JP2004105956A

JP2004105956A - パーフルオロ化合物分離回収設備および除害装置

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Publication number: JP2004105956A
Application number: JP2003301648A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kawasaki; 川崎　文男; Katsuto Edasawa; 枝澤　克人; Kenichi Inoue; 井上　賢一
Original assignee: DAIDO AIR PRODUCTS ELECTRONICS KK; Daido Air Products Electronics Inc
Current assignee: DAIDO AIR PRODUCTS ELECTRONICS KK; Daido Air Products Electronics Inc
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】コンパクトかつ低コストを実現できるＰＦＣ分離回収設備および除害装置を提供する。
【解決手段】腐食性ガス，ＰＦＣガスおよび希釈ガスを含有する混合ガス等から腐食性ガスを除去する除害装置として、液槽１に腐食性ガスと反応する処理液４を収容し、その液槽１内に筒状のガス導通管２を配置し、このガス導通管２の下端で回転子３を回転させることにより、混合ガスを、ガス導通管２の上部の排気ガス導入口２１から取り入れてその回転子３の貫通孔３３から処理液４に噴出させ、混合ガス中の腐食性ガスを処理液４と反応させるようにしたものを用いる。
【選択図】図２

Description

　本発明は、腐食性ガス，パーフルオロ化合物ガスおよび希釈ガスを含有する混合ガスから上記腐食性ガスを除去した後、パーフルオロ化合物ガスを分離して回収するパーフルオロ化合物分離回収設備および除害装置に関するものである。

　従来から、半導体の製造工程では、エッチングやチャンバーの洗浄等にＣＦ₄，Ｃ₂Ｆ₆，Ｃ₃Ｆ₈，Ｃ₄Ｆ₈，Ｃ₄Ｆ₁₀，ＣＨＦ₃，ＳＦ₆，ＮＦ₃等のパーフルオロ化合物（以下、単に「ＰＦＣ」という）ガスやＣｌ₂ガスが、大量のＮ₂ガス等の希釈ガスにより希釈されて使用されている。また、電気機械の分野では、絶縁ガスとしてＳＦ₆が同様に使用されている。

　そして、使用後のガス（排気ガス）には、未反応（未分解）のＰＦＣガスおよびＣｌ₂ガスならびに反応して生成されたＳｉＦ₄，ＨＦ，Ｆ₂，ＨＣｌ等のガスが混合している。これらのガスは有害であり、特に、ＰＦＣガスは、地球のオゾン層を破壊し、Ｃｌ₂，ＳｉＦ₄，ＨＦ，Ｆ₂，ＨＣｌ等のガスは、腐食性ガスであり、鉄製やアルミニウム製の圧縮機等の機器を腐食する。

　そこで、従来から、図８に示すように、排気ガスが処理される順番に、上記腐食性ガスを除去する前処理ユニット１００，ＰＦＣ分離ユニット８０，およびＰＦＣ回収ユニット９０を直列に接続したＰＦＣ分離回収設備が利用されている。

　すなわち、上記前処理ユニット１００では、ブロワー１０１により排気ガスを吸引し、シャワーリング式スクラバーシステム１０２等の従来公知の有害物質処理システムにより腐食性ガスを除去する。この有害物質処理システムが小型のものである場合には、パーティクル除去性能が不充分であるため、フィルター１０３や静電集塵機１０４を併用してパーティクルを充分に除去する必要がある。これに対し、上記有害物質処理システムが大型のものである場合には、パーティクル除去性能が充分であり、フィルター１０３や静電集塵機１０４は不要である。

　つづいて、上記ＰＦＣ分離ユニット８０では、まず、上記前処理ユニット１００で処理された処理ガスをフィルター８１に通した後にタンク８２に収容する。そして、そのタンク８２内の処理ガスを圧縮機８３で高圧にした後、別のタンク８４に収容し、Ｎ₂ガス等の希釈ガスをより多く透過させる性質を有している分離膜８５に接触させ、希釈ガスに富む透過ガスとＰＦＣガスに富む非透過ガスとに分離する。この分離膜８５による分離は、通常、複数回（図８では３回）行われ、非透過ガスにおけるＰＦＣガスの濃度を高くする。また、透過ガスは、状況に応じて、上記タンク８２に戻されたり、大気放出されたりする。さらに、上記前処理ユニット１００では、腐食性ガスを充分に除去することができないおそれがあるため、このＰＦＣ分離ユニット８０では、上記圧縮機８３を腐食に強いステンレス製のものとしている。

