(57)【要約】【課題】熱源として電熱ヒータを用いながら、断線が生じても着火・燃焼が可能で、また、確実に着火させることが可能で、さらに着火用のガス設備を必要としないようにする。【解決手段】燃焼室１には、可燃性ガス導入管８と排気管１１が接続され。燃焼室１には二段の空気取込路４、１２が設けられ、排気管１１から吸引することで、燃焼室１内に常時大気を流す。燃焼室１内に、可燃性ガス導入管８と連通する筒状の第１熱源部２と、第１熱源部２の筒内に挿入した棒状の第２熱源部３からなる２重熱源３０を備える。第１、第２熱源部２、３の間に可燃性ガスが流れるガス流路２７が形成され、第１熱源部２の周壁に設けた低濃度用空気取込路４から燃焼室１内の空気を取り込める。高濃度用空気取込路１２から燃焼室内の第１熱源部２の導出口２ａ近傍に空気を取り込めるようになっている。【選択図】  図１
2004225987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電熱材を有する２個以上の熱源を備え、これらの熱源に外部から直接空気を供給し、これらの熱源のエネルギーを合わせて排ガス中に含まれる可燃性ガスを着火・燃焼させ、これらの熱源のうち少なくとも１個の熱源のエネルギーで前記可燃性ガスの燃焼を継続できるようにしたことを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
排ガス中に含まれる可燃性ガスを燃焼させるための燃焼室と、
燃焼室内に可燃性ガスを含む排ガスを導入する可燃性ガス導入管と、
燃焼室内を排気する排気管と、
前記可燃性ガス導入管の導出口に連通した筒状の第１熱源部と、
筒状の第１熱源部に設けられた第１電熱材と、
前記第１熱源部の筒内に挿入されて、筒状の第１熱源部との間にガス流路を形成する第２熱源部と、
第２熱源部に設けられた第２電熱材と、
前記燃焼室の外部と前記ガス流路とを連通してガス流路内に空気を取り込む第１空気取込路と、
前記燃焼室の外部と前記第１熱源部の筒口近傍とを連通して筒口近傍に空気を取り込む第２空気取込路と、
前記第１熱源部の温度を検知する第１温度検知器と、
前記第２熱源部の温度を検知する第２温度検知器と、
第１熱源部及び第２熱源部が設定温度になるように、第１温度検知器及び第２温度検知器の検知温度に基づいて、第１電熱材及び第２電熱材へ供給数する電力を制御する制御手段と
を備えた排ガス処理装置。
【請求項３】
前記燃焼室に、前記可燃性ガス導入管、第１空気取込路、第２空気取込路を一体的に設けた請求項２に記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置等から排出される排ガス中に含まれる可燃性ガスを燃焼させる排ガス処理方法及び排ガス処理装置に関するものであり、特に可燃性ガスが水素（Ｈ２）のときに好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置や液晶製造装置などの製造装置から排出され排ガスには、危険な可燃性ガスが含まれていることが多いので、そのまま大気に放出することはできない。そこで、排ガス処理装置を使って、大気放出前に可燃性ガスを熱源で燃焼させることが行なわれている。従来、排ガス処理装置には、熱源の種類に応じて、単一熱源による着火・燃焼方式（例えば、特許文献１参照）と、電気スパークの着火、燃焼方式（例えば、特許文献２参照）とがある。
【０００３】
図２は単一熱源による着火、燃焼方式を示す。単一熱源による燃焼処理装置の構成は次の通りである。可燃性ガス導入管８、排気管１１、及び空気取込口１２が設けられた燃焼室１４内に、単一熱源１３が設けられる。単一熱源１３は、金属製で熱を全周に伝えるケース１５と、このケース１５内に配設されて電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電熱材としての電熱ヒータ１６と、熱源１３の温度を検知する熱電対５と、ケース１５内の空間を埋める絶縁物質１７とから構成される。燃焼室１４の外に設けられた温度コントローラ７によって、熱電対５で検知した熱源１３の温度が所定温度に維持されるように、電熱ヒータ１６への電力が制御される。
