JP2011050819A - Exhaust gas cleaning apparatus - Google Patents

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Kazuhiro Kimura
和宏 木村
Shigeki Okumura
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas cleaning apparatus capable of effectively removing nitrogen oxide in an exhaust gas discharged from a sterilizing apparatus and the like with a simple configuration. <P>SOLUTION: The exhaust gas cleaning apparatus 50 that cleans the exhaust gas in a treating device 1 performing a predetermined treatment using a gas containing a high concentration nitrogen oxide includes a reduction gas supply section 53 that supplies a reduction gas and a plasma reaction section (plasma nozzle 31) that plasmatizes the reduction gas supplied from the reduction gas supply section 53, and reduces nitrogen oxide to detoxify the same by allowing the plasma to react with nitrogen oxide in the exhaust gas discharged from the treating device 1. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、高濃度の窒素酸化物を含むガスを使用して所定の処理を行う処理装置の排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus that purifies exhaust gas from a processing apparatus that performs a predetermined process using a gas containing a high concentration of nitrogen oxides.

従来、特許文献1に開示されているように、プラズマ発生器により生成したプラズマ状の希ガス等からなる殺菌因子を、密閉チャンバ内に配置された医療用器具や食品包装材等の被処理物に接触させることにより、被処理物を高度に滅菌するように構成された滅菌装置において、前記密閉チャンバからの排ガス中に残存する殺菌因子による環境への影響を低減するための排ガス浄化装置を設けることが行われている。   Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, a sterilizing factor composed of a plasma-like noble gas or the like generated by a plasma generator is treated with a medical instrument or a food packaging material or the like disposed in a sealed chamber. In the sterilization apparatus configured to highly sterilize an object to be processed by contacting with an exhaust gas, an exhaust gas purification apparatus is provided for reducing the environmental impact of the sterilizing factor remaining in the exhaust gas from the sealed chamber Things have been done.

また、特許文献2に示すように、燃焼炉から排出される燃焼ガスから窒素酸化物(NOx)を除去する脱硝システムおいて、脱硝性能を備えた触媒に還元剤としてアンモニア(NH)を注入し、アンモニアと前記燃焼ガス中の窒素酸化物とを反応させる選択接触還元法(所謂SCR法)により、大気中に排出される窒素酸化物量を極力低減することが行われている。 Further, as shown in Patent Document 2, ammonia (NH 3 ) is injected as a reducing agent into a catalyst having denitration performance in a denitration system that removes nitrogen oxides (NOx) from combustion gas discharged from a combustion furnace. The amount of nitrogen oxides discharged into the atmosphere is reduced as much as possible by a selective catalytic reduction method (so-called SCR method) in which ammonia reacts with nitrogen oxides in the combustion gas.

特許第3106695号公報Japanese Patent No. 3106695 特開2000−70676号公報JP 2000-70676 A

特許文献1に開示された滅菌装置用の殺菌因子として二酸化窒素ガスを使用する場合、二酸化窒素を排ガス浄化装置に導入すると共に、排ガス浄化装置にオゾン(O)を供給し、これらを反応させることにより生成された硝酸(HNO)を吸着フィルタで吸着する構成を採用すれば、滅菌装置から排出される排ガス中の窒素酸化物濃度を効果的に低下することが可能である。しかし、前記の構成を備えた排ガス浄化装置では、オゾンを供給するための高価なオゾン発生手段(オゾナイザ)が必要であり、製造コストが高くなることが避けられない。 When nitrogen dioxide gas is used as a sterilization factor for the sterilization apparatus disclosed in Patent Document 1, nitrogen dioxide is introduced into the exhaust gas purification apparatus, ozone (O 3 ) is supplied to the exhaust gas purification apparatus, and these are reacted. by adopting the configuration in which with adsorption filter nitrate produced (HNO 3) by, it is possible to reduce the concentration of nitrogen oxides in exhaust gas discharged from the sterilization apparatus effectively. However, the exhaust gas purifying apparatus having the above-described configuration requires expensive ozone generating means (ozonizer) for supplying ozone, and it is inevitable that the manufacturing cost becomes high.

一方、特許文献2に開示されたSCR法により排ガス中の窒素酸化物(NOx)を除去するように構成した場合には、前記オゾナイザを使用したものに比べて装置の製造コストを安価に抑えることが可能である。しかし、前記SCR法は、排ガス中における窒素酸化物の濃度が例えば数百ppm程度である場合に、充分なNOx除去効果が得られるものである。これに対して滅菌装置からは、極めて高濃度、例えば数万ppm程度の窒素酸化物を含む排ガスが排出されるため、高濃度の窒素酸化物をSCR法により充分に除去することは困難であった。   On the other hand, when it is configured to remove nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas by the SCR method disclosed in Patent Document 2, the manufacturing cost of the apparatus can be suppressed at a lower cost than that using the ozonizer. Is possible. However, the SCR method provides a sufficient NOx removal effect when the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas is, for example, about several hundred ppm. On the other hand, since the exhaust gas containing nitrogen oxide of extremely high concentration, for example, about several tens of thousands of ppm is discharged from the sterilizer, it is difficult to sufficiently remove the nitrogen oxide of high concentration by the SCR method. It was.

本発明は、前記の点に鑑み、高濃度の窒素酸化物を含むガスを使用する処理装置から導出された排ガス中の窒素酸化物を簡単な構成で効果的に除去することができる排ガス浄化装置を提供することを目的する。   In view of the foregoing, the present invention provides an exhaust gas purifying apparatus capable of effectively removing nitrogen oxides in exhaust gas derived from a processing apparatus using a gas containing a high concentration of nitrogen oxide with a simple configuration. The purpose is to provide.

前記目的を達成する本発明の一つの局面に係る排ガス浄化装置は、高濃度の窒素酸化物を含むガスを使用して所定の処理を行う処理装置の排ガスを浄化するものであって、還元ガスを供給する還元ガス供給部と、当該還元ガス供給部から供給された還元ガスをプラズマ化するとともに、前記処理装置から導出された排ガス中の窒素酸化物と反応させることにより窒素酸化物を還元して無害化するプラズマ反応部とを備えることを特徴とする(請求項1)。   An exhaust gas purifying apparatus according to one aspect of the present invention that achieves the above object purifies the exhaust gas of a processing apparatus that performs a predetermined process using a gas containing high-concentration nitrogen oxide, and is a reducing gas. And reducing gas supplied from the reducing gas supply unit into plasma and reducing nitrogen oxides by reacting with nitrogen oxides in the exhaust gas derived from the processing apparatus. And a plasma reaction part that is rendered harmless (claim 1).

この構成によれば、排ガス浄化装置の製造コストが高くなることを防止しつつ、処理装置から極めて高濃度の窒素酸化物を含む排ガスが排出された場合においても、この排出ガス中の窒素酸化物を効率よく還元して無害化した状態で排出することが可能となる。   According to this configuration, even when exhaust gas containing an extremely high concentration of nitrogen oxides is discharged from the processing device while preventing the manufacturing cost of the exhaust gas purification device from increasing, the nitrogen oxides in the exhaust gas Can be efficiently reduced and discharged in a detoxified state.

前記構成において、プラズマ反応部は、還元ガス供給部から供給された水素ガスからなる還元ガスをプラズマ化するとともに、排ガス中の窒素酸化物とを反応させることにより窒素酸化物を還元し、当該還元反応により生成されたアンモニアを吸着するアンモニアフィルタを備える構成とすることができる(請求項2)。   In the above configuration, the plasma reaction unit converts the reduction gas composed of hydrogen gas supplied from the reduction gas supply unit into plasma, reduces nitrogen oxide by reacting with nitrogen oxide in the exhaust gas, and reduces the reduction gas. It can be set as the structure provided with the ammonia filter which adsorb | sucks the ammonia produced | generated by reaction (Claim 2).

この構成によれば、排ガス中の窒素酸化物を効果的に還元して無害化できると共に、この還元反応により生成されたアンモニアが外部に排出されるのを確実に防止することが可能となる。   According to this configuration, the nitrogen oxides in the exhaust gas can be effectively reduced and rendered harmless, and ammonia generated by this reduction reaction can be reliably prevented from being discharged to the outside.

前記構成において、前記処理装置は、被処理物に二酸化窒素を反応させて該被処理物の滅菌を行う処理部と、空気が導入される密閉空間を有する貯留部と、当該貯留部内の空気をプラズマ化して窒素酸化物を生成するプラズマ発生部と備え、当該プラズマ発生部を排ガス浄化用のプラズマ反応部として利用する構成とすることが望ましい(請求項3)。   In the above-described configuration, the processing apparatus includes a processing unit that sterilizes the processing object by reacting the processing object with nitrogen dioxide, a storage unit having a sealed space into which air is introduced, and air in the storage unit. It is desirable to have a plasma generation unit that generates nitrogen oxides by converting to plasma, and the plasma generation unit is used as a plasma reaction unit for exhaust gas purification.

この構成によれば、滅菌用の窒素酸化物を生成するためのプラズマ発生部に、排ガス浄化装置用のプラズマ反応部としての機能を兼ね備えさせることができるため、装置の構造を効果的に簡略化して小型化できるという利点がある。   According to this configuration, the plasma generator for generating nitrogen oxide for sterilization can be combined with the function as the plasma reaction unit for the exhaust gas purifying device, so that the structure of the device is effectively simplified. There is an advantage that it can be downsized.

本発明によれば、処理装置から極めて高濃度の窒素酸化物を含む排ガスが排出された場合においても、排ガス中の窒素酸化物を効果的に除去して無害化できると共に、オゾナイザを使用するものに比べて製造コストが高価になるのを防止できる排ガス浄化装置を提供することができる。   According to the present invention, even when exhaust gas containing a very high concentration of nitrogen oxides is discharged from the treatment apparatus, nitrogen oxides in the exhaust gas can be effectively removed and rendered harmless, and an ozonizer is used. An exhaust gas purification device that can prevent the manufacturing cost from becoming expensive can be provided.

本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を備えた処理装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the processing apparatus provided with the exhaust gas purification apparatus which concerns on embodiment of this invention. マイクロ波供給装置の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a microwave supply apparatus roughly. 導波管に取り付けられた状態のプラズマノズルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the plasma nozzle of the state attached to the waveguide. NO変換部の詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing a detailed configuration of the NO 2 conversion unit. 排ガス浄化装置の構成を示す詳細説明図である。It is detailed explanatory drawing which shows the structure of an exhaust gas purification apparatus. 処理装置の電気的な制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical control system of a processing apparatus. 処理装置の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of a processing apparatus. ポンプの制御状態を示す表形式の図である。It is a table format figure which shows the control state of a pump. 電磁弁の制御状態を示す表形式の図である。It is a table format figure which shows the control state of a solenoid valve.

図1は、本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置50を備えた処理装置1の一例を示している。この処理装置1は、例えばメス、鉗子、カテーテル等の医療用器具や、包装シート、トレイ、ボトル等の食品包装材を被処理物とし、これらに滅菌ガスを作用させて滅菌処理を施すための装置である。本実施形態では、滅菌ガスとして二酸化窒素(NO)を用いる例を示す。 FIG. 1 shows an example of a processing apparatus 1 including an exhaust gas purifying apparatus 50 according to an embodiment of the present invention. The processing apparatus 1 uses, for example, medical instruments such as a scalpel, forceps, and catheter, and food packaging materials such as packaging sheets, trays, and bottles as objects to be processed, and applies sterilization gas to these to perform sterilization. Device. In the present embodiment, an example in which nitrogen dioxide (NO 2 ) is used as a sterilization gas is shown.

