WO1998006977A1

WO1998006977A1 - Combustion type harmful substance removing apparatus

Info

Publication number: WO1998006977A1
Application number: PCT/JP1997/002800
Authority: WO
Inventors: Fumitaka Endoh; Maya Yamada; Shuichi Koseki; Shinichi Miyake; Akihiko Nitta; Yoshiaki Sugimori
Original assignee: Japan Oxygen Co Ltd; Nippon Sanso Corp
Current assignee: Japan Oxygen Co Ltd; Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 1999-02-14
Also published as: KR19990044547A; KR100500786B1; TW342436B; US6234787B1

Description

明細書燃焼式除害装置技術分野

本発明は、燃焼式除害装置に関し、詳しくは、半導体や L C Dを製造する装置から排出される排ガス等の被処理ガス中に含まれる毒性ガス，可燃性ガス，腐食性ガス等の有害成分を燃焼や熱分解により無害化するためのガス処理装置における燃焼チヤンバーの構造に関する。背景技術

例えば、半導体や L C Dを製造する装置からは、可燃性又は支燃性の有害成分を含むガスが排ガスとして排出されるため、これらの有害成分の除害（無害化）処理を行ってから排ガスを排出する必要がある。このような排ガスの除害処理を行うための装置の一つとして、燃焼式除害装置が知られている。

この燃焼式除害装置は、排ガスに含まれる各種有害成分を燃焼させたり、熱分解させたりして除害処理を行うもので、燃焼バーナーから前記排ガスや支燃性ガス等を燃焼チャンバ一内に噴出させて燃焼させる構造を有している。

この燃焼式除害装置で排ガスを燃焼処理すると、粉状の固体酸化物が生成することがあり、生成した固体酸化物が燃焼チャンバ一の内面に付着して燃焼処理に悪影響を及ぼすことがある。このため、従来は、排ガスの処理量に比べて燃焼チヤンバ一を大きく形成し、付着物による影響を少なくしたり、あるいは、付着した固体酸化物を機械的に搔き落とす手段を設けたりしていた。

し力し、燃焼チャンバ一を大きくすると、装置コストが上昇し、装置も大型化する不都合があり、さらに、搔き落とし手段を設けた場合は、装置構成が複雑となり、装置コストが更に上昇するだけでなく、メンテナンス性にも問題が出てくる。

本発明の目的は、燃焼チャンバ一内面への固体酸化物等の粉状体の付着を低コストで確実に防止することができる燃焼式除害装置を提供することにある。発明の開示

本発明は、有害成分を含む被処理ガスを燃焼バ一ナ一を介して燃焼チャンバ一内に噴出させて燃焼あるいは熱分解させることにより除害処理を行う燃焼式除害装置の燃焼チヤンバ一を、外周壁及び多孔性材料からなる内周壁との二重壁構造で形成し、前記外周壁と前記内周壁との間に圧力気体を導入する気体導入手段を設けている。

この構成によって、前記外周壁と前記内周壁との間に導入された圧力気体が、前記內周壁の多孔性材料のポアから燃焼チャンバ一内に噴出するので、その喰出力により、被処理ガスの燃焼処理で発生した固体酸化物やその他の粉状体が内壁の内面に付着することを防止できる。したがって、低コスト、雀スペース、かつ、簡単な構造で、燃焼室チャンバ一の内面への固体酸化物等の粉状体の付着を防止でき、長期間にわたって安定した状態で除害処理を行うことができる。

また、本発明は、上述の改良された燃焼チャンバ一は、前記内壁の内面に液体を供給する液供給手段を備えている。このことによって、燃焼チャンバ一内部の溶接部等に付着する粉状体も、簡単に除去することができるので、粉状体除去のために装置を分解する必要がほとんどなくなり、保守に要するコストを大幅に低減することができる。

さらに、本発明は、前記燃焼バーナーに被処理ガスを導入する被処理ガス導入経路に、分岐経路を設け、該分岐経路に除害処理手段を設けるとともに、前記被処理ガス導入経路と前記分岐経路との分岐部に、前記燃焼バーナーと前記除害処理手段とへの経路を切換える切換弁を設けている。このことによって、燃焼チヤンバ一内における除害処理を停止したときにも、被処理ガスの除害処理を継続して行うことができるので、半導体製造装置等の被処理ガス供給源の運転を停止させる必要がなく、不良品の発生を防止でき、生産性を低下させることもない。また、本発明は、前記除害処理手段に、被処理中の有害成分を吸着等により除害処理する除害剤を充填した除害筒を用いることにより、装置コストゃ運転コストを低く抑えることができ、除害処理手段の設置スペースも小さくすることができる。また、既存設備にも容易に対応することができる。

