(57)【要約】【課題】運転開始時のアイドリング運転時間を短縮してエネルギーコストの削減を図ることができる排ガス処理装置及びその運転方法を提供する。【解決手段】排ガスを加湿する散水手段１１と、加湿された排ガス中の不純物を反応室１３内でプラズマにより分解するプラズマ処理手段１４と、反応室１３を冷却するための冷却ジャケット２３と、冷却ジャケット２３に冷却水を導入する冷却水導入経路２５と、冷却ジャケット２３で温度上昇した温水を散水手段に１１供給する温水経路２８とを備え、排ガスの導入を開始する前に、冷却水導入経路から冷却ジャケットへの冷却水の導入を停止した状態で装置のアイドリング運転を行い、第１温度検出手段３０で検出した冷却ジャケット内の水温が設定温度に上昇したときに冷却ジャケットから散水手段への温水の供給を開始する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスに散水して排ガス中の水溶性成分を排ガス中から除去するとともに排ガスを加湿する散水手段と、加湿された排ガス中の不純物を反応室内でプラズマにより分解して排ガス中から不純物を除去するプラズマ処理手段と、該プラズマ処理手段の前記反応室を冷却するための冷却ジャケットと、該冷却ジャケットに冷却水を導入する冷却水導入経路と、前記冷却ジャケットで反応室を冷却することによって温度上昇した温水を前記散水手段の散布水として供給する温水経路とを備えた排ガス処理装置において、前記冷却ジャケット内の水温を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度があらかじめ設定された温度以上のときに開弁して前記冷却水導入経路から前記冷却ジャケットへ冷却水を導入する開閉弁とを備えていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
排ガスに散水して排ガス中の水溶性成分を排ガス中から除去するとともに排ガスを加湿する散水手段と、加湿された排ガス中の不純物を反応室内でプラズマにより分解して排ガス中から不純物を除去するプラズマ処理手段と、該プラズマ処理手段の前記反応室を冷却するための冷却ジャケットと、該冷却ジャケットに冷却水を導入する冷却水導入経路と、前記冷却ジャケットで反応室を冷却することによって温度上昇した温水を前記散水手段の散布水として供給する温水経路とを備えた排ガス処理装置の運転方法において、該排ガス処理装置への前記排ガスの導入を開始する前に、前記冷却水導入経路から前記冷却ジャケットへの冷却水の導入を停止した状態で運転を開始し、前記冷却ジャケット内の水温があらかじめ設定された温度に上昇したときに前記冷却水導入経路から前記冷却ジャケットへの冷却水の導入を開始するとともに該冷却ジャケットから前記散水手段への温水の供給を開始し、該散水手段に供給される温水の温度があらかじめ設定された温度に到達したときに、該排ガス処理装置への前記排ガスの導入を開始することを特徴とする排ガス処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理装置及びその運転方法に関し、詳しくは、半導体製造装置や液晶パネル製造装置などから排出される排ガス中に含まれる不純物、特に、パーフルオロコンパウンドなどの有害物質をプラズマにより分解して排ガス中から不純物を除去する排ガス処理装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置や液晶パネル製造装置などから排出される排ガス中に含まれるＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６等のパーフルオロコンパウンド（ＰＦＣ）を分解処理する方法としてプラズマ分解方式が知られている。このプラズマ分解方式を採用した排ガス処理装置は、一般に、排ガスに散水する散水手段（前処理スクラバー）と、前記ＰＦＣを反応室内でプラズマにより分解するプラズマ処理手段とを備えている。前処理スクラバーは、排ガスに散水することで排ガス中の水溶性成分や粉塵を排ガス中から除去するとともに、排ガスを加湿することによってＰＦＣのプラズマ分解反応に必要な酸素源や水素源を添加している。