処理装置1は、メインチャンバ(処理部)11、サブチャンバ(貯留部)12、吸気系統20、循環系統30及び連係系統40と、本発明に係る排ガス浄化装置50とを有している。これら系統20〜40及び排ガス浄化装置50の適所には、第1〜第8電磁弁V1〜V8と、第1ポンプP1〜第4ポンプP4とが配置されている。   The processing apparatus 1 includes a main chamber (processing section) 11, a sub chamber (storage section) 12, an intake system 20, a circulation system 30, a linkage system 40, and an exhaust gas purification apparatus 50 according to the present invention. The first to eighth electromagnetic valves V1 to V8 and the first pump P1 to the fourth pump P4 are disposed at appropriate positions of the systems 20 to 40 and the exhaust gas purification device 50.

メインチャンバ11は、被処理物が収容される密閉空間を提供するチャンバであり、例えばステンレス鋼等で構成され、高度の真空引きに対応できる耐圧構造を備えた大容量のチャンバである。図示は省略しているが、メインチャンバ11には被処理物を搬入出するためのドアが備えられ、その内部には、被処理物を積載するための処理トレイが備えられている。   The main chamber 11 is a chamber that provides a sealed space in which an object to be processed is accommodated. The main chamber 11 is a large-capacity chamber that is made of, for example, stainless steel and has a pressure resistant structure that can cope with high vacuuming. Although not shown, the main chamber 11 is provided with a door for loading and unloading a workpiece, and a processing tray for loading the workpiece is provided therein.

メインチャンバ11には、滅菌ガスの濃度を計測する第1濃度センサ111と、チャンバ内の圧力を検出する第1圧力センサ112とが備えられている。第1濃度センサ111は、滅菌ガスとしての二酸化窒素(NO)の濃度を計測するもので、滅菌処理後にメインチャンバ11内のガスを排気するに当たり、この第1濃度センサ111の計測値が参照される。第1圧力センサ112は、メインチャンバ11内の減圧状態を計測するセンサである。この他、温度センサ、湿度センサ、或いはオゾンセンサ等の各種物理量センサを備えた構成としてもよい。 The main chamber 11 is provided with a first concentration sensor 111 that measures the concentration of the sterilizing gas and a first pressure sensor 112 that detects the pressure in the chamber. The first concentration sensor 111 measures the concentration of nitrogen dioxide (NO 2 ) as a sterilization gas. When exhausting the gas in the main chamber 11 after the sterilization process, the measured value of the first concentration sensor 111 is referred to. Is done. The first pressure sensor 112 is a sensor that measures the reduced pressure state in the main chamber 11. In addition, it is good also as a structure provided with various physical quantity sensors, such as a temperature sensor, a humidity sensor, or an ozone sensor.

サブチャンバ12は、滅菌ガスを生成するためのチャンバであり、例えばステンレス鋼等で構成され、メインチャンバ11と同様に、高度の真空引きに対応できる耐圧構造を備えた比較的小容量のチャンバである。後述するように、サブチャンバ12内において常圧下で所定濃度のNOガスが生成され、減圧下にあるメインチャンバ11内に当該NOガスが導入される。 The sub-chamber 12 is a chamber for generating a sterilizing gas, and is made of, for example, stainless steel. Like the main chamber 11, the sub-chamber 12 is a relatively small-capacity chamber having a pressure-resistant structure capable of handling a high degree of evacuation. is there. As will be described later, NO 2 gas having a predetermined concentration is generated in the sub-chamber 12 under normal pressure, and the NO 2 gas is introduced into the main chamber 11 under reduced pressure.

サブチャンバ12内にも、NO濃度を計測する第2濃度センサ121と、チャンバ内の圧力を検出する第2圧力センサ122とが備えられている。第2濃度センサ121の計測値は、例えばNOガスをメインチャンバ11へ導入する前に、サブチャンバ12内で所定濃度のNOガスが生成されているか否かを確認するために参照される。 The sub-chamber 12 is also provided with a second concentration sensor 121 that measures the NO 2 concentration and a second pressure sensor 122 that detects the pressure in the chamber. The measured value of the second concentration sensor 121 is referred to, for example, to confirm whether or not NO 2 gas having a predetermined concentration is generated in the sub-chamber 12 before introducing NO 2 gas into the main chamber 11. .

吸気系統20は、サブチャンバ12、若しくはサブチャンバ12及びメインチャンバ11の双方に乾燥した外気(空気)を導入させるための配管系統である。吸気系統20は、第1ポンプP1、エアドライヤ21、湿度センサ22、第1電磁弁V1、第1常圧配管201及び第1真空配管202を含む。第1常圧配管201は、第1ポンプP1と第1電磁弁V1との間を接続する配管であり、その経路中にエアドライヤ21及び湿度センサ22が配置されている。第1真空配管202は、第1電磁弁V1とサブチャンバ12との間を接続している。   The intake system 20 is a piping system for introducing dried outside air (air) into the sub chamber 12 or both the sub chamber 12 and the main chamber 11. The intake system 20 includes a first pump P1, an air dryer 21, a humidity sensor 22, a first electromagnetic valve V1, a first atmospheric pressure pipe 201, and a first vacuum pipe 202. The first normal pressure pipe 201 is a pipe connecting the first pump P1 and the first electromagnetic valve V1, and the air dryer 21 and the humidity sensor 22 are arranged in the path. The first vacuum pipe 202 connects between the first electromagnetic valve V <b> 1 and the subchamber 12.

第1ポンプP1は、減圧状態にあるサブチャンバ12、若しくはサブチャンバ12及びメインチャンバ11の双方を常圧に戻すときに動作されるポンプである。第1ポンプP1は、外気を吸入し、第1常圧配管201及び第1真空配管202を介してサブチャンバ12内に外気を送り込む。エアドライヤ21は、外気に含まれる水分を除去するもので、例えば電熱ヒータを備えた乾燥装置が適用される。このエアドライヤ21を通過した空気は、ほぼ湿度がゼロとなる。湿度センサ22は、第1常圧配管201内を流通する空気の湿度を検出する。この湿度センサ22は、専らエアドライヤ21の故障検知のために用いられる。   The first pump P1 is a pump that is operated when the sub-chamber 12 in a reduced pressure state or both the sub-chamber 12 and the main chamber 11 are returned to normal pressure. The first pump P <b> 1 sucks outside air and sends the outside air into the sub chamber 12 through the first normal pressure pipe 201 and the first vacuum pipe 202. The air dryer 21 removes moisture contained in the outside air. For example, a drying device including an electric heater is applied. The air that has passed through the air dryer 21 has substantially zero humidity. The humidity sensor 22 detects the humidity of the air flowing through the first normal pressure pipe 201. The humidity sensor 22 is exclusively used for detecting a failure of the air dryer 21.

第1電磁弁V1は、第1ポンプP1の稼働時に連動して「開」とされるバルブである。すなわち、第1電磁弁V1は、メインチャンバ11及びサブチャンバ12を含む系統を、外気圧と遮断する必要があるときに「閉」とされ、これを常圧に復帰させるときに「開」とされる。このため、第1電磁弁V1よりも吸気方向下流側は、真空引きに耐性を有する第1真空配管202が用いられている。   The first electromagnetic valve V1 is a valve that is “opened” in conjunction with the operation of the first pump P1. That is, the first electromagnetic valve V1 is “closed” when the system including the main chamber 11 and the sub-chamber 12 needs to be shut off from the external pressure, and “open” when the system is returned to normal pressure. Is done. For this reason, the first vacuum pipe 202 having resistance to evacuation is used downstream of the first electromagnetic valve V1 in the intake direction.

循環系統30は、主に吸気系統20によりサブチャンバ12に導入された乾燥空気をプラズマで電離して、滅菌ガスとしてのNOガスを生成する際に稼働される系統である。循環系統30は、第2電磁弁V2、第3電磁弁V3、プラズマノズル31、ガス流量計32、第2ポンプP2、NO変換部33、第2真空配管301、第3真空配管302、及び第2常圧配管303を含む。 The circulation system 30 is a system that is operated when dry air introduced into the sub-chamber 12 by the intake system 20 is mainly ionized with plasma to generate NO 2 gas as a sterilization gas. The circulation system 30 includes a second electromagnetic valve V2, a third electromagnetic valve V3, a plasma nozzle 31, a gas flow meter 32, a second pump P2, a NO 2 conversion unit 33, a second vacuum pipe 301, a third vacuum pipe 302, and A second atmospheric pressure pipe 303 is included.

第2真空配管301の一端側はサブチャンバ12内に連通し、他端側は第2電磁弁V2を介して第2常圧配管303の一端側に接続されている。第3真空配管302の一端側はサブチャンバ12内に連通し、他端側は第3電磁弁V3を介して第2常圧配管303の他端側に接続されている。これにより、サブチャンバ12と連通する、第2真空配管301の一端側を起点として第3真空配管302の一端側に戻るループ管路が形成されている。本実施形態では、第2真空配管301側が、当該ループ管路内を流れる空気流の上流側となる。第2常圧配管303に対して、上流側から順にプラズマノズル31、ガス流量計32、第2ポンプP2及びNO変換部33が配置されている。 One end side of the second vacuum pipe 301 communicates with the sub-chamber 12, and the other end side is connected to one end side of the second atmospheric pressure pipe 303 via the second electromagnetic valve V2. One end side of the third vacuum pipe 302 communicates with the sub-chamber 12, and the other end side is connected to the other end side of the second atmospheric pressure pipe 303 via the third electromagnetic valve V3. Thereby, a loop line that communicates with the sub-chamber 12 and returns to one end side of the third vacuum pipe 302 starting from one end side of the second vacuum pipe 301 is formed. In the present embodiment, the second vacuum pipe 301 side is the upstream side of the air flow flowing in the loop pipe line. A plasma nozzle 31, a gas flow meter 32, a second pump P <b> 2, and a NO 2 conversion unit 33 are arranged in order from the upstream side with respect to the second atmospheric pressure pipe 303.

第2電磁弁V2及び第3電磁弁V3は、サブチャンバ12が減圧状態にあるときに「閉」とされ、後述する常圧状態でのNOガスの生成時に「開」とされる弁である。このため、第2電磁弁V2及び第3電磁弁V3とサブチャンバ12とを接続する配管として、第2真空配管301及び第3真空配管302が適用されている。 The second solenoid valve V2 and the third solenoid valve V3 are valves that are “closed” when the sub-chamber 12 is in a depressurized state, and are “open” when NO 2 gas is generated in a normal pressure state, which will be described later. is there. For this reason, the second vacuum pipe 301 and the third vacuum pipe 302 are applied as pipes connecting the second electromagnetic valve V2 and the third electromagnetic valve V3 and the sub-chamber 12.

プラズマノズル31は、プラズマ(電離気体)を発生させるための電界集中部を提供する。第2常圧配管303を流通する空気(窒素及び酸素を含むガス)は、プラズマノズル31の前記電界集中部を通過することで電離され、二酸化窒素(NO)ガスや一酸化窒素(NO)ガスを含む窒素酸化物(NOx)ガスに変換される。このようなプラズマを発生させるために、本実施形態では、マイクロ波エネルギーが用いられている。当該マイクロ波エネルギーは、マイクロ波供給装置60からプラズマノズル31に与えられる。 The plasma nozzle 31 provides an electric field concentration part for generating plasma (ionized gas). The air (gas containing nitrogen and oxygen) flowing through the second atmospheric pressure pipe 303 is ionized by passing through the electric field concentration portion of the plasma nozzle 31, and is subjected to nitrogen dioxide (NO 2 ) gas or nitrogen monoxide (NO). It is converted into nitrogen oxide (NOx) gas containing gas. In order to generate such plasma, in this embodiment, microwave energy is used. The microwave energy is given to the plasma nozzle 31 from the microwave supply device 60.

