特許 7603043 燃焼ノズル及び燃焼式排ガス処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-11

(45)【発行日】2024-12-19

(54)【発明の名称】燃焼ノズル及び燃焼式排ガス処理装置

(51)【国際特許分類】

   F23D 14/58 20060101AFI20241212BHJP

   F23G 7/06 20060101ALI20241212BHJP

   F23D 14/02 20060101ALI20241212BHJP

   F23D 14/22 20060101ALI20241212BHJP

   F23D 14/48 20060101ALI20241212BHJP

   B05B 7/06 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

F23D14/58 A

F23G7/06 N

F23G7/06 D

F23D14/02 H

F23D14/22 E

F23D14/48 D

B05B7/06

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022186016

(22)【出願日】2022-11-21

(65)【公開番号】P2024074691

(43)【公開日】2024-05-31

【審査請求日】2024-03-21

(73)【特許権者】

【識別番号】320011650

【氏名又は名称】大陽日酸株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100149249

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 達也

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 信昭

(72)【発明者】

【氏名】関田 誠

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２８０６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２００１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０００７６２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表昭６２－５０００１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７３２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－００９５５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｄ １４／００ － １４／８４

Ｆ２３Ｇ ７／０６

Ｂ０５Ｂ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１筒体と、第２筒体と、前記第１筒体と前記第２筒体を連ねる環状壁と、前記環状壁を貫通し、燃料ガス噴射口を形成する貫通孔と、前記第１筒体よりも内側に形成される処理対象ガス噴射口とを有し、
前記貫通孔は、前記第１筒体の中心軸線を含む縦断面において、前記貫通孔によって径方向の外側端縁と内側端縁によって形成される流路が軸方向の先端側に向けて前記径方向の内側に傾斜する方向に延び、当該流路の延長上に前記第１筒体の先端部の外周面が存在し、且つ、前記軸方向の前記環状壁の厚みが前記径方向の内側に向けて低減するように設けられる、燃焼ノズル。

【請求項2】

前記縦断面において、前記貫通孔の前記外側端縁と前記内側端縁が互いに平行な直線状をなす、請求項１に記載の燃焼ノズル。

【請求項3】

前記軸方向に見たときに前記貫通孔が前記径方向に直線状に延びるスリット状をなす、請求項１に記載の燃焼ノズル。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載の燃焼ノズルと、前記燃焼ノズルから噴射される処理対象ガスと燃料ガスによって燃焼反応部を内側に形成する燃焼筒とを有し、
前記燃焼ノズルは、前記処理対象ガス噴射口よりも前記径方向の外側で且つ前記燃料ガス噴射口よりも前記径方向の内側に、窒素ガス噴射口を有し、
前記燃焼ノズルは、前記燃料ガス噴射口よりも高濃度の燃料ガスを噴射する更なる燃料ガス噴射口を、前記窒素ガス噴射口よりも径方向外側で且つ前記燃料ガス噴射口よりも前記径方向の内側に有し、
前記燃焼筒は、支燃性ガスを前記燃焼反応部に向けて噴射する支燃性ガス噴射口を有する、燃焼式排ガス処理装置。

【請求項5】

請求項１～３の何れか１項に記載の燃焼ノズルと、前記燃焼ノズルから噴射される処理対象ガスと燃料ガスによって燃焼反応部を内側に形成する燃焼筒とを有し、
前記燃焼ノズルは、前記処理対象ガス噴射口よりも前記径方向の外側で且つ前記燃料ガス噴射口よりも前記径方向の内側に、窒素ガス噴射口を有し、
前記燃焼筒は、燃料ガスに支燃性ガスを予め混合した予混合ガスを前記燃焼反応部に向けて噴射する予混合ガス噴射口を有する、燃焼式排ガス処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は燃焼ノズル及び燃焼式排ガス処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置等から排出される、窒素ガスで希釈された有害成分を含む処理対象ガスを大気開放などの前に除害処理する燃焼式排ガス処理装置のための燃焼ノズルが知られている（例えば特許文献１～２参照）。

【0003】

燃焼ノズルは、第１筒体と、第２筒体と、第１筒体と第２筒体を連ねる環状壁と、環状壁を貫通し、燃料ガス噴射口を形成する貫通孔と、第１筒体よりも内側に形成される処理対象ガス噴射口とを有する。貫通孔は、第１筒体の中心軸線を含む縦断面において、貫通孔によって径方向の外側端縁と内側端縁によって形成される流路が軸方向の先端側に向けて径方向の内側に傾斜する方向に延びるように設けられる。

