JP2009247954A - 濾過式集塵機およびそれを用いた排ガス除害装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体製造装置から排出された後、加熱処理された排ガス中に含まれる粉塵およびフッ化水素等の除去効率が高く、かつ、フッ化水素等との反応に用いられる消石灰を無駄なく反応させることのできる濾過式集塵機を提供する。
【解決手段】排ガス加熱装置１２からの排ガスＦを受け入れ、この排ガスＦを乾式処理した後、排気ファン１６に導出する本体部２０と、フィルタ２８で濾過された後の排ガスＦの一部をケーシング２４の上部空間２４ｃから下部空間２４ｄに循環排ガスＣＦとして循環させる循環部２２とを有する濾過式集塵機１４において、ケーシング２４の下部空間２４ｄに循環排ガスＣＦを導入する循環用排ガス導入ダクト４６をケーシング２４の底部２４ｂに接続することにより、上記課題を解決することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造装置から排出され、加熱処理された後の排ガス中の粉塵およびフッ化水素等の除去に適した濾過式集塵機およびそれを用いた排ガス除害装置に関する。

半導体や液晶等の製造プロセス（以下、「半導体製造プロセス」という。）では、様々な態様のフッ素化合物が使用されているが、これらフッ素化合物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。このため、使用済みとなったフッ素化合物は、排ガス除害装置において様々な方法で適正に除害処理されている。

このような排ガス除害装置として、例えば、図７に示すように、半導体製造装置Ａから排出された排ガスＦに含まれる粉塵などを入口スクラバＢで除去した後、電熱ヒータ等を備えた排ガス加熱装置Ｃで当該排ガスＦを加熱処理し、加熱処理した排ガスＦを湿式の出口スクラバＤで気液接触によって除害する排ガス除害装置が知られている。

この排ガス除害装置を用いれば、排ガスＦ中のフッ素化合物は、加熱分解によってフッ化水素(ＨＦ)となる。そして、このフッ化水素は出口スクラバＤで水と気液接触することによってフッ酸となり、フッ酸が排水中へと溶解することによって排ガス中からフッ素化合物が除去される。また、排ガス除害装置の出口スクラバＤで排水中へと溶解する物質はフッ化水素のみではなく、加熱分解した排ガスＦ中に混在する塩化水素(ＨＣｌ)および臭化水素(ＨＢｒ)など他の酸性ガスもそれぞれ酸となって溶解する。以下、これらをまとめて「フッ化水素等」あるいは「フッ酸等」と記載する。

ところが、上述したように、水を用いて排ガスＦ中に含まれている粉塵［例えば、シラン（ＳｉＨ₄）の酸化分解によって生成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）］およびフッ化水素等を処理する「湿式処理」では、粉塵やフッ酸等を含んだ排水を別途処理する排水処理装置Ｅを設ける必要があり、排ガス除害装置の設備費用および排ガス処理費用を増大させるという問題があった。

そこで、このような問題に対応するため、図８に示すように、半導体製造装置Ａからの排ガスＦをまず排ガス加熱装置Ｃで加熱処理し、その後、都市ごみ焼却炉の排ガス処理などにおいて広く用いられている濾過式集塵機１（例えば、特許文献１）で排ガスＦ中の粉塵やフッ化水素等を除去する「乾式処理」が考えられる。

特許文献１の濾過式集塵機１は、図９に示すように、内部にフィルタ２を有する集塵機本体３と、排ガス入口管路４と、排ガス出口管路５と、排ガス出口管路５および排ガス入口管路４を互いに連通させる排ガス循環管路６と、排ガス循環管路６に設けられ、排ガス出口管路５から排ガス入口管路４に排ガスＦを循環させる循環ファン７と、排ガス入口管路４に接続され、該排ガス入口管路４に消石灰Ｓを連続的に導入する消石灰導入管路８とで構成されている。

半導体製造装置Ａから排出され、排ガス加熱装置Ｃで加熱処理された後、排ガス入口管路４に導入された排ガスＦに含まれている粉塵は、当該排ガスＦが集塵機本体３内のフィルタ２を通過する際に排ガスＦから濾過される。また、排ガスＦに含まれているフッ化水素は、消石灰導入管路８を介して排ガス入口管路４に導入された消石灰Ｓと、主に集塵機本体３内およびフィルタ２の内面で反応して固体のフッ化カルシウム（ＣａＦ₂）となり［排ガスＦ中の塩化水素は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）となり、また、臭化水素は、臭化カルシウム（ＣａＢｒ₂）となる。以下、これらをまとめて「フッ化カルシウム等」という。］、粉塵と同様に、フィルタ２によって排ガスＦから濾過される。

このように、入口スクラバＢおよび出口スクラバＤに代えて濾過式集塵機１で半導体製造装置Ａからの排ガスＦを乾式処理することにより、排水処理装置Ｅを設ける必要がなくなることから、排ガス除害装置の設備費用および排ガス処理費用を低減させることができる。

加えて、特許文献１の濾過式集塵機１では、集塵機本体３で濾過処理された排ガスＦの一部を循環ファン７および排ガス循環管路６を介して排ガス入口管路４に導入することにより、一度処理された排ガスＦを再び集塵機本体３で処理することになり、１回目の処理で除去されなかった粉塵やフッ化水素等が２回目以降の処理で除去される。これにより、排ガスＦに含まれている粉塵およびフッ化水素等の除去効率をさらに高めることができる。
特開平１０−２０２０３１号公報

