(57)【要約】  シラン系ガス及びフッ素系ガス含有排ガスの加熱分解によって生じた分解副生物を効率よく個別に且つ高濃度で回収することができる排ガス処理方法とその装置を提供する。  シラン系ガス及びフッ素系ガスが同時に又は逐次混入する排ガスＥに、必要に応じて酸素や水分或いは水素を添加し、これを加熱分解して熱処理済排ガスＴとする排ガス加熱分解工程と、熱処理済排ガスＴを水の気化温度以上で且つバグフィルター３２の耐熱温度以下の温度に冷却し、排ガス加熱分解工程で副生したシラン系ガス由来のシリカの粉塵をバグフィルター３２で捕捉して回収するシリカ回収工程と、シリカ回収工程の後、排ガス加熱分解工程で副生したフッ素系ガス由来のフッ化水素を熱処理済排ガスＴ中から除去して回収するフッ素回収工程とで構成されていることを特徴とする。
2009125457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シラン系ガス及びフッ素系ガスが同時に又は逐次混入する排ガスに、必要に応じて酸素や水分或いは水素を添加し、これを加熱分解して熱処理済排ガスとする排ガス加熱分解工程と、
前記熱処理済排ガスを水の気化温度以上で且つバグフィルターの耐熱温度以下の温度に冷却し、前記排ガス加熱分解工程で副生したシラン系ガス由来のシリカの粉塵をバグフィルターで捕捉して回収するシリカ回収工程と、
前記シリカ回収工程の後、前記排ガス加熱分解工程で副生したフッ素系ガス由来のフッ化水素を前記熱処理済排ガス中から除去して回収するフッ素回収工程とで構成されていることを特徴とするシラン系ガス及びフッ素系ガス含有排ガスの処理方法。
【請求項２】
前記フッ素回収工程におけるフッ化水素の回収方法が、前記処理済ガス中のフッ化水素を消石灰に吸着させて回収する乾式吸着法であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシラン系ガス及びフッ素系ガス含有排ガスの処理方法。
【請求項３】
前記フッ素回収工程におけるフッ化水素の回収方法が、前記シリカ回収工程を経た前記熱処理済排ガスの温度を、前記熱処理済排ガス中の水蒸気が凝結する露点以下に冷却し、その際に生じる結露水にフッ化水素を吸着させて回収する湿式吸着法であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシラン系ガス及びフッ素系ガス含有排ガスの処理方法。
【請求項４】
内部に形成された排ガス処理空間で、シラン系ガス及びフッ素系ガスが同時に又は逐次混入する排ガスに必要に応じて酸素や水分或いは水素を添加して加熱分解する排ガス加熱装置と、
前記排ガス加熱装置で加熱分解して得られた熱処理済排ガスを水の気化温度以上で且つバグフィルターの耐熱温度以下に冷却する冷却装置と、
前記冷却装置を通過した前記熱処理済排ガス中のシリカの粉塵を捕捉するバグフィルターを備えた集塵装置と、
前記集塵装置を通過した熱処理済排ガス中のフッ化水素を捕集するフッ素回収装置とで構成されていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項５】
前記フッ素回収装置が、内部を熱処理済排ガスが通流するケーシングと、消石灰からなり前記ケーシングの内部に充填される固形吸着剤とで構成されたフッ化水素吸着筒を備えることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記フッ素回収装置が、前記熱処理済排ガスを露点以下の温度となるように急冷する急冷手段と、前記急冷手段によって熱処理済排ガス中に生じた結露水にフッ化水素を吸着させた後、当該結露水を回収する回収槽とで構成されたフッ化水素濃縮器を備えることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記排ガス加熱装置の底部には、内径が下向きに狭まった漏斗状の排出部が形成されており、
前記排出部の先端には、熱処理済排ガス導出配管が接続されており、
前記排出部の近傍には、前記排出部内に空気を供給し、前記熱処理済排ガス導出配管へ向けた気流を発生させる空気供給配管がさらに接続されていることを特徴とする請求の範囲第４ないし６項のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項８】
内部に形成された排ガス処理空間で、シラン系ガス及びフッ素系ガスが同時に又は逐次混入する排ガスに必要に応じて酸素や水分或いは水素を添加して加熱分解する排ガス加熱装置と、
前記排ガス加熱装置で加熱分解して得られた熱処理済排ガス中のシリカの粉塵を捕捉するバグフィルターを備えた集塵装置と、
前記集塵装置を通過した熱処理済排ガス中のフッ化水素を捕集するフッ素回収装置とを備えており、
前記排ガス加熱装置の底部には、内径が下向きに狭まった漏斗状の排出部が形成されており、
前記排出部の先端には、熱処理済排ガス導出配管が接続されており、
前記排出部の近傍には、前記排出部内に空気を供給し、前記熱処理済排ガス導出配管へ向けた気流を発生させる空気供給配管が接続されており、