さらに、本発明は、前記燃焼バーナー及び燃焼チャンバ一内に残留する被処理ガスを前記除害処理手段に向けて排出するパージガス導入経路を備えることにより、半導体製造装置等の被処理ガス供給源の運転を停止させることなく、燃焼バ —ナ一及び燃焼チヤンバ一内の有害成分や燃焼成分がパージすることができるので、燃焼バーナー及び燃焼チヤンバーを分解点検しても有害成分が放出されることがなく、安全に作業を進めることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の燃焼式除害装置の第 1形態例を示す断面図である。

図 2は、本発明の燃焼式除害装置の第 2形態例を示す断面図である。

図 3は、本発明の燃焼式除害装置の第 3形態例を示す系統図である。

図 4は、実験例 1で用いた燃焼式除害装置を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の形態例を、図面を参照してさらに詳細に説明する。

図 1に示す燃焼式除害装置の第 1形態例は、燃焼チヤンバー 1 と、該燃焼チヤンバ一 1の上部中央に設けられた燃焼パーナ一 2と、前記燃焼チヤンバ一 1に設けられた着火用のパイ口ットバーナー 3及ぴ気体導入手段である気体導入ノズル 4とを含んでいる。

前記燃焼チャンバ一 1は、通常の金属材料等で形成された筒状の外周壁 1 1 と、多孔性材料で形成された筒状の内周壁 1 2とを同軸上に配置した二重壁構造に形成されている。前記燃焼チャンバ一 1の上部には、塞ぎ板 1 3が設けられている。前記外周壁 1 1と内周壁 1 2との間の下部には、塞ぎ板 1 4が設けられている。

前記外周壁 1 1及び塞ぎ板 1 3， 1 4の材質は、所定の耐熱性や強度を有していればよく、各接続部を溶接やフランジ結合等で確実に接合できれば任意のものを使用することが可能である。前記内周壁 1 2に用いる多孔性材料は、セラミツク焼結体や焼結金属等の微細な通気孔（ポア）を全体に均一に有するものを使用することができ、耐熱性や強度を満足すれば材質に特に制限はなく、ポアサイズゃメッシュサイズにも特に制限はない。前記外周壁 1 1と内周壁 1 2との間隔は、この間の空間 1 5に導入される圧力気体が内周壁 1 2の壁面に均等に行き渡る程度であればよく、燃焼チヤンバー 1の大きさや圧力気体の導入条件、気体導入ノズル 4の設置位置や設置数等に応じて適宜な問隔にすることができる。

前記パイロットバーナー 3は、前記燃焼チャンバ一 1の周壁上部に、前記外周壁 1 1及び内周壁 1 2を貫通して設けられている。このパイロットバーナー 3は、通常の点火プラグ付きのものであって、経路 1 6から供給される燃料と支燃性ガス、例えばプロパンガスと空気とを混合したガスに点火ブラグで点火して燃焼させ、前記燃焼バ一ナ一1から噴出するガスを着火するものである。

前記気体導入ノズル 4は、前記外周壁 1 1に設けられており、経路 1 7から供給される圧縮空気等の圧力気体を前記空問 1 5内に導入する。この気体導入ノズル 4は、燃焼チャンバ一 1の大きさなどに応じて複数本を設置してもよく、その取付位置にも制限はない。また、圧力気体を前記空間 1 5内に均等に拡散できるように、気体導入ノズル 4の先端にバッフル板を対向配置させてもよい。

前記圧力気体は、燃焼チャンバ一 1内の燃焼処理に悪影響を与えるものでなければ、空気や不活性ガス等の任意の気体を適当な圧力に昇圧して用いることができる。また、前記圧力気体の供給圧力や供給量は、任意であり、内周壁 1 2のポァを通過可能な圧力で、燃焼処理に悪影響を与えることなく、内周壁 1 2の内面への粉体の付着を抑えられる量であればよく、装置の強度や圧力気体の供給コスト等を含めて適当に設定すればよい。

