JP2010240595A - Waste gas detoxification apparatus - Google Patents

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Toshiaki Kato
利明 加藤
Keiji Imamura
啓志 今村
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Kanken Techno Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waste gas detoxification apparatus which can carry out space saving according to the amount of gas to be processed which is a processing object. <P>SOLUTION: The waste gas detoxification apparatus 10 includes a reacting furnace 12 surrounding a gas F to be treated containing a halogen compound, and carrying out a heat decomposition of the gas F to be treated in a heat decomposition area of a high temperature in the inside to discharge the heat-decomposed waste gas G heat-decomposed from a heat-decomposed waste gas discharge port 34, and an exhaust hole 44 into which the reacting furnace 12 is inserted, and also, which discharges the heat-decomposed waste gas G discharged from the reacting furnace 12 outside. A device body 14 in which a gas passage 46 introducing the heat-decomposed gas G up to the exhaust hole 44 is formed inside is provided. The gas passage 46 is filled with a reactive material X removing halogen from the heat-decomposed waste gas G by reacting with a halogen substance contained in the heat-decomposed waste gas G. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ハロゲン化合物を含む処理対象ガスを熱分解する反応炉と、該熱分解によって生じたハロゲン物質を吸着除去するガス流路とを一体化することにより省スペース化できるとともに、カートリッジ化して容易に交換できる一体型の排ガス除害装置に関する。   The present invention can save space by integrating a reaction furnace for pyrolyzing a gas to be treated containing a halogen compound and a gas flow path for adsorbing and removing a halogen substance generated by the pyrolysis, and can be used as a cartridge. The present invention relates to an integrated exhaust gas abatement apparatus that can be easily replaced.

半導体や液晶等の製造プロセスでは、クリーニングガスやエッチングガス等として様々な種類のハロゲン化合物を含むガスが使用されており、代表的なものとして、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ8等のパーフルオロカーボン（フッ化炭素）、ＣＨＦ3等のハイドロフルオロカーボンおよびＳＦ6（六フッ化硫黄）やＮＦ3等のフッ素化合物やＢＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢｒ等が挙げられる。 In processes for manufacturing semiconductors, liquid crystals, etc., gases containing various types of halogen compounds are used as cleaning gases, etching gases, etc., and representative examples include CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , Perfluorocarbons (fluorinated carbon) such as C 4 F 8 and C 5 F 8 , hydrofluorocarbons such as CHF 3 and fluorine compounds such as SF 6 (sulfur hexafluoride) and NF 3 , BCl 3 , Cl 2 , HBr, etc. Is mentioned.

そして、上記製造プロセスで使用された様々な種類のハロゲン化合物を含むガスは、キャリアガスやパージガス等として使用されたＮ2やＡｒあるいは添加ガスとして使用されたＯ2、Ｈ2やＮＨ3、Ｎ2Ｏ等と共に処理対象ガスとして排出される。 Gases containing various types of halogen compounds used in the above manufacturing process are N 2 or Ar used as a carrier gas, a purge gas, or the like, or O 2 , H 2 , NH 3 , N used as an additive gas. It is discharged as untreated gas with 2 O or the like.

例えば、上記処理対象ガスにおけるフッ素化合物の占める割合は、Ｎ2やＡｒ等のキャリアガスやパージガスに比べてわずかではあるが、フッ素化合物は地球温暖化係数（ＧＷＰ）が大気中のＣＯ2に比べて数千〜数万倍と非常に大きく、大気寿命もＣＯ2に比べて数千〜数万年と長いことから、大気中へ少量排出した場合であっても、その影響は甚大なものとなる。このため、使用済みとなったフッ素化合物を処理対象ガス中から除害する様々な技術が開発されている。 For example, the proportion of the fluorine compound in the gas to be treated is small compared to the carrier gas and purge gas such as N 2 and Ar, but the fluorine compound has a global warming potential (GWP) compared to CO 2 in the atmosphere. It is very large, thousands to tens of thousands of times, and its atmospheric life is thousands to tens of thousands of years compared to CO 2 , so even if it is discharged into the atmosphere in a small amount, the effect is enormous. Become. For this reason, various techniques for detoxifying used fluorine compounds from the gas to be treated have been developed.

フッ素化合物を処理対象ガス中から除害する技術のひとつとして、図５に示すように、フッ素化合物を高温で熱分解する熱分解炉２と、当該熱分解によって生成したフッ化水素を乾式反応させる乾式固定化炉３とを備えるフッ素含有ガス分解処理装置１が開示されている（例えば、特許文献１参照）。   As one of the technologies for removing the fluorine compound from the gas to be treated, as shown in FIG. 5, a pyrolysis furnace 2 for thermally decomposing the fluorine compound at a high temperature and a hydrogen fluoride produced by the pyrolysis are dry-reacted. A fluorine-containing gas decomposition treatment apparatus 1 including a dry immobilization furnace 3 is disclosed (see, for example, Patent Document 1).

このフッ素含有ガス分解処理装置１によれば、フッ素化合物を含む処理対象ガスＦが熱分解炉２において水素の存在下で熱分解されることにより、処理対象ガスＦ中のフッ素は水素と反応してフッ化水素となる。そして、フッ化水素を含んだ熱分解排ガスＧは、熱分解炉２から排出された後、ダクト４を介して、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）や炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）といった反応材が充填された乾式固定化炉３に導入され、熱分解排ガスＧ中のフッ化水素は当該反応材と反応することにより熱分解排ガスから除去される。 According to the fluorine-containing gas decomposition treatment apparatus 1, the treatment target gas F containing a fluorine compound is thermally decomposed in the presence of hydrogen in the thermal decomposition furnace 2, so that the fluorine in the treatment target gas F reacts with hydrogen. It becomes hydrogen fluoride. The pyrolysis exhaust gas G containing hydrogen fluoride is discharged from the pyrolysis furnace 2 and then filled with a reaction material such as sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) or calcium carbonate (CaCO 3 ) through the duct 4. Then, the hydrogen fluoride in the pyrolysis exhaust gas G is removed from the pyrolysis exhaust gas by reacting with the reactant.

特開２００６−１２２７９０号公報JP 2006-122790 A

ところが、特許文献１のフッ素含有ガス分解処理装置１は、処理風量が大きいため、上述のように熱分解炉２と乾式固定化炉３とが独立して設けられており、ダクト４が熱分解炉２の内部と乾式固定化炉３の内部とを互いに連通させている。処理すべき単位時間当たりの処理対象ガスＦの風量が前述のように比較的多い場合はともかく、当該処理対象ガスＦの風量が少ない場合には、狭いクリーンルーム内等では処理風量に対して装置形状が大きく、処理装置１の省スペース化という要望に応えることができない。   However, since the fluorine-containing gas decomposition treatment apparatus 1 of Patent Document 1 has a large amount of treatment air, the pyrolysis furnace 2 and the dry immobilization furnace 3 are provided independently as described above, and the duct 4 is pyrolyzed. The interior of the furnace 2 and the interior of the dry fixing furnace 3 are communicated with each other. When the air volume of the processing target gas F to be processed per unit time is relatively large as described above, when the air volume of the processing target gas F is small, the apparatus shape with respect to the processing air volume in a narrow clean room or the like. Therefore, the demand for space saving of the processing apparatus 1 cannot be met.

しかも、ダクト４を断熱構造にしたとしても、熱分解炉２から排出された高温の熱分解排ガスＧの温度がダクト４内を通流中にどうしても下がることから、乾式固定化炉３における反応材とフッ化水素との反応効率が低くなるという問題もあった。   Moreover, even if the duct 4 has a heat insulating structure, the temperature of the high-temperature pyrolysis exhaust gas G discharged from the pyrolysis furnace 2 is inevitably lowered while flowing through the duct 4. There was also a problem that the reaction efficiency between hydrogen fluoride and hydrogen fluoride was lowered.

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、処理すべき処理対象ガス量に応じた省スペース型装置とすることができるとともに、反応材による反応効率も最大限に高めることのできる排ガス除害装置を提供することにある。   The present invention has been developed in view of such problems of the prior art. Therefore, the main problem of the present invention is to provide an exhaust gas abatement apparatus that can be a space-saving apparatus according to the amount of gas to be treated and can also maximize the reaction efficiency of the reaction material. There is.

