JP3668345B2 - 排出ガスの処理装置およびその方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は排出ガスの処理装置およびその方法に係り、より詳しくはガススクラッパや液体ソースを使用する装置から排出されるガスの中に含まれている湿気またはヒューム(Fume)を除去することができる排出ガスの処理装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体の製造工程、たとえば酸化、拡散、化学気相蒸着(CVD:Chemical Vapor Deposition)の工程等に使用される各種の化学物質はガス状態で各工程で処理され外部へ排出されるが、これらは環境の汚染を誘発するため、浄化して排出することが必要である。この種の装置としては、特開平5−261232号公報に記載がある。
従来の排出ガスの処理装置の一つとして、図2および図3に概略的な構造を示している。図2は従来の排出ガスの処理装置の構成要部を示す構成図であり、また図3は、図2に示すスクラッパ10の構造を示す断面図である。
【0003】
図2に示すように従来の排出ガスの処理装置は、外部設備による工程(図示せず)から排出されるガスを流入管10aを介してスクラッパ10内に流入させた後、スクラッパ10を通過させてガスに含まれている汚染物等を浄化する。このように浄化された排出ガスは排出管10bを介してメインダクト20に集結され外部に排出される。
スクラッパ10の内部は、図3に示すように、1次段階で流入管10aを介して流入されたガスに含まれている汚染物を吸収する吸収層13と、2次段階で吸収層13を通過して上部に流動されるガスに洗浄液を噴射し洗浄する多数のノズル11と、ガスに含有されている湿気等を濾過するデミスタ15とを具備している。
【0004】
このような構成によるスクラッパ10に流入されたガスは、吸収層13を通過し、また噴射ノズル11から噴射された洗浄液によって洗浄されると、ガスに含まれている汚染物等はほとんど濾過されれしまう。その後、デミスタ15を通過させガス内に含まれている湿気等を濾過すると、浄化されたガスが排出管10bを介して排出される。これにより必然的に、下部に沈澱する汚染物質は排水管10cを介して外部に設けた排水処理設備(図示せず)に排出される。
このように従来、製造工程において設備から排出されるガスは、スクラッパを介して浄化され汚染物質が濾過されて排出されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の排出ガス処理装置は、湿気等を除去するデミスタが単純にガスの熱を下げる方法、即ち露点を低下させる方法を利用しているため、湿式スクラッパ等を用いて排出ガスを浄化する際、ガスの中に含まれている湿気またはヒュームを充分に除去することが出来ないという不具合があった。
従って、排出ガスが充分に湿気等を除去されないままに排出されると、メインダクトがすぐに腐食してしまい、さらに、環境汚染を防止するための効果を発揮できなくなるという不具合が生じてしまう。このため2年に1回以上、メインダクトを取り替えなくてはならない不具合があった。
本発明は従来の問題点を解決するために、排出ガスの中に含まれている湿気またはヒュームを完全に除去できるよう改善することで、メインダクトの腐食を防止し、設備維持が容易であり、さらに環境汚染の防止に好適な排出ガスの処理装置および方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、所定の工程を経た後、メイシダクトに排出されるガスの中に含まれた湿気またはヒューム等を除去する排出ガスの処理装置において、
所定の工程を経たガスが流入および排出されるガス流入管および排気管と廃液がドレーンされる排水管とを有する筒体と、
筒体内に流入された排出ガスの体積を膨脹させ温度を降下させるように排出ガスを拡散させる第1温度低下手段と、
第1温度低下手段を経て排出されるガスの周囲圧力を下げ温度を再び低下させるとともに所定のガスを加速供給する第2温度低下手段と、
第1、第2温度低下手段によって液化されたガスに含まれている湿気およびヒューム等を濾過する集塵台とを備え、
第1温度低下手段は、排出ガスを衝突させて拡散するようにガス流入管の断面積より広い開口面を有する円錐形の拡散カップと、この拡散カップが上面入口に配設され、この上面入口にガス流入管が連設されるとともに、このガス流入管を介し拡散カップに流入し拡散されるガスを排出する複数の通気孔が底面および底面の周囲にそれぞれ配設された拡散室とからなる。
【0007】
一方、本発明による排出ガスの処理方法は、所定の工程を経て排出されるガスに湿気およびヒューム等を含んだまま筒体の内部に流入される流入段階と、
筒体の内部に流入された排出ガスを拡散室内で拡散させてガスの体積を膨脹させることによってガスの温度を下げることができる第1温度低下段階と、
第1温度低下段階を経て拡散室から排出されるガスに一定のガスを噴射して周囲の圧力を低めることによってガスの温度を再び下げる第2温度低下段階と、
第1、第2温度低下段階を経て液化される排出ガスに含まれている湿気およびヒユ‐ムを濾過する集塵段階と、