　そして、上記ＰＦＣ回収ユニット９０では、上記ＰＦＣ分離ユニット８０からの非透過ガスをタンク９１に収容した後に昇圧機９２により高圧にして回収容器９３に回収する。

　ＰＦＣ分離回収設備は、コンパクトかつ低コストであることが望まれている。しかしながら、上記従来のＰＦＣ分離回収設備では、前処理ユニット１００において、従来公知の有害物質処理システムを小型化すると、パーティクル除去性能が不充分であることから、フィルター１０３や静電集塵機１０４を併用する必要があり、前処理ユニット１００が大きなものとなっていた。また、フィルター１０３や静電集塵機１０４を不要にするためには、有害物質処理システムを大型化する必要があり、前処理ユニット１００が大きなものとなっていた。これらの点から、前処理ユニット１００のコストが高くなっていた。

　また、上記ＰＦＣ分離ユニット８０では、圧縮機８３を腐食に強いステンレス製のものとしていたため、コストがかかり、汎用性のある鉄製やアルミニウム製のものと比較して、コストが一桁から二桁高くなっていた。

　本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、コンパクトかつ低コストを実現できるＰＦＣ分離回収設備および除害装置の提供をその目的とする。

　上記の目的を達成するため、本発明は、腐食性ガス，ＰＦＣガスおよび希釈ガスを含有する混合ガスから上記腐食性ガスを除去する除害装置と、上記腐食性ガスを除去した混合ガスを希釈ガスに富む透過ガスとＰＦＣガスに富む非透過ガスとに分離する分離膜と、上記ＰＦＣガスに富む非透過ガスを回収する回収手段とを備えたＰＦＣ分離回収設備であって、上記除害装置が、上記腐食性ガスと反応する処理液を収容する液槽と、この液槽内に配置され上記混合ガスを取り入れるための導入口がそれ自体の上部に形成された筒状のガス導通管と、このガス導通管の下端から同軸的に下方に延びて上記処理液に浸漬し回転駆動される軸体と、この軸体の外周面に同軸的に設けられた板羽根と、上記軸体の周壁に形成され上記ガス導通管の中空部と連通する貫通孔とを備え、上記軸体を回転させて上記板羽根の作用で、上記混合ガスを、上記ガス導通管の上部に形成された導入口から取り入れ、上記ガス導通管の中空部および軸体の内部を通して、上記軸体の貫通孔から液槽内の処理液に噴出させ、上記混合ガスに含有される上記腐食性ガスを上記処理液と反応させるようにしたＰＦＣ分離回収設備を第１の要旨とし、処理液を収容する液槽と、この液槽内に配置されガスを取り入れるための導入口がそれ自体の上部に形成された筒状のガス導通管と、このガス導通管の下端から同軸的に下方に延びて上記処理液に浸漬し回転駆動される軸体と、この軸体の外周面に同軸的に設けられた板羽根と、上記軸体の周壁に形成され上記ガス導通管の中空部と連通する貫通孔とを備えている除害装置を第２の要旨とする。なお、本発明において「軸体の外周面に同軸的に設けられた板羽根」の「同軸的に」とは、板羽根が軸体の軸と直角ではないことを意味し、板羽根が螺旋状に曲がったもの等も含む意味である。

　本発明者らは、ＰＦＣ分離回収設備をコンパクトかつ低コストにすべく、腐食性ガスを除去する除害装置について鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、腐食性ガスと反応する水やアルカリ水溶液等の処理液に、その腐食性ガスを含有する混合ガスを噴出させればよいと着想した。そして、さらに研究を重ねた結果、除害装置が、上記処理液を収容する液槽と、この液槽内に配置され上記混合ガスを取り入れるための導入口がそれ自体の上部に形成された筒状のガス導通管と、このガス導通管の下端から同軸的に下方に延びて上記処理液に浸漬し回転駆動される軸体と、この軸体の外周面に同軸的に設けられた板羽根と、上記軸体の周壁に形成され上記ガス導通管の中空部と連通する貫通孔とを備え、上記軸体を回転させて上記板羽根の作用で、上記混合ガスを、上記ガス導通管の上部に形成された導入口から取り入れ、上記ガス導通管の中空部および軸体の内部を通して、上記軸体の貫通孔から液槽内の処理液に噴出させ、上記混合ガスに含有される上記腐食性ガスを上記処理液と反応させるようにすれば、上記除害装置には、上記混合ガスを吸引するためのブロワーが不要になることがわかった。また、上記除害装置では、腐食性ガスを含有する混合ガスを液槽内の処理液に噴出させるため、腐食性ガスおよびパーティクルをその処理液から放出させないようにすることができ、フィルターや静電集塵機が不要になることがわかった。さらに、腐食性ガスを処理液から放出させないようにすることができることにより、上記除害装置以降の処理工程において、圧縮機等を高価なステンレス製のものにする必要がなく、汎用性のある鉄製やアルミニウム製のものでよいことがわかった。これらの点から、ＰＦＣ分離回収設備がコンパクトかつ低コストになることを見いだし本発明に到達した。さらに、本発明者らは、上記除害装置が、ＰＦＣ分離回収以外の目的でも、有害なガス等の除去に使用できることを見いだした。

