JP2881210B2

JP2881210B2 - 有毒性排ガスの処理方法及び装置

Info

Publication number: JP2881210B2
Application number: JP1189351A
Authority: JP
Inventors: 則行米田; 憲男岩本; 英彦工藤; 宗和中村; 秀人石川; 弘治河合; 芳文森
Original assignee: CHODA KAKO KENSETSU KK; Sony Corp
Current assignee: CHODA KAKO KENSETSU KK; Sony Corp
Priority date: 1989-07-21
Filing date: 1989-07-21
Publication date: 1999-04-12
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: JPH0352616A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、アルシン（AsH₃）、ホスフィン（PH₃）、
ジボラン（B₂H₆）、モノシラン（SiH₄）等で代表される
有毒性ガスを無害化するための処理装置に関するもので
ある。

（従来技術及びその問題点）半導体製造工程からは、前記した如きガス状の有毒性
物質を含む有毒性排ガスが生成する。このような有毒性
排ガスは人体に対する毒性が極めて高いので、その大気
への放出に際しては、それに含まれる有毒性物質の完全
除去が要求される。

排ガス中に含まれる有毒性物質を除去するための有効
な方法の１つとして、燃焼法が知られている（特開昭62
−134414号、特開昭62−152517号）。この方法は、排ガ
ス中の有毒性物質を燃焼条件で酸化分解し、単体元素や
酸化物の固体状物質に変換させて除去する方法である。

この固体状物質も有毒であるため完全に燃焼ガス中か
ら除去されなければならないが、生成される固体状物質
は、気相で生成されるためサブミクロンサイズの微粉末
であることから、通常の数ミクロンサイズの微粉末に比
し燃焼ガス中のこの固体微粉末を燃焼ガスから完全除去
するのに著しい困難が生じる。本発明者らは、先に、こ
のような固体微粉末から効率よく除去するために、燃焼
炉内壁に水膜を流化させ、この水膜に固体微粉末を捕捉
吸収させる一連の有毒性排ガスの燃焼処理方法及び装置
を提案している（特願昭63−218389号、特願昭63−2849
30号）。

ところで、前記した如き有毒性排ガスの燃焼処理にお
いては、装置トラブルが起ったり、有毒性排ガスの燃焼
状況に異常が生じたり等して、有毒性排ガスが未処理の
まま大気へ放出されると大きな公害問題を生じる。従っ
て、有毒性排ガスの燃焼処理装置は、このようなことに
対拠し得るようなものでなければならない。従来の装置
では、装置トラブルが生じた場合、有毒性排ガスを多量
の空気で希釈して大気を放出する対策がとられている程
度で、未だ完全なものとは言えない。

（発明の課題）本発明は、装置トラブルが生じた時でも有毒性排ガス
を安全に無害化処理し得る有毒性排ガスの処理方法及び
装置を提供することをその課題とする。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、前記課題を解決すべき鋭意研究を重ね
た結果、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、有毒性排ガス配管に切換バル
ブを２つ設置し、その一方を吸着処理装置に接続させ、
他の一方を逆火防止装置を介して燃焼処理装置に接続さ
せた有毒性排ガス処理装置を用いる有毒性排ガスの処理
方法であって、平常時には吸着処理装置に接続する切換
バルブを閉にし、燃焼処理装置に接続する切換バルブを
開にして有毒性排ガスの燃焼処理を行い、一方、少なく
とも燃焼処理装置系の圧力に異常上昇を生じた時、燃焼
装置の燃焼炉内の火炎が消失した時又は燃焼処理装置か
ら排出される燃焼排ガス中に可燃性ガスを検知した燃焼
処理装置に接続する切換バルブを閉にし、吸着処理装置
に接続する切換バルブを開にして有毒性排ガスを吸着処
理することを特徴とする有毒性排ガスの処理方法が提供
される。

また、本発明によれば、有毒性排ガス配管と、該配管
と燃焼処理装置との間に切換バルブを介して接続する有
毒性排ガス吸着処理装置と、該配管に切換バルブ及び逆
火防止装置を介して接続する有毒性排ガス燃焼処理装置
と、該燃焼処理装置に接続する除塵フィルターと、該配
管と該燃焼処理装置との間の配管に付設された該配管内
の圧力の異常上昇を検知する圧力センサーと、該燃焼処
理装置の燃焼炉に付設された炉内火炎の消失を検知する
火炎検知センサーと、該燃焼処理装置と該除塵フィルタ
ーとの間の配管に付設された可燃性ガスセンサーと、前
記各センサーにより検知された異常信号に基づいて、前
記燃焼処理装置に連絡する切換バルブを閉じ、前記吸着
処理装置に連絡する切換バルブを開放させる制御装置と
からなる有毒性排ガスの処理装置が提供される。

