排ガス処理装置および排ガス処理方法
【課題】排ガスの分解に伴い発生する窒素酸化物を低減する排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供する。
【解決手段】排ガス処理装置１００ａは、加熱容器１１０と、排ガス導入部１２１と、加熱部と、測定部１３０と、制御部とを備えている。排ガス導入部１２１は、加熱容器１１０の内部に窒素元素を含む排ガスを導入する。加熱部は、加熱容器１１０の内部に火炎２００を吹き出すノズル部１２０ａを有し、加熱容器１１０内に生じた火炎２００によって排ガス導入部１２１により加熱容器１１０内に導入された排ガスＧ１を分解する。測定部１３０は、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向に延びた加熱容器１１０内の領域Ｒに配置され、領域Ｒ内の温度を測定する。制御部は、測定部１３０の温度に応じて加熱部の加熱条件を制御する。
【解決手段】排ガス処理装置１００ａは、加熱容器１１０と、排ガス導入部１２１と、加熱部と、測定部１３０と、制御部とを備えている。排ガス導入部１２１は、加熱容器１１０の内部に窒素元素を含む排ガスを導入する。加熱部は、加熱容器１１０の内部に火炎２００を吹き出すノズル部１２０ａを有し、加熱容器１１０内に生じた火炎２００によって排ガス導入部１２１により加熱容器１１０内に導入された排ガスＧ１を分解する。測定部１３０は、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向に延びた加熱容器１１０内の領域Ｒに配置され、領域Ｒ内の温度を測定する。制御部は、測定部１３０の温度に応じて加熱部の加熱条件を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理装置および排ガス処理方法に関し、たとえば窒素を構成元素として含む排ガス（ＮＨ3等）を分解するための排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体の製造において可燃性または支燃性のガスが排ガスとして排出され、これらの排ガスを環境への負荷を減らすように除害している。このような排ガスを除害する装置として、たとえば特許第３２８０１７３号公報（特許文献１）には、電気ヒータ等の加熱源により加熱筒の内部を加熱して、この熱により有毒性のガスを加熱酸化分解する排ガス処理装置が開示されている。
【０００３】
図１５は、特許文献１に開示の排ガス処理装置を示す概略図である。図１５に示すように、上記特許文献１の排ガス処理装置５００は、加熱筒５１０の外周に配置された電気ヒータ５９０と、加熱筒５１０の内部の出口付近の温度を検出する温度センサ５３０と、加熱筒５１０の内部の出口付近の温度を所定の温度範囲内に維持するように電気ヒータ５９０を制御するコントローラ５４０とを備えている。温度センサ５３０とコントローラ５４０とによる電気ヒータ５９０の制御によって、加熱筒５１０の出口部分での排ガスの温度を一定範囲内に保つことで、排ガスの酸化分解反応が安定化されると上記特許文献１には記載されている。
【特許文献１】特許第３２８０１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では、温度センサ５３０で測定される加熱筒５１０の出口部は、加熱筒５１０の内部において温度が高い領域ではない。
【０００５】
排ガスを分解する際に発生する窒素酸化物（ＮＯx）は、環境に負荷がかかる。雰囲気の温度が高い程、この窒素酸化物の発生量は増加する。このため、上記特許文献１では、仮に窒素酸化物の発生量を制御する場合であっても、温度の高い領域でない出口部の温度に基づいて電気ヒータ５９０の制御をする必要があるため、窒素酸化物の発生を正確に制御できないという問題がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、排ガスの分解に伴い発生する窒素酸化物を低減する排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の局面における排ガス処理装置は、加熱容器と、排ガス導入部と、加熱部と、測定部と、制御部とを備えている。排ガス導入部は、加熱容器の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスを導入するためのものである。加熱部は、加熱容器の内部に火炎を吹き出すノズル部を有し、加熱容器内に生じた火炎によって排ガス導入部により加熱容器内に導入された排ガスを分解するためのものである。測定部は、ノズル部における火炎吹出口から火炎を吹き出す方向に延びた加熱容器内の領域に配置された、領域内の温度を測定するためのものである。制御部は、測定部の温度に応じて加熱部の加熱条件を制御するためのものである。
【０００８】
本発明の一の局面における排ガス処理装置によれば、ノズル部から発生する火炎または火炎の近傍の領域に測定部が配置されているため、加熱容器において温度の高い領域の温度を測定することができる。雰囲気の温度が高い程、窒素酸化物の発生量が増加するので、測定部で測定される領域は、窒素酸化物の発生に大きく寄与している領域である。このため、窒素酸化物の発生に寄与しているこの領域の温度を、制御部によって窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することにより、窒素酸化物の発生量を正確に制御できる。したがって、排ガスの分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。
【０００９】
上記一の局面における排ガス処置装置において好ましくは、加熱部は、加熱容器の内部に助燃ガスを導入するための助燃ガス導入部と、助燃ガスを燃焼させるための分解用ガスを加熱容器の内部に導入するための分解用ガス導入部とを含み、制御部は、助燃ガスおよび分解用ガスの少なくとも一方の流量を制御する。
【００１０】
助燃ガス導入部から導入される助燃ガスと、分解用ガス導入部から導入される分解用ガスとにより、ノズル部から火炎を発生することができる。制御部で加熱条件として助燃ガスおよび分解用ガスの流量を制御することにより、火炎の発生状態を調整できる。したがって、窒素酸化物の発生に寄与している上記領域の温度を、窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することができるので、窒素酸化物の発生を抑制できる。
【００１１】
上記一の局面における排ガス処理装置において好ましくは、加熱容器は、排ガスを分解した後のガスを外部に排出するための出口部を有し、加熱容器の出口部に設けられ、出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部をさらに備え、制御部は、酸素測定部により測定された酸素濃度に応じて分解用ガスの流量を制御するための調整部を含んでいる。
【００１２】
これにより、出口部で残存している酸素濃度がわかるので、この酸素濃度に応じて分解用ガスの流量を制御することにより燃焼状態を制御できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。また、排ガスを燃焼させることにより排ガスを分解できるので、高効率で排ガスを除害できる。
【００１３】
本発明の他の局面における排ガス処理装置は、加熱容器と、排ガス導入部と、加熱部と、測定部と、制御部とを備えている。加熱容器は、筒状部を有している。排ガス導入部は、加熱容器の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスを導入するためのものである。加熱部は、加熱容器の筒状部の外周側に配置され、かつ排ガスを分解するために加熱容器の内部を加熱するためのものである。測定部は、筒状部の軸方向に沿って加熱部が位置する範囲よりも小さい範囲内に位置する筒状部内の領域に配置された、領域内の温度を測定するためのものである。制御部は、測定部の温度に応じて加熱部の加熱条件を制御するためのものである。
【００１４】
本発明の他の局面における排ガス処理装置によれば、加熱部により加えられる熱量の多い領域に測定部が配置されているので、加熱容器において温度の高い領域の温度を測定することができる。雰囲気の温度が高い程、窒素酸化物の発生量が増加するので、測定部で測定される領域は、窒素酸化物の発生に大きく寄与している領域である。このため、窒素酸化物の発生に寄与しているこの領域の温度を、制御部によって窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することにより、窒素酸化物の発生量を正確に制御できる。したがって、排ガスの分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。
【００１５】
上記他の局面における排ガス処置装置において好ましくは、加熱容器は、排ガスを分解した後のガスを加熱容器の外部に排出するための出口部を有し、加熱容器の出口部に設けられ、出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部と、排ガスを分解させるための分解用ガスを導入するための分解用ガス導入部とをさらに備え、制御部は、酸素測定部により測定された酸素濃度に応じて分解用ガスの流量を制御するための調整部を含んでいる。
【００１６】
これにより、出口部での残存している酸素の濃度がわかるので、この酸素濃度に応じて分解用ガスの流量を制御することにより加熱条件を制御できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。
【００１７】
上記一および他の局面における排ガス処理装置において好ましくは、測定部は、複数の測定素子を有し、制御部は、複数の測定素子により測定された温度のうち、最も高い温度に応じて加熱部による加熱条件を制御する。
【００１８】
これにより、加熱容器内へ導入される排ガスの流量の変化、加熱量の変化などによって、加熱容器内で温度が高くなる領域が変化する場合であっても、排ガスから窒素酸化物への反応が促進される領域の温度を精度を向上して測定できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。
【００１９】
上記一および他の局面における排ガス処理装置において好ましくは、制御部は、測定部により測定される温度が７００℃以上１０００℃以下になるように加熱部の加熱条件を制御する。
【００２０】
上記温度が７００℃以上の場合、排ガスを高効率で分解することができる。上記温度が１０００℃以下の場合、窒素酸化物の発生がより抑制される。
【００２１】
なお、上記「温度」は、測定部が複数の測定素子を有している場合には、測定素子により測定された温度のうち最も高い温度を意味する。
【００２２】
上記一および他の局面における排ガス処理装置において好ましくは、排ガスは、アンモニア（ＮＨ3）ガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかのガスを含んでいる。
【００２３】
上記ガスは半導体の製造により排出されるため、本発明の排ガス処置装置に好適に用いられる。
【００２４】
本発明の排ガス処理方法は、上記いずれかの排ガス処理装置を用いて、窒素元素を含む排ガスを分解することにより処理する方法であって、以下の工程が実施される。まず、加熱容器の内部に導入した排ガスを加熱部により加熱することで、排ガスが分解される。そして、測定部により上記領域内の温度が測定される。そして、測定された温度に応じて、制御部により加熱部の加熱条件が制御される。
【００２５】
本発明の排ガス処理方法によれば、加熱容器内の温度の高い領域の温度を測定している。雰囲気の温度が高い程、窒素酸化物の発生量が増加するので、測定される領域は、窒素酸化物の発生に寄与している領域である。このため、窒素酸化物の発生に寄与しているこの領域の温度を制御部によって窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することにより、窒素酸化物の発生量を正確に制御できる。したがって、排ガスの分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。
【００２６】
上記排ガス処理方法において好ましくは、温度を測定する工程では、上記領域内の複数の位置の温度を測定し、上記加熱条件を制御する工程では、複数の位置の温度のうち最も高い温度に応じて上記加熱条件を制御する。
【００２７】
これにより、加熱容器内へ導入される排ガスの流量の変化、加熱量の変化などによって、加熱容器内で温度が高くなる領域が変化する場合であっても、排ガスから窒素酸化物への反応が促進される領域の温度を精度を向上して測定できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。
【００２８】
上記排ガス処理方法において好ましくは、上記温度が７００℃以上１０００℃以下になるように制御される。
【００２９】
上記温度を７００℃以上になるように制御することによって、排ガスを高効率で分解することができる。上記温度を１０００℃以下になるように制御することによって、窒素酸化物の発生がより抑制される。
【００３０】
なお、上記「温度」は、測定部が複数の測定素子を有している場合には、測定素子により測定された温度のうち最も高い温度を意味する。
【００３１】
上記排ガス処理方法において好ましくは、上記排ガスを分解する工程では、助燃ガスおよび分解用ガスを加熱容器の内部に導入して排ガスを燃焼させ、加熱条件を制御する工程では、測定された温度に応じて、助燃ガスおよび分解用ガスの少なくとも一方の流量を制御する。
【００３２】
助燃ガスと分解用ガスとにより、ノズル部から火炎を発生することができる。そのため、加熱条件として助燃ガスおよび分解用ガスの流量を制御することにより、火炎の発生状態を調整できる。したがって、上記領域を窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することができるので、窒素酸化物の発生を抑制できる。
【００３３】
上記排ガス処理方法において好ましくは、加熱容器において排ガスを処理した後のガスを加熱容器の外部に排出するための出口部の酸素濃度を測定する工程と、酸素濃度に応じて、分解用ガスの流量を制御する工程とをさらに備えている。
【００３４】
これにより、出口部での残存している酸素の濃度に応じて分解用ガスの流量を制御することにより、加熱条件を制御できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。
【００３５】
上記排ガス処理方法において好ましくは、上記排ガスとして、アンモニアガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかを含むガスを用いる。
【００３６】
