(57)【要約】【課題】水素及びアンモニアを含む排ガスを効率よく処理することができる排ガス処理装置を提供する。【解決手段】水素及びアンモニアを含む排ガス中の水素濃度を測定する第１水素濃度測定手段１３と、該第１水素濃度測定手段の下流側で排ガス中の水素濃度を測定する第２水素濃度測定手段１６と、第２水素濃度測定手段の下流側に設けられた燃焼式除害装置１２とを備えるとともに、第１水素濃度測定手段と第２水素濃度測定手段との間に、第１水素濃度測定手段で測定した第１水素濃度が第１水素濃度設定値以下になったときに排ガスへの水素の添加を開始し、第２水素濃度測定手段で測定した第２水素濃度が第２水素濃度設定値以上になったときに排ガスへの水素の添加を終了する水素添加手段を備えている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素及びアンモニアを含む排ガスを処理する排ガス処理装置において、前記排ガス中の水素濃度を測定する第１水素濃度測定手段と、該第１水素濃度測定手段の下流側で前記排ガス中の水素濃度を測定する第２水素濃度測定手段と、前記第２水素濃度測定手段の下流側に設けられた燃焼式除害装置とを備えるとともに、前記第１水素濃度測定手段と前記第２水素測定手段との間に、前記第１水素濃度測定手段で測定した第１水素濃度があらかじめ設定された第１水素濃度設定値以下になったときに前記排ガスへの水素の添加を開始し、前記第２水素測定手段で測定した第２水素濃度があらかじめ設定された第２水素濃度設定値以上になったときに前記排ガスへの水素の添加を終了する水素添加手段を備えている排ガス処理装置。
【請求項２】
前記水素添加手段と前記第２水素測定手段との間にバッファタンクが設けられている請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記第１水素濃度測定手段と前記第２水素測定手段との間にバッファタンクを設けるとともに、前記水素添加手段は、該バッファタンクに水素を添加する請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記燃焼式除害装置の下流側に、該燃焼式除害装置から導出された燃焼除害処理ガス中のアンモニアの濃度を測定するアンモニア濃度測定手段を設けるとともに、前記水素添加手段は、前記アンモニア濃度測定手段で測定したアンモニア濃度があらかじめ設定されたアンモニア濃度上限値以上になったときに前記排ガスへの水素の添加を開始する請求項１乃至３のいずれか１項記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理装置に関し、詳しくは、半導体，液晶，太陽光発電パネル，ＬＥＤなどの電子デバイスを成膜するデバイス製造装置から排出される水素及びアンモニアを含む排ガスを処理するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体，液晶，太陽光発電パネル，ＬＥＤなどの電子デバイスを製造するプロセスからは、水素やアンモニアのように、広い濃度範囲で可燃性を有する成分を含む排ガスが排出されることがある。水素及びアンモニアを含む排ガスを処理する方法として、外部から空気を導入して排ガスに混合し、可燃性成分の濃度を爆発下限未満に希釈した後、有毒成分であるアンモニアを湿式スクラバーで吸収処理する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、燃焼式除害装置を使用し、排ガスの流量を監視しながら水素及びアンモニアを燃焼処理する方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３５２４７６号公報
【特許文献２】特許第４６９０５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された方法では，外部から大量の空気を導入するため、湿式スクラバーにおける排ガスの処理量が増大し、湿式スクラバーが大型化するという問題があり、さらに、アンモニアを含むアルカリ廃水が大量に発生することから、廃液処理費用が嵩むという問題もあった。