination of the ozone decomposition due to the collision of ozone gas and the self-decomposition of the generated ozone itself, can be kept low. As a result, it is possible to efficiently extract the ozone gas from the discharge cell and store the ozone amount yt to the maximum.

　さらに、オゾンガス発生システム１０００は、各々が１放電面（１つの放電空間）を有する放電セルＳ１，Ｓ２をｎ段積層してオゾン発生器２００を構成している。したがって、放電面（放電空間）は２ｎ個になり、オゾンガス発生システム１０００は、２ｎ倍の総放電電力ＤＷ（＝２・ｎ・ｄｗ）[Ｗ]を供給するオゾン用電源１００と２ｎ倍の総放電面積Ｓ（＝２・ｎ・ｓｏ）[ｃｍ^２]と２ｎ倍の原料ガス流量Ｑ（＝２・ｎ・ｑｏ）[L/min]を達成している。このため、オゾンガス発生システム１０００は、高濃度な取出しオゾン濃度Ｃｔをオゾン発生器から得るとともに、供給するガス流量Ｑに対し、オゾンガスの取出しオゾン量Ｙｔを最大限に高めることができる。 Further, the ozone gas generation system 1000 constitutes an ozone generator 200 by stacking n stages of discharge cells S1, S2 each having one discharge surface (one discharge space). Accordingly, the discharge surface (discharge space) is 2n, and the ozone gas generation system 1000 includes the ozone power supply 100 that supplies 2n times the total discharge power DW (= 2 · n · dw) [W] and the 2n times total power. The discharge area S (= 2 · n · so) [cm ² ] and the source gas flow rate Q (= 2 · n · qo) [L / min] that is 2n times are achieved. Therefore, the ozone gas generation system 1000 can obtain a high concentration of extracted ozone concentration Ct from the ozone generator, and can maximize the extracted ozone amount Yt of ozone gas with respect to the gas flow rate Q to be supplied.

　また、オゾン用電源１００から出力する高周波・高電圧のオゾン発生用交流電圧の出力周波数を２０ｋＨｚ～５０ｋＨｚ範囲内で、従来の出力周波数である２０ｋＨｚ以下に比べ高めている。このため、オゾン用電源１００は、オゾン発生器２００に印加するオゾン発生用交流電圧のピーク電圧値を７ｋＶｐ以下にして、総放電電力ＤＷをオゾン発生器２００に供給することができる。 Also, the output frequency of the high-frequency / high-voltage ozone generating AC voltage output from the ozone power source 100 is increased within the range of 20 kHz to 50 kHz compared to the conventional output frequency of 20 kHz or less. For this reason, the ozone power supply 100 can supply the total discharge power DW to the ozone generator 200 by setting the peak voltage value of the alternating voltage for ozone generation applied to the ozone generator 200 to 7 kVp or less.

　また、放電セル（基本セルＳ１，Ｓ２）の放電面を平面視して円状で構成し、放電面の直径（外径）を小さくすることで、放電セルの放電空間を原料ガスが通過する時間であるガス滞在時間Ｔｏ[ms]を短縮させている。 Further, the discharge surface of the discharge cells (basic cells S1, S2) is formed in a circular shape in plan view, and the diameter (outer diameter) of the discharge surface is reduced so that the source gas passes through the discharge space of the discharge cell. The gas residence time To [ms], which is the time, is shortened.

　さらに、放電セルに流れる平均ガス流速ｖo/ｄを略０．０３５／ｄ[cm/s]未満に抑えることで、放電セルで生成するオゾン生成量に対する供給するガス量も抑えられ、放電セル内において高いオゾン生成濃度Ｃを確保して、かつ、オゾンガスの衝突によるオゾン分解と生成したオゾン自身の自己分解とを合わせた分解量Ｙｄを低く抑えている。その結果、オゾン発生器２００から取出せる取出しオゾン濃度Ｃｔを高めることができる。 Furthermore, by suppressing the average gas flow velocity vo / d flowing through the discharge cell to less than about 0.035 / d [cm / s], the amount of gas supplied relative to the amount of ozone generated in the discharge cell can be suppressed, In FIG. 5, a high ozone generation concentration C is ensured, and the decomposition amount Yd, which combines ozone decomposition due to collision of ozone gas and self-decomposition of the generated ozone itself, is kept low. As a result, the extraction ozone concentration Ct that can be extracted from the ozone generator 200 can be increased.

　さらに、オゾン用電源１００を構成する高周波・高電圧トランスとして機能する並列共振用トランス２５の内部励磁インダクタンス値Ｌｔと多段積層された複数の放電セルで構成したオゾン発生器２００自身の静電容量値Ｃ０とにより、並列共振できる動作周波数域に合わせた高周波を出力制御するオゾン用電源１００を構成している。 Furthermore, the internal excitation inductance value Lt of the parallel resonance transformer 25 that functions as a high-frequency / high-voltage transformer that constitutes the ozone power supply 100 and the capacitance value of the ozone generator 200 that is composed of a plurality of multi-layered discharge cells. C0 constitutes an ozone power supply 100 that outputs and controls a high frequency matched to an operating frequency range in which parallel resonance is possible.

　その結果、オゾン用電源１００は、昇圧用トランスである並列共振用トランス２５の出力部において並列共振回路を形成したオゾン用電源となり、より安定化したオゾン発生用交流電圧をオゾン発生器２００に供給することができる。 As a result, the ozone power source 100 becomes an ozone power source in which a parallel resonant circuit is formed at the output of the parallel resonant transformer 25, which is a step-up transformer, and supplies a more stabilized ozone generating AC voltage to the ozone generator 200. can do.

　（全体構成）
　この発明による実施の形態であるオゾンガス発生システムの構成及び特徴を図１～図６を参照して説明する。 (overall structure)
The configuration and characteristics of an ozone gas generation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

　図１はこの発明の実施の形態であるオゾンガス発生システム１０００の構成を示す説明図である。図１に示すように、本実施の形態のオゾンガス発生システム１０００は、オゾンガスを生成するオゾン発生器２００とオゾン発生器２００に総放電電力ＤＷ用のオゾン発生用交流電圧を付与するオゾン用電源１００とを主要構成部として含んでいる。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an ozone gas generation system 1000 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an ozone gas generation system 1000 according to the present embodiment includes an ozone generator 200 that generates ozone gas and an ozone power source 100 that applies an ozone generation AC voltage for total discharge power DW to the ozone generator 200. Is included as a main component.

　本実施の形態のオゾンガス発生システム１０００は、半導体製造装置や洗浄装置等の他の装置と共に併設されることが多い。特に、高純度のオゾンガスが求められ、かつ、処理速度を高めることや処理能力をより高めることが要求されている。したがって、オゾンガス発生システム１０００は、既存の装置で得られるオゾン濃度より高濃度なオゾンガスが取出せることや供給するガス流量Ｑに対し、取出しオゾン量Ｙｔが大きくなるシステムが望ましい。 The ozone gas generation system 1000 of this embodiment is often provided together with other devices such as a semiconductor manufacturing device and a cleaning device. In particular, high-purity ozone gas is required, and it is required to increase the processing speed and the processing capacity. Therefore, the ozone gas generation system 1000 is desirably a system that can extract ozone gas having a higher concentration than the ozone concentration obtained by existing apparatuses and that the extracted ozone amount Yt is larger than the supplied gas flow rate Q.

　図２は図１で示したオゾン発生器２００の放電セルにおける放電面の構造を示す説明図である。図１及び図２において、オゾンガス発生システム１０００は、オゾンガスを発生させるオゾン発生器２００と、このオゾン発生器２００に総放電電力ＤＷ用のオゾン発生用交流電圧を供給するオゾン用電源１００から構成されている。 FIG. 2 is an explanatory view showing the structure of the discharge surface in the discharge cell of the ozone generator 200 shown in FIG. 1 and 2, an ozone gas generation system 1000 includes an ozone generator 200 that generates ozone gas, and an ozone power source 100 that supplies the ozone generator 200 with an ozone generation AC voltage for the total discharge power DW. ing.

　オゾン用電源１００は、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路部２１、インバータ回路部２２、限流リアクトル２３、電源制御回路２４及び並列共振用トランス２５を主要構成として含んでいる。 The ozone power supply 100 includes an AC-DC converter circuit unit 21, an inverter circuit unit 22, a current limiting reactor 23, a power supply control circuit 24, and a parallel resonance transformer 25 as main components.

　インバータ部であるインバータ回路部２２は、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路部２１を介して商用電源から入力された電力（電圧）を受け、この電圧を必要な高周波交流に変換して得られる高周波交流電圧を、限流リアクトル２３を介して並列共振用トランス２５に出力する。なお、インバータ回路部２２による高周波交流電圧の出力周波数ｆを２０ｋＨｚ～５０ｋＨｚ範囲内としている。すなわち、オゾン用電源１００の動作周波数ｆは２０ｋＨｚ～５０ｋＨｚの範囲内となる。 The inverter circuit unit 22, which is an inverter unit, receives power (voltage) input from a commercial power supply via the AC-DC converter circuit unit 21, and converts a high-frequency AC voltage obtained by converting this voltage into a necessary high-frequency AC voltage. The current is output to the parallel resonance transformer 25 via the current limiting reactor 23. Note that the output frequency f of the high-frequency AC voltage by the inverter circuit unit 22 is set in the range of 20 kHz to 50 kHz. That is, the operating frequency f of the ozone power supply 100 is in the range of 20 kHz to 50 kHz.

　なお、本願明細書において、「ＡＡ～ＢＢ」で示す範囲は、原則、ＡＡ以上ＢＢ未満を示す。 In the specification of the present application, the range indicated by “AA to BB” basically indicates AA or more and less than BB.

　昇圧用トランスである並列共振用トランス２５は、上記高周波交流電圧を高電圧に昇圧してオゾン発生用交流電圧を得て、このオゾン発生用交流電圧をオゾン発生器２００の高電圧端子ＨＶ及び低電圧端子ＬＶ間に供給している。 The parallel resonance transformer 25, which is a step-up transformer, boosts the high-frequency AC voltage to a high voltage to obtain an ozone generation AC voltage. The ozone generation AC voltage is supplied to the high voltage terminal HV and the low voltage of the ozone generator 200. The voltage is supplied between the voltage terminals LV.

　オゾン発生用交流電圧によってオゾン発生器２００に供給する総放電電力ＤＷが規定される。さらに、並列共振用トランス２５は、後に詳述するように、負荷の力率を改善する措置がなされている。 The total discharge power DW supplied to the ozone generator 200 is defined by the alternating voltage for ozone generation. Further, as will be described in detail later, the parallel resonance transformer 25 is provided with a measure for improving the power factor of the load.

　高電圧端子ＨＶは、オゾン発生器２００内の各放電セルの高圧電極３ａ、及び３ｂに電気的に接続されている。 The high voltage terminal HV is electrically connected to the

high voltage electrodes

3a and 3b of each discharge cell in the ozone generator 200.

　電源制御回路２４によってＡＣ－ＤＣコンバータ回路部２１及び高周波インバータを含むインバータ回路部２２の電流／電圧を制御することにより、オゾン発生器２００に供給するオゾン発生用交流電圧の電圧値を制御することができる。 By controlling the current / voltage of the AC-DC converter circuit unit 21 and the inverter circuit unit 22 including the high-frequency inverter by the power control circuit 24, the voltage value of the ozone generating AC voltage supplied to the ozone generator 200 is controlled. Can do.

　オゾン発生器２００は、各々が基本放電面を有する複数の基本セルＳ１，Ｓ２が積層されて構成されている。１対の基本セルＳ１及びＳ２を基本構成としている。基本構成は、接地冷却電極１及び誘電体電極２a、２ｂ、高圧電極３a、３ｂ、及び絶縁板４a、４ｂから構成される。 The ozone generator 200 is configured by laminating a plurality of basic cells S1, S2 each having a basic discharge surface. A pair of basic cells S1 and S2 has a basic configuration. The basic configuration includes a ground cooling electrode 1,

dielectric electrodes

2a and 2b,

high voltage electrodes

3a and 3b, and insulating

plates

4a and 4b.

　基本セルＳ１は、下方から上方に向かう、接地冷却電極１、誘電体電極２ａ、高圧電極３ａ、絶縁板４ａの積層構造を含んで構成される。 The basic cell S1 includes a laminated structure of a ground cooling electrode 1, a dielectric electrode 2a, a high voltage electrode 3a, and an insulating plate 4a, which are directed from the bottom to the top.

　基本セルＳ２は、上方から下方に向かう、接地冷却電極１、誘電体電極２ｂ、高圧電極３ｂ、絶縁板４ｂの積層構造を含んで構成される。基本セルＳ１，Ｓ２間で接地冷却電極１は共用される。 The basic cell S2 includes a laminated structure of a ground cooling electrode 1, a dielectric electrode 2b, a high voltage electrode 3b, and an insulating plate 4b, which are directed from the top to the bottom. The ground cooling electrode 1 is shared between the basic cells S1 and S2.

　そして、基本セルＳ１の上方及び基本セルＳ２の下方に低圧冷却板５が設けられる。このような構成の１対の基本セルＳ１，Ｓ２からなる基本構成が多段に積層される。なお、１単位の基本セルは、それぞれ放電空間を形成するための１対の放電面を有する。すなわち、基本セルＳ１及びＳ２からなる基本構成を６段積層した場合、１単位の基本セルが１２個積層されたことになる。 And the low-pressure cooling plate 5 is provided above the basic cell S1 and below the basic cell S2. A basic configuration composed of a pair of basic cells S1 and S2 having such a configuration is stacked in multiple stages. Each unit basic cell has a pair of discharge surfaces for forming a discharge space. In other words, when six basic structures including the basic cells S1 and S2 are stacked, 12 basic cells are stacked.

　基本セルＳ１及びＳ２の構造の詳細については後述する。所定数の基本構成（基本セルＳ１及びＳ２）が基台１０上に図１の上下方向に積層されて、オゾン発生器２００の主要部となっている。 Details of the structure of the basic cells S1 and S2 will be described later. A predetermined number of basic configurations (basic cells S <b> 1 and S <b> 2) are stacked on the base 10 in the vertical direction of FIG. 1 and constitute a main part of the ozone generator 200.

　積層された複数の基本セルは、最上部の基本セル（基本セルＳ１）上に重ねて設けられた積層押え板７と、積層押え板７及び各基本セルを貫通する積層セル押え棒８によって、積層セル押えばね６を介して所定の締め付け力で基台１０に締着されている。 A plurality of stacked basic cells are formed by a stacked presser plate 7 provided on top of the uppermost basic cell (basic cell S1), and a stacked presser plate 7 and a stacked cell presser bar 8 penetrating each basic cell. The laminated cell presser spring 6 is fastened to the base 10 with a predetermined fastening force.

　複数の基本セル全体が発生器カバー１１で覆われている。発生器カバー１１は一面を削除した概略の箱状を成し開口周縁部に設けられたフランジをカバー締付けボルト（図示せず）で基台１０に締着されている。発生器カバー１１の開口周縁部と基台１０との間には、Ｏリング（図示せず）が挟まれており発生器カバー１１と基台１０とが形成する内部空間は密閉構造とされている。 The entire basic cell is covered with the generator cover 11. The generator cover 11 has a general box shape with one side removed, and a flange provided on the peripheral edge of the opening is fastened to the base 10 with a cover fastening bolt (not shown). An O-ring (not shown) is sandwiched between the peripheral edge of the opening of the generator cover 11 and the base 10, and the internal space formed by the generator cover 11 and the base 10 has a sealed structure. Yes.

　基台１０には、この内部空間に、高純度酸素ガス等の原料ガスを供給する原料ガス入口３１が設けられている。原料ガス入口３１から供給された原料ガスＧ_ＩＮは、発生器カバー１１内の内部空間に充満され、複数の放電セルの放電空間の間隙に入り込む。 The base 10 is provided with a raw material gas inlet 31 for supplying a raw material gas such as high-purity oxygen gas in this internal space. The raw material gas G _IN supplied from the source gas inlet 31 is filled in the internal space within the generator cover 11, it enters the gap between the discharge space of the plurality of discharge cells.

　基台１０には、放電空間にて生成されたオゾンガスをオゾン発生器２００からマニホールドブロック９を介して外部に出すオゾンガス出口３２と放電セルを冷却する冷却水が出入りする冷却水出入口（図示せず）が設けられている。 The base 10 has an ozone gas outlet 32 for supplying ozone gas generated in the discharge space to the outside from the ozone generator 200 through the manifold block 9 and a cooling water inlet / outlet (not shown) through which cooling water for cooling the discharge cells enters and exits. ) Is provided.

　つまり、オゾンガス出口３２は、基台１０に設けられたオゾンガス通路の端部開口であり、冷却水出入口は基台１０内に設けられた冷却水通路に繋がる（図示省略）。なお、基台１０内に設けられた冷却水通路とオゾンガス通路とは互いに独立した通路で形成している。 That is, the ozone gas outlet 32 is an end opening of an ozone gas passage provided in the base 10, and the cooling water inlet / outlet is connected to the cooling water passage provided in the base 10 (not shown). The cooling water passage and the ozone gas passage provided in the base 10 are formed as independent passages.

　このような構成のオゾンガス発生システム１０００において、取出しオゾン量Ｙｔをより高めるために、オゾン発生器２００内の複数の放電セルの放電面（総放電面積Ｓ）に投入する放電電力ＤＷ対する比である放電電力密度Ｊ（＝ＤＷ／Ｓ）を規定する。さらに、取出しオゾン濃度Ｃｔを高められる条件に設定するために、１単位の放電セル（基本セルＳ１あるいはＳ２）に供給する平均ガス流速ｖo/ｄを規定するように、１単位の基本セルの放電面の径を小さくする。このように小さくすることで、１放電セル（基本セル）におけるオゾン分解量ｙｄを低く抑え、高濃度なオゾンガスを取り出せるようにしている。また、各々が基本セルＳ１，Ｓ２を有する複数の放電セルによる多段積層セル構造（ｎ（≧２））で供給ガスを分散させることで、原料ガス流量ｑｏの２ｎ倍の原料ガスの総ガス流量Ｑ（＝2・ｎ・ｑｏ）が供給できるようにしている。 In the ozone gas generation system 1000 having such a configuration, in order to further increase the amount of extracted ozone Yt, the ratio is a ratio to the discharge power DW input to the discharge surfaces (total discharge area S) of the plurality of discharge cells in the ozone generator 200. Discharge power density J (= DW / S) is defined. Further, in order to set the condition that the extracted ozone concentration Ct can be increased, the discharge of one unit basic cell is defined so as to define the average gas flow velocity vo / d supplied to one unit discharge cell (basic cell S1 or S2). Reduce the surface diameter. By making it small in this way, the amount of ozone decomposition yd in one discharge cell (basic cell) is kept low, and high-concentration ozone gas can be extracted. In addition, by distributing the supply gas in a multi-stage stacked cell structure (n (≧ 2)) with a plurality of discharge cells each having the basic cells S1, S2, the total gas flow rate of the source gas 2n times the source gas flow rate qo Q (= 2 · n · qo) can be supplied.

　また、オゾン発生器２００内の各放電セルに投入できる放電電力密度Ｊ（＝ＤＷ／Ｓ）を上昇させた場合、所望の総放電電力ＤＷを供給すると、負荷印加電圧Ｖｄが高くなる。この負荷印加電圧Ｖｄを低く抑制して、所望の総放電電力ＤＷを供給して、取出しオゾン量Ｙｔを最大限に確保する目的で、オゾン用電源１００の出力周波数を２０～５０ｋＨｚまで高めている。なお、負荷印加電圧Ｖｄはオゾン用電源１００から出力するオゾン発生用交流電圧の実効値を示している。 Further, when the discharge power density J (= DW / S) that can be supplied to each discharge cell in the ozone generator 200 is increased, the load applied voltage Vd increases when the desired total discharge power DW is supplied. The output frequency of the ozone power supply 100 is increased to 20 to 50 kHz for the purpose of suppressing the load applied voltage Vd low and supplying the desired total discharge power DW to secure the maximum amount of extracted ozone Yt. . Note that the load application voltage Vd indicates the effective value of the ozone generation AC voltage output from the ozone power supply 100.

　さらに、オゾン用電源１００内において、並列共振用トランス２５の内部励磁インダクタンス値Ｌｔと多段に積層された複数の放電セルを含んで構成したオゾン発生器２００自身の静電容量値Ｃ０とにより、並列共振できる出力周波数の高周波交流電圧をインバータ回路部２２から出力させている。 Further, in the ozone power source 100, the parallel excitation transformer L25 has an internal excitation inductance value Lt and a capacitance value C0 of the ozone generator 200 itself including a plurality of discharge cells stacked in multiple stages. A high frequency AC voltage having an output frequency capable of resonating is output from the inverter circuit unit 22.

　具体的には、オゾン用電源１００は、以下の式(5)を満足する並列共振周波数ｆｃの近傍に動作周波数ｆを設定している。 Specifically, the ozone power source 100 sets the operating frequency f in the vicinity of the parallel resonance frequency fc that satisfies the following equation (5).

　ｆｃ＝１／（２π・（Ｌｔ・Ｃ０）^０．５）…(5)
　その結果、オゾン用電源１００は、並列共振用トランス２５の出力側に並列共振回路を形成したオゾン用電源となり、より安定化したオゾン発生用交流電圧をオゾン発生器２００に供給できる。 fc = 1 / (2π · (Lt · C0) ^0.5 ) (5)
As a result, the ozone power source 100 becomes an ozone power source in which a parallel resonance circuit is formed on the output side of the parallel resonance transformer 25, and a more stabilized ozone generating AC voltage can be supplied to the ozone generator 200.