【０００４】
排気管１１からの吸引により空気取込口１２から大気（空気）が燃焼室１４内に取り込まれ、燃焼室１４内には空気が常時流れている状態にある。そこに着火用ガス配管２４から、制御された流量の水素（Ｈ２）ガスを流し、単一熱源１３の熱エネルギーにより大気中の酸素と反応させて水素を着火させる。着火後、可燃性ガス導入管８から排ガスを燃焼室１４内に流して大気中の酸素と混合させ、着火による口火及び熱源の熱エネルギーにより、排ガス中に含まれる可燃性ガスを燃焼させ、排ガスの燃焼処理を行なう。燃焼されたガスは、排気管１１から排出される。
【０００５】
このような単一熱源方式では、排ガスを構成する可燃性ガスと非可燃性ガスのうち、可燃性ガスの混合比が高い場合は、可燃性ガスが十分に燃焼するので可燃性ガスの残留濃度は低い値を示すが、混合比が低い場合は、ほとんど未燃焼であるので残留濃度が高い値を示し、未燃焼ガスは、そのまま排気管１１から排出されてしまう。また、単一熱源であるため、電熱ヒータ１６が断線した場合、熱源１３への熱供給が停止されて、着火、燃焼が出来なくなる。さらに、高温燃焼による熱源１３の周壁の劣化や、高温燃焼による反応熱でケース１５内の電熱ヒータ１６が断線し易く、使用温度範囲が制限される。
【０００６】
図３は電気スパークの着火、燃焼方式を示す。基本的構成は、図２に示す単一熱源による着火、燃焼方式と同じである。異なる点は、着火・燃焼を電熱ヒータではなく、電気スパークで行わせる点である。電気スパークの構成は、電圧を高める昇圧トランス２９にバーナ電極２８、２８が接続され、高電圧によりスパークさせるというものである。
【０００７】
空気が常時流れている燃焼室１４内に着火用ガス配管２４から水素（Ｈ２）ガスを流し、電気的スパークのエネルギーにより大気中の酸素と反応させて水素を着火させる。着火後、可燃性ガス導入管８から排ガスを燃焼室１４内に流して大気中の酸素と混合させ、着火による炎１０により、排ガス中に含まれる可燃性ガスを燃焼させ、排ガスの燃焼処理を行なう。
【０００８】
ところが、着火出来ない時に電気スパークが繰り返しスパークしてしまい、着火した時に可燃性ガスの濃度が異常に高い濃度に達していれば、不具合が発生する場合がある。また、バーナ電極２８の劣化によって確実に電気スパークされず着火できないこともある。また、燃焼により生じる炎１０は、排気管１１の圧力によってふらつき、燃焼効率が不安定になる。さらに、この場合も単一熱源による方式と同様に、燃焼領域が可燃性ガス導入管の導出口の１箇所であり、空気中の酸素が過剰に存在する場合には、低濃度の可燃性ガスの燃焼処理効率が悪いという問題がある。
【０００９】
単一熱源方式、及び電気スパーク方式は、安全な燃焼を行なうために、必ず図２、及び図３に示すように着火用のガス設備を必要とする。着火ガスとして通常は水素（Ｈ２）を用いる。着火用のガス設備の構成は、燃焼室１４に着火用ガス配管２４を接続して、この着火用ガス配管２４を通した水素（Ｈ２）ガスを燃焼室１４に供給する。そのために、手動弁１８を介して配管２４内を流す水素（Ｈ２）ガスに含まれている不純物をフィルタ１９で取り除き、圧力計２１を目視で監視しながら水素（Ｈ２）ガス圧力を手動レギュレータ２０でコントロールし、さらにエアバルブ２２を介してマスフローコントローラ２３で流量制御する必要がある。