前記空気供給配管を通して前記排出部に供給する空気を冷却し、この空気を介して前記熱処理済排ガスの温度が水の気化温度以上で且つバグフィルターの耐熱温度以下に冷却する冷却装置をさらに備えていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項９】
前記フッ素回収装置は、一組のフッ化水素吸着筒と、前記一組のフッ化水素吸着筒を直列・並列切替可能に接続する配管系とを有しており、
前記フッ化水素吸着筒の互いに対向する一対の側面には、一対の通気孔が設けられており、
前記配管系は、
(1)両端が前記一対のフッ化水素吸着筒における一方の前記通気孔にそれぞれ接続され、且つその管路途中に前記集塵装置を通過した前記熱処理済排ガスを通流させる粉塵除去排ガス通流配管が接続されると共に、前記粉塵除去排ガス通流配管から前記一対のフッ化水素吸着筒における前記一方の通気孔への流路を開閉する一対の粉塵除去排ガス用バルブが取り付けられた第１連通配管、
(2)両端が前記一対のフッ化水素吸着筒における他方の前記通気孔にそれぞれ接続され、且つその管路途中に前記熱処理済排ガスの流路を開閉する流路開閉バルブが取り付けられた第２連通配管、
(3)両端が前記第１連通配管の各端と前記粉塵除去排ガス用バルブとの間における前記第１連通配管の管路にそれぞれ接続され、且つその管路途中に熱処理済排ガス放出配管が接続されると共に、その両端部に流路を開閉する一対の排ガス放出流路開閉バルブがそれぞれ取り付けられた第１バイパス配管、
(4)一端が前記第２連通配管における一方の前記フッ化水素吸着筒における他方の通気孔と前記流路開閉バルブとの間の管路に接続されると共に、他端が前記第２連通配管における他方の前記フッ化水素吸着筒における他方の通気孔と前記流路開閉バルブとの間の管路に接続され、且つ互いに間隔を置いて一対のバイパス開閉バルブが取り付けられた第２バイパス配管、および
(5)一端が前記第1バイパス配管における前記排ガス放出流路開閉バルブ間の管路に接続され、他端が前記第２バイパス配管における前記バイパス開閉バルブ間の管路に接続されたバイパス連通配管で構成されていることを特徴とする請求の範囲第４ないし８項のいずれかに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、半導体製造装置から排出されるシラン系ガス及びフッ素系ガス含有排ガスを加熱分解した際に生じる様々な分解副生物を、個別的に処理することのできる排ガスの処理方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセス、特にＣＶＤ(化学的気相成長法)プロセスでは、ＳｉＨ4，ＳｉＨ2Ｃｌ2，Ｓｉ2Ｈ6等のようなシラン系ガスによるデポジット終了後、ＣＶＤチャンバーをクリーニングするため、Ｃ2Ｆ6，ＣＦ4，ＣＨＦ3或いはＮＦ3やＳＦ6等のようなフッ素系ガスが使用されている。【０００３】
これらのガスの多くは人の健康や地球環境に多大な影響を与えることが知られていることから、ＣＶＤチャンバーでのデポジットや該ＣＶＤチャンバーのクリーニングに使用した上記各種ガスを含む排ガスは、加熱分解など様々な処理方式によって除害された後、大気中へと排出されている。【０００４】
このような排ガス処理を行なう装置として、例えば、図９に示すように、半導体製造装置１から排出された排ガスＥに含まれる粉塵などを入口スクラバー２で除去した後、電熱ヒーター等の熱源を備えた排ガス加熱装置３で当該排ガスＥを加熱分解し、かかる加熱分解によって得られた熱処理済排ガスＴ中の粉塵や水溶性成分を湿式の出口スクラバー４で水との気液接触により除害する排ガス処理装置Ａが知られている（例えば、特許文献１参照。）。【０００５】
かかる排ガス除害装置Ａを用いれば、排ガスＥ中のシラン系ガスやフッ素系ガスを安全且つ確実に除害することができ、無害となった熱処理済排ガスＴを大気中へと排出することができる。
【特許文献１】特開２００２−１８８８１０号公報（第３−６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上述の排ガス処理装置Ａでは、排ガス加熱装置３での加熱分解によって排ガスＥ中のシラン系ガスがシリカ[二酸化ケイ素(ＳｉＯ2)]の粉塵となり、フッ素系ガスがフッ化水素(ＨＦ)となる。そして、加熱分解後の熱処理済排ガスＴを出口スクラバー４で水と気液接触させることによってシリカの粉塵やフッ化水素などの分解副生物を熱処理済排ガス中から除去している。このため、出口スクラバー４から排出される排水中にはシリカの粉塵やフッ酸と云った分解副生物が大量に蓄積するようになる。それゆえ、出口スクラバー４を用いて熱処理済排ガスＴ中の分解副生物を除去する上記従来の排ガス処理装置Ａでは、粉塵やフッ酸等の分解副生物が蓄積した出口スクラバー４の排水を別途処理する排水処理装置５を設ける必要があり、排ガス処理装置Ａのイニシャルコストやランニングコストが増大するようになると云う問題があった。【０００７】
とりわけ、太陽電池パネルの生産に用いられるＣＶＤ装置では、大量のシラン系ガス，フッ素系ガスに加えて、大量の水素も使用されるので、当該ＣＶＤ装置から排出される排ガスＥを加熱分解した際には、大量のシリカの粉塵やフッ化水素に加え、大量の水が副生するようになる。このため、上記従来の排ガス処理装置Ａでこのような排ガスＥを処理した場合、出口スクラバー４や排水処理装置５に、より一層大きな負荷がかかるようになり、効率的な排ガス処理が難しくなると云う問題があった。【０００８】
