TWI451900B - Gas handling device - Google Patents

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TWI451900B
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Description

氣體處理裝置
本發明係關於，將對人體有害的氣體、地球暖化氣體、含有破壞臭氧層氣體之氣體，特別是從半導體或液晶等的製造程序所排出的氣體進行分解處理的裝置。
現在，作為製造、處理物品的工業程序，多種多樣的物品被開發、實施，從如此的多種多樣的工業程序排出的氣體(以下，稱為「處理對象氣體」。)的種類亦涉及非常多方面。
因此，按照從工業程序排出的處理對象氣體的種類，而分開使用各式各樣的種類之氣體處理方法及氣體處理裝置。
例如：將半導體製造程序之一作為例子，亦使用單矽烷(SiH4 )、氯氣、PFC(全氟化物)等的各式各樣的種類之氣體，在處理對象氣體含有單矽烷的情況，係使用熱分解式、燃燒式、吸附式或化學反應式等的處理裝置、在處理對象氣體含有氯氣氣體的情況，係使用：使用了藥液之濕式或吸附式等的處理裝置、在處理對象氣體含有PFC的情況，係使用觸媒式、熱反應式、熱分解式、燃燒式、電漿式的氣體處理裝置。
若如此地按照從工業程序排出的各式各樣的種類之處理對象氣體而逐一準備氣體處理裝置，則對使用者而言， 在裝置的管理變複雜的同時、在維護所需要的時間或成本增大。此情事係結果上反過來影響製品的成本，招致製品的成本競爭力下降。
於是，因為對於從工業程序排出的處理對象氣體係在高溫下可熱分解之物多，所以若使用如專利文獻1所示之熱分解式的氣體處理裝置，也就是在反應器內使大氣壓電漿噴出，朝向此大氣壓電漿而供給處理對象氣體而進行分解處理的裝置，則至少在高溫下可熱分解的處理對象氣體，係成為可無關該種類而以1個裝置進行分解處理。
[專利文獻1]日本特開2000－334294號公報
然而，在使用了如上述的氣體處理裝置的情況，雖然能分解處理熱分解性的處理對象氣體的大部分(也就是有汎用性)，但有成為：伴隨處理對象氣體而進入反應器內的固形物或在熱分解時於反應器內伴隨產生的固形成分，係附著．堆積於反應器內壁、且經常曝露於高溫之反應器的內面係在短期間劣化之問題。因此，在先前的技術，依然必需頻繁地停止氣體處理裝置而進行反應器的掃除或交換等之維護，亦無助於製品成本的降低。
本發明係鑑於如此的先前技術之問題點而開發之物。因此本發明的主要課題，係在提供：管理容易、維護的頻度低，而且可處理從半導體製造程序等的工業程序排出之 各式各樣的種類的處理對象氣體之泛用性高的氣體處理裝置。
記載於申請專利範圍第1項之發明，係以：「具備：圍繞著大氣壓電漿P以及朝向大氣壓電漿P而供給的處理對象氣體F，而在其內部進行處理對象氣體F的熱分解的反應器12、和將在內部產生的大氣壓電漿P供給於反應器12的電漿產生裝置14之氣體處理裝置10；於反應器12，係在設置用以將從電漿產生裝置14供給的大氣壓電漿P，導入至反應器12內的電漿導入孔26的同時，於電漿導入孔26的周邊設置用以導入處理對象氣體F的處理對象氣體導入孔28，另外，設置用以將反應器12的內面以水W覆蓋的水供給手段16，該水供給手段16，係具備有：儲存供給至該水供給手段16處之水W並將在反應器12之內面作了流動的水W回收之水槽20、和將該水槽20之水W供給至反應器12之內面的幫浦38」作為特徵之氣體處理裝置10。
在此發明，係因為設置用以將反應器12的內面以水W覆蓋的水供給手段16，所以在反應器12的內面略全體形成所謂的「浸濕壁」。因此，在伴隨處理對象氣體F而固形成分進入反應器12內的情況、或在以大氣壓電漿P熱分解處理對象氣體F時，伴隨產生固形成分的情況，這些固形成分，係在附著於反應器12的內面之前，與覆蓋反應器12的內面的水W接觸而溶解於此水W，或是與水W一起向反應器12外流動。因此，可防止：已進入反應器12內、或是在反應器12內已伴隨產生的固形成分係接 觸反應器12的內面而進行附著、堆積。
另外，藉由形成如此的「浸濕壁」，可防止反應器12的內面直接曝露於高溫，可使該內面的劣化遲延。
另外，氣體處理裝置10係因為在處理對象氣體F的熱分解使用大氣壓電漿P，所以就如使用電熱加熱器的情況，在該分解時沒有先預熱反應器12的必要。另外，反應器12的內面係經常以水覆蓋而反應器12本身係不變為高溫，所以在結束處理對象氣體F的熱分解時沒有冷卻反應器12的必要。因而，如藉由此發明，則可提供：能瞬間進行起動、停止的氣體處理裝置10。
而且，覆蓋反應器12的內面的水W，係受到來自大氣壓電漿P的熱而氣化，已氣化的水(水蒸氣)W係更受到熱而解離為氧與氫。如此地進行而生成的氧及氫，係藉由在反應器12內與處理對象氣體F反應，而有助於處理對象氣體F的分解。
