JPH10290918A - 排気ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最小限の補給量で洗浄液を補給するように改
良した排気ガス処理装置を提供する。 【解決手段】 本排気ガス処理装置４０は、排気ガスを
導入し、スプレイ状に噴出された洗浄液と気液接触させ
て排気ガスを洗浄、浄化すると共に気液接触させた洗浄
液を回収し、再び洗浄液として排気ガスと気液接触させ
るようにした洗浄塔１２を備える。更に、洗浄液補給管
４２に設けた洗浄液流量調節弁４４と、洗浄塔内の洗浄
液の水素イオン指数を計測する水素イオン指数計測計４
６と、水素イオン指数計測計の水素イオン指数測定値に
基づいて、洗浄液流量調節弁により新たな洗浄液の流量
を調節して、洗浄液の水素イオン指数を所定値に制御す
る水素イオン指数制御装置４８とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス処理装置
に関し、更に詳細には、半導体装置の製造過程等で生じ
る排気ガスの洗浄、浄化処理に必要な洗浄液の必要量を
最小限に抑えるように改良した排気ガス処理装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題に対する認識の高まりに
伴い、半導体装置の製造過程等で排出される排気ガスの
除害が重視されている。従来、排気ガスの除害は、排気
ガス発生源で空気等により排気ガスを希釈した後に排気
する希釈排気が主流であったが、これでは排気ガス中の
有害ガス成分を総量的に除去することができないので、
排気ガス中の有害ガス成分を除去する完全除害方式に徐
々に移行しつつある。完全除害方式には、乾式吸着法、
触媒存在下での乾式燃焼法，湿式洗浄法、湿式吸収法等
があり、その中でも、取扱いの便利な乾式吸着法と乾式
燃焼法とが主流になりつつある。ところで、有害ガス成
分を含む排気ガスを除害処理する際に、有害ガス成分
が、例えばＮＨ₃ 、ＨＣｌ、ＳｉＨＣｌ₃ 、ＢＣｌ₃ 、
ＢＦ₃ 、ＰＦ₅ 、ＰＦ₃ 、ＳｉＣｌ₄ 、ＳｉＦ₄ 、Ｂ₂
Ｈ₆ 、ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ 、ＷＦ₆ 等の水溶性又は溶解性ガ
スである場合には、湿式洗浄法、湿式吸収法等の方が、
処理効率が高い上に処理コストが低いので、その評価に
ついて見直される傾向にある。

【０００３】従来の湿式排気ガス処理装置（別名、排気
ガススクラバー）１０は、図６に示すように、水道水、
地下水、或いはそれらに薬剤を溶解した水溶液等の洗浄
液で排気ガスを洗浄する洗浄塔１２と、洗浄塔１２上に
設けられた吸引ファン１４と、洗浄塔下部から洗浄塔上
部に洗浄液を循環する循環ポンプ１６とを備えている。
洗浄塔１２は、上部に、下向きに洗浄液を噴射するノズ
ル１８と、ノズル１８の上方に設けられ、洗浄された排
気ガスから洗浄液を気液分離するミストキャッチャ２０
と、処理ガス排出口２１とを備えている。また、洗浄塔
１２は、下部に排気ガスの導入口２２と、更にその下に
洗浄液を貯留する洗浄液タンク２４を有する。洗浄液タ
ンク２４には、オーバーフロー排水口２６、排水バルブ
２８を備えた排水管３０、洗浄液の水位維持設備３２と
が設けてある。洗浄液の水位維持設備３２は、フロート
式の液面計と液面計に連動して開閉する開閉弁を備え、
洗浄液の蒸発等により洗浄液タンク２４内の洗浄液の液
面が低下した場合、液面計に連動して開閉弁が開放し
て、洗浄液を自動的に補うものである。オーバーフロー
排水口２６は、水位維持設備３２の故障等の何らかの原
因で洗浄液の液面が異常に上昇した場合に、洗浄液タン
ク２４から洗浄液をオーバーフローさせて強制的に排水
する。尚、吸引ファンは洗浄塔１２での排気ガスの圧力
損失を補うためのもので、洗浄塔１２内の圧力損失が低
い場合や、別の場所に吸引ファン又は押し込みファンが
設けられている場合等には、洗浄塔１２上に吸引ファン
１４を設ける必要はない。