このように、単一熱源方式、又は、電気スパーク方式では、必ず着火用のガス設備が必要となる為に設備費がかかる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−３２３２１１号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平６−１２９６２７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術には次のような問題点があった。単一熱源方式は、断線による熱供給停止をしてしまい着火、燃焼が出来ない問題がある。また、電気スパークの方式は、確実に電気スパークされず着火できないことがあった。さらに、単一熱源と電気スパークとに共通するが、着火用のガス設備が必要であるために設備費がかかる。
【００１３】
本発明の課題は、熱源として電熱ヒータを用いながら、上述した従来技術の問題点を解消して、断線が生じても着火・燃焼が可能で、また、確実に着火させることが可能で、さらに着火用のガス設備を必要としない排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、電熱材を有する２個以上の熱源を備え、これらの熱源に外部から直接空気を供給し、これらの熱源のエネルギーを合わせて排ガス中に含まれる可燃性ガスを着火・燃焼させ、これらの熱源のうち少なくとも１個の熱源のエネルギーで前記可燃性ガスの燃焼を継続できるようにしたことを特徴とする排ガス処理方法である。２個以上の熱源で着火と燃焼を共用できるので、専用の着火設備が不要となり、また、熱源を多重化したので１個の熱源が断線しても、他の熱源で燃焼を継続できる。さらに、熱源に外部から直接空気を供給するので可燃性ガスの燃焼効率をより高めることができる。
【００１５】
第２の発明は、排ガス中に含まれる可燃性ガスを燃焼させる燃焼室と、燃焼室内に可燃性ガスを含む排ガスを導入する可燃性ガス導入管と、燃焼室内を排気する排気管と、前記可燃性ガス導入管の導出口に連通した筒状の第１熱源部と、筒状の第１熱源部に設けられた第１電熱材と、前記第１熱源部の筒内に挿入されて、筒状の第１熱源部との間にガス流路を形成する第２熱源部と、第２熱源部に設けられた第２電熱材と、前記燃焼室の外部と前記ガス流路とを連通してガス流路内に空気を取り込む第１空気取込路と、前記燃焼室の外部と前記第１熱源部の筒口近傍とを連通して筒口近傍に空気を取り込む第２空気取込路と、前記第１熱源部の温度を検知する第１温度検知器と、前記第２熱源部の温度を検知する第２温度検知器と、第１熱源部及び第２熱源部が設定温度になるように、第１温度検知器及び第２温度検知器の検知温度に基づいて、第１電熱材及び第２電熱材へ供給数する電力を制御する制御手段とを備えた排ガス処理装置である。
【００１６】
２個以上の熱源で着火と燃焼を共用できるので、専用の着火設備が不要となり構成を簡素化できる。また、熱源を多重化して、電熱材に供給する電力を制御部により個別に制御するようにしたので、１個の熱源が断線しても、他の熱源で燃焼を継続できる。可燃性ガスは空気取込口から取込まれた空気と混合されて熱源の熱により燃焼室内で着火・燃焼して、燃焼後は排気ガスとして排気管から排気される。第１熱源部及び第２熱源部の熱エネルギーを合わせて与えられた可燃性ガスはガス流路内で空気と混合されてガス流路内で燃焼するが、空気孔から導入される空気量では酸素濃度が不十分で燃焼しきれなかった濃度の高い可燃性ガスは、ガス流路内よりも酸素濃度の高い燃焼室内の第１熱源部及び第２熱源部の上方で燃焼する。第１熱源部と第２熱源部の温度を個別に検知することができる。第１温度検知器及び第２温度検知器の検知温度に基づいて第１電熱材及び第２電熱材に供給する電力を制御するので、設定温度を維持することができる。さらに、熱源に外部から直接空気を供給するので可燃性ガスの燃焼効率をより高めることができる。
【００１７】