また、太陽電池パネルの生産に用いられるＣＶＤ装置では、上述のように大量のシラン系ガス及びフッ素系ガスが使用されているため、熱処理済排ガスＴに含まれるシリカの粉塵及びフッ化水素を個別に且つ高濃度に回収することができれば、各回収物をそれぞれケイ素源或いはフッ素源等として再生利用する途を開くことができる。【０００９】
しかしながら、出口スクラバー４を用いた従来の排ガス処理装置Ａでは、熱処理済排ガスＴ中の分解副生物のすべてが混ざり合った排水として回収されるので、熱処理済排ガスＴから回収したこれら分解副生物を再生利用するのが極めて困難であった。【００１０】
それゆえ、本発明の主たる課題は、シラン系ガス及びフッ素系ガス含有排ガスの加熱分解によって生じた分解副生物を効率よく個別に且つ高濃度で回収することができる排ガス処理方法とその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求の範囲第１項に記載した発明は、
(1)シラン系ガス及びフッ素系ガスが同時に又は逐次混入する排ガスＥに、必要に応じて酸素や水分或いは水素を添加し、これを加熱分解して熱処理済排ガスＴとする排ガス加熱分解工程と、
(2)熱処理済排ガスＴを水の気化温度以上で且つバグフィルター３２の耐熱温度以下の温度に冷却し、排ガス加熱分解工程で副生したシラン系ガス由来のシリカの粉塵をバグフィルター３２で捕捉して回収するシリカ回収工程と、
(3)シリカ回収工程の後、排ガス加熱分解工程で副生したフッ素系ガス由来のフッ化水素を熱処理済排ガスＴ中から除去して回収するフッ素回収工程とで構成されている、
ことを特徴とするシラン系ガス及びフッ素系ガス含有排ガスの処理方法である。【００１２】
また、請求の範囲第４項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載の排ガス処理方法を用いた排ガス処理装置１０に関するものであり、
(a)内部に形成された排ガス処理空間１２ａで、シラン系ガス及びフッ素系ガスが同時に又は逐次混入する排ガスＥに必要に応じて酸素や水分或いは水素を添加して加熱分解する排ガス加熱装置１２と、
(b)排ガス加熱装置１２で加熱分解して得られた熱処理済排ガスＴを水の気化温度以上で且つバグフィルター３２の耐熱温度以下に冷却する冷却装置１４と、
(c)冷却装置１４を通過した熱処理済排ガスＴ中のシリカの粉塵を捕捉するバグフィルター３２を備えた集塵装置１６と、
(d)集塵装置１６を通過した熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素を捕集するフッ素回収装置１８とで構成されている、
ことを特徴とする。【００１３】
これらの発明では、まず始めに、シラン系ガス及びフッ素系ガスが同時に又は逐次混入する排ガスＥ(以下、単に「排ガスＥ」とも云う) に必要に応じて酸素や水分或いは水素を添加して加熱分解する。すると、シラン系ガスからシリカ[二酸化ケイ素(ＳｉＯ2)]の粉塵と水が、フッ素系ガスからフッ化水素(ＨＦ)と水がそれぞれ副生する。例えばシラン系ガスとしてＳｉＨ4を使用し、フッ素系ガスとしてＮＦ3を使用した場合、その反応式はそれぞれ以下の通りとなる。
ＳｉＨ4 ＋ ２Ｏ2   → ＳｉＯ2 ＋ ２Ｈ2Ｏ  … 式（１）
２ＮＦ3 ＋ ３Ｈ2Ｏ → ６ＨＦ＋ Ｎ2Ｏ3    … 式（２-1）
Ｎ2Ｏ3 ＋ ３Ｈ2 → Ｎ2 ＋ ３Ｈ2Ｏ        … 式（２-2）【００１４】
続いて、上記排ガスＥを加熱分解して得られた熱処理済排ガスＴを水の気化温度以上で且つバグフィルター３２の耐熱温度以下の温度となるように冷却し、バグフィルター３２を通過させる。すると、排ガスＥの加熱分解によって副生したシリカの粉塵がバグフィルター３２によって捕捉され、熱処理済排ガスＴ中から除去される。【００１５】
ここで、熱処理済排ガスＴの温度が水の気化温度以上であることから、熱処理済排ガスＴ中の水分やフッ化水素はガス状態であり、バグフィルターを通過する。又、熱処理済排ガスＴの温度をバグフィルター３２の耐熱温度(例えば、バグフィルター３２がＰＴＦＥ製の場合には概ね２６０℃)以下としているので、熱処理済排ガスＴがバグフィルター３２を傷める心配はない。なお、水の気化温度は、常圧では(一般的に)約１００℃であるが、負圧状態で熱処理済排ガスＴが通流する排ガス処理装置１０の内部では、常圧の場合に比べて水の気化温度が多少上昇する。【００１６】
そして、バグフィルター３２を通過し、シリカの粉塵が除去された熱処理済排ガスＴ中に存在するフッ化水素をフッ素回収装置１８で除去して回収し、排ガスＥの処理が完了する。【００１７】
請求の範囲第２項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載のシラン系ガス及びフッ素系ガス含有排ガスの処理方法において、