【０００４】排気ガスは、洗浄塔下部の導入口２２から
洗浄塔内に導入され、洗浄塔上部のノズル１８から噴射
された洗浄液と気液接触して洗浄、除害されつつ塔内を
上昇する。洗浄により除害された排気ガスは、排気ガス
に同伴した微粒子状の洗浄液がミストキャッチャ２０で
気液分離された後、洗浄塔１２の塔頂に設けられた吸引
ファン１４により吸引されて外部に放出される。排気ガ
スと気液接触した洗浄液は、洗浄塔下部の洗浄液タンク
２４に落下し、そこに貯留され、次いで循環ポンプ１６
により上部のノズル１８に再び送液されて、排気ガスと
気液接触する態様で、洗浄塔１２内を循環する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の洗浄液
循環式の湿式排気ガス処理装置では、排気ガスの積算処
理量に応じて新しい洗浄液が供給されるわけではなく、
洗浄液の蒸発による減量を補充するように供給されるた
めに、次に説明するような問題があった。例えば、アル
カリ性の有害ガス成分を処理する場合、図７に示すよう
に、排気ガスの積算処理量に応じて洗浄塔１２内の洗浄
液の水素イオン指数（ｐＨ）が上昇し、水素イオン指数
の上昇と共に処理後の排気ガス中の有害ガスの濃度が許
容濃度以上に上昇するという問題があった。また、水素
イオン指数が飽和する領域では急激に処理後の排気ガス
濃度が上昇し、もはや排気ガス中の有害ガスを除害する
除害能力は殆ど消滅している場合が多かった。そこで、
水素イオン指数の上昇を回避するために、洗浄液を循環
する代わりに、図８に示すように、最大の排気ガス流入
量に見合う量の新しい洗浄液を常に洗浄塔に供給して、
ノズルから噴射する方式が試みられている。或いは、１
００％の新しい洗浄液ではなく、図６に示した循環式の
排気ガス処理装置１０で適当量の新しい洗浄液を洗浄液
タンクに供給し続ける方式も試みられている。

【０００６】しかしながら、いずれの対策も、新しい洗
浄液は、排気ガスの流入量に応じて供給されるのではな
く、最大の排気ガス流入量に見合う一定量であるため
に、処理量が少ないときには過剰に供給されると言う問
題があった。例えば、常時１０リットル／分の水量を供
給したとした場合、１日で１．４３ｍ³ もの新しい洗浄
液を必要とすることになり、経済的な負担が大きくな
る。更に、この場合、洗浄液の供給量に見合う流量の低
濃度の排水を長時間にわたって排水し続けることになる
ため、廃水処理施設に対しても量的な負担が大きくな
り、大型の廃水処理施設が必要になる。

【０００７】本発明は、上記問題点を鑑みて発明された
もので、新しい洗浄液を必要最小限の供給量で供給する
ように改良した排気ガス処理装置を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る排気ガス処理装置は、排気ガスを導入
し、スプレイ状に噴出された洗浄液と気液接触させて排
気ガスを洗浄、浄化すると共に気液接触させた洗浄液を
回収し、再び洗浄液として排気ガスと気液接触させるよ
うにした洗浄塔を備える排気ガス処理装置において、洗
浄液の水素イオン指数を計測する水素イオン指数計測計
を備えたことを特徴としている。

【０００９】本発明で使用する洗浄液は、排気ガス中の
有害ガス成分を洗浄、除去できる液体であれば、その性
状には制約はなく、例えば水道水、工業用水等の水、吸
収剤等の薬剤を水に溶解した水溶液等を使用する。本発
明で使用する水素イオン指数計測計は、市販のいわゆる
ｐＨ計を使用できる。本発明では、水素イオン指数計測
計で水素イオン指数を計測し、その計測値に基づいて、
水素イオン指数が所定の値になるように洗浄液の補給量
を決定することができるので、洗浄液の水素イオン指数
を所定値に保持することが容易になり、かつ過剰な洗浄
液を補給するようなことが生じない。本発明は、洗浄液
で洗浄することにより有害ガス成分を含む排気ガスを処
理する方式である限り、全ての場合に適用できる。

【００１０】本発明の好適な実施態様では、新たな洗浄
液を洗浄等に補給する洗浄液補給管と、洗浄液補給管に
設けた洗浄液流量調節弁と、水素イオン指数計測計の水
素イオン指数測定値に基づいて、洗浄液流量調節弁によ
り新たな洗浄液の流量を調節して、洗浄液の水素イオン
指数を所定値に制御する水素イオン指数制御装置とを備
えている。本実施態様では、水素イオン指数計測計で水
素イオン指数を計測し、その計測値に基づいて、水素イ
オン指数が所定の値になるように洗浄液の補給量を自動
的に調整できるので、洗浄液の水素イオン指数を設定値
に保持することができる。設定値は、上限値及び下限値
を有する範囲で設定されていても良く、または範囲では
なく設定値そのものでも良い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説
明する。 実施例 本実施例は、本発明に係る排気ガス処理装置の実施例で
あって、図１は本実施例の排気ガス処理装置の構成を示
すフローシートである。本実施例の排気ガス処理装置４
０は、図６に示した従来の排気ガス処理装置１０に設け
た洗浄液の水位維持装置３２に代えて、洗浄液の自動補
給装置を備えている。洗浄液の自動補給装置は、洗浄液
補給管４２に設けた洗浄液流量調節弁４４と、洗浄液タ
ンク２４内の洗浄液の水素イオン指数を計測するｐＨ計
４６と、水素イオン指数計測計４６の水素イオン指数測
定値に基づいて洗浄液流量調節弁４４を開閉し、それに
より洗浄液の補給流量を調整して、洗浄液タンク２４内
の洗浄液の水素イオン指数を設定値に制御する水素イオ
ン指数制御装置４８を備えている。尚、流量調節弁４４
には、図示の弁形式に代えて、従来の排気ガス処理装置
１０に設けた開閉弁と同じ型式の弁と、その弁を駆動す
るアクチュエータとを備えた自動弁を使用しても良い。