また、特許文献２に記載された方法では、排ガスの流量は監視するものの、排ガス中のアンモニア及び濃度に関する情報が無いままで運転するため，過剰な燃料量を燃焼式除害装置に供給する必要があり、ランニングコストが嵩むという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、水素及びアンモニアを含む排ガスを効率よく処理することができる排ガス処理装置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、水素及びアンモニアを含む排ガスを処理する排ガス処理装置において、前記排ガス中の水素濃度を測定する第１水素濃度測定手段と、該第１水素濃度測定手段の下流側で前記排ガス中の水素濃度を測定する第２水素濃度測定手段と、前記第１水素濃度測定手段と前記第２水素測定手段との間に設けられた水素添加手段と、前記第２水素濃度測定手段の下流側に設けられた燃焼式除害装置とを備えるとともに、前記第１水素濃度測定手段と前記第２水素測定手段との間に、前記第１水素濃度測定手段で測定した第１水素濃度があらかじめ設定された第１水素濃度設定値以下になったときに前記排ガスへの水素の添加を開始し、前記第２水素測定手段で測定した第２水素濃度があらかじめ設定された第２水素濃度設定値以上になったときに前記排ガスへの水素の添加を終了する水素添加手段を備えていることを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明の排ガス処理装置は、前記水素添加手段と前記第２水素測定手段との間にバッファタンクが設けられていること、また、バッファタンクを設けたときに、該バッファタンクに前記水素添加手段を設けたこと、また、前記燃焼式除害装置の下流側に、該燃焼式除害装置から導出された燃焼除害処理ガス中のアンモニアの濃度を測定するアンモニア濃度測定手段を設けるとともに、前記水素添加手段は、前記アンモニア濃度測定手段で測定したアンモニア濃度があらかじめ設定されたアンモニア濃度上限値以上になったときに前記排ガスへの水素の添加を開始することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の排ガス処理装置によれば、燃焼式除害装置を、水素及びアンモニアを燃焼除害処理するのに適した燃焼状態に維持することができるので、水素及びアンモニアを含む排ガスを効率よく処理することができる
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の排ガス処理装置の第１形態例を示す説明図である。
【図２】本発明の排ガス処理装置の第２形態例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の排ガス処理装置の第１形態例を示すもので、この排ガス処理装置は、原料ガス（プロセスガス）及びキャリアガスとして、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）、その他のガスを使用するＣＶＤ装置１１から排出される排ガスに含まれるアンモニアと水素とを燃焼式除害装置１２で燃焼させて排ガス中から除去するものであって、ＣＶＤ装置１１と燃焼式除害装置１２との間には、ＣＶＤ装置１１側、すなわち、排ガスの流れ方向上流側から順に、第１水素濃度測定手段１３，水素添加手段１４，バッファタンク１５及び第２水素測定手段１６が設けられ、燃焼式除害装置１２の下流側には、アンモニア濃度測定手段１７が設けられている。
【００１１】
例えば、ＣＶＤ装置１１では、気相成長を行う工程の進行に伴って供給するガスの種類や量が変化し、例えば、工程開始から予熱などを行っている工程初期では、アンモニアは供給されずに水素と窒素とが供給され、工程中間でアンモニアの供給が始まり、次いで水素の供給が停止する。さらに、工程の後半では水素の供給が再開されるという工程が行われる。
【００１２】
燃焼式除害装置１２は、燃焼用の種火を形成するための少量の燃料を供給する燃料供給部１８と、燃焼用及び燃焼ガス冷却用の空気を供給する空気供給部１９とを備えるもので、排ガス中の水素と空気中の酸素とを反応させて燃焼させ、あらかじめ設定された温度以上の燃焼状態を維持することにより、アンモニアを燃焼又は分解して排ガス中から除去する。
【００１３】
水素添加手段１４は、第１水素濃度測定手段１３で測定した第１水素濃度があらかじめ設定された第１水素濃度設定値以下に減少したときに排ガスへの水素の添加を開始し、第２水素測定手段１６で測定した第２水素濃度があらかじめ設定された第２水素濃度設定値以上に増加したときに排ガスへの水素の添加を終了する。第１水素濃度設定値及び第２水素濃度設定値は、燃焼式除害装置１２の構成や排ガスの流量などの条件に応じて適宜設定することができるが、第２水素濃度設定値を第１水素濃度設定値以上の濃度に設定することにより、燃焼式除害装置１２に導入する排ガス中の水素濃度を確実に所定濃度以上にすることができる。
