CN110864310A

CN110864310A - 基于交流电场的有害性废气处理装置的燃烧炉

Info

Publication number: CN110864310A
Application number: CN201910790689.5A
Authority: CN
Inventors: 王青躍; 金丙哲; 星野铁郎; 小菅一生
Original assignee: Koike Sanso Kogyo Co Ltd; Saitama University NUC
Current assignee: Koike Sanso Kogyo Co Ltd; Koike Sanso Kogyo KK; Saitama University NUC
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2020-03-06
Also published as: JP2020034180A

Abstract

本发明提供基于交流电场的废气处理装置的燃烧炉，其能够防止粉尘相对于筒体的内表面的附着，且提高除害效率。以使废气成为高温而燃烧或分解的方式进行排气的废气处理装置的燃烧炉(A)具有：具有导电性的筒体(1)，其一方侧的端部封闭，另一方侧的端部开放；废气的供给口(9)，其配置在筒体的封闭的端部侧；燃烧器(8)，其配置在筒体的封闭的端部侧；以及交流电源(10)，其与筒体连接。

Description

基于交流电场的有害性废气处理装置的燃烧炉

技术领域

本发明涉及例如使从半导体的制造工序排出的废气燃烧或热分解而进行除害的基于交流电场的有害性废气处理装置的燃烧炉。

背景技术

已知从半导体装置的制造工序排出硅烷(SiH₄)、乙硅烷(Si₂H₆)、乙硼烷(B₂H₆)、磷化氢(PH₃)、砷化三氢(AsH₃)、三氟化氮(NF₃)等具有毒性的废气、以四氟化碳(CF₄)、六氟化硫(SF₆)等为代表的氟化物等对地球环境产生不利影响的废气。而且，这样的排气在向大气放出时，要求预先除害。

因此，提出了一种有毒性废气的处理方法以及装置，其使如上所述的废气燃烧并进行除害后向大气放出，从而能够满足上述要求(例如参照专利文献1)。专利文献1所记载的阻燃性物质处理燃烧器具有一端被堵塞壁堵塞的燃烧筒体，将多个燃烧器以能够将火焰会聚在燃烧筒体的中心轴线上的大致相同的点的方式安装在该堵塞壁，并且将含有阻燃性物质的废气以轴线的延长线在火焰的会聚点的附近或下游侧相交的方式设置。在该技术中，能发挥较高的燃烧分解效率，从而能够将废气完全地无害化。

随着废气的燃烧而产生的废气中所含的由金属成分构成的粉尘附着在燃烧室的内表面并成长，从而产生妨碍废气的顺畅的燃烧和排出这样的问题。为了解决该问题，例如提出了专利文献2所记载的废气的处理装置。专利文献2所记载的废气的处理装置设置有刮板，其沿着燃烧室的内表面在周向上移动从而将附着在该内表面的固体物剥离。在专利文献2所记载的废气的处理装置中，使刮板适当地旋转，从而能够将附着在燃烧室的内表面的粉尘刮掉。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4528141号公报

专利文献2：日本特开2006-275307号公报

发明内容

发明所要解决的课题

通过利用上述的专利文献1、2所记载的发明，能够对从半导体的制造工序排出的废气进行除害，并且能够将附着在燃烧室的内表面的粉尘刮掉。但是，始终要求装置的进一步小型化、结构的进一步简化、维护周期进一步改善等的改善。

因此，实际情况是，要求能够进一步防止粉尘相对于燃烧室的内表面的附着的废气的处理装置的开发。

本发明的目的在于提供基于交流电场的有害性废气处理装置的燃烧炉，其能够防止粉尘相对于内表面的附着，且提高除害效率。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的基于交流电场的有害性废气处理装置的燃烧炉是以使废气成为高温而燃烧或分解的方式进行排气的废气处理装置的燃烧炉，具有：具有导电性的筒体，其一方侧的端部封闭，另一方侧的端部开放；废气的供给口，其配置在所述筒体的封闭的端部侧；燃烧器，其配置在所述筒体的封闭的端部侧；以及交流电源，其与所述筒体连接。

