JP2008194674A - Gas treatment apparatus and gas treatment method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas treating apparatus capable of thermally decomposing a gas to be treated without generating nitrogen oxides as by-products, by using an atmospheric pressure plasma using nitrogen as a working gas. <P>SOLUTION: The gas treating apparatus 10 solves the above problems by comprising: a reactor 22 which surrounds atmospheric pressure plasma P and the gas to be treated F supplied toward the atmospheric pressure plasma and which thermally decomposes the gas to be treated in it, and uses nitrogen gas as a working gas G; and by providind a cooling part 13 for cooling an exhaust gas R up to a temperature at least not producing the nitrogen oxides, to a plasma decomposer 12, in the state where oxygen and moisture are not mixing into the exhaust gas R containing the gas to be treated discharged from the plasma decomposer 12 and the working gas G. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、人体に有害なガス、地球温暖化ガス、オゾン層破壊ガスを含むガス、特に半導体や液晶等の製造プロセスから排出されるガスを分解処理する装置およびその方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for decomposing gas containing gas harmful to the human body, gas containing global warming gas, ozone layer depleting gas, particularly gas discharged from manufacturing processes such as semiconductors and liquid crystals.

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などとして様々な種類のフッ素化合物のガスが使用されている。このようなフッ素化合物は「PFCs等」と称されており、代表的なものとして、CF4、C26、C38、C48、C58などのパーフルオロカーボン、CHF3などのハイドロフルオロカーボンおよびSF6やNF3などの無機含フッ素化合物等が挙げられる。 In manufacturing processes of semiconductors and liquid crystals, various types of fluorine compound gases are used as cleaning gases and etching gases. Such fluorine compounds are referred to as “PFCs etc.”, and representative examples thereof include perfluorocarbons such as CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , and C 5 F 8 , CHF. And hydrofluorcarbons such as 3 and inorganic fluorine-containing compounds such as SF 6 and NF 3 .

そして、半導体や液晶等の製造プロセスで使用された様々な種類のPFCs等は、キャリアガスやパージガス等として使用されたN2やAr或いは添加ガスとして使用されたO2、H2やNH3、CH4などと共に排ガスとして排出される。 Various types of PFCs used in manufacturing processes of semiconductors, liquid crystals, and the like include N 2 and Ar used as a carrier gas and a purge gas, or O 2 , H 2 and NH 3 used as an additive gas, It is discharged as an exhaust gas with such CH 4.

ここで、前記排ガスにおけるPFCs等の占める割合はN2やArなどの他のガスに比べてわずかではあるが、このPFCs等は地球温暖化係数(GWP)が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。さらに、CF4やC26を代表とするパーフルオロカーボンはC−F結合が安定であるため(結合エネルギーが130kcal/molと大きく)、分解が容易でないことが知られている。このため、使用済みとなったPFCs等を排ガス中から除害する様々な技術の開発が行われている。 Here, the proportion of PFCs and the like in the exhaust gas is small compared to other gases such as N 2 and Ar, but PFCs and the like have a global warming potential (GWP) of several thousand to several numbers compared to CO 2. Since the atmospheric life is as long as several thousand to several tens of thousands of years as compared with CO 2 , even if it is discharged into the atmosphere in a small amount, the effect is enormous. Furthermore, it is known that perfluorocarbons typified by CF 4 and C 2 F 6 are not easily decomposed because the C—F bond is stable (the bond energy is as large as 130 kcal / mol). For this reason, various technologies for removing used PFCs and the like from exhaust gas have been developed.

このような難分解性のPFCs等(以下、「処理対象物」という。)を含むガス(以下、単に「処理対象ガス」という。)を熱分解して除害する技術として、図9に示すように、プラズマトーチ1の電極1a、1b間に作動ガスGを送給すると共に、電極1a、1b間に放電電圧を印加して反応器2内に大気圧プラズマPを噴出させ、この大気圧プラズマPに向けて処理対象ガスFを供給して処理対象ガスFを熱分解するプラズマ分解機3が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   FIG. 9 shows a technique for thermally decomposing and detoxifying a gas (hereinafter, simply referred to as “processing target gas”) containing such hard-to-decompose PFCs (hereinafter referred to as “processing target object”). As described above, the working gas G is fed between the electrodes 1a and 1b of the plasma torch 1, and a discharge voltage is applied between the electrodes 1a and 1b to eject the atmospheric pressure plasma P into the reactor 2, and this atmospheric pressure There has been proposed a plasma decomposing machine 3 that supplies a processing target gas F toward the plasma P to thermally decompose the processing target gas F (see, for example, Patent Document 1).

この大気圧プラズマPを用いたプラズマ分解機3では、作動ガスGとして窒素ガスを用いることにより、大気圧プラズマPの温度が概ね数千〜数万℃前後(この場合、大気圧プラズマPの雰囲気温度も数千℃となる)の超高温となり、処理対象ガス、とりわけパーフルオロカーボンなどの難分解性の処理対象ガスFを瞬時に熱分解して除害することができる。   In the plasma decomposing machine 3 using the atmospheric pressure plasma P, by using nitrogen gas as the working gas G, the temperature of the atmospheric pressure plasma P is approximately several thousand to several tens of thousands of degrees Celsius (in this case, the atmosphere of the atmospheric pressure plasma P) The temperature becomes several thousand degrees Celsius), and the gas to be treated, particularly the hardly-degradable gas to be treated F such as perfluorocarbon, can be instantly thermally decomposed and removed.

そして、プラズマ分解機3から排出された熱分解後の処理対象ガスFと作動ガスGとを含む高温の排ガスRは、プラズマ分解機3の直後に接続された湿式スクラバー(図示せず)において水の噴射を受けることにより、排ガスR中に含まれた粉じんが除去されるとともに、当該水の蒸発潜熱などによる排ガスRの冷却が行われている。
特開2000−334294号公報(第2図)
Then, the high-temperature exhaust gas R including the pyrolysis target gas F and the working gas G discharged from the plasma decomposing unit 3 is treated with water in a wet scrubber (not shown) connected immediately after the plasma decomposing unit 3. As a result, the dust contained in the exhaust gas R is removed and the exhaust gas R is cooled by the latent heat of evaporation of the water.
JP 2000-334294 A (FIG. 2)

しかしながら、上述のような従来の技術では、作動ガスGとして用いられた窒素と排ガス中の酸素とが結合することにより、サーマルNOxと呼ばれる窒素酸化物(NOx)が発生する。特に、プラズマ分解機3からの排ガスRを高温のまま湿式スクラバーに通すと、排ガスRが有する熱により、排ガスRに噴射された水が水素と酸素とに分離し、さらに当該酸素が作動ガスGである窒素と反応して窒素酸化物が発生する。もちろん、高温の作動ガスGと、予め処理対象ガスF中に含まれる酸素(水に含まれる酸素も同じ)とが接触すれば、すべて窒素酸化物の発生につながってしまうが、上述のように湿式スクラバーを通すことによって排ガスR中の酸素濃度が急上昇し、窒素酸化物の発生量が極めて多くなるという問題があった。   However, in the conventional technique as described above, nitrogen used as the working gas G and oxygen in the exhaust gas are combined to generate nitrogen oxide (NOx) called thermal NOx. In particular, when the exhaust gas R from the plasma decomposer 3 is passed through a wet scrubber at a high temperature, the water injected into the exhaust gas R is separated into hydrogen and oxygen by the heat of the exhaust gas R, and the oxygen is further converted into the working gas G Nitrogen oxide is generated by reacting with nitrogen. Of course, if the high-temperature working gas G comes into contact with the oxygen contained in the gas F to be treated in advance (the same is true for the oxygen contained in the water), all of them will lead to the generation of nitrogen oxides. By passing the wet scrubber, there is a problem that the oxygen concentration in the exhaust gas R increases rapidly, and the amount of nitrogen oxides generated becomes extremely large.

このため、かかる従来の熱分解技術では、後工程において、さらに窒素酸化物を排ガスR中から除害しなければならず、非常に効率が悪かった。   For this reason, in this conventional thermal decomposition technique, nitrogen oxide must be further detoxified from the exhaust gas R in the post-process, which is very inefficient.

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課題は、窒素を作動ガスとして使用するプラズマ分解機を用いて、窒素酸化物を副生することなく、しかも従来例に比べて効率的に処理対象ガスを熱分解することのできるガス処理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, an object of the present invention is to use a plasma decomposing machine that uses nitrogen as a working gas, and to thermally decompose the gas to be processed more efficiently than the conventional example without generating by-product nitrogen oxides. An object of the present invention is to provide a gas processing apparatus that can perform this.

請求項1に記載した発明は、「大気圧プラズマPおよび大気圧プラズマPに向けて供給される処理対象ガスFを囲繞し、その内部にて処理対象ガスFの熱分解を行う反応器22を有し、窒素ガスを作動ガスGとして使用するプラズマ分解機12、およびプラズマ分解機12から排出された熱分解後の処理対象ガスFと作動ガスGとを含む排ガスRに酸素または水分が混入しない状態で、排ガスRを少なくとも窒素酸化物が生成しない温度まで冷却する冷却部13を備えるガス処理装置10」である。   According to the first aspect of the present invention, “the reactor 22 that surrounds the atmospheric pressure plasma P and the processing target gas F supplied toward the atmospheric pressure plasma P and thermally decomposes the processing target gas F therein is provided. Oxygen or moisture is not mixed in the plasma decomposer 12 using nitrogen gas as the working gas G, and the exhaust gas R including the processing target gas F and the working gas G after the thermal decomposition discharged from the plasma decomposer 12 In this state, the gas processing apparatus 10 "includes the cooling unit 13 that cools the exhaust gas R at least to a temperature at which nitrogen oxides are not generated.

この発明では、有害ガスや可燃ガス、地球温暖化ガス、オゾン層破壊ガスなどを含む処理対象ガスFはプラズマ分解機12において作動ガスG(窒素ガス)の高温プラズマ流により熱分解される。また、プラズマ分解機12から排出された処理対象ガスFと作動ガスGとを含む高温の排ガスRは、プラズマ分解機12から排出された後、酸素または水分と接触することなく冷却部13によって窒素酸化物が生成しない温度まで冷却される。(なお、前記「酸素または水分」には、処理対象ガスFがプラズマ分解機12に供給される前において処理対象ガスFそのものに含まれていた酸素または水分、あるいは処理対象ガスFが大気圧プラズマPに与えられるまでに処理対象ガスFに加えられた酸素または水分は含まれない。)したがって、温度の高い窒素と酸素とが接触する機会を著しく低減させることができ、窒素酸化物の副生を極小化することができる。   In the present invention, the processing target gas F including harmful gas, flammable gas, global warming gas, ozone layer depleting gas and the like is thermally decomposed by the high-temperature plasma flow of the working gas G (nitrogen gas) in the plasma decomposing machine 12. Further, the high temperature exhaust gas R including the processing target gas F and the working gas G discharged from the plasma decomposing unit 12 is discharged from the plasma decomposing unit 12, and then is cooled by the cooling unit 13 without coming into contact with oxygen or moisture. It is cooled to a temperature at which no oxide is formed. (Note that “oxygen or moisture” includes oxygen or moisture contained in the processing target gas F itself before the processing target gas F is supplied to the plasma decomposing unit 12, or the processing target gas F is atmospheric pressure plasma. This does not include oxygen or moisture added to the gas F to be treated until it is given to P.) Therefore, the chance of contact between high-temperature nitrogen and oxygen can be remarkably reduced, and nitrogen oxide by-products are produced. Can be minimized.

請求項2に記載した発明は、請求項1に記載のガス処理装置10に関し、「冷却部13は、熱交換器72を備えている」ことを特徴とする。   The invention described in claim 2 relates to the gas processing apparatus 10 described in claim 1, characterized in that “the cooling unit 13 includes a heat exchanger 72”.

なお、本明細書において「熱交換器」とは、低温側媒体と高温側媒体とが直接的に接触することのない形式の熱交換器をいう。   In the present specification, the “heat exchanger” refers to a heat exchanger of a type in which the low temperature side medium and the high temperature side medium do not come into direct contact.

請求項3に記載した発明は、請求項1または2に記載のガス処理装置10に関し、「処理対象ガスFに分解助剤Aとして水分を送給する分解助剤送給ユニット23を備えている」ことを特徴とする。   The invention described in claim 3 relates to the gas processing apparatus 10 described in claim 1 or 2, “It is provided with a decomposition auxiliary agent supply unit 23 for supplying moisture as the decomposition auxiliary agent A to the gas F to be processed. It is characterized by that.

この発明では、処理対象ガスFに分解助剤Aとして水分を送給しており、処理対象ガスF中の処理対象物を、単に大気圧プラズマPの熱で熱分解するだけでなく、当該水分が分解することによって生じた水素と反応させることで、より効率的に分解することができる。   In the present invention, moisture is supplied to the processing target gas F as the decomposition aid A, and the processing target in the processing target gas F is not only thermally decomposed by the heat of the atmospheric pressure plasma P, but also the water content. It can be decomposed more efficiently by reacting with hydrogen produced by the decomposition.

請求項4に記載した発明は、請求項1または2に記載のガス処理装置10に関し、「処理対象ガスFに分解助剤Aとして水素またはアンモニアを送給する分解助剤送給ユニット23を備えている」ことを特徴とする。   The invention described in claim 4 relates to the gas processing apparatus 10 described in claim 1 or 2, “comprising a decomposition auxiliary agent supply unit 23 for supplying hydrogen or ammonia as the decomposition auxiliary agent A to the gas F to be processed. It is characterized by.

この発明では、処理対象ガスFに分解助剤Aとして水素またはアンモニアを送給しており、処理対象ガスF中の処理対象物を、単に大気圧プラズマPの熱で熱分解するだけでなく、請求項3に記載の発明と同様に、当該水素あるいはアンモニアが分解することによって生じた水素と反応させることで、より効率的に分解することができる。   In the present invention, hydrogen or ammonia is supplied to the processing target gas F as the decomposition aid A, and the processing target in the processing target gas F is not only thermally decomposed by the heat of the atmospheric pressure plasma P, Similarly to the invention described in claim 3, it can be decomposed more efficiently by reacting with hydrogen generated by decomposition of the hydrogen or ammonia.