上記ガスは半導体の製造により排出されるため、本発明の排ガス処置方法に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の排ガス処理装置および排ガス処理方法によれば、排ガスの分解に伴い発生する窒素酸化物を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。本実施の形態における排ガス処理装置１００ａは、燃焼により窒素を含む排ガスを分解させるための装置である。
【００３９】
図１に示すように、本実施の形態における排ガス処理装置１００ａは、加熱容器１１０と、バーナ１２０と、測定部１３０と、温度制御装置１４１と、空燃制御装置１４２と、冷却ガス導入部１６１と、排出部１７１とを主に備えている。
【００４０】
加熱容器１１０は、内部で排ガスＧ１を燃焼させることにより分解させる。加熱容器１１０は、たとえば円筒状などの筒状である。加熱容器１１０は、安全性の観点から、たとえば、金属材料からなる外壁と、外壁より内側に配置された耐火性材料からなる断熱材とを含んでいる。
【００４１】
この加熱容器１１０に、バーナ１２０のノズル部１２０ａ側が接続されている。バーナ１２０は、加熱容器１１０の内部に火炎２００を吹き出すノズル部１２０ａを有し、加熱容器１１０内に生じた火炎２００によって排ガス導入部１２１により加熱容器１１０内に導入された排ガスＧ１を分解する。
【００４２】
バーナ１２０は、排ガス導入部１２１と、助燃ガス導入部１２２と、分解用ガス導入部１２３とを含んでいる。排ガス導入部１２１は、加熱容器１１０の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスＧ１を導入する。助燃ガス導入部１２２は、加熱容器１１０の内部に助燃ガスＧ２を導入する。分解用ガス導入部１２３は、助燃ガスＧ２を燃焼させるための分解用ガスＧ３を加熱容器１１０の内部に導入する。排ガス導入部１２１、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部１２３は、たとえば内部に排ガスＧ１、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３を流動させるための中空を有する柱状の管であり、延在する方向がほぼ同じである。
【００４３】
バーナ１２０の排ガス導入部１２１は開口部１２１ａを有している。この開口部１２１ａを介して分解用ガスＧ３をバーナ１２０の排ガス導入部１２１へ供給するための分解用ガス供給部１５１が、排ガス導入部１２１と接続されている。この分解用ガスＧ３を分解用ガス供給部１５１および分解用ガス導入部１２３へ導くために、分解ガス用ファン１５２が設けられている。分解用ガス供給部１５１の内部には、分解用ガス供給部１５１からバーナ１２０の分解用ガス導入部１２３へ分解用ガスＧ３の供給する流量を調整するためのダンパ１５３が設けられている。
【００４４】
バーナ１２０は、加熱容器１１０の内部に火炎を吹き出すノズル部１２０ａを有し、加熱容器１１０内に導入される火炎２００により排ガス導入部１２１により導入された排ガスＧ１を分解する。
【００４５】
このノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（図１における矢印Ａ）に延びた加熱容器１１０内の領域Ｒ（図１において点線で囲まれた領域Ｒ）に、測定部１３０が配置されている。言い換えると、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（図１における矢印Ａ）に火炎吹出口１２０ｂから仮想の線（図１における点線）を延ばしたときに、この仮想の線に囲まれた領域Ｒ内に測定部１３０は配置されている。さらに言い換えると、測定部１３０は、バーナ１２０により発生する火炎２００または火炎２００近傍に配置されている。この領域Ｒは、加熱容器１１０の内部において相対的に温度が高い領域である。測定部１３０は、この領域Ｒの温度を測定する。測定部１３０は、たとえば温度センサなどの測定素子を用いることができる。
【００４６】
なお、排ガス処理装置１００ａが火炎２００を発生させる方式の加熱部を備えている場合には、加熱条件を選択することにより火炎２００を出口部まで伸ばすことができるので、領域Ｒは、加熱容器１１０の出口部を含んでいてもよい。
【００４７】
測定部１３０から検出された領域Ｒの温度の信号を受信するための温度制御装置１４１が設けられている。この温度制御装置１４１は、測定部１３０により測定された温度に応じて、領域Ｒの温度を上昇、下降または維持することを判断する。この温度制御装置１４１からの信号に基づいて、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量を制御するための空燃制御装置１４２が設けられている。
【００４８】
温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２は、測定部１３０により測定される温度が７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８００℃以上９００℃以下になるようにバーナ１２０の加熱条件を制御する。７００℃以上の場合、排ガスＧ１を高効率で分解することができる。８００℃以上の場合、排ガスＧ１をより高効率で分解することができる。一方、１０００℃以下の場合、窒素酸化物の発生がより抑制される。９００℃以下の場合、排ガスＧ１をより高効率で分解することができる。
【００４９】
加熱容器１１０は、排ガスＧ１を分解した後のガスを加熱容器１１０の外部に排出するための出口部を有しており、この出口部と接続され、排ガスＧ１を燃焼により分解した後の処理ガスＧ５を外部に排出するための排出部１７１が設けられている。この排出部１７１に冷却ガスＧ４を導入するための冷却ガス導入部１６１が接続されている。冷却ガスＧ４を排出部１７１に導くために冷却ファン１６２が設けられている。加熱容器１１０から排出される排出ガスの温度が上昇した場合に、必要に応じて冷却ファン１６２が起動される。また、排出部１７１に導く冷却ガスＧ４の流量を調整するために、冷却ガス導入部１６１の内部にはダンパ１６３が設けられている。
【００５０】
排ガス処理装置１００ａは、窒素元素を含む排ガスＧ１の分解に好適に用いられ、特にアンモニアガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかのガスを含む排ガスＧ１の分解に好適に用いられる。
【００５１】
なお、排ガス処理装置１００ａは、バーナ１２０の出口部に配置される、点火プラグ等などの点火部材（図示せず）などの他の部材をさらに備えていてもよい。
【００５２】
また、上記においては、加熱容器１１０の内部に火炎を吹き出すノズル部１２０ａを有するバーナ１２０は、排ガス導入部１２１と助燃ガス導入部１２２と分解用ガス導入部１２３とが一体化された構成としているが特にこれに限定されず、排ガス導入部１２１とバーナ１２０とは分離されていてもよい。上述したように、一体化されている場合には、排ガス導入部１２１は、ノズル部１２０ａに連通されており、ノズル部１２０ａを構成する排ガス導入部１２１、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部１２３の各々の開口している外周縁を合わせてノズル部１２０ａの外周縁とする。
【００５３】
続いて、本実施の形態における変形例を説明する。
図２は、実施の形態１の変形例１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図２に示すように、変形例１では、排ガス処理装置１００ａを構成するノズル部１２０ａの先端１２０ｃが、側壁部１２０ｄよりも広がっている形状である点においてのみ異なる。
【００５４】
図３は、実施の形態１の変形例２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図３に示すように、変形例２では、排ガス処理装置１００ａを構成するノズル部１２０ａの先端１２０ｃが、側壁部１２０ｄよりも狭くなっている形状である点においてのみ異なる。
【００５５】
変形例１および２における領域Ｒは、実施の形態１と同様に、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（図２および３における矢印Ａ）に延びた加熱容器１１０内の領域である。ノズル部１２０ａの先端１２０ｃの形状により、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３により発生する火炎の状態が変化することから、ノズル部１２０ａの先端１２０ｃでの開口部が火炎吹出口１２０ｂである。測定部１３０はこの領域Ｒの内部に配置される。
【００５６】
図４は、実施の形態１の変形例３における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図４に示すように、変形例３では、加熱容器１１０とバーナ１２０とが分離しており、かつバーナ１２０の外周縁よりも加熱容器１１０の開口部１１０ａの径が大きい点においてのみ異なる。変形例３における領域Ｒは、実施の形態１と同様に、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（図４における矢印Ａ）に延びた加熱容器１１０内の領域である。
【００５７】
図５は、実施の形態１の変形例４における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図５に示すように、変形例４では、加熱容器１１０とバーナ１２０とが分離しており、かつバーナ１２０の開口部よりも加熱容器１１０の開口部１１０ａの径が小さい点においてのみ異なる。変形例４における領域Ｒは、火炎が発生し得る領域であって、実施の形態１と同様に、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（図５における矢印Ａ）に延びた加熱容器１１０内の領域である。領域Ｒは、火炎が発生し得る領域なので、加熱容器１１０の内部において温度が相対的に高くなる。
【００５８】
続いて、本実施の形態およびその変形例における排ガス処理方法を説明する。本実施の形態およびその変形例における排ガス処理方法は、上述した排ガス処理装置１００ａを用いて、窒素元素を含む排ガスを分解することにより処理する方法である。
【００５９】
まず、加熱容器１１０の内部に導入した排ガスＧ１をバーナ１２０により加熱することで、排ガスＧ１を分解する。本実施の形態およびその変形例では、排ガス導入部１２１、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部１２３を介して加熱容器１１０の内部に排ガスＧ１、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３を導入する。
【００６０】
具体的には、排ガスＧ１は、窒素元素を含むガスであれば特に限定されないが、アンモニアガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかを含むガスを用いることができる。アミン系ガスとは、たとえばトリメチルアミン、ジメチルアミン、モノメチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルアミン、モノエチルアミンなどが挙げられる。特に、窒化物半導体を製造する際に用いられるアンモニアを含んでいることが好ましい。なお、排ガスＧ１は、水素ガス、メタンガスなどの窒素を含まない可燃ガス、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの無害なガスを含んでいてもよい。
【００６１】
また助燃ガスＧ２は、分解用ガスＧ３を用いて排ガスＧ１を燃焼できるガスであれば特に限定されないが、たとえば、メタンガス、天然ガス、都市ガス、プロパンガス、水素、ブタンガスなどの少なくとも１種以上のガスを用いることができる。なお、助燃ガスＧ２は、燃焼を補助する空気を含んでいてもよい。
【００６２】
また分解用ガスＧ３は、助燃ガスＧ２を燃焼させることができるガスであれば特に限定されないが、酸素を含んでいることが好ましく、たとえば空気などを用いることができる。
【００６３】
助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３とにより生じた火炎により排ガスが燃焼することにより、排ガスは分解されて除害される。一方、分解用ガスＧ３および排ガスＧ１中の窒素と、分解用ガスＧ３中の酸素によって、窒素酸化物が発生する。
【００６４】
次に、測定部１３０により領域Ｒ内の温度を測定する。次に、測定部１３０により測定された温度に応じて、温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２によりバーナ１２０の加熱条件を制御する。
【００６５】
具体的には、測定部１３０により測定された温度が所定の温度範囲よりも高い場合には、排ガスＧ１および分解用ガスＧ３から窒素酸化物への反応が促進される。このため、温度制御装置１４１から火炎の発生を抑制する（加える熱量を小さくする）ための信号を空燃制御装置１４２に送る。この信号を受信した空燃制御装置１４２は、測定された温度に応じて、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の少なくとも一方の流量を減らすように制御する。一方、測定部１３０により測定された温度が所定の温度範囲よりも低い場合には、排ガスＧ１の分解が促進されない。このため、温度制御装置１４１から火炎をより発生させる（加える熱量を大きくする）ための信号を空燃制御装置１４２に送る。この信号を受信した空燃制御装置１４２は、測定された温度に応じて、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の少なくとも一方の流量を増やすように制御する。
【００６６】
上記所定の温度範囲とは、たとえば７００℃以上１０００℃以下であり、好ましくは８００℃以上９００℃以下である。加熱条件を制御することにより、領域Ｒの温度がたとえば７００℃以上に制御する場合、排ガスＧ１を高効率で分解することができる。８００℃以上に制御する場合、排ガスＧ１をより高効率で分解することができる。一方、１０００℃以下に制御する場合、窒素酸化物の発生がより抑制される。９００℃以下に制御する場合、排ガスＧ１をより高効率で分解することができる。
【００６７】
以上より、本実施の形態および変形例における排ガス処理装置１００ａおよび排ガス処理方法は、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（矢印Ａ）に延びた加熱容器１１０内の領域Ｒ内に配置された測定部１３０により測定された領域Ｒ内の温度に基づいて、温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２によりバーナ１２０の温度を制御している。