そして、前処理スクラバーで散水する水を加温することにより、排ガスに添加する水分量を多くすることが行われており、さらに、散布する水を昇温するためのエネルギーコストを削減するため、プラズマ処理手段の反応室冷却用に設けられている冷却ジャケットで昇温した温水を利用することも行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００７−２１２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、排ガス処理装置の運転開始と同時に冷却ジャケットへの冷却水の供給を開始した場合、冷却ジャケットから導出されて前処理スクラバーに供給される水の温度が所定の温度、例えば４０℃に上昇するまでに長時間、例えば６０分程度を要するため、排ガス処理装置を連続運転している場合には問題はないが、排ガス処理装置の上流側に設置されている装置の都合上、排ガスが間欠的に排ガス処理装置に導入される設備では、排ガス処理装置を連続運転することはエネルギーコストなどのコスト面で大きな問題となる。
【０００４】
また、排ガス処理装置を間欠的に運転する場合は、排ガス処理装置への排ガスの導入が始まるまでに前処理スクラバーで散水する水が４０℃以上になるように排ガス処理装置をあらかじめ運転してアイドリング運転（暖機運転）を行い、冷却ジャケットから導出される水の温度を高めておかなければならず、長時間のアイドリング運転を必要とし、エネルギーコストを十分に削減することが困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、運転開始時のアイドリング運転時間を短縮してエネルギーコストの削減を図ることができる排ガス処理装置及びその運転方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の排ガス処理装置は、排ガスに散水して排ガス中の水溶性成分を排ガス中から除去するとともに排ガスを加湿する散水手段と、加湿された排ガス中の不純物を反応室内でプラズマにより分解して排ガス中から不純物を除去するプラズマ処理手段と、該プラズマ処理手段の前記反応室を冷却するための冷却ジャケットと、該冷却ジャケットに冷却水を導入する冷却水導入経路と、前記冷却ジャケットで反応室を冷却することによって温度上昇した温水を前記散水手段の散布水として供給する温水経路とを備えた排ガス処理装置において、前記冷却ジャケット内の水温を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度があらかじめ設定された温度以上のときに開弁して前記冷却水導入経路から前記冷却ジャケットへ冷却水を導入する開閉弁とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
また本発明の排ガス処理方法は、排ガスに散水して排ガス中の水溶性成分を排ガス中から除去するとともに排ガスを加湿する散水手段と、加湿された排ガス中の不純物を反応室内でプラズマにより分解して排ガス中から不純物を除去するプラズマ処理手段と、該プラズマ処理手段の前記反応室を冷却するための冷却ジャケットと、該冷却ジャケットに冷却水を導入する冷却水導入経路と、前記冷却ジャケットで反応室を冷却することによって温度上昇した温水を前記散水手段の散布水として供給する温水経路とを備えた排ガス処理装置の運転方法において、該排ガス処理装置への前記排ガスの導入を開始する前に、前記冷却水導入経路から前記冷却ジャケットへの冷却水の導入を停止した状態で運転を開始し、前記冷却ジャケット内の水温があらかじめ設定された温度に上昇したときに前記冷却水導入経路から前記冷却ジャケットへの冷却水の導入を開始するとともに該冷却ジャケットから前記散水手段への温水の供給を開始し、該散水手段に供給される温水の温度があらかじめ設定された温度に到達したときに、該排ガス処理装置への前記排ガスの導入を開始することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷却ジャケット内の水温があらかじめ設定された温度に達するまでは冷却ジャケットへの冷却水の導入を停止しているので、冷却ジャケット内に冷却水を流通させているときに比べて冷却ジャケット内の水を短時間で加温することができる。