JP2020034180A - Combustion furnace of harmful exhaust gas processing device using alternating electric fields - Google Patents

Combustion furnace of harmful exhaust gas processing device using alternating electric fields Download PDF

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Abstract

To provide a combustion furnace of an exhaust gas processing device using alternating electric fields which can prevent adhesion of powder dust to an inner surface of a cylindrical body and enables improvement of detoxification efficiency.SOLUTION: A combustion furnace A of an exhaust gas processing device heats exhaust gas to a high temperature, combusts or decomposes the exhaust gas, and exhausts the exhaust gas. The combustion furnace A of the exhaust gas processing device includes: a conductive cylindrical body 1 in which one end part is closed and the other end part opens; an exhaust gas supply port 9 disposed at the closed end part side of the cylindrical body; a burner 8 disposed at the closed end part side of the cylindrical body; and an AC power source 10 connected to the cylindrical body.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば半導体の製造工程から排出された排ガスを燃焼或いは熱分解させて除害する交流電界による有害性排ガス処理装置の燃焼炉に関するものである。   The present invention relates to a combustion furnace of a harmful exhaust gas treatment device using an AC electric field that removes by burning or thermally decomposing exhaust gas discharged from a semiconductor manufacturing process, for example.

半導体装置の製造工程から、シラン（SiH4）、ジシラン（Si2H6）、ジボラン（B2H6）、ホスフィン（PH3）、アルシン（AsH3）、三フッ化窒素(NF3)等の毒性を有する排ガスや、四フッ化炭素(CF4)や六フッ化硫黄（SF6）等に代表されるフッ化物等の地球環境に悪影響を与える排ガスが排出されることが知られている。そして、このような排ガスは大気への放出に際して予め除害することが要求されている。 From the manufacturing process of a semiconductor device, silane (SiH 4), disilane (Si 2 H 6), diborane (B 2 H 6), phosphine (PH 3), arsine (AsH 3), nitrogen trifluoride (NF 3) or the like It is known that toxic exhaust gas and exhaust gas that adversely affects the global environment, such as fluorides represented by carbon tetrafluoride (CF 4 ) and sulfur hexafluoride (SF 6 ), are emitted. . Then, it is required that such exhaust gas be previously harmed when released into the atmosphere.

このため、上記の如き排ガスを燃焼させて除害した後、大気へ放出することで上記要求を満足させることが出来る有毒性排ガスの処理方法及び装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載された難燃性物質処理バーナーは、一端が閉塞壁によって閉塞された燃焼筒体を有しており、この閉塞壁に複数の燃焼バーナーを火炎が燃焼筒体の中心軸線上のほぼ同じ点で収束できるように取り付けると共に、難燃性物質を含む排ガスを軸線の延長が火炎の収束点の近傍又は下流側で交わるように設けられている。この技術では、高い燃焼分解効率を発揮することができ、排ガスを完全に無害化することができる。   Therefore, there has been proposed a toxic exhaust gas treatment method and apparatus capable of satisfying the above-mentioned requirements by burning the above-mentioned exhaust gas to remove the harmful gas, and then releasing it to the atmosphere (for example, see Patent Document 1). . The flame-retardant substance treatment burner described in Patent Literature 1 has a combustion cylinder whose one end is closed by a closing wall, and a plurality of combustion burners are applied to the closing wall by a flame on the center axis of the combustion cylinder. And the exhaust gas containing the flame-retardant substance is provided such that the extension of the axis crosses near or downstream of the convergence point of the flame. With this technology, high combustion decomposition efficiency can be exhibited, and exhaust gas can be completely rendered harmless.

排ガスの燃焼に伴って生じた排ガスに含まれた金属成分からなる粉塵が燃焼室の内面に付着して成長し、排ガスの円滑な燃焼と排出を妨げるという問題が生じている。この問題を解決するために、例えば特許文献２に記載された排ガスの処理装置が提案されている。特許文献２に記載された排ガスの処理装置は、燃焼室の内面に沿って周方向に移動して該内面に付着した固形物を剥離するスクレーパを設けたものである。特許文献２に記載された排ガスの処理装置では、適宜スクレーパを回転させることで、燃焼室の内面に付着した粉塵を掻き落とすことができる。   Dust composed of metal components contained in the exhaust gas generated by the combustion of the exhaust gas adheres to and grows on the inner surface of the combustion chamber, causing a problem that smooth combustion and discharge of the exhaust gas are hindered. To solve this problem, for example, an exhaust gas treatment device described in Patent Document 2 has been proposed. The exhaust gas treatment device described in Patent Literature 2 is provided with a scraper that moves in a circumferential direction along the inner surface of the combustion chamber to peel off solid matter attached to the inner surface. In the exhaust gas treatment device described in Patent Literature 2, dust adhering to the inner surface of the combustion chamber can be scraped off by appropriately rotating the scraper.

特許第４５２８１４１号公報Japanese Patent No. 4528141 特開２００６−２７５３０７号公報JP 2006-275307 A

上記した特許文献１、２に記載された発明を利用することで、半導体の製造工程から排出された排ガスを除害すると共に、燃焼室の内面に付着した粉塵を掻き落とすことができる。しかし、常により装置の小型化、より構造の簡略化、よりメンテナンス周期改善、などの改善を求められている。   By using the inventions described in Patent Documents 1 and 2, the exhaust gas discharged from the semiconductor manufacturing process can be harmed and the dust adhering to the inner surface of the combustion chamber can be scraped off. However, there is always a need for improvements such as a more compact device, a simpler structure, and a more improved maintenance cycle.