請求項5に記載した発明は、請求項3または4に記載のガス処理装置10に関し、「分解助剤送給ユニット23は、分解助剤Aを処理対象ガスFに送給する配管62と、配管62内を通流する分解助剤Aの流量を調整する流量調整手段66と、処理対象ガスF中の処理対象物の流量信号S1に基づいて流量調整手段66に分解助剤Aの流量信号S2を出力する流量制御手段69とを有する」ことを特徴とする。   The invention described in claim 5 relates to the gas processing apparatus 10 according to claim 3 or 4, wherein “the decomposition auxiliary agent supply unit 23 includes a pipe 62 for supplying the decomposition auxiliary agent A to the processing target gas F; The flow rate adjusting means 66 for adjusting the flow rate of the decomposition aid A flowing through the pipe 62 and the flow rate signal of the decomposition aid A to the flow rate adjusting means 66 based on the flow rate signal S1 of the processing object in the processing target gas F. And a flow rate control means 69 for outputting S2. "

この発明によれば、処理対象ガスFに分解助剤Aとして供給される水分、水素あるいはアンモニアの流量は、半導体製造装置などから出力される処理対象ガスF中の処理対象物の流量信号S1に基づき、流量制御手段69および流量調整手段66によって処理対象物の分解に必要な流量に調整される。したがって、処理対象物の流量に対して分解助剤Aの流量が少なくなり、処理対象ガスFの分解効率が低くなるのを回避できる。また、水分を分解助剤Aとして用いる場合には、処理対象物の流量に対して水分の流量が多くなることにより余剰の水分が生じ、この余剰の水分に由来する酸素が反応器22の内部で高温の作動ガスG(窒素)と反応し、窒素酸化物(NOx)が副生することも回避できる。   According to the present invention, the flow rate of moisture, hydrogen or ammonia supplied to the processing target gas F as the decomposition aid A is the flow rate signal S1 of the processing target in the processing target gas F output from the semiconductor manufacturing apparatus or the like. Based on this, the flow rate control means 69 and the flow rate adjustment means 66 adjust the flow rate to be necessary for the decomposition of the processing object. Therefore, it can be avoided that the flow rate of the decomposition aid A is reduced with respect to the flow rate of the processing object and the decomposition efficiency of the processing target gas F is lowered. Further, when moisture is used as the decomposition aid A, excess moisture is generated by increasing the flow rate of moisture relative to the flow rate of the object to be treated, and oxygen derived from the excess moisture is contained in the reactor 22. It is also possible to avoid generation of nitrogen oxides (NOx) by reaction with the high temperature working gas G (nitrogen).

請求項6に記載した発明は、請求項5に記載のガス処理装置10に関し、「反応器22は外管46および大気圧プラズマPを囲繞する内管48で構成された二重管構造を有しており、外管46には、処理対象ガスFを外管46と内管48との間の空間Sに導入する処理対象ガス導入口50が設けられており、内管48には、空間Sを通流した後の処理対象ガスFを大気圧プラズマPに向けて吹き込む処理対象ガス送給口52が設けられている」ことを特徴とするものである。   The invention described in claim 6 relates to the gas processing apparatus 10 described in claim 5, “The reactor 22 has a double tube structure including an outer tube 46 and an inner tube 48 surrounding the atmospheric pressure plasma P. The outer pipe 46 is provided with a processing target gas introduction port 50 for introducing the processing target gas F into the space S between the outer pipe 46 and the inner pipe 48. A processing target gas supply port 52 for blowing the processing target gas F after flowing through S toward the atmospheric pressure plasma P is provided. "

この発明では、反応器22が二重管構成を有しているとともに、処理対象ガスFは、外管46と内管48との間の空間Sを通流した後、大気圧プラズマPに送給される。このため、空間Sを通流する処理対象ガスFに内管48を介して反応器22内部の熱が与えられるようになり、大気圧プラズマPに送給する処理対象ガスFを予熱することができる。さらに、高温の排ガスRと排ガスRよりも低い温度の処理対象ガスFとの間で熱交換が行なわれるようになり、大気圧プラズマPに送給する処理対象ガスFの予熱と排ガスRの冷却とを同時に実行することができる。   In the present invention, the reactor 22 has a double tube configuration, and the processing target gas F flows through the space S between the outer tube 46 and the inner tube 48 and then is sent to the atmospheric pressure plasma P. Be paid. For this reason, the heat in the reactor 22 is given to the processing target gas F flowing through the space S through the inner tube 48, and the processing target gas F to be supplied to the atmospheric pressure plasma P can be preheated. it can. Further, heat exchange is performed between the high temperature exhaust gas R and the processing target gas F having a temperature lower than that of the exhaust gas R, so that the processing target gas F to be supplied to the atmospheric pressure plasma P is preheated and the exhaust gas R is cooled. Can be executed simultaneously.

請求項7に記載した発明は、請求項6に記載のガス処理装置10に関し、「分解助剤Aは、外管46と内管48との間の空間Sまたは処理対象ガス送給口52に供給される」ことを特徴とする。   The invention described in claim 7 relates to the gas processing device 10 described in claim 6, wherein “the decomposition aid A is in the space S between the outer tube 46 and the inner tube 48 or the gas supply port 52 to be processed. Supplied ".

この発明では、外管46と内管48との間の空間Sまたは処理対象ガス送給口52に分解助剤Aを送給しており、処理対象ガスFが高温の作動ガスGと混ざる前に分解助剤Aを当該処理対象ガスFに混合することができる。したがって、例えば分解助剤Aとして水分を用いた場合、水分による処理対象ガスFの分解反応を処理対象ガスFが作動ガスGと混ざる前に開始させることができ、窒素酸化物の副生を抑えつつ、処理対象ガスFの分解効率を高めることができる。   In the present invention, the decomposition aid A is fed to the space S between the outer tube 46 and the inner tube 48 or the processing object gas supply port 52, and before the processing object gas F is mixed with the high temperature working gas G. In addition, the decomposition aid A can be mixed with the processing target gas F. Therefore, for example, when water is used as the decomposition aid A, the decomposition reaction of the processing target gas F by the water can be started before the processing target gas F is mixed with the working gas G, and nitrogen oxide by-product is suppressed. Meanwhile, the decomposition efficiency of the processing target gas F can be increased.

請求項8に記載した発明は、請求項6または7に記載のガス処理装置10に関し、「プラズマ分解機12に供給される処理対象ガスFを水洗する入口スクラバー14、および冷却部13で冷却された排ガスRを水洗する出口スクラバー15を備えている」ことを特徴とする。   The invention described in claim 8 relates to the gas processing device 10 described in claim 6 or 7, wherein “the inlet scrubber 14 for washing the processing target gas F supplied to the plasma decomposing unit 12 with water and the cooling unit 13 are cooled. It has an outlet scrubber 15 for washing the exhaust gas R with water.

この発明によれば、ガス処理装置10に供給される処理対象ガスFを水洗する入口スクラバー14を備えているので、処理対象ガスFに含まれている固形成分や水溶性成分を処理対象ガスFがプラズマ分解機12に供給される前に予め除去しておくことができる。   According to the present invention, since the inlet scrubber 14 for washing the processing target gas F supplied to the gas processing apparatus 10 is provided, the solid component and the water-soluble component contained in the processing target gas F are processed. Can be removed in advance before being supplied to the plasma decomposer 12.

また、冷却部13で冷却された排ガスRを水洗する出口スクラバー15を備えているので、排ガスRに含まれている固形成分や水溶性成分を除去し、より清浄な排ガスRとしてガス処理装置10から排出することができる。また、出口スクラバー15で水洗されるのは、冷却部13で冷却された排ガスR、つまり、窒素酸化物が生成しない温度まで冷却された排ガスRであるから、出口スクラバー15において噴射された水に由来する酸素によって窒素酸化物が不所望に副生されるおそれはない。   Moreover, since the exit scrubber 15 for washing the exhaust gas R cooled by the cooling unit 13 with water is provided, the gas processing apparatus 10 as a cleaner exhaust gas R is removed by removing solid components and water-soluble components contained in the exhaust gas R. Can be discharged from. Further, the water that is washed by the outlet scrubber 15 is the exhaust gas R cooled by the cooling unit 13, that is, the exhaust gas R cooled to a temperature at which nitrogen oxides are not generated. There is no possibility that nitrogen oxides are undesirably by-produced by the derived oxygen.

請求項9に記載した発明は、請求項8に記載のガス処理装置10に関し、「入口スクラバー14は、処理対象ガスFに向けて水Wを噴射する水噴射ノズル102と、水噴射ノズル102に水Wを供給する水供給装置104と、処理対象ガスF中の処理対象物の流量信号S1に基づき、処理対象物の流量がゼロのときは水供給装置104を停止させ、処理対象物の流量がゼロより大きいときは水供給装置104を作動させる水供給制御手段106とを有する」ことを特徴とする。   The invention described in claim 9 relates to the gas processing apparatus 10 described in claim 8, wherein the “inlet scrubber 14 is supplied to the water injection nozzle 102 for injecting water W toward the processing target gas F and the water injection nozzle 102. Based on the water supply device 104 that supplies the water W and the flow rate signal S1 of the processing target in the processing target gas F, when the flow rate of the processing target is zero, the water supply device 104 is stopped and the flow rate of the processing target And water supply control means 106 for operating the water supply device 104 when the value is greater than zero. "

この発明によれば、入口スクラバー14の水噴射ノズル102に水Wを供給する水供給装置104は、処理対象物の流量がゼロのとき、水供給制御手段106によって停止されるようになっている。このため、処理対象物がゼロであるにもかかわらず入口スクラバー14で水Wが噴射されることにより、処理対象ガスF中に混入した水Wが反応器22において熱分解され、当該水Wに由来する酸素と高温の作動ガスGとが反応して窒素酸化物が副生されるのを回避することができる。   According to the present invention, the water supply device 104 that supplies water W to the water injection nozzle 102 of the inlet scrubber 14 is stopped by the water supply control means 106 when the flow rate of the processing object is zero. . For this reason, even though the object to be treated is zero, the water W injected by the inlet scrubber 14 is thermally decomposed in the reactor 22 by mixing the water W mixed in the object gas F into the water W. It is possible to avoid the generation of nitrogen oxides as a result of reaction between the derived oxygen and the high temperature working gas G.

請求項10に記載した発明は、請求項6ないし9のいずれかに記載のガス処理装置10に関し、「プラズマ分解機12は、内部で発生させた大気圧プラズマPを反応器22に供給するプラズマ発生装置16を備えている」ことを特徴とする。   The invention described in claim 10 relates to the gas processing apparatus 10 according to any one of claims 6 to 9, wherein “the plasma decomposing machine 12 is a plasma that supplies atmospheric pressure plasma P generated therein to the reactor 22. It has a generating device 16 ”.

この発明において、大気圧プラズマPは、プラズマ発生装置16の内部で発生した後、反応器22内に供給される。これに対し、処理対象ガスFは、反応器22の内管48に設けられた処理対象ガス導入口50を通って内管48の内側に与えられる。つまり、処理対象ガスFはプラズマ発生装置16の内部を通過しないので、プラズマ発生装置16の内部で大気圧プラズマPと処理対象ガスFとが接触するのを回避することができる。   In the present invention, the atmospheric pressure plasma P is generated inside the plasma generator 16 and then supplied into the reactor 22. On the other hand, the processing target gas F is given to the inside of the inner tube 48 through the processing target gas inlet 50 provided in the inner tube 48 of the reactor 22. That is, since the processing object gas F does not pass through the inside of the plasma generator 16, it is possible to avoid contact between the atmospheric pressure plasma P and the processing object gas F inside the plasma generator 16.

したがって、本発明によれば、窒素酸化物の副生量を極小化することができる。すなわち、大気圧プラズマPと酸素を含む処理対象ガスFとが接触する際の温度が高いほど、窒素酸化物が副生される可能性は高くなるが、この発明に係るプラズマ分解機12は反応器22とは別にプラズマ発生装置16を備えているので、最も高温となる「大気圧プラズマPが発生する部分」を処理対象ガスFが供給される反応器22から離隔することができ、この最も高温となる部分に酸素を含む処理対象ガスFが入ることを防止することができる。   Therefore, according to the present invention, the amount of nitrogen oxide by-products can be minimized. That is, the higher the temperature at which the atmospheric pressure plasma P and the processing target gas F containing oxygen are in contact with each other, the higher the possibility that nitrogen oxides are by-produced. Since the plasma generator 16 is provided separately from the reactor 22, the “part where the atmospheric pressure plasma P is generated” that is the highest temperature can be separated from the reactor 22 to which the processing target gas F is supplied. It is possible to prevent the processing target gas F containing oxygen from entering a portion that becomes high temperature.

また、処理対象ガスFはプラズマ発生装置16内を通過しないので、大気圧プラズマPを発生させる電極16b、16cなどが処理対象ガスFと接触して腐食するおそれがない。   Further, since the processing target gas F does not pass through the plasma generator 16, there is no possibility that the electrodes 16 b and 16 c that generate the atmospheric pressure plasma P come into contact with the processing target gas F and corrode.

請求項11に記載した発明は、請求項1ないし10のいずれかに記載のガス処理装置10に関し、「反応器22には反応器22内の温度を検出する温度検出手段58が設けられており、プラズマ分解機12には、温度検出手段58が検出した温度検出値に応じて大気圧プラズマPに送給する作動ガスGの量を制御する質量流量制御手段38が設けられている」ことを特徴とするものである。   The invention described in claim 11 relates to the gas processing apparatus 10 according to any one of claims 1 to 10, “The reactor 22 is provided with a temperature detection means 58 for detecting the temperature in the reactor 22. The plasma decomposing machine 12 is provided with mass flow rate control means 38 for controlling the amount of the working gas G supplied to the atmospheric pressure plasma P in accordance with the temperature detection value detected by the temperature detection means 58 ". It is a feature.

大気圧プラズマPは、作動ガスGの送給量を変更することによって、その出力(具体的には噴出量や温度)を調節することが可能である。そこで、本発明では、反応器22内の温度を検出する温度検出手段58が設けられているとともに、温度検出手段58による温度検出値に応じて大気圧プラズマPに送給する作動ガスGの量を増減させる質量流量制御手段38が設けられているので、反応器22内の温度が所定の値となるように大気圧プラズマPの出力を制御することができる。つまり、反応器22内の温度が所定値より高くなると作動ガスGの送給量を低らして大気圧プラズマPの出力を低下させ、逆に、反応器22内の温度が所定値より低くなると作動ガスGの送給量を増やして大気圧プラズマPの出力を上昇させることができる。   By changing the supply amount of the working gas G, the atmospheric pressure plasma P can adjust its output (specifically, the ejection amount and temperature). Therefore, in the present invention, the temperature detection means 58 for detecting the temperature in the reactor 22 is provided, and the amount of the working gas G supplied to the atmospheric pressure plasma P according to the temperature detection value by the temperature detection means 58. Therefore, the output of the atmospheric pressure plasma P can be controlled so that the temperature in the reactor 22 becomes a predetermined value. That is, when the temperature in the reactor 22 becomes higher than a predetermined value, the supply amount of the working gas G is lowered to lower the output of the atmospheric pressure plasma P. Conversely, when the temperature in the reactor 22 becomes lower than the predetermined value. The supply amount of the working gas G can be increased to increase the output of the atmospheric pressure plasma P.

このため、例えば、反応器22内の温度が難分解性のパーフルオロカーボンを容易に熱分解できる所定の温度(概ね1300℃以上の温度)となるように設定すると、温度検出手段58にて検出された反応器22内の温度に応じて質量流量制御手段38が作動して大気圧プラズマPに送給される作動ガスGの量が増減され、大気圧プラズマPの出力が調節される。この結果、反応器22内の温度は常に設定温度に保持され、処理対象ガスFを反応器22内にて確実に除害することができる。また、反応器22は大気圧プラズマPの出力が極大化した際に生じる超高温の熱に定常的に曝されることがないため、これらの部材が超高温の熱によって損傷するのを極力遅延させることができる。   For this reason, for example, if the temperature in the reactor 22 is set to a predetermined temperature (approximately 1300 ° C. or higher) at which the hardly decomposable perfluorocarbon can be easily pyrolyzed, the temperature is detected by the temperature detecting means 58. The mass flow rate control means 38 is operated according to the temperature in the reactor 22 and the amount of the working gas G supplied to the atmospheric pressure plasma P is increased or decreased, and the output of the atmospheric pressure plasma P is adjusted. As a result, the temperature in the reactor 22 is always maintained at the set temperature, and the processing target gas F can be reliably removed in the reactor 22. Further, since the reactor 22 is not constantly exposed to the ultra-high temperature heat generated when the output of the atmospheric pressure plasma P is maximized, the members are prevented from being damaged by the ultra-high temperature heat as much as possible. Can be made.