在上述基于交流电场的有害性废气处理装置的燃烧炉中，优选所述筒体接地。

另外，在上述任一个基于交流电场的有害性废气处理装置的燃烧炉中，优选在所述筒体的外周配置有外筒，其装配有超声波振动元件，通过所述超声波元件对所述筒体赋予振动。

另外，在上述任一个基于交流电场的有害性废气处理装置的燃烧炉中，优选在所述筒体的外周面配置有超声波振荡构件。

发明效果

在本发明的基于交流电场的有害性废气处理装置的燃烧炉(以下仅称为“燃烧炉”)中，在具有导电性的筒体的封闭的端部侧配置有燃烧器、以及废气的供给口，燃烧后的废气从封闭的端部侧朝向开放的端部呈大致直线地流动。此时，燃烧后的废气等离子化，随着燃烧而产生的粉尘离子化。因此，有时离子化的粉尘会附着在筒体的内表面。但是，在废气的燃烧停止时使电场作用于筒体，从而能够将离子化且附着在筒体的内表面的粉尘除电。然后，被除电的粉尘迅速地从筒体的内表面脱离，其结果是，能够防止粉尘向内表面的附着。

另外，通过预先将筒体接地，即使离子化的粉尘附着在筒体的内表面，也能够将粉尘除电从而使其落下，由此，能够防止粉尘相对于筒体内表面的附着。

另外，通过对筒体赋予超声波振动，即使粉尘附着在筒体的内表面，也能够使粉尘从该内表面脱离，由此，能够防止粉尘向筒体内表面的附着。

此外，通过配置在筒体的外周面的磁场产生构件使磁场作用于筒体，从而能够使等离子化的废气在外筒体的内部呈螺旋状地流动。因此，能够在筒体的内部中的高温区域长时间地捕获废气，从而能够提高除害效率。另外，使等离子化的废气以比筒体的内部直径小的直径进行螺旋状运动，从而能够减少附着在筒体的内部的粉尘量。

附图说明

图1是对本实施例的燃烧炉的结构进行说明的示意图。

图2是对利用本实施例的燃烧炉的废气处理装置的主要部分进行说明的图。

附图标记说明

A 燃烧炉

B 废气处理装置

1 筒体

1a 外筒

1b 内筒

1c 中心轴

3 堵塞构件

4 排气筒

5 间隙

6a、6b、6c 密封件

8 燃烧器

8a 燃料气体配管

8b 助燃性气体配管

9 废气喷嘴

9a 废气配管

10 交流电源

11 接地

12 超声波振动元件

13 磁场线圈

15 水洗涤器

16 燃烧气体通路

17 槽

18 筒

18a 开口

18b 排出口

19 过滤构件

20 除水构件

21 槽入口排气端口

22 槽入口凸缘。

具体实施方式

以下，对本发明的燃烧炉进行说明。本发明的燃烧炉在基于交流电场的有害性废气处理装置(以下称为“废气处理装置”)中使用，其使从半导体的制造装置、液晶面板的制造装置排出的含有有害成分的废气热分解或燃烧从而进行除害。

尤其是防止随着废气的燃烧而产生的粉尘附着在构成燃烧炉的筒体的内表面，或即使粉尘附着在内表面，也会使其脱离而非固体化。另外，使磁场作用于筒体，从而使燃烧并等离子化的废气呈螺旋状地回旋，由此将高温区域中流动的距离增长并推进伴随燃烧的除害。另外，回旋的直径采用比内筒1b的内部直径小的直径，从而减少附着在筒体的内部的粉尘量。

在本发明中，筒体具有导电性，其一方侧的端部封闭，另一方侧的端部开放。在具有导电性的筒体连接有交流电源，且筒体接地。另外，对筒体赋予由超声波振动元件产生的振动。

另外，在筒体的封闭的端部配置有燃烧器和废气的供给口，由燃烧器产生的燃烧气体、废气从该端部朝向开放的端部流动，能够在该流动的过程中通过废气的燃烧来进行除害。此外，能够将随着废气的燃烧而离子化的粉尘除电从而防止粉尘附着于筒体，并且使筒体振动从而使附着的粉尘落下。