(3-1)フッ素回収工程におけるフッ化水素の回収方法が、熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素を消石灰に吸着させて回収する乾式吸着法である、
ことを特徴とする。【００１８】
また、請求の範囲第５項に記載の発明は、請求の範囲第２項に記載の処理方法を用いた排ガス処理装置１０に関するものであり、請求の範囲第４項に記載の排ガス処理装置１０において、
(d-1)フッ素回収装置１８が、内部を熱処理済排ガスＴが通流するケーシング４４と、消石灰からなりケーシング４４の内部に充填される固形吸着剤４６とで構成されたフッ化水素吸着筒４０を備える、
ことを特徴とする。【００１９】
これらの発明では、フッ素系ガスの加熱分解によって生じたフッ化水素を消石灰(Ｃａ(ＯＨ)2)に吸着させて回収するようにしているので、従来の湿式処理のように排水処理装置が不要である。又、消石灰に吸着されたフッ化水素はＣａＦ2(いわゆる蛍石)の形で存在するようになるため、熱処理済排ガスＴから回収したフッ化水素を安全に取り扱うことができる。【００２０】
請求の範囲第３項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載のシラン系ガス及びフッ素系ガス含有排ガスの処理方法において、
(3-2)フッ素回収工程におけるフッ化水素の回収方法が、シリカ回収工程を経た熱処理済排ガスＴの温度を、熱処理済排ガスＴ中の水蒸気が凝結する露点以下に冷却し、その際に生じる結露水にフッ化水素を吸着させて回収する湿式吸着法である、
ことを特徴とする。【００２１】
また、請求の範囲第６項に記載の発明は、請求の範囲第３項に記載の処理方法を用いた排ガス処理装置１０に関するものであり、請求の範囲第４項に記載の排ガス処理装置１０において、
(d-2)フッ素回収装置１８が、熱処理済排ガスＴを露点以下の温度となるように急冷する急冷手段と、急冷手段によって熱処理済排ガスＴ中に生じた結露水にフッ化水素を吸着させた後、当該結露水を回収する回収槽７６とで構成されたフッ化水素濃縮器７０を備える、
ことを特徴とする。【００２２】
これらの発明では、フッ素系ガスの加熱分解によって生じたフッ化水素を排ガスＥの加熱分解によって副生する水に吸着させて回収するようにしているので、熱処理済排ガスＴ中からフッ化水素のみならず水も同時に除去及び回収することができる。又、熱処理済排ガスＴから予めシリカの粉塵が除去されており、しかもフッ化水素の吸着剤として排ガスＥ中の水素由来の水を利用しているので、熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素及び水を、高純度で且つ高濃度のフッ酸として回収することができる。【００２３】
請求の範囲第７項に記載の発明は、請求の範囲第４ないし６項のいずれかに記載の排ガス処理装置１０に関するものであり、
排ガス加熱装置１２の底部には、内径が下向きに狭まった漏斗状の排出部１２ｃが形成されており、
排出部１２ｃの先端には、熱処理済排ガス導出配管２４が接続されており、
排出部１２ｃの近傍には、排出部１２ｃ内に空気を供給し、熱処理済排ガス導出配管２４へ向けた気流を発生させる空気供給配管２６がさらに接続されていることを特徴とする。【００２４】
この発明によれば、空気供給配管２６から排出部１２ｃ内に供給された空気による気流で、排ガス加熱装置１２でシラン系ガスを加熱分解した際に副生されるシリカの粉塵を効率よく排ガス処理空間１２ａから排出させることができる。【００２５】
請求の範囲第８項に記載の発明は、冷却装置１４の取り付け位置が請求の範囲第４項に記載の排ガス処理装置１０と異なるものであり、
(a)内部に形成された排ガス処理空間１２ａで、シラン系ガス及びフッ素系ガスが同時に又は逐次混入する排ガスＥに必要に応じて酸素や水分或いは水素を添加して加熱分解する排ガス加熱装置１２と、
(b)排ガス加熱装置１２で加熱分解して得られた熱処理済排ガスＴ中のシリカの粉塵を捕捉するバグフィルター３２を備えた集塵装置１６と、
(d)集塵装置１６を通過した熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素を捕集するフッ素回収装置１８とを備えており、
(e)排ガス加熱装置１２の底部には、内径が下向きに狭まった漏斗状の排出部１２ｃが形成されており、
(f)排出部１２ｃの先端には、熱処理済排ガス導出配管２４が接続されており、
(g)排出部１２ｃの近傍には、排出部１２ｃ内に空気を供給し、熱処理済排ガス導出配管２４へ向けた気流を発生させる空気供給配管２６が接続されており、
(h)空気供給配管２６を通して排出部１２ｃに供給する空気を冷却し、この空気を介して熱処理済排ガスＴの温度が水の気化温度以上で且つバグフィルター３２の耐熱温度以下に冷却する冷却装置１４をさらに備えていることを特徴とする。【００２６】
この発明によれば、冷却装置１４を熱処理済排ガス導出配管２４に設ける必要がなくなることから、例えば、排ガス加熱装置１２等とは別の部屋に設置するなど装置レイアウト上の自由度を飛躍的に高めることができる。また、冷却装置１４の冷却対象ガスが空気であることから、熱処理済排ガスＴを直接冷却する場合とは異なり、冷却対象ガスに含まれる粉塵や腐食性ガス等によるトラブルが冷却装置１４に生じるおそれを極小化して排ガス処理装置１０のさらなる長期間連続運転を可能にすることができる。【００２７】