本発明で処理対象とする有毒性排ガスは、燃焼処理に
より固体微粉末を生成するような有毒性ガスを含むもの
である。このような有毒性ガスの代表例としては、アル
シン、ホスフィン、ジボラン、セレン化水素、モノシラ
ン、クロロシラン、トリメチルガリウム、トリメチルイ
ンジウム、トリメチルアルミニウム等の周期律表III族
〜Ｖ族の元素の化合物であり、常温で気体状態を示すも
のが挙げられる。こにような有毒性ガスは、半導体製造
工程や、新素材製造工程、光ファイバー製造工程等の反
応工程から生成される排ガス中に含まれる。このような
排ガスにおいて、有毒性ガス含有量は、容量％で、0.01
〜50％であり、残部は、その排ガスの種類に対応して、
水素ガスや、窒素、アルゴン等のガスからなる。

また、有毒性排ガス中に可燃成分が少なく火炎形成の
不十分なときは、排ガスに、水素、メタン等の可燃性ガ
スを混合することができる。

前記のような有毒性ガスを含む排ガスを燃焼処理する
と、固体微粉末を生成する。例えば、アルシンを燃焼処
理すると、砒素（As）や砒素酸化物（As₂O₃）、ホスフ
ィンを燃焼処理すると、燐（Ｐ）、リン酸化物（P
₂O₅）、シランを燃焼させると、硅素（Si）、硅素酸化
物（SiO、SiO₂）等の固体微粉末がそれぞれ生成する。
本発明で用いる燃焼処理装置においては、有毒性排ガス
の燃焼処理と、この燃焼処理により生成した固体微粉末
の除去が同時に達成される。

次に、本発明で用いる燃焼処理装置の１例を図面によ
り説明する。第１図は、有毒性排ガス燃焼処理装置の説
明断面図を示す。この装置は、燃焼炉と燃焼炉の底部に
直結された気液分離器とから構成され、全体は１つの筒
体状に形成されている。この場合、燃焼炉及び気液分離
器を縦型に並べることができ、これにより設置スペース
が極小化され、工業上実用的となる。第１図において、
筒体部Ａが燃焼炉Ａを形成し、筒体部Ｂが気液分離器Ｂ
を形成している。

燃焼炉Ａは、天井部２を有する筒体１と、その天井部
２に配設した拡散型バーナ３と、その上端部に配設した
水噴射ノズル４（第２図参照）と、その下部に配設した
水スプレーノズル５を各備えている。16は拡散バーナに
支燃ガス（酸素又は空気）を供給するラインを示す。さ
らに、必要に応じ、炉内上部の炉壁の一部を外方へ突出
する凹部壁６に形成し、ここにパイロットバーナ７を配
設し、また、このパイロットバーナの対向炉壁に開口部
を形成し、この開口部をシールドガラス８で封止し、そ
の後部に火炎の存在を確認するための紫外線検知装置を
付設する。この紫外線検知装置は紫外線検知管９とこれ
を支持する支持管10とから構成される。

炉内上端部に配設する水噴射ノズル４は、第２図に示
すように、その噴射方向が筒体１の周方向（接線方向）
に向けてあり、噴射水は旋回流となって炉内壁面に供給
される。このような噴射水の供給により、炉内壁面には
上端部から下部へ向けて流下する水膜11が形成される。
噴射水の形成は、例えば、ポンプによる圧縮水をノズル
から噴射することによって行うことができる他、好まし
くは、水に圧縮ガスを混合し、この混合物を炉内上端部
内壁面に対し接線方向に噴射することによって行うこと
ができる。圧縮ガスとしては、通常、空気が用いられ
る。

前記のようにして、炉内上端部に噴射水を炉内周方向
に旋回させて導入する時には、炉の傾きに大きく影響さ
れず、水膜を炉壁内面に容易に形成することができる。
また、圧縮ガスを混入して流速を上げて噴射する時に
は、噴射水を必要な水量が少なくてすむばかりか、天井
部に水膜を形成し、天井部を通じてバーナ外周表面にも
水膜を形成し得る利点がある。またバーナ外周表面に水
膜を形成させることにより、バーナ外周面やバーナ先端
部に付着する固体微粉末を捕捉除去することができ、固
体微粉末によるバーナの腐食や閉塞を防止することがで
きる。さらに、この場合、バーナ外周部に水冷ジャケッ
トを形成してバーナ温度を低下させ、バーナ外周面上の
水膜の蒸発を防止することにより、より少ない水量でバ
ーナ外周面に水膜を形成させることができる。