　本発明のＰＦＣ分離回収設備は、腐食性ガス，ＰＦＣガスおよび希釈ガスを含有する混合ガスから上記腐食性ガスを除去する除害装置として、上記腐食性ガスと反応する処理液を収容する液槽と、この液槽内に配置され上記混合ガスを取り入れるための導入口がそれ自体の上部に形成された筒状のガス導通管と、このガス導通管の下端から同軸的に下方に延びて上記処理液に浸漬し回転駆動される軸体と、この軸体の外周面に同軸的に設けられた板羽根と、上記軸体の周壁に形成され上記ガス導通管の中空部と連通する貫通孔とを備え、上記軸体を回転させて上記板羽根の作用で、上記混合ガスを、上記ガス導通管の上部に形成された導入口から取り入れ、上記ガス導通管の中空部および軸体の内部を通して、上記軸体の貫通孔から液槽内の処理液に噴出させ、上記混合ガスに含有される上記腐食性ガスを上記処理液と反応させるようにしている。このため、上記除害装置によれば、上記混合ガスを吸引するためのブロワーを不要にすることができる。また、上記除害装置では、腐食性ガスを含有する混合ガスを液槽内の処理液に噴出させるため、腐食性ガスおよびパーティクルをその処理液から放出させないようにすることができ、その除害装置が小型のものであっても、フィルターや静電集塵機を不要にすることができる。さらに、腐食性ガスを処理液から放出させないようにすることができることにより、上記除害装置以降の処理工程において、圧縮機等を高価なステンレス製のものにする必要がなく、汎用性のある鉄製やアルミニウム製のものとすることができる。これらの点から、ＰＦＣ分離回収設備をコンパクトかつ低コストにすることができる。さらに、上記除害装置は、ＰＦＣ分離回収以外の目的でも、上記と同様にして、有害なガス等を吸引して処理液から放出させないようにすることができる。

　また、本発明のＰＦＣ分離回収設備および除害装置において、板羽根の上端および下端の少なくとも一方にシュラウドが設けられている場合には、吸引するガス量や噴出するガス量を調節し易くすることができる。

　特に、本発明のＰＦＣ分離回収設備および除害装置において、軸体において吸引したガスが接触する面のうち、少なくとも貫通孔よりも上方部分の面の表面粗度がＲ_max５０μｍ以下である場合には、その部分の面への処理液の留まりを抑制して処理液と吸引したガス中の成分との反応による固形生成物の付着を抑制することができ、その結果、吸引したガスの流れを流暢にすることができる。

　つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。

　図１は、本発明のＰＦＣ分離回収設備の一実施の形態を示している。この実施の形態では、図８に示す従来技術と比較すると、前処理ユニット７０およびＰＦＣ分離ユニット８０における圧縮機８３の材質が異なっており、それ以外の部分は、図８に示す従来技術と同様である。そして、その同様の部分には同じ符号を付している。

　すなわち、このＰＦＣ分離回収装置における前処理ユニット７０では、図２に示すような除害装置が用いられている。この除害装置は、半導体工場等から排気される排気ガス（混合ガス）を、その排気ガスに含有される腐食性ガスと反応する処理液４にバブリングすることにより、その腐食性ガスを除去するための装置である。このために、上記除害装置は、上記処理液４を収容する液槽１と、この液槽１内に配置され上記排気ガスを導通する筒状のガス導通管２と、このガス導通管２の下端に回転駆動可能に設けられ上記排気ガスを上記処理液４内に噴出させる回転子３とを備えている。また、上記処理液４としては、腐食性ガスがフッ化系ガスであれば、通常、水が用いられ、塩化系ガスであれば、通常、水酸化ナトリウム水溶液やアンモニア水溶液等のアルカリ水溶液が用いられる。

　より詳しく説明すると、上記液槽１の底部には、上記処理液４を液槽１内に導入するための処理液導入口１１が設けられている。また、その処理液４の液面が所定の高さを超えないようにするために、液槽１内の所定の高さ位置には、上方に開口するオーバーフローポート１２が設けられている。そして、液槽１の側壁には、そのオーバーフローポート１２に入った処理液４を排出するための処理液排出口１３が設けられており、この処理液排出口１３と上記オーバーフローポート１２とは、配管１４により接続されている。さらに、上記液槽１の天井部には、処理液４の液面と天井面との間のガスを排出するガス排出口１５が設けられている。

　上記ガス導通管２の上部周壁には、上記排気ガスをガス導通管２の中空部に導入するための排気ガス導入口２１が設けられている。そして、この排気ガス導入口２１には、上記液槽１の天井部を貫通する配管２２が接続されており、この配管２２からは、上記排気ガスが供給されるようになっている。また、上記ガス導通管２の上端は、上記液槽１の天井部で閉口されており、その下端は、上記回転子３の軸受部２３に形成されている。