对具有导电性的筒体的材质没有限定。但是，由于筒体被暴露在高温下，因此优选从具有导电性且能够耐受高温的金属或导电性陶瓷等中进行选择。另外，由于存在随着废气的燃烧而产生的粉尘附着在筒体的内表面的可能性，因此优选筒体的内表面是平滑的面，尤其优选筒体的内表面是镜面。

配置在筒体的封闭的端部的燃烧器使燃料气体与助燃气体混合并燃烧。作为燃料气体并没有特别限定，但能够优选使用甲烷气体。另外，作为助燃气体也没有特别限定，能够使用空气、氧气。但是，若使用氧气作为助燃气体，则能够提高燃烧温度且降低燃料气体的消耗，因此优选。

另外，对应配置在端部的燃烧器的位置以及数量也没有限定，可以在与筒体的中心轴一致的位置配置1个燃烧器，或在以筒体的中心轴为中心的圆周上配置多个燃烧器。尤其是在圆周上配置多个燃烧器的情况下，优选各燃烧器以向中心轴侧倾斜从而在该中心轴上交叉的方式配置。

对配置在筒体的封闭的端部的废气的供给口的位置和数量也没有限定，可以在与筒体的中心轴一致的位置配置1个供给口，或在以筒体的中心轴为中心的圆周上配置多个供给口。尤其是在圆周上配置多个供给口的情况下，优选各供给口以向中心轴侧倾斜从而在该中心轴上交叉的方式配置。

与筒体连接的交流电源对频率等没有限定，能够利用通常的商用电源。而且，在废气的燃烧停止后，通过交流电源使电场作用于筒体，从而能够将附着在筒体的内表面的粉尘除电，从而解除附着而使粉尘脱离。

另外，将筒体接地，从而能够将离子化并附着在筒体的内表面的粉尘在附着的同时除电。因此，即使在随着废气的燃烧而产生的离子化的粉尘附着在筒体的内表面的情况下，也能够将粉尘除电从而迅速地解除附着而使粉尘脱离。

对于与筒体连接的超声波振荡元件的规格没有限定，只要能够对筒体赋予振动即可。通过该超声波振荡元件使筒体振动，从而能够使附着于筒体的粉尘落下。

作为配置在筒体的外周面的磁场产生构件，对材质、结构没有特别限定，可以使用卷绕在筒体的外周面的磁场线圈或配置在筒体的外周面的规定位置的永磁铁。

筒体可以由1个筒构成，也可以构成为多重体，该多重体使用直径不同的多个筒，并将直径较小的筒装嵌于直径较大的筒的内部。在筒体采用多重体的情况下，优选将内装的内筒设为导电体并预先在内筒与外筒之间形成间隙，且优选预先将氮气气体等气体封入该间隙。

筒体可以横向地配置，也可以纵向地配置。但是，考虑到粉尘的自然落下的容易度，优选纵向地配置。通过纵向地设置筒体，能够使随着废气的燃烧而离子化且被除电的粉尘、或附着于筒体而由于振动被剥离的粉尘顺畅地落下。

接下来，使用图1的示意图对本实施例的燃烧炉A进行说明。

在本实施例中，筒体1构成为由外筒1a、以及具有导电性的内筒1b构成的双重结构，且被纵向地设置。筒体1的上端部被堵塞构件3堵塞，下端部开放。在开放的下端部配置有排气筒4，构成为能够通过该排气筒4将除害后的废气向后续工序(水洗涤器15)排气。并且，在外筒1a与内筒1b之间构成有间隙5，在该间隙5封入有氮气气体。

如上所述，筒体1成为被堵塞构件3和排气筒4夹持的结构，通过在堵塞构件3与筒体1的连接部分配置的密封件6a来保持气密。通过密封件6b来保持筒体1与槽入口排气端口21的连接部分的气密。通过密封件6c来保持槽入口排气端口21与槽入口凸缘22的连接部分的气密。在外筒1a与内筒1b之间构成有间隙5，在该间隙5封入有氮气气体。基于气体(封入的氮气气体)的热传导较小，筒体1具有较高的隔热性，从而能够保持内筒1b内的温度。