本発明によれば、作動ガスと熱分解後の処理対象ガスとを含む高温の排ガスは、プラズマ分解機から排出された後、冷却部において酸素または水分と接触することのない状態で窒素酸化物が生成しない温度に冷却されるので、温度の高い窒素と酸素とが接触する機会を著しく低減させることができ、窒素酸化物の副生を極小化することができる。   According to the present invention, the high-temperature exhaust gas containing the working gas and the gas to be treated after pyrolysis is discharged from the plasma decomposing machine and then is in a state where it does not come into contact with oxygen or moisture in the cooling unit. Therefore, the opportunity of contact between nitrogen and oxygen having a high temperature can be significantly reduced, and the by-product of nitrogen oxides can be minimized.

また、請求項3および4に係る発明によれば、窒素酸化物の発生を抑制しつつ処理対象ガスの分解を高くすることができる。   Moreover, according to the invention which concerns on Claim 3 and 4, decomposition | disassembly of process target gas can be made high, suppressing generation | occurrence | production of nitrogen oxides.

さらに、請求項6に係る発明によれば、反応器が二重管で構成され、排ガスRと処理対象ガスFとの間で熱交換が行われるので、大気圧プラズマに送給する処理対象ガスを十分に予熱することが可能であり、同時に熱分解後の高温の排ガスを冷却することができる。したがって、大気圧プラズマの出力を低減できると共に、大流量の処理対象ガスを確実にかつ効率的に熱分解して除害することができ、さらに熱分解後の排ガスの冷却部における冷却負担を低減することができる。   Furthermore, according to the invention which concerns on Claim 6, since a reactor is comprised with a double tube and heat exchange is performed between the waste gas R and the process target gas F, the process target gas supplied to atmospheric pressure plasma is performed. Can be sufficiently preheated, and at the same time, the high-temperature exhaust gas after pyrolysis can be cooled. Therefore, it is possible to reduce the output of atmospheric pressure plasma, to reliably and efficiently thermally decompose the gas to be processed at a large flow rate, and to reduce the cooling burden on the exhaust gas cooling section after pyrolysis. can do.

以上のように、本発明によれば、窒素酸化物の副生を極めて小さくしつつ、処理対象ガスを分解することのできるガス処理装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a gas processing apparatus capable of decomposing a gas to be processed while extremely reducing nitrogen oxide by-product.

以下、本発明を図示実施例に従って説明する。図1は本実施例に係るガス処理装置10の概要を示した構成図である。この図が示すように、本実施例のガス処理装置10は、大略、プラズマ分解機12と冷却部13と入口スクラバー14と出口スクラバー15とで構成されている。   The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a gas processing apparatus 10 according to the present embodiment. As shown in this figure, the gas processing apparatus 10 of this embodiment is generally composed of a plasma decomposing machine 12, a cooling unit 13, an inlet scrubber 14, and an outlet scrubber 15.

プラズマ分解機12は、高温の大気圧プラズマPを用いて処理対象ガスFを熱分解するものであり、プラズマ発生装置16、電源ユニット18、作動ガス送給ユニット20、反応器22および分解助剤送給ユニット23などで構成されている。   The plasma decomposing machine 12 thermally decomposes the processing target gas F using the high-temperature atmospheric pressure plasma P. The plasma generating apparatus 16, the power supply unit 18, the working gas supply unit 20, the reactor 22, and the decomposition auxiliary agent. It consists of a feeding unit 23 and the like.

プラズマ発生装置16は、高温の大気圧プラズマPをその内部で発生させるものであり、黄銅などの金属材料からなり、上下両面が開口した短筒状のトーチボディ16aを有する。このトーチボディ16aの先端にはアノード16bが連設されており、その内部には棒状のカソード16cが取着されている。   The plasma generator 16 generates a high-temperature atmospheric pressure plasma P therein, and includes a short cylindrical torch body 16a made of a metal material such as brass and having both upper and lower surfaces opened. An anode 16b is connected to the tip of the torch body 16a, and a rod-like cathode 16c is attached inside the anode 16b.

アノード16bは、銅またはタングステンなどの高い導電性を有する高融点金属で構成され、内部にプラズマ発生室16dが凹設された円筒状のノズルである。このアノード16bの下面中心部にはプラズマ発生室16d内で生成した大気圧プラズマPを噴出させるプラズマ噴出孔16eが貫設されており、アノード16b側面の上部には作動ガス送給口16fが設けられている。   The anode 16b is a cylindrical nozzle made of a high melting point metal having high conductivity such as copper or tungsten and having a plasma generation chamber 16d recessed therein. A plasma ejection hole 16e for ejecting the atmospheric pressure plasma P generated in the plasma generation chamber 16d is provided in the center of the lower surface of the anode 16b, and a working gas supply port 16f is provided on the upper side of the anode 16b. It has been.

カソード16cは、銅などの高い導電性を有する高融点金属からなる本体部と、トリウム或いはランタンを混入させたタングステンからなり、先端に向けてその外径が紡錘状に縮径した先端部とで構成された棒状の部材である。このカソード16cの先端部分は、アノード16b内に凹設されたプラズマ発生室16dに配設されている。   The cathode 16c is composed of a main body portion made of a high melting point metal having high conductivity such as copper, and a tip portion made of tungsten mixed with thorium or lanthanum and having an outer diameter reduced to a spindle shape toward the tip. It is the comprised rod-shaped member. The tip of the cathode 16c is disposed in a plasma generation chamber 16d that is recessed in the anode 16b.

なお、アノード16bとカソード16cとの間には、トーチボディ16aを介してこれらの間で通電(短絡)しないように四フッ化エチレン樹脂やセラミックなどの絶縁材料(図示せず)が介装されている。また、アノード16bおよびカソード16cの内部には、冷却水通流路(図示せず)が設けられており、これらの部材を冷却するようにしている。   An insulating material (not shown) such as tetrafluoroethylene resin or ceramic is interposed between the anode 16b and the cathode 16c so as not to energize (short-circuit) between them via the torch body 16a. ing. A cooling water passage (not shown) is provided inside the anode 16b and the cathode 16c so as to cool these members.

そして、以上のように構成されたアノード16bおよびカソード16cには、所定の放電電圧を印加してアノード16bとカソード16cとの間にアークを生起する電源ユニット18が接続されている。   The anode 16b and the cathode 16c configured as described above are connected to a power supply unit 18 that applies a predetermined discharge voltage to generate an arc between the anode 16b and the cathode 16c.

電源ユニット18は、上述したアノード16bおよびカソード16cに所定の放電電圧を印加してプラズマアークを生起させるものであり、具体的には図2に示すように、交流電源24を整流器26で全波整流し、平滑リアクトル28aおよび平滑コンデンサ28bにて構成された直流フィルタ28で平滑して直流化した後、この直流をIGBT、トランジスタ等のスイッチング素子で高周波スイッチングさせるインバータ30により高周波交流に変換し、この高周波交流を変圧器32で所定の電圧に変圧後、再び整流器34で整流し、平滑リアクトル36aおよび平滑コンデンサ36bにて構成された直流フィルタ36で平滑して直流を供給する、いわゆるスイッチング方式の直流電源装置が好適である。   The power supply unit 18 applies a predetermined discharge voltage to the above-described anode 16b and cathode 16c to generate a plasma arc. Specifically, as shown in FIG. After rectification and smoothing with a direct current filter 28 composed of a smoothing reactor 28a and a smoothing capacitor 28b, the direct current is converted into high frequency alternating current by an inverter 30 that performs high frequency switching with switching elements such as IGBTs and transistors, This high-frequency alternating current is transformed to a predetermined voltage by the transformer 32, rectified again by the rectifier 34, smoothed by the direct current filter 36 composed of the smoothing reactor 36a and the smoothing capacitor 36b, and supplied with direct current. A DC power supply device is suitable.

作動ガス送給ユニット20(図1参照)は、アノード16bのプラズマ発生室16d内に作動ガスGとして用いられる窒素ガスを送給するものであり、作動ガスGを貯蔵する貯蔵タンク20aと、この貯蔵タンク20aとアノード16bに設けられた作動ガス送給口16fとを連通する作動ガス送給配管20bとを有する。   The working gas feeding unit 20 (see FIG. 1) feeds nitrogen gas used as the working gas G into the plasma generation chamber 16d of the anode 16b, and a storage tank 20a for storing the working gas G, A working gas feed pipe 20b that communicates between the storage tank 20a and a working gas feed port 16f provided in the anode 16b is provided.

ところで、本実施例のプラズマ分解機12には、作動ガス送給配管20bに質量流量制御手段38が取付けられている。この質量流量制御手段38は、作動ガス送給配管20bを介してプラズマ発生室16d内に送給する作動ガスGの量を制御するものである。具体的には、図3に示すように、センサ管路(図示せず)内を流れる作動ガスGの質量流量を測定し、その測定値を流量信号として出力する流量センサ40と、作動ガス送給配管20b内の作動ガスGの通流量を制御する電磁弁にて構成されたコントロールバルブ42と、流量センサ40の流量信号と後述する温度検出手段58の出力する流量設定信号L1とを比較し、両者が等しくなるようにコントロールバルブ42に対して制御電流を出力する比較制御回路44とを具備する。   Incidentally, in the plasma decomposing machine 12 of this embodiment, mass flow rate control means 38 is attached to the working gas supply pipe 20b. The mass flow rate control means 38 controls the amount of the working gas G fed into the plasma generation chamber 16d through the working gas feed pipe 20b. Specifically, as shown in FIG. 3, the mass flow rate of the working gas G flowing in the sensor pipe (not shown) is measured, and the measured value is output as a flow rate signal. The control valve 42 constituted by an electromagnetic valve for controlling the flow rate of the working gas G in the supply pipe 20b is compared with the flow rate signal of the flow rate sensor 40 and the flow rate setting signal L1 output from the temperature detecting means 58 described later. And a comparison control circuit 44 that outputs a control current to the control valve 42 so that they are equal to each other.

反応器22は、図4に示すように、外管46および内管48を備える二重管で構成された本体22aを有する。この本体22aを構成する外管46および内管48は、SUS304やハステロイ(登録商標)などの耐蝕性を有する金属材料で形成された直管型の部材であり、これらの長手方向両端部を互いに連結することによって外管46と内管48との間に所定の空間Sが形成されている。なお、本体22aを構成する材料は、内管48の内面と空間Sとの間の熱伝導性を考慮した場合、上述したように金属材料が好適であるが、例えば、処理対象ガスFの腐蝕性が極めて強く、耐蝕性の金属材料をも腐蝕するような場合には、本体22aをキャスタブルやセラミックなどの材料で構成するようにしてもよい。つまり、本体22aを構成する材料は金属材料に限定されるものではない。   As shown in FIG. 4, the reactor 22 has a main body 22 a composed of a double tube including an outer tube 46 and an inner tube 48. The outer tube 46 and the inner tube 48 constituting the main body 22a are straight tube members made of a corrosion-resistant metal material such as SUS304 or Hastelloy (registered trademark), and both longitudinal ends thereof are mutually connected. By connecting, a predetermined space S is formed between the outer tube 46 and the inner tube 48. The material constituting the main body 22a is preferably a metal material as described above in consideration of the thermal conductivity between the inner surface of the inner tube 48 and the space S. For example, the material 22F is corroded. When the corrosion resistance of the highly resistant and corrosion-resistant metal material is also affected, the main body 22a may be made of a material such as castable or ceramic. That is, the material constituting the main body 22a is not limited to a metal material.

また、外管46の下部(すなわちプラズマ発生装置16から最も離間した端部)には、半導体製造装置などから排出される処理対象ガスFを空間Sに導入するための処理対象ガス導入口50が貫設されており、内管48の上部(すなわちプラズマ発生装置16に最も近接した端部)には、空間S内に導入した処理対象ガスFを大気圧プラズマPに向けてスパイラル状に吹き込む複数の処理対象ガス送給口52が貫設されている(図5参照)。このため、処理対象ガスFは、外管46と内管48との間の空間Sを下から上(すなわち大気圧プラズマPの下流側から上流側)に向けて通流した後、大気圧プラズマPに送給されることとなる。   Further, a processing target gas inlet 50 for introducing the processing target gas F discharged from the semiconductor manufacturing apparatus or the like into the space S is provided at the lower portion of the outer tube 46 (that is, the end portion farthest from the plasma generator 16). A plurality of target gases F introduced into the space S are spirally blown toward the atmospheric pressure plasma P into the upper portion of the inner tube 48 (that is, the end closest to the plasma generator 16). The gas supply port 52 for processing is provided through (see FIG. 5). Therefore, the processing target gas F flows through the space S between the outer tube 46 and the inner tube 48 from the bottom to the top (that is, from the downstream side to the upstream side of the atmospheric pressure plasma P), and then the atmospheric pressure plasma. Will be sent to P.

そして、本体22aには、内部に噴出させた大気圧プラズマPの下流側先端に対応する位置に段部54が設けられており、段部54より上側の大気圧プラズマPに対面する部分Lにおける外管46および内管48の径が拡大されると共に、当該拡径部分Lにおける内管48の内面には、キャスタブルからなり拡径部分Lにおける内管48の内径と略同等の外径を有する円筒状の耐火壁56が交換可能に嵌挿されている。   The main body 22a is provided with a step portion 54 at a position corresponding to the downstream end of the atmospheric pressure plasma P ejected inside, and in the portion L facing the atmospheric pressure plasma P above the step portion 54. The diameters of the outer tube 46 and the inner tube 48 are enlarged, and the inner surface of the inner tube 48 in the expanded diameter portion L is made of castable and has an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the inner tube 48 in the expanded diameter portion L. A cylindrical fireproof wall 56 is inserted in a replaceable manner.

この反応器22は上端がプラズマ発生装置16の大気圧プラズマP噴出側に連結されており、下端に設けられた開口22bが反応器22内で分解処理した処理対象ガスFと作動ガスGとを含む排ガスRの排出端となっている。   The upper end of the reactor 22 is connected to the atmospheric pressure plasma P ejection side of the plasma generator 16, and an opening 22 b provided at the lower end of the reactor gas F and the working gas G decomposed in the reactor 22. It becomes the discharge end of the exhaust gas R containing.

また、大気圧プラズマPならびに処理対象ガスFを囲繞するこの反応器22では、その内部空間に、高温の大気圧プラズマPによって温められた高温領域が形成されることになる。そして、本実施例では、この反応器22に、反応器22内の温度を検出する温度検出手段58が取り付けられている。   Further, in the reactor 22 surrounding the atmospheric pressure plasma P and the processing target gas F, a high temperature region heated by the high temperature atmospheric pressure plasma P is formed in the internal space. In this embodiment, a temperature detecting means 58 for detecting the temperature in the reactor 22 is attached to the reactor 22.

