JP3791792B2

JP3791792B2 - 排ガス処理装置

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Publication number: JP3791792B2
Application number: JP2003013829A
Authority: JP
Inventors: 信一渡邊; 秀雄石津; 將司石原
Original assignee: Kokusai Electric Semiconductor Service Inc
Current assignee: Kokusai Electric Semiconductor Service Inc
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2023-01-22
Also published as: JP2004225988A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置等から排出される排ガス中に含まれる可燃性ガスを燃焼させる排ガス処理装置に関するものであり、特に可燃性ガスが水素（Ｈ₂）のときに好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置や液晶製造装置などの製造装置から排出され排ガスには、有毒な可燃性ガスが含まれていることが多いので、そのまま大気に放出することはできない。そこで、排ガス処理装置を使って、大気放出前に可燃性ガスを熱源によって燃焼させることが行なわれている。従来、排ガス処理装置には、熱源の種類に応じて、ガスバーナ方式（例えば、特許文献１参照）と、電気スパークの着火、燃焼方式（例えば、特許文献２参照）とがある。
【０００３】
図３はガスバーナ方式を用いた排ガス処理装置を示し、（ａ）は装置の側面部分断面図、（ａ）は装置のシステム構成図である。
【０００４】
図３（ａ）に示すように、排ガス処理装置は、可燃性ガスを燃焼させる燃焼室１を有する。燃焼室１は、冷却用の空気を取り込む空気取込口１２を設けたハウジング３１内に設けられる。燃焼室１には可燃性ガス導入管８と排気管１１とが接続され、可燃性ガスを導入しつつ燃焼した排気ガスを排気するようになっている。燃焼室１内にはガスバーナ１３が設けられ、このガスバーナ１３に圧縮空気配管１４からは圧縮空気を、ガスボンベ１５からはプロパンガスなどの燃焼用ガスをそれぞれ供給して、ガスバーナ１３で燃焼用ガスを着火・燃焼させて、炎１０を形成するようになっている。燃焼室１の炎１０の下流側にはハウジング３１内の冷却空気を取り込む空気孔が矢印と接する箇所に設けられる。
【０００５】
図３（ｂ）に示すように、排ガス処理装置システムは、ドライポンプユニット１７とハウジング３１付きの排ガス処理装置と、減圧用のブロアファン１６を有するスクラバユニット１８とから構成される。ドライポンプユニット１７によって可燃性ガス導入管８から排ガス燃焼装置へ可燃性ガスを供給するようになっている。排ガス燃焼装置で燃焼した後の排気ガスはスクラバユニット１８に設けたブロアファン１６によって排気管１１から吸引されてスクラバによって成分調整され、大気に放出される。
【０００６】
上記のように構成において、ガスバーナ１３で燃焼用ガスなどを燃焼して得た炎１０の中に可燃性ガスを通すことによって、可燃性ガスを燃焼させる。燃焼後の排気ガスは、矢印が接している箇所に設けられた空気孔から流入する冷却空気により冷却され、また希釈されて排気管１１から大気中に放出される。
【０００７】
この装置では、着火原料として可燃性ガス以外の燃焼用ガスを使用しているため、装置内のプロパンガス等の燃焼用ガスの保守が頻繁で、随時交換が必要になる。また、スクラバの下流にスクラバへ排気ガスを引き込むためのブロアファンを備える必要があるために、排ガス処理装置とは別個にスクラバユニットを必要とする。また、スクラバを介して吸引することになるブロアファンによっては可燃性ガスを燃焼室に導入できないので、可燃性ガスを燃焼室に導入するためのドライユニットポンプも必要とするために、設備コストが上がる。