このため、より燃焼室の内面に対する粉塵の付着を防ぐことができる排ガスの処理装置の開発が要求されているのが実情である。   For this reason, the fact is that the development of an exhaust gas treatment device that can further prevent dust from adhering to the inner surface of the combustion chamber is required.

本発明の目的は、内面に対する粉塵の付着を防ぐことができ、且つ除害効率を向上させるようにした交流電界による有害性排ガス処理装置の燃焼炉を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a combustion furnace of a harmful exhaust gas treatment apparatus using an AC electric field, which can prevent dust from adhering to an inner surface and improve abatement efficiency.

上記課題を解決するために本発明に係る交流電界による有害性排ガス処理装置の燃焼炉は、排ガスを高温にして燃焼或いは分解して排気する排ガス処理装置の燃焼炉であって、一方側の端部が閉鎖され、他方側の端部が開放された導電性を有する筒体と、前記筒体の閉鎖された端部側に配置された排ガスの供給口と、前記筒体の閉鎖された端部側に配置されたバーナーと、前記筒体に接続された交流電源と、を有するものである。   In order to solve the above problems, a combustion furnace of a harmful exhaust gas treatment apparatus using an AC electric field according to the present invention is a combustion furnace of an exhaust gas treatment apparatus that burns or decomposes and exhausts exhaust gas at a high temperature. Part of which is closed and the other end is open, and a conductive cylinder, an exhaust gas supply port disposed on the closed end side of the cylindrical body, and a closed end of the cylindrical body A burner disposed on the side of the unit, and an AC power supply connected to the cylindrical body.

上記交流電界による有害性排ガス処理装置の燃焼炉に於いて、前記筒体が接地されているが好ましい。   In the combustion furnace of the harmful exhaust gas treatment device using an AC electric field, the cylinder is preferably grounded.

また、上記何れかの交流電界による有害性排ガス処理装置の燃焼炉に於いて、前記筒体の外周には超音波振動素子を装着した外筒が配置されており、該超音波素子によって前記筒体に震動が付与されることが好ましい。   Further, in the combustion furnace of the harmful exhaust gas treatment apparatus using any of the AC electric fields described above, an outer cylinder equipped with an ultrasonic vibration element is disposed on an outer periphery of the cylinder, and the cylinder is formed by the ultrasonic element. Preferably, a vibration is applied to the body.

また、上記何れかの交流電界による有害性排ガス処理装置の燃焼炉に於いて、前記筒体の外周面に超音波発振部材が配置されていることが好ましい。   Further, in any one of the combustion furnaces of the harmful exhaust gas treatment apparatus using an AC electric field, it is preferable that an ultrasonic oscillation member is disposed on an outer peripheral surface of the cylindrical body.

本発明に係る交流電界による有害性排ガス処理装置の燃焼炉（以下単に「燃焼炉」という）では、導電性を有する筒体の閉鎖された端部側にバーナーと、排ガスの供給口が配置されており、燃焼した排ガスは閉鎖された端部側から開放された端部に向かって略直線的に流れる。このとき、燃焼した排ガスはプラズマ化しており、燃焼に伴って生じた粉塵はイオン化している。このため、イオン化した粉塵が筒体の内面に付着することがある。しかし、排ガスの燃焼を停止させたときに筒体に電界を作用させることで、イオン化して筒体の内面に付着した粉塵を除電することができる。そして、除電された粉塵は速やかに筒体の内面から離脱し、この結果、粉塵の内面への付着を防ぐことができる。   In the combustion furnace (hereinafter simply referred to as "combustion furnace") of the harmful exhaust gas treatment apparatus using an AC electric field according to the present invention, a burner and an exhaust gas supply port are disposed on a closed end side of a conductive cylinder. The burned exhaust gas flows substantially linearly from the closed end to the open end. At this time, the burned exhaust gas is turned into plasma, and the dust generated during the combustion is ionized. For this reason, ionized dust may adhere to the inner surface of the cylindrical body. However, by applying an electric field to the cylinder when the combustion of the exhaust gas is stopped, it is possible to eliminate the ionized dust adhered to the inner surface of the cylinder. Then, the dust whose charge has been removed is quickly separated from the inner surface of the cylindrical body, and as a result, the dust can be prevented from adhering to the inner surface.

また、筒体を接地しておくことで、イオン化した粉塵が筒体の内面に付着しても除電して落下させることができ、これにより、筒体内面に対する粉塵の付着を防ぐことができる。   Also, by grounding the cylindrical body, even if ionized dust adheres to the inner surface of the cylindrical body, it can be discharged and dropped, thereby preventing dust from adhering to the inner surface of the cylindrical body.

また、筒体に超音波振動を付与することで、筒体の内面に粉塵が付着したとしても、該内面から離脱させることができ、これにより、粉塵の筒体内面への付着を防ぐことができる。   Further, by applying ultrasonic vibration to the cylinder, even if dust adheres to the inner surface of the cylinder, the dust can be separated from the inner surface, thereby preventing the dust from adhering to the inner surface of the cylinder. it can.