前記燃焼装置で用いる燃焼バーナとしては、拡散型バ
ーナの使用が好ましい。拡散型バーナでは、燃焼炉内の
バーナ先端において有毒性排ガスと支燃ガスとの混合が
行われる。燃焼炉に入る手前で有毒性ガスと支燃ガスと
の混合を行う予備混合方式のバーナでは、その有毒性排
ガスが高反応性の場合、その有毒性ガスと支燃ガスとが
ノズル内で反応し、固形分を生成するため、ノズル閉塞
の問題が生じるので好ましくない。この拡散型バーナの
基本構造は、有毒性ガス流路と支燃ガス流路をそれぞれ
独立して有するものであり、必要に応じ、可燃性ガス流
路や不活性ガス流路を有し、また外周部に水冷ジャケッ
トを有する。支燃ガスとしては、空気又は酸素が用いら
れる。可燃性ガスとしては、水素、メタン、プロパン等
が用いられる。不活性ガスとしては窒素等が用いられ
る。

有毒性ガス流路と支燃ガス流路との間に可燃性ガス流
路を介在される時には、バーナ出口直後における有毒性
ガスと支燃ガスとの拡散混合を防止し得るので、固体微
粉末のバーナ先端部への付着が防止される。しかも、こ
の場合には、バーナ先端部では、支燃ガスは可燃性ガス
との反応により全て消費されて、有毒性ガス内まで拡散
しないので、バーナ先端部での有毒性ガスと酸素との反
応を確実に防止することができる。前記可燃性ガスに代
えて窒素ガス等の不活性ガスを使用することによって
も、バーナ先端部での有毒性ガスと支燃ガスとの拡散混
合を防止し得るが、この場合には、バーナ先端部での有
毒性ガスと酸素との反応を完全には防止し得ないので、
有毒性ガスが高温度である場合や、長時間の燃焼処理を
行う場合には、バーナ先端部への固体微粉末の付着を十
分には防止することができず、しかも燃焼効率が低下す
るという問題がある。

第３図に拡散型バーナの説明横断面図を示す。

第３図（ａ）は４重管構造のバーナの説明図である。
中心部に位置する第１導管41は有毒性ガスノズルを形成
し、その外側に位置する第２導管42は１次支燃ガスノズ
ルを形成し、その外側に位置する第３導管43は２次支燃
ガスノズルを形成し、その外側の第４導管44はその先端
が封止され、冷却ジャケットを形成する。

第３図（ｂ）は３重管構造のバーナの説明断面図であ
る。中心部に位置する第１導管41は有毒性ガスノズルを
形成し、その外側に位置する第２導管42は支燃ガスノズ
ルを形成し、その外側に位置する第３導管43はその先端
が封止されて冷却ジャケットを形成する。

第３図（ｃ）は、他の４重管構造のバーナの説明断面
図である。中心部に位置する第１導管41は有毒性ガスノ
ズルを形成し、その外側に位置する第２導管42′は可燃
性ガスノズルを形成し、その外側に位置する第３導管43
は支燃ガスノズルを形成し、その外側に位置する第４導
管44はその先端が封止されて冷却ジャケットを形成す
る。

第１図に示した装置の燃焼炉Ａにおいて、炉内下部壁
に配設されたスプレーノズル５は、炉内に水滴を噴射
し、燃焼ガスに衝突させて、燃焼ガスを急冷するととも
に、炉内壁水膜を併せて燃焼ガス中の固体微粉末を除去
するために設けられたものである。即ち、燃焼ガスを急
冷することにより、ガス中の水蒸気が固体微粉末を核と
して凝縮して水滴化し、固体微粉末を水滴中に取込み除
去するものであり、また、固体微粉末と噴射水滴とが衝
突することにより、固体微粉末が水滴中に取込まれ除去
される。この水滴噴射は炉内壁水膜と共に、炉内におけ
る固体微粉末の除去を効率的に行わせる。

また、炉内上部の凹部壁６には、第４図に示すよう
に、パイロットバーナ７とともに、点火プラグ12が配置
されている。点火プラグ12の外周面は絶縁碍子から構成
され、その碍子面と凹部壁面との間の距離ａ及びその碍
子面とパイロットバーナの外面との間の距離ｂは少なく
とも約数mmの長さに保持されている。点火プラグの先端
放電部は、第４図に示すようにカギ型にするのが好まし
い。このようにしてパイロットバーナ及び点火プラグを
配置する時には、パイロットバーナの先端部及び点火プ
ラグの先端部が水膜によって連絡するのが回避され、点
火プラグとパイロットバーナとの間の短絡や点火プラグ
以外の個所における火花発生が防止される。しかも、パ
イロットバーナ及び点火プラグの表面上には、その上方
の水膜が形成された炉壁面から水滴が落下し、パイロッ
トバーナ及び点火プラグの各表面を濡らし、パイロット
バーナ及び点火プラグへの固体微粉末の付着が防止され
る。パイロットバーナの先端部や点火プラグの先端部に
固体微粉末が付着すると、パイロットバーナの点火が困
難になる等の不都合が生じるが、前記のようにしてパイ
ロットバーナを配置することによってこのような不都合
の発生は防止され、確実な点火を得ることができる。ま
た点火プラグ12の絶縁碍子部分に、例えば空気等のガス
を導入するようにして絶縁碍子部を乾燥させるようにし
てもよい。パイロットバーナ用の可燃性ガスとしては、
水素ガスが好ましく使用される。水素ガスの使用は、メ
タンやプロパン等の可燃性ガスの使用に比べ、燃焼範囲
（混合比、線速度）が広がり、パイロットバーナを小型
化することが可能で、しかも線速を速めても火炎の吹飛
びが起らないという利点がある。