　上記回転子３は、図３に示すように、有底筒状の軸体３１と、この軸体３１の外周面に放射状に設けられた平板状の板羽根３２とからなっており、上記軸体３１の周壁には、隣り合う板羽根３２の間に、貫通孔３３が形成されている。そして、図２に示すように、上記軸体３１の上部が上記ガス導通管２の下端の軸受部２３に支持されている。そして、上記軸体３１の中空部と上記ガス導通管２の中空部とは連通しており、ガス導通管２の中空部に導入された排気ガスは、軸体３１に形成された貫通孔３３から噴出するようになっている。また、上記回転子３を回転駆動するために、上記液槽１の天井部にモーター等の駆動源５が設置され、この駆動源５と上記軸体３１の底部とがシャフト６で接続されている。

　そして、上記除害装置を用いて、つぎのようにして、排気ガスに含有される腐食性ガスを除去することができる。すなわち、上記駆動源５を作動させて上記回転子３を回転させると、回転子３の軸体３１の周辺の処理液４が板羽根３２により外方向に押し出され、軸体３１の貫通孔３３からその中空部内のガスが噴出するとともに、軸体３１の中空部の圧力が低下する。それにともなって、ガス導通管２の中空部の圧力が低下し、ガス導通管２の上部周壁の排気ガス導入口２１から、排気ガスを吸引することができるようになる。このように、回転子３を回転させることにより、排気ガスを吸引して、回転子３の軸体３１の貫通孔３３から処理液４に噴出することができる。

　そして、例えば、排気ガスに含有される腐食性ガスが、ＳｉＦ₄（フッ化系ガス）であれば、処理液４として水が用いられ、下記の反応式のように反応して、生成したＨ₂ＳｉＦ₆およびＳｉ（ＯＨ）₄が水（処理液４）に留まる。すなわち、ＳｉＦ₄（腐食性ガス）は、水（処理液４）から殆ど放出されず、上記液槽１の天井部に設けられたガス排出口１５から排出されない。このことは、他の腐食性ガスについても同様である。

　さらに、排気ガスが処理液４に噴出されるため、排気ガスに含有されるパーティクルも、処理液４に留まり、処理液４から殆ど放出されない。

　そして、処理液４は、液槽１の底部に設けられた処理液導入口１１から供給され、上記反応により生成したＨ₂ＳｉＦ₆，Ｓｉ（ＯＨ）₄等の生成物やパーティクルを含有する処理液４は、液槽１のオーバーフローポート１２に入って処理液排出口１３から排出され、適切に処理される。上記処理液４の供給は、連続的に行って所定量の処理液４を常時入れ換えるようにしてもよいし、断続的に行って処理液４を溜め置きするようにしてもよい。

　そして、上記除害装置（前処理ユニット７０）では、殆どの腐食性ガスを処理液４と反応させることができ、除害装置（前処理ユニット７０）で処理された処理ガス（ガス排出口１５から排出されるガス）は、腐食性ガスを検出できない程度になっている。このため、上記前処理ユニット７０に続くＰＦＣ分離ユニット８０では、圧縮機８３として、図８に示す従来技術における高価なステンレス製のものを用いる必要がなく、汎用性のある鉄製やアルミニウム製のものを用いることができる。

　そして、上記前処理ユニット７０に続くＰＦＣ分離ユニット８０では、図８に示す従来技術と同様にして、分離膜８５により、希釈ガスに富む透過ガスとＰＦＣガスに富む非透過ガスとに分離する。上記分離膜８５としては、従来技術と同様のものが用いられ、その材料としては、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリプロピレン、酢酸セルロース、ポリメチルペンタン、２，２−ビストリフルオロメチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキシソールを基にした無定形コポリマー、ポリビニルトリメチルシラン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド、またはエチルセルロースポリマー等があげられる。また、分離膜８５は、上記材料を用いて、中空繊維，渦巻き，巻き付け，または平坦シートの形状に形成されている。

　また、上記ＰＦＣ分離ユニット８０に続くＰＦＣ回収ユニット９０でも、図８に示す従来技術と同様にして、上記ＰＦＣ分離ユニット８０からの非透過ガスをタンク９１に収容した後に昇圧機９２により高圧にして回収容器９３に回収する。

　このように、上記実施の形態のＰＦＣ分離回収設備によれば、前処理ユニット７０に上記除害装置を備えているため、その回転子３を回転させることにより、他の吸引装置を用いることなく、排気ガスを吸引して、回転子３の軸体３１の貫通孔３３から処理液４に噴出することができる。このため、前処理ユニット７０をコンパクトかつ低コストにすることができ、ＰＦＣ分離回収設備もコンパクトかつ低コストにすることができる。