図2は、マイクロ波供給装置60の構成を概略的に示すブロック図である。マイクロ波供給装置60は、マイクロ波エネルギーを発生すると共に、これをプラズマノズル31に供給するための装置であって、マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置61と、前記マイクロ波を伝搬させる導波管62とを含む。この導波管62には、プラズマノズル31が取り付けられている。また、マイクロ波発生装置61と導波管62との間には、アイソレータ63、カプラ64及びチューナ65が備えられている。   FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the microwave supply device 60. The microwave supply device 60 is a device for generating microwave energy and supplying the microwave energy to the plasma nozzle 31, and a microwave generation device 61 for generating a microwave and a waveguide for propagating the microwave. A tube 62. The plasma nozzle 31 is attached to the waveguide 62. An isolator 63, a coupler 64, and a tuner 65 are provided between the microwave generator 61 and the waveguide 62.

マイクロ波発生装置61は、例えば2.45GHzのマイクロ波を発生するマグネトロン等のマイクロ波発生源と、このマイクロ波発生源にて発生したマイクロ波の強度を所定の出力強度に調整するアンプとを含む。本実施形態では、例えば1W〜3kWのマイクロ波エネルギーを出力できる連続可変型のマイクロ波発生装置61が好適に用いられる。   The microwave generator 61 includes, for example, a microwave generation source such as a magnetron that generates a microwave of 2.45 GHz, and an amplifier that adjusts the intensity of the microwave generated by the microwave generation source to a predetermined output intensity. Including. In the present embodiment, for example, a continuously variable microwave generator 61 that can output microwave energy of 1 W to 3 kW is preferably used.

導波管62は、アルミニウム等の非磁性金属からなり、断面矩形の長尺管状を呈し、マイクロ波発生装置61により発生されたマイクロ波を、その長手方向に伝搬させる。導波管62の遠端側には、スライディングショート621がフランジ部622を介して取り付けられている。スライディングショート621は、マイクロ波の反射位置を変化させて定在波パターンを調整するための部材である。   The waveguide 62 is made of a nonmagnetic metal such as aluminum, has a long tubular shape with a rectangular cross section, and propagates the microwave generated by the microwave generator 61 in the longitudinal direction thereof. A sliding short 621 is attached to the far end side of the waveguide 62 via a flange portion 622. The sliding short 621 is a member for adjusting the standing wave pattern by changing the reflection position of the microwave.

アイソレータ63は、導波管62からの反射マイクロ波のマイクロ波発生装置61への入射を抑止する機器であり、サーキュレータ631とダミーロード632とを含む。サーキュレータ631は、マイクロ波発生装置61で発生されたマイクロ波を導波管62に向かわせる一方で、反射マイクロ波をダミーロード632に向かわせる。ダミーロード632は、反射マイクロ波を吸収して熱に変換する。カプラ64は、マイクロ波エネルギーの強度を計測する。チューナ65は、導波管62に突出可能なスタブを含み、反射マイクロ波が最小となるような調整、つまりプラズマノズル31でのマイクロ波エネルギーの消費が最大となる調整を行うための機器である。カプラ64は、この調整の際に利用される。   The isolator 63 is a device that suppresses the incident of the reflected microwave from the waveguide 62 to the microwave generator 61, and includes a circulator 631 and a dummy load 632. The circulator 631 directs the microwave generated by the microwave generator 61 toward the waveguide 62 while directing the reflected microwave toward the dummy load 632. The dummy load 632 absorbs the reflected microwave and converts it into heat. The coupler 64 measures the intensity of the microwave energy. The tuner 65 includes a stub that can project into the waveguide 62, and is an apparatus for performing adjustment that minimizes the reflected microwave, that is, adjustment that maximizes the consumption of microwave energy at the plasma nozzle 31. . The coupler 64 is used for this adjustment.

図3は、導波管62に取り付けられた状態のプラズマノズル31を示す断面図である。プラズマノズル31は、中心導体311、外部導体312、スペーサ313及び保護管314を備えている。中心導体311は、良導電性の金属から構成された棒状部材からなり、その上端部311B側の部分が導波管62の内部に所定長さだけ突出している。この突出した上端部311Bは、導波管62内を伝搬するマイクロ波を受信するアンテナ部として機能する。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the plasma nozzle 31 attached to the waveguide 62. The plasma nozzle 31 includes a center conductor 311, an outer conductor 312, a spacer 313, and a protective tube 314. The center conductor 311 is made of a rod-shaped member made of a highly conductive metal, and a portion on the upper end 311 </ b> B side projects into the waveguide 62 by a predetermined length. The protruding upper end portion 311B functions as an antenna portion that receives the microwave propagating in the waveguide 62.

外部導体312は、良導電性の金属から構成され、中心導体311を収納する筒状空間312H(プラズマ発生空間)を有する筒状体である。中心導体311は、この筒状空間312Hの中心軸上に配置されている。外部導体312は、導波管62の下面板に一体的に取り付けられた円筒型の金属フランジ板623に嵌め込まれ、ネジ624で締め付けられることにより、導波管62に固定されている。導波管62がアース電位とされる結果、外部導体312もアース電位とされる。   The outer conductor 312 is a cylindrical body made of a highly conductive metal and having a cylindrical space 312H (plasma generation space) that houses the central conductor 311. The central conductor 311 is disposed on the central axis of the cylindrical space 312H. The outer conductor 312 is fixed to the waveguide 62 by being fitted into a cylindrical metal flange plate 623 integrally attached to the lower surface plate of the waveguide 62 and tightened with a screw 624. As a result of the waveguide 62 being grounded, the outer conductor 312 is also grounded.

また、外部導体312は、その外周壁から筒状空間312Hに貫通するガス供給孔312Nを有する。このガス供給孔312Nには、第2常圧配管303の上流側が接続されている。他方、筒状空間312Hの下端部には、絶縁性の配管315が接続されている。なお、この配管315は、第2常圧配管303の一部を構成する。これにより、第2常圧配管303内を流通する気体は、筒状空間312H内を経由することになる。   The outer conductor 312 has a gas supply hole 312N that penetrates from the outer peripheral wall to the cylindrical space 312H. The upstream side of the second normal pressure pipe 303 is connected to the gas supply hole 312N. On the other hand, an insulating pipe 315 is connected to the lower end of the cylindrical space 312H. The pipe 315 constitutes a part of the second normal pressure pipe 303. Thereby, the gas which distribute | circulates the inside of the 2nd normal pressure piping 303 passes through the inside of the cylindrical space 312H.

スペーサ313は、中心導体311を保持すると共に、導波管62内の空間と筒状空間312Hとの間をシールする。スペーサ313としては、例えばポリテトラフルオロエチレン等の耐熱性樹脂材料やセラミック等からなる絶縁性部材を用いることができる。外部導体312の筒状空間312Hの上端部分には段差部が設けられ、当該段差部でスペーサ313が支持されている。スペーサ313で保持された中心導体311は、外部導体312とは絶縁された状態となる。保護管314は、所定長さの石英ガラスパイプ等からなり、外部導体312の下端縁312Tにおける異常放電(アーキング)を防止するために、筒状空間312Hの下端部分に嵌め込まれている。   The spacer 313 holds the central conductor 311 and seals the space between the waveguide 62 and the cylindrical space 312H. As the spacer 313, for example, an insulating member made of a heat-resistant resin material such as polytetrafluoroethylene, ceramic, or the like can be used. A step portion is provided at the upper end portion of the cylindrical space 312H of the outer conductor 312 and the spacer 313 is supported by the step portion. The center conductor 311 held by the spacer 313 is insulated from the outer conductor 312. The protection tube 314 is made of a quartz glass pipe or the like having a predetermined length, and is fitted into the lower end portion of the cylindrical space 312H in order to prevent abnormal discharge (arcing) at the lower end edge 312T of the outer conductor 312.

前記のように構成されたプラズマノズル31によれば、中心導体311が導波管62を伝搬するマイクロ波を受信すると、アース電位の外部導体312との間に電位差が生じる。特に、中心導体311の下端部311Tと外部導体312の下端縁312Tとの近傍に電界集中部が形成されるようになる。かかる状態で、ガス供給孔312Nから酸素分子と窒素分子とを含むガス(空気)が筒状空間312Hへ供給されると、ガスが励起されて中心導体311の下端部311T付近においてプラズマ(電離気体)が発生する。当該プラズマは、NOxとフリーラジカルを含んでいる。また、このプラズマは、電子温度が数万度であるものの、ガス温度は外界温度に近い反応性プラズマ(中性分子が示すガス温度に比較して、電子が示す電子温度が極めて高い状態のプラズマ)であって、常圧下で発生するプラズマである。   According to the plasma nozzle 31 configured as described above, when the center conductor 311 receives the microwave propagating through the waveguide 62, a potential difference is generated between the outer conductor 312 and the ground potential. In particular, an electric field concentration portion is formed in the vicinity of the lower end 311T of the center conductor 311 and the lower end edge 312T of the outer conductor 312. In this state, when a gas (air) containing oxygen molecules and nitrogen molecules is supplied from the gas supply hole 312N to the cylindrical space 312H, the gas is excited to generate plasma (ionized gas) in the vicinity of the lower end portion 311T of the center conductor 311. ) Occurs. The plasma contains NOx and free radicals. Although this plasma has an electron temperature of several tens of thousands of degrees, the gas temperature is a reactive plasma that is close to the outside temperature (a plasma in which the electron temperature indicated by electrons is extremely high compared to the gas temperature indicated by neutral molecules). It is a plasma generated under normal pressure.

図1に戻って、ガス流量計32は、第2常圧配管303内を流通する気体の流量を計測する。第2ポンプP2は、NOガスの生成時に、サブチャンバ12と循環系統30のループ管路とで構成される一つの空間内において、ガスを循環させるためのポンプである。プラズマノズル31が動作している状態で第2ポンプP2が稼働されると、プラズマを発生させる筒状空間312Hを繰り返しガスが通過し、徐々にNO濃度が上昇してゆくことになる。第2ポンプP2は、NOx等に耐性を持つ耐薬品性のポンプが用いられる。 Returning to FIG. 1, the gas flow meter 32 measures the flow rate of the gas flowing through the second atmospheric pressure pipe 303. The second pump P2 is a pump for circulating the gas in one space constituted by the sub-chamber 12 and the loop line of the circulation system 30 when the NO 2 gas is generated. When the second pump P2 is operated while the plasma nozzle 31 is operating, the gas repeatedly passes through the cylindrical space 312H that generates plasma, and the NO 2 concentration gradually increases. As the second pump P2, a chemical-resistant pump having resistance to NOx or the like is used.

NO変換部33は、プラズマノズル31からなるプラズマ発生部を通過し、様々な物質を含んだ状態のガスから、NOを抽出する機能を有する。図4は、NO変換部33の詳細構成を示すブロック図である。NO変換部33は、プラズマノズル31から送り出されるガス中から硝酸(HNO)を吸着するフィルタ331と、フィルタ331を通過したガス中のNOxを一酸化窒素(NO)に変換する第1変換部332と、続いてそのNOをNOに変換する第2変換部333とを備えている。 The NO 2 conversion unit 33 has a function of extracting NO 2 from a gas that passes through a plasma generation unit including the plasma nozzle 31 and contains various substances. FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of the NO 2 conversion unit 33. The NO 2 conversion unit 33 is a filter 331 that adsorbs nitric acid (HNO 3 ) from the gas sent out from the plasma nozzle 31, and a first conversion that converts NOx in the gas that has passed through the filter 331 into nitrogen monoxide (NO). Unit 332 and then a second conversion unit 333 that converts the NO into NO 2 .