【0004】

燃焼式排ガス処理装置は、燃焼ノズルと、燃焼ノズルの径方向中心部から噴射される処理対象ガスと燃料ガスによって燃焼反応部を内側に形成する燃焼筒とを有する。燃焼反応部によって処理対象ガスが処理される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６７３４８２１号公報

【文献】特許第４５３５５５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

処理対象ガスが六フッ化タングステン（ＷＦ_６）のような酸化又は熱分解反応により紛体を発生する成分を含む場合など、処理対象ガスの成分と濃度などによっては、金属含有粉体がノズル先端部に堆積し、燃焼ノズルの性能に影響する場合がある。しかし、金属含有粉体は硬いため、機械的な粉体除去装置などによって自動的に清掃を行うことが難しく、通常、分解清掃などのメンテナンス作業によって除去する必要がある。ノズル先端部への金属含有粉体の堆積を抑制できれば、メンテナンス作業の頻度抑制などの望ましい効果を得ることができる。

【0007】

そこで本発明の目的は、ノズル先端部への金属含有粉体の堆積を抑制し易い燃焼ノズル及び燃焼式排ガス処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は以下のとおりである。

【0009】

［１］
第１筒体と、第２筒体と、前記第１筒体と前記第２筒体を連ねる環状壁と、前記環状壁を貫通し、燃料ガス噴射口を形成する貫通孔と、前記第１筒体よりも内側に形成される処理対象ガス噴射口とを有し、
前記貫通孔は、前記第１筒体の中心軸線を含む縦断面において、前記貫通孔によって径方向の外側端縁と内側端縁によって形成される流路が軸方向の先端側に向けて前記径方向の内側に傾斜する方向に延び、当該流路の延長上に前記第１筒体の先端部の外周面が存在し、且つ、前記軸方向の前記環状壁の厚みが前記径方向の内側に向けて低減するように設けられる、燃焼ノズル。

【0010】

［２］
前記縦断面において、前記貫通孔の前記外側端縁と前記内側端縁が互いに平行な直線状をなす、［１］に記載の燃焼ノズル。

【0011】

［３］
前記軸方向に見たときに前記貫通孔が前記径方向に直線状に延びるスリット状をなす、［１］又は［２］に記載の燃焼ノズル。

【0012】

［４］
［１］～［３］の何れか１項に記載の燃焼ノズルと、前記燃焼ノズルから噴射される処理対象ガスと燃料ガスによって燃焼反応部を内側に形成する燃焼筒とを有し、
前記燃焼ノズルは、前記処理対象ガス噴射口よりも前記径方向の外側で且つ前記燃料ガス噴射口よりも前記径方向の内側に、窒素ガス噴射口を有し、
前記燃焼ノズルは、前記燃料ガス噴射口よりも高濃度の燃料ガスを噴射する更なる燃料ガス噴射口を、前記窒素ガス噴射口よりも径方向外側で且つ前記燃料ガス噴射口よりも前記径方向の内側に有し、
前記燃焼筒は、支燃性ガスを前記燃焼反応部に向けて噴射する支燃性ガス噴射口を有する、燃焼式排ガス処理装置。

【0013】

［５］
［１］～［３］の何れか１項に記載の燃焼ノズルと、前記燃焼ノズルから噴射される処理対象ガスと燃料ガスによって燃焼反応部を内側に形成する燃焼筒とを有し、
前記燃焼ノズルは、前記処理対象ガス噴射口よりも前記径方向の外側で且つ前記燃料ガス噴射口よりも前記径方向の内側に、窒素ガス噴射口を有し、
前記燃焼筒は、燃料ガスに支燃性ガスを予め混合した予混合ガスを前記燃焼反応部に向けて噴射する予混合ガス噴射口を有する、燃焼式排ガス処理装置。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ノズル先端部への金属含有粉体の堆積を抑制し易い燃焼ノズル及び燃焼式排ガス処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態の燃焼式排ガス処理装置を示す縦断面図である。

【図2】図１に示す燃焼式排ガス処理装置の動作説明図である。

【図3】図２の一部拡大図である。

【図4】実施例において測定された金属含有粉体の堆積量を示すグラフである。

【図5】比較例１としての燃焼式排ガス処理装置を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を例示説明する。