前記燃焼チャンバ一 1の下部開口 1 8は、燃焼ガスを冷却するための冷却水噴出用スプレーノズル 1 9を備えたチャンバ一 2 0を介して排気処理装置（図示せず）に接続されている。

前記燃焼パーナ一 2は、被処理ガスが供給される被処理ガス流路 2 aを中心に

、窒素ガス等が供給されるリフトガス流路 2 b，燃焼用空気等が供給される一次空気流路 2 c，二次空気又は窒素ガス等が供給される流路 2 dを含む四重管構造である。この燃焼バーナー 2及び前記パイロットバーナー 3は、被処理ガスを燃焼処理するために用いられる各種構造のものを用いることが可能であり、被処理ガスの成分や処理量に応じて適宜な構造のものを選択使用することができる。このように、燃焼チャンバ一 1の内周壁 1 2を多孔性材料で形成するとともに、前記外周壁 1 1 と内周壁 1 2との間の空問 1 5に圧力気体を導入することにより、多孔性材料のポアを介して圧力気体が内周壁 1 2の内面に噴出するので、その噴出力により、被処理ガスの燃焼処理で発生した固体酸化物やその他の粉状体が内周壁 1 2の内面に付着することを防止できる。

これにより、被処理ガスの燃焼処理により粉状の固体酸化物が生成したり、被処理ガス中に粉状体が同伴されたりした場合でも、これらの粉状体が内周壁 1 2 の内面に付着することがないので、長期間にわたって安定した状態で燃焼処理を行うことができる。

また、内周壁 1 2の内面への粉状体の付着が防止できるため、燃焼チャンバ一 1を小型化でき、燃焼チャンバ一 1を二重壁構造として圧力気体を導入する気体導入ノズル 4を設けるだけでよいため、構造も簡単であり、装置コストや運転コス卜の低減を図ることができる。

次に、図 2に示す燃焼式除害装置の第 2形態例について説明する。

この燃焼式除害装置は、燃焼チャンバ一 1の内周壁 1 2内の上部に内周壁 1 2 内面に水等の液体を供給する液供給手段としての付着物除去用スプレーノズル 5 が設けられている。前記外周壁 1 1の内面には、前記流体ノズル 4の先端に対向するバッフル板 6が設けられている。このバッフル板 6は、流体ノズル 4から導入される圧力気体を前記外周壁 1 1 と内周壁 1 2との間の空間 1 5内に拡散するためのものである。パイロットバーナー 3の後端には、該パイロットバ一ナ一 3 を介して燃焼チャンバ一 1内の火炎の状態を確認するための火炎検出器 7が設けられている。燃焼バーナー 2 1は、予燃焼チャンバ一 8を介して燃焼チャンバ一 1に設けられている。その他の構成は、図 1に示す第 1形態例の燃焼式除害装置の構成と略同様である。

尚、前記燃焼バーナー 2 1は、被処理ガス流路を中心に、リフトガス流路，被処理ガス燃焼用支燃性ガス流路，燃料ガス用支燃性ガス流路及び燃料ガス流路を含む五重管構造である。

このように構成された燃焼式除害装置の作用について以下に説明する。

図 1に示す第 1形態例の燃焼式除害装置の構造により、内周壁 1 2の内面への粉状体の付着は防止することができるが、内周壁 1 2を貫通する前記パイロットバーナー 3や内周壁 1 2に取付けられる温度検出器（図示せず）等は、それぞれの部品の先端部が内周壁 1 2に溶接により固定されている。したがって、これらの溶接部⁹においては、前記内周壁 1 2の多孔性材料のポアが溶接により塞がれた状態になり、この部分の多孔性状態が損なわれて圧力気体が噴出しない状態になるため、燃焼処理の経過に伴って溶接部 9の内面側に粉状体が付着することがある。

