JP5479756B2

JP5479756B2 - 熱処理炉およびこれを用いた排ガス処理装置

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Publication number: JP5479756B2
Application number: JP2009038338A
Authority: JP
Inventors: 勉塚田; 博允宮地; 弘大橋; 啓志今村
Original assignee: Kanken Techno Co Ltd
Current assignee: Kanken Techno Co Ltd
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-02-20
Also published as: JP2010190548A

Description

本発明は、半導体製造装置から排出されるシラン系ガスを含む処理対象ガスを処理するのに適した排ガス処理装置に関する。

半導体製造プロセス、特にＣＶＤ(化学的気相成長法)プロセスでは、シラン（ＳｉＨ₄）を代表とするシラン系ガスが使用されており、これらのシラン系ガスの多くは人の健康や地球環境に多大な影響を与えることが知られていることから、ＣＶＤチャンバーでのデポジットに使用した上記ガスを含む処理対象ガスは、加熱分解など様々な処理方式によって除害された後、大気中へと排出されている。

このような処理対象ガスの除害を行う装置として、例えば、図４に示すように、半導体製造装置１から排出された処理対象ガスＦに含まれる粉塵などを入口スクラバー２で除去した後、電熱ヒータ等の熱源を備えた熱処理炉３で当該処理対象ガスＦを加熱分解し、かかる加熱分解によって得られた熱処理済排ガスＴ中の粉塵や水溶性成分を湿式の出口スクラバー４において水との気液接触により除去する排ガス処理装置Ａが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

かかる排ガス処理装置Ａを用いれば、処理対象ガスＦ中のシラン系ガスを除害することができ、無害となった熱処理済排ガスＴを大気中へと排出することができる。

特開２００２−１８８８１０号公報（第３−６頁、第１図）

ここで、上述の排ガス処理装置Ａでは、熱処理炉３での加熱分解によって処理対象ガスＦ中のシラン系ガスが固体の微細なシリカ[二酸化ケイ素(ＳｉＯ₂)]粉となり、熱処理炉３内の熱分解による高熱により融解したシリカが該熱処理炉３の内壁に付着して再び固化することにより、あるいは微粉状のシリカが熱処理炉３の内壁に雲状に堆積した後に該高熱により焼き固められて（シリカの表層が融解して互いに融着することにより）ガラス状になり、これを何度も繰り返すことでシリカの塊が成長することにより、最悪の場合には熱処理炉３を閉塞させてしまうことがあった。

とりわけ、太陽電池パネルの生産に用いられるＣＶＤ装置では、シラン系ガスに加えて大量の水素も使用されるので、当該ＣＶＤ装置から排出される処理対象ガスＦを加熱分解したときには、熱処理炉３内でシラン系ガスおよび水素が空気中の酸素と結合して生じる熱量も多くなることから、シラン系ガスだけの場合に比べて熱処理炉３内の温度が高くなりやすく、このため、上述のような熱処理炉３の閉塞が発生しやすくなると云う問題があった。

それゆえに、本発明の主たる課題は、シラン系ガスを含む処理対象ガスの加熱分解によって生じた微粉シリカによる閉塞を回避できる熱処理炉およびこれを用いた排ガス処理装置を提供することにある。

請求項１に記載した発明は、「内部に高温の排ガス処理空間２０ｅが形成される縦長で密閉筒状のケーシング２０ａを有する炉本体２０と、
前記ケーシング２０ａの天面を貫通する処理対象ガス導入管２６を介して前記排ガス処理空間２０ｅに少なくともシラン系ガスを含む処理対象ガスＦを供給する処理対象ガス供給手段２２と、
前記処理対象ガス導入管２６に接続された空気供給管３２を介して前記排ガス処理空間２０ｅに、前記処理対象ガスＦの熱分解に必要な空気Ａ１に加えて、前記排ガス処理空間２０ｅの温度をシリカの融点以下にする温度調節用の空気Ａ１を供給する空気供給手段２４とを備えた熱処理炉１２であって、
前記処理対象ガス導入管２６は、両端が閉塞された円管状に形成されており、前記ケーシング２０ａの外部に配設される前記処理対象ガス導入管２６の他端に前記空気供給管３２が貫通すると共に、前記排ガス処理空間２０ｅに配置される前記処理対象ガス導入管２６の一端部の側面に、前記処理対象ガスＦおよび前記空気Ａ１を放出するための放出孔２６ａが複数設けられていることを特徴とする熱処理炉１２」である。

