WO2021149667A1 - 排気ガス中の水分処理システム - Google Patents

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water
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英一 荏原
田中　正宏
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エドワーズ株式会社
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    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0216—Other waste gases from CVD treatment or semi-conductor manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to a moisture treatment system in exhaust gas, and in particular, when removing moisture or the like contained in exhaust gas, even when there is no space for installing a pipe having a water sealing function, this removal process.
  • the present invention relates to a moisture treatment system for exhaust gas, which can prevent exhaust gas from leaking to the outside while preventing backflow of liquid water or the like.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • etching processing is performed to form a film using chemical vapor deposition, and various gases are used in the process chamber. ..
  • this gas examples include silane (SiH 4 ), NH 3 , and H 2 , which are film-forming material gases for semiconductor elements, liquid crystal panels, and solar cells, and when cleaning the inside of a closed chamber such as a plasma CVD device with plasma, for example.
  • a closed chamber such as a plasma CVD device with plasma
  • gaseous fluorides such as NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , SF 6 , CHF 3 , CF 6 and inert gases such as nitrogen (N 2 ) used as cleaning gases.
  • the H 2 gas reacts with oxygen to become water vapor and is contained in the exhaust gas.
  • the exhaust gas also contains water vapor in food manufacturing equipment such as ham and vacuum drying equipment.
  • a turbo molecular pump 3 and a dry pump 5 are connected in series to the process chamber 1 for evacuation in order to remove the harmful exhaust gas and water vapor.
  • the dry pump 5 is configured to evacuate to some extent at the start of operation, and then the turbo molecular pump 3 is further evacuated to a required low voltage.
  • the turbo molecular pump 3 is omitted.
  • the harmful exhaust gas output from the dry pump 5 is burned and decomposed by the combustion type abatement device 10. At this time, the exhaust gas is guided into the combustion type abatement device 10 while being slightly depressurized by the central scrubber 11. However, the combustion type abatement device 10 may not be installed depending on the gas used in the process chamber 1.
  • the exhaust gas that has passed through the dry pump 5 is usually at a high temperature of 150 degrees or the like due to the heat of compression during exhaust.
  • the outlet pipe connected to the dry pump 5 is exposed to the outside air. Therefore, when passing through the outlet pipe, the exhaust gas is rapidly cooled at room temperature, and the moisture (water vapor) in the exhaust gas is condensed inside the outlet pipe to form water droplets.
  • This outlet pipe may be connected to the exhaust pipe of other processing equipment in the factory, and water droplets generated in the outlet pipe may generate or adhere to unforeseen locations. ..
  • a cooling trap as shown in Patent Document 1 is provided in the outlet pipe of the dry pump 5.
  • the S-shaped bent pipe 51 as shown in FIG. 11 is arranged below the cooling trap, and the liquefied water (water droplets) is often dropped naturally.
  • the bent pipe 51 can fulfill the function of sealing water.
  • the present invention has been made in view of such conventional problems, and when removing water and the like contained in exhaust gas, even when there is no space for installing a pipe having a water sealing function, this removal is performed. It is an object of the present invention to provide a moisture treatment system for exhaust gas that can prevent exhaust gas from leaking to the outside while preventing backflow of water or the like that has become liquid in the process of.
  • the moisture flowing out from the cooling trap is liquid.
  • a tank to be stored as water a water level measuring means for measuring the water level in the tank, a pipe connected to a drain port for discharging the water stored in the tank to the outside, and a pipe arranged in the pipe.
  • the valve is opened to start drainage, and the second water level is set lower than the first water level.
  • a valve control means for closing the valve to stop drainage when the water level reaches the above level is provided, and the second water level is provided at a position higher than the drainage port.
  • the valve When the water level in the tank measured by the water level measuring means exceeds the first water level, the valve is opened and drainage is started. This makes it possible to prevent the water in the tank from flowing back even when the pipe diameter is small. On the other hand, when the water level in the tank reaches the second water level, the valve is closed to stop drainage.
  • the reason why the second water level is set in this way is to prevent the exhaust gas from being mixed inside the drain pipe and leaking to the outside. That is, the second water level is the water level set for sealing water. Therefore, this second water level must always be set higher than this drain so that the outlet can be completely covered with water.
  • the water level in the tank is in a state where water is constantly stored, and the water level does not fall below the second water level even when draining. In addition to the function of storing water, the tank can also serve as a water seal for the drainage line.
