CN114929358A

CN114929358A - 废气中水分的处理系统

Info

Publication number: CN114929358A
Application number: CN202180010102.XA
Authority: CN
Inventors: 荏原英一; 田中正宏
Original assignee: Edwards Japan Ltd
Current assignee: Edwards Japan Ltd
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2022-08-19
Also published as: IL294942A; KR20220125333A; EP4094817A1; WO2021149667A1; US20230072851A1; EP4094817A4

Abstract

本发明提供一种废气中水分的处理系统，其在将废气中所含的水分等除去时，即使在不存在设置具有水封功能的配管的空间的情况下，也能够防止在该除去的过程变为液体的水等逆流且能够使废气不漏出至外部。借助阀控制部(81)判断存积于罐(60)内的水是否超过高水位(H)。阀控制部(81)判断成超过高水位(H)时，相对于排水阀80)发送打开信号，排水阀(80)打开。由此，罐(60)内的水被排出。随着排水而水位下降，但借助阀控制部(81)判断该水位是否为借助阀控制部(81)设定的低水位(L)以下。阀控制部(81)判断成为低水位(L)以下时，相对于排水阀(80)发送关闭信号，排水阀(80)关闭。由于低水位(L)的设定，废气难以混入排水管(70)内部。

Description

废气中水分的处理系统

技术领域

本发明涉及废气中水分的处理系统，特别地，涉及如下废气中水分的处理系统：将废气中所含的水分等除去时，即使是不存在设置具有水封功能的配管的空间的情况，也能够防止在该除去的过程变为液体的水等逆流且能够使废气不漏出至外部。

背景技术

半导体元件、液晶面板、太阳能电池的制造工序中，进行利用化学气相反应来成膜的化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)处理、蚀刻处理等，在工艺腔处使用各种的气体。

作为该气体，例如有，作为半导体元件、液晶面板、太阳能电池的制膜材料气体的硅烷(SiH₄)、NH₃、H₂、作为将等离子化学气相沉积装置等的密闭腔内例如用等离子清洁时的清洁气体使用的NF₃、CF₄、C₂F₆、SF₆、CHF₃、CF₆等气体状氟化物、氮气(N₂)等的非活性气体。这里，H₂气体与氧反应而变为水蒸气，被包含于废气中。

此外，除了上述半导体相关的制造工序以外，例如火腿等的食品制造装置、真空干燥装置中废气中也含有水蒸气。

并且，如图10所示，为了进行用于除去该有害的废气、水蒸气的抽真空，涡轮分子泵3及干泵5与工艺腔1串联连接。并且构成为，借助干泵5在运转开始时进行一定程度的抽真空后，进而借助涡轮分子泵3抽真空至必要的低压。但是，化学气相沉积处理等的情况下，一般情况是以省略涡轮分子泵3的形式构成。

被从干泵5输出的有害的废气借助燃烧式除害装置10被燃烧分解。此时，废气被中央洗涤器11稍微减压且被导引至燃烧式除害装置10内。

但是，燃烧式除害装置10有时并未根据工艺腔1处使用的气体设置。

穿过干泵5的废气由于排气时的压缩热等而通常为150度等的高温。另一方面，与该干泵5连接的出口配管与外气接触。因此，通过该出口配管时废气在常温下急剧冷却，在出口配管内部废气中的水分(水蒸气)结露而成为水滴。

该出口配管也有与工厂内的其他处理设备的排气配管联结的情况，由于出口配管处产生的水滴而有在意料外的场所生成产物、附着产物的可能。

这里，为了防止该水滴而在干泵5的出口配管处配设有专利文献1所示那样的冷却阱。

专利文献1：日本特开2010-16215号公报。

但是，为了不使废气向外部泄漏，需要注意借助冷却阱捕捉的水分且将其排出。因此，以往如图11所示那样的S字形的弯折管51配设于冷却阱的下方，液化的水分(水滴)多自然落下。该情况下，若水被填充于弯折管51的内部则废气被该水制止而不会向外部泄漏。因此，该情况下能够借助弯折管51实现水封的功能。

然而，也有配管内部被减压的情况，设置该弯折管51时，需要设置空间，前述设置空间具有包括减压量和配管的折曲部分之间的高度的既定值以上的高度。此外，随着该减压，设置有弯折管51的情况下有水难以自然落下的可能。