この発明によれば、処理対象ガスＦに含まれるシラン系ガスが高温の排ガス処理空間２０ｅでケイ素と水素とに熱分解された後、当該ケイ素が空気中の酸素と結びついて微粉状のシリカが生成されるが、排ガス処理空間２０ｅには、当該空間の温度をシリカの融点以下にする温度調節用の空気が空気供給手段２４から送られているので、微粉状のシリカが融解して炉本体２０の内壁に付着し、あるいは、微粉状のシリカが雲状に堆積した後に堆積したシリカが焼き固められて（シリカの表層が融解して互いに融着することにより）成長するのを回避することができる。

請求項２に記載の発明は、「請求項１に記載の熱処理炉１２と、
前記熱処理炉１２で処理された前記処理対象ガスＦを水の気化温度以上で且つバグフィルタ１６における濾布５０の耐熱温度以下に冷却する冷却手段１４と、
前記冷却手段１４で冷却された前記処理対象ガスＦ中のシリカを捕捉するバグフィルタ１６とで構成されていることを特徴とする排ガス処理装置１０」である。

この発明によれば、処理対象ガスＦを水の気化温度以上で且つバグフィルタ１６の濾布５０の耐熱温度以下に冷却することにより、バグフィルタ１６において、上記温度範囲にてガス状態である水分は濾布５０を通過し、粉体であるシリカのみが当該濾布５０によって捕捉されて処理対象ガスＦ中から除去・回収される。これにより、熱処理炉１２における閉塞を回避できるだけでなく、処理対象ガスＦ中からシリカの粉塵を比較的高い純度で回収して、その後の廃棄物処理をスムーズに行なえるのに加え、このシリカの粉塵を有価物として活用することもできる。つまり、回収したシリカの粉塵をケイ素源として再生利用することができる。

本発明によれば、シラン系ガスを含む処理対象ガスの加熱分解によって生じたシリカが融解することによる閉塞を回避できる熱処理炉およびこれを用いた排ガス処理装置を提供することができた。

本発明を適用した排ガス処理装置を示すフロー図である。排ガス処理空間の温度制御方法を説明するためのグラフである。排ガス処理空間の温度制御方法を説明するためのグラフである。従来技術を示す図である。

以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。図１は、本発明が適用された排ガス処理装置１０の概要を示すフロー図である。この図が示すように、本実施例の排ガス処理装置１０は、大略、熱処理炉１２、冷却手段１４、バグフィルタ１６および排気ファン１８をこの順に接続して構成されている。

熱処理炉１２は、炉本体２０と、処理対象ガス供給手段２２と、空気供給手段２４と、制御装置２５とで構成されている。

炉本体２０は、耐火材および該耐火材を覆うステンレス等の金属で形成された縦長のケーシング２０ａを備えており、その内部には、縦長の内部空間２０ｂが形成されている。

また、炉本体２０の内側下部には、内部空間２０ｂを上下に区切るバッフル２１が設けられており、当該バッフル２１によって区切られた内部空間２０ｂの上側を排ガス処理空間２０ｅといい、下側を排ガス冷却空間２０ｆという（つまり、炉本体２０は、排ガス処理空間２０ｅと排ガス冷却空間２０ｆとをひとつの筐体内に備えていることになる。）。バッフル２１の中心部には、通流孔２１ａが設けられており、排ガス処理空間２０ｅに導入された処理対象ガスＦおよび空気Ａ１は、当該通流孔２１ａを通って、排ガス処理空間２０ｅから排ガス冷却空間２０ｆに移動できるようになっている。

また、ケーシング２０ａには、排ガス処理空間２０ｅの温度を測定し、その温度信号Ｓ５を制御装置２５に発信する排ガス処理空間温度計２０ｄが取り付けられている。

排ガス処理空間２０ｅには、熱源として、ケーシング２０ａの天面から４本の電熱ヒータ２０ｃが垂設されている（もちろん、電熱ヒータ２０ｃの本数はこれに限られるものではなく、さらに、電熱ヒータ２０ｃに替えて大気圧プラズマや燃料バーナーなどを熱源として用いてもよい。）。この電熱ヒータ２０ｃは、排ガス処理空間２０ｅをシラン系ガスが熱分解される運転開始温度（８００℃程度）まで昇温するとともに、当該温度まで昇温した後は、制御装置２５からの稼働・停止信号Ｓ１、Ｓ１’によってオン・オフされるようになっている。