更に、筒体の外周面に配置された磁場発生部材によって筒体に磁場を作用させることで、プラズマ化した排ガスを外筒体の内部で螺旋状に流動させることができる。従って、排ガスを筒体の内部に於ける高温域に長く捕らえておくことができ、除害効率を高めることができる。また、排ガスを筒体の内部径より小さな径でプラズマ化した排ガスを螺旋状運動することにより筒体の内部に付着する粉塵量を低減できる。   Furthermore, by applying a magnetic field to the cylindrical body by the magnetic field generating member arranged on the outer peripheral surface of the cylindrical body, the exhaust gas that has been turned into plasma can spirally flow inside the outer cylindrical body. Therefore, the exhaust gas can be captured for a long time in the high temperature region inside the cylindrical body, and the removal efficiency can be improved. In addition, the amount of dust adhering to the inside of the cylinder can be reduced by spirally moving the exhaust gas, which has been turned into plasma with a diameter smaller than the inner diameter of the cylinder.

本実施例に係る燃焼炉の構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the configuration of the combustion furnace according to the present embodiment. 本実施例に係る燃焼炉を利用した排ガス処理装置の要部を説明する図である。It is a figure explaining an important section of an exhaust gas processing device using a combustion furnace concerning this example.

以下、本発明に係る燃焼炉について説明する。本発明に係る燃焼炉は、半導体の製造装置や液晶パネルの製造装置から排出された有害成分を含む排ガスを、熱分解或いは燃焼させて除害する交流電界による有害性排ガス処理装置（以下「排ガス処理装置」という）に用いられるものである。   Hereinafter, the combustion furnace according to the present invention will be described. The combustion furnace according to the present invention is provided with a harmful exhaust gas treatment device (hereinafter referred to as “exhaust gas”) using an AC electric field for thermally decomposing or burning and removing harmful components discharged from semiconductor manufacturing equipment and liquid crystal panel manufacturing equipment. Processing device ”).

特に、排ガスの燃焼に伴って生じた粉塵が燃焼炉を構成する筒体の内面に対して付着するのを防ぎ、或いは粉塵が付着したとしても固形化することなく離脱させるようにしたものである。また、筒体に磁場を作用させることで、燃焼してプラズマ化した排ガスを螺旋状に旋回させ、これにより高温域に於ける流れの距離を長くして燃焼に伴う除害を進めるようにしたものである。また、旋回する径を内筒１ｂの内部径より小さな径にすることにより筒体の内部に付着する粉塵量を低減したものである。   In particular, it is intended to prevent dust generated by the combustion of exhaust gas from adhering to the inner surface of the cylindrical body constituting the combustion furnace, or to remove the dust without solidifying even if it adheres. . In addition, by applying a magnetic field to the cylinder, the exhaust gas that has been burned and turned into plasma is spirally swirled, thereby increasing the flow distance in a high-temperature region to promote the abatement caused by the combustion. Things. In addition, the amount of dust adhering to the inside of the cylindrical body is reduced by making the turning diameter smaller than the inner diameter of the inner cylinder 1b.

本発明に於いて、筒体は導電性を有しており、一方側の端部が閉鎖され、他方側の端部が開放されている。導電性を有する筒体には交流電源が接続され、接地されている。また、筒体には超音波振動素子による振動が付与されている。   In the present invention, the cylindrical body has conductivity, and one end is closed and the other end is open. An AC power source is connected to the conductive cylinder and grounded. Vibration by the ultrasonic vibration element is applied to the cylindrical body.

また、筒体の閉鎖された端部にバーナーと排ガスの供給口が配置され、この端部から開放された端部に向けてバーナーによる燃焼ガスや排ガスが流れ、この流れの過程で排ガスの燃焼により除害することが可能である。更に、排ガスの燃焼に伴ってイオン化した粉塵を除電して筒体に対する付着を防ぎ、且つ筒体を振動させて付着した粉塵を落下させることが可能である。   In addition, a burner and exhaust gas supply port are arranged at the closed end of the cylinder, and combustion gas and exhaust gas flow from the burner toward the open end from this end. Can be harmed. Further, it is possible to remove the ionized dust accompanying the combustion of the exhaust gas to prevent the dust from adhering to the cylinder, and to vibrate the cylinder to drop the adhered dust.

導電性を有する筒体は材質を限定するものではない。しかし、筒体は高温に晒されるため、導電性を有し且つ高温に耐えることが可能な金属或いは導電性セラミックスなどから選択することが好ましい。また、筒体の内面は排ガスの燃焼に伴って生じた粉塵が付着する虞があるため、滑らかな面であることが好ましく、特に鏡面であることが好ましい。   The material of the conductive cylinder is not limited. However, since the cylindrical body is exposed to a high temperature, it is preferable to select from a metal or a conductive ceramic which has conductivity and can withstand the high temperature. In addition, the inner surface of the cylindrical body is preferably a smooth surface, and particularly preferably a mirror surface, because there is a possibility that dust generated due to the combustion of the exhaust gas may adhere thereto.

筒体の閉鎖された端部に配置されたバーナーは、燃料ガスと支燃ガスを混合させて燃焼させるものである。燃料ガスとして特に限定するものではないが、メタンガスを好ましく使用することが可能である。また支燃ガスも特に限定するものではなく、空気や酸素を使用することが可能である。しかし、支燃ガスとして酸素を使用すると燃焼温度を高くすることが可能で且つ燃料ガスの消費を軽減することが可能であり好ましい。   The burner disposed at the closed end of the cylinder is for mixing and burning the fuel gas and the supporting gas. The fuel gas is not particularly limited, but methane gas can be preferably used. Also, the supporting gas is not particularly limited, and air or oxygen can be used. However, it is preferable to use oxygen as the supporting gas because the combustion temperature can be increased and the consumption of the fuel gas can be reduced.