炉内上部壁にシールドガラス８を介して配設した紫外
線検知装置は、パイロットバーナ及びメインバーナーの
火炎の有無を検知するものである。この燃焼処理装置の
場合には、シールドガラスは水膜で洗浄され、固体微粉
末の付着が防止され、火炎の検知を確実に行うことがで
きる。

第１図において、前記燃焼炉Ａの底部に直結された気
液分離器Ｂは、筒体21と、その上部に配置された燃焼ガ
ス排気管22と、その底部の液溜部26に配設された排水管
23を備え、さらに、その筒内に充填層24を備えている。

気液分離器Ｂは、基本的には、燃焼炉Ａで生成された
固体微粉末を捕捉吸収した水と燃焼ガスとをそれぞれに
分離し得る構造のものであればよく、充填層24の配置は
必ずしも必要とされない。しかし、充填層24を配設する
時には、この充填層において、燃焼ガスと水との十分な
気液接触が達成されるので、燃焼炉Ａからの燃焼ガス中
に残存固体微粉末が含まれる場合にはこれと接触する水
に捕捉吸収され、燃焼炉から排出された燃焼ガス中に残
存する有毒な固体微粉末の除去を容易に行うことができ
る。従って、この場合には、燃焼ガス中に含まれる固体
微粉末の除去を、燃焼炉において必ずしも完全に行う必
要がないことから、燃焼炉Ａで用いる水量が少なくてす
み、燃焼炉の運転条件が著しく緩和されるとともに、燃
焼炉自体も小型化することができる。

充填層24の構造は任意であり、燃焼炉Ａからの燃焼ガ
スと水との気液接触を行い得る構造のものであればよ
い。例えば、筒体21の上部に充填層を設け、その下方を
空間部とし、更にその下部に液溜部26を設けることもで
きる。この場合、排水管23はその底部の液溜部に、及び
排気管22はその中間の空間部に各配設する。

前記燃焼装置に用いて好適な充填層は、第１図に示す
如く、充填層の上部が、炉壁内面を流下する水膜と、ス
プレーノズルにより形成された降下する水滴を合流混合
し得る形状、例えば、下向きの円錐形とし、下部が、下
方に液溜部26の上部にまで延びた柱形状とし、その外部
に空間部25を配置した構造のものである。このような構
造の充填層を用いる時には、その柱形状の充填層下端か
ら気液混相流が液溜部26の水面に衝突するので効率よく
気液分離することができる。また、充填層の上部から下
部に気液混相流が流通することにより生じる微細な気泡
が充填層下端部から噴出し、水面上に気泡層が形成され
るので、気泡内の気体の運動エネルギーによる気泡と気
相を包む水膜との効率的接触が得られ、その結果、ガス
中に含まれる固体微粉末は効率よく水中に捕捉吸収され
る。この場合、充填層24外部の空間部25の全部又は一部
を充填層24とは別途に充填層とし、この充填層の上部に
水を供給して気液接触を再度行ってもよい。これにより
さらに固体微粉末の捕捉率を高めることができる。

充填層の形成に用いる充填材としては、気液接触に用
いられている一般の充填材（例えば、ラーシッヒリン
グ、ボール等）を用いることもできるが、本発明の場
合、通常の精溜塔に用いられるような気液接触を効率よ
く行える充填物、例えば、10〜100メッシュの全網の小
片（寸法:5〜30mm程度）を用いるのが好ましい。金網の
小片は、円筒状、サドル型等の形状として用いるのが好
ましい。この金網の充填層の上部から下部へ気液混相流
を通過させると、液体は金網表面に均一に分散して液膜
となり、その液膜を燃焼ガスが通過するようになるた
め、良好な気液接触が起り、同時に微細な気泡が多量生
じる。そして、この気泡においては、気泡内の気体の運
動エネルギーによって気体が激しく運動するためこれを
包囲する液膜との効率的な接触が得られる。このように
して、圧力損失を小さくして、燃焼ガス中の固体微粉末
を効率よく水相に移行させ、除去することができる。

また、筒体21において気液分離を行うために、燃焼炉
Ａからの水と燃焼ガスをロート状の捕集管で捕集し、こ
れを液溜部26の水中にバブリングさせて気液接触を行わ
せた後、水中から燃焼ガスを分離し、これを系外へ排気
することもできる。

