JP2004223341A

JP2004223341A - Harmful gas removal apparatus

Info

Publication number: JP2004223341A
Application number: JP2003011753A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Yokota; 繁夫横田; Toshiyuki Motomura; 敏之本村; Kazuyuki Kakimoto; 一如柿本
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-08-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a harmful gas removal apparatus which can attain a high harmful gas removal rate and is nonproblematic in industrial wastes. <P>SOLUTION: This apparatus is provided with a humidifier/flow regulator 50 that humidifies air with a vapor formed by passing the air between water-wetted humidifying materials 74 to evaporate the water from the materials 74, regulates the flow of the air, and is interposed between an evaporative humidifier 48 and a cooler 52. Thus, it is possible to uniformly humidify the air passed through the humidifier/flow regulator 50 so as not to cause a dew point unevenness just before the cooler 52 and to blow the air evenly to the entire cooler 52 owing to the flow regulation by the humidifier/flow regulator 50. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害ガス除去装置に係り、特にクリーンルームの清浄室に供給するエアから有害ガスを除去する有害ガス除去装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、半導体製造工場などのクリーンルーム設備においては、半導体製造のための装置等を配設する清浄室内の清浄度を保持することが必要であり、清浄室内に吹き出すエアや清浄室から再び清浄室に循環する循環エアは塵埃フィルタを通すことで塵埃等の粒子が除去される。しかし、清浄室内に供給するエアに有害ガスが含有されていると、半導体製品に悪影響があるので除去しなくてはならない。有害ガスとしては、火山近くの半導体製造工場の外気に含有され易いＳＯ_ＸやＨ_２Ｓ、海岸近くの半導体製造工場の外気に含有され易いＮ_ａ、あるいは半導体製造装置で使用する薬品の蒸発により発生するＨＦ、ＨＣｌ、ＮＨ_３等がある。
【０００３】
従来、クリーンルームにおける有害ガスを除去する有害ガス除去装置としては、例えば特許文献１に示されるようなケミカルフィルタでエアを濾過する方法がある。しかし、ケミカルフィルタの場合、有害ガス除去率が十分でないと共に、有害ガスが吸着したケミカルフィルタが産業廃棄物となってしまい、処理上問題となる。
【０００４】
そこで、本出願人は特許文献２において、有害ガス含有のエアを加湿する水接触エレメントをエア流路の上流側に設け、有害ガス成分を凝縮させる凝縮手段をエア流路の下流側に設け、蒸気を供給してエアを加湿する蒸気供給手段を水接触エレメントと凝縮手段の間に配置した有害ガス除去装置を提案した。これにより、ケミカルフィルタに比べて有害ガスの除去効率を高めることができると共に、産業廃棄物の問題も解決できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１７４８３８号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−８７６１８公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体製品の精密化にともなって有害ガスの除去率を更に高めることが要求されており、有害ガス除去装置の更なる改良が要望されている。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高い有害ガス除去率を得ることができ、しかも産業廃棄物の問題もない有害ガス除去装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、エア取込口から風洞内に取り込んだエアから有害ガス成分を除去してエア排出口から排出する有害ガス除去装置において、前記風洞内に該風洞の幅方向に配列された複数本のノズル管から蒸気を噴霧して前記エアを加湿する蒸気加湿器と、前記風洞内で前記蒸気加湿器のエア流れ方向下流側に設けられ、前記エアをその露点以下に冷却する冷却器と、前記蒸気加湿器と前記冷却器との間に設けられ、水で濡れた加湿材同士の間に前記エアを通過させることにより、該加湿材の水を気化させて前記エアを加湿すると共に該エアの流れを整流する加湿・整流器と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、エア取込口からエア排出口への方向を風洞の長さ方向とし、風洞の径方向を幅方向とする。
【００１１】
本発明の有害ガス除去装置は、加湿されたエアが冷却器に接触して露点以下に冷却されることによりエア中の水分が結露し、結露水に水溶性の有害ガスが取り込まれることによりエア中から有害ガスを除去する。従って、有害ガスの除去効率を上げるには、冷却器の直前における風洞幅方向の断面（以下「風洞横断面」という）の露点温度ムラがないように均一に加湿したエアを冷却器全体に均等に当てるようにし、冷却器全体で効率的に結露水が発生することが重要である。
【００１２】