【0017】

図１～図３に示すように、本発明の第１実施形態において燃焼ノズル１ａは、第１筒体２と、第２筒体３と、第１筒体２と第２筒体３を連ねる環状壁４と、第１燃料ガス噴射口としての第１噴射口５と、第１筒体２よりも内側に形成される処理対象ガス噴射口としての第２噴射口６とを有する。第１噴射口５は、周方向に並べて設けられそれぞれ環状壁４を貫通する複数の貫通孔７によって形成される。

【0018】

なお、第１筒体２の中心軸線Ｏに沿う方向を軸方向といい、軸方向に沿って第１筒体２（又は燃焼ノズル１ａ）の先端側に向かう方向を軸方向の先端側といい、その反対方向を軸方向の基端側といい、第１筒体２の中心軸線Ｏに直交する直線に沿う方向を径方向といい、第１筒体２の中心軸線Ｏを周回する方向を周方向といい、第１筒体２の中心軸線Ｏを含む断面を縦断面という。

【0019】

また第１実施形態の燃焼ノズル１ａは、第３筒体８と第４筒体９の間に形成される第３噴射口１０と、第４筒体９と第１筒体２の間に形成される第４噴射口１１とを有する。第３噴射口１０は、第３筒体８の外周面と第４筒体９の内周面とによって形成される流路を軸方向の先端側に流れるガスを軸方向の先端側に軸方向に平行に噴射する（図３における二点鎖線矢印参照）。第４噴射口１１は、第４筒体９の外周面と第１筒体２の内周面とによって形成される流路を軸方向の先端側に流れるガスを軸方向の先端側に軸方向に平行に噴射する（図３における二点鎖線矢印参照）。

【0020】

第３噴射口１０は、第３筒体８の先端と第４筒体９の先端との間に形成され軸方向に見て円環状をなす円環状開口によって形成される。第４噴射口１１は、第４筒体９の先端と第１筒体２の先端との間に形成され軸方向に見て円環状をなす円環状開口によって形成される。なお第３噴射口１０と第４噴射口１１はそれぞれ、上記のような円環状開口によって形成される構成に限らない。なお円環状とは、実質的に円環状であればよく、同心配置の大きさの異なる２つの円で形成される幾何学的形状に完全に一致する形状に限らない。

【0021】

第１筒体２、第２筒体３、第３筒体８及び第４筒体９は同軸状に配置され、それぞれ円筒状をなす。なお円筒状とは、実質的に円筒状であればよく、幾何学的な円筒形状に完全に一致する形状に限らない。また同軸状に配置とは、実質的に同軸に配置すればよく、軸心が幾何学的に完全に一致する配置に限らない。

【0022】

第２筒体３は、燃焼ノズル１ａを構成する最も径方向の外側の筒体である。なお、燃焼ノズル１ａは第２筒体３よりも径方向の外側に更なる筒体を有する構成としてもよい。第３筒体８は、燃焼ノズル１ａを構成する最も径方向の内側の筒体である。なお、燃焼ノズル１ａは第３筒体８よりも径方向の内側に更なる筒体を有する構成としてもよい。

【0023】

第１実施形態では、第３噴射口１０が窒素ガス噴射口として用いられ、第４噴射口１１が第２燃料ガス噴射口（更なる燃料ガス噴射口）として用いられる。つまり第１実施形態では、処理対象ガス噴射口よりも径方向の外側で且つ第１燃料ガス噴射口よりも径方向の内側に窒素ガス噴射口が設けられ、窒素ガス噴射口よりも径方向外側で且つ第１燃料ガス噴射口よりも径方向の内側に第２燃料ガス噴射口が設けられる。

【0024】

第２燃料ガス噴射口は、第１燃料ガス噴射口よりも高濃度の燃料ガスを噴射する。例えば、第１燃料ガス噴射口から噴射される燃料ガスを、濃度１００％の燃料ガスに、圧縮空気、圧縮酸素富化空気又は圧縮酸素等の支燃性ガスを予め混合した予混合ガスとし、第２燃料ガス噴射口から噴射される燃料ガスを、濃度１００％の燃料ガスそのものとすることができる。第１燃料ガス噴射口と第２燃料ガス噴射口の何れからも予混合ガスを噴射する構成とし、第２燃料ガス噴射口から噴射する予混合ガス中の燃料ガスの濃度を、第１燃料ガス噴射口から噴射する予混合ガスよりも高く設定してもよい。