請求の範囲第９項に記載の発明は、請求の範囲第４ないし８項のいずれかに記載の排ガス処理装置１０に関し、
フッ素回収装置１８は、一組のフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂと、一組のフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを直列・並列切替可能に接続する配管系４２とを有しており、
フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂの互いに対向する一対の側面には、一対の通気孔４４ａ及び４４ｂが設けられており、
配管系４２は、
(1)両端が一対のフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂにおける一方の通気孔４４ａにそれぞれ接続され、且つその管路途中に集塵装置１６を通過した熱処理済排ガスＴを通流させる粉塵除去排ガス通流配管３４が接続されると共に、粉塵除去排ガス通流配管３４から一対のフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂにおける一方の通気孔４４ａへの流路を開閉する一対の粉塵除去排ガス用バルブＶ１及びＶ２が取り付けられた第１連通配管５０、
(2)両端が一対のフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂにおける他方の通気孔４４ｂにそれぞれ接続され、且つその管路途中に熱処理済排ガスＴの流路を開閉する流路開閉バルブＶ３が取り付けられた第２連通配管５２、
(3)両端が第１連通配管５０の各端と粉塵除去排ガス用バルブＶ１及びＶ２との間における第１連通配管５０の管路にそれぞれ接続され、且つその管路途中に熱処理済排ガス放出配管６４が接続されると共に、その両端部に流路を開閉する一対の排ガス放出流路開閉バルブＶ４及びＶ５がそれぞれ取り付けられた第１バイパス配管５４、
(4)一端が第２連通配管５２における一方のフッ化水素吸着筒４０Ａにおける他方の通気孔４４ｂと流路開閉バルブＶ３との間の管路に接続されると共に、他端が第２連通配管５２における他方のフッ化水素吸着筒４０Ｂにおける他方の通気孔４４ｂと流路開閉バルブＶ３との間の管路に接続され、且つ互いに間隔を置いて一対のバイパス開閉バルブＶ６及びＶ７が取り付けられた第２バイパス配管５６、および
(5)一端が第1バイパス配管５４における排ガス放出流路開閉バルブＶ４及びＶ５間の管路に接続され、他端が第２バイパス配管５６におけるバイパス開閉バルブＶ６及びＶ７間の管路に接続されたバイパス連通配管５８で構成されていることを特徴とする。【００２８】
この発明によれば、一対のフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを直列又は並列に切り替えて使用することができるので、熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素濃度が高い場合や排ガス処理装置１０の外部へ排出される熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素濃度を極めて低くする必要がある場合など、フッ化水素等の除去効率を極大化させる必要がある場合には、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを直列に接続することによってこれに対応し、処理すべき熱処理済排ガスＴの量が多い場合には、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを並列に接続することによってこれに対応することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、シラン系ガス及びフッ素系ガスを含有する排ガスの加熱分解によって生じた各種分解副生物(具体的にはシリカとフッ化水素)をそれぞれ個別に且つ高濃度で回収することができる。したがって、回収したこれら分解副生物をそれぞれケイ素源或いはフッ素源等として経済的に再生利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の排ガス処理装置の一例を示す概略フロー図である。
【図２】本発明の排ガス処理装置における集塵装置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明における一実施例(第１実施例)の排ガス処理装置のフッ素回収装置を示す概略図である。
【図４】図３に示すフッ素回収装置の動作を示す説明図である。
【図５】図３に示すフッ素回収装置の動作を示す説明図である。
【図６】図３に示すフッ素回収装置の動作を示す説明図である。
【図７】図３に示すフッ素回収装置の動作を示す説明図である。
【図８】本発明における他の実施例(第２実施例)の排ガス処理装置の要部(フッ素回収装置)を示す概略図である。