本発明によれば、蒸気加湿器と冷却器との間に、水で濡れた加湿材同士の間にエアを通過させることにより、該加湿材の水を気化させてエアを加湿すると共に該エアの流れを整流する加湿・整流器を備えたので、加湿・整流器を通ったエアは冷却器の直前において露点温度ムラがないように均一に加湿されると共に、加湿・整流器で整流されることによりエアを冷却器全体に均等に当てることができる。これにより、均一に加湿されたエアが冷却器全体で有効に冷却されて効率的に結露水が発生するので、エア中の有害ガス除去効率を向上させることができる。ちなみに、蒸気加湿器と冷却器との間に、加湿・整流器を設けない場合には、均一な加湿が十分でなくなるだけでなく、エアに蒸気を噴霧することでエア流に乱れが生じるために、加湿されたエアが冷却器に均等に当たらない。この結果、冷却器全体の半分程度しか結露に寄与しないことが分かった。
【００１３】
請求項２は、請求項１において、加湿・整流器は、風洞の幅方向に、エア流れ方向と平行になるように一定間隔で配列された波板状の加湿材と、該加湿材に水を供給する水供給ヘッダと、を備えたことを特徴とする。このように、加湿材を波板状にすることで、加湿効率と整流効率を上げることができる。
【００１４】
請求項３は、請求項１又は２において、複数本のノズル管同士の間隔をＡとし、前記ノズルから前記加湿・整流器までの間隔をＢとしたときに、Ｂ／Ａを１．８〜２．４の範囲内に設定することを特徴とする。このように、Ｂ／Ａが１．８〜２．４の範囲内になるようにすることで、冷却器の直前において露点温度ムラがないように均一に加湿したエアを形成できる。
【００１５】
請求項４は、請求項１〜３の何れか１において、ノズル管からエアの流れに対向して蒸気を噴出することを特徴とする。これにより、蒸気が風洞の幅方向に拡散し易くなるので、エアの均一な加湿に寄与することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る有害ガス除去装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１７】
図１は、本発明の有害ガス除去装置を備えたクリーンルーム設備の概念図である。
【００１８】
図１に示すように、クリーンルーム設備１０は、主として、クリーンルーム建屋１２と、空調機能を組み込んだ有害ガス除去装置１４とで構成される。クリーンルーム建屋１２の内部は、天井チャンバ１６、半導体製造装置等が設けられる清浄室１８、床下チャンバ２０、リターン通路２２とで構成され、リターン通路２２は床下チャンバ２０のエアを天井チャンバ１６にリターンする。
【００１９】
清浄室１８の天井面には格子状の天井フレーム２４が設けられると共に、清浄室１８の床面にはグレーチング床２６が設けられる。そして、天井チャンバ１６に有害ガス除去装置１４に繋がる給気ダクト２８が接続され、外気ダクト３０から有害ガス除去装置１４に取り込まれたエア（外気）から有害ガスが除去されると共に、設定された温湿度に調整されて天井チャンバ１６に給気される。天井フレーム２４の複数のエア吹出口３２にはファン３４ＡとＨＥＰＡフィルタ３４Ｂを備えたファンフィルタユニット３４（以下「ＦＦＵ３４」という）が配設され、天井チャンバ１６のエアがＦＦＵ３４により清浄室１８内に吹き出される。清浄室１８内に吹き出されたエアは、清浄室１８内の塵埃や装置から発生する有害ガスを伴って床下チャンバ２０に排出される。床下チャンバ２０のエアの一部が排気ダクト３６を介して外気ダクト３０に戻されて外気に混合されると共に、残りのエアはリターン通路２２を通って天井チャンバ１６に循環される。これにより、クリーンルーム建屋１２に供給するエアから有害ガスを除去すると共に、清浄室１８内の装置から発生した有害ガスを除去する。
【００２０】
図２は、空調機能を組み込んだ有害ガス除去装置１４の全体構成の概略を示す側面図であり、図３は上面図である。尚、図３では配管類やセンサー類は省略してある。
【００２１】
これらの図に示すように、有害ガス除去装置１４は、風洞３８のエア取込口４０側からエア排出口４１に向けて順に、第１フィルタ４２、第１フィルタよりも目の細かな第２フィルタ４４、予熱器４６、蒸気加湿器４８、加湿・整流器５０、冷却器５２、送風ファン５４、再熱器５６とが設けられる。
【００２２】
予熱器４６は、風洞３８内に設けた例えば蛇管コイル又はパネルに温水を流すことにより構成され、風洞３８内に取り込まれたエアが蛇管コイル又はパネルと熱交換することにより加熱される。予熱器４６には温水供給配管５８と温水排出配管６０が接続されると共に、温水供給配管５８に温水流量調整バルブ６２が設けられ、温水排出配管６０に蒸気トラップ６４が設けられる。
【００２３】
蒸気加湿器４８は、風洞３８の幅方向に複数本のノズル管６６（図３は３本のノズル管で示してある）を一定間隔で立設して構成される。各ノズル管６６には蒸気を噴霧するノズル６６Ａがノズル管６６の長さ方向に一定間隔で複数（図１は３個のノズルで示してある）形成されると共に、ノズル６６Ａの向きがエア流の流れ方向に対向する向き、即ちエア取込口４０側に向いて形成される。蒸気加湿器４８には蒸気供給配管６８が接続されると共に、蒸気供給配管６８に蒸気流量調整バルブ７０が設けられる。
【００２４】
加湿・整流器５０は、図４に示すように、主として、風洞３８幅方向にエア流７２の流れ方向と平行になるように一定間隔を有して立設された波板状の加湿材７４と、該加湿材７４の表面に水を流下させる水供給ヘッダ７６と、加湿材７４の下端から落下する水滴を受けて風洞３８の外に排出するトレー部材７８とで構成され、加湿材７４は図示しない枠体に支持される。加湿材７４としては、加湿材７４全体が均一に濡れるように浸透性の高く、エア流による水滴の飛散がないことが好ましい。そして、表面全体が水で濡れた加湿材７４同士の間にエアを通過させてエアの熱で加湿材７４の水分を気化させることによりエアを均一に加湿する。また、加湿材７４同士の間をエアが通過することで蒸気加湿器４８の噴霧で乱れたエアの流れを整流する。加湿・整流器５０の水供給ヘッダ７６に水供給配管８０が接続されると共に、水供給配管８０に水供給をＯＮ−ＯＦＦする開閉バルブ８２が設けられる。加湿材７４に供給する水量は加湿材７４の表面全体が常に濡れていることが可能な水量で固定して水量制御は行わないが、後記するように外気露点温度により開閉バルブ８２のＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。
【００２５】
冷却器５２は、風洞３８内に設けた例えば蛇管コイル又はパネルに冷水を流すことにより構成され、風洞３８内に取り込まれたエアが蛇管コイル又はパネルと熱交換することにより冷却される。これにより、加湿されたエアが冷却器５２の表面に接触して露点以下に冷却され、結露する。冷却器５２には冷水供給配管８４と冷水排出配管８６が接続されると共に、冷水供給配管８４に冷水流量調整バルブ８８が設けられる。