【0025】

燃料ガスは、炭化水素、水素、アンモニア等、水素原子を含むガスである。しかし、燃料ガスは水素原子を含むガスに限らず、処理対象ガスの種類などに応じて種々の燃料ガスから選択できる。

【0026】

処理対象ガスは、半導体製造装置、液晶パネル製造装置、太陽光発電パネル製造装置などから排出される排ガスであり、可燃性成分、毒性成分、腐食性成分又は地球温暖化の要因となる成分など、未処理のまま大気開放することが望ましくない成分を含む。また処理対象ガスは、窒素ガスで希釈された希釈済みガスとしてドライポンプを経由して燃焼ノズル１ａに供給され、燃焼ノズル１ａの処理対象ガス噴射口（第２噴射口６）から噴射される。

【0027】

なお処理対象ガスは、窒素ガス以外のガスで希釈した希釈済みガスとして燃焼ノズル１ａに供給してもよいし、希釈することなくそのまま燃焼ノズル１ａに供給してもよい。処理対象ガスを燃焼ノズル１ａに供給するためにドライポンプ以外のポンプ或いはポンプ以外の手段を用いてもよい。

【0028】

処理対象ガス噴射口（第２噴射口６）は、第３筒体８の内周面によって形成される流路を軸方向の先端側に流れる処理対象ガスを、軸方向の先端側に軸方向に平行に噴射する（図３における二点鎖線矢印参照）。第２噴射口６は、第３筒体８の先端によって形成され軸方向に見て円形状をなす円形状開口によって形成される。なお第２噴射口６は、上記のような円形状開口によって形成される構成に限らない。

【0029】

環状壁４は、第１筒体２の先端部における先端よりも軸方向の基端側の部分と、第２筒体３の先端部とを連ね、軸方向に見て円環状をなす。環状壁４の外側端面４ａ（軸方向の先端側の端面）は、第１筒体２の中心軸線Ｏを中心とし、径方向の外側に向けて軸方向の先端側に傾斜する円錐面状をなす。なお、環状壁４の外側端面４ａはこれに限らず、例えば、第１筒体２の中心軸線Ｏを中心とし、径方向の外側に向けて軸方向の先端側に湾曲する凹曲面状をなす構成としてもよい。環状壁４の内側端面４ｂ（軸方向の基端側の端面）は、第１筒体２の中心軸線Ｏに垂直な平面状をなす。なお、環状壁４の内側端面４ｂはこれに限らず、例えば、第１筒体２の中心軸線Ｏを中心とし、径方向の外側に向けて軸方向の先端側に傾斜又は湾曲する円錐面状又は凹曲面状をなす構成や、第１筒体２の中心軸線Ｏを中心とし、径方向の外側に向けて軸方向の基端側に傾斜又は湾曲する円錐面状又は凹曲面状をなす構成としてもよい。

【0030】

環状壁４に設けられる上記複数の貫通孔７は、周方向に等間隔で並べて設けるのが好ましいが、これに限らない。少なくとも１つの特定の（好ましくは全ての）貫通孔７は、それぞれ、軸方向に見たときに貫通孔７が径方向に沿って直線状に延びるスリット状をなすことが好ましいが、これに限らない。また上記特定の（好ましくは全ての）貫通孔７は、それぞれ、縦断面において、貫通孔７の径方向の外側端縁７ａと内側端縁７ｂが互いに平行な直線状をなすことが好ましいが、これに限らない。

【0031】

上記特定の（好ましくは全ての）貫通孔７はそれぞれ、縦断面において、貫通孔７によって径方向の外側端縁７ａと内側端縁７ｂによって形成される流路が軸方向の先端側に向けて径方向の内側に傾斜する方向に延び、当該流路の延長上に第１筒体２の先端部の外周面が存在し、且つ、軸方向の環状壁４の厚みＴが径方向の内側に向けて低減するように設けられる。なお、「縦断面において、貫通孔７によって径方向の外側端縁７ａと内側端縁７ｂによって形成される流路の延長上に第１筒体２の先端部の外周面が存在する」という表現は、縦断面において、貫通孔７における軸方向の先端側の端部開口を流路が延びる向き（図３で貫通孔７を通る二点鎖線矢印の向き）に投影した部分が第１筒体２の先端部の外周面に重なる（重なり部分を図３に“Ａ”部として示す）ことを意味する。