例えば、冷却ジャケット内に２０℃の冷却水を流通させたときには、冷却ジャケット内の水温が４０℃に到達するまでに約６０分を要していたものを、冷却ジャケットへの冷却水の導入を停止した場合には、冷却ジャケット内の水温が４０℃に到達するまでの時間を約１０分程度にまで短縮することができる。したがって、プラズマ処理手段の運転を開始してから短時間で排ガスの処理を開始することができ、排ガス処理装置の運転効率を向上させてエネルギーコストの大幅な削減を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の排ガス処理装置の一形態例を示す系統図である。この排ガス処理装置は、上部に散水手段１１を有する前処理スクラバー１２と、反応室１３を有するプラズマ処理手段１４とを備えている。
【００１０】
前処理スクラバー１２の内部には、スプレーなどの前記散水手段１１から散水された散布水と排ガス導入経路１５から導入された排ガスとを接触させる気液接触部１６が設けられ、底部には気液接触によって排ガス中の水溶性成分を溶解し、また、洗い流した粉塵を含む処理水を導出する処理水導出経路１７が設けられている。散布水との気液接触によって水分が飽和状態となった排ガスは、前処理スクラバー１２の頂部に設けられた排ガス経路１８を通ってプラズマ処理手段１４に導入される。
【００１１】
プラズマ処理手段１４は、プラズマを発生させるプラズマ発生室１９と、該プラズマ発生室１９からのプラズマによって排ガス中のＰＦＣを水和反応によって分解する反応室１３と、該反応室１３から流出する高温排ガスにノズル２１から冷却水を散布して冷却する冷却室２２とを有している。さらに、前記反応室１３の外周には反応室周壁の温度上昇を抑えるための冷却水が流通する冷却ジャケット２３が設けられ、冷却室２１の底部には前記高温排ガスを冷却するとともに高温排ガス中の水溶性成分を溶解した水を排出する排水経路２４が設けられている。
【００１２】
前記ノズル２１及び前記冷却ジャケット２３には、冷却水導入経路２５から分岐した冷却水がそれぞれ供給され、前記ノズル２１には流量調節器２６を介して所定流量の冷却水が供給される。また、前記冷却ジャケット２３には開閉弁２７を介して冷却水が供給され、冷却ジャケット２３で温度上昇した冷却水（温水）は、温水経路２８から流量調節器２９を介して所定流量が前記前処理スクラバー１２の散水手段１１に供給される。
【００１３】
前記冷却ジャケット２３には、該冷却ジャケット２３内の水温を検出する第１温度検出手段３０が設けられ、さらに、散水手段１１の上流側の温水経路２８にも、散水手段１１に供給される温水の温度を検出する第２温度検出手段３１が設けられている。第１温度検出手段３０は、前記開閉弁２７を開閉する機能を有しており、検出した温水の温度があらかじめ設定された温度（第１設定温度）、例えば４０℃以上のときに開閉弁２７を開き、検出温度が第１設定温度未満（４０℃未満）のときには開閉弁２７を閉じて冷却ジャケット２３への冷却水の導入を遮断する。
【００１４】
前記第２温度検出手段３１は、排ガス処理装置への排ガスの導入を制御する信号を図示しない運転制御装置に出力する機能を有しており、温水経路２８内を流れて散水手段１１に供給される温水の温度があらかじめ設定された温度（第２設定温度）、例えば４０℃以上で安定した状態になったときに排ガス処理装置への排ガスの導入を可能な状態とし、第２設定温度未満（４０℃未満）のときには排ガス処理装置への排ガスの導入を不可とする。
【００１５】
このように形成した排ガス処理装置の運転は、前記両設定温度を、前処理スクラバー１２の前記散水手段１１から散水する散布水の温度、例えば４０℃に設定した状態で、以下のようにして行われる。
【００１６】