請求項１に記載した発明は、「ハロゲン化合物を含む処理対象ガスＦを囲繞し、その内部における高温の熱分解領域にて前記処理対象ガスＦの熱分解を行い、熱分解した熱分解排ガスＧを熱分解排ガス排出孔３４から排出する反応炉１２と、
前記反応炉１２が挿設されているとともに前記反応炉１２から排出された熱分解排ガスＧを外部へ排出する排気孔４４が設けられ、且つ、前記熱分解排ガスＧを前記排気孔４４まで導くガス流路４６が内部に形成された装置本体１４とを備えており、
前記ガス流路４６には、前記熱分解排ガスＧに含まれるハロゲン物質と反応してハロゲンを前記熱分解排ガスＧから除去する反応材Ｘが充填されていることを特徴とする排ガス除害装置１０」である。 According to the first aspect of the present invention, “a target gas F containing a halogen compound is surrounded, and the target gas F is pyrolyzed in a high-temperature pyrolysis region inside the pyrolyzed exhaust gas G. Reactor 12 for discharging the pyrolysis exhaust gas from the exhaust gas exhaust hole 34;
Gas for introducing the reaction furnace 12 and exhaust holes 44 for discharging the pyrolysis exhaust gas G discharged from the reaction furnace 12 to the outside, and for guiding the pyrolysis exhaust gas G to the exhaust holes 44 An apparatus main body 14 having a flow path 46 formed therein,
The gas flow path 46 is filled with a reaction material X that reacts with a halogen substance contained in the pyrolysis exhaust gas G to remove halogen from the pyrolysis exhaust gas G. Is.

この発明によれば、反応炉１２が装置本体１４に挿設されており、さらに、熱分解排ガスＧからハロゲンを除去する反応材Ｘが充填されたガス流路４６が反応炉１２の熱分解排ガス排出孔３４に続いて当該装置本体１４内に形成されていることから、反応炉１２の熱分解排ガス排出孔３４から出た高温の熱分解排ガスＧは直接ガス流路４６に導入されて反応材Ｘによって固定されることになり、ダクト４なしで処理対象ガスＦに含まれるハロゲン化合物の除害を装置本体１４内で完了することができる。このようにすることで、狭いクリーンルーム内での省スペースに資することができる。   According to the present invention, the reaction furnace 12 is inserted in the apparatus main body 14, and the gas flow path 46 filled with the reaction material X for removing halogen from the pyrolysis exhaust gas G is further provided in the pyrolysis exhaust gas of the reaction furnace 12. Since it is formed in the apparatus main body 14 following the discharge hole 34, the high-temperature pyrolysis exhaust gas G emitted from the pyrolysis exhaust gas discharge hole 34 of the reaction furnace 12 is directly introduced into the gas flow path 46 to be reacted. Since it is fixed by X, the detoxification of the halogen compound contained in the processing target gas F without the duct 4 can be completed in the apparatus main body 14. By doing in this way, it can contribute to the space saving in a narrow clean room.

また、熱分解排ガスＧは、前述のように、反応炉１２から排出された直後の高温状態で、冷える間もなく、熱分解排ガス排出孔３４に続く、ガス流路４６に充填された反応材Ｘと接触することから、熱分解排ガスＧ中のハロゲン物質と反応材Ｘとの反応効率を高めることができる。   In addition, as described above, the pyrolysis exhaust gas G is in a high temperature state immediately after being discharged from the reaction furnace 12, and soon after cooling, the reaction material X filled in the gas flow path 46 that continues to the pyrolysis exhaust gas exhaust hole 34 and Since it contacts, the reaction efficiency of the halogen substance in the pyrolysis exhaust gas G and the reaction material X can be improved.

なお、本明細書において「ハロゲン物質」とは、反応炉１２でハロゲン化合物が熱分解されることによって生成される中間物質を意味しており、例えば、反応炉１２においてハロゲン化合物の水素化が行われる場合であれば、ハロゲン化水素が「ハロゲン物質」に該当することになる。   In the present specification, the “halogen substance” means an intermediate substance produced by thermally decomposing a halogen compound in the reaction furnace 12. For example, the halogen compound is hydrogenated in the reaction furnace 12. In this case, hydrogen halide corresponds to “halogen substance”.

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の排ガス除害装置１０に関し、「前記反応炉１２の熱分解排ガス排出孔３４は、前記反応炉１２の下面に設けられており、前記装置本体１４の前記ガス流炉４６は、内部に冷却水ＣＷが通流される冷却水通流路５２を有し、前記反応炉１２の下部を囲繞する有底円筒状の水冷壁３８で構成されている」ことを特徴とする。   The invention described in claim 2 relates to the exhaust gas abatement apparatus 10 described in claim 1, wherein “the pyrolysis exhaust gas discharge hole 34 of the reaction furnace 12 is provided in the lower surface of the reaction furnace 12, and the apparatus The gas flow furnace 46 of the main body 14 has a cooling water passage 52 through which the cooling water CW flows, and includes a bottomed cylindrical water cooling wall 38 surrounding the lower part of the reactor 12. It is characterized by.

この発明では、ガス流路４６は、反応炉１２の特に高温となる下部を囲繞する水冷壁３８で構成されているので、壁面は常に低温に保たれており、高温の熱分解排ガスＧがガス流路４６に導入されて充填反応材Ｘに接触し、含有ハロゲンの固定化とともに反応材Ｘが高温となっても水冷壁３８がその熱による損傷を受けて排ガス除害装置１０を停止しなければならないような事態を避けることができ、安定した運転を長期間行うことができる。   In the present invention, the gas flow path 46 is constituted by the water cooling wall 38 surrounding the lower part of the reactor 12 where the temperature is particularly high. Therefore, the wall surface is always kept at a low temperature, and the high temperature pyrolysis exhaust gas G is gas. Even if the reaction material X is introduced into the flow path 46 and comes into contact with the packed reaction material X and the contained halogen is fixed and the reaction material X becomes hot, the water cooling wall 38 is damaged by the heat and the exhaust gas abatement apparatus 10 must be stopped. It is possible to avoid the situation that must be done, and to perform stable operation for a long time.

加えて、前述のように、有底円筒状の水冷壁３８が反応炉１２の特に高温となる下部を囲繞するように構成されていることから、反応炉１２の下部の反応材Ｘが水冷壁３８で包まれるようになって熱がこもることになり、反応炉１２から排出された直後の熱分解排ガスＧ中のハロゲン物質は、水冷壁３８の内側に配置された反応材Ｘと高温で効率よく反応し、然る後、水冷壁３８の底部や反応炉１２の外周面と水冷壁３８の内周面との間等の長く延びたガス流路４６を通流しつつ水冷壁３８によって減温されるので（この間も効率は若干低下するものの、反応材Ｘとの反応は依然として行われている。）、排気孔４４に到達する段階では所定の排出先に排出できる程度まで熱分解排ガスＧを減温させることができる。したがって、本発明によれば、請求項１に記載した作用効果に加えて、熱交換器等といった熱分解排ガスＧを減温するための装置が不要となる。   In addition, as described above, since the bottomed cylindrical water cooling wall 38 surrounds the lower part of the reaction furnace 12 where the temperature is particularly high, the reaction material X at the lower part of the reaction furnace 12 is the water cooling wall. The halogen substance in the pyrolysis exhaust gas G immediately after being exhausted from the reaction furnace 12 is efficient at a high temperature with the reaction material X arranged inside the water-cooled wall 38. It reacts well, and after that, the temperature is reduced by the water cooling wall 38 while flowing through a long gas passage 46 such as the bottom of the water cooling wall 38 or between the outer peripheral surface of the reactor 12 and the inner peripheral surface of the water cooling wall 38. (Although the efficiency slightly decreases during this time, the reaction with the reaction material X is still performed.) At the stage of reaching the exhaust hole 44, the pyrolysis exhaust gas G is discharged to a predetermined discharge destination. The temperature can be reduced. Therefore, according to this invention, in addition to the effect described in Claim 1, the apparatus for reducing the temperature of the pyrolysis exhaust gas G, such as a heat exchanger, becomes unnecessary.