【００６８】
本実施の形態および変形例における排ガス処理装置１００ａおよび排ガス処理方法によれば、バーナ１２０により加えられる熱量の多い領域Ｒに測定部１３０が配置されているので、加熱容器１１０において温度の高い領域Ｒの温度を測定することができる。雰囲気の温度が高い程、窒素酸化物の発生量が増加するので、測定部１３０で測定される領域Ｒは、窒素酸化物の発生に寄与している領域である。このため、窒素酸化物の発生に寄与しているこの領域Ｒの温度を、温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２によって窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することにより、窒素酸化物の発生量を正確に制御できる。したがって、排ガスＧ１の分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。すなわち、本実施の形態の排ガス処理装置１００ａおよび排ガス処理方法によれば、排ガスＧ１の除害の効率化と、除害に伴い発生する窒素酸化物の発生の抑制との両方を実現できる。
【００６９】
特に、測定部１３０は、バーナ１２０のノズル部１２０ａにより生じる火炎２００近傍を測定することが好ましい。ここで、火炎２００近傍の温度とは、火炎２００により加熱容器１１０において最も温度が高くなる領域の温度であり、火炎２００自体の温度と、加熱条件により火炎２００が発生し得る領域の温度と、火炎２００からの熱を直接受ける雰囲気ガスの温度とを含む。火炎２００近傍に測定部１３０を配置することによって、加熱容器１１０において温度の最も高くなる領域Ｒの温度を測定することができる。そのため、窒素酸化物の生成に最も寄与する領域Ｒの温度を測定部１３０により測定できるので、排ガスＧ１の分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。
【００７０】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図６を参照して、本実施の形態における排ガス処理装置１００ｂは、基本的には実施の形態１における排ガス処理装置１００ａと同様の構成を備えているが、測定部は複数の測定素子１３０ａ〜１３０ｃを有している点において異なる。
【００７１】
具体的には、領域Ｒの内部に３つの測定素子１３０ａ〜１３０ｃが配置されている。すなわち、加熱容器１１０の内部において温度が高くなることが想定される領域Ｒにおいて、異なる位置に設けられる。測定素子１３０ａ〜１３０ｃは火炎２００付近の長手方向に複数設けられることが好ましい。
【００７２】
なお、本実施の形態の測定部は、３つの測定素子１３０ａ〜１３０ｃを有しているが、測定素子の数は特に限定されない。測定部は、測定の精度向上および装置の簡略化の観点から、３〜５の測定素子を有していることが好ましい。
【００７３】
この３つの測定素子１３０ａ〜１３０ｃにより測定された温度のうち最も高い温度を検出するための最大値検出回路部１３１が設けられている。最大値検出回路部１３１から検出された最も温度の高い温度を温度制御装置１４１が受信する。この温度制御装置１４１の信号に基づいて、加熱条件として助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量を制御するための空燃制御装置１４２が設けられている。
【００７４】
また、測定素子１３０ａ〜１３０ｃを複数有している場合には、温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２は、測定素子１３０ａ〜１３０ｃにより測定される最も高い温度が７００℃以上１０００℃以下になるようにバーナ１２０の加熱条件を制御する。
【００７５】
なお、これ以外の排ガス処理装置１００ｂの構成は、実施の形態１における排ガス処理装置１００ａの構成と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００７６】
本実施の形態における排ガス処理方法は、基本的には実施の形態１における排ガス処理方法と同様の構成を備えているが、温度を測定する工程では、領域Ｒ内の複数の位置の温度を測定し、加熱条件を制御する工程では、複数の位置の温度のうち最も高い温度に応じて加熱条件を制御している点において異なる。
【００７７】
以上より、本実施の形態の排ガス処理装置１００ｂおよび排ガス処理方法によれば、複数の測定素子１３０ａ〜１３０ｃにより測定された温度のうち、温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２により最も高い温度に応じてバーナ１２０による加熱条件を制御する。
【００７８】
これにより、加熱容器１１０内へ導入される排ガスＧ１、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量の変化、排ガスＧ１、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３のガスの種類の変化などによって、火炎２００の長さが変化する場合には、加熱容器１１０内の温度の高い領域は変化する。しかし、この場合であっても、複数の測定素子１３０ａ〜１３０ｃの最大温度を領域Ｒの温度とすることにより、排ガスＧ１から窒素酸化物への反応が促進される領域Ｒの温度を精度を向上して測定できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。
【００７９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図７を参照して、本実施の形態における排ガス処理装置１００ｃは、基本的には実施の形態１における排ガス処理装置１００ａと同様の構成を備えているが、酸素測定部１８１と酸素検出部１８２と、調整部１８３とをさらに備えている点において異なる。
【００８０】
具体的には、加熱容器１１０の出口部に設けられ、この出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部１８１が設けられている。出口部は、加熱容器１１０の内部であって、排出部１７１に近い側である。酸素測定部１８１は、領域Ｒの内部であっても外部であってもよいが、排ガスＧ１の分解および窒素酸化物への反応が完了しており、かつ冷却ガスＧ４が混合されない領域の酸素濃度を測定できる位置に配置されていることが好ましい。
【００８１】
酸素測定部１８１により測定された酸素濃度を調整部に送るために酸素検出部１８２が設けられている。酸素検出部１８２から送られた酸素濃度からバーナ１２０の加熱条件を制御するために調整部１８３が設けられている。
【００８２】
この調整部１８３は、たとえば酸素測定部１８１から測定された酸素濃度から空気比を算出し、この空気比に基づいて分解用ガスの流量を制御する。ここで、空気比とは、酸素濃度を［Ｏ2］としたときに、｛０．２１／（０．２１−［Ｏ2］）｝で表わされる値である。
【００８３】
この空気比は１．０を超え、３．０以下であることが好ましい。３．０以下とすることによって、窒素酸化物への進行が抑制される。なお、下限値は、完全燃焼するときの理論値が１．０であることから１．０を越えた値である。
【００８４】
調整部１８３は、たとえば、空気比が３．０を越えると、分解用ガスの流量を減らすように制御する。特に、酸素測定部１８１により測定された酸素濃度に応じて、分解用ガスＧ３の流量を制御し、測定部１３０により測定された温度に応じて、助燃ガスＧ２の流量を制御することが好ましい。
【００８５】
なお、これ以外の排ガス処理装置１００ｃの構成は、実施の形態１における排ガス処理装置１００ａの構成と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００８６】
本実施の形態における排ガス処理方法は、基本的には実施の形態１における排ガス処理方法と同様の構成を備えているが、酸素濃度を測定する工程と、この酸素濃度に基づいて分解用ガスの流量を制御する工程とをさらに備えている点において異なる。
【００８７】
具体的には、加熱容器１１０において排ガスＧ１を処理した後のガスを加熱容器１１０の外部に排出するための出口部の酸素濃度を酸素測定部１８１により測定する。酸素測定部１８１で測定された酸素濃度に応じて、分解用ガスＧ３の流量を調整部１８３により制御する。
【００８８】
なお、本実施の形態の構成および製造方法は、実施の形態１だけでなく実施の形態２にも適用することができる。
【００８９】
以上より、本実施の形態における排ガス処理装置１００ｃによれば、加熱容器１１０において排ガスＧ１を処理した後のガスを加熱容器１１０の外部に排出するための出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部１８１を備えている。これにより、加熱容器１１０の出口部で残存している酸素の濃度に応じて分解用ガスＧ３の流量を制御することにより、加熱条件を制御できる。このため、火炎の温度を排ガスＧ１を分解し、かつ窒素酸化物の発生を抑制できる所定の温度範囲に保ちつつ、分解用ガスＧ３の流量を窒素酸化物の発生を抑制できる所定の流量に保つことができる。したがって、排ガスＧ１の分解に伴い発生する窒素酸化物をより正確に制御できるので、窒素酸化物を効果的に低減できる。
【００９０】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図８に示すように、本実施の形態４における排ガス処理装置１００ｄは、ヒータなどの加熱源により窒素を含む排ガスを分解させるための装置である。
【００９１】
本実施の形態における排ガス処理装置１００ｄは、基本的には実施の形態１における排ガス処理装置１００ａと同様の構成を備えているが、実施の形態１における排ガス処理装置１００ａにおけるバーナ１２０の代わりにヒータ１９０を備えている。
【００９２】
具体的には、図８に示すように、本実施の形態における排ガス処理装置１００ｄは、加熱容器１１０と、排ガス導入部１２１と、ヒータ１９０と、測定部１３０と、温度制御装置１４１と、熱量制御装置１４３と、冷却ガス導入部１６１と、排出部１７１とを主に備えている。
【００９３】
加熱容器１１０は、筒状部を有している。筒状部は、軸Ｂを有している。この加熱容器１１０と接続され、加熱容器１１０の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスを導入するための排ガス導入部１２１が設けられている。
【００９４】
ヒータ１９０は、加熱容器１１０の筒状部の外周側に配置され、かつ排ガスＧ１を分解するために加熱容器１１０の内部を加熱する。ヒータ１９０は、筒状部の外周側の少なくとも一部に配置されていれば特に限定されず、加熱容器１１０において筒状部以外の外周側に配置されていてもよい。ヒータ１９０は、加熱容器１１０の外周を覆っていることが好ましい。
【００９５】
測定部１３０は、筒状部の軸方向（図８における軸Ｂに沿った方向）に沿ってヒータ１９０が位置する範囲（図８における点線で囲まれた範囲）よりも小さい範囲内に位置する筒状部内の領域Ｒに配置されている。この領域Ｒは、図８における点線を含んでいないことが好ましい。言い換えると、測定部１３０は、ヒータ１９０の軸方向の端部から筒状部の軸Ｂに互いに延ばした領域よりも小さい領域Ｒに配置されている。なお、ヒータ１９０が筒状部の外周を覆っているときは、筒状部の内部においてヒータ１９０に覆われた範囲（図８における点線で囲まれた範囲）よりも小さい範囲に位置する領域Ｒに、測定部１３０は配置されている。特に、測定部１３０は、筒状部の軸Ｂ近傍に配置されることが好ましい。この領域Ｒは、測定部１３０は、ヒータ１９０からの熱の影響を受けやすいので、加熱容器１１０の内部において相対的に温度が高い領域である。測定部１３０は、この領域Ｒ内の温度を測定する。
【００９６】
熱量制御装置１４３は、温度制御装置１４１からの信号に基づいて、ヒータ１９０の加熱量および分解用ガスＧ３の流量の少なくとも一方を制御するために熱量制御装置１４３が設けられている。ヒータ１９０の加熱量の制御は、たとえばヒータが電気ヒータの場合には電気ヒータに加えられる電力量を制御する。
【００９７】
なお、これ以外の排ガス処理装置１００ｃの構成は、実施の形態１における排ガス処理装置１００ａの構成と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００９８】
続いて、本実施の形態における変形例を説明する。
図９は、実施の形態４の変形例１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図９に示すように、変形例１では、排ガス処理装置１００ｅを構成するヒータ１９０が筒状部の外周側の一部に配置されている点においてのみ異なる。
【００９９】
図１０は、実施の形態４の変形例２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図１０に示すように、変形例２では、排ガス処理装置１００ｆを構成するヒータ１９０の伸びる方向は、筒状部の軸Ｂから傾斜するように配置されている。
【０１００】
変形例１および２における領域Ｒは、ヒータ１９０が配置された位置によらず、筒状部の軸方向（図９および１０における軸Ｂに沿った方向）に沿ってヒータ１９０が位置する範囲（図９および１０における点線で囲まれた範囲）よりも小さい範囲内に位置する筒状部内の領域Ｒである。
【０１０１】
図１１は、実施の形態４の変形例３における排ガス処理装置を示す概略断面図である。図１１に示すように、変形例３では、排ガス処理装置１００ｇを構成する加熱容器１１０の形状が略半球形である点において異なる。加熱容器１１０は、筒状部を有しており、この筒状部の外周側にヒータ１９０が設けられている。変形例３における領域Ｒは、加熱容器１１０の形状によらず、加熱容器１１０の筒状部の軸方向（図１１における軸Ｂに沿った方向）に沿ってヒータ１９０が位置する範囲（図１１における点線で囲まれた範囲）内に位置する筒状部内の領域Ｒである。
【０１０２】
なお、本実施の形態およびその変形例では加熱源としてヒータ１９０を用いて説明したが、ヒータ以外の排ガスＧ１を分解することができる加熱源を適用してもよい。
【０１０３】
続いて、本実施の形態およびその変形例における排ガス処理方法を説明する。本実施の形態およびその変形例における排ガス処理方法は、上述した排ガス処理装置１００ｅ〜１００ｇを用いて、窒素元素を含む排ガスを分解することにより処理する方法である。
【０１０４】
本実施の形態および変形例における排ガス処理方法は、実施の形態１と基本的には同様の構成を備えているが、加熱条件を制御する工程において異なる。
【０１０５】