　図１及び図２に示すように、平面視して接地冷却電極１の周辺端部と一部重複して、複数の放電セル（Ｓ１，Ｓ２）の積層方向に延びるマニホールドブロック９を有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, a manifold block 9 extending in the stacking direction of the plurality of discharge cells (S 1, S 2) partially overlaps with the peripheral end of the ground cooling electrode 1 in plan view. Yes.

　接地冷却電極１は、平面視して円状の上面及び下面を放電面として有している。すなわち、接地冷却電極１の上面が基本セルＳ１の放電面となり、接地冷却電極１の下面が基本セルＳ２の放電面となる。すなわち、基本セルＳ１は接地冷却電極１の上面と、誘電体電極２ａの下面とを１対の放電面として、１対の放電面間に放電空間を形成している。同様に、基本セルＳ２は接地冷却電極１の下面と誘電体電極２ｂの上面とを１対の放電面として、１対の放電面間に放電空間を形成している。これら２つの放電空間に発生したオゾンガスを取り出すための開口部１５を設けている。また、基本放電セルＳ１及びＳ２の両面を冷却するために、接地冷却電極１の内部に冷却水経路（図示せず）を有している。 The ground cooling electrode 1 has a circular upper surface and lower surface as a discharge surface in plan view. That is, the upper surface of the ground cooling electrode 1 becomes the discharge surface of the basic cell S1, and the lower surface of the ground cooling electrode 1 becomes the discharge surface of the basic cell S2. That is, the basic cell S1 forms a discharge space between a pair of discharge surfaces, with the upper surface of the ground cooling electrode 1 and the lower surface of the dielectric electrode 2a as a pair of discharge surfaces. Similarly, the basic cell S2 forms a discharge space between a pair of discharge surfaces, with the lower surface of the ground cooling electrode 1 and the upper surface of the dielectric electrode 2b as a pair of discharge surfaces. An opening 15 is provided for extracting ozone gas generated in these two discharge spaces. Further, a cooling water path (not shown) is provided inside the ground cooling electrode 1 in order to cool both surfaces of the basic discharge cells S1 and S2.

　開口部１５は接地冷却電極１の内部に設けられた出力経路１７を介してマニホールドブロック９のオゾンガス出力経路９２に繋がっている。一方、マニホールドブロック９に設けられた冷却水出力経路９１及び冷却水入力経路９３は、接地冷却電極１の内部に設けられた上記冷却水経路と接続されている。 The opening 15 is connected to an ozone gas output path 92 of the manifold block 9 via an output path 17 provided inside the ground cooling electrode 1. On the other hand, the cooling water output path 91 and the cooling water input path 93 provided in the manifold block 9 are connected to the cooling water path provided in the ground cooling electrode 1.

　このように、基台１０に設けられた冷却水経路と、マニホールドブロック９に設けられた冷却水出力経路９１及び冷却水入力経路９３と、接地冷却電極１に設けられた冷却水経路とを含んで、オゾン発生器２００の複数の放電セルを冷却する冷却機構が構成される。 Thus, the cooling water path provided in the base 10, the cooling water output path 91 and the cooling water input path 93 provided in the manifold block 9, and the cooling water path provided in the ground cooling electrode 1 are included. Thus, a cooling mechanism for cooling the plurality of discharge cells of the ozone generator 200 is configured.

　また、接地冷却電極１の上面及び下面それぞれ上に、放電ギャップ長ｄ(mm)を構成するための放電スペーサ１３が複数個設けられ、複数の放電スペーサ１３を介して誘電体電極２ａ及び２ｂ並びに高圧電極３a及び３ｂを重ね合わせる。その結果、接地冷却電極１，高圧電極３ａ（誘電体電極２ａ）間、及び、接地冷却電極１，高圧電極３ｂ（誘電体電極２ｂ）間それぞれに放電ギャップ長ｄの放電空間を形成することができる。 A plurality of discharge spacers 13 for forming a discharge gap length d (mm) are provided on each of the upper surface and the lower surface of the ground cooling electrode 1, and the

dielectric electrodes

2a and 2b, and The

high voltage electrodes

3a and 3b are overlapped. As a result, discharge spaces having a discharge gap length d can be formed between the ground cooling electrode 1 and the high voltage electrode 3a (dielectric electrode 2a) and between the ground cooling electrode 1 and the high voltage electrode 3b (dielectric electrode 2b). it can.

　さらに、接地冷却電極１の上面及び下面には、１つのオゾン生成法として、オゾンを生成するための光触媒材（図示せず）が塗布されたオゾン発生器構成としている。 Furthermore, the upper and lower surfaces of the ground cooling electrode 1 have an ozone generator configuration in which a photocatalyst material (not shown) for generating ozone is applied as one ozone generation method.

　接地冷却電極１の外周部から原料ガスＧ_ＩＮが供給される。この際、複数の放電セルの枚数ｎに分散された原料ガス流量ｑｏ（Ｑ／ｎ）が各放電セルに供給される。そして、接地冷却電極１と高圧電極３a、３ｂとの間にオゾン発生用交流電圧が印加されることにより、各放電セルの放電面全面に誘電体バリア放電が形成される。したがって、放電空間内において、誘電体バリア放電の光エネルギーと光触媒の活性化により、放電空間に供給した原料ガスに含まれる酸素ガスの酸素原子解離が促進される。 The raw material gas _GIN is supplied from the outer periphery of the ground cooling electrode 1. At this time, the raw material gas flow rate qo (Q / n) dispersed in the number n of the plurality of discharge cells is supplied to each discharge cell. A dielectric barrier discharge is formed on the entire discharge surface of each discharge cell by applying an ozone generating AC voltage between the ground cooling electrode 1 and the

high voltage electrodes

3a, 3b. Therefore, in the discharge space, the oxygen energy dissociation of the oxygen gas contained in the source gas supplied to the discharge space is promoted by the activation of the light energy of the dielectric barrier discharge and the activation of the photocatalyst.

　その結果、オゾン発生器２００は、誘電体バリア放電の特徴である、間欠放電の休止期間で生成した酸素原子と酸素ガスとの三体衝突化学反応が促進され、各放電セルの放電空間において、高効率のオゾン生成能力を発揮することができる。つまり、オゾン発生器２００は、複数の放電セルの総放電面積Ｓと比電力値ＤＷ／Ｑとに比例した濃度のオゾンガスを生成することができる。 As a result, the ozone generator 200 promotes the three-body collision chemical reaction between oxygen atoms and oxygen gas generated in the pause period of intermittent discharge, which is a feature of dielectric barrier discharge, and in the discharge space of each discharge cell, Highly efficient ozone generation ability can be demonstrated. That is, the ozone generator 200 can generate ozone gas having a concentration proportional to the total discharge area S of the plurality of discharge cells and the specific power value DW / Q.

　接地冷却電極１の外周から原料ガスＧ_ＩＮが供給されているため、各放電セルの放電空間で生成したオゾンガスは、ガスの流れに沿って、接地冷却電極１の中央部の開口部１５に入り、接地冷却電極１内に設けたオゾン通路である出力経路１７を経由して出力オゾンガスＧ_OUTとして取り出される。 Since the source gas _GIN is supplied from the outer periphery of the ground cooling electrode 1, the ozone gas generated in the discharge space of each discharge cell enters the opening 15 at the center of the ground cooling electrode 1 along the gas flow. Then, it is taken out as an output ozone gas G _OUT via an output path 17 which is an ozone passage provided in the ground cooling electrode 1.

　オゾン発生器２００内において各放電セルにより生成されたオゾンガスが集められ、マニホールドブロック９のオゾンガス出力経路９２を介し、最終的にオゾンガス出口３２から所定濃度のオゾンガスが外部に取出される。 Ozone gas generated by each discharge cell in the ozone generator 200 is collected, and finally ozone gas of a predetermined concentration is taken out from the ozone gas outlet 32 through the ozone gas output path 92 of the manifold block 9.

　オゾン発生器２００から最終的に取り出される取出しオゾン量Ｙｔは、１単位の放電セルそれぞれの放電空間で生成したオゾンガス生成量ｙから各放電空間での放電中の衝突によるオゾン分解量と放電セル中のオゾンの自己オゾン分解量とを合わせたオゾン分解量ｙｄを差し引いた取出しオゾン量ｙｔの総和となる。 The amount of extracted ozone Yt finally taken out from the ozone generator 200 is determined from the amount of ozone gas generated y in the discharge space of each unit discharge cell y, the amount of ozone decomposition due to collision during discharge in each discharge space, and the amount in the discharge cell. The total amount of extracted ozone yt obtained by subtracting the amount of ozone decomposition yd combined with the amount of self-ozone decomposition of ozone.

　図２の各放電セルで単位時間当たりの生成したオゾン生成量ｙ(g/h)は、放電空間に供給した原料ガス流量ｑｏ(L/min)と各放電セルに投入する放電電力ｄｗ(W)に対応し、オゾンが放電面に塗布した光触媒機能が作用することで、以下の式(6)で表される。 The ozone generation amount y (g / h) generated per unit time in each discharge cell of FIG. 2 is determined by the raw material gas flow rate qo (L / min) supplied to the discharge space and the discharge power dw (W ) And the photocatalytic function in which ozone is applied to the discharge surface acts, and is expressed by the following formula (6).

　ｙ＝ｑｏ・Ｃ…(6)
　式(6)において、"Ｃ"は、１単位の放電セルで単位時間当たりの生成するオゾン生成量ｙと放電空間中の原料ガス流量ｑｏとで算出されるオゾン濃度(g/m^３)となる。 y = qo · C (6)
In equation (6), “C” is the ozone concentration (g / m ³ ) calculated from the ozone generation amount y generated per unit time in one unit discharge cell and the raw material gas flow rate qo in the discharge space. Become.

　すなわち、１単位の放電セルに形成される放電空間の体積である１放電空間体積ｄｖ（ｃｍ^３）は、以下の式(7)で表される。
　ｄｖ（ｃｍ^３）＝ｄ・ｓｏ…(7) That is, one discharge space volume dv (cm ³ ), which is the volume of the discharge space formed in one unit discharge cell, is expressed by the following formula (7).
dv (cm ³ ) = d · so (7)

　したがって、１放電空間で生成した後、放電空間に滞在しているオゾン量ｙｓ（ｇ）は、生成したオゾン生成濃度Ｃ（ｇ/m³）と式(7)で算出された放電空間体積ｄｖ（ｃｍ^３）の積に対応したオゾン生成量ｙとなる。 Therefore, the ozone amount ys (g) staying in the discharge space after being generated in one discharge space is the discharge space volume dv calculated by the generated ozone generation concentration C (g / m ³ ) and the equation (7). The ozone generation amount y corresponds to the product of (cm ³ ).

　なお、式(7)において、"ｄ"は、放電ギャップ長(cm)、"ｓｏ"は、１単位の放電セルにおける放電面の放電面積(cm^２)であり、これらのパラメータ"ｄ"，"ｓｏ"は、放電セル構造を規定する固定値である。 In equation (7), “d” is the discharge gap length (cm), “so” is the discharge area (cm ² ) of the discharge surface in one unit discharge cell, and these parameters “d”, “so” is a fixed value that defines the discharge cell structure.

　放電セルで生成するオゾン生成濃度Ｃ(g/m^３)は、単位時間当たりの単位ガス体積ｄｖ（ｃｍ^３）に注入する放電電力ｄｗに対応する。なお、単位ガス体積ｄｖは、１単位の放電セルに関し以下の式(8)（式(2)に同じ）に再度示す。 The ozone generation concentration C (g / m ³ ) generated in the discharge cell corresponds to the discharge power dw injected into the unit gas volume dv (cm ³ ) per unit time. The unit gas volume dv is shown again in the following formula (8) (same as formula (2)) for one unit discharge cell.

　ｄｖ（ｃｍ^３/sec）＝1000・Ｑ/（ｎ・６０）…(8)
　つまり、１単位の放電セルで生成するオゾン生成濃度Ｃ(g/m^３)は、単位ガス体積ｄｖに注入する放電エネルギー量（joule/cm^３）に相当する比電力値ｄｗ／ｑｏ(W・min/L)によって決まり、以下で示す式(9)のように放電空間で滞在しているオゾン量ｙｓ（ｇ）は、比電力値ｄｗ／ｑｏ(W・min/L)に比例して高くなる。
　ｙｓ（ｇ）＝Ｃ・ｄ・ｓ/１００００００…(9) dv (cm ³ / sec) = 1000 · Q / (n · 60) (8)
That is, the ozone generation concentration C (g / m ³ ) generated in one unit discharge cell is a specific power value dw / qo (W · q) corresponding to the discharge energy amount (joule / cm ³ ) injected into the unit gas volume dv. The amount of ozone ys (g) staying in the discharge space as shown in the following formula (9) is higher in proportion to the specific power value dw / qo (W · min / L). Become.
ys (g) = C · d · s / 1000000 (9)

　ここでは、１単位の放電セルにおける比電力値ｄｗ／ｑｏで示したが、多段に積層した場合（ｎ倍）の全体の比電力値ＤＷ／Ｑとは同じ比で示されるため、今後、比電力値ＤＷ／Ｑで表記する。 Here, the specific power value dw / qo in one unit discharge cell is shown, but since the whole specific power value DW / Q when stacked in multiple stages (n times) is shown in the same ratio, Expressed as power value DW / Q.

　しかし、実際の放電を用いたオゾンガス発生装置においては、取出しオゾン濃度Ｃｔは、図７に示すように、比電力値ＤＷ／Ｑに比例して増加せず、比電力値ＤＷ／Ｑに対する取出しオゾン濃度Ｃｔの特性は特性８０００ａとなる。 However, in the ozone gas generator using actual discharge, the extracted ozone concentration Ct does not increase in proportion to the specific power value DW / Q, as shown in FIG. The characteristic of the density Ct is a characteristic 8000a.

　特性８０００ａにおいて、低い比電力値ＤＷ／Ｑの取出しオゾン濃度Ｃｔ特性の接線（二点鎖線）が放電セル（オゾン発生セル）で生成するオゾン生成濃度Ｃ(g/m^３)の特性と定義される。 In the characteristic 8000a, the tangent (two-dot chain line) of the extracted ozone concentration Ct characteristic with a low specific power value DW / Q is defined as the characteristic of the ozone generation concentration C (g / m ³ ) generated in the discharge cell (ozone generation cell). The

　一方、図７の特性８０００ａに示すように、高い比電力値ＤＷ／Ｑの領域での取出しオゾン濃度Ｃｔは、各放電セルから生成するオゾン生成濃度Ｃから、各放電セル内での生成したオゾンを分解する濃度Ｃｄを取り除いた値となっていると判断できる。 On the other hand, as shown in the characteristic 8000a of FIG. 7, the extracted ozone concentration Ct in the region of the high specific power value DW / Q is the ozone generated in each discharge cell from the ozone generation concentration C generated from each discharge cell. It can be determined that the concentration Cd is a value obtained by removing the concentration Cd.

　図７に示すように、原料ガス流量Ｑが略３．０Ｌ／ｍｉｎ以上の大流量域において、オゾン発生器の比電力値ＤＷ／Ｑに対する取出しオゾン濃度Ｃｔの特性８０００ａが所定の濃度値で飽和している。このため、総放電電力ＤＷを増加し比電力値ＤＷ／Ｑを高めても取出しオゾン濃度Ｃｔを高めることができない。 As shown in FIG. 7, the characteristic 8000a of the extracted ozone concentration Ct with respect to the specific power value DW / Q of the ozone generator is saturated at a predetermined concentration value in a large flow rate region where the raw material gas flow rate Q is approximately 3.0 L / min or more. doing. For this reason, even if the total discharge power DW is increased and the specific power value DW / Q is increased, the extraction ozone concentration Ct cannot be increased.

　比電力値ＤＷ／Ｑを高くしても、所定濃度値から取出しオゾン濃度Ｃｔが高くならず、むしろ低下傾向を示す原因は、放電セルで発生した電子、イオン、放電ガスと放電空間で生成したオゾンとの衝突でオゾンガスが分解することと、放電セル内で滞在しているオゾン自身の自己分解が大きいことにある。 Even if the specific power value DW / Q is increased, the ozone concentration Ct extracted from the predetermined concentration value is not increased, but rather the cause of the decreasing tendency is generated in electrons, ions, discharge gas and discharge space generated in the discharge cell. The ozone gas is decomposed by collision with ozone, and the self-decomposition of ozone staying in the discharge cell is large.

　つまり、放電空間で生成したオゾンガスが、放電中の電子空間を通過する際、電子、イオン、放電ガス等と衝突して分解する分解量とオゾン自身の自己分解する自己分解量とを合わせた分解量が大きいことにより、取出しオゾン濃度Ｃｔが低下している。 In other words, when ozone gas generated in the discharge space passes through the electron space during discharge, it decomposes by combining the amount of decomposition that collides with electrons, ions, discharge gas, etc., and the amount of self-decomposition that ozone itself decomposes. The extracted ozone concentration Ct is reduced due to the large amount.

　放電セル内でオゾン分解する総オゾン分解量Ｙｄ（＝２・ｎ・ｙｄ）は、放電空間中での発生した電子量ｎｅ、放電ガスｎｇの分子量、平均ガス流速ｖo/ｄ、ガス滞在時間Ｔｏ及びガス温度Ｔｇに依存して以下の式(10)で表される。なお、"ｙｄ"は１単位の放電セルのオゾン分解量を意味する。 The total ozonolysis amount Yd (= 2 · n · yd) for ozonolysis in the discharge cell is the amount of electrons ne generated in the discharge space, the molecular weight of the discharge gas ng, the average gas flow velocity vo / d, and the gas residence time To. And depending on the gas temperature Tg, it is expressed by the following equation (10). “Yd” means the amount of ozone decomposition of one unit discharge cell.

　Ｙｄ＝Ｂ(ｎｅ,ｎｇ，ｖｏ／ｄ，Ｔｏ，Ｔｇ，Ｃ)…(10)
　式(10)に示すように、総オゾン分解量Ｙｄは、Ｂ（…）の関数で求まる。 Yd = B (ne, ng, vo / d, To, Tg, C) (10)
As shown in the equation (10), the total ozone decomposition amount Yd is obtained by a function of B (...).

　したがって、複数の放電セル内でオゾンガスを分解する総オゾン分解量Ｙｄを比電力値ＤＷ／Ｑに対応して低減できれば、取出しオゾン濃度Ｃｔを高めることができる。 Therefore, if the total ozone decomposition amount Yd for decomposing ozone gas in a plurality of discharge cells can be reduced corresponding to the specific power value DW / Q, the extracted ozone concentration Ct can be increased.

　複数の放電セル内でオゾン分解する総オゾン分解量Ｙｄは、複数の放電空間中でのオゾンガスの分解量であるが、図７に示すように、総ガス流量Ｑが略３．０Ｌ／ｍｉｎ以上の大流量域においては、オゾンガスを生成するために投入する総放電電力ＤＷとガス流量Ｑとの比（比電力値ＤＷ／Ｑ）で一義的決まることが分かる。 The total ozone decomposition amount Yd that decomposes ozone in the plurality of discharge cells is the decomposition amount of ozone gas in the plurality of discharge spaces. As shown in FIG. 7, the total gas flow rate Q is approximately 3.0 L / min or more. It can be seen that in the large flow rate region, the ratio is determined uniquely by the ratio (specific power value DW / Q) of the total discharge power DW input to generate ozone gas and the gas flow rate Q.

　このことから、比電力値ＤＷ／Ｑに依存した総オゾン分解量Ｙｄは、オゾン発生器の構造そのもの条件で決まる固有の特性を有していることが分かった。つまり、オゾン発生器の構造やオゾン電源の出力条件を見直せば、比電力値ＤＷ／Ｑに依存した総オゾン分解量Ｙｄも低減でき、かつ取出しオゾン量Ｙｔが高められる。この点に着目したのが本願発明である。 From this, it was found that the total ozone decomposition amount Yd depending on the specific power value DW / Q has an inherent characteristic determined by the conditions of the structure of the ozone generator itself. That is, if the structure of the ozone generator and the output condition of the ozone power source are reviewed, the total ozone decomposition amount Yd depending on the specific power value DW / Q can be reduced, and the extracted ozone amount Yt can be increased. The present invention focuses on this point.

　図２に示す接地冷却電極１における１放電面の断面において、放電セル中での生成したオゾンガスのオゾンの分解量に注目する。 In the cross section of one discharge surface in the ground cooling electrode 1 shown in FIG. 2, attention is paid to the amount of ozone decomposed in the generated ozone gas in the discharge cell.

　原料ガス流量Ｑ（原料ガス流量）で原料ガスを供給すると、２ｎ個の１単位の放電セル（基本セルＳ１あるいはＳ２）それぞれに流れる原料ガス流量ｑｏ（＝Ｑ／（２・ｎ））に分散して供給され、１単位の放電セル当たり放電電力ｄｗ（＝ＤＷ／（２・ｎ））を投入する場合を考える。 When the source gas is supplied at the source gas flow rate Q (source gas flow rate), it is dispersed to the source gas flow rate qo (= Q / (2 · n)) flowing through each of the 2n unit discharge cells (basic cells S1 or S2). Suppose that the discharge power dw (= DW / (2.n)) per unit discharge cell is supplied.

