JP2023053422A - 除害装置及びノズルスクレイパ - Google Patents
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Abstract
【課題】縮径部と縮径部よりも後流側に拡径部とを設けたノズルなどであっても、堆積物の取り残しを無くして綺麗に除去することができる構造にした除害装置及び外除害装置に使用するノズルスクレイパを提供する。【解決手段】縮径部１６Ｂと縮径部１６Ｂよりも後流側に設けられた拡径部１６Ｃとを備え、燃焼室１１の天面に接続されて燃焼室１１に被処理ガスＰＧを導入する被処理ガス用ノズル１６と、拡径部１６Ｃ内を上下動可能に設けられ、拡径部１６Ｃ内に付着した堆積物１７を除去して燃焼室１１に排出するノズルスクレイパ１８Ａと、移動範囲の最下位置において、ノズルスクレイパ１８Ａの下部に付着している堆積物１７を除去するヘッドスクレイパ１８Ｂと、を備え、ノズルスクレイパ１８Ａは、拡径部１６Ｃの内壁に付着した堆積物１７を除去する掻き取り部１８Ｇと、移動範囲の最上位置において、縮径部１６Ｂの下端に配置される本体部（張り出し部）１８Ｄと、を設けた。【選択図】図５
Description
本発明は、除害装置及びノズルスクレイパに関するものであり、特に被処理ガス中の有害成分を燃焼室内で燃焼又は熱分解して無害化する除害装置、及び、燃焼室周辺に付着した堆積物を除去するノズルスクレイパに関するものである。
従来、例えば、半導体製造工場では、周知の半導体製造装置のプロセスチャンバから排気される有害成分含有の排気ガスを無害化する手段として、燃焼式の除害装置を使用している（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１で知られる半導体製造装置での除害装置は、有害成分を含有の被処理ガス（排気ガス）を、燃焼室内で燃やして空気（酸素）と反応させることで無害なガスに変えるようにしている。しかし、例えば被処理ガスがシランガス（ＳｉＨ４）であるような場合、酸化反応の結果、無害な二酸化ケイ素；シリカ（ＳｉＨ２）が発生する。このシリカは固体・粉末であり、酸化反応によってシリカに変化する際にエネルギーが与えられ、酸化反応を起こす空間である燃焼室の空間を飛散する。つまり、真っ直ぐに落下せずに飛散するので、その多くが燃焼室の壁面、並びに、燃焼室に被処理ガスを導入するためのノズル内及びその近傍に付着し、また時間の経過とともに堆積してしまう。そのため、その堆積物を取り除くのに定期的なメンテナンス（オーバーホール）の実施が必要となる。この燃焼室の内壁面に固着した堆積物と被処理ガス通路内の壁面に固着した堆積物を機械的に除去するためのメンテナンスは、一般的には３ヶ月に一度程度の頻度で実施される。したがって、運用面・費用面を鑑みたときに、メンテナンス時間は短い方がよい。
そこで、被処理ガスを燃焼室に導入するガス導入孔出口付近に堆積した堆積物を機械的に取り除く技術として、特許文献２、特許文献３に記載されるような除去装置が従来から知られている。
特許文献２には、折り畳み可能なＬ字形状の掻き取りヘッドを有する掻き取り器を被処理ガス通路内に配設している。また、掻き取りヘッドの先端部が燃焼室内の空間まで挿入された際に、燃焼室内でＬ字状に拡開するようになっている。そして、掻き取りヘッドの先端部が燃焼室内で拡開したら、その拡開した状態で、その先端部と共に掻き取り器を回転させると、燃焼室の開口周囲の内壁面に固着されている堆積物と被処理ガス通路内の壁面に固着されている堆積物を機械的に除去できるようになっている。しかしながら、特許文献２の構成では、開口周囲において、燃焼室の内壁面から突出させた状態で温度センサを配設したい場合には、温度センサが掻き取りヘッドの回転の妨げとなる。
そこで、特許文献３には、掻き取りヘッドが温度センサを避けて回転しながら、燃焼室の内壁面に固着した堆積物を機械的に除去できるようにした構成が開示されている。しかしながら、特許文献３には、燃焼室の内壁面に固着した堆積物を機械的に除去する構成は開示されているが、被処理ガス通路内の壁面に固着した堆積物も同時に除去する構成は開示されていない。
また、被処理ガスを燃焼室に導入するガス導入管（ノズル）は、断面が円形のものと限らず、また、断面が長形、略四角形、長円形で、かつ、縮径部と縮径部よりも後流側に拡径部とを設けた、例えばオリフィス、ベンチュリ管などを使用している場合もある（例えば、特許文献４参照）。
しかしながら、被処理ガスを燃焼室に導入するガス導入管（ノズル）として、断面が円形ではなく、断面が長形、略四角形、長円形で、かつ、縮径部と縮径部よりも後流側に拡径部とを設けた、例えばオリフィス、ベンチュリ管などを使用している場合には、拡径部の内壁に付着した堆積物を除去する際に、掻き残しが生じるという問題点があった。