具体的には、排ガスを分解する工程では、ヒータ１９０により排ガスＧ１を加熱することにより排ガスを分解する点において実施の形態１と異なる。また、領域Ｒの温度を測定する工程では、測定する領域Ｒが実施の形態１と異なる。また、加熱条件を制御する工程では、測定部１３０で測定された温度に応じて、温度制御装置１４１および熱量制御装置１４３によりヒータ１９０の加熱量および分解用ガスＧ３の流量を制御する点において実施の形態１と異なる。
【０１０６】
なお、本実施の形態の構成および製造方法は、実施の形態１だけでなく実施の形態２および３にも適用することができる。実施の形態３における出口部とは、ヒータ１９０により排ガスＧ１を加熱する場合には、加熱容器１１０内部であってヒータ１９０で決まる領域Ｒ外であることが好ましい。
【０１０７】
以上より、本実施の形態および変形例における排ガス処理装置１００ｄ〜１００ｇは、加熱容器１１０の筒状部の軸方向（軸Ｂに沿った方向）に沿ってヒータ１９０が位置する範囲内に位置する筒状部内の領域Ｒに配置された測定部１３０により測定された、領域Ｒ内の温度に基づいて、温度制御装置１４１および熱量制御装置１４３によりヒータ１９０の温度および分解用ガスＧ３の流量の少なくとも一方を制御している。
【０１０８】
本実施の形態および変形例における排ガス処理装置１００ｄ〜１００ｇによれば、ヒータ１９０により加えられる熱量の多い領域Ｒに測定部１３０が配置されているので、加熱容器１１０において温度の高い領域Ｒの温度を測定することができる。雰囲気の温度が高い程、窒素酸化物の発生量が増加するので、測定部１３０で測定される領域Ｒは、窒素酸化物の発生に寄与している領域である。このため、窒素酸化物の発生に寄与しているこの領域Ｒの温度を、温度制御装置１４１および熱量制御装置１４３によって窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することにより、窒素酸化物の発生量を正確に制御できる。したがって、排ガスＧ１の分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。すなわち、本実施の形態の排ガス処理装置１００ｅ〜１００ｇおよび排ガス処理方法によれば、排ガスＧ１の除害の効率化と、除害に伴い発生する窒素酸化物の発生の抑制との両方を実現できる。
【０１０９】
［実施例１］
本実施例では、実施の形態１における排ガス処理装置１００ａを用いて、加熱容器内部の温度と発生する窒素酸化物との関係について調べた。具体的には、空気を燃焼させて、空気中の窒素ガスが酸化されてなる窒素酸化物の濃度と、そのときの加熱容器の領域Ｒの温度について測定した。
【０１１０】
始めに、排ガスＧ１を導入せずに、助燃ガスＧ２としての都市ガス（１３Ａ）と、分解用ガスＧ３としての空気とを、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部１２３を介して加熱容器１１０の内部に導入した。その後、助燃ガスＧ２と分解用ガスＧ３とにより火炎を発生させて、それぞれの流量を適宜変更して、加熱容器１１０の内部の温度を適宜変更した。
【０１１１】
（測定方法）
測定部１３０で測定される温度と、そのときの窒素酸化物の濃度を堀場製作所社製のＰＧ−２００型を用いて、常圧化学発光法により測定した。その結果を図１２に示す。図１２中、横軸は測定部で測定された温度（単位：℃）を示し、縦軸は窒素酸化物の濃度（単位：ｐｐｍ）を示す。
【０１１２】
（測定結果）
図１２に示すように、測定部で測定された温度が高くなる程、発生した窒素酸化物が増加したことがわかった。このことから、窒素酸化物の濃度を低減するためには、測定部１３０で測定される温度を所定の範囲内に制御することが窒素酸化物の低減に効果的であることが確認できた。
【０１１３】
［実施例２］
本実施例では、実施の形態３における排ガス処理装置１００ｃを用いて、加熱容器内部の温度と発生する窒素酸化物との関係について調べた。具体的には、排ガスを燃焼により分解したときの、窒素酸化物への転換率と、そのときの加熱容器の領域Ｒの温度について測定した。
【０１１４】
始めに、排ガスＧ１として３０ｍ3／ｈの流量のアンモニアと、助燃ガスＧ２としての流量都市ガス（１３Ａ）と、分解用ガスとしての空気とを、排ガス導入部１２１、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部とを介して加熱容器１１０の内部に導入した。その後、助燃ガスＧ２と分解用ガスＧ３とにより火炎を発生させて、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量を適宜変更して、加熱容器１１０の内部の温度を適宜変更させた。なお、酸素濃度を［Ｏ2］としたときに、｛０．２１／（０．２１−［Ｏ2］）｝で表わされる空気比を約４になるように助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量を調整した。
【０１１５】
（測定方法）
測定部１３０で測定される温度と、そのときの窒素酸化物の濃度を実施例１と同様に測定した。その結果を図１３に示す。図１３中、横軸は測定部で測定された温度（単位：℃）を示し、縦軸は燃焼後のアンモニアから窒素酸化物への転換率（単位：％）を示す。
【０１１６】
（測定結果）
図１３に示すように、測定部で測定された温度が高くなる程、排ガスＧ１中のアンモニアから窒素酸化物への転換率が高くなることがわかった。このことから排ガスを分解する際に発生する窒素酸化物を低減するためには、測定部１３０で測定される温度を所定の範囲内に制御することが窒素酸化物の低減に効果的であることが確認できた。
【０１１７】
［実施例３］
本実施例では、実施の形態３における排ガス処理装置１００ｃを用いて、加熱容器に供給される空気比と、発生する窒素酸化物との関係について調べた。具体的には、排ガスを燃焼により分解したときの、窒素酸化物への転換率と、そのときの空気比について測定した。
【０１１８】
始めに、排ガスＧ１として３０ｍ3／ｈの流量のアンモニアと、助燃ガスＧ２としての流量都市ガス（１３Ａ）と、分解用ガスとしての空気とを、排ガス導入部１２１、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部とを介して加熱容器１１０の内部に導入した。その後、助燃ガスＧ２と分解用ガスＧ３とにより火炎を発生させて、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量を適宜変更して、酸素濃度を［Ｏ2］としたときに、｛０．２１／（０．２１−［Ｏ2］）｝で表わされる空気比を適宜変更させた。なお、測定部１３０により測定される温度は約８２０℃で一定とした。
【０１１９】
また、排ガスＧ１として５ｍ3／ｈの流量のアンモニアを用いて、同様に空気比を適宜変更させた。
【０１２０】
（測定方法）
酸素測定部１８１で測定される空気比と、そのときの窒素酸化物の濃度とを実施例１と同様に測定した。その結果を図１４に示す。図１４中、横軸は空気比（単位なし）を示し、縦軸は燃焼後のアンモニアから窒素酸化物への転換率（単位：％）を示す。
【０１２１】
（測定結果）
図１４に示すように、空気比が高い程、排ガスＧ１中のアンモニアから窒素酸化物への転換率が高くなることがわかった。このことから、排ガスを分解する際に発生する窒素酸化物を低減するためには、酸素測定部１８１で測定される酸素濃度により算出される空気比を所定の範囲内に制御することが窒素酸化物の低減に効果的であることが確認できた。
【０１２２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の実施の形態１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１の変形例１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１の変形例２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例３における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１の変形例４における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図７】本発明の実施の形態３における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図８】本発明の実施の形態４における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図９】本発明の実施の形態４の変形例１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態４の変形例２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態４の変形例３における排ガス処理装置を示す概略断面図である。
【図１２】実施例１における加熱容器の領域Ｒの温度と、窒素酸化物の濃度との関係を示す図である。
【図１３】実施例２における加熱容器の領域Ｒの温度と、燃焼後のアンモニアから窒素酸化物への転換率との関係を示す図である。
【図１４】実施例３における空気比と、燃焼後のアンモニアから窒素酸化物への転換率との関係を示す図である。
【図１５】特許文献１に開示の排ガス処理装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１００ａ〜１００ｇ 排ガス処理装置、１１０ 加熱容器、１１０ａ、１２１ａ 開口部、１２０ バーナ、１２０ａ ノズル部、１２０ｂ 火炎吹出口、１２０ｃ 先端、１２０ｄ 側壁部、１２１ 排ガス導入部、１２２ 助燃ガス導入部、１２３ 分解用ガス導入部、１３０ 測定部、１３０ａ 測定素子、１３１ 最大値検出回路部、１４１ 温度制御装置、１４２ 空燃制御装置、１４３ 熱量制御装置、１５１ 分解用ガス供給部、１５２ 分解ガス用ファン、１５３ ダンパ、１６１ 冷却ガス導入部、１６２ 冷却ファン、１６３ ダンパ、１７１ 排出部、１８１ 酸素測定部、１８２ 酸素検出部、１８３ 調整部、１９０ ヒータ、２００ 火炎、Ｇ１ 排ガス、Ｇ２ 助燃ガス、Ｇ３ 分解用ガス、Ｇ４ 冷却ガス、Ｇ５ 処理ガス、Ｒ 領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理装置および排ガス処理方法に関し、たとえば窒素を構成元素として含む排ガス（ＮＨ3等）を分解するための排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体の製造において可燃性または支燃性のガスが排ガスとして排出され、これらの排ガスを環境への負荷を減らすように除害している。このような排ガスを除害する装置として、たとえば特許第３２８０１７３号公報（特許文献１）には、電気ヒータ等の加熱源により加熱筒の内部を加熱して、この熱により有毒性のガスを加熱酸化分解する排ガス処理装置が開示されている。
【０００３】
図１５は、特許文献１に開示の排ガス処理装置を示す概略図である。図１５に示すように、上記特許文献１の排ガス処理装置５００は、加熱筒５１０の外周に配置された電気ヒータ５９０と、加熱筒５１０の内部の出口付近の温度を検出する温度センサ５３０と、加熱筒５１０の内部の出口付近の温度を所定の温度範囲内に維持するように電気ヒータ５９０を制御するコントローラ５４０とを備えている。温度センサ５３０とコントローラ５４０とによる電気ヒータ５９０の制御によって、加熱筒５１０の出口部分での排ガスの温度を一定範囲内に保つことで、排ガスの酸化分解反応が安定化されると上記特許文献１には記載されている。
【特許文献１】特許第３２８０１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では、温度センサ５３０で測定される加熱筒５１０の出口部は、加熱筒５１０の内部において温度が高い領域ではない。
【０００５】
排ガスを分解する際に発生する窒素酸化物（ＮＯx）は、環境に負荷がかかる。雰囲気の温度が高い程、この窒素酸化物の発生量は増加する。このため、上記特許文献１では、仮に窒素酸化物の発生量を制御する場合であっても、温度の高い領域でない出口部の温度に基づいて電気ヒータ５９０の制御をする必要があるため、窒素酸化物の発生を正確に制御できないという問題がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、排ガスの分解に伴い発生する窒素酸化物を低減する排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の局面における排ガス処理装置は、加熱容器と、排ガス導入部と、加熱部と、測定部と、制御部とを備えている。排ガス導入部は、加熱容器の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスを導入するためのものである。加熱部は、加熱容器の内部に火炎を吹き出すノズル部を有し、加熱容器内に生じた火炎によって排ガス導入部により加熱容器内に導入された排ガスを分解するためのものである。測定部は、ノズル部における火炎吹出口から火炎を吹き出す方向に延びた加熱容器内の領域に配置された、領域内の温度を測定するためのものである。制御部は、測定部の温度に応じて加熱部の加熱条件を制御するためのものである。
【０００８】
本発明の一の局面における排ガス処理装置によれば、ノズル部から発生する火炎または火炎の近傍の領域に測定部が配置されているため、加熱容器において温度の高い領域の温度を測定することができる。雰囲気の温度が高い程、窒素酸化物の発生量が増加するので、測定部で測定される領域は、窒素酸化物の発生に大きく寄与している領域である。このため、窒素酸化物の発生に寄与しているこの領域の温度を、制御部によって窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することにより、窒素酸化物の発生量を正確に制御できる。したがって、排ガスの分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。
【０００９】
上記一の局面における排ガス処置装置において好ましくは、加熱部は、加熱容器の内部に助燃ガスを導入するための助燃ガス導入部と、助燃ガスを燃焼させるための分解用ガスを加熱容器の内部に導入するための分解用ガス導入部とを含み、制御部は、助燃ガスおよび分解用ガスの少なくとも一方の流量を制御する。
【００１０】
助燃ガス導入部から導入される助燃ガスと、分解用ガス導入部から導入される分解用ガスとにより、ノズル部から火炎を発生することができる。制御部で加熱条件として助燃ガスおよび分解用ガスの流量を制御することにより、火炎の発生状態を調整できる。したがって、窒素酸化物の発生に寄与している上記領域の温度を、窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することができるので、窒素酸化物の発生を抑制できる。