而且，在本說明書，所謂「大氣壓電漿P」係意味著：在大氣壓條件下產生的電漿者，包含熱電漿、微波電漿及火焰之廣義的電漿。
另外，在此發明，係在電漿產生裝置14的內部使大氣壓電漿P產生之後，成為將此大氣壓電漿P經由反應器12的電漿導入孔26而導入反應器12內。
另外，大氣壓電漿P與處理對象氣體F，係因為從設置於反應器12的電漿導入孔26、與設置於該電漿導入孔26的周邊(也就是，與電漿導入孔26係相異的位置)的處 理對象氣體導入孔28，各個個別地向反應器12內導入，所以處理對象氣體F係不通過電漿產生裝置14內。
如此般地，藉由使大氣壓電漿P在電漿產生裝置14的內部產生，而變得沒有必要將用以使大氣壓電漿P產生的電極等設置於反應器12的內部，而沒有設置於反應器12的內部之電極等成為核而使上述固形成分附著．堆積於反應器12的內部之情事。
而且，因為處理對象氣體F係不通過電漿產生裝置14內，所以使大氣壓電漿P產生的電極等係沒有與處理對象氣體F接觸而腐蝕之疑慮。
記載於申請專利範圍第2項的發明，係在記載於申請專利範圍第1項的氣體處理裝置10，以「在反應器12的前段，係更設置著水洗處理對象氣體F的前段濕式洗滌器18」作為特徵之物，藉由此，在如處理對象氣體F本身含有多的固形成分或水溶性成分般的情況，可在將處理對象氣體F供給於反應器12之前，從該處理對象氣體F中除去固形成分或水溶性成分，而可降低在反應器12應處理的固形成分或水溶性成分的量。
記載於申請專利範圍第3項的發明，係在記載於申請專利範圍第1項或第2項之氣體處理裝置10，以「在反應器12內、或是於反應器12供給處理對象氣體F的氣體供給路內的至少一方，更具備導入氧化性氣體或還原性氣體的任一方之分解助劑導入部62」作為特徵。
在此發明係於反應器12內或氣體供給路內的至少一 方，可經由分解助劑導入部62而導入氧化性氣體或還原性氣體的任一方。因此，在導入了氧化性氣體的情況，係不僅將處理對象氣體F以大氣壓電漿P進行熱分解，而且可使已熱分解的處理對象氣體F氧化，藉由此而可將熱分解後的處理對象氣體F變換為無害的成分。也就是，可提高處理對象氣體F的除害效率。
一方面，在導入了還原性氣體的情況，係在可提高處理對象氣體F的除害效率的同時，可將從大氣壓電漿P的作動氣體或空氣等而來的氮在高溫的反應器12內與氧結合而產生的氮氧化物(NOx )進行分解而變換為無害的氮與水。
記載於申請專利範圍第4項的發明，係在記載於申請專利範圍第1項至第3項中之任一項的氣體處理裝置10，以「在水供給手段16或前段濕式洗滌器18使用的水W之的至少一方，更具備供給氨的氨供給裝置64」作為特徵。
在此發明中，已添加於在水供給手段16或前段濕式洗滌器18使用的水之至少一方的氨，係在導入於高溫的反應器12時氣化，此已氣化之氨係作為還原性氣體，如上述地，在有助於處理對象氣體F之除害的同時，分解氮氧化物。
記載於申請專利範圍第5項的發明，係在申請專利範圍第1項至第4項任一項所記載的氣體處理裝置10，以「設置著將從反應器12排出之熱分解處理後的排出氣體 G進行水洗之後段濕式洗滌器22」作為特徵，藉由此，因為在將處理對象氣體F進行熱分解時產生的水溶性成分或固形成分，從排出氣體G可水洗、除去，所以可將熱分解後的排出氣體G以更清淨的狀態向大氣中排出。
記載於申請專利範圍第6項的發明，係在申請專利範圍第2項至第5項中之任一項所記載的氣體處理裝置10，以「設置：連接前段濕式洗滌器18的入口側與設置於氣體處理裝置10出口側的排氣風扇54的入口側之常閉的旁通管56、與連接排氣風扇54的入口側，經由通氣閥58而從反應器12排出之熱分解處理後的排出氣體G的流路，導入大氣之大氣導入配管60」作為特徵，藉由此，在反應器12內某些問題產生的情況，係可在使處理對象氣體F流通於旁通管56的同時，將通氣閥58作為全開而於排出氣體G的流路導入多量的大氣，而將排出氣體G稀釋至安全的濃度而緊急避難地進行排出。
記載於申請專利範圍第7項的發明，係在申請專利範圍第1項至第6項中之任一項所記載的氣體處理裝置10，以「具有測定貯存於水槽20之水W的溫度的水溫計46、和接受來自水溫計46的水溫訊號，以已貯存於水槽20的水W的水溫成為一定的方式進行控制的水溫調整手段」作為特徵。
在反應器12的內面形成了「浸濕壁」之後，被回收至水槽20的水W係在流過反應器12的內面時被溫熱而 成為溫水(或被加熱而成為熱水)。因此，水槽20的水溫係成為徐徐地上昇。
但是，在從水供給手段16供給於反應器12的內面之水W的溫度高的情況，被供給於反應器12內面的水W係(吸收大氣壓電漿P的熱)立刻蒸發而變得不能在反應器12內面之略全體形成「浸濕壁」。