发明内容

本发明是鉴于这样的以往的问题作出的，其目的在于提供一种废气中水分的处理系统，其在将废气中所含的水分等除去时，即使在不存在设置具有水封功能的配管的空间的情况下，也能够防止在该除去的过程变为液体的水等逆流且能够使废气不漏出至外部。

因此本发明(技术方案1)是一种废气中水分的处理系统，前述废气中水分的处理系统用冷却阱除去从工艺(プロセス)排出的废气中所含的水分，其特征在于，具备罐、水位计量机构、配管、阀、阀控制机构，前述罐将从前述冷却阱流出的前述水分作为液体的水存积，前述水位计量机构计量该罐内的水位，前述配管与用于将存积于前述罐的前述水向外部排出的排水口连接，前述阀配设于该配管，前述阀控制机构在借助前述水位计量机构计量的前述罐内的水位超过第1水位时打开前述阀来开始排水，在为比前述第1水位低地设定的第2水位时关闭前述阀来停止排水，前述第2水位设置于比前述排水口高的位置。

由水位计量机构计量的罐内的水位超过第1水位时打开阀来开始排水。由此，能够使得即使在配管径细的情况下罐内的水也不会逆流。另一方面，罐内的水位为第2水位时关闭阀来停止排水。

这样，设定第2水位是为了防止废气混入排水管内部而漏出至外部。即，第2水位是为了进行水封而设定的水位。因此，该第2水位需要设置于总比该排水口高的位置以使得用水将排水口的口完全覆盖。罐内的水位为平时水被存积的状态，排水时也不为第2水位以下。

罐能够除了存积水的功能以外还兼具排水管线的水封。

此外，本发明(技术方案2)的特征在于，前述冷却阱和前述罐之间被无弯曲的配管连接。

由于能够利用罐进行水封，所以即使在冷却阱和罐之间配设无弯曲的配管，废气也不会漏出至外部。即使是在冷却阱与罐之间没有具有弯曲的配管能够连接的足够的设置空间的情况，也能够借助无弯曲的配管应对。因此，可以不配备高价的具有弯曲的配管，相应地成本变低，即使无弯曲的配管的内部减压，水也会轻松地自然落下。

进而，本发明(技术方案3)的特征在于，在前述配管处具备排水量调整机构，前述排水量调整机构调节将存积于前述罐的前述水向外部排出的量。

通过具备排水量调整机构，即使是在排水侧施加负压的情况，在从存在阀控制机构的阀的关闭指令时至该阀完全关闭之间，罐内的水位总被维持在比排水口高一定值以上的位置。因此，排水管线的水封被切实地维持。

进而，本发明(技术方案4)的特征在于，前述第1水位是为了不从前述罐向前述冷却阱侧逆流而设定的水位，前述第2水位是为了在前述排水时进行水封以使得前述废气不从前述配管向外部排出而设定的水位。

发明效果

如以上说明，根据本发明，构成为，由水位计量机构计量的罐内的水位超过第1水位时打开阀来开始排水，在为第2水位时关闭阀来停止排水，所以能够防止逆流且能够防止废气混入排水管内部而漏出至外部。

由此，罐能够除了存积水的功能以外还兼具排水管线的水封。

附图说明

图1是作为本发明的实施方式的废气中水分的处理系统的结构图。

图2是直管。

图3是冷却阱的侧面外形图。

图4是冷却阱的正面剖视图。

图5是图4中的A-A方向观察剖视图。

图6是表示废气混入排水管内部而漏出至外部的情况的图。

图7是在排水管处配设有排水量调整机构的例子。

图8是由节流装置构成排水量调整机构的例子(侧面剖视图)。

图9是孔板的立体图。

图10是废气处理的流程图。

图11是弯折配管。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。将作为本发明的实施方式的废气中水分的处理系统的结构图在图1中表示。

图1中，在与干泵5连接的出口配管7处配设有冷却阱20。该冷却阱20是使废气中的水蒸气结露而成为水的装置。从冷却阱20流出的水穿过图2所示那样的直管50而自然落下，存积于罐60。以往，在该冷却阱20和罐60之间不配设直管50而配设弯折管51。

此外，在该罐60内配设有水位传感器61。并且，在该罐60处存积的水穿过与配设于罐60的底面的排水口63连接的排水管70，向配设于工厂内的图中未示出的排水设备自然落下，由此被排出。在该排水管70的中途配设有排水阀80。