【００２６】
送風ファン５４は、風洞３８内に複数、例えば上下方向に２基設けられ、風洞３８内のエア流が偏在しないように構成される。
【００２７】
再熱器５６は、風洞３８幅方向の断面全体に渡って設けられ、例えば蛇管コイル又はパネルに温水を流すことにより構成され、風洞３８内に取り込まれたエアが蛇管コイル又はパネルと熱交換することにより再び加熱される。再熱器５６には温水供給配管９０と温水排出配管９２が接続されると共に、温水供給配管９０に温水流量調整バルブ９４が設けられ、温水排出配管９２に蒸気トラップ９６が設けられる。
【００２８】
また、外気ダクト３０には外気エアの露点温度を検出する外気露点温度センサ９８が設けられ、外気露点温度が測定される。そして、測定された外気露点温度は外気露点温度調整器１００に入力され、外気露点温度調整器１００は外気露点温度が例えば１１°ＣＤＰを基準として加湿・整流器５０の開閉バルブ８２をＯＮ−ＯＦＦ制御する。ここで露点温度１１°ＣＤＰとは、クリーンルーム建屋１２の清浄室１８に供給する給気エアの設定温度を２３°Ｃ、設定湿度を４５％としたときの露点温度である。これにより、風洞３８を流れるエアの温度・湿度が、クリーンルーム建屋１２の清浄室１８に供給する設定温度・設定湿度以上であるときには、開閉バルブ８２をＯＦＦにして、冷却器５２により通過エアを冷却除湿することにより、設定温度・設定湿度にする。逆に、風洞３８を流れるエアの温度・湿度が、設定温度・設定湿度以下のときは冷却器５２により通過エアを冷却除湿すると設定温度・設定湿度を更に下回ってしまうので、開閉バルブ８２をＯＮにして加湿・整流器５０で一旦、設定湿度以上に過加湿してから冷却器５２で冷却除湿し、設定温度・設定湿度にする。
【００２９】
また、蒸気加湿器４８の下流側近傍で風洞３８の上下方向の下部位置に予熱器用の温度センサ１０２が設けられ、温度センサ１０２で予熱器４６の出口温度が検出される。そして、検出された温度は温度調整器１０４に入力され、温度調整器１０４は予熱器４６の出口温度が設定温度、例えば２０°ＣＤＢ（乾球温度）になるように温水流量調整バルブ６２を制御する。この場合、温度センサ１０２を蒸気加湿器４８の下流側近傍で風洞３８の下部位置に設けることで、温度センサ１０２が蒸気加湿器４８から噴霧された蒸気の影響を受けにくくなるので、予熱器４６の出口温度を正確に検出することができる。この温度センサ１０２に、蒸気加湿器４８から噴霧された蒸気が直接当たらないようにカバー（図示せず）を被せると一層好ましい。
【００３０】
また、給気ダクト２８には、クリーンルーム建屋１２に供給する給気エアの温湿度をモニターする給気温度センサ１０６と給気露点温度センサ１０８とが設けられる。検出された温度は給気温度調整器１１０に入力され、給気温度調整器１１０は給気エアの温度が設定温度、例えば２３°ＣＤＢになるように再熱器５６の温水流量調整バルブ９４を制御する。また、給気露点温度センサ１０８で検出された給気エアの露点温度は給気露点温度調整器１１２に入力され、給気露点温度調整器１１２は給気エアの露点温度が設定露点温度、例えば１０．５°ＣＤＰになるように蒸気加湿器４８の蒸気量を調節する蒸気流量調整バルブ７０と、冷却器５２の冷却温度を調節する冷水流量調整バルブ８８を制御する。これにより、設定温度と設定湿度に空調された給気エアがクリーンルーム建屋１２に供給される。
【００３１】
次に、上記の如く構成された有害ガス除去装置１４の作用について、冬季の外気エア温度が低い例で説明する。
【００３２】
外気ダクト３０から有害ガス除去装置１４の風洞３８内に取り込まれた冷たいエア（例えば露点温度が５°Ｃの外気）は、第１フィルタ４２により粗い塵埃が除去され、次に第２フィルタ４４で微細な塵埃が除去される。塵埃が除去されたエアは、予熱器４６で設定温度（例えば２０°ＣＤＢ）まで昇温される。これにより、加湿される前のエア温度を昇温し、加湿されるエアの飽和水分量を高めることができる。この場合、蒸気加湿器４８の下流側近傍で風洞３８の下部位置に予熱器用の温度センサ１０２を設けたので、蒸気加湿器４８からの蒸気温度を温度センサ１０２が拾い、予熱器４６の温度を調節する温度調整器１０４を誤作動させることがなくなる。従って、誤作動により予熱器４６への温水量を絞ってしまうことがないので、飽和水分量の小さな低温エアが冷却器５２に達してしまうことによる有害ガス除去効率の低下を防止できる。更には、冬季の冷たいエアが冷却器５２に直接当たって冷却器５２を凍結させてしまうのを防止できる。
【００３３】
設定温度まで昇温されたエアは、蒸気加湿器４８のノズル管６６から噴出された蒸気により加湿される。この場合、図５に示すように、ノズル管６６からエア流７２の流れに対向する方向に蒸気を噴霧することにより、噴霧した蒸気を風洞３８の幅方向に拡散させることでができるので、少ないノズル管６６の本数で加湿効率を高めることができると共に、エアへの均一な加湿に寄与することができる。
【００３４】
蒸気加湿器４８で加湿されたエアは、次に加湿・整流器５０において加湿と整流が行われる。即ち、水で濡れた加湿材７４同士の間にエアを通過させることにより、該加湿材７４の水を気化させてエアを加湿する。このように蒸気加湿器４８での加湿を行ってから気化式の加湿を行うことで、蒸気加湿器４８での加湿蒸気量を削減でき、しかも冷却器５２直前における風洞３８横断面での露点温度ムラがないように均一に加湿されたエアを形成することができる。この場合、前記した風洞３８横断面でのエアの露点温度を所定温度（例えば１２．５°ＣＤＰ）を中心に分布幅をできるだけ小さくすることが好ましい。また、加湿材７４同士の間にエアを通過させることにより、蒸気加湿器４８で蒸気を噴霧した際に起きる風洞３８内でのエア流の乱れを整流することにより、均一に加湿されたエアを冷却器５２全体に均等に当てることができる。この均一な加湿と整流の作用を効果的に発揮させるには、図３及び図５に示すように、風洞３８の幅方向における複数本のノズル管６６同士の間隔をＡとし、ノズル管６６から加湿・整流器５０までの間隔をＢとしたときに、Ｂ／Ａを１．８〜２．４の範囲内に設定することが好ましい。これにより、冷却器５２の直前における風洞３８横断面での露点温度ムラがないように均一に加湿されると共に、整流されることによりエアを冷却器５２全体に均等に当てることができる。
【００３５】