【０００８】
図４は電気スパーク方式を用いた排ガス処理装置を示し、（ａ）は装置の正断面図、（ｂ）は装置の側断面図である。基本的構成は、図３に示すガスバーナ方式と同じである。異なる点は、着火・燃焼をガスバーナに代えて、電気スパークで行わせる点である。電気スパークの構成は、電圧を高める昇圧トランス２６にバーナ電極２８、２８が接続され、高電圧によりスパークさせるというものである。
【０００９】
排気管１１から吸引することにより、多数の空気取込口１２から燃焼室１内に空気を取り込み、燃焼室１内に常時空気を流しておく。空気が常時流れている燃焼室１内に着火用ガス配管２４から水素（Ｈ₂）ガスを流し、電気的スパークのエネルギーにより大気中の酸素と反応させて水素を着火させる。着火後、可燃性ガス導入管８から排ガスを燃焼室１内に流して大気中の酸素と混合させ、着火による炎により、排ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させ、排ガスの燃焼処理を行なう。
【００１０】
ところが、着火出来ない時に電気スパークが繰り返しスパークしてしまい、着火した時に可燃性ガスの濃度が異常に高い濃度に達していれば、不具合が発生する場合がある。また、バーナ電極２５の劣化によって確実に電気スパークされず着火できないこともある。着火後の炎１０は、排気管１１の圧力によってふらつき、燃焼効率が不安定になる。さらに、減圧にすると着火用ガスが着火するために、必要な空気中の酸素が足りなくり、着火ができないという問題がある。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭６２−１３４４１４号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開平６−１２９６２７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術には次のような問題点があった。ガスバーナ方式では、保守が頻繁であり、減圧するために燃焼装置とは別のユニットを追加する必要があることで設備投資コストがかかっている。また、電気スパーク方式は、減圧できないという欠点があった。排ガス処理装置において、一般的には、燃焼室を減圧することは燃焼に不利であるが、燃焼室の減圧はユーザの要請であり、この要請に応える排ガス処理装置の実現が望まれている。
【００１４】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、メンテナンスを容易にし、減圧するために別ユニットを必要とせず、減圧しても着火不具合が生じないようにした排ガス処理装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段および作用】
第１の発明は、燃焼室と、燃焼室内に可燃性ガスを含む排ガスを導入するための可燃性ガス導入管と、燃焼室内を排気する排気管と、燃焼室内に大気を取り込むための空気取込口と、前記排気管に設けられ、前記燃焼室内を吸引して前記燃焼室内に前記可燃性ガス導入管から可燃性ガスを導入し、前記空気取込口から大気を導入するガス吸引手段と、前記燃焼室内に設けられ前記排ガス中に含まれる可燃性ガスを着火・燃焼させる多重熱源と、前記燃焼室及び前記排気管間に設けられ、燃焼により生じた高温の排気ガスを冷却する冷却手段とを備え、前記多重熱源が、前記可燃性ガス導入管の導出口に連通した筒状の第１熱源部と、筒状の第１熱源部に設けられた第１電熱ヒータと、前記第１熱源部の筒内に挿入されて、筒状の第１熱源部との間にガス流路を形成する第２熱源部と、前記第２熱源部に設けられた第２電熱ヒータと、前記第１熱源部に設けられ前記空気取込口から前記燃焼室内に取り込まれた空気を前記ガス流路に導入する空気孔とを有するものである排ガス処理装置である。
【００１６】
