特開 2024-171381 排ガス処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171381

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】排ガス処理装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/78 20060101AFI20241205BHJP

   B01D 53/68 20060101ALI20241205BHJP

   B01D 53/46 20060101ALI20241205BHJP

   B01D 53/70 20060101ALI20241205BHJP

   F23G 7/06 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B01D53/78

B01D53/68 120

B01D53/68 220

B01D53/46

B01D53/70 200

F23G7/06 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088345

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】富井 隆之

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 一知

(72)【発明者】

【氏名】細谷 和正

(72)【発明者】

【氏名】中村 諭

(72)【発明者】

【氏名】松島 圭亮

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 彩香

【テーマコード（参考）】

3K078

4D002

【Ｆターム（参考）】

3K078BA21

3K078CA02

3K078CA24

4D002AA18

4D002AA21

4D002AA22

4D002AA26

4D002AC10

4D002BA02

4D002BA14

4D002CA01

4D002CA03

4D002CA04

4D002DA35

4D002EA01

4D002EA03

4D002GA02

4D002GA03

4D002GB03

4D002GB06

4D002GB20

4D002HA03

4D002HA06

(57)【要約】

【課題】安価な樹脂材料で冷却部を形成しても、直ちに装置外に排ガスを漏洩させることなく、安全に排ガスを処理することが可能な排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】排ガス処理装置は、排ガスを加熱分解処理する筒体１８を有する処理部１１と、筒体１８の内壁面に水膜を形成する水膜形成機構２０と、加熱分解処理された排ガスを冷却する冷却部２１と、水膜形成機構２０に供給される水を貯留する水槽２５と、排ガスの加熱分解処理によって発生する反応副生成物を捕集除去する水洗部３１と、を備える。冷却部２１は、筒体１８に連結され、水槽２５内部まで延びる連結配管２２と、水槽２５内で連結配管２２に連結され、排ガスを冷却しつつ、該水槽２５内に排ガスを排出する冷却器２３と、冷却器２３に水を供給する水供給機構と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有害ガスを含む排ガスを加熱分解処理する筒体を有する処理部と、
前記筒体の内壁面に水膜を形成する水膜形成機構と、
前記筒体に連結され、前記処理部で加熱分解処理された排ガスを冷却する冷却部と、
前記水膜形成機構に供給される水を貯留する水槽と、
前記水槽と連通し、前記排ガスの加熱分解処理によって発生する反応副生成物を捕集除去する水洗部と、を備え、
前記冷却部は、
前記筒体に連結され、前記水槽内部まで延びる連結配管と、
前記水槽内で前記連結配管に連結され、前記排ガスを冷却しつつ、前記水槽内に前記排ガスを排出する冷却器と、
前記冷却器に水を供給する水供給機構と、を備える、排ガス処理装置。

【請求項2】

前記冷却器は、前記水槽から供給される水を駆動水として前記筒体内の気体を吸引するエゼクタである、請求項１に記載の排ガス処理装置。

【請求項3】

前記冷却器は、前記連結配管に連結される冷却配管と、該冷却配管に水を散布するスプレーと、を含む、請求項１に記載の排ガス処理装置。

【請求項4】

前記冷却配管は、その途中に形成された縮径部を有する、請求項３に記載の排ガス処理装置。

【請求項5】

前記水供給機構は、前記水槽から延びて、前記冷却器に連結される水供給ラインと、前記水循環ラインに配置された循環ポンプと、を備える、請求項１または３に記載の排ガス処理装置。

【請求項6】

前記水膜形成機構は、前記水供給機構としても機能する、請求項１に記載の排ガス処理装置。

【請求項7】

前記冷却器は、前記水槽に貯留された水の液面の上方に前記排ガスを排出する排ガス出口を有する、請求項１に記載の排ガス処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有害ガスを含む排ガスを加熱分解処理し、無害化するための排ガス処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

