特許 7426489 オゾン発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-24

(45)【発行日】2024-02-01

(54)【発明の名称】オゾン発生装置

(51)【国際特許分類】

   C01B 13/11 20060101AFI20240125BHJP

   G05D 21/00 20060101ALI20240125BHJP

   G05D 21/02 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

C01B13/11 K

G05D21/00 A

G05D21/02

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022541114

(86)(22)【出願日】2021-04-26

(86)【国際出願番号】 JP2021016681

(87)【国際公開番号】W WO2022030050

(87)【国際公開日】2022-02-10

【審査請求日】2022-12-12

(31)【優先権主張番号】P 2020132350

(32)【優先日】2020-08-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000183369

【氏名又は名称】住友精密工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】徳竹 滋和

【審査官】佐藤 慶明

(56)【参考文献】

【文献】特表２００９－５００８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０６５０８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０４６３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２６２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０４９７８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０３８８５５１１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開昭５４－１５５９９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０１Ｂ １３／１０ － １３／１１

Ａ６１Ｌ ９／００ － ９／２２

Ｇ０５Ｂ １／００ － ７／０４

Ｇ０５Ｂ １１／００ － １３／０４

Ｇ０５Ｂ １７／００ － １７／０２

Ｇ０５Ｂ ２１／００ － ２１／０２

Ｇ０５Ｄ ９／００ － １１／１６

Ｇ０５Ｄ ２１／００ － ２１／０２

Ｇ０５Ｄ ２４／００ － ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源部と、該電源部の電源出力に応じてオゾンガスを生成するオゾン発生部とを備えたオゾン発生装置であって、
オゾン発生部で生成したオゾンガス中のオゾン濃度を検出オゾン濃度として検出する濃度検出部と、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記電源出力と、該電源出力に対応するオゾン濃度との関係を示す２つ以上の関数を、オゾン発生部における異なるガス流量に応じて記憶する記憶部を有するとともに、
オゾン発生部の設定オゾン濃度と、前記オゾン発生部のガス流量を示す指標と、前記検出オゾン濃度と、前記複数の関数とに基づいて、前記設定オゾン濃度に対応する第１電源出力と、前記検出オゾン濃度に対応する第２電源出力とを求め、該第１電源出力と前記第２電源出力との差に基づいて前記電源出力を制御するフィードバック制御を実行するオゾン発生装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記記憶部は、互いに異なるガス流量に応じた３つ以上の関数を記憶するオゾン発生装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記複数の関数のそれぞれは、電源出力と、該電源出力に対応するオゾン濃度とを示す複数の点を直線的に結んだ関数であるオゾン発生装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つにおいて、
前記制御装置は、前記ガス流量を示す指標が所定値以上変化する第１条件、及び前記設定オゾン濃度が所定値以上変化する第２条件の少なくとも一方が成立すると、前記電源出力を該第１電源出力に近づけるように制御するフィードフォワード制御を実行するオゾン発生装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１つにおいて、
前記制御装置は、前記ガス流量を変更しながら前記検出オゾン濃度を検出することにより、前記複数の関数を自動的に取得する自動取得運転を実行するオゾン発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オゾン発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

オゾンガスを発生するオゾン発生装置は、半導体の製造プロセス等に広く用いられている。特許文献１のオゾン発生装置には、フィードバック制御により、オゾン発生装置の電源出力を制御する点が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４０８５０４３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のようなフィードバック制御では、設定オゾン濃度と、検出オゾン濃度とを比較し、検出オゾン濃度が設定オゾン濃度に近づくように、オゾン発生装置の電源出力を増減させる。しかしながら、オゾン発生部を流れるガス流量を十分に考慮しない場合、フィードバック制御により電源出力を最適に調節できないことがある。

【0005】

具体的には、ガス流量が比較的小さい条件下では、電源出力の変化に対してオゾン濃度が大きく変化する。したがって、このような条件下では、電源出力の調節に応じてオゾン濃度がハンチングしやすくなる。また、ガス流量が比較的大きい条件下では、電源出力の変化に対してオゾン濃度がさほど変化しない。したがって、このような条件下では、電源出力の調節量が不十分となり、オゾン濃度がなかなか設定オゾン濃度に近づかない。このため、従来のフィードバック制御では、オゾン濃度を速やかに設定オゾン濃度に収束させることができなかった。