熱源を多重熱源構造にすることにより、燃焼室を減圧しても、可燃性ガスの燃焼効率が落ちるのを防止できる。また、電熱ヒータによる熱源を用いているので、ガスバーナ方式のようにガスボンベの頻繁な交換を必要とせず、メンテナンスが容易になる。また、多重熱源によるエネルギーと空気とによりガス流路内で直接可燃性ガスに着火させることができるので、着火用のガス設備を必要とせず装置を簡素化できる。さらに、冷却手段で燃焼後の排気ガスを冷却して不必要な成分を冷却手段によって取り除くので、スクラバなしに燃焼ガスを大気に放出することができる。スクラバが不要となるので、ドライポンプユニットを必要とせずに、ガス吸引手段によって可燃性ガスを燃焼室に導入できる。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、前記燃焼室及び前記排気管間に、燃焼室の上部から燃焼室に沿って下降して、燃焼室と並行に起立した排気管に接続する蛇行状に曲げ加工した接続管を設け、該接続管に前記冷却手段を設けた排ガス処理装置である。蛇行状に曲げ加工した接続管に冷却手段を設けるので、冷却長を十分に取ることができ、高温になった燃焼ガスを有効に冷却できる。また、接続管を蛇行させたので、装置高を抑えることができる。
【００１８】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、ガス吸引手段を制御するガス吸引制御手段を設け、前記空気取込口から燃焼室内に取り込まれる空気取込量を調整可能としたことを特徴とする。空気取込口から燃焼室内に取り込まれる空気取込量を調整することにより、可燃性ガスの燃焼効率を向上できる。
【００１９】
第４の発明は、第１ないし第３の発明において、前記ガス吸引手段により減圧される燃焼室内の圧力が大気圧〜−１５００Ｐａであることを特徴とする。燃焼室内の圧力が大気圧〜−１５００Ｐａの範囲でも、可燃性ガスを安定して燃焼することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は実施の形態による排ガス処理装置を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側面図である。
【００２２】
排ガス処理装置は、燃焼室１と、燃焼室１を収容するハウジング３１と、ハウジング３１の下部に設けられた制御室２１とを備える。制御室２１には、電源や温度コントローラ、吸引手段コントローラなどが収納される。ハウジング３１にはハウジング３１内を大気雰囲気とするめに、外気と連通する開口部（図示せず）が設けられている。
【００２３】
燃焼室１には、燃焼室１内に可燃性ガスを含む排ガスを導入するためにハウジング３１を介して挿入した可燃性ガス導入管８が設けられる。燃焼室１の下部に大気を取り込むための空気取込口１２が設けられる。
【００２４】
また、燃焼室１内に電熱ヒータで加熱される多重熱源３０が設けられ、排ガス中に含まれる可燃性ガスに着火して可燃性ガスを燃焼させるようになっている。この多重熱源３０は、可燃性ガス導入管８の導出口に連通した筒状の第１熱源部（多重熱源３０の外観として現われている）と、第１熱源部の筒内に挿入されて、筒状第１熱源部との間にガス流路（図示せず）を形成する第２熱源部（図示せず）と、第１熱源部に設けられ、燃焼室１の空気取込口１２から取り込まれた空気をガス流路に導入する空気孔４とを有する。
【００２５】
また、燃焼室１は燃焼室１内の雰囲気ガスを排出する排気管１１と連通している。排気管１１の手前に燃焼後の排気ガスを冷却する冷却手段として例えば冷却用ラジエータ１９が設けられ、燃焼により生じた高温の燃焼ガスを含むガスを冷却するようになっている。冷却用ラジエータ１９は、排気管１１と燃焼室１との間に配設される接続管２２に設けられる。接続管２２は、蛇行状に曲げ加工されている。すなわち、接続管２２は、燃焼室１の上部から燃焼室１に沿って燃焼室１とは離間させて下降させ、燃焼室１と並行に起立した排気管１１の下部に接続されるようになっている。排気管１１の下部ないし途中に減圧するためのガス吸引手段としてのブロアファン２０が設けられ、接続管２２を介して燃焼室１内を吸引して燃焼室１内に可燃性ガス導入管８から可燃性ガスを導入するとともに、空気取込口１２から大気を導入するようになっている。ブロアファン２０は制御室２１内に設けた吸引手段コントローラによって空気取込量を調整可能としている。