次に、第１図に示した装置を用いて有毒性排ガスを燃
焼処理する場合の具体例について説明する。

先ず、液溜部26に水を充填し、この水を排水管23、ポ
ンプ32、導管36及び導管38を通して燃焼炉Ａの上端部か
ら、導管39からの加圧空気とともに水噴射ノズル４によ
り炉内周方向に噴射し、また導管37を通し、スプレーノ
ズル５から水を炉内に噴出させる。炉上端部からの水の
噴射により、炉内壁面には流下する水膜が形成される。
この場合、水の噴射方向を上方に幾分傾けることによ
り、炉の天井部に水膜を形成することができ、また、こ
の天井部の水膜を通じてバーナ３の外周面にも水膜を形
成することができる。

次に、パイロットバーナ７において水素ガスを空気で
燃焼させて水素炎を形成し、バーナ３（第３図（ａ）に
示した４重管構造の拡散バーナを参照）の端封止の第４
導管44に水を送入して水冷ジャケットを形成し、第３導
管43に２次酸素、第２導管42に１次酸素及び第１導管41
に有毒性ガスを導入し、これらのガスをバーナ先端から
噴出させ、パイロットバーナの水素炎で着火し、燃焼さ
せる。このようにして有毒性排ガスを燃焼処理すること
により、固体微粉末が生成されるが、この固体微粉末
は、炉壁に形成された水膜に捕捉吸収されるとともに、
スプレーノズル５から噴射される水滴によっても捕捉吸
収される。そして、固体微粉末を捕捉吸収した水と燃焼
ガスはそれに直結された気液分離器Ｂに送られ、燃焼ガ
ス中に残存する固体微粉末を充填層でさらに捕捉した
後、気液分離される。

即ち、炉壁内面を水膜として流下する水と、スプレー
ノズルからの噴射によって形成された水滴として降下す
る水と、燃焼ガスは、充填層24の上部で合流混合され、
充填層内を気液混相流として通過し、充填層の下端部か
ら液溜部26の水面上に気泡を含む気液混相流として噴出
し、ここで気液分離される。分離された燃焼ガスは空間
部25から排気管22を通って系外へ排出される。

液溜部26の水は、排水管23を通ってポンプ32により燃
焼炉の水噴射ノズル４及びスプレーノズル５へ循環され
るが、この循環水は冷却器34により所定温度（約30℃）
に冷却される。

液溜部26の水面は、水面計35と、排水タンク31に連結
する導管31′に付設された水面調節バルブ33によって一
定の水位に保持される。即ち、有毒性ガスの燃焼処理に
おいては、水が副生するが、この副生水は系内における
余剰水を形成する。この余剰水は、その水面計35と水面
調節バルブ33によって、ライン31′を通り、タンク31に
貯溜される。排水管23により抜出され、導管31′を通っ
て系外へ排出される排液量を、有毒性排ガスをバーナで
燃焼処理する際に生じる水量と対応させることにより、
排液量の量少化されたシステムを得ることができる。

有毒性排ガスを前記のようにして燃焼処理する場合、
燃焼バーナに供給する有毒性排ガスの組成を、メタンや
水素等の燃焼により水を生成する可燃性ガス成分を70vo
l％以上にするのが好ましい。有毒性排ガス中の可燃成
分を70vol％以上に調整する時には、バーナでの火炎形
成が容易で、有毒性ガスの高い燃焼分解率を得ることが
できる。一方、有毒性排ガス中の可燃成分が少なく、窒
素やヘリウム等の不活性成分が多いと、AsH₃、PH₃、SiH
₄等の有毒性ガスの燃焼分解率が低くなる場合がある。

また、本発明において用いる燃焼処理装置は、前記の
ような構造のものに限定られるものではなく、従来公知
のものを用いることもできる。

本発明で用いる有毒性排ガス吸着処理装置は、有毒性
ガスに対して吸着反応性を示す吸着剤を含む充填塔から
なる。吸着剤としては、従来公知の各種のもの、例え
ば、銅や、鉄、ニッケル、亜鉛等の重金属酸化物を含む
吸着剤（特開昭60−68034号、特開昭61−90726号、特開
昭61−129026号、特開昭61−209030号、特開昭62−1439
号、特開昭62−152515号）が用いられる。

本発明で用いる逆火防止装置としては、水封構造のも
のや、金網や多孔質材料を用いたもの等の従来知られて
いるものも使用可能であるが、より好ましくは、本発明
者らが開発した不燃性オイルを封入した構造のものの使
用が有利である。この逆火防止装置を第５図に示す。第
５図には、本発明で好ましく用いる逆火防止装置の断面
図を示し、全体は、上下面閉塞した容器状主体51に、排
ガス入口配管52を形成し、上端に近く排ガス出口配管53
を形成して構成され、容器状主体51内には上記排ガス入
口配管52の下端を浸して不燃性オイル54が封入されてい
る。この不燃性オイル54としては、三フッ化塩化エチレ
ン低重合体〔（C₂ClF₃）ｎ〕が好ましく用いられる他、
水素を含ない沸点100℃以上のハロゲン化炭素化物、例
えば、CCl₂CCl₂F、CCl₂CCl₂等が用いられる。