第３の発明は、第２の発明において、前記燃焼室に、前記可燃性ガス導入管、第１空気取込路、第２空気取込路を一体的に設けた排ガス処理装置である。燃焼室に、可燃性ガス導入管、第１空気取込路、第２空気取込路を一体的に設けると構成の一層の簡素化を図ることができる。
【００１８】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、筒状の第１熱源部と第２熱源部との隙間が２〜２０ｍｍである排ガス処理装置である。ガス流路の隙間は、２〜２０ｍｍの範囲が燃焼を有効にするために適当である。
【００１９】
第５の発明は、第２又は第３の発明において、筒状に第１熱源部の全長が３０〜３００ｍｍである排ガス処理装置である。全長は、３０〜３００ｍｍの範囲が適当である。
【００２０】
第６の発明は、第２又は第３の発明において、第１熱源部及び第２熱源部の設定温度が略８００℃である排ガス処理装置である。略８００℃が最も燃焼効率が高く安定する。
【００２１】
第７の発明は、第２又は第３の発明において、前記排ガスの可燃性ガスと不燃性ガスとの混合ガス流量が５〜２００Ｌ／ｍｉｎである排ガス処理装置である。混合ガス流量は５〜２００Ｌ／ｍｉｎの範囲が適当である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
図１は本発明の排ガス処理装置を示す。排ガス処理装置は、排ガス中に含まれる可燃性ガスを燃焼させる燃焼室１と、燃焼室１内に２個以上設けられて、可燃性ガスを着火させるとともに燃焼させるための熱エネルギーを放出する熱源３０と、熱源３０の温度を検知する温度検知手段（図示せず）と、検知温度に基づいて熱源３０を制御する制御部としての温度コントローラ７とを備える。
【００２４】
燃焼室１は、例えばステンレスなどの耐熱性部材で構成され、内部で可燃性ガスを燃焼させるようになっている。燃焼室１の下部から燃焼室内に可燃性ガス導入管８が挿入されて、燃焼室１内に可燃性ガスを含む排ガスを導入するようになっている。可燃性ガス導入管８は図示例では垂直部８ａと水平部８ｂとを有し、その垂直部８ａの上部が燃焼室１内に挿入され、その水平部８ｂが図示しない半導体製造装置の排気口と連結され、半導体製造装置から排出される可燃性ガスを含む排ガスを燃焼室１内に導入するようになっている。ここで、半導体製造装置から排出される可燃性ガスとして、例えば、Ｈ２ガスが挙げられる。
【００２５】
燃焼室１の上部に排気管１１が設けられ、可燃性ガスを燃焼した後の排気ガスを排気管１１から大気中に放出するようになっている。
【００２６】
燃焼室１の上部内側壁にこれを覆う冷却ユニット９が設けられ、燃焼により炎１０に晒されて加熱される内側壁を冷却できるようになっている。冷却ユニット９は、例えば水等の冷媒を循環させて壁面を冷却する冷却ジャケットで構成しても、または単に断熱材を内側壁にコーティングするだけで構成してもよい。なお、冷却ユニット９は燃焼室の全周内壁、または外壁に設けてもよい。
【００２７】
多重熱源３０は、セラミック等の耐熱性部材からなる２個以上の熱源部２、３から構成される。ここでは、第１の熱源部２と第２の熱源部３とから構成され、同軸の２重熱源構造としている。
【００２８】
外側に配置される第１の熱源部２は、可燃性ガス導入管８と同径の円筒状をしており、可燃性ガス導入管８の直上に設けられ、導出口８ｃと連通している。筒状の第１熱源部２の部内には、電熱材としての第１電熱ヒータ（図示せず）が設けられ、第１熱源部２を加熱できるようになっている。第１電熱ヒータを筒体の内部に設けるには、筒内に電熱ヒータを埋め込むか、または第１熱源部２内に空洞を形成し、その空洞内に電熱ヒータを配設するようにしてもよい。電熱ヒータはこれに供給する電力量によって第１熱源部２の温度をコントロールできるようになっている。ここで、電熱ヒータは、例えばカンタル線で構成される。