【００２６】
上記燃焼室１、冷却用ラジエータ１９、ブロアファン２０などは、複数の支持脚２３によって制御室２１の上に支持されている。
【００２７】
このような構成によれば、熱源３０を多重熱源構造にすることにより一方の熱源が断線による機能停止をした場合でも、他方の熱源が機能を継続できる。また、可燃性ガスが確実に熱源部に触れることにより、確実に着火でき、高効率な燃焼ができる。また、多重熱源３０によるエネルギーと空気とによりガス流路内で直接可燃性ガスに着火させることができるので、着火用のガス設備を必要とせず装置を簡素化できる。さらに、高温の燃焼ガスを冷却用ラジエータ１９で冷却するので、燃焼ガスを高温のまま大気に放出するのを防止できる。また、冷却した燃焼ガスを排気管１１から放出するので、排気管１１が高温加熱されるのを防止でき、安全性を高めることができる。
【００２８】
また、蛇行状に曲げ加工した接続管２２に冷却用ラジエータ１９を設けるので、冷却長を十分に取ることができ、高温になった燃焼ガスを有効に冷却できる。また、接続管２２を蛇行させたので、燃焼装置の装置高を抑えることができる。
【００２９】
図２は、ハウジング３１に収容された燃焼室１及びその周辺の詳細図を示す。燃焼室１は、燃焼室１内に２個以上設けられて、可燃性ガスを着火させるとともに燃焼させるための熱エネルギーを放出する熱源３０と、熱源３０の温度を検知する温度検知手段（図示せず）と、検知温度に基づいて熱源３０を制御する制御部としての温度コントローラ７とを備える。
【００３０】
燃焼室１は、例えばステンレスなどの耐熱性金属部材で構成され、内部で可燃性ガスを燃焼させるようになっている。燃焼室１の下部から燃焼室１内に可燃性ガス導入管８が挿入されて、燃焼室１内に可燃性ガスを含む排ガスを導入するようになっている。可燃性ガス導入管８は垂直部８ａと水平部８ｂとを有し、その垂直部８ａの上部が燃焼室１内に挿入され、その水平部８ｂが図示しない半導体製造装置の排気口と連結され、半導体製造装置から排出される可燃性ガスを含む排ガスを燃焼室１内に導入するようになっている。ここで、半導体製造装置から排出される可燃性ガスは、例えば、Ｈ₂ガスである。
【００３１】
燃焼室１の上部に排気管１１が設けられ、可燃性ガスを燃焼した排ガスを含む燃焼室１内の雰囲気を大気中に放出するようになっている。
【００３２】
可燃性ガス導入管８が挿入された燃焼室１の下部の外周に、複数の空気取込口１２が設けられ、燃焼室１の外部から燃焼室１内に支燃性ガスとしての大気（空気）を取り込めるようになっている。
【００３３】
燃焼室１の炎１０が発生する上部内側壁にこれを覆う冷却ユニット９が設けられ、燃焼により炎１０に晒されて加熱される側壁を冷却できるようになっている。冷却ユニット９は、例えば水等の冷媒を循環させて壁面を冷却する冷却ジャケットで構成しても、または単に断熱材を内側壁にコーティングするだけで構成してもよい。なお、冷却ユニット９は燃焼室１の全周内壁、または外壁に設けてもよい。
【００３４】
熱源３０は、２個以上の熱源部２、３から構成される。ここでは、第１の熱源部２と第２の熱源部３とから構成され、同軸的に配置された２重熱源構造としている。
【００３５】
外側に配置される第１の熱源部２は、可燃性ガス導入管８と同径の円筒状をしており、可燃性ガス導入管８の直上に設けられ、導出口８ｃ（水平線を引いて示す）と連通している。筒状の第１熱源部２の部内には、第１電熱ヒータ（図示せず）が設けられ、第１熱源部２を加熱できるようになっている。第１電熱ヒータを筒内に設けるには、筒内に電熱ヒータを埋め込むか、または第１熱源部２内に空洞を形成し、その空洞内に電熱ヒータを配設するようにしてもよい。電熱ヒータはこれに供給される電力量によって第１熱源部２の温度をコントロールできるようになっている。ここで、電熱ヒータは、例えばカンタル線で構成される。
