JP7353022B2 - 排ガス処理装置 - Google Patents
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光学系の短波長化は技術的限界に近付いているとも言われるが、近年EUV(Extreme Ultra Violet:極短紫外線)露光装置が実用化されようとしている。EUVとは、これまで365nm→248nm→193nm(現行)と数10年をかけて段階的に進められてきた短波長化を、一気に13.5nmにまで進める技術であり、それだけに克服するべきさまざまな技術的ハードルを抱えている。
従ってEUV露光装置からは百数十~数百L/分という変動幅を持った水素ガスを含む処理ガス(排ガス)が排出されることになる。
しかしながら、EUV露光装置から排出される処理ガス(排ガス)には大量の水素ガスが含まれているため、別途燃料を供給することなく、支燃性ガス(酸素含有ガス)を供給するだけで処理ガスを燃焼処理できる可能性がある。
ところが水素の流量はEUV露光装置の運転状態に依存して変動するため、水素の流量に追随して支燃性ガス量を調整することは困難である。従って大量の水素に対して必要最小限の支燃性ガスで燃焼させる必要があり、燃焼室の熱損傷への対策が必要となる。
そこで、本発明は、燃焼式排ガス処理装置において水素を含む処理ガスを処理する際に、処理ガスと支燃性ガスとを燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込み、燃焼室内壁から浮いた二種混合の円筒状混合火炎を形成することにより、燃焼室の熱損傷を防止することができる排ガス処理装置を提供することを目的とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記燃焼室の上部壁に、冷却水を供給して前記上部壁を冷却する冷却ジャケットを形成したことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記冷却ジャケットから排出された冷却水を前記冷却水供給配管に供給するようにしたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記冷却水供給配管に逆止弁を設け、前記燃焼室内の処理ガスが前記冷却水供給配管に逆流しないようにしたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記水素を含む処理ガスは、EUV露光装置から排出される排ガスであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記支燃性ガス用ノズル内を流れる支燃性ガスに冷却水を合流させることにより冷却水を細粒化し、細粒化した冷却水を含む支燃性ガスを前記燃焼室に吹き込むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記燃焼室の上部壁を冷却した後の冷却水を前記支燃性ガス用ノズルに供給することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記水素を含む処理ガスは、EUV露光装置から排出される排ガスであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記水供給ノズルから水を水溜め部の内周面の接線方向に向けて噴出することにより、前記水溜め部に、半径方向外側から内側に向かって斜め下方に傾斜した水面を有する旋回流からなる水膜を形成することを特徴とする。
また、本発明によれば、支燃性ガスとともに燃焼室に吹き込まれた冷却水の水滴はガスより重いため、冷却水の水滴は円筒状混合火炎における未燃の二種混合ガスよりもさらに壁面際を周回し、燃焼の障害にはならない。そして、冷却水の水滴は周回中に燃焼室の内壁近傍を冷却する。これにより、処理ガス中に水素が多量に含まれる場合であっても、処理ガス中の水素が急速に燃焼して燃焼室内に局所的な高温部が形成されることがなく、燃焼室の熱損傷を防止することが可能である。
図1は、本発明の排ガス処理装置の燃焼室の構成例を示す模式的断面図である。燃焼室1は、一端(図示例では上端)が閉塞され他端(図示例では下端)が開口した円筒容器状の燃焼室として構成されている。円筒容器状の燃焼室1には、閉塞端部近傍で処理ガス(排ガス)と支燃性ガス(酸素含有ガス)とが吹き込まれるようになっている。
燃焼室1の閉塞端部には、点火用兼種火供給用のパイロットバーナ2が設置されており、パイロットバーナ2には燃料と空気が供給されるようになっている。なお、図1においては、燃焼室1の下方にある洗浄部などは図示を省略している。
一方、冷却水の水滴はガスよりも重いため、図5に示すように、冷却水の水滴は円筒状混合火炎における未燃の二種混合ガスよりもさらに壁面際を周回し(図5において点線の円で示す)、燃焼の障害にはならない。そして、冷却水の水滴は周回中に、燃焼室1の内壁近傍を冷却する。これにより、処理ガス中に水素が多量に含まれる場合であっても、処理ガス中の水素が急速に燃焼して燃焼室1内に局所的な高温部が形成されることがなく、燃焼室1の熱損傷を防止することが可能である。