しかしながら、特許文献１の濾過式集塵機１では、以下のような問題があった。すなわち、フィルタ２の表面に排ガスＦから濾過された粉塵やフッ化カルシウム等が堆積し、排ガスＦが該フィルタを通過するときの圧力損失が上昇すると、堆積した粉塵やフッ化カルシウムがフィルタの表面から払い落とし装置（図示せず）によって払い落とされ、集塵機本体３の下部に取り付けられたコンベヤ９によって外部に排出されるが、このようにして外部に排出されるものの中には、フッ化水素等と反応が行われないままの消石灰Ｓも相当量含まれており、消石灰Ｓの利用効率が悪いという問題があった。

とりわけ、上述したように、集塵機本体３で処理された排ガスＦの一部を集塵機本体３の入口に循環させている場合、集塵機本体３で処理される排ガスＦ中のフッ化水素等の濃度が低くなることから、フッ化水素等が消石灰Ｓに接触する確率も低くなり、フッ化水素等と接触できないままで集塵機本体から排出される消石灰Ｓの割合がさらに高くなって消石灰Ｓの利用効率がさらに悪くなるという問題があった。

加えて、半導体製造プロセスでは、浮遊粉塵などの濃度が厳格に規制されており、半導体製造装置や排ガス除害装置は、所定の空気清浄度が確保されたクリーンルーム内に配設されるのが一般的である。このため、特許文献１の濾過式集塵機１（都市ごみ焼却炉の排ガス処理用）のように、新品の消石灰Ｓを消石灰導入管路８から連続的に導入し、フィルタ２で濾過された粉塵やフッ化カルシウム等を連続的に排出する方式は、クリーンルーム内の粉塵濃度を上昇させる原因となることから、半導体製造装置用の排ガス除害装置において特許文献１の濾過式集塵機１をそのまま採用することはできず、かかる濾過式集塵機を半導体製造プロセスで使用するためには、新品の消石灰Ｓを予め濾過式集塵機内に収容しておき、新たな消石灰Ｓを導入することなく予め収容された消石灰Ｓを使い切るまで濾過式集塵機を稼働し、消石灰Ｓを使い切った後、濾過式集塵機を停止して濾過された粉塵やフッ化カルシウム等を取り出して再び新品の消石灰Ｓを収容するといった「バッチ式」処理とせざるを得ない。

この「バッチ式」処理では、濾過式集塵機の連続稼働時間をできるだけ長くすることによって、濾過式集塵機の停止時間を相対的に短くすることができ、全体としての稼働効率向上につながる。したがって、半導体製造装置用の排ガス除害装置に用いられる濾過式集塵機における消石灰Ｓの利用効率を向上させることの重要性は、他の用途に用いられる濾過式集塵機における重要性とは比較にならないくらいに大きい。

本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、半導体製造装置から排出された後、加熱処理された排ガス中に含まれる粉塵およびフッ化水素等の除去効率が高く、かつ、フッ化水素等との反応に用いられる消石灰を無駄なく反応させることのできる濾過式集塵機およびそれを用いた排ガス除害装置を提供することにある。

請求項１に記載した発明は、
「（Ａ）内部空間２４ａを有するケーシング２４、
前記ケーシング２４の前記内部空間２４ａを、上部空間２４ｃと、半導体製造装置Ａから排出され、加熱処理された排ガスＦおよび粉状の消石灰Ｓが導入される下部空間２４ｄとに仕切り、前記下部空間２４ｄと前記上部空間２４ｃとを互いに連通する連通孔４０を有する仕切り部材２６、
前記連通孔４０に取り付けられ、前記下部空間２４ｄから前記連通孔４０を介して前記上部空間２４ｃに導かれる前記排ガスＦを濾過するフィルタ２８、
一端が前記ケーシング２４の前記下部空間２４ｄを臨む部分に接続され、前記排ガスＦを前記下部空間２４ｄに導入する排ガス導入ダクト３０、および
一端が前記ケーシング２４の前記上部空間２４ｃを臨む部分に接続され、前記フィルタ２８で濾過された後の前記排ガスＦを前記上部空間２４ｃから導出する排ガス導出ダクト３２を備える本体部２０と、
（Ｂ）前記フィルタ２８で濾過された後の前記排ガスＦの一部を前記上部空間２４ｃから前記下部空間２４ｄに循環させる循環ファン４２、
一端が前記ケーシング２４の前記上部空間２４ｃを臨む部分に接続され、他端が前記循環ファン４２に接続された循環用排ガス導出ダクト４４、および
一端が前記循環ファン４２に接続され、他端が前記下部空間２４ｄを臨む前記ケーシング２４の底部２４ｂに接続された循環用排ガス導入ダクト４６を備える循環部２２とで構成された」ことを特徴とする濾過式集塵機１４である。

本発明に係る濾過式集塵機１４では、循環用排ガス導入ダクト４６が下部空間２４ｄを臨むケーシング２４の底部２４ｂに接続されており、フィルタ２８で濾過された後の排ガスＦの一部は、循環ファン４２によって循環用排ガス導出ダクト４４および循環用排ガス導入ダクト４６を介し、循環排ガスＣＦとしてケーシング２４の底部２４ｂから下部空間２４ｄに導入される。

このため、導入された循環排ガスＣＦによって当該下部空間２４ｄ内の消石灰Ｓは常に攪拌される（もちろん、同時に粉塵やフッ化カルシウムも攪拌されることになる。）ので、下部空間２４ｄに導入された排ガスＦに含まれるフッ化水素と消石灰Ｓとが接触する機会を飛躍的に高めることができる。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の濾過式集塵機１４に関し、「前記循環用排ガス導入ダクト４６の他端側は、複数に分岐されて前記ケーシング２４の底部２４ｂに接続されており、
複数に分岐された前記循環用排ガス導入ダクト４６のそれぞれには、循環させる前記排ガス（循環排ガスＣＦ）の通流量を調節する流量調節手段５０が設けられている」ことを特徴とする。