【００２９】
内側に配置される第２の熱源部３は、棒状ないし円柱状（以下、単に棒状という）をしており、第１熱源部２の筒内から、これに連通している可燃性ガス導入管８の垂直部８ａにわたって挿入され、筒状第１熱源部２及び可燃性ガス導入管８の垂直部８ａとの間にガスを流す円筒形のガス流路２７を形成している。第２熱源部３の上端は第１熱源部の筒口３ａから少しはみ出すように配置しても、はみ出さずに同じ高さにしても、あるいは引っ込めてもよく、下端は可燃性ガス導入管８の垂直部８ａから管外に取り出すようにしている。棒状の第２熱源部３の部内には、第１電熱ヒータと同様の第２電熱ヒータ（図示せず）が設けられ、第２熱源部３を加熱できるようになっている。第２電熱ヒータを棒内に設けるには、棒内に電熱ヒータを埋め込むか、または第２熱源部３内に空洞を形成し、その空洞内に電熱ヒータを配設するようにしてもよい。棒状の第２熱源部３の発熱部は、第２熱源部３の全長としてもよいが、少なくとも第１熱源部２と重なっている上部だけでよい。この場合、電熱ヒータは、第２熱源部３の上部にのみ配設すればよく、上部のみが実質的な第２熱源部３を構成する。
【００３０】
また、燃焼室１の下部に、低濃度可燃性ガスの燃焼に必要な支燃性ガスとしての空気中の酸素を補給する低濃度用空気取込路４が管状に設けられる。この低濃度用空気取込路４は、燃焼室１の外部と、第１熱源部２及び第２熱源部３との間に形成されたガス流路２７とを連通し、燃焼室１の外部から低濃度用空気取込路４を介して大気を、直接ガス流路２７内に取り込んで、可燃性ガス導入管８を通ってガス流路２７に導入される排気ガスと混合するようになっている。この排気ガスとの混合を容易にするために、低濃度用空気取込路４は燃焼室１の周壁に沿って複数本設けるようにする。複数本の低濃度用空気取込路４から補給される酸素の補給量は、合計で０．５ｍ３／ｍｉｎである。
【００３１】
第１熱源部２の内周壁と第２熱源部３の外周壁の間のガス流路２７に流れる可燃性ガスの圧力は、低濃度用空気取込路４の外周圧力より低くなるために、空気が第１熱源部２の内周壁と第２熱源部３の外周壁とのガス流路２７内に引き込まれ、ガス流路２７内を流れる。
【００３２】
また、第１熱源部２の外周に、高濃度可燃性ガスの燃焼に必要な空気中の酸素を補給する高濃度用空気取込路１２が管状に設けられる。この高濃度用空気取込路１２は、燃焼室１の外部と、燃焼室１内部の筒状第１熱源部２の導出口２ａ近傍とを連通する。高濃度用空気取込路１２は、第１熱源部２の筒外壁に沿い、筒外壁とは離間して立ち上がるよう構成することによって、第１熱源部２の燃焼室１壁への断熱も兼ねている。燃焼室１の外部から高濃度用空気取込路１２を介して直接導出口２ａの近傍に大気を取り込んで、可燃性ガス導入管８を通って導出口２ａから出てくる高濃度可燃性ガスと混合するようになっている。また、高濃度用空気取込路１２の取出口２８ａから出てくる空気と高濃度可燃性ガスとが確実に混合できるようにするために、上流から下流に向けて取込路２８を絞って流速を速くしている。また、この高濃度可燃性ガスとの混合を容易にするために、高濃度用空気取込路１２は燃焼室１の周壁に沿って複数設けるようにする。高濃度用空気取込路１２から補給する酸素の補給量は、合計で２．５ｍ３／ｍｉｎである。
【００３３】
このように２重熱源３０は、低濃度用と高濃度用の二段の空気取込路４、２８を有する。
【００３４】
温度検知器（図示せず）は、第１熱源部２の温度を検知する第１温度検知器と、第２熱源部３の温度を検知する第２温度検知器とから構成される。第１温度検知器及び第２温度検知器は、例えば熱電対で構成されて、それぞれ第１熱源部２内及び第２熱源部３内に埋め込まれる。