【００１１】
上記一の局面における排ガス処理装置において好ましくは、加熱容器は、排ガスを分解した後のガスを外部に排出するための出口部を有し、加熱容器の出口部に設けられ、出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部をさらに備え、制御部は、酸素測定部により測定された酸素濃度に応じて分解用ガスの流量を制御するための調整部を含んでいる。
【００１２】
これにより、出口部で残存している酸素濃度がわかるので、この酸素濃度に応じて分解用ガスの流量を制御することにより燃焼状態を制御できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。また、排ガスを燃焼させることにより排ガスを分解できるので、高効率で排ガスを除害できる。
【００１３】
本発明の他の局面における排ガス処理装置は、加熱容器と、排ガス導入部と、加熱部と、測定部と、制御部とを備えている。加熱容器は、筒状部を有している。排ガス導入部は、加熱容器の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスを導入するためのものである。加熱部は、加熱容器の筒状部の外周側に配置され、かつ排ガスを分解するために加熱容器の内部を加熱するためのものである。測定部は、筒状部の軸方向に沿って加熱部が位置する範囲よりも小さい範囲内に位置する筒状部内の領域に配置された、領域内の温度を測定するためのものである。制御部は、測定部の温度に応じて加熱部の加熱条件を制御するためのものである。
【００１４】
本発明の他の局面における排ガス処理装置によれば、加熱部により加えられる熱量の多い領域に測定部が配置されているので、加熱容器において温度の高い領域の温度を測定することができる。雰囲気の温度が高い程、窒素酸化物の発生量が増加するので、測定部で測定される領域は、窒素酸化物の発生に大きく寄与している領域である。このため、窒素酸化物の発生に寄与しているこの領域の温度を、制御部によって窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することにより、窒素酸化物の発生量を正確に制御できる。したがって、排ガスの分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。
【００１５】
上記他の局面における排ガス処置装置において好ましくは、加熱容器は、排ガスを分解した後のガスを加熱容器の外部に排出するための出口部を有し、加熱容器の出口部に設けられ、出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部と、排ガスを分解させるための分解用ガスを導入するための分解用ガス導入部とをさらに備え、制御部は、酸素測定部により測定された酸素濃度に応じて分解用ガスの流量を制御するための調整部を含んでいる。
【００１６】
これにより、出口部での残存している酸素の濃度がわかるので、この酸素濃度に応じて分解用ガスの流量を制御することにより加熱条件を制御できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。
【００１７】
上記一および他の局面における排ガス処理装置において好ましくは、測定部は、複数の測定素子を有し、制御部は、複数の測定素子により測定された温度のうち、最も高い温度に応じて加熱部による加熱条件を制御する。
【００１８】
これにより、加熱容器内へ導入される排ガスの流量の変化、加熱量の変化などによって、加熱容器内で温度が高くなる領域が変化する場合であっても、排ガスから窒素酸化物への反応が促進される領域の温度を精度を向上して測定できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。
【００１９】
上記一および他の局面における排ガス処理装置において好ましくは、制御部は、測定部により測定される温度が７００℃以上１０００℃以下になるように加熱部の加熱条件を制御する。
【００２０】
上記温度が７００℃以上の場合、排ガスを高効率で分解することができる。上記温度が１０００℃以下の場合、窒素酸化物の発生がより抑制される。
【００２１】
なお、上記「温度」は、測定部が複数の測定素子を有している場合には、測定素子により測定された温度のうち最も高い温度を意味する。
【００２２】
上記一および他の局面における排ガス処理装置において好ましくは、排ガスは、アンモニア（ＮＨ3）ガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかのガスを含んでいる。
【００２３】
上記ガスは半導体の製造により排出されるため、本発明の排ガス処置装置に好適に用いられる。
【００２４】
本発明の排ガス処理方法は、上記いずれかの排ガス処理装置を用いて、窒素元素を含む排ガスを分解することにより処理する方法であって、以下の工程が実施される。まず、加熱容器の内部に導入した排ガスを加熱部により加熱することで、排ガスが分解される。そして、測定部により上記領域内の温度が測定される。そして、測定された温度に応じて、制御部により加熱部の加熱条件が制御される。
【００２５】
本発明の排ガス処理方法によれば、加熱容器内の温度の高い領域の温度を測定している。雰囲気の温度が高い程、窒素酸化物の発生量が増加するので、測定される領域は、窒素酸化物の発生に寄与している領域である。このため、窒素酸化物の発生に寄与しているこの領域の温度を制御部によって窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することにより、窒素酸化物の発生量を正確に制御できる。したがって、排ガスの分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。
【００２６】
上記排ガス処理方法において好ましくは、温度を測定する工程では、上記領域内の複数の位置の温度を測定し、上記加熱条件を制御する工程では、複数の位置の温度のうち最も高い温度に応じて上記加熱条件を制御する。
【００２７】
これにより、加熱容器内へ導入される排ガスの流量の変化、加熱量の変化などによって、加熱容器内で温度が高くなる領域が変化する場合であっても、排ガスから窒素酸化物への反応が促進される領域の温度を精度を向上して測定できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。
【００２８】
上記排ガス処理方法において好ましくは、上記温度が７００℃以上１０００℃以下になるように制御される。
【００２９】
上記温度を７００℃以上になるように制御することによって、排ガスを高効率で分解することができる。上記温度を１０００℃以下になるように制御することによって、窒素酸化物の発生がより抑制される。
【００３０】
なお、上記「温度」は、測定部が複数の測定素子を有している場合には、測定素子により測定された温度のうち最も高い温度を意味する。
【００３１】
上記排ガス処理方法において好ましくは、上記排ガスを分解する工程では、助燃ガスおよび分解用ガスを加熱容器の内部に導入して排ガスを燃焼させ、加熱条件を制御する工程では、測定された温度に応じて、助燃ガスおよび分解用ガスの少なくとも一方の流量を制御する。
【００３２】
助燃ガスと分解用ガスとにより、ノズル部から火炎を発生することができる。そのため、加熱条件として助燃ガスおよび分解用ガスの流量を制御することにより、火炎の発生状態を調整できる。したがって、上記領域を窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することができるので、窒素酸化物の発生を抑制できる。
【００３３】
上記排ガス処理方法において好ましくは、加熱容器において排ガスを処理した後のガスを加熱容器の外部に排出するための出口部の酸素濃度を測定する工程と、酸素濃度に応じて、分解用ガスの流量を制御する工程とをさらに備えている。
【００３４】
これにより、出口部での残存している酸素の濃度に応じて分解用ガスの流量を制御することにより、加熱条件を制御できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。
【００３５】
上記排ガス処理方法において好ましくは、上記排ガスとして、アンモニアガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかを含むガスを用いる。
【００３６】
上記ガスは半導体の製造により排出されるため、本発明の排ガス処置方法に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の排ガス処理装置および排ガス処理方法によれば、排ガスの分解に伴い発生する窒素酸化物を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。本実施の形態における排ガス処理装置１００ａは、燃焼により窒素を含む排ガスを分解させるための装置である。
【００３９】
図１に示すように、本実施の形態における排ガス処理装置１００ａは、加熱容器１１０と、バーナ１２０と、測定部１３０と、温度制御装置１４１と、空燃制御装置１４２と、冷却ガス導入部１６１と、排出部１７１とを主に備えている。
【００４０】
加熱容器１１０は、内部で排ガスＧ１を燃焼させることにより分解させる。加熱容器１１０は、たとえば円筒状などの筒状である。加熱容器１１０は、安全性の観点から、たとえば、金属材料からなる外壁と、外壁より内側に配置された耐火性材料からなる断熱材とを含んでいる。
【００４１】
この加熱容器１１０に、バーナ１２０のノズル部１２０ａ側が接続されている。バーナ１２０は、加熱容器１１０の内部に火炎２００を吹き出すノズル部１２０ａを有し、加熱容器１１０内に生じた火炎２００によって排ガス導入部１２１により加熱容器１１０内に導入された排ガスＧ１を分解する。
【００４２】
バーナ１２０は、排ガス導入部１２１と、助燃ガス導入部１２２と、分解用ガス導入部１２３とを含んでいる。排ガス導入部１２１は、加熱容器１１０の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスＧ１を導入する。助燃ガス導入部１２２は、加熱容器１１０の内部に助燃ガスＧ２を導入する。分解用ガス導入部１２３は、助燃ガスＧ２を燃焼させるための分解用ガスＧ３を加熱容器１１０の内部に導入する。排ガス導入部１２１、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部１２３は、たとえば内部に排ガスＧ１、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３を流動させるための中空を有する柱状の管であり、延在する方向がほぼ同じである。
【００４３】
バーナ１２０の排ガス導入部１２１は開口部１２１ａを有している。この開口部１２１ａを介して分解用ガスＧ３をバーナ１２０の排ガス導入部１２１へ供給するための分解用ガス供給部１５１が、排ガス導入部１２１と接続されている。この分解用ガスＧ３を分解用ガス供給部１５１および分解用ガス導入部１２３へ導くために、分解ガス用ファン１５２が設けられている。分解用ガス供給部１５１の内部には、分解用ガス供給部１５１からバーナ１２０の分解用ガス導入部１２３へ分解用ガスＧ３の供給する流量を調整するためのダンパ１５３が設けられている。
【００４４】
バーナ１２０は、加熱容器１１０の内部に火炎を吹き出すノズル部１２０ａを有し、加熱容器１１０内に導入される火炎２００により排ガス導入部１２１により導入された排ガスＧ１を分解する。
【００４５】
このノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（図１における矢印Ａ）に延びた加熱容器１１０内の領域Ｒ（図１において点線で囲まれた領域Ｒ）に、測定部１３０が配置されている。言い換えると、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（図１における矢印Ａ）に火炎吹出口１２０ｂから仮想の線（図１における点線）を延ばしたときに、この仮想の線に囲まれた領域Ｒ内に測定部１３０は配置されている。さらに言い換えると、測定部１３０は、バーナ１２０により発生する火炎２００または火炎２００近傍に配置されている。この領域Ｒは、加熱容器１１０の内部において相対的に温度が高い領域である。測定部１３０は、この領域Ｒの温度を測定する。測定部１３０は、たとえば温度センサなどの測定素子を用いることができる。
【００４６】
なお、排ガス処理装置１００ａが火炎２００を発生させる方式の加熱部を備えている場合には、加熱条件を選択することにより火炎２００を出口部まで伸ばすことができるので、領域Ｒは、加熱容器１１０の出口部を含んでいてもよい。
【００４７】
測定部１３０から検出された領域Ｒの温度の信号を受信するための温度制御装置１４１が設けられている。この温度制御装置１４１は、測定部１３０により測定された温度に応じて、領域Ｒの温度を上昇、下降または維持することを判断する。この温度制御装置１４１からの信号に基づいて、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量を制御するための空燃制御装置１４２が設けられている。
【００４８】
温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２は、測定部１３０により測定される温度が７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８００℃以上９００℃以下になるようにバーナ１２０の加熱条件を制御する。７００℃以上の場合、排ガスＧ１を高効率で分解することができる。８００℃以上の場合、排ガスＧ１をより高効率で分解することができる。一方、１０００℃以下の場合、窒素酸化物の発生がより抑制される。９００℃以下の場合、排ガスＧ１をより高効率で分解することができる。
【００４９】
加熱容器１１０は、排ガスＧ１を分解した後のガスを加熱容器１１０の外部に排出するための出口部を有しており、この出口部と接続され、排ガスＧ１を燃焼により分解した後の処理ガスＧ５を外部に排出するための排出部１７１が設けられている。この排出部１７１に冷却ガスＧ４を導入するための冷却ガス導入部１６１が接続されている。冷却ガスＧ４を排出部１７１に導くために冷却ファン１６２が設けられている。加熱容器１１０から排出される排出ガスの温度が上昇した場合に、必要に応じて冷却ファン１６２が起動される。また、排出部１７１に導く冷却ガスＧ４の流量を調整するために、冷却ガス導入部１６１の内部にはダンパ１６３が設けられている。
【００５０】
排ガス処理装置１００ａは、窒素元素を含む排ガスＧ１の分解に好適に用いられ、特にアンモニアガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかのガスを含む排ガスＧ１の分解に好適に用いられる。
