[发明专利]臭氧产生方法

说明书

本发明的目的是提供能够产生更高浓度的臭氧的臭氧产生方法。并且，作为设置于本发明中所使用的臭氧产生器(1)的电介体(1c)、接地电极(1b)间的金属化合物质层(1d)，使用了下述金属化合物质，该金属化合物质满足：条件(1)“不是促进臭氧分解的物质”；条件(2)“不是导电体”；条件(3)“金属化合物质层(1d)的禁带宽度为2.0～4.0(eV)的范围”及条件(4)“金属化合物质层(1d)的在激发状态下所形成的价电子带部的空穴电位大于氧分子的结合电位(1.25(eV))”。进而，在将抑制臭氧的分解量的各种臭氧分解抑制必要条件施加于臭氧产生器(1)的环境下执行作为臭氧产生处理的步骤(a)～(c)。

技术领域

该发明涉及使用具有彼此对置的第1及第2电极和形成于第1电极上的电介体(介质)且在电介体与第2电极之间具有放电空间的臭氧产生器来产生高浓度的臭氧的臭氧产生方法。

背景技术

最初，就臭氧产生技术而言，在1930年，据查普曼称来自宇宙的宇宙射线、太阳光的光能中的242nm以下的波长者通过对氧分子给予能量从而变成氧原子，该氧原子与氧分子结合而生成臭氧，另外，据称也会同时进行所生成的臭氧吸收具有320nm以下的波长的光从而成为氧分子和氧原子的分解反应，通过氧的分解反应与臭氧的分解反应的平衡从而生成臭氧。

另外，据称：就地球上的平流层的一部分臭氧层中所存在的浓度为2～8ppm左右的臭氧而言，仅通过宇宙射线、太阳光的光能所产生的臭氧生成无法由宇宙射线、太阳光的光能来充分说明，与平流层中的电离层的等离子体密度(10⁵个/cm³)密切相关。即，不仅有氧气吸收242nm以下的波长的宇宙射线、太阳光的光能而解离成氧原子，还有通过电离层的等离子体的高速电子密度与地球上空的氧分子碰撞而解离成氧原子。即，据称：在臭氧层中，氧原子的解离是由通过宇宙射线、太阳光的光吸收和电离层的等离子体中的电子碰撞所产生的这两种效果来进行解离的。

通过以这两种方式解离的氧原子与氧分子的三体碰撞而生成2～8ppm左右的臭氧浓度这一事项在理论上得到了证明。如果以臭氧的个数来表示臭氧层的2～8ppm左右的臭氧浓度，则约每1立方厘米为4×10¹²个/cm³，相当于电离层的等离子体密度(10⁵个/cm³)的10⁷倍，但如果考虑地球上空的气体密度为地球表面(大气中)的1/100并且通过与壁的碰撞所导致的臭氧的分解率也非常少，则可以说是妥当的值。

从1940年代前后开始积极地进行基于放电的臭氧产生器的研究，可得到超过臭氧层的臭氧浓度的臭氧浓度。特别是在介由电介体的无声放电(介质阻挡放电)方式中，作为高电场且能够注入高功率(电功率)的等离子体特别受到注目，高浓度、大容量的臭氧产生器逐渐发展。

进入1990年代，利用由臭氧产生器得到的臭氧的氧化能力，半导体的绝缘膜的成膜技术备受注目，变得要求高纯度的臭氧气体，为了得到高纯度的臭氧气体，变得需要基于高纯度氧气作为原料气体的臭氧产生器，但已清楚在以往的臭氧产生器中，如果将原料气体设定为高纯度氧气，则仅可得到数十g/m³(数千ppm)以下的臭氧浓度，于是便开始在根本上重新探讨基于以往的臭氧产生器的臭氧产生机理的研究，对于“放电等离子体密度(电子密度)与所产生的臭氧浓度的关系”、“原料气体与所产生的臭氧浓度的关系”、“放电面材料与所产生的臭氧浓度的关系”、“对于由放电等离子体引起的臭氧分解度”等各种现象，开始了验证性的各种阐明。