第１熱源部２の第１電熱ヒータに電力を供給する２本の電源ケーブル６ａ、６ｂは筒状の第１熱源部２の上部と下部とから引き出されて燃焼室１の下部を通して温度コントローラ７に接続される。第２熱源部３の第２電熱ヒータに電力を供給する２本の電源ケーブル２６ａ、２６ｂは、共に第２熱源部３の下端から引き出されて温度コントローラ７に接続される。
【００３５】
第１温度検知器の温度検知信号を伝えるケーブル５ａは、第１熱源部２内に埋め込んだ熱電対から引き出し燃焼室１の下部を通して温度コントローラ７に接続される。第２温度検知器の温度検知信号を伝える信号ケーブル２５ａは棒状第２熱源部３の下端から引き出して温度コントローラ７に接続される。
【００３６】
温度コントローラ７は、第１熱源部２及び第２熱源部３が設定温度になるように、第１温度検知器及び第２温度検知器の検知温度に基づいて、第１電熱ヒータ及び第２電熱ヒータへの電力を制御するようになっている。
【００３７】
以下、この排ガス処理装置の動作について説明する。
【００３８】
排気管１１に設けた図示しない排気設備などのガス吸引手段により、燃焼室１内の雰囲気を排気管１１から吸引して、燃焼室１の下部に設けた低濃度用空気取込路４と高濃度用空気取込路１２との両方の取込路から燃焼室１内に大気を取り込むことにより、燃焼室１内を常時大気が個々の補給量で流れるようにする。
【００３９】
第１熱源部２及び第２熱源部３の各電熱ヒータに電流を流し、温度コントローラ７による制御によって、第１熱源部２及び第２熱源部３を前述した設定温度になるように加熱する。加熱温度は、第１熱源部２及び第２熱源部３間に形成されるガス流路２７を流れる混合ガスが、水素などの着火ガスを必要とすることなく、可燃性ガス導入管８から導入される可燃性ガスが直接着火するのに十分な温度とする。
【００４０】
加熱後、可燃性ガス導入管８のバルブ（図示せず）を開いて、図示しない半導体製造装置の排気口と可燃性ガス導入管８とを連通させて、半導体製造装置から排出される排ガスを可燃性ガス導入管８に導入する。ガス流路２７を上昇してくる排気ガスは、途中で、ガス流路２７に設けた低濃度用空気取込路４から引き込まれる空気と混合されて、温度コントローラ７によって温度コントロールされた２重熱源３０の合せた熱エネルギーにより加熱されたガス流路２７を通過する際、可燃性ガスが確実に熱源部２、３に触れるため、燃焼温度に高められる。このため、ガス着火用の設備を別個に要することなく、可燃性ガスはガス流路２７内で燃焼反応が起き、着火して燃焼する。可燃性ガスは、２重熱源３０による高熱エネルギーと低濃度用空気取込路４から入る空気の酸素とにより燃焼するので、排気ガスに含まれ可燃性ガスが低濃度でも効率良く燃焼できる。
【００４１】
濃度の高い可燃性ガスは、低濃度用空気取込路４からガス流路２７内に取り込まれる酸素だけでは反応できず、未燃ガスとして第１熱源部２の導出口２ａから出てくるが、その導出口２ａ近傍には、高濃度用空気取込路１２から燃焼室１内に取り込まれた十分な空気が存在しているため、濃度の高い可燃性ガスは空気と十分に混合される。しかも、導出口２ａ近傍では、第１熱源部２及び第２熱源部３によって高温になっているばかりか、ガス流路２７内の燃焼してガス流路口から出る炎１０によっても加熱されているため、濃度の高い可燃性ガスであっても容易に燃焼することになる。
【００４２】
可燃性ガス導入管８から燃焼室１内に導入する排ガスの可燃性ガスと不燃性ガスとの混合ガス流量は、５〜２００Ｌ／ｍｉｎの範囲が適当である。混合ガス流量が５Ｌ／ｍｉｎ未満であると、燃焼効率が悪い。逆に２００Ｌ／ｍｉｎを超えると不完全燃焼するため好ましくない。
【００４３】
この燃焼による炎１０の熱によって、燃焼室１の上部内側壁は、高温に晒されるが、実施の形態では、上部内側壁に冷却ユニット９を設けているので、冷却ユニット９が熱を遮断して内側壁が高温に晒されるのを防ぐために、燃焼室１の側壁は熱から有効に保護される。