在堵塞构件3以与筒体1的中心轴1c一致的方式配置有燃烧器8，在该燃烧器8连接有燃料气体配管8a和助燃气体配管8b。并且，燃料气体配管8a与未图示的甲烷气体供给源连接，助燃气体配管8b与未图示的氧气供给源连接。

因此，能够从各气体的供给源供给预先设定的流量的甲烷气体和氧气，使其在燃烧器8混合并燃烧。尤其是通过利用氧气作为助燃气体，能够实现较高的火焰温度，进而能够使供给的废气在高温区域燃烧或分解从而进行除害。

在堵塞构件3的以燃烧器8为中心的圆周上配置有成为废气的供给口的多个废气喷嘴9。各废气喷嘴9以预先设定的角度朝向筒体1的中心轴1c，且以彼此能够在大致相同的位置交叉的方式倾斜地配置。另外，在各废气喷嘴9连接有与未图示的废气的供给源连接的废气配管9a。

在构成筒体1的内筒1b连接有交流电源10，构成为能够使电场作用于该内筒1b。该交流电源在燃烧炉A所进行的废气的燃烧停止时工作，使电场作用于内筒1b，通过使电场作用于内筒1b，能够将附着于内表面的粉尘除电并使其脱离。

另外，筒体1的内筒1b与接地11连接，构成为能够将附着在该内筒1b的粉尘除电。

在筒体1的外筒1a安装有超声波振荡元件12，对内筒1b施加超声波振动，从而构成为经由封入间隙5的氮气气体来使内筒1b振动。

磁场线圈13以在构成筒体的外筒1a的外周面卷绕的状态配置。磁场线圈13与未图示的电源连接，通过对该磁场线圈13通电，能够产生朝向筒体1的长度方向的磁场。

接下来，对如上述那样构成的燃烧炉A中的除害作用进行说明。

首先，不使与内筒1b连接的交流电源10工作，而使安装在外筒1a的超声波振动元件12工作从而使内筒1b振动，并对配置在外筒1a的外周面的磁场线圈13通电从而形成磁场。然后，从燃烧器8喷射并燃烧甲烷气体和氧气的混合气体，并且从废气喷嘴9供给废气。废气随着来自燃烧器8的混合气体的燃烧而燃烧并等离子(带电粒子)化，从而产生离子化的粉尘。

燃烧并等离子化的废气一边受到磁场的影响而呈螺旋状地回旋一边从筒体1的堵塞构件3侧朝向排气筒4流动。

在带电粒子的前进方向与磁场的方向相同的情况下，磁场中的带电粒子的运动以维持初始的状态的方式进行。另外，在带电粒子相对于磁场垂直入射的情况下，带电粒子由于劳伦兹力的作用而进行等速圆周运动。然而，不存在以下情况：废气喷嘴9相对于筒体1的中心轴1c而倾斜、受到燃烧器8的火焰的影响而燃烧并等离子化的废气与磁场的方向成为相同的方向。另外，等离子化的废气具有与来自废气喷嘴9的喷射速度相应的速度，因此采用将基于相对于磁场的垂直成分的等速圆周运动、以及基于相对于磁场的相同方向的成分的等速直线运动合成的螺旋运动。

因此，等离子化的废气在筒体1的内部从堵塞构件3侧朝向排气筒4侧呈螺旋状地前进，因此废气的行进距离与筒体1的长度相比而充分地增大，从而长时间受到燃烧器8的火焰的影响。因此，无需增大筒体1的长度就能够对废气进行除害。即，能够提高燃烧炉A中的除害效率。另外，回旋的直径采用比内筒1b的内部直径小的直径，从而减少附着在筒体的内部的粉尘量。

燃烧并等离子化的废气受到磁场的影响而集中在内筒1b的中心轴1c。但是，虽然随着废气的燃烧而产生的离子化的粉尘在内筒1b的内部落下，但受到呈螺旋状地回旋的等离子化的废气的影响，粉尘有时会接近并附着在该内筒1b的内表面。此时，即使粉尘附着于内筒1b，由于该内筒1b与接地11连接，因此粉尘被除电，从而能够防止附着。