図６は、均一に加湿されたエアが冷却器５２に均等に当たっているかを、冷却コイルを使用した冷却器５２の濡れ面積とＢ／Ａとの関係で調べることにより、前記した風洞３８横断面での露点温度ムラがＢ／Ａによってどのように変わるかを調べたものである。図６から分かるように、Ｂ／Ａが１．８〜２．４の範囲において冷却器５２の濡れ面積％は略１００％となる。これにより、均一に加湿されたエアが冷却器５２全体で有効に冷却されて効率的に結露水が発生するので、エア中の有害ガス除去効率を向上させることができる。ちなみに、本発明の場合には有害ガス除去率を９０％以上にすることが可能である。これに対し、Ｂ／Ａが１．８未満又は２．４を超えた場合には、冷却器５２の濡れ面積％が急激に低下する。これにより、エアの結露に冷却器５２全体が有効に活用されておらず、エア中の有害ガス除去効率が低下する。従って、図３に示す風洞３８の幅寸法Ｃを大きくした場合には、ノズル管６６の設置本数を増やすことにより、ノズル管６６同士の間隔をＡに維持することが必要である。
【００３６】
冷却器５２で有害ガスが除去されたエアは、再熱器５６によるエアの温度調整、及び蒸気加湿器４８と冷却器５２とによる湿度調整により、設定温度（例えば２３°ＣＤＢ）、設定露点温度（例えば１０．５°ＣＤＰ）になるように空調され、給気ダクト２８を介してクリーンルーム建屋１２に供給される。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の有害ガス除去装置によれば、高い有害ガス除去率を得ることができ、しかも産業廃棄物の問題もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有害ガス除去装置を備えたクリーンルーム設備の概念図
【図２】空調機能を組み込んだ本発明の有害ガス除去装置の側面図
【図３】空調機能を組み込んだ本発明の有害ガス除去装置の上面図
【図４】加湿・整流器の構造を説明する概略斜視図
【図５】蒸気加湿器の蒸気噴出方向及び風洞の幅方向における複数本のノズル管の間隔をＡとし、ノズル管から加湿・整流器までの間隔をＢとしたときに、Ｂ／Ａの関係を説明する説明図
【図６】Ｂ／Ａと冷却器の濡れ面積との関係を説明する説明図
【符号の説明】
１０…クリーンルーム設備、１２…クリーンルーム建屋、１４…有害ガス除去装置、１６…天井チャンバ、１８…清浄室、２０…床下チャンバ、２２…リターン通路、２４…天井フレーム、２６…グレーチング床、２８…給気ダクト、３０…外気ダクト、３４…ファンフィルタユニット、３６…排気ダクト、３８…風洞、４０…エア取込口、４２…第１フィルタ、４４…第２フィルタ、４６…予熱器、４８…蒸気加湿器、５０、加湿・整流器、５２…冷却器、５４…送風ファン、５６…再熱器、５８…温水供給配管、６０…温水排出配管、６２…温水流量調整バルブ、６４…蒸気トラップ、６６…ノズル管、６６Ａ…ノズル、６８…蒸気供給配管、７０…蒸気流量調整バルブ、７２…エア流、７４…加湿材、７６…水供給ヘッダ、７８…トレー部材、８０…水供給配管、８２…開閉バルブ、８４…冷水供給配管、８６…冷水排出配管、８８…冷水流量調整バルブ、９０…温水供給配管、９２…温水排出配管、９４…温水流量調整バルブ、９６…蒸気トラップ、９８…外気露点温度センサ、１００…外気露点温度調整器、１０２…温度センサ、１０４…温度調整器、１０６…給気温度センサ、１０８…給気露点温度センサ、１１０…給気温度調整器、１１２…給気露点温度調整器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a harmful gas removing device, and more particularly to a harmful gas removing device that removes harmful gas from air supplied to a clean room of a clean room.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a clean room facility such as a semiconductor manufacturing factory, it is necessary to maintain the cleanliness of a clean room in which devices for manufacturing semiconductors are disposed, and the air blown into the clean room or the clean room returns to the clean room. The circulating air passes through a dust filter to remove particles such as dust. However, if harmful gas is contained in the air supplied to the clean room, the semiconductor products have an adverse effect and must be removed. The harmful gas, likely to be contained in the ambient air of the volcano near the semiconductor manufacturing factory SO _X or H _{2 S,} likely to be contained in the outside air near the coast of the semiconductor manufacturing plant N _a, or by evaporation of chemicals used in the semiconductor manufacturing device There are HF, HCl, NH ₃ etc. generated.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a harmful gas removing device for removing harmful gases in a clean room, there is a method of filtering air with a chemical filter as disclosed in Patent Document 1, for example. However, in the case of a chemical filter, the harmful gas removal rate is not sufficient, and the chemical filter on which the harmful gas is adsorbed becomes industrial waste, which poses a problem in treatment.