本発明によれば、複数に分岐された循環用排ガス導入ダクト４６に設けられた流量調節手段５０を制御することにより、ケーシング２４の下部空間２４ｄ内の消石灰Ｓをより効果的に攪拌し、以下に述べるように、下部空間２４ｄに循環された排ガスＦ（以下、これを「循環排ガスＣＦ」という。）に含まれるフッ化水素と消石灰Ｓとが接触する機会をさらに高めることができる。

すなわち、図１に示すように、一方の流量調節手段５０ａを全開にするとともに他方の流量調節手段５０ｂを全閉とし、所定の時間が経過した後、逆に、一方の流量調節手段５０ａを全閉にするとともに他方の流量調節手段５０ｂを全開にする。これを繰り返すことにより、一方の流量調節手段５０ａが全開となっている期間（図１は、この期間の状態を表している。）は、一方の循環用排ガス導入ダクトの端部４６ａ付近の消石灰Ｓや粉塵やフッ化カルシウム等を循環排ガスＣＦで吹き上げて攪拌させることができるが、他方の流量調節手段５０ｂは全閉となっているので、他方の循環用排ガス導入ダクトの端部４６ｂ付近には消石灰Ｓや粉塵やフッ化カルシウムが堆積する。そして、所定の時間が経過した後には、一方の流量調節手段５０ａが全閉となり、他方の流量調節手段５０ｂが全開となるので、先程とは逆に、他方の循環用排ガス導入ダクトの端部４６ｂ付近の消石灰Ｓや粉塵やフッ化カルシウムが攪拌され、一方の循環用排ガス導入ダクトの端部４６ａ付近に消石灰Ｓ等が堆積する。

このように下部空間２４ｄに導入する循環排ガスＣＦの位置を切り替えることによって該下部空間２４ｄ内の排ガスＦの流れを乱すことにより、消石灰Ｓの攪拌をより大きくしてフッ化水素と消石灰Ｓとの接触機会をさらに高めることができる。

請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の濾過式集塵機１４に関し、「前記ケーシング２４の底部２４ｂは、下向きに狭まる複数のすり鉢状部３４で構成されており、複数に分岐された前記循環用排ガス導入ダクト４６のそれぞれが前記各すり鉢状部３４の底部３４ａ、３４ｂに接続されている」ことを特徴とする。

本発明によれば、１つの流量調節手段５０が全閉となっている期間において、消石灰Ｓ等は、その流量調節手段５０に対応するすり鉢状部３４にまとまって堆積する。循環用排ガス導入ダクト４６は、すり鉢状部３４の底部３４ａ、３４ｂに接続されているので、その後、当該流量調節手段５０が全開となったとき、当該すり鉢状部３４にまとまって堆積した消石灰Ｓ等は、循環排ガスＣＦによってすり鉢状部３４の底部３４ａ、３４ｂから上方に向けて一気に吹き飛ばされる。これにより、ケーシング２４の下部空間２４ｄにおけるフッ化水素と消石灰Ｓとの接触機会をより高めることができる。

請求項４に記載した発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の濾過式集塵機１４に関し、「前記フィルタ２８に付着した消石灰Ｓや粉塵を払い落とすための応力を前記フィルタ２８に付与する払い落とし装置が設けられている」ことを特徴とするもので、これにより、フィルタ２８に多量の粉塵が付着して排ガスＦがフィルタ２８を通過するときの圧力損失が過大となり、最悪の場合、フィルタ２８が排ガスＦを濾過できなくなるのを回避することができる。また、定期的に粉塵を払い落とすことにより、排ガスＦがフィルタ２８を通過するときの圧力損失値を管理することができる。

請求項５に記載した発明は、「半導体製造装置Ａから排出された排ガスＦを受け入れ、前記排ガスＦを高温で加熱処理する排ガス加熱装置１２と、
前記排ガス加熱装置１２から排出された前記排ガスＦを受け入れる請求項１ないし４のいずれかに記載の濾過式集塵機１４と、
前記濾過式集塵機１４から排出された前記排ガスＦを外部へ排出する排気ファン１６とを備える排ガス除害装置１０」である。

本発明によれば、半導体製造装置Ａから排出された粉塵およびフッ素化合物を含んだ排ガスＦを排ガス加熱装置１２で加熱処理し、排ガスＦに含まれたフッ素化合物をフッ化水素等にした後、排ガスＦ中の粉塵およびフッ化水素を濾過式集塵機１４で乾式処理により除去することができる。これにより、排水処理装置を設ける必要がなくなることから、排ガス除害装置の設備費用および排ガス処理費用を低減させることができる。

請求項６に記載した発明は、「半導体製造装置Ａから排出された排ガスＦを受け入れ、前記排ガスＦを高温で加熱処理する排ガス加熱装置１２と、
互いに並設され、前記排ガス加熱装置１２から排出された前記排ガスＦを受け入れる一組の請求項１ないし４のいずれかに記載の濾過式集塵機１４ａ、１４ｂと、
前記濾過式集塵機１４から排出された前記排ガスＦを外部へ排出する排気ファン１６と、
前記各濾過式集塵機１４の前記排ガス導入ダクト３０および前記排ガス導出ダクト３２にそれぞれ設けられ、前記各排ガス導入ダクト３０および前記各排ガス導出ダクト３２の流路を開閉する流路開閉手段５２と、
一方の前記濾過式集塵機１４ａとこれの上流側に設けられた前記流路開閉手段５２との間における前記排ガス導入ダクト３０と、他方の前記濾過式集塵機１４ｂとこれの下流側に設けられた前記流路開閉手段５２との間における前記排ガス導出ダクト３２とを互いに連通する第１の連通ダクト５４ａと、
一方の前記濾過式集塵機１４ａとこれの下流側に設けられた前記流路開閉手段５２との間における前記排ガス導出ダクト３２と、他方の前記濾過式集塵機１４ｂとこれの上流側に設けられた前記流路開閉手段５２との間における前記排ガス導入ダクト３０とを互いに連通する第２の連通ダクト５４ｂと、
前記第１および第２の連通ダクト５４ａ、５４ｂにそれぞれ設けられ、前記第１および第２の連通ダクト５４ａ、５４ｂの流路を開閉する連通ダクト流路開閉手段５６とを備える排ガス除害装置１０」である。