請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した排ガス除害装置１０の変形例であり、「ハロゲン化合物を含む処理対象ガスＦを囲繞し、その内部における高温の熱分解領域にて前記処理対象ガスＦの熱分解を行い、熱分解した熱分解排ガスＧを熱分解排ガス排出孔３４から排出する反応炉１２と、
前記反応炉１２が挿設されているとともに前記熱分解排ガスＧを通流させるガス流路４６が内部に形成された装置本体１４と、
前記熱分解排ガスＧを外部へ排出する排気孔４４が設けられ、且つ、前記装置本体１４の外周部を覆うようにして前記ガス流路４６から排出された前記熱分解排ガスＧを前記排気孔４４へ導く外周排ガス通流路４０を備えており、
前記ガス流路４６には、前記熱分解排ガスＧに含まれるハロゲン物質と反応してハロゲンを前記熱分解排ガスＧから除去する反応材Ｘが充填されている」ことを特徴とする。 The invention described in claim 3 is a modification of the exhaust gas abatement apparatus 10 described in claim 1, wherein “the process target gas F containing a halogen compound is surrounded, and the high-temperature pyrolysis region in the interior thereof A reactor 12 that performs thermal decomposition of the gas F to be treated and discharges the thermally decomposed exhaust gas G from the thermal decomposition exhaust gas discharge hole 34;
An apparatus main body 14 in which the reaction furnace 12 is inserted and a gas flow path 46 through which the pyrolysis exhaust gas G flows is formed;
An exhaust hole 44 for discharging the pyrolysis exhaust gas G to the outside is provided, and the pyrolysis exhaust gas G exhausted from the gas flow path 46 so as to cover the outer periphery of the apparatus main body 14 is exhausted 44. An outer peripheral exhaust gas passage 40 leading to
The gas flow path 46 is filled with a reaction material X that reacts with a halogen substance contained in the pyrolysis exhaust gas G to remove halogen from the pyrolysis exhaust gas G ".

この発明によれば、外周排ガス通流路４０によって、ガス流路４６から排出された熱分解排ガスＧがガス流路４６の周囲を覆うことにより、外周排ガス通流路４０中の熱分解排ガスＧが断熱材の役割を果たすこととなる。このため、ガス流路４６内の熱が外部へ放散するのを回避してガス流路４６内の（とりわけ、装置本体１４の外周面に近い位置の）熱分解排ガスＧの温度が低くなりすぎてハロゲン物質と反応材Ｘとの反応効率が低下しすぎるのを回避できるので、装置本体１４内に充填された反応材Ｘを全てハロゲン物質との反応に効率よく寄与させることができる。   According to the present invention, the pyrolysis exhaust gas G discharged from the gas flow channel 46 covers the periphery of the gas flow channel 46 by the peripheral exhaust gas flow channel 40, whereby the pyrolysis exhaust gas G in the outer exhaust gas flow channel 40. Will act as a heat insulator. For this reason, the temperature of the pyrolysis exhaust gas G in the gas flow path 46 (particularly at a position close to the outer peripheral surface of the apparatus main body 14) becomes too low by avoiding the heat in the gas flow path 46 being dissipated to the outside. Therefore, it is possible to avoid the reaction efficiency between the halogen substance and the reaction material X from being excessively lowered, so that all the reaction material X filled in the apparatus main body 14 can efficiently contribute to the reaction with the halogen substance.

請求項４に記載した発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の排ガス除害装置１０に関し、「前記反応炉１２では、熱分解用の熱源として大気圧プラズマＰが用いられる」ことを特徴とする。   The invention described in claim 4 relates to the exhaust gas abatement apparatus 10 according to any one of claims 1 to 3, wherein "the atmospheric pressure plasma P is used as a heat source for thermal decomposition in the reactor 12". Features.

この発明では、プラズマ発生装置１８を熱分解用の熱源とし、最高温度点では１万℃を超える大気圧プラズマＰを用いることにより、電気ヒータ等の他の熱源を用いる場合に比べて排ガス除害装置１０をよりコンパクトにすることができる。   In the present invention, the plasma generator 18 is used as a heat source for thermal decomposition, and by using atmospheric pressure plasma P exceeding 10,000 ° C. at the maximum temperature point, exhaust gas detoxification compared to the case of using another heat source such as an electric heater. The device 10 can be made more compact.

請求項５に記載した発明は、「請求項１ないし４のいずれかに記載の反応炉１２および装置本体１４をそれぞれ複数備えており、処理対象ガスＦを選択的にいずれかの前記反応炉１２に導入する処理対象ガス導入ダクト３２と、処理対象ガスＦが導入された前記装置本体１４から熱分解排ガスＧを排出する熱分解排ガス排出ダクト６２とがさらに設けられていることを特徴とする排ガス除害装置１０」である。   The invention described in claim 5 includes: “A plurality of the reaction furnaces 12 and the apparatus main body 14 according to any one of claims 1 to 4 are provided, and the processing target gas F is selectively selected as any one of the reaction furnaces 12. Exhaust gas characterized by further comprising a process target gas introduction duct 32 to be introduced into the apparatus and a pyrolysis exhaust gas exhaust duct 62 for exhausting the pyrolysis exhaust gas G from the apparatus main body 14 into which the process target gas F has been introduced. Abatement device 10 ".

この発明に係る排ガス除害装置１０によれば、始めにいずれかの反応炉１２および装置本体１４のセットを用いて処理対象ガスＦの除害を行い、当該装置本体１４中の反応材Ｘのハロゲン除去能力が低下したり、反応炉１２が故障したりした場合に、他の反応炉１２および装置本体１４を再選択して処理対象ガスＦの除害を継続することができ、当該他の反応炉１２および装置本体１４が稼働中に、能力が低下した反応材Ｘの詰め替えや反応炉１２の修理を行うことができる。   According to the exhaust gas abatement apparatus 10 according to the present invention, first, the target gas F is detoxified using any one of the reactor 12 and the apparatus main body 14 set, and the reaction material X in the apparatus main body 14 is removed. When the halogen removal capability decreases or the reaction furnace 12 fails, the other reaction furnace 12 and the apparatus main body 14 can be reselected to continue the detoxification of the processing target gas F. While the reaction furnace 12 and the apparatus main body 14 are in operation, it is possible to refill the reaction material X whose capacity has decreased and repair the reaction furnace 12.

本発明によれば、ダクトが不要となることから、省スペース化が可能となるとともに、ハロゲン物質と反応材との反応効率を高めることのできる排ガス除害装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, since a duct becomes unnecessary, space saving is possible and the exhaust gas abatement apparatus which can improve the reaction efficiency of a halogen substance and a reaction material can be provided.

本発明の一体型の排ガス除害装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the integrated exhaust gas abatement apparatus of this invention. 本発明の一体型の排ガス除害装置における内部構造を破線で示した斜視図である。本図は、反応材を省略して描いている。It is the perspective view which showed the internal structure in the integrated exhaust gas removal apparatus of this invention with the broken line. In this figure, the reaction material is omitted. 本発明の一体型の排ガス除害装置に関する他の実施例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the other Example regarding the integrated exhaust gas abatement apparatus of this invention. 本発明の一体型の排ガス除害装置に関する他の実施例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the other Example regarding the integrated exhaust gas abatement apparatus of this invention. 従来技術を示す図である。It is a figure which shows a prior art.

以下、本発明を図示実施例にしたがって説明する。図１は、本実施例の排ガス除害装置１０の概要を示した構成図であり、図２は、本実施例の排ガス除害装置１０の内部構造を示す斜視図である。これらの図が示すように、本実施例の排ガス除害装置１０は、大略、反応炉１２、装置本体１４、外周排ガス通流路４０、必要に応じて設けられる排気ファン１６などで構成されている。   The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an outline of an exhaust gas abatement apparatus 10 of the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view illustrating an internal structure of the exhaust gas abatement apparatus 10 of the present embodiment. As shown in these figures, the exhaust gas abatement apparatus 10 of the present embodiment is generally composed of a reaction furnace 12, an apparatus main body 14, an outer peripheral exhaust gas passage 40, an exhaust fan 16 provided as necessary, and the like. Yes.