温度検出手段58は、図1に示すように、反応器22の内表面側と外表面側とを連通するようにして取り付けられ、反応器22の内面と大気圧プラズマPとの隙間(すなわち上述した高温領域)の温度を検出する1または複数の熱電対58aと、熱電対58aおよび質量流量制御手段38に対して電気的に接続され、熱電対58aから入力される温度検出信号L2が予め設定する設定温度と一致するように質量流量制御手段38に所定の信号(本実施例の場合は「流量設定信号L1」)を出力するコントローラ58bとで構成されている。   As shown in FIG. 1, the temperature detection means 58 is attached so that the inner surface side and the outer surface side of the reactor 22 communicate with each other, and the gap between the inner surface of the reactor 22 and the atmospheric pressure plasma P (that is, the above-mentioned) The temperature detection signal L2 input from the thermocouple 58a is set in advance, and is electrically connected to the thermocouple 58a and the mass flow rate control means 38. The controller 58b outputs a predetermined signal (“flow rate setting signal L1” in the case of the present embodiment) to the mass flow rate control means 38 so as to coincide with the set temperature.

分解助剤送給ユニット23は、図4に示すように、処理対象ガスFの分解助剤Aである水分を反応器22に送給するためのユニットであり、外管46の内面に取り付けられて空間Sに開口する、SUS304などの金属で形成されたノズル60と、ノズル60に分解助剤Aを導く配管62と、配管62に取り付けられた流量計64と、ノズル60と流量計64との間の配管に取り付けられた、流量調整手段66としての流量調整バルブ66と、ストップバルブ68と、流量調整バルブ66に対して電気的に接続され、図示しない半導体製造装置から出力された、処理対象ガスF中の処理対象物の流量信号S1に基づいて処理対象ガスF中の処理対象物の分解に必要な量の流量信号S2を流量調整バルブ66に出力する流量制御手段69とで構成されている。なお、「処理対象ガスF中の処理対象物の分解に必要な量」とは、添加した水分の全てが処理対象物の分解に使用される量のことを意味する。   As shown in FIG. 4, the decomposition auxiliary agent supply unit 23 is a unit for supplying moisture, which is the decomposition auxiliary agent A of the processing target gas F, to the reactor 22, and is attached to the inner surface of the outer tube 46. A nozzle 60 made of a metal such as SUS304, a pipe 62 for introducing the decomposition aid A to the nozzle 60, a flow meter 64 attached to the pipe 62, a nozzle 60 and a flow meter 64. A flow rate adjusting valve 66 as a flow rate adjusting means 66, a stop valve 68, and a flow rate adjusting valve 66, which are attached to the pipe between them, are electrically connected to each other and output from a semiconductor manufacturing apparatus (not shown). Based on the flow rate signal S1 of the processing object in the target gas F, a flow rate control means 69 that outputs a flow rate signal S2 in an amount necessary for the decomposition of the processing target object in the processing target gas F to the flow rate adjusting valve 66 is provided. It is. The “amount necessary for decomposing the processing object in the processing object gas F” means an amount in which all of the added water is used for decomposing the processing object.

冷却部13は、図1に示すように、反応器22の開口22bから排出された高温の排ガスRを受け入れ、排ガスRが有する熱を奪って、排ガスRを少なくとも窒素酸化物が生成しない温度まで冷却するものであり、本実施例では、排ガス導入ダクト70と、熱交換器72と、排ガス排出ダクト74とで大略構成されている。   As shown in FIG. 1, the cooling unit 13 receives the high-temperature exhaust gas R discharged from the opening 22 b of the reactor 22, deprives the heat of the exhaust gas R, and at least reaches a temperature at which nitrogen oxides are not generated. In this embodiment, the exhaust gas introduction duct 70, the heat exchanger 72, and the exhaust gas discharge duct 74 are roughly configured.

排ガス導入ダクト70は、一端が反応器22の開口22bに接続され、他端が熱交換器72に接続されたダクトであり、その内面は耐火材76でライニングされている。もちろん、耐火材76は、耐火材と断熱材との積層材であってもよい。また、耐火材等の材質は、排ガスRの性質に応じて耐熱性や耐摩耗性に優れた材質が選択される。   The exhaust gas introduction duct 70 is a duct having one end connected to the opening 22 b of the reactor 22 and the other end connected to the heat exchanger 72, and the inner surface thereof is lined with a refractory material 76. Of course, the refractory material 76 may be a laminated material of the refractory material and the heat insulating material. Further, as the material for the refractory material, a material having excellent heat resistance and wear resistance is selected according to the properties of the exhaust gas R.

熱交換器72は、図6に示すように、略直方体状のケーシング77と、ケーシング77が有する1の面(図6中の左側面)に設けられた複数の開口Oと当該面に対向する他の面(図6中の右側面)に設けられた開口Oとを連通するようにしてケーシング77の内部に取り付けられた複数の伝熱管78と、伝熱管78に直交する向きにケーシング77の内側を仕切る複数のプレート80と、ケーシング77(本実施例では図6中の上面)に設けられた、冷却水Cをケーシング77の内部に導入するための冷却水入口孔82に接続された冷却水導入管84と、冷却水Cをケーシング77の内部から排出するための冷却水出口孔86にそれぞれ接続された冷却水排出管88とを有している。   As shown in FIG. 6, the heat exchanger 72 faces a substantially rectangular parallelepiped casing 77 and a plurality of openings O provided on one surface (left side surface in FIG. 6) of the casing 77 and the surface. A plurality of heat transfer tubes 78 attached to the inside of the casing 77 so as to communicate with the opening O provided on the other surface (the right side surface in FIG. 6), and the casing 77 in a direction orthogonal to the heat transfer tubes 78. Cooling connected to the cooling water inlet hole 82 for introducing the cooling water C into the inside of the casing 77 provided in the plurality of plates 80 partitioning the inside and the casing 77 (the upper surface in FIG. 6 in this embodiment). A water introduction pipe 84 and a cooling water discharge pipe 88 respectively connected to a cooling water outlet hole 86 for discharging the cooling water C from the inside of the casing 77 are provided.

また、複数のプレート80は、一端がケーシング77内部の上面と接続され、他端がケーシング77内部の下面から離間した状態で取り付けられている複数のプレート80aと、一端がケーシング77内部の上面から離間し、他端がケーシング77内部の下面に接続された状態で取り付けられている複数のプレート80bとが互いに交互に配設されることにより構成されている。   The plurality of plates 80 have one end connected to the upper surface inside the casing 77 and the other end attached in a state of being separated from the lower surface inside the casing 77, and one end from the upper surface inside the casing 77. A plurality of plates 80b that are spaced apart and attached in a state where the other end is connected to the lower surface inside the casing 77 are arranged alternately.

なお、本実施例では、耐腐食性を考慮して伝熱管78にハステロイを使用しているが、排ガスRの性質に応じた耐腐食性および耐熱性を有する材質であれば、他の材質を用いてもよい。また、熱交換器72の能力は所定の排ガスRを窒素酸化物生成温度下限である500℃程度よりも低い温度まで冷却できればよい。その際、排ガスRの温度をできるだけ短い時間で冷却(つまり、急冷)できるようにすることが好ましい。   In this embodiment, Hastelloy is used for the heat transfer tube 78 in consideration of corrosion resistance. However, other materials may be used as long as they have corrosion resistance and heat resistance according to the properties of the exhaust gas R. It may be used. Moreover, the capability of the heat exchanger 72 should just cool the predetermined waste gas R to temperature lower than about 500 degreeC which is a nitrogen oxide production temperature minimum. At that time, it is preferable that the temperature of the exhaust gas R can be cooled (that is, rapidly cooled) in the shortest possible time.

排ガス排出ダクト74は、図1に示すように、一端が熱交換器72に接続され、他端が出口スクラバー15に接続されたダクトである。なお、本実施例では、排ガス排出ダクト74の内面は耐火材でライニングされていないが、熱交換器72から排出された排ガスRの温度設定や排ガスRの性質に応じて耐熱性や耐摩耗性に優れた耐火材などでライニングしてもよい。   As shown in FIG. 1, the exhaust gas discharge duct 74 is a duct having one end connected to the heat exchanger 72 and the other end connected to the outlet scrubber 15. In the present embodiment, the inner surface of the exhaust gas discharge duct 74 is not lined with a refractory material, but the heat resistance and wear resistance depend on the temperature setting of the exhaust gas R discharged from the heat exchanger 72 and the properties of the exhaust gas R. It may be lined with an excellent fireproof material.

このように、冷却部13は、プラズマ分解機12から排出された排ガスRに酸素または水分が接触することなく、窒素酸化物が生成しない温度まで排ガスRを冷却できるようになっている。(なお、前記「酸素または水分」には、処理対象ガスFがプラズマ分解機12に供給される前において処理対象ガスFそのものに含まれていた酸素または水分、あるいは処理対象ガスFが大気圧プラズマPに与えられるまでに処理対象ガスFに加えられた酸素または水分は含まれない。例えば、ノズル60から処理対象ガスFに添加される水分は、前記「酸素または水分」には含まれない。)   In this manner, the cooling unit 13 can cool the exhaust gas R to a temperature at which nitrogen oxides are not generated without contact of oxygen or moisture with the exhaust gas R discharged from the plasma decomposer 12. (Note that “oxygen or moisture” includes oxygen or moisture contained in the processing target gas F itself before the processing target gas F is supplied to the plasma decomposing unit 12, or the processing target gas F is atmospheric pressure plasma. Oxygen or moisture added to the processing target gas F before being given to P is not included, for example, moisture added to the processing target gas F from the nozzle 60 is not included in the “oxygen or moisture”. )

入口スクラバー14は、図示しない半導体製造装置などから供給される処理対象ガスFに水Wを噴霧することにより、処理対象ガスF中に含まれる固形成分や水溶性成分を水洗除去するものであり、半導体製造装置などに接続された入口ダクト90と、水洗された後の処理対象ガスFを処理対象ガス導入口50に導く出口ダクト92と、入口スクラバー本体94と、処理対象ガスFに水Wを噴霧する水噴射手段95とを有している。   The inlet scrubber 14 is for washing and removing solid components and water-soluble components contained in the processing target gas F by spraying water W onto the processing target gas F supplied from a semiconductor manufacturing apparatus (not shown). An inlet duct 90 connected to a semiconductor manufacturing apparatus or the like, an outlet duct 92 that guides the processing target gas F after being washed to the processing target gas introduction port 50, an inlet scrubber body 94, and water W to the processing target gas F. Water spraying means 95 for spraying.

入口スクラバー本体94は、プラズマ分解機12の近傍に立設された中空の円柱状体であり、その下部に入口ダクト90が接続された入口ダクト接続孔96が設けられており、その上端部に出口ダクト92が接続された出口ダクト接続孔98が設けられている。また、入口スクラバー本体94の底部は、水噴射手段95で噴射する水Wを貯留するための水貯留槽100となっている。   The inlet scrubber main body 94 is a hollow columnar body that is erected in the vicinity of the plasma decomposing machine 12, and is provided with an inlet duct connection hole 96 to which an inlet duct 90 is connected at the lower portion thereof, and at the upper end thereof. An outlet duct connection hole 98 to which the outlet duct 92 is connected is provided. Further, the bottom of the inlet scrubber main body 94 is a water storage tank 100 for storing the water W injected by the water injection means 95.

水噴射手段95は、処理対象ガスFに向けて水Wを噴射する水噴射ノズル102と、水噴射ノズル102に水Wを供給する水供給装置104と、水供給制御手段106とを有している。   The water injection means 95 includes a water injection nozzle 102 that injects water W toward the processing target gas F, a water supply device 104 that supplies the water W to the water injection nozzle 102, and a water supply control means 106. Yes.

水噴射ノズル102は、入口スクラバー本体94の内部に配設されたスプレーノズル102aと、一端が入口スクラバー本体94の下端側部に貫設され、他端がスプレーノズル102aに接続された配管102bとで構成されており、水貯留槽100とスプレーノズル102aとは配管102bを介して連通されている。   The water injection nozzle 102 includes a spray nozzle 102a disposed inside the inlet scrubber body 94, a pipe 102b having one end penetrating the lower end side of the inlet scrubber body 94 and the other end connected to the spray nozzle 102a. The water storage tank 100 and the spray nozzle 102a are communicated with each other through a pipe 102b.

水供給装置104は、水貯留槽100に貯留された水Wをスプレーノズル102aまで汲み上げるためのポンプであって配管102bに取り付けられており、水供給制御手段106からの停止信号S3によって水Wの汲み上げを停止し、作動信号S4によって水Wの汲み上げを行う。   The water supply device 104 is a pump for pumping the water W stored in the water storage tank 100 to the spray nozzle 102a, and is attached to the pipe 102b. The water supply device 104 receives the water W by the stop signal S3 from the water supply control means 106. The pumping is stopped, and the water W is pumped up by the operation signal S4.

水供給制御手段106は、水供給装置104に停止信号S3あるいは作動信号S4を出力する手段であり、具体的には、処理対象ガスF中の処理対象物の流量信号S1を受け、処理対象物の流量がゼロのときは水供給装置104へ停止信号S3を出力し、処理対象物の流量がゼロより大きいときは水供給装置104の作動信号S4を出力する。   The water supply control means 106 is a means for outputting a stop signal S3 or an operation signal S4 to the water supply device 104. Specifically, the water supply control means 106 receives the flow rate signal S1 of the processing object in the processing target gas F, and receives the processing target object. When the flow rate is zero, a stop signal S3 is output to the water supply device 104, and when the flow rate of the processing object is greater than zero, an operation signal S4 of the water supply device 104 is output.

出口ダクト92には、入口スクラバー本体94から排出された処理対象ガスF中に含まれるミスト(気化していない粒子状の水W)を捕捉し、当該ミストが反応器22に不所望に流入するのを防止するためのフィルタ107が取り付けられている。   The outlet duct 92 captures mist (particulate water W that has not been vaporized) contained in the processing target gas F discharged from the inlet scrubber body 94, and the mist flows undesirably into the reactor 22. A filter 107 for preventing this is attached.

出口スクラバー15は、冷却部13で冷却された排ガスR中に含まれる固形成分や水溶性成分を水洗除去するものであり、排ガス排出ダクト74に接続された入口ダクト108と、水洗された後の排ガスRをガス処理装置10の外に導く出口ダクト110と、出口スクラバー本体112と、排ガスRに水Wを噴霧する水噴射手段114とを有している。   The outlet scrubber 15 is for removing solid components and water-soluble components contained in the exhaust gas R cooled by the cooling unit 13 with water, and the inlet duct 108 connected to the exhaust gas discharge duct 74 and the water after being washed with water. An outlet duct 110 that guides the exhaust gas R to the outside of the gas processing apparatus 10, an outlet scrubber main body 112, and water injection means 114 that sprays water W onto the exhaust gas R are provided.

出口スクラバー本体112は、プラズマ分解機12の側方に立設された中空の円柱状体であり、その下側部に入口ダクト108が接続される入口ダクト接続孔116が設けられており、その上端側部に出口ダクト110が接続される出口ダクト接続孔118が設けられている。また、出口スクラバー本体112の底部は、水噴射手段114で噴射する水Wを貯留するための水貯留槽120となっている。   The outlet scrubber main body 112 is a hollow columnar body standing on the side of the plasma decomposing machine 12, and an inlet duct connection hole 116 to which the inlet duct 108 is connected is provided on the lower side thereof. An outlet duct connection hole 118 to which the outlet duct 110 is connected is provided on the upper end side portion. Moreover, the bottom part of the exit scrubber main body 112 serves as a water storage tank 120 for storing the water W injected by the water injection means 114.