通常、これらの溶接部 9に粉状体が付着した程度では、燃焼処理に著しい悪影響を与えることはないが、長期的なトラブル防止の観点からは、溶接部 9に付着した粉状体も除去することが望ましい。さらに、図 2に示すように、燃焼室下部に燃焼ガスを冷却するための冷却水噴出用スプレーノズル 1 9を備えている場合は、該スプレーノズル 1 9や前記チャンバ一 2 0内の冷却水供給配管 2 2の上面にも粉状体が付着堆積するので、この粉状体も除去しておくことが好ましい。このようなことから、燃焼チャンバ一 1の内周壁 1 2内に付着物除去用スプレ —ノズル 5を設けて水やアルカリ水溶液等の液体を、內周壁 1 2の内面、特に前記溶接部 9に向けて吹付けるようにすることにより、溶接部 9や冷却水噴出用スプレーノズル 1 9等に付着した粉状体を、装置を分解することなく簡単に除去することができる。

内周壁 1 2の内面に液体を供給する液供給手段としては、液体が内周壁 1 2の内面に沿つて流れ落ちる程度に液体を流出させるものであってもよいが、液体を適度な力で噴出する付着物除去用スプレーノズル 5を用いることにより、噴出した液体の衝撃力で粉状体を効率よく除去することができる。付着物除去用スプレ —ノズル 5には、フルコーン，フラット等の各種タイプのものを使用することができ、燃焼チヤンバ一 1の大きさあるいは溶接部 9の数や位置に応じて適当な位置に適当な個数を設置することができ、液体の噴出方向も任意に設定することができる。

さらに、燃焼チャンバ一 1の下部に前記冷却水噴出用スプレーノズル 1 9が設けられている場合は、前記冷却水供給配管 2 2から分岐した配管を付着物除去用スプレーノズル 5に接続することができる。一方、付着する粉状体の性状に応じて噴出させる液体をアル力リ水溶液等を用いることにより、粉状体を更に確実に除去することができる。

また、水等による粉状体の除去は、装置の運転を停止して内周壁 1 2が所定温度以下に冷えてから行うものであるから、内周壁 1 2の温度を測定する温度測定手段を設けるとともに、付着物除去用スプレーノズル 5に水等を供給する配管に、前記温度測定手段からの信号で内周壁 1 2の温度が設定温度以下のときにのみ開く自動弁を設けておくことにより、運転中の内周壁 1 2が高温のときに水等が供給されることを防止できる。

次に、図 3に示す燃焼式除害装置の第 3形態例について説明する。

この燃焼式除害装置は、図 2に示す第 2形態例と略同様の構成の燃焼式除害装置を含んでいる。すなわち、燃焼チャンバ一 1、着火用パイロットバーナー 3、気体導入ノズル 4、付着物除去用スプレーノズル 5、バッフル板 6、予燃焼チヤンバー 8、外周壁 1 1、内周壁 1 2、塞ぎ板 1 3， 1 4、前記外周壁 1 1と内周壁 1 2との間の空間 1 5、燃焼チャンバ一 1の下部開口 1 8に接続される冷却水噴出用スプレーノズル 1 9を備えたチャンバ一 2 0及び燃焼バ一ナ一 2 1等は図 2のそれらと略同様の構成である。

符号 2 3は、半導体製造装置等の被処理ガス供給源（図示せず）から排出される被処理ガスを導入する被処理ガス導入経路であって、分岐部 2 4において燃焼バーナー 2 1へ被処理ガスを供給する主経路 2 5と、分岐経路 2 6とに分岐される。

前記主経路 2 5は前記燃焼バーナー 2 1の被処理ガス流路に接続されている。また、リフトガス導入経路 2 7，被処理ガス燃焼用支燃性ガス導入経路 2 8，燃料ガス用支燃性ガス導入経路 2 9及ぴ燃料導入経路 3 0が、前記燃焼バーナー 2 1のリフトガス流路，被処理ガス燃焼用支燃性ガス流路，燃料ガス用支燃性ガス流路及び燃料ガス流路に、それぞれ接続されている。

前記冷却水噴出用スプレーノズル 1 9に冷却水を供給する冷却水供給配管 2 2 には、電磁弁 3 1が設けられている。該冷却水供給配管 2 2の電磁弁 3 1の上流で分岐した分岐管 3 2は、電磁弁 3 3を介して前記付着物除去用スプレーノズル 5に接続している。