  • the present invention (claim 2) is characterized in that the cooling trap and the tank are connected by a pipe having no curvature.
  • the present invention (claim 3) is configured by providing the pipe with a drainage amount adjusting mechanism for adjusting the amount of the water stored in the tank to be discharged to the outside.
  • the first water level is a water level set to prevent backflow from the tank to the cooling trap side
  • the second water level is the drainage. It is characterized in that the water level is set to seal the exhaust gas so as not to be discharged to the outside from the pipe.
  • the valve when the water level in the tank measured by the water level measuring means exceeds the first water level, the valve is opened to start drainage, and when the water level reaches the second level. Since the valve is closed to stop the drainage, it is possible to prevent the exhaust gas from being mixed into the drainage pipe and leaking to the outside while preventing the backflow. As a result, the tank can also serve as a water seal for the drainage line in addition to the function of storing water.
  • Configuration diagram of the moisture treatment system in exhaust gas Straight tube Side view of the cooling trap Front cross section of cooling trap Cross-sectional view taken along the line AA in FIG. A diagram showing how exhaust gas is mixed inside the drain pipe and leaks to the outside.
  • Example of arranging a drainage amount adjustment mechanism in the drainage pipe An example in which the drainage adjustment mechanism is configured by an orifice (side sectional view) Perspective view of the orifice plate
  • FIG. 1 shows a configuration diagram of a moisture treatment system for exhaust gas according to an embodiment of the present invention.
  • a cooling trap 20 is arranged in the outlet pipe 7 connected to the dry pump 5.
  • the cooling trap 20 is a device that condenses water vapor in the exhaust gas to make water.
  • the water flowing out of the cooling trap 20 naturally falls through the straight pipe 50 as shown in FIG. 2 and collects in the tank 60.
  • a bent pipe 51 is arranged between the cooling trap 20 and the tank 60 instead of the straight pipe 50.
  • a water level sensor 61 is arranged in the tank 60. Then, the water collected in the tank 60 is naturally dropped to a drainage facility (not shown) arranged in the factory through a drainage pipe 70 connected to a drainage port 63 arranged on the bottom surface of the tank 60. It has become so.
  • a drain valve 80 is arranged in the middle of the drain pipe 70. The water level signal measured by the water level sensor 61 is input to the valve control unit 81, and the drain valve 80 is controlled based on the result determined by the valve control unit 81.
  • FIG. 3 A side outline view of the cooling trap 20 is shown in FIG. 3, and a front sectional view is shown in FIG. Further, a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4 is shown in FIG.
  • the cooling trap 20 includes a cylindrical peripheral wall 21, and the outlet pipe 7 is connected to an inflow port 23 protruding from the peripheral wall 21.
  • a pipe 9 leading to the factory exhaust equipment is connected to the discharge port 25 protruding from the peripheral wall 21.
  • a disk-shaped lid 27 is attached to the upper surface of the peripheral wall 21.
  • the bottom surface 29 of the peripheral wall 21 is formed in a spherical shape so that water droplets that have fallen on the bottom surface are naturally collected in the center.
  • a thin tube 33 having a water supply port 31 at one end is penetrated through the disk-shaped lid 27. Cooling water is supplied to the water supply port 31 from a water supply facility (not shown). As shown in FIGS. 4 and 5, the thin tube 33 descends in the vertical direction, is curved in the vicinity of the inflow port 23, and is raised by changing the direction by 180 degrees. After that, it is lowered again in the vicinity of the discharge port 25 by changing the direction by 180 degrees. After repeating the descent and the ascent a plurality of times in this way, the thin tube 33 penetrates the disk-shaped lid 27 again. A water discharge port 35 is formed at the other end of the thin tube 33.
  • baffle 37 and the baffle 39 are combined at regular intervals so as to alternately change the protruding direction, and are attached diagonally to the thin tube 33.
  • a water discharge port 41 is arranged in the center of the bottom surface 29 and is connected to the straight pipe 50.
  • the high-temperature exhaust gas that has passed through the dry pump 5 enters from the inflow port 23 of the cooling trap 20, and while being obstructed by the baffle 37 and the baffle 39, the flow direction is changed to the left and right so as to indicate the flow by the dotted line in the figure. While slowly rising. At this time, the exhaust gas is cooled through the thin tube 33. As a result, water vapor condenses inside the cooling trap 20. Then, the water droplets condensed in the cooling trap 20 collect on the bottom surface 29 of the cooling trap 20. After that, the water accumulated here (the water here means the total amount of water removed and becomes a state of liquefied water) naturally falls into the tank 60 through the straight pipe 50.