【００４４】
燃焼によって発生した高温排ガスや当初から排ガス中に含まれていた非可燃性ガス、そして余剰の空気は、排気管１１から大気中に放出される。
【００４５】
ここで、筒状の第１熱源部２と棒状の第２熱源部３との隙間は２〜２０ｍｍの範囲が適当である。隙間が２ｍｍ未満の場合には、通気抵抗が大きくなり空気が十分に取り込まれず燃焼が不完全になる。逆に２０ｍｍを超えると、圧力差が生じなくなって空気が流路内に取り込まれなくなり、燃焼反応しなくなる。
【００４６】
また、筒状の第１熱源部２の全長は３０〜３００ｍｍの範囲が適当である。全長が３０ｍｍ未満の場合には、ガス流路を通過する空気の加熱が不十分であるので、燃焼が不完全になる。また３００ｍｍを超える長さに見合ったヒータを構成することは難しい。
【００４７】
また、第１熱源部２及び第２熱源部３の設定温度は略８００℃が最も燃焼効率が高く安定する。
【００４８】
また、排ガスの可燃性ガスＨ２と不燃性ガスＮ２との混合ガス流量は５〜２００Ｌ／ｍｉｎの範囲が適当である。この範囲であれば安定した燃焼反応を実現できるからである。
【００４９】
上述したように実施の形態によれば、２重熱源３０で高温加熱される狭いガス流路２７内で新鮮な外気を低濃度用空気取込路４から燃焼室１の外部から直接取り込み、取り込んだ空気と混合して燃焼させるようにしたので、水素などの支燃性ガスを用いる着火装置なしで、ダイレクトに排ガス中に含まれる可燃性ガスを有効に着火、燃焼させることができる。したがって、大気以外の支燃性ガスや着火装置が不要となるので、装置構成を大幅に簡素化できる。また、高濃度用空気取込路１２は、第１熱源部２の筒外壁に沿って立ち上がるよう構成しているので、多重熱源３０から燃焼室１壁へ放射される熱エネルギーを遮断することができ、燃焼室１の周壁の劣化を有効に防止できる。
【００５０】
また、熱源を、独立して電力制御できる２重熱源３０としたので、単一熱源方式と異なり、一方の熱源が断線しても、残った他方の熱源で熱供給ができるので、燃焼を継続できる。したがって、熱源に一部に断線が生じても、未燃ガスは生じず、危険な未燃ガスが排気管１１から大気中に放出されることを有効に防止できる。
【００５１】
また、熱源３０を、内部にガス流路２７を形成した２重熱源構造としたので、燃焼領域がガス流路２７と熱源３０上部との二ヶ所に設けられることになり、一方のガス流路２７では濃度の低い可燃性ガスを燃焼でき、他方の熱源３０上部では濃度の高い可燃性ガスを燃焼させることができる。したがって、可燃性ガス濃度にかかわらず、排ガス中に含まれる可燃性ガスを有効に燃焼させることができる。
【００５２】
また、２重熱源３０による燃焼炎から燃焼室周壁に放射される高熱を冷却ユニット９で遮断するようにしたので、燃焼室１を高温から有効に保護することができる。また、熱源３０は断熱材となるセラミックで構成されているので、従来の単一熱源方式と異なり、熱源中に設けられた電熱ヒータが断線しずらく、使用温度範囲も限定されるということもなくなり、上限は前述したように１０００℃まで可能である。
【００５３】
特に、電気スパークの方式では、着火した時に可燃性ガスの濃度が高濃度に達していれば、不具合現象が発生する問題があったが、実施の形態では、着火を確実に行うことができるので、そのような問題は生じなくなる。また、バーナ電極を用いないので、電極の劣化によって電気スパークされず着火できないというような不具合も生じなくなる。さらに、たとえ排気管１１の圧力によって熱源３０上部で形成されている炎１０がふらついても、上述したように炎１０が出ている１箇所のみで燃焼しているのではなく、他の箇所であるガス流路内でも可燃性ガスは燃焼しているので、燃焼効率も安定する。
【００５４】