　また、上記除害装置（前処理ユニット７０）で処理された処理ガスには、腐食性ガスもパーティクルも殆ど含有されていないため、その除害装置を小型化しても、前処理ユニット７０では、フィルター１０３や静電集塵機１０４（図８参照）を不要にすることができる。このことからも、前処理ユニット７０、延いてはＰＦＣ分離回収設備をコンパクトかつ低コストにすることができる。そして、前処理ユニット７０に続くＰＦＣ分離ユニット８０におけるフィルター８１の交換周期も長くすることができ、このことからも、ＰＦＣ分離回収設備を低コストにすることができる。

　さらに、上記前処理ユニット７０に続くＰＦＣ分離ユニット８０では、圧縮機８３として、高価なステンレス製のものを用いる必要がなく、汎用性のある鉄製やアルミニウム製のものを用いることができるため、ＰＦＣ分離回収設備を低コストにすることができる。

　上記実施の形態では、本発明の除害装置（図２参照）を、ＰＦＣ分離回収を目的とする腐食性ガスの除去およびパーティクルの除去に使用したが、ＰＦＣ分離回収を目的としない腐食性ガスの除去やパーティクルの除去にも使用することができる。また、可燃系ガス〔ＳｉＨ₄，ＡｓＨ₃，ＰＨ₃，ＧｅＨ₄，Ｂ₂Ｈ₆，ＤＣＳ（Ｄｉ　Ｃｈｌｏｒｏ　Ｓｉｌａｎｅ），ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ　Ｅｔｈｏｘｙ　Ｓｉｌａｎｅ），ＴＭＳ（Ｔｒｉ　Ｍｅｔｈｙｌ　Ｓｉｌａｎｅ）等〕の除去、ハロゲン系ガス〔ＨＦ，ＳｉＦ₄，ＣＯＦ₂，ＯＦ₂，Ｃｌ₂，ＨＣｌ，ＢＣｌ₃等〕の除去、水溶性ガス〔ＮＨ₃，ＣＯ₂等〕の除去等にも使用することができる。なかでも、上記ハロゲン系ガスの除去や水溶性ガスの除去のための使用は、除去効率が優れている点で、好適である。

　その一例を図４に示す。これは、上記除害装置をドライエッチャーＤからの排気ガスラインＬ₂，Ｌ₃に使用することにより、上記実施の形態と同様にして、排気ガスに含有されているＨＣｌやＣｌ₂等の腐食性ガスやＡｌＣｌ₃等のパーティクルを除害装置の処理液４に留め、その除害装置で処理された処理ガスには、上記腐食性ガスやパーティクルが殆ど含有されていない状態にするものである。

　より詳しく説明すると、通常、エッチング工程は複数（図４では、３工程）あり、従来は、各工程におけるドライエッチャーＤからの排気ガスラインＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃は、上記除害装置が使用されることなく、直接、燃焼除害装置Ｂに接続され、さらに、この燃焼除害装置Ｂは、後工程の酸系スクラバーＣに接続されていた。そして、上記燃焼除害装置Ｂでは、排気ガス中のＣＦ₄，ＣＨＦ₃等のガスを処理するとともに、ＡｌＣｌ₃等のパーティクルを除去し、その後工程の上記酸系スクラバーＣでは、燃焼除害装置Ｂで処理されなかったＣｌ₂，ＨＦ等を処理していた。しかしながら、排気ガスにＨＣｌやＣｌ₂のガスが含有されていると、燃焼除害装置Ｂは、処理能力が限界に達し易くなり、ＣＦ₄，ＣＨＦ₃等のガスの処理が不充分になっていた。また、上記燃焼除害装置Ｂのパーティクル除去性能は悪く、排気ガスにパーティクルが含有されていると、燃焼除害装置Ｂのバーナーが目詰まりを起し易くなり、頻繁に燃焼除害装置Ｂを停止させて清掃する必要があった。

　そこで、上記燃焼除害装置Ｂに悪影響を及ぼすＨＣｌやＣｌ₂のガスおよびパーティクルを含有する排気ガスが排気される工程（図４では、第２工程および第３工程）のドライエッチャーＤと燃焼除害装置Ｂとの間の排気ガスラインＬ₂，Ｌ₃に上記除害装置を使用すると、その除害装置により、燃焼除害装置Ｂに悪影響を及ぼすＨＣｌやＣｌ₂のガスおよびパーティクルが除去され、燃焼除害装置Ｂは、その処理能力の限界に達することなく、ＣＦ₄，ＣＨＦ₃等のガスを充分に処理することができるようになり、また、燃焼除害装置Ｂを頻繁に停止させて清掃する必要がなくなる。

　さらに、上記除害装置は、コンパクトなものであり、上記のように既存の設備に取り付ける場合でも大きなスペースは必要ない。このため、上記除害装置は、既存の設備への取り付けを簡単かつ低コストで行うことができ、しかも、燃焼除害装置Ｂの清掃コストも低減することができる。