  • the valve control unit 81 determines whether or not the water level of the water accumulated in the tank 60 exceeds the high water level H set by the valve control unit 81.
  • the high water level H corresponds to the first water level.
  • This high water level H is a water level set so that the water accumulated in the tank 60 does not overflow and flow back to the dry pump 5 side. Since the pipe diameter of the straight pipe 50 and the pipe diameter of the outlet pipe 7 are small, backflow is likely to occur. Therefore, this high water level H is set with a predetermined margin.
  • the valve control unit 81 determines whether or not the water level is below the low water level L set by the valve control unit 81.
  • the low water level L corresponds to the second water level. Then, when the valve control unit 81 determines that the water level is L or lower, a closing signal is sent to the drain valve 80, and the drain valve 80 is closed. After that, water is accumulated in the tank 60 again.
  • the low water level L is the water level set for sealing water. Therefore, the low water level L needs to be provided at a position always higher than the drainage port 63 so that the mouth of the drainage port 63 can be completely covered with water.
  • the water level in the tank is in a state where water is constantly stored, and the water level does not fall below the low water level L even when draining.
  • the exhaust gas does not leak to the outside even if the straight pipe 50 is arranged between the cooling trap 20 and the tank 60 instead of the bent pipe 51 as in the conventional case. ..
  • the distance between the cooling trap 20 and the tank 60 is, for example, about 20 cm, and the distance between the bottom surface of the cooling trap 20 and the floor 83 is about 30 to 50 cm, the bent pipe 51 cannot normally be installed at this distance. Even in this case, a straight pipe 50 can be used between the cooling trap 20 and the tank 60.
  • the tank 60 can also have a function of sealing water in the drainage line in addition to the function of storing water.
  • valve control unit 81 when the signal from the water level sensor 61 exceeds the water level high HH which is the limit value of the water level, an abnormality alarm of the water level is issued, and at the limit value of the low water level. When the water level falls below a certain low water level LL, an abnormal low water level alarm is issued.
  • valve control unit 81 determines that the water level of the tank 60 is below the low water level L, a closing signal is sent to the drain valve 80, and the drain valve 80 is closed. After that, water is accumulated in the tank 60 again.
  • the degree of negative pressure on the drainage side is large, the speed of drainage flowing through the drainage pipe 70 may be faster than in the case of free fall.
  • the drain pipe is used during this time lag.
  • a certain amount of drainage will flow through the 70.
  • the water level of the tank 60 becomes lower than the low water level LL.
  • the drainage pipe 70 is provided with a drainage amount adjusting mechanism to limit the momentum of the water stored in the tank 60.
  • FIG. 7 shows an example in which the drainage amount adjusting mechanism 90 is configured by an orifice.
  • an orifice plate 93 made of, for example, polyvinyl chloride, which is made of the same material as the drain pipe 70, is sandwiched between the flanges 91A and 91B.
  • a perspective view of the orifice plate 93 is shown in FIG.
  • a through hole 95 is formed in the center of the orifice plate 93.
  • a sealing groove 97A is engraved on the left side of the orifice plate 93 in a circumferential shape at a portion where the end surface of the flange 91A and the left surface of the orifice plate 93 are in contact with each other, and an O-ring 99A is embedded in the sealing groove 97A. It has been. Further, in a portion where the end surface of the flange 91B and the right surface of the orifice plate 93 are in contact with each other, a sealing groove (not shown) is engraved on the end surface side of the flange 91B in a circumferential shape, and an O-ring 99B is formed in the sealing groove. It is embedded.
  • the through hole 95 of the orifice plate 93 has a diameter of 5 mm, for example, while the inner diameter of the drain pipe 70 is 20 mm.
  • the drainage amount adjusting mechanism 90 may have a structure in which the diameter of the drainage pipe 70 is reduced in consideration of the degree of negative pressure.
  • the drain pipe is used so that the water level of the tank 60 does not reach the low water level LL between the time when the water level of the tank 60 is detected as the low water level L and the time when the drain valve 80 is completely closed.
  • the pipe diameter of 70 may be reduced.