【００１４】
水素添加手段１４から排ガスに添加する水素ガスの量は任意に設定できるが、ＣＶＤ装置１１への水素の供給が停止し、第１水素濃度測定手段１３で測定した排ガス中の水素濃度が減少したときに、燃焼式除害装置１２での燃焼に不足する一定量の水素を水素添加手段１４から添加し、そして、ＣＶＤ装置１１への水素の供給が再開され、第２水素測定手段１６で測定した水素濃度が所定濃度を上回ったときに水素の添加を終了するように設定することができる。
【００１５】
これにより、燃焼式除害装置１２に導入される排ガス中の水素濃度を、燃焼式除害装置１２でアンモニアを除去可能な燃焼温度が得られる水素濃度以上にすることができ、燃焼式除害装置１２でアンモニアを確実に除去することができる。また、水素添加手段１４の下流側にバッファタンク１５を設けることにより、第１水素濃度測定手段１３が測定した水素濃度が低下したとき、水素添加手段１４から水素供給が開始されるまでの応答が多少遅くなっても、水素添加手段１４から添加された水素と排ガスとをバッファタンク１５内で十分に混合してから燃焼式除害装置１２に導入することができるとともに、水素濃度の変動による第２水素測定手段１６の誤動作も避けることができる。
【００１６】
さらに、燃焼式除害装置１２の下流側にアンモニア濃度測定手段１７を設けることにより、例えば第１水素濃度測定手段１３の不具合によって水素濃度が低下した排ガス中への水素の添加が正常に行われなくなり、燃焼式除害装置１２に導入される排ガス中の水素濃度が低下して燃焼温度が下がり、アンモニアが完全に除去できなくなった場合でも、燃焼式除害装置１２から導出された燃焼除害処理ガス中のアンモニアの濃度をアンモニア濃度測定手段１７で測定し、あらかじめ設定されたアンモニア濃度上限値を上回ったときに水素添加手段１４から排ガスへの水素の添加を開始することにより、燃焼式除害装置１２に導入される排ガス中の水素濃度を所定濃度以上にすることができ、燃焼式除害装置１２でのアンモニアの除去を確実に行うことができ、規定濃度以上のアンモニアが排出されることを防止できる。
【００１７】
また、水素添加手段１４からの水素の添加量を一定量とし、第１水素濃度測定手段１３と第２水素測定手段１６とによって開始と終了とを制御するように設定することにより、複雑な制御装置を用いずに、簡単な構成で、しかも信頼性の高い制御を行うことが可能となる。
【００１８】
図２は、本発明の排ガス処理装置の第２形態例を示しており、前記第１形態例に示した排ガス処理装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１９】
本形態例は、複数のＣＶＤ装置１１から排出される排ガスを一つの燃焼式除害装置１２で処理するもので、複数のＣＶＤ装置１１から排出された排ガスは、１本の配管にまとめられて燃焼式除害装置１２に導入される際に、前記第１形態例と同様に、第１水素濃度測定手段１３，水素添加手段１４，バッファタンク１５及び第２水素測定手段１６が配置された配管内を流れることにより、前記同様にして水素濃度が燃焼式除害装置１２で必要とする水素濃度以上に調節される。
【００２０】
このように複数のＣＶＤ装置１１から排出される排ガスの除害処理を行う際にも、燃焼式除害装置１２に導入される排ガス中の水素濃度に応じて水素添加手段１４から水素を添加することにより、燃焼式除害装置１２における水素及びアンモニアの除去を確実に行うことができる。
【００２１】
また、複数のＣＶＤ装置１１から排出される排ガス中の水素濃度の変動状態によっては、水素添加手段１４からの水素添加量を、第１水素濃度測定手段１３で測定した水素濃度の低下状態に応じて設定することにより、燃焼式除害装置１２でのアンモニアの燃焼を確実に行いながら、過剰な水素を添加することによる運転コストの上昇を回避することができる。さらに、バッファタンク１５を設けることにより、複数のＣＶＤ装置１１の運手状態によって変動する排ガス中の水素濃度を所定濃度以上で平均化することができ、燃焼式除害装置１２での燃焼温度の異常な上昇を防止することもできる。
【００２２】
なお、各形態例において、燃焼式除害装置１２の下流側のアンモニア濃度測定手段１７は省略することが可能であり、また、水素添加手段１４から供給した水素と排ガスとを配管内で十分に混合可能ならば、バッファタンク１５を省略することができる。一方、バッファタンク１５を設けた場合は、水素添加手段１４からバッファタンク１５内に水素を供給するように形成することもできる。