前記チヤンバー 2 0の下部には、有底筒状の排気チヤンバ一 3 4が設けられている。該排気チャンバ一 3 4には、水封式の真空ポンプ 3' 5及び気液分離器 3 6 を備えた処理ガス排気経路 3 7と、燃焼チャンバ一 1，予燃焼チャンバ一 8及び燃焼バーナー 2 1内のガスを排出するためのパージガス導入経路 3 8とが設けられている。符号 3 9は該パージガス導入経路 3 8に設けた弁である。

前記被処理ガス導入経路 2 3の分岐部 2 4には、被処理ガス経路を切換えるための切換弁が設けられている。本形態例においては、主経路 2 5に切換弁 4 0が、分岐経路 2 6に切換弁 4 1がそれぞれ設けられている。該分岐経路 2 6は、切換弁 4 1を介して除害処理手段 4 2に接続している。該除害処理手段 4 2に接続された排気経路 4 3は、前記処理ガス排気経路 3 7に合流している。

本形態例における除害処理手段 4 ]は、被処理ガス中の有害成分を吸着したり、化学反応により無害化したりする乾式除害剤、例えば、水酸化第二銅や酸化銅等を主成分とした除害剤を充填した除害筒である。該除害筒で除害処理された処理ガスは、前記排気経路 4 3から排気される。

まず、通常の運転状態では、主経路 2 5の切換弁 4 0が開、分岐経路 2 6の切換弁 4 1が閉、付着物除去用スプレーノズル 5の電磁弁 3 3が閉、冷却水噴出用スプレーノズル 1 9の電磁弁 3 1が開、パージガス導入経路 3 8の弁 3 9が閉である。燃焼バーナー 2 1の各流路には、主経路 2 5，リフトガス導入経路 2 7，被処理ガス燃焼用支燃性ガス導入経路 2 8，燃料ガス用支燃性ガス導入経路 2 9 及び燃料導入経路 3 0からそれぞれ、有害成分を含有する被処理ガス，リフトガス，被処理ガス燃焼用支燃性ガス，燃料ガス用支燃性ガス及び燃料が供給され、該燃焼バーナー 2 1から噴出されるガスは、パイ口ットバーナー 3のパイ口ット火炎にて着火する。

これにより、被処理ガス中の有害成分は、燃焼バーナー 2 1の燃焼火炎中で燃焼したり、熱分解したりして無害化され、燃焼時に発生した固体酸化物は、内壁 1 2の多孔性材料を通って噴出する圧縮空気により内面への付着を抑えられ、燃焼ガスと共にチャンバ一 2 0に流下する。チャンバ一 2 0に流下した燃焼ガス等は、冷却水噴出用スプレーノズル 1 9から噴出する冷却水で冷却され、排気チヤンバー 3 4から固体酸化物及び冷却水と共に真空ポンプ 3 5にて吸引され、気液分離器 3 6で冷却水等と分離して処理ガス排気経路 3 7から排気される。一方、真空ポンプ 3 5での撹拌作用により冷却水中に懸濁した固体酸化物は、気液分離器 3 6から冷却水と共に経路 4 4に抜出され、固液分離等の後処理が行われる。このように、本形態例における除害処理は、通常の運転状態では、燃焼チャンバ一 1における燃焼除害処理のみで行うようにしている。

前記燃焼チャンバ一 1の內周壁 1 2の内面に付着した固体酸化物を除去する際には、切換弁 4 1を開くとともに切換弁 4 0を閉じ、切換弁 4 0より下流の主経路 2 5，燃焼パーナ一 2 1，予燃焼チャンバ一 8 , 燃焼チャンバ一 1，チャンバ一 2 0及び排気チャンバ一 3 4等内に未処理の有害成分が残らないようにして燃焼運転を停止させる。なお、切換弁 4 0を閉じるタイミングは、例えば、半導体製造装置等の運転状況に応じて被処理ガス導入経路 2 3を流れる被処理ガス中の有害成分量が少なくなるときを見計らって行うようにしてもよく、あるいは、被処理ガス導入経路 2 3の適当な位置に希釈ガス導入経路 4 5から希釈ガスを導人して燃焼チャンバ一 1内等に流入する有害成分濃度を低下させてから行うようにしてもよい。いずれにしても、燃焼チャンバ一 1内に規定濃度以上の有害成分が残留しないようにすればよい。

