JP3668345B2 - 排出ガスの処理装置およびその方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排出ガスの処理装置およびその方法に係り、より詳しくはガススクラッパや液体ソースを使用する装置から排出されるガスの中に含まれている湿気またはヒューム（Ｆｕｍｅ）を除去することができる排出ガスの処理装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体の製造工程、たとえば酸化、拡散、化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の工程等に使用される各種の化学物質はガス状態で各工程で処理され外部へ排出されるが、これらは環境の汚染を誘発するため、浄化して排出することが必要である。この種の装置としては、特開平５−２６１２３２号公報に記載がある。
従来の排出ガスの処理装置の一つとして、図２および図３に概略的な構造を示している。図２は従来の排出ガスの処理装置の構成要部を示す構成図であり、また図３は、図２に示すスクラッパ１０の構造を示す断面図である。
【０００３】
図２に示すように従来の排出ガスの処理装置は、外部設備による工程（図示せず）から排出されるガスを流入管１０ａを介してスクラッパ１０内に流入させた後、スクラッパ１０を通過させてガスに含まれている汚染物等を浄化する。このように浄化された排出ガスは排出管１０ｂを介してメインダクト２０に集結され外部に排出される。
スクラッパ１０の内部は、図３に示すように、１次段階で流入管１０ａを介して流入されたガスに含まれている汚染物を吸収する吸収層１３と、２次段階で吸収層１３を通過して上部に流動されるガスに洗浄液を噴射し洗浄する多数のノズル１１と、ガスに含有されている湿気等を濾過するデミスタ１５とを具備している。
【０００４】
このような構成によるスクラッパ１０に流入されたガスは、吸収層１３を通過し、また噴射ノズル１１から噴射された洗浄液によって洗浄されると、ガスに含まれている汚染物等はほとんど濾過されれしまう。その後、デミスタ１５を通過させガス内に含まれている湿気等を濾過すると、浄化されたガスが排出管１０ｂを介して排出される。これにより必然的に、下部に沈澱する汚染物質は排水管１０ｃを介して外部に設けた排水処理設備（図示せず）に排出される。
このように従来、製造工程において設備から排出されるガスは、スクラッパを介して浄化され汚染物質が濾過されて排出されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の排出ガス処理装置は、湿気等を除去するデミスタが単純にガスの熱を下げる方法、即ち露点を低下させる方法を利用しているため、湿式スクラッパ等を用いて排出ガスを浄化する際、ガスの中に含まれている湿気またはヒュームを充分に除去することが出来ないという不具合があった。
従って、排出ガスが充分に湿気等を除去されないままに排出されると、メインダクトがすぐに腐食してしまい、さらに、環境汚染を防止するための効果を発揮できなくなるという不具合が生じてしまう。このため２年に１回以上、メインダクトを取り替えなくてはならない不具合があった。
本発明は従来の問題点を解決するために、排出ガスの中に含まれている湿気またはヒュームを完全に除去できるよう改善することで、メインダクトの腐食を防止し、設備維持が容易であり、さらに環境汚染の防止に好適な排出ガスの処理装置および方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、所定の工程を経た後、メイシダクトに排出されるガスの中に含まれた湿気またはヒューム等を除去する排出ガスの処理装置において、
所定の工程を経たガスが流入および排出されるガス流入管および排気管と廃液がドレーンされる排水管とを有する筒体と、
筒体内に流入された排出ガスの体積を膨脹させ温度を降下させるように排出ガスを拡散させる第１温度低下手段と、
第１温度低下手段を経て排出されるガスの周囲圧力を下げ温度を再び低下させるとともに所定のガスを加速供給する第２温度低下手段と、
第１、第２温度低下手段によって液化されたガスに含まれている湿気およびヒューム等を濾過する集塵台とを備え、
第１温度低下手段は、排出ガスを衝突させて拡散するようにガス流入管の断面積より広い開口面を有する円錐形の拡散カップと、この拡散カップが上面入口に配設され、この上面入口にガス流入管が連設されるとともに、このガス流入管を介し拡散カップに流入し拡散されるガスを排出する複数の通気孔が底面および底面の周囲にそれぞれ配設された拡散室とからなる。
【０００７】
一方、本発明による排出ガスの処理方法は、所定の工程を経て排出されるガスに湿気およびヒューム等を含んだまま筒体の内部に流入される流入段階と、
筒体の内部に流入された排出ガスを拡散室内で拡散させてガスの体積を膨脹させることによってガスの温度を下げることができる第１温度低下段階と、
第１温度低下段階を経て拡散室から排出されるガスに一定のガスを噴射して周囲の圧力を低めることによってガスの温度を再び下げる第２温度低下段階と、
第１、第２温度低下段階を経て液化される排出ガスに含まれている湿気およびヒユ‐ムを濾過する集塵段階と、