そこで、縮径部と縮径部よりも後流側に拡径部とを設けたノズルなどであっても、堆積物の取り残しを無くして綺麗に除去することができる構造にした除害装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、有害成分を含む被処理ガスを燃焼室で燃焼または熱分解することにより無害化する除害装置であって、縮径部と前記縮径部よりも後流側に設けられた拡径部とを備え、前記燃焼室の天面に接続されて前記燃焼室に前記被処理ガスを導入するノズルと、前記拡径部内を所定の移動範囲で上下動可能に設けられ、前記拡径部内に付着した堆積物を除去して前記燃焼室に排出するノズルスクレイパと、前記移動範囲の最下位置において、前記ノズルスクレイパの下部に付着している前記堆積物を除去するヘッドスクレイパと、を備え、前記ノズルスクレイパは、前記拡径部の内壁に付着した前記堆積物を除去する掻き取り部と、前記移動範囲の最上位置において、縮径部の下端に配置される張り出し部と、を有している、除害装置を提供する。
この構成によれば、ノズルの内周壁と天面壁に付着した堆積物は、縮径部よりも後流側に設けられた拡径部の中を上下に移動するノズルスクレイパにより、除去されて燃焼室内に排出される。すなわち、拡径部の内周面に付着した堆積物はノズルスクレイパの掻き取り部により掻き落とされて燃焼室内に排出され、拡径部の天面壁に付着した堆積物はノズルスクレイパの張り出し部により燃焼室に排出される。また、ノズルスクレイパの下部に付着した堆積物は、ノズルスクレイパの移動範囲の最下位置において、ヘッドスクレイパにより除去される。これにより、燃焼室側から、ノズルの縮径部よりも後流側に設けられる拡径部の内周壁と天面壁に向って堆積した堆積物は、ノズルスクレイパにより全てが燃焼室内に排出されて処理される。さらに、ノズルスクレイパの下部に付着した堆積物も、最下位置においてヘッドスクレイパにより燃焼室内に排出されて処理できる。したがて、燃焼室側からノズルの拡径部における内周壁と天面壁に向って付着した堆積物は、全てがノズルスクレイパで燃焼室内に排出されて処理される。
また、ノズルスクレイパの移動は上下動であるため、拡径部の断面形状が円形のものに限らず、断面が長形、略四角形、長円形などであっても、拡径部内の堆積物をスムーズに排出処理することができる。また、ノズルスクレイパは、縮径部よりも後流側に設けられた拡径部の中を上下に移動するようにしているので、縮径部と縮径部よりも後流側に拡径部が設けられた形状となる、例えばオリフィス、ベンチュリ管などを使用したノズルにも適用できる。
また、ノズルスクレイパの移動は上下動であるため、拡径部の断面形状が円形のものに限らず、断面が長形、略四角形、長円形などであっても、拡径部内の堆積物をスムーズに排出処理することができる。また、ノズルスクレイパは、縮径部よりも後流側に設けられた拡径部の中を上下に移動するようにしているので、縮径部と縮径部よりも後流側に拡径部が設けられた形状となる、例えばオリフィス、ベンチュリ管などを使用したノズルにも適用できる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記ノズルスクレイパが停止する待機位置において、前記張り出し部の一部は、前記縮径部の下面を覆っている、除害装置を提供する。
この構成によれば、ノズルスクレイパが待機位置にあるとき、ノズルスクレイパの張り出し部の一部がノズルの縮径部の下面を覆っているので、堆積物の掻き落としの動作を、待機位置からスタートさせると、縮径部の下面の箇所も含めて、拡径部の天面壁に付着した堆積部を燃焼室に一度の動作で排出できる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、前記ヘッドスクレイパは、板状の部材で構成され、前記燃焼室にて前記天面と対向して水平回転可能に配設されている、除害装置を提供する。
この構成によれば、ノズルスクレイパが最下位置に移動しているときに、板材でなるヘッドスクレイパを水平回転させると、ヘッドスクレイパはノズルスクレイパに残存している堆積物を掻き取って燃焼室内に排出し、スムーズに除去できる。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の構成において、前記ノズルスクレイパと前記ヘッドスクレイパの駆動を制御する制御部をさらに備えている、除害装置を提供する。
この構成によれば、制御部により、ノズルスクレイパとヘッドスクレイパの駆動を、予め決められた手順に従って制御し、スムーズに堆積物を除去することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成において、前記制御部は、前記ノズルスクレイパが前記移動範囲の前記最下位置にあるときに、前記ノズルスクレイパの下部に付着している前記堆積物を除去するように前記ヘッドスクレイパを駆動させる、除害装置を提供する。
この構成によれば、制御部の制御により、ノズルスクレイパが移動範囲の最下位置にあるときに、ノズルスクレイパの下部に付着している堆積物をヘッドスクレイパが除去するように、ヘッドスクレイパを駆動させて、ノズルスクレイパの下部に付着している堆積物をスムーズに除去させることができる。