由水位传感器61计量的水位信号被输入阀控制部81，基于由该阀控制部81判断的结果控制排水阀80。

将冷却阱20的侧面外形图在图3中表示，将冷却阱20的正面剖视图在图4中表示。此外，将图4中的A-A方向观察剖视图在图5中表示。

冷却阱20具备圆筒状的周壁21，出口配管7与从该周壁21突出的流入端口23连接。另一方面，通向工厂排气设备的配管9与从周壁21突出的喷出端口25连接。

圆盘状盖27安装于周壁21的上表面。另一方面，周壁21的底面29形成为球面状，落下至底面的水滴自然落下而汇集于中央。在一端部具有水供给口31的细管33贯通于该圆盘状盖27。冷却水被从图中未示出的自来水管道设备供给至水供给口31。该细管33如图4和图5所示，在铅垂方向上下降后，在流入端口23附近弯曲，方向改变180度而上升。之后，再次在喷出端口25附近方向改变180度而下降。这样多次重复下降和上升后，细管33再次将圆盘状盖27贯通。水喷出口35形成于细管33的另一端部。

在周壁21的内侧，导流板37和导流板39被以交替地改变突出方向的方式以一定间隔组合，被相对于细管33倾斜地安装。在底面29的中央配设水排出口41而与直管50连接。

接着，对本发明的实施方式的动作进行说明。

穿过干泵5的高温的废气从冷却阱20的流入端口23进入，被导流板37和导流板39阻碍流动且如图中虚线表示的该流动所示地左右地改变流动的方向并慢慢上升。此时，废气穿过细管33而被冷却。结果，水蒸气在冷却阱20内部结露。并且，在该冷却阱20处结露的水滴存积于冷却阱20的底面29。之后，在此存积的水分(这里的水分意味着已除去的总水分量，为液化后的水的状态)穿过直管50向罐60自然落下。

排水阀80关闭，所以该水分在罐60内被以作为液体的水的状态存积。之后，由阀控制部81判断存积于罐60内的水的水位是否超过由阀控制部81设定的高水位H。高水位H相当于第1水位。阀控制部81判断成超过高水位H时，相对于排水阀80发送打开信号，排水阀80打开。

由此，罐60内的水被排出。该高水位H为设定成存积于罐60内的水不会溢出而向干泵5侧逆流的水位。直管50的配管径、出口配管7的配管径细，所以逆流容易发生。因此，该高水位H被留有既定的富余地设定。

伴随排水而水位下降，但由阀控制部81判断该水位是否为由阀控制部81设定的低水位L以下。低水位L相当于第2水位。并且，阀控制部81判断成为低水位L以下时，相对于排水阀80发送关闭信号，排水阀80关闭。

之后，水再次存积于罐60内。

这样，设定低水位L是为了防止废气如图6所示混入排水管70内部而漏出至外部。即，低水位L是为了进行水封而设定的水位。因此，该低水位L需要设置于总比该排水口63高的位置以使得水完全覆盖排水口63的口。罐内的水位为平时水被存积的状态，排水时也不为低水位L以下。

由于能够利用罐60进行水封，所以在冷却阱20和罐60之间不像以往那样配设弯折管51而配设直管50，废气也不会漏出至外部。若假设成冷却阱20和罐60间的距离例如为20cm左右，冷却阱20的底面和地面83的距离为30~50cm左右，则通常不能以该距离设置弯折管51，但该情况下冷却阱20和罐60之间也能够借助直管50应对。

因此，即使不存在配设弯折管51的设置空间也没有问题，且能够与无需配设高价的弯折管51相应地以低成本构成。此外，由于是直管50，所以即使内部减压，水也会轻松地自然落下。这样，罐60除了存积水的功能以外还能够兼具排水管线的水封的功能。

进而，阀控制部81中，来自水位传感器61的信号在超过作为水位的高度的极限值的水位高HH时发出水位高的异常警报，此外，在为作为水位低的极限值的水位低LL以下时发出水位低的异常警报。

接着，对排水量的调整进行说明。

如前所述，阀控制部81判断成罐60的水位为低水位L以下时，相对于排水阀80发送关闭信号，排水阀80关闭。

之后，水再次存积于罐60内。

然而，即使在排水侧的负压的程度较大的情况下，产生在排水管70处流动的排水的速度比自然落下的情况快的可能。这样的情况下，从阀控制部81相对于排水阀80发送关闭信号，至排水阀80完全关闭之间存在时滞，所以在该时滞的期间有某种程度的排水量穿过排水管70流动的可能性。并且，也认为此时罐60的水位为水位低LL以下。