  • the pipe diameter may have a certain margin. Even when the diameter of the drainage pipe 70 is reduced in this way, it is easy to replace the pipe even after the equipment is completed.
  • a valve may be separately arranged as the drainage amount adjusting mechanism 90, and the drainage amount may be adjusted by the valve control unit 81.
  • the valve control unit 81 may adjust the drainage amount by narrowing the drain valve 80 after the water level of the tank 60 detects the low water level L.
  • the valve control unit 81 may adjust the drainage amount by narrowing the drain valve 80 after the water level of the tank 60 detects the low water level L.
  • the closing signal is sent from the valve control unit 81 to the drain valve 80, this closing signal is sent. Therefore, there is no possibility that the water level becomes low LL or less during the time lag until the drain valve 80 is completely closed. Therefore, the water level in the tank is always maintained at a position higher than the drain port by a certain value or more, and the water sealing of the drain line is surely maintained.
  • the present embodiment it has been described that water vapor becomes water droplets in the cooling trap 20, but the present embodiment is not limited to water vapor, and can be similarly applied to exhaust gas containing alcohol, a resist liquid, or the like. be.
  • the present invention can be modified in various ways as long as it does not deviate from the spirit of the present invention, and it is natural that the present invention extends to the modified ones.

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Abstract

【課題】排ガス中に含まれる水分等を除去する際に、封水機能を有する配管を設置するスペースが無い場合であっても、この除去の過程で液体となった水等が逆流したりするのを防止しつつ排ガスが外部に漏れ出ないようにできる排気ガス中の水分処理システムを提供する。 【解決手段】 タンク６０内に溜まった水が、高水位Ｈを超えたか否かがバルブ制御部８１で判断される。高水位Ｈを超えたとバルブ制御部８１が判断したとき、排水バルブ８０に対し開信号が送られ、排水バルブ８０が開かれる。これにより、タンク６０内の水は排水される。排水に伴い水位は低下していくが、この水位がバルブ制御部８１で設定された低水位Ｌ以下となったか否かがバルブ制御部８１で判断される。低水位Ｌ以下となったとバルブ制御部８１が判断したとき、排水バルブ８０に対し閉止信号が送られ、排水バルブ８０は閉じられる。低水位Ｌの設定により排水管７０内部に排ガスが混入し難い。

Description

排気ガス中の水分処理システム
　本発明は排気ガス中の水分処理システムに係わり、特に、排ガス中に含まれる水分等を除去する際に、封水機能を有する配管を設置するスペースが無い場合であっても、この除去の過程で液体となった水等が逆流したりするのを防止しつつ排ガスが外部に漏れ出ないようにできる排気ガス中の水分処理システムに関する。