反応炉１２は、プラズマ発生装置１８と、当該プラズマ発生装置１８で発生させた大気圧プラズマＰと処理対象ガスＦとを囲繞し、その内部にて処理対象ガスＦを熱分解する、下端面が開口された円筒状の内筒２０と、水冷ジャケット２２と、水供給装置２３とを備えており、装置本体１４の中央部に挿設されている。   The reactor 12 surrounds the plasma generator 18, the atmospheric pressure plasma P generated by the plasma generator 18 and the processing target gas F, and thermally decomposes the processing target gas F therein, and has a lower end surface. An open cylindrical inner cylinder 20, a water cooling jacket 22, and a water supply device 23 are provided, and are inserted in the central portion of the apparatus main body 14.

プラズマ発生装置１８は、高温の大気圧プラズマＰを生成する電極を内部に備えるプラズマトーチ１８ａと、プラズマトーチ１８ａの電極に電位を印加する直流電源１８ｂと、プラズマトーチ１８ａに作動ガスを供給する作動ガス供給装置１８ｃとで構成されている。   The plasma generator 18 includes a plasma torch 18a having an electrode for generating high-temperature atmospheric pressure plasma P therein, a DC power source 18b for applying a potential to the electrode of the plasma torch 18a, and an operation for supplying a working gas to the plasma torch 18a. And a gas supply device 18c.

プラズマトーチ１８ａは、内筒２０の上端面に設けられたプラズマ導入孔２４から内筒２０の内部に向けて大気圧プラズマＰを噴射できるように内筒２０の上端外面中央部に取り付けられている。   The plasma torch 18 a is attached to the central portion of the upper end outer surface of the inner cylinder 20 so that atmospheric pressure plasma P can be ejected from the plasma introduction hole 24 provided in the upper end surface of the inner cylinder 20 toward the inside of the inner cylinder 20. .

直流電源１８ｂは、プラズマトーチ１８ａの内部に設けられた一対の電極に所定の放電電圧を印加して電極間にプラズマアークを発生させるものである。本実施例では、いわゆるスイッチング方式の電源装置を使用している。   The DC power source 18b applies a predetermined discharge voltage to a pair of electrodes provided in the plasma torch 18a to generate a plasma arc between the electrodes. In this embodiment, a so-called switching power supply device is used.

作動ガス供給装置１８ｃは、プラズマトーチ１８ａに窒素や水素、あるいはアルゴンなどの作動ガスを送給するものであり、作動ガスを貯蔵する貯蔵タンク（図示せず）、およびこの貯蔵タンクとプラズマトーチ１８ａとを連通する作動ガス供給配管２６と、当該作動ガス供給配管２６に取り付けられ、作動ガス供給配管２６を通じてプラズマトーチ１８ａに供給する作動ガスの量を一定に制御する質量流量制御手段２８とを備えている。   The working gas supply device 18c feeds a working gas such as nitrogen, hydrogen, or argon to the plasma torch 18a. The working gas supply device 18c stores a working tank (not shown) for storing the working gas, and the storage tank and the plasma torch 18a. And a mass flow rate control means 28 that is attached to the working gas supply pipe 26 and that controls the amount of the working gas supplied to the plasma torch 18a through the working gas supply pipe 26 to be constant. ing.

なお、本実施例では、上述のように、処理対象ガスＦを熱分解するための熱源として大気圧プラズマＰを使用しているが、熱源はもちろんこれに限られるものではなく、例えば、電気ヒータやバーナ等を使用してもよい。   In the present embodiment, as described above, the atmospheric pressure plasma P is used as a heat source for thermally decomposing the processing target gas F. However, the heat source is not limited to this, and for example, an electric heater A burner or the like may be used.

内筒２０は、その上端面が閉塞され、下端面が開口された円筒状体であり、耐火材で形成されている。この耐火材の材質は、処理対象ガスＦの成分に合わせて適切なものが使用される。また、内筒２０は、水冷ジャケット２２によって常時冷却されるので、内筒２０を構成する耐火材の材質は、処理対象ガスＦを熱分解する際の温度（＝内筒２０の内部温度）と水冷ジャケット２２の冷却能力とを考慮した上で決定されることになる。   The inner cylinder 20 is a cylindrical body whose upper end surface is closed and whose lower end surface is opened, and is formed of a refractory material. As the material of the refractory material, an appropriate material is used according to the component of the processing target gas F. Moreover, since the inner cylinder 20 is always cooled by the water cooling jacket 22, the material of the refractory material constituting the inner cylinder 20 is the temperature at which the processing target gas F is pyrolyzed (= the internal temperature of the inner cylinder 20). This is determined in consideration of the cooling capacity of the water cooling jacket 22.

また、内筒２０の上端面には、その中心にプラズマ導入孔２４が設けられており、さらに内筒２０の外周面２０ａ上部には、内筒２０の内側に処理対象ガスＦを導入するための処理対象ガス導入孔３０が設けられている。この処理対象ガス導入孔３０には、半導体製造装置等（図示せず）から処理対象ガスＦを導入する処理対象ガス導入ダクト３２の一端が接続されている（処理対象ガス導入孔３０は、装置本体１４の内部に位置しているので、処理対象ガス導入ダクト３２の一端も装置本体１４の上面を貫通して該装置本体１４の内部に導入されている。）。なお、内筒２０の開口した下端面は、熱分解処理後の処理対象ガスＦ（＝熱分解排ガスＧ）を内筒２０の内側から排出する熱分解排ガス排出孔３４となっている。   In addition, a plasma introduction hole 24 is provided at the center of the upper end surface of the inner cylinder 20, and further, a processing target gas F is introduced into the inner cylinder 20 on the outer peripheral surface 20 a of the inner cylinder 20. The process target gas introduction hole 30 is provided. One end of a processing target gas introduction duct 32 for introducing the processing target gas F from a semiconductor manufacturing apparatus or the like (not shown) is connected to the processing target gas introduction hole 30 (the processing target gas introduction hole 30 is a device). Since it is located inside the main body 14, one end of the processing object gas introduction duct 32 is also introduced into the main body 14 through the upper surface of the main body 14. The opened lower end surface of the inner cylinder 20 is a pyrolysis exhaust gas exhaust hole 34 for exhausting the processing target gas F (= thermal decomposition exhaust gas G) after the thermal decomposition process from the inner side of the inner cylinder 20.

なお、熱分解排ガス排出孔３４には、後述する反応材Ｘが不所望に内筒２０の内側に入り込まないように、セラミック製（もちろん、熱分解排ガスＧの高温に耐えられるのであれば、他の材質を用いてもよい。）の網３５が取り付けられている。また、網３５の目の大きさは、反応材Ｘの粒径よりも小さく設定されていることはいうまでもない。   It should be noted that the pyrolysis exhaust gas discharge hole 34 is made of ceramic (of course, other materials that can withstand the high temperature of the pyrolysis exhaust gas G so as not to undesirably enter the inner cylinder 20 inside the reaction tube X). The net 35 may be used. Needless to say, the size of the mesh 35 is set smaller than the particle size of the reaction material X.

水冷ジャケット２２は、内筒２０の外周面２０ａを覆うステンレス製の円筒状体であり、その内部に冷却水ＣＷを通水できるように冷却水通流路２２ａが形成されている。また、水冷ジャケット２２の処理対象ガス導入孔３０に対応する位置には、処理対象ガス導入ダクト３２が挿通される処理対象ガス導入ダクト挿通孔２２ｂが設けられている。   The water cooling jacket 22 is a stainless steel cylindrical body that covers the outer peripheral surface 20a of the inner cylinder 20, and a cooling water passage 22a is formed therein so that the cooling water CW can be passed therethrough. Further, a processing target gas introduction duct insertion hole 22 b through which the processing target gas introduction duct 32 is inserted is provided at a position corresponding to the processing target gas introduction hole 30 of the water cooling jacket 22.