　この場合、１つの放電空間で生成したオゾンガスのオゾン生成量ｙ[＝Ｙ/（２・ｎ）](g/h)は、放電空間を原料ガスが流れることにより生成される量である。そして、１単位の放電セルでのオゾン生成量ｙは、放電空間を通過する時間であるガス滞在時間Ｔｏと、１放電面における単位周囲長さｌ（ｃｍ）を基準とした放電セルに流れるガス断面ｓav（=ｌ・ｄ）における平均ガス流速ｖo/ｄ（ｃｍ/ｓ）（＝ｑo・0.001/（60・ｓav））とからなる２つの要素と密接に関連する。これら２つの要素は、放電セルの形状で決まる固有値となる。なお、単位周囲長さｌ（ｃｍ）とは、１放電空間を形成する１対の放電面のうち、一の放電面である代表放電面の外周に沿った周囲長さ（ｃｍ）を示す。つまり、１放電面の平均面積ｓav（＝ｓo/2）の放電径の周囲長さ（ｃｍ）が単位周囲長さｌ（ｃｍ）となる。 In this case, the ozone generation amount y [= Y / (2.n)] (g / h) of the ozone gas generated in one discharge space is an amount generated when the source gas flows in the discharge space. The ozone generation amount y in one unit discharge cell is a gas flowing in the discharge cell based on the gas residence time To which is the time passing through the discharge space and the unit peripheral length l (cm) on one discharge surface. It is closely related to two elements consisting of the average gas flow velocity vo / d (cm / s) (= qo · 0.001 / (60 · sav)) in the cross section sav (= l · d). These two elements are eigenvalues determined by the shape of the discharge cell. The unit perimeter length l (cm) indicates a perimeter length (cm) along the outer periphery of the representative discharge surface which is one discharge surface among a pair of discharge surfaces forming one discharge space. That is, the peripheral length (cm) of the discharge diameter of the average area sav (= so / 2) of one discharge surface is the unit peripheral length l (cm).

　ガス滞在時間Ｔｏは、放電空間における電子、イオン、放電ガスと放電面で生成したオゾンガスとの衝突によるオゾン分解量と、放電空間内で滞在しているオゾン自身の自己オゾン分解量の両方に密接に関連する。また、単位周囲長さｌ（ｃｍ）を基準とした平均ガス流速ｖo/ｄ（ｃｍ/ｓ）は、１単位の放電セル内で生成されるオゾン生成能力と密接に関係しており、オゾン生成能力に対しガスの平均ガス流速ｖo/ｄが大きければ、総ガス流量Ｑが大きいことになり、取出せるオゾン濃度が低くなることになる。 The gas residence time To is closely related to both the amount of ozone decomposition caused by collision of electrons, ions, discharge gas and ozone gas generated on the discharge surface in the discharge space, and the amount of self-ozone decomposition of ozone itself staying in the discharge space. is connected with. In addition, the average gas flow velocity vo / d (cm / s) based on the unit perimeter length l (cm) is closely related to the ozone generation ability generated in one unit discharge cell. If the average gas flow velocity vo / d of the gas is large relative to the capacity, the total gas flow rate Q is large, and the ozone concentration that can be extracted is low.

　したがって、ガス滞在時間Ｔｏ及びガス温度Ｔｇは、放電空間を通過中のオゾンガスの衝突による分解量とオゾン自身の自己分解量を高める要素となり、放電セル内でのオゾン分解量を高める要因を助長させている。また、放電空間内でオゾンを生成する能力よりも、平均ガス流速ｖo/ｄ（ｃｍ/ｓ）が大きくなると、取出すオゾン濃度Ｃｔが低くなる。 Therefore, the gas residence time To and the gas temperature Tg are factors that increase the decomposition amount due to the collision of ozone gas passing through the discharge space and the self-decomposition amount of ozone itself, and promote factors that increase the ozone decomposition amount in the discharge cell. ing. Further, when the average gas flow velocity vo / d (cm / s) is larger than the ability to generate ozone in the discharge space, the extracted ozone concentration Ct is lowered.

　つまり、１つの放電空間において、投入できる放電電力密度J（＝ｗｄ/ｓｏ）の誘電体バリア放電のエネルギーで生成したオゾンガスのオゾン発生量ｙ[=Ｙ/（２・ｎ）](g/h)のうち、放電空間内に滞在しているオゾン量ｙｓ（ｇ）に関し、このオゾン量ｙｓを高濃度でオゾンを取り出す際には、放電空間におけるガスのガス滞在時間Ｔｏによるオゾン分解量ｙｄの影響が無視できない。 That is, the ozone generation amount y [= Y / (2.n)] (g / h) of ozone gas generated by the energy of the dielectric barrier discharge having the discharge power density J (= wd / so) that can be input in one discharge space. ) Among ozone amounts ys (g) staying in the discharge space, when ozone is extracted at a high concentration, the ozone decomposition amount yd of the gas stay time To in the discharge space The impact cannot be ignored.

　具体的には、ガス滞在時間Ｔｏが大きいほど、オゾン分解時間が長くなるため、放電ガスとの衝突による分解量と滞在しているオゾン自身の自己分解量との総計であるオゾン分解量ｙｄが大きくなる。 Specifically, the larger the gas residence time To, the longer the ozone decomposition time, so the ozone decomposition amount yd, which is the sum of the amount of decomposition due to collision with the discharge gas and the amount of self-decomposition of the ozone itself that is staying, is growing.

　また、放電空間でオゾンが生成する能力よりも、平均ガス流速ｖo/ｄ（ｃｍ/ｓ）が大きくなると、取出しオゾン濃度Ｃｔが低くなる。 Further, when the average gas flow velocity vo / d (cm / s) is larger than the ability of ozone to be generated in the discharge space, the extracted ozone concentration Ct is lowered.

　さらに、放電電力密度Ｊを増すとガス温度Ｔｇが高くなる傾向はあるが、放電面全面を冷却して、放電熱エネルギーを十分に取り除く冷却能力を有すれば、投入できる放電電力密度Jを増した放電セル形状ほどにオゾン分解量ｙｄは増加せず、ある程度冷却能力で抑制できる。 Further, increasing the discharge power density J tends to increase the gas temperature Tg. However, if the discharge surface has sufficient cooling capacity to cool the entire discharge surface and sufficiently remove the discharge heat energy, the discharge power density J can be increased. The amount of ozone decomposition yd does not increase as much as the shape of the discharge cell, and can be suppressed to some extent by the cooling capacity.

　ガス温度Ｔｇによるオゾン分解については、放電電極面の冷却能力と関連し、十分な冷却能力にすることでガス温度Ｔｇの温度上昇を抑制できる。ガス温度Ｔｇの温度上昇抑制については、オゾン発生器の設計上の必須問題であるため、ここでは、ガス温度Ｔｇによるオゾン分解量の増加については考慮しない。 Regarding the ozonolysis by the gas temperature Tg, the temperature rise of the gas temperature Tg can be suppressed by making it a sufficient cooling capacity in relation to the cooling capacity of the discharge electrode surface. Since suppression of the temperature rise of the gas temperature Tg is an essential problem in the design of the ozone generator, the increase in the amount of ozone decomposition due to the gas temperature Tg is not considered here.

　次に、通常の３．０Ｌ／ｍｉｎ以上の大流量の原料ガスを流した場合において、放電空間中のガス滞在時間Ｔｏ、単位周囲長さｌ（ｃｍ）を基準した放電空間を流れる平均ガス流速ｖo/ｄ、及び放電電力密度Jに適した放電セル形状について考える。ガス滞在時間Ｔｏは以下の式(11)のようになる。 Next, when a large flow rate of a source gas of 3.0 L / min or more is flowed, the average gas flow rate flowing in the discharge space based on the gas residence time To and the unit perimeter length l (cm) in the discharge space Consider a discharge cell shape suitable for vo / d and discharge power density J. The gas residence time To is expressed by the following equation (11).

　Ｔｏ(ms)＝(ｄ・ｓｏ)／ｑｏ…(11)
　なお、式(11)において、"ｄ"は、放電ギャップ長（mm）、"ｓｏ"は、１単位の放電セルの放電面における放電面積(cm^２)、"ｑｏ"は１放電空間当たりの原料ガス流量(L/min)である。 To (ms) = (d · so) / qo (11)
In the equation (11), “d” is the discharge gap length (mm), “so” is the discharge area (cm ² ) on the discharge surface of one unit discharge cell, and “qo” is per discharge space. Source gas flow rate (L / min).

　一方、"Ｓ"は、オゾン発生器２００内の総放電面積(cm^２)を示し、"Ｑ"は、オゾン発生器２００内に供給する原料ガスの総ガス流量(L/min)を示し、"ｎ"は、図１で示したオゾン発生器２００の積層した放電セル（基本セルＳ１及びＳ２の組合せ）の枚数(個)を示し、放電面数としては、２・ｎとなる。 On the other hand, “S” indicates the total discharge area (cm ² ) in the ozone generator 200, “Q” indicates the total gas flow rate (L / min) of the source gas supplied into the ozone generator 200, “n” indicates the number of discharge cells (combinations of the basic cells S1 and S2) in which the ozone generator 200 shown in FIG. 1 is stacked, and the number of discharge surfaces is 2 · n.

　また、単位周囲長さｌ（ｃｍ）を基準とした放電面に流れる平均ガス流速ｖo/ｄ（cm/s）は、放電セルの形状に依存する。例えば、円板状の放電セルの場合、単位周囲長さｌ（ｃｍ）を基準とした放電セルに流れるガス断面ｓavは、放電面積ｓｏの１／２相当の放電径に流れ込む単位ギャップ長当たりの平均ガス流速ｖoで定義すると以下の式(12)で表される。 Also, the average gas flow velocity vo / d (cm / s) flowing on the discharge surface based on the unit perimeter length l (cm) depends on the shape of the discharge cell. For example, in the case of a disc-shaped discharge cell, the gas cross section sav flowing through the discharge cell with the unit peripheral length l (cm) as a reference is equal to the per unit gap length flowing into the discharge diameter corresponding to ½ of the discharge area so. When defined by the average gas flow velocity vo, it is expressed by the following equation (12).

　ｖｏ（cm/s）＝ｑｏ／（２π・（ｓｏ／２π）^０．５）
　　　　　　　＝ｆ（ｓｏ）・｛１／Ｔｏ｝…(12)
　なお、単位ギャップ長当たりの平均ガス流速ｖoは、関数ｆ（ｓｏ）と放電空間中のガス滞在時間Ｔｏの逆数に依存する値である。 vo (cm / s) = qo / (2π · (so / 2π) ^0.5 )
= F (so) · {1 / To} (12)
The average gas flow velocity vo per unit gap length is a value that depends on the reciprocal of the function f (so) and the gas residence time To in the discharge space.

　また、１放電空間に投入できる放電電力密度Ｊ（W/cm^２）は、以下の式(13)で表される。 Further, the discharge power density J (W / cm ² ) that can be charged into one discharge space is represented by the following formula (13).

　Ｊ（W/cm^２）＝ＤＷ/Ｓ＝ｄｗ／ｓｏ…(13)
　なお、式(13)において、"ＤＷ"は総放電電力である。 J (W / cm ² ) = DW / S = dw / so (13)
In Expression (13), “DW” is the total discharge power.

　放電空間において、単純に比例してオゾン分解量ｙｄが増加する要素は、ガス滞在時間Ｔｏである。ガス滞在時間Ｔｏが短くなるようにするには、１単位の放電セルの放電面の放電面積ｓｏを小さくして、同じ放電電力ｄｗ[=ＤＷ/（２・ｎ）]を投入すれば、式(11)で示すガス滞在時間Ｔｏが短くなる分、オゾン分解量ｙｄを下げることができる。 In the discharge space, the element that increases the amount of ozone decomposition yd in a proportional manner is the gas residence time To. In order to shorten the gas residence time To, if the discharge area so of the discharge surface of one unit discharge cell is reduced and the same discharge power dw [= DW / (2.n)] is input, the equation As the gas residence time To shown in (11) becomes shorter, the ozone decomposition amount yd can be lowered.

　しかしながら、１単位の放電セルの放電面積ｓｏを小さくすると、式(12)で示すように単位周囲長さ（ｃｍ）を基準とした放電面を流れる平均ガス流速ｖo/ｄ（cm/s）が大きくなる。このため、放電面内に供給する原料ガス流量ｑoが低い条件下でも、オゾン取出し濃度Ｃｔを高くすることができる。 However, when the discharge area so of one unit discharge cell is reduced, the average gas flow velocity vo / d (cm / s) flowing on the discharge surface based on the unit peripheral length (cm) is obtained as shown in the equation (12). growing. For this reason, the ozone extraction concentration Ct can be increased even under conditions where the raw material gas flow rate qo supplied into the discharge surface is low.

　本願発明者は、１単位の放電セルにおける放電面積ｓｏを小さくすれば.放電空間に供給する原料ガス流量ｑoが低い条件で、放電空間でのガス滞在時間Ｔoを短くする条件設定が重要であることを見出した。すなわち、本願発明者は、上記条件設定により、生成したオゾンの衝突によるオゾン分解と滞在しているオゾン自身の自己分解とを含む分解に要する時間が短縮でき、結果として放電空間におけるオゾン分解量ｙｄを減らせることを認識した。 If the inventor of the present application reduces the discharge area so in one unit discharge cell, it is important to set the conditions for shortening the gas residence time To in the discharge space under the condition that the raw material gas flow rate qo supplied to the discharge space is low. I found out. That is, the inventor of the present application can shorten the time required for the decomposition including the ozone decomposition due to the collision of the generated ozone and the self-decomposition of the staying ozone by the above condition setting. As a result, the amount of ozone decomposition yd in the discharge space is reduced. Recognized that can be reduced.

　したがって、高濃度オゾンが取出せるように、平均ガス流速ｖo/ｄを最適条件に設定し、ガス滞在時間Ｔoを短くすることが望ましい。つまり、放電空間で生成したオゾンの取出す際におけるオゾン分解量ｙｄを減らすには、１単位の放電セルにおける放電面積ｓｏを小さくすることが必要である。 Therefore, it is desirable to set the average gas flow rate vo / d as an optimum condition and to shorten the gas residence time To so that high-concentration ozone can be extracted. That is, in order to reduce the ozone decomposition amount yd when ozone generated in the discharge space is taken out, it is necessary to reduce the discharge area so in one unit of discharge cell.

　そして、ガス滞在時間Ｔｏを短くする方法として、放電電力密度Ｊが望ましい範囲内になるように放電セルにおける放電面の径を小さくし、径を小さくした放電面により形成される放電空間に投入する放電電力ｄｗを設定する方法が考えられる。この方法によれば、１放電空間におけるオゾン分解量ｙｄを低減でき、結果として、１放電空間からより高濃度で、所定量のオゾンガスが取出せるようになる。 Then, as a method of shortening the gas residence time To, the diameter of the discharge surface in the discharge cell is reduced so that the discharge power density J is within a desired range, and the discharge space is formed by the discharge surface having a reduced diameter. A method for setting the discharge power dw is conceivable. According to this method, the amount of ozone decomposition yd in one discharge space can be reduced, and as a result, a predetermined amount of ozone gas can be extracted from the one discharge space at a higher concentration.

　つまり、本願発明者は、高濃度なオゾンガスを取り出す手段として、１放電空間から高濃度のオゾンガスが取出せるオゾンセル構造（放電面の放電面積ｓｏ）と、放電電力密度Ｊの設定を規定するため、１放電空間に投入する放電電力ｄｗと、平均ガス流速ｖo/ｄを規定範囲内にするための原料ガス流量ｑｏとを含む各種要因の条件範囲を適切に設定することが重要になる。 That is, in order to define the setting of the ozone cell structure (discharge area so of the discharge surface) from which the high concentration ozone gas can be extracted from one discharge space and the setting of the discharge power density J as means for extracting the high concentration ozone gas, It is important to appropriately set the condition range of various factors including the discharge power dw input to one discharge space and the raw material gas flow rate qo for keeping the average gas flow velocity vo / d within the specified range.

　さらに、上記した１放電空間に関する条件を維持し、かつ、高濃度のオゾンガスが取出せるガス流量を高める方法として、基本セルＳ１及びＳ２を有する放電セルを多段（ｎ倍）に積層することが望まされる。放電セルをｎ段に積層すると、放電電力ＤＷ（＝２・ｎ・ｄｗ）及び総ガス流量Ｑ（＝２・ｎ・ｑｏ）を高めたオゾンガス発生システムを構成することができ、結果的に比較的大きなガス流量域で高濃度なオゾンガスを取出すことができる。 Furthermore, as a method for maintaining the above-described conditions relating to one discharge space and increasing the gas flow rate at which high-concentration ozone gas can be taken out, it is desirable to stack discharge cells having basic cells S1 and S2 in multiple stages (n times). Is done. By stacking discharge cells in n stages, an ozone gas generation system with increased discharge power DW (= 2 · n · dw) and total gas flow rate Q (= 2 · n · qo) can be configured. High concentration ozone gas can be taken out in a large gas flow range.

　加えて、上記構成のオゾンガスシステムにおいて、総放電電力ＤＷ（＝２・ｎ・ｄｗ）と総ガス流量Ｑとを可能な範囲で最大に設定することにより、取出しオゾン量Ｙｔ（＝Ｃｔ・Ｑ）を最大限に高めることができる。 In addition, in the ozone gas system configured as described above, by setting the total discharge power DW (= 2 · n · dw) and the total gas flow rate Q to the maximum possible range, the amount of extracted ozone Yt (= Ct · Q) Can be maximized.

　以上、高濃度オゾンが取り出せるようにするため、オゾン分解量ｙｄを減らす手段として、放電空間におけるガス滞在時間Ｔoを短くできるようにするため、１放電面の放電面積ｓｏを規定値範囲内に小さくしたオゾンガス発生システムにすることが望ましい。 As described above, as a means for reducing the ozone decomposition amount yd so that high-concentration ozone can be extracted, the discharge area so of one discharge surface is reduced within a specified value range so that the gas residence time To in the discharge space can be shortened. It is desirable to use an ozone gas generation system.

　また、取出しオゾン量Ｙｔを高めるようにするため、総放電電力ＤＷ及び放電電力密度Ｊを規定値範囲内において最適にしたオゾンガス発生システムにすることが望ましい。 Also, in order to increase the amount of extracted ozone Yt, it is desirable to provide an ozone gas generation system in which the total discharge power DW and the discharge power density J are optimized within a specified value range.

　次に、高濃度オゾンが取出せるオゾンガス発生システムとしては、ガス流量が低流量やオゾン発生器をより低温に冷却する手段はあるが、低流量のオゾンガスを必要とする要求分野は限られる。また、オゾン発生器をより低温に冷却する手段は、オゾンガス発生システムに付帯設備が大きくなり、オゾンガス発生システム自身も従来装置に比べ、高価で大きくなることになる。 Next, as an ozone gas generation system that can extract high-concentration ozone, there are means for cooling the ozone generator at a lower gas flow rate or at a lower temperature, but the required fields that require low flow ozone gas are limited. Further, the means for cooling the ozone generator to a lower temperature requires a larger incidental facility in the ozone gas generation system, and the ozone gas generation system itself is more expensive and larger than the conventional apparatus.

　以上のことから、高濃度オゾンが取出せるオゾンガス発生システムの制約条件を総ガス流量Ｑのガス流量範囲を略３．０Ｌ／ｍｉｎ以上の大流量のガス流量とし、オゾン発生器２００を冷却する冷却温度を５℃以上にした条件を考える。この条件下で、例えば、一実施例としての４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度オゾンを取り出せ、かつ、取出しオゾン量Ｙｔを高めたオゾンを取り出せることのできるオゾンガス発生システム１０００を実現させることが必要になる。この場合、オゾン発生器２００の総放電面積Ｓを確保するだけでなく、放電空間に供給する放電電力密度Ｊ及び総放電電力ＤＷを可能な範囲で最大に設定できる安定したオゾン用電源１００を得ることも重要である。 Based on the above, the restriction condition of the ozone gas generation system from which high-concentration ozone can be taken out is a cooling gas that cools the ozone generator 200 by setting the gas flow rate range of the total gas flow rate Q to a large gas flow rate of approximately 3.0 L / min. Consider a condition where the temperature is 5 ° C. or higher. Under this condition, for example, it is necessary to realize an ozone gas generation system 1000 that can extract high-concentration ozone of 400 g / m ³ or more as one embodiment and can extract ozone with an increased amount of extracted ozone Yt. Become. In this case, not only the total discharge area S of the ozone generator 200 is secured, but also a stable ozone power supply 100 that can set the discharge power density J and the total discharge power DW supplied to the discharge space to the maximum possible range is obtained. It is also important.

　オゾン用電源１００は、高濃度で、所定量のオゾンガスを得るために、オゾン発生器２００に総放電電力ＤＷを投入してオゾン発生器２００の放電電力密度Ｊを高める必要がある。この場合、オゾン用電源１００のオゾン発生用交流電圧の出力周波数が従来の出力周波数である２０ｋＨｚ未満であると、オゾン発生器２００に印加する負荷電圧が高くなり、オゾン用電源１００、オゾン発生器２００自身の耐電圧強化が必要になる等の問題点が生じる。 The ozone power source 100 needs to increase the discharge power density J of the ozone generator 200 by supplying the total discharge power DW to the ozone generator 200 in order to obtain a predetermined amount of ozone gas at a high concentration. In this case, when the output frequency of the ozone generating AC voltage of the ozone power source 100 is less than the conventional output frequency of 20 kHz, the load voltage applied to the ozone generator 200 increases, and the ozone power source 100 and the ozone generator There arises a problem that the withstand voltage of 200 itself needs to be enhanced.