処理対象ガス供給手段２２は、太陽電池パネルの製造に用いられるＣＶＤ装置（図示せず）から排出された、大量のシラン系ガスおよび水素を含む処理対象ガスＦを排ガス処理空間２０ｅに供給する手段である。本実施例では、一端が排ガス処理空間２０ｅに配設され、他端がケーシング２０ａの天面を貫通し外部に向けて縦方向に延びる、両端が閉塞された円管状の処理対象ガス導入管２６と、一端が図示しないＣＶＤ装置に接続されているとともに、他端が処理対象ガス導入管２６の側面に接続されており、内部に処理対象ガスＦが通流する処理対象ガス通流管２８とで構成されている。

処理対象ガス導入管２６の一端部側面には、処理対象ガスＦおよび後述する空気Ａ１を処理対象ガス導入管２６の内側から外側に向けて図中横向きに放出するための放出孔２６ａが複数設けられている。また、処理対象ガス通流管２８には、当該処理対象ガス通流管２８内の圧力値信号Ｓ２を排気ファン１８のインバータ１８ａ（後述）に送る圧力計２９が取り付けられている。

空気供給手段２４は、送風ファン３０と空気供給管３２とを備えている。

送風ファン３０は、空気供給管３２を介して排ガス処理空間２０ｅに空気を供給するための送風機であり、内蔵するインバータ３０ａが制御装置２５からの回転数信号Ｓ３に基づいて送風ファン３０の回転数を制御することにより、シラン系ガスおよび水素の熱分解に必要な熱分解用の空気に加えて、排ガス処理空間２０ｅの温度をシリカの融点以下にする温度調節用の空気を供給するようになっている（本明細書では、送風ファン３０から供給される空気をまとめて「空気Ａ１」という。）。送風ファン３０から供給される空気Ａ１の流量は、空気供給管３２に取り付けられた流量計３４で測定される。なお、送風ファン３０から供給される空気Ａ１の量は、上述のようにインバータ３０ａのみで制御するようにしてもよいし、空気供給管３２において送風ファン３０および流量計３４の間に取り付けられたダンパ３６と当該インバータ３０ａとを組み合わせて制御してもよい。

空気供給管３２は、処理対象ガス導入管２６よりも細径に形成されたパイプ材であり、その一端が送風ファン３０に接続されているとともに、他端が処理対象ガス導入管２６の他端を貫通してその内部に導かれて、処理対象ガス導入管２６に対する処理対象ガス通流管２８の接続位置よりも下流側で且つ放出孔２６ａよりも処理対象ガスＦの上流側に配設されている。

制御装置２５は、図示しないＣＶＤ装置からのシラン系ガスおよび水素の流量信号Ｓ４と、排ガス処理空間温度計２０ｄからの温度信号Ｓ５とを受信し、これら信号Ｓ４、Ｓ５に基づき、電熱ヒータ２０ｃに対して稼働・停止信号Ｓ１、Ｓ１’を送信するとともに、送風ファン３０のインバータ３０ａに対して回転数信号Ｓ３を送信する装置である（なお、制御装置２５の具体的な動作については後述する。）。

冷却手段１４は、排ガス処理空間２０ｅから排ガス冷却空間２０ｆに導かれた熱処理済の処理対象ガスＦに冷却用空気Ａ２を混合してこれを冷却する装置であり、冷却用空気ファン３８と冷却用空気管４０とで構成されている。

冷却用空気ファン３８は、冷却用空気管４０を介して排ガス冷却空間２０ｆに冷却用空気Ａ２を供給するための送風機であり、内蔵するインバータ３８ａがバグフィルタ１６からの温度信号Ｓ５に基づいて冷却用空気ファン３８の回転数を制御することにより、所望の量の冷却用空気Ａ２を供給するようになっている。なお、冷却用空気ファン３８から供給される空気量は、上述した送風ファン３０からの空気量と同様に、インバータ３８ａのみ、あるいは、ダンパ４４と当該インバータ３８ａとを組み合わせて制御することができる。