[0004]
In view of this, the present applicant has disclosed in Patent Document 2 a water contact element for humidifying harmful gas-containing air on the upstream side of the air flow path, and a condensing means for condensing harmful gas components on the downstream side of the air flow path, We have proposed a harmful gas removal device in which steam supply means for supplying steam to humidify air is arranged between the water contact element and the condensation means. Thereby, the harmful gas removal efficiency can be improved as compared with the chemical filter, and the problem of industrial waste can be solved.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 10-174838 A
[Patent Document 2]
JP 2001-87618 A
[Problems to be solved by the invention]
However, with the refinement of semiconductor products, it is required to further increase the harmful gas removal rate, and further improvement of the harmful gas removal device is required.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a harmful gas removal device that can obtain a high harmful gas removal rate and has no problem of industrial waste.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a harmful gas removing apparatus for removing harmful gas components from air taken into an air tunnel from an air intake and discharging the air from an air outlet. A steam humidifier that humidifies the air by spraying steam from a plurality of nozzle pipes arranged in a direction, and is provided in the wind tunnel in the air flow direction of the steam humidifier downstream of the dew point. A cooler that cools the humidifier is provided between the steam humidifier and the cooler, and the air is passed between humidifiers wetted with water to vaporize the water of the humidifier. A humidifier / rectifier for humidifying the air and rectifying the flow of the air.
[0010]
Here, the direction from the air intake port to the air discharge port is defined as the length direction of the wind tunnel, and the radial direction of the wind tunnel is defined as the width direction.
[0011]
The harmful gas removing device of the present invention is characterized in that the humidified air comes into contact with a cooler and is cooled below the dew point, whereby moisture in the air is condensed. Remove harmful gas from inside. Therefore, in order to increase the harmful gas removal efficiency, uniformly humidified air is uniformly distributed over the entire cooler so that there is no dew point temperature unevenness in the cross section in the wind tunnel width direction (hereinafter referred to as “wind tunnel cross section”) immediately before the cooler. It is important that condensation water is generated efficiently in the entire cooler.
[0012]
According to the present invention, by passing air between humidifiers wetted with water between a steam humidifier and a cooler, the water of the humidifier is vaporized to humidify the air, and the air is humidified. Humidifier / rectifier that rectifies the flow of air, the air that has passed through the humidifier / rectifier is uniformly humidified just before the cooler so that there is no dew point temperature unevenness, and the air is rectified by the humidifier / rectifier. Can be applied evenly to the entire cooler. As a result, the uniformly humidified air is effectively cooled by the entire cooler, and dew condensation water is efficiently generated, so that the efficiency of removing harmful gas in the air can be improved. By the way, if a humidifier / rectifier is not provided between the steam humidifier and the cooler, not only will uniform humidification not be sufficient, but also the air flow will be disturbed by spraying steam onto the air. The humidified air does not hit the cooler evenly. As a result, it was found that only about half of the entire cooler contributed to dew condensation.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the humidifier / rectifier includes a corrugated humidifier arranged at regular intervals in the width direction of the wind tunnel so as to be parallel to the air flow direction, and water is supplied to the humidifier. And a water supply header for supplying water. Thus, by making the humidifying material corrugated, the humidifying efficiency and the rectifying efficiency can be increased.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, B / A is 1.8 to 2 when the interval between the plurality of nozzle tubes is A and the interval from the nozzle to the humidifier / rectifier is B. .4. By setting the B / A to be in the range of 1.8 to 2.4 in this manner, uniform humidified air can be formed immediately before the cooler so that there is no uneven dew point temperature.
[0015]
A fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects, the steam is ejected from the nozzle tube in opposition to the flow of air. This makes it easier for the steam to diffuse in the width direction of the wind tunnel, thereby contributing to uniform humidification of the air.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a harmful gas removing device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0017]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a clean room facility provided with the harmful gas removing device of the present invention.
[0018]
As shown in FIG. 1, the clean room equipment 10 mainly includes a clean room building 12 and a harmful gas removing device 14 having an air conditioning function. The interior of the clean room building 12 includes a ceiling chamber 16, a clean room 18 in which semiconductor manufacturing equipment and the like are provided, an underfloor chamber 20, and a return passage 22. The return passage 22 returns the air in the underfloor chamber 20 to the ceiling chamber 16. .