【0032】

上記特定の（好ましくは全ての）貫通孔７はそれぞれ、流路の方向に燃料ガスを噴射し（図３における二点鎖線矢印参照）、貫通孔７から流路の方向に延びる燃焼炎（不図示）を形成する。当該燃焼炎は、当該流路の延長上に第１筒体２の先端部の外周面が存在することにより、燃焼炎を接触させて当該外周面を効率的に加熱することができる。また、当該流路では軸方向の環状壁４の厚みＴが径方向の内側に向けて低減するので、厚みＴが一定の場合に比べて、当該流路における径方向の内側端縁７ｂに沿う流れの勢いを抑制し、その結果、上記のように燃焼炎を第１筒体２の先端部の外周面に接触させる際の勢いを好ましくは必要最小限に抑制することができる。したがって、燃焼炎を第１筒体２の先端部に接触させることによる燃焼炎の流れ及び燃焼反応部１２への悪影響、具体的には燃焼炎の安定性の低下及び燃焼反応部１２への加熱効率の低下を抑制し、その結果、処理対象ガスの処理効率への悪影響を抑制することができる。当該効果を得る観点から、貫通孔７の径方向の内側端縁７ｂはできるだけ径方向の内側に設けることが好ましく、より具体的には、貫通孔７の径方向の内側端縁７ｂにおける軸方向の先端側の端部は、第１筒体２の先端部の外周面上に位置することが好ましい。

【0033】

燃焼式排ガス処理装置１は、燃焼ノズル１ａと、燃焼ノズル１ａから噴射される処理対象ガスと燃料ガスによって燃焼反応部１２を内側に形成する燃焼筒１３とを有する。燃焼反応部１２は、第１噴射口５（貫通孔７）から噴射される燃料ガス（燃焼炎）と第２噴射口６から噴射される処理対象ガスとの合流部に形成され、ノズル先端部よりも軸方向の先端側で第１筒体２の中心軸線Ｏ上に位置する。燃焼筒１３は、燃焼ノズル１ａよりも径方向の外側に配置される外周壁部１３ａを有する。外周壁部１３ａは第１筒体２に対して同軸状に配置される円筒状をなす。

【0034】

第１実施形態では、燃焼筒１３は、ガスを燃焼反応部１２に向けて噴射する（図２における二点鎖線矢印参照）第５噴射口１４を有する。第５噴射口１４は、燃焼筒１３の外周壁部１３ａに周方向に並べて設けられる複数の開口によって形成される。なお、第５噴射口１４を単一の開口によって形成する構成としてもよい。第１実施形態では、第５噴射口１４は、第２燃料ガス噴射口から噴射される燃料ガスの燃焼を促進するために、支燃性ガスを燃焼反応部１２に向けて噴射する支燃性ガス噴射口として用いられる。

【0035】

第１実施形態によれば、ノズル先端部で金属含有粉体を生じる原因となる六フッ化タングステン（ＷＦ_６）などの成分を処理対象ガスが含む場合でも、第１噴射口５からの燃焼炎を第１筒体２の先端部の外周面に接触させることで当該部分を金属含有粉体の昇華温度以上に加熱し易くすることができ、その結果、第１筒体２の先端部の外周面への金属含有粉体の堆積を抑制し易くすることができる。金属含有粉体は、例えば、金属の粉体、又は金属酸化物の粉体などである。

【0036】

また第１実施形態によれば、第３噴射口１０（窒素ガス噴射口）から噴射される窒素ガスにより、燃焼反応部１２の形成位置をノズル先端部から遠ざけることができる他、第３筒体８と第４筒体９を冷却することにより、第１筒体２の先端部の外周面を高温化させるような条件下においても第２噴射口６、第３噴射口１０内部及び第４噴射口１１内壁（第４筒体９外周面）の温度上昇を抑制することができ、その結果、処理対象ガスの成分によって形成される種々の粉体のノズル先端部並びに第２噴射口６、第３噴射口１０及び第４噴射口１１への堆積を抑制することができる。

【0037】

また第１実施形態によれば、第４噴射口１１（第２燃料ガス噴射口）から噴射される燃料ガスと第５噴射口１４（支燃性ガス噴射口）から噴射される支燃性ガスにより、燃焼反応部１２を加熱し、その結果、処理対象ガスの処理効率を向上することができる。