有害ガス（例えば、シランガス（ＳｉＨ_４）、ジクロールシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）などの水素化物のガス、並びにＮＦ_３，ＣｌＦ_３，ＳＦ_６，ＣＨＦ_３，Ｃ_２Ｆ_６，およびＣＦ_４などのハロゲン系のガス）は、様々な産業で利用されている。例えば、半導体製造装置では、有害ガスを含む複数のガスが使用され、該半導体製造装置からは、有害ガスを含む排ガスが排出される。このような排ガスは、そのままでは大気に放出することはできない。そこで、これらの排ガスを排ガス処理装置に導入して、有害ガスを加熱分解処理することが行われている。例えば、特許文献１には、排ガスを燃焼式排ガス処理装置に導入して、燃焼による酸化無害化処理を行うことが記載されている。

【0003】

特許文献１に記載の排ガス処理装置は、有害可燃性ガスを含む排ガスの燃焼処理部と、排ガスの燃焼処理によって発生する反応副生成物を水洗にて捕集除去する水洗部と、燃焼処理部を水洗部に連通するとともに、燃焼処理部で燃焼処理された排ガスを冷却する冷却部と、を備えている。燃焼処理部は、燃焼器を有しており、燃焼器に供給される排ガスを、燃料と空気との混合ガス、または燃料、空気、および助燃ガスとの混合ガスを燃焼させることで形成される火炎で分解処理する。燃焼処理された排ガスは、該排ガスの燃焼処理によって発生した粉体および／または酸性ガスなどの反応副生成物とともに、冷却部を通って水洗部に導入される。

【0004】

冷却部では、スプレーなどの散水装置を用いて、燃焼処理によって高温となった排ガスの冷却が行われる。水洗部では、スプレーなどの散水装置およびフィルタなどを用いて、排ガスに含まれる反応副生成物が捕集除去される。排ガス処理装置は、燃焼処理部および水洗部の下方に設けられた循環槽をさらに有しており、循環槽と、冷却部および水洗部との間に水の循環が形成される。冷却部は、循環層の上方に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８－１６１８６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

燃焼処理部を通過した排ガスは、火炎により１０００℃以上の非常に高温（例えば、１７００℃）となる。さらに、燃焼処理後の排ガスには、反応副生物として酸性ガスが含まれることもある。燃焼処理部を水洗部に連通する冷却部は、酸性ガスが通過するため、耐熱性はあるが、耐食性のない安価な金属材料（例えば、ステンレス鋼）で形成することができない。さらに、酸性ガスが溶けた水が冷却部および水洗部から循環槽に戻されるため、循環槽も安価な金属材料で形成することができない。耐食性コーティングを施した内面を有する金属材料、または耐食性を有する金属材料を用いて冷却部および循環槽を形成すると、これら金属材料は非常に高価であるため、排ガス処理装置の製造コストが大幅に増大してしまう。

【0007】

一方で、排ガス処理装置の製造コスト増大の問題を解決するために、耐食性のある安価な樹脂材料（例えば、ＰＶＣ）で冷却部および循環槽を形成すると、冷却部および／または循環槽から燃焼処理後の排ガスおよび／または循環水が漏洩するおそれがある。例えば、散水装置の故障、または目詰まりなどに起因して、冷却部で確実に排ガスを冷却できなければ、冷却部が損傷して、酸性ガスを含む排ガスが冷却部から漏洩してしまう。冷却部は、循環槽の外部に設けられているため、冷却部からの排ガスの漏洩は、排ガス処理装置の付近の作業者を危険にさらしてしまう。

【0008】

なお、非常に高温で、反応副生物としての酸性ガスが含まれる排ガスが冷却部および水洗部に流れることで発生する上記問題は、燃焼式排ガス処理装置だけでなく、排ガスを加熱分解処理する他の排ガス処理装置でも発生する。例えば、上記問題は、有害ガスを含む排ガスをヒータによって加熱分解処理する排ガス処理装置、および有害ガスを含む排ガスをプラズマによって加熱分解処理する排ガス処理装置でも発生する。