プラズマノズル31において空気が電離されると、NO(一酸化窒素)、O(オゾン)が生成される。これらは次式に反応により段階的に酸化され、最終的にはエアドライヤ21で除去しきれずに僅かに残存する水分との反応により一部がHNO(硝酸)に転換する。 When air is ionized in the plasma nozzle 31, NO (nitrogen monoxide) and O 3 (ozone) are generated. These are oxidized stepwise by the reaction according to the following formula, and eventually are partly converted to HNO 3 (nitric acid) by the reaction with the moisture remaining slightly without being completely removed by the air dryer 21.

NO+O→NO+O
2NO+O→N+O
+HO→2HNO
フィルタ331は、前記の反応で生成されるHNOを吸着する機能を有している。このフィルタ331としては、例えばセラミック製のハニカム構造を備えた基材に、硝酸吸着性のコーティング層を施したフィルタを用いることができる。硝酸吸着性のコーティング層としては、例えばゼオライト、アルミナ、シリカゲル等の珪素吸着剤を用いることができる。
NO + O 3 → NO 2 + O 2
2NO 2 + O 3 → N 2 O 5 + O 2
N 2 O 5 + H 2 O → 2HNO 3
The filter 331 has a function of adsorbing HNO 3 produced by the above reaction. As the filter 331, for example, a filter in which a nitric acid-adsorbing coating layer is applied to a base material having a ceramic honeycomb structure can be used. As the nitric acid-adsorbing coating layer, for example, a silicon adsorbent such as zeolite, alumina, or silica gel can be used.

第1変換部332は、フィルタ331を通過したガスに含まれる、NO以外のNOxをNOに変換する。第1変換部332としては、例えばセラミック製のハニカム構造を備えた基材に、白金やパラジウム等を含有するコーティング層が形成された触媒と、当該触媒の温度を調整するヒータとを備えた触媒装置を用いることができる。 The first converter 332 converts NOx other than NO 2 contained in the gas that has passed through the filter 331 into NO. As the first converter 332, for example, a catalyst including a catalyst in which a coating layer containing platinum, palladium, or the like is formed on a substrate having a ceramic honeycomb structure, and a heater that adjusts the temperature of the catalyst. An apparatus can be used.

第2変換部333は、第1変換部332を通過したガス中に含まれるNOをNOに変換する。第2変換部333としては、同様に、セラミック製のハニカム構造を備えた基材に、白金やパラジウム等を含有するコーティング層が形成された触媒と、当該触媒の温度(第1変換部332の触媒とは異なる温度)を調整するヒータとを備えた触媒装置を用いることができる。 Second converter 333 converts the NO contained in the gas passing through the first converter 332 into NO 2. Similarly, the second conversion unit 333 includes a catalyst in which a coating layer containing platinum, palladium, or the like is formed on a base material having a ceramic honeycomb structure, and the temperature of the catalyst (of the first conversion unit 332). A catalyst device provided with a heater for adjusting the temperature (different from the catalyst) can be used.

次に、連係系統40は、メインチャンバ11とサブチャンバ12との間を連通させるための系統である。連係系統40は、第4電磁弁V4、第5電磁弁V5、第3ポンプP3、第4真空配管401及び第5真空配管402を含む。   Next, the linkage system 40 is a system for communicating between the main chamber 11 and the sub chamber 12. The linkage system 40 includes a fourth electromagnetic valve V4, a fifth electromagnetic valve V5, a third pump P3, a fourth vacuum pipe 401, and a fifth vacuum pipe 402.

第4真空配管401の一端(上流端)はサブチャンバ12に接続され、他端(下流端)はメインチャンバ11に接続されている。この第4真空配管401の上流側に第3ポンプP3が配置され、下流側に第4電磁弁V4が配置されている。第3ポンプP3は、耐薬品性のポンプであって、サブチャンバ12を真空引きする際、サブチャンバ12からNOガスをメインチャンバ11に導入(循環)して滅菌処理を行う際、及びメインチャンバ11内を排出して無害化処理する際にそれぞれ動作する。第4電磁弁V4は、この第3ポンプP3が動作する際に「開」とされる弁である。 One end (upstream end) of the fourth vacuum pipe 401 is connected to the sub chamber 12, and the other end (downstream end) is connected to the main chamber 11. A third pump P3 is disposed upstream of the fourth vacuum pipe 401, and a fourth electromagnetic valve V4 is disposed downstream. The third pump P3 is a chemical-resistant pump, and when the sub-chamber 12 is evacuated, when NO 2 gas is introduced (circulated) from the sub-chamber 12 to the main chamber 11 for sterilization, It operates when the chamber 11 is discharged and detoxified. The fourth solenoid valve V4 is a valve that is “opened” when the third pump P3 operates.

第5真空配管402の一端側(上流端)はメインチャンバ11に接続され、他端側(下流端)はサブチャンバ12に接続されている。第5電磁弁V5は、第5真空配管402に取り付けられている。この第5電磁弁V5は、滅菌処理を行う際、メインチャンバ11及びサブチャンバ12を常圧に復帰させる際に「開」とされる弁である。   One end side (upstream end) of the fifth vacuum pipe 402 is connected to the main chamber 11, and the other end side (downstream end) is connected to the sub-chamber 12. The fifth solenoid valve V5 is attached to the fifth vacuum pipe 402. The fifth electromagnetic valve V5 is a valve that is “opened” when the main chamber 11 and the sub-chamber 12 are returned to normal pressure during sterilization.

処理装置1は、滅菌処理に用いたNOガスを無害化した後に外部に排出する排ガス浄化装置50を備えている。排ガス浄化装置50は、図5に示すように、メインチャンバ11に接続された第1、第2排出管51、52と、第1排出管51に設けられた第6電磁弁V6及び第4ポンプP4と、水素ガス(H)等を含有する還元ガスを前記プラズマノズル31のプラズマ発生空間に供給する還元ガス供給部53と、第2排出管52に設けられた天然ゼオライト等からなるアンモニアフィルタ54及び第7、第8電磁弁V7、V8とを有している。 The processing apparatus 1 includes an exhaust gas purification device 50 that detoxifies the NO 2 gas used for sterilization and discharges it to the outside. As shown in FIG. 5, the exhaust gas purification device 50 includes first and second exhaust pipes 51 and 52 connected to the main chamber 11, a sixth electromagnetic valve V <b> 6 and a fourth pump provided in the first exhaust pipe 51. An ammonia filter comprising a reducing gas supply unit 53 for supplying a reducing gas containing P4 and hydrogen gas (H 2 ) to the plasma generation space of the plasma nozzle 31, and a natural zeolite provided in the second exhaust pipe 52 54 and seventh and eighth electromagnetic valves V7 and V8.

第1排出管51に配設された第6電磁弁V6は、メインチャンバ11及びサブチャンバ12の減圧時に「開」とされる弁である。第1排出管51は、第6電磁弁V6の設置部よりも上流側部分が真空配管とされると共に、その下流側部分が常圧配管とされている。第1排出管51の下流端には、メインチャンバ11及びサブチャンバ12を真空引きすると共に排気時に排ガスを外気に放出する真空ポンプからなる第4ポンプP4が配設されている。   The sixth electromagnetic valve V6 disposed in the first discharge pipe 51 is a valve that is “opened” when the main chamber 11 and the sub chamber 12 are depressurized. The first discharge pipe 51 has a vacuum pipe at the upstream side of the installation portion of the sixth electromagnetic valve V6 and a normal pressure pipe at the downstream side thereof. At the downstream end of the first discharge pipe 51, a fourth pump P <b> 4 is provided that is a vacuum pump that evacuates the main chamber 11 and the sub-chamber 12 and discharges exhaust gas to the outside air during exhaust.

第2排出管52は、第7電磁弁V7の設置部よりも上流側に位置する真空配管521と、第7電磁弁V7の下流側に位置すると共に下流端が前記プラズマ発生空間の下流部に連通する排ガス供給管522と、プラズマノズル31の下流部に設けられた方向制御弁523と、この方向制御弁523に接続された処理ガス導出管524とからなっている。この処理ガス導出管524には、アンモニアフィルタ54及び第8電磁弁V8が配設されている。   The second discharge pipe 52 is located on the downstream side of the seventh electromagnetic valve V7, the vacuum pipe 521 located on the upstream side of the installation part of the seventh electromagnetic valve V7, and the downstream end is located downstream of the plasma generation space. The exhaust gas supply pipe 522 communicates, a direction control valve 523 provided in the downstream portion of the plasma nozzle 31, and a processing gas outlet pipe 524 connected to the direction control valve 523. The processing gas outlet pipe 524 is provided with an ammonia filter 54 and an eighth electromagnetic valve V8.

処理ガス導出管524は、その下流端が前記第4ポンプPの上流側部において第1排出管51に接続されている。プラズマノズル31から導出された処理ガスは、方向制御弁523を介して処理ガス導出管524側に導出されることにより、この処理ガス導出管524を介して第1排出管51に導出され、第4ポンプP4を介して外部に排出される。   The downstream end of the processing gas outlet pipe 524 is connected to the first discharge pipe 51 at the upstream side portion of the fourth pump P. The processing gas led out from the plasma nozzle 31 is led out to the processing gas lead-out pipe 524 side through the direction control valve 523, and is led out to the first exhaust pipe 51 through the processing gas lead-out pipe 524. It is discharged to the outside through the 4 pump P4.

還元ガス供給部53は、水素ガス(H)またはその他の還元性を有するガス、例えば炭化水素ガス(HC)等を含有する還元ガスを収容する還元ガスタンク531と、還元ガスタンク531内の還元ガスをプラズマノズル31のプラズマ発生空間に供給する還元ガス供給管532と、還元ガス供給管532に設けられた開閉弁533とを有している。 The reducing gas supply unit 53 includes a reducing gas tank 531 containing a reducing gas containing hydrogen gas (H 2 ) or other reducing gas such as hydrocarbon gas (HC), and a reducing gas in the reducing gas tank 531. Is supplied to the plasma generation space of the plasma nozzle 31, and an open / close valve 533 provided in the reducing gas supply pipe 532.

本実施形態では、約4%の水素ガス(H)と約96%の窒素ガス(N)との混合ガスからなる還元ガスが圧縮状態で還元ガスタンク531内に収容されている。そして、開閉弁533が「開」とされることにより、還元ガスタンク531内の還元ガスがその圧力に応じ、還元ガス供給管532を通ってプラズマノズル31のプラズマ発生空間に供給され、上記還元ガスがプラズマ化されるようになっている。なお、水素ガスの濃度を前記の値(約4%)に設定しているのは、防爆のためである。 In the present embodiment, a reducing gas composed of a mixed gas of about 4% hydrogen gas (H 2 ) and about 96% nitrogen gas (N 2 ) is stored in the reducing gas tank 531 in a compressed state. Then, when the on-off valve 533 is opened, the reducing gas in the reducing gas tank 531 is supplied to the plasma generation space of the plasma nozzle 31 through the reducing gas supply pipe 532 according to the pressure, and the reducing gas is supplied. Is turned into plasma. The hydrogen gas concentration is set to the above value (about 4%) for explosion prevention.