【図９】従来の排ガス処理装置を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…排ガス処理装置
１２…排ガス加熱装置
１２ａ…排ガス処理空間
１４…冷却装置
１６…集塵装置
１８…フッ素回収装置
２０…排気ファン
３２…バグフィルター
４０…フッ化水素吸着筒
４２…配管系
４４…ケーシング
４６…固形吸着剤
７０…フッ化水素濃縮器
７４…スプレー装置
７６…回収槽
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。図１は、本発明の排ガス処理方法が用いられた一実施例(第１実施例)の排ガス処理装置１０の概要を示すフロー図である。この図が示すように、本実施例の排ガス処理装置１０は、大略、排ガス加熱装置１２，冷却装置１４，集塵装置１６，フッ素回収装置１８及び排気ファン２０をこの順に接続して構成されている。【００３３】
排ガス加熱装置１２は、図示しない半導体製造装置から排出され、排ガス導入配管２２を介して供給されるシラン系ガス及びフッ素系ガスを含有する排ガスＥを概ね８００℃前後の高温で加熱分解して熱処理済排ガスＴとする装置であり、その内部に設けられた排ガス処理空間１２ａには、例えば電熱ヒーターなどの熱源１２ｂが装備されている。なお、熱源１２ｂは、電熱ヒーターに限定されるものではなく、大気圧プラズマや燃料バーナーなどであってもよい。【００３４】
また、図示しないが、排ガス導入配管２２と排ガス加熱装置１２との接続部分近傍には、排ガスＥ中のシラン系ガス及びフッ素系ガスの加熱分解に必要な酸素や水分或いは必要に応じて水素等を供給する分解助剤供給手段が取り付けられている。この分解助剤供給手段にて供給される酸素や水分或いは水素等は、これらの純物質を単体で供給するようにしてもよいし、例えば、酸素源として空気を、又、水素源として都市ガスなどの低級飽和炭化水素を供給するようにしてもよい。【００３５】
本実施例の排ガス加熱装置１２の底部には、その内径が下向きに狭まった漏斗状の排出部１２ｃが形成されており、該排出部１２ｃの先端(図１における下端)に熱処理済排ガス導出配管２４の上流側端部が接続されている。このような排出部１２ｃを設けることによって、熱処理済排ガスＴのみならず、シラン系ガスを加熱分解した際に副生するシリカの粉塵も効率よく排ガス処理空間１２ａから排出させることができる。【００３６】
また、この排出部１２ｃ近傍には、排出部１２ｃ内に空気を供給し、熱処理済排ガス導出配管２４へ向けた気流を発生させる空気供給配管２６が接続されており、これにより、排ガス処理空間１２ａ内で副生した粉塵が熱処理済排ガス導出配管２４へと効果的に送り込まれるようになっている。【００３７】
冷却装置１４は、熱処理済排ガス導出配管２４上に取り付けられ、排ガス処理空間１２ａから排出され当該配管２４内を通流する熱処理済排ガスＴの温度を水の気化温度以上で且つ後述するバグフィルター３２の耐熱温度以下に冷却する装置である。本実施例では、図２に示すように、熱処理済排ガスＴを冷却する冷媒として冷却水Ｗ１を用いているが、熱処理済排ガスＴの温度を水の気化温度以上で且つバグフィルター３２の耐熱温度以下に冷却できるものであればこの冷媒(更に云えば冷却装置１４そのもの)は如何なるものであってもよい。【００３８】
なお、冷却装置１４によって冷却される熱処理済排ガスＴの温度は、熱処理済排ガスＴが後述するバグフィルター３２を通過する際の温度が水の気化温度以上で且つバグフィルター３２の耐熱温度以下の範囲内であればよく、冷却装置１４を通過する時点においては当該温度範囲を超えていても構わない。【００３９】
また、本実施例では、冷却装置１４を熱処理済排ガス導出配管２４上に設け、熱処理済排ガスＴを直接冷却する場合を示したが、例えば、この冷却装置１４を空気供給配管２６上に設置して排出部１２ｃに供給する空気を冷却し、排出部１２ｃ内に供給されるこの冷却空気を介して熱処理済排ガスＴの温度が水の気化温度以上で且つバグフィルター３２の耐熱温度以下の範囲となるようにしてもよい。【００４０】
集塵装置１６は、混合排ガスＥ中のシラン系ガスの加熱分解によって副生したシリカ[二酸化ケイ素(ＳｉＯ2)]の粉塵を熱処理済排ガスＴ中から除去及び回収する装置で、本実施例の排ガス処理装置１０では、図２に示すように、一組の集塵装置１６ａ、１６ｂが並設されている。勿論、集塵装置１６の台数は１台でもよいし、３台以上を一組として設置してもよい。なお、集塵装置１６を複数台設置することにより、その一部の運転を停止してバックアップ用とすることができる。その結果、集塵装置１６のメンテナンスやトラブルなどの際に排ガス処理装置１０全体の運転を停止する必要がなくなり、当該排ガス処理装置１０の長期間連続運転が可能となる。【００４１】
この集塵装置１６は、大略、ケーシング２８，仕切り部材３０及びバグフィルター３２で構成されている。【００４２】