請求項６に記載の発明は、縮径部と前記縮径部よりも後流側に設けられた拡径部とを備え、燃焼室の天面に接続されて前記燃焼室に有害成分を含む被処理ガスを導入するノズルとを有する、前記被処理ガスを前記燃焼室で燃焼または熱分解することにより無害化する除害装置に用いられるノズルスクレイパであって、前記ノズルスクレイパは、前記拡径部の内壁に付着した堆積物を除去する掻き取り部と、移動範囲の最上位置において、前記縮径部の下端に配置される張り出し部と、を有しているノズルスクレイパを提供する。
この構成によれば、このノズルスクレイパを除害装置に用いることにより、燃焼室に被処理ガスを導入する除害装置におけるノズルの内壁面に付着した堆積物を、簡単に、かつ、短期間で掻き落として除去することができる。
本発明によれば、ノズルの内周壁と天面壁に堆積する堆積物は、縮径部よりも後流側に設けられた拡径部の中を上下に移動するノズルスクレイパの上下の移動により、拡径部の内周面に付着している堆積物はノズルスクレイパの掻き取り部で掻き落とされて燃焼室内に排出され、拡径部の天面壁に付着している堆積物はノズルスクレイパの張り出し部で燃焼室に排出され、さらにノズルスクレイパの下部に付着した堆積物は、ノズルスクレイパの移動範囲の最下位置においてヘッドスクレイパで除去できる。これにより、燃焼室側から、ノズルの縮径部よりも後流側に設けられる拡径部の内周壁と天面壁に付着した堆積物は、全てがノズルスクレイパで燃焼室内に排出して処理できる。また、ノズルスクレイパの下部に付着した堆積物も、ヘッドスクレイパにより燃焼室内に排出して処理できる。
また、ノズルスクレイパの移動は上下動であるため、拡径部の断面形状が円形のものに限らず、断面が長形、略四角形、長円形などであっても、拡径部内の堆積物をスムーズに排出処理することができる。さらに、ノズルスクレイパは、縮径部よりも後流側に設けられた拡径部の中を上下に移動するようにしているので、縮径部と縮径部よりも後流側に拡径部が設けられた形状となる、例えばオリフィス、ベンチュリ管などを使用したノズルにも適用することができる。これにより、メンテナンス時間の短縮が図れ、生産性の向上が期待できる。
また、ノズルスクレイパの移動は上下動であるため、拡径部の断面形状が円形のものに限らず、断面が長形、略四角形、長円形などであっても、拡径部内の堆積物をスムーズに排出処理することができる。さらに、ノズルスクレイパは、縮径部よりも後流側に設けられた拡径部の中を上下に移動するようにしているので、縮径部と縮径部よりも後流側に拡径部が設けられた形状となる、例えばオリフィス、ベンチュリ管などを使用したノズルにも適用することができる。これにより、メンテナンス時間の短縮が図れ、生産性の向上が期待できる。
本発明は、縮径部と縮径部よりも後流側に拡径部とを設けたノズルなどであっても、堆積物の掻き残しを無くして綺麗に掻き取ることができる構造にした除害装置を提供するという目的を達成するために、有害成分を含む被処理ガスを燃焼室で燃焼または熱分解することにより無害化する除害装置であって、縮径部と前記縮径部よりも後流側に設けられた拡径部とを備え、前記燃焼室の天面に接続されて前記燃焼室に前記被処理ガスを導入するノズルと、前記拡径部内を所定の移動範囲で上下動可能に設けられ、前記拡径部内に付着した堆積物を除去して前記燃焼室に排出するノズルスクレイパと、前記移動範囲の最下位置において、前記ノズルスクレイパの下部に付着している前記堆積物を除去するヘッドスクレイパと、を備え、前記ノズルスクレイパは、前記拡径部の内壁に付着した前記堆積物を除去する掻き取り部と、前記移動範囲の最上位置において、前記縮径部の下端に配置される張り出し部と、を有している、構成にしたことにより実現した。
以下、本発明の実施形態に係る一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。
また、以下の説明において、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく、本発明の除害装置の各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。また、実施例の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付している。
図１は本発明の実施例に係る除害装置１０の模式図であり、（ａ）はその機構部の構成を示す図、（ｂ）はその制御部の機能系を示したブロック構成図である。図２は、図１に示した除害装置１０におけるインレッドヘッド２３とその周辺構造を燃焼室１１側から見た平面図である。図１及び図２に示す除害装置１０は、燃焼式除害装置であり、例えば、周知の半導体製造装置のプロセスチャンバから排気される有害成分を含有した排気ガスを除害ガス、すなわち被処理ガスＰＧとし、その被処理ガスＰＧを燃焼または熱分解により無害化する手段として使用される、あるいは半導体製造装置以外の装置から排気される有害成分を含有する排気ガスを被処理ガスＰＧとして同様に無害化する手段として使用される。