集塵段階を経て濾過された湿気およびヒュームが廃液となって排水管を介してドレーンされ、残りの浄化されたガスが排気管を介して排気される排出段階とを備えている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図４を参照して本発明の実施形態による排出ガスの処理装置および方法を詳細に説明する。図１は本発明の実施形態による排出ガスの処理装置の要部を示す構成図であり、図４は図１に示す処理装置において湿気およびヒューム等を除去する除去装置の構造を示す断面図である。
また図１に示す本発明の実施形態による排出ガスの処理装置は、図２に示す従来の排出ガス処理装置のメインダクトとスクラッパとは同一の構成要素であるため重複する説明は省略する。
【０００９】
図１に示すように本発明の実施形態による排出ガスの処理装置は、外部設備（図示せず）の工程から排出されるガスを流入管１２を介して処理装置内に流入させ浄化するスクラッパ１０と、このスクラッパ１０の上部に配設した排出管１４により連通された除去装置３０とを具備している。この除去装置３０内では、排出管１４から流入するガスに含まれている湿気またはヒューム等を除去している。ここで除去装置３０の下部側面には、調節バルブ４２を介し連通し窒素（Ｎ₂ ）等のガスを供給するガス供給部４０が配設されている。また、除去装置３０を通過したガスは排気管１４を介してメインダクト２０に流入されて外部に排出される。
【００１０】
図４に示すように除去装置３０には、略円筒形の筒体３１と、この筒体３１の上面中央に所定の工程を経た排出ガスが流入されるガス流入管３２とを設けている。筒体３１の上部側面にはガス排気管３３を備えている。また、筒体３１の底面には湿気およびヒューム等が廃液となってドレーン（排出）される排出管３４を具備している。
筒体３１内側の上面には、流入ガスの温度を低下させる第１温度低下手段として円筒形の拡散室３６がガス流入管３２と締結され連通している。この拡散室３６の底面および底面の周囲には複数の通気孔３６ａが一定の間隔で貫設されている。また、拡散室３６の底面中央には上部へ垂直に支持体３８が設けられており、この支持体３８の上部先端にはガス流入管３２の開口部と対向するように円錐形の拡散カップ３５が連設される。ここで、拡散カップ３６の開口の面積は流入ガスが拡散カップ３６の内側に衝突し外部へ拡散するように、流入管３２の断面積よりも広く設けてある。
【００１１】
このような構成の排出ガス処理装置がより著しい効果を得るために、拡散室３６の下部に複数設けた通気孔３６ａの面積の和（ｎＡ）が、ガス流入管３２の断面積（Ａ₁ ）または、ガス排気管３３の断面積（Ａ₂ ）とほぼ同じに設けることが好ましい。これはガスの流れを円滑にするためである。また、拡散室３６の直径Ｄは流入管３２の直径Ｄ₁ のほぼ３倍であり、拡散室３６の高さＨは拡散室３６の直径Ｄのほぼ１．５倍である。
一方、筒体３１の下部の側面、または拡散室３６の下側には窒素（Ｎ₂ ）ガスを高圧に噴射する複数の噴射ノズル４４が装着される。この噴射ノズル４４は、通気孔３６ａを介して排出されるガスと、噴射ノズル４４から噴射される噴射ガスとが直接衝突して逆圧を発生させガスの流れを妨げないように所定の角度に下向きの傾斜を設けている。好ましくは、噴射ノズル４４の傾斜角は６°にし、窒素ガスの加速力を増大できるようにジェット噴射方式を採用することにより著しい効果がえられる。
【００１２】
また、筒体３１の下部には拡散室３６および噴射ノズル４４の作用によって液化されたガスに含まれている湿気、ヒューム、化学成分、その他不純物が濾過できる板状の集塵台３７が設けられる。
筒体３１の底面に設けられた排出管３４は、逆圧の生成を抑制するとともに廃液を停滞することなく自然排水させるため略Ｕ型に形成されている。したがって自然排出させるためには、排出管３４の高さＬはガスの入出の差圧（ΔＰ＝Ｐ₂ −Ｐ₂ ）よりも大きな圧力が加わるように略Ｕ型の高さ（水の高さ、水頭）を高く設けなければならない。
【００１３】
このように構成された本発明の実施形態による排出ガスの処理装置を使用する場合、外部に設けた工程設備（図示せず）で処理し排出されたガスは、スクラッパ１０を経て除去装置３０に流入される。従って、筒体３１の流入管３２を介して流入されたガスは拡散室３６内で拡散カップ３５に衝突して拡散する。この衝突して拡散したガスは、体積が膨脹して露点まで温度が下がる。このように１次段階でガスの温度低下によりガスの中に含まれている湿気およびヒューム等を分離し液化させる役割をする。
次に、拡散室３６の通気孔３６ａを通して排出されるガスに供給部４０（図１参照）から供給された窒素（Ｎ_２）ガスを噴射ノズル４４によって高圧に噴射すると、その排出されるガスの周囲の圧力が低下することによりガスの露点まで温度が人為的に低下する。これにより必然的に、窒素ガスが排出ガスを希釋する作用も同時に行なえる。したがって、２次段階ではガスの温度降下によりガスに含まれている湿気等を完全に液化させることができる。
【００１４】
このように１次段階および、２次段階の温度低下段階を経て液化された湿気、ヒューム、その他不純物等の廃液が集塵台３７に一部吸着されるか、あるいは筒体３１の下部に流れて排出管３４を介して外部ヘドレーン（排出）される。