集塵段階を経て濾過された湿気およびヒュームが廃液となって排水管を介してドレーンされ、残りの浄化されたガスが排気管を介して排気される排出段階とを備えている。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図1および図4を参照して本発明の実施形態による排出ガスの処理装置および方法を詳細に説明する。図1は本発明の実施形態による排出ガスの処理装置の要部を示す構成図であり、図4は図1に示す処理装置において湿気およびヒューム等を除去する除去装置の構造を示す断面図である。
また図1に示す本発明の実施形態による排出ガスの処理装置は、図2に示す従来の排出ガス処理装置のメインダクトとスクラッパとは同一の構成要素であるため重複する説明は省略する。
【0009】
図1に示すように本発明の実施形態による排出ガスの処理装置は、外部設備(図示せず)の工程から排出されるガスを流入管12を介して処理装置内に流入させ浄化するスクラッパ10と、このスクラッパ10の上部に配設した排出管14により連通された除去装置30とを具備している。この除去装置30内では、排出管14から流入するガスに含まれている湿気またはヒューム等を除去している。ここで除去装置30の下部側面には、調節バルブ42を介し連通し窒素(N2 )等のガスを供給するガス供給部40が配設されている。また、除去装置30を通過したガスは排気管14を介してメインダクト20に流入されて外部に排出される。
【0010】
図4に示すように除去装置30には、略円筒形の筒体31と、この筒体31の上面中央に所定の工程を経た排出ガスが流入されるガス流入管32とを設けている。筒体31の上部側面にはガス排気管33を備えている。また、筒体31の底面には湿気およびヒューム等が廃液となってドレーン(排出)される排出管34を具備している。
筒体31内側の上面には、流入ガスの温度を低下させる第1温度低下手段として円筒形の拡散室36がガス流入管32と締結され連通している。この拡散室36の底面および底面の周囲には複数の通気孔36aが一定の間隔で貫設されている。また、拡散室36の底面中央には上部へ垂直に支持体38が設けられており、この支持体38の上部先端にはガス流入管32の開口部と対向するように円錐形の拡散カップ35が連設される。ここで、拡散カップ36の開口の面積は流入ガスが拡散カップ36の内側に衝突し外部へ拡散するように、流入管32の断面積よりも広く設けてある。
【0011】
このような構成の排出ガス処理装置がより著しい効果を得るために、拡散室36の下部に複数設けた通気孔36aの面積の和(nA)が、ガス流入管32の断面積(A1 )または、ガス排気管33の断面積(A2 )とほぼ同じに設けることが好ましい。これはガスの流れを円滑にするためである。また、拡散室36の直径Dは流入管32の直径D1 のほぼ3倍であり、拡散室36の高さHは拡散室36の直径Dのほぼ1.5倍である。
一方、筒体31の下部の側面、または拡散室36の下側には窒素(N2 )ガスを高圧に噴射する複数の噴射ノズル44が装着される。この噴射ノズル44は、通気孔36aを介して排出されるガスと、噴射ノズル44から噴射される噴射ガスとが直接衝突して逆圧を発生させガスの流れを妨げないように所定の角度に下向きの傾斜を設けている。好ましくは、噴射ノズル44の傾斜角は6°にし、窒素ガスの加速力を増大できるようにジェット噴射方式を採用することにより著しい効果がえられる。
【0012】
また、筒体31の下部には拡散室36および噴射ノズル44の作用によって液化されたガスに含まれている湿気、ヒューム、化学成分、その他不純物が濾過できる板状の集塵台37が設けられる。
筒体31の底面に設けられた排出管34は、逆圧の生成を抑制するとともに廃液を停滞することなく自然排水させるため略U型に形成されている。したがって自然排出させるためには、排出管34の高さLはガスの入出の差圧(ΔP=P2 −P2 )よりも大きな圧力が加わるように略U型の高さ(水の高さ、水頭)を高く設けなければならない。
【0013】
このように構成された本発明の実施形態による排出ガスの処理装置を使用する場合、外部に設けた工程設備(図示せず)で処理し排出されたガスは、スクラッパ10を経て除去装置30に流入される。従って、筒体31の流入管32を介して流入されたガスは拡散室36内で拡散カップ35に衝突して拡散する。この衝突して拡散したガスは、体積が膨脹して露点まで温度が下がる。このように1次段階でガスの温度低下によりガスの中に含まれている湿気およびヒューム等を分離し液化させる役割をする。
次に、拡散室36の通気孔36aを通して排出されるガスに供給部40(図1参照)から供給された窒素(N2)ガスを噴射ノズル44によって高圧に噴射すると、その排出されるガスの周囲の圧力が低下することによりガスの露点まで温度が人為的に低下する。これにより必然的に、窒素ガスが排出ガスを希釋する作用も同時に行なえる。したがって、2次段階ではガスの温度降下によりガスに含まれている湿気等を完全に液化させることができる。
【0014】