また、端部に配置すべきバーナーの位置及び数も限定するものではなく、筒体の中心軸に一致させた位置に１本のバーナー、或いは筒体の中心軸を中心とする円周上に複数本のバーナーを配置することが可能である。特に、円周上に複数のバーナーを配置した場合、夫々のバーナーを中心軸側に傾斜させて該中心軸上で交差させるようにすることが好ましい。   Also, the position and number of burners to be arranged at the end are not limited, and one burner or a circle centered on the center axis of the cylinder is positioned at a position corresponding to the center axis of the cylinder. It is possible to arrange a plurality of burners. In particular, when a plurality of burners are arranged on the circumference, it is preferable that each of the burners is inclined toward the central axis so as to intersect on the central axis.

筒体の閉鎖された端部に配置された排ガスの供給口の位置は数も限定するものではなく、筒体の中心軸に一致させた位置に１本の供給口、或いは筒体の中心軸を中心とする円周上に複数本の供給口を配置することが可能である。特に、円周上に複数の供給口を配置した場合、夫々の供給口を中心軸側に傾斜させて該中心軸上で交差させるようにすることが好ましい。   The position of the exhaust gas supply port disposed at the closed end of the cylindrical body is not limited in number, and one supply port or the central axis of the cylindrical body is located at a position coinciding with the central axis of the cylindrical body. It is possible to arrange a plurality of supply ports on the circumference around. In particular, when a plurality of supply ports are arranged on the circumference, it is preferable that each supply port is inclined toward the central axis so as to intersect on the central axis.

筒体に接続される交流電源は周波数などを限定するものではなく、通常の商用電源を利用することが可能である。そして、排ガスの燃焼を停止させた後、交流電源によって筒体に電界を作用させることで、筒体の内面に付着した粉塵を除電して付着を解除して離脱させることが可能である。   The AC power supply connected to the cylinder does not limit the frequency and the like, and an ordinary commercial power supply can be used. Then, after the combustion of the exhaust gas is stopped, an electric field is applied to the cylinder by the AC power supply, so that the dust adhering to the inner surface of the cylinder is neutralized, the adhesion is released, and the cylinder can be separated.

また、筒体を接地することで、イオン化して筒体の内面に付着した粉塵を付着と同時に除電することが可能となる。このため、排ガスの燃焼に伴って生じたイオン化した粉塵が筒体の内面に付着した場合でも、粉塵を除電して速やかに付着を解除して離脱させることが可能である。   In addition, by grounding the cylinder, it is possible to remove the dust that has been ionized and adhered to the inner surface of the cylinder at the same time as the adhesion. For this reason, even when ionized dust generated by the combustion of the exhaust gas adheres to the inner surface of the cylindrical body, the dust can be discharged and the adhesion can be quickly released and released.

筒体に接続した超音波発振素子の仕様については限定するものではなく、筒体に振動を付与し得るものであれば良い。この超音波発振素子によって筒体を振動させることで、筒体に付着した粉塵を落下させることが可能である。   The specification of the ultrasonic oscillation element connected to the cylinder is not limited, and may be any as long as it can apply vibration to the cylinder. By vibrating the cylinder with this ultrasonic oscillation element, dust adhering to the cylinder can be dropped.

筒体の外周面に配置される磁場発生部材として、特に材質や構造を限定するものではなく、筒体の外周面に巻き回した磁場コイル又は筒体の外周面の所定位置に配置した永久磁石を用いることが可能である。   As the magnetic field generating member disposed on the outer peripheral surface of the cylindrical body, there is no particular limitation on the material or structure, and a magnetic field coil wound on the outer peripheral surface of the cylindrical body or a permanent magnet disposed at a predetermined position on the outer peripheral surface of the cylindrical body Can be used.

筒体は１本の筒によって構成しても良く、径の異なる複数本の筒を用い、径の大きい筒の内部に径の小さい筒を嵌装した多重体として構成しても良い。筒体を多重体とした場合、内装された内筒を導電体とすると共に外筒の間に隙間を形成しておくことが好ましく、この隙間には窒素ガスなどの気体を封入しておくことが好ましい。   The cylinder may be constituted by a single cylinder, or may be constituted by using a plurality of cylinders having different diameters and as a multiple body in which a cylinder having a small diameter is fitted inside a cylinder having a large diameter. When the cylindrical body is formed as a multiple body, it is preferable that the inner cylinder contained therein is used as a conductor and a gap is formed between the outer cylinders, and a gas such as nitrogen gas is filled in the gap. Is preferred.

筒体は横向きに配置しても良く、縦向きに配置しても良い。しかし、粉塵の自然落下のしやすさを考慮すると、縦向きであることが好ましい。筒体を縦向きに設置することで、排ガスの燃焼に伴ってイオン化し除電された粉塵、或いは筒体に付着し振動により剥離した粉塵、が円滑に落下することが可能となる。   The cylinder may be arranged horizontally or vertically. However, in consideration of the easiness of the natural fall of dust, it is preferable that the dust is vertical. By disposing the cylinder vertically, dust that has been ionized and discharged by the combustion of the exhaust gas or dust that has adhered to the cylinder and has been separated by vibration can drop smoothly.

次に、本実施例に係る燃焼炉Ａについて図１の模式図を用いて説明する。   Next, the combustion furnace A according to the present embodiment will be described with reference to the schematic diagram of FIG.