於是，此發明，係因為設置以使被貯留於水槽20的水W的溫度成為一定的方式進行控制的「水溫調整手段」，所以可將從水供給手段16供給於反應器12的內面之水W的溫度保持於一定(也就是，可抑制從水供給手段16供給於反應器12的內面之水W的溫度上昇)，此結果，可恆常地在反應器12內面之略全體形成「浸濕壁」。
如藉由有關申請專利範圍第1項至第7項的發明，則因為在反應器的內面略全體可形成所謂的「浸濕壁」，所以可防止已進入反應器內、或是在反應器內伴隨產生之固形成分接觸反應器的內面而附著．堆積。因而，可提供：固形成分不附著於反應器的內面，而且無使內面劣化的情況之管理容易、維護的頻度低的氣體處理裝置。
另外，可防止：使大氣壓電漿P產生的電極等與處理對象氣體接觸而腐蝕。
另外，如藉由有關申請專利範圍第2項至第5項的發 明，則不論處理對象氣體的種類，全部可提高除害效率。
而且，如藉由有關申請專利範圍第6項，則即使在氣體處理裝置產生了某些問題的情況，亦可將處理對象氣體稀釋至安全的濃度而緊急避難地排出。
另外，如藉由有關申請專利範圍第7項，則因為可將從水供給手段供給於反應器的內面之水的溫度保持於一定，所以可經常地在反應器內面的略全體形成「浸濕壁」，在可更加有效地防止於反應器內面而固形成分進行附著．堆積之情況的同時，可防止該劣化。
如以上地，如藉由本發明，則可提供：管理容易、維護的頻度低，而且可處理從半導體製造程序等的工業程序排出之各式各樣的種類的處理對象氣體之泛用性高的氣體處理裝置。
以下，將本發明按照圖示實施例而說明。第1圖為表示本實施例的氣體處理裝置10的概要之構成圖。如此圖所示地，本實施例的氣體處理裝置10，係大致上，以反應器12、電漿產生裝置14、水供給手段16、前段濕式洗滌器18、水槽20及後段濕式洗滌器22等構成。
反應器12，係圍繞後述之在電漿產生裝置14產生的大氣壓電漿P與處理對象氣體F，在其內部用以熱分解處理對象氣體F的裝置；具體而言，以：閉塞兩端面，立設於水槽20上的圓筒狀的外筒12a、與被收容於外筒12a 的內側，比外筒12a直徑小而且在開放兩端面的同時，軸方向一方端部(上端部)係以在與外筒12a的上端面之間形成間隙的方式而配置，軸方向另一方端部(下端部)係貫通外筒12a的下端面而延伸至水槽20內之圓筒狀的內筒12b，而構成之雙重管。
在被形成於此反應器12的外筒12a內周面與內筒12b外周面之間的空間，係形成將沿著反應器12(更具體而言係內筒12b)的內面而流動的水W暫時的貯留的水貯留部24。
另外，於外筒12a的上端面，係在該中心設置著電漿導入孔26的同時，於該電漿導入孔26的周邊設置1或複數(在表示於第1圖的實施例為2個)的處理對象氣體導入孔28。
另外，於延伸至水槽20內的內筒12b的下部，係設置：將熱分解處理後的處理對象氣體F(也就是排出氣體G)，從內筒12b的內側朝向外側而排出之排出氣體排出孔30。
電漿產生裝置14係以：於內部具備產生高溫的大氣壓電漿P的電極之電漿炬(plasma torch)14a、與對電漿炬14a的電極施加電位的直流電源14b、與對電漿炬14a供給作動氣體的作動氣體供給裝置14c所構成。
電漿炬14a，係以從電漿導入孔26而朝向內筒12b的內部而可噴射大氣壓電漿P的方式，被安裝於外筒12a的上端外面中央部。
直流電源14b，係對設置於電漿炬14a的內部的一對之電極，施加特定的放電電壓而在電極間使電漿電弧產生者。在本實施例，係使用所謂的開關方式的電源裝置。
作動氣體供給裝置14c係對電漿炬14a輸送供給氮或氫、或是氬等的作動氣體之物，具有貯藏作動氣體的貯藏槽(無圖示)，以及連通此貯藏槽與電漿炬14a之作動氣體供給配管32。
在本實施例的作動氣體供給裝置14c，係於作動氣體供給配管32設置質量流量控制手段34。此質量流量控制手段34，係通過作動氣體供給配管32而將供給於電漿炬14a的作動氣體的量控制在一定。
水供給手段16係沿著內筒12b的內面而流過水W的手段，在本實施例，係以上述的水貯留部24、連通水槽20與水貯留部24的水供給配管36、以及將貯存於水槽20的水W供給於水貯留部24之幫浦38而構成。總之，藉由將水槽20的水W供給於水貯留部24，從內筒12b的上端使水W溢流，這些係作為沿著內筒12b的內面而流過水W之水供給手段16而發揮機能。
前段濕式洗滌器18，係對於藉由已連接於處理對象氣體產生源之排出氣體導管(無圖示)而供給的處理對象氣體F，將水進行噴霧而從該處理對象氣體F中水洗除去固形成分或水溶性成分之物，以：一端係被連於前述排出氣體導管，另一端係被直接連結於處理對象氣體導入孔28之直管形的洗滌器本體18a、與設置於洗滌器本體18a內 部，將水W等的藥液進行噴霧之噴霧噴嘴18b而構成。另外，於噴霧噴嘴18b，係連接從水供給配管36分枝之分枝配管40，由此而成為水槽20的水W被供給於噴霧噴嘴18b。