本発明によれば、上記請求項５に記載の排ガス除害装置１０と同様に、排水処理装置を設ける必要がなくなることから、排ガス除害装置１０の設備費用および排ガス処理費用を低減させることができる。

加えて、流路開閉手段５２および連通ダクト流路開閉手段５６の全閉あるいは全開状態を適宜切り替えることにより、一組の濾過式集塵機１４ａ、１４ｂを互いに並列に接続させ、あるいは直列に接続させることができる。これにより、乾式処理すべき排ガス量が多い場合は、一組の濾過式集塵機１４ａ、１４ｂを互いに並列に接続させて大量の排ガスＦに対応させることができ、排ガスＦ中の粉塵やフッ化水素等の濃度が高い場合や、排気ファン１６から排ガス除害装置１０の外部に排出される排ガスＦ中の粉塵やフッ化水素等の濃度を極めて低くする必要がある場合は、一組の濾過式集塵機１４ａ、１４ｂを直列に接続させ、排ガスＦを２台の濾過式集塵機１４ａ、１４ｂで連続的に乾式処理して対応することができる。

また、一組の濾過式集塵機１４ａ、１４ｂを直列に接続させる場合には、図４に示すように、排ガスＦをまず「第１の濾過式集塵機１４ａ」に通した後「第２の濾過式集塵機１４ｂ」に通すという経路（経路Ａ）と、図５に示すように、「第２の濾過式集塵機１４ｂ」に通した後「第１の濾過式集塵機１４ａ」に通すという経路（経路Ｂ）とを切り替えることができ、消石灰Ｓをより無駄なく使用することのできる排ガス除害装置１０の運転が可能となる。

このようにすれば、導入される排ガスＦ中のフッ化水素等の濃度が低い方の濾過式集塵機１４で使用されて大量に残っている消石灰Ｓを、経路を切り替えた後は、導入される排ガスＦ中のフッ化水素等の濃度が高い方の濾過式集塵機１４で使用することになるので、消石灰Ｓを無駄なく使用することができるだけでなく、導入される排ガスＦ中のフッ化水素等の濃度が低い方の濾過式集塵機１４には常に新品の消石灰Ｓが使用されているので、フッ化水素等の濃度が低くてもフッ化水素等が消石灰Ｓと接触する機会を極大化させることができ、消石灰Ｓを無駄なく使用することができるとともに、最終的に排ガス除害装置１０から排出されるフッ化水素等の濃度を極小化することができる。

本発明によれば、下部空間に導入された排ガスに含まれるフッ化水素等と消石灰との接触機会を飛躍的に高くして、半導体製造装置からの排ガス中に含まれる粉塵およびフッ化水素等の除去効率が高く、かつ、フッ化水素等との反応に用いられる消石灰を無駄なく反応させることのできる濾過式集塵機およびそれを用いた排ガス除害装置を提供することができる。

以下、本発明を図示実施例にしたがって説明する。本発明を適用した排ガス除害装置１０は、半導体や液晶等を製造する半導体製造装置Ａから排出され、粉塵やフッ素化合物等を含む排ガスＦを除害するための装置であり、一例を示すと、図１および図２に示すように、大略、排ガス加熱装置１２と、互いに並列に接続された一組の濾過式集塵機１４ａ、１４ｂと、排気ファン１６とで構成されている。

排ガス加熱装置１２は、半導体製造装置Ａから排出された排ガスＦを受け入れ、この排ガスＦを空気や水分の存在下において高温で加熱処理するものである。排ガスＦを高温で加熱処理することにより、例えば、下記式（１）および（２）のような反応が行われる。
ＳｉＨ₄＋２Ｏ₂→ＳｉＯ₂（粉塵）＋２Ｈ₂Ｏ …式（１）
２ＮＦ₃＋３Ｈ₂Ｏ→６ＨＦ（フッ化水素）＋Ｎ₂Ｏ₃ …式（２）

なお、排ガスＦを加熱する熱源としては、電気ヒータ、大気圧プラズマあるいは燃料バーナなどを用いることができる。

互いに並設された一組の濾過式集塵機１４ａ、１４ｂ（もちろん、濾過式集塵機１４の台数は１台でもよいし、３台以上を一組として使用してもよい。）は、排ガス加熱装置１２で加熱処理された排ガスＦを受け入れ、当該排ガスＦに含まれる粉塵やフッ化水素等を乾式処理するための装置であり、それぞれ、図１に示すように、大略、本体部２０と、循環部２２とで構成されている。

本体部２０は、ケーシング２４と、仕切り部材２６と、フィルタ２８と、排ガス導入ダクト３０と、排ガス導出ダクト３２と、必要に応じて設けられる払い落とし装置３３とを備えている。

ケーシング２４は、ステンレスなどの鋼板（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、内部空間２４ａを有する箱状体であり、その底部２４ｂには、下向きに狭まる２つのすり鉢状部３４（もちろん、すり鉢状部３４の数は２つに限定されるものではなく、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。）が形成されている。また、ケーシング２４の下部側面には、排ガス導入ダクト３０の一端が接続される排ガス導入ダクト接続孔３６が設けられており、天井面縁部近傍には、排ガス導出ダクト３２の一端が接続される排ガス導出ダクト接続孔３８が設けられており、さらに、ケーシング２４の上部側面には、後述する循環用排ガス導出ダクト４４が接続される循環用排ガス導出ダクト接続孔４８が設けられている。