本実施例に於いて、筒体１は外筒１ａと、導電性を有する内筒１ｂと、による二重構造として構成されると共に縦向きに設置されている。筒体１の上端部は閉塞部材３によって閉塞されており、下端部は開放されている。開放された下端部には、排気筒４が配置されており、この排気筒４によって除害された排ガスを後工程（水スクラバ１５）に排気し得るように構成されている。そして、外筒１ａと内筒１ｂとの間に隙間５が構成され、該隙間５には窒素ガスが封入されている。   In this embodiment, the cylindrical body 1 has a double structure including an outer cylinder 1a and a conductive inner cylinder 1b, and is installed vertically. The upper end of the tubular body 1 is closed by a closing member 3, and the lower end is open. An exhaust pipe 4 is disposed at the open lower end, and is configured so that the exhaust gas removed by the exhaust pipe 4 can be exhausted to a subsequent process (water scrubber 15). A gap 5 is formed between the outer cylinder 1a and the inner cylinder 1b, and the gap 5 is filled with nitrogen gas.

上記の如く、筒体１は閉塞部材３と排気筒４とによって挟持された構造となっており、閉塞部材３及び筒体１との接続部分に配置されたシール材６ａによって気密が保持されている。シール材６ｂによって筒体１と槽入口排気ポート２１との接続部分の気密が保持される。シール材６ｃによって槽入口排気ポート２１と槽入口フランジ２２との接続部分の気密が保持される。外筒１ａと内筒１ｂとの間に隙間５が構成され、該隙間５には窒素ガスが封入されている。気体（封入された窒素ガス）に依る熱伝導は小さく、筒体１は高い断熱性を有しており、内筒１ｂ内の温度を保持することが可能である。   As described above, the cylindrical body 1 has a structure sandwiched between the closing member 3 and the exhaust cylinder 4, and hermeticity is maintained by the sealing member 6 a disposed at a connection portion between the closing member 3 and the cylindrical body 1. I have. The airtightness of the connection between the cylinder 1 and the tank inlet exhaust port 21 is maintained by the sealing material 6b. The sealing material 6c maintains the airtightness of the connection between the tank inlet exhaust port 21 and the tank inlet flange 22. A gap 5 is formed between the outer cylinder 1a and the inner cylinder 1b, and the gap 5 is filled with nitrogen gas. The heat conduction due to the gas (enclosed nitrogen gas) is small, the cylinder 1 has high heat insulation, and can maintain the temperature in the inner cylinder 1b.

閉塞部材３には筒体１の中心軸１ｃと一致させてバーナー８が配置されており、該バーナー８に燃料ガス配管８ａと支燃ガス配管８ｂが接続されている。そして、燃料ガス配管８ａは図示しないメタンガス供給源と接続され、支燃ガス配管８ｂは図示しない酸素ガス供給源と接続されている。   A burner 8 is disposed on the closing member 3 so as to coincide with the central axis 1c of the cylinder 1, and a fuel gas pipe 8a and a fuel supporting gas pipe 8b are connected to the burner 8. The fuel gas pipe 8a is connected to a methane gas supply source (not shown), and the support gas pipe 8b is connected to an oxygen gas supply source (not shown).

従って、各ガスの供給源から予め設定された流量のメタンガスと酸素ガスが供給され、バーナー８で混合して燃焼することが可能である。特に、支燃ガスとして酸素ガスを利用することで、高い火炎温度を実現することが可能となり、供給された排ガスを高温域で燃焼或いは分解させて除害することが可能である。   Therefore, methane gas and oxygen gas at a preset flow rate are supplied from the supply sources of the respective gases, and can be mixed and burned by the burner 8. In particular, by using oxygen gas as a supporting gas, it is possible to realize a high flame temperature, and it is possible to burn or decompose the supplied exhaust gas in a high temperature range to remove the harm.

閉塞部材３のバーナー８を中心とする円周上に排ガスの供給口となる複数の排ガスノズル９が配置されている。各排ガスノズル９は、予め設定された角度で筒体１の中心軸１ｃに向かって、互いに略同じ位置で交差し得るように傾斜して配置されている。また、各排ガスノズル９には図示しない排ガスの供給源と接続された排ガス配管９ａが接続されている。   A plurality of exhaust gas nozzles 9 serving as exhaust gas supply ports are arranged on a circumference around the burner 8 of the closing member 3. The exhaust gas nozzles 9 are arranged so as to be inclined toward the central axis 1c of the cylinder 1 at a preset angle so as to be able to intersect at substantially the same position. Further, each exhaust gas nozzle 9 is connected to an exhaust gas pipe 9a connected to an exhaust gas supply source (not shown).

筒体１を構成する内筒１ｂに交流電源１０が接続されており、該内筒１ｂに電界を作用させることが可能なように構成されている。この交流電源は燃焼炉Ａによる排ガスの燃焼を停止させる際に作動させて内筒１ｂに電界を作用させるものであり、内筒１ｂに電界を作用させることで、内面に付着した粉塵を除電して離脱させることが可能である。   An AC power supply 10 is connected to an inner cylinder 1b constituting the cylinder 1, and is configured so that an electric field can be applied to the inner cylinder 1b. This AC power source is operated when the combustion of the exhaust gas by the combustion furnace A is stopped to apply an electric field to the inner cylinder 1b. By applying an electric field to the inner cylinder 1b, the dust attached to the inner surface is neutralized. Withdrawal.

また、筒体１の内筒１ｂは接地１１が接続されており、該内筒１ｂに付着した粉塵を除電し得るように構成されている。   The inner cylinder 1b of the cylinder 1 is connected to the ground 11, and is configured so that dust adhering to the inner cylinder 1b can be discharged.