まず、運転制御装置に運転開始の信号が入力されると、排ガス導入経路１５から不活性ガス、例えば窒素ガスが導入されてプラズマ発生室１９でのプラズマ発生が始まるとともに、冷却水導入経路２５からの冷却水の導入が始まる。このとき、装置全体が室温程度になっているときには、第１温度検出手段３０で検出した冷却ジャケット２３内の水温が前記第１設定温度（４０℃）未満であるから前記開閉弁２７は閉じ状態であり、冷却ジャケット２３内への冷却水の導入は行われず、プラズマ発生室１９からのプラズマにより加熱される反応室周壁の温度上昇に伴い、冷却ジャケット２３内に滞留している冷却水が加温される状態となる。また、第２温度検出手段３１で検出した温水の温度も前記第２設定温度（４０℃）未満であるから、排ガス処理装置への排ガスの導入は行われずに不活性ガスが導入され、排ガス処理装置はアイドリング運転（暖機運転）状態となる。なお、冷却室２２のノズル２１からの冷却水の散布は、プラズマ発生と同時に開始して冷却室２１からの高温排ガスを冷却する。
【００１７】
運転開始からのアイドリング運転の継続によって冷却ジャケット２３内への冷却水が加温され、第１温度検出手段３０で検出した水温が前記第１設定温度（４０℃）に達すると開閉弁２７が開き、開閉弁２７を通って冷却水導入経路２５から冷却ジャケット２３内への冷却水の導入が始まり、冷却ジャケット２３内で加温された温水が温水経路２８を通り、流量調節器２９で所定流量に調節されて散水手段１１に供給され、前処理スクラバー１２内での散水が始まる。そして、第２温度検出手段３１で検出した温水の温度が前記第２設定温度（４０℃）以上で安定すると、第２温度検出手段３１からの信号によって運転制御装置が作動し、上流側の装置が作動して排ガス処理装置への排ガスの導入が始まり、前処理スクラバー１２内での排ガスへの加湿、プラズマ処理手段１４でのプラズマ化による排ガス中の不純物の除去処理、特に、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６等のＰＦＣの分解処理が行われる。
【００１８】
このようにして運転開始後のアイドリング運転時に冷却ジャケット２３内への冷却水の導入を停止し、プラズマの熱で冷却ジャケット２３内に滞留している水のみを加温するようにしたことにより、冷却ジャケット２３から導出して前処理スクラバー１２の散水手段１１に供給する温水を短時間で得ることができる。したがって、排ガス処理装置のアイドリング運転開始から排ガスの導入開始までの時間を大幅に短縮することが可能となり、プラズマ発生に要するエネルギーコストを削減できるだけでなく、冷却水の消費量も削減することができ、ＰＦＣを含む排ガスの処理を効率よく行うことができる。
【００１９】
ここで、上述のように開閉弁２７を第１温度検出手段３０にて開閉制御したときと、第１温度検出手段３０を非作動として開閉弁２７を常時開状態としたときにおけるアイドリング運転時間を比較した例を説明する。装置構成は図１に示したもので、運転条件は、アイドリング運転時に導入するガスとして窒素ガスを毎分８０リットル、冷却水導入経路２５からの冷却水の温度は２０℃、冷却ジャケット２３の給水量は毎分１リットル、プラズマ電源出力は５．９ｋＷとした。
【００２０】
冷却ジャケット２３への冷却水の導入の有無のほかは同じ条件でアイドリング運転を行い、アイドリング運転の開始から散水手段１１に供給する温水の温度が４０℃になって安定し、排ガスの導入が可能になるまでの時間をそれぞれ測定した。その結果、運転開始から冷却水を導入した従来の運転方法の場合には６０分を要したのに対し、冷却ジャケット２３内の水温が４０℃に達するまで冷却水の導入を停止した本発明方法の場合には１０分で排ガスの導入が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の排ガス処理装置の一形態例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１…散水手段、１２…前処理スクラバー、１３…反応室、１４…プラズマ処理手段、１５…排ガス導入経路、１６…気液接触部、１７…処理水導出経路、１８…排ガス経路、１９…プラズマ発生室、２１…ノズル、２２…冷却室、２３…冷却ジャケット、２４…排水経路、２５…冷却水導入経路、２６…流量調節器、２７…開閉弁、２８…温水経路、２９…流量調節器、３０…第１温度検出手段、３１…第２温度検出手段
【図１】
2010058094.tif 000003