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公開番号2025043875
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023151425
出願日2023-09-19
発明の名称排ガス処理装置および排ガス処理方法
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H05H 1/24 20060101AFI20250325BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】本発明は、排ガスの処理量を増大させて、排ガスを効率的に処理することができる排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】排ガス処理装置1は、複数の第1電極2と、複数の第2電極3と、電源5と、ガス流路Pに連通するガス流入口12およびガス排出口13を有するハウジング10を備え、複数の第1電極2および複数の第2電極3のそれぞれは、多角柱形状を有しており、複数の第1電極2と複数の第2電極3は、互いに平行であって、かつ互いに対向する複数対の放電面15を有し、複数の第1電極2と複数の第2電極3は、複数対の放電面15に垂直な方向に沿って交互に配列され、電源5により複数の第1電極2および複数の第2電極3に電圧が印加されると、複数対の放電面15の間に位置する複数の放電領域Mにプラズマが発生するように構成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
排ガスに含まれるフッ素化合物をプラズマにより分解する排ガス処理装置であって、
複数の第１電極と、
複数の第２電極と、
前記複数の第１電極および前記複数の第２電極に電圧を印加する電源と、
前記複数の第１電極と前記複数の第２電極の間に形成されたガス流路に連通するガス流入口およびガス排出口を有するハウジングを備え、
前記複数の第１電極および前記複数の第２電極のそれぞれは、多角柱形状を有しており、
前記複数の第１電極と前記複数の第２電極は、互いに平行であって、かつ互いに対向する複数対の放電面を有しており、
前記複数の第１電極と前記複数の第２電極は、前記複数対の放電面に垂直な方向に沿って交互に配列されており、
前記電源により前記複数の第１電極および前記複数の第２電極に電圧が印加されると、前記ガス流路内の前記複数対の放電面の間に位置する複数の放電領域に前記プラズマが発生するように構成されている、排ガス処理装置。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記複数の第１電極および前記複数の第２電極のそれぞれは、四角柱形状を有しており、
前記ガス流入口および前記ガス排出口は、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極の長手方向と平行なガス流れ基準方向に沿って配列されている、請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記複数の放電領域を区切る複数の閉塞部をさらに備えている、請求項２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記ガス流入口および前記ガス排出口は、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極の長手方向に垂直なガス流れ基準方向に沿って配列されている、請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記複数の第１電極および前記複数の第２電極のそれぞれは、四角柱形状を有しており、
前記複数対の放電面は、前記ガス流れ基準方向に対して斜めである、請求項４に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記複数の放電領域の間の空間内に配置された複数の水導入部をさらに備えている、請求項４に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記複数の水導入部のそれぞれは、多孔質チューブである、請求項６に記載の排ガス処理装置。
【請求項８】
前記電源は、交流電圧を前記複数の第１電極および前記複数の第２電極に印加する交流電源であり、
前記複数対の放電面を構成する各対の放電面のうち少なくとも一方が誘電体層で覆われている、請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
前記複数対の放電面を構成する各対の放電面のうち一方は前記誘電体層で覆われており、他方の放電面は複数の突起を有している、請求項８に記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
前記複数対の放電面間の距離は、同じである、請求項１に記載の排ガス処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素化合物を含む排ガスを分解する排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、液晶パネル、ＬＥＤ等を製造する半導体製造プロセスにおいては、真空に排気されたプロセスチャンバ内にプロセスガスを導入してエッチング処理やＣＶＤ処理等の各種処理を行っている。また、プロセスチャンバおよびプロセスチャンバに接続されている排気系機器は、クリーニングガスを流すことにより、定期的に洗浄している。これらプロセスガスやクリーニングガス等の排ガスは、シラン系ガス、ハロゲンガス、ＰＦＣガス等を含み、人体に悪影響を及ぼしたり、地球温暖化の原因になる等の地球環境に悪影響を及ぼすので、大気にそのまま放出することは好ましくない。