在本實施例，係將前段濕式洗滌器18直接連結於被形成在反應器12的上端面之處理對象氣體導入孔28，從噴霧噴嘴18b進行噴霧的水W係成為被供給於反應器12內部。藉由如此進行而可確實地防止從前段濕式洗滌器18至達到反應器12的流路、或處理對象氣體導入孔28，處理對象氣體F中的固形成分為附著．堆積之情事。
另外，前段濕式洗滌器18係設置2系統，但藉由如此進行，例如：在以1個程序而排出單矽烷等的可燃性氣體與NF3 等的助燃性氣體的情況，可將有因混合而引起爆炸等的危險性之這些氣體，各別以另一系統的前段濕式洗滌器18而安全地進行處理。
而且，在本實施例，係以排出氣體導管與前段濕式洗滌器18而形成處理對象氣體F的氣體供給路，但在從處理對象氣體產生源供給之處理對象氣體F係不含有粉塵或是粉塵的含有量少的情況，係省略該前段濕式洗滌器18亦可。另外，藉由於分枝配管40安裝閥(無圖示)，而在調整從前段濕式洗滌器18進行噴霧之噴霧水W的量的同時，在不需要噴霧水的情況，係可閉止分枝配管40。
水槽20係貯留流動於內筒12b的內面的水W之矩形箱狀的水槽，在此水槽20，係被安裝排水管42、熱交換 器44及水溫計46。
排水管42，係連接於對應水槽20的基準水面位置之水槽20的壁面的管，超過在基準水面位置的水槽20的水貯留容量之剩餘水，係通過排水管42而排出至系統外。因而，水槽20內的水位係不會變得高於基準水面位置。而且，在水槽20安裝了反應器12之狀態，水槽20內的基準水面位置，係以位於內筒12b的下端面與設置於內筒12b的下部的排出氣體排出孔30之間的方式而設定。由此，反應器12與後述的後段濕式洗滌器22係成為經由水槽20而連接。
熱交換器44，係冷卻被貯留於水槽20的水W的裝置，在本實施例係將具有耐腐蝕性的管進行彎曲等而形成之蛇管式的熱交換器44係配設於水槽20的底面與基準水面位置之間。
水溫計46，係測定貯留於水槽20內的水W的溫度者，於有關本實施例的水溫計46，係被施加將已測定的水溫訊號發訊至後述的流量調整裝置52的機能。
後段濕式洗滌器22，係將在熱分解處理對象氣體F時產生的水溶性成分或固形成分，從排出氣體G中進行水洗、除去的裝置，具有：直管形的洗滌器本體22a、與配設於洗滌器本體22a內的2個噴霧噴嘴22b、22c、與穿孔板22d。
此後段濕式洗滌器22，係立設於水槽20的上面，從2個噴霧噴嘴22b、22c噴霧的水W，係成為回到水槽。
在本實施例，係在洗滌器本體22a內，2個噴霧噴嘴22b、22c係於垂直方向隔開間隔而設置，在被設置於下段的噴霧噴嘴22b，係被連接於：從對前段濕式洗滌器18的噴霧噴嘴18b供給水W之分枝配管40分枝出來的水供給配管48。因而，從設置於下段的噴霧噴嘴22b，係噴霧從水槽20以幫浦38抽上來的水W。另外，於設置於上段的噴霧噴嘴22c，係經由新水供給配管50而供給新水。而且，在本說明書所謂的新水，係與在水槽20貯留之後，以幫浦38供給於於反應器12等的水W，也就是在關於本發明的氣體處理裝置10內被循環使用的水W不同，是稱呼從外部供給於氣體處理裝置10的水，而不問自來水或工業用水等之使用目的。
另外，於供給新水的新水供給配管50，係安裝調整新水的供給量的流量調整裝置52，此流量調整裝置52，係收訊來自上述的水溫計46之水溫訊號，水槽20內的水溫係以成為相等於事先設定之水溫(在本實施例的情況為30℃)的方式，調整供給噴霧噴嘴22c的新水的量。因而，在本實施例，係藉由上述的熱交換器44、新水供給配管50、流量調整裝置52及噴霧噴嘴22c協力工作而作為「水溫調整手段」而發揮機能。
穿孔板22d，係以橫切洗滌器本體22a內部空間的全面之方式安裝的板狀的構件，於該表面係多數穿設用以使排出氣體G通流之小的氣體通流孔。而且，作為此穿孔板22d，係衝孔金屬板或網等為合適。
後段濕式洗滌器22的頂部出口，係經由將處理完畢的排出氣體G向大氣中放出之排氣風扇54而被連接於排氣導管(無圖示)。
另外，前段濕式洗滌器18的入口側與排氣風扇54的入口側係藉由常閉的旁通管56而連接，而且於排氣風扇54的入口側，係經由通氣閥58而連接：對於從反應器12排出的熱分解處理後的排出氣體G的流路導入大氣之大氣導入配管60。
藉由此，在反應器12內發生某些問題的情況，在將常閉著旁通管56的旁通閥56a進行全開而使處理對象氣體F通流於旁通管56的同時，全開通氣閥58而於排出氣體G的流路導入多量的大氣，而可將處理對象氣體F稀釋至安全的濃度而緊急避難地進行排出。
接著，在使用表示於第1圖的氣體處理裝置10而分解處理對象氣體F時，係首先使作動氣體供給裝置14c作動，一邊藉由質量流量控制手段34而控制流量、同時將作動氣體從貯藏槽送給至電漿炬14a。