【0009】

そこで、本発明は、安価な樹脂材料で冷却部を形成しても、直ちに装置外に排ガスを漏洩させることなく、安全に排ガスを処理することが可能な排ガス処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一態様では、有害ガスを含む排ガスを加熱分解処理する筒体を有する処理部と、前記筒体の内壁面に水膜を形成する水膜形成機構と、前記筒体に連結され、前記処理部で加熱分解処理された排ガスを冷却する冷却部と、前記水膜形成機構に供給される水を貯留する水槽と、前記水槽と連通し、前記排ガスの加熱分解処理によって発生する反応副生成物を捕集除去する水洗部と、を備え、前記冷却部は、前記筒体に連結され、前記水槽内部まで延びる連結配管と、前記水槽内で前記連結配管に連結され、前記排ガスを冷却しつつ、前記水槽内に前記排ガスを排出する冷却器と、前記冷却器に水を供給する水供給機構と、を備える、排ガス処理装置が提供される。

【0011】

一態様では、前記冷却器は、前記水槽から供給される水を駆動水として前記筒体内の気体を吸引するエゼクタである。
一態様では、前記冷却器は、前記連結配管に連結される冷却配管と、該冷却配管に水を散布するスプレーと、を含む。
一態様では、前記冷却配管は、その途中に形成された縮径部を有する。

【0012】

一態様では、前記水供給機構は、前記水槽から延びて、前記冷却器に連結される水供給ラインと、前記水循環ラインに配置された循環ポンプと、を備える。
一態様では、前記水膜形成機構は、前記水供給機構としても機能する。
一態様では、前記冷却器は、前記水槽に貯留された水の液面の上方に前記排ガスを排出する排ガス出口を有する。

【発明の効果】

【0013】

排ガス処理装置は、水槽の内部に配置された冷却部の冷却器を有する。そのため、冷却器が損傷しても、排ガスは水槽内に漏洩するので、安価な樹脂材料で冷却部を形成しても、直ちに排ガス処理装置の外部に排ガスが漏洩することがない。その結果、安全に排ガスを処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、一実施形態に係る排ガス処理装置を示す模式図である。

【図2】図２は、水流フランジの構成の一例を示す模式図である。

【図3】図３は、冷却器の変形例を示す模式図である。

【図4】図４は、他の実施形態に係る排ガス処理装置を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、同一の作用または機能を有する部材または要素には、同一の符号を付して説明する。
図１は、一実施形態に係る排ガス処理装置を示す模式図である。図１に示す排ガス処理装置は、排ガスに含まれる有害ガスを加熱分解処理する排ガス処理装置の一例である燃焼式排ガス処理装置である。以下では、排ガス処理装置が燃焼式排ガス処理装置である例が説明されるが、排ガス処理装置は、有害ガスを含む排ガスを加熱分解できる排ガス処理である限り、この例に限定されない。例えば、排ガス処理装置は、発生させたプラズマによって排ガスに含まれる有害ガスを加熱分解する排ガス処理装置であってもよいし、ヒータで排ガスを加熱することで、排ガスに含まれる有害ガスを加熱分解する排ガス処理装置であってもよい。

【0016】

図１に示す排ガス処理装置は、有害ガス（特に、有害可燃性ガス）を含む排ガスを燃焼によって加熱分解するための処理部（燃焼処理部）１１を有する。この処理部１１は、排ガス処理用の燃焼器１２と、燃焼器１２に連結された筒体１８と、を有している。筒体１８は、例えば、円筒形状を有する。燃焼器１２には、燃料（例えば、燃料ガス）と支燃性ガス（例えば、酸素含有ガス）と処理ガス（すなわち、有害ガスを含む排ガス）とが吹き込まれる。一実施形態では、支燃性ガスに加えて、助燃ガス（例えば、酸素）を燃焼器１２に吹き込んでもよい。さらに、燃焼器１２には、点火用のパイロットバーナ（図示せず）が設置されており、パイロットバーナには燃料と空気が供給されるようになっている。燃焼器１２では、燃料と支燃性ガスとの混合ガス（または、燃料、支燃性ガス、および助燃ガスの混合ガス）を燃焼させることで、火炎１７が形成され、筒体１８は、火炎１７によって排ガスに含まれる有害ガスを燃焼分解（加熱分解）する燃焼室として機能する。