【0006】

本開示は、このような課題に着目したものであり、その目的は、フィードバック制御により、ガス流量の変化に関係なくオゾン濃度を速やかに設定オゾン濃度に収束させることができるオゾン発生装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明のオゾン発生装置では、オゾン発生部の設定オゾン濃度と、前記オゾン発生部のガス流量を示す指標と、前記検出オゾン濃度と、複数の関数とに基づいて、前記設定オゾン濃度に対応する第１電源出力と、前記検出オゾン濃度に対応する第２電源出力とを求め、該第１電源出力と前記第２電源出力との差に基づいて前記電源出力を制御するフィードバック制御を実行するようにした。

【0008】

これにより、オゾン発生部のガス流量が変化したとしても、複数の関数に基づき、ガス流量に応じた電源出力の最適な調節量を求めることができる。このため、検出オゾン濃度を速やかに設定オゾン濃度に収束させることができる。

【0009】

記憶部は、互いに異なるガス流量に応じた３つ以上の関数を記憶するのが好ましい。

【0010】

ガス流量に応じた３つ以上の関数を用いることで、より細かいガス流量の変化に追従できる。これにより、電源出力のより最適な調節量を求めることができる。

【0011】

複数の関数のそれぞれは、電源出力と、該電源出力に対応するオゾン濃度とを示す複数の点を直線的に結んだ関数であるのが好ましい。

【0012】

これにより、関数の簡素化を図ることができ、関数の作成に伴う演算処理の負荷を軽減できる。

【0013】

制御装置は、ガス流量を示す指標が所定値以上変化する第１条件、及び設定オゾン濃度が所定値以上変化する第２条件の少なくとも一方が成立すると、電源出力を第１電源出力に近づけるように制御するフィードフォワード制御を実行する。

【0014】

第１条件、あるいは第２条件が成立すると、検出オゾン濃度と設定オゾン濃度との差が大きくなり、上述のフィードバック制御では、検出オゾン濃度が設定オゾン濃度になかなか収束しない可能性がある。第１条件及び第２条件の少なくとも一方が成立すると、電源出力を設定オゾン濃度に対応する第１電源出力に近づけることで、検出オゾン濃度を設定オゾン濃度に速やかに近づけることができる。

【0015】

制御装置は、ガス流量を変更しながら検出オゾン濃度を検出することにより、複数の関数を自動的に取得する自動取得運転を実行するのが好ましい。

【0016】

この自動取得運転により、オゾン発生装置を現地に据え付けた後、複数の関数を自動的に作成することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、フィードバック制御により、オゾン濃度を速やかに収束させることができるオゾン発生装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施形態に係るオゾン発生装置が適用されるオゾン発生システムの概略の全体構成図である。

【図2】図２は、記憶部に記憶される複数の関数の特性を表すグラフである。

【図3】図３は、新たに作成される複数の関数を追加した図２に相当するグラフである。

【図4】図４は、オゾン発生装置の運転の基本のフローチャートである。

【図5】図５は、フィードフォワード制御のフローチャートである。

【図6】図６は、フィードバック制御のフローチャートである。

【図7】図７は、変形例に係る図１に相当する図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【0020】

《発明の実施形態》
本実施形態のオゾン発生装置２０は、オゾンガス生成システムＳに組み込まれる。オゾンガス生成システムＳは、例えば半導体の製造設備に適用される。オゾンガス生成システムＳは、第１流路１１と、第２流路１２とを有する。第１流路１１は、オゾン発生部２２の上流側に設けられる。第２流路１２は、オゾン発生部２２の下流側に設けられる。

【0021】

第１流路１１は、原料ガスが流れる流路である。第１流路１１には、酸素を含む原料ガスが供給される。原料ガスとしては、高純度の酸素ガス（９９．９％以上）が用いられる。原料ガスは、ＰＳＡ（pressure swing adsorption）式などの酸素発生装置で生成された濃縮酸素ガスであってもよい。原料ガスは、空気であってもよい。

【0022】

第２流路１２は、オゾン発生部２２で生成したオゾンガスが流れる流路である。オゾンガスは、第２流路１２を介して所定の対象へ供給される。第２流路１２には、圧力調節弁１３が設けられる。

