气体处理装置及气体处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种气体处理装置，其采用将氮用作工作气体的大气压等离子体，能够热分解处理对象气体而不副产氮氧化物。对于围绕大气压等离子体Ｐ及向大气压等离子体Ｐ供给的处理对象气体Ｆ、其内部具有进行处理对象气体Ｆ的热分解的反应器２２、使用氮气作为工作气体Ｇ的等离子体分解机１２，设置在含有从等离子体分解机１２排出的热分解后的处理对象气体Ｆ与工作气体Ｇ的排气Ｒ中不混入氧和水分的状态下，将排气Ｒ冷却到至少不生成氮氧化物的温度的冷却部１４，从而制成解决了上述课题的气体处理装置１０。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对含有对人体有害的气体、使地球变暖的气体、臭氧 层破坏气体的气体，特别是从半导体、液晶等的制造工艺中排出的气 体进行分解处理的装置及其方法。
技术介绍
在半导体、液晶等的制造工艺中，使用各种氟化合物气体作为清洁气、蚀刻气体等。这种氟化合物被称作"PFCs等"，其代表性例子， 可以举出CF4、 C2F" C3F8、 C4F8、 CsF8等全氟烃，CHF3等氢氟烃及SF6、 NF3等无机含氟化合物等。而且，半导体、液晶等的制造工艺中使用的各种PFCs等，与用作 载气、净化气体等的N2、 Ar或用作添加气体的02、 H2、冊3、 C仏等一 起作为排气被排出。其中，上述排气中PFCs等所占的比例与N2、 Ar等其他气体相比 很少，但该PFCs等的地球变暖系数(GWP)与C02相比非常大，为数 千~数万倍，大气寿命与CO,相比，也长达数千 数万年，即使向大 气中少量排放，其影响甚大。另外，以C仏、(^6为代表的全氟烃，已 知由于C-F键稳定(键能大到130kcal/mol)，不易分解。因此，进 行了从排气中除去使用过的PFCs等的各种技术的开发。作为釆用热分解对含有这种难分解性PFCs等的气体(下面简称 "处理对象气体")除害的技术，如图9所示，提出了在等离子体焰 炬l的电极la、 lb之间送给工作气体G，同时在电极la、 lb之间外 加放电电压从而向反应器2内喷出大气压等离子体P，向该大气压等 离子体P供给处理对象气体F从而使处理对象气体F热分解的等离子 体分解机3 (例如，参见专利文献1)。对于该采用了大气压等离子体P的等离子体分解机3，通过使用 氮气作为工作气体G，大气压等离子体P的温度达到约为数千~数万 。C左右(这种情况下，大气压等离子体P的气氛温度也达到数千匸) 的超高温，能够瞬时将处理对象气体，特别是全氟烃等难分解性处理 对象气体F热分解而除害。而且，含有从等离子体分解机3排出的热分解后的处理对象气体 F和工作气体G的高温排气R，通过在等离子体分解机3后紧接着的湿 式涤气器(未图示)中接受水的喷射，在除去排气R中含有的粉粒的 同时，利用该水的蒸发潜热等进行排气R的冷却。特开2000 - 334294号公报(图2)
技术实现思路
但是，对于上述现有技术，用作工作气体的氮与排气中的氧结合， 产生称作热NOx的氮氧化物(N0x)。特别是使来自等离子体分解机3 的排气R在高温下直接通入湿式涤气器时，由于排气R具有的热，喷 射至排气R的水被分解为氢与氧，进而该氧与作为工作气体G的氮反 应，产生氮氧化物。当然，如果高温的工作气体G与供给大气压等离 子体P之前处理对象气体F中含有的氧(水中含有的氧也同样)接触， 则与全部氮氧化物的产生有关，但通过如上所述通过湿式涤气器，存 在排气R中的氧浓度快速上升，氮氧化物的产生量变得极多的问题。因此，对于该现有技术，在后工序中必须将氮氧化物进一步从排 气R中除去，效率非常差。本专利技术针对该现有技术的问题点进行开发。因此，本专利技术的课题 在于提供使用以氮作为工作气体的等离子体焰炬，不副产氮氧化物， 并且与现有例相比能够高效地将处理对象气体热分解的气体处理装 置。权利要求1中记载的专利技术涉及气体处理装置10，其具备围绕大 气压等离子体P及向大气压等离子体P供给的处理对象气体F，其内 部具有进行处理对象气体F的热分解的反应器22，使用氮气作为工作气体G的等离子体分解机12;以及在含有从等离子体分解机12排出 的热分解后的处理对象气体F与工作气体G的排气R中不混入氧或水 分的状态下，将排气R冷却到至少不生成氮氧化物的温度的冷却部14。