水供給装置２３は、一端が内筒２０の内側に連通され、他端が所定の水源に接続された、内筒２０の内側に水（もちろん、純水でもよい。）を供給するための水供給配管２３ａと、当該水供給配管２３ａに取り付けられ、水供給配管２３ａを通じて内筒２０の内側に供給する水の量を制御する水量制御手段２３ｂとを備えている。なお、後述するように、水供給装置２３で供給される水は、処理対象ガスＦ中のフッ素化合物を熱分解する際の水素源としての役割を有している。したがって、水に替えて水素やアンモニアガスを内筒２０の内側に供給してもよい。   The water supply device 23 has one end connected to the inside of the inner cylinder 20 and the other end connected to a predetermined water source, and supplies water (of course, pure water) to the inside of the inner cylinder 20. A supply pipe 23a and a water amount control means 23b attached to the water supply pipe 23a and controlling the amount of water supplied to the inside of the inner cylinder 20 through the water supply pipe 23a are provided. As will be described later, the water supplied by the water supply device 23 has a role as a hydrogen source when the fluorine compound in the processing target gas F is thermally decomposed. Therefore, hydrogen or ammonia gas may be supplied inside the inner cylinder 20 instead of water.

装置本体１４は、ケーシング３６と、当該ケーシング３６の内部に配設された水冷壁３８と、反応材Ｘとを備えている。   The apparatus main body 14 includes a casing 36, a water-cooled wall 38 disposed inside the casing 36, and a reaction material X.

ケーシング３６は、ステンレス鋼製の中空円柱状体であり、その上面３６ａの中央部には、反応炉１２を挿設するための反応炉挿設孔４２が設けられており、反応炉１２の熱分解排ガス排出孔３４がケーシング３６の内側底面３６ｂから離間した状態で、内筒２０および水冷ジャケット２２がケーシング３６の内部に収容されている。また、ケーシング３６における上面３６ａ周縁部の外周排ガス通流路４０に対応する位置には、熱分解排ガスＧを外部へ排出する排気孔４４が設けられており、反応炉１２の熱分解排ガス排出孔３４から排出された熱分解排ガスＧは該排気孔４４に向けて通流することになる（以下、この熱分解排ガスＧが通流する流路を「ガス流路４６」という。）。   The casing 36 is a hollow cylindrical body made of stainless steel, and a reaction furnace insertion hole 42 for inserting the reaction furnace 12 is provided at the center of the upper surface 36a. The inner cylinder 20 and the water cooling jacket 22 are accommodated in the casing 36 in a state where the decomposition exhaust gas discharge hole 34 is separated from the inner bottom surface 36 b of the casing 36. In addition, an exhaust hole 44 for discharging the pyrolysis exhaust gas G to the outside is provided at a position corresponding to the outer peripheral exhaust gas passage 40 at the periphery of the upper surface 36a of the casing 36, and the pyrolysis exhaust gas exhaust hole of the reactor 12 is provided. The pyrolysis exhaust gas G discharged from 34 flows toward the exhaust hole 44 (hereinafter, a flow path through which the pyrolysis exhaust gas G flows is referred to as a “gas flow path 46”).

また、ケーシング３６の外側底面３６ｃには、排ガス除害装置１０の移動を容易にするための車輪４５が取り付けられており、他の配管やダクトをワンタッチカプラ等で脱着容易にすることで、排ガス除害装置１０自体をカートリッジ化して容易に交換することができるようになる。これにより、現場における大がかりな定期メンテナンスが不要となるとともに、反応材Ｘを交換する際に同時に反応炉１２（特に、プラズマ発生装置１８）のメンテナンスをすることができる。   Further, wheels 45 for facilitating movement of the exhaust gas abatement apparatus 10 are attached to the outer bottom surface 36c of the casing 36. By making other pipes and ducts easy to attach and detach with a one-touch coupler or the like, exhaust gas is removed. The abatement apparatus 10 itself can be made into a cartridge and easily exchanged. This eliminates the need for large-scale regular maintenance at the site, and at the same time when the reaction material X is replaced, the reactor 12 (particularly, the plasma generator 18) can be maintained.

水冷壁３８は、ケーシング３６内部のガス流路４６を形成する有底円筒状体であって筒状部４８と底板部５０とで構成されており、その内部には、冷却水ＣＷを通流させるための冷却水通流路５２が形成されている。また、水冷壁３８は、反応炉１２の内筒２０および水冷ジャケット２２の下部を囲繞し、かつ、ケーシング３６の外周縁部に形成された外周排ガス通流路４０から離間するようにして、その底部３８ａがケーシング３６の内側底面３６ｂに載置されている。   The water cooling wall 38 is a bottomed cylindrical body that forms a gas flow path 46 inside the casing 36, and includes a cylindrical portion 48 and a bottom plate portion 50, and the cooling water CW flows through the inside thereof. A cooling water passage 52 is formed. The water cooling wall 38 surrounds the lower part of the inner cylinder 20 and the water cooling jacket 22 of the reaction furnace 12 and is separated from the outer peripheral exhaust gas passage 40 formed at the outer peripheral edge of the casing 36. The bottom portion 38 a is placed on the inner bottom surface 36 b of the casing 36.

これにより、反応炉１２の熱分解排ガス排出孔３４−水冷壁３８の内側底部３８ｂ−反応炉１２の水冷ジャケット２２の外周面と水冷壁３８の内周面との間−水冷壁３８の上端とケーシング３６の内側天面３６ｄとの間−水冷壁３８の外周面と外周排ガス通流路４０の内周面との間の順にガス流路４６が構成されており、反応炉１２の熱分解排ガス排出孔３４から排出された熱分解排ガスＧは、水冷壁３８の内側底部３８ｂに向かった後、反転して、反応炉１２の水冷ジャケット２２の外周面と水冷壁３８の内周面との間を図中上向きに通流し、再度反転して、水冷壁３８の外周面と外周排ガス通流路４０の内周面との間を図中下向きに通流する。   Thus, the pyrolysis exhaust gas discharge hole 34 of the reaction furnace 12 -the inner bottom 38b of the water cooling wall 38 -between the outer peripheral surface of the water cooling jacket 22 and the inner peripheral surface of the water cooling wall 38 -the upper end of the water cooling wall 38 Between the inner top surface 36d of the casing 36-the gas flow path 46 is formed in the order between the outer peripheral surface of the water cooling wall 38 and the inner peripheral surface of the outer peripheral exhaust gas passage 40, and the pyrolysis exhaust gas of the reactor 12 The pyrolysis exhaust gas G discharged from the discharge hole 34 is directed to the inner bottom portion 38 b of the water cooling wall 38, and then reversed to be between the outer peripheral surface of the water cooling jacket 22 of the reactor 12 and the inner peripheral surface of the water cooling wall 38. Is flown upward in the figure, reverses again, and flows between the outer peripheral surface of the water cooling wall 38 and the inner peripheral surface of the outer peripheral exhaust gas passage 40 downward in the figure.

水冷壁３８の冷却水通流路５２について詳述すると、水冷壁３８の筒状部４８における冷却水通流路５２は流路分割板５４によって内側部５２ａと外側部５２ｂとに分けられている。流路分割板５４の下端は水冷壁３８の底部３８ａに接続されているとともに、流路分割板５４の上端は水冷壁３８の天部３８ｃから離間しており、内側部５２ａと外側部５２ｂとは水冷壁３８の天部３８ｃで互いに連通している。また、内側部５２ａの下端部は、水冷壁３８の底板部５０内の冷却水通流路５２に連通されている。   The cooling water passage 52 in the water cooling wall 38 will be described in detail. The cooling water passage 52 in the tubular portion 48 of the water cooling wall 38 is divided into an inner portion 52 a and an outer portion 52 b by a passage dividing plate 54. . The lower end of the flow dividing plate 54 is connected to the bottom 38a of the water cooling wall 38, and the upper end of the flow dividing plate 54 is separated from the top 38c of the water cooling wall 38, and the inner portion 52a and the outer portion 52b Are communicated with each other at the top 38c of the water cooling wall 38. Further, the lower end portion of the inner portion 52 a is communicated with the cooling water passage 52 in the bottom plate portion 50 of the water cooling wall 38.