このような、半導体製造装置のプロセスチャンバから排気される被処理ガスＰＧを燃焼分解すると、微粒子ダストとして粉体が発生する。例えば、シランガス（ＳｉＨ４）やジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃ１２）を燃焼分解すると二酸化ケイ素；シリカ（ＳｉＯ２）が発生し、六フッ化タングステン（ＷＦ６）を燃焼分解すると酸化タングステン（Ｗ２Ｏ３）が発生する。そして、これらの粉体が後述する被処理ガス用のガス通路である被処理ガス用ノズル１６のガス導入孔出口１６Ａや、燃焼室１１のインレッドヘッド２３のベース部２３Ａの壁面（燃焼室１１の天面）に付着し堆積することで、被処理ガス用ノズル１６内に堆積物（生成物）１７（図５参照）が発生する。
除害装置１０は、上述した有害成分含有の排気ガス、すなわち被処理ガスＰＧが導入される燃焼室１１を備えた除害装置本体１２と、無害化に必要な火炎を燃焼室１１内に形成するメインバーナー１３と、メインバーナー１３の点火に必要な種火ＰＬを形成するパイロットバーナー１４と、被処理ガスＰＧを燃焼室１１に導入するガス通路としての被処理ガス用ノズル１６と、燃焼室１１の内壁及びその周辺部分に堆積した上記シリカ（ＳｉＯ２）等の堆積物１７（図５に示す）を除去する堆積物除去手段としてのスクレイパ１８と、燃焼室１１内の温度を検出する温度センサ１９と、装置全体の動作を制御する制御部としての装置コントローラ２０等を有している。なお、装置コントローラ２０は、例えばコンピュータであり、装置全体の動作を予め決められた手順で操作するプログラムが組み込まれている。
除害装置本体１２は、概略円筒状をした第１の筒壁２１と第１の筒壁２１の外側に設置された同じく概略円筒状をした第２の筒壁２２を有している。この第１の筒壁２１の上面（天面）と第２の筒壁２２の上面（天面）は、共通のインレッドヘッド２３により閉じられ、下面（底面）側は底壁１５により閉じられ、図示しない排気ポートを通じて、工場設備の排気配管と接続されている。そして、第１の筒壁２１の内部空間を燃焼室１１として構成し、第１の筒壁２１と第２の筒壁２２との間の空間部を、可燃性燃料２５と空気２６が導入されるバーナーガス室２４として構成してある。なお、この第１の筒壁２１と第２の筒壁２２は必ずしも円筒形である必要はない。
燃焼室１１内に無害化に必要な火炎を形成するメインバーナー１３は、バーナーガス室２４の内周に設けられた第１のメインバーナー１３Ａと、燃焼室１１の天壁を構成しているインレッドヘッド２３に設けられた第２のメインバーナー１３Ｂと、を有している。
第１の筒壁２１と第２の筒壁２２の天面を形成しているインレッドヘッド２３のベース部２３Ａは、図２に示すように、第１の筒壁２１と第２の筒壁２２の筒形形状に合わせて円板状に形成されている。そして、インレッドヘッド２３のベース部２３Ａに、第２のメインバーナー１３Ｂとヘッドスクレイパ１８Ｂと温度センサ１９とパイロットバーナー１４を取り付けている。
図１に示すように、第１のメインバーナー１３Ａは、バーナーガス室２４を構成する第１の筒壁２１に複数個の噴出孔２１Ａを穿設し、その噴出孔２１Ａから燃焼室１１に向けて可燃性燃料２５と空気２６の混合気２７を噴出し、燃焼可能とする構造になっている。したがって、第２の筒壁２２には、バーナーガス室２４内に可燃性燃料２５を供給する第１の支燃性ガス供給ノズル２８と、バーナーガス室２４内に空気２６を供給する第２の支燃性ガス供給ノズル２９が接続されている。
同じく図１に示すように、第２のメインバーナー１３Ｂは、被処理ガスＰＧを燃焼室１１に導入する被処理ガス用のガス通路としてなる被処理ガス用ノズル１６を有している。被処理ガス用ノズル１６の出口側は、インレッドヘッド２３のベース部２３Ａ、すなわち燃焼室１１の天面にガス導入孔出口１６Ａとして開口している。なお、被処理ガス用ノズル１６の入口側は、被処理ガスＰＧを排出する図示しない半導体製造装置のプロセスチャンバの出口側に接続されている。このことから、除害装置１０では、プロセスチャンバから送り出された被処理ガスＰＧが、被処理ガス用ノズル１６から燃焼室１１に導入される。なお、被処理ガス用ノズル１６の数は特に限定されず、本実施例では図２に示すように４本であり、この４本の被処理ガス用ノズル１６を囲暁している基準円Ｃ１に沿って略等間隔で配設している。また、第２のメインバーナー１３Ｂでは、被処理ガス用ノズル１６の途中に別の第３の支燃性ガス供給ノズル３０を接続し、接続した第３の支燃性ガス供給ノズル３０から被処理ガス用ノズル１６内に可燃性燃料２５と酸素（または空気）２６を供給する。そして、被処理ガス用ノズル１６のガス導入孔出口１６Ａから、燃焼室１１に向けて可燃性燃料２５と酸素（または空気２６）の混合気２７を噴出し、燃焼可能とする構造になっている。
被処理ガス用ノズル１６は、図１の部分拡大断面図として図３にも示している。図３は、図１中に符号（Ｎ）で示す被処理ガス用ノズル１６とその周辺構造を拡大して示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線断面矢視図である。図１及び図２に図３を加えて、被処理ガス用ノズル１６の構造を更に説明すると、被処理ガス用ノズル１６は、縮径部１６Ｂを有する第１のノズル部分１６Ｇと、第１のノズル部分１６Ｇの縮径部１６Ｂの後流側に設けられた拡径部１６Ｃを有する第２のノズル部分１６Ｈと、を備えている。