まず試験を行うにあたって、排ガス処理装置に流入する処理ガスをEUV露光装置の排ガスと想定し、その組成と流量を以下の表1のように設定した。
2 パイロットバーナ
3A 処理ガス用ノズル
3B 支燃性ガス用ノズル
5 水供給ノズル
6 水溜め部
6a 底板
6b 側板
10 冷却水供給配管
11 冷却ジャケット
12 熱電対
L1 支燃性ガス供給ライン
L2 冷却水供給ライン
CV1 逆止弁
CV2 逆止弁
Claims (14)
- 水素を含む処理ガスを燃焼処理して無害化する排ガス処理装置であって、
水素を含む処理ガスを燃焼する燃焼室は、円筒状の燃焼室として構成され、
前記燃焼室は、処理ガスと支燃性ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込む処理ガス用ノズルと支燃性ガス用ノズルとを備え、
前記処理ガス用ノズルと支燃性ガス用ノズルは、前記燃焼室の軸線に直交する同一平面上に位置しており、
前記支燃性ガス用ノズルに冷却水供給配管を接続し、前記支燃性ガス用ノズルから支燃性ガスを冷却水とともに前記燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込むようにしたことを特徴とする排ガス処理装置。 - 前記支燃性ガス用ノズル内を流れる支燃性ガスに前記冷却水供給配管から冷却水を合流させることにより冷却水を細粒化し、細粒化した冷却水を含む支燃性ガスを前記燃焼室に吹き込むようにしたことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
- 前記燃焼室の上部壁に、冷却水を供給して前記上部壁を冷却する冷却ジャケットを形成したことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
- 前記冷却ジャケットから排出された冷却水を前記冷却水供給配管に供給するようにしたことを特徴とする請求項3記載の排ガス処理装置。
- 前記支燃性ガス用ノズルに支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給ラインに逆止弁を設け、前記燃焼室内の処理ガスが支燃性ガス供給ラインに逆流しないようにしたことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
- 前記冷却水供給配管に逆止弁を設け、前記燃焼室内の処理ガスが前記冷却水供給配管に逆流しないようにしたことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
- 前記水素を含む処理ガスは、EUV露光装置から排出される排ガスであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の排ガス処理装置。
- 水素を含む処理ガスを燃焼処理して無害化する排ガス処理方法であって、
水素を含む処理ガスを燃焼する燃焼室は、円筒状の燃焼室として構成され、
前記燃焼室の軸線に直交する同一平面上に位置している処理ガス用ノズルと支燃性ガス用ノズルとから、処理ガスと支燃性ガスとをそれぞれ燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込んで、処理ガスと支燃性ガスの二種混合の旋回流を形成し、
前記支燃性ガス用ノズルに冷却水を供給し、前記支燃性ガス用ノズルから支燃性ガスを冷却水とともに前記燃焼室の内周面の接線方向に向けて吹き込むことを特徴とする排ガス処理方法。 - 前記支燃性ガス用ノズル内を流れる支燃性ガスに冷却水を合流させることにより冷却水を細粒化し、細粒化した冷却水を含む支燃性ガスを前記燃焼室に吹き込むことを特徴とする請求項8記載の排ガス処理方法。
- 前記燃焼室の上部壁に冷却水を供給して前記上部壁を冷却することを特徴とする請求項8記載の排ガス処理方法。
- 前記燃焼室の上部壁を冷却した後の冷却水を前記支燃性ガス用ノズルに供給することを特徴とする請求項10記載の排ガス処理方法。
- 前記水素を含む処理ガスは、EUV露光装置から排出される排ガスであることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載の排ガス処理方法。
- 前記燃焼室には、処理ガスおよび支燃性ガスの吹き込み位置から前記燃焼室の軸線方向に離間した位置で、水供給ノズルから水を供給し、前記燃焼室の内周面上に水膜を形成することを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載の排ガス処理方法。
- 前記水供給ノズルから水を水溜め部の内周面の接線方向に向けて噴出することにより、前記水溜め部に、半径方向外側から内側に向かって斜め下方に傾斜した水面を有する旋回流からなる水膜を形成することを特徴とする請求項13記載の排ガス処理方法。
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特開2008-107031号公報 |
特開2008-31847号公報 |
特開2010-118652号公報 |
特開2010-249509号公報 |
特開2016-169935号公報 |
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