【0017】

図示はしないが、排ガス処理装置がプラズマ式排ガス処理装置の場合は、排ガス処理装置は、プラズマによって排ガスに含まれる有害ガスを加熱分解するプラズマ室として機能する筒体を有する。同様に、排ガス処理装置がヒータ式排ガス処理装置の場合は、排ガス処理装置は、排ガスを加熱するためのヒータが配置された加熱室として機能する筒体を有する。

【0018】

燃焼器１２と筒体１８との間には、水流フランジ２０が設けられている。水流フランジ２０によって、水が筒体１８の内壁面に沿って流下し、筒体１８の内壁面に水膜Ａが形成される。本実施形態では、水流フランジ２０が筒体１８の内壁面全体に水膜Ａを形成する水膜形成機構として機能する。しかしながら、水膜形成機構は、筒体１８の内壁面全体に水膜Ａを形成できる限り、水流フランジ２０に限定されない。排ガス処理装置は、既知の水膜形成手段を有することができる。

【0019】

排ガスに含まれる有害ガスの加熱分解には１０００℃以上の高温が好ましく、特に、１７００℃以上の高温が好ましく、燃焼室として機能する筒体１８内の温度はこの程度の温度に維持される。水膜Ａの厚さは少なくとも０．５ｍｍ以上となるように、水流フランジ２０からの水の供給量が調整される。厚さ０．５ｍｍ以上の水膜Ａを形成することで、水膜Ａにより断熱が施され、筒体１８の温度は略常温（５０℃以下）に保たれる。このような構成により、安価な材料（例えば、ステンレス鋼などの金属材料）を筒体１８に用いることができる。なお、水流フランジ２０における水温を３０℃とすると、筒体１８の出口における水温を数十℃以下に抑えることができる。

【0020】

筒体１８の内壁面に水膜Ａが形成されるので、火炎１７によって燃焼処理（加熱分解処理）された有害ガスの反応副生成物である粉体が筒体１８の内壁面に付着しない。具体的には、筒体１８の内壁面に付着しようとする粉体は、水膜Ａの水流により洗い流される。同様に、有害ガスの反応副生成物である酸性ガス（腐食性ガス）分子が筒体１８の内壁面に付着しようとすると、水膜Ａの水流により洗い流され、筒体１８の内壁面を損傷しない。そのため、ステンレス鋼などの安価な金属材料を筒体１８に用いても、内壁面に粉体が付着せず、酸性ガスによる腐食が生じないので、メンテナンスの手間とコストを大幅に低減出来る。

【0021】

筒体１８の内壁面は、図１の例では上流側から下流側に向かって内径が同一な直胴型であるが、上流側から下流側に向かって内径が縮小するコニカル型を用いてもよい。直胴型のメリットは、ｉ）筒体１８に溶接部を無くせるので水切れの可能性が少なくなる、ｉｉ）筒体１８の製造加工が容易で製造コストを低減出来ることが挙げられる。また、コニカル型のメリットは、下細りになっているので水膜が形成し易い点にある。しかしながら、溶接部で水切れを起こさないようにするために溶接の技術力を要し、筒体１８の製造コストが高くなる。