冷却用空気管４０は、一端が冷却用空気ファン３８に接続されているとともに、他端が炉本体２０における排ガス冷却空間２０ｆに連通接続されているパイプである。当該冷却用空気管４０には、流量計４２が取り付けられている。

排ガス冷却空間２０ｆとバグフィルタ１６との間には、一端が排ガス冷却空間２０ｆに連通接続されており、他端がバグフィルタ１６に接続された処理対象ガス導出管４１が配設されており、冷却用空気Ａ２で冷却された処理対象ガスＦは、この処理対象ガス導出管４１の内部を通流してバグフィルタ１６に送られる。

なお、本実施例では、冷却手段１４として冷却用空気Ａ２を混合することによって処理対象ガスＦを冷却する場合を示したが、例えば、冷却手段１４としてチラー等の冷却装置を処理対象ガス導出管４１上に設け、処理対象ガスＦを直接冷却してもよい。

バグフィルタ１６は、処理対象ガスＦ中のシラン系ガスが熱分解することによって副生した微細なシリカ[二酸化ケイ素(ＳｉＯ₂)]の粉塵を処理対象ガスＦ中から除去および回収する装置であり、大略、ケーシング４６と仕切り部材４８と濾布５０とで構成されている。

ケーシング４６は、ステンレスなどの金属材料（もちろん、耐熱性および耐食性を有する材料であれば、他の材料であってもよい。）で形成された内部空間を有する密閉筒状体である。このケーシング４６の内部空間は、仕切り部材４８で上下２つの空間に仕切られ、仕切り部材４８よりも下側の空間が排ガス導入空間４６ａ、上側の空間が排ガス導出空間４６ｂとなっている。そして、排ガス導入空間４６ａには、処理対象ガス導出管４１の他端が連通接続されている。

仕切り部材４８は、ケーシング４６の内部空間にて水平方向に架設され、上述のようにケーシング４６の内部空間を排ガス導入空間４６ａと排ガス導出空間４６ｂとに仕切るステンレス鋼板製（もちろん、耐熱性および耐食性を有する材料であれば、他の材料であってもよい。）の部材で、その表面には排ガス導入空間４６ａと排ガス導出空間４６ｂとを互いに連通する複数の連通孔５２が設けられている。そしてこの連通孔５２には、濾布５０の形状を円筒状に維持するための骨組みであるリテーナー５４が、排ガス導入空間４６ａに突出するようにして取り付けられている。

濾布５０は、ＰＴＦＥ(４フッ化エチレン)繊維等の耐熱性の繊維からなる布帛(不織布や織布)で構成された細長袋状の濾材で、リテーナー５４の排ガス導入空間４６ａ側表面を覆うように被せられると共に、その開口部側が仕切り部材４８の連通孔５２に対し、処理対象ガスＦのリークがないように密着して取り付けられている。

ここで、濾布５０の耐熱温度は、濾材を構成する繊維の温度に依存し、例えば、上述のように濾材がＰＴＦＥ繊維からなる場合、濾布５０の耐熱温度は概ね２６０℃前後となる。

本実施例のバグフィルタ１６には、コンプレッサー５６ａと、該コンプレッサー５６ａによって発生した圧縮空気をリテーナー５４の内部空間(排ガス導出空間４６ｂに連通する側の空間)に送給するブロー配管５６ｂとで構成されたブロー装置５６が取り付けられている。濾布５０の表面に堆積した粉塵がある一定以上の量となり濾布５０を通過する際における処理対象ガスＦの圧力損失が所定値を超えると、当該ブロー装置５６を作動させ、濾布５０に堆積した粉塵を圧縮空気で払い落とすようにしている。

なお、本実施例では、バグフィルタ１６に４本の濾布５０が用いられているが、濾布５０の本数は当然４本に限られることはなく、処理対象ガスＦの流量や処理対象ガスＦ中の粉塵（大半がシリカである。）の量に応じて濾布５０の本数を適宜設定することができる。また、濾布５０の長さも、処理対象ガスＦ中の粉塵の量、あるいはケーシング４６における排ガス導入空間４６ａの高さに応じて適宜設定することができる。