【0023】

〈オゾン発生装置〉
オゾン発生装置２０は、オゾンガスを生成する。オゾン発生装置２０は、電源部２１、オゾン発生部２２、流量検出部２３、濃度検出部２４、圧力検出部２５、及び制御装置３０を備える。

【0024】

電源部２１は、高周波高圧電源で構成される。電源部２１は、高圧の電源出力をオゾン発生部２２に供給する。

【0025】

オゾン発生部２２は、放電によってオゾンを発生する。オゾン発生部２２は、無声放電方式である。オゾン発生部２２には、第１流路１１の原料ガスが供給される。電源部２１から放電セルへ電力が供給されると、少なくとも一対の電極ユニットの間で放電が行われる。この放電に伴い原料ガス中の一部がオゾンに変換される。オゾン発生部２２で発生したオゾンは、第２流路１２を介して所定の対象へ供給される。

【0026】

流量検出部２３は、第１流路１１を流れる原料ガスの流量を検出ガス流量として検出する。検出ガス流量は、オゾン発生部２２を流れるガス流量を示す指標である。

【0027】

濃度検出部２４は、第２流路１２を流れるオゾンガス中のオゾン濃度を検出オゾン濃度Ｃｄとして検出する。

【0028】

圧力検出部２５は、第２流路１２の圧力を検出圧力として検出する。

【0029】

制御装置３０は、マイクロコンピュータ及びメモリディバイスを含む。メモリディバイスは、マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納する。

【0030】

制御装置３０には、検出ガス流量、検出オゾン濃度Ｃｄ、及び検出圧力が入力される。

【0031】

制御装置３０は、設定部３１と、演算部３２と、記憶部３３と、出力制御部３４とを有する。

【0032】

設定部３１には、対象へ供給するオゾンガス中のオゾン濃度の目標値が、設定オゾン濃度Ｃｓとして設定される。設定部３１には、詳細は後述する複数の関数を作成するためのデータが入力される。

【0033】

演算部３２は、電源出力と、該電源出力に対応するオゾン濃度との関係を示す２つ以上の関数を、オゾン発生部における異なるガス流量に応じて作成する。ここで、「電源出力に対応するオゾン濃度」とは、所定の電源出力でオゾン発生部を運転したときに、この電源出力に応じてオゾン発生部で発生するオゾンガスのオゾン濃度を意味する。

【0034】

記憶部３３は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などを含む。記憶部３３には、演算部３２で作成した複数の関数が記憶される。

【0035】

出力制御部３４は、電源部２１の電源出力（放電出力）を制御する。電源出力が変化すると、オゾン発生部２２で発生するオゾンの量が変化する。これに伴い、対象へ供給されるオゾンガス中のオゾン濃度が変化する。

【0036】

出力制御部３４は、電源出力をフィードバック制御する。加えて、出力制御部３４は、詳細は後述する第１条件及び第２条件の少なくとも一方が成立すると、電源出力をフィードフォワード制御する。出力制御部３４は、記憶部３３に記憶された複数の関数に基づいて、フィードバック制御及びフィードフォワード制御を実行する。

【0037】

〈複数の関数について〉
図２に示すように、記憶部３３には、複数の関数が記憶される。これらの関数は、演算部３２によって作成される。本実施形態では、人（ユーザ、据え付け業者、メンテナンス業者等）が設定部３１に入力したデータに基づいて、演算部３２が複数の関数を作成する。

【0038】

複数の関数は、電源部２１の電源出力と、この電源出力に対応するオゾン濃度との関係を示す情報である。これらの関数は、ガス流量に応じて定められる。これらの関数は、電源出力が大きくなるにしたがって、オゾン濃度が大きくなる特性を有する。加えて、これらの関数は、電源出力が大きくなるにしたがって、傾きが小さくなる特性を有する。これらの関数の傾きは、ガス流量が小さくなるにしたがって大きくなる傾向にある。