　このため、ピーク電圧が７ｋＶｐ（５．０ｋＶｒｍｓ）以下の負荷印加電圧Ｖｄを付与するオゾン用電源１００としては、出力周波数ｆが２０ｋＨｚ～５０ｋＨｚ（２０ｋＨｚ以上、５０ｋＨｚ未満）の高周波のオゾン発生用交流電圧を出力するオゾン用電源することが望ましい。また、出力周波数ｆが３０ｋＨｚを超えるオゾン用電源とすると、電源自身から発するノイズが急激に増え、オゾンガス発生システムに付帯する計測機器や外部機器の誤動作が増大することになる。さらに、オゾン発生器との負荷との共振周波数附近を維持するため、出力周波数ｆの負荷変動に応じた周波数制御が不可欠になり、オゾン用電源として安定な電力を出力させることが非常に困難になる。そのため、オゾン用電源１００の出力周波数ｆは、２０ｋＨｚ～３０ｋＨｚ未満に制限することがより望ましい。 For this reason, the ozone power supply 100 for applying the load applied voltage Vd having a peak voltage of 7 kVp (5.0 kVrms) or less is a high-frequency ozone generating AC voltage having an output frequency f of 20 kHz to 50 kHz (20 kHz or more and less than 50 kHz). It is desirable to supply power for ozone. In addition, if the power supply for ozone has an output frequency f exceeding 30 kHz, noise generated from the power supply itself increases rapidly, and malfunctions of measuring instruments and external equipment incidental to the ozone gas generation system increase. Furthermore, in order to maintain the resonance frequency close to the load with the ozone generator, frequency control according to the load fluctuation of the output frequency f becomes indispensable, and it is very difficult to output stable power as an ozone power source. Become. Therefore, it is more desirable to limit the output frequency f of the ozone power supply 100 to 20 kHz to less than 30 kHz.

　２０ｋＨｚ～５０ｋＨｚの高周波の負荷印加電圧Ｖｄを付与するオゾン用電源として、以下の２種類の電源が考えられる。 The following two types of power sources are conceivable as ozone power sources that apply a high-frequency load applied voltage Vd of 20 kHz to 50 kHz.

　第１の電源…オゾン用電源のインバータ部とオゾン発生器との間に直列共振回路を設けた電源、
　第２の電源…オゾン用電源のインバータ部とオゾン発生器との間に高周波・高電圧トランスを設けた電源。 First power source: a power source provided with a series resonance circuit between the inverter unit of the power source for ozone and the ozone generator,
Second power source: a power source provided with a high-frequency / high-voltage transformer between the inverter of the ozone power source and the ozone generator.

　第１の電源においては、オゾン用電源の出力側のトランスを無くし、インバータ部とオゾン発生器との間に共振Ｑ値の高い（例えば、Ｑ値が１０以上）直列共振回路を設け、負荷印加電圧Ｖｄまで昇圧するようにする必要がある。第１の電源においては、高周波・高電圧トランスが無いというメリットでオゾン用電源自身をコンパクト化できる。 In the first power supply, the transformer on the output side of the power supply for ozone is eliminated, a series resonance circuit having a high resonance Q value (for example, Q value of 10 or more) is provided between the inverter unit and the ozone generator, and a load is applied. It is necessary to boost the voltage to the voltage Vd. In the first power supply, the ozone power supply itself can be made compact by the merit that there is no high-frequency / high-voltage transformer.

　しかし、第１の電源は、インバータ部と直列共振回路とオゾン発生器との３つの主要構成部を跨る回路間で共振させるため、共振した負荷電流の帰還電流がインバータ部まで戻ることにより、インバータ部の電源ロスが非常に大きくなる。 However, since the first power source resonates between the circuits straddling the three main components of the inverter unit, the series resonance circuit, and the ozone generator, the feedback current of the resonated load current returns to the inverter unit. The power loss of the part becomes very large.

　さらに、第１の電源は、負荷印加電圧Ｖｄまで昇圧共振させるため、微妙な負荷条件変動で負荷印加電圧Ｖｄが変化し、インバータ部の動作周波数を制御しても、安定した負荷印加電圧Ｖｄをオゾン発生器に投入することが難しい。加えて、動作周波数が常に可変であるため、電源ノイズが大きくなるなどの問題点がある。 In addition, since the first power supply resonates to the load application voltage Vd, the load application voltage Vd changes due to subtle fluctuations in the load condition, and even if the operating frequency of the inverter unit is controlled, a stable load application voltage Vd can be obtained. Difficult to put into ozone generator. In addition, since the operating frequency is always variable, there is a problem that power supply noise increases.

　以上の問題点があるため、実用上は、高周波のオゾン用電源が出力する放電電力ＤＷは１．５ｋＷ未満のオゾンガス発生システムにしか適さない。また、第１の電源である小さなオゾン用電源を複数個搭載することは、オゾン発生器構成の複雑化や制御の複雑化を招き、さらに、オゾン用電源内の制御ロスや部品点数が増える等の問題点が生じる。 Because of the above problems, the discharge power DW output from the high-frequency ozone power supply is practically suitable only for an ozone gas generation system of less than 1.5 kW. In addition, mounting a plurality of small ozone power supplies, which are the first power supply, complicates the configuration of the ozone generator and the control, and further increases the control loss and the number of parts in the ozone power supply. The problem arises.

　そのため、原料ガスの総ガス流量Ｑ（原料ガス流量）のガス流量範囲を略３．０Ｌ／ｍｉｎ以上とし、上記オゾン発生器を冷却する冷却温度を５℃以上にした条件下で、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度のオゾンガスを取り出すことを目的とした本実施の形態のオゾンガス発生システムには不適である。なぜなら、本実施の形態のオゾンガス発生システムは、比電力値ＤＷ／Ｑが６００Ｗ・min/Ｌ以上を満足する総放電電力ＤＷが必要であるからである。 Therefore, under the condition that the gas flow rate range of the total gas flow rate Q (raw material gas flow rate) of the raw material gas is about 3.0 L / min or more and the cooling temperature for cooling the ozone generator is 5 ° C. or more, 400 g / m It is not suitable for the ozone gas generation system of the present embodiment for the purpose of taking out ozone gas having a high concentration of ³ or more. This is because the ozone gas generation system of the present embodiment requires a total discharge power DW that satisfies a specific power value DW / Q of 600 W · min / L or more.

　第２の電源においては、インバータ部（インバータ回路部２２）とオゾン発生器との間に高周波・高電圧トランス（並列共振用トランス２５）を設けることにより、高周波・高電圧トランスの１次側巻数と２次側巻数との巻数比で決まる一定値で電圧昇圧できる。さらに、トランスの２次側以降で、負荷との並列共振回路を設けることで、負荷に供給する出力周波数と負荷印加電圧Ｖｄとをほぼ一定値にして、総放電電力ＤＷをオゾン発生器２００に供給することができる。 In the second power source, by providing a high frequency / high voltage transformer (parallel resonance transformer 25) between the inverter unit (inverter circuit unit 22) and the ozone generator, the number of primary turns of the high frequency / high voltage transformer is increased. The voltage can be boosted at a constant value determined by the turns ratio between the secondary winding and the secondary winding. Further, by providing a parallel resonance circuit with the load after the secondary side of the transformer, the output frequency supplied to the load and the load applied voltage Vd are set to substantially constant values, and the total discharge power DW is supplied to the ozone generator 200. Can be supplied.

　その結果、インバータ部に共振した負荷電流が帰還電流として戻ることなく、インバータ部の電源ロスを比較的小さくでき、負荷との共振度合に依らず負荷印加電圧Ｖｄが一定で、負荷に安定した総放電電力ＤＷを供給できる。 As a result, the load current that resonates in the inverter unit does not return as a feedback current, so that the power loss of the inverter unit can be made relatively small, the load applied voltage Vd is constant regardless of the degree of resonance with the load, and the load is stable. Discharge power DW can be supplied.

　このため、第２の電源では、高周波のオゾン用電源が出力する放電電力ＤＷを１．８ｋＷ以上にすることができ、第２の電源は安定した出力をオゾン発生器に投入することができるメリットがある。 Therefore, in the second power source, the discharge power DW output from the high-frequency ozone power source can be set to 1.8 kW or more, and the second power source can provide a stable output to the ozone generator. There is.

　本実施の形態のけるオゾン用電源１００は、上述した第２の電源の要件を満足させている。そして、オゾン用電源１００とオゾン発生器２００とを組み合わせてオゾンガス発生システム１０００を構成している。 The ozone power source 100 according to the present embodiment satisfies the requirements for the second power source described above. An ozone gas generation system 1000 is configured by combining the ozone power source 100 and the ozone generator 200.

　このため、本実施の形態のオゾンガス発生システム１０００は、原料ガスの総ガス流量Ｑのガス流量範囲を略３．０Ｌ／ｍｉｎ以上とし、オゾン発生器２００を冷却する冷却温度を５℃以上にした条件下で、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度オゾンを取り出すことができる。さらに、オゾンガス発生システム１０００は、高濃度オゾンガスが取出せる流量が大流量化でき、かつオゾン発生器の冷却能力も従来と同等レベルのオゾンガス発生システムになる。 For this reason, in the ozone gas generation system 1000 of the present embodiment, the gas flow rate range of the total gas flow rate Q of the raw material gas is set to approximately 3.0 L / min or more, and the cooling temperature for cooling the ozone generator 200 is set to 5 ° C. or more. Under conditions, high-concentration ozone of 400 g / m ³ or more can be taken out. Further, the ozone gas generation system 1000 can increase the flow rate at which high-concentration ozone gas can be taken out, and the ozone gas generation system has the same level of cooling capability as the conventional ozone generator.

　さらに、並列共振用トランス２５自身の内部インダクタンスと負荷（オゾン発生器２００）の静電容量との共振周波数になるように、インバータ回路部２２の動作周波数を設定している。このため、並列共振用トランス２５の出力側に新規に共振用リアクトルを設けることなく、並列共振用トランス２５の２次側以降の共振回路もこの並列共振用トランス２５で共用できるメリットがある。 Furthermore, the operating frequency of the inverter circuit unit 22 is set so as to be a resonance frequency between the internal inductance of the parallel resonance transformer 25 itself and the capacitance of the load (ozone generator 200). For this reason, there is an advantage that the parallel resonance transformer 25 can also share the resonance circuit on the secondary side and later of the parallel resonance transformer 25 without newly providing a resonance reactor on the output side of the parallel resonance transformer 25.

　以上、原料ガスが比較的大きな総ガス流量Ｑで、高濃度なオゾンガスを取り出すオゾン発生器の手段として、発生器内の１単位の放電セルにおける放電空間を最適な範囲に設定することの重要性を説明した。以下、本実施の形態のオゾンガス発生システム１０００の詳細について図１を参照して説明する。 As described above, the importance of setting the discharge space in the discharge cell of one unit in the generator to an optimum range as a means of an ozone generator for extracting high-concentration ozone gas at a relatively large total gas flow rate Q. Explained. Hereinafter, the details of the ozone gas generation system 1000 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

　オゾン用電源１００からの投入する総放電電力ＤＷを一定の５．０ｋＷにして、オゾン発生器２００の基本セルＳ１，Ｓ２を有する放電セルの段数ｎを６（計１２個の放電空間が形成される）とし、放電ギャップ長ｄを数十～数百μｍ条件を満足する一定長とし、以下の３種類のオゾン発生器を準備した。 The total discharge power DW input from the ozone power supply 100 is set to a constant 5.0 kW, and the number n of discharge cells having the basic cells S1 and S2 of the ozone generator 200 is 6 (a total of 12 discharge spaces are formed). The discharge gap length d was set to a constant length satisfying several tens to several hundreds μm, and the following three types of ozone generators were prepared.

　Ａタイプ放電セル形状の発生器…総放電面積Ｓが２５００ｃｍ^２、
　Ｂタイプ放電セル形状の発生器…総放電面積Ｓが１２５０ｃｍ^２、
　Ｃタイプ放電セル形状の発生器…総放電面積Ｓが６２５ｃｍ^２、
　そして、Ａタイプ放電セル形状の発生器～Ｃタイプ放電セル形状の発生器それぞれで取出せるオゾン濃度を求めた。 A type discharge cell-shaped generator: the total discharge area S is 2500 cm ² ,
B-type discharge cell-shaped generator ... Total discharge area S is 1250 cm ² ,
C-type discharge cell-shaped generator ... total discharge area S is 625 cm ² ,
Then, the ozone concentration that can be taken out by each of the A-type discharge cell-shaped generator to the C-type discharge cell-shaped generator was determined.

　Ａタイプ放電セル形状の発生器では、１放電面積ｓｏが約２０９ｃｍ^２、放電径（放電面の直径）が約φ１７０(mm)、投入できる放電電力密度Ｊが２Ｗ／ｃｍ^２の設定となる。 In the A-type discharge cell-shaped generator, one discharge area so is set to about 209 cm ² , the discharge diameter (discharge surface diameter) is set to about φ170 (mm), and the discharge power density J that can be charged is set to ² W / cm ² .

　Ｂタイプ放電セル形状の発生器では、１放電面積ｓｏが約１０４ｃｍ^２、放電径が約φ１１５(mm)、投入できる放電電力密度Ｊが４Ｗ／ｃｍ^２の設定となる。 In the generator of the B type discharge cell shape, one discharge area so is about 104 cm ² , the discharge diameter is about φ115 (mm), and the discharge power density J that can be charged is 4 W / cm ² .

　Ｃタイプ放電セル形状の発生器では、１放電面積ｓｏが約５２ｃｍ^２で、放電径が約φ８１(mm)で、投入できる放電電力密度Ｊが８Ｗ／ｃｍ^２の設定となる。 In the generator of the C type discharge cell shape, one discharge area so is about 52 cm ² , the discharge diameter is about φ81 (mm), and the discharge power density J that can be applied is set to 8 W / cm ² .

　なお、オゾン発生器を冷却する冷却水温は一定の５℃に設定した。 The cooling water temperature for cooling the ozone generator was set to a constant 5 ° C.

　図２に示すように、１放電面の放電径を比較的小さくすることにより、１放電空間におけるガス滞在時間Ｔｏは、１単位の放電セル（基本セルＳ１あるいはＳ２）に投入できる放電電力密度Ｊの増大割合に対し、Ａタイプ放電セル形状の発生器は１倍、Ｂタイプ放電セル形状の発生器は１/２、Ｃタイプ放電セル形状の発生器は１/４となる。 As shown in FIG. 2, by making the discharge diameter of one discharge surface relatively small, the gas residence time To in one discharge space is a discharge power density J that can be supplied to one unit discharge cell (basic cell S1 or S2). The A type discharge cell shape generator is 1 time, the B type discharge cell shape generator is 1/2, and the C type discharge cell shape generator is 1/4.

　放電セル数ｎを６（放電面数１２（放電空間数１２））にすることで、１単位の放電セルでの平均ガス流速ｖo/ｄは、Ａタイプ放電セル形状の発生器は１／１２、Ｂタイプ放電セル形状の発生器は１／６、Ｃタイプ放電セル形状の発生器は１／３になる。したがって、１放電空間の流速は放電電力密度Ｊの増大割合に対し、それぞれのタイプで、放電セル数ｎ（放電面数１２）に対応した１/１２の割合でしか平均ガス流速ｖo/ｄは大きくならない。 By setting the number n of discharge cells to 6 (the number of discharge surfaces 12 (the number of discharge spaces 12)), the average gas flow rate vo / d in one unit discharge cell is 1/12 for a generator of A type discharge cell shape. The generator of the B type discharge cell shape is 1/6, and the generator of the C type discharge cell shape is 1/3. Therefore, the average flow velocity vo / d is only 1/12 of the flow rate in one discharge space corresponding to the number n of discharge cells (the number of discharge surfaces 12) in each type with respect to the increase rate of the discharge power density J. Does not grow.

　その結果、オゾン発生器２００内で生成したオゾンガスが放電空間を通過する際における総オゾン分解量Ｙｄは、放電径が小さい放電セルの方が小さくなることが解る。１単位の放電セルの形状と放電セルの積層に対する高濃度オゾンガスが取出せる効果の詳細については後述する。 As a result, it is understood that the total ozone decomposition amount Yd when the ozone gas generated in the ozone generator 200 passes through the discharge space is smaller in the discharge cell having a smaller discharge diameter. The details of the effect of extracting high-concentration ozone gas with respect to the shape of one unit discharge cell and the stack of discharge cells will be described later.

　図３は、本実施の形態のオゾン発生器２００がＡ放電セル形状のタイプ発生器、Ｂタイプ放電セル形状の発生器、Ｃタイプ放電セル形状の発生器の場合、各々の放電面に原料ガスを流した場合における放電空間のガス滞在時間Ｔｏに対する総オゾン分解量Ｙｄの特性を示すグラフである。 FIG. 3 shows that when the ozone generator 200 of the present embodiment is an A discharge cell shape type generator, a B type discharge cell shape generator, or a C type discharge cell shape generator, a source gas is formed on each discharge surface. It is a graph which shows the characteristic of the total ozone decomposition amount Yd with respect to the gas residence time To of the discharge space at the time of flowing.

　図３において、Ａタイプ放電セル形状の発生器の総オゾン分解量Ｙｄの特性５０００ａ、Ｂタイプ放電セル形状の発生器の総オゾン分解量Ｙｄの特性５０００ｂ、Ｃタイプ放電セル形状の発生器の総オゾン分解量Ｙｄ特性５０００ｃとなる。 In FIG. 3, the characteristic 5000a of the total ozone decomposition amount Yd of the generator of the A type discharge cell shape, the characteristic 5000b of the total ozone decomposition amount Yd of the generator of the B type discharge cell shape, the total of the generator of the C type discharge cell shape The ozone decomposition amount Yd characteristic is 5000c.

　また、破線で示した特性５０００ｓ１、特性５０００ｓ１は、放電電力密度Ｊ設定の境界値を考察した上下限を示している。 Further, the characteristics 5000s1 and 5000s1 indicated by broken lines indicate the upper and lower limits in consideration of the boundary value of the discharge power density J setting.

　特性５０００ｓ１は、Ａタイプ放電セル形状の発生器とＢタイプ放電セル形状の発生器との間の放電電力密度Ｊが２．５Ｗ／ｃｍ^２設定に相当する境界特性である。 The characteristic 5000s1 is a boundary characteristic in which the discharge power density J between the A-type discharge cell-shaped generator and the B-type discharge cell-shaped generator corresponds to 2.5 W / cm ² setting.

　特性５０００ｓ２は、Ｂタイプ放電セル形状の発生器とＣタイプ放電セル形状の発生器との間の放電電力密度Ｊが６．０Ｗ／ｃｍ^２設定に相当する境界特性である。 The characteristic 5000s2 is a boundary characteristic in which the discharge power density J between the B-type discharge cell-shaped generator and the C-type discharge cell-shaped generator corresponds to a setting of 6.0 W / cm ² .

　図３で示す特性５０００ａ、５０００ｂ、及び５０００ｃを比較する。図３に示すように、放電径を小さくすれば、ガス滞在時間Ｔｏが５０ｍｓ以下の範囲において、ガス滞在時間Ｔｏに対応して、一定の割合で、総オゾン分解量Ｙｄが高まる。一方、ガス滞在時間Ｔｏが５０ｍｓ以上の範囲において、総オゾン分解量Ｙｄは放電径が小さいほど少なくことが実験的に確かめられた。 The

characteristics

5000a, 5000b, and 5000c shown in FIG. 3 are compared. As shown in FIG. 3, if the discharge diameter is reduced, the total ozone decomposition amount Yd increases at a constant rate corresponding to the gas residence time To in the range where the gas residence time To is 50 ms or less. On the other hand, it was experimentally confirmed that the total ozone decomposition amount Yd is smaller as the discharge diameter is smaller in the range where the gas residence time To is 50 ms or more.

　つまり、放電面の放電径が小さい条件設定にすれば、放電空間でのオゾン分解量ｙｄが少なくなり、その分、オゾン発生器２００からの取出しオゾン量Ｙｔが増加することを意味する。この点においては、Ｃタイプ放電セル形状の発生器が最も優れている。 That is, if the discharge diameter of the discharge surface is set to be small, the ozone decomposition amount yd in the discharge space is reduced, and the amount of ozone Yt taken out from the ozone generator 200 is increased correspondingly. In this respect, a C-type discharge cell-shaped generator is most excellent.

　一点鎖線で示した領域９９ａは、後に説明するが、高濃度のオゾンガスが取出せる範囲での総オゾン分解量Ｙｄに相当する。図３に示すように、放電空間でのガス滞在時間Ｔｏは２０ｍｓ～８０ｍｓの範囲において、領域９９ａの総オゾン分解量Ｙｄは、約４００ｇ/ｈ～９００ｇ/ｈに抑えられており、特性５０００ａの総オゾン分解量Ｙｄに比べ十分に低くなっているため、高濃度のオゾンガスを取出すことが期待できる。 The region 99a indicated by the alternate long and short dash line corresponds to the total ozone decomposition amount Yd in a range where high-concentration ozone gas can be taken out, as will be described later. As shown in FIG. 3, when the gas residence time To in the discharge space is in the range of 20 ms to 80 ms, the total ozone decomposition amount Yd in the region 99a is suppressed to about 400 g / h to 900 g / h. Since it is sufficiently lower than the total ozone decomposition amount Yd, it can be expected to extract high-concentration ozone gas.

　図４は、Ａタイプ放電セル形状の発生器、Ｂタイプ放電セル形状の発生器及びＣタイプ放電セル形状の発生器それぞれの比電力値ＤＷ／Ｑに対する取出しオゾン濃度Ｃｔの特性を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the characteristics of the extracted ozone concentration Ct with respect to the specific power value DW / Q of the A-type discharge cell-shaped generator, the B-type discharge cell-shaped generator, and the C-type discharge cell-shaped generator. .

　図４において、Ａタイプ放電セル形状の発生器のオゾン取出し濃度Ｃｔの特性４０００ａ、Ｂタイプ放電セル形状の発生器のオゾン取出し濃度Ｃｔの特性４０００ｂ、Ｃタイプ放電セル形状の発生器のオゾン取出し濃度Ｃｔの特性４０００ｃが示されている。 In FIG. 4, the ozone extraction concentration Ct characteristic 4000a of the A type discharge cell shape generator, the ozone extraction concentration Ct characteristic 4000b of the B type discharge cell shape generator, and the ozone extraction concentration of the C type discharge cell shape generator. The Ct characteristic 4000c is shown.