筒体１の外筒１ａに超音波発振素子１２が取り付けられており、内筒１ｂに超音波振動を付与することで、隙間５に封入した窒素ガスを介して内筒１ｂを振動させるように構成されている。   The ultrasonic oscillation element 12 is attached to the outer cylinder 1a of the cylinder 1, and by applying ultrasonic vibration to the inner cylinder 1b, the inner cylinder 1b is vibrated through the nitrogen gas sealed in the gap 5. It is configured.

筒体１を構成する外筒１ａの外周面に磁場コイル１３が巻回された状態で配置されている。磁場コイル１３は図示しない電源に接続されており、該磁場コイル１３に通電することによって、筒体１の長手方向への磁場を発生させることが可能である。   The magnetic field coil 13 is arranged on the outer peripheral surface of the outer cylinder 1a constituting the cylindrical body 1 in a wound state. The magnetic field coil 13 is connected to a power supply (not shown), and it is possible to generate a magnetic field in the longitudinal direction of the cylindrical body 1 by energizing the magnetic field coil 13.

次に、上記の如く構成された燃焼炉Ａに於ける除害作用について説明する。   Next, a description will be given of the detoxifying action in the combustion furnace A configured as described above.

先ず、内筒１ｂに接続した交流電源１０を作動させることなく、外筒１ａに取り付けた超音波振動素子１２を作動させて内筒１ｂを振動させ、外筒１ａの外周面に配置した磁場コイル１３に通電して磁場を形成する。そして、バーナー８からメタンガスと酸素ガスの混合ガスを噴射させて燃焼させると共に排ガスノズル９から排ガスを供給する。バーナー８からの混合ガスの燃焼に伴って排ガスが燃焼してプラズマ（荷電粒子）化し、イオン化した粉塵が発生する。   First, without operating the AC power supply 10 connected to the inner cylinder 1b, the ultrasonic vibration element 12 attached to the outer cylinder 1a is operated to vibrate the inner cylinder 1b, and the magnetic field coil disposed on the outer peripheral surface of the outer cylinder 1a 13 to form a magnetic field. Then, a mixed gas of methane gas and oxygen gas is injected from the burner 8 and burned, and exhaust gas is supplied from an exhaust gas nozzle 9. The exhaust gas is burned with the combustion of the mixed gas from the burner 8 and turned into plasma (charged particles) to generate ionized dust.

燃焼してプラズマ化した排ガスは、磁場の影響を受けて螺旋状に旋回しつつ筒体１の閉塞部材３側から排気筒４に向かって流れる。   The exhaust gas that has been burned and turned into plasma flows from the closing member 3 side of the cylinder 1 toward the exhaust cylinder 4 while spirally turning under the influence of the magnetic field.

磁場中の荷電粒子の運動は、荷電粒子の進む方向と磁場の方向が同じ場合、初期の状態を維持して進行する。また、荷電粒子が磁場に垂直に入射した場合、ローレンツ力の作用により荷電粒子は等速円運動を行う。しかし、排ガスノズル９が筒体１の中心軸１ｃに対して傾斜していることや、バーナー８による火炎の影響を受けて燃焼してプラズマ化した排ガスが磁場の方向と同じ方向となることはない。また、プラズマ化した排ガスは排ガスノズル９からの噴射速度に応じた速度を有しているため、磁場に対する垂直成分に基づく等速円運動と、磁場に対する同方向の成分に基づく等速直線運動とが合成された螺旋運動をとることとなる。   The motion of the charged particles in the magnetic field proceeds while maintaining the initial state when the traveling direction of the charged particles and the direction of the magnetic field are the same. Further, when the charged particles are perpendicularly incident on the magnetic field, the charged particles perform a uniform circular motion by the action of the Lorentz force. However, the fact that the exhaust gas nozzle 9 is inclined with respect to the central axis 1c of the cylindrical body 1 and that the exhaust gas burned and converted into plasma under the influence of the flame of the burner 8 becomes the same direction as the direction of the magnetic field is not considered. Absent. In addition, since the exhaust gas that has been turned into plasma has a speed corresponding to the injection speed from the exhaust gas nozzle 9, constant velocity circular motion based on a vertical component with respect to the magnetic field and constant velocity linear motion based on the same component with respect to the magnetic field are obtained. Take a combined spiral motion.

従って、プラズマ化した排ガスは筒体１の内部を、閉塞部材３側から排気筒４側にかけて螺旋状に進んで行くため、排ガスの進行距離は筒体１の長さよりも充分に大きくなり、バーナー８による火炎の影響を長時間受けることとなる。このため、筒体１の長さを大きくすることなく、排ガスを除害することが可能となる。即ち、燃焼炉Ａに於ける除害効率を向上することが可能となる。また、旋回する径を内筒１ｂの内部径より小さな径にすることにより筒体の内部に付着する粉塵量を低減したものである。   Therefore, the exhaust gas that has been turned into plasma spirals inside the cylinder 1 from the closing member 3 side to the exhaust cylinder 4 side, so that the traveling distance of the exhaust gas becomes sufficiently larger than the length of the cylinder 1 and the burner. 8 will be affected by the flame for a long time. For this reason, it is possible to remove the exhaust gas without increasing the length of the cylinder 1. That is, it is possible to improve the abatement efficiency in the combustion furnace A. In addition, the amount of dust adhering to the inside of the cylindrical body is reduced by making the turning diameter smaller than the inner diameter of the inner cylinder 1b.