然後，使幫浦38作動而將貯留於水槽20的水W，供給於反應器12的水貯留部24、前段濕式洗滌器18及後段濕式洗滌器22。藉由此，充滿水貯留部24的水W係從內筒12b的上端溢流於內筒12b的內面，此已溢流的水W為沿著內筒12b的內面而向圖中下方向流動，於內筒12b的內面略全體形成所謂的「浸濕壁」。已形成「浸濕壁」的水W內，除了因大氣壓電漿P的熱而已氣化的部分以 外，回到水槽20，再次藉由幫浦38而供給於反應器12等。
於內筒12b的內面形成了「浸濕壁」之後，藉由使直流電源14b作動而對電漿炬14a的電極間施加電壓，從電漿導入孔26使大氣壓電漿P噴出。
與噴出大氣壓電漿P的同時，反應器12內係因為成為可熱分解處理對象氣體F的溫度，所以將從處理對象氣體F的產生源，經由排出氣體導管而供給的處理對象氣體F，導入至前段濕式洗滌器18，進行水洗。藉由此，藉由被包含於處理對象氣體F本身的固形成分或水溶性成分係吸附或溶解於水，而從該處理對象氣體F中被除去。而且，在包含於處理對象氣體F本身的固形成分或水溶性成分少的情況，係省略在前段濕式洗滌器18的水洗亦可。
接著，以前段濕式洗滌器18水洗過的處理對象氣體F，係在通過處理對象氣體導入孔28而導入反應器12的內部之後，朝向大氣壓電漿P而被供給，藉由大氣壓電漿P的熱而被熱分解。
在此，在處理對象氣體F的種類為例如含有單矽烷等的矽化合物的情況，若熱分解處理對象氣體F則生成二氧化矽(SiO2 )等的固形成分。此固形成分，係具有附著．堆積於在反應器的內筒的表面之性質，但在有關本實施例的氣體處理裝置10，係因為藉由沿著內筒12b的內面而流過水而在內筒12b的內面略全體形成「浸濕壁」，所以該固形成分，係在附著於內筒12b的內面之前與沿著內筒 12b的內面而流動的水W接觸，而溶解於該W、或是與該水W一起流至反應器12外。
接著，藉由大氣壓電漿P的熱而被熱分解，從設置於反應器12的內筒12b之排出氣體排出孔30排出至水槽20的內部之排出氣體G，係通過形成於水槽20的上面與水面之間的空間，被導入立設於水槽20的上面之後段濕式洗滌器22。
在有關本實施例的氣體處理裝置10所具備之後段濕式洗滌器22，係如上述地，上下2段地設置著噴霧噴嘴22b、22c，殘存在被導入後段濕式洗滌器22的排出氣體G中之固形成分或水溶性成分，係吸附或溶解於從這些噴霧噴嘴22b、22c被噴霧的水而從該排出氣體G除去。
然後，通過後段濕式洗滌器22的排出氣體G，(依情況)係在排氣風扇54之前，混入了藉由大氣導入配管60經過通氣閥58而被導入的空氣之後，經由排氣風扇54而被送給至排氣導管而放出至系統外。
如藉由本實施例，則在伴隨處理對象氣體F而固形成分進入反應器12內的情況、或在以大氣壓電漿P熱分解處理對象氣體F時，伴隨產生固形成分的情況，這些固形成分，係在附著於內筒12b的內面之前，與沿著內筒12b的內面而流動的水W接觸而溶解於此水W，或是與該水W一起向水槽20外流動。因此，可防止：已進入反應器12內、或是在反應器12內已伴隨產生的固形成分係接觸內筒12b的內面而進行附著、堆積。
另外，如上述地沿著內筒12b的內面而流動水W，藉由於內筒12b的內面略全體形成「浸濕壁」，可防止內筒12b的內面係直接曝露於高溫，可使該內面的劣化遲延。
另外，氣體處理裝置10係因為在處理對象氣體F的熱分解使用大氣壓電漿P，所以就如使用電熱加熱器的情況，在該分解時沒有先預熱反應器12的必要。另外，反應器12的內面係經常以水覆蓋而反應器12本身係不變為高溫，所以在結束處理對象氣體F的熱分解時沒有冷卻反應器12的必要。因而，如藉由此發明，則可提供：能瞬間進行起動、停止的氣體處理裝置10。
而且，沿著內筒12b的內面而流動的水W，係受到來自大氣壓電漿P的熱而氣化，已氣化的水(水蒸氣)W係更受到熱而解離為氧與氫。如此地進行而生成的氧及氫，係藉由在反應器12內與處理對象氣體F反應，而有助於處理對象氣體F的分解。
因而，可防止：已進入反應器12內、或是在反應器12內已伴隨產生的固形成分係接觸內筒12b的內面而進行附著、堆積。由此，可提供：固形成分係不附著於內筒12b的內面，而且無使內面劣化的情事之，管理容易、維護的頻度低的氣體處理裝置10。
另外，在本實施例，係在電漿產生裝置14的內部使大氣壓電漿P產生之後，成為經由反應器12的電漿導入孔26而將此大氣壓電漿P導入反應器12內。另外，大氣壓電漿P與處理對象氣體F，係因為從：在反應器12設 置於相互不同的位置之電漿導入孔26、與處理對象氣體導入孔28，各個個別地向反應器12內導入，所以處理對象氣體F係不通過電漿產生裝置14內。
如此般地，藉由使大氣壓電漿P在電漿產生裝置14的內部產生，而變得沒有必要將用以使大氣壓電漿P產生的電極等設置於反應器12的內部，而沒有：設置於反應器12的內部之電極等係成為核而上述固形成分為附著．堆積於反應器12的內部之情事。
而且，因為處理對象氣體F係不通過電漿產生裝置14內，所以使大氣壓電漿P產生的電極等係沒有與處理對象氣體F接觸而腐蝕之疑慮。