【００３６】
内側に配置される第２の熱源部３は、棒状ないし円柱状（以下、単に棒状という）をしており、第１熱源部２の筒内から、これに連通している可燃性ガス導入管８の垂直部８ａにわたって挿入され、筒状第１熱源部２及び可燃性ガス導入管８の垂直部８ａとの間にガスを流す円筒形のガス流路２７を形成している。第２熱源部３の上端は第１熱源部２の筒口（ガス流路口）から少しはみ出すように配置しても、はみ出さずに同じ高さにしてもよく、下端は可燃性ガス導入管８の垂直部８ａから管外に取り出すようにしている。棒状の第２熱源部３の部内には、第１電熱ヒータと同様の第２電熱ヒータ（図示せず）が設けられ、第２熱源部３を加熱できるようになっている。第２電熱ヒータを棒内に設けるには、棒内に電熱ヒータを埋め込むか、または第２熱源部３内に空洞を形成し、その空洞内に電熱ヒータを配設するようにしてもよい。棒状の第２熱源部３の発熱部は、第２熱源部の全長としてもよいが、少なくとも第１熱源部２と重なっている上部だけでよい。この場合、電熱ヒータは、第２熱源部３の上部にのみ配設すればよく、上部のみが実質的な第２熱源部３を構成する。
【００３７】
また、第１熱源部２の筒壁下部に空気孔４が設けられ、燃焼室１下部に設けた空気取込口１２から燃焼室１内に取り込まれた空気を、第１熱源部２と第２熱源部３との間に形成されたガス流路２７内に取り込んで、可燃性ガス導入管８を通ってガス流路２７に導入される排気ガスに混合するようになっている。この排気ガスとの混合を容易にするために、空気孔４は第１熱源部２の筒壁の外周に沿って複数設けるようにする。
【００３８】
第１熱源部２の内周壁と第２熱源部３の外周壁の間のガス流路２７に流れる可燃性ガスの圧力は、空気孔４の外周圧力より低くなるために、燃焼室１内の空気が第１熱源部２の内周壁と第２熱源部３の外周壁との間のガス流路２７に流れる。
【００３９】
温度検知器（図示せず）は、第１熱源部２の温度を検知する第１温度検知器（図示せず）と、第２熱源部３の温度を検知する第２温度検知器（図示せず）とから構成される。第１温度検知器及び第２温度検知器は、例えば熱電対で構成されて、それぞれ第１熱源部２内及び第２熱源部３内に埋め込まれる。
【００４０】
第１熱源部２の第１電熱ヒータに電力を供給する２本の電源ケーブル６ａ、６ｂは筒状の第１熱源部２の上部と下部とから引き出されて燃焼室１の下部を通して温度コントローラ７に接続される。第２熱源部３の第２電熱ヒータに電力を供給する２本の電源ケーブル２６ａ、２６ｂは、共に第２熱源部３の下端から引き出されて温度コントローラ７に接続される。
【００４１】
第１温度検知器の温度検知信号を伝えるケーブル５ａは、第１熱源部２内に埋め込んだ熱電対から空気孔４を介して引き出し燃焼室１の下部を通して温度コントローラ７に接続される。第２温度検知器の温度検知信号を伝えるケーブル６ｂは棒状第２熱源部３の下端から引き出して温度コントローラ７に接続される。
【００４２】
温度コントローラ７は、第１熱源部２及び第２熱源部３が設定温度になるように、第１温度検知器及び第２温度検知器の検知温度に基づいて、第１電熱ヒータ及び第２電熱ヒータへの電力を制御するようになっている。
【００４３】
次に上述したように構成した排ガス処理装置の動作について説明する。
【００４４】
燃焼室１内の雰囲気を排気管１１からブロアファン２０により吸引して、燃焼室１の下部に設けた空気取込口１２からハウジング３１内の空気を燃焼室１内に取り込むことにより、燃焼室１内に風量を制御された空気が常時流れるようにする。吸引手段コントローラでブロアファン２０の風量を制御することにより燃焼室１内に所望の減圧状態を作り出す。
【００４５】