[0019]
A lattice-shaped ceiling frame 24 is provided on the ceiling surface of the clean room 18, and a grating floor 26 is provided on the floor surface of the clean room 18. Then, an air supply duct 28 connected to the harmful gas removing device 14 is connected to the ceiling chamber 16, and harmful gas is removed from air (outside air) taken into the harmful gas removing device 14 from the outside air duct 30, and the setting is performed. The temperature and humidity are adjusted and the ceiling chamber 16 is supplied with air. At a plurality of air outlets 32 of the ceiling frame 24, a fan filter unit 34 (hereinafter, referred to as “FFU 34”) including a fan 34A and a HEPA filter 34B is disposed, and the air in the ceiling chamber 16 is fed into the clean room 18 by the FFU 34. Be blown out. The air blown into the clean room 18 is discharged to the underfloor chamber 20 together with dust in the clean room 18 and harmful gas generated from the apparatus. Part of the air in the underfloor chamber 20 is returned to the outside air duct 30 via the exhaust duct 36 and mixed with the outside air, and the remaining air is circulated to the ceiling chamber 16 through the return passage 22. As a result, the harmful gas is removed from the air supplied to the clean room building 12 and the harmful gas generated from the device in the clean room 18 is removed.
[0020]
FIG. 2 is a side view schematically showing the overall configuration of the harmful gas removing device 14 incorporating an air conditioning function, and FIG. 3 is a top view. In FIG. 3, piping and sensors are omitted.
[0021]
As shown in these drawings, the harmful gas removing device 14 sequentially includes the first filter 42 and the second filter finer than the first filter from the air intake port 40 side of the wind tunnel 38 toward the air discharge port 41. A filter 44, a preheater 46, a steam humidifier 48, a humidifier / rectifier 50, a cooler 52, a blower fan 54, and a reheater 56 are provided.
[0022]
The preheater 46 is configured by flowing hot water through, for example, a coil coil or a panel provided in the wind tunnel 38, and the air taken into the wind tunnel 38 is heated by exchanging heat with the coil or the panel. A hot water supply pipe 58 and a hot water discharge pipe 60 are connected to the preheater 46, a hot water flow control valve 62 is provided in the hot water supply pipe 58, and a steam trap 64 is provided in the hot water discharge pipe 60.
[0023]
The steam humidifier 48 is configured by arranging a plurality of nozzle pipes 66 (three nozzle pipes are shown in FIG. 3) at regular intervals in the width direction of the wind tunnel 38. In each nozzle tube 66, a plurality of nozzles 66A for spraying steam are formed at regular intervals in the longitudinal direction of the nozzle tube 66 (three nozzles are shown in FIG. 1). In the direction opposite to the flow direction, that is, toward the air intake port 40 side. A steam supply pipe 68 is connected to the steam humidifier 48, and a steam flow control valve 70 is provided in the steam supply pipe 68.
[0024]
As shown in FIG. 4, the humidifier / rectifier 50 mainly includes a corrugated humidifying material 74 erected at regular intervals in the width direction of the wind tunnel 38 so as to be parallel to the flow direction of the air flow 72. A water supply header 76 for flowing water down the surface of the humidifying material 74, and a tray member 78 for receiving water droplets falling from the lower end of the humidifying material 74 and discharging the water droplets out of the wind tunnel 38. Not supported by the frame. It is preferable that the humidifying material 74 has high permeability so that the entire humidifying material 74 is uniformly wetted and that water droplets are not scattered by an air flow. Then, the air is uniformly humidified by passing air between the humidifiers 74 whose entire surfaces are wet with water and vaporizing the moisture of the humidifier 74 by the heat of the air. In addition, when the air passes between the humidifiers 74, the flow of the air that is disturbed by the spray of the steam humidifier 48 is rectified. The water supply pipe 80 is connected to the water supply header 76 of the humidifier / rectifier 50, and the water supply pipe 80 is provided with an on-off valve 82 for turning on and off the water supply. The amount of water supplied to the humidifying material 74 is fixed at such an amount that the entire surface of the humidifying material 74 can always be wet, and water amount control is not performed. Perform control.
[0025]
The cooler 52 is configured by flowing cold water through, for example, a coiled coil or panel provided in the wind tunnel 38, and the air taken into the wind tunnel 38 is cooled by exchanging heat with the coiled coil or panel. Thereby, the humidified air comes into contact with the surface of the cooler 52 and is cooled below the dew point to form dew. A chilled water supply pipe 84 and a chilled water discharge pipe 86 are connected to the cooler 52, and a chilled water flow control valve 88 is provided in the chilled water supply pipe 84.
[0026]
A plurality of, for example, two blower fans 54 are provided in the wind tunnel 38 in the vertical direction, and are configured so that the air flow in the wind tunnel 38 is not unevenly distributed.
[0027]
The reheater 56 is provided over the entire cross section of the wind tunnel 38 in the width direction, and is configured by, for example, flowing hot water through the coil or panel, and the air taken into the wind tunnel 38 exchanges heat with the coil or panel. Heating again. A hot water supply pipe 90 and a hot water discharge pipe 92 are connected to the reheater 56, a hot water flow control valve 94 is provided in the hot water supply pipe 90, and a steam trap 96 is provided in the hot water discharge pipe 92.