ケーシング２８は、ステンレスなどの金属材料（勿論、耐熱性および耐食性を有する材料であれば、他の材料であってもよい。）で形成された内部空間を有する密閉筒状体である。このケーシング２８の内部空間は、仕切り部材３０で上下２つの空間に仕切られており、下側の空間が排ガス導入空間２８ａとなっており、上側の空間が排ガス導出空間２８ｂとなっている。そして、排ガス導入空間２８ａには、熱処理済排ガス導出配管２４から分岐した枝配管２４ａの下流側端部が連通接続されており、排ガス導出空間２８ｂには、粉塵除去排ガス通流配管３４から分岐した枝配管３４ａの上流側端部が連通接続されている。【００４３】
仕切り部材３０は、ケーシング２８の内部空間にて水平方向に架設され、上述のようにケーシング２８の内部空間を排ガス導入空間２８ａと排ガス導出空間２８ｂとに仕切るステンレス鋼板製（勿論、耐熱性および耐食性を有する材料であれば、他の材料であってもよい。）の部材で、その表面には排ガス導入空間２８ａと排ガス導出空間２８ｂとを互いに連通する複数の連通孔３０ａが設けられている。そしてこの連通孔に３０ａには、後述するバグフィルター３２の形状を維持するための骨組みであるリテーナー３６が、排ガス導入空間２８ａへ向けて突出するようにして取り付けられている。【００４４】
バグフィルター３２は、ＰＴＦＥ(４フッ化エチレン)繊維等の耐熱性の繊維からなる布帛(不織布や織布)で構成された細長袋状の濾材で、リテーナー３６の排ガス導入空間２８ａ側表面を覆うように被せられると共に、その開口部側が仕切り部材３０の連通孔３０ａに対し、熱処理済排ガスＴのリークがないように密着して取り付けられる。【００４５】
ここで、バグフィルター３２の耐熱温度は、濾材を構成する繊維の温度に依存し、例えば、上述のように濾材がＰＴＦＥ繊維からなる場合、バグフィルター３２の耐熱温度は概ね２６０℃前後となる。【００４６】
なお、図２に示す実施例では、各集塵装置１６ａ，１６ｂそれぞれに３本のバグフィルター３２が用いられているが、バグフィルター３２の本数は当然３本に限られることはなく、処理すべき熱処理済排ガスＴの流量や熱処理済排ガスＴ中の粉塵の量に応じてバグフィルター３２の本数を適宜設定することができる。又、バグフィルター３２の長さも、熱処理済排ガスＴ中の粉塵の量、或いはケーシング２８の排ガス導入空間２８ａの高さに応じて適宜設定することができる。【００４７】
本実施例の集塵装置１６には、コンプレッサー３８ａと、該コンプレッサー３８ａによって発生した圧縮空気をリテーナー３６の内部空間(表面排ガス導出空間２８ｂに連通する側の空間)に送給するブロー配管３８ｂとで構成されたブロー装置３８が取り付けられている。このため、バグフィルター３２の表面に堆積した粉塵がある一定以上の量となりバグフィルター３２の圧力損失が所定値を超えると、当該ブロー装置３８を作動させ、バグフィルター３２に堆積した粉塵を圧縮空気で払い落とすようにしている。【００４８】
フッ素回収装置１８は、排ガスＥ中のフッ素系ガスの加熱分解によって副生したフッ化水素を熱処理済排ガスＴ中から除去及び回収する装置で、本実施例の排ガス処理装置１０では、このフッ素回収装置１８が、図３に示すように、一組のフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂと、該フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを直列・並列切替可能に接続する配管系４２とで構成されている。【００４９】
フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂは、大略、ケーシング４４及び固形吸着剤４６で構成されている(図３参照)。ここで、フッ化水素吸着筒４０の大きさ、特にその内部容量は、熱処理済排ガスＴ中に含まれるフッ化水素の量に応じて適宜設定することができる。【００５０】
ケーシング４４は、ステンレスなどの金属材料（勿論、耐熱性および耐食性を有する材料であれば、他の材料であってもよい。）からなる筒状の容器であり、互いに対向する一対の側面(図３に示す物の場合は上下面)には、通気孔４４ａ及び４４ｂが設けられている。【００５１】
固形吸着剤４６は、ケーシング４４の内部に充填され、当該ケーシング４４の内部を通流する熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素を化学的に吸着して保持するものであり、主として消石灰(Ｃａ(ＯＨ)2)で構成されている。【００５２】
配管系４２は、
(1)両端が一対のフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂにおける一方の通気孔４４ａにそれぞれ接続され、且つその管路途中に集塵装置１６を通過した熱処理済排ガスＴを通流させる粉塵除去排ガス通流配管３４が接続されると共に、粉塵除去排ガス通流配管３４から一対のフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂにおける一方の通気孔４４ａへの流路を開閉する一対の粉塵除去排ガス用バルブＶ１及びＶ２が取り付けられた第１連通配管５０、
(2)両端が一対のフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂにおける他方の通気孔４４ｂにそれぞれ接続され、且つその管路途中に熱処理済排ガスＴの流路を開閉する流路開閉バルブＶ３が取り付けられた第２連通配管５２、