この構成により、通常の状態では排ガスは、排ガス入
口排管52より入って、不燃性オイル54内でバブリング
し、排ガス出口配管53より排出されて後段の燃焼処理装
置で処理され、燃焼バーナーで逆火が起きても火炎の伝
播は不燃性オイル54面で遮へいされるから排ガス入口配
管52まで及ぶことはないが、逆火により排ガス出口配管
53内の圧力が上昇した場合は円筒容器状主体１内の圧力
が高まって、排ガス入口配管52内の不燃性オイル54の液
面が上昇して排ガス入口配管52内は充分の不燃性オイル
54が充てんされた状態となり排ガスの通路が遮断されて
逆火が防止される。

次に、第６図は第５図の変形例を示し、この場合は排
ガス入口配管52の下端縁にバブリング孔55が周設されて
いる。その他の部分は第５図と同じ符号で示されてい
る。この構成においては、バブリング時の気泡を小さく
することができるからミストの発生、およびバブリング
による圧力変動を小さくすることができ、このバブリン
グによる圧力変動が小さいことによってバーナの火炎を
安定化させることができる。

本発明で用いる除塵フィルターとしては、燃焼排ガス
中に含まれている微粒子を捕捉し得るものであればよ
く、従来公知のものを用いることができる。

第７図に本発明の装置の系統図を示す。

第７図において、61は半導体装置等の有毒性排ガス発
生源を示す。62は吸着処理装置、63は燃焼処理装置、64
は逆火防止装置、65は除塵フィルターを各示す。有毒性
排ガス発生源からの有毒性排ガス供給ライン（配管）
は、その２つの切換バルブ67及び68により吸着処理装置
62に続くライン69と、逆火防止装置64を介して燃焼処理
装置63に続くライン70とに分岐される。定常状態におい
ては、吸着処理装置に続くバルブ67は閉とされ、逆火防
止装置に続くバルブ68は開放される。

有毒性排ガス発生源61からの有毒性排ガス（以下、単
に排ガスとも言う）は、ライン66、バルブ68及びライン
70を通って逆火防止装置64を通過した後、ライン71を通
り、バーナ72を通って燃焼処理装置63内に噴出され、燃
焼処理される。燃焼排ガスはライン73を通って抜出さ
れ、除塵フィルター65及び排気ポンプ74を通って大気へ
放出される。燃焼処理装置63では、有毒性排ガスの燃焼
処理により生成した微粉末は、燃焼処理装置の上端部か
ら底部へ流下し、ライン75、液循環ポンプ76、冷却器7
7、ライン78を通って再び燃焼炉上端部へ循環する循環
水に捕捉され、その循環水の一部はライン79を通って廃
液ドラム80に貯留される。

有毒性排ガス発生源と逆火防止装置との間のラインに
は、必要に応じ、可燃性ガスがライン81を通って導入さ
れ、燃焼バーナ72には支燃ガスとしての酸素又は空気が
ラインを通って導入される。燃焼バーナへの排ガス供給
ライン71には、窒素ガスライン83がバルブ85及びライン
87を介して接続されるとともに、給水ライン84がバルブ
86及びライン87を介して接続され、必要に応じ、窒素ガ
スと水との混合物が排ガス供給ライン87を通って燃焼バ
ーナノズル内を流れるようになっている。水と窒素ガス
との混合物を燃焼バーナノズル内を流通させることによ
って、バーナノズルの洗浄を行うことができる。排ガス
中には分解で生じたAsやGa等の微粒子が混入しており、
バーナを閉塞する場合があるが、その際には、前記のよ
うにして窒素ガスと水との混合物を排ガスラインに導入
し、バーナ内を流通させることにより、バーナを取りは
ずすことなく、閉塞物を除去することができる。窒素ガ
ス及び水は、それ単独で用いても閉塞物を殆んど除去す
ることができず、両者の混合物として用いることが必要
である。

また、燃焼処理装置と除塵フィルターとの間の燃焼排
ガスライン73には、コントロールバルブ99を有する空気
導管99′連結させることができる。この空気導管99′か
ら空気等の気体を燃焼排ガス中に混入され、燃焼排ガス
を希釈することによって、除塵フィルターの閉塞を回避
することができる。燃焼排ガス中には液滴微粒子（ミス
ト）や水分を含む微粒子が含まれるが、これをそのまま
除塵フィルターに送ると、その水分の作用により、除塵
フィルターに捕捉された微粒子が互いに固結して除塵フ
ィルターに目詰りを生じる場合がある。前記のようにし
て、燃焼排ガスに気体を混入する時には、水分はその気
体によって露点以下に希釈されると同時に気化されるこ
とから、前記フィルターの目詰りの問題を回避させるこ
とができる。この場合、気体混入量は、燃焼排ガス１
に対し、0.5〜10の割合である。また気体としては、
相対湿度が30％以下、好ましくは５％以下のものが用い
られる。