在本专利技术中，含有有害气体、可燃气体、地球变暖气体、臭氧层 破坏气体等的处理对象气体F，在等离子体分解机12中被工作气体G (氮气)的高温等离子体流热分解。另外，含有从等离子体分解机12 排出的热分解后的处理对象气体F与工作气体G的高温排气R，从等 离子体分解机12排出后，在不与氧或水分接触的情况下，被冷却部 14冷却至不生成氮氧化物的温度。(应予说明，上述"氧或水分，，不 包括在将处理对象气体F供给等离子体分解机12前处理对象气体F 本身含有的氧或水分，或处理对象气体F被供给大气压等离子体P前 添加至处理对象气体F中的氧或水分)。因此，能够使温度高的氮与 氧接触的机会显著降低，使氮氧化物的副产极小化。权利要求2中记载的专利技术，其特征在于，在权利要求l中记载的 气体处理装置10中，冷却部14具有热交换器72。应予说明，在本说明书中，所谓"热交换器"，是指低温侧介质 与高温侧介质不直接接触的形式的热交换器。权利要求3中记载的专利技术，其特征在于，在权利要求1或2记载 的气体处理装置10中，反应器22具有由外管46及内管48构成的双 重管结构，大气压等离子体P在内管48的内侧形成，外管46设置有 将处理对象气体F导入外管46与内管48之间的空间S的处理对象气 体导入口 50，内管48设置有将通过空间S后的处理对象气体F向大 气压等离子体P吹入的处理对象气体送给口 52。在本专利技术中，反应器22具有双重管结构，同时处理对象气体F通 过外管46及内管48之间的空间S后，送给大气压等离子体P。因此， 能够介由内管48向通过空间S的处理对象气体F供给反应器22内部 的热，能够将送给大气压等离子体P的处理对象气体F进行预热。另 外，能够在高温的排气R与比排气R低温的处理对象气体F之间进行 热交换，将送给大气压等离子体P的处理对象气体F的预热与排气R的冷却同时进行。权利要求4中记载的专利技术，其特征在于，在权利要求3记载的气 体处理装置10中，还具有喷嘴60，该喷嘴60向空间S、或处理对象 气体送给口 52至少供给水分、氬或氨的任一种。在本专利技术中，向外管46及内管48之间的空间S、或处理对象气 体送给口 52供给作为分解助剂A的水分、氬或氨的任何一种。因此， 当供给水分时，能够在处理对象气体F与高温的工作气体G混合前将 水分混合到处理对象气体F中，使水分产生的处理对象气体F的分解 反应在处理对象气体F与工作气体G混合前开始，能够抑制氮氧化物 的副产，同时提高处理对象气体F的分解效率。另外，将作为分解助剂A的氢或氨向预热过的处理对象气体F供 给时，没有将成为氮氧化物产生原因的氧导入反应器，故不用担心助 长氮氧化物的副产，能够提高处理对象气体F的分解效率。权利要求5中记载的专利技术，其特征在于，在权利要求1~4任一项 记栽的气体处理装置10中，反应器22设置有检测反应器22内的温度 的温度检测装置58，等离子体分解机12设置有质量流量控制装置38， 其根据温度检测装置58检测的温度检测值来控制送给大气压等离子 体P的工作气体G的量。大气压等离子体P,通过改变工作气体G的送给量，可以调节其 输出(具体地是喷出量、温度)。因此，本专利技术中，因设置有检测反 应器22内温度的温度检测装置58，同时设置有质量流量控制装置38， 其根据温度检测装置58的温度检测值来增减送给大气压等离子体P 的工作气体G的量，故能够控制大气压等离子体P的输出以使反应器 22内的温度达到规定值。即，当反应器22内的温度高于规定值时， 能够降低工作气体G的送给量从而使大气压等离子体P的输出降低， 反之，当反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
气体处理装置，其具有：　　　　围绕大气压等离子体及向上述大气压等离子体供给的处理对象气体，其内部具有进行上述处理对象气体的热分解的反应器，使用氮气作为工作气体的等离子体分解机；和　　　　在含有从上述等离子体分解机排出的热分解后的上述处理对象气体和上述工作气体的排气中不混入氧或水分的状态下，将上述排气冷却到至少不生成氮氧化物的温度的冷却部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：加藤利明，后藤清一，今村启志，
申请(专利权)人：康肯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]