【0022】

図２は、水流フランジの構成の一例を示す模式図である。図２に示す水流フランジ２０は、環状の水溜め部２４と、堰１８ａとを備えている。堰１８ａは水溜め部２４の一部を構成している。堰１８ａの頂部を均一な高さとすることにより円筒状の筒体１８の内壁面に沿って均質な膜厚の水膜Ａを形成することができる。

【0023】

図１に戻り、排ガス処理装置は、さらに、処理部１１の筒体１８の下流側に配置され、該筒体１８に連結される冷却部２１と、水流フランジ２０に供給される水を貯留する水槽２５と、水槽２５と連通し、排ガスの加熱分解処理によって発生する反応副生成物を捕集除去する水洗部３１と、を備える。

【0024】

冷却部２１は、処理部１１で加熱分解処理されることで高温となった排ガスを冷却するために設けられる。冷却部２１は、筒体１８の開放端部（図示した例では、下端部）に連結され、水槽２５の内部まで延びる連結配管２２と、水槽２５の内部で、且つ水槽２５に貯留された水の上方を横方向に連結配管２２から延びる冷却器２３と、備える。連結配管２２は、冷却器２３を水槽２５内の配置させるための構成要素である。冷却器２３は、処理部１１で加熱分解処理されて高温となった排ガスを冷却するための装置である。

【0025】

図１に示す冷却部２１の連結配管２２は、円筒形状を有し、その内径は、筒体１８の下端部の内径と同一である。本実施形態では、連結配管２２は、水槽２５の上壁を貫通して鉛直方向に延びている。連結配管２２と水槽２５に形成された貫通部との間の隙間は、シール手段（例えば、溶接）によって封止されている。処理部１１で加熱分解処理されて高温となった排ガスは、水膜Ａを形成する水とともに連結配管２２を通って冷却器２３に導入される。

【0026】

上述した水流フランジ２０によって筒体１８の内壁面に形成された水膜Ａは、連結配管２２の内壁面にも形成され、冷却器２３に流れ込む。連結配管２２の内壁面にも形成された水膜Ａによって、反応副生成物である粉体が冷却器２３の内壁面に付着することが防止され、さらに、反応副生成物である酸性ガスが冷却器２３の内壁面を損傷することが防止される。筒体１８の内壁面を流れる水膜Ａによって、筒体１８は保護されているので、連結配管２２を安価な樹脂材料によって形成することができる。このような樹脂材料の例としては、Ｕ－ＰＶＣ（Unplasticized Polyvinyl Chloride），Ｃ－ＰＶＣ（Chlorinated Polyvinyl Chloride）などのＰＶＣ材料が挙げられる。

【0027】

図１に示す冷却部２１の冷却器２３は、水槽２５の内部で、連結配管２２末端に連結された冷却配管２７と、該冷却配管２７に取り付けられたスプレー２８と、を含む。連結配管２２の末端は、水槽２５に貯留された水の液面より上方に位置しており、冷却器２３の冷却配管２７は、水槽２５の内部で、該水槽２５に貯留された水に接触しないように連結配管２２の末端に連結される。本実施形態では、冷却配管２７は、水平方向に延びている。より具体的には、冷却配管２７は、連結配管２２の末端から、水槽２５に連結された水洗部３１に向かって水平方向に直線状に延びている。冷却配管２７は、水槽２５内に開口する排ガス出口３０を有しており、冷却器２３によって冷却された排ガスは水槽２５内で、かつ水槽２５に貯留された水の液面の上方に排出される。

【0028】

冷却配管２７の延びる向きおよび方向は、冷却器２３が水槽２５内に配置され、且つ水槽２５内の水と接触しない限り任意である。言い換えれば、冷却配管２７は、水槽２５内に配置され、且つ水槽２５内の水の液面の上方を横方向に延びていればよい。例えば、冷却配管２７は、その始端から後端まで下方または上方に若干傾斜して延びていてもよい。本明細書では、冷却配管２７が水槽２５内の水と接触しない範囲で、水槽２５内を鉛直方向に対して斜めに延びることを「略水平方向に延びる」と称することがある。さらに、冷却配管２７は、その始端から終端までの間に屈曲部を有していてもよい。ただし、冷却配管２７は、連結配管２２から直線状に、且つ水平方向に水槽２５内を水洗部３１に向かって延びているのが好ましい。この場合、冷却器２３から排出された排ガスがスムーズに水洗部３１に向かって導かれる。