【0039】

本実施形態では、記憶部３３に３つの関数が記憶される。３つの関数は、第１関数Ｒ１、第２関数Ｒ２、及び第３関数Ｒ３で構成される。

【0040】

第１関数Ｒ１は、オゾン発生部２２の最大ガス流量に対応している。本例の第１関数Ｒ１は、５０L/minのガス流量に対応している。第３関数Ｒ３は、最小ガス流量に対応している。本例の第３関数は、１０L/minのガス流量に対応している。第２関数Ｒ２は、最大ガス流量と最小ガス流量との間の中間ガス流量に対応している。本例の第２関数Ｒ２は、３０L/minのガス流量に対応している。

【0041】

最大ガス流量、最小ガス流量、及び中間ガス流量は、オゾン発生装置２０の実際の運転時において、オゾン発生部２２を流れる頻度が高いガス流量であることが好ましい。最大ガス流量は、オゾン発生部２２に供給可能な最も高いガス流量であることが好ましい。最小ガス流量は、オゾン発生部２２に供給可能な最も低いガス流量、あるいはそれ以下であることが好ましい。

【0042】

３つの関数は、オゾン濃度発生点、最大点、第１中間点、及び第２中間点に基づいて定められる。オゾン濃度発生点は、オゾン発生部２２でオゾンを生成するために必要な最小の電源出力と、この電源出力に対応するオゾン濃度とを示す点である。オゾン濃度発生点は、電源部２１などの構造や方式によって定まり、ガス流量に応じて大きく変動しない。このため、オゾン濃度発生点は、ガス流量によらず同じ値としてもよい。本例のオゾン濃度発生点の電源出力は２０％である。

【0043】

最大点は、電源部２１の最大の電源出力と、この電源出力に対応するオゾン濃度とを示す点である。最大点の電源出力は１００％である。第１中間点及び第２中間点は、オゾン濃度発生点と、最大点との間の所定の電源出力に対応する点である。本例では、第１中間点の電源出力が５０％であり、第２中間点の電源出力が７０％である。

【0044】

人は、複数のガス流量毎のオゾン濃度発生点、最大点、第１中間点、及び第２中間点を制御装置３０に設定する。これらの点は、オゾン発生装置２０を設備に据え付けた後、ガス流量に応じて求められる実測値に基づいて定められる。

【0045】

演算部３２は、これらの点に基づいて、複数のガス流量毎に複数の関数を作成する。具体的には、演算部３２は、最大ガス流量、最小ガス流量、中間ガス流量のそれぞれにおける各点を直線で結ぶことで、曲線に近い関数を作成する。

【0046】

図２において、一点鎖線ｋ、ｌ、ｍは、ガス流量に応じた電源出力とオゾン濃度との関係を実験的に得たグラフである。ｋ、ｌ、ｍは、３つの関数よりも細かい間隔で電源出力を変更し、電源出力とオゾン濃度との関係をより正確に特定したものである。ｋは、ガス流量５０L/minに対応し、ｌはガス流量３０L/minに対応し、ｍはガス流量１０L/minに対応している。図２から明らかなように、演算部３２により得た３つの関数は、それぞれのグラフｋ、ｌ、ｍとほぼ一致している。したがって、３つの関数によりガス流量に応じたオゾン濃度と電源出力の関係を正確に特定できることがわかる。

【0047】

－運転動作―
オゾン発生装置２０の運転動作について図３～図６を参照しながら詳細に説明する。

【0048】

本実施形態のオゾン発生装置２０の運転前には、上述したようにして取得した３つの関数が記憶部３３に記憶される。

【0049】

図４に示すように、オゾン発生装置２０の運転が開始されると（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、ステップＳＴ２へ移行し、フィードフォワード制御が実行される。

【0050】

図５に示すように、フィードフォワード制御では、ステップＳＴ１１において、演算部３２がガス流量に応じた関数を決定または作成する。

【0051】

例えば検出ガス流量が１０L/minである場合、予め作成された第３関数Ｒ３がそのまま用いられる。例えば検出ガス流量が予め作成された関数の流量に対応しない場合には、新たな関数が作成される。

【0052】

オゾン濃度発生点、最大点、第１中間点、及び第２中間点は、ガス流量に応じて比例的に変化する。したがって、例えばガス流量が２０L/minである場合、図３に示すように、新たに作成される関数の各点は、第２関数Ｒ２と第３関数Ｒ３のそれぞれの各点の中間位置（半分の位置）に決定される。演算部３２は、ガス流量２０L/minに対応する、オゾン濃度発生点、最大点、第１中間点、及び第２中間点に基づき新たな関数（図３に示す第４関数Ｒ４）を作成する。第４関数Ｒ４は、これらの点を直線的に結ぶことで作成される。