【００５１】
なお、排ガス処理装置１００ａは、バーナ１２０の出口部に配置される、点火プラグ等などの点火部材（図示せず）などの他の部材をさらに備えていてもよい。
【００５２】
また、上記においては、加熱容器１１０の内部に火炎を吹き出すノズル部１２０ａを有するバーナ１２０は、排ガス導入部１２１と助燃ガス導入部１２２と分解用ガス導入部１２３とが一体化された構成としているが特にこれに限定されず、排ガス導入部１２１とバーナ１２０とは分離されていてもよい。上述したように、一体化されている場合には、排ガス導入部１２１は、ノズル部１２０ａに連通されており、ノズル部１２０ａを構成する排ガス導入部１２１、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部１２３の各々の開口している外周縁を合わせてノズル部１２０ａの外周縁とする。
【００５３】
続いて、本実施の形態における変形例を説明する。
図２は、実施の形態１の変形例１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図２に示すように、変形例１では、排ガス処理装置１００ａを構成するノズル部１２０ａの先端１２０ｃが、側壁部１２０ｄよりも広がっている形状である点においてのみ異なる。
【００５４】
図３は、実施の形態１の変形例２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図３に示すように、変形例２では、排ガス処理装置１００ａを構成するノズル部１２０ａの先端１２０ｃが、側壁部１２０ｄよりも狭くなっている形状である点においてのみ異なる。
【００５５】
変形例１および２における領域Ｒは、実施の形態１と同様に、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（図２および３における矢印Ａ）に延びた加熱容器１１０内の領域である。ノズル部１２０ａの先端１２０ｃの形状により、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３により発生する火炎の状態が変化することから、ノズル部１２０ａの先端１２０ｃでの開口部が火炎吹出口１２０ｂである。測定部１３０はこの領域Ｒの内部に配置される。
【００５６】
図４は、実施の形態１の変形例３における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図４に示すように、変形例３では、加熱容器１１０とバーナ１２０とが分離しており、かつバーナ１２０の外周縁よりも加熱容器１１０の開口部１１０ａの径が大きい点においてのみ異なる。変形例３における領域Ｒは、実施の形態１と同様に、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（図４における矢印Ａ）に延びた加熱容器１１０内の領域である。
【００５７】
図５は、実施の形態１の変形例４における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図５に示すように、変形例４では、加熱容器１１０とバーナ１２０とが分離しており、かつバーナ１２０の開口部よりも加熱容器１１０の開口部１１０ａの径が小さい点においてのみ異なる。変形例４における領域Ｒは、火炎が発生し得る領域であって、実施の形態１と同様に、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（図５における矢印Ａ）に延びた加熱容器１１０内の領域である。領域Ｒは、火炎が発生し得る領域なので、加熱容器１１０の内部において温度が相対的に高くなる。
【００５８】
続いて、本実施の形態およびその変形例における排ガス処理方法を説明する。本実施の形態およびその変形例における排ガス処理方法は、上述した排ガス処理装置１００ａを用いて、窒素元素を含む排ガスを分解することにより処理する方法である。
【００５９】
まず、加熱容器１１０の内部に導入した排ガスＧ１をバーナ１２０により加熱することで、排ガスＧ１を分解する。本実施の形態およびその変形例では、排ガス導入部１２１、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部１２３を介して加熱容器１１０の内部に排ガスＧ１、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３を導入する。
【００６０】
具体的には、排ガスＧ１は、窒素元素を含むガスであれば特に限定されないが、アンモニアガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかを含むガスを用いることができる。アミン系ガスとは、たとえばトリメチルアミン、ジメチルアミン、モノメチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルアミン、モノエチルアミンなどが挙げられる。特に、窒化物半導体を製造する際に用いられるアンモニアを含んでいることが好ましい。なお、排ガスＧ１は、水素ガス、メタンガスなどの窒素を含まない可燃ガス、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの無害なガスを含んでいてもよい。
【００６１】
また助燃ガスＧ２は、分解用ガスＧ３を用いて排ガスＧ１を燃焼できるガスであれば特に限定されないが、たとえば、メタンガス、天然ガス、都市ガス、プロパンガス、水素、ブタンガスなどの少なくとも１種以上のガスを用いることができる。なお、助燃ガスＧ２は、燃焼を補助する空気を含んでいてもよい。
【００６２】
また分解用ガスＧ３は、助燃ガスＧ２を燃焼させることができるガスであれば特に限定されないが、酸素を含んでいることが好ましく、たとえば空気などを用いることができる。
【００６３】
助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３とにより生じた火炎により排ガスが燃焼することにより、排ガスは分解されて除害される。一方、分解用ガスＧ３および排ガスＧ１中の窒素と、分解用ガスＧ３中の酸素によって、窒素酸化物が発生する。
【００６４】
次に、測定部１３０により領域Ｒ内の温度を測定する。次に、測定部１３０により測定された温度に応じて、温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２によりバーナ１２０の加熱条件を制御する。
【００６５】
具体的には、測定部１３０により測定された温度が所定の温度範囲よりも高い場合には、排ガスＧ１および分解用ガスＧ３から窒素酸化物への反応が促進される。このため、温度制御装置１４１から火炎の発生を抑制する（加える熱量を小さくする）ための信号を空燃制御装置１４２に送る。この信号を受信した空燃制御装置１４２は、測定された温度に応じて、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の少なくとも一方の流量を減らすように制御する。一方、測定部１３０により測定された温度が所定の温度範囲よりも低い場合には、排ガスＧ１の分解が促進されない。このため、温度制御装置１４１から火炎をより発生させる（加える熱量を大きくする）ための信号を空燃制御装置１４２に送る。この信号を受信した空燃制御装置１４２は、測定された温度に応じて、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の少なくとも一方の流量を増やすように制御する。
【００６６】
上記所定の温度範囲とは、たとえば７００℃以上１０００℃以下であり、好ましくは８００℃以上９００℃以下である。加熱条件を制御することにより、領域Ｒの温度がたとえば７００℃以上に制御する場合、排ガスＧ１を高効率で分解することができる。８００℃以上に制御する場合、排ガスＧ１をより高効率で分解することができる。一方、１０００℃以下に制御する場合、窒素酸化物の発生がより抑制される。９００℃以下に制御する場合、排ガスＧ１をより高効率で分解することができる。
【００６７】
以上より、本実施の形態および変形例における排ガス処理装置１００ａおよび排ガス処理方法は、ノズル部１２０ａにおける火炎吹出口１２０ｂから火炎２００を吹き出す方向（矢印Ａ）に延びた加熱容器１１０内の領域Ｒ内に配置された測定部１３０により測定された領域Ｒ内の温度に基づいて、温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２によりバーナ１２０の温度を制御している。
【００６８】
本実施の形態および変形例における排ガス処理装置１００ａおよび排ガス処理方法によれば、バーナ１２０により加えられる熱量の多い領域Ｒに測定部１３０が配置されているので、加熱容器１１０において温度の高い領域Ｒの温度を測定することができる。雰囲気の温度が高い程、窒素酸化物の発生量が増加するので、測定部１３０で測定される領域Ｒは、窒素酸化物の発生に寄与している領域である。このため、窒素酸化物の発生に寄与しているこの領域Ｒの温度を、温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２によって窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することにより、窒素酸化物の発生量を正確に制御できる。したがって、排ガスＧ１の分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。すなわち、本実施の形態の排ガス処理装置１００ａおよび排ガス処理方法によれば、排ガスＧ１の除害の効率化と、除害に伴い発生する窒素酸化物の発生の抑制との両方を実現できる。
【００６９】
特に、測定部１３０は、バーナ１２０のノズル部１２０ａにより生じる火炎２００近傍を測定することが好ましい。ここで、火炎２００近傍の温度とは、火炎２００により加熱容器１１０において最も温度が高くなる領域の温度であり、火炎２００自体の温度と、加熱条件により火炎２００が発生し得る領域の温度と、火炎２００からの熱を直接受ける雰囲気ガスの温度とを含む。火炎２００近傍に測定部１３０を配置することによって、加熱容器１１０において温度の最も高くなる領域Ｒの温度を測定することができる。そのため、窒素酸化物の生成に最も寄与する領域Ｒの温度を測定部１３０により測定できるので、排ガスＧ１の分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。
【００７０】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図６を参照して、本実施の形態における排ガス処理装置１００ｂは、基本的には実施の形態１における排ガス処理装置１００ａと同様の構成を備えているが、測定部は複数の測定素子１３０ａ〜１３０ｃを有している点において異なる。
【００７１】
具体的には、領域Ｒの内部に３つの測定素子１３０ａ〜１３０ｃが配置されている。すなわち、加熱容器１１０の内部において温度が高くなることが想定される領域Ｒにおいて、異なる位置に設けられる。測定素子１３０ａ〜１３０ｃは火炎２００付近の長手方向に複数設けられることが好ましい。
【００７２】
なお、本実施の形態の測定部は、３つの測定素子１３０ａ〜１３０ｃを有しているが、測定素子の数は特に限定されない。測定部は、測定の精度向上および装置の簡略化の観点から、３〜５の測定素子を有していることが好ましい。
【００７３】
この３つの測定素子１３０ａ〜１３０ｃにより測定された温度のうち最も高い温度を検出するための最大値検出回路部１３１が設けられている。最大値検出回路部１３１から検出された最も温度の高い温度を温度制御装置１４１が受信する。この温度制御装置１４１の信号に基づいて、加熱条件として助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量を制御するための空燃制御装置１４２が設けられている。
【００７４】
また、測定素子１３０ａ〜１３０ｃを複数有している場合には、温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２は、測定素子１３０ａ〜１３０ｃにより測定される最も高い温度が７００℃以上１０００℃以下になるようにバーナ１２０の加熱条件を制御する。
【００７５】
なお、これ以外の排ガス処理装置１００ｂの構成は、実施の形態１における排ガス処理装置１００ａの構成と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００７６】
本実施の形態における排ガス処理方法は、基本的には実施の形態１における排ガス処理方法と同様の構成を備えているが、温度を測定する工程では、領域Ｒ内の複数の位置の温度を測定し、加熱条件を制御する工程では、複数の位置の温度のうち最も高い温度に応じて加熱条件を制御している点において異なる。
【００７７】
以上より、本実施の形態の排ガス処理装置１００ｂおよび排ガス処理方法によれば、複数の測定素子１３０ａ〜１３０ｃにより測定された温度のうち、温度制御装置１４１および空燃制御装置１４２により最も高い温度に応じてバーナ１２０による加熱条件を制御する。
【００７８】
これにより、加熱容器１１０内へ導入される排ガスＧ１、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量の変化、排ガスＧ１、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３のガスの種類の変化などによって、火炎２００の長さが変化する場合には、加熱容器１１０内の温度の高い領域は変化する。しかし、この場合であっても、複数の測定素子１３０ａ〜１３０ｃの最大温度を領域Ｒの温度とすることにより、排ガスＧ１から窒素酸化物への反応が促進される領域Ｒの温度を精度を向上して測定できる。このため、窒素酸化物の生成をより正確に制御できる。
【００７９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図７を参照して、本実施の形態における排ガス処理装置１００ｃは、基本的には実施の形態１における排ガス処理装置１００ａと同様の構成を備えているが、酸素測定部１８１と酸素検出部１８２と、調整部１８３とをさらに備えている点において異なる。
【００８０】
具体的には、加熱容器１１０の出口部に設けられ、この出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部１８１が設けられている。出口部は、加熱容器１１０の内部であって、排出部１７１に近い側である。酸素測定部１８１は、領域Ｒの内部であっても外部であってもよいが、排ガスＧ１の分解および窒素酸化物への反応が完了しており、かつ冷却ガスＧ４が混合されない領域の酸素濃度を測定できる位置に配置されていることが好ましい。