燃焼してプラズマ化した排ガスは、磁場の影響を受けて内筒１ｂの中心軸１ｃに集中している。しかし、排ガスの燃焼に伴って発生したイオン化した粉塵は、内筒１ｂの内部を落下してゆくものの、螺旋状に旋回するプラズマ化した排ガスの影響を受けて該内筒１ｂの内面に接近して付着することがある。このとき、内筒１ｂに粉塵が付着したとしても、該内筒１ｂが接地１１されているため除電され、付着を防ぐことが可能となる。   Exhaust gas that has been burned and turned into plasma is concentrated on the central axis 1c of the inner cylinder 1b under the influence of the magnetic field. However, although the ionized dust generated due to the combustion of the exhaust gas falls inside the inner cylinder 1b, the ionized dust approaches the inner surface of the inner cylinder 1b under the influence of the helically swirling plasma exhaust gas. May adhere. At this time, even if dust adheres to the inner cylinder 1b, since the inner cylinder 1b is grounded 11, the charge is eliminated, and the adhesion can be prevented.

更に、内筒１ｂに超音波振動素子１２により振動が生じているため、内筒１ｂに付着して除電された粉塵を速やかに内面から離脱させることが可能となる。そして、内筒１ｂの内面に付着することのない粉塵は、燃焼した排ガスの流れと共に排気筒４から後工程に排気される。   Further, since the vibration is generated in the inner cylinder 1b by the ultrasonic vibration element 12, it is possible to promptly separate the dust adhered to the inner cylinder 1b and destaticized from the inner surface. Dust that does not adhere to the inner surface of the inner cylinder 1b is exhausted from the exhaust cylinder 4 to a subsequent process together with the flow of the burned exhaust gas.

特に、燃焼炉Ａによる排ガスの燃焼を停止した後、交流電源１０を作動して内筒１ｂに電界を作用させることで、該内筒１ｂにイオン化した粉塵が付着していたとしても、除電することが可能となる。そして、付着していた粉塵は除電させることによって付着力が減少し、速やかに内筒１ｂの内面から離脱することが可能となる。   In particular, after the combustion of the exhaust gas by the combustion furnace A is stopped, the AC power supply 10 is operated to apply an electric field to the inner cylinder 1b, so that even if ionized dust is attached to the inner cylinder 1b, the electricity is removed. It becomes possible. Then, the adhered dust is reduced in charge by removing static electricity, so that the adhered dust can be quickly separated from the inner surface of the inner cylinder 1b.

次に、上記の如き燃焼炉Ａを利用した排ガス処置装置Ｂの構成について図２の模式図を用いて簡単に説明する。   Next, the configuration of the exhaust gas treatment apparatus B using the combustion furnace A as described above will be briefly described with reference to the schematic diagram of FIG.

燃焼炉Ａを構成する筒体１の下方に配置された排気筒４には、水スクラバ１５と連通した燃焼ガス通路１６が接続している。この燃焼ガス通路１６は、筒体１と水スクラバ１５とを接続し、且つ予め設定された範囲で昇降するものの、該範囲内で略一定の水位を保持し得るように水を貯留した槽１７に形成されている。   A combustion gas passage 16 communicating with a water scrubber 15 is connected to the exhaust pipe 4 disposed below the cylindrical body 1 constituting the combustion furnace A. The combustion gas passage 16 connects the cylindrical body 1 and the water scrubber 15 and moves up and down in a preset range, but stores water so that a substantially constant water level can be maintained in the range. Is formed.

水スクラバ１５は、燃焼した排ガスに含まれた粉塵成分やガス成分を除去するためのものであり、槽１７を介して燃焼炉Ａと一体的に構成されている。この水スクラバ１５、槽１７の上部に配置された筒１８からなり、該筒１８の下方に燃焼ガス通路１６に接続した開口１８ａが形成され、上方に排出口１８ｂが形成されている。また、筒１８の内部には、濾過部材１９、水切部材２０が配置されている。   The water scrubber 15 is for removing dust components and gas components contained in the burned exhaust gas, and is configured integrally with the combustion furnace A via a tank 17. The water scrubber 15 is composed of a cylinder 18 arranged above the tank 17. An opening 18a connected to the combustion gas passage 16 is formed below the cylinder 18, and a discharge port 18b is formed above. Further, a filtering member 19 and a draining member 20 are arranged inside the cylinder 18.

水スクラバ１５の排出口１８ｂには図示しない吸引部材が接続されており、該吸引部材によって発生した負圧が水スクラバ１５の排出口１８ｂを介して、燃焼炉Ａに作用するように構成されている。   A suction member (not shown) is connected to the discharge port 18 b of the water scrubber 15, and the negative pressure generated by the suction member is configured to act on the combustion furnace A via the discharge port 18 b of the water scrubber 15. I have.

上記の如く構成された排ガス処理装置Ｂでは、水スクラバ１５の濾過部材１９に水を供給して水膜を形成して、吸引部材を稼働させると、この吸引部材の稼働に伴って、水スクラバ１５、燃焼炉Ａの内部が負圧となり、これらを通して一連のガス通路が形成される。   In the exhaust gas treatment device B configured as described above, when water is supplied to the filtration member 19 of the water scrubber 15 to form a water film and the suction member is operated, the water scrubber is operated with the operation of the suction member. 15. The inside of the combustion furnace A becomes negative pressure, and a series of gas passages is formed through these.