第１熱源部２及び第２熱源部３の各電熱ヒータに電流を流し、温度コントローラ７による制御によって、第１熱源部２及び第２熱源部３を前述した設定温度になるように加熱する。加熱温度は、第１熱源部２及び第２熱源部３間に形成されるガス流路２７を流れる混合ガスが、水素などの着火ガスを必要とすることなく、可燃性ガス導入管８から導入される可燃性ガスが直接着火するのに十分な温度とする。
【００４６】
加熱後、可燃性ガス導入管８のバルブ（図示せず）を開いて、図示しない半導体製造装置の排気口と可燃性ガス導入管８とを連通させて、ブロアファン２０の吸引により半導体製造装置から排出される排ガスを可燃性ガス導入管８に導入する。燃焼室１が圧力が制御された減圧状態となっているので、ドライポンプなしに、可燃性ガスを燃焼室１内に導入できる。可燃性ガス導入管８を経て熱源３０内のガス流路２７を上昇してくる排気ガスは、途中で、第１熱源部２に設けた空気孔４から風量が制御されて引き込まれる燃焼室１内の空気と混合されて、温度コントローラ７で温度コントロールされた２重熱源３０の熱エネルギーにより加熱されたガス流路２７を通過する際、可燃性ガスが確実に熱源部２、３に触れるため、燃焼温度に高められる。このため、着火装置を別個に要することなく、可燃性ガスは減圧状態にあるガス流路２７内で燃焼反応が起き、着火して燃焼する。可燃性ガスは、２重熱源３０による高熱エネルギーと空気孔４から入る空気の酸素とにより燃焼するので、排気ガスに含まれ可燃性ガスが低濃度でも効率良く燃焼できる。
【００４７】
濃度の高い可燃性ガスは、空気孔４からガス流路２７内に取り込まれる酸素だけでは反応できず、未燃ガスとして第１熱源部２の導出口２ａから出てくるが、その導出口２ａ近傍には、空気取込口１２から燃焼室内に取り込まれた十分な空気が存在しているため、濃度の高い可燃性ガスは空気と十分に混合される。しかも、導出口２ａ近傍では、第１熱源部２及び第２熱源部３によって高温になっているばかりか、ガス流路２７内の燃焼して流路口から出る炎によっても加熱されているため、濃度の高い可燃性ガスであっても容易に燃焼することになる。
【００４８】
可燃性ガス導入管８から燃焼室１内に導入する排ガスの可燃性ガスと不燃性ガスとの混合ガス流量は、５〜２００Ｌ／ｍｉｎの範囲であれば安定した燃焼を実現できる。
【００４９】
この燃焼による炎１０の熱によって、燃焼室１の上部内側壁は、高温に晒されるが、実施の形態では、上部内側壁に冷却ユニット９を設けているので、冷却ユニット９が熱を遮断して内側壁が高温に晒されるのを防ぐために、燃焼室１の側壁は熱から有効に保護される。
【００５０】
燃焼によって発生した高温排ガスや当初から排ガス中に含まれていた高温非可燃性ガス、そして余剰の高温空気は、燃焼室１上部の接続管２２から排出される過程で、接続管２２に設けられた冷却用ラジエータ１９によって冷却される。この冷却によって２００℃程度のガス温度が４０℃程度に冷却され、不必要なガス成分は接続管２２の内壁に固着されるので、排気ガスは希釈される。冷却されたガスは排気管１１から大気中に放出される。
【００５１】
ここで、筒状の第１熱源部２と棒状の第２熱源部３との隙間は２〜２０ｍｍの範囲が燃焼を有効にするために適当である。隙間が２ｍｍ未満の場合には、空気が十分に取り込まれず燃焼が不完全になる。逆に２０ｍｍを超えると、圧力差が生じなくなって空気がガス流路２７内に取り込まれなくなり、燃焼しなくなる。
【００５２】
また、筒状の第１熱源部２の全長は３０〜３００ｍｍの範囲が適当である。全長が３０ｍｍ未満の場合には、ガス流路２７に引き込まれた空気の加熱が不十分であるので、燃焼が不完全になる。逆に３００ｍｍを超えると、大型化するため好ましくない。
【００５３】
また、温度コントローラ７によって制御される第１熱源部２及び第２熱源部３の設定温度は６５０〜１０００℃の範囲が適当である。６５０℃未満の場合には、燃焼が不完全になり、Ｈ₂とＯ₂とが反応しない。また、１０００℃を超える温度を作る熱源やその温度に耐える燃焼室構造を実現するのが難しい。
【００５４】