なお、ケーシング２４の内面や、後述する仕切り部材２６、排ガス導入ダクト３０あるいは他のダクト内面には、排ガスＦに含まれる、或いは、当該排ガスＦの分解によって生じるフッ酸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。

仕切り部材２６は、ケーシング２４の内部空間２４ａの略中間部において水平方向に架設され、ケーシング２４の内部空間２４ａを上部空間２４ｃと下部空間２４ｄ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。）の部材であり、その表面には上部空間２４ｃと下部空間２４ｄとを互いに連通する複数の連通孔４０が設けられている。

フィルタ２８は、耐熱性を有する（例えば、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）製であれば、耐熱温度は２６０℃以下となる。）繊維を用いた不織布（フェルト）で底部２８ａが開口する細長い袋状に形成されており、当該底部２８ａが仕切り部材２６の連通孔４０に対し、排ガスＦのリークがないように密着して取り付けられている。なお、本実施例では、３本のフィルタ２８が用いられているが、フィルタ２８の本数は当然３本に限られることはなく、処理すべき排ガスＦの流量や排ガスＦ中の粉塵やフッ化水素等の濃度に応じてフィルタ２８の本数を設定することができる。また、フィルタ２８の長さも、排ガスＦ中の粉塵やフッ化水素等の濃度、あるいはケーシング２４の上部空間２４ｃの高さに応じて設定することができる。また、フィルタ２８は、排ガスＦの通流方向（つまり、図１中、下から上）と同じ方向に配設してもよいし（図１は、この態様を示している。）、排ガスＦの通流方向とは逆の方向（つまり、図１であれば、上から下向き）に配設してもよい。ただし、逆の方向に配設する場合は、排ガスＦの風圧に抗してフィルタ２８の形状を維持するための骨組み（図示せず。一般には、「リテーナ」とよばれる。）をフィルタ２８内に挿入しておく必要がある。

排ガス導入ダクト３０は、排ガス加熱装置１２で処理した排ガスＦをケーシング２４の下部空間２４ｄに導くステンレス製のパイプであり、上述したように、その一端がケーシング２４の排ガス導入ダクト接続孔３６に接続されており、他端が排ガス加熱装置１２の排ガス排出口（図示せず）に接続されている。なお、排ガスＦの流量が多い場合は、パイプではなく、ステンレス鋼板製の角筒状ダクトを用いてもよい。

排ガス導出ダクト３２は、フィルタ２８によって濾過された後、上部空間２４ｃに導入された排ガスＦをケーシング２４の上部空間２４ｃから排気ファン１６に導くステンレス製パイプであり、上述したように、その一端がケーシング２４の排ガス導出ダクト接続孔３８に接続されており、他端が排気ファン１６に接続されている。なお、排ガス導出ダクト３２も排ガス導入ダクト３０と同様、排ガスＦの流量が多い場合は、パイプではなく、ステンレス鋼板製の角筒を用いてもよい。

払い落とし装置３３は、フィルタ２８に付着した粉塵やフッ化カルシウム等を払い落とすためにフィルタ２８に応力を付与する装置であり、図１にはその一例として、モータ３３ａと、モータ３３ａから垂設された回転軸３３ｂと、回転軸３３ｂの先端側に取り付けられた矩形板状のパドル３３ｃとで構成されたものを示している。また、パドル３３ｃの水平方向幅は、フィルタ２８同士の間隔よりもやや大きく設定されている。このため、モータ３３ａを作動させると、回転軸３３ｂが回転すると同時にパドル３３ｃも回転し、該パドル３３ｃの両端部が周期的にフィルタ２８に接触してフィルタ２８の外表面を押圧し、フィルタ２８を変形させる。つまり、パドル３３ｃによってフィルタ２８に応力が付与され、フィルタ２８の内部に堆積した粉塵やフッ化カルシウム等を払い落とすことができる。

なお、本実施例では、パドル３３ｃを直接フィルタ２８に接触させることによりフィルタ２８を変形させて粉塵やフッ化カルシウム等を払い落としているが、高圧の圧縮空気を定期的にフィルタ２８に吹き付けることにより、圧縮空気の勢いでフィルタ２８を変形させて粉塵やフッ化カルシウム等を払い落としてもよいし、偏心モータ等を用いた振動発生装置を用いてフィルタ２８に振動を与えることにより、フィルタ２８から粉塵やフッ化カルシウム等を払い落としてもよい。

循環部２２は、フィルタ２８で濾過された後の排ガスＦの一部をケーシング２４の上部空間２４ｃから下部空間２４ｄに循環排ガスＣＦとして循環させる部分であり、循環ファン４２と、循環用排ガス導出ダクト４４と、循環用排ガス導入ダクト４６とを備えている。

循環ファン４２は、フィルタ２８で濾過された後の排ガスＦの一部をケーシング２４の上部空間２４ｃから下部空間２４ｄに循環させるターボ型ファン（もちろん、ファン形式はこれに限られず、他の遠心ファンあるいは軸流ファンを使用することもできる。）であり、排ガス導入ダクト３０からケーシング２４の下部空間２４ｄに導入される排ガス量の約１０倍（標準状態換算）の排ガスＦを循環させることのできる定格能力を有している。