また、筒状部４８における冷却水通流路５２の外側部５２ｂ下端には、外部から冷却水ＣＷを導入する冷却水導入管５５が接続されており、底板部５０の中央部には、冷却水ＣＷを冷却水通流路５２から外部に排出する冷却水排出管５６が接続されている。   Further, a cooling water introduction pipe 55 for introducing cooling water CW from the outside is connected to the lower end of the outer portion 52 b of the cooling water passage 52 in the cylindrical portion 48, and a cooling portion is provided at the center of the bottom plate portion 50. A cooling water discharge pipe 56 for discharging the water CW from the cooling water passage 52 to the outside is connected.

これにより、冷却水導入管５５を介して筒状部４８における冷却水通流路５２の外側部５２ｂに導入された冷却水ＣＷは、該外側部５２ｂを図中上向きに通流した後、水冷壁３８の天部３８ｃで反転して内側部５２ａを図中下向きに通流し、底板部５０内の冷却水通流路５２の縁部から中央部に至り、その後、冷却水排出管５６を介して外部に排出される。本実施例では、反応炉１２の下部を水冷壁３８が囲繞するようになっているので、高温の熱分解排ガスＧに面する筒上部４８の内側部５２ａを通流する冷却水ＣＷの温度に比べて、相対的に低温の熱分解排ガスＧに面する外側部５２ｂを通流する冷却水ＣＷの温度が低くなるので、効率よく熱分解排ガスＧを減温することができる。   Thus, the cooling water CW introduced into the outer portion 52b of the cooling water passage 52 in the cylindrical portion 48 via the cooling water introduction pipe 55 flows through the outer portion 52b upward in the figure, It reverses at the top portion 38c of the wall 38 and flows through the inner portion 52a downward in the figure, reaches the center from the edge of the cooling water passage 52 in the bottom plate portion 50, and then passes through the cooling water discharge pipe 56. Discharged outside. In this embodiment, since the water cooling wall 38 surrounds the lower part of the reaction furnace 12, the temperature of the cooling water CW flowing through the inner part 52a of the cylinder upper part 48 facing the high temperature pyrolysis exhaust gas G is increased. In comparison, since the temperature of the cooling water CW flowing through the outer portion 52b facing the relatively low temperature pyrolysis exhaust gas G is lowered, the temperature of the pyrolysis exhaust gas G can be efficiently reduced.

反応材Ｘは、ガス流路４６に充填された、熱分解排ガスＧに含まれるハロゲン物質と反応して当該ハロゲン物質中のハロゲンを前記熱分解排ガスＧから除去するものであり、本実施例では塊状の生石灰（ＣａＯ）が使用されている。もちろん、反応材Ｘはこれに限られず、熱分解排ガスＧ中のハロゲン物質と反応して固体のハロゲン化物を生成するものであればよく、例えば、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）や炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）を使用してもよい。 The reaction material X reacts with the halogen substance contained in the pyrolysis exhaust gas G filled in the gas flow path 46 to remove the halogen in the halogen substance from the pyrolysis exhaust gas G. In this embodiment, Bulky quicklime (CaO) is used. Of course, the reaction material X is not limited to this, and may be any material that reacts with the halogen substance in the pyrolysis exhaust gas G to generate a solid halide. For example, slaked lime (Ca (OH) 2 ), sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) or calcium carbonate (CaCO 3 ) may be used.

また、反応材Ｘの粒径については、粒径が小さくなると、比表面積が大きくなることから反応効率が向上するものの、反応材Ｘ同士の隙間が小さくなることから熱分解排ガスＧがガス流路４６を通流しにくくなり、排気ファン１６による吸引圧力を高く設定しなければならず、逆に粒径を大きくすると、排気ファン１６の能力は低くて済むものの、反応材Ｘの比表面積が小さくなることから反応効率は低下することとなるため、熱分解排ガスＧ中のハロゲン物質濃度に基づいて最適な反応材Ｘの粒径を設定することになる。   As for the particle size of the reaction material X, when the particle size is reduced, the specific surface area is increased and the reaction efficiency is improved. However, since the gap between the reaction materials X is reduced, the pyrolysis exhaust gas G is a gas flow path. 46, the suction pressure by the exhaust fan 16 must be set high, and conversely, if the particle size is increased, the capacity of the exhaust fan 16 can be reduced, but the specific surface area of the reaction material X is reduced. Therefore, since the reaction efficiency is lowered, the optimum particle diameter of the reaction material X is set based on the halogen substance concentration in the pyrolysis exhaust gas G.

外周排ガス通流路４０は、装置本体１４の外周部を覆うようにして装置本体１４の下方から上方にかけて螺旋状に巻回して（本実施例では、４回巻きになっている。）形成されたダクトである。   The outer peripheral exhaust gas passage 40 is formed so as to cover the outer peripheral portion of the apparatus main body 14 in a spiral shape from the lower side to the upper side of the apparatus main body 14 (four windings in this embodiment). Duct.

外周排ガス通流路４０の最下段には、ガス流路４６を通流してきた熱分解排ガスＧを外周排ガス通流路４０内に導入するための排ガス導入孔５８が設けられており、この排ガス導入孔５８には、反応材Ｘが外周排ガス通流路４０に入ってくるのを防止するため、反応材Ｘの粒径よりも小さな網目を有する反応材流入防止網６０が取り付けられている。   An exhaust gas introduction hole 58 for introducing the pyrolysis exhaust gas G flowing through the gas passage 46 into the outer exhaust gas passage 40 is provided at the lowermost stage of the outer exhaust passage 40. A reaction material inflow prevention net 60 having a mesh smaller than the particle size of the reaction material X is attached to the introduction hole 58 in order to prevent the reaction material X from entering the outer exhaust gas passage 40.

外周排ガス通流路４０の最上段は、ケーシング３６の上面３６ａの周縁部に設けられた排気孔４４を介して外部と連通されている。   The uppermost stage of the outer peripheral exhaust gas passage 40 communicates with the outside through an exhaust hole 44 provided in the peripheral edge portion of the upper surface 36 a of the casing 36.

なお、この外周排ガス通流路４０を設けることなく排ガス除害装置１０を構成することも可能であり、その場合には、図３に示すように、装置本体１４のケーシング３６に（図示するケースでは左下側面）排気孔４４が設けられることになる。   It is also possible to configure the exhaust gas abatement device 10 without providing the outer peripheral exhaust gas passage 40. In this case, as shown in FIG. Then, the lower left side surface) exhaust hole 44 is provided.

排気ファン１６（図１）は、必要に応じて設けられる、反応炉１２からガス流路４６および外周排ガス通流路４０を介して熱分解排ガスＧを誘引し、外部へ排出するためのファンであり、図１および２に示す本実施例では、一端が排気孔４４に接続され、他端が所定の排出先に接続された熱分解排ガス排出ダクト６２に取り付けられている。なお、排ガス除害装置１０の設置先のクリーンルーム内等において、既に排ガスを吸引する装置が設けられている場合には、排気ファン１６を設ける必要はなく、熱分解排ガス排出ダクト６２を直接、既設の排ガス吸引装置（図示せず）に接続すればよい。   The exhaust fan 16 (FIG. 1) is a fan that is provided as necessary to attract the pyrolysis exhaust gas G from the reaction furnace 12 through the gas flow path 46 and the outer peripheral exhaust gas flow path 40 and discharge it to the outside. In the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2, one end is connected to the exhaust hole 44 and the other end is attached to the pyrolysis exhaust gas discharge duct 62 connected to a predetermined discharge destination. If a device for sucking exhaust gas is already provided in the clean room where the exhaust gas abatement device 10 is installed, it is not necessary to provide the exhaust fan 16, and the pyrolysis exhaust gas exhaust duct 62 is directly installed. What is necessary is just to connect to an exhaust gas suction device (not shown).