为了避免该不良影响，在排水管70处设置排水量调整机构，限制存积于罐60的水的流势。

接着，对该排水量调整机构进行说明。

图7中，在排水阀80的下游设置有排水量调整机构90。但是，排水量调整机构90也可以设置于排水阀80的上游。图8中，表示由节流装置构成该排水量调整机构90的例子。如图8所示，在该节流装置处，在凸缘91A和凸缘91B之间，夹装有例如由与排水管70相同的材质的聚氯乙烯形成的孔板93。将该孔板93的立体图在图9中表示。

在孔板93的中央形成有贯通孔洞95。并且，在凸缘91A的端面和孔板93的左表面接触的部分，在孔板93的左表面侧周状地刻设有密封用槽97A，O型圈99A被埋入该密封用槽97A。此外，在凸缘91B的端面和孔板93的右表面接触的部分，在凸缘91B的端面侧周状地刻设有图中未示出的密封用槽，O型圈99B埋入该密封用槽。此外，与排水管70的管内径为直径20mm相对地，孔板93的贯通孔洞95例如为直径5mm。

这样由节流装置构成的情况下，在设备完成后后安装节流装置的情况下也能够容易地进行安装作业。

然而，作为排水量调整机构90，也可以是以考虑负压的程度的形式使排水管70的管径变细的构造。该情况下，若使排水管70的管径变细，使得在从检测到罐60的水位为低水位L时至排水阀80完全关闭之间，罐60的水位不会到达水位低LL即可。管径也可以留有一定的富余。这样使排水管70的管径变细的情况下在设备的完成后也容易进行配管的更换作业。

此外，也可以是，作为排水量调整机构90另外配设阀，借助阀控制部81调节排水量。但也可以是，不另外配设阀，阀控制部81从检测到罐60的水位为低水位L时起使排水阀80变窄来调节排水量。

根据以上内容，即使在排水侧的负压的程度大的情况下，罐60的水位为低水位L以下而从阀控制部81相对于排水阀80发送关闭信号后，至与该关闭信号对应地排水阀80完全关闭的时滞的期间，没有为水位低LL以下的可能。

因此，罐内的水位与排水口相比总维持在一定值以上的高的位置，排水管线的水封被切实地维持。

另外，在本实施方式中，说明了水蒸气在冷却阱20处变为水滴，但本实施方式不限于水蒸气，对于包括乙醇、抵抗液(レジスト液)等的废气也同样能够应用。

此外，本发明只要不脱离本发明的精神就能够进行各种改变，并且，显然本发明也包括该改变。

附图标记说明

5 干泵

20 冷却阱

23 流入端口

25 喷出端口

31 水供给口

33 细管

35 水喷出口

37、39 导流板

50 直管

60 罐

61 水位传感器

63 排水口

70 排水管

80 排水阀

81 阀控制部

90 排水量调整机构

93 孔板。

Claims

1.一种废气中水分的处理系统，前述废气中水分的处理系统用冷却阱除去从工艺排出的废气中所含的水分，其特征在于，

具备罐、水位计量机构、配管、阀、阀控制机构，

前述罐将从前述冷却阱流出的前述水分作为液体的水存积，

前述水位计量机构计量该罐内的水位，

前述配管与用于将存积于前述罐的前述水向外部排出的排水口连接，

前述阀配设于该配管，

前述阀控制机构在借助前述水位计量机构计量的前述罐内的水位超过第1水位时打开前述阀来开始排水，在为比前述第1水位低地设定的第2水位时关闭前述阀来停止排水，

前述第2水位设置于比前述排水口高的位置。

2.如权利要求1所述的废气中水分的处理系统，其特征在于，

前述冷却阱和前述罐之间被无弯曲的配管连接。

3.如权利要求1或2所述的废气中水分的处理系统，其特征在于，

在前述配管处具备排水量调整机构，前述排水量调整机构调节将存积于前述罐的前述水向外部排出的量。

4.如权利要求1至3中任一项所述的废气中水分的处理系统，其特征在于，

前述第1水位是为了不从前述罐向前述冷却阱侧逆流而设定的水位，

前述第2水位是为了在前述排水时进行水封以使得前述废气不从前述配管向外部排出而设定的水位。