本発明においては、前記した有毒性排ガス処理装置に
は、その装置トラブル等の不都合が起った時でも、有毒
性排ガスの安全な無害化処理を確保し得るように、各種
センサーが付設され、そして各センサーに接続し、その
センサーからの信号により、有毒性排ガス発生源に接続
する配管66に付設されたバルブ67及び68を切換操作する
制御装置90が配設されている。

本発明におけるセンサーとしては、配管71に付設され
た配管内の圧力の異常上昇を検知する圧力センサー91、
燃焼処理装置の燃焼炉に付設された炉内火炎の消失を検
知する火炎検知センサー92及び燃焼処理装置と除塵フィ
ルターとの間の配管73に付設された可燃性ガスセンサー
94が少なくとも包含される。さらに、必要に応じ、炉内
温度の異常上昇を検知する温度センサー93を配設するこ
ともできる。なお、可燃性ガスセンサーは、排ガスをバ
ーナで燃焼させるに際し、不完全燃焼を生じた時に残存
する可燃性ガスを検出するため及び燃焼処理装置のスタ
ートアップに際して炉内を完全にパージできたか否かを
確認するためのものである。これらの各センサーは制御
装置90に電気的に接続し、各センサーが異常状態を検知
した時には、その各センサーからの異常信号に基づき、
制御装置90は、燃焼処理装置63に続くバルブ68を閉じ、
吸着処理装置62に続くバルブ67を開放し、有毒性排ガス
は吸着処理装置62によって無害化処理される。

燃焼処理装置として、第１図に示した如き底部に気液
分離器を備え、処理水が底部に貯留された構造のものを
用いる時や、あるいは、燃焼処理装置とは独立した気液
分離器を用いる時等においては、その処理水の液面を所
定範囲の位置に制御するとともに、その液面の異常上昇
や異常降下を検知する液面センサーを設置するのが好ま
しい。

第７図に示した燃焼処理装置63の下部には、液面セン
サー95が付設されており、この液面センサーは排水ライ
ン79に付設されたバルブ96を作動させる液面位コントロ
ーラ97と接続し、燃焼処理装置底部の処理水の液面を所
定範囲の位置に保持する。また液面センサー95は、制御
装置90にも接続し、液面の異常上昇や異常降下が生じた
時には、その異常信号を制御装置90に送り、有毒性排ガ
ス配管66に接続するバルブ68を閉じ、バルブ67を開放す
る。

また、燃焼処理装置63の燃焼炉内には、圧力センサー
98が付設され、この圧力センサーは、燃焼排ガスライン
73に付設された空気導管99′のコントロールバルブ99を
作動させる圧力コントローラ100と接続し、空気導管9
9′により吸引される空気量を制御することによって、
燃焼炉内の圧力を所定範囲に保持することができる。

さらに、バルブ67、バルブ68及び配管69は、第８図に
示すように、配管66に接続する代りに配管71に接続して
もよい。

（発明の効果）本発明の有毒性排ガスの処理方法及び装置は、前記の
ように構成され、有毒性排ガス発生源からの有毒性排ガ
スは、通常の状態においては燃焼処理装置で効率よく無
害化される。しかし、燃焼処理装置に異常状態が生じた
時には、その異常状態を検知するために適所に付設した
センサー及びそれと接続する制御装置の作動により、燃
焼処理装置への有毒性排ガスの供給が停止され、有毒性
排ガスは、処理操作が容易でかつ安全性の非常に高い吸
着処理装置へ供給され、吸着処理される。従って、本発
明では、燃焼処理装置に異常が生じても、有毒性排ガス
の処理を停止することなく、吸着処理装置により継続し
てその処理を行うことができることから、半導体製造工
程等の有毒性排ガス発生源には何らの影響を及ぼさな
い。