また、バグフィルタ１６の台数は１台でもよいし、複数台を一組として設置してもよい。バグフィルタ１６を複数台設置することにより、その一部の運転を停止してバックアップ用とすることができ、その結果、バグフィルタ１６のメンテナンスやトラブルなどの際に排ガス処理装置１０全体の運転を停止する必要がなくなり、当該排ガス処理装置１０の長期間連続運転が可能となる。

さらに、上述の実施例では、処理対象ガスＦの粉塵を除去する装置としてバグフィルタ１６を使用する場合を示したが、これに替えて電気集塵機やサイクロン集塵機など他の集塵機を用いることも可能である。これら他の集塵機を使用することにより、処理対象ガスＦと接触する材質が、耐熱温度が比較的低い濾布５０からステンレス等の金属になるので、冷却手段１４で冷却する処理対象ガスＦの上限温度の規制を緩和させることができる。しかしながら、電気集塵機であれば定常運転の際に別途電力が必要であり且つ設備が大型化する点やサイクロン集塵機であればきめ細かな差圧管理(捕集効率の維持管理)が必要になると云った点などについては考慮が必要となる。

排気ファン１８は、バグフィルタ１６の排出側に取り付けられた処理対象ガス放出配管５８に接続されており、この排気ファン１８のインバータ１８ａが処理対象ガス通流管２８内の圧力値信号Ｓ２に基づいてファンの回転数を制御することにより、排ガス処理装置１０の内部における排気ファン１８よりも上流側が常に大気圧よりも低い圧力(＝負圧)に保たれている。このため、処理対象ガスＦや同ガス中の粉塵等が誤って排ガス処理装置１０から外部へ漏れ出すことがない。

なお、本実施例の排ガス処理装置１０では、バグフィルタ１６のケーシング４６の内面や仕切り部材４８、処理対象ガス放出配管５８等の内面には、処理対象ガスＦに含まれるフッ化水素などの腐食性成分による腐蝕から各部を守るため、塩化ビニル、ポリエチレン、不飽和ポリエステル樹脂およびフッ素樹脂などによる耐蝕性のライニングやコーティングが施されている。

次に、以上のように構成された排ガス処理装置１０を用いて処理対象ガスＦを処理する手順について説明する。

太陽電池パネルの生産に用いられる図示しないＣＶＤ装置から排出された、大量のシラン系ガスおよび水素を含有する処理対象ガスＦは、処理対象ガス供給手段２２を経由して炉本体２０の排ガス処理空間２０ｅに供給される。

そして、排ガス処理空間２０ｅ内に供給された処理対象ガスＦは、電熱ヒータ２０ｃによる８００℃以上の高温に曝されることによって加熱分解される。このとき、排ガス処理空間２０ｅ内では、下記式（１）および（２）で例示するような反応が起こり、シラン系ガスからシリカの粉塵と水が、また、水素から水がそれぞれ副生し、これら分解副生物が処理対象ガスＦ中に存在することになる。
ＳｉＨ₄ ＋２Ｏ₂ → ＳｉＯ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ … 式（１）
２Ｈ₂ ＋Ｏ₂ → ２Ｈ₂Ｏ … 式（２）

ここで制御装置２５の動作例について図２および図３を用いて詳述する。図中の縦軸（排ガス処理空間２０ｅの温度）におけるＴ１は、シラン系ガスを熱分解できる運転開始温度（８００℃程度。なお、運転開始温度は、半導体製造装置で使用されるガスの種類によって適宜設定される。）を示しており、また、Ｔ２は、シリカが融解することなく運転を継続することのできる設定上限温度（例えば、１２００℃）を示している。