【００８１】
酸素測定部１８１により測定された酸素濃度を調整部に送るために酸素検出部１８２が設けられている。酸素検出部１８２から送られた酸素濃度からバーナ１２０の加熱条件を制御するために調整部１８３が設けられている。
【００８２】
この調整部１８３は、たとえば酸素測定部１８１から測定された酸素濃度から空気比を算出し、この空気比に基づいて分解用ガスの流量を制御する。ここで、空気比とは、酸素濃度を［Ｏ2］としたときに、｛０．２１／（０．２１−［Ｏ2］）｝で表わされる値である。
【００８３】
この空気比は１．０を超え、３．０以下であることが好ましい。３．０以下とすることによって、窒素酸化物への進行が抑制される。なお、下限値は、完全燃焼するときの理論値が１．０であることから１．０を越えた値である。
【００８４】
調整部１８３は、たとえば、空気比が３．０を越えると、分解用ガスの流量を減らすように制御する。特に、酸素測定部１８１により測定された酸素濃度に応じて、分解用ガスＧ３の流量を制御し、測定部１３０により測定された温度に応じて、助燃ガスＧ２の流量を制御することが好ましい。
【００８５】
なお、これ以外の排ガス処理装置１００ｃの構成は、実施の形態１における排ガス処理装置１００ａの構成と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００８６】
本実施の形態における排ガス処理方法は、基本的には実施の形態１における排ガス処理方法と同様の構成を備えているが、酸素濃度を測定する工程と、この酸素濃度に基づいて分解用ガスの流量を制御する工程とをさらに備えている点において異なる。
【００８７】
具体的には、加熱容器１１０において排ガスＧ１を処理した後のガスを加熱容器１１０の外部に排出するための出口部の酸素濃度を酸素測定部１８１により測定する。酸素測定部１８１で測定された酸素濃度に応じて、分解用ガスＧ３の流量を調整部１８３により制御する。
【００８８】
なお、本実施の形態の構成および製造方法は、実施の形態１だけでなく実施の形態２にも適用することができる。
【００８９】
以上より、本実施の形態における排ガス処理装置１００ｃによれば、加熱容器１１０において排ガスＧ１を処理した後のガスを加熱容器１１０の外部に排出するための出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部１８１を備えている。これにより、加熱容器１１０の出口部で残存している酸素の濃度に応じて分解用ガスＧ３の流量を制御することにより、加熱条件を制御できる。このため、火炎の温度を排ガスＧ１を分解し、かつ窒素酸化物の発生を抑制できる所定の温度範囲に保ちつつ、分解用ガスＧ３の流量を窒素酸化物の発生を抑制できる所定の流量に保つことができる。したがって、排ガスＧ１の分解に伴い発生する窒素酸化物をより正確に制御できるので、窒素酸化物を効果的に低減できる。
【００９０】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図８に示すように、本実施の形態４における排ガス処理装置１００ｄは、ヒータなどの加熱源により窒素を含む排ガスを分解させるための装置である。
【００９１】
本実施の形態における排ガス処理装置１００ｄは、基本的には実施の形態１における排ガス処理装置１００ａと同様の構成を備えているが、実施の形態１における排ガス処理装置１００ａにおけるバーナ１２０の代わりにヒータ１９０を備えている。
【００９２】
具体的には、図８に示すように、本実施の形態における排ガス処理装置１００ｄは、加熱容器１１０と、排ガス導入部１２１と、ヒータ１９０と、測定部１３０と、温度制御装置１４１と、熱量制御装置１４３と、冷却ガス導入部１６１と、排出部１７１とを主に備えている。
【００９３】
加熱容器１１０は、筒状部を有している。筒状部は、軸Ｂを有している。この加熱容器１１０と接続され、加熱容器１１０の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスを導入するための排ガス導入部１２１が設けられている。
【００９４】
ヒータ１９０は、加熱容器１１０の筒状部の外周側に配置され、かつ排ガスＧ１を分解するために加熱容器１１０の内部を加熱する。ヒータ１９０は、筒状部の外周側の少なくとも一部に配置されていれば特に限定されず、加熱容器１１０において筒状部以外の外周側に配置されていてもよい。ヒータ１９０は、加熱容器１１０の外周を覆っていることが好ましい。
【００９５】
測定部１３０は、筒状部の軸方向（図８における軸Ｂに沿った方向）に沿ってヒータ１９０が位置する範囲（図８における点線で囲まれた範囲）よりも小さい範囲内に位置する筒状部内の領域Ｒに配置されている。この領域Ｒは、図８における点線を含んでいないことが好ましい。言い換えると、測定部１３０は、ヒータ１９０の軸方向の端部から筒状部の軸Ｂに互いに延ばした領域よりも小さい領域Ｒに配置されている。なお、ヒータ１９０が筒状部の外周を覆っているときは、筒状部の内部においてヒータ１９０に覆われた範囲（図８における点線で囲まれた範囲）よりも小さい範囲に位置する領域Ｒに、測定部１３０は配置されている。特に、測定部１３０は、筒状部の軸Ｂ近傍に配置されることが好ましい。この領域Ｒは、測定部１３０は、ヒータ１９０からの熱の影響を受けやすいので、加熱容器１１０の内部において相対的に温度が高い領域である。測定部１３０は、この領域Ｒ内の温度を測定する。
【００９６】
熱量制御装置１４３は、温度制御装置１４１からの信号に基づいて、ヒータ１９０の加熱量および分解用ガスＧ３の流量の少なくとも一方を制御するために熱量制御装置１４３が設けられている。ヒータ１９０の加熱量の制御は、たとえばヒータが電気ヒータの場合には電気ヒータに加えられる電力量を制御する。
【００９７】
なお、これ以外の排ガス処理装置１００ｃの構成は、実施の形態１における排ガス処理装置１００ａの構成と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００９８】
続いて、本実施の形態における変形例を説明する。
図９は、実施の形態４の変形例１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図９に示すように、変形例１では、排ガス処理装置１００ｅを構成するヒータ１９０が筒状部の外周側の一部に配置されている点においてのみ異なる。
【００９９】
図１０は、実施の形態４の変形例２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。図１０に示すように、変形例２では、排ガス処理装置１００ｆを構成するヒータ１９０の伸びる方向は、筒状部の軸Ｂから傾斜するように配置されている。
【０１００】
変形例１および２における領域Ｒは、ヒータ１９０が配置された位置によらず、筒状部の軸方向（図９および１０における軸Ｂに沿った方向）に沿ってヒータ１９０が位置する範囲（図９および１０における点線で囲まれた範囲）よりも小さい範囲内に位置する筒状部内の領域Ｒである。
【０１０１】
図１１は、実施の形態４の変形例３における排ガス処理装置を示す概略断面図である。図１１に示すように、変形例３では、排ガス処理装置１００ｇを構成する加熱容器１１０の形状が略半球形である点において異なる。加熱容器１１０は、筒状部を有しており、この筒状部の外周側にヒータ１９０が設けられている。変形例３における領域Ｒは、加熱容器１１０の形状によらず、加熱容器１１０の筒状部の軸方向（図１１における軸Ｂに沿った方向）に沿ってヒータ１９０が位置する範囲（図１１における点線で囲まれた範囲）内に位置する筒状部内の領域Ｒである。
【０１０２】
なお、本実施の形態およびその変形例では加熱源としてヒータ１９０を用いて説明したが、ヒータ以外の排ガスＧ１を分解することができる加熱源を適用してもよい。
【０１０３】
続いて、本実施の形態およびその変形例における排ガス処理方法を説明する。本実施の形態およびその変形例における排ガス処理方法は、上述した排ガス処理装置１００ｅ〜１００ｇを用いて、窒素元素を含む排ガスを分解することにより処理する方法である。
【０１０４】
本実施の形態および変形例における排ガス処理方法は、実施の形態１と基本的には同様の構成を備えているが、加熱条件を制御する工程において異なる。
【０１０５】
具体的には、排ガスを分解する工程では、ヒータ１９０により排ガスＧ１を加熱することにより排ガスを分解する点において実施の形態１と異なる。また、領域Ｒの温度を測定する工程では、測定する領域Ｒが実施の形態１と異なる。また、加熱条件を制御する工程では、測定部１３０で測定された温度に応じて、温度制御装置１４１および熱量制御装置１４３によりヒータ１９０の加熱量および分解用ガスＧ３の流量を制御する点において実施の形態１と異なる。
【０１０６】
なお、本実施の形態の構成および製造方法は、実施の形態１だけでなく実施の形態２および３にも適用することができる。実施の形態３における出口部とは、ヒータ１９０により排ガスＧ１を加熱する場合には、加熱容器１１０内部であってヒータ１９０で決まる領域Ｒ外であることが好ましい。
【０１０７】
以上より、本実施の形態および変形例における排ガス処理装置１００ｄ〜１００ｇは、加熱容器１１０の筒状部の軸方向（軸Ｂに沿った方向）に沿ってヒータ１９０が位置する範囲内に位置する筒状部内の領域Ｒに配置された測定部１３０により測定された、領域Ｒ内の温度に基づいて、温度制御装置１４１および熱量制御装置１４３によりヒータ１９０の温度および分解用ガスＧ３の流量の少なくとも一方を制御している。
【０１０８】
本実施の形態および変形例における排ガス処理装置１００ｄ〜１００ｇによれば、ヒータ１９０により加えられる熱量の多い領域Ｒに測定部１３０が配置されているので、加熱容器１１０において温度の高い領域Ｒの温度を測定することができる。雰囲気の温度が高い程、窒素酸化物の発生量が増加するので、測定部１３０で測定される領域Ｒは、窒素酸化物の発生に寄与している領域である。このため、窒素酸化物の発生に寄与しているこの領域Ｒの温度を、温度制御装置１４１および熱量制御装置１４３によって窒素酸化物へ反応しやすい温度未満の温度に制御することにより、窒素酸化物の発生量を正確に制御できる。したがって、排ガスＧ１の分解に伴い発生する窒素酸化物を低減できる。すなわち、本実施の形態の排ガス処理装置１００ｅ〜１００ｇおよび排ガス処理方法によれば、排ガスＧ１の除害の効率化と、除害に伴い発生する窒素酸化物の発生の抑制との両方を実現できる。
【０１０９】
［実施例１］
本実施例では、実施の形態１における排ガス処理装置１００ａを用いて、加熱容器内部の温度と発生する窒素酸化物との関係について調べた。具体的には、空気を燃焼させて、空気中の窒素ガスが酸化されてなる窒素酸化物の濃度と、そのときの加熱容器の領域Ｒの温度について測定した。
【０１１０】
始めに、排ガスＧ１を導入せずに、助燃ガスＧ２としての都市ガス（１３Ａ）と、分解用ガスＧ３としての空気とを、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部１２３を介して加熱容器１１０の内部に導入した。その後、助燃ガスＧ２と分解用ガスＧ３とにより火炎を発生させて、それぞれの流量を適宜変更して、加熱容器１１０の内部の温度を適宜変更した。
【０１１１】
（測定方法）
測定部１３０で測定される温度と、そのときの窒素酸化物の濃度を堀場製作所社製のＰＧ−２００型を用いて、常圧化学発光法により測定した。その結果を図１２に示す。図１２中、横軸は測定部で測定された温度（単位：℃）を示し、縦軸は窒素酸化物の濃度（単位：ｐｐｍ）を示す。
【０１１２】
（測定結果）
図１２に示すように、測定部で測定された温度が高くなる程、発生した窒素酸化物が増加したことがわかった。このことから、窒素酸化物の濃度を低減するためには、測定部１３０で測定される温度を所定の範囲内に制御することが窒素酸化物の低減に効果的であることが確認できた。
【０１１３】
［実施例２］
本実施例では、実施の形態３における排ガス処理装置１００ｃを用いて、加熱容器内部の温度と発生する窒素酸化物との関係について調べた。具体的には、排ガスを燃焼により分解したときの、窒素酸化物への転換率と、そのときの加熱容器の領域Ｒの温度について測定した。
【０１１４】
始めに、排ガスＧ１として３０ｍ3／ｈの流量のアンモニアと、助燃ガスＧ２としての流量都市ガス（１３Ａ）と、分解用ガスとしての空気とを、排ガス導入部１２１、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部とを介して加熱容器１１０の内部に導入した。その後、助燃ガスＧ２と分解用ガスＧ３とにより火炎を発生させて、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量を適宜変更して、加熱容器１１０の内部の温度を適宜変更させた。なお、酸素濃度を［Ｏ2］としたときに、｛０．２１／（０．２１−［Ｏ2］）｝で表わされる空気比を約４になるように助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量を調整した。
【０１１５】
（測定方法）
測定部１３０で測定される温度と、そのときの窒素酸化物の濃度を実施例１と同様に測定した。その結果を図１３に示す。図１３中、横軸は測定部で測定された温度（単位：℃）を示し、縦軸は燃焼後のアンモニアから窒素酸化物への転換率（単位：％）を示す。
【０１１６】
（測定結果）
図１３に示すように、測定部で測定された温度が高くなる程、排ガスＧ１中のアンモニアから窒素酸化物への転換率が高くなることがわかった。このことから排ガスを分解する際に発生する窒素酸化物を低減するためには、測定部１３０で測定される温度を所定の範囲内に制御することが窒素酸化物の低減に効果的であることが確認できた。
【０１１７】
［実施例３］
本実施例では、実施の形態３における排ガス処理装置１００ｃを用いて、加熱容器に供給される空気比と、発生する窒素酸化物との関係について調べた。具体的には、排ガスを燃焼により分解したときの、窒素酸化物への転換率と、そのときの空気比について測定した。
【０１１８】
始めに、排ガスＧ１として３０ｍ3／ｈの流量のアンモニアと、助燃ガスＧ２としての流量都市ガス（１３Ａ）と、分解用ガスとしての空気とを、排ガス導入部１２１、助燃ガス導入部１２２および分解用ガス導入部とを介して加熱容器１１０の内部に導入した。その後、助燃ガスＧ２と分解用ガスＧ３とにより火炎を発生させて、助燃ガスＧ２および分解用ガスＧ３の流量を適宜変更して、酸素濃度を［Ｏ2］としたときに、｛０．２１／（０．２１−［Ｏ2］）｝で表わされる空気比を適宜変更させた。なお、測定部１３０により測定される温度は約８２０℃で一定とした。
【０１１９】
また、排ガスＧ１として５ｍ3／ｈの流量のアンモニアを用いて、同様に空気比を適宜変更させた。
【０１２０】
（測定方法）