メインチャンバ11及びサブチャンバ12から導出された排ガスの無害化処理時には、第1排出管51の第6電磁弁V6が「閉」とされるとともに、第2排出管52の第7、第8電磁弁V7、V8が「開」とされ、かつ方向制御弁523によりプラズマノズル31からの処理ガスの導出方向が処理ガス導出管524側に切り換えられる。この状態で、第4ポンプP4が作動状態となることにより、前記排ガスが第2排出管52を介してプラズマノズル31のプラズマ発生空間の下流部に供給される。   During the detoxification process of the exhaust gas derived from the main chamber 11 and the sub chamber 12, the sixth electromagnetic valve V6 of the first exhaust pipe 51 is “closed” and the seventh and eighth electromagnetics of the second exhaust pipe 52 are closed. The valves V7 and V8 are “open”, and the direction of the processing gas from the plasma nozzle 31 is switched to the processing gas outlet tube 524 side by the direction control valve 523. In this state, when the fourth pump P4 is in an operating state, the exhaust gas is supplied to the downstream portion of the plasma generation space of the plasma nozzle 31 through the second discharge pipe 52.

また、還元ガス供給部53の開閉弁533が「開」とされることにより、還元ガス供給管532を介して供給されたH等からなる還元ガスが、前記プラズマノズル31のプラズマ発生空間でプラズマ化されるとともに、その下流部において前記排ガス中のNO等からなる窒素酸化物と上記プラズマ化された還元ガスとが反応することにより、NHとHOとが生成される。 Further, when the on-off valve 533 of the reducing gas supply unit 53 is “opened”, the reducing gas made of H 2 or the like supplied via the reducing gas supply pipe 532 is allowed to flow in the plasma generation space of the plasma nozzle 31. While being converted into plasma, NH 3 and H 2 O are generated as a result of the reaction between the nitrogen oxide composed of NO 2 or the like in the exhaust gas and the reducing gas converted into plasma in the downstream portion.

2NO+7H→2NH+4H
このようにして窒素酸化物(NOx)が還元されることにより浄化された排ガスは、当該排ガス中のアンモニア(NH)成分がアンモニアフィルタ54により除去された後、処理ガス導出管524から第1排出管51に導出され、この第1排出管51を介して外部に排出される。なお、前記還元反応に応じて生成された水(HO)を吸収するシリカゲル等の乾燥剤を処理ガス導出管524に設けた構造としてもよい。
2NO 2 + 7H 2 → 2NH 3 + 4H 2 O
The exhaust gas purified by reducing nitrogen oxide (NOx) in this way is removed from the process gas outlet pipe 524 after the ammonia (NH 3 ) component in the exhaust gas is removed by the ammonia filter 54. It is led out to the discharge pipe 51 and discharged to the outside through the first discharge pipe 51. Note that a drying agent such as silica gel that absorbs water (H 2 O) generated in accordance with the reduction reaction may be provided in the processing gas outlet tube 524.

続いて、処理装置1の電気的な制御構成を図6に基づいて説明する。処理装置1には、当該処理装置1の動作を電気的に制御するための制御装置70(図1では図示せず)が設けられている。制御装置70は、図6に示すように、全体制御部71、ポンプ制御部72、電磁弁制御部73、プラズマ制御部74、ロック制御部75、ドライヤ制御部76及び排ガス浄化制御部77を備えている。   Next, an electrical control configuration of the processing apparatus 1 will be described with reference to FIG. The processing device 1 is provided with a control device 70 (not shown in FIG. 1) for electrically controlling the operation of the processing device 1. As shown in FIG. 6, the control device 70 includes an overall control unit 71, a pump control unit 72, a solenoid valve control unit 73, a plasma control unit 74, a lock control unit 75, a dryer control unit 76, and an exhaust gas purification control unit 77. ing.

全体制御部71は、処理装置1の全体的な動作モードを管理し、各個別の制御部72〜77に対して動作モードの変更及び維持を通知する制御信号を与える。第1及び第2濃度センサ111、121が計測するメインチャンバ11及びサブチャンバ12内のNO濃度のデータ、第1及び第2圧力センサ112、122が計測するメインチャンバ11及びサブチャンバ12内の圧力データは、全体制御部71に入力される。全体制御部71は、これら濃度データ及び圧力データ、図略のタイマー装置から与えられるタイムデータ等に基づいて、処理装置1の動作モードを管理する。 The overall control unit 71 manages the overall operation mode of the processing apparatus 1 and gives a control signal for notifying the individual control units 72 to 77 of the change and maintenance of the operation mode. The NO 2 concentration data in the main chamber 11 and the sub chamber 12 measured by the first and second concentration sensors 111 and 121, and the data in the main chamber 11 and the sub chamber 12 measured by the first and second pressure sensors 112 and 122, respectively. The pressure data is input to the overall control unit 71. The overall control unit 71 manages the operation mode of the processing device 1 based on the concentration data and pressure data, time data provided from a timer device (not shown), and the like.

ポンプ制御部72は、第1〜第4ポンプP1〜P4に対し、各動作モードに応じてポンプ動作の実行及びその停止を個別に制御する制御信号を与える。電磁弁制御部73は、第1〜第8電磁弁V1〜V8に対し、動作モードに応じて個別に「開」又は「閉」とする制御信号を与える。   The pump control unit 72 gives the first to fourth pumps P1 to P4 control signals that individually control the execution and stop of the pump operation according to each operation mode. The solenoid valve control unit 73 gives a control signal for “open” or “close” individually to the first to eighth solenoid valves V1 to V8 according to the operation mode.

プラズマ制御部74は、マイクロ波供給装置60に、その起動又は停止を制御する制御信号を与える。すなわちプラズマ制御部74は、プラズマノズル31においてプラズマを発生させる期間を制御する。   The plasma control unit 74 gives the microwave supply device 60 a control signal for controlling the start or stop thereof. That is, the plasma control unit 74 controls a period for generating plasma in the plasma nozzle 31.

ロック制御部75は、チャンバロック装置13の動作を制御する。チャンバロック装置13は、メインチャンバ11が備える被処理物の搬入出用の開閉ドアをインターロックする装置である(図1では図示省略)。メインチャンバ11の前記ドアは、被処理物に対する一連の滅菌処理工程中は、安全確保のためチャンバロック装置13でロックされる。   The lock control unit 75 controls the operation of the chamber lock device 13. The chamber lock device 13 is a device that interlocks an opening / closing door for loading and unloading an object to be processed provided in the main chamber 11 (not shown in FIG. 1). The door of the main chamber 11 is locked by a chamber lock device 13 for ensuring safety during a series of sterilization processes for an object to be processed.

ドライヤ制御部76は、エアドライヤ21のON−OFF動作を制御する。湿度センサ22により計測された湿度データが、ドライヤ制御部76に出力される。ドライヤ制御部76は、前記湿度データが、エアドライヤ21が動作障害を起こしていることを示す異常値であるときに、異常信号を全体制御部71に出力し、ユーザにその異常を報知させる。   The dryer control unit 76 controls the ON-OFF operation of the air dryer 21. Humidity data measured by the humidity sensor 22 is output to the dryer control unit 76. When the humidity data is an abnormal value indicating that the air dryer 21 has failed in operation, the dryer control unit 76 outputs an abnormal signal to the overall control unit 71 to notify the user of the abnormality.

排ガス浄化制御部77は、メインチャンバ11から導出された排ガス中のNOxを除去して無害化する処理時に、還元ガス供給部53の開閉弁533を「開」として還元ガスタンク531内の還元ガスをプラズマノズル31の設置部に供給する制御を実行するものである。   The exhaust gas purification control unit 77 removes NOx in the exhaust gas derived from the main chamber 11 and renders it harmless by opening the on-off valve 533 of the reducing gas supply unit 53 to open the reducing gas in the reducing gas tank 531. Control to be supplied to the installation part of the plasma nozzle 31 is executed.

図7は、制御装置70により制御される処理装置1の動作を示すタイミングチャートである。また、図8は、第1〜第4ポンプP1〜P4の制御状態を示す表形式の図、図9は、第1〜第8電磁弁V1〜V8の制御状態を示す表形式の図である。図8において○印はポンプが動作し、×印はポンプが停止している状態をそれぞれ示し、図9において○印は電磁弁が「開」とされ、×印は「閉」とされている状態をそれぞれ表している。なお、図7の横欄の一つの「工程の内容」欄と、図8及び図9の最左縦欄の「工程」欄とがリンクしている。   FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the processing device 1 controlled by the control device 70. 8 is a tabular diagram showing the control states of the first to fourth pumps P1 to P4, and FIG. 9 is a tabular diagram showing the control states of the first to eighth electromagnetic valves V1 to V8. . In FIG. 8, a circle indicates that the pump is operating and a cross indicates that the pump is stopped. In FIG. 9, a circle indicates that the solenoid valve is “open”, and a cross indicates that it is “closed”. Each state is shown. Note that one “process content” column in the horizontal column of FIG. 7 is linked to the “process” column in the leftmost vertical column of FIGS. 8 and 9.

時刻T1は、ユーザにより処理装置1のスタートボタンが押下され、一連の滅菌処理工程が開始される時刻である。滅菌処理工程は、図7に示されているように、被処理物を乾燥させる第1乾燥工程、滅菌ガスとしてのNOガスを生成する滅菌準備工程、被処理物をNOガスと接触させて被処理物を滅菌する滅菌工程、滅菌処理後に残留したNOガスを浄化して排出する排ガス無害化工程、及び被処理物を再度乾燥させる第2乾燥工程とを含む。なお、時刻T1の前に、医療用器具等の被処理物がメインチャンバ11内に収容されていることが前提となる。 Time T1 is the time when the user presses the start button of the processing apparatus 1 and a series of sterilization processing steps are started. As shown in FIG. 7, the sterilization process includes a first drying process for drying the object to be processed, a sterilization preparation process for generating NO 2 gas as a sterilization gas, and bringing the object to be processed into contact with NO 2 gas. A sterilization process for sterilizing the object to be processed, an exhaust gas detoxification process for purifying and discharging NO 2 gas remaining after the sterilization process, and a second drying process for drying the object to be processed again. It is assumed that an object to be processed such as a medical instrument is accommodated in the main chamber 11 before time T1.

第1乾燥工程は、メインチャンバ11及びサブチャンバ12内を高度に真空引きする排気工程と、一定時間だけ状態を維持する保持工程と、サブチャンバ12内にNOガスの生成原料となる乾燥空気を導入する吸気工程とからなる。 The first drying process includes an evacuation process for highly evacuating the main chamber 11 and the sub-chamber 12, a holding process for maintaining the state for a certain period of time, and dry air that is a raw material for generating NO 2 gas in the sub-chamber 12. And the intake process.

制御装置70の全体制御部71は、時刻T1に、まずメインチャンバ11の開閉ドアのロック指示をロック制御部75に与える。これを受けてロック制御部75は、チャンバロック装置13を駆動し、メインチャンバ11の開閉ドアをインターロックする。併せて、前記排気工程の実行のため、動作モードを「排気モード」に設定し、各個別の制御部72〜77にそのモード設定信号を通知する。   The overall control unit 71 of the control device 70 first gives an instruction to lock the open / close door of the main chamber 11 to the lock control unit 75 at time T1. In response to this, the lock controller 75 drives the chamber lock device 13 to interlock the open / close door of the main chamber 11. In addition, in order to execute the exhaust process, the operation mode is set to “exhaust mode”, and the mode setting signal is notified to each of the individual control units 72 to 77.