また、排ガスの可燃性ガスと不燃性ガスとの混合ガス流量は５〜２００Ｌ／ｍｉｎの範囲が適当である。混合ガス流量が５Ｌ／ｍｉｎ未満であると、燃焼効率が悪い。逆に２００Ｌ／ｍｉｎを超えると不完全燃焼するため好ましくない。
【００５５】
上述したように実施の形態によれば、熱源としてガスボンベを頻繁に交換する必要のあるガスバーナ方式に代えて、燃焼用ガスのためのガスボンベを必要としない電熱ヒータ２重熱源方式を採用したので、ガスバーナ方式と比較してメンテナンスサイクルを向上することができる。
【００５６】
また、２重熱源を用いたことにより燃焼室の小型化を図り、またハウジング内に蛇行状に冷却用ラジエータ１９を設けることにより、ハウジング内のスペースに余裕をもたせるようにしたので、大型化することなく、ハウジング３１内に減圧用のブロアファン２０を設けることができる。
【００５７】
また、燃焼後の排気ガスを冷却して排気ガス中の不必要な成分を排気管内壁に固着させるようにして、スクラバの設置を省略できるようにしたので、スクラバ用のブロアファンが不要となる。したがって、排ガス処理装置内にブロアファンを設けることが可能となり、減圧するためのユニットを別途追加する必要がない。また、排ガス処理装置内に設けたブロアファンによって、ドライポンプユニットを要することなく、可燃性ガスを燃焼室内に導入できる。したがって、装置の簡素化を図ることができ、装置コストを低減できる。
【００５８】
また、着火設備を必要とする電気スパーク方式に代えて、着火設備を必要としない２重熱源方式を採用しているので、減圧にしても着火用ガスが着火して可燃性ガスの燃焼に必要な空気中の酸素が足りなくなるという不具合がなくなり、減圧状態でも低濃度の可燃性ガスを効率よく燃焼できる。
【００５９】
また、実施の形態によれば、２重熱源で高温加熱される狭いガス流路２７内で可燃性ガスを空気と混合して燃焼させるようにしたので、水素などの助燃ガスを用いる着火用のガス設備なしで、ダイレクトに排ガス中に含まれる可燃性ガスを着火、燃焼させることができる。したがって、大気以外の支燃性ガスや着火用ガス設備が不要となるので、装置構成を大幅に簡素化できる。
【００６０】
また、熱源を、独立して電力制御できる２重熱源３０としたので、単一熱源方式と異なり、一方の熱源が断線しても、残った他方の熱源で熱供給ができるので、燃焼を継続できる。したがって、熱源に一部に断線が生じても、未燃ガスは生じず、危険な未燃ガスが排気管１１から大気中に放出されることを有効に防止できる。
【００６１】
また、熱源３０を、内部にガス流路２７を形成した２重熱源としたので、燃焼領域がガス流路２７と熱源３０上部との二ヶ所に設けられることになり、一方のガス流路２７では濃度の低い可燃性ガスを燃焼でき、他方の熱源３０上部では濃度の高い可燃性ガスを燃焼させることができる。したがって、可燃性ガス濃度にかかわらず、排ガス中に含まれる可燃性ガスを有効に燃焼させることができる。また、燃焼室１を減圧しても着火・燃焼の不具合が生じない。
【００６２】
また、２重熱源３０により生じる炎１０から燃焼室周壁に放射される高熱を冷却ユニット９で遮断するようにしたので、燃焼室１を高温から有効に保護することができる。したがって、高温燃焼による燃焼室１の周壁の劣化や高温燃焼による反応熱で燃焼室１内の熱源体となる電熱ヒータが断線しずらく、使用温度範囲も限定されるということもなくなり、上限は前述したように１０００℃まで可能である。
【００６３】
また、電気スパークの方式では、着火した時に可燃性ガスの濃度が危険濃度に達していれば、不具合現象が発生する問題があったが、実施の形態では、着火を確実に行うことができるので、そのような問題は生じなくなる。また、バーナ電極を用いないので、電極の劣化によって電気スパークされず着火できないというような不具合も生じなくなる。さらに、たとえ排気管１１の圧力によって熱源３０上部で形成されている炎１０がふらついても、上述したように炎１０が出ている１箇所のみで燃焼しているのではなく、他の箇所であるガス流路内でも可燃性ガスは燃焼しているので、燃焼効率も安定する。