【0053】

また、例えばガス流量が４０L/minである場合、図３に示すように、新たに作成される関数の各点は、第１関数Ｒ１と第２関数Ｒ２のそれぞれの各点の中間位置（半分の位置）に決定される。演算部３２は、ガス流量４０L/minに対応する、オゾン濃度発生点、最大点、第１中間点、及び第２中間点に基づき新たな関数（図３に示す第５関数Ｒ５）を作成する。第５関数Ｒ５は、これらの点を直線的に結ぶことで作成される。

【0054】

ステップＳＴ１２において、演算部３２は、現在の検出ガス流量に対応する関数に基づき、電源出力の目標値を決定する。具体的には、演算部３２は、現在の検出ガス流量に対応する関数において、設定オゾン濃度Ｃｓに対応する電源出力を目標値とする。図３の例では、現在の検出ガス流量が２０L/minである場合に、第４関数Ｒ４における設定オゾン濃度Ｃｓに対応する電源出力の目標値Ｐｏを図示している。

【0055】

ステップＳＴ１３において、出力制御部３４は、電源部２１の実際の電源出力が、ステップＳＴ１２において求めた目標値となるように電源部２１を制御する。

【0056】

図６に示すように、フィードフォワード制御は、ステップＳＴ３において、所定時間が経過するまで繰り返し実行される。なお、フィードフォワード制御を繰り返し実行する場合、電源部２１の実際の電源出力が最終的に上記の目標値Ｐｏとなるように、段階的に電源出力を増大させてもよい。

【0057】

オゾン発生装置２０の運転開始時にフィードフォワード制御を実行することで、対象へ供給されるオゾンガス中のオゾン濃度を速やかに設定オゾン濃度Ｃｓに近づけることができる。

【0058】

ステップＳＴ３において所定時間が経過すると、ステップＳＴ４に移行し、フィードバック制御が実行される。

【0059】

図５に示すように、ステップＳＴ２１では、例えば検出ガス流量が１０L/minである場合、予め作成された第３関数Ｒ３がそのまま用いられる。例えば検出ガス流量が予め作成された関数の流量に対応しない場合には、新たな関数が作成される。新たな関数の作成方法は、上述したフィードフォワード制御と同様である。つまり、演算部３２は、既存の３つの関数に基づき、流量に応じた比例配分によりオゾン濃度発生点、最大点、第１中間点、及び第２中間点を決定する。演算部３２は、これらの点を直線的に結ぶことで、新たな関数を作成する。

【0060】

ステップＳＴ２２において、演算部３２は、現在の検出ガス流量に対応する関数に基づいて、設定オゾン濃度Ｃｓに対応する第１電源出力Ｐ１と、検出オゾン濃度に対応する第２電源出力Ｐ２とを求める。図３では、ガス流量が４０L/minである場合に、設定オゾン濃度Ｃｓに対応する第１電源出力Ｐ１と、検出オゾン濃度Ｃｄに対応する第２電源出力Ｐ２とを図示している。

【0061】

次いで、ステップＳＴ２３において、演算部３２は、第１電源出力Ｐ１と第２電源出力Ｐ２との差ΔＰ（＝Ｐ１－Ｐ２）を算出する。次いで、演算部３２は、現在の電源出力Ｐｃに、ΔＰを加算した値を電源出力の目標値とする。ΔＰは、電源出力の調節量である。

【0062】

これにより、第１電源出力Ｐ１が第２電源出力Ｐ２より大きい場合には、電源出力が増大する。第１電源出力Ｐ１が第２電源出力Ｐ２より小さい場合には、電源出力が減少する。

【0063】

ステップＳＴ２４において、出力制御部３４は、電源部２１の実際の電源出力が、ステップＳＴ２３において求めた目標値となるように電源部２１を制御する。

【0064】

以上のようなフィードバック制御では、オゾン発生部２２のガス流量に応じた関数に基づいて、電源出力の差ΔＰが求められ、この差ΔＰに基づき電源出力の目標値が決定される。このため、ガス流量に応じたオゾン濃度と電源出力の特性を十分に考慮しながら、電源出力を最適に制御できる。