此外，通过超声波振动元件12而在内筒1b产生振动，因此能够使附着于内筒1b且被除电的粉尘迅速地从内表面脱离。然后，不附着在内筒1b的内表面的粉尘与燃烧的废气的流动一起从排气筒4向后续工序被排气。

尤其是在燃烧炉A所进行的废气的燃烧停止后，使交流电源10工作而使电场作用于内筒1b，从而即使离子化的粉尘附着于该内筒1b，也能够进行除电。然后，附着的粉尘由于被除电而附着力减少，从而能够迅速地从内筒1b的内表面脱离。

接下来，使用图2的示意图对利用如上所述的燃烧炉A的废气处理装置B的结构进行简单地说明。

在配置在构成燃烧炉A的筒体1的下方的排气筒4连接有与水洗涤器15连通的燃烧气体通路16。该燃烧气体通路16将筒体1与水洗涤器15连接，且在预先设定的范围内升降，但以能够在该范围内保持大致恒定的水位的方式形成于贮存水的槽17。

水洗涤器15用于将燃烧后的废气所含的粉尘成分、气体成分去除，且经由槽17而与燃烧炉A一体地构成。该水洗涤器15由配置在槽17的上部的筒18构成，在该筒18的下方形成与燃烧气体通路16连接的开口18a，在上方形成排出口18b。另外，在筒18的内部配置有过滤构件19、除水构件20。

在水洗涤器15的排出口18b连接有未图示的吸引构件，构成为由该吸引构件而产生的负压经由水洗涤器15的排出口18b而作用于燃烧炉A。

在如上述那样构成的废气处理装置B中，向水洗涤器15的过滤构件19供给水从而形成水膜，在使吸引构件运转时，随着该吸引构件的运转，水洗涤器15、燃烧炉A的内部成为负压，从而通过上述构件形成一系列的气体通路。

另外，在筒体1中，从燃烧器8形成甲烷气体以及氧气燃烧而得到的火焰，且从废气喷嘴9供给废气。通过在燃烧器8形成的火焰，废气的有害成分一边通过燃烧、或热分解而被除害一边呈螺旋状地通过排气筒4被而供给至水洗涤器15。由于废气的燃烧、热分解而产生的粉尘成分向槽17落下。

在水洗涤器15中，高温的燃烧气体通过形成在过滤构件19的水膜从而被清洗。然后，被除害且被冷却的废气从水洗涤器15的排出口18b经由吸引构件而向大气被排出。

工业实用性

本发明的燃烧炉在对从半导体等的制造工序排出的废气进行除害时利用是有利的。

Claims

1.一种基于交流电场的废气处理装置的燃烧炉，其以使废气成为高温而燃烧或分解的方式进行排气，其特征在于，

所述燃烧炉具有：

具有导电性的筒体，其一方侧的端部封闭，另一方侧的端部开放；

废气的供给口，其配置在所述筒体的封闭的端部侧；

燃烧器，其配置在所述筒体的封闭的端部侧；以及

交流电源，其与所述筒体连接。

2.根据权利要求1所述的基于交流电场的废气处理装置的燃烧炉，其特征在于，

所述筒体接地。

3.根据权利要求1所述的基于交流电场的废气处理装置的燃烧炉，其特征在于，

在所述筒体的外周配置有外筒，所述外筒装配有超声波振动元件，通过所述超声波元件对所述筒体赋予振动。

4.根据权利要求1所述的基于交流电场的废气处理装置的燃烧炉，其特征在于，

在所述筒体的外周面配置有磁场产生构件。

5.根据权利要求1所述的基于交流电场的废气处理装置的燃烧炉，其特征在于，

所述筒体以立起的方式配置，所述筒体的上端部封闭且下端部开放，并且在封闭的上端部的大致中心处配置有所述燃烧器且在以所述燃烧器为中心的多个位置配置有所述废气的供给口。