[0028]
The outside air duct 30 is provided with an outside air dew point temperature sensor 98 for detecting the outside air dew point temperature, and measures the outside air dew point temperature. The measured outside air dew point temperature is input to the outside air dew point temperature controller 100, and the outside air dew point temperature controller 100 controls the open / close valve 82 of the humidifier / rectifier 50 based on the outside air dew point temperature of, for example, 11 ° CDP. I do. Here, the dew point temperature of 11 ° CDP is the dew point temperature when the set temperature of the supply air supplied to the clean room 18 of the clean room building 12 is 23 ° C. and the set humidity is 45%. Accordingly, when the temperature and humidity of the air flowing through the wind tunnel 38 are equal to or higher than the set temperature and the set humidity to be supplied to the clean room 18 of the clean room building 12, the open / close valve 82 is turned off and the passing air is cooled by the cooler 52. The temperature and humidity are set by dehumidification. Conversely, when the temperature and humidity of the air flowing through the wind tunnel 38 are lower than the set temperature and humidity, the cooling air is cooled and dehumidified by the cooler 52 to further lower the set temperature and humidity. Then, the humidifier / rectifier 50 once over-humidifies the air to a set temperature or higher, and then cools and dehumidifies the air in a cooler 52 to reach a set temperature and a set humidity.
[0029]
Further, a temperature sensor 102 for a preheater is provided near the downstream side of the steam humidifier 48 at a vertically lower position of the wind tunnel 38, and the temperature sensor 102 detects the outlet temperature of the preheater 46. Then, the detected temperature is input to the temperature controller 104, and the temperature controller 104 controls the hot water flow rate control valve 62 so that the outlet temperature of the preheater 46 becomes a set temperature, for example, 20 ° CDB (dry bulb temperature). I do. In this case, by providing the temperature sensor 102 in the lower part of the wind tunnel 38 near the downstream side of the steam humidifier 48, the temperature sensor 102 is less likely to be affected by the steam sprayed from the steam humidifier 48. Outlet temperature can be accurately detected. It is more preferable that the temperature sensor 102 be covered with a cover (not shown) so that the steam sprayed from the steam humidifier 48 does not directly hit the temperature sensor 102.
[0030]
Further, the air supply duct 28 is provided with an air supply temperature sensor 106 and a supply air dew point temperature sensor 108 for monitoring the temperature and humidity of the air supply to the clean room building 12. The detected temperature is input to the supply air temperature controller 110, and the supply air temperature controller 110 operates the hot water flow rate adjustment valve 94 of the reheater 56 so that the temperature of the supply air becomes a set temperature, for example, 23 ° CDB. Control. Further, the dew point temperature of the supply air detected by the supply air dew point temperature sensor 108 is input to the supply air dew point temperature controller 112, and the supply air dew point temperature controller 112 sets the dew point temperature of the supply air to a set dew point temperature, for example, A steam flow adjusting valve 70 for adjusting the steam amount of the steam humidifier 48 and a chilled water flow adjusting valve 88 for adjusting the cooling temperature of the cooler 52 are controlled to 10.5 ° CDP. Thereby, the supply air conditioned at the set temperature and the set humidity is supplied to the clean room building 12.
[0031]
Next, the operation of the harmful gas removing device 14 configured as described above will be described using an example in which the outside air temperature in winter is low.
[0032]
Cold air (for example, outside air having a dew point temperature of 5 ° C.) taken from the outside air duct 30 into the wind tunnel 38 of the harmful gas removing device 14 is subjected to coarse dust removal by the first filter 42 and then by the second filter 44. Fine dust is removed. The air from which dust has been removed is heated by a preheater 46 to a set temperature (for example, 20 ° CDB). Thereby, the temperature of the air before humidification can be raised, and the saturated moisture content of the humidified air can be increased. In this case, the temperature sensor 102 for the preheater is provided in the lower part of the wind tunnel 38 near the downstream side of the steam humidifier 48, so that the temperature sensor 102 picks up the steam temperature from the steam humidifier 48 and reduces the temperature of the preheater 46. The temperature controller 104 to be adjusted does not malfunction. Therefore, the amount of hot water to the preheater 46 is not reduced due to a malfunction, so that a decrease in harmful gas removal efficiency due to the low-temperature air having a small amount of saturated water reaching the cooler 52 can be prevented. Further, it is possible to prevent the cold air in winter from directly hitting the cooler 52 to freeze the cooler 52.
[0033]
The air heated to the set temperature is humidified by the steam ejected from the nozzle pipe 66 of the steam humidifier 48. In this case, as shown in FIG. 5, by spraying the steam from the nozzle pipe 66 in a direction opposite to the flow of the air flow 72, the sprayed steam can be diffused in the width direction of the wind tunnel 38. The number of nozzle pipes 66 can improve the humidification efficiency and contribute to uniform humidification of air.
[0034]
Next, the air humidified by the steam humidifier 48 is humidified and rectified by the humidifier / rectifier 50. That is, by passing air between the humidifiers 74 wet with water, the water in the humidifier 74 is vaporized to humidify the air. By performing vaporization humidification after performing humidification in the steam humidifier 48 in this manner, the amount of humidified steam in the steam humidifier 48 can be reduced, and the dew point temperature in the cross section of the wind tunnel 38 immediately before the cooler 52 can be reduced. Uniformly humidified air can be formed without unevenness. In this case, it is preferable that the distribution width of the dew point temperature of the air in the cross section of the wind tunnel 38 be as small as possible around a predetermined temperature (for example, 12.5 ° CDP). Further, by passing air between the humidifiers 74, the turbulence of the air flow in the wind tunnel 38 generated when the steam is sprayed by the steam humidifier 48 is rectified, so that the uniformly humidified air is reduced. It can be applied evenly to the entire cooler 52. In order to effectively exert the functions of the uniform humidification and rectification, as shown in FIGS. 3 and 5, the interval between the plurality of nozzle tubes 66 in the width direction of the wind tunnel 38 is A, and When the distance to the humidifier / rectifier 50 is B, it is preferable to set B / A within the range of 1.8 to 2.4. Thereby, the humidifier is uniformly humidified so that there is no unevenness in the dew point temperature in the cross section of the wind tunnel 38 immediately before the cooler 52, and the air can be evenly applied to the entire cooler 52 by rectification.