水噴射手段114は、排ガスRに向けて水Wを噴射する水噴射ノズル122と、水噴射ノズル122に水Wを供給する水供給装置124とで構成されている。   The water injection unit 114 includes a water injection nozzle 122 that injects water W toward the exhaust gas R, and a water supply device 124 that supplies the water W to the water injection nozzle 122.

水噴射ノズル122は、出口スクラバー本体112の内部に配設されたスプレーノズル122aと、一端が出口スクラバー本体112の下端側部に貫設され、他端がスプレーノズル122aに接続された配管122bとで構成されており、水貯留槽120とスプレーノズル112aとが配管122bを介して連通されている。   The water injection nozzle 122 includes a spray nozzle 122a disposed inside the outlet scrubber body 112, a pipe 122b having one end penetrating the lower end side of the outlet scrubber body 112 and the other end connected to the spray nozzle 122a. The water storage tank 120 and the spray nozzle 112a are communicated with each other via a pipe 122b.

水供給装置124は、水貯留槽120に貯留された水Wをスプレーノズル122aまで汲み上げるためのポンプであり、配管122bに取り付けられている。   The water supply device 124 is a pump for pumping the water W stored in the water storage tank 120 to the spray nozzle 122a, and is attached to the pipe 122b.

本実施例に係るガス処理装置10を用いて処理対象ガスFを除害する際には、まず、図示しないプラズマ分解機12の電源をオンにして、コントローラ58bの設定温度を処理対象ガスFが容易に熱分解する所定の温度に設定した温度検出手段58を作動させると共に、質量流量制御手段38を作動させてプラズマ発生室16d内に作動ガスGを送給する。また、冷却部13への冷却水Cの供給および出口スクラバー15の水供給装置124を作動させてスプレーノズル122aからの水噴射を開始する。   When detoxifying the processing target gas F using the gas processing apparatus 10 according to the present embodiment, first, the power source of the plasma decomposition machine 12 (not shown) is turned on, and the processing target gas F sets the set temperature of the controller 58b. The temperature detection means 58 set to a predetermined temperature that is easily thermally decomposed is operated, and the mass flow rate control means 38 is operated to feed the working gas G into the plasma generation chamber 16d. Further, the supply of the cooling water C to the cooling unit 13 and the water supply device 124 of the outlet scrubber 15 are operated to start water injection from the spray nozzle 122a.

続いて、電源ユニット18を作動させると共に、プラズマ分解機12の大気圧プラズマ点火スイッチ(図示せず)をオンにしてプラズマ発生装置16の電極16b、16c間に電圧を印加し、プラズマ噴出孔16eから大気圧プラズマPを噴出させる。   Subsequently, the power supply unit 18 is operated, and an atmospheric pressure plasma ignition switch (not shown) of the plasma decomposing machine 12 is turned on to apply a voltage between the electrodes 16b and 16c of the plasma generator 16, and the plasma ejection holes 16e. The atmospheric pressure plasma P is ejected from

ここで、大気圧プラズマP噴出直後のように、熱電対58aにて計測される反応器22内の温度が設定温度よりも低い場合、温度検出手段58のコントローラ58bから質量流量制御手段38の比較制御回路44に対して作動ガスGの送給量を増やすよう所定の流量設定信号L1が与えられる。すると、比較制御回路44においてこの流量設定信号L1と流量センサ40の流量信号とが比較され、この比較制御回路44からコントロールバルブ42に対して両者が等しくなるように(具体的には、作動ガスGの送給量を増やすように)所定の制御電流が与えられる。この結果、コントロールバルブ42が開操作されてプラズマ発生室16d内への作動ガスGの送給量が増やされ、大気圧プラズマPの出力が上昇し、反応器22内が急速に昇温するようになる。   Here, when the temperature in the reactor 22 measured by the thermocouple 58a is lower than the set temperature, such as immediately after the atmospheric pressure plasma P is jetted, the controller 58b of the temperature detection means 58 compares the mass flow rate control means 38. A predetermined flow rate setting signal L1 is given to the control circuit 44 so as to increase the supply amount of the working gas G. Then, the flow rate setting signal L1 and the flow rate signal of the flow rate sensor 40 are compared in the comparison control circuit 44 so that both are equal to the control valve 42 from the comparison control circuit 44 (specifically, the working gas A predetermined control current is applied (to increase the feed amount of G). As a result, the control valve 42 is opened to increase the supply amount of the working gas G into the plasma generation chamber 16d, the output of the atmospheric pressure plasma P is increased, and the temperature in the reactor 22 is rapidly increased. become.

続いて、温度検出手段58にて検出される反応器22内の温度が所定の設定温度に達したところで、半導体製造装置などから処理対象ガスFを入口スクラバー14に供給する。   Subsequently, when the temperature in the reactor 22 detected by the temperature detection means 58 reaches a predetermined set temperature, the processing target gas F is supplied to the inlet scrubber 14 from a semiconductor manufacturing apparatus or the like.

入口スクラバー14へ処理対象ガスFの供給が開始される直前には、水供給制御手段106に出力される流量信号S1がゼロより大きくなり、水供給制御手段106から水供給装置104に作動信号S4が出力され、水供給装置104が作動を開始することにより、水貯留槽100に貯留された水Wがスプレーノズル102aから噴射される。   Immediately before the supply of the processing target gas F to the inlet scrubber 14 is started, the flow rate signal S1 output to the water supply control means 106 becomes larger than zero, and the operation signal S4 is sent from the water supply control means 106 to the water supply device 104. Is output, and the water supply device 104 starts operating, whereby the water W stored in the water storage tank 100 is sprayed from the spray nozzle 102a.

入口スクラバー14で水洗された処理対象ガスFは、出口ダクト92および処理対象ガス導入口50を介して反応器22に導入され、大気圧プラズマPを囲繞するようにしてスパイラル状に供給される。また、同時に分解助剤Aがノズル60から空間Sに供給され、処理対象ガスFの分解が開始される(なお、分解助剤Aの働きについては後述する。)。   The processing target gas F washed with water by the inlet scrubber 14 is introduced into the reactor 22 through the outlet duct 92 and the processing target gas introduction port 50, and is supplied spirally so as to surround the atmospheric pressure plasma P. At the same time, the decomposition aid A is supplied from the nozzle 60 to the space S, and the decomposition of the processing target gas F is started (the function of the decomposition aid A will be described later).

内管48の内側で分解された処理対象ガスFと作動ガスGとを含む排ガスRは、反応器22の開口22bから排出された後、冷却部13の排ガス導入ダクト70を通流し、熱交換器72の側面に設けられた開口Oから伝熱管78の内部に導入される。そして、排ガスRが伝熱管78の内部を通過する際、排ガスRの有する熱が伝熱管78を介して冷却水Cに与えられる。このとき、冷却水入口孔82から導入された冷却水Cは、プレート80により仕切られたケーシング77の内部を蛇行して通流した後に冷却水出口孔86から排出される。したがって、本実施例の冷却部13によれば、冷却水Cが伝熱管78と接触する機会が増大するので、排ガスRを効率的に冷却することができる。   The exhaust gas R including the processing target gas F and the working gas G decomposed inside the inner pipe 48 is discharged from the opening 22b of the reactor 22, and then flows through the exhaust gas introduction duct 70 of the cooling unit 13 for heat exchange. It is introduced into the inside of the heat transfer tube 78 through an opening O provided on the side surface of the vessel 72. When the exhaust gas R passes through the heat transfer tube 78, the heat of the exhaust gas R is given to the cooling water C through the heat transfer tube 78. At this time, the cooling water C introduced from the cooling water inlet hole 82 meanders through the inside of the casing 77 partitioned by the plate 80 and then is discharged from the cooling water outlet hole 86. Therefore, according to the cooling unit 13 of the present embodiment, the opportunity for the cooling water C to come into contact with the heat transfer pipe 78 is increased, so that the exhaust gas R can be efficiently cooled.

このようにして、排ガスRは、少なくとも窒素酸化物が生成しない温度まで冷却された後、熱交換器72から排出され、排ガス排出ダクト74を通って出口スクラバー15に与えられる。   In this way, the exhaust gas R is cooled to at least a temperature at which nitrogen oxides are not generated, and then is exhausted from the heat exchanger 72 and supplied to the outlet scrubber 15 through the exhaust gas exhaust duct 74.

出口スクラバー15に与えられた排ガスRは、スプレーノズル122aから噴射された水Wによって水洗された後、出口ダクト110を通ってガス処理装置10の外に導かれる。   The exhaust gas R given to the outlet scrubber 15 is washed with water W sprayed from the spray nozzle 122a, and then guided to the outside of the gas processing apparatus 10 through the outlet duct 110.

本実施例のガス処理装置10によれば、プラズマ分解機12から排出された処理対象ガスFと作動ガスGとを含む高温の排ガスRは、プラズマ分解機12から排出された後、酸素および水分と接触することなく冷却部13によって窒素酸化物が生成しない温度まで冷却される。したがって、温度の高い窒素と酸素とが結合する機会がなく、窒素酸化物を副生することなく処理対象ガスFを熱分解することができる。   According to the gas processing apparatus 10 of the present embodiment, the high temperature exhaust gas R including the processing target gas F and the working gas G discharged from the plasma decomposing machine 12 is discharged from the plasma decomposing machine 12, and then oxygen and moisture. Cooling to a temperature at which nitrogen oxides are not generated by the cooling unit 13 without contact with Therefore, there is no opportunity to combine nitrogen and oxygen having a high temperature, and the processing target gas F can be pyrolyzed without generating nitrogen oxide as a by-product.

また、詳しくは後述するが、処理対象ガスFに分解助剤Aとして水分を送給しているので、処理対象ガスF中の処理対象物を、単に大気圧プラズマPの熱で熱分解するだけでなく、当該水分に含まれる水素と反応させることで、より効率的に分解することができる。   Further, as will be described in detail later, since moisture is supplied to the processing target gas F as the decomposition aid A, the processing target in the processing target gas F is simply thermally decomposed by the heat of the atmospheric pressure plasma P. Instead, it can be decomposed more efficiently by reacting with hydrogen contained in the moisture.

また、処理対象ガスFに分解助剤Aとして供給される水分の流量は、半導体製造装置などから出力される、処理対象ガスF中の処理対象物の流量信号S1に基づき、流量制御手段69および流量調整手段66によって処理対象物の分解に必要な流量に調整される。したがって、処理対象物の流量に対して水分の流量が少なくなり、処理対象ガスFの分解効率が低くなるのを回避できる。また、処理対象物の流量に対して水分の流量が多くなることにより余剰の水分が生じ、この余剰の水分に由来する酸素が反応器22の内部で高温の作動ガスG(窒素)と反応し、窒素酸化物(NOx)が副生するのも回避できる。   The flow rate of moisture supplied as the decomposition aid A to the processing object gas F is based on the flow rate signal S1 of the processing object in the processing object gas F output from a semiconductor manufacturing apparatus or the like, and the flow rate control means 69 and The flow rate adjusting means 66 adjusts the flow rate necessary for the decomposition of the processing object. Therefore, it is possible to avoid a decrease in the decomposition efficiency of the processing target gas F due to a decrease in the flow rate of moisture relative to the flow rate of the processing target. Further, excess water is generated by increasing the flow rate of water relative to the flow rate of the object to be processed, and oxygen derived from the excess water reacts with the high-temperature working gas G (nitrogen) inside the reactor 22. Nitrogen oxide (NOx) can be avoided as a by-product.

また、本実施例によれば、反応器22が二重管で構成されると共に、外管46の下部に処理対象ガス導入口50が設けられ、内管48の上部に処理対象ガス送給口52が設けられているので、処理対象ガスFは、外管46と内管48との間の空間Sを下から上に向けて通流した後、大気圧プラズマPに送給される。この際、空間Sを通流する処理対象ガスFに内管48を介して反応器22内部の熱が与えられるようになり、大気圧プラズマPに送給する処理対象ガスFが予熱される。具体的には、反応器22内の設定温度を1100℃〜1300℃の範囲の所定温度とした場合、空間Sを通過して処理対象ガス送給口52から大気圧プラズマPに向けて送給される処理対象ガスFの温度を、概ね800〜1000℃程度まで昇温させることができる。なお、処理対象ガス導入口50と、処理対象ガス送給口52との位置関係は、処理対象ガスFが空間Sを通流して十分に予熱されることが可能であれば、本実施例の態様に限られず、他の態様であってもよい。   Further, according to the present embodiment, the reactor 22 is constituted by a double pipe, the processing target gas introduction port 50 is provided at the lower part of the outer pipe 46, and the processing target gas supply port is provided at the upper part of the inner pipe 48. 52 is provided, the processing target gas F is supplied to the atmospheric pressure plasma P after flowing through the space S between the outer tube 46 and the inner tube 48 from the bottom to the top. At this time, heat inside the reactor 22 is applied to the processing target gas F flowing through the space S via the inner pipe 48, and the processing target gas F fed to the atmospheric pressure plasma P is preheated. Specifically, when the set temperature in the reactor 22 is set to a predetermined temperature in the range of 1100 ° C. to 1300 ° C., the gas passes through the space S and is supplied from the processing object gas supply port 52 toward the atmospheric pressure plasma P. The temperature of the gas F to be processed can be raised to about 800 to 1000 ° C. Note that the positional relationship between the processing target gas introduction port 50 and the processing target gas supply port 52 is that the processing target gas F can flow through the space S and be sufficiently preheated. It is not restricted to an aspect, Another aspect may be sufficient.

また、反応器22内面の大気圧プラズマPに対面する位置にキャスタブルからなる耐火壁56が設けられているので、大気圧プラズマPによる反応器22の熱劣化を防止して反応器22の耐久性を向上させることができると共に、反応器22の耐火壁56よりも下流側では、高温の排ガスRと低温の処理対象ガスFとの間で十分に熱交換することができる。また、反応器22に段部54を設けることによって、外管46と内管48との間の空間Sを通流する処理対象ガスFの流れに乱流を生じさせ、空間Sでの滞留時間を長くすることができるので、大気圧プラズマPに送給する処理対象ガスFをより効果的に予熱することができる。さらに、耐火壁56が交換可能に取り付けられているので、大気圧プラズマPの熱で耐火壁56が熱劣化したとしても、この部分だけを交換すればよく、メンテナンス時の停止時間を短縮してガス処理装置10の稼働率を向上させることができる。   In addition, since a fire-resistant wall 56 made of castable is provided at a position facing the atmospheric pressure plasma P on the inner surface of the reactor 22, the thermal degradation of the reactor 22 due to the atmospheric pressure plasma P can be prevented and the durability of the reactor 22 can be prevented. In addition, it is possible to sufficiently exchange heat between the high-temperature exhaust gas R and the low-temperature processing target gas F on the downstream side of the refractory wall 56 of the reactor 22. Further, by providing the step portion 54 in the reactor 22, a turbulent flow is generated in the flow of the processing target gas F flowing through the space S between the outer tube 46 and the inner tube 48, and the residence time in the space S Therefore, it is possible to preheat the target gas F to be supplied to the atmospheric pressure plasma P more effectively. Furthermore, since the fire wall 56 is attached in a replaceable manner, even if the fire wall 56 is thermally deteriorated due to the heat of the atmospheric pressure plasma P, only this part needs to be replaced, and the stop time during maintenance can be shortened. The operating rate of the gas processing apparatus 10 can be improved.