【0038】

第１実施形態の燃焼ノズル１ａ又は燃焼式排ガス処理装置１は、第４噴射口１１（第４筒体９）を有さない構成としてもよく、また、第４噴射口１１からの燃料ガスの噴射を行わない構成としてもよい。

【0039】

第１実施形態の燃焼式排ガス処理装置１は、第５噴射口１４を有さない構成としてもよく、また、第５噴射口１４からの支燃性ガスの噴射を行わない構成としてもよい。

【0040】

次に、第１実施形態と共通の図１～図３を用いて第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第３噴射口１０が第１窒素ガス噴射口として用いられ、第４噴射口１１が第２窒素ガス噴射口として用いられる。つまり第２実施形態では、処理対象ガス噴射口よりも径方向の外側で且つ第１燃料ガス噴射口よりも径方向の内側に２つの窒素ガス噴射口が設けられる。また第２実施形態では、第５噴射口１４は、燃料ガスに支燃性ガスを予め混合した予混合ガスを燃焼反応部１２に向けて噴射する予混合ガス噴射口として用いられる。その他の構成は第１実施形態と同様である。

【0041】

第２実施形態によれば、第１実施形態のときと同様に、ノズル先端部で金属含有粉体を生じる原因となる成分を処理対象ガスが含む場合でも、第１噴射口５からの燃焼炎を第１筒体２の先端部の外周面に接触させることで当該部分を金属含有粉体の昇華温度以上に加熱し易くすることができ、その結果、第１筒体２の先端部の外周面への金属含有粉体の堆積を抑制し易くすることができる。

【0042】

第１実施形態では、第４噴射口１１（第２燃料ガス噴射口）から噴射される燃料ガスと第２噴射口６（処理対象ガス噴射口）から噴射される処理対象ガスが直接反応し、金属含有粉体を生成する場合がある。これに対し、第２実施形態では第４噴射口１１から燃料ガスを噴射しないため、そのような金属含有粉体の生成が生じない。したがって、第２実施形態によれば、第１実施形態の場合よりも、ノズル先端部への金属含有粉体の堆積を抑制し易くすることができる。

【0043】

また第２実施形態によれば、第３噴射口１０（第１窒素ガス噴射口）と第４噴射口１１（第２窒素ガス噴射口）から噴射される窒素ガスにより、燃焼反応部１２の形成位置をノズル先端部から遠ざけることができる他、第３筒体８と第４筒体９を冷却することにより、第１筒体２の先端部の外周面を高温化させるような条件下においても第２噴射口６、第３噴射口１０内部及び第４噴射口１１内壁（第４筒体９外周面）の温度上昇を抑制することができ、その結果、処理対象ガスの成分によって形成される種々の粉体のノズル先端部並びに第２噴射口６、第３噴射口１０及び第４噴射口１１への堆積を抑制することができる。

【0044】

また第２実施形態によれば、第５噴射口１４（予混合ガス噴射口）から噴射される予混合ガスにより、燃焼反応部１２を加熱し、その結果、処理対象ガスの処理効率を向上することができる。

【0045】

第２実施形態の燃焼ノズル１ａ又は燃焼式排ガス処理装置１は、第４噴射口１１（第４筒体９）を有さない構成としてもよく、また、第４噴射口１１からの窒素ガスの噴射を行わない構成としてもよい。

【0046】

第２実施形態の燃焼式排ガス処理装置１は、第５噴射口１４を有さない構成としてもよく、また、第５噴射口１４からの予混合ガスの噴射を行わない構成としてもよい。

【0047】

本発明は前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0048】

したがって、前述した実施形態の燃焼ノズル１ａは、第１筒体２と、第２筒体３と、第１筒体２と第２筒体３を連ねる環状壁４と、環状壁４を貫通し、燃料ガス噴射口を形成する貫通孔７と、第１筒体２よりも内側に形成される処理対象ガス噴射口とを有し、貫通孔７は、第１筒体２の中心軸線Ｏを含む縦断面において、貫通孔７によって径方向の外側端縁７ａと内側端縁７ｂによって形成される流路が軸方向の先端側に向けて径方向の内側に傾斜する方向に延び、当該流路の延長上に第１筒体２の先端部の外周面が存在し、且つ、軸方向の環状壁４の厚みＴが径方向の内側に向けて低減するように設けられる、燃焼ノズル１ａである限り変更可能である。