[0035]
FIG. 6 shows the cross section of the wind tunnel 38 by checking whether the uniformly humidified air is uniformly hitting the cooler 52 by examining the relationship between the wetted area of the cooler 52 using the cooling coil and B / A. Is a study on how the dew point temperature unevenness changes with B / A. As can be seen from FIG. 6, when B / A is in the range of 1.8 to 2.4, the wet area% of the cooler 52 is approximately 100%. As a result, the uniformly humidified air is effectively cooled by the entire cooler 52 and dew condensation water is efficiently generated, so that the efficiency of removing harmful gas in the air can be improved. Incidentally, in the case of the present invention, the harmful gas removal rate can be made 90% or more. On the other hand, when B / A is less than 1.8 or exceeds 2.4, the wetted area% of the cooler 52 sharply decreases. As a result, the entire cooler 52 is not effectively used for dew condensation of the air, and the efficiency of removing harmful gas in the air is reduced. Therefore, when the width C of the wind tunnel 38 shown in FIG. 3 is increased, it is necessary to maintain the interval between the nozzle tubes 66 at A by increasing the number of nozzle tubes 66 installed.
[0036]
The air from which the harmful gas has been removed by the cooler 52 is set at a set temperature (for example, 23 ° CDB) and a set dew point temperature by adjusting the temperature of the air with the reheater 56 and the humidity with the steam humidifier 48 and the cooler 52. (For example, 10.5 ° CDP) and supplied to the clean room building 12 through the air supply duct 28.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the harmful gas removal apparatus of the present invention, a high harmful gas removal rate can be obtained, and there is no problem of industrial waste.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a clean room facility equipped with a harmful gas removing device of the present invention. FIG. 2 is a side view of a harmful gas removing device of the present invention incorporating an air conditioning function. FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating the structure of a humidifier / rectifier. FIG. 5 is A, where the interval between a plurality of nozzle tubes in the steam ejection direction of the steam humidifier and the width direction of the wind tunnel is A; FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the relationship between B / A when the distance from the nozzle tube to the humidifier / rectifier is B. FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the relationship between B / A and the wetted area of the cooler. Description】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Clean room equipment, 12 ... Clean room building, 14 ... Harmful gas removal apparatus, 16 ... Ceiling chamber, 18 ... Clean room, 20 ... Underfloor chamber, 22 ... Return passage, 24 ... Ceiling frame, 26 ... Grating floor, 28 ... Supply Air duct, 30 ... Outside air duct, 34 ... Fan filter unit, 36 ... Exhaust duct, 38 ... Wind tunnel, 40 ... Air intake port, 42 ... First filter, 44 ... Second filter, 46 ... Preheater, 48 ... Steam Humidifier, 50, humidifier / rectifier, 52 cooler, 54 blower fan, 56 reheater, 58 hot water supply pipe, 60 hot water discharge pipe, 62 hot water flow control valve, 64 steam trap, 66 ... Nozzle pipe, 66A ... Nozzle, 68 ... Steam supply pipe, 70 ... Steam flow control valve, 72 ... Air flow, 74 ... Humidifier, 76 ... Water supply header, 78 ... Tray Members: 80: water supply pipe, 82: open / close valve, 84: cold water supply pipe, 86: cold water discharge pipe, 88: cold water flow control valve, 90: hot water supply pipe, 92: hot water discharge pipe, 94: hot water flow control valve , 96 ... steam trap, 98 ... outside air dew point temperature sensor, 100 ... outside air dew point temperature regulator, 102 ... temperature sensor, 104 ... temperature regulator, 106 ... supply air temperature sensor, 108 ... supply air dew point temperature sensor, 110 ... supply Air temperature controller, 112 ... Supply air dew point temperature controller

Claims

In a harmful gas removal device that removes harmful gas components from the air taken into the wind tunnel from the air intake and discharges it from the air outlet,
A steam humidifier that humidifies the air by spraying steam from a plurality of nozzle tubes arranged in the width direction of the wind tunnel in the wind tunnel,
A cooler that is provided in the wind tunnel in the air flow direction downstream of the steam humidifier and cools the air to a temperature equal to or lower than its dew point;
The air is provided between the steam humidifier and the cooler, and the air is passed between humidifiers wetted with water to vaporize the water of the humidifier to humidify the air and to humidify the air. Humidifier / rectifier that rectifies the flow of
A harmful gas removing device comprising:

The humidifier / rectifier is a corrugated humidifier arranged at regular intervals in the width direction of the wind tunnel so as to be parallel to the air flow direction, and a water supply header for supplying water to the humidifier. The harmful gas removing device according to claim 1, further comprising:

When the interval between the plurality of nozzle tubes is A and the interval between the nozzle tubes and the humidifier / rectifier is B, B / A is set in the range of 1.8 to 2.4. The harmful gas removing device according to claim 1 or 2, wherein:

The harmful gas removing device according to any one of claims 1 to 3, wherein steam is ejected from the nozzle tube in opposition to the flow of the air.