　また、破線で示した特性４０００ｓ１、特性４０００ｓ２は、図３と同じように、放電電力密度Ｊを可能な範囲で最大に設定できる放電セル形状の境界値を考察した上下限を示している。 Also, the characteristics 4000 s 1 and 4000 s 2 indicated by the broken lines indicate upper and lower limits in consideration of the boundary value of the discharge cell shape that can set the discharge power density J to the maximum possible range, as in FIG.

　特性４０００ｓ１は、取出しオゾン濃度Ｃｔが４００ｇ/ｍ^３が得られる放電電力密度Ｊの放電セル形状の下限境界の特性結果を示し、その放電電力密度Ｊは約２．５Ｗ／ｃｍ^２まで設定できる放電セル形状である。 The characteristic 4000s1 shows the characteristic result of the lower limit boundary of the discharge cell density of the discharge power density J at which the extracted ozone concentration Ct is 400 g / m ³ , and the discharge power density J can be set to about 2.5 W / cm ^2. Cell shape.

　特性４０００ｓ２は、取出しオゾン濃Ｃｔが４００ｇ/ｍ^３が得られる放電電力密度Ｊの放電セル形状の上限境界の特性結果を示し、その放電電力密度Ｊは約６．０Ｗ／ｃｍ^２まで設定できる放電セル形状である。 The characteristic 4000s2 shows the characteristic result of the upper limit boundary of the discharge cell density of the discharge power density J at which the extracted ozone concentration Ct is 400 g / m ³ , and the discharge power density J can be set to about 6.0 W / cm ^2. Cell shape.

　取出しオゾン濃度Ｃｔの特性は、比電力値ＤＷ／Ｑに応じた放電空間でのオゾン生成濃度を示すが、オゾン発生器に投入できる放電電力密度Ｊが異なる放電セル形状にした場合、取出しオゾン濃度Ｃｔの特性も異なる。 The characteristic of the extracted ozone concentration Ct indicates the ozone generation concentration in the discharge space according to the specific power value DW / Q, but when the discharge power density J that can be supplied to the ozone generator is different in discharge cell shape, the extracted ozone concentration The characteristics of Ct are also different.

　しかしながら、各特性（４０００ａ、４０００ｂ、４０００ｃ）を有するＡタイプ～Ｃタイプのオゾン発生器において、オゾン生成濃度に相当する図４の比電力値ＤＷ／Ｑに対する特性（二点鎖線の接線特性）の勾配を見ると、放電面の放電径の小さい、放電電力密度Ｊを高くできるようにした放電セル形状ほど、小さい結果となる。つまり、放電空間で生成するオゾン生成能力は、放電電力密度Ｊが高くできるようにした放電セル形状の方が小さくなることを示している。 However, in the A type to C type ozone generator having each characteristic (4000a, 4000b, 4000c), the characteristic (tangential characteristic of the two-dot chain line) with respect to the specific power value DW / Q in FIG. 4 corresponding to the ozone generation concentration. Looking at the gradient, the smaller the discharge diameter of the discharge surface and the higher the discharge power density J, the smaller the discharge cell shape. That is, the ozone generation capability generated in the discharge space is smaller in the discharge cell shape that allows the discharge power density J to be increased.

　図４で示す特性４０００ａ、４０００ｂ、及び４０００ｃは、オゾン生成濃度特性からオゾンガスの分解量を差し引いたものを示している。オゾンガスの分解量は、放電空間でオゾンガスが通過する際、オゾンガスが放電中の電子ｎｅ、イオンｎ^＋や放電ガスｎｇと衝突することによって生じるオゾン分解量と放電中に滞在しているオゾン自身の自己分解量との総和になる。 The

characteristics

4000a, 4000b, and 4000c shown in FIG. 4 indicate the ozone generation concentration characteristics minus the ozone gas decomposition amount. The amount of ozone gas decomposed is the amount of ozone decomposed by the collision of the ozone gas with the electrons ne, ions n ⁺ and discharge gas ng when the ozone gas passes through the discharge space, and the ozone itself staying in the discharge. Total with self-decomposition amount.

　比電力値ＤＷ／Ｑに対する特性の接線特性であるオゾン生成濃度特性は、Ａタイプ放電セル形状の発生器が最も大きく、放電セル径が小さくなり、投入できる放電電力密度Ｊを大きくしたものほどオゾン生成濃度特性は低くなる傾向を示している。 The ozone generation concentration characteristic, which is a tangential characteristic of the specific power value DW / Q, is the largest in the A-type discharge cell shape generator, the discharge cell diameter is reduced, and the discharge power density J that can be input is increased. The product concentration characteristic tends to be low.

　つまり、オゾン生成能力は、放電電力密度Ｊに逆比例する結果になる。放電空間中の窒素ガスの触媒作用や放電面での光触媒作用によるオゾン生成能力は放電電力密度Ｊを高くした放電セル形状ほど低くなる傾向を示している。 That is, the ozone generation ability is inversely proportional to the discharge power density J. The ozone generation ability by the catalytic action of nitrogen gas in the discharge space and the photocatalytic action on the discharge surface tends to decrease as the discharge cell density J increases.

　しかし、図３で示したように、放電径を変えた放電セルを多段に積層したオゾン発生器においては、放電径を小さくすると放電空間のガス滞在時間Ｔｏを短くすることができ、生成したオゾンの分解量を少なくすることができる。なぜなら、オゾンガスの分解は、放電空間内でオゾンガスが電子や放電ガスと衝突する分解と放電内で滞在している期間に生じる。そのため、生成したオゾン自身の自己分解と衝突による分解との総分解量は、ガス滞在時間Ｔｏを短くすることによって単純に小さくすることができるからである。 However, as shown in FIG. 3, in an ozone generator in which discharge cells with different discharge diameters are stacked in multiple stages, the gas residence time To in the discharge space can be shortened by reducing the discharge diameter, and the generated ozone The amount of decomposition can be reduced. This is because the decomposition of ozone gas occurs during the period in which the ozone gas collides with electrons and discharge gas in the discharge space and during the stay in the discharge. For this reason, the total decomposition amount of the generated ozone itself due to self-decomposition and decomposition due to collision can be simply reduced by shortening the gas residence time To.

　上記要因により、Ａタイプ放電セル形状の発生器、Ｂタイプ放電セル形状の発生器及びＣタイプ放電セル形状の発生器の取出しオゾン濃度Ｃｔの特性が異なり、Ｂタイプ放電セル形状の発生器では、図４で示す領域９９ａ内において、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度オゾンを取り出すことができる。 Due to the above factors, the characteristics of the extracted ozone concentration Ct of the A type discharge cell shape generator, the B type discharge cell shape generator, and the C type discharge cell shape generator are different. In the B type discharge cell shape generator, In the region 99a shown in FIG. 4, high-concentration ozone of 400 g / m ³ or more can be extracted.

　つまり、Ａタイプ放電セル形状の発生器では、オゾン生成量は高いが、ガス滞在時間Ｔｏが比較的長いため、衝突による分解とオゾン自身の自己分解との総和であるオゾンの分解量が大きくなり、結果として、最大でも４００ｇ／ｍ^３未満の濃度のオゾンガスしか取り出せないことを示している。 In other words, in the A-type discharge cell-shaped generator, the amount of ozone generated is high, but the gas residence time To is relatively long, so the amount of ozone decomposition, which is the sum of the decomposition due to collision and the self-decomposition of ozone itself, becomes large. As a result, it is shown that only ozone gas having a concentration of less than 400 g / m ³ at the maximum can be taken out.

　Ｂタイプ放電セル形状の発生器では、オゾン生成量はＡタイプ放電セル形状の発生器に比べ低くなるが、ガス滞在時間Ｔｏが短くなるため、衝突による分解とオゾン自身の自己分解との総和であるオゾンの分解量が小さくなる。したがって、Ｂタイプ発生器は、結果として、比電力値ＤＷ／Ｑが６００Ｗ・min/Ｌ以上の範囲で、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度のオゾンが取出せることになる。 In the generator of the B type discharge cell shape, the amount of ozone generated is lower than that of the generator of the A type discharge cell, but since the gas residence time To is shortened, the total of decomposition by collision and self-decomposition of ozone itself A certain amount of ozone is reduced. Therefore, as a result, the B type generator can extract ozone having a high concentration of 400 g / m ³ or more in a range where the specific power value DW / Q is 600 W · min / L or more.

　本願発明は、Ｂタイプ放電セル形状の発生器のような高濃度のオゾンが取出せるオゾン発生器の放電セル形状と動作条件を見つけ出すことにあり、以下の要件を満足することが望ましいことを本願発明者は見出した。 The present invention is to find out the discharge cell shape and operating conditions of an ozone generator that can extract high-concentration ozone such as a B-type discharge cell shape generator, and it is desirable that the following requirements be satisfied. The inventor found out.

　オゾン発生器２００に供給する原料ガスの総ガス流量Ｑを略３．０Ｌ／ｍｉｎ以上にすると、オゾン用電源１００から投入する総放電電力ＤＷは少なくとも１．８ｋＷ以上の電力を投入する必要がある。 When the total gas flow rate Q of the raw material gas supplied to the ozone generator 200 is approximately 3.0 L / min or more, the total discharge power DW input from the ozone power supply 100 needs to be at least 1.8 kW or more. .

　さらに、Ｃタイプ放電セル形状の発生器では、所定の放電電力ＤＷを投入するために放電電力密度Ｊを高くするため、放電空間におけるオゾン生成能力（二点鎖線）で決定するオゾン生成量が極端に低くなる。そのため、ガス滞在時間Ｔｏを短くなることで、衝突による分解とオゾン自身の自己分解との総和であるオゾン量の分解量を小さくしても、取出しオゾン濃度Ｃｔは低くなる。 Furthermore, in the generator of the C type discharge cell shape, the discharge power density J is increased in order to input the predetermined discharge power DW, and therefore the ozone generation amount determined by the ozone generation capability (two-dot chain line) in the discharge space is extremely high. It becomes low. Therefore, by reducing the gas residence time To, even if the decomposition amount of the ozone amount, which is the sum of the decomposition due to the collision and the self-decomposition of ozone itself, is reduced, the extracted ozone concentration Ct is lowered.

　結果として、Ｃタイプ放電セル形状の発生器では、原料ガスの総ガス流量Qと投入した放電電力ＤＷの条件において、最大でも３２０ｇ／ｍ^３未満の濃度しか取り出せないことが判明した。 As a result, it was found that a C-type discharge cell-shaped generator can extract only a concentration of less than 320 g / m ³ at the maximum under the conditions of the total gas flow rate Q of the raw material gas and the input discharge power DW.

　このことから、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度のオゾンが取出せるオゾン発生器を実現するには、最適な放電セル形状があり、実施の形態のオゾン発生器においては、放電セル形状の上限範囲としては、境界特性４０００ｓ２で示したように、放電電力密度Ｊを約６Ｗ／ｃｍ^２未満に限定したものが望ましく、放電電力密度Ｊの下限としては、境界特性４０００ｓ１で示したように、放電電力密度Ｊを約２．５Ｗ／ｃｍ^２以上に設定したものが望ましいという結果になった。 From this, there is an optimum discharge cell shape to realize an ozone generator that can extract ozone with a high concentration of 400 g / m ³ or more. In the ozone generator of the embodiment, the upper limit range of the discharge cell shape. As shown by the boundary characteristic 4000 s ² , the discharge power density J is preferably limited to less than about 6 W / cm ^2, and the lower limit of the discharge power density J is the discharge power as shown by the boundary characteristic 4000 s 1. The result was that a density J of about 2.5 W / cm ² or more was desirable.

　図５は、Ａタイプ放電セル形状の発生器、Ｂタイプ放電セル形状の発生器及びＣタイプ放電セル形状の発生器それぞれの原料ガスの総ガス流量Ｑに対する取出しオゾン濃度Ｃｔの特性を示すグラフである。 FIG. 5 is a graph showing characteristics of the extracted ozone concentration Ct with respect to the total gas flow rate Q of the raw material gas of each of the A type discharge cell shape generator, the B type discharge cell shape generator, and the C type discharge cell shape generator. is there.

　図５において、特性３０００ａはＡタイプ放電セル形状の発生器の特性を示し、特性３０００ｂはＢタイプ放電セル形状の発生器の特性を示し、特性３０００ｃはＣタイプ放電セル形状の発生器の特性を示す。 In FIG. 5, a characteristic 3000a indicates a characteristic of an A type discharge cell shape generator, a characteristic 3000b indicates a characteristic of a B type discharge cell shape generator, and a characteristic 3000c indicates a characteristic of a C type discharge cell shape generator. Show.

　特性枠である領域９９ａは、取出しオゾン濃度が４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度のオゾンが得られるガス流量域を示し、Ｂタイプ放電セル形状の発生器において、供給する原料ガスの総ガス流量Ｑは、約２５Ｌ／ｍｉｎ未満で４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度が得られることが分かった。 A region 99a which is a characteristic frame indicates a gas flow rate region in which a high concentration of ozone with an extracted ozone concentration of 400 g / m ³ or more is obtained, and the total gas flow rate Q of the raw material gas to be supplied in the generator of the B type discharge cell shape. It was found that a high concentration of 400 g / m ³ or more can be obtained at less than about 25 L / min.

　さらに、特性枠９９ｂは、従来のオゾン発生器相当のＡタイプ放電セル形状の発生器で得られるオゾン濃度特性３０００ａに比べ、比較的高濃度なオゾンガスが得られるガス流量域を示し、Ｂタイプ放電セル形状の発生器において、供給する原料ガスの総ガス流量Ｑは、５０Ｌ／ｍｉｎ未満で高濃度なオゾンガスが得られることが分かった。 Further, the characteristic frame 99b shows a gas flow rate region where ozone gas having a relatively high concentration can be obtained as compared with the ozone concentration characteristic 3000a obtained by the A type discharge cell-shaped generator corresponding to the conventional ozone generator, and the B type discharge. It was found that in the cell-shaped generator, high concentration ozone gas was obtained when the total gas flow rate Q of the raw material gas to be supplied was less than 50 L / min.

　また、図５では、供給する原料ガスの総ガス流量Ｑが、略３．０Ｌ／ｍｉｎ未満においては、Ａタイプ放電セル形状の発生器においても、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度のオゾンガスを得ることができる。しかし、この場合、取出せる総オゾン量は１００ｇ／ｈ未満であり、少量のオゾン量を必要とする市場は少ない。また、本オゾン発生器では、大流量のオゾンガスが取り出せ、かつ、高濃度なオゾンガスが得られることを目的としているため、低ガス流量における高濃度のオゾンガスを得られるものは射程外となる。 Further, in FIG. 5, when the total gas flow rate Q of the raw material gas to be supplied is less than about 3.0 L / min, a high-concentration ozone gas of 400 g / m ³ or more is obtained even in the A-type discharge cell-shaped generator. be able to. However, in this case, the total amount of ozone that can be taken out is less than 100 g / h, and there are few markets that require a small amount of ozone. In addition, the present ozone generator aims to obtain a high-concentration ozone gas from which a large flow-rate ozone gas can be taken out, so that a high-concentration ozone gas at a low gas flow rate is out of range.

　さらに、Ａタイプ放電セル形状の発生器で、特殊なオゾン発生器として、発生器の冷却温度を５℃未満にして、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度のオゾンガスを得ることが考えられる。しかしながら、冷却温度を５℃未満にしたものは冷却能力をアップした付帯設備が必要になり、実用上のメリットがないため、本実施の形態では、オゾンガス発生システム１０００として冷却温度の適用温度としては５℃以上に設定とした。 Furthermore, it is conceivable to obtain a high-concentration ozone gas of 400 g / m ³ or more by setting the cooling temperature of the generator to less than 5 ° C. as a special ozone generator with a generator of A type discharge cell shape. However, if the cooling temperature is less than 5 ° C., an additional facility with an increased cooling capacity is required, and there is no practical advantage. Therefore, in the present embodiment, as the ozone gas generation system 1000, the application temperature of the cooling temperature is It set to 5 degreeC or more.

　オゾン発生器２００は、各放電セルの接地冷却電極１と高圧電極３a、３ｂとの間に交流電圧を印加し、酸素ガスを含んだ原料ガスが注入された放電空間に放電現象を生じさせてオゾンガスを発生させている。 The ozone generator 200 applies an AC voltage between the ground cooling electrode 1 and the high-

voltage electrodes

3a and 3b of each discharge cell to cause a discharge phenomenon in the discharge space into which the source gas containing oxygen gas is injected. Ozone gas is generated.

　図１に示したオゾン用電源１００の並列共振用トランス２５から高圧ブッシングを介して高圧電極３a、３ｂの給電部である高電圧端子ＨＶにオゾン発生用交流電圧が印加される。このオゾン発生用交流電圧によって総放電電力ＤＷが規定される。 AC voltage for ozone generation is applied from the parallel resonance transformer 25 of the ozone power supply 100 shown in FIG. 1 to the high voltage terminal HV which is the power feeding part of the

high voltage electrodes

3a and 3b via the high voltage bushing. The total discharge power DW is defined by the ozone generating AC voltage.

　すると、各放電セル（基本セルＳ１あるいは基本セルＳ２）の放電空間に誘電体電極２a、２ｂを介して誘電体バリア放電が発生する。この際、総放電電力ＤＷに基づき各放電セルに投入できる放電電力密度Ｊ（＝ＤＷ／Ｓ）（Ｗ／ｃｍ^２）の電力密度が放電セルに投入される。各放電セルの放電空間で生成されたオゾンガスは、図２で示すように、放電空間の中央に設けた開口部１５から接地冷却電極１内の出力経路１７を介して、マニホールドブロック９のオゾンガス出力経路９２に集められ、オゾン発生器２００から取出される。 Then, dielectric barrier discharge is generated in the discharge space of each discharge cell (basic cell S1 or basic cell S2) via the

dielectric electrodes

2a and 2b. At this time, a power density of discharge power density J (= DW / S) (W / cm ² ) that can be input to each discharge cell based on the total discharge power DW is input to the discharge cell. As shown in FIG. 2, the ozone gas generated in the discharge space of each discharge cell is output from the manifold block 9 through the output path 17 in the ground cooling electrode 1 from the opening 15 provided in the center of the discharge space. Collected in path 92 and removed from ozone generator 200.

　接地冷却電極１及び低圧冷却板５の内部は冷却するための冷却空間（図示せず）が設けられており、基台１０に設けられた冷却水経路、マニホールドブロック９の冷却水出力経路９１及び冷却水入力経路９３を経由して、接地冷却電極１及び低圧冷却板５内に冷却水を流すことで各放電セルを冷却している。このように、接地冷却電極１、低圧冷却板５基台１０、及びマニホールドブロック９を含んで、放電セルを所定の冷却温度に冷却する冷却機構が構成される。 The ground cooling electrode 1 and the low-pressure cooling plate 5 are provided with cooling spaces (not shown) for cooling. The cooling water path provided in the base 10, the cooling water output path 91 of the manifold block 9, Each discharge cell is cooled by flowing cooling water into the ground cooling electrode 1 and the low-pressure cooling plate 5 via the cooling water input path 93. Thus, a cooling mechanism that cools the discharge cell to a predetermined cooling temperature is configured including the ground cooling electrode 1, the low-pressure cooling plate 5 base 10, and the manifold block 9.

　以下、１単位の放電セルにおける１放電面の形状について説明し、さらに、複数の放電セルを積層する効果について説明する。 Hereinafter, the shape of one discharge surface in one unit discharge cell will be described, and further, the effect of stacking a plurality of discharge cells will be described.

　オゾンガス発生システム１０００において、基本セルＳ１及びＳ２を有する放電セルを多段（６段）に積層したもの（放電面：１２面）で高濃度なオゾンガスが取出せる条件について説明した。 In the ozone gas generation system 1000, the conditions under which high-concentration ozone gas can be taken out by stacking the discharge cells having the basic cells S1 and S2 in multiple stages (6 stages) (discharge surface: 12 faces) have been described.

　ここでは、より本願発明の適用範囲を明確にするため、１単位の放電セルにおける１放電空間での高濃度オゾンガスが取出せる条件を説明する。以下、原料ガスの総ガス流量Ｑ（原料ガス流量）のガス流量範囲を略３．０Ｌ／ｍｉｎ以上の大流量域において、より高濃度（４００ｇ／ｍ^３相当以上）なオゾンガスが取出せる放電セルの積層する効果について説明する。 Here, in order to clarify the application range of the present invention, the conditions under which high-concentration ozone gas can be taken out in one discharge space in one unit discharge cell will be described. Hereinafter, a discharge cell capable of extracting ozone gas with a higher concentration (equivalent to 400 g / m ³ or more) in a large flow rate range of approximately 3.0 L / min or more in the gas flow rate range of the total gas flow rate Q (source gas flow rate) of the source gas. The effect of stacking will be described.

　積層したオゾン発生器における図５で示した総ガス流量Ｑに対する取り出しオゾン濃度Ｃｔ特性から。高濃度で所定量のオゾンガスを効率よく取出すべく、１単位の放電セル（１放電面）に供給する原料ガス流量ｑｏが略０．５Ｌ／ｍｉｎ～略２．５Ｌ／ｍｉｎ弱の範囲を満足するように、１放電面の放電面積ｓｏを小さくした放電セル形状に設定することが望ましい。 From the extracted ozone concentration Ct characteristics with respect to the total gas flow rate Q shown in FIG. 5 in the laminated ozone generator. In order to efficiently extract a predetermined amount of ozone gas at a high concentration, the raw material gas flow rate qo supplied to one unit discharge cell (one discharge surface) satisfies the range of about 0.5 L / min to about 2.5 L / min. Thus, it is desirable to set the discharge cell shape so that the discharge area so of one discharge surface is small.