另外，在本實施例，係藉由水溫調整手段而被貯留於水槽20的水W的溫度係以成為一定的方式被控制。因此，可抑制沿著內筒12b的內面而流動的水W(從水供給手段16而供給於反應器12內的水W)的溫度上昇，沒有因為大氣壓電漿P的熱而該水W全部蒸發而內筒12b的內面露出之情事，可更確實地於內筒12b的內面之略全體形成「浸濕壁」。
而且，在上述的實施例，係作為大氣壓電漿P，顯示了使用熱電漿的情況，但作為此大氣壓電漿P而使用微波電漿或火焰亦佳。
另外，於電漿產生裝置14係如能使大氣壓電漿產生則使用怎樣的形式之電漿產生裝置14亦可，而如本實施例般地，於電漿產生裝置14的電漿炬14a使用「非移轉 型」的電漿炬為合適。
也就是，在電漿炬的形式係大略有「非移轉型」與「移轉型」，所謂「非移轉型」，係稱：如本實施例的電漿產生裝置14般地，使在電極間產生的電漿噴射於所希望的方向的形式之電漿炬。一方面，所謂「移轉型」，係稱：僅在電極間形成電漿的形式之電漿炬。因此，如為「非移轉型」的電漿炬，則可如上述地，不將電極設置於反應器12內而於反應器12內供給大氣壓電漿。但是，在「移轉型」的電漿炬，係因為一定必需將一方的電極設置於反應器12內，所以不能顯現「沒有設置於反應器12的內部之電極等係成為核而固形成分係附著．堆積於反應器12的內部之情事，另外，沒有電極等與處理對象氣體F接觸而腐蝕之疑慮」之上述的效果。
另外，表示了在僅對設置於後段濕式洗滌器22的上段之噴霧噴嘴22c供給新水的情況，但在水槽20的水溫上昇快，僅以從噴霧噴嘴22c的新水係難以進行水槽20內的溫度控制的情況，係於設置於後段濕式洗滌器22的下段之噴霧噴嘴22b亦供給新水為佳。
使用有關本實施例的氣體處理裝置10而進行處理對象氣體F的熱分解。電漿的直流電壓為在100V左右、將直流電流作為在60A常時放電。此時，作為作動氣體之氮氣氣體的流量，係成為25L(公升)/min左右。
在如此的條件下，將於100L/min的氮氣含有1L/min SiH4 、5L/min NH3 、1L/min NF3 的處理對象氣 體，導入2個前段濕式洗滌器18之各個，進行分解處理。其結果，在排氣風扇54的出口測定的SiH4 濃度、NH3 濃度、NF3 濃度係都在檢知界限的1ppm以下。
接著，關於有關本發明的第2實施例，根據第2圖而說明。第2實施例，係與上述之第1實施例比較，在反應器的內部更具備了：用以導入作為處理對象氣體的分解助劑之氧化性氣體或還原性氣體之分解助劑導入部62之點為不同。於是，在以下係僅說明關於此分解助劑導入部62，關於有關第2實施例之其他的部分之構成及作用效果，係作為援用在第1實施例的記載。
分解助劑導入部62，係具備：貯藏分解助劑之分解助劑貯藏槽62a、將分解助劑導入至反應器12的內部之分解助劑導入噴嘴62b、以及連通分解助劑貯藏槽62a與分解助劑導入噴嘴62b之分解助劑導入配管62c。而且，在本實施例，係作到從反應器12的外筒12a貫通水貯留部24及內筒12b而安裝分解助劑導入噴嘴62b。
在使用如此的分解助劑導入部62而導入氧化性氣體的情況，係不僅將處理對象氣體F以大氣壓電漿P進行熱分解，且可使已熱分解的處理對象氣體F氧化，藉由此而可將熱分解後的排出氣體G變換為無害的成分。也就是，可提高處理對象氣體F的除害效率。
例如：在處理對象氣體F為如以下的氣體之情況，藉由作為氧化性氣體而將氧導入於反應器12而可使處理對象氣體F在反應器12的內部氧化而變換為無害的水或二 氧化碳。
【化1】SiH4 ＋O2 → SiO2 ＋H2 O 【化2】Si(OC2 H5 )4 ＋602 → SiO2 ＋2CO2 ＋10H2 O 【化3】2PH3 ＋5O2 → 2H3 PO5 【化4】B2 H6 ＋3O2 → 2H3 PO3 【化5】2CO＋O2 → 2CO2
另外，在PFC氣體的情況，係藉由作為氧化性氣體而導入水，可將處理對象氣體F如以下地進行分解。
【化6】CF4 ＋2H2 O → CO2 ＋4HF 【化7】2C2 F6 ＋6H2 O＋O2 → 4CO2 ＋12HF 【化8】2NF3 ＋3H2 O → 6HF＋NO＋NO2 【化9】SF6 ＋4H2 0 → H2 SO4 ＋6HF
一方面，在導入了還原性氣體的情況，係可提高處理對象氣體F的除害效率。例如：藉由作為還原性氣體而導入氫或氨，而依照下述而可分解NF3 。
【化10】NF3 ＋3H2 → 3HF＋NH3 【化11】NF3 ＋NH3 → N2 ＋3HF
另外，在半導體製造程序之1個的CVD(化學氣相沈積)程序，被使用於矽氧化膜的形成之N2 O(亞氧化氮)亦可同樣地分解。
【化12】N2 O＋H2 → N2 ＋H2 O 【化13】3N2 O＋2NH3 → 4N2 ＋3H2 O