【0029】

一実施形態では、反応副生成物である酸性ガスが溶けた酸性ミストが水洗部３１に直接流れないように、冷却配管２７の先端を、水洗部３１から水平方向にずらしてもよい。さらに、冷却配管２７を流れる水がスムーズに排出されるように、冷却配管２７全体、または冷却配管２７の先端部を斜め下方に向けてもよい。さらに、反応副生成物である酸性ガスが溶けた酸性ミスト、および反応副生成物である粉体を、水槽２５内の水面に叩きつけて除去できるように、冷却配管２７の先端に下方向に向くエルボを接続してもよい。

【0030】

図１に示すように、冷却器２３のスプレー２８は、冷却配管２７内に水を噴霧するように構成されている。排ガス処理装置は、冷却器２３のスプレー２８に水を供給する水供給手段を備えるが、この水供給手段については後述する。

【0031】

スプレー２８は、連結配管２２と冷却配管２７との連結部に配置され、冷却配管２７を通る排ガスの流れ方向に沿って、水を冷却配管２７内に散布する。スプレー２８から噴霧された水により、冷却器２３を通る排ガスの温度を低減させることができる。その結果、冷却器２３および水槽２５の両方を、安価な樹脂材料（例えば、上記したＰＶＣ材料）で形成することができる。

【0032】

なお、冷却配管２７の内面の表面粗さを大きくして、濡れ性の向上を図ることで、処理部１１から高温の排ガスが流れてきても、樹脂製の冷却配管２７が焼損しないよう保護することもできる。

【0033】

上述したように、水洗部３１は、排ガスの加熱分解処理によって発生する粉体および酸性ガスなどの反応副生成物を水洗にて捕集除去する装置である。図１に示す水洗部３１は、本体３１ｃと、本体３１ｃ内に形成されたフィルタ３１ａおよび散水装置（スプレー）３１ｂと、を備えている。本実施形態では、本体３１ｃは、円筒形状を有する筒体として構成されており、フィルタ３１ａおよび散水装置３１ｂは、本体３１ｃの内部に形成された排ガスのガス流路に配置されている。

【0034】

一実施形態では、フィルタ３１ａを省略してもよい。さらに、図示はしないが、フィルタ３１ａの代わりに、またはこれに加えて、本体３１ｃに粉体を捕集する充填剤を充填してもよい。

【0035】

水洗部３１は、水槽２５に連結されていて、水槽２５に連通する。具体的には、水洗部３１の本体３１ｃに形成されたガス流路は、水槽２５の上壁に形成された連結口を介して、水槽２５の内部空間に連通する。冷却部２１の冷却器２３から排出された排ガスは、水槽２５の内部空間を通って、水洗部３１の本体３１ｃに形成されたガス流路に導入される。

【0036】

水洗部３１の本体３１ｃに導入された排ガスに含まれる粉体は、フィルタ３１ａにより除去され、フィルタ３１ａによって除去された粉体などは散水装置３１ｂの散水により下方に落下して水槽２５に流入し、貯留される。加熱分解処理により無害化され、冷却部２１で冷却され、水洗部３１で水洗処理された処理済排ガスは配管３２を介して大気中などに排気される。

【0037】

排ガス処理装置は、水槽２５の内部空間に存在する空気の温度を検知可能な温度センサ２６をさらに有している。このような温度センサ２６の例としては、熱電対式温度センサが挙げられる。