【００６４】
以上述べたように、本実施の形態によれば、燃焼室内の圧力を大気圧〜−１５００Ｐａに減圧しても水素Ｈ₂の燃焼を安定に維持できるので、ユーザからの減圧要請に十分に応えることができる。
【００６５】
なお、実施の形態では、熱源を２重熱源で構成したが、多重熱源で構成してもよい。例えば、第１熱源部２の筒内に挿入される第２熱源部３の本数を１本ではなく、２本以上配設することにより多重化しても、あるいは第１熱源部２の筒を２本以上同軸的に配設することにより多重化してもよい。また、熱源３０を構成する一方の第１熱源部２の形状を円筒形としたが、筒状第１熱源部２の形状は六角形または八角形などの多角形で構成してもよい。
【００６６】
また、実施の形態では、空気取込口１２を燃焼室１の底部に設けたが、燃焼室１の外周部、又は燃焼室の底部及び外周部の両方に設けてもよい。外周部にも設ける場合には、外周部に設ける空気取込口１２をガス流路２７の出口に対応する部分に設けるとよい。また、燃焼室に減圧状態を作り出す吸引手段としてブロアファンを用いて説明したが、これに限定されず、減圧ポンプや真空ポンプなどを用いてもよい。また、冷却ユニットを冷却用ラジエータで構成したが、接続管にコイル状の銅パイプを巻いて、これに冷媒を流すようにしたもので構成してもよい。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、メンテナンスを容易にし、減圧するために別ユニットを必要とせず、減圧しても着火不具合が生じずないようにすることができる。したがって、確実な着火及び高効率な燃焼を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による多重熱源を用いた排ガス処理装置の全体断面図である。
【図２】実施の形態による燃焼室及びその周辺の詳細図である。
【図３】従来例のガスバーナ方式を用いた排ガス処理装置の部分断面図である。
【図４】従来例の電気スパーク方式を用いた排ガス処理装置の説明図であって、（ａ）は部分正断面図、（ｂ）は部分側断面図である。
【符号の説明】
１燃焼室
４空気孔
８可燃性ガス導入管
１１排気管
１２空気取込口
１９冷却用ラジエータ（冷却手段）
２０ブロアファン（ガス吸引手段）
３０多重熱源

Claims

排ガス中に含まれる可燃性ガスを燃焼させるための燃焼室と、
燃焼室内に可燃性ガスを含む排ガスを導入するための可燃性ガス導入管と、
燃焼室内を排気する排気管と、
前記燃焼室及び前記排気管の間に設けられ、燃焼により生じた高温の排気ガスを冷却する冷却手段と
燃焼室内に空気を取り込むための空気取込口と、
前記排気管に設けられ、前記燃焼室内を吸引により減圧して前記燃焼室内に前記可燃性ガス導入管から可燃性ガスを導入し、前記空気取込口から大気を導入するガス吸引手段と、
前記燃焼室内に設けられ前記排ガス中に含まれる可燃性ガスを着火・燃焼させる多重熱源と、
を備え、
前記多重熱源が、前記可燃性ガス導入管の導出口に連通した筒状の第１熱源部と、筒状の第１熱源部に設けられた第１電熱ヒータと、前記第１熱源部の筒内に挿入されて、筒状の第１熱源部との間にガス流路を形成する第２熱源部と、前記第２熱源部に設けられた第２電熱ヒータと、前記第１熱源部に設けられ前記空気取込口から前記燃焼室内に取り込まれた空気を前記ガス流路に導入する空気孔とを有するものである排ガス処理装置。
前記燃焼室及び前記排気管の間に、燃焼室の上部から燃焼室の側壁に沿って下降して、燃焼室と並行に起立した排気管まで延在する蛇行状に曲げ加工した接続管を設け、該接続管に前記冷却手段を設けた請求項１に記載の排ガス処理装置。
ガス吸引手段を制御するガス吸引制御手段を設け、前記空気取込口から燃焼室内に取り込まれる空気取込量を調整可能とした請求項１又は２に記載の排ガス処理装置。
前記ガス吸引手段により減圧される燃焼室内の圧力が大気圧〜−１５００Ｐａである請求項１ないし３のいずれかに記載の排ガス処理装置。