　半導体素子、液晶パネル、太陽電池の製造工程では、化学気相反応を利用して成膜するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理やエッチング処理等が行われ、プロセスチャンバにおいて各種のガスが使用されている。
　このガスとしては、例えば、半導体素子、液晶パネル、太陽電池の製膜材料ガスであるシラン（ＳｉＨ4）、ＮＨ3、Ｈ2や、プラズマＣＶＤ装置等の密閉チャンバ内を例えばプラズマでクリーニングする際のクリーニングガスとして使用するＮＦ3、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、ＳＦ6、ＣＨＦ3、ＣＦ6等のガス状フッ化物、窒素（Ｎ2）等の不活性ガスがある。ここに、Ｈ2ガスは酸素と反応して水蒸気となり排ガス中に含まれている。
　また、上記半導体関連の製造工程以外でも、例えばハム等の食品製造装置や真空乾燥装置においても排ガス中には水蒸気が含まれている。
　そして、図１０に示すように、プロセスチャンバ１には、この有害な排ガスや水蒸気を除去するべく真空引きのためにターボ分子ポンプ３及びドライポンプ５が直列に接続されている。そして、ドライポンプ５で運転開始時にある程度真空引きした後に、更にターボ分子ポンプ３で必要な低圧にまで真空引きするように構成されている。但し、ＣＶＤ処理等の場合には、ターボ分子ポンプ３が省略された形で構成されるケースが一般的である。
　ドライポンプ５から出力された有害な排ガスは、燃焼式除害装置１０で燃焼分解されるようになっている。このとき、排ガスは、セントラルスクラバー１１により多少の減圧をされつつ燃焼式除害装置１０内に誘導される。
　但し、燃焼式除害装置１０はプロセスチャンバ１で使用されるガス如何では設置されないことがある。
　ドライポンプ５を通った排ガスは排気時の圧縮熱等により通常１５０度等の高温になっている。一方、このドライポンプ５に接続された出口配管は外気に触れている。このため、この出口配管を通過する際には排ガスは常温で急激に冷却されることになり、出口配管内部で排ガス中の水分（水蒸気）は結露し水滴となる。
　この出口配管は工場内の他の処理設備の排気配管と連絡している場合もあり、出口配管で生じた水滴が原因で不測の場所に生成物が生成されたり、付着したりする恐れがある。
　ここに、この水滴を防止するためにドライポンプ５の出口配管には特許文献１に示すような冷却トラップが配設されている。
特開２０１０－１６２１５号公報
　ところで、冷却トラップで捕捉した水分は排ガスが外部に漏洩しないように留意しつつ排水をする必要がある。このため、従来は図１１に示すようなＳ字状の折り曲げ管５１が冷却トラップの下方に配設され、液化した水分（水滴）は自然落下されることが多かった。この場合、折り曲げ管５１の内部に水が充填されていればこの水により排ガスは制止され外部に漏洩することはない。従って、この場合には折り曲げ管５１により封水の機能を果たすことができる。
　しかしながら、配管内部が減圧されていることもあり、この折り曲げ管５１を設置する際には、減圧分と配管の折曲部分間の高さを含めた所定値以上の高さを有する設置スペースが必要となる。また、この減圧に伴い、折り曲げ管５１を設置した場合には水が自然落下し難くなってしまうおそれがある。
　本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、排ガス中に含まれる水分等を除去する際に、封水機能を有する配管を設置するスペースが無い場合であっても、この除去の過程で液体となった水等が逆流したりするのを防止しつつ排ガスが外部に漏れ出ないようにできる排気ガス中の水分処理システムを提供することを目的とする。
　このため本発明（請求項１）は、プロセスより排出される排気ガス中に含まれる水分を冷却トラップを用いて除去する排気ガス中の水分処理システムにおいて、前記冷却トラップから流出した前記水分を液体の水として溜めるタンクと、該タンク内の水位を計測する水位計測手段と、前記タンクに溜められた前記水を外部に排出するための排水口に接続された配管と、該配管に配設されたバルブと、前記水位計測手段で計測された前記タンク内の水位が第１の水位を超えたときに前記バルブを開いて排水を開始し、前記第１の水位よりも低く設定された第２の水位になったときに前記バルブを閉じて排水を停止するバルブ制御手段とを備え、前記第２の水位が、前記排水口よりも高い位置に設けられたことを特徴とする。
　水位計測手段で計測されたタンク内の水位が第１の水位を超えたときにバルブを開いて排水を開始する。これにより、配管径が細い場合であってもタンク内の水が逆流しないようにできる。一方、タンク内の水位が第２の水位になったときにバルブを閉じて排水を停止する。