　また、上記ドライエッチャーＤからの排気ガスに含有されているものとしては、上記ＨＣｌ，Ｃｌ₂のガスやＡｌＣｌ₃（パーティクル）以外に、ＣＯ，ＣＯ₂，ＳｉＦ₄，ＨＦ，ＣＯＦ₂，Ｏ₃等のガスおよびＳｉＯ₂，Ｂ₂Ｏ₃等のパーティクルがあげられるが、これらも、上記除害装置で処理することができる。なお、図４では、第１工程におけるドライエッチャーＤからの排気ガスには、ＨＣｌやＣｌ₂のガスおよびパーティクルが殆ど含有されていないものとした（通常、工程によって排気ガスに含有されているものは異なっている）。このため、第１工程におけるドライエッチャーＤからの排気ガスラインＬ₁には、上記除害装置を使用しなかった。

　他の例としては、ＮＨ₃（アンモニア）ガスの除去に使用することができる。すなわち、図２に示す除害装置において、処理液４として水を用い、ＮＨ₃ガスの製造工程で排出されるＮＨ₃ガスを上記除害装置の水（処理液４）にバブリングすることにより、その水（処理液４）にＮＨ₃ガスを吸収させる。なお、これにより得られたアンモニア水は、利用価値があり、販売することもできる。

　さらに他の例としては、地球温暖化にとって害となるＣＯ₂を除去することに使用することができる。これは、上記ＮＨ₃ガスと同様にして除去することができる。それ以外の水溶性ガスについても、同様にして除去することができる。

　つぎに、除害装置における回転子３の変形例について説明する。回転子３は、図５〜図７に示すように、板羽根３２の上端および下端の少なくとも一方にシュラウド３４〜３６を設けてもよい。すなわち、図５に示すように、板羽根３２の下端に全閉型のシュラウド３４を設けてもよいし、図６に示すように、板羽根３２の下端にリング型のシュラウド３５を設けてもよいし、図７に示すように、板羽根３２の上端に全閉型のシュラウド３６を設けてもよい。同様にして、これら以外に、板羽根３２の上端にリング型のシュラウドを設けてもよいし（図示せず）、板羽根３２の上端および下端に、全閉型またはリング型のシュラウドを設けてもよい（図示せず）。このようにすることにより、排気ガスの吸引量や噴出量を調節し易くすることができる。

　なお、上記実施の形態では、図３，図５〜図７に示すように、回転子３の板羽根３２を平板状としたが、上記のように排気ガスを吸引して処理液４に噴出できれば、これに限定されるものではなく、螺旋状に曲がったもの等でもよい。また、板羽根３２を４枚として図示したが、これに限定されるものではなく、その枚数も適宜設定できる。さらに、軸体３１に形成された貫通孔３３を、隣り合う板羽根３２の各間に４個ずつ縦に配置したが、その数および配置も、上記のように排気ガスを吸引して処理液４に噴出できれば、これに限定されるものではない。

　また、回転子３は、常に回転させておいて、処理液４が軸体３１に形成された貫通孔３３から逆流しないようにすることが好ましい。このため、半導体工場等の状況により排気ガス量が減少しても、処理液４が軸体３１に形成された貫通孔３３から逆流しないように、排気ガス量に対応して回転子３の回転速度を制御できる制御装置を備えていることが好ましい。一般に、排気ガス量が増加した場合、回転子３の回転速度を上げると、処理液４が貫通孔３３から逆流しないようにできる。

　特に、排気ガスが接触するような、ガス導通管２の内周面，シャフト６の外周面，軸体３１の内周面等の面の表面粗度は、Ｒ_max５０μｍ以下であることが好ましい。その理由は、回転子３が回転することにより、回転子３を支持しているガス導通管２の下端の軸受部２３と回転子３の軸体３１の間から、処理液４が浸入して上記各面に留まることがあり、その留まっている処理液４と排気ガス中の成分とが反応して固形生成物〔例えば、処理液４が水で、排気ガス中の成分が腐食性ガスＳｉＦ₄である場合には、その固形生成物はＳｉ（ＯＨ）₄〕が生成され上記各面に付着した状態になって、排気ガスの流れを妨げることがあるが、上記各面の表面粗度をＲ_max５０μｍ以下にすることにより、処理液４の上記各面への留まりを抑制して上記固形生成物の付着を抑制することができ、その結果、排気ガスの流れを流暢にすることができるからである。特に、軸体３１の内周面のうち貫通孔３３よりも上方部分は、処理液４が留まり易くなっている。そのため、少なくともその部分は、表面粗度をＲ_max５０μｍ以下にすることが好ましい。また、処理液４の上記各面への留まりを抑制するために、上記各面に熱を加えたり応力を加えたりして、上記各面を変質させないようにすることも好ましい。