排気モードが設定されると、ポンプ制御部72は、第3、第4ポンプP3、P4を動作させ、電磁弁制御部73は、第4、第6電磁弁V4、V6を「開」とする。これら電磁弁のみが「開」とされることにより、サブチャンバ12から、第4真空配管401、メインチャンバ11及び第1排出管51を経て第4ポンプP4に至る排気路が形成される。そして、第3、第4ポンプP3、P4が駆動されることにより、メインチャンバ11及びサブチャンバ12内は真空引きされる。   When the exhaust mode is set, the pump control unit 72 operates the third and fourth pumps P3 and P4, and the electromagnetic valve control unit 73 sets the fourth and sixth electromagnetic valves V4 and V6 to “open”. . By only opening these solenoid valves, an exhaust path is formed from the sub chamber 12 to the fourth pump P4 through the fourth vacuum pipe 401, the main chamber 11 and the first exhaust pipe 51. Then, the main chamber 11 and the sub chamber 12 are evacuated by driving the third and fourth pumps P3 and P4.

全体制御部71は、第1、第2圧力センサ112、122から圧力データを所定のサンプリング周期毎に受け取り、メインチャンバ11及びサブチャンバ12の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻T2で所定の真空度(図7では1Torrを例示)に達したと判定すると、全体制御部71は、前記保持工程の実行のため、動作モードを「保持モード」に設定する。   The overall control unit 71 receives pressure data from the first and second pressure sensors 112 and 122 every predetermined sampling period, and monitors the pressures of the main chamber 11 and the sub chamber 12. If it is determined based on the pressure data that the predetermined degree of vacuum (1 Torr is illustrated in FIG. 7) has been reached at time T2, the overall control unit 71 sets the operation mode to “holding mode” in order to execute the holding step. To do.

保持モードは、第1〜第4ポンプP1〜P4の全てが停止され、第1〜第8電磁弁V1〜V8の全てが「閉」とされるモードである。なお、図8及び図9では、この保持モードに対応する保持工程の状態の記載は省いている。従って、保持モードが設定されると、ポンプ制御部72は、第3、第4ポンプP3、P4を停止させ、電磁弁制御部73は、第4、第6、第7、第8電磁弁V4、V6、V7、V8を「閉」とする。全体制御部71は、時刻T2からタイマー装置に計時を開始させ、所定時間が経過する時刻T3まで保持モードを維持する。この保持工程が一定時間継続されることで、メインチャンバ11の内部並びにそこに収容されている被処理物、及びサブチャンバ12の内部が乾燥状態とされる。また、メインチャンバ11及びサブチャンバ12内の真空状態が安定する。   The holding mode is a mode in which all of the first to fourth pumps P1 to P4 are stopped and all of the first to eighth electromagnetic valves V1 to V8 are “closed”. In FIGS. 8 and 9, the state of the holding process corresponding to this holding mode is not shown. Therefore, when the holding mode is set, the pump control unit 72 stops the third and fourth pumps P3 and P4, and the electromagnetic valve control unit 73 sets the fourth, sixth, seventh, and eighth electromagnetic valves V4. , V6, V7, V8 are “closed”. The overall control unit 71 causes the timer device to start timing from time T2, and maintains the holding mode until time T3 when a predetermined time elapses. By continuing this holding process for a certain period of time, the inside of the main chamber 11, the object to be processed accommodated therein, and the inside of the sub-chamber 12 are brought into a dry state. Further, the vacuum state in the main chamber 11 and the sub chamber 12 is stabilized.

時刻T3になると、全体制御部71は、前記吸気工程の実行のため動作モードを「吸気モード」に設定する。吸気工程は、減圧下にあるサブチャンバ12内に乾燥空気を導入することを目的とするので、ポンプ制御部72が第1ポンプP1のみを動作させ、電磁弁制御部73が第1電磁弁V1のみを「開」とする。また、ドライヤ制御部76は、エアドライヤ21を稼働させる。かかる状態とされることで、第1ポンプP1により外部から吸引された空気が、エアドライヤ21で高度に乾燥されながら、第1常圧配管201と第1真空配管202とを通して、サブチャンバ12内に導入される。なお、メインチャンバ11内は、この吸気工程の間(及び次の滅菌準備工程の間)も乾燥工程が継続される。   At time T3, the overall control unit 71 sets the operation mode to “intake mode” for execution of the intake process. Since the intake process is intended to introduce dry air into the sub-chamber 12 under reduced pressure, the pump control unit 72 operates only the first pump P1, and the electromagnetic valve control unit 73 operates the first electromagnetic valve V1. Only “open”. The dryer control unit 76 operates the air dryer 21. In this state, the air sucked from the outside by the first pump P1 is highly dried by the air dryer 21 and passes through the first normal pressure pipe 201 and the first vacuum pipe 202 into the subchamber 12. be introduced. The drying process is continued in the main chamber 11 during this intake process (and during the next sterilization preparation process).

吸気モードの間、全体制御部71は、第2圧力センサ122から圧力データをサンプリング周期毎に受け取りサブチャンバ12の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻T4で常圧(760Torr)に達したと判定すると、全体制御部71は吸気モードを終了する。また、ドライヤ制御部76は、エアドライヤ21を停止させる。   During the intake mode, the overall control unit 71 receives pressure data from the second pressure sensor 122 every sampling period and monitors the pressure in the sub-chamber 12. If it is determined that the normal pressure (760 Torr) has been reached at time T4 based on the pressure data, the overall control unit 71 ends the intake mode. Further, the dryer control unit 76 stops the air dryer 21.

続いて、滅菌準備工程が実行される。この工程は、サブチャンバ12内を所定濃度の滅菌ガスで充満させるために、プラズマで空気を電離してNOガスを生成するプラズマ工程からなる。 Subsequently, a sterilization preparation process is executed. This step comprises a plasma step of generating NO 2 gas by ionizing air with plasma in order to fill the sub-chamber 12 with a predetermined concentration of sterilizing gas.

時刻T4に全体制御部71は、前記プラズマ工程の実行のため動作モードを「プラズマモード」に設定する。プラズマモードが設定されると、ポンプ制御部72は、第2ポンプP2のみを動作させ、電磁弁制御部73は、第2、第3電磁弁V2、V3を「開」とする。これにより、サブチャンバ12、第2真空配管301、第2常圧配管303及び第3真空配管302で構成される一つの密閉空間が形成され、当該密閉空間内を空気(NOガス)が循環することが可能状態となる。 At time T4, the overall control unit 71 sets the operation mode to “plasma mode” for the execution of the plasma process. When the plasma mode is set, the pump control unit 72 operates only the second pump P2, and the electromagnetic valve control unit 73 opens the second and third electromagnetic valves V2 and V3. Thereby, one sealed space constituted by the sub-chamber 12, the second vacuum pipe 301, the second atmospheric pressure pipe 303, and the third vacuum pipe 302 is formed, and air (NO 2 gas) circulates in the sealed space. It becomes possible to do.

また、時刻T4で、プラズマ制御部74はマイクロ波供給装置60を動作させる。これによりマイクロ波供給装置60はプラズマノズル31にマイクロ波エネルギーを供給し、プラズマノズル31でプラズマが発生する。このとき、第2ポンプP2の動作に伴って筒状空間312Hが大気圧よりも減圧された状態となるので、プラズマの点灯性が良好となり、またその点灯状態が良好に維持される。プラズマノズル31を経由して循環する空気は電離され、さらにNO2変換部33を通過することでNOガスに変換される。この状態が継続されることで、サブチャンバ12内の空気は、徐々にNOガスに変換されてゆく。 At time T4, the plasma control unit 74 operates the microwave supply device 60. Accordingly, the microwave supply device 60 supplies microwave energy to the plasma nozzle 31, and plasma is generated at the plasma nozzle 31. At this time, the cylindrical space 312H is in a state where the pressure is reduced from the atmospheric pressure in accordance with the operation of the second pump P2, so that the plasma lighting property is good and the lighting state is well maintained. The air circulating through the plasma nozzle 31 is ionized and further converted into NO 2 gas by passing through the NO 2 converter 33. By continuing this state, the air in the sub-chamber 12 is gradually converted into NO 2 gas.

プラズマモードの間、全体制御部71は、第2濃度センサ121からNO濃度のデータをサンプリング周期毎に受け取り、サブチャンバ12のNO濃度を監視する。濃度データに基づき、時刻T5でNO濃度が所定値に達したと判定すると、全体制御部71は、プラズマモードを終了する。これに伴い、プラズマ制御部74は、マイクロ波供給装置60の動作を停止させる。 During the plasma mode, the overall control unit 71 receives NO 2 concentration data from the second concentration sensor 121 for each sampling period, and monitors the NO 2 concentration in the sub-chamber 12. If it is determined that the NO 2 concentration has reached the predetermined value at time T5 based on the concentration data, the overall control unit 71 ends the plasma mode. Accordingly, the plasma control unit 74 stops the operation of the microwave supply device 60.

次に、滅菌工程が実行される。滅菌工程は、常圧下でサブチャンバ12内に充満しているNOガスを、被処理物を収容し高真空下にあるメインチャンバ11内に、両チャンバ11、12の圧力差を利用して一気に導入すると共に、NOガスを充分な滅菌に適した一定時間だけ被処理物に接触させる工程である。 Next, a sterilization process is performed. In the sterilization process, NO 2 gas filled in the sub-chamber 12 under normal pressure is used to store the object to be processed in the main chamber 11 under high vacuum, using the pressure difference between the two chambers 11 and 12. This is a step of bringing NO 2 gas into contact with an object to be treated for a certain period of time suitable for sufficient sterilization while being introduced at once.

時刻T5で全体制御部71は、前記滅菌工程の実行のため動作モードを「循環モード」に設定する。循環モードが設定されると、ポンプ制御部72は、第3ポンプP3のみを動作させ、電磁弁制御部73は、第4、第5電磁弁V4、V5を「開」とする。これにより、メインチャンバ11とサブチャンバ12とは、第4真空配管401及び第5真空配管402とで繋がれた、一つの密閉空間となる。   At time T5, the overall control unit 71 sets the operation mode to “circulation mode” for the execution of the sterilization process. When the circulation mode is set, the pump control unit 72 operates only the third pump P3, and the electromagnetic valve control unit 73 opens the fourth and fifth electromagnetic valves V4 and V5. As a result, the main chamber 11 and the sub-chamber 12 become one sealed space connected by the fourth vacuum pipe 401 and the fifth vacuum pipe 402.

この結果、減圧下のメインチャンバ11内には急激にNOガスが入り込み、メインチャンバ11内の被処理物が良好にNOガスに曝される。例えば被処理物がカテーテルのような細長いチューブであっても、そのチューブ内の微小空間にまでNOガスが行き渡り、被処理物の良好な殺菌が行われることになる。 As a result, NO 2 gas suddenly enters the main chamber 11 under reduced pressure, and the object to be processed in the main chamber 11 is well exposed to the NO 2 gas. For example, even if the object to be processed is an elongated tube such as a catheter, NO 2 gas spreads to the minute space in the tube, and the object to be processed is satisfactorily sterilized.