また、制御装置に、地震や火炎等の異常環境を検知す
るセンサーを接続することにより、それら異常環境が生
じた時に、燃焼処理を停止し、吸着処理を開始させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃焼処理装置の説明断面図であり、第２図は炉
上端部に配設した噴射ノズルの配置説明図である。第３図（ａ）〜（ｃ）は燃焼バーナの先端部の説明横断
面図である。第４図はパイロットバーナを配設した凹部炉壁部の拡大
図である。第５図は逆火防止装置の縦断面図、第６図はその変形例
を示す縦断面図を各示す。第７図は本発明の装置の系統図を示す。第８図は配管接続例を示す。１……燃焼炉用筒体部、２……炉天井部、３……燃焼バ
ーナ、４……水噴射ノズル、５……水スプレーノズル、
６……凹部炉壁、７……パイロットバーナ、８……シー
ルドガラス、９……紫外線検知管、11……水膜、21……
気液分離用筒体部、22……排気管、23……排水管、24…
…充填層、25……空間部、26……液溜部、31……貯水タ
ンク、32……ポンプ、34……冷却器、35……水面計、36
……水面調節バルブ、51……円筒容器状主体、52……排
ガス入口配管、53……排ガス出口配管、54……不燃性オ
イル、55……バブリング孔、61……有毒性排ガス発生
源、62……吸着処理装置、64……逆火防止装置、67,68
……有毒性排ガス切換バルブ、90……制御装置、91……
圧力センサー、92……火炎検知センサー、93……温度セ
ンサー、94……可燃性ガスセンサー、95……液面センサ
ー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村宗和神奈川県横浜市保土ケ谷区今井町220― 17 (72)発明者石川秀人東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者河合弘治東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者森芳文東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 53/34,53/81 F23G 7/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】有毒性排ガス配管に切換バルブを２つ設置
し、その一方を吸着処理装置に接続させ、他の一方を逆
火防止装置を介して燃焼処理装置に接続させた有毒性排
ガス処理装置を用いる有毒性排ガスの処理方法であっ
て、平常時には吸着処理装置に接続する切換バルブを閉
にし、燃焼処理装置に接続する切換バルブを開にして有
毒性排ガスの燃焼処理を行い、一方、少なくとも燃焼処
理装置系の圧力に異常上昇を生じた時、燃焼装置の燃焼
炉内の火炎が消失した時又は燃焼処理装置から排出され
る燃焼排ガス中に可燃性ガスを検知した時には燃焼処理
装置に接続する切換バルブを閉にし、吸着処理装置に接
続する切換バルブを開にして有毒性排ガスを吸着処理す
ることを特徴とする有毒性排ガスの処理方法。
【請求項２】該燃焼処理装置として、縦型の燃焼炉と、
該燃焼炉の底部に直結する気液分離器とからなり、該燃
焼炉は、その天井部に拡散型バーナ、その上端部に周方
向に向う水噴射ノズル及びその下部に水スプレーノズル
をそれぞれ備え、該気液分離器は、その上部に燃焼ガス
排気管及び底部に排水管を備えた構造を有するものを用
いとともに、該気液分離された水を該排水管から抜出
し、該排水管から抜出した水の一部を該水噴射ノズル及
び該水スプレーノズルに循環使用し、該抜出した水の残
部を排液として系外へ排出する請求項１の方法。
【請求項３】該排水量が有毒性排ガスの燃焼処理によっ
て生成される水に対応する量で、該燃焼処理装置には外
部からの給水を実質に行わない請求項２の方法。
【請求項４】該燃焼ガス排気管から抜出された燃焼ガス
をこれに相対湿度が30％以下の気体を混入した後、除塵
フィルターを通して系外へ排出する請求項２〜３のいず
れかの方法。
【請求項５】有毒性排ガス配管と、該配管と燃焼処理装
置との間に切換バルブを介して接続する有毒性排ガス吸
着処理装置と、該配管に切換バルブ及び逆火防止装置を
介して接続する有毒性排ガス燃焼処理装置と、該燃焼処
理装置に接続する除塵フィルターと、該配管と該燃焼処
理装置との間の配管に付設された該配管内の圧力の異常
上昇を検知する圧力センサーと、該燃焼処理装置の燃焼
炉に付設された炉内火炎の消失を検知する火炎検知セン
サーと、該燃焼処理装置と該除塵フィルターとの間の配
管に付設された可燃性ガスセンサーと、前記各センサー
により検知された異常信号に基づいて、前記燃焼処理装
置に連絡する切換バルブを閉じ、前記吸着処理装置に連
絡する切換バルブを開放させる制御装置とからなる有毒
性排ガスの処理装置。
【請求項６】該燃焼処理装置が、縦型の燃焼炉と、該燃
焼炉の底部に直結する気液分離器とからなり、該燃焼炉
は、その天井部に拡散型バーナ、その上端部に周方向に
向う水噴射ノズル及びその下部に水スプレーノズルをそ
れぞれ備え、該気液分離器は、その上部に燃焼ガス排気
管及び底部に排水管を備えた構造を有する請求項５の装
置。
【請求項７】該逆火防止装置が、上下面閉塞した円筒容
器状主体に、排ガス入口配管ならびに上端に近く排ガス
出口配管を各形成し、かつ内部に上記排ガス入口配管の
下端を浸して不燃性オイルを封入した構造を有する請求
項５又は６のいずれかの装置。
【請求項８】該燃焼処理装置と該除塵フィルターの燃焼
排ガス配管に、バルブを介して空気導入管が付設されて
いる請求項５〜７のいずれかの装置。
【請求項９】該燃焼処理装置に配設された燃焼バーナ
に、バルブを介して窒素ガス導入管及び水導入管が付設
されている請求項５〜８のいずれかの装置。