　すなわち、高ガス流量域まで高濃度なオゾンガスが取出すために、１単位の放電セルの多段に積層する枚数ｎを増やす手段を講じ、１放電面積ｓｏを略約３０ｃｍ^２～略１６０ｃｍ^２に設定することが重要である。また、原料ガスの総ガス流量Ｑおいて、高出力の取出しオゾン量Ｙｔを得るために、放電面の放電径を小さくして放電面積ｓｏを規定した１単位の放電セルを多段に積層する（枚数ｎを増やす）手段を講じ、かつ、投入できる放電電力密度Ｊを略２．５Ｗ／ｃｍ^２～略６．０Ｗ／ｃｍ^２の範囲に設定したオゾンガス発生システム１０００が望ましい。 That is, in order to take out high-concentration ozone gas up to a high gas flow rate region, a means for increasing the number n of stacks of one unit of discharge cells is provided, and one discharge area so is set to about 30 cm ² to about 160 cm ² . This is very important. Further, in order to obtain a high output take-out ozone amount Yt at the total gas flow rate Q of the raw material gas, one unit of discharge cells in which the discharge diameter of the discharge surface is reduced and the discharge area so is defined are stacked in multiple stages ( increasing the number n) taking steps, and substantially 2.5 W / cm ² ~ substantially ozone gas generator system 1000 is set in a range of 6.0 W / cm ² is desirable to put it discharge power density J.

　そして、１放電面積ｓｏと放電電力密度Ｊとから放電電力ｄｗ（＝ｓｏ・Ｊ）が求まり、放電ギャップ長ｄを数十～数百μｍとした１放電空間に供給する原料ガス流量ｑｏを略０．５Ｌ／ｍｉｎ～略２．５Ｌ／ｍｉｎ弱範囲において、Ｂタイプの放電セル形状を採用した場合を考える。この場合、オゾン濃度が４００ｇ／ｍ^３を超える高濃度オゾンが取出せ、多段に積層する枚数ｎに比例して取出せるオゾン流量を増やせることになる。また、Ｂタイプの放電セル形状において、総ガス流量Ｑで、可能な範囲で最大の取出しオゾン量Ｙｔを得るため、上述した条件を満足し、かつ、可能な範囲で最大となるように。放電電力密度Ｊから放電電力ｄｗ（＝ｓｏ・Ｊ）を決定し、放電ギャップ長ｄを数十～数百μｍとした１放電空間に供給する原料ガス流量ｑoを可能な範囲で最大に設定することが望ましい。 Then, the discharge power dw (= so · J) is obtained from one discharge area so and the discharge power density J, and the raw material gas flow rate qo supplied to one discharge space in which the discharge gap length d is several tens to several hundreds μm is abbreviated. Consider a case where a B type discharge cell shape is employed in the range of 0.5 L / min to a little less than about 2.5 L / min. In this case, high-concentration ozone with an ozone concentration exceeding 400 g / m ³ can be extracted, and the ozone flow rate that can be extracted in proportion to the number n of layers stacked in multiple stages can be increased. Further, in the B type discharge cell shape, in order to obtain the maximum extracted ozone amount Yt within the possible range with the total gas flow rate Q, the above-described conditions are satisfied and the maximum is within the possible range. The discharge power dw (= so · J) is determined from the discharge power density J, and the raw material gas flow rate qo supplied to one discharge space with a discharge gap length d of several tens to several hundreds μm is set to the maximum possible range. It is desirable.

　１放電面積ｓｏを３０ｃｍ^２～１６０ｃｍ^２に規定する具体的方法としては、１例としては平面視して円状の放電セルの放電面の直径をφ７０ｍｍ～φ１４０ｍｍの範囲にして、放電面積ｓｏを規定していることになり、原料ガスの総ガス流量Ｑを高めたオゾン発生器にするには、１単位の放電セルを多段に積層して、発生器の総放電面積Ｓ（＝２・ｎ・ｓｏ）を確保する必要がある。 As a specific method for defining one discharge area so to be 30 cm ² to 160 cm ² , as an example, the diameter of the discharge surface of a circular discharge cell in a plan view is set in a range of φ70 mm to φ140 mm, and the discharge area so is In order to make an ozone generator with a higher total gas flow rate Q of raw material gas, one unit of discharge cells is stacked in multiple stages, and the total discharge area S (= 2 · n・ So) needs to be secured.

　また、１放電面の放電面積ｓｏを３０ｃｍ^２～１６０ｃｍ^２に規定した放電セル形状の発生器において、投入する総放電電力ＤＷをパラメータとする放電電力密度J（＝ＤＷ／Ｓ）を低い値に規定するには、オゾン発生器の総放電面積Ｓを大きくしなければならなくなり、１放電セルの積層枚数ｎ（＝Ｓ／（２・ｓｏ））を増やす必要が生じる。放電面の積層枚数ｎを増やすとオゾン発生器の製作コスト等が高くなることを避けるには、１放電面に投入できる放電電力密度Jを、オゾンガス発生システム１０００において最も有効な条件範囲内で高い値に設定することが望ましい。 Further, in a discharge cell-shaped generator in which the discharge area so of one discharge surface is defined as 30 cm ² to 160 cm ² , the discharge power density J (= DW / S) with the total discharge power DW input as a parameter is set to a low value. To define it, the total discharge area S of the ozone generator has to be increased, and the number n (= S / (2 · so)) of one discharge cell needs to be increased. In order to avoid an increase in the manufacturing cost of the ozone generator when the number n of discharge surfaces is increased, the discharge power density J that can be input to one discharge surface is high within the most effective condition range in the ozone gas generation system 1000. It is desirable to set it to a value.

　高濃度なオゾンガスが取出せる原料ガスの総ガス流量Ｑをより大ガス流量までアップさせたオゾンガス発生システム１０００を構成するには、放電面積ｓｏ、放電電力密度Ｊ、投入した放電電力ｄｗおよび１放電空間に供給する原料ガス流量ｑｏに関し、上述した条件を満足する１単位の放電セルを実現し、多段に積層する放電セル枚数ｎを増やすことが不可欠になる。 In order to configure the ozone gas generation system 1000 in which the total gas flow rate Q of the raw material gas from which high-concentration ozone gas can be extracted is increased to a larger gas flow rate, the discharge area so, the discharge power density J, the input discharge power dw, and one discharge With respect to the raw material gas flow rate qo supplied to the space, it is indispensable to realize one unit of discharge cells that satisfy the above-described conditions and increase the number n of discharge cells stacked in multiple stages.

　また、原料ガスの総ガス流量Ｑが大きい領域において、高出力の取出しオゾン量Ｙｔを最大限に高めるオゾンガス発生システム１０００を構成するには、放電面積ｓｏ、放電電力密度Ｊ、投入した放電電力ｄｗおよび１放電空間に供給する原料ガス流量ｑｏを、可能な範囲で最大値に設定し、上述した条件を満足する１放電面を実現し、放電セル枚数ｎに多段に積層することが必要となる。 In order to configure the ozone gas generation system 1000 that maximizes the high output take-out ozone amount Yt in the region where the total gas flow rate Q of the raw material gas is large, the discharge area so, the discharge power density J, the input discharge power dw In addition, it is necessary to set the raw material gas flow rate qo supplied to one discharge space to the maximum value within a possible range, to realize one discharge surface that satisfies the above-described conditions, and to stack the discharge cells n in multiple stages. .

　つまり、オゾン発生器２００において、上述した条件を満足する１放電面を２ｎ個設け、投入する総放電電力ＤＷ（＝２・ｎ・ｄｗ）を満足するオゾン発生用交流電圧を出力するオゾン用電源１００が必要になる。 That is, in the ozone generator 200, 2n discharge surfaces that satisfy the above-described conditions are provided, and an ozone power source that outputs an alternating current voltage for generating ozone that satisfies the total discharge power DW (= 2 · n · dw) to be input. 100 is required.

　その結果、オゾンガス発生システム１０００は、２ｎ個の放電空間に供給する原料ガスの総ガス流量Ｑ（＝α・２・ｎ・ｑｏ）を供給可能になる。なお、α値は、１放電面を２ｎ個分積層してオゾンガスを合流させた場合の減損率を示す定数である。 As a result, the ozone gas generation system 1000 can supply the total gas flow rate Q (= α · 2 · n · qo) of the source gas supplied to the 2n discharge spaces. Note that the α value is a constant indicating the loss ratio when 2n 1 discharge surfaces are stacked and ozone gas is merged.

　次に高濃度オゾンガスを取り出すためのオゾン発生器の動作に関しての諸条件について説明する。 Next, various conditions regarding the operation of the ozone generator for extracting high-concentration ozone gas will be described.

　図６は、オゾン用電源１００の動作周波数ｆに対する総放電電力ＤＷを投入した際のＡタイプ放電セル形状の発生器、Ｂタイプ放電セル形状の発生器及びＣタイプ放電セル形状の発生器に印加される負荷ピーク電圧Ｖｐの特性を示すグラフである。 FIG. 6 shows the application to the A-type discharge cell-shaped generator, the B-type discharge cell-shaped generator, and the C-type discharge cell-shaped generator when the total discharge power DW with respect to the operating frequency f of the ozone power supply 100 is input. It is a graph which shows the characteristic of the load peak voltage Vp performed.

　以下、オゾン用電源１００の動作周波数を２０ｋＨｚ～５０ｋＨｚにした根拠について図６を参照して説明する。 Hereinafter, the basis for setting the operating frequency of the ozone power supply 100 to 20 kHz to 50 kHz will be described with reference to FIG.

　図６において、特性７０００ａはＡタイプ放電セル形状の発生器の放電電力密度Ｊ（＝ＤＷ／Ｓ）が２Ｗ／ｃｍ^２条件時の負荷ピーク電圧Ｖｐの特性を示す。 In FIG. 6, a characteristic 7000a indicates a characteristic of the load peak voltage Vp when the discharge power density J (= DW / S) of the A-type discharge cell-shaped generator is 2 W / cm ² .

　特性７０００ｂは、Ｂタイプ放電セル形状の発生器の放電電力密度Ｊが４Ｗ／ｃｍ^２条件時の負荷ピーク電圧Ｖｐの特性を示す。 A characteristic 7000b indicates a characteristic of the load peak voltage Vp when the discharge power density J of the B-type discharge cell-shaped generator is 4 W / cm ² .

　また、特性７０００ｃはＣタイプ発生器の放電電力密度Ｊが８Ｗ／ｃｍ^２条件時の負荷ピーク電圧Ｖｐ特性を示す。 A characteristic 7000c indicates a load peak voltage Vp characteristic when the discharge power density J of the C-type generator is 8 W / cm ² .

　放電電力密度Ｊが４Ｗ／ｃｍ^２条件時の負荷ピーク電圧Ｖｐの特性７０００ｂにおいて、Ｂタイプ放電セル形状の発生器では、領域９９ａ内で最も高濃度のオゾンガスが取出せることが実験的に判明した。 In the characteristic 7000b of the load peak voltage Vp when the discharge power density J is 4 W / cm ^2, it was experimentally found that the B-type discharge cell-shaped generator can extract the ozone gas with the highest concentration in the region 99a. .

　破線で示した特性７０００ｓ１、特性７０００ｓ１は、本発明範囲の放電電力密度Ｊの放電セル形状の境界値を考察した上下限を示した特性図である。 Characteristic 7000s1 and characteristic 7000s1 indicated by broken lines are characteristic diagrams showing upper and lower limits in consideration of the boundary value of the discharge cell shape of the discharge power density J in the range of the present invention.

　特性７０００ｓ１は、放電電力密度Ｊが少なくとも２．５Ｗ/ｃｍ^２の放電セル形状の境界特性を示している。特性７０００ｓ２は、放電電力密度Ｊの設定が最大限界の６Ｗ/cｍ^２の放電セル形状の境界特性である。 The characteristic 7000s1 shows the boundary characteristic of the discharge cell shape with the discharge power density J of at least 2.5 W / cm ² . The characteristic 7000s2 is a boundary characteristic of the discharge cell shape of 6 W / cm ² where the setting of the discharge power density J is the maximum limit.

　したがって、領域９９ａと特性７０００ｓ１，７０００ｓ２との関係から、所定のガス流量Ｑにおいて、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度のオゾンガスが得られ、かつ、供給するガス流量Ｑで、所望の取出しオゾン量Ｙｔが得られる装置にする放電電力密度Ｊ（＝ＤＷ／Ｓ）を得るためには、放電電力密度Ｊの下限は約２．５Ｗ／ｃｍ^２付近以上で、放電電力密度Ｊの上限は約６．０Ｗ／ｃｍ^２の条件範囲にするのが望ましい結果になった。 Therefore, from the relationship between the region 99a and the characteristics 7000s1 and 7000s2, a high concentration ozone gas of 400 g / m ³ or more can be obtained at a predetermined gas flow rate Q, and the desired extracted ozone amount Yt at the gas flow rate Q to be supplied. In order to obtain the discharge power density J (= DW / S) for a device capable of obtaining the above, the lower limit of the discharge power density J is about 2.5 W / cm ² or more, and the upper limit of the discharge power density J is about 6. Desirable results were obtained when the condition range was 0 W / cm ² .

　以下、オゾン用電源１００の動作周波数ｆを２０ｋＨｚ～５０ｋＨｚの電源方式を説明する。そして、オゾン用電源１００において、高周波インバータ部であるインバータ回路部２２を採用したこと、及び、高周波・高電圧トランスである並列共振用トランス２５とオゾン発生器２００との間に並列共振型を実現したことについて説明する。 Hereinafter, a power supply system in which the operating frequency f of the ozone power supply 100 is 20 kHz to 50 kHz will be described. In the ozone power source 100, the inverter circuit unit 22 which is a high-frequency inverter unit is adopted, and a parallel resonance type is realized between the parallel resonance transformer 25 which is a high-frequency / high-voltage transformer and the ozone generator 200. Explain what you did.

　図６に示すように、動作周波数ｆが低くなると、比較的大きい総放電電力ＤＷを投入して、放電電力密度Ｊ（＝ＤＷ／Ｓ）を高くすると、負荷ピーク電圧Ｖｐが高くなる特性を示す。 As shown in FIG. 6, when the operating frequency f is lowered, a relatively large total discharge power DW is input, and when the discharge power density J (= DW / S) is increased, the load peak voltage Vp increases. .

　負荷ピーク電圧Ｖｐが高くなると、オゾン発生器２００の耐電圧を十分確保するために、オゾン発生器２００を大きくする必要がある。負荷ピーク電圧Ｖｐは、オゾン用電源１００としては１０ｋＶｐ未満であれば、インバータ回路部２２は、比較的コンパクトで安定したものが可能である。 When the load peak voltage Vp becomes high, it is necessary to enlarge the ozone generator 200 in order to ensure a sufficient withstand voltage of the ozone generator 200. If the load peak voltage Vp is less than 10 kVp for the ozone power source 100, the inverter circuit unit 22 can be relatively compact and stable.

　また、負荷ピーク電圧Ｖｐが７ｋＶｐ以上になれば、耐電圧を確保すべく、並列共振用トランス２５を大きくしたり、オゾン発生器の高圧部と低圧部との空間距離を大きくしたりする必要が生じ、オゾン発生器自身が大きくなる。 Further, if the load peak voltage Vp is 7 kVp or more, it is necessary to increase the parallel resonance transformer 25 or increase the spatial distance between the high pressure portion and the low pressure portion of the ozone generator in order to ensure a withstand voltage. And the ozone generator itself becomes larger.

　さらに、並列共振用トランス２５の巻数比が大きくなるなどの問題点が生じる。そのため、オゾンガス発生システム１０００としては、負荷印加電圧Ｖｄにおける負荷ピークであるＶｐは７ｋＶｐ（５．０ｋＶｒｍｓ）未満となるようにして、所望の総放電電力ＤＷを供給することが望ましい。 Furthermore, problems such as an increase in the turn ratio of the parallel resonance transformer 25 occur. Therefore, it is desirable for the ozone gas generation system 1000 to supply the desired total discharge power DW so that the load peak Vp at the load applied voltage Vd is less than 7 kVp (5.0 kVrms).

　図６に示すように、負荷ピーク電圧Ｖｐが７ｋＶｐ（５．０ｋＶｒｍｓ）未満としたオゾン用電源１００に限定した場合、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度なオゾンガスが取出せ、かつ、総ガス流量Ｑで取出しオゾン量Ｙｔを最大とするオゾンガス発生システム１０００としては、動作周波数ｆは２０ｋＨｚ以上が望ましい。 As shown in FIG. 6, when the load peak voltage Vp is limited to the ozone power source 100 having a load peak voltage of less than 7 kVp (5.0 kVrms), a high-concentration ozone gas of 400 g / m ³ or more can be taken out and the total gas flow rate Q is In the ozone gas generation system 1000 that maximizes the extracted ozone amount Yt, the operating frequency f is preferably 20 kHz or more.

　一方、動作周波数ｆが高くなると、オゾン発生器２００で生成されるオゾン生成能力が低下する傾向があるため、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度オゾンが取出せる高濃度オゾンガス発生装置としては、動作周波数ｆは５０ｋＨｚ未満が望ましい。 On the other hand, as the operating frequency f increases, the ozone generating ability generated by the ozone generator 200 tends to decrease. Therefore, as a high concentration ozone gas generator that can extract high concentration ozone of 400 g / m ³ or more, the operating frequency is f is preferably less than 50 kHz.

　それに加え、総ガス流量Ｑ（原料ガス流量）のガス流量範囲を略３．０Ｌ／ｍｉｎ以上のガス流量で、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度なオゾンガスを取り出せ、かつ、総ガス流量Ｑで取出しオゾン量Ｙｔを最大にするためのオゾンガス発生システム１０００にするには、１．８ｋＷ以上の総放電電力ＤＷを供給するオゾン用電源１００が必要となる。したがって、１．８ｋＷ以上が出力できる並列共振用トランス２５としては、オゾン用電源のノイズ対策面や出力電力の安定供給面を考慮すると、実用上、動作周波数ｆは２０ｋＨｚ以上で３０ｋＨｚ未満が特に望ましい。 In addition, high-concentration ozone gas of 400 g / m ³ or more can be taken out at a gas flow rate range of approximately 3.0 L / min or more in the gas flow range of the total gas flow rate Q (raw material gas flow rate), and can be taken out at the total gas flow rate Q. In order to obtain the ozone gas generation system 1000 for maximizing the ozone amount Yt, the ozone power source 100 that supplies the total discharge power DW of 1.8 kW or more is required. Therefore, as a parallel resonance transformer 25 capable of outputting 1.8 kW or more, the operating frequency f is particularly preferably 20 kHz or more and less than 30 kHz in consideration of the noise countermeasures of the ozone power supply and the stable supply of output power. .

　以上、図６で示したように、原料ガスの総ガス流量Ｑ（原料ガス流量）のガス流量範囲を略３．０Ｌ／ｍｉｎ以上のガス流量で、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度オゾンを取り出せるオゾンガス発生システム１０００としては、以下の条件を満足する必要があることがわかる。 As described above, as shown in FIG. 6, high-concentration ozone of 400 g / m ³ or more can be taken out at a gas flow rate range of the total gas flow rate Q (raw material gas flow rate) of the raw material gas of about 3.0 L / min or more. It can be seen that the ozone gas generation system 1000 needs to satisfy the following conditions.

　・１単位の放電セルにおける１放電面積ｓｏを略約３０ｃｍ^２～略１６０ｃｍ^２に設定する。
　・１放電面積ｓｏと放電電力密度Ｊから１単位の放電セルの放電空間における放電電力ｄｗ（＝ｓｏ・Ｊ）を規定する。 The discharge area so in one unit discharge cell is set to about 30 cm ² to about 160 cm ² .
The discharge power dw (= so · J) in the discharge space of one unit discharge cell is defined from one discharge area so and discharge power density J.

　また、原料ガスの総ガス流量Ｑを可能な範囲で最大に設定して、高出力の取出しオゾン量Ｙｔが得られるオゾンガス発生システム１０００を構成する条件としては、以下の条件を満足することが望ましい。
　・放電電力密度Ｊ（＝ＤＷ／Ｓ）を２．５Ｗ／ｃｍ^２～６Ｗ／ｃｍ^２の範囲設定に規定する。
　・放電ギャップ長ｄを数十～数百μｍとした１放電空間に供給する原料ガス流量ｑｏを略０．５Ｌ／ｍｉｎ～略２．５Ｌ／ｍｉｎ弱範囲に規定する。 Further, it is desirable that the following conditions be satisfied as conditions for configuring the ozone gas generation system 1000 that sets the total gas flow rate Q of the raw material gas to the maximum possible range and obtains a high output take-out ozone amount Yt. .
The discharge power density J (= DW / S) is defined to be in the range of 2.5 W / cm ² to 6 W / cm ² .
The raw material gas flow rate qo supplied to one discharge space where the discharge gap length d is several tens to several hundreds μm is defined in a range of about 0.5 L / min to about 2.5 L / min.

　原料ガス流量ｑｏと１放電面積ｓｏとを上述した条件を満足するように設定することで、１放電空間における平均ガス流速ｖo／ｄを最適速度に設定するとともに、放電空間でのガス滞在時間Ｔoを短くすることができ、高濃度なオゾンガスを取出すことが可能となる。 By setting the raw material gas flow rate qo and one discharge area so to satisfy the above-mentioned conditions, the average gas flow velocity vo / d in one discharge space is set to the optimum speed, and the gas residence time To in the discharge space is set. Can be shortened, and high-concentration ozone gas can be taken out.