NOガスのメインチャンバ11への導入が進むに連れ、メインチャンバ11とサブチャンバ12との圧力差は減少してゆく。そして、ある時刻T51で、両チャンバ11、12の圧力は平衡することになる。時刻T51以降は、専ら第3ポンプP3の動作によって、サブチャンバ12のNOガスがメインチャンバ11に送られる。全体制御部71は、時刻T5からタイマー装置に計時を開始させ、所定時間が経過する時刻T6まで循環モードを維持する。 As the introduction of NO 2 gas into the main chamber 11 progresses, the pressure difference between the main chamber 11 and the sub-chamber 12 decreases. At a certain time T51, the pressures in both the chambers 11 and 12 are balanced. After time T51, NO 2 gas in the sub chamber 12 is sent to the main chamber 11 exclusively by the operation of the third pump P3. The overall control unit 71 causes the timer device to start measuring time from time T5 and maintains the circulation mode until time T6 when a predetermined time elapses.

このような滅菌工程により、被処理物は滅菌された状態となるが、メインチャンバ11及びサブチャンバ12内にはNOガスや、滅菌反応により生成された物質が残存している。これらを浄化するため、排ガス無害化工程が実行される。この工程は、メインチャンバ11及びサブチャンバ12内を常圧に復帰させる復帰工程と、残留NOガス等を浄化する浄化工程とからなる。 By such a sterilization process, the object to be processed is in a sterilized state, but NO 2 gas and a substance generated by the sterilization reaction remain in the main chamber 11 and the sub chamber 12. In order to purify these, an exhaust gas detoxification process is performed. This step includes a return step for returning the inside of the main chamber 11 and the sub chamber 12 to normal pressure, and a purification step for purifying residual NO 2 gas and the like.

時刻T6になると、全体制御部71は、前記復帰工程の実行のため動作モードを「復帰モード」に設定する。復帰モードが設定されると、ポンプ制御部72は、第1ポンプP1を新たに動作させ、第3ポンプP3の運転を継続させる。電磁弁制御部73は、第1、第4電磁弁V1、V4を「開」とする。この結果、減圧状態にあるメインチャンバ11及びサブチャンバ12内に、第1常圧配管201、第1真空配管202及び第4真空配管401を介して外気が導入される。   At time T6, the overall control unit 71 sets the operation mode to “return mode” for execution of the return step. When the return mode is set, the pump control unit 72 newly operates the first pump P1, and continues the operation of the third pump P3. The solenoid valve control unit 73 sets the first and fourth solenoid valves V1 and V4 to “open”. As a result, outside air is introduced into the main chamber 11 and the sub chamber 12 in a reduced pressure state via the first atmospheric pressure pipe 201, the first vacuum pipe 202 and the fourth vacuum pipe 401.

復帰モードの間、全体制御部71は、第1、第2圧力センサ112、122から圧力データをサンプリング周期毎に受け取りメインチャンバ11及びサブチャンバ12の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻T7で両チャンバ内が常圧に達したと判定すると、全体制御部71は、復帰モードを終了する。   During the return mode, the overall control unit 71 receives pressure data from the first and second pressure sensors 112 and 122 every sampling period and monitors the pressures of the main chamber 11 and the sub chamber 12. If it is determined that both chambers have reached the normal pressure at time T7 based on the pressure data, the overall control unit 71 ends the return mode.

時刻T7で全体制御部71は、浄化工程の実行のために動作モードを「浄化モード」に設定する。浄化モードが設定されると、ポンプ制御部72は、第3、第4ポンプP3、P4を動作状態とし、電磁弁制御部73は、第1、第4、第7、第8電磁弁V1、V4、V7、V8を「開」とするとともに、第2、第3、第5、第6電磁弁V2、V3、V5、V6を「閉」とする。   At time T7, the overall control unit 71 sets the operation mode to “purification mode” in order to execute the purification process. When the purification mode is set, the pump control unit 72 puts the third and fourth pumps P3 and P4 into an operating state, and the electromagnetic valve control unit 73 sets the first, fourth, seventh, and eighth electromagnetic valves V1, V4, V7, and V8 are set to “open”, and the second, third, fifth, and sixth solenoid valves V2, V3, V5, and V6 are set to “closed”.

浄化工程で、第3、第4ポンプP3、P4が駆動されることにより、メインチャンバ11及びサブチャンバ12内の残留NOガス等は、第2排出管51を通ってプラズマノズル31の還元反応部に供給される。また、排ガス浄化制御部77は、還元ガス供給部53の開閉弁533を「開」とし、プラズマ制御部74は、マイクロ波供給装置60を動作させる。これにより、還元ガスタンク531内からプラズマノズル31の設置部に供給される還元ガスを利用して、前記排ガス中のNO等からなる窒素酸化物を還元することにより無害化する処理が実行される。 When the third and fourth pumps P3 and P4 are driven in the purification process, the residual NO 2 gas in the main chamber 11 and the sub chamber 12 passes through the second exhaust pipe 51 and is reduced by the plasma nozzle 31. Supplied to the department. Further, the exhaust gas purification control unit 77 “opens” the on-off valve 533 of the reducing gas supply unit 53, and the plasma control unit 74 operates the microwave supply device 60. Thus, a detoxifying process is performed by reducing nitrogen oxides such as NO 2 in the exhaust gas using the reducing gas supplied from the reducing gas tank 531 to the installation part of the plasma nozzle 31. .

以上のような浄化モードの処理が実行されることにより、排ガス中のNOxが還元されて除去されるとともに、排ガス中に残存するNHがアンモニアフィルタ54により吸着されて除去された後、第8電磁弁V8及び第4ポンプP4を経て大気中に放出される。 By executing the purification mode processing as described above, NOx in the exhaust gas is reduced and removed, and NH 3 remaining in the exhaust gas is adsorbed and removed by the ammonia filter 54, and then the eighth. It is discharged into the atmosphere through the electromagnetic valve V8 and the fourth pump P4.

前記浄化モードの終了後に、滅菌処理後の被処理物を乾燥させると共に、メインチャンバ11及びサブチャンバ12内を排出し、且つ残留物を除去するための排気工程、保持工程及び復帰工程からなる第2乾燥工程の処理が実行される。   After completion of the purification mode, the sterilized object to be processed is dried, the main chamber 11 and the sub-chamber 12 are exhausted, and an exhaust process, a holding process, and a return process for removing residues are included. 2 Drying process is performed.

すなわち、時刻T8で電磁弁制御部73は、第7、第8電磁弁V7、V8を「閉」とし、第6電磁弁V6を「開」とする。これにより、メインチャンバ11及びサブチャンバ12内の気体が真空引きされ、浄化後の清浄な気体が排出管51から外部に排出される。なお、この「排気モード」の際、第2、第3電磁弁V2、V3を「閉」とすることで、真空に対する耐性が比較的弱いプラズマノズル31を保護することができる。   That is, at time T8, the solenoid valve control unit 73 sets the seventh and eighth solenoid valves V7 and V8 to “closed” and the sixth solenoid valve V6 to “open”. Thereby, the gas in the main chamber 11 and the sub-chamber 12 is evacuated, and the purified gas after purification is discharged from the discharge pipe 51 to the outside. In the “exhaust mode”, the second and third electromagnetic valves V2 and V3 are “closed”, so that the plasma nozzle 31 having a relatively low resistance to vacuum can be protected.

全体制御部71は、第1、第2圧力センサ112、122から圧力データをサンプリング周期毎に受け取り、メインチャンバ11及びサブチャンバ12の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻T9で所定の真空度に達したと判定すると、全体制御部71は、前記保持工程の実行のため、動作モードを「保持モード」に設定する。これにより、第1〜第4ポンプP1〜P4の全てが停止され、第1〜第8電磁弁V1〜V8の全てが「閉」とされる。   The overall control unit 71 receives pressure data from the first and second pressure sensors 112 and 122 every sampling period, and monitors the pressure in the main chamber 11 and the sub chamber 12. If it is determined that the predetermined degree of vacuum is reached at time T9 based on the pressure data, the overall control unit 71 sets the operation mode to “holding mode” in order to execute the holding step. As a result, all of the first to fourth pumps P1 to P4 are stopped, and all of the first to eighth electromagnetic valves V1 to V8 are “closed”.

全体制御部71は、時刻T9からタイマー装置に計時を開始させ、所定時間が経過する時刻T10まで保持モードを維持する。この保持工程が一定時間継続されることで、被処理物が乾燥状態とされ、またメインチャンバ11及びサブチャンバ12の内部が清浄化される。   The overall control unit 71 causes the timer device to start timing from time T9 and maintains the holding mode until time T10 when a predetermined time elapses. By continuing this holding process for a certain time, the object to be processed is brought into a dry state, and the inside of the main chamber 11 and the sub chamber 12 is cleaned.

時刻T10になると、全体制御部71は、動作モードを「復帰モード」に設定する。復帰モードが設定されると、ポンプ制御部72は、第1、第3ポンプP1、P3を動作させ、電磁弁制御部73は、第1、第4、第5電磁弁V1、V4、V5を「開」とする。この結果、減圧状態にあるメインチャンバ11及びサブチャンバ12内に外気が導入される。   At time T10, the overall control unit 71 sets the operation mode to “return mode”. When the return mode is set, the pump control unit 72 operates the first and third pumps P1 and P3, and the electromagnetic valve control unit 73 sets the first, fourth, and fifth electromagnetic valves V1, V4, and V5. “Open”. As a result, outside air is introduced into the main chamber 11 and the sub-chamber 12 in a decompressed state.

復帰モードの間、全体制御部71は、第1、第2圧力センサ112、122から圧力データをサンプリング周期毎に受け取りメインチャンバ11及びサブチャンバ12の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻T11で両チャンバ内が常圧に達したと判定すると、全体制御部71は、復帰モードを終了する。さらに、ロック制御部75を介してチャンバロック装置13を駆動し、メインチャンバ11の開閉ドアのインターロックを解除する。このインターロックの解除によって、ユーザは被処理物をメインチャンバ11から取り出せるようになる。   During the return mode, the overall control unit 71 receives pressure data from the first and second pressure sensors 112 and 122 every sampling period and monitors the pressures of the main chamber 11 and the sub chamber 12. If it is determined that both chambers have reached the normal pressure at time T11 based on the pressure data, the overall control unit 71 ends the return mode. Further, the chamber lock device 13 is driven via the lock control unit 75 to release the interlock of the open / close door of the main chamber 11. By releasing the interlock, the user can take out the workpiece from the main chamber 11.

以上説明した処理装置1によれば、高濃度の窒素酸化物(NOx)を含むガスを使用してメインチャンバ11内の被処理物を滅菌することができる。そして、処理装置1のメインチャンバ11からの排ガスを浄化する排ガス浄化装置50に、還元ガスを供給する還元ガス供給部53と、当該還元ガス供給部53から供給された還元ガスをプラズマ化するとともに、前記処理装置1から導出された排ガス中の窒素酸化物と反応させることにより窒素酸化物を還元して無害化するプラズマ反応部とを設けたため、処理装置1から極めて高濃度の窒素酸化物を含む排ガスが排出された場合においても排ガス中の窒素酸化物を、簡単な構成で効果的に除去して無害化することが可能となる。   According to the processing apparatus 1 demonstrated above, the to-be-processed object in the main chamber 11 can be sterilized using the gas containing a high concentration nitrogen oxide (NOx). The exhaust gas purifying device 50 that purifies the exhaust gas from the main chamber 11 of the processing apparatus 1 is supplied with a reducing gas, and a reducing gas supplied from the reducing gas supplying unit 53 is turned into plasma. Since a plasma reaction part for reducing and detoxifying nitrogen oxides by reacting with nitrogen oxides in the exhaust gas derived from the processing apparatus 1 is provided, an extremely high concentration of nitrogen oxides from the processing apparatus 1 is provided. Even when the exhaust gas including the exhaust gas is discharged, the nitrogen oxides in the exhaust gas can be effectively removed with a simple configuration and rendered harmless.