　このように、第２の水位を設定したのは、排水管内部に排ガスが混入し外部に漏れ出るのを防ぐためである。即ち、第２の水位は封水のために設定された水位である。従って、この第２の水位は排水口の口を水で完全に覆えるように、この排水口よりも常に高い位置に設けられる必要がある。タンク内の水位は常時水が溜められている状態であり、排水時にも第２の水位以下にはならない。
　タンクは水を貯める機能の他に排水ラインの封水も兼ねることができる。
　また、本発明（請求項２）は、前記冷却トラップと前記タンクとの間は、湾曲の無い配管で接続されたことを特徴とする。
　タンクを利用して封水ができるようにしたため、冷却トラップとタンクの間で湾曲の無い配管を配設しても排ガスが外部に漏れ出ることは無くなる。冷却トラップとタンク間に、湾曲を有する配管が接続できる十分な設置スペースがない場合であっても、湾曲の無い配管で対応可能である。従って高価な湾曲を有する配管を設備しなくてよい分低コストであり、湾曲の無い配管の内部が減圧されていても水は楽に自然落下する。
　更に、本発明（請求項３）は、前記配管に、前記タンクに溜められた前記水を外部に排出する量を調節する排水量調整機構を備えて構成した。
　排水量調整機構を備えたことで、排水側で仮に負圧がかかっている場合であっても、バルブ制御手段によるバルブの閉止指令のあったときから、このバルブが完全に閉じられるまでの間に、タンク内の水位は排水口よりも常に一定値以上高い位置に維持される。このため、排水ラインの封水が確実に維持される。
　更に、本発明（請求項４）は、前記第１の水位は、前記タンクから前記冷却トラップ側に逆流をしないようにするために設定された水位であり、前記第２の水位は、前記排水時に、前記排気ガスが前記配管から外部に排出されないよう封水するために設定された水位であることを特徴とする。
　以上説明したように本発明によれば、水位計測手段で計測されたタンク内の水位が第１の水位を超えたときにバルブを開いて排水を開始し、第２の水位になったときにバルブを閉じて排水を停止するように構成したので、逆流を防止しつつ排水管内部に排ガスが混入し外部に漏れ出るのを防ぐことができる。
　これにより、タンクは水を貯める機能の他に排水ラインの封水も兼ねることができる。
本発明の実施形態である排気ガス中の水分処理システムの構成図 ストレート管 冷却トラップの側面外形図 冷却トラップの正面断面図 図４中のＡ－Ａ矢視断面図 排水管内部に排ガスが混入し外部に漏れ出る様子を示す図 排水管に排水量調整機構を配設した例 排水量調整機構がオリフィスにて構成された例（側面断面図） オリフィスプレートの斜視図 排ガス処理のフロー図 折り曲げ配管
　以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態である排気ガス中の水分処理システムの構成図を図１に示す。
　図１において、ドライポンプ５に接続された出口配管７には冷却トラップ２０が配設されている。この冷却トラップ２０は排気ガス中の水蒸気を結露させて水にする装置である。冷却トラップ２０から流出した水は図２に示すようなストレート管５０を通って自然落下され、タンク６０に溜まるようになっている。従来、この冷却トラップ２０とタンク６０の間にはストレート管５０ではなく、折り曲げ管５１が配設されていた。
　また、このタンク６０内には水位センサ６１が配設されている。そして、このタンク６０で溜まった水は、タンク６０の底面に配設された排水口６３に接続された排水管７０を通じて、工場内に配設された図示しない排水設備へと自然落下により排水されるようになっている。この排水管７０の途中には排水バルブ８０が配設されている。
　水位センサ６１で計測された水位信号はバルブ制御部８１に入力され、このバルブ制御部８１で判断された結果に基づき排水バルブ８０が制御されるようになっている。
　冷却トラップ２０の側面外形図を図３に、正面断面図を図４に示す。また、図４中のＡ－Ａ矢視断面図を図５に示す。
　冷却トラップ２０は円筒状の周壁２１を備え、出口配管７はこの周壁２１より突出した流入ポート２３に接続されている。一方、周壁２１より突出した吐出ポート２５には工場排気設備へと通ずる配管９が接続されている。
　周壁２１の上面には円盤状蓋２７が取り付けられている。一方、周壁２１の底面２９は球面状に形成されており、底面に落下した水滴が自然落下で中央に集められるようになっている。この円盤状蓋２７には、一端部に水供給口３１を有する細管３３が貫通されている。水供給口３１には図示しない水道設備から冷却水が供給されるようになっている。この細管３３は図４と図５に示すように、鉛直方向に下降した後、流入ポート２３付近で湾曲され、１８０度方向を変えて上昇されている。その後、再び吐出ポート２５付近で１８０度方向を変えて下降されている。このように複数回、下降と上昇を繰り返した後、細管３３は再び円盤状蓋２７を貫通している。細管３３の他端部には水吐出口３５が形成されている。