循環用排ガス導出ダクト４４は、濾過式集塵機１４で乾式処理された排ガスＦをケーシング２４の上部空間２４ｃから循環ファン４２に導くステンレス製パイプであり、その一端がケーシング２４の側面上端部に設けられた循環用排ガス導出ダクト接続孔４８に接続されており、他端が循環ファン４２の吸気口４２ａに接続されている。なお、排ガスＦの流量が多い場合は、パイプではなく、ステンレス鋼板製の角筒状ダクトを用いてもよい。

循環用排ガス導入ダクト４６は、循環ファン４２から送り出された排ガスＦをケーシング２４の下部空間２４ｄに導くステンレス製パイプであり、その一端は、循環ファン４２の排気口４２ｂに接続されている。また、循環用排ガス導入ダクト４６の他端側は、２つに分岐されており、分岐された循環用排ガス導入ダクトの端部４６ａ、４６ｂのそれぞれは、ケーシング２４における２つのすり鉢状部３４の底部３４ａ、３４ｂに接続されている。

また、分岐された循環用排ガス導入ダクトの端部４６ａ、４６ｂには、それぞれ循環させる排ガスＦの通流量を調節する流量調節手段５０として電動ボール弁（もちろん、他形式のバルブ、あるいはダンパであってもよい。）が設けられており、一方の流量調節手段５０ａが全開で、かつ、他方の流量調節弁５０ｂが全閉の状態（図１はこの状態を示している。）と、一方の流量調節手段５０ａが全閉で、かつ、他方の流量調節弁５０ｂが全開の状態とを、図示しないタイマーからの指示により、所定の時間毎に交互に繰り返すようになっている。なお、流量調節手段５０の動作パターンはこれに限られるものではなく、両方の流量調節手段５０が閉まっている状態、あるいは両方の流量調節手段５０が開いている状態が一連の動作パターン中に存在してもよい。

各濾過式集塵機１４ａ、１４ｂの排ガス導入ダクト３０および排ガス導出ダクト３２には、図２に示すように、排ガス導入ダクト３０あるいは排ガス導出ダクト３２における排ガスＦの通流あるいは遮断を行う流路開閉手段５２としてのボール弁（もちろん、他形式のバルブ、あるいはダンパであってもよく、手動、電動あるいは空動など、どのような動作手段であってもよい。）が設けられている。

一組の濾過式集塵機１４ａ、１４ｂのうち、第１の濾過式集塵機１４ａとこれの上流側に設けられた流路開閉手段５２（つまり、第１の濾過式集塵機１４ａの排ガス導入ダクト３０に取り付けられた流路開閉手段５２）との間における排ガス導入ダクト３０と、第２の濾過式集塵機１４ｂとこれの下流側に設けられた流路開閉手段５２（つまり、第２の濾過式集塵機１４ｂの排ガス導出ダクト３２に取り付けられた流路開閉手段５２）との間における排ガス導出ダクト３２とは、第１の連通ダクト５４ａによって互いに連通されている。

また、第１の濾過式集塵機１４ａとこれの下流側に設けられた流路開閉手段５２（つまり、第１の濾過式集塵機１４の排ガス導出ダクト３２に取り付けられた流路開閉手段５２）との間における排ガス導出ダクト３２と、第２の濾過式集塵機１４ｂとこれの上流側に設けられた流路開閉手段５２（つまり、第２の濾過式集塵機１４の排ガス導入ダクト３０に取り付けられた流路開閉手段５２）との間における排ガス導入ダクト３０とは、第２の連通ダクト５４ｂによって互いに連通されている。

第１の連通ダクト５４ａおよび第２の連通ダクト５４ｂには、第１の連通ダクト５４ａあるいは第２の連通ダクト５４ｂにおける排ガスＦの通流あるいは遮断を行う連通ダクト流路開閉手段５６が設けられている。

排気ファン１６は、濾過式集塵機１４の排ガス導出ダクト３２に接続されており、この排気ファン１６が稼働することにより、排ガス除害装置１０の内部における排気ファン１６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、排ガスＦや排ガスＦ中の粉塵あるいはフッ素化合物等が誤って排ガス除害装置１０から外部へ漏れ出すことがない。

次に、排ガス除害装置１０の作用について説明する。半導体製造装置Ａから排出された排ガスＦは、排ガス加熱装置１２内に導入されて加熱されることにより、上述したように、シランなどの有害物質が酸化分解されて二酸化ケイ素となり、あるいはフッ化窒素が分解されてフッ化水素となり、それぞれ無害化される。

排ガス加熱装置１２で加熱処理された排ガスＦは、濾過式集塵機１４に導入されるが、その導入経路は、濾過式集塵機１４の排ガス導入ダクト３０あるいは排ガス導出ダクト３２に設けられた流路開閉手段５２、および連通ダクト５４ａ、５４ｂに設けられた連通ダクト流路開閉手段５６を操作して、それぞれの通流あるいは遮断状態を設定することにより切り替えられる。図２では、第１の濾過式集塵機１４ａの排ガス導入ダクト３０および排ガス導出ダクト３２に設けられた流路開閉手段５２のみが通流状態となっており、他の流路開閉手段５２および連通ダクト流路開閉手段５６は遮断状態になっており、また、排ガス加熱装置１２からの排ガスＦは、全て第１の濾過式集塵機１４に導入されるようになっている（他の導入経路の場合については後述する）。