【0065】

図４に示すように、フィードバック制御の後、ステップＳＴ５の条件が成立しない場合、ステップＳＴ１を経由して、ステップＳＴ４のフィードバック制御が繰り返し実行される。ここで、フィードバック制御が実行される間隔ΔＴｂは、オゾン発生部２２から濃度検出部２４までの管内のガスが置換される時間（置換時間ΔＴｒ）を考慮して決定されるのが好ましい。具体的には、制御装置３０の設定部３１には、管内の容積Ｖをパラメータとして設定できる。置換時間ΔＴｒは、管内の容積Ｖと、検出ガス流量とに基づき算出できる。フィードバック制御の実行の間隔ΔＴｂは、少なくとも置換時間ΔＴｒ以上であるのが好ましい。

【0066】

加えて、置換時間ΔＴｒは、管内の容積Ｖ、及び検出ガス流量に加えて、上述した検出圧力に基づき算出されてもよい。

【0067】

加えて、フィードバック制御の間隔ΔＴｂは、出力電圧を変更してから検出オゾン濃度Ｃｄが変化するまでの時間遅れや、オゾンの拡散などの影響を考慮して決定されてもよい。このような影響を考慮すると、間隔ΔＴｂは、置換時間ΔＴｒに所定の係数αを乗じた時間に設定されるのが好ましい。ここで、係数αは１より大きく、２～３程度に設定されるのが好ましい。

【0068】

ステップＳＴ４のフィードバック制御の後、ステップＳＴ５の条件が成立すると、ステップＳＴ２に移行し、再びフィードフォワード制御が実行される。ステップＳＴ５では、運転条件が大きく変化したことを示す条件が成立したか否かの判定が行われる。具体的に、この条件は、以下の第１条件及び第２条件を含む。

【0069】

第１条件は、ガス流量を示す指標である検出ガス流量が所定値以上変化する条件である。第２条件は、設定オゾン濃度Ｃｓが所定値以上変化する条件である。ステップＳＴ５において、第１条件及び第２条件の少なくとも一方が成立すると、ステップＳＴ４に移行し、フィードフォワード制御が実行される。

【0070】

オゾン発生部２２を流れるガス流量が大きく変化すると、フィードバック制御では、検出オゾン濃度Ｃｄと、設定オゾン濃度Ｃｓとの差が大きくなり、検出オゾン濃度Ｃｄを設定オゾン濃度Ｃｓに速やかに近づけることができない可能性がある。これに対し、第１条件が成立した場合に、上述したフィードフォワード制御を実行させることで、検出オゾン濃度Ｃｄを設定オゾン濃度Ｃｓに速やかに近づけることができる。

【0071】

設定オゾン濃度Ｃｓが大きく変化すると、フィードバック制御では、検出オゾン濃度Ｃｄと、設定オゾン濃度Ｃｓとの差が大きくなり、検出オゾン濃度Ｃｄを設定オゾン濃度Ｃｓに速やかに近づけることができない可能性がある。これに対し、第２条件が成立した場合に、上述したフィードフォワード制御を実行させることで、検出オゾン濃度Ｃｄを設定オゾン濃度Ｃｓに速やかに近づけることができる。

【0072】

なお、ステップＳＴ５においては、第１条件のみの成立を判定してもよいし、第２条件のみの成立を判定してもよい。

【0073】

－実施形態の効果－
上記実施形態に係るフィードバック制御では、制御装置３０が、オゾン発生部２２の設定オゾン濃度Ｃｓと、オゾン発生部のガス流量を示す指標である検出ガス流量と、検出オゾン濃度Ｃｄと、複数の関数とに基づいて、設定オゾン濃度Ｃｓに対応する第１電源出力Ｐ１と、検出オゾン濃度Ｃｄに対応する第２電源出力Ｐ２とを求める。制御装置３０は、第１電源出力Ｐ１と第２電源出力Ｐ２との差に基づいて電源出力を制御する。