しかし、混気等が濾過されて浄化されたガスはガス排気管３３を介してメインダクト２０に集められる。このとき、拡散室３６の直径Ｄよりガス排気管３３の直径Ｄ_２が狭いため、ガス排気管３３を通して排出されるガスの流速は増加するようになり、ガスの露点が更に高くなる。
したがって、除去装置３０で浄水されたガスは、ガス排気管３３を介して排出される際に、ガスの流速が増加し露点が更に高くなるため、ガスに含まれている微量の湿気は再び除去される。このため排出管１４やメインダクト２０を腐食させる現象を防ぐことができる。
【００１５】
【発明の効果】
このように本発明の排出ガスの処理装置および方法によれば、従来のスクラッパ装置に加えガスの湿気およびヒューム等を除去する除去装置を配設し数段階処理して濾過することにより、排出ガスの中に含まれている湿気およびヒューム等を完全に除去することができる。
また、排出ガス中の湿気およびヒューム等が完全に除去することでメインダクト内の腐食を同時に防ぐことができる。
さらに、メインダクトの腐食を防止できることにより設備の損傷が少なくなり、これにより設備の維持費を節減することができる。
また、常に排出ガス中の湿気およびヒューム等が除去され、メインダクト内が腐食せず維持されるため、この装置から排出された廃液による環境汚染の問題を更に効果的に予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による排出ガスの処理装置の構成要部を示す構成図。
【図２】従来の排出ガスの処理装置の構成要部を示す構成図。
【図３】図２に示すスクラッパの構造を示す断面図。
【図４】図１に示す処理装置において湿気およびヒューム等を除去する除去装置の構造を示す断面図。
【符号の説明】
１０ スクラッバ
１２ 流入管
１４ 排出管
２０ メインダクト
３０ 除去装置
４０ ガス供給部
４２ 調節バルブ

Claims (9)

1. 所定の工程を経てメインダクトに排出されるガスの中に含まれている湿気またはヒューム等を除去する排出ガスの処理装置において、
   前記所定の工程を経たガスが流入および排出されるガス流入管および排気管と廃液がドレーンされる排水管とを有する筒体と、
   前記筒体内に流入された排出ガスの体積を膨脹させて温度を低下させるとともに前記排出ガスを拡散させる第１温度低下手段と、
   前記第１温度低下手段を経て排出されるガスの周囲圧力を下げることにより温度を再び低下させるとともに所定のガスを加速供給する第２温度低下手段と、
   前記第１、第２温度低下手段によって液化されたガスに含まれている湿気および、その他の不純物を濾過する集塵台とを具備するとともに、
   前記第１温度低下手段は、排出ガスを衝突させて拡散するようにガス流入管の断面積より広い開口面を有する円錐形の拡散カップと、前記拡散カップが上面入口に配設され、この上面入口に前記ガス流入管が連設されるとともに、このガス流入管を介し前記拡散カップに流入し拡散されるガスを排出する複数の通気孔が底面および底面の周囲にそれぞれ配設された拡散室とからなることを特徴とする排出ガスの処理装置。
2. 請求項１に記載の排出ガスの処理装置において、
   前記拡散室に複数設けた通気孔の断面積の和と、前記ガス流入管の断面積または排気管の断面績とが、ほぼ同じになるように設けられていることを特徴とする排出ガスの処理装置。
3. 請求項１または２に記載の排出ガスの処理装置において、
   前記拡散室の直径は流入管の直径のほぼ３倍であることを特徴とする排出ガスの処理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の排出ガスの処理装置において、
   前記拡散室の高さは拡散室の直径のほぼ１．５倍であることを特徴とする排出ガスの処理装置。
5. 請求項１に記載の排出ガスの処理装置において、
   前記第２温度低下手段は、前記筒体の外側面の周囲に一定の間隔で配設され一定量のガスを高圧噴射する複数の噴射ノズルを備えていることを特徴とする排出ガスの処理装置。
6. 請求項５に記載の排出ガスの処理装置において、
   前記噴射ノズルは、ノズルから噴射される噴射ガスと、前記通気孔を介して排出されるガスとが直接衝突し逆圧を発生させガスの流れを妨げないように所定の角度で下向きに傾斜を設けていることを特徴とする排出ガスの処理装置。
7. 請求項５または６に記載の排出ガスの処理装置において、
   前記噴射ノズルを介して噴射されるガスは窒素ガスであることを特徴とする排出ガスの処理装置。
8. 請求項１に記載の排出ガスの処理装置において、
   前記排水管は逆圧の生成を抑制するとともに廃液が停滞することなく自然排水可能な略Ｕ型を有する管からなることを特徴とする排出ガスの処理装置。
9. 請求項８に記載の排出ガスの処理装置において、
   前記略Ｕ型を有する排水管の高さは、自然排水のため前記排出ガスの入出の差圧より高い圧力が前記排水管に加わるように略Ｕ型の高さを高く設けたことを特徴とする排出ガスの処理装置。

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