そして、筒体１ではバーナー８からメタンガス及び酸素ガスが燃焼した火炎が形成されると共に、排ガスノズル９から排ガスが供給される。バーナー８に形成された火炎によって、排ガスの有害成分が燃焼、或いは熱分解によって除害されつつ螺旋状に排気筒４を通って水スクラバ１５に供給される。排ガスの燃焼、熱分解によって生じた粉塵成分は槽１７に落下する。   In the cylindrical body 1, a flame in which methane gas and oxygen gas are burned from the burner 8 is formed, and exhaust gas is supplied from an exhaust gas nozzle 9. The harmful components of the exhaust gas are supplied to the water scrubber 15 through the exhaust pipe 4 in a helical manner while the harmful components of the exhaust gas are removed by combustion or thermal decomposition by the flame formed in the burner 8. Dust components generated by combustion and thermal decomposition of the exhaust gas fall into the tank 17.

水スクラバ１５では、高温の燃焼ガスを濾過部材１９に形成された水膜を通過させることで洗浄する。そして、除害され且つ冷却された排ガスは、水スクラバ１５の排出口１８ｂから吸引部材を経て大気に排出される。   In the water scrubber 15, high-temperature combustion gas is washed by passing through a water film formed on the filter member 19. Then, the exhaust gas that has been abated and cooled is discharged from the discharge port 18b of the water scrubber 15 to the atmosphere via a suction member.

本発明に係る燃焼炉は、半導体等の製造工程から排出された排ガスを除害する際に利用して有利である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The combustion furnace according to the present invention is advantageous for use when removing exhaust gas discharged from a semiconductor or other manufacturing process.

Ａ 燃焼炉
Ｂ 排ガス処理装置
１ 筒体
１ａ 外筒
１ｂ 内筒
１ｃ 中心軸
３ 閉塞部材
４ 排気筒
５ 隙間
６ａ、６ｂ、６ｃシール材
８ バーナー
８ａ 燃料ガス配管
８ｂ 支燃性ガス配管
９ 排ガスノズル
９ａ 排ガス配管
１０ 交流電源
１１ 接地
１２ 超音波振動素子
１３ 磁場コイル
１５ 水スクラバ
１６ 燃焼ガス通路
１７ 槽
１８ 筒
１８ａ 開口
１８ｂ 排出口
１９ 濾過部材
２０ 水切部材
２１ 槽入口排気ポート
２２ 槽入口フランジ Reference Signs List A Combustion furnace B Exhaust gas treatment device 1 Cylindrical body 1a Outer cylinder 1b Inner cylinder 1c Central shaft 3 Closing member 4 Exhaust cylinder 5 Clearance 6a, 6b, 6c Sealing material 8 Burner 8a Fuel gas pipe 8b Combustible gas pipe 9 Exhaust gas nozzle 9a Exhaust gas piping 10 AC power supply 11 Ground 12 Ultrasonic vibration element 13 Magnetic field coil 15 Water scrubber 16 Combustion gas passage 17 Tank 18 Tube 18a Opening 18b Discharge port 19 Filter member 20 Drain member 21 Tank inlet exhaust port 22 Tank inlet flange

Claims (5)

排ガスを高温にして燃焼或いは分解して排気する排ガス処理装置の燃焼炉であって、
一方側の端部が閉鎖され、他方側の端部が開放された導電性を有する筒体と、
前記筒体の閉鎖された端部側に配置された排ガスの供給口と、
前記筒体の閉鎖された端部側に配置されたバーナーと、
前記筒体に接続された交流電源と、
を有することを特徴とする交流電界による排ガス処理装置の燃焼炉。 A combustion furnace of an exhaust gas treatment device for exhausting by burning or decomposing exhaust gas at a high temperature,
A conductive cylinder having one end closed and the other end open;
An exhaust gas supply port arranged on the closed end side of the cylindrical body,
A burner arranged on the closed end side of the cylinder;
An AC power supply connected to the cylinder,
A combustion furnace for an exhaust gas treatment apparatus using an AC electric field, comprising: 前記筒体が接地されていることを特徴とする請求項１に記載した交流電界による排ガス処理装置の燃焼炉。   The combustion furnace according to claim 1, wherein the cylindrical body is grounded. 前記筒体の外周には超音波振動素子を装着した外筒が配置されており、該超音波素子によって前記筒体に震動が付与されることを特徴とする請求項１又は２に記載した交流電界による排ガス処理装置の燃焼炉。   The alternating current according to claim 1, wherein an outer cylinder provided with an ultrasonic vibration element is arranged on an outer periphery of the cylinder, and vibration is applied to the cylinder by the ultrasonic element. 4. Combustion furnace of exhaust gas treatment equipment by electric field. 前記筒体の外周面に磁場発生部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載した交流電界による排ガス処理装置の燃焼炉。   The combustion furnace for an exhaust gas treatment apparatus using an AC electric field according to any one of claims 1 to 3, wherein a magnetic field generating member is disposed on an outer peripheral surface of the cylindrical body. 前記筒体は起立して配置されており、上端部が閉鎖されると共に下端部が開放され、且つ閉鎖された上端部の略中心に前記バーナーが配置されると共に該バーナーを中心とする複数の位置に前記排ガスの供給口が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載した交流電界による排ガス処理装置の燃焼炉。   The cylindrical body is arranged upright, the upper end is closed and the lower end is opened, and the burner is arranged at substantially the center of the closed upper end, and a plurality of cylinders centered on the burner are arranged. The combustion furnace for an exhaust gas treatment apparatus using an AC electric field according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust gas supply port is disposed at a position.
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