第１のノズル部分１６Ｇとしての縮径部１６Ｂは、プロセスチャンバ側から第２のノズル部分１６Ｈ側へ進むに従って徐々に開口径が狭まるようにして形成されており、例えばオリフィス管、又は、ベンチュリ管などとして形成されている。縮径部１６Ｂを、オリフィス管、又は、ベンチュリ管等として形成すると、オリフィス部分やベンチュリ部分で流れ不連続で急激な膨張（拡張）により、燃焼のための燃料や酸素とよく混じり合い除害効率が向上する。縮径部１６Ｂのガス導入孔出口１６Ｄは、図３の（ａ）に示すように縮径部１６Ｂ側のフランジ１６Ｅとフランジ１６Ｆを介して拡径部１６Ｃと連結固定されている。なお、縮径部１６Ｂのガス導入孔出口１６Ｄは、フランジ１６Ｅを上下に貫通して、拡径部１６Ｃ内に所定量突出している。また、ガス導入孔出口１６Ｄの形状は、図３の（ｂ）に示すように、長円形に形成されている。
一方、第２のノズル部分１６Ｈとしての拡径部１６Ｃは、一端側（上端側）のフランジ１６Ｆが、縮径部１６Ｂのガス導入孔出口１６Ｄとフランジ１６Ｅを介して密に連結されている。拡径部１６Ｃは、図３の（ａ）に示すように、縮径部１６Ｂのガス導入孔出口１６Ｄとの間に隙間Ｓが、全周に亘って作られるようにして、縮径部１６Ｂの外径よりも大きな内径を有して、また図３の（ｂ）に示すように、縮径部１６Ｂと同じ長円形に形成されている。なお、拡径部１６Ｃは、図３の（ａ）に示すように、一端側（上端側）からガス導入孔出口１６Ａを設けた下端側まで、同一径での筒型形状にして、断面長円形に形成されている。
パイロットバーナー１４は、被処理ガス用ノズル１６の近傍に配設されたパイロット用のノズル１４Ａを有している。ノズル１４Ａの出口側は、燃焼室１１の天面（ベース部２３Ａ）に開口されており、そのノズル１４Ａの出口から燃焼室１１に向けて可燃性燃料２５と空気（または酸素）２６の混合気２７を噴出し、燃焼可能とする構造になっている。なお、燃焼室１１の天面上に設けられているノズル１４Ａの位置は、図２に示すように燃焼室１１内において４つのガス導入孔出口１６Ａを囲む基準円Ｃ１よりも内側に位置して設けられている。
温度センサ１９は、燃焼室１１内の温度を測定するものであり、ピン状をなし、一端側が燃焼室１１内に突出した状態でインレッドヘッド２３に取り付けられている。その温度センサ１９が配設されている燃焼室１１の天面での位置は、燃焼室１１内において４つのガス導入孔出口１６Ａを囲暁している基準円Ｃ１よりも外側で、かつ、基準円Ｃ２よりも内側に位置して設けられている。
スクレイパ１８は、ノズル（被処理ガス用のガス通路）１６内に付着している堆積物１７をガス導入孔出口１６Ａから燃焼室１１内に排出除去するノズルスクレイパ１８Ａと、燃焼室１１のベース部（天面）２３Ａに付着された堆積物１７及びノズルスクレイパ１８Ａの下端に付着して残った堆積物１７等を除去するヘッドスクレイパ１８Ｂと、を有している。
ノズルスクレイパ１８Ａは、被処理ガス用ノズル１６の拡径部１６Ｃ内を、所定の移動範囲で上下方向に水平移動し、その移動時に、拡径部１６Ｃの内周壁面に付着している堆積物１７を掻き落として燃焼室１１内に排出し、除去するように構成されている。ノズルスクレイパ１８Ａは、図３及び図４に示すように、本体部１８Ｄの外形が拡径部１６Ｃの内径と略等しく形成され、また、本体部１８Ｄの中心に、平面視で縮径部１６Ｂのガス導入孔出口１６Ｄと略等しい形状をした上下方向に貫通している貫通孔１８Ｃを設けて、環状に形成されている。すなわち、ノズルスクレイパ１８Ａの中心側には、ノズルスクレイパ１８Ａが図３の（ａ）に示す「待機位置」（移動範囲の最上位置）に移動されている状態において、縮径部１６Ｂの下端面を覆う位置まで内側張り出し箇所１８Ｅを全周に亘って形成している。したがって、ノズルスクレイパ１８Ａの本体部１８Ｄは、図３の（ａ）に示す「待機位置」に移動されている状態では、拡径部１６Ｃの天面全体を覆う張り出し部として機能する。
また、ノズルスクレイパ１８Ａにおける本体部１８Ｄの上面には、図３の（ａ）に示すように上記「待機位置」において、縮径部１６Ｂの下端部の外周と拡径部１６Ｃの内周との間の隙間Ｓに入り込むことができる突出部１８Ｆが設けられている。一方、ノズルスクレイパ１８Ａの下面側には、拡径部１６Ｃの内周面に沿う下向きのエッジ状の刃としてなる掻き取り部１８Ｇが設けられている。ノズルスクレイパ１８Ａにおける突出部１８Ｆは、ノズルスクレイパ１８Ａが上記「待機位置」に移動したとき、縮径部１６Ｂの下端部の外周と拡径部１６Ｃの内周との間の隙間Ｓに入り込み、ノズルスクレイパ１８Ａの本体部１８Ｄの上面の一部（内側張り出し箇所１８Ｅ）が縮径部１６Ｂの下面に密着するのを許容する。
ノズルスクレイパ１８Ａの掻き取り部１８Ｇは、外周側先端部分が鋭利な刃状に形成されていて、ノズルスクレイパ１８Ａが上記「待機位置」から下方向に向かって移動するとき、拡径部１６Ｃの内壁に付着している堆積物１７を燃焼室１１に向けて掻き落とす。