　周壁２１の内側には、バッフル３７とバッフル３９とが互い違いに突出方向を変えるように一定間隔で組み合わされ、細管３３に対し斜めに取り付けられている。底面２９の中央には水排出口４１が配設されストレート管５０に接続されている。
　次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
　ドライポンプ５を通った高温の排ガスは冷却トラップ２０の流入ポート２３から入り、バッフル３７とバッフル３９とに流れを邪魔されつつ図中点線でその流れを示すように、左右に流れの方向を変えつつゆっくりと上昇する。このとき、細管３３を通じて排ガスは冷却される。その結果、冷却トラップ２０内部で水蒸気は結露する。そして、この冷却トラップ２０で結露した水滴は冷却トラップ２０の底面２９に溜まる。その後、ここで溜まった水分（ここでの水分は除去した総水分量を意味し、液化した水の状態となる）は、ストレート管５０を通じてタンク６０へと自然落下する。
　排水バルブ８０は閉止されているので、この水分はタンク６０内で液体である水の状態で溜められる。その後、タンク６０内に溜まった水の水位が、バルブ制御部８１で設定された高水位Ｈを超えたか否かがバルブ制御部８１で判断される。高水位Ｈは第１の水位に相当する。高水位Ｈを超えたとバルブ制御部８１が判断したとき、排水バルブ８０に対し開信号が送られ、排水バルブ８０が開かれる。
　これにより、タンク６０内の水は排水される。この高水位Ｈは、タンク６０内に溜まった水が溢れ出てドライポンプ５側に逆流することが無いように設定された水位である。ストレート管５０の配管径や出口配管７の配管径は細いため逆流が容易に起こり易い。従って、この高水位Ｈは所定の余裕をもって設定されている。
　排水に伴い水位は低下していくが、この水位がバルブ制御部８１で設定された低水位Ｌ以下となったか否かがバルブ制御部８１で判断される。低水位Ｌは第２の水位に相当する。そして、低水位Ｌ以下になったとバルブ制御部８１が判断したとき、排水バルブ８０に対し閉止信号が送られ、排水バルブ８０は閉じられる。
　その後、再びタンク６０内に水が溜められていく。
　このように、低水位Ｌを設定したのは、図６に示すように排水管７０内部に排ガスが混入し外部に漏れ出るのを防ぐためである。即ち、低水位Ｌは封水のために設定された水位である。従って、この低水位Ｌは排水口６３の口を水で完全に覆えるように、この排水口６３よりも常に高い位置に設けられる必要がある。タンク内の水位は常時水が溜められている状態であり、排水時にも低水位Ｌ以下にはならない。
　タンク６０を利用して封水ができるようにしたため、冷却トラップ２０とタンク６０の間で従来のように折り曲げ管５１ではなくストレート管５０を配設しても排ガスが外部に漏れ出ることは無くなる。冷却トラップ２０とタンク６０間の距離が例えば２０ｃｍ程度で、冷却トラップ２０の底面と床８３までの距離が３０～５０ｃｍ程度であったと仮定すると、この距離では、通常、折り曲げ管５１を設置できないが、この場合であっても、冷却トラップ２０とタンク６０間はストレート管５０で対応できる。
　このため、折り曲げ管５１を設備するだけの設置スペースが無くても問題はなく、かつ高価な折り曲げ管５１を設備する必要が無い分低コストに構成できる。また、ストレート管５０なので，内部が減圧されていても水は楽に自然落下する。このように、タンク６０は水を貯める機能の他に排水ラインの封水の機能も兼ねることができる。
　更に、バルブ制御部８１では、水位センサ６１からの信号が、水位の高さの限界値である水位高ＨＨを超えたときに水位高の異常警報が発せられ、また、水位低の限界値である水位低ＬＬ以下となったときに水位低の異常警報が発せられる。
　次に、排水量の調整について説明する。
　前述したように、タンク６０の水位が低水位Ｌ以下となったとバルブ制御部８１が判断したとき、排水バルブ８０に対し閉止信号が送られ、排水バルブ８０は閉じられる。
　その後、再びタンク６０内に水が溜められていく。
　しかしながら、仮に排水側の負圧の程度が大きい場合には、排水管７０を流れる排水の速度が自然落下の場合よりも早くなるおそれが生ずる。このような場合には、バルブ制御部８１より排水バルブ８０に対し閉止信号が送られてから、排水バルブ８０が完全に閉じられるまでの間にタイムラグが存在するため、このタイムラグの間に排水管７０を通じてある程度の排水量が流れてしまう可能性がある。そして、この際にはタンク６０の水位が水位低ＬＬ以下となることも考えられる。
　かかる弊害を回避するため、排水管７０には排水量調整機構を設け、タンク６０に溜められた水の勢いを制限する。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　次に、この排水量調整機構について説明する。　
　図７において、排水バルブ８０の下流には排水量調整機構９０が設けられている。但し、排水量調整機構９０は排水バルブ８０の上流に設けられてもよい。図８には、この排水量調整機構９０がオリフィスにて構成された例を示す。図８に示すように、このオリフィスには、フランジ９１Ａとフランジ９１Ｂの間に、例えば排水管７０と同じ材質のポリ塩化ビニルで形成されたオリフィスプレート９３が挟装されている。このオリフィスプレート９３の斜視図を図９に示す。