熱処理炉１２が処理対象ガスＦを受け入れる準備段階において、制御装置２５が電熱ヒータ２０ｃに稼働信号Ｓ１を送信することにより、排ガス処理空間２０ｅは、図２に示すように、所定の速さで昇温する。排ガス処理空間２０ｅの温度がＴ１まで昇温すると（点Ｐ１）、処理対象ガス供給手段２２を介して処理対象ガスＦが排ガス処理空間２０ｅに供給されるとともに、制御装置２５は、ＣＶＤ装置からの流量信号Ｓ４に基づいてシラン系ガスおよび水素の熱分解に必要な空気量を供給できる回転数信号Ｓ３を送風ファン３０のインバータ３０ａに送信する（この段階において、電熱ヒータ２０ｃは稼働状態のまま）。供給された処理対象ガスＦ中のシラン系ガスは排ガス処理空間２０ｅで熱分解された後シリカを生成し、また、水素は空気Ａ１中の酸素と結合して水となるが、これらの反応は発熱反応であることから、処理対象ガスＦの供給開始後は、排ガス処理空間２０ｅの昇温速度が速くなる。

処理対象ガスＦの供給開始後、排ガス処理空間２０ｅの温度が予め設定された電熱ヒータ停止温度Ｔ３に到達すると（点Ｐ２）、制御装置２５は、電熱ヒータ２０ｃに対して停止信号Ｓ１’を送信し、これを受けた電熱ヒータ２０ｃへの電力がカットされる。その後、処理対象ガスＦ中のシラン系ガスおよび水素の量に基づく発熱量が排ガス処理空間２０ｅからの損失熱量（熱処理炉１２の外部へ放散される熱量や、処理対象ガスＦが持ち出す熱量）を上回る場合には、排ガス処理空間２０ｅの温度は上昇を続け（図中Ｌ１）、逆に下回る場合には、同温度は下降する（図中Ｌ２）。

排ガス処理空間２０ｅの温度が下降を続け、電熱ヒータ再稼働温度Ｔ４に到達すると、制御装置２５は、電熱ヒータ２０ｃに対して再び稼働信号Ｓ１を送信する。これにより、排ガス処理空間２０ｅの温度は再び上昇することから、シラン系ガスを熱分解できる運転開始温度Ｔ１を下回ることがなく、継続して処理対象ガスＦの処理を行うことができる。

次に、処理対象ガスＦ中のシラン系ガスおよび水素の量が多いことから、電熱ヒータ２０ｃを停止しているにもかかわらず排ガス処理空間２０ｅの温度が上昇を続ける場合について説明する（図３）。排ガス処理空間２０ｅの温度が上昇して予め設定された温調用空気供給開始温度Ｔ５に到達すると（点Ｐ３）、制御装置２５は、シラン系ガスおよび水素の熱分解に必要な熱分解用の空気に加えて、排ガス処理空間２０ｅを冷却するための温度調節用の空気を供給する回転数信号Ｓ３を送風ファン３０のインバータ３０ａに送信する。さらに、排ガス処理空間２０ｅの温度が温調用空気供給開始温度Ｔ５を超えて設定上限温度Ｔ２に近づく程、制御装置２５は、温度調節用の空気量を増加させるように送風ファン３０を制御するようになっている（温度調節用の空気の増量度合いは、図示するように曲線的に設定してもよいし、ステップ的に設定してもよい。）。このように、排ガス処理空間２０ｅに温度調節用の空気が供給されると同空間の温度は降下し、設定上限温度Ｔ２を上回ることがないので、シリカが融解して炉本体２０の内壁に付着したり、炉本体２０の内壁に雲状に堆積した後に高熱により焼き固められたりして成長するのを回避することができる。

さらに、本実施例の熱処理炉１２では、空気供給管３２の他端が処理対象ガス導入管２６に対する処理対象ガス通流管２８の接続位置よりも下流側で且つ処理対象ガス導入管２６の放出孔２６ａよりも処理対象ガスＦの上流側に配設されており、さらに、当該放出孔２６ａは、処理対象ガス導入管２６の側面において、処理対象ガスＦおよび空気Ａ１を図１中横向きに放出するようになっている。これにより、処理対象ガス通流管２８内の圧力変動等の発生率を極小化しつつ、処理対象ガス導入管２６内（より詳しくは、空気供給管３２の他端から処理対象ガス導入管２６の一端までの間）で処理対象ガスＦと空気Ａ１とが十分に混合されて効率よく熱分解が行われるだけでなく、放出孔２６ａから横向きに放出された処理対象ガスＦと空気Ａ１とでケーシング２０ａの天面から垂設された電熱ヒータ２０ｃの表面に付着したシリカ等の粉塵を払い落とすことができる。