また、第１の濾過式集塵機１４におけるケーシング２４の下部空間２４ｄには、予め新品の消石灰Ｓが収容されており（図１参照）、濾過式集塵機１４のメインスイッチ（図示せず）をオンにすると、循環ファン４２が起動してケーシング２４の上部空間２４ｃから下部空間２４ｄに排ガスＦ（この段階では、濾過式集塵機１４にまだ排ガスＦが導入されていないので、厳密にいえば、前回の停止時において上部空間２４ｃに残存していた排ガスＦ）を循環させる。このとき、２つに分岐された循環用排ガス導入ダクト４６に設けられた２つの流量調節手段５０は、上述したように、一方の流量調節手段５０ａが全開で、かつ、他方の流量調節弁５０ｂが全閉の状態と、一方の流量調節手段５０ａが全閉で、かつ、他方の流量調節弁５０ｂが全開の状態とを、所定の時間毎に交互に繰り返すようになっていることから、循環ファン４２からの排ガスＦは、ケーシング２４における２つのすり鉢状部３４のうち、一方の底部３４ａから噴き出す状態と、他方の底部３４ｂから噴き出す状態とを交互に繰り返すことになる。

排ガス加熱装置１２で加熱処理された後、排ガス導入ダクト３０を通って第１の濾過式集塵機１４ａにおけるケーシング２４の下部空間２４ｄに導入された排ガスＦは、循環ファン４２からの排ガスＦによって攪拌された消石灰Ｓを巻き込みつつ、仕切り部材２６の連通孔４０を通ってフィルタ２８内に入り込み、フィルタ２８を通過する際に排ガスＦから粉塵や、排ガスＦ中のフッ化水素等が消石灰Ｓと反応して生成されたフッ化カルシウム等や、未反応の消石灰Ｓが濾過されてフィルタ２８の内面に付着し、堆積する。

フィルタ２８で濾過された排ガスＦは、ケーシング２４の上部空間２４ｃに入り、一部の排ガスＦは、循環排ガスＣＦとして循環ファン４２によって再びケーシング２４の下部空間２４ｄに導入され、残部の排ガスＦは、排ガス導出ダクト３２を通って排気ファン１６に入り、排気ファン１６から排ガス除害装置１０の外部へ排出される。

排ガス加熱装置１２で加熱処理された排ガスＦを濾過式集塵機１４へ導入する際の他の導入経路について、以下に説明する。

図３では、第１の濾過式集塵機１４ａの排ガス導入ダクト３０および排ガス導出ダクト３２に設けられた流路開閉手段５２と、第２の濾過式集塵機１４ｂの排ガス導入ダクト３０および排ガス導出ダクト３２に設けられた流路開閉手段５２とが通流状態になっており、２つの連通ダクト流路開閉手段５６が共に遮断状態になっている。このように２つの濾過式集塵機１４ａ、１４ｂを互いに並列に接続する導入経路によれば、排ガス加熱装置１２で加熱された排ガスＦは、第１の濾過式集塵機１４ａと第２の濾過式集塵機１４ｂとに分かれて乾式処理されるので、処理すべき排ガスＦの量が多い場合に対応することができる。

図４では、第１の濾過式集塵機１４ａの排ガス導入ダクト３０に設けられた流路開閉手段５２と、第２の濾過式集塵機１４ｂの排ガス導出ダクト３２に設けられた流路開閉手段５２と、第２の連通ダクト５４ｂに設けられた連通ダクト流路開閉手段５６とが通流状態になっており、残りの流路開閉手段５２および連通ダクト流路開閉手段５６は遮断状態になっている。このように２つの濾過式集塵機１４ａ、１４ｂを直列に接続する導入経路（経路Ａ）によれば、排ガス加熱装置１２で加熱された排ガスＦは、第１の濾過式集塵機１４ａで処理された後、さらに第２の濾過式集塵機１４ｂで処理されるので、排ガスＦ中の粉塵やフッ化水素等の濃度が高い場合や排気ファン１６から排ガス除害装置１０の外部へ排出される排ガスＦ中の粉塵やフッ化水素等の濃度を極めて低くする必要がある場合など、粉塵やフッ化水素等の除去効率を極大化させる必要がある場合に対応することができる。

図５も、２つの濾過式集塵機１４を直列に接続する導入経路を示すものであるが、図４の場合とは逆に、排ガス加熱装置１２で加熱された排ガスＦは、第２の濾過式集塵機１４で処理された後、さらに第１の濾過式集塵機１４で処理されるようになっている（経路Ｂ）。

排ガス除害装置１０を経路Ａで所定の期間運転させた後、経路Ａから経路Ｂに切り替えるとき、粉塵およびフッ化水素等の濃度が高い排ガスＦが導入されていた第１の濾過式集塵機１４ａ内に蓄積された粉塵およびフッ化カルシウム等を取り出すとともに新品の消石灰Ｓに入れ替え、第２の濾過式集塵機１４ｂはそのままで継続稼働させる。そして、経路Ｂで所定の期間稼働させた後、再び経路Ａに切り替えるときには、第２の濾過式集塵機１４ｂ内に蓄積された粉塵およびフッ化カルシウム等を取り出して新品の消石灰Ｓに入れ替え、第１の濾過式集塵機１４ａはそのままで継続稼働させる。

これにより、上述したように、導入される排ガスＦ中のフッ化水素等の濃度が低い方の濾過式集塵機１４で使用されて大量に残っている消石灰Ｓを、経路を切り替えた後は、導入される排ガスＦ中のフッ化水素等の濃度が高い方の濾過式集塵機１４で使用することになるので、消石灰Ｓを無駄なく使用することができるだけでなく、導入される排ガスＦ中のフッ化水素等の濃度が低い方の濾過式集塵機１４には常に新品の消石灰Ｓが使用されているので、フッ化水素等の濃度が低くてもフッ化水素等が消石灰Ｓと接触する機会を極大化させることができ、消石灰Ｓを無駄なく使用することができるとともに、最終的に排ガス除害装置１０から排出されるフッ化水素等の濃度を極小化することができる。