　オリフィスプレート９３の中央には貫通穴９５が形成されている。そして、フランジ９１Ａの端面とオリフィスプレート９３の左面が接する部分にはオリフィスプレート９３の左面側に周状にシール用溝９７Ａが刻設されており、このシール用溝９７ＡにはＯリング９９Ａが埋め込まれている。また、フランジ９１Ｂの端面とオリフィスプレート９３の右面が接する部分には、フランジ９１Ｂの端面の側に周状に図示しないシール用溝が刻設されており、このシール用溝にはＯリング９９Ｂが埋め込まれている。また、オリフィスプレート９３の貫通穴９５は排水管７０の管内径が直径２０ｍｍであるのに対し例えば直径５ｍｍである。
　このようにオリフィスにて構成される場合には、設備の完成後にオリフィスが後付けされる場合でも容易に取り付け作業が行える。
　しかしながら、排水量調整機構９０としては、負圧の程度を考慮した形で排水管７０の管径を細くする構造としてもよい。この場合には、タンク６０の水位が低水位Ｌの検出時から排水バルブ８０が完全に閉じられるまでの間に、タンク６０の水位が水位低ＬＬにまで到達することのないように、排水管７０の管径を細くすればよい。管径には一定の余裕を持たせるようにしてもよい。このように排水管７０の管径を細くする場合も、設備の完成後であっても配管の交換作業は容易である。
　また、排水量調整機構９０として別途バルブを配設し、バルブ制御部８１により排水量を調節するようにしてもよい。但し、別途バルブを配設することなく、タンク６０の水位が低水位Ｌを検出したときから、バルブ制御部８１が排水バルブ８０を絞るようにして排水量を調節するようにしてもよい。
　以上により、排水側の負圧の程度が大きい場合であっても、タンク６０の水位が低水位Ｌ以下となりバルブ制御部８１より排水バルブ８０に対し閉止信号が送られた後、この閉止信号に応じて排水バルブ８０が完全に閉じられるまでのタイムラグの間に、水位低ＬＬ以下となるおそれは無くなる。
　従って、タンク内の水位は排水口よりも常に一定値以上高い位置に維持され、排水ラインの封水が確実に維持される。
　なお、本実施形態では冷却トラップ２０において水蒸気が水滴になるとして説明したが、本実施形態は水蒸気に限定するものではなく、アルコールやレジスト液などを含んだ排気ガスにも同様に適用が可能である。
　また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が当該改変されたものにも及ぶことは当然である。
　５ ドライポンプ
 ２０ 冷却トラップ
 ２３ 流入ポート
 ２５ 吐出ポート
 ３１ 水供給口
 ３３ 細管
 ３５ 水吐出口
 ３７、３９ バッフル
 ５０ ストレート管
 ６０ タンク
 ６１ 水位センサ
 ６３ 排水口
 ７０ 排水管
 ８０ 排水バルブ
 ８１ バルブ制御部
 ９０ 排水量調整機構
 ９３ オリフィスプレート

 

Claims (4)

  1. 　プロセスより排出される排気ガス中に含まれる水分を冷却トラップを用いて除去する排気ガス中の水分処理システムにおいて、
    前記冷却トラップから流出した前記水分を液体の水として溜めるタンクと、
    該タンク内の水位を計測する水位計測手段と、
    前記タンクに溜められた前記水を外部に排出するための排水口に接続された配管と、
    該配管に配設されたバルブと、
    前記水位計測手段で計測された前記タンク内の水位が第１の水位を超えたときに前記バルブを開いて排水を開始し、前記第１の水位よりも低く設定された第２の水位になったときに前記バルブを閉じて排水を停止するバルブ制御手段とを備え、
    前記第２の水位が、前記排水口よりも高い位置に設けられたことを特徴とする排気ガス中の水分処理システム。
  2. 　前記冷却トラップと前記タンクとの間は、湾曲の無い配管で接続されたことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス中の水分処理システム。
  3. 　前記配管に、前記タンクに溜められた前記水を外部に排出する量を調節する排水量調整機構を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気ガス中の水分処理システム。
  4. 　前記第１の水位は、前記タンクから前記冷却トラップ側に逆流をしないようにするために設定された水位であり、
    　前記第２の水位は、前記排水時に、前記排気ガスが前記配管から外部に排出されないよう封水するために設定された水位であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の排気ガス中の水分処理システム。

     
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