そして、燃焼チャンバ一 1内の温度が十分に冷却されたことを温度センサ一（図示せず）で検知した後、付着物除去用スプレーノズル 5から水等を噴射して内周壁 1 2の内面の付着物を除去する。この間、半導体製造装置等から排出された有害成分を含む被処理ガスは、被処理ガス導入経路 2 3から分岐経路 2 6に流れ、除害処理手段 4 2内の除害剤により除害処理されて排気経路 4 3から排気される。

したがって、燃焼チャンバ一 1内の付着物除去、その他の保守作業を行っている問も、除害処理手段 4 2による被処理ガスの除害処理を継続することができるので、半導体製造装置等の被処理ガス供給源の運転を継続して行うことができ、生産性を大幅に向上させることができる。

また、燃焼チャンバ一 1による除害処理の運転に異常が発生して、その運転を緊急停止させる場合は、有害成分が処理ガス排気経路 3 7から排出されるのを防止するため、直ちに真空ポンプ 3 5を停止させるとともに、分岐経路 2 6の切換弁 4 1を開いて被処理ガスを除害処理手段 4 2に導入する。そして、切換弁 4 0 より下流の主経路 2 5，燃焼バーナー 2 1，予燃焼チャンバ一 8，燃焼チャンバ一 1 , チャンバ一 2 0及び排気チャンバ一 3 4等内に至る問に残留する有害成分を排出するため、弁 3 9を開いてパージガス導入経路 3 8から窒素ガス等のパージガスを燃焼チャンバ一 1内に逆方向に導入し、有害成分を含むガスを分岐経路 2 6に向けて流し、除害処理手段 4 2に導入して除害処理を行う。燃焼チャンバ一 1内等のパージを十分に行った後、切換弁 4 0を閉じるとともに、弁 3 9を閉じる。

これにより、燃焼チャンバ一 1内の有害成分や燃焼成分がパージされるので、半導体製造装置等の被処理ガス供給源の運転を停止せずに、燃焼バーナーや燃焼チャンバ一等の分解点検作業を安全に進めることができる。

このパ一ジを行うに当たっては、パージガス導入経路 3 8を設けずに、燃焼バ —ナー 2 1や気体導入ノズル 4等から燃焼チャンバ一 1內にパージガスを導入することもできるが、パージガス導入経路 3 8によってパージガスを燃焼チャンバ一 1内の下流側から導入することにより、燃焼チヤンバー 1内の有害成分等を効率よく除害処理手段 4 2に向けて排出することができる。

さらに、前述の如く、排ガスの除害処理を除害処理手段 4 2で継続して行うことができるので、例えば、被処理ガス供給源である半導体製造装置を停止させる必要がなくなり、成膜途中のウェハ一の成膜操作を最後まで行うことができ、該ウェハ一が不良品となることがなく、ウェハ一のロスを無くすことができる。なお、除害剤の処理能力に応じて希釈ガス導入経路 4 5から希釈ガスを導入し、有害成分濃度を下げることにより、除害処理手段 4 2での除害処理を一層確実に行うことができる。また、半導体製造装置等の運転状態が、有毒成分や有害成分等を使用していない状態のとき、例えば、被処理ガス組成が窒素と水素とである場合には、希釈ガス導入経路 4 5から窒素ガスのような希釈ガスを導入して水素濃度を低下させるだけで被処理ガスを大気中に放出することもできる。

さらに、前記除害処理手段 4 2は、上述の除害筒以外に、他の除害手段、例えば、周知の湿式除害装置等も用いることができるが、上述の乾式除害剤を充填した除害筒の場合は、充填筒と簡単な配管及び弁を設けるだけで実施することができ、除害処理に際して加熱や冷却，液の循環等の操作を全く必要とせず、各種ュ一ティリティが不要であり、排ガスを導入するだけで除害処理を行えるため、燃焼チャンバ一 1による除害処理手段の予備として最適である。特に、乾式除害剤として水酸化第二銅を用いることにより、半導体製造装置等で使用する各種有害成分を効率よく確実に除害処理することができる。

また、各経路に設ける弁としては、通常、各部の流量や温度に応じて自動的に開閉する自動弁を使用するが、主経路 25の切換弁 40に停電時に閉じる弁を、分岐経路 26の切換弁 4 1に停電時に開く弁を、それぞれ用いることにより、停電が発生した際にも瞬時に被処理ガスを除害処理手段 4 2に導入して除害処理を行うことができ、安全性をより高めることができる。