【0049】

例えば、燃焼ノズル１ａは、燃焼式排ガス処理装置１用に限らない。燃焼ノズル１ａで処理される処理対象ガスは、半導体製造装置などの装置からの排ガスに限らない。第１筒体２、第２筒体３、第３筒体８及び第４筒体９はそれぞれ、円筒状をなす構成に限らず、例えば楕円筒状など、円筒状以外の筒状をなす構成としてもよい。

【0050】

また燃焼式排ガス処理装置１は、燃焼ノズル１ａと、燃焼ノズル１ａから噴射される処理対象ガスと燃料ガスによって燃焼反応部１２を内側に形成する燃焼筒１３とを有する燃焼式排ガス処理装置１である限り変更可能である。例えば、燃焼筒１３の外周壁部１３ａは円筒状をなす構成に限らず、例えば楕円筒状など、円筒状以外の筒状をなす構成としてもよい。

【実施例】

【0051】

実施例１として第１実施形態の燃焼式排ガス処理装置を用い、実施例２として第２実施形態の燃焼式排ガス処理装置を用い、比較例１として、図５に示すように第１実施形態の燃焼式排ガス処理装置に対して環状壁の厚みと貫通孔の径方向の内側端縁の径方向位置のみが異なるものを用い、処理対象ガスとして六フッ化タングステンを窒素ガスで希釈したガスを処理する燃焼試験を行い、ノズル先端部への金属含有粉体の堆積量を確認した。比較例１では、環状壁の軸方向の厚みは、径方向に一定とした。また各々の貫通孔の径方向の内側端縁の径方向位置は、比較例１の方が、実施例１よりも径方向外側になるように設定した。実施例１では、各々の貫通孔の径方向の内側端縁における軸方向の先端側の端部が、第１筒体の先端部の外周面上に位置するように設定した。

【0052】

処理対象ガス中の六フッ化タングステンの流量は１Ｌ／ｍｉｎとし、処理対象ガス中の窒素ガスの流量は５０Ｌ／ｍｉｎとした。また各々の例における各々のガス噴射口から噴射したガス（又は混合ガスの成分）の流量は次のとおりとした。実施例１においては、第１噴射口では燃料ガス６Ｌ／ｍｉｎと空気６５Ｌ／ｍｉｎ、第３噴射口では窒素ガス５Ｌ／ｍｉｎ、第４噴射口では１００％燃料ガス１Ｌ／ｍｉｎ、第５噴射口では空気５Ｌ／ｍｉｎとした。実施例２においては、第１噴射口では燃料ガス６Ｌ／ｍｉｎと空気６５Ｌ／ｍｉｎ、第３噴射口では窒素ガス２．５Ｌ／ｍｉｎ、第４噴射口では窒素ガス２．５Ｌ／ｍｉｎ、第５噴射口では１００％燃料ガス１Ｌ／ｍｉｎと空気５Ｌ／ｍｉｎとした。比較例１においては、第１噴射口では燃料ガス６Ｌ／ｍｉｎと空気６５Ｌ／ｍｉｎ、第３噴射口では窒素ガス５Ｌ／ｍｉｎ、第４噴射口では１００％燃料ガス１Ｌ／ｍｉｎ、第５噴射口では空気５Ｌ／ｍｉｎとした。

【0053】

上記の条件により生じたノズル先端部への金属含有粉体の堆積量を図４に示す。なお図４は、環状壁の外側端面と、環状壁よりも軸方向の先端側に位置する第１筒体の先端部の外周面と、第１筒体、第２筒体、第３筒体及び第４筒体の先端面と、第３筒体の先端部の内周面とを合わせた領域に堆積した金属含有粉体の堆積量を、比較例１での堆積量を１とした場合の比率で示す。図４に示す結果から、実施例１で顕著な効果が確認され、実施例２では極めて顕著な効果が確認された。

【符号の説明】

【0054】

１ 燃焼式排ガス処理装置
１ａ 燃焼ノズル
２ 第１筒体
３ 第２筒体
４ 環状壁
４ａ 外側端面
４ｂ 内側端面
５ 第１噴射口
６ 第２噴射口
７ 貫通孔
７ａ 外側端縁
７ｂ 内側端縁
８ 第３筒体
９ 第４筒体
１０ 第３噴射口
１１ 第４噴射口
１２ 燃焼反応部
１３ 燃焼筒
１３ａ 外周壁部
１４ 第５噴射口
Ｏ 中心軸線
Ｔ 厚み

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】