【００２３】
また、アンモニア濃度測定手段１７で測定したアンモニア濃度の上昇によって水素を添加する際には、第１水素濃度測定手段１３などに不都合が発生したことを表示することが好ましい。さらに、アンモニア濃度測定手段１７からの信号で水素を添加してもアンモニア濃度が低下しない場合や、測定したアンモニア濃度があらかじめ設定された異常濃度限界値を超えたときには、故障警報を発生させて装置を緊急停止するように構成することもできる。
【符号の説明】
【００２４】
１１…ＣＶＤ装置、１２…燃焼式除害装置、１３…第１水素濃度測定手段、１４…水素添加手段、１５…バッファタンク、１６…第２水素測定手段、１７…アンモニア濃度測定手段、１８…燃料供給部、１９…空気供給部
【図１】
2014214933.tif 000002
【図２】
2014214933.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月9日(2014.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素及びアンモニアを含む排ガスを処理する排ガス処理装置において、前記排ガス中の水素濃度を測定する第１水素濃度測定手段と、該第１水素濃度測定手段の下流側で前記排ガス中の水素濃度を測定する第２水素濃度測定手段と、前記第２水素濃度測定手段の下流側に設けられた燃焼式除害装置とを備えるとともに、前記第１水素濃度測定手段と前記第２水素濃度測定手段との間に、前記第１水素濃度測定手段で測定した第１水素濃度があらかじめ設定された第１水素濃度設定値以下になったときに前記排ガスへの水素の添加を開始し、前記第２水素濃度測定手段で測定した第２水素濃度があらかじめ設定された第２水素濃度設定値以上になったときに前記排ガスへの水素の添加を終了する水素添加手段を備えている排ガス処理装置。
【請求項２】
前記水素添加手段と前記第２水素濃度測定手段との間にバッファタンクが設けられている請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記第１水素濃度測定手段と前記第２水素濃度測定手段との間にバッファタンクを設けるとともに、前記水素添加手段は、該バッファタンクに水素を添加する請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記燃焼式除害装置の下流側に、該燃焼式除害装置から導出された燃焼除害処理ガス中のアンモニアの濃度を測定するアンモニア濃度測定手段を設けるとともに、前記水素添加手段は、前記アンモニア濃度測定手段で測定したアンモニア濃度があらかじめ設定されたアンモニア濃度上限値以上になったときに前記排ガスへの水素の添加を開始する請求項１乃至３のいずれか１項記載の排ガス処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の排ガス処理装置は、水素及びアンモニアを含む排ガスを処理する排ガス処理装置において、前記排ガス中の水素濃度を測定する第１水素濃度測定手段と、該第１水素濃度測定手段の下流側で前記排ガス中の水素濃度を測定する第２水素濃度測定手段と、前記第２水素濃度測定手段の下流側に設けられた燃焼式除害装置とを備えるとともに、前記第１水素濃度測定手段と前記第２水素濃度測定手段との間に、前記第１水素濃度測定手段で測定した第１水素濃度があらかじめ設定された第１水素濃度設定値以下になったときに前記排ガスへの水素の添加を開始し、前記第２水素濃度測定手段で測定した第２水素濃度があらかじめ設定された第２水素濃度設定値以上になったときに前記排ガスへの水素の添加を終了する水素添加手段を備えていることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