すなわち、本実施形態では、処理装置1のメインチャンバ11から導出された排ガスと、還元ガス供給部53の還元ガスタンク531から供給された水素ガス(H)を含有する還元ガスとを、循環系統30に設けられたプラズマノズル31等からなるプラズマ反応部に供給し、水素ガス(H)をプラズマ化するとともに、排ガス中のNO等からなる窒素酸化物(NOx)と反応させるように構成したため、高価なオゾナイザ等を使用することなく、排ガス中のNO等からなる窒素酸化物を効果的に還元することができる。したがって、排ガス浄化装置50の製造コストが高くなることを防止しつつ、処理装置1から極めて高濃度の窒素酸化物を含む排ガスが排出された場合においても、この排出ガス中の窒素酸化物を効率よく還元して無害化した状態で外部に排出できるという利点がある。 That is, in this embodiment, the exhaust gas derived from the main chamber 11 of the processing apparatus 1 and the reducing gas containing hydrogen gas (H 2 ) supplied from the reducing gas tank 531 of the reducing gas supply unit 53 are circulated. The hydrogen gas (H 2 ) is supplied to a plasma reaction section comprising a plasma nozzle 31 and the like provided at 30 to convert it into plasma and react with nitrogen oxide (NO x) comprising NO 2 etc. in the exhaust gas. Therefore, nitrogen oxides composed of NO 2 and the like in the exhaust gas can be effectively reduced without using an expensive ozonizer or the like. Therefore, even when exhaust gas containing a very high concentration of nitrogen oxide is discharged from the processing apparatus 1 while preventing the manufacturing cost of the exhaust gas purification apparatus 50 from becoming high, the nitrogen oxide in the exhaust gas is efficiently used. There is an advantage that it can be discharged to the outside in a well reduced and detoxified state.

また、本実施形態に示すように、還元ガス供給部53から供給された水素ガス(H)からなる還元ガスを、プラズマ化するとともに、排ガス中の窒素酸化物(NOx)と反応させることにより、排ガス中のNO等を還元するように構成された排ガス浄化装置において、当該還元反応により生成されたアンモニア(NH)を吸着するアンモニアフィルタ54を備えた構成した場合には、排ガス中のNO等を効果的に還元して無害化できると共に、この還元反応により生成されたアンモニアが外部に排出されるのを確実に防止できるという利点がある。 Further, as shown in the present embodiment, the reducing gas composed of hydrogen gas (H 2 ) supplied from the reducing gas supply unit 53 is converted into plasma and reacted with nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas. In the exhaust gas purification apparatus configured to reduce NO 2 or the like in the exhaust gas, when the ammonia filter 54 that adsorbs ammonia (NH 3 ) generated by the reduction reaction is provided, There is an advantage that NO 2 or the like can be effectively reduced and rendered harmless, and ammonia generated by this reduction reaction can be reliably prevented from being discharged to the outside.

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記(1)〜(6)の変形実施形態を取ることができる。   As mentioned above, although it demonstrated per embodiment of this invention, this invention is not limited to this, For example, the modified embodiment of the following (1)-(6) can be taken.

(1)前記実施形態では、本発明に係る排ガス浄化装置50が、滅菌処理を施すための処理装置1に適用される例を示した。これら以外に、基板等の表面清浄、改質、エッチング、薄膜形成及び除去等の用途にも本発明を適用可能である。   (1) In the said embodiment, the exhaust gas purification apparatus 50 which concerns on this invention showed the example applied to the processing apparatus 1 for performing a sterilization process. In addition to these, the present invention can also be applied to uses such as surface cleaning, modification, etching, thin film formation and removal of substrates and the like.

(2)前記実施形態では、メインチャンバ11内を減圧した状態で滅菌処理を行う例を示したが、常圧で滅菌処理を行うようにしてもよい。   (2) In the above-described embodiment, an example in which the sterilization process is performed in a state where the inside of the main chamber 11 is decompressed has been described. However, the sterilization process may be performed at normal pressure.

(3)上記実施形態では、メインチャンバ11及びサブチャンバ12の2つのチャンバを用いる例を示した。サブチャンバ12を省略し、NOガスが封入されたボンベ等から、メインチャンバ11にNOガスを供給するようにしても良い。 (3) In the above embodiment, an example in which two chambers, the main chamber 11 and the sub chamber 12, are used has been described. Omitted subchambers 12, from such a bomb NO 2 gas is sealed, may be supplied to NO 2 gas into the main chamber 11.

(4)前記実施形態では、メインチャンバ11とサブチャンバ12とが1:1で設けられる例を示した。これに代えて、1つのサブチャンバ12から複数のメインチャンバ11に滅菌ガスを供給可能な構成としてもよい。逆に、1つのメインチャンバ11に複数のサブチャンバ12から滅菌ガスを供給する構成としてもよい。この場合、異種の滅菌ガスを各サブチャンバ12からメインチャンバ11に供給するように構成することもできる。   (4) In the above-described embodiment, an example in which the main chamber 11 and the sub-chamber 12 are provided at 1: 1 is shown. Instead of this, a configuration may be adopted in which sterilization gas can be supplied from one sub-chamber 12 to a plurality of main chambers 11. Conversely, a configuration may be adopted in which sterilization gas is supplied from a plurality of subchambers 12 to one main chamber 11. In this case, different types of sterilizing gas may be supplied from each sub-chamber 12 to the main chamber 11.

(5)前記実施形態では、処理装置1のメインチャンバ11から排ガス中の窒素酸化物をプラズマ反応部(プラズマノズル31)で還元することにより、排気ガスを浄化処理した後、第4ポンプP4を介して直ちに排出するように構成した例について説明した。これに代えて、上記プラズマ反応部で浄化処理された排ガスをプラズマ反応部の上流部に還流する還流管を設け、例えばプラズマ反応部の下流部に設けられた濃度センサの出力信号等に応じて排ガス中のNOx濃度が所定値以下に低下したことが確認されるまで、前記プラズマ反応部による還元浄化処理を繰り返すようにしてもよい。   (5) In the above embodiment, after the exhaust gas is purified by reducing nitrogen oxide in the exhaust gas from the main chamber 11 of the processing apparatus 1 by the plasma reaction part (plasma nozzle 31), the fourth pump P4 is operated. The example which comprised so that it might discharge | emit immediately via was demonstrated. Instead, a reflux pipe for refluxing the exhaust gas purified in the plasma reaction unit to the upstream part of the plasma reaction unit is provided, for example, according to the output signal of the concentration sensor provided in the downstream part of the plasma reaction unit You may make it repeat the reduction | restoration purification process by the said plasma reaction part until it is confirmed that the NOx density | concentration in waste gas fell below the predetermined value.

(6)還元ガス供給部53の還元ガスタンク531から供給された水素ガス(H)を含有する還元ガスを、循環系統30に設けられたプラズマノズル31等からなるプラズマ反応部でプラズマ化した後、処理装置1のメインチャンバ11から導出された排ガス中の窒素酸化物(NOx)と反応させるように構成した前記実施形態に代え、循環系統30用とは別体のプラズマノズル等を備えたプラズマ反応部を排ガス浄化装置50の専用品として設けた構造としてもよい。しかし、前記実施形態に示すように、プラズマノズル31に、滅菌用の窒素酸化物を生成する循環系統30用のプラズマ発生部としての機能と、排ガス浄化装置50用のプラズマ反応部としての機能とを兼ね備えた構成した場合には、装置の構造を効果的に簡略化して小型化できる等の利点がある。 (6) After reducing gas containing hydrogen gas (H 2 ) supplied from the reducing gas tank 531 of the reducing gas supply unit 53 is converted into plasma by a plasma reaction unit including a plasma nozzle 31 provided in the circulation system 30. Instead of the embodiment configured to react with nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas derived from the main chamber 11 of the processing apparatus 1, plasma having a plasma nozzle or the like separate from that for the circulation system 30 is used. It is good also as a structure which provided the reaction part as an exclusive article of the exhaust gas purification apparatus 50. FIG. However, as shown in the above embodiment, the plasma nozzle 31 has a function as a plasma generation unit for the circulation system 30 that generates sterilizing nitrogen oxides, and a function as a plasma reaction unit for the exhaust gas purification device 50. In the case where the structure is also provided, there is an advantage that the structure of the apparatus can be effectively simplified and downsized.

1 処理装置
11 第1チャンバ(処理部)
12 第2チャンバ(貯留部)
31 プラズマノズル(プラズマ反応部)
50 排気浄化装置
53 還元ガス供給部
54 アンモニアフィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing apparatus 11 1st chamber (processing part)
12 Second chamber (reservoir)
31 Plasma nozzle (plasma reaction part)
50 Exhaust gas purification device 53 Reducing gas supply unit 54 Ammonia filter

Claims (3)

窒素酸化物を含むガスを使用して所定の処理を行う処理装置の排ガスを浄化する排ガス浄化装置であって、
還元ガスを供給する還元ガス供給部と、
当該還元ガス供給部から供給された還元ガスをプラズマ化するとともに、前記処理装置から導出された排ガス中の窒素酸化物と反応させることにより窒素酸化物を還元して無害化するプラズマ反応部とを備えることを特徴とする排ガス浄化装置。
An exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas of a processing device that performs a predetermined treatment using a gas containing nitrogen oxide,
A reducing gas supply unit for supplying the reducing gas;
A plasma reaction unit that converts the reducing gas supplied from the reducing gas supply unit into plasma and reacts with nitrogen oxide in the exhaust gas derived from the processing apparatus to reduce nitrogen oxide and render it harmless; An exhaust gas purifying apparatus comprising:
プラズマ反応部は、還元ガス供給部から供給された水素ガスからなる還元ガスをプラズマ化するとともに、排ガス中の窒素酸化物と反応させることにより窒素酸化物を還元し、
当該還元反応により生成されたアンモニアを吸着するアンモニアフィルタを備えることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化装置。
The plasma reaction unit converts the reducing gas composed of hydrogen gas supplied from the reducing gas supply unit into plasma, and reduces nitrogen oxides by reacting with nitrogen oxides in the exhaust gas,
The exhaust gas purification apparatus according to claim 1, further comprising an ammonia filter that adsorbs ammonia generated by the reduction reaction.
前記処理装置は、被処理物に二酸化窒素を反応させて該被処理物の滅菌を行う処理部と、空気が導入される密閉空間を有する貯留部と、当該貯留部内の空気をプラズマ化して窒素酸化物を生成するプラズマ発生部と備え、
当該プラズマ発生部を排ガス浄化用のプラズマ反応部として利用することを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化装置。
The processing apparatus includes a processing unit that sterilizes the processing object by reacting the processing object with nitrogen dioxide, a storage unit having a sealed space into which air is introduced, and air in the storage unit is converted into plasma to generate nitrogen. With a plasma generator to produce oxide,
The exhaust gas purification apparatus according to claim 1 or 2, wherein the plasma generation part is used as a plasma reaction part for exhaust gas purification.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013192498A (en) * 2012-03-19 2013-09-30 Sealive Inc Device for nucleolytic degradation
US10435314B2 (en) 2016-02-05 2019-10-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Liquid treatment apparatus
KR102350269B1 (en) * 2021-09-15 2022-01-12 주식회사 용호기계기술 Plasma nitrogen oxide control method and apparatus for ships using SNCR

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