【０００３】
そこで、これらの排ガスを真空ポンプの下流側に設置された排ガス処理装置によって無害化処理を行った後に大気に放出している。排ガス処理装置としては、酸素源と燃料を供給して炉内に火炎を形成し、この火炎により排ガスを燃焼させるようにした燃焼式や、酸素源と電力を供給して排ガスを酸化分解するヒーター式、プラズマ式、触媒式等の排ガス処理装置が広く用いられている。これらの排ガス処理装置において、ＰＦＣなどの難分解性物質を高除去率で処理しようとする場合、温度を高くして処理を行っているため、人体等に有害な窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量が増加し、副生成物として排出されるＮＯｘ量が多いという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００２－３２０８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＮＯｘの排出量を低減するために、誘電体バリア放電（ＤＢＤ（Dielectric Barrier Discharge））による非平衡プラズマ（低温プラズマともいう）を利用した排ガス処理装置がある。図３３は、誘電体バリア放電を用いた排ガス処理装置５００の一例を示す模式図である。図３４は、図３３のＪ－Ｊ線断面図である。排ガス処理装置５００は、円柱状の内部電極５０１と、内部電極５０１と同心状に配置された円筒状の誘電体５０３と、誘電体５０３の少なくとも一部を覆う外部電極５０２と、内部電極５０１および外部電極５０２に交流電圧を印加する電源５０５を備えている。誘電体５０３と内部電極５０１の間には、排ガスが流れるガス流路Ｐが形成されており、図３３の矢印で示す方向に排ガスが流入する。
【０００６】
電源５０５により、交流電圧が内部電極５０１と外部電極５０２に印加されると、誘電体バリア放電が生じて内部電極５０１と外部電極５０２の間のガス流路Ｐにプラズマが発生し、ガス流路Ｐを流れる排ガスに含まれるフッ素化合物（ＰＦＣなど）が分解される。誘電体バリア放電では、断続的にプラズマが発生するため、排ガスの温度上昇を抑制し、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【０００７】
半導体製造プロセスで排出される排ガス量は比較的多いため、排ガスの処理量を増やして効率的に処理することができる排ガス処理装置が求められている。排ガス処理装置５００において排ガスの処理量を増やすためには、ガス流路Ｐの体積を大きくする必要がある。ガス流路Ｐの体積を大きくするためには、内部電極５０１から外部電極５０２までの距離Ｌが大きくする必要がある。しかしながら、プラズマの発生に必要な電圧は距離Ｌに依存するため、ガス流路Ｐの体積を大きくすると、高電圧電源が必要となり、Ｘ線が発生するおそれや、設備が高コストになるという課題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、プラズマの発生に必要な電圧を過大に上げることなく、排ガスの処理量を増大させて、排ガスを効率的に処理することができる排ガス処理装置、および排ガス処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、排ガスに含まれるフッ素化合物をプラズマにより分解する排ガス処理装置であって、複数の第１電極と、複数の第２電極と、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極に電圧を印加する電源と、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極の間に形成されたガス流路に連通するガス流入口およびガス排出口を有するハウジングを備え、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極のそれぞれは、多角柱形状を有しており、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極は、互いに平行であって、かつ互いに対向する複数対の放電面を有しており、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極は、前記複数対の放電面に垂直な方向に沿って交互に配列されており、前記電源により前記複数の第１電極および前記複数の第２電極に電圧が印加されると、前記ガス流路内の前記複数対の放電面の間に位置する複数の放電領域に前記プラズマが発生するように構成されている、排ガス処理装置が提供される。
【００１０】
一態様では、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極のそれぞれは、四角柱形状を有しており、前記ガス流入口および前記ガス排出口は、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極の長手方向と平行なガス流れ基準方向に沿って配列されている。
一態様では、前記排ガス処理装置は、前記複数の放電領域を区切る複数の閉塞部をさらに備えている。
一態様では、前記ガス流入口および前記ガス排出口は、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極の長手方向に垂直なガス流れ基準方向に沿って配列されている。
一態様では、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極のそれぞれは、四角柱形状を有しており、前記複数対の放電面は、前記ガス流れ基準方向に対して斜めである。
（【００１１】以降は省略されています）

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