図４に、実施の形態の２重熱源、従来例の単一熱源を用いて、Ｈ２ガスとＮ２ガスの混合ガスを燃焼処理したときの燃焼効率データを比較して示し、参考までに燃焼処理しないときの未処理データも示した。横軸は可燃性ガス導入管８から可燃性ガス導入方向に流した水素（Ｈ２）と窒素（Ｎ２）の混合比（Ｈ２／（Ｈ２＋Ｎ２）％）を示し、縦軸は排気管部で測定したＨ２残留濃度（ｐｐｍ）を示している。
【００５５】
ここで、２重熱源では、
筒状の第１熱源部と棒状の第２熱源部との隙間：４ｍｍ
筒状の第１熱源部の全長：８０ｍｍ
第１熱源部及び第２熱源部の設定温度：９００℃
排ガスの可燃性ガスＨ２と不燃性ガスＮ２との混合ガス流量：９０Ｌ／ｍｉｎ
また、単一熱源では、熱源部の温度は９００℃である。
【００５６】
単一熱源の時は、Ｈ２残留濃度は、混合比３０％以上の混合ガスでは十分に燃焼するので低い値だが、３０％未満の低い混合比の場合は、ほとんど未燃焼となるので高い値を示し、そのまま未燃焼ガスは排気管１１から排出されてしまう。したがって低濃度Ｈ２の燃焼処理効率が悪く安全性の問題があった。これに対して、２重熱源の時は、Ｈ２残留濃度のピークは、混合比１０％付近となり、高効率で燃焼させることができる。Ｈ２残留濃度が単一熱源において２０００ｐｐｍであったが、２重熱源は２００ｐｐｍと単一熱源より１／１０に低下し燃焼効率が著しく向上した。したがって、低濃度Ｈ２の燃焼処理効率が良好となり安全性の問題は解消された。
【００５７】
なお、実施の形態では、熱源を２重熱源で構成したが、多重熱源で構成してもよい。例えば、第１熱源部２の筒内に挿入される第２熱源部３の本数を１本ではなく、２本以上配設することにより多重化しても、あるいは第１熱源部２の筒を２本以上同軸的に配設することにより多重化してもよい。また、熱源３０を構成する一方の第１熱源部２の形状を円筒形としたが、筒状第１熱源部２の形状は六角形または八角形などの多角形で構成してもよい。
【００５８】
また、実施の形態では低・高濃度用空気取込路４、２８は、燃焼室１に配管状に設けたが、それらの補給量が同じであれば、空気取込路４、２８は配管状に限られず、例えば、燃焼室１の周囲に沿って連通する筒状の取込路として構成してもよい。この場合、燃焼室１、可燃性ガス導入管８、及び低・高濃度用空気取込路４、２８を一体的に構成するようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、二重熱源構造にすることにより片方が断線による機能停止をした場合でも、もう片方の熱源が機能を継続できる。また、可燃性ガス及び空気が確実に熱源部に触れることにより、より確実に着火及びより高効率な燃焼ができる。さらに、着火用のガス設備を必要としないため、装置を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による多重熱源を用いた排ガス処理装置を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】従来例の単一熱源を用いた排ガス処理装置の部分断面図である。
【図３】従来例の電気スパークを用いた排ガス処理装置の説明図であって、（ａ）は部分正断面図、（ｂ）は部分側断面図である。
【図４】単一熱源と２重熱源とによる燃焼効率を比較したＨ２残留濃度特性図である。
【符号の説明】
１    燃焼室
２    第１の熱源部
３    第２の熱源部
４    低濃度用空気取込路
７    温度コントローラ（制御部）
８    可燃性ガス導入管
８ｃ  可燃性ガス導入管の導出口
１０    炎
１１    排気管
１２    高濃度用空気取込路
３０    ２重熱源
【図１】
2004225987.tif 000003
【図２】
2004225987.tif 000004
【図３】
2004225987.tif 000005
【図４】
2004225987.tif 000006