また、ノズルスクレイパ１８Ａにおける本体部１８Ｄの上面には、ノズルスクレイパ１８Ａを被処理ガス用ノズル１６の外側から上下方向に移動させるためのロッド３１が設けられている。なお、ロッド３１の上下方向の移動は、図１の（ｂ）に示す装置コントローラ２０により駆動制御される、電動モータ（図示せず）を駆動力とする駆動部２０Ａの動作で操作される構成になっている。また、ノズルスクレイパ１８Ａは、ロッド３１により最下位置に移動されると、下面側の掻き取り部１８Ｇが堆積物１７と共に燃焼室１１内に僅かに突出するようになっている。
ヘッドスクレイパ１８Ｂは、板状の部材で形成されており、インレッドヘッド２３の略中央を貫通している回転可能な軸３３の下端側に、軸３３と一体回転可能に取り付けられている。ヘッドスクレイパ１８Ｂは、燃焼室１１内において、略水平に、かつ、インレッドヘッド２３の下面、すなわち燃焼室１１のベース部（天面）２３Ａを滑るように回転する状態にして取り付けられている。軸３３の回転、すなわちヘッドスクレイパ１８Ｂの回転は、装置コントローラ２０により駆動制御される電動モータ（図示せず）を駆動力とする駆動部２０Ｂの動作で、自動操作される構成になっている。
図５は除害装置１０における被処理ガス用ノズル１６内の堆積物１７を除去する動作説明図である。そこで、図１から図４に示した除害装置１０の動作を、図５の動作説明図を加えて図１から図４と共に説明する。なお、図５では、説明を簡略化するために、被処理ガス用ノズル１６及びスクレイパ１８等は、更に簡略化し、そして説明に必要な部材だけを模式的に示している。
除害装置１０は、装置コントローラ２０から装置起動信号が与えられると、図１に示すように、パイロットバーナー１４による種火ＰＬが燃焼室１１内に形成される。この種火ＰＬは、常にその点火の状態が維持されるように設定してある。
また、第１のメインバーナー１３Ａに対して第１の支燃性ガス供給ノズル２８から可燃性燃料２５が供給されるとともに、第２の支燃性ガス供給ノズル２９から空気２６が供給される。
第１のメインバーナー１３Ａに対して供給された可燃性燃料２５及び支燃性ガス（空気２６）は、混合気２７となって第１のメインバーナー１３Ａから燃焼室１１に向けて噴出する。そして、噴出した混合気２７に対してパイロットバーナー１４での種火ＰＬによる引火作用が加わり、燃焼室１１内には被処理ガスＰＧの無害化に必要な火炎が形成される。
なお、燃焼室１１への被処理ガスＰＧの供給は、火炎の形成後に、第３の支燃性ガス供給ノズル３０から支燃性ガス（空気または酸素）と共に供給される。そして、この除害装置１０では、燃焼室１１内において、被処理ガスＰＧを燃やして空気（酸素）と反応させる酸化反応を起こすことで、有毒ガスを無害なガスに変える。そして、火炎による燃焼または熱分解により無害化した被処理ガスＰＧは、処理ガスとして、燃焼室１１に連通する図示しない出口ポートから除害装置本体１２の外へと排出される。
また、反対に、装置コントローラ２０から除害装置１０に対して燃焼（熱分解）停止の指示信号が与えられると、第１の支燃性ガス供給ノズル２８と第２の支燃性ガス供給ノズル２９と第３の支燃性ガス供給ノズル３０からメインバーナー１３（１３Ａ、１３Ｂ）に対する可燃性燃料２５及び空気（または酸素）２６，２７と被処理ガスＰＧ等の供給が各々停止する。すると、燃焼室１１内の火炎は自然鎮火する。そして、火炎の自然鎮火によって、燃焼室１１内での火炎による被処理ガスＰＧの燃焼または熱分解も停止する。
そして、燃焼室１１内での火炎による被処理ガスＰＧの燃焼または熱分解が終了したら、装置コントローラ２０は定期的あるいは必要に応じてスクレイパ１８を駆動させ、ノズル（ガス通路）１６内に付着した堆積物１７、及び燃焼室１１内において被処理ガス用ノズル１６の近傍に付着した堆積物１７を取り除く操作を行う。堆積物１７の取り除き操作では、ノズルスクレイパ１８Ａとヘッドスクレイパ１８Ｂを操作する。
ノズル（ガス通路）１６内に付着して堆積した堆積物１７の除去は、装置コントローラ２０が駆動部２０Ａを駆動制御し、その駆動部２０Ａがノズルスクレイパ１８Ａを、拡径部１６Ｃ内で上下方向（ガス通路方向）に所定の移動範囲で往復移動させる。なお、ノズルスクレイパ１８Ａは、除害装置１０の駆動運転中は、装置コントローラ２０の制御により、ロッド３１を介して図４の（ａ）及び図５の（Ａ）に示すように、上記「待機位置」に配置されている。そして、本体部１８Ｄが、ガス導入孔出口１６Ｄを設けている縮径部１６Ｂの下面の周縁部分と拡径部１６Ｃの天面を覆っている。
除害装置１０の駆動運転に伴い、図５の（ｂ）に示すように、被処理ガス用ノズル１６の拡径部１６Ｃ内に堆積物１７が付着し堆積すると、装置コントローラ２０はロッド３１を介してノズルスクレイパ１８Ａを、図５の（ｃ）に示すように下方に移動させる。このノズルスクレイパ１８Ａの下方への移動では、掻き取り部１８Ｇが拡径部１６Ｃの内周面に付着し堆積している堆積物１７を掻き取りながら、下方に移動し、掻き取った堆積物１７を燃焼室１１内に落として排出する。また、同時に本体部（張り出し部）１８Ｄが拡径部１６Ｃの天面部分に付着し堆積している堆積物１７を下方に移動させ、ノズルスクレイパ１８Ａの最下移動位置では、下方に本体部１８Ｄと共に移動させた堆積物１７を、同じく図５の（ｃ）に示すように、ガス導入孔出口１６Ｄから燃焼室１１内に露出させる。すなわち、本実施例では、図５の（ｃ）に示す位置が最下位置である。