　つぎに、実施例について従来例と併せて説明する。

〔実施例１〕
　上記実施の形態と同様の除害装置を用いてＮ₂ガスを吸引した。回転子３は、図６に示す、板羽根３２の下端にリング型のシュラウド３５を設けものを用いた。すなわち、回転子３の回転直径を１０５ｍｍ、板羽根３２の枚数を４枚、各板羽根３２の高さを６６ｍｍ、各板羽根３２の幅を３０ｍｍ、シュラウド３５の外径を１０５ｍｍ、シュラウド３５の内径を９０ｍｍ、軸体３１の貫通孔３３を隣り合う板羽根３２の各間に４個ずつ縦に配置し、各貫通孔３３の内径を８ｍｍとした。また、駆動源５として１．５ｋＷの４ポールのモーターを用いた。

　そして、上記駆動源５のモーターに０．８５ｋＷを入力して回転子３を回転させた結果、１０ｍ³／ｈ（０℃、１０１３２５Ｐａ時換算）のＮ₂ガスを、ガス導通管２の排気ガス導入口２１から吸引することができた。また、その排気ガス導入口２１での圧力を圧力計で測定すると、−２．０ｋＰａのゲージ圧を示していた。

　また、Ｎ₂ガスに濃度４０００ｐｐｍのＳｉＦ₄ガスを混合して、上記ガス導通管２の排気ガス導入口２１から吸引させると、液槽１のガス排出口１５でのトータルフッ素の濃度は、０．５ｐｐｍ以下であった。さらに、１リットルの処理液（水）４に対して濃度１００％のＳｉＦ₄ガスを０．２６リットル処理できることが確認できた。具体的には、９ｍ³／ｈ（０℃、１０１３２５Ｐａ時換算）の排気ガスに平均して１７００ｐｐｍの濃度でＳｉＦ₄が混合するまでは、処理液（水）４の供給量は、１リットル／ｍｉｎでよいことが確認できた。

　そして、同量の排気ガスを処理するために用いられていた、図８に示す従来のシャワーリング式スクラバーシステム１０２を備えた前処理ユニット１００は、寸法が１４５５ｍｍ（Ｗ）×１２５０ｍｍ（Ｄ）×２２００ｍｍ（Ｈ）であったのに対し、上記除害装置を備えた前処理ユニット７０の寸法は、４５０ｍｍ（Ｗ）×４５０ｍｍ（Ｄ）×２０００ｍｍ（Ｈ）となり、コンパクトにすることができた。また、製造コストおよびランニングコストを総合したコストも１／１０以下にすることができた。

〔実施例２〕
　上記実施例１と同様の除害装置を用いて、ＣＯＦ₂ガス供給装置（シリンダーキャビネット）から排出されるＣＯＦ₂ガスを無害化処理した。このとき、除害装置における排気ガス導入口２１での圧力が−２．０ｋＰａのゲージ圧を示すように回転子３を回転させ、３リットル／ｍｉｎのＣＯＦ₂ガスに４６リットル／ｍｉｎのＮ₂ガスを混合して（約６％のＣＯＦ₂ガスにして）上記ガス導入口２１から吸引させた。また、処理液４として、７０リットルの水を用い、その水（処理液４）は、溜め置きした。そして、ガス排出口１５でのＣＯＦ₂ガス濃度をＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　Ｉｎｆｒａ−Ｒｅｄ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により測定した。

　この測定を７０分間続けたが、ＣＯＦ₂ガスは、検知されなかった（ＦＴＩＲの検知下限界：０．１ｐｐｍ）。このことから、１リットルの水（処理液４）で少なくとも３リットルのＣＯＦ₂ガスを処理できることがわかる。また、ＴＬＶ（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　Ｌｉｍｉｔ　Ｖａｌｕｅｓ：２ｐｐｍ）以下であるため、問題はない。

〔実施例３〕
　上記実施例１と同様の除害装置を用いて、Ｃｌ₂ガス供給装置（シリンダーキャビネット）から排出されるＣｌ₂ガスを無害化処理した。このとき、除害装置における排気ガス導入口２１での圧力が−１．０ｋＰａのゲージ圧を示すように回転子３を回転させ、０．０３リットル／ｍｉｎのＣｌ₂ガスに１５０リットル／ｍｉｎのＮ₂ガスを混合して（約２００ｐｐｍのＣｌ₂ガスにして）上記ガス導入口２１から吸引させた。また、処理液４として、７０リットルの水を用い、その水（処理液４）に、１リットル／ｍｉｎの水（処理液４）を処理液導入口１１から供給するとともに、同量の水（処理液４）を処理液排出口１３から排出した（通水した）。そして、ガス排出口１５でのＣｌ₂ガス濃度をガス検知管により測定した。

　この測定を７０分間続けたが、Ｃｌ₂ガスは、検知されなかった。このようにＣｌ₂ガス（塩化系ガス）を処理する場合は、上述したように、通常、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液が用いられるが、この実施例３のように、本発明の除害装置を用いると、２００ｐｐｍ程度のＣｌ₂ガスであれば、水で処理できることがわかる。