【００１２】制御装置４８には、ｐＨ計４６から水素イ
オン指数の計測値の入力を受け、計測した水素イオン指
数と水素イオン指数の設定値とを比較し、その差に基づ
いて洗浄液流量調節弁４４の開閉を指示する比較制御器
が使用される。比較制御器は、図２に示すフローに従っ
て信号を入出力し、図３に示したフローチャートに従っ
て動作する。図３のフローチャートでは、先ず、ステッ
プ１で、ｐＨ計４６で計測した水素イオン指数と水素イ
オン指数の設定値とを比較する。計測した水素イオン指
数が設定した水素イオン指数の範囲の上限以上であれ
ば、洗浄液流量調節弁４４を開放する旨の指令を出す。
計測した水素イオン指数が設定した水素イオン指数の範
囲の上限以下であれば、指令は出さない。次いで、ステ
ップ２では、ｐＨ計４６で計測した水素イオン指数と水
素イオン指数の設定値とを比較し、計測した水素イオン
指数が設定した水素イオン指数の範囲の下限以下であれ
ば、洗浄液流量調節弁４４を閉止する旨の指令を出す。
計測した水素イオン指数が設定した水素イオン指数の範
囲の下限以上であれば、指令は出さない。

【００１３】図４を参照して、アルカリ性の有害ガス成
分を含む排気ガスを本排気ガス処理装置４０により処理
する際の効果を説明する。先ず、排気ガスを導入して処
理を開始し、排気ガス処理を継続するにつれて、洗浄液
タンク２４内の洗浄液のｐＨが上昇し始める。洗浄液の
ｐＨが予め設定してあった上限値“Ａ”まで達すると、
比較制御器４８により流量調節弁４４開放の信号が発せ
られ、流量調節弁４４が開となり、新たな洗浄液が補給
され始める。この結果、洗浄液タンク２４内の洗浄液の
ｐＨは速やかに低下し、予め設定してあるｐＨ“Ｂ”点
に達したところで、比較制御器４８により流量調節弁４
４閉の信号が発せられ、流量調節弁４４が閉じる。この
後、排気ガス処理を行わなければ、即ち排気ガスが洗浄
塔１２に流入しなければ、この状態がその間維持され
る。次に、排気ガス処理が開始され、また洗浄液タンク
２４内の洗浄液のｐＨが前述の“Ａ”点に到達したとこ
ろで、新たな洗浄液が補給され、以降はこれが繰り返さ
れる。以上の経過により、図４の最下段の斜線部分に相
当する量の洗浄液が節約されることとなる。このよう
に、洗浄液タンク２４内の洗浄液のｐＨ計測値に基づい
て新たな洗浄液の補給を行うため、排気ガスの流入量及
び有害ガス成分の濃度にある程度比例した洗浄液の補給
が可能となり、全く使用しない状態ばかりでなく、有害
ガス成分の濃度が低く、又は有害ガス成分の流入量が少
なく、ｐＨ変動が小さい場合には、従来のように必要以
上に洗浄液を補給することが無く、常に最適な補給量で
洗浄液を補給することができる。