【0038】

排ガス処理装置は、水槽２５内に貯留された水を少なくとも水流フランジ２０と水槽２５との間で循環させる循環システム４０をさらに備えている。本実施形態では、循環システム４０は、水槽２５内に貯留された水を、水流フランジ２０だけでなく、冷却部２１の冷却器２３、および水洗部３１の散水装置３１ｂに供給し、これら水流フランジ２０、冷却器２３、および散水装置３１ｂと、水槽２５との間で循環させるように構成されている。

【0039】

図１に示す循環システム４０は、水槽２５から水流フランジ２０、冷却器２３、および散水装置３１ｂのそれぞれまで延びる水供給ライン４１と、水供給ライン４１に配置されたポンプ４２と、を備える。ポンプ４２を駆動することにより、水槽２５に貯留された水は、水流フランジ２０、冷却器２３、および散水装置３１ｂに供給される。水槽２５から水流フランジ２０に供給された水は、処理部１１の筒体１８および冷却部２１の連結配管２２を介して冷却器２３に流れ込み、冷却器２３のスプレー２８から噴霧された水と合流する。冷却器２３の排ガス出口３０からは、冷却された排ガスとともに、水流フランジ２０および冷却器２３のスプレー２８に供給された水が水槽２５内に排出される。本実施形態では、水槽２５から冷却器２３まで延びる水供給ライン４１の一部と、ポンプ４２とで、冷却器２３に水を供給する水供給機構が構成される。

【0040】

一実施形態では、冷却器２３のスプレー２８を省略してもよい。上述したように、水流フランジ２０から供給され、筒体１８および連結配管２２の内壁面に水膜Ａを形成した水は、冷却器２３に流れ込む。この水により、連結配管２２および冷却配管２７の内壁面も水で濡らされるため、水流フランジ２０から供給される水によって、冷却器２３を通る排ガスの温度を十分に低減できる場合は、スプレー２８は必要がない。この場合、水膜形成機構として機能する水流フランジ２０は、冷却器２３に水を供給する水供給機構を兼ねる。この場合、冷却器２に水を供給する水供給機構は、水流フランジ２０、水槽２５から水流フランジ２０に水を供給する水供給ライン４１の一部、およびポンプ４２によって構成される。

【0041】

水槽２５から水洗部３１の散水装置３１ｂに供給された水は、水洗部３１の本体３１ｃ内を落下して水槽２５に戻される。このようにして、循環システム４０によって、水槽２５内に貯留された水が水流フランジ２０、冷却器２３、および散水装置３１ｂと、水槽２５との間で循環される。

【0042】

図示はしないが、水供給ライン４１には、水流フランジ２０、冷却器２３、および散水装置３１ｂのそれぞれに所定の流量の水を供給するための流量調整器（例えば、流量調整バルブ）が配置されている。水供給ライン４１に、熱交換器（図示せず）を配置して、水流フランジ２０、冷却器２３、および散水装置３１ｂのそれぞれに温度調整された水を供給してもよい。

【0043】

本実施形態では、循環システム４０は、水供給ライン４１から分岐する排水ライン４４と、排水ライン４４に配置された排水流量調整器として機能する排水バルブ４５と、をさらに有する。排水バルブ４５の開閉動作を制御することにより、循環システム４０を循環する水の一部を排ガス処理装置から排出できる。さらに、排水バルブ４５の開時間および／または開度を調整することで、排ガス処理装置から排出される水量を調整することができる。水洗部３１の本体３１ｃ内には、市水などの清浄な水が供給される清浄水散水装置（清浄水スプレー）５０が配置されており、排水ライン４４から排出された水に応じた流量の水が、水洗部３１の清浄水散水装置５０を介して、水槽２５に供給される。

【0044】

本実施形態に係る排ガス処理装置によれば、冷却部２１の冷却器２３が水槽２５の内部に配置されているため、冷却器２３が損傷しても、排ガスは冷却器２３から水槽２５内に漏洩する。したがって、安価な樹脂材料で冷却部２１を形成しても、直ちに排ガス処理装置の外部に排ガスが漏洩することがない。その結果、安全に排ガスを処理することができる。