〔実施例４〕
　上記実施例３において、Ｃｌ₂ガスの供給量を０．０７５リットル／ｍｉｎにした（約５００ｐｐｍのＣｌ₂ガスにした）。また、処理液４として、７０リットルの水を用い、その水（処理液４）は、溜め置きした。それ以外は、上記実施例３と同様にして、ガス排出口１５でのＣｌ₂ガス濃度をガス検知管により測定した。

　この測定を４５分間続けたが、Ｃｌ₂ガスは、検知されなかった。このことから、本発明の除害装置を用いると、Ｃｌ₂ガスの濃度を５００ｐｐｍ程度に上げても、水で処理できることがわかる。

〔実施例５〕
　上記実施例３において、Ｃｌ₂ガスの供給量を０．１５リットル／ｍｉｎにした（約１０００ｐｐｍのＣｌ₂ガスにした）。また、処理液４として、７０リットルの４８重量％水酸化ナトリウム水溶液を用い、その処理液４は、溜め置きした。それ以外は、上記実施例３と同様にして、ガス排出口１５でのＣｌ₂ガス濃度をガス検知管により測定した。

　この測定を２６１分間続けたが、Ｃｌ₂ガスは、検知されなかった。このことから、本発明の除害装置を用いると、Ｃｌ₂ガスの濃度が１０００ｐｐｍ程度であれば、４８重量％水酸化ナトリウム水溶液で処理できることがわかる。また、下記の式（１）から、１リットルの４８重量％水酸化ナトリウム水溶液で約０．５５９リットルの１００％Ｃｌ₂ガスを処理できることがわかる。さらに、下記の式（２）から、１５０リットル／ｍｉｎ（２５℃，大気圧）の混合ガス中に約３７２７ｐｐｍのＣｌ₂ガスが混合している場合には、１リットル／ｍｉｎの４８重量％水酸化ナトリウム水溶液の通水で処理できることがわかる。

本発明のＰＦＣ分離回収設備の一実施の形態を示す説明図である。本発明の除害装置を示す説明図である。上記除害装置における回転子を示す斜視図である。上記除害装置の使用例を示す説明図である。上記回転子の変形例を示す斜視図である。上記回転子の他の変形例を示す斜視図である。上記回転子のさらに他の変形例を示す斜視図である。従来のＰＦＣ分離回収設備を示す説明図である。

符号の説明

　１　液槽
　２　ガス導通管
　３　回転子
　４　処理液
　２１　排気ガス導入口
　３３　貫通孔

Claims

　腐食性ガス，パーフルオロ化合物ガスおよび希釈ガスを含有する混合ガスから上記腐食性ガスを除去する除害装置と、上記腐食性ガスを除去した混合ガスを希釈ガスに富む透過ガスとパーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガスとに分離する分離膜と、上記パーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガスを回収する回収手段とを備えたパーフルオロ化合物分離回収設備であって、上記除害装置が、上記腐食性ガスと反応する処理液を収容する液槽と、この液槽内に配置され上記混合ガスを取り入れるための導入口がそれ自体の上部に形成された筒状のガス導通管と、このガス導通管の下端から同軸的に下方に延びて上記処理液に浸漬し回転駆動される軸体と、この軸体の外周面に同軸的に設けられた板羽根と、上記軸体の周壁に形成され上記ガス導通管の中空部と連通する貫通孔とを備え、上記軸体を回転させて上記板羽根の作用で、上記混合ガスを、上記ガス導通管の上部に形成された導入口から取り入れ、上記ガス導通管の中空部および軸体の内部を通して、上記軸体の貫通孔から液槽内の処理液に噴出させ、上記混合ガスに含有される上記腐食性ガスを上記処理液と反応させるようにしたことを特徴とするパーフルオロ化合物分離回収設備。
　板羽根の上端および下端の少なくとも一方にシュラウドが設けられている請求項１記載のパーフルオロ化合物分離回収設備。
　軸体において混合ガスが接触する面のうち、少なくとも貫通孔よりも上方部分の面の表面粗度がＲ_max５０μｍ以下である請求項１または２記載のパーフルオロ化合物分離回収設備。
　処理液を収容する液槽と、この液槽内に配置されガスを取り入れるための導入口がそれ自体の上部に形成された筒状のガス導通管と、このガス導通管の下端から同軸的に下方に延びて上記処理液に浸漬し回転駆動される軸体と、この軸体の外周面に同軸的に設けられた板羽根と、上記軸体の周壁に形成され上記ガス導通管の中空部と連通する貫通孔とを備えていることを特徴とする除害装置。
　板羽根の上端および下端の少なくとも一方にシュラウドが設けられている請求項４記載の除害装置。
　軸体において混合ガスが接触する面のうち、少なくとも貫通孔よりも上方部分の面の表面粗度がＲ_max５０μｍ以下である請求項４または５記載の除害装置。