而且，在如化8所示地處理NF3 的情況，或是在因大氣壓電漿P的熱之高溫下，包含於水或空中的氧、與包含於空氣或作動氣體等的氮係進行反應而產生氮氧化物。藉由作為分解助劑而導入還原性氣體的情事，可分解此氮氧化物而變換為無害的氮與水。
【化14】NO＋NO2 ＋3H2 → N2 ＋3H2 O 【化15】NO＋NO2 ＋2NH3 → 2N2 ＋3H2 O
而且，在上述的例子，係表示：從反應器12的外筒12a貫通水貯留部24及內筒12b而安裝分解助劑導入噴嘴62b，於反應器12內直接導入氧化性氣體或還原性氣體的任一方的情況，但將分解助劑導入噴嘴62b安裝於處理對象氣體導入孔28附近或前段濕式洗滌器18等，在處理對象氣體F的氣體供給路導入這些氣體(也就是分解助劑)般地進行亦可。另外，以在反應器12內和氣體供給路的兩方導入分解助劑的氣體的方式進行亦佳。
使用有關第2實施例的氣體處理裝置10，若導入10L/min氫或7L/min氨於反應器12，則在第1實施例於排氣風扇54的出口產生100 ppm左右之氮氧化物濃度係下降至NO為10 ppm、NO2 為1 ppm。
另外，於50L/min的氮混合含有CF4 200cc/min的氣體、與CO 500cc/min而各別導入至2個前段濕式洗滌器18，進行分解處理。而且，將空氣作為分解助劑而導入5L/min。該結果，在排氣風扇54的出口測定之CF4 的分解率為98%、CO的濃度為0.5ppm。
接著，關於有關本發明的第3實施例，根據第3圖而說明。第3實施例，係與上述之第1實施例比較，更具備 在前段濕式洗滌器18使用的水W供給氨之氨供給裝置64之點為不同。於是，在以下係僅說明關於此氨供給裝置64，關於有關第3實施例之其他的部分之構成及作用效果，係作為援用在第1實施例的記載。
氨供給裝置64，係具備：貯藏氨之氨貯藏槽64a、連通氨貯藏槽64a與分枝配管40之氨供給配管64b、以及被安裝氨供給配管64b，將氨貯藏槽64a內的氨供給於分枝配管40內的氨供給幫浦64c。
藉由使用如此的氨供給裝置64而在前段濕式洗滌器18噴霧的水W添加氨，氨係在該水被導入至高溫的反應器12內的時侯進行氣化，此已氣化之氨係如在第2實施例所述般地，可在作為還原性氣體而有助於處理對象氣體F的除害的同時，分解氮氧化物。
而且，在上述的例子，係表示在以前段濕式洗滌器18噴霧的水W添加氨的情況，但代替此、或是與此一起對水供給手段16添加氨亦佳。
使用有關第3實施例的氣體處理裝置10，對送到前段濕式洗滌器18的水W，添加10cc/min之25%的氨水。由此，已氣化的氨係作為還原氣體而發揮作用，可抑制氮氧化物的產生。排氣風扇54的出口濃度，係在NO為25ppm、NO2 為1ppm。
有關本發明的第4實施例，係如第4圖所示地，以作為水供給手段16的其他的例子而使用複數的噴霧噴嘴66作為其特徵。在本實施例，係於內筒12b的內周部安裝4 個噴霧噴嘴66，於各別之噴霧噴嘴66係連接水供給配管36。由此，貯留於水槽20的水W係經由幫浦38而被供給於各別的噴霧噴嘴66而從噴霧噴嘴66噴射。被噴射的水W，係到達相對的內筒12b的內面而形成「浸濕壁」。
有關本發明的第5實施例，係如第5圖所示地，係以作為大氣壓電漿P而使用火焰的情況，代替在第1實施例的電漿產生裝置14而使用火焰產生裝置68，作為其特徵。
火焰產生裝置68，係使丙烷氣體燃燒而使為大氣壓電漿之1的火焰產生的裝置，以氣體燃燒器68a、與丙烷氣體供給裝置68b、與對氣體燃燒器68a供給燃燒用空氣之燃燒用空氣供給裝置68c構成。
丙烷氣體供給裝置68b，係對氣體燃燒器68a供給為燃料之丙烷氣體之物，具有貯藏丙烷氣體的丙烷氣體貯藏槽(無圖示)，以及連通此丙烷氣體貯藏槽與氣體燃燒器68a之丙烷氣體供給配管70。
另外，燃燒用空氣供給裝置68c，係對氣體燃燒器68a供給燃燒用空氣之物，具有燃燒用空氣供給風扇(無圖示)、以及連通此燃燒用空氣供給風扇與氣體燃燒器68a的燃燒用空氣供給導管72。
另外，在本實施例的丙烷氣體供給裝置68b，係於丙烷氣體供給配管70設置質量流量控制手段74。質量流量控制手段74，係控制通過丙烷氣體供給配管70而供給於氣體燃燒器68a之丙烷氣體的量之物、例如，根據來自檢 測反應器12的內部溫度的溫度計(無圖示)之溫度訊號，控制供給於氣體燃燒器68a的丙烷氣體的量之質量流量控制器。
而且，於燃燒用空氣供給裝置68c，係於燃燒用空氣供給導管72設置質量流量控制手段76。此質量流量控制手段76，係控制通過燃燒用空氣供給導管72而供給於氣體燃燒器68a之燃燒用空氣的量之物、例如，根據來自檢測反應器12的內部溫度的溫度計(無圖示)之溫度訊號，控制供給於氣體燃燒器68a的燃燒用空氣的量之質量流量控制器。
而且，有關本發明的氣體處理裝置，係不限於來自半導體程序之處理對象氣體F，亦可使用於來自LCD程序、MEMS製造程序的處理對象氣體F以及冷媒用氟氯碳化物的分解處理等。
10‧‧‧氣體處理裝置