酸素測定部１８１で測定される空気比と、そのときの窒素酸化物の濃度とを実施例１と同様に測定した。その結果を図１４に示す。図１４中、横軸は空気比（単位なし）を示し、縦軸は燃焼後のアンモニアから窒素酸化物への転換率（単位：％）を示す。
【０１２１】
（測定結果）
図１４に示すように、空気比が高い程、排ガスＧ１中のアンモニアから窒素酸化物への転換率が高くなることがわかった。このことから、排ガスを分解する際に発生する窒素酸化物を低減するためには、酸素測定部１８１で測定される酸素濃度により算出される空気比を所定の範囲内に制御することが窒素酸化物の低減に効果的であることが確認できた。
【０１２２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の実施の形態１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１の変形例１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１の変形例２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例３における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１の変形例４における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図７】本発明の実施の形態３における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図８】本発明の実施の形態４における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図９】本発明の実施の形態４の変形例１における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態４の変形例２における排ガス処理装置を示す概略模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態４の変形例３における排ガス処理装置を示す概略断面図である。
【図１２】実施例１における加熱容器の領域Ｒの温度と、窒素酸化物の濃度との関係を示す図である。
【図１３】実施例２における加熱容器の領域Ｒの温度と、燃焼後のアンモニアから窒素酸化物への転換率との関係を示す図である。
【図１４】実施例３における空気比と、燃焼後のアンモニアから窒素酸化物への転換率との関係を示す図である。
【図１５】特許文献１に開示の排ガス処理装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１００ａ〜１００ｇ 排ガス処理装置、１１０ 加熱容器、１１０ａ、１２１ａ 開口部、１２０ バーナ、１２０ａ ノズル部、１２０ｂ 火炎吹出口、１２０ｃ 先端、１２０ｄ 側壁部、１２１ 排ガス導入部、１２２ 助燃ガス導入部、１２３ 分解用ガス導入部、１３０ 測定部、１３０ａ 測定素子、１３１ 最大値検出回路部、１４１ 温度制御装置、１４２ 空燃制御装置、１４３ 熱量制御装置、１５１ 分解用ガス供給部、１５２ 分解ガス用ファン、１５３ ダンパ、１６１ 冷却ガス導入部、１６２ 冷却ファン、１６３ ダンパ、１７１ 排出部、１８１ 酸素測定部、１８２ 酸素検出部、１８３ 調整部、１９０ ヒータ、２００ 火炎、Ｇ１ 排ガス、Ｇ２ 助燃ガス、Ｇ３ 分解用ガス、Ｇ４ 冷却ガス、Ｇ５ 処理ガス、Ｒ 領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱容器と、
前記加熱容器の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスを導入するための排ガス導入部と、
前記加熱容器の内部に火炎を吹き出すノズル部を有し、前記加熱容器内に生じた前記火炎によって前記排ガス導入部により前記加熱容器内に導入された前記排ガスを分解するための加熱部と、
前記ノズル部における火炎吹出口から前記火炎を吹き出す方向に延びた前記加熱容器内の領域に配置された、前記領域内の温度を測定するための測定部と、
前記測定部の温度に応じて前記加熱部の加熱条件を制御するための制御部とを備えた、排ガス処理装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記加熱容器の内部に助燃ガスを導入するための助燃ガス導入部と、前記助燃ガスを燃焼させるための分解用ガスを前記加熱容器の内部に導入するための分解用ガス導入部とを含み、
前記制御部は、前記助燃ガスおよび前記分解用ガスの少なくとも一方の流量を制御する、請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記加熱容器は、前記排ガスを分解した後のガスを外部に排出するための出口部を有し、
前記加熱容器の前記出口部に設けられ、前記出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部をさらに備え、
前記制御部は、前記酸素測定部により測定された前記酸素濃度に応じて前記分解用ガスの流量を制御するための調整部を含む、請求項２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
筒状部を有する加熱容器と、
前記加熱容器の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスを導入するための排ガス導入部と、
前記加熱容器の前記筒状部の外周側に配置され、かつ前記排ガスを分解するために前記加熱容器の内部を加熱するための加熱部と、
前記筒状部の軸方向に沿って前記加熱部が位置する範囲よりも小さい範囲内に位置する前記筒状部内の領域に配置された、前記領域内の温度を測定するための測定部と、
前記測定部の温度に応じて前記加熱部の加熱条件を制御するための制御部とを備えた、排ガス処理装置。
【請求項５】
前記加熱容器は、前記排ガスを分解した後のガスを前記加熱容器の外部に排出するための出口部を有し、
前記加熱容器の前記出口部に設けられ、前記出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部と、
前記排ガスを分解させるための分解用ガスを導入するための分解用ガス導入部とをさらに備え、
前記制御部は、前記酸素測定部により測定された前記酸素濃度に応じて前記分解用ガスの流量を制御するための調整部を含む、請求項４に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記測定部は、複数の測定素子を有し、
前記制御部は、前記複数の測定素子により測定された温度のうち、最も高い温度に応じて前記加熱部による前記加熱条件を制御する、請求項１〜５のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記測定部により測定される温度が７００℃以上１０００℃以下になるように前記加熱部の前記加熱条件を制御する、請求項１〜６のいずれかに記載の排ガス処置装置。
【請求項８】
前記排ガスは、アンモニアガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかのガスを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の排ガス処理装置を用いて、窒素元素を含む排ガスを分解することにより処理する方法であって、
前記加熱容器の内部に導入した前記排ガスを前記加熱部により加熱することで、前記排ガスを分解する工程と、
前記測定部により前記領域内の温度を測定する工程と、
測定された温度に応じて、前記制御部により前記加熱部の加熱条件を制御する工程とを備えた、排ガス処理方法。
【請求項１０】
前記温度を測定する工程では、前記領域内の複数の位置の温度を測定し、
前記加熱条件を制御する工程では、前記複数の位置の温度のうち最も高い温度に応じて前記加熱条件を制御する、請求項９に記載の排ガス処理方法。
【請求項１１】
前記温度が７００℃以上１０００℃以下になるように制御される、請求項９または１０に記載の排ガス処置方法。
【請求項１２】
前記排ガスを分解する工程では、助燃ガスおよび分解用ガスを前記加熱容器の内部に導入して前記排ガスを燃焼させ、
前記加熱条件を制御する工程では、前記測定された温度に応じて、前記助燃ガスおよび前記分解用ガスの少なくとも一方の流量を制御する、請求項９〜１１のいずれかに記載の排ガス処理方法。
【請求項１３】
前記加熱容器において前記排ガスを処理した後のガスを前記加熱容器の外部に排出するための出口部の酸素濃度を測定する工程と、
前記酸素濃度に応じて、前記分解用ガスの流量を制御する工程とをさらに備えた、請求項１２に記載の排ガス処理方法。
【請求項１４】
前記排ガスとして、アンモニアガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかを含むガスを用いる、請求項９〜１３のいずれかに記載の排ガス処理方法。
【請求項１】
加熱容器と、
前記加熱容器の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスを導入するための排ガス導入部と、
前記加熱容器の内部に火炎を吹き出すノズル部を有し、前記加熱容器内に生じた前記火炎によって前記排ガス導入部により前記加熱容器内に導入された前記排ガスを分解するための加熱部と、
前記ノズル部における火炎吹出口から前記火炎を吹き出す方向に延びた前記加熱容器内の領域に配置された、前記領域内の温度を測定するための測定部と、
前記測定部の温度に応じて前記加熱部の加熱条件を制御するための制御部とを備えた、排ガス処理装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記加熱容器の内部に助燃ガスを導入するための助燃ガス導入部と、前記助燃ガスを燃焼させるための分解用ガスを前記加熱容器の内部に導入するための分解用ガス導入部とを含み、
前記制御部は、前記助燃ガスおよび前記分解用ガスの少なくとも一方の流量を制御する、請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記加熱容器は、前記排ガスを分解した後のガスを外部に排出するための出口部を有し、
前記加熱容器の前記出口部に設けられ、前記出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部をさらに備え、
前記制御部は、前記酸素測定部により測定された前記酸素濃度に応じて前記分解用ガスの流量を制御するための調整部を含む、請求項２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
筒状部を有する加熱容器と、
前記加熱容器の内部に窒素元素を構成元素として含む排ガスを導入するための排ガス導入部と、
前記加熱容器の前記筒状部の外周側に配置され、かつ前記排ガスを分解するために前記加熱容器の内部を加熱するための加熱部と、
前記筒状部の軸方向に沿って前記加熱部が位置する範囲よりも小さい範囲内に位置する前記筒状部内の領域に配置された、前記領域内の温度を測定するための測定部と、
前記測定部の温度に応じて前記加熱部の加熱条件を制御するための制御部とを備えた、排ガス処理装置。
【請求項５】
前記加熱容器は、前記排ガスを分解した後のガスを前記加熱容器の外部に排出するための出口部を有し、
前記加熱容器の前記出口部に設けられ、前記出口部の酸素濃度を測定するための酸素測定部と、
前記排ガスを分解させるための分解用ガスを導入するための分解用ガス導入部とをさらに備え、
前記制御部は、前記酸素測定部により測定された前記酸素濃度に応じて前記分解用ガスの流量を制御するための調整部を含む、請求項４に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記測定部は、複数の測定素子を有し、
前記制御部は、前記複数の測定素子により測定された温度のうち、最も高い温度に応じて前記加熱部による前記加熱条件を制御する、請求項１〜５のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記測定部により測定される温度が７００℃以上１０００℃以下になるように前記加熱部の前記加熱条件を制御する、請求項１〜６のいずれかに記載の排ガス処置装置。
【請求項８】
前記排ガスは、アンモニアガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかのガスを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の排ガス処理装置を用いて、窒素元素を含む排ガスを分解することにより処理する方法であって、
前記加熱容器の内部に導入した前記排ガスを前記加熱部により加熱することで、前記排ガスを分解する工程と、
前記測定部により前記領域内の温度を測定する工程と、
測定された温度に応じて、前記制御部により前記加熱部の加熱条件を制御する工程とを備えた、排ガス処理方法。
【請求項１０】
前記温度を測定する工程では、前記領域内の複数の位置の温度を測定し、
前記加熱条件を制御する工程では、前記複数の位置の温度のうち最も高い温度に応じて前記加熱条件を制御する、請求項９に記載の排ガス処理方法。
【請求項１１】
前記温度が７００℃以上１０００℃以下になるように制御される、請求項９または１０に記載の排ガス処置方法。
【請求項１２】
前記排ガスを分解する工程では、助燃ガスおよび分解用ガスを前記加熱容器の内部に導入して前記排ガスを燃焼させ、
前記加熱条件を制御する工程では、前記測定された温度に応じて、前記助燃ガスおよび前記分解用ガスの少なくとも一方の流量を制御する、請求項９〜１１のいずれかに記載の排ガス処理方法。
【請求項１３】
前記加熱容器において前記排ガスを処理した後のガスを前記加熱容器の外部に排出するための出口部の酸素濃度を測定する工程と、
前記酸素濃度に応じて、前記分解用ガスの流量を制御する工程とをさらに備えた、請求項１２に記載の排ガス処理方法。
【請求項１４】
前記排ガスとして、アンモニアガスおよびアミン系ガスの少なくともいずれかを含むガスを用いる、請求項９〜１３のいずれかに記載の排ガス処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−１０９１３８（Ｐ２００９−１０９１３８Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８４１３９（Ｐ２００７−２８４１３９）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００１０６５９７）サンレー冷熱株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００１０６５９７）サンレー冷熱株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]