シラン系ガスおよび水素が熱分解された後、排気ファン１８の吸引力で排ガス処理空間２０ｅからバッフル２１の通流孔２１ａを通って排ガス冷却空間２０ｆに導入された処理対象ガスＦは、冷却手段１４の冷却用空気ファン３８からの冷却用空気Ａ２が混入されることにより、バグフィルタ１６に導入されるときの温度が水の気化温度以上で且つバグフィルタ１６における濾布５０の耐熱温度以下の温度となるように冷却された後、処理対象ガス導出管４１を介してバグフィルタ１６へと送られる。

そして、バグフィルタ１６において、上記温度範囲にてガス状態である水分は濾布５０を通過し、粉体であるシリカのみが当該濾布５０によって捕捉されて処理対象ガスＦ中から除去・回収される。これにより、処理対象ガスＦ中からシリカの粉塵を比較的高い純度で回収することができ、その後の廃棄処理をスムーズに行なえるばかりでなく、このシリカの粉塵を有価物として活用することもできる。つまり、回収したシリカの粉塵をケイ素源として再生利用することができる。

なお、排ガス処理装置１０で処理される処理対象ガスＦ中にシラン系ガスおよび水素の他にフッ素系ガスが含まれている場合には、当該フッ素系ガスが熱分解されてフッ化水素（ＨＦ）が副生されるが、このような場合、処理対象ガス導出管４１に例えば消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）を連続的に投入することにより、処理対象ガスＦ中のフッ化水素と消石灰とを式（３）のように反応させて蛍石を副生させ、この蛍石を濾布５０で捕捉することにより、処理対象ガスＦからフッ化水素を除去できる。
２ＨＦ＋Ｃａ(ＯＨ)₂ → ＣａＦ₂[蛍石] ＋２Ｈ₂Ｏ … 式（３）

１０…排ガス処理装置
１２…熱処理炉
１４…冷却手段
１６…バグフィルタ
１８…排気ファン
２０…炉本体
２０ａ…ケーシング
２０ｂ…内部空間
２０ｃ…電熱ヒータ
２０ｄ…排ガス処理空間温度計
２０ｅ…排ガス処理空間
２０ｆ…排ガス冷却空間
２１…バッフル
２１ａ…通流孔
２２…処理対象ガス供給手段
２４…空気供給手段
２５…制御装置
２６…処理対象ガス導入管
２６ａ…放出孔
２８…処理対象ガス通流管
２９…圧力計
３０…送風ファン
３０ａ…インバータ
３２…空気供給管
３４…流量計
３６…ダンパ
３８…冷却用空気ファン
４０…冷却用空気管
４１…処理対象ガス導出管
４２…流量計
４４…ダンパ
４６…ケーシング
４８…仕切り部材
５０…濾布
５２…連通孔
５４…リテーナー
５６…ブロー装置
５６ａ…コンプレッサー
５６ｂ…ブロー配管
５８…処理対象ガス放出配管

Claims

内部に高温の排ガス処理空間が形成される縦長で密閉筒状のケーシングを有する炉本体と、
前記ケーシングの天面を貫通する処理対象ガス導入管を介して前記排ガス処理空間に少なくともシラン系ガスを含む処理対象ガスを供給する処理対象ガス供給手段と、
前記処理対象ガス導入管に接続された空気供給管を介して前記排ガス処理空間に、前記処理対象ガスの熱分解に必要な空気に加えて、前記排ガス処理空間の温度をシリカの融点以下にする温度調節用の空気を供給する空気供給手段とを備えた熱処理炉であって、
前記処理対象ガス導入管は、両端が閉塞された円管状に形成されており、前記ケーシングの外部に配設される前記処理対象ガス導入管の他端に前記空気供給管が貫通すると共に、前記排ガス処理空間に配置される前記処理対象ガス導入管の一端部の側面に、前記処理対象ガスおよび前記空気を放出するための放出孔が複数設けられていることを特徴とする熱処理炉。
請求項１に記載の熱処理炉と、
前記熱処理炉で処理された前記処理対象ガスを水の気化温度以上で且つバグフィルタにおける濾布の耐熱温度以下に冷却する冷却手段と、
前記冷却手段で冷却された前記処理対象ガス中のシリカを捕捉するバグフィルタとで構成されていることを特徴とする排ガス処理装置。