また、高温の排ガスRと低温の処理対象ガスFとの間で熱交換が行なわれるので、大気圧プラズマPに送給する処理対象ガスFの予熱と排ガスRの冷却とを同時に実行することができる。このため、後段の冷却部13が担う排ガスRの冷却負担を低減することも可能となる。   Further, since heat exchange is performed between the high temperature exhaust gas R and the low temperature processing target gas F, preheating of the processing target gas F supplied to the atmospheric pressure plasma P and cooling of the exhaust gas R can be performed simultaneously. it can. For this reason, it becomes possible to reduce the cooling burden of the exhaust gas R which the subsequent cooling unit 13 bears.

また、このように予熱された処理対象ガスFが処理対象ガス送給口52から内管48の内側に導入される前に、ノズル60から供給された水分(分解助剤A)が処理対象ガスFに添加されると、以下のような反応が生じる。
[化1]
CF4+2H2O→CO2+4HF
[化2]
SF6+3H2O→SO3+6HF
In addition, before the processing target gas F preheated in this way is introduced into the inner pipe 48 from the processing target gas supply port 52, the moisture (decomposition aid A) supplied from the nozzle 60 is the processing target gas. When added to F, the following reaction occurs.
[Chemical 1]
CF 4 + 2H 2 O → CO 2 + 4HF
[Chemical 2]
SF 6 + 3H 2 O → SO 3 + 6HF

ここで、外管46と内管48との間の空間Sに分解助剤Aである水蒸気を供給しているので、処理対象ガスFが高温の作動ガスGと混ざる前に水蒸気を処理対象ガスFに混合することができる。したがって、水蒸気による処理対象ガスFの分解反応を処理対象ガスFが作動ガスGと混ざる前に開始させることができ、窒素酸化物の副生を抑えつつ、処理対象ガスFの分解効率を高めることができる。   Here, since the water vapor as the decomposition aid A is supplied to the space S between the outer tube 46 and the inner tube 48, the water vapor is processed before the processing target gas F is mixed with the high temperature working gas G. F can be mixed. Therefore, the decomposition reaction of the processing target gas F with water vapor can be started before the processing target gas F is mixed with the working gas G, and the decomposition efficiency of the processing target gas F is increased while suppressing the by-production of nitrogen oxides. Can do.

つまり、処理対象ガスFは、外管46と内管48との間の空間Sを通流することにより反応器22内部の熱を受けて予熱される。この予熱された処理対象ガスFに対して分解助剤Aとしての水蒸気を添加すると、[化1]や[化2]に示した分解反応は水蒸気が添加されるのとほぼ同時に生じる。このため、処理対象ガスFが作動ガスGと混ざる際、水蒸気に含まれていた酸素は、すでに処理対象ガスFに含まれる炭素や硫黄と反応して化学的に安定なCO2やSO3となっており、作動ガスGに含まれる高温の窒素と酸素とが反応して窒素酸化物が発生するのを抑制することができる。なお、分解助剤Aを処理対象ガス送給口52に供給しても同様の効果を得ることができる。 That is, the gas F to be treated is preheated by receiving heat inside the reactor 22 by flowing through the space S between the outer tube 46 and the inner tube 48. When water vapor as decomposition aid A is added to this preheated gas F to be treated, the decomposition reactions shown in [Chemical Formula 1] and [Chemical Formula 2] occur almost simultaneously with the addition of water vapor. For this reason, when the processing target gas F is mixed with the working gas G, the oxygen contained in the water vapor reacts with the carbon and sulfur already contained in the processing target gas F and is chemically stable with CO 2 and SO 3 . Thus, it is possible to suppress the generation of nitrogen oxides due to the reaction of high-temperature nitrogen and oxygen contained in the working gas G. The same effect can be obtained even when the decomposition aid A is supplied to the processing object gas supply port 52.

また、本実施例では、ノズル60は、SUS304などの金属で形成されている。これにより、分解助剤Aとして水を用いる場合においてノズル60に送給された水は、ノズル60の内部を通流する際にノズル60の外側を流れる、予熱された処理対象ガスFからの熱を受け、ノズル60から排出されるときには気化して水蒸気になっている。したがって、分解助剤Aとしての水を気化するための特別な装置を設ける必要がない。また、例えば、0.5L/minのCF4を処理する場合に添加すべき水の量は、0.8g/min(水蒸気ならば1L/min)程度であることから、水の気化に要する熱量は、800〜1000℃程度まで予熱された処理対象ガスFが有する熱量に比べて微量であることから、水の気化熱に処理対象ガスFが有する熱を用いても問題は生じない。 In this embodiment, the nozzle 60 is made of a metal such as SUS304. As a result, when water is used as the decomposition aid A, the water supplied to the nozzle 60 flows outside the nozzle 60 when flowing through the nozzle 60, and heat from the preheated processing target gas F is flown. When it is discharged from the nozzle 60, it is vaporized into water vapor. Therefore, it is not necessary to provide a special device for vaporizing water as the decomposition aid A. Further, for example, the amount of water to be added when processing 0.5 L / min of CF 4 is about 0.8 g / min (1 L / min in the case of water vapor). Since the amount of heat is small compared to the amount of heat of the processing target gas F preheated to about 800 to 1000 ° C., there is no problem even if the heat of the processing target gas F is used for the heat of vaporization of water.

また、本実施例に係るガス処理装置10は、ガス処理装置10に供給される処理対象ガスFを水洗する入口スクラバー14を備えているので、処理対象ガスFに含まれている固形成分や水溶性成分を処理対象ガスFがプラズマ分解機12に供給される前に予め除去しておくことができる。また、入口スクラバー14の水噴射ノズル102に水Wを通流させる水供給装置104は、処理対象物の流量がゼロのとき、水供給制御手段106からの停止信号S3を受けて停止するようになっている。このため、処理対象物がゼロであるにもかかわらず入口スクラバー14で水Wが噴射されることにより、処理対象ガスF中に混入した水Wが反応器22において熱分解され、当該水Wに由来する酸素と高温の作動ガスGとが反応して窒素酸化物が副生されるのを回避することができる。   Moreover, since the gas processing apparatus 10 which concerns on a present Example is provided with the inlet scrubber 14 which flushes the process target gas F supplied to the gas process apparatus 10, the solid component contained in the process target gas F and water-soluble The sex component can be removed in advance before the gas F to be processed is supplied to the plasma decomposer 12. Further, the water supply device 104 that allows the water W to flow through the water injection nozzle 102 of the inlet scrubber 14 stops in response to the stop signal S3 from the water supply control means 106 when the flow rate of the processing object is zero. It has become. For this reason, even though the object to be treated is zero, the water W injected by the inlet scrubber 14 is thermally decomposed in the reactor 22 by mixing the water W mixed in the object gas F into the water W. It is possible to avoid the generation of nitrogen oxides as a result of reaction between the derived oxygen and the high temperature working gas G.

また、ガス処理装置10は、冷却部13で冷却された排ガスRを水洗する出口スクラバー15を備えているので、排ガスRに含まれている固形成分や水溶性成分を除去し、より清浄な排ガスRとしてガス処理装置10から排出することができる。なお、出口スクラバーで水洗されるのは、冷却部で冷却された排ガス、つまり、窒素酸化物が生成しない温度まで冷却された排ガスの排ガスであるから、出口スクラバーにおいて噴射された水に由来する酸素によって窒素酸化物が不所望に副生されるおそれはない。なお、上記湿式スクラバーで使用する水として、冷却部13から排出された温度の高い冷却水Cを用いることが好適である。温度の高い水は分子運動が活発であり、この水を排ガスRに噴霧することにより、排ガスRの洗浄効率を向上させることができるからである。   Moreover, since the gas treatment apparatus 10 includes the outlet scrubber 15 for washing the exhaust gas R cooled by the cooling unit 13, the solid component and the water-soluble component contained in the exhaust gas R are removed, and the cleaner exhaust gas is removed. R can be discharged from the gas processing apparatus 10. In addition, since it is the waste gas cooled by the cooling unit, that is, the exhaust gas cooled to a temperature at which nitrogen oxides are not generated, oxygen discharged from water injected in the outlet scrubber is washed with water by the outlet scrubber. Therefore, there is no possibility that nitrogen oxides are undesirably by-produced. In addition, it is suitable to use the cooling water C with high temperature discharged | emitted from the cooling part 13 as water used with the said wet scrubber. This is because high temperature water has active molecular motion, and the spray efficiency of the exhaust gas R can be improved by spraying the water on the exhaust gas R.

また、大気圧プラズマPは、プラズマ発生装置16の内部で発生した後、反応器22内に供給される。これに対し、処理対象ガスFは、反応器22の内管48に設けられた処理対象ガス導入口50を通って内管48の内側に与えられる。つまり、処理対象ガスFはプラズマ発生装置16の内部を通過しないので、プラズマ発生装置16の内部で大気圧プラズマPと処理対象ガスFとが接触するのを回避することができる。   The atmospheric pressure plasma P is generated inside the plasma generator 16 and then supplied into the reactor 22. On the other hand, the processing target gas F is given to the inside of the inner tube 48 through the processing target gas inlet 50 provided in the inner tube 48 of the reactor 22. That is, since the processing object gas F does not pass through the inside of the plasma generator 16, it is possible to avoid contact between the atmospheric pressure plasma P and the processing object gas F inside the plasma generator 16.

したがって、ガス処理装置10によれば、窒素酸化物の副生量を極小化することができる。すなわち、大気圧プラズマPと酸素を含む処理対象ガスFとが接触する際の温度が高いほど、窒素酸化物が副生される可能性は高くなるが、この発明に係るプラズマ分解機12は反応器22とは別にプラズマ発生装置16を備えているので、最も高温となる「大気圧プラズマPが発生する部分」を処理対象ガスFが供給される反応器22から離隔することができ、この最も高温となる部分に酸素を含む処理対象ガスFが入ることを防止することができる。   Therefore, according to the gas processing apparatus 10, the by-product amount of nitrogen oxides can be minimized. That is, the higher the temperature at which the atmospheric pressure plasma P and the processing target gas F containing oxygen are in contact with each other, the higher the possibility that nitrogen oxides are by-produced. Since the plasma generator 16 is provided separately from the reactor 22, the “part where the atmospheric pressure plasma P is generated” that is the highest temperature can be separated from the reactor 22 to which the processing target gas F is supplied. It is possible to prevent the processing target gas F containing oxygen from entering a portion that becomes high temperature.

また、処理対象ガスFはプラズマ発生装置16内を通過しないので、大気圧プラズマPを発生させる電極16b、16cなどが処理対象ガスFと接触して腐食するおそれがない。   Further, since the processing target gas F does not pass through the plasma generator 16, there is no possibility that the electrodes 16 b and 16 c that generate the atmospheric pressure plasma P come into contact with the processing target gas F and corrode.

また、単に処理対象ガスFを予熱するだけでも低温分解性の処理対象ガスFは分解されてしまうので、パーフルオロカーボンのような難分解性の処理対象ガスFに対して効率的に熱エネルギーを与えることができる。したがって、大気圧プラズマPの出力を低減して反応器22内の温度を1100℃〜1300℃の範囲に設定した場合であっても、難分解性の処理対象ガスFを十分に分解することができるとともに、大流量の処理対象ガスFを処理することも可能となる。また、このように大気圧プラズマPの出力を低減することによって、プラズマ発生装置16や反応器22の熱劣化による損傷を遅延させることができる。   Further, since the low-temperature decomposable process target gas F is decomposed simply by preheating the process target gas F, thermal energy is efficiently given to the hardly decomposable process target gas F such as perfluorocarbon. be able to. Therefore, even when the output of the atmospheric pressure plasma P is reduced and the temperature in the reactor 22 is set in the range of 1100 ° C. to 1300 ° C., the hardly decomposable target gas F can be sufficiently decomposed. In addition, it is possible to process the gas F to be processed with a large flow rate. Further, by reducing the output of the atmospheric pressure plasma P in this way, damage due to thermal deterioration of the plasma generator 16 and the reactor 22 can be delayed.

さらに、本実施例のプラズマ分解機12では、反応器22内の温度を検出すると共に、この温度検出値に応じてプラズマ発生装置16に送給する作動ガスGの量を増減させ、反応器22内の温度が所定の値となるように大気圧プラズマPの出力を制御している。つまり、反応器22内の温度が所定値より高くなると作動ガスGの送給量を減らして大気圧プラズマPの出力を低下させ、逆に、反応器22内の温度が所定値より低くなると作動ガスGの送給量を増やして大気圧プラズマPの出力を上昇させるようにしている。   Further, in the plasma decomposing machine 12 of this embodiment, the temperature in the reactor 22 is detected, and the amount of the working gas G to be supplied to the plasma generator 16 is increased or decreased according to the detected temperature value, so that the reactor 22 The output of the atmospheric pressure plasma P is controlled so that the temperature inside becomes a predetermined value. That is, when the temperature in the reactor 22 becomes higher than a predetermined value, the supply amount of the working gas G is reduced to lower the output of the atmospheric pressure plasma P. Conversely, when the temperature in the reactor 22 becomes lower than the predetermined value, the operation is started. The supply amount of the gas G is increased to increase the output of the atmospheric pressure plasma P.

このため、反応器22内の温度が上述のように難分解性のパーフルオロカーボンを容易に熱分解できる所定の温度(概ね1300℃以上でかつ反応器22にダメージを与えないような温度)となるように設定すると、温度検出手段58にて検出された反応器22内の温度に応じて質量流量制御手段38が作動して作動ガスGの送給量が増減され、大気圧プラズマPの出力が調節される。この結果、反応器22内の温度は常に設定温度に保持され、難分解性のパーフルオロカーボンを含むあらゆる種類のPFCs等(処理対象物)を反応器22内にて確実に除害することができる。また、プラズマ発生装置16や反応器22は大気圧プラズマPの出力が極大化した際に生じる超高温の熱に定常的に曝されることがないため、これらの部材が超高温の熱によって損傷するのを極力遅延させることができる。   For this reason, the temperature in the reactor 22 becomes a predetermined temperature at which the hardly decomposable perfluorocarbon can be easily pyrolyzed (approximately 1300 ° C. or higher and does not damage the reactor 22) as described above. With this setting, the mass flow rate control means 38 is operated according to the temperature in the reactor 22 detected by the temperature detection means 58 to increase or decrease the supply amount of the working gas G, and the output of the atmospheric pressure plasma P is increased. Adjusted. As a result, the temperature in the reactor 22 is always maintained at the set temperature, and all types of PFCs and the like (treatment target) containing a hardly decomposable perfluorocarbon can be reliably removed in the reactor 22. . Further, since the plasma generator 16 and the reactor 22 are not constantly exposed to the extremely high temperature heat generated when the output of the atmospheric pressure plasma P is maximized, these members are damaged by the extremely high temperature heat. Can be delayed as much as possible.