【００１４】次に、図５を参照して、洗浄液のｐＨの設
定範囲の上限値及び下限値の決定法について説明する。
一般的に、排気ガスは、適用基準、例えばＴＬＶ−ＴＷ
Ａで規定された許容濃度以下に除害して排出する必要が
ある。そこで、先ず、排気ガスの有害ガス成分の濃度を
その許容濃度以下に維持できる洗浄液のｐＨ値（図５
中、Ａ′点として図示）を定める必要がある。ところ
で、この値Ａ′を上限値とした場合、洗浄液を補給した
時点から洗浄液タンク２４内の洗浄液のｐＨが実際に低
下した時点までに時間的な遅れが多少あるために、一時
的に排気ガス中の有害ガス成分の濃度が許容濃度を超え
てしまう危険性がある。よって、その遅れ時間を考慮し
た値（図５中、Ａ点として図示）を上限値として設定す
る。次に、下限値を設定する。図３の制御フローチャー
ト図において、図５に示すｐＨ上昇の傾斜が緩い場合に
は、ｐＨ上限値＝ｐＨ下限値としてもｐＨ制御上で支障
は生じないが、処理量が多くｐＨ上昇の傾斜が大きい場
合は、ｐＨ上限値＝ｐＨ下限値とすると、流量調節弁４
４の開閉が頻繁となり、ｐＨの制御性が悪化するばかり
でなく、流量調節弁４４の寿命を縮めることにも繋が
り、好ましくない。そこで、ある程度のマージンを有す
るｐＨ値までｐＨ下限値を下げる必要がある。しかし、
必要以上に低く設定すると、その値になかなか到達でき
ず本発明の洗浄液節減効果が小さくなることもある。そ
こで、例えば、洗浄液が水である場合は、通常、ｐＨの
下限値を７、好ましくは８〜９程度に設定する。

【００１５】本実施例の使用した洗浄液は、必ずしも水
を意味するものではなく、新規に供給される洗浄液であ
れば、市水（水道水）でも、地下水でも、更にはそれら
に酸又はアルカリを溶解した水溶液でも良く、それらは
本発明の主旨に反するものではない。また、本実施例で
は、流量調節弁は、オン−オフの開閉弁として説明した
が、弁開度を調節して連続的に洗浄液の流量を調整でき
る形式のものでも良い。その場合は、流量調節弁は、本
実施例で説明した開閉動作に代えて、比較制御器の指令
によって、バルブ開度が大きくなったり、逆に小さくな
ったりして、これにより洗浄液の流量を調節する。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、排気ガスと洗浄液とを
気液接触させて排気ガスを洗浄、浄化すると共に気液接
触させた洗浄液を回収し、再び洗浄液として使用する洗
浄塔を備える排気ガス処理装置において、洗浄液の水素
イオン指数を計測する水素イオン指数計測計を備えたこ
とにより、最小限の洗浄液の補給量で排気ガスを確実に
洗浄、浄化することができる。また、洗浄液のｐＨ値を
管理しているので、排気ガスの洗浄処理後の有害ガス成
分の濃度を上限以下に確実に保持できる。更には、洗浄
液の補給量が減少することにより、廃水処理施設の負担
を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の排気ガス処理装置の構成を示すフロ
ーシートである。

【図２】本実施例の排気ガス処理装置に設けた制御装置
の制御フローを示すフローチャートである。

【図３】本実施例の排気ガス処理装置に設けた制御装置
の動作を示すフローチャートである。

【図４】本実施例の洗浄液のｐＨと排気ガス処理経過時
間との関係を示すチャートである。

【図５】本実施例の洗浄液タンク内の洗浄液のｐＨの上
限値及び下限値を設定する方法を説明するためのチャー
トである。

【図６】従来の排気ガス処理装置の構成を示すフローシ
ートである。

【図７】従来の排気ガス処理装置の洗浄液のｐＨと排気
ガス処理量との関係を示すグラフである。

【図８】従来の別の排気ガス処理装置の構成を示すフロ
ーシートである。

【符号の説明】

１０……従来の湿式排気ガス処理装置（別名、排気ガス
スクラバー）、１２……洗浄塔、１４……吸引ファン、
１６……循環ポンプ、１８……ノズル、２０……ミスト
キャッチャ、２１……処理ガス排出口、２２……排気ガ
スの導入口、２４……洗浄液タンク、２６……オーバー
フロー排水口、２８……排水バルブ、３０……排水管、
３２……洗浄液の水位維持設備、４０……本発明に係る
排気ガス処理装置の実施例、４２……洗浄液補給管、４
４……洗浄液流量調節弁、４６……ｐＨ計、４８……水
素イオン指数制御装置、比較制御器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガスを導入し、スプレイ状に噴出さ
   せた洗浄液と気液接触させて排気ガスを洗浄、浄化する
   と共に気液接触させた洗浄液を回収し、再び洗浄液とし
   て排気ガスと気液接触させるようにした洗浄塔を備える
   排気ガス処理装置において、 洗浄液の水素イオン指数を計測する水素イオン指数計測
   計を備えたことを特徴とする排気ガス処理装置。
2. 【請求項２】 新たな洗浄液を洗浄塔に補給する洗浄液
   補給管と、 洗浄液補給管に設けた洗浄液流量調節弁と、 水素イオン指数計測計で測定した水素イオン指数測定値
   に基づいて、洗浄液流量調節弁によって新たな洗浄液の
   流入流量を調節して、洗浄液の水素イオン指数を設定値
   に制御する水素イオン指数制御装置とを備えていること
   を特徴とする請求項１に記載の排気ガス処理装置。