【0074】

これにより、電源部２１の電源出力は、ガス流量に応じた電源出力とオゾン濃度との関係の特性を考慮して調節される。したがって、例えばガス流量が小さい条件下において、電源出力の調節量が過剰となって検出オゾン濃度Ｃｄが大きくハンチングすることを抑制できる。また、例えばガス流量が大きい条件下において、電源出力の調節量が不足し、検出オゾン濃度Ｃｄが設定オゾン濃度Ｃｓになかなか近づかないことを抑制できる。その結果、本実施形態では、実際のオゾン濃度を速やかに設定オゾン濃度に収束させることができる。

【0075】

上記実施形態に係るフィードフォワード制御では、制御装置３０が電源出力を第１電源出力Ｐ１に近づけるように制御する。第１電源出力Ｐ１は、ガス流量に応じた設定オゾン濃度Ｃｓに対応する電源出力である。このため、検出オゾン濃度Ｃｄと設定オゾン濃度Ｃｓとの差が比較的大きい条件下において、ガス流量に応じた最適な電源出力を求めることができ、検出オゾン濃度Ｃｄを設定オゾン濃度Ｃｓに速やかに近づけることができる。

【0076】

記憶部３３に記憶される複数の関数は、電源出力と、該電源出力に対応するオゾン濃度を示す複数の点を直線的に結んで得られる関数である。このため、これらの関数を簡素化でき、演算部３２の負荷を軽減できる。

【0077】

ガス流量が、記憶部３３に記憶された複数の関数に対応しない場合は、流量に応じた比例配分により複数の点を求め、これらの点に基づいて新たな関数を作成する。このため、検出ガス流量が、記憶部３３に記憶されたガス流量に対応しない場合であっても、検出ガス流量に対応する最適な電源出力を求めることができる。

【0078】

記憶部３３に記憶される関数は３つであるため、細かいガス流量の変化に対応して最適な電源出力を求めることができる。

【0079】

記憶部３３に記憶される複数の関数は、電源出力と、該電源出力に対応するオゾン濃度を示す複数の点を直線的に結んで得られる関数である。このため、これらの関数を簡素化でき、演算部３２の負荷を軽減できる。

【0080】

フィードフォワード制御は、第１条件及び第２条件の少なくとも一方が成立すると、実行される。このため、検出オゾン濃度Ｃｄと設定オゾン濃度Ｃｓとの差が比較的大きい条件下において、検出オゾン濃度Ｃｄを設定オゾン濃度Ｃｓに速やかに近づけることができる。

【0081】

フィードフォワード制御は、運転開始時に実行される。このため、検出オゾン濃度Ｃｄと設定オゾン濃度Ｃｓとの差が比較的大きい条件下において、検出オゾン濃度Ｃｄを設定オゾン濃度Ｃｓに速やかに近づけることができる。

【0082】

《実施形態の変形例》
上述した実施形態については、以下のような変形例の構成としてもよい。

【0083】

図７に示す変形例は、上記実施形態とオゾン発生装置２０の構成が異なる。

【0084】

オゾン発生装置２０は、上記実施形態の流量検出部２３に代わってＭＦＣ（厳密には、マスフローコントローラ等自動調整弁）２６を有する。ＭＦＣ２６は、オゾン発生部２２に供給されるガス流量を、予め設定した設定ガス流量とするように制御する。設定ガス流量は、制御装置３０に入力された設定値、あるいはオゾン発生装置２０が適用される施設側の装置の要求に応じて決定される。

【0085】

オゾン発生装置２０は、上記実施形態の圧力検出部２５及び圧力調節弁１３に代わって、ＡＰＣ（厳密には、オートプレッシャーコントローラ等自動圧力調節弁）２７を有する。ＡＰＣ２７は、その一次側の圧力を予め設定した圧力とするように制御する。

【0086】

変形例１では、ガス流量を示す指標として、検出ガス流量ではなく、設定ガス流量が用いられる。具体的には、フィードバック制御のステップＳＴ２１では、設定ガス流量に応じた関数を決定または作成する。ステップＳＴ２２～ステップＳＴ２４では、設定ガス流量に応じた関数に基づき、同様の制御が行われる。

【0087】

同様に、フィードフォワード制御のステップＳ１１では、設定ガス流量に応じた関数を決定または作成する。ステップＳＴ１２～ステップＳＴ１３では、設定ガス流量に応じた関数に基づき、同様の制御が行われる。