また、装置コントローラ２０は、駆動部２０Ｂを介して軸３３を回転させて、この軸３３と共にヘッドスクレイパ１８Ｂを水平回転させる。ヘッドスクレイパ１８Ｂの水平回転は、燃焼室１１内においてインレッドヘッド２３のベース部（天面）２３Ａ上を滑るようにして回転し、ヘッドスクレイパ１８Ｂが燃焼室１１の天面に付着し堆積している堆積物１７をそぎ落として除去するとともに、最下位置に移動しているノズルスクレイパ１８Ａの下端部分に付着している堆積物１７をそぎ取り、燃焼室１１内に落として排出する。なお、ヘッドスクレイパ１８Ｂの回転の途中で、温度センサ１９と出くわしても、ヘッドスクレイパ１８Ｂには接触回避部３２を設けているので、その接触回避部３２で温度センサ１９を逃がし、温度センサ１９に干渉することなく、堆積物１７の掻き取りを進める。
また、ヘッドスクレイパ１８Ｂによる堆積物１７の除去が終了したら、装置コントローラ２０は、ヘッドスクレイパ１８Ｂの回転を停止させるとともに、ノズルスクレイパ１８Ａを、図５の（ｃ）に示す最下位置から図５の（ｄ）に示す最上位置である上記「待機位置」に移動させる。これにより、ノズルスクレイパ１８Ａによる堆積物１７の除去と、ヘッドスクレイパ１８Ｂによる堆積物１７の除去の作業が終了する。
また、本実施例による除害装置１０におけるノズルスクレイパ１８Ａでは、ノズルスクレイパ１８Ａの上記「待機位置」において、本体部（張り出し部）１８Ｄの上面の一部（内側張り出し箇所１８Ｅ）が縮径部１６Ｂの下面に密着するように張り出し部として形成しているので、ノズルスクレイパ１８Ａによる掻き落とし時に、拡径部１６Ｃの内面全体に付着し堆積している堆積物１７を一度に排出して除去することができる。
これについて更に、図６に示すように、本体部（張り出し部）１８Ｄの上面が縮径部１６Ｂの下面を覆っていない、構造した場合と比較して説明する。図６に示すように、本体部（張り出し部）１８Ｄの上面が縮径部１６Ｂの下面を覆っていない場合では、ノズルスクレイパ１８Ａが、図６の（ａ）、（ｂ）の「待機位置」から最下位置に移動された場合、図６の（ｃ）に示すように縮径部１６Ｂのガス導入孔出口１６Ｄを設けている下面に堆積物１７の一部（残留堆積物１７Ａ）が残る。そして、これはノズルスクレイパ１８Ａが最下位置から図６の（ｄ）に示す「待機位置」に復帰した後も残っている。これに対して、本実施例の構成の場合では、本体部１８Ｄをノズルスクレイパ１８Ａの上記「待機位置」において、ノズルスクレイパ１８Ａの本体部（張り出し部）１８Ｄの上面の一部（内側張り出し箇所１８Ｅ）が縮径部１６Ｂの下面に密着するように形成しているので、ノズルスクレイパ１８Ａによる掻き落とし時に、拡径部１６Ｃの内面全体に付着している全ての堆積物１７を、取り残すことなく一度に排出して除去することができる。これにより、メンテナンス時間の短縮が図れ、生産性の向上が期待できる。
また、本体部１８Ｄをノズルスクレイパ１８Ａの上記「待機位置」において、ノズルスクレイパ１８Ａの本体部（張り出し部）１８Ｄの上面の一部（内側張り出し箇所１８Ｅ）が縮径部１６Ｂの下面に密着して覆うように形成している。これにより、拡径部１６Ｃ内で縮径部１６Ｂの下面に向かう堆積物１７は、縮径部１６Ｂの下面には付着されず、本体部１８Ｄの上面の一部（内側張り出し箇所１８Ｅ）に付着し、ガス導入孔出口１６Ｄを設けている縮径部１６Ｂの下面に堆積物１７（残留堆積物１７Ａ）が直接付着するのを防止できる。
また、本実施例では、ノズルスクレイパ１８Ａの移動は上下動であるため、拡径部１６Ｃの断面形状が円形のものに限らず、断面が長形、略四角形、長円形などであっても拡径部１６Ｃ内の堆積物１７を燃焼室１１内にスムーズに排出して処理することができる。
さらに、ノズルスクレイパ１８Ａは、縮径部１６Ｂよりも後流側に設けられた拡径部１６Ｃの中を上下に移動するようにしているので、縮径部１６Ｂと縮径部１６Ｂよりも後流側に拡径部１６Ｃとを設けた、例えばオリフィス、ベンチュリ管などを使用した場合にも容易に適用することができる。
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変や組み合わせを成すことができ、そして、本発明が該改変や該組み合わせされたものに及ぶことは当然である。
また、本発明は、除害装置１０の被処理ガス用ノズル１６に限定されず、除害装置１０の他の部分で使用される排気ガス配管にも適用することができる。
１０ ：除害装置
１１ ：燃焼室
１２ ：除害装置本体
１３ ：メインバーナー
１３Ａ ：第１のメインバーナー
１３Ｂ ：第２のメインバーナー
１４ ：パイロットバーナー
１４Ａ ：ノズル
１５ ：底壁
１６ ：被処理ガス用ノズル
１６Ａ ：ガス導入孔出口
１６Ｂ ：縮径部
１６Ｃ ：拡径部
１６Ｄ ：ガス導入孔出口
１６Ｅ ：フランジ
１６Ｆ ：フランジ
１６Ｇ ：第１のノズル部分
１６Ｈ ：第２のノズル部分
１７ ：堆積物
１７Ａ ：残留堆積物
１８ ：スクレイパ
１８Ａ ：ノズルスクレイパ