さらに、本発明の排ガス処理装置は、前記水素添加手段と前記第２水素濃度測定手段との間にバッファタンクが設けられていること、また、バッファタンクを設けたときに、該バッファタンクに前記水素添加手段を設けたこと、また、前記燃焼式除害装置の下流側に、該燃焼式除害装置から導出された燃焼除害処理ガス中のアンモニアの濃度を測定するアンモニア濃度測定手段を設けるとともに、前記水素添加手段は、前記アンモニア濃度測定手段で測定したアンモニア濃度があらかじめ設定されたアンモニア濃度上限値以上になったときに前記排ガスへの水素の添加を開始することを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図１は、本発明の排ガス処理装置の第１形態例を示すもので、この排ガス処理装置は、原料ガス（プロセスガス）及びキャリアガスとして、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）、その他のガスを使用するＣＶＤ装置１１から排出される排ガスに含まれるアンモニアと水素とを燃焼式除害装置１２で燃焼させて排ガス中から除去するものであって、ＣＶＤ装置１１と燃焼式除害装置１２との間には、ＣＶＤ装置１１側、すなわち、排ガスの流れ方向上流側から順に、第１水素濃度測定手段１３，水素添加手段１４，バッファタンク１５及び第２水素濃度測定手段１６が設けられ、燃焼式除害装置１２の下流側には、アンモニア濃度測定手段１７が設けられている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
水素添加手段１４は、第１水素濃度測定手段１３で測定した第１水素濃度があらかじめ設定された第１水素濃度設定値以下に減少したときに排ガスへの水素の添加を開始し、第２水素濃度測定手段１６で測定した第２水素濃度があらかじめ設定された第２水素濃度設定値以上に増加したときに排ガスへの水素の添加を終了する。第１水素濃度設定値及び第２水素濃度設定値は、燃焼式除害装置１２の構成や排ガスの流量などの条件に応じて適宜設定することができるが、第２水素濃度設定値を第１水素濃度設定値以上の濃度に設定することにより、燃焼式除害装置１２に導入する排ガス中の水素濃度を確実に所定濃度以上にすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
水素添加手段１４から排ガスに添加する水素ガスの量は任意に設定できるが、ＣＶＤ装置１１への水素の供給が停止し、第１水素濃度測定手段１３で測定した排ガス中の水素濃度が減少したときに、燃焼式除害装置１２での燃焼に不足する一定量の水素を水素添加手段１４から添加し、そして、ＣＶＤ装置１１への水素の供給が再開され、第２水素濃度測定手段１６で測定した水素濃度が所定濃度を上回ったときに水素の添加を終了するように設定することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
これにより、燃焼式除害装置１２に導入される排ガス中の水素濃度を、燃焼式除害装置１２でアンモニアを除去可能な燃焼温度が得られる水素濃度以上にすることができ、燃焼式除害装置１２でアンモニアを確実に除去することができる。また、水素添加手段１４の下流側にバッファタンク１５を設けることにより、第１水素濃度測定手段１３が測定した水素濃度が低下したとき、水素添加手段１４から水素供給が開始されるまでの応答が多少遅くなっても、水素添加手段１４から添加された水素と排ガスとをバッファタンク１５内で十分に混合してから燃焼式除害装置１２に導入することができるとともに、水素濃度の変動による第２水素濃度測定手段１６の誤動作も避けることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、水素添加手段１４からの水素の添加量を一定量とし、第１水素濃度測定手段１３と第２水素濃度測定手段１６とによって開始と終了とを制御するように設定することにより、複雑な制御装置を用いずに、簡単な構成で、しかも信頼性の高い制御を行うことが可能となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本形態例は、複数のＣＶＤ装置１１から排出される排ガスを一つの燃焼式除害装置１２で処理するもので、複数のＣＶＤ装置１１から排出された排ガスは、１本の配管にまとめられて燃焼式除害装置１２に導入される際に、前記第１形態例と同様に、第１水素濃度測定手段１３，水素添加手段１４，バッファタンク１５及び第２水素濃度測定手段１６が配置された配管内を流れることにより、前記同様にして水素濃度が燃焼式除害装置１２で必要とする水素濃度以上に調節される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
１１…ＣＶＤ装置、１２…燃焼式除害装置、１３…第１水素濃度測定手段、１４…水素添加手段、１５…バッファタンク、１６…第２水素濃度測定手段、１７…アンモニア濃度測定手段、１８…燃料供給部、１９…空気供給部