12‧‧‧反應器
12a‧‧‧外筒
12b‧‧‧內筒
14‧‧‧電漿產生裝置
16‧‧‧水供給手段
18‧‧‧前段濕式洗滌器
20‧‧‧水槽
22‧‧‧後段濕式洗滌器
24‧‧‧水貯留部
36‧‧‧水供給配管
38‧‧‧幫浦
40‧‧‧分枝配管
42‧‧‧排水管
44‧‧‧熱交換器
46‧‧‧水溫計
48‧‧‧水供給配管
50‧‧‧新水供給配管
52‧‧‧流量調整裝置
54‧‧‧排氣風扇
56‧‧‧旁通管
58‧‧‧通氣閥
60‧‧‧大氣導入配管
62‧‧‧分解助劑導入部
64‧‧‧氨供給裝置
66‧‧‧噴霧噴嘴
P‧‧‧電漿射流
F‧‧‧排出氣體
G‧‧‧作動氣體
S‧‧‧(反應筒管壁內的)空間
[第1圖]表示本發明的一實施例(溢流式水供給)的氣體處理裝置之構成圖。
[第2圖]表示本發明的另外的實施例(導入分解助劑氣體)的氣體處理裝置之構成圖。
[第3圖]表示本發明的另外的實施例(添加氨)的氣體處理裝置之構成圖。
[第4圖]表示本發明的另外的實施例(噴霧式水供給)的氣體處理裝置之構成圖。
[第5圖]表示本發明的另外的實施例(氣體燃燒器)的氣體處理裝置之構成圖。
10‧‧‧氣體處理裝置
12‧‧‧反應器
12a‧‧‧外筒
12b‧‧‧ 內筒
14‧‧‧電漿產生裝置
14a‧‧‧電漿炬
14b‧‧‧直流電源
14c‧‧‧作動氣體供給裝置
16‧‧‧水供給手段
18‧‧‧前段 濕式洗滌器
18a‧‧‧洗滌器本體
18b‧‧‧噴霧噴嘴
20‧‧‧水 槽
22‧‧‧後段濕式洗滌器
22a‧‧‧洗滌器本體
22b‧‧‧噴霧 噴嘴
22c‧‧‧噴霧噴嘴
22d‧‧‧穿孔板
24‧‧‧水貯留部
26 ‧‧‧電漿導入孔
28‧‧‧處理對象氣體導入孔
30‧‧‧排出氣體 排出孔
32‧‧‧作動氣體供給配管
34‧‧‧質量流量控制手段
36‧‧‧水供給配管
38‧‧‧幫浦
40‧‧‧分枝配管
42‧‧‧排水 管
44‧‧‧熱交換器
46‧‧‧水溫計
48‧‧‧水供給配管
50‧‧‧ 新水供給配管
52‧‧‧流量調整裝置
54‧‧‧排氣風扇
56‧‧‧ 旁通管
56a‧‧‧旁通閥
58‧‧‧通氣閥
60‧‧‧大氣導入配管
P‧‧‧大氣壓電漿
F‧‧‧排出氣體
G‧‧‧作動氣體
W‧‧‧水

Claims (7)

  1. 一種氣體處理裝置，係具備：圍繞著大氣壓電漿以及朝向前述大氣壓電漿而供給的處理對象氣體，而在其內部進行前述處理對象氣體的熱分解的反應器、和將在內部產生的前述大氣壓電漿供給於前述反應器的非移轉型之電漿產生裝置；其特徵為：於前述反應器，係在設置用以將從前述非移轉型之電漿產生裝置供給的前述大氣壓電漿，導入至前述反應器內的電漿導入孔的同時，於前述電漿導入孔的周邊設置用以導入前述處理對象氣體的處理對象氣體導入孔，另外，設置用以將前述反應器的內面以水覆蓋的水供給手段，並且，該水供給手段，係具備有：儲存供給至該水供給手段處之水並將在前述反應器之內面作了流動的水回收之水槽、和將該水槽之水供給至前述反應器之內面的幫浦。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的氣體處理裝置，其中，於前述反應器的前段，係更設置著水洗前述處理對象氣體的前段濕式洗滌器。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項中之任一項所記載的氣體處理裝置，其中，在前述反應器內、或於前述反應器供給前述處理對象氣體的氣體供給路內的至少一方，更具備導入氧化性氣體或還原性氣體之任一方的分解助劑導入部。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的氣體處理裝置，其中，更具備：在前述水供給手段或在前述前段濕式洗滌器使用的水之至少一方供給氨的氨供給裝置。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的氣體處理裝置，其中，設置著：水洗從前述反應器排出之熱分解處理後的排出氣體的後段濕式洗滌器。
  6. 如申請專利範圍第2項所記載的氣體處理裝置，其中，設置：連接前述前段濕式洗滌器的入口側與設置於前述氣體處理裝置出口側的排氣風扇的入口側之常閉的旁通管、和在連接於前述排氣風扇的入口側，經由通氣閥而從前述反應器排出之熱分解處理後的排出氣體的流路，導入大氣的大氣導入配管。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的氣體處理裝置，其中，具有：測定貯留於前述水槽之水的溫度的水溫計、和接受來自前述水溫計的水溫訊號，以已貯存於前述水槽的水的水溫成為一定的方式進行控制的水溫調整手段。
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