次に、本実施例に係る排ガス除害装置１０を用いて処理対象ガスＦを分解する際には、まず作動ガス供給装置１８ｃを作動させ、質量流量制御手段２８によって流量を制御しつつ、作動ガスを貯蔵タンクからプラズマトーチ１８ａに送給する。そして、直流電源１８ｂを作動させることによってプラズマトーチ１８ａの電極間に電圧を印加し、プラズマ導入孔２４から大気圧プラズマＰを噴出させる。   Next, when the processing target gas F is decomposed using the exhaust gas abatement apparatus 10 according to the present embodiment, the working gas supply device 18c is first actuated, and the mass flow control means 28 operates while controlling the flow rate. Gas is fed from the storage tank to the plasma torch 18a. Then, the DC power supply 18b is operated to apply a voltage between the electrodes of the plasma torch 18a, and the atmospheric pressure plasma P is ejected from the plasma introduction hole 24.

大気圧プラズマＰが噴出されると同時に、反応炉１２内は処理対象ガスＦを熱分解可能な温度となるので、処理対象ガスＦの発生源から処理対象ガス導入ダクト３２を経由して供給される処理対象ガスＦを反応炉１２内に導入するとともに、水供給装置２３を用いて、反応炉１２の内筒２０内に水を供給する。導入された処理対象ガスＦは、大気圧プラズマＰの熱によって分解された後、水素（水供給装置２３で供給された水から分離したもの。）と結合する。なお、図示しないが、処理対象ガスＦ自体に含まれている固形成分や水溶性成分が多い場合は、反応炉１２に導入する前に、予め湿式スクラバー等によって処理対象ガスＦを水洗してもよい。   At the same time as the atmospheric pressure plasma P is ejected, the inside of the reaction furnace 12 reaches a temperature at which the processing target gas F can be thermally decomposed, and is supplied from the generation source of the processing target gas F via the processing target gas introduction duct 32. Gas to be treated is introduced into the reaction furnace 12, and water is supplied into the inner cylinder 20 of the reaction furnace 12 using the water supply device 23. The introduced processing target gas F is decomposed by the heat of the atmospheric pressure plasma P and then combined with hydrogen (separated from water supplied by the water supply device 23). Although not shown, when there are many solid components and water-soluble components contained in the processing target gas F itself, the processing target gas F may be previously washed with a wet scrubber or the like before being introduced into the reaction furnace 12. Good.

反応炉１２内で熱分解された後の熱分解排ガスＧは、熱分解排ガス排出孔３４から排出された後、ガス流路４６に導入される。ガス流路４６に導入された熱分解排ガスＧ中のハロゲン物質は、ガス流路４６に充填された反応材Ｘと反応して固体のハロゲン化物となることにより、熱分解排ガスＧから取り除かれる。   The pyrolysis exhaust gas G after pyrolysis in the reaction furnace 12 is discharged from the pyrolysis exhaust gas discharge hole 34 and then introduced into the gas flow path 46. The halogen substance in the pyrolysis exhaust gas G introduced into the gas flow path 46 is removed from the pyrolysis exhaust gas G by reacting with the reaction material X filled in the gas flow path 46 to become a solid halide.

例えば、処理対象ガスＦがフッ化物を含んでおり、反応材Ｘが生石灰である場合には、反応炉１２およびガス流路４６において、以下のような反応が生じる。
（反応炉において）
ＣＦ4＋２Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋４ＨＦ
（ガス流路において）
ＣａＯ＋２ＨＦ → ＣａＦ2＋Ｈ2Ｏ
また、反応材Ｘが消石灰である場合には、ガス流路４６における反応は以下のようになる。
Ｃａ（ＯＨ）2＋２ＨＦ → ＣａＦ2＋２Ｈ2Ｏ For example, when the processing target gas F contains fluoride and the reaction material X is quick lime, the following reaction occurs in the reaction furnace 12 and the gas flow path 46.
(In the reactor)
CF 4 + 2H 2 O → CO 2 + 4HF
(In gas flow path)
CaO + 2HF → CaF 2 + H 2 O
Moreover, when the reaction material X is slaked lime, the reaction in the gas flow path 46 is as follows.
Ca (OH) 2 + 2HF → CaF 2 + 2H 2 O

ガス流路４６を通過して排ガス導入孔５８から外周排ガス通流路４０に導入された熱分解排ガスＧは（この段階で、熱分解排ガスＧ中のハロゲン物質は除去されている）、ケーシング３６の外周を螺旋状にまわりながら上部へ移動し、ケーシング３６の排気孔４４から熱分解排ガス排出ダクト６２に導入され、排気ファン１６を介して所定の排出先に排出される。   The pyrolysis exhaust gas G that has passed through the gas passage 46 and introduced into the outer exhaust gas passage 40 from the exhaust gas introduction hole 58 (the halogen substance in the pyrolysis exhaust gas G has been removed at this stage) is the casing 36. It moves upward while spiraling around the outer periphery of the gas, and is introduced into the pyrolysis exhaust gas exhaust duct 62 from the exhaust hole 44 of the casing 36 and exhausted to a predetermined exhaust destination via the exhaust fan 16.

上記実施例では、１セットの反応炉１２や装置本体１４を用いた実施例について説明したが、１つの排ガス除害装置１０に複数セットの反応炉１２および装置本体１４等を用いることもできる。   In the above-described embodiment, the embodiment using one set of the reaction furnace 12 and the apparatus main body 14 has been described. However, a plurality of sets of the reaction furnace 12 and the apparatus main body 14 can be used for one exhaust gas abatement apparatus 10.

このような排ガス除害装置１０の例として、図４に示すように、２セットの反応炉１２および装置本体１４を用いた場合について説明すると、排ガス除害装置１０の外部と接続される作動ガス供給配管２６、処理対象ガス導入ダクト３２、熱分解排ガス排出ダクト６２、水供給配管２３ａ、冷却水導入管５５および冷却水排出管５６は、排ガス除害装置１０内でそれぞれ分岐されており、個々のプラズマ発生装置１８や装置本体１４に接続されている（プラズマ発生装置１８の直流電源１８ｂも分岐されて個々のプラズマ発生装置１８に給電できるようになっている。）。また、分岐した後の配管やダクトにはそれぞれバルブ（２方向弁あるいは３方向弁）が取り付けられており、各排ガス除害装置１０を単独で稼働できるようになっている。   As an example of such an exhaust gas abatement apparatus 10, a case where two sets of reactors 12 and an apparatus main body 14 are used as shown in FIG. 4 will be described. Working gas connected to the outside of the exhaust gas abatement apparatus 10 The supply pipe 26, the processing target gas introduction duct 32, the pyrolysis exhaust gas discharge duct 62, the water supply pipe 23a, the cooling water introduction pipe 55, and the cooling water discharge pipe 56 are branched in the exhaust gas abatement apparatus 10, respectively. Are connected to the plasma generator 18 and the apparatus main body 14 (the DC power supply 18b of the plasma generator 18 is also branched to supply power to the individual plasma generators 18). Further, valves (two-way valves or three-way valves) are respectively attached to the pipes and ducts after branching so that each exhaust gas abatement apparatus 10 can be operated independently.

この排ガス除害装置１０によれば、まず始めにいずれか一方の反応炉１２および装置本体１４のセットを用いて処理対象ガスＦの除害を行い、一方の装置本体１４中の反応材Ｘのハロゲン除去能力が低下したり、一方の反応炉１２が故障したりした場合に、バルブを切り替えることによって他方の反応炉１２および装置本体１４を用いて処理対象ガスＦの除害を継続することができ、他方の反応炉１２および装置本体１４が稼働中に、一方の装置本体１４中の反応材Ｘの詰め替えや一方の反応炉１２の修理を行うことができる。   According to this exhaust gas abatement apparatus 10, first, the target gas F is detoxified using a set of either one of the reaction furnace 12 and the apparatus main body 14, and the reaction material X in the one apparatus main body 14 is removed. When the halogen removal capability is reduced or one of the reaction furnaces 12 fails, the removal of the processing target gas F can be continued using the other reaction furnace 12 and the apparatus main body 14 by switching the valves. In addition, while the other reaction furnace 12 and the apparatus main body 14 are operating, the reaction material X in the one apparatus main body 14 can be refilled and the one reaction furnace 12 can be repaired.