このように1次段階および、2次段階の温度低下段階を経て液化された湿気、ヒューム、その他不純物等の廃液が集塵台37に一部吸着されるか、あるいは筒体31の下部に流れて排出管34を介して外部ヘドレーン(排出)される。
しかし、混気等が濾過されて浄化されたガスはガス排気管33を介してメインダクト20に集められる。このとき、拡散室36の直径Dよりガス排気管33の直径D2が狭いため、ガス排気管33を通して排出されるガスの流速は増加するようになり、ガスの露点が更に高くなる。
したがって、除去装置30で浄水されたガスは、ガス排気管33を介して排出される際に、ガスの流速が増加し露点が更に高くなるため、ガスに含まれている微量の湿気は再び除去される。このため排出管14やメインダクト20を腐食させる現象を防ぐことができる。
【0015】
【発明の効果】
このように本発明の排出ガスの処理装置および方法によれば、従来のスクラッパ装置に加えガスの湿気およびヒューム等を除去する除去装置を配設し数段階処理して濾過することにより、排出ガスの中に含まれている湿気およびヒューム等を完全に除去することができる。
また、排出ガス中の湿気およびヒューム等が完全に除去することでメインダクト内の腐食を同時に防ぐことができる。
さらに、メインダクトの腐食を防止できることにより設備の損傷が少なくなり、これにより設備の維持費を節減することができる。
また、常に排出ガス中の湿気およびヒューム等が除去され、メインダクト内が腐食せず維持されるため、この装置から排出された廃液による環境汚染の問題を更に効果的に予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態による排出ガスの処理装置の構成要部を示す構成図。
【図2】従来の排出ガスの処理装置の構成要部を示す構成図。
【図3】図2に示すスクラッパの構造を示す断面図。
【図4】図1に示す処理装置において湿気およびヒューム等を除去する除去装置の構造を示す断面図。
【符号の説明】
10 スクラッバ
12 流入管
14 排出管
20 メインダクト
30 除去装置
40 ガス供給部
42 調節バルブ
Claims (9)
- 所定の工程を経てメインダクトに排出されるガスの中に含まれている湿気またはヒューム等を除去する排出ガスの処理装置において、
前記所定の工程を経たガスが流入および排出されるガス流入管および排気管と廃液がドレーンされる排水管とを有する筒体と、
前記筒体内に流入された排出ガスの体積を膨脹させて温度を低下させるとともに前記排出ガスを拡散させる第1温度低下手段と、
前記第1温度低下手段を経て排出されるガスの周囲圧力を下げることにより温度を再び低下させるとともに所定のガスを加速供給する第2温度低下手段と、
前記第1、第2温度低下手段によって液化されたガスに含まれている湿気および、その他の不純物を濾過する集塵台とを具備するとともに、
前記第1温度低下手段は、排出ガスを衝突させて拡散するようにガス流入管の断面積より広い開口面を有する円錐形の拡散カップと、前記拡散カップが上面入口に配設され、この上面入口に前記ガス流入管が連設されるとともに、このガス流入管を介し前記拡散カップに流入し拡散されるガスを排出する複数の通気孔が底面および底面の周囲にそれぞれ配設された拡散室とからなることを特徴とする排出ガスの処理装置。 - 請求項1に記載の排出ガスの処理装置において、
前記拡散室に複数設けた通気孔の断面積の和と、前記ガス流入管の断面積または排気管の断面績とが、ほぼ同じになるように設けられていることを特徴とする排出ガスの処理装置。 - 請求項1または2に記載の排出ガスの処理装置において、
前記拡散室の直径は流入管の直径のほぼ3倍であることを特徴とする排出ガスの処理装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の排出ガスの処理装置において、
前記拡散室の高さは拡散室の直径のほぼ1.5倍であることを特徴とする排出ガスの処理装置。 - 請求項1に記載の排出ガスの処理装置において、
前記第2温度低下手段は、前記筒体の外側面の周囲に一定の間隔で配設され一定量のガスを高圧噴射する複数の噴射ノズルを備えていることを特徴とする排出ガスの処理装置。 - 請求項5に記載の排出ガスの処理装置において、
前記噴射ノズルは、ノズルから噴射される噴射ガスと、前記通気孔を介して排出されるガスとが直接衝突し逆圧を発生させガスの流れを妨げないように所定の角度で下向きに傾斜を設けていることを特徴とする排出ガスの処理装置。 - 請求項5または6に記載の排出ガスの処理装置において、
前記噴射ノズルを介して噴射されるガスは窒素ガスであることを特徴とする排出ガスの処理装置。 - 請求項1に記載の排出ガスの処理装置において、
前記排水管は逆圧の生成を抑制するとともに廃液が停滞することなく自然排水可能な略U型を有する管からなることを特徴とする排出ガスの処理装置。 - 請求項8に記載の排出ガスの処理装置において、
前記略U型を有する排水管の高さは、自然排水のため前記排出ガスの入出の差圧より高い圧力が前記排水管に加わるように略U型の高さを高く設けたことを特徴とする排出ガスの処理装置。
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