　さらに、以下のようにオゾン発生器を構成することが望ましい。
　・１放電面で取り出せるオゾン濃度を高濃度にし、基本セルＳ１及びＳ２を有する放電セルを多段に積層したオゾン発生器とする。 Furthermore, it is desirable to configure the ozone generator as follows.
An ozone generator in which the ozone concentration that can be taken out on one discharge surface is made high and the discharge cells having the basic cells S1 and S2 are stacked in multiple stages.

　また、オゾン用電源１００は以下の条件を満足することが望ましい。
　・オゾン発生用交流電圧の出力周波数を２０ｋＨｚ～５０ｋＨｚ未満の範囲にして、所望の総放電電力ＤＷを出力制御できる。 Further, it is desirable that the ozone power source 100 satisfies the following conditions.
The desired total discharge power DW can be output controlled by setting the output frequency of the alternating voltage for generating ozone to a range of 20 kHz to less than 50 kHz.

　上記条件を満足させて、オゾンガス発生システム１０００を構成することにより、大流量、高濃度なオゾンガスを取り出せる効果を奏する。さらに、オゾンガス発生システム１０００をコンパクト、かつ安価に構成することができる。 ¡By satisfying the above conditions and configuring the ozone gas generation system 1000, it is possible to extract ozone gas having a large flow rate and high concentration. Furthermore, the ozone gas generation system 1000 can be configured in a compact and inexpensive manner.

　（オゾンガス発生システム１０００の種々の条件）
　オゾンガス発生システム１０００は、原料ガスの総ガス流量Ｑ（原料ガス流量）のガス流量範囲を略３．０Ｌ／ｍｉｎ以上の大流量で、取出せるオゾン濃度が高濃度（４００ｇ／ｍ^３）となるように、放電セルを多段に積層している。 (Various conditions of the ozone gas generation system 1000)
In the ozone gas generation system 1000, the ozone concentration that can be taken out is high (400 g / m ³ ) when the gas flow range of the total gas flow Q (raw material gas flow) of the raw material gas is a large flow rate of about 3.0 L / min or more. As described above, the discharge cells are stacked in multiple stages.

　オゾンガス発生システム１０００は、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度なオゾンガスを取り出すべく、比電力値ＤＷ／Ｑの範囲を６００以上にしたオゾン用電源１００オゾン用電源を設けることが望ましい。 The ozone gas generation system 1000 is preferably provided with an ozone power source 100 and an ozone power source having a specific power value DW / Q in the range of 600 or more in order to extract ozone gas having a high concentration of 400 g / m ³ or more.

　特に、オゾン用電源１００が供給するオゾン発生用交流電圧による総放電電力ＤＷの範囲としては、１．８ｋＷ～１５ｋＷ程度が望ましい。 In particular, the range of the total discharge power DW by the ozone generating AC voltage supplied from the ozone power supply 100 is preferably about 1.8 kW to 15 kW.

　オゾン用電源１００は、放電空間の放電ギャップ長ｄが長くなれば、ガス滞在時間Ｔｏが非常に長くなり、放電空間で生成するオゾン生成量に対するオゾン分解量が非常に大きくなり、高濃度なオゾンガスを取り出せなくなる。 In the ozone power source 100, if the discharge gap length d of the discharge space is increased, the gas residence time To becomes very long, the amount of ozone decomposition with respect to the amount of ozone generated in the discharge space becomes very large, and high-concentration ozone gas Cannot be removed.

　また、放電ギャップ長ｄが短くなり過ぎると、また、放電空間を通過するガス流速が増し、放電面が接近することで生成したオゾンガスと放電面の壁との衝突や放電空間でのガス衝突や発生した電子、イオン、放電ガスとの衝突が増すため、オゾン分解量が非常に大きくなる。このように、放電ギャップ長ｄが短くなり過ぎると、高濃度なオゾンガスを取り出せなくなるため、放電ギャップ長ｄは、数十～数百μｍ条件の短ギャップ長範囲にすることが望ましい。特に、より高濃度なオゾンガスを取り出すためには、放電ギャップ長ｄを２０μｍ～１００μｍの範囲にすることで、より効果を奏する。 Further, if the discharge gap length d becomes too short, the gas flow velocity passing through the discharge space increases, the collision between the ozone gas generated by the approach of the discharge surface and the wall of the discharge surface, the gas collision in the discharge space, Since collisions with generated electrons, ions, and discharge gas increase, the amount of ozone decomposition becomes very large. As described above, if the discharge gap length d is too short, high-concentration ozone gas cannot be taken out. Therefore, the discharge gap length d is preferably in the short gap length range of several tens to several hundreds μm. In particular, in order to extract ozone gas having a higher concentration, it is more effective to set the discharge gap length d in the range of 20 μm to 100 μm.

　原料ガスの総ガス流量Ｑの範囲としては、４００ｇ／ｍ^３以上の高濃度なオゾンガスが得られる範囲は、３ＳＬＭ～２５ＳＬＭ程度であり、また、従来の装置に比較して高濃度なオゾンガスが得られる範囲としては、３ＳＬＭ～５０ＳＬＭ程度の範囲が望ましい。 As the range of the total gas flow rate Q of the raw material gas, the range in which high concentration ozone gas of 400 g / m ³ or more is obtained is about 3 SLM to 25 SLM, and high concentration ozone gas is obtained as compared with the conventional apparatus. A range of about 3 SLM to 50 SLM is desirable.

　（本実施の形態の効果）
　本実施の形態のオゾン用電源１００は、各々が放電面となる１対の平板電極１と高圧電極３ａ（３ｂ）に誘電体を介し配置した基本セルＳ１（Ｓ２）を有するオゾン発生器２００と、オゾン発生器２００にオゾン発生用交流電圧を付与するオゾン用電源１００とを備えて構成されている。 (Effect of this embodiment)
The ozone power source 100 of the present embodiment includes an ozone generator 200 having a pair of flat plate electrodes 1 each serving as a discharge surface and a basic cell S1 (S2) disposed on a high voltage electrode 3a (3b) via a dielectric. The ozone generator 200 is provided with an ozone power source 100 that applies an alternating voltage for ozone generation.

　オゾン発生器２００に酸素を含んだ原料ガスが供給され、オゾン発生器２００は、基本セルＳ１（Ｓ２）の放電面によって形成される放電空間に誘電体バリア放電を発生させ、放電空間に供給した原料ガスからオゾンガスを生成し、該オゾンガスを外部に出力している。 A source gas containing oxygen is supplied to the ozone generator 200. The ozone generator 200 generates a dielectric barrier discharge in the discharge space formed by the discharge surface of the basic cell S1 (S2) and supplies the dielectric barrier discharge to the discharge space. Ozone gas is generated from the raw material gas, and the ozone gas is output to the outside.

　オゾン発生器２００は、多段に積層された複数の放電セル（Ｓ１，Ｓ２）を含んで構成される。そして、出力するオゾンの高濃度化されるオゾン発生器２００は、以下の条件(1)及び条件(2)を満足している。 The ozone generator 200 includes a plurality of discharge cells (S1, S2) stacked in multiple stages. The ozone generator 200 that increases the concentration of the output ozone satisfies the following conditions (1) and (2).

　(1) 複数の放電セルは、それぞれの放電面によって形成される放電面積ｓｏが３０ｃｍ^２～１６０ｃｍ^２（３０ｃｍ^２以上、１６０ｃｍ^２未満）の範囲に設定される。 (1) In the plurality of discharge cells, a discharge area so formed by each discharge surface is set in a range of 30 cm ² to 160 cm ² (30 cm ² or more and less than 160 cm ² ).

　(2) 複数の放電セルそれぞれの放電面によって形成される放電空間に供給する原料ガスの原料ガス流量ｑｏは、０．５Ｌ／ｍｉｎ～２．５Ｌ／ｍｉｎ（０．５Ｌ／ｍｉｎ以上、２．５Ｌ／ｍｉｎ未満）の範囲に設定される。 (2) The source gas flow rate qo of the source gas supplied to the discharge space formed by the discharge surface of each of the plurality of discharge cells is 0.5 L / min to 2.5 L / min (0.5 L / min or more; Less than 5 L / min).

　また、オゾン発生器２００に供給するガス流量Ｑと放電電力DWを可能な範囲で最大に設定して、より高い取出しオゾン量Ｙｔを得るためには、オゾン発生器２００は、上記の条件(1)、条件(２)に加え、以下の条件(3)を満足している必要がある。 Further, in order to obtain a higher extracted ozone amount Yt by setting the gas flow rate Q and the discharge power DW supplied to the ozone generator 200 to the maximum possible range, the ozone generator 200 is subjected to the above conditions (1 In addition to the condition (2), the following condition (3) must be satisfied.

　(3) 複数の放電セルそれぞれの放電空間に投入する放電電力密度Ｊは、２．５Ｗ／ｃｍ^２～６Ｗ／ｃｍ^２（２．５Ｗ／ｃｍ^２以上、６Ｗ／ｃｍ^２未満）の範囲に設定される。 (3) The discharge power density J applied to the discharge space of each of the plurality of discharge cells is set in the range of 2.5 W / cm ² to 6 W / cm ² (2.5 W / cm ² or more and less than 6 W / cm ² ). Is done.

　本実施の形態のオゾンガス発生システム１０００は、上述した条件(1)～条件(3)を満足することにより、複数の放電セルそれぞれの放電面に関し以下の効果を奏する。なお、３つの条件を満足する際、オゾン発生器の放電ギャップ長ｄは数十～数百μｍｎの短ギャップ長に設定する必要がある。以下、この点を詳述する。 The ozone gas generation system 1000 of the present embodiment has the following effects on the discharge surfaces of the plurality of discharge cells by satisfying the above conditions (1) to (3). When satisfying the three conditions, it is necessary to set the discharge gap length d of the ozone generator to a short gap length of several tens to several hundreds μm. Hereinafter, this point will be described in detail.

　放電ギャップ長を数十～数百μｍの短ギャップの誘電体バリア放電の方が、高電界の放電が実現できる。すなわち、短ギャップの誘電体バリア放電の方が、高エネルギーの放電光エネルギーを有した放電になり、触媒ガスを含んだガスや放電面に塗布した光触媒を光励起させるのに有効に働き、結果として酸素ガスの解離を促進させる効果がより高まる。このため、条件(1)～条件(3)を満足したオゾンガス発生システム及びオゾンガス発生方法を実現する際、オゾン発生器の放電ギャップ長は数十～数百μｍに設定することが望ましい。 A short gap dielectric barrier discharge with a discharge gap length of several tens to several hundreds of μm can realize a high electric field discharge. In other words, the short gap dielectric barrier discharge becomes a discharge having a high energy discharge light energy, which works more effectively to photoexcite the gas containing the catalyst gas and the photocatalyst applied to the discharge surface. The effect of promoting the dissociation of oxygen gas is further increased. Therefore, when realizing the ozone gas generation system and the ozone gas generation method that satisfy the conditions (1) to (3), it is desirable that the discharge gap length of the ozone generator is set to several tens to several hundreds μm.

　オゾンガス発生システム１０００は、上述した条件(1)及び条件(2)を満足することにより、各放電セルの（１対の放電面によって形成される）放電空間におけるガス滞在時間Ｔｏを短くして総オゾン分解量Ｙｄを抑えることができる。 The ozone gas generation system 1000 reduces the total gas residence time To in the discharge space (formed by a pair of discharge surfaces) of each discharge cell by satisfying the above conditions (1) and (2). The amount of ozone decomposition Yd can be suppressed.

　その結果、オゾンガス発生システム１０００は、上述した条件(1)及び条件(2)を満足させ、かつ、各放電セルの放電面に供給する原料ガス流量ｑｏと放電電力ｄｗとを可能な範囲で最大に設定して、取出しオゾン量ｙｔを最大限に高めることにより、高濃度なオゾンガスを取り出せる条件を作りだせる。 As a result, the ozone gas generation system 1000 satisfies the conditions (1) and (2) described above and maximizes the raw material gas flow rate qo and the discharge power dw supplied to the discharge surface of each discharge cell. By setting the extraction ozone amount yt to the maximum, the condition for extracting high-concentration ozone gas can be created.

　オゾンガス発生システム１０００は、さらに条件(3)を満足することにより、各放電セルから取り出せるオゾンの生成量を所定量以上確保でき、かつ、効率よく取り出せることができ、取出しオゾン量Ｙｔをより高めることができる。 By further satisfying the condition (3), the ozone gas generation system 1000 can secure a predetermined amount or more of ozone generated from each discharge cell, can be efficiently extracted, and can further increase the amount of extracted ozone Yt. Can do.

　その結果、オゾンガス発生システム１０００は、システム構成を必要最小限に抑えて、高濃度なオゾンもしくは、取出しオゾン量Ｙｔを効率的に高め、外部に出力することができる効果を奏する。 As a result, the ozone gas generation system 1000 has the effect that the system configuration can be minimized and the high-concentration ozone or the extracted ozone amount Yt can be efficiently increased and output to the outside.

　このように、オゾンガス発生システム１０００は、条件(1)及び条件(2)に加え、上述した条件(3)をさらに満足することにより、条件(1)～条件(3)を満足させ、かつ、各放電セルの放電空間に供給する原料ガス流量ｑｏと放電電力ｄｗとを可能な範囲で最大に設定して、取り出しオゾン量ｙｔを最大限に高めることができる。 As described above, the ozone gas generation system 1000 satisfies the conditions (1) to (3) by further satisfying the above condition (3) in addition to the conditions (1) and (2), and It is possible to maximize the extracted ozone amount yt by setting the raw material gas flow rate qo and the discharge power dw supplied to the discharge space of each discharge cell to the maximum possible range.

　その結果、本実施の形態のオゾンガス発生システム１０００は、システム構成を必要最小限に抑えて、高濃度なオゾンガスもしくは高発生量のオゾンガスを外部に出力することができる効果を奏する。 As a result, the ozone gas generation system 1000 according to the present embodiment has an effect of being able to output a high-concentration ozone gas or a high generation amount of ozone gas to the outside while minimizing the system configuration.

　さらに、本実施の形態のオゾンガス発生システム１０００におけるオゾン発生器２００は、以下の条件(4)をさらに満足している。 Furthermore, the ozone generator 200 in the ozone gas generation system 1000 of the present embodiment further satisfies the following condition (4).

　(4) 冷却機構によるオゾン発生器２００の冷却温度は５℃以上である。 (4) The cooling temperature of the ozone generator 200 by the soot cooling mechanism is 5 ° C. or higher.

　本実施の形態のオゾンガス発生システム１０００のオゾン発生器２００は、さらに上述した条件(4)を満足することにより、上述した冷却機構によるオゾン発生器２００の冷却温度を極端に低くする必要性をなくし、冷却機構の簡略化を図ることができる。なお、上記制約条件の上限は常温（２０℃）に対し３０℃程度を想定している。また、より冷却効果を重視する場合は、水が凍る温度である０℃以上に冷却温度を設定することが望ましい。 The ozone generator 200 of the ozone gas generation system 1000 of the present embodiment further eliminates the need to extremely lower the cooling temperature of the ozone generator 200 by the cooling mechanism described above by satisfying the above-described condition (4). The cooling mechanism can be simplified. In addition, the upper limit of the said constraint conditions assumes about 30 degreeC with respect to normal temperature (20 degreeC). When the cooling effect is more important, it is desirable to set the cooling temperature to 0 ° C. or higher, which is the temperature at which water freezes.

　さらに、本実施の形態のオゾンガス発生システム１０００におけるオゾン発生器２００は、以下の条件(5)及び条件(6)をさらに満足している。 Furthermore, the ozone generator 200 in the ozone gas generation system 1000 of the present embodiment further satisfies the following conditions (5) and (6).

　(5) オゾン発生器２００内の複数の放電セル全体に供給する総ガス流量Ｑは３．０Ｌ／ｍｉｎ以上である。 (5) The total gas flow rate Q supplied to the entire plurality of discharge cells in the ozone generator 200 is 3.0 L / min or more.

　(6) オゾン発生器２００内の複数の放電セル全体に付与する総放電電力ＤＷと総ガス流量Ｑとの比である比電力値ＤＷ／Ｑは、６００（Ｗ・min/Ｌ）以上である。 (6) The specific power value DW / Q, which is the ratio of the total discharge power DW and the total gas flow rate Q applied to the entire plurality of discharge cells in the ozone generator 200, is 600 (W · min / L) or more. .

　なお、条件(5)は高濃度のオゾンガスを取出せることを目的としており、条件(5)の目的を達成することの付随効果として、条件(6)は出力するオゾンガス量を最大限に高める効果を奏する。 Condition (5) is intended to extract high-concentration ozone gas, and as an accompanying effect of achieving the purpose of condition (5), condition (6) is an effect that maximizes the amount of ozone gas that can be output. Play.

　オゾンガス発生システム１０００のオゾン用電源１００及びオゾン発生器２００は、さらに上述した条件(5)及び条件(6)を満足することにより、以下の効果を奏する。 The ozone power source 100 and the ozone generator 200 of the ozone gas generation system 1000 have the following effects by further satisfying the above conditions (5) and (6).

　オゾンガス発生システム１０００は、上述した条件(5)を満足することにより、例えば４００ｇ/ｍ^３以上の高濃度オゾンを取り出すことができる複数の放電セルに供給する原料ガスに関し、十分大きな総ガス流量Ｑを確保し、最終的に高濃度なオゾンガスが得られ、取出しオゾン量Ｙｔを高めることができる。 The ozone gas generation system 1000 has a sufficiently large total gas flow rate Q for a raw material gas supplied to a plurality of discharge cells that can take out high-concentration ozone of, for example, 400 g / m ³ or more by satisfying the above condition (5). Can be obtained, and finally high-concentration ozone gas can be obtained, and the amount of extracted ozone Yt can be increased.

　オゾンガス発生システム１０００は、上述した条件(6)を満足することにより、条件(5)の効果に加え、条件(1)～条件(6)を満足することを環境下で、例えば以下の効果を奏する。オゾン発生器２００に供給する総ガス流量Ｑ及び総放電電力ＤＷを可能な範囲で最大限投入にして、取出しオゾン量Ｙｔを最大限に高めることができる。 The ozone gas generation system 1000 can satisfy the conditions (1) to (6) in addition to the effect of the condition (5) by satisfying the condition (6) described above. Play. It is possible to maximize the extracted ozone amount Yt by maximizing the total gas flow rate Q and the total discharge power DW supplied to the ozone generator 200 as much as possible.

　その結果、本実施の形態のオゾンガス発生システム１０００は、システム構成を必要最小限に抑えて、比較的大容量、かつ高濃度なオゾンガスを外部に出力することができる効果を奏する。 As a result, the ozone gas generation system 1000 according to the present embodiment has an effect of being able to output ozone gas having a relatively large capacity and high concentration to the outside while minimizing the system configuration.

　また、オゾン発生器２００内の放電セルを構成する基本セルＳ１，Ｓ２それぞれの放電面はそれぞれ平面視して円状を呈し、オゾン発生器２００は以下の条件(7)をさらに満足する。 Further, the discharge surfaces of the basic cells S1 and S2 constituting the discharge cells in the ozone generator 200 each have a circular shape in plan view, and the ozone generator 200 further satisfies the following condition (7).

　(7) 複数の放電セルそれぞれの放電面の外径が７０ｍｍ～１４０ｍｍ（７０ｍｍ以上、１４０ｍｍ未満）の範囲に設定される。 (7) The outer diameter of the discharge surface of each of the plurality of discharge cells is set in a range of 70 mm to 140 mm (70 mm or more and less than 140 mm).

　また、上述した放電面を有する放電セル（基本セルＳ１及びＳ２の組合せ）をオゾン発生器にｎ個同一平面上に並べて、放電セル数を増やしたオゾンガス発生システム１０００の変形例を構成すれば、図１で示した基本構成と同様な効果を奏する。 In addition, if the discharge cell having the above-described discharge surface (combination of basic cells S1 and S2) is arranged on the same plane in the ozone generator, and a modification of the ozone gas generation system 1000 with an increased number of discharge cells is configured, The same effects as the basic configuration shown in FIG.

　オゾンガス発生システム１０００は、上述した条件(7)を満足することにより、条件(1)を満足する放電面積ｓｏを比較的容易に実現し、かつ、ガス流入する平均断面ｓavに流れ込む平均ガス流速ｖo/ｄを適切な値に比較的容易に設定することができる。 The ozone gas generation system 1000 realizes the discharge area so satisfying the condition (1) relatively easily by satisfying the condition (7) described above, and the average gas flow velocity vo flowing into the average cross section sav into which the gas flows. / d can be set to an appropriate value relatively easily.

　加えて、オゾンガス発生システム１０００のオゾン用電源１００は、出力周波数ｆ（動作周波数ｆ）を２０ｋＨｚ～５０ｋＨｚ（２０ｋＨｚ以上、５０ｋＨｚ未満）範囲内にして、オゾン発生用交流電圧をオゾン発生器２００に出力している。より実用的なオゾン用電源１００の出力周波数ｆ（動作周波数ｆ）は、２０ｋＨｚ～３０ｋＨｚ（２０ｋＨｚ以上、３０ｋＨｚ未満）範囲が望ましい。 In addition, the ozone power source 100 of the ozone gas generation system 1000 outputs an alternating voltage for ozone generation to the ozone generator 200 with an output frequency f (operating frequency f) in the range of 20 kHz to 50 kHz (20 kHz or more and less than 50 kHz). doing. The output frequency f (operating frequency f) of the more practical ozone power supply 100 is desirably in the range of 20 kHz to 30 kHz (20 kHz or more and less than 30 kHz).