【0088】

このように、設定ガス流量に応じた関数を用いることで、実際のガス流量がなかなか設定ガス流量に収束しない場合においても、電源出力を最終的な目標値に向かって制御できる。このため、フィードバック制御、及びフィードフォワード制御において、オゾン濃度を速やかに設定オゾン濃度Ｃｓに収束させることができる。

【0089】

なお、変形例１においても、上記実施形態と同様、ＭＦＣ２６で検出した検出ガス流量に応じた関数を用いるようにしてもよい。

【0090】

また、変形例１において、ＭＦＣ２６とＡＰＣ２７の配置を入れ替えてもよい。この場合、ＡＰＣ２７は、その二次側の圧力を予め設定した圧力とするように制御する。

【0091】

〈自動取得運転〉
変形例１の制御装置３０は、自動取得運転を実行させる。自動取得運転は、オゾン発生装置２０を施設に据え付けた後に実行される。自動取得運転は、オゾン発生装置２０の初回の運転の開始前に実行される。

【0092】

自動取得運転は、複数の関数を自動的に取得するための運転である。このため、制御装置３０の設定部には、複数の関数に対応する複数のガス流量と、ガス流量毎の関数を作成するための複数の電源出力が設定される。

【0093】

上述した実施形態の３つの関数を自動的に作成する場合、複数のガス流量として、１０L/min、３０L/min、及び５０L/minが設定される。また、複数の電源出力として、オゾン濃度発生点に対応する２０％、最大点に対応する１００％、第１中間点に対応する５０％、第２中間点に対応する７０％が設定される。自動取得運転では、これらの設定ガス流量、及び設定電源出力に対応する検出オゾン濃度Ｃｄが順次計測される。なお、オゾン濃度発生点に対応するオゾン濃度は、上述したように電源部２１などの構造や方式によって定まる。このため、自動取得運転では、オゾン濃度発生点に対応する電源出力での計測を省略してもよい。

【0094】

具体的には、自動取得運転では、ＭＦＣ２６によって、ガス流量が上記の設定値（例えば１０L/min）に調整される。ガス流量が１０L/minの条件下において、出力制御部３４は、電源出力を所定の設定値に制御する。この際、濃度検出部２４は、オゾン濃度を安定させるための所定時間が経過した後に、オゾン濃度を検出する。次いで、出力制御部３４は、同様のガス流量において電源出力を異なる設定値に変更し、その後、濃度検出部２４がオゾン濃度を検出する。このようにすると、ガス流量が１０L/minに対応する各点（オゾン濃度発生点、最大点、第１中間点、第２中間点）のデータを取得でき、これらのデータから図３に示す第３関数Ｒ３を作成できる。これらのデータ及び関数は、記憶部３３に記憶される。

【0095】

制御装置３０は、同様の動作を、ガス流量を変更しながら繰り返す。これにより、自動取得運転では、ガス流量が異なる複数の関数を自動的に作成することができる。この結果、制御装置３０の据え付け後において、人が各データを入力せずとも、据え付け環境に応じた最適な関数を得ることができる。

【0096】

《その他の実施形態》
上記実施形態、及び変形例では、以下のような構成としてもよい。

【0097】

上記実施形態のオゾンガス発生装置２０は、オゾン発生部２２で生成したオゾンガス（流体）を対象へ供給する。しかし、オゾン発生装置２０は、オゾン発生部２２で生成したオゾンガスを水中に溶存させてオゾン水を生成し、オゾン水を対象へ供給するものであってもよい。

【0098】

記憶部３３に記憶される複数の関数は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

【0099】

複数の関数を作成するための複数の点は、２つでもよいが、３つ以上であることが好ましく、上記実施形態のように４つ以上であるのがさらに好ましい。これらの複数の点は、少なくともオゾン濃度発生点と、最大点を含んでいるのが好ましい。

【0100】

オゾン発生部２２は、無声放電方式でなくてもよく、例えば沿面放電方式や電解方式であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0101】

以上説明したように、本発明は、オゾン発生装置に関し有用である。

【符号の説明】

【0102】

２０ オゾン発生装置
２１ 電源部
２２ オゾン発生部
２４ 濃度検出部
３０ 制御装置
３３ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】