１８Ｂ ：ヘッドスクレイパ
１８Ｃ ：貫通孔
１８Ｄ ：本体部（張り出し部）
１８Ｅ ：内側張り出し箇所
１８Ｆ ：突出部
１８Ｇ ：掻き取り部
１９ ：温度センサ
２０ ：装置コントローラ（制御部）
２０Ａ ：駆動部
２０Ｂ ：駆動部
２１ ：第１の筒壁
２１Ａ ：噴出孔
２２ ：第２の筒壁
２３ ：インレッドヘッド
２３Ａ ：ベース部
２４ ：バーナーガス室
２５ ：可燃性燃料
２６ ：空気
２７ ：混合気
２８ ：第１の支燃性ガス供給ノズル
２９ ：第２の支燃性ガス供給ノズル
３０ ：第３の支燃性ガス供給ノズル
３１ ：ロッド
３２ ：接触回避部
３３ ：軸
Ｃ１ ：基準円
Ｃ２ ：基準円
ＰＧ ：被処理ガス
ＰＬ ：種火
Ｓ ：隙間
１１ ：燃焼室
１２ ：除害装置本体
１３ ：メインバーナー
１３Ａ ：第１のメインバーナー
１３Ｂ ：第２のメインバーナー
１４ ：パイロットバーナー
１４Ａ ：ノズル
１５ ：底壁
１６ ：被処理ガス用ノズル
１６Ａ ：ガス導入孔出口
１６Ｂ ：縮径部
１６Ｃ ：拡径部
１６Ｄ ：ガス導入孔出口
１６Ｅ ：フランジ
１６Ｆ ：フランジ
１６Ｇ ：第１のノズル部分
１６Ｈ ：第２のノズル部分
１７ ：堆積物
１７Ａ ：残留堆積物
１８ ：スクレイパ
１８Ａ ：ノズルスクレイパ
１８Ｂ ：ヘッドスクレイパ
１８Ｃ ：貫通孔
１８Ｄ ：本体部（張り出し部）
１８Ｅ ：内側張り出し箇所
１８Ｆ ：突出部
１８Ｇ ：掻き取り部
１９ ：温度センサ
２０ ：装置コントローラ（制御部）
２０Ａ ：駆動部
２０Ｂ ：駆動部
２１ ：第１の筒壁
２１Ａ ：噴出孔
２２ ：第２の筒壁
２３ ：インレッドヘッド
２３Ａ ：ベース部
２４ ：バーナーガス室
２５ ：可燃性燃料
２６ ：空気
２７ ：混合気
２８ ：第１の支燃性ガス供給ノズル
２９ ：第２の支燃性ガス供給ノズル
３０ ：第３の支燃性ガス供給ノズル
３１ ：ロッド
３２ ：接触回避部
３３ ：軸
Ｃ１ ：基準円
Ｃ２ ：基準円
ＰＧ ：被処理ガス
ＰＬ ：種火
Ｓ ：隙間
請求項６に記載の発明は、縮径部と前記縮径部よりも後流側に設けられた拡径部とを備え、燃焼室の天面に接続されて前記燃焼室に有害成分を含む被処理ガスを導入するノズルとを有する、前記被処理ガスを前記燃焼室で燃焼または熱分解することにより無害化する除害装置に用いられるノズルスクレイパであって、前記拡径部内を所定の移動範囲で上下動可能に設けられた前記ノズルスクレイパは、前記拡径部の内壁に付着した堆積物を除去する掻き取り部と、前記移動範囲の最上位置において前記縮径部の下端に配置されて前記拡径部の天面を覆う張り出し部と、を有し、前記拡径部内に付着した堆積物を除去して前記燃焼室に排出するノズルスクレイパを提供する。
Claims (6)
- 有害成分を含む被処理ガスを燃焼室で燃焼または熱分解することにより無害化する除害装置であって、
縮径部と前記縮径部よりも後流側に設けられた拡径部とを備え、前記燃焼室の天面に接続されて前記燃焼室に前記被処理ガスを導入するノズルと、
前記拡径部内を所定の移動範囲で上下動可能に設けられ、前記拡径部内に付着した堆積物を除去して前記燃焼室に排出するノズルスクレイパと、
前記移動範囲の最下位置において、前記ノズルスクレイパの下部に付着している前記堆積物を除去するヘッドスクレイパと、
を備え、
前記ノズルスクレイパは、
前記拡径部の内壁に付着した前記堆積物を除去する掻き取り部と、
前記移動範囲の最上位置において、前記縮径部の下端に配置される張り出し部と、
を有している、ことを特徴とする除害装置。 - 前記ノズルスクレイパが停止する待機位置において、前記張り出し部の一部は、前記縮径部の下面を覆っている、ことを特徴とする請求項１に記載の除害装置。
- 前記ヘッドスクレイパは、板状の部材で構成され、前記燃焼室にて前記天面と対向して水平回転可能に配設されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の除害装置。
- 前記ノズルスクレイパと前記ヘッドスクレイパの駆動を制御する制御部をさらに備えている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の除害装置。
- 前記制御部は、前記ノズルスクレイパが前記移動範囲の前記最下位置にあるときに、前記ノズルスクレイパの下部に付着している前記堆積物を除去するように前記ヘッドスクレイパを駆動させる、ことを特徴とする請求項４に記載の除害装置。
- 縮径部と前記縮径部よりも後流側に設けられた拡径部とを備え、燃焼室の天面に接続されて前記燃焼室に有害成分を含む被処理ガスを導入するノズルとを有する、前記被処理ガスを前記燃焼室で燃焼または熱分解することにより無害化する除害装置に用いられるノズルスクレイパであって、
前記ノズルスクレイパは、
前記拡径部の内壁に付着した堆積物を除去する掻き取り部と、
移動範囲の最上位置において、前記縮径部の下端に配置される張り出し部と、
を有している、ことを特徴とするノズルスクレイパ。
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