　このため、オゾンガス発生システム１０００は、オゾン発生器２００内の複数の放電セルに印加するオゾン発生用交流電圧のピーク電圧値を７ｋＶｐ以下にして、オゾン発生器２００が所望する放電電力ＤＷを実現することができる。 For this reason, the ozone gas generation system 1000 realizes the discharge power DW desired by the ozone generator 200 by setting the peak voltage value of the alternating current voltage for generating ozone applied to the plurality of discharge cells in the ozone generator 200 to 7 kVp or less. be able to.

　さらに、オゾン用電源１００の並列共振用トランス２５は、内部励磁インダクタンス値Ｌｔを有し、オゾン発生器２００内の複数の放電セルは全体の静電容量値Ｃ０を有している。 Furthermore, the parallel resonance transformer 25 of the ozone power supply 100 has an internal excitation inductance value Lt, and the plurality of discharge cells in the ozone generator 200 have an overall capacitance value C0.

　そして、オゾン用電源１００は、上述した式(4)を満足する並列共振周波数ｆｃの近傍に出力周波数ｆを設定している。 The ozone power supply 100 sets the output frequency f in the vicinity of the parallel resonance frequency fc that satisfies the above-described equation (4).

　オゾンガス発生システム１０００は、並列共振周波数ｆｃの近傍に出力周波数ｆを設定することにより、オゾン発生器２００への総放電電力ＤＷの投入時に並列共振を行うことで、インバータ部（インバータ回路部２２）の出力力率を高めることができる。 The ozone gas generation system 1000 sets the output frequency f in the vicinity of the parallel resonance frequency fc, thereby performing parallel resonance when the total discharge power DW is input to the ozone generator 200, thereby causing an inverter unit (inverter circuit unit 22). The output power factor can be increased.

　すなわち、並列共振用トランス２５とオゾン発生器２００との間で総放電電力ＤＷの投入時に並列共振を行うことにより、インバータ回路部２２での出力力率を高めることができる。 That is, by performing the parallel resonance between the parallel resonance transformer 25 and the ozone generator 200 when the total discharge power DW is turned on, the output power factor in the inverter circuit unit 22 can be increased.

　その結果、オゾン用電源１００は、所望の総放電電力ＤＷを満足するオゾン発生用交流電圧を負荷側であるオゾン発生器に供給できる。 As a result, the ozone power source 100 can supply an ozone generator on the load side with an ozone generating AC voltage that satisfies the desired total discharge power DW.

　なお、所望の総放電電力ＤＷはとして１．８ｋＷ以上の総放電電力ＤＷが考えられる。そうすると、オゾン発生器２００内の各放電セルに投入できる放電電力密度Ｊ（＝ＤＷ／Ｓ）を２．５Ｗ／ｃｍ^２～６Ｗ／ｃｍ^２の範囲に設定することができる。 The desired total discharge power DW may be a total discharge power DW of 1.8 kW or more. Then, the discharge power density J (= DW / S) that can be input to each discharge cell in the ozone generator 200 can be set in the range of 2.5 W / cm ² to 6 W / cm ² .

　その結果、オゾンガス発生システム１０００は、高効率のオゾン用電源１００を実現することにより、高濃度のオゾンガスを取り出せすべく、供給する総ガス流量Ｑと総放電電力ＤＷを可能な範囲で最大値に設定しても、全体としてコンパクトな構成のオゾンガス発生システムを実現することができる効果を奏する。 As a result, the ozone gas generation system 1000 realizes the high-efficiency ozone power supply 100 to maximize the supplied total gas flow rate Q and the total discharge power DW in order to extract high-concentration ozone gas. Even if it sets, there exists an effect which can realize the ozone gas generating system of a compact structure as a whole.

　＜方法発明への展開＞
　本実施の形態では、装置発明であるオゾンガス発生システム１０００として説明した。しかしながら、本願発明の変形例として、上述したオゾン用電源１００及びオゾン発生器２００を用いたオゾンガス発生方法に展開することも可能である。 <Development of method invention>
In this Embodiment, it demonstrated as the ozone gas generation system 1000 which is an apparatus invention. However, as a modification of the present invention, it is possible to develop the ozone gas generation method using the ozone power source 100 and the ozone generator 200 described above.

　すなわち、１対の平板電極１，３（３ａ，３ｂ）に誘電体（２ａ，２ｂ）を介し配置した放電セルを有するオゾン発生器２００と、オゾン発生器２００にオゾン発生用交流電圧を付与するオゾン用電源１００とを用いて、高濃度なオゾンガスを発生するオゾンガス発生方法に展開することができる。 That is, an ozone generator 200 having a discharge cell disposed on a pair of flat plate electrodes 1 and 3 (3a and 3b) via a dielectric (2a and 2b), and an ozone generating AC voltage is applied to the ozone generator 200. The ozone power supply 100 can be used to develop an ozone gas generation method that generates high-concentration ozone gas.

　本実施の形態の変形例であるオゾンガス発生方法は、上述したオゾンガス発生システム１０００の条件(1)及び条件(2)に対応して以下のステップ(1)及びステップ(2)を実行する。 The ozone gas generation method, which is a modification of the present embodiment, executes the following steps (1) and (2) corresponding to the conditions (1) and (2) of the ozone gas generation system 1000 described above.

　(1) 前記複数の放電セルそれぞれの放電面における放電面積ｓｏを、約３０ｃｍ^２以上、１６０ｃｍ^２未満の範囲に設定するステップ、
　(2) 前記複数の放電セルそれぞれの１対の放電面によって形成される放電空間に供給する原料ガスの原料ガス流量ｑｏを、０．５Ｌ／ｍｉｎ以上、２．５Ｌ／ｍｉｎ未満の範囲に設定するステップ。 (1) setting a discharge area so on a discharge surface of each of the plurality of discharge cells to a range of about 30 cm ² or more and less than 160 cm ² ;
(2) The raw material gas flow rate qo of the raw material gas supplied to the discharge space formed by the pair of discharge surfaces of each of the plurality of discharge cells is set in a range of 0.5 L / min or more and less than 2.5 L / min. Step to do.

　また、オゾン発生器２００に供給するガス流量Ｑと総放電電力ＤＷを可能な範囲で最大限投入にして、取出しオゾン量Ｙｔを最大限に得るためには、オゾンガス発生方法は、上記のステップ(1)及びステップ(2)に加え、以下のステップ(3)を実行することが望ましい。 In addition, in order to maximize the gas flow rate Q and the total discharge power DW supplied to the ozone generator 200 and obtain the maximum amount of extracted ozone Yt, the ozone gas generation method includes the above steps ( In addition to 1) and step (2), it is desirable to execute the following step (3).

　(3) 前記複数の放電セルそれぞれの放電空間に投入する放電電力密度Ｊを、２．５Ｗ／ｃｍ^２～６Ｗ／ｃｍ^２の範囲に設定するステップ。 (3) A step of setting the discharge power density J input to the discharge space of each of the plurality of discharge cells in a range of 2.5 W / cm ² to 6 W / cm ² .

　上記オゾンガス発生方法は、ステップ(1)及びステップ(2)を実行することにより、各放電セルの放電空間におけるガス滞在時間Ｔｏを短くしてオゾンガス分解量を抑えることができる。 In the above ozone gas generation method, by executing step (1) and step (2), the gas residence time To in the discharge space of each discharge cell can be shortened, and the ozone gas decomposition amount can be suppressed.

　したがって、上記オゾンガス発生方法は、ステップ(1)及びステップ(2)を実行することにより、各放電セルの放電空間に供給する原料ガス流量ｑｏ及び放電電力ｄｗを可能な範囲で最大に設定すれば、オゾンガスを高濃度に取り出せる効果を奏する。 Therefore, in the ozone gas generation method, by performing step (1) and step (2), the raw material gas flow rate qo and the discharge power dw supplied to the discharge space of each discharge cell are set to the maximum possible range. The ozone gas can be extracted at a high concentration.

　上記オゾンガス発生方法は、さらに、ステップ(3)を実行することにより、各放電セルの放電面に供給するガス流量ｑ及び放電電力ｄｗを可能な範囲で最大に設定すれば、取出しオゾン量ｙｔを最大に高めることができる効果を奏する。 In the ozone gas generation method, if the gas flow rate q and the discharge power dw supplied to the discharge surface of each discharge cell are set to the maximum possible range by executing step (3), the amount of extracted ozone yt is set to the maximum. There is an effect that can be maximized.

　その結果、本願発明の変形例であるオゾンガス発生方法は、高濃度なオゾンもしくは高発生量のオゾンガスを外部に出力することができる効果を奏する。 As a result, the ozone gas generation method which is a modification of the present invention has an effect of outputting high-concentration ozone or a high generation amount of ozone gas to the outside.

　さらに、上記オゾンガス発生方法は、オゾンガス発生システム１０００の上述した条件(4)～条件(7)に対応して、条件(4)～条件(7)を満足させるためのステップを実行することができ、オゾンガス発生システム１０００と同様な効果を奏する。 Furthermore, the ozone gas generation method can execute steps for satisfying the conditions (4) to (7) corresponding to the above conditions (4) to (7) of the ozone gas generation system 1000. The same effect as the ozone gas generation system 1000 is obtained.

　＜その他＞
　本実施の形態では、放電セルにおける放電面の形状を平面視して円状に構成したオゾン発生器２００を示したが、放電セル形状を正方形もしく長方形形状の平板セルで構成してもよい。この場合も、条件(2)を満足する投入できる放電電力密度Ｊの範囲に設定して、多段の放電セルを積層すれば良い。 <Others>
In the present embodiment, the ozone generator 200 in which the shape of the discharge surface of the discharge cell is circular when viewed in plan is shown. However, the discharge cell shape may be a square or rectangular flat plate cell. . In this case as well, multi-stage discharge cells may be stacked by setting the discharge power density J within a range that can satisfy the condition (2).

　また、放電セルとして、同軸円筒電極管を短管にして、条件(3)を満足する放電電力密度Ｊの範囲に設定して、1つの極管を多数並べて構成しても良い。 Also, as the discharge cell, a coaxial cylindrical electrode tube may be used as a short tube, and the discharge power density J may be set within a range satisfying the condition (3).

　本実施の形態では、オゾン用電源１００の高周波・高電圧トランスである並列共振用トランス２５の内部励磁インダクタンス値Ｌｔを有する構成を示した。この構成以外に、並列共振用トランス２５の出力部に、並列共振する共振用リアクトルを追加してオゾン用電源を構成することも可能である。 In the present embodiment, the configuration having the internal excitation inductance value Lt of the parallel resonance transformer 25 which is a high-frequency / high-voltage transformer of the ozone power supply 100 is shown. In addition to this configuration, it is also possible to configure a power supply for ozone by adding a resonance reactor that resonates in parallel to the output section of the parallel resonance transformer 25.

　また、オゾン発生器２００として、原料ガスとし酸素ガスを供給し、放電セルの放電面に光触媒を塗布した構成を示した。これに限定されず、オゾン発生器２００に代えて、窒素を含んだ酸素ガスを原料ガスとして供給するオゾン発生器を用いても良い。 In addition, a configuration was shown in which the oxygen generator 200 was supplied with oxygen gas as the ozone generator 200 and the photocatalyst was applied to the discharge surface of the discharge cell. However, the present invention is not limited to this, and an ozone generator that supplies nitrogen-containing oxygen gas as a raw material gas may be used instead of the ozone generator 200.

　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。 Although the present invention has been described in detail, the above description is illustrative in all aspects, and the present invention is not limited thereto. It is understood that countless variations that are not illustrated can be envisaged without departing from the scope of the present invention.

　１　接地冷却電極
　２a，２ｂ　誘電体電極
　３a，３ｂ　高圧電極
　４a，４ｂ　絶縁板
　５　低圧冷却板
　６　積層セル押えばね
　７　積層セル押え板
　８　積層セル押え棒
　９　マニホールドブロック
　１０　基台
　１１　オゾン発生器カバー
　２１　ＡＣ－ＤＣコンバータ回路部
　２２　インバータ回路部
　２３　限流リアクトル
　２４　電源制御回路
　２５　並列共振用トランス
　１００　オゾン用電源
　２００　オゾン発生器
　１０００　オゾンガス発生システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1

Grounding cooling electrode

2a,

2b Dielectric electrode

3a, 3b

High voltage electrode

4a, 4b Insulating plate 5 Low pressure cooling plate 6 Laminated cell presser spring 7 Laminated cell presser plate 8 Laminated cell presser bar 9 Manifold block 10 Base 11 Ozone generator cover 21 AC-DC converter circuit section 22 Inverter circuit section 23 Current limiting reactor 24 Power supply control circuit 25 Parallel resonance transformer 100 Power supply for ozone 200 Ozone generator 1000 Ozone gas generation system

Claims

　１対の平板電極（１，３）に誘電体を介し配置した放電セルを有するオゾン発生器（２００）と、
　前記オゾン発生器にオゾン発生用交流電圧を付与するオゾン用電源（１００）とを備え、
　前記オゾン発生器に酸素を含んだ原料ガスが供給され、
　前記オゾン発生器は、前記放電セルの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オゾンガスを生成し、該オゾンガスを外部に出力し、
　前記放電セルは、多段に積層された複数の放電セルを含み、
　前記オゾン発生器は以下の条件(1)及び条件(2)を満足することを特徴とする、
　(1) 前記複数の放電セルは、それぞれ放電面の放電面積ｓｏが３０ｃｍ^２以上、１６０ｃｍ^２未満の範囲に設定される、
　(2) 前記複数の放電セルそれぞれの放電空間に供給する原料ガスの原料ガス流量ｑｏは、０．５Ｌ／ｍｉｎ以上、２．５Ｌ／ｍｉｎ未満の範囲に設定される、
オゾンガス発生システム。 An ozone generator (200) having a discharge cell disposed through a dielectric on a pair of flat plate electrodes (1, 3);
A power supply for ozone (100) that applies an alternating voltage for ozone generation to the ozone generator;
A source gas containing oxygen is supplied to the ozone generator,
The ozone generator generates a dielectric barrier discharge in the discharge space of the discharge cell, generates ozone gas from the raw material gas supplied to the discharge space, and outputs the ozone gas to the outside.
The discharge cell includes a plurality of discharge cells stacked in multiple stages,
The ozone generator satisfies the following conditions (1) and (2):
(1) Each of the plurality of discharge cells has a discharge area so of a discharge surface set in a range of 30 cm ² or more and less than 160 cm ² .
(2) The source gas flow rate qo of the source gas supplied to the discharge space of each of the plurality of discharge cells is set in a range of 0.5 L / min or more and less than 2.5 L / min.
Ozone gas generation system.
　請求項１記載のオゾンガス発生システムであって、
　前記オゾン発生器は以下の条件(3)をさらに満足することを特徴とする、
　(3) 前記複数の放電セルそれぞれの放電空間における放電電力密度Ｊは、２．５Ｗ／ｃｍ^２以上、６Ｗ／ｃｍ^２未満の範囲に設定される、
オゾンガス発生システム。 The ozone gas generation system according to claim 1,
The ozone generator further satisfies the following condition (3):
(3) The discharge power density J in the discharge space of each of the plurality of discharge cells is set to a range of 2.5 W / cm ² or more and less than 6 W / cm ² .
Ozone gas generation system.
　請求項２記載のオゾンガス発生システムであって、
　前記オゾン発生器は、前記複数の放電セルを所定の冷却温度に冷却する冷却機構をさらに含み、
　前記オゾン発生器は以下の条件(4)をさらに満足することを特徴とする、
　(4) 前記所定の冷却温度は５℃以上に設定される、
オゾンガス発生システム。 The ozone gas generation system according to claim 2,
The ozone generator further includes a cooling mechanism for cooling the plurality of discharge cells to a predetermined cooling temperature,
The ozone generator further satisfies the following condition (4):
(4) The predetermined cooling temperature is set to 5 ° C. or higher.
Ozone gas generation system.
　請求項３記載のオゾンガス発生システムであって、
　前記オゾン用電源及び前記オゾン発生器は以下の条件(5)及び条件(6)をさらに満足することを特徴とする、
　(5) 前記複数の放電セル全体に供給する総ガス流量Ｑは３．０Ｌ／ｍｉｎ以上である、
　(6) 前記複数の放電セル全体に付与する総放電電力ＤＷと前記総ガス流量Ｑとの比である比電力値ＤＷ／Ｑは、６００（Ｗ・min/Ｌ）以上であり、前記総放電電力ＤＷは前記オゾン発生用交流電圧によって規定される、
オゾンガス発生システム。 The ozone gas generation system according to claim 3,
The ozone power supply and the ozone generator further satisfy the following conditions (5) and (6):
(5) The total gas flow rate Q supplied to the whole of the plurality of discharge cells is 3.0 L / min or more.
(6) The specific power value DW / Q, which is the ratio of the total discharge power DW applied to the entire plurality of discharge cells and the total gas flow rate Q, is 600 (W · min / L) or more, and the total discharge The electric power DW is defined by the ozone generating AC voltage.
Ozone gas generation system.
　請求項４記載のオゾンガス発生システムであって、
　前記複数の放電セルそれぞれの放電面は平面視して円状を呈し、
　前記オゾン発生器は以下の条件(7)をさらに満足することを特徴とする、
　(7) 前記複数の放電セルそれぞれの放電面の直径が７０ｍｍ以上、１４０ｍｍ未満の範囲に設定される、
オゾンガス発生システム。 The ozone gas generation system according to claim 4,
Each discharge surface of the plurality of discharge cells has a circular shape in plan view,
The ozone generator further satisfies the following condition (7):
(7) The discharge surface diameter of each of the plurality of discharge cells is set in a range of 70 mm or more and less than 140 mm.
Ozone gas generation system.
　請求項１から請求項５のうち、いずれか１項に記載のオゾンガス発生システムであって、
　前記オゾン用電源は、
　出力周波数ｆを２０ｋＨｚ以上、５０ｋＨｚ未満の範囲に設定して、高周波交流電圧を出力するインバータ部（２２）と、
　前記高周波交流電圧を高電圧に昇圧して前記オゾン発生用交流電圧を得る昇圧用トランス（２５）とを含む、
オゾンガス発生システム。 The ozone gas generation system according to any one of claims 1 to 5,
The ozone power supply
An inverter unit (22) for setting the output frequency f to a range of 20 kHz or more and less than 50 kHz and outputting a high-frequency AC voltage;
A boosting transformer (25) that boosts the high-frequency AC voltage to a high voltage to obtain the ozone-generating AC voltage;
Ozone gas generation system.
　請求項６記載のオゾンガス発生システムであって、
　前記昇圧用トランスは内部励磁インダクタンス値Ｌｔを有し、
　前記複数の放電セルは全体の静電容量値Ｃ０を有し、
　以下の条件式を満足する並列共振周波数ｆｃの近傍に前記出力周波数ｆを設定したことを特徴とする、
　条件式：ｆｃ＝１／（２π・（Ｌｔ・Ｃ０）^０．５）
オゾンガス発生システム。 The ozone gas generation system according to claim 6,
The step-up transformer has an internal excitation inductance value Lt,
The plurality of discharge cells have an overall capacitance value C0;
The output frequency f is set in the vicinity of a parallel resonance frequency fc that satisfies the following conditional expression:
Conditional expression: fc = 1 / (2π · (Lt · C0) ^0.5 )
Ozone gas generation system.
　１対の平板電極（１，３）に誘電体を介し配置した放電セルを有するオゾン発生器（２００）と、前記オゾン発生器にオゾン発生用交流電圧を付与するオゾン用電源（１００）とを用いて、オゾンガスを発生するオゾンガス発生方法であって、
　前記オゾン発生器に酸素を含んだ原料ガスが供給され、前記オゾン発生器は、前記放電セルの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オゾンガスを生成し、該オゾンガスを外部に出力し、前記放電セルは、多段に積層された複数の放電セルを含み、
　前記オゾンガス発生方法は、
　(1) 前記複数の放電セルそれぞれの放電面の放電面積ｓｏを、３０ｃｍ^２以上、１６０ｃｍ^２未満の範囲に設定するステップと、
　(2) 前記複数の放電セルそれぞれの放電空間に供給する原料ガスの原料ガス流量ｑｏを、０．５Ｌ／ｍｉｎ以上、２．５Ｌ／ｍｉｎ未満の範囲に設定するステップとを備える、
オゾンガス発生方法。 An ozone generator (200) having a discharge cell disposed on a pair of flat plate electrodes (1, 3) via a dielectric, and an ozone power source (100) for applying an ozone generating alternating voltage to the ozone generator. An ozone gas generation method for generating ozone gas using:
A source gas containing oxygen is supplied to the ozone generator, the ozone generator generates a dielectric barrier discharge in the discharge space of the discharge cell, and generates ozone gas from the source gas supplied to the discharge space, The ozone gas is output to the outside, and the discharge cell includes a plurality of discharge cells stacked in multiple stages,
The ozone gas generation method is:
(1) setting the discharge area so of the discharge surface of each of the plurality of discharge cells to a range of 30 cm ² or more and less than 160 cm ² ;
(2) The step of setting the raw material gas flow rate qo of the raw material gas supplied to the discharge space of each of the plurality of discharge cells in a range of 0.5 L / min or more and less than 2.5 L / min.
Ozone gas generation method.
　請求項８記載のオゾンガス発生方法であって、
　前記オゾンガス発生方法は以下のステップ(3)をさらに備える、
　(3) 前記複数の放電セルそれぞれの放電空間における放電電力密度Ｊを、２．５Ｗ／ｃｍ^２以上、６Ｗ／ｃｍ^２未満の範囲に設定するステップ、
オゾンガス発生方法。 The ozone gas generation method according to claim 8,
The ozone gas generation method further comprises the following step (3),
(3) setting the discharge power density J in the discharge space of each of the plurality of discharge cells to a range of 2.5 W / cm ² or more and less than 6 W / cm ² ;
Ozone gas generation method.