【0045】

さらに、冷却器２３から排ガスが水槽２５内に漏洩すると、水槽２５内の空気の温度が上がる。そのため、温度センサ２６の測定値を制御装置（図示せず）が監視することで、冷却器２３からの排ガスの漏洩を早期に検知することができる。制御装置が、水槽２５内の排ガスの漏洩を検知した際に警報を発することで、作業者は安全に排ガス処理装置を操作することができる。

【0046】

さらに、冷却器２３を水槽２５内に配置することで、冷却部が水槽の外部に配置されている従来の排ガス処理装置と比較して、装置の鉛直方向の大きさを低減することができる。その結果、装置の小型化が常に求められる近年の産業界の要請に応えることができる。

【0047】

図３は、冷却器の変形例を示す模式図である。図３に示す冷却器２３の冷却配管２７は、その途中で内径が縮小する縮径部２７ａを有する。図３に示す縮径部２７ａは、排ガスの流れ方向に沿った断面で見たときに、その内径が徐々に縮小し、その後、徐々に拡大する断面形状を有する。このような縮径部２７ａによって、冷却配管２７内を流れる水と、排ガスとの接触効率が増大する。さらに、縮径部２７ａおよびその周辺で、冷却配管２７内を流れる水と、排ガスとからなる混合流体の渦が発生することも期待できる。したがって、冷却配管２７を通る排ガスに含まれる粉体および酸性ガスなどの反応副生成物の除去効率が向上し、水洗部３１の負担を軽減することができる。その結果、水洗部３１の散水装置３１ｂから散布される水の量を軽減することができるので、排ガス処理装置のランニングコストを低減させることができる。

【0048】

図４は、他の実施形態に係る排ガス処理装置を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１を参照して説明した実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。図４に示す排ガス処理装置は、処理部１１で加熱分解処理されて高温となった排ガスを冷却するための冷却器２３がエゼクタ２９である点で、図１を参照して説明された排ガス処理装置と異なる。

【0049】

図４に示すエゼクタ２９は、水槽２５に貯留される水を駆動流体として、処理部１１の筒体１８内部の気体（すなわち、空気および排ガス）を吸引するように構成されている。エゼクタ２９に吸引された加熱分解処理後の排ガスは、エゼクタ２９内で駆動流体である水と混合されて冷却される。同時に、排ガスに含まれる反応副生成物も、エゼクタ２９内で駆動流体である水と撹拌混合されて効率よく除去される。その結果、水洗部３１の負担が大幅に軽減され、排ガス処理装置３１のランニングコストが低減される。本実施形態では、エゼクタ２９が排ガスを冷却する冷却器２３であり、エゼクタ２９に水を供給する水供給機構は、水槽２５からエゼクタ２９に延びる水供給ライン４１の一部と、ポンプ４２とによって構成される。

【0050】

エゼクタ２９に供給される水の流量を調整することで、筒体１８内の圧力（負圧）を制御することができる。したがって、冷却器２３がエゼクタ２９であることで、筒体１８内の負圧を一定に保つことができ、その結果、火炎１７の状態が安定し、効率よく排ガスに含まれる有害ガスを加熱分解処理することができる。

【0051】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0052】

１１ 処理部
１２ 燃焼器
１７ 火炎
１８ 筒体
２０ 水流フランジ（水膜形成機構）
２１ 冷却部
２２ 連結配管
２３ 冷却器
２５ 水槽
２６ 温度センサ
２７ 冷却配管
２８ スプレー（水供給機構）
２９ エゼクタ
３０ 排ガス出口
３１ 水洗部
３１ａ フィルタ
３１ｂ 散水装置
３１ｃ 本体
４０ 循環システム
４１ 水供給ライン
４２ ポンプ
４４ 排水ライン
４５ 排水バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】