本実施例に係るガス処理装置10を用いて処理対象ガスFの熱分解を行った。ガス処理装置10の運転条件として、温度検出手段58のコントローラ58bにおける温度設定値は1200℃とした。また、プラズマの直流電圧は100V程度で直流電流を60Aで一定とした。この結果、作動ガスGとしての窒素ガスの流量は、ほぼ20L(リットル)/min程度となった。また、熱交換器72への冷却水Cは20℃のものを10L/minで流通し、冷却を続けた。ちなみに、熱交換器72から排出された排ガスRの温度は50℃であった。   The target gas F was thermally decomposed using the gas processing apparatus 10 according to this example. As an operating condition of the gas processing apparatus 10, the temperature set value in the controller 58b of the temperature detecting means 58 was 1200 ° C. The DC voltage of the plasma was about 100V and the DC current was constant at 60A. As a result, the flow rate of nitrogen gas as the working gas G was about 20 L (liter) / min. Further, the cooling water C to the heat exchanger 72 was circulated at 20 ° C. at 10 L / min, and cooling was continued. Incidentally, the temperature of the exhaust gas R discharged from the heat exchanger 72 was 50 ° C.

このような条件の下で80L/minの窒素に100cc/minのCF4を含む処理対象ガスFを処理するため、4通りの方法で分解処理を行った。 In order to treat the processing target gas F containing 100 cc / min of CF 4 in 80 L / min of nitrogen under such conditions, the decomposition treatment was performed by four methods.

まず、分解助剤Aを添加せずに処理対象ガスFの処理を行った。このとき、CF4の分解率は90%で熱交換器72の出口における窒素酸化物の濃度はNO、NO2ともに検知限界の1ppm未満であった。 First, the processing target gas F was processed without adding the decomposition aid A. At this time, the decomposition rate of CF 4 was 90%, and the concentration of nitrogen oxides at the outlet of the heat exchanger 72 was less than 1 ppm, the detection limit for both NO and NO 2 .

次に、分解助剤Aとして水素ガス3L/minをノズル60から処理対象ガスFに添加した。水素ガスの流量は流量計64で確認しつつ、流量調整バルブ66を操作して行った。このとき、CF4の分解率は99%で熱交換器72の出口における窒素酸化物の濃度はNO、NO2ともに検知限界の1ppm未満であった。 Next, 3 L / min of hydrogen gas as a decomposition aid A was added from the nozzle 60 to the gas F to be treated. The flow rate of hydrogen gas was checked by the flow meter 64 and the flow rate adjustment valve 66 was operated. At this time, the decomposition rate of CF 4 was 99%, and the concentration of nitrogen oxides at the outlet of the heat exchanger 72 was less than 1 ppm, the detection limit for both NO and NO 2 .

また、分解助剤Aとしてアンモニアガス2L/minをノズル60から処理対象ガスFに添加した。そのときのCF4の分解率は99%、熱交換器72の出口における窒素酸化物の濃度はNO、NO2ともに検知限界の1ppm未満であった。 Further, ammonia gas 2 L / min was added to the processing target gas F from the nozzle 60 as the decomposition aid A. At that time, the decomposition rate of CF 4 was 99%, and the concentration of nitrogen oxides at the outlet of the heat exchanger 72 was less than the detection limit of 1 ppm for both NO and NO 2 .

さらに、水をノズル60から0.2cc/min供給した。このとき、CF4の分解率は99%で熱交換器72の出口における窒素酸化物の濃度はNOが20ppm、NO2が1ppmであった。 Furthermore, 0.2 cc / min of water was supplied from the nozzle 60. At this time, the decomposition rate of CF 4 was 99%, and the concentrations of nitrogen oxides at the outlet of the heat exchanger 72 were 20 ppm for NO and 1 ppm for NO 2 .

従来の技術(プラズマ分解機3の直後に湿式スクラバーを接続する場合)では、数千ppmの窒素酸化物が発生していたことから、本発明に係るガス処理装置10によれば、窒素酸化物の発生を極めて少なくすることができることがわかる。   In the conventional technique (when a wet scrubber is connected immediately after the plasma decomposing machine 3), several thousand ppm of nitrogen oxide is generated. Therefore, according to the gas treatment apparatus 10 according to the present invention, nitrogen oxide is produced. It can be seen that the occurrence of can be extremely reduced.

なお、上述の実施例では、冷却部13において熱交換器72を使用する例を記載したが、冷却部13は、排ガスRに酸素または水分が混入しない状態で、排ガスRを少なくとも窒素酸化物が生成しない温度まで冷却することができるものであれば、例えば、長いダクトの内側に排ガスRを通流させて、該ダクトの外側を水冷するような他の方法によるものであってもよい。また、冷却部13における低温側媒体には、上述の実施例のように水を用いてもよいし(水冷)、気体(空冷)や油(油冷)を用いてもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the heat exchanger 72 is used in the cooling unit 13 is described. However, the cooling unit 13 is configured so that at least nitrogen oxides are contained in the exhaust gas R in a state where oxygen or moisture is not mixed into the exhaust gas R. As long as it can cool to the temperature which does not produce | generate, it may be based on the other method of letting the waste gas R flow through the inner side of a long duct, and water-cooling the outer side of this duct, for example. Further, as the low temperature side medium in the cooling unit 13, water may be used as in the above-described embodiment (water cooling), or gas (air cooling) or oil (oil cooling) may be used.

また、上述の実施例では、反応器22の所定位置に段部54を設け、段部54より上方に耐火壁56を設ける場合を示したが、このような段部54を設けずに反応器22の本体22aをストレートな管とし、その内周面全面或いは上方側のみに耐火壁56を設けるようにしてもよい。但し、反応器22の内周面全面に耐火壁56を設けた場合には、空間Sを通る処理対象ガスFの予熱効果は低下する。   In the above-described embodiment, the case where the step portion 54 is provided at a predetermined position of the reactor 22 and the fireproof wall 56 is provided above the step portion 54 has been described. However, the reactor is not provided with such a step portion 54. The main body 22a of 22 may be a straight pipe, and the fire wall 56 may be provided on the entire inner peripheral surface or only on the upper side. However, when the refractory wall 56 is provided on the entire inner peripheral surface of the reactor 22, the preheating effect of the processing target gas F passing through the space S is reduced.

また、上述の実施例では、反応器22として二重管で構成されているものを示したが、反応器22を三重管以上の多重管とし(図示せず)、管壁を介して径方向にて互いに隣接する密閉空間を通流する処理対象ガスF同士が向流し、且つ反応器22内に噴出させた大気圧プラズマPの噴出方向と反応器22内部に最も近い密閉空間を通流する処理対象ガスFの通流方向とが向流するようにしてもよい。つまり、反応器22の内部に最も近い二重管部分において大気圧プラズマPの噴出方向と当該二重管部分の密閉空間を通流する処理対象ガスFの通流方向とが向流するようにしていれば、その外側を通流する処理対象ガスFの流路はいかなるものであってもよい。なお、上述したように三重管以上の多重管を用いれば、反応器22の管壁を通して外部へと放散される熱をより効果的に処理対象ガスFの予熱に利用することができる。   In the above-described embodiment, the reactor 22 is configured as a double tube. However, the reactor 22 is a multiple tube (not shown) that is equal to or more than a triple tube, and the radial direction passes through the tube wall. The gas to be processed F flowing through the sealed spaces adjacent to each other flows counter-currently, and flows through the sealed space closest to the inside of the reactor 22 and the jet direction of the atmospheric pressure plasma P jetted into the reactor 22. The flow direction of the processing target gas F may be counterflowing. That is, the jet direction of the atmospheric pressure plasma P and the flow direction of the processing target gas F flowing through the sealed space of the double tube portion are counter-currently flown in the double tube portion closest to the inside of the reactor 22. As long as it has, the flow path of the process target gas F which flows through the outer side may be any. Note that, as described above, if multiple tubes of triple tubes or more are used, the heat dissipated to the outside through the tube wall of the reactor 22 can be used for preheating the processing target gas F more effectively.

また、上述の実施例では、図1に示すように、プラズマ発生装置16と反応器22とを上下に配設して大気圧プラズマPを垂直方向に噴出させる場合を示したが、プラズマ発生装置16と反応器22とを水平方向に配設すると共に、大気圧プラズマPを水平方向に噴出させるようにしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, the case where the plasma generator 16 and the reactor 22 are arranged up and down to eject the atmospheric pressure plasma P in the vertical direction has been shown. 16 and the reactor 22 may be disposed in the horizontal direction, and the atmospheric pressure plasma P may be ejected in the horizontal direction.

また、本実施例では、大気圧プラズマPを発生させる装置として、直流アーク放電を利用するものを用いているが、大気圧プラズマPを発生させることができるものであれば、これに限られず、マイクロ波プラズマなどの熱プラズマを用いることができる。   Further, in the present embodiment, an apparatus that uses DC arc discharge is used as an apparatus for generating atmospheric pressure plasma P. However, the apparatus is not limited to this as long as it can generate atmospheric pressure plasma P. Thermal plasma such as microwave plasma can be used.

また、大気圧プラズマPによる分解の際に還元雰囲気となるように処理対象ガスFを調整しておくことにより、酸素と窒素との反応が抑制されるので窒素酸化物の発生をさらに抑制することができる。   In addition, by adjusting the processing target gas F so as to be a reducing atmosphere during decomposition by the atmospheric pressure plasma P, the reaction between oxygen and nitrogen is suppressed, so that generation of nitrogen oxides is further suppressed. Can do.

また、水分の替わりに、水素あるいはアンモニアを分解助剤Aとして供給してもよい。水素あるいはアンモニアを分解助剤Aとして供給すると以下のような反応が生じる。
[化3]
CF4+4H2→CH4+4HF
[化4]
SF6+4H2→H2S+6HF
[化5]
3CF4+8NH3→3CH4+4N2+12HF
[化6]
3SF6+8NH3→3H2S+4N2+18HF
Further, hydrogen or ammonia may be supplied as the decomposition aid A instead of moisture. When hydrogen or ammonia is supplied as decomposition aid A, the following reaction occurs.
[Chemical formula 3]
CF 4 + 4H 2 → CH 4 + 4HF
[Chemical formula 4]
SF 6 + 4H 2 → H 2 S + 6HF
[Chemical formula 5]
3CF 4 + 8NH 3 → 3CH 4 + 4N 2 + 12HF
[Chemical 6]
3SF 6 + 8NH 3 → 3H 2 S + 4N 2 + 18HF

つまり、予熱された処理対象ガスFに対して分解助剤Aとしての水素あるいはアンモニアを添加すると、処理対象ガスFが予熱されていない場合に比べて[化3]ないし[化6]に示した分解反応が発生し易い。また、水素またはアンモニアを添加しても窒素酸化物が発生する原因となる酸素を反応器に導入することにはならず、窒素酸化物の副生を助長する心配なく、処理対象ガスFの分解効率を高めることができる。   That is, when hydrogen or ammonia as the decomposition aid A is added to the preheated gas F to be processed, it is shown in [Chemical Formula 3] to [Chemical Formula 6] as compared with the case where the gas to be processed F is not preheated. Decomposition reaction is likely to occur. Further, even if hydrogen or ammonia is added, oxygen that causes generation of nitrogen oxides is not introduced into the reactor, and decomposition of the gas F to be processed can be performed without worrying about promoting by-product generation of nitrogen oxides. Efficiency can be increased.

また、処理対象ガスFに水と反応するガスが含まれていない場合、ノズル60から添加された水はそのまま作動ガスGと接触して窒素酸化物の発生原因となりうる。そこで、処理対象ガスFに水と反応するガスが含まれているか否かを検知するようにして当該ガスが含まれていないときはストップバルブ68を閉じて水の添加を停止し、当該ガスが含まれているときはストップバルブ68を開けて水の添加を行うといった制御をすればよい。   In addition, when the gas F that reacts with water is not included in the processing target gas F, the water added from the nozzle 60 can directly come into contact with the working gas G to cause generation of nitrogen oxides. Therefore, it is detected whether or not the gas F that reacts with water is contained in the processing target gas F, and when the gas is not contained, the stop valve 68 is closed to stop the addition of water, If it is included, the stop valve 68 may be opened to add water.

また、質量流量制御手段38の比較制御回路44に与える流量設定信号L1として、温度検出手段58が出力する可変の信号に替えて作動ガスGの送給量を一定にするような所定の信号を与えるとともに、図7に示すように、新たに電源ユニット18が出力する電力を制御する電力制御手段126を設け、この電力制御手段126に温度検出手段58が出力する信号を電流切替信号として与えるようにしてもよい。   Further, as the flow rate setting signal L1 to be supplied to the comparison control circuit 44 of the mass flow rate control means 38, a predetermined signal that makes the supply amount of the working gas G constant instead of the variable signal output by the temperature detection means 58 is used. In addition, as shown in FIG. 7, a power control means 126 for newly controlling the power output from the power supply unit 18 is provided, and a signal output from the temperature detection means 58 is supplied to the power control means 126 as a current switching signal. It may be.

電力制御手段126は、電源ユニット18の出力する電力を可変させるためのものであり、電流検出器128と電流設定手段130とを有する。   The power control means 126 is for varying the power output from the power supply unit 18 and includes a current detector 128 and a current setting means 130.

電流検出器128は、カレントトランス(CT)などで構成され、電源ユニット18の出力電流を検出して当該検出電流値に対応した所定の電圧を出力するものである。   The current detector 128 is constituted by a current transformer (CT) or the like, and detects the output current of the power supply unit 18 and outputs a predetermined voltage corresponding to the detected current value.

電流設定手段130は、図8に示すように、可変式の基準電圧出力手段132(本実施例の場合はボリューム)および比較増幅器134で構成されており、電流検出器128が出力する電圧と基準電圧出力手段132が出力する基準電圧とを比較増幅器134で比較・増幅し、電源ユニット18のインバータ30に向けて所定の電流設定信号を出力し、これによりインバータ30を可変操作するものである。ここで、基準電圧出力手段132は、配線を介して温度検出手段58から与えられる電流切替信号によって自動的に切替えられるようになっている。また、基準電圧出力手段132としてボリュームを用いた場合には、電流設定手段130によるインバータ30の可変操作が機械的な制御になるが、基準電圧出力手段132として温度検出手段58から与えられる電流切替信号に基づいて所定のアナログ電圧を出力するD/Aモジュール(図示せず)を用い、電流設定手段130によるインバータ30の可変操作をリニアな連続制御とするようにしてもよい。   As shown in FIG. 8, the current setting means 130 is composed of a variable reference voltage output means 132 (volume in this embodiment) and a comparison amplifier 134, and the voltage output from the current detector 128 and the reference The reference voltage output from the voltage output means 132 is compared and amplified by the comparison amplifier 134, and a predetermined current setting signal is output to the inverter 30 of the power supply unit 18, whereby the inverter 30 is variably operated. Here, the reference voltage output means 132 is automatically switched by a current switching signal given from the temperature detection means 58 via the wiring. Further, when a volume is used as the reference voltage output means 132, the variable operation of the inverter 30 by the current setting means 130 becomes mechanical control, but the current switching provided from the temperature detection means 58 as the reference voltage output means 132 is performed. A D / A module (not shown) that outputs a predetermined analog voltage based on the signal may be used, and the variable operation of the inverter 30 by the current setting means 130 may be linear continuous control.