なお、予燃焼チャンバ一や燃焼バーナーの構造や形状は任意であり、従来から用いられているものでも用いることができる。

以下、上記形態例に基づく実験例について説明する。

実験例 1

図 4に示す構造の燃焼式除害装置を使用してシランの除害処理を行った。この燃焼式除害装置の燃焼チャンバ一 1は、外径 21 6. 3mmのステンレス鋼からなる外周壁 1 1 と、外径 1 50mm, 厚さ 3mm、公称濾過精度 1 00 μπιのステンレス鋼製焼結金属からなる内周壁 1 2とにより形成した高さ 30 Ommの二重壁構造である。燃焼チャンバ一 1の上部中央には、予燃焼チャンバ一 8を介して五重管構造の拡散方式の燃焼パーナ一 21を設けた。燃焼チャンバ一 1の周壁上部には、パイロットバ一ナ一 3を取付けた。燃焼チャンバ一 1の下部開口 1 8 は、燃焼ガスを冷却するための冷却水噴出用スプレーノズル 1 9を備えたチャンバ一 20を介して排気処理装置（図示せず）に接続した。

前記燃焼バーナー 21には、中心の被処理ガス流路にシラン（S i H₄) 3 % を含む窒素ガス（N₂) を毎分 1 50リットルで、その外周のリフトガス流路に窒素ガス（N₂) を毎分 1 0 リツトルで、その外周のシラン燃焼用支燃性ガス流路に空気を毎分 100リツトルで、さらにその外周の燃料燃焼用支燃性ガス流路に空気を毎分 1 25リツトルで、その外周の燃料流路にプロパンガス（LPG) を毎分 5リットルで、それぞれ供給した。

また、パイロットバーナー 3には、毎分 1 リットルのプロパンガスと毎分 22 リットルの空気とを混合したガスを供給した。外周壁 1 1と内周壁 1 2との間の空間 1 5には、気体導入ノズル 4から圧力 4 k g Z c m ² Gの圧縮空気を毎分 1 6 5 リットルで供給した。なお、気体導入ノズル 4の先端にはバッフル板 6を配設した。

上記条件で 8時間運転した後、燃焼チャンバ一 1を開放して内部を点検したところ、内周壁 1 2の内面に粉末の付着は見られなかった。また、排気処理装置から排出されるガス中のシラン濃度は、運転中、常に許容濃度である 5 p p mの 1 / 1 0未満であった。

比較例

実験例 1の内周壁を外径 1 6 5 . 2 m mのステンレス鋼製とし、気体導入ノズル 4からの圧縮空気の導入を止めた以外は、実験例 1と同じ条件でシランの除害処理を行った。 8時間運転した後に燃焼チャンバ一内を点検したところ、内周壁の内面に 5〜6 c mの厚さで粉末（S i 0₂ ) が付着していた。

実験例 2

実験例 1の条件で、図 4に示す構造の燃焼式除害装置を連続して 1 6 8時間運転した後に燃焼チャンバ一 1内を点検したところ、パイロットバーナー 3の溶接部 9の周辺や冷却水噴出用スプレーノズル 1 9の上面に 1 5〜2 0 m mの厚さで粉末（S i 0₂ ) が付着していた。なお、この場合であっても、排気処理装置から排出されるガス中のシラン濃度は、運転中、常に許容濃度である 5 p p mの 1 / 1 0未満であった。

そこで、図 2に示したように、燃焼チャンバ一 1の内周壁 1 2内の上部に、内周壁 1 2の内面に水を吹付ける付着物除去用スプレーノズルを 3個取付けた。そして、 1 6 8時間連続して燃焼処理を行った後、内周壁 1 2の温度が 5 0 °C 以下になつてから、スプレーノズルから水を内周壁 1 2の内面に 1 0分間噴射させた。

その後、燃焼チャンバ一 1を開放して内部を点検したところ、内周壁 1 2の内面はもちろん、パイ口ットバーナー 3の溶接部 9の周辺や冷却水噴出用スプレーノズル 1 9の上面にも粉状体の付着は認められなかった。