さらに、各バルブに電動機や油圧等による自動バルブを使用し、熱分解排ガスＧ中のハロゲン物質濃度をモニタリングしておくことにより、一方の反応炉１２や装置本体１４に問題が生じたことを検知したとき、直ちに他方の反応炉１２および装置本体１４を稼働させて、処理対象ガスＦの除害をダウンタイムなしに継続することができる。   Furthermore, by using an automatic valve such as an electric motor or hydraulic pressure for each valve and monitoring the halogen substance concentration in the pyrolysis exhaust gas G, it is detected that a problem has occurred in one of the reactors 12 and the apparatus body 14. Then, the other reactor 12 and the apparatus main body 14 can be operated immediately, and the removal of the processing target gas F can be continued without downtime.

１０…排ガス除害装置
１２…反応炉
１４…装置本体
１６…排気ファン
１８…プラズマ発生装置
１８ａ…プラズマトーチ
１８ｂ…直流電源
１８ｃ…作動ガス供給装置
２０…内筒
２２…水冷ジャケット
２３…水供給装置
２３ａ…水供給配管
２３ｂ…水量制御手段
２４…プラズマ導入孔
２６…作動ガス供給配管
２８…質量流量制御手段
３０…処理対象ガス導入孔
３２…処理対象ガス導入ダクト
３４…熱分解排ガス排出孔
３５…網
３６…ケーシング
３８…水冷壁
４０…外周排ガス通流路
４２…反応炉挿設孔
４４…排気孔
４５…車輪
４６…ガス流路
４８…（水冷壁の）筒状部
５０…（水冷壁の）底板部
５２…冷却水通流路
５４…流路分割板
５５…冷却水導入管
５６…冷却水排出管
５８…排ガス導入孔
６０…反応材流入防止網
６２…熱分解排ガス排出ダクト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Exhaust gas abatement device 12 ... Reactor 14 ... Apparatus main body 16 ... Exhaust fan 18 ... Plasma generator 18a ... Plasma torch 18b ... DC power supply 18c ... Working gas supply device 20 ... Inner cylinder 22 ... Water cooling jacket 23 ... Water supply device 23a ... Water supply pipe 23b ... Water amount control means 24 ... Plasma introduction hole 26 ... Working gas supply pipe 28 ... Mass flow rate control means 30 ... Process target gas introduction hole 32 ... Process target gas introduction duct 34 ... Pyrolysis exhaust gas discharge hole 35 ... Net 36 ... Casing 38 ... Water-cooled wall 40 ... Outer exhaust gas passage 42 ... Reactor insertion hole 44 ... Exhaust hole 45 ... Wheel 46 ... Gas channel 48 ... Cylindrical part (of water-cooled wall) 50 ... (Water-cooled wall ) Bottom plate portion 52... Cooling water flow passage 54. Flow passage dividing plate 55. Cooling water introduction pipe 56. Cooling water discharge pipe 58. ... thermal decomposition exhaust gas discharge duct

Claims (5)

ハロゲン化合物を含む処理対象ガスを囲繞し、その内部における高温の熱分解領域にて前記処理対象ガスの熱分解を行い、熱分解した熱分解排ガスを熱分解排ガス排出孔から排出する反応炉と、
前記反応炉が挿設されているとともに前記反応炉から排出された熱分解排ガスを外部へ排出する排気孔が設けられ、且つ、前記熱分解排ガスを前記排気孔まで導くガス流路が内部に形成された装置本体とを備えており、
前記ガス流路には、前記熱分解排ガスに含まれるハロゲン物質と反応してハロゲンを前記熱分解排ガスから除去する反応材が充填されていることを特徴とする排ガス除害装置。 A reaction furnace that surrounds a gas to be treated containing a halogen compound, thermally decomposes the gas to be treated in a high-temperature pyrolysis region inside the gas, and discharges the pyrolyzed pyrolysis exhaust gas from the pyrolysis exhaust gas exhaust hole;
The reaction furnace is inserted and an exhaust hole for discharging the pyrolysis exhaust gas discharged from the reaction furnace to the outside is provided, and a gas flow path for guiding the pyrolysis exhaust gas to the exhaust hole is formed inside And the device main body,
The exhaust gas abatement apparatus, wherein the gas flow path is filled with a reaction material that reacts with a halogen substance contained in the pyrolysis exhaust gas to remove halogen from the pyrolysis exhaust gas. 前記反応炉の熱分解排ガス排出孔は、前記反応炉の下面に設けられており、前記装置本体の前記ガス流炉は、内部に冷却水が通流される冷却水通流路を有し、前記反応炉の下部を囲繞する有底円筒状の水冷壁で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス除害装置。   The pyrolysis exhaust gas discharge hole of the reaction furnace is provided on the lower surface of the reaction furnace, the gas flow furnace of the apparatus main body has a cooling water flow passage through which cooling water flows, 2. The exhaust gas abatement apparatus according to claim 1, wherein the exhaust gas abatement apparatus comprises a bottomed cylindrical water cooling wall surrounding a lower part of the reaction furnace. ハロゲン化合物を含む処理対象ガスを囲繞し、その内部における高温の熱分解領域にて前記処理対象ガスの熱分解を行い、熱分解した熱分解排ガスを熱分解排ガス排出孔から排出する反応炉と、
前記反応炉が挿設されているとともに前記熱分解排ガスを通流させるガス流路が内部に形成された装置本体と、
前記熱分解排ガスを外部へ排出する排気孔が設けられ、且つ、前記装置本体の外周部を覆うようにして前記ガス流路から排出された前記熱分解排ガスを前記排気孔へ導く外周排ガス通流路を備えており、
前記ガス流路には、前記熱分解排ガスに含まれるハロゲン物質と反応してハロゲンを前記熱分解排ガスから除去する反応材が充填されていることを特徴とする排ガス除害装置。 A reaction furnace that surrounds a gas to be treated containing a halogen compound, thermally decomposes the gas to be treated in a high-temperature pyrolysis region inside the gas, and discharges the pyrolyzed pyrolysis exhaust gas from the pyrolysis exhaust gas exhaust hole;
An apparatus main body in which the reaction furnace is inserted and a gas flow path through which the pyrolysis exhaust gas flows is formed,
An exhaust hole for exhausting the pyrolysis exhaust gas to the outside, and an outer periphery exhaust gas flow for guiding the pyrolysis exhaust gas exhausted from the gas flow path to the exhaust hole so as to cover the outer periphery of the apparatus main body Has a road,
The exhaust gas abatement apparatus, wherein the gas flow path is filled with a reaction material that reacts with a halogen substance contained in the pyrolysis exhaust gas to remove halogen from the pyrolysis exhaust gas. 前記反応炉では、熱分解用の熱源として大気圧プラズマが用いられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の排ガス除害装置。   The exhaust gas abatement apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein atmospheric pressure plasma is used as a heat source for thermal decomposition in the reactor. 請求項１ないし４のいずれかに記載の反応炉および装置本体をそれぞれ複数備えており、処理対象ガスを選択的にいずれかの前記反応炉に導入する処理対象ガス導入ダクトと、処理対象ガスが導入された前記装置本体から熱分解排ガスを排出する熱分解排ガス排出ダクトとがさらに設けられていることを特徴とする排ガス除害装置。
A plurality of reaction furnaces and apparatus main bodies according to any one of claims 1 to 4 are provided, and a treatment target gas introduction duct for selectively introducing a treatment target gas into any of the reaction furnaces, and a treatment target gas An exhaust gas abatement apparatus, further comprising a pyrolysis exhaust gas exhaust duct for exhausting pyrolysis exhaust gas from the introduced apparatus main body.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015061725A (en) * 2013-09-23 2015-04-02 ジエヌビエス エンジニアリング株式会社 Process waste gas treatment scrubber
JP2018122198A (en) * 2017-01-30 2018-08-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Flux recovery device and reflow device
US10695713B2 (en) 2017-01-30 2020-06-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Flux recovery device, and reflow apparatus and gas exchange method using the same

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