また、反応器22内の温度を検出する温度検出手段58を設け、作動ガス送給ユニット20には温度検出手段58が検出した温度検出値に基づきプラズマ発生室16d内に送給する作動ガスGの量を制御する質量流量制御手段38を設けるとともに、電源ユニット18には温度検出手段58が検出した温度検出値に基づきプラズマ発生装置16の電極16b、16cに供給する電力量を制御する電力制御手段126を取付けるようにしてもよい。   Further, a temperature detection means 58 for detecting the temperature in the reactor 22 is provided, and the working gas supply unit 20 has a working gas G to be fed into the plasma generation chamber 16d based on the temperature detection value detected by the temperature detection means 58. Is provided with mass flow rate control means 38 for controlling the amount of electric power, and the power supply unit 18 controls the amount of power supplied to the electrodes 16b and 16c of the plasma generator 16 based on the temperature detection value detected by the temperature detection means 58. Means 126 may be attached.

さらに、本実施例では、入口スクラバー14と出口スクラバー15とを別々に設けているが、1つの水貯留槽の上部に入口スクラバー本体94および出口スクラバー本体112を立設して水貯留槽を共通化してもよい。このとき、入口スクラバー本体94の内部と出口スクラバー本体112の内部とが互いに直接連通しないように隔壁などを設ける必要があることはいうまでもない。   Further, in this embodiment, the inlet scrubber 14 and the outlet scrubber 15 are provided separately, but the inlet scrubber main body 94 and the outlet scrubber main body 112 are erected on the upper part of one water storage tank to share the water storage tank. May be used. At this time, it goes without saying that a partition or the like must be provided so that the inside of the inlet scrubber body 94 and the inside of the outlet scrubber body 112 do not directly communicate with each other.

また、本装置は、フッ化化合物以外にも、熱分解することのできるガスであれば、どのようなガスの処理にも用いることができる。   In addition to the fluorinated compound, the present apparatus can be used to treat any gas as long as it can be thermally decomposed.

また、入口スクラバー14や出口スクラバー15において噴射する水Wに、処理対象ガスF中に含まれる固形成分や水溶性成分の水洗に適した薬剤を添加するようにしてもよい。   Moreover, you may make it add the chemical | medical agent suitable for the water washing of the solid component and water-soluble component contained in the process target gas F to the water W injected in the entrance scrubber 14 or the exit scrubber 15. FIG.

本発明における一実施例のガス処理装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the gas processing apparatus of one Example in this invention. 本発明における一実施例の電源ユニットを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power supply unit of one Example in this invention. 本発明における一実施例の質量流量制御手段を示す構成図である。It is a block diagram which shows the mass flow control means of one Example in this invention. 本発明における一実施例のプラズマ分解機を示す構成図である。It is a block diagram which shows the plasma decomposition machine of one Example in this invention. 図4におけるV−V線断面図である。It is the VV sectional view taken on the line in FIG. 本発明における一実施例の熱交換器本体を示す構成図である。It is a block diagram which shows the heat exchanger main body of one Example in this invention. 電力制御手段を備える実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example provided with an electric power control means. 本発明における一実施例の電力制御手段を示す構成図である。It is a block diagram which shows the electric power control means of one Example in this invention. 従来のプラズマ分解機を示す図である。It is a figure which shows the conventional plasma decomposition machine.

符号の説明Explanation of symbols

A… 分解助剤
C… 冷却水
F… 処理対象ガス
G… 作動ガス
L1… 流量設定信号
L2… 温度検出信号
S1、S2… 流量信号
S3… 停止信号
S4… 作動信号
P… 大気圧プラズマ
R… 排ガス
S… 空間
10… ガス処理装置
12… プラズマ分解機
13… 冷却部
14… 入口スクラバー
15… 出口スクラバー
16… プラズマ発生装置
16a… トーチボディ
16b… アノード(電極)
16c… カソード(電極)
16d… プラズマ発生室
16e… プラズマ噴出孔
16f… 作動ガス送給口
18… 電源ユニット
20… 作動ガス送給ユニット
20a… 貯蔵タンク
20b… 作動ガス送給配管
22… 反応器
23… 分解助剤送給ユニット
24… 交流電源
26… 整流器
28… 直流フィルタ
30… インバータ
32… 変圧器
34… 整流器
36… 直流フィルタ
38… 質量流量制御手段
40… 流量センサ
42… コントロールバルブ
44… 比較制御回路
46… 外管
48… 内管
50… 処理対象ガス導入口
52… 処理対象ガス送給口
54… 段部
56… 耐火壁
58… 温度検出手段
58a… 熱電対
58b… コントローラ
60… ノズル
62… 配管
64… 流量計
66… 流量調整手段(流量調整バルブ)
68… ストップバルブ
69… 流量制御手段
70… 排ガス導入ダクト
72… 熱交換器
74… 排ガス排出ダクト
76… 耐火材
77… ケーシング
78… 伝熱管
80… プレート
82… 冷却水入口孔
84… 冷却水導入管
86… 冷却水出口孔
88… 冷却水排出管
90… 入口ダクト
92… 出口ダクト
94… 入口スクラバー本体
95… 水噴射手段
96… 入口ダクト接続孔
98… 出口ダクト接続孔
100… 水貯留槽
102… 水噴射ノズル
102a… スプレーノズル
102b… 配管
104… 水供給装置
106… 水供給制御手段
107… フィルタ
108… 入口ダクト
110… 出口ダクト
112… 出口スクラバー本体
114… 水噴射手段
116… 入口ダクト接続孔
118… 出口ダクト接続孔
120… 水貯留槽
122… 水噴射ノズル
122a… スプレーノズル
122b… 配管
124… 水供給装置
126… 電力制御手段
128… 電流検出器
130… 電流設定手段
132… 基準電圧出力手段
134… 比較増幅器
A ... Decomposition aid C ... Cooling water F ... Processing gas G ... Working gas L1 ... Flow rate setting signal L2 ... Temperature detection signal S1, S2 ... Flow rate signal S3 ... Stop signal S4 ... Actuation signal P ... Atmospheric pressure plasma R ... Exhaust gas DESCRIPTION OF SYMBOLS S ... Space 10 ... Gas processing apparatus 12 ... Plasma decomposition machine 13 ... Cooling part 14 ... Inlet scrubber 15 ... Outlet scrubber 16 ... Plasma generator 16a ... Torch body 16b ... Anode (electrode)
16c ... Cathode (electrode)
16d ... Plasma generation chamber 16e ... Plasma ejection hole 16f ... Working gas feed port 18 ... Power supply unit 20 ... Working gas feed unit 20a ... Storage tank 20b ... Working gas feed pipe 22 ... Reactor 23 ... Decomposition aid feed Unit 24 ... AC power supply 26 ... Rectifier 28 ... DC filter 30 ... Inverter 32 ... Transformer 34 ... Rectifier 36 ... DC filter 38 ... Mass flow control means 40 ... Flow sensor 42 ... Control valve 44 ... Comparison control circuit 46 ... Outer pipe 48 ... Inner pipe 50 ... Process target gas inlet 52 ... Process target gas supply port 54 ... Step part 56 ... Fireproof wall 58 ... Temperature detection means 58a ... Thermocouple 58b ... Controller 60 ... Nozzle 62 ... Piping 64 ... Flow meter 66 ... Flow rate adjustment means (flow rate adjustment valve)
68 ... Stop valve 69 ... Flow control means 70 ... Exhaust gas introduction duct 72 ... Heat exchanger 74 ... Exhaust gas discharge duct 76 ... Refractory material 77 ... Casing 78 ... Heat transfer pipe 80 ... Plate 82 ... Cooling water inlet hole 84 ... Cooling water inlet pipe 86 ... Cooling water outlet hole 88 ... Cooling water discharge pipe 90 ... Inlet duct 92 ... Outlet duct 94 ... Inlet scrubber body 95 ... Water injection means 96 ... Inlet duct connecting hole 98 ... Outlet duct connecting hole 100 ... Water storage tank 102 ... Water Spray nozzle 102a ... Spray nozzle 102b ... Pipe 104 ... Water supply device 106 ... Water supply control means 107 ... Filter 108 ... Inlet duct 110 ... Outlet duct 112 ... Outlet scrubber body 114 ... Water injection means 116 ... Inlet duct connection hole 118 ... Outlet Duct connection hole 120 ... Water storage tank 122 ... Water Spray nozzle 122a ... Spray nozzle 122b ... Pipe 124 ... Water supply device 126 ... Power control means 128 ... Current detector 130 ... Current setting means 132 ... Reference voltage output means 134 ... Comparison amplifier

Claims (13)

大気圧プラズマおよび前記大気圧プラズマに向けて供給される処理対象ガスを囲繞し、その内部にて前記処理対象ガスの熱分解を行う反応器を有し、窒素ガスを作動ガスとして使用するプラズマ分解機、および
前記プラズマ分解機から排出された熱分解後の前記処理対象ガスと前記作動ガスとを含む排ガスに酸素または水分が混入しない状態で、前記排ガスを少なくとも窒素酸化物が生成しない温度まで冷却する冷却部を備えるガス処理装置。
Plasma decomposition using a nitrogen gas as a working gas, having a reactor that surrounds the atmospheric pressure plasma and the gas to be processed supplied toward the atmospheric pressure plasma, and thermally decomposes the gas to be processed inside Cooling the exhaust gas to at least a temperature at which nitrogen oxides are not generated in a state where oxygen or moisture is not mixed in the exhaust gas containing the gas to be treated and the working gas after pyrolysis discharged from the plasma decomposition device A gas processing apparatus comprising a cooling unit.
前記冷却部は、熱交換器を備えていることを特徴とする、請求項1に記載のガス処理装置。   The gas processing apparatus according to claim 1, wherein the cooling unit includes a heat exchanger. 前記処理対象ガスに分解助剤として水分を送給する分解助剤送給ユニットを備えていることを特徴とする、請求項1または2に記載のガス処理装置。   The gas processing apparatus according to claim 1, further comprising a decomposition auxiliary agent supply unit that supplies moisture to the processing target gas as a decomposition auxiliary agent. 前記処理対象ガスに分解助剤として水素またはアンモニアを送給する分解助剤送給ユニットを備えていることを特徴とする、請求項1または2に記載のガス処理装置。   The gas processing apparatus according to claim 1, further comprising a decomposition auxiliary agent supply unit that supplies hydrogen or ammonia as a decomposition auxiliary agent to the gas to be processed. 前記分解助剤送給ユニットは、前記分解助剤を前記処理対象ガスに送給する配管と、前記配管内を通流する前記分解助剤の流量を調整する流量調整手段と、前記処理対象ガス中の処理対象物の流量信号に基づいて前記流量調整手段に前記処理対象物の流量に応じた前記分解助剤の流量信号を出力する流量制御手段とを有することを特徴とする、請求項3または4に記載のガス処理装置。   The decomposition auxiliary agent supply unit includes a pipe for supplying the decomposition auxiliary agent to the processing target gas, a flow rate adjusting unit for adjusting a flow rate of the decomposition auxiliary agent flowing through the pipe, and the processing target gas. 4. A flow rate control means for outputting a flow rate signal of the decomposition aid corresponding to the flow rate of the processing object to the flow rate adjusting means based on a flow rate signal of the processing object inside. Or the gas processing apparatus of 4. 前記反応器は外管および前記大気圧プラズマを囲繞する内管で構成された二重管構造を有しており、
前記外管には、前記処理対象ガスを前記外管と前記内管との間の空間に導入する処理対象ガス導入口が設けられており、
前記内管には、前記空間を通流した後の前記処理対象ガスを前記大気圧プラズマに向けて吹き込む処理対象ガス送給口が設けられていることを特徴とする、請求項5に記載のガス処理装置。
The reactor has a double tube structure composed of an outer tube and an inner tube surrounding the atmospheric pressure plasma,
The outer pipe is provided with a processing target gas introduction port for introducing the processing target gas into a space between the outer pipe and the inner pipe.
6. The process pipe according to claim 5, wherein the inner pipe is provided with a process target gas supply port for blowing the process target gas after flowing through the space toward the atmospheric pressure plasma. Gas processing device.
前記分解助剤は、前記外管と前記内管との間の前記空間または前記処理対象ガス送給口に供給されることを特徴とする、請求項6に記載のガス処理装置。   The gas processing apparatus according to claim 6, wherein the decomposition aid is supplied to the space between the outer tube and the inner tube or the processing target gas supply port. 前記プラズマ分解機に供給された前記処理対象ガスを水洗する入口スクラバー、および
前記冷却部で冷却された前記排ガスを水洗する出口スクラバーを備えていることを特徴とする、請求項6または7に記載のガス処理装置。
8. The apparatus according to claim 6, further comprising an inlet scrubber for washing the processing target gas supplied to the plasma decomposer, and an outlet scrubber for washing the exhaust gas cooled by the cooling unit. 9. Gas processing equipment.
前記入口スクラバーは、前記処理対象ガスに向けて水を噴射する水噴射ノズルと、前記水噴射ノズルに前記水を供給する水供給装置と、前記処理対象ガス中の前記処理対象物の前記流量信号に基づき、前記処理対象物の流量がゼロのときは前記水供給装置を停止させ、前記処理対象物の流量がゼロより大きいときは前記水供給装置を作動させる水供給制御手段とを有することを特徴とする、請求項8に記載のガス処理装置。   The inlet scrubber includes a water injection nozzle that injects water toward the processing target gas, a water supply device that supplies the water to the water injection nozzle, and the flow rate signal of the processing target in the processing target gas. And a water supply control means for stopping the water supply device when the flow rate of the treatment object is zero and operating the water supply device when the flow rate of the treatment object is greater than zero. The gas processing apparatus according to claim 8, wherein the gas processing apparatus is characterized. 前記プラズマ分解機は、内部で発生させた前記大気圧プラズマを前記反応器に供給するプラズマ発生装置を備えていることを特徴とする、請求項6ないし9のいずれかに記載のガス処理装置。   The gas processing apparatus according to any one of claims 6 to 9, wherein the plasma decomposing device includes a plasma generating device that supplies the atmospheric pressure plasma generated therein to the reactor. 前記反応器には前記反応器内の温度を検出する温度検出手段が設けられており、
前記プラズマ分解機には、前記温度検出手段が検出した温度検出値に応じて、前記大気圧プラズマに送給する前記作動ガスの量を制御する質量流量制御手段が設けられていることを特徴とする、請求項1ないし10のいずれかに記載のガス処理装置。
The reactor is provided with temperature detecting means for detecting the temperature in the reactor,
The plasma decomposing machine is provided with mass flow rate control means for controlling the amount of the working gas supplied to the atmospheric pressure plasma according to the temperature detection value detected by the temperature detection means. The gas treatment device according to any one of claims 1 to 10.
前記処理対象ガスがフッ化化合物であることを特徴とする、請求項1ないし11のいずれかに記載のガス処理装置。   The gas processing apparatus according to claim 1, wherein the processing target gas is a fluorinated compound. 窒素ガスを作動ガスとして使用する大気圧プラズマに処理対象ガスを供給して前記処理対象ガスを熱分解し、
熱分解された前記処理対象ガスと前記作動ガスとを含む排ガスに酸素および水分が混入しない状態で、前記排ガスを少なくとも窒素酸化物が生成しない温度まで冷却するガス処理方法。
Supplying a processing target gas to atmospheric pressure plasma using nitrogen gas as a working gas to thermally decompose the processing target gas;
A gas treatment method for cooling the exhaust gas to at least a temperature at which nitrogen oxides are not generated in a state in which oxygen and moisture are not mixed in the exhaust gas containing the gas to be treated and the working gas that has been thermally decomposed.
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