なお、濾過式集塵機１４に接続する全てのダクトについて、図６に示すように、各ダクトの濾過式集塵機１４に接続された側の端部に対して、その反対側の端部を高い位置に配設し、該反対側の端部に、各ダクトを回転させることなく、自身を回転させるだけで各ダクトの接合または取り外しが可能なユニオン継手６０を取り付けるようにしてもよい。

このようにすれば、濾過された粉塵やフッ化カルシウム等を取り出して新しい消石灰Ｓと交換する際に、濾過式集塵機１４の下部空間２４ｄ内の粉塵等がこぼれてクリーンルーム内に飛散するおそれを極小化することができる。

本発明の濾過式集塵機を示す概念図である。 本発明の排ガス除害装置を示すブロック図である。 一組の濾過式集塵機への他の導入経路を示す図である。 一組の濾過式集塵機への他の導入経路を示す図である。 一組の濾過式集塵機への他の導入経路を示す図である。 本発明の濾過式集塵機の他の実施例を示す概念図である。 従来の排ガスの湿式処理フローを示すブロック図である。 従来の排ガスの乾式処理フローを示すブロック図である。 従来の濾過式集塵機を示す概念図である。

符号の説明

１０…排ガス除害装置
１２…排ガス加熱装置
１４…濾過式集塵機
１６…排気ファン
２０…本体部
２２…循環部
２４…ケーシング
２４ａ…内部空間
２４ｂ…底部
２４ｃ…上部空間
２４ｄ…下部空間
２６…仕切り部材
２８…フィルタ
３０…排ガス導入ダクト
３２…排ガス導出ダクト
３３…払い落とし装置
３４…すり鉢状部
３６…排ガス導入ダクト接続孔
３８…排ガス導出ダクト接続孔
４０…連通孔
４２…循環ファン
４４…循環用排ガス導出ダクト
４６…循環用排ガス導入ダクト
４８…循環用排ガス導出ダクト接続孔
５０…流量調節手段
５２…流路開閉手段
５４…連通ダクト
５６…連通ダクト流路開閉手段
６０…ユニオン継手

Claims (6)

1. 内部空間を有するケーシング、
   前記ケーシングの前記内部空間を、上部空間と、半導体製造装置から排出され、加熱処理された排ガスおよび粉状の消石灰が導入される下部空間とに仕切り、前記下部空間と前記上部空間とを互いに連通する連通孔を有する仕切り部材、
   前記連通孔に取り付けられ、前記下部空間から前記連通孔を介して前記上部空間に導かれる前記排ガスを濾過するフィルタ、
   一端が前記ケーシングの前記下部空間を臨む部分に接続され、前記排ガスを前記下部空間に導入する排ガス導入ダクト、および
   一端が前記ケーシングの前記上部空間を臨む部分に接続され、前記フィルタで濾過された後の前記排ガスを前記上部空間から導出する排ガス導出ダクトを備える本体部と、
   前記フィルタで濾過された後の前記排ガスの一部を前記上部空間から前記下部空間に循環させる循環ファン、
   一端が前記ケーシングの前記上部空間を臨む部分に接続され、他端が前記循環ファンに接続された循環用排ガス導出ダクト、および
   一端が前記循環ファンに接続され、他端が前記下部空間を臨む前記ケーシングの底部に接続された循環用排ガス導入ダクトを備える循環部とで構成されたことを特徴とする濾過式集塵機。
2. 前記循環用排ガス導入ダクトの他端側は、複数に分岐されて前記ケーシングの底部に接続されており、
   複数に分岐された前記循環用排ガス導入ダクトのそれぞれには、循環させる前記排ガスの通流量を調節する流量調節手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の濾過式集塵機。
3. 前記ケーシングの底部は、下向きに狭まる複数のすり鉢状部で構成されており、複数に分岐された前記循環用排ガス導入ダクトのそれぞれが前記各すり鉢状部の底部に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の濾過式集塵機。
4. 前記フィルタに付着した消石灰や粉塵を払い落とすための応力を前記フィルタに付与する払い落とし装置が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の濾過式集塵機。
5. 半導体製造装置から排出された排ガスを受け入れ、前記排ガスを高温で加熱処理する排ガス加熱装置と、
   前記排ガス加熱装置から排出された前記排ガスを受け入れる請求項１ないし４のいずれかに記載の濾過式集塵機と、
   前記濾過式集塵機から排出された前記排ガスを外部へ排出する排気ファンとを備える排ガス除害装置。
6. 半導体製造装置から排出された排ガスを受け入れ、前記排ガスを高温で加熱処理する排ガス加熱装置と、
   互いに並設され、前記排ガス加熱装置から排出された前記排ガスを受け入れる一組の請求項１ないし４のいずれかに記載の濾過式集塵機と、
   前記濾過式集塵機から排出された前記排ガスを外部へ排出する排気ファンと、
   前記各濾過式集塵機の前記排ガス導入ダクトおよび前記排ガス導出ダクトにそれぞれ設けられ、前記各排ガス導入ダクトおよび前記各排ガス導出ダクトの流路を開閉する流路開閉手段と、
   一方の前記濾過式集塵機とこれの上流側に設けられた前記流路開閉手段との間における前記排ガス導入ダクトと、他方の前記濾過式集塵機とこれの下流側に設けられた前記流路開閉手段との間における前記排ガス導出ダクトとを互いに連通する第１の連通ダクトと、
   一方の前記濾過式集塵機とこれの下流側に設けられた前記流路開閉手段との間における前記排ガス導出ダクトと、他方の前記濾過式集塵機とこれの上流側に設けられた前記流路開閉手段との間における前記排ガス導入ダクトとを互いに連通する第２の連通ダクトと、
   前記第１および第２の連通ダクトにそれぞれ設けられ、前記第１および第２の連通ダクトの流路を開閉する連通ダクト流路開閉手段とを備える排ガス除害装置。
   
   

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