実験例 3 図 3に示す構成の装置を使用し、除害処理手段 4 2として、水酸化第二銅を主成分とする除害剤を充填した除害简を用いた。半導体製造装置等から排出される排ガスに相当する被処理ガスとしては、窒素ガス中にシラン 3 %を含む試験ガスを使用した。燃焼バ一ナ一 2 1から試験ガスを毎分 1 5 0リツトルで燃焼チャンバー 1内に噴出して燃焼除害処理を行った。このとき、処理ガス排気経路 3 7から排出される処理ガス中のシラン濃度は、許容濃度である 5 p p mの 1 / 1 0未満であった。

3時間経過後、切換弁 4 1を開くとともに切換弁 4 0を閉じ、試験ガスを分岐経路 2 6から除害処理手段 4 2に導入して除害処理を行った。

この際、切換弁 4 0を閉じた後、切換弁 4 0から排気チャンバ一 3 4に至る問に残留する試験ガスが無くなる時間を考慮して 3 0分後に燃焼バーナー 2 1の燃焼運転を停止させた。そして、燃焼チャンバ一 1内の温度が 5 0 C以下になったときに付着物除去用スプレーノズル 5から水をスプレーして内周壁 1 2の内面の付着物の除去を行った。その後、切換弁 4 0を開き、パイロットバーナー 3及び燃焼バーナー 2 1から噴出するガスに着火し、燃焼チャンバ一 1内の温度が 2 0 0 °Cを超えた時点で切換弁 4 1を閉じて燃焼チャンバ一 1による除害処理を再開した。

燃焼チャンバ一 1による除害処理の運転再開までの間に除害処理手段 4 2から排気経路 4 3に排出されたガス中のシラン濃度は、許容濃度の 1 / 1 0未満であつた。

実験例 4

試験ガスとしてシラン 3 %を含む窒素ガスを用い、実験例 3と同様にして燃焼チャンバ一 1での燃焼除害処理を行っているときに、燃焼バーナー 2 1の燃焼を急停止させ、これと同時に、分岐経路 2 6の切換弁 4 1を開いて除害処理手段 4 2による除害処理を開始した。また、真空ポンプ 3 5も略同時に停止させ、パイ口ットバーナー 3も消火した。

パージガス導入経路 3 8の弁 3 9を開いて燃焼チャンバ一 1内に窒素ガスを毎分 3 0 0リツトルで導入し、燃焼チャンバ一 1内のガスを逆流させて除害処理手段 4 2に向けて流した。この窒素ガスによるパージを 3 0分間行った後の燃焼チヤンバ一 1内のガス中には、シランは検出されなかった。 'また、燃焼チャンバ一 1による除害処理運転再開も問題なく行うことができた。

燃焼チャンバ一 1による除害処理運転の緊急停止から運転再開までの問に除害処理手段 4 2から排気経路 4 3に排出されたガス中のシラン濃度は、実験例 3と同様に、許容濃度の 1 1 0未満であった。

Claims

求の範囲

1 . 有害成分を含む被処理ガスを燃焼バーナーを介して燃焼チャンバ一内に噴出させて燃焼あるいは熱分解させることにより除害処理を行う燃焼式除害装置であって、前記燃焼チャンバ一は、外周壁及び多孔性材料からなる内周壁との二重壁構造で形成され、前記外周壁と前記内周壁との間に圧力気体を導入する気体導入手段を設けた燃焼式除害装置。

2 . 前記燃焼チャンバ一は、前記内壁の内面に液体を供給する液供給手段を備えている請求項 1記載の燃焼式除害装置。

3 . 前記燃焼バーナーに被処理ガスを導入する被処理ガス導入経路に分岐経路を設け、該分岐経路に除害処理手段を設けるとともに、前記被処理ガス導入経路と前記分岐経路との分岐部に、前記燃焼パーナ一と前記除害処理手段とへの経路を切換える切換弁を設けた請求項 1記載の燃焼式除害装置。

4 . 前記除害処理手段は、被処理中の有害成分を吸着等により除害処理する除害剤を充填した除害筒である請求項 3記載の燃焼式除害装置。

5 . 前記燃焼バーナー及び燃焼チャンバ一内に残留する被処理ガスを前記除害処理手段に向けて排出するパージガス導入経路を備えている請求項 3記載の燃焼式除害装置。