(3)両端が第１連通配管５０の各端と粉塵除去排ガス用バルブＶ１及びＶ２との間における第１連通配管５０の管路にそれぞれ接続され、且つその管路途中に熱処理済排ガス放出配管６４が接続されると共に、その両端部に流路を開閉する一対の排ガス放出流路開閉バルブＶ４及びＶ５がそれぞれ取り付けられた第１バイパス配管５４、
(4)一端が第２連通配管５２における一方のフッ化水素吸着筒４０Ａにおける他方の通気孔４４ｂと流路開閉バルブＶ３との間の管路に接続されると共に、他端が第２連通配管５２における他方のフッ化水素吸着筒４０Ｂにおける他方の通気孔４４ｂと流路開閉バルブＶ３との間の管路に接続され、且つ互いに間隔を置いて一対のバイパス開閉バルブＶ６及びＶ７が取り付けられた第２バイパス配管５６、および
(5)一端が第1バイパス配管５４における排ガス放出流路開閉バルブＶ４及びＶ５間の管路に接続され、他端が第２バイパス配管５６におけるバイパス開閉バルブＶ６及びＶ７間の管路に接続されたバイパス連通配管５８で構成されている。【００５３】
また、この配管系４２には、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂ(より具体的には、通気孔４４ａ及び４４ｂ)との接続部分にユニオン継手６０などの接続手段が介装されており、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂが簡単に着脱できるようになっている。【００５４】
さらに、第１連通配管５０と第１バイパス配管５４との接続部分近傍には、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを交換する際に、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂの内部に残留する熱処理済排ガスＴをパージするためのＮ2(窒素)ガスを供給するＮ2ガス供給装置６２が取り付けられている。【００５５】
フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂの接続にかかる配管系４２を用いることによって、上述のようにフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを直列又は並列に切り替えて使用することができる。以下、各バルブＶ１〜Ｖ７を操作して切替られる配管系４２の熱処理済排ガスＴの通流経路について説明する。【００５６】
図４は、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを直列に接続する場合を示したものである。各バルブＶ１，Ｖ３及びＶ５が開操作され、各バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ６及びＶ７が閉操作された状態となっており、粉塵除去排ガス通流配管３４からフッ素回収装置１８に導入された熱処理済排ガスＴは、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂをこの順で通流した後、熱処理済排ガス放出配管６４へと排出される。なお、図４〜７において、網掛け部分は熱処理済排ガスＴの通流経路を示す。また、黒塗りの各バルブＶ１〜７は閉操作されていることを、白抜きの各バルブＶ１〜７は開操作されていることを示す。【００５７】
このように２つのフッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを直列に接続すれば、熱処理済排ガスＴは、第１のフッ化水素吸着筒４０Ａで処理された後、さらに第２のフッ化水素吸着筒４０Ｂで処理されるので、熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素濃度が高い場合や排気ファン２０から排ガス処理装置１０の外部へ排出される熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素濃度を極めて低くする必要がある場合など、フッ化水素等の除去効率を極大化させる必要がある場合に対応することができる。【００５８】
図５は、図４に示す場合と同様に、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを直列に接続するものであるが、各バルブＶ２，Ｖ３及びＶ４が開操作され、各バルブＶ１，Ｖ５，Ｖ６及びＶ７が閉操作された状態となっており、粉塵除去排ガス通流配管３４からフッ素回収装置１８に導入された熱処理済排ガスＴは、フッ化水素吸着筒４０Ｂ及び４０Ａをこの順で通流した後、熱処理済排ガス放出配管６４へと排出される。このため、図４に示した熱処理済排ガスＴの通流経路と図５に示した熱処理済排ガスＴの通流経路とを交互に切り替えることによって、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂに充填した固形吸着剤４６全体を無駄なく効率的にフッ化水素の吸着に使用することができる。【００５９】
図６及び図７は、フッ化水素吸着筒４０Ａ又は４０ＢにＮ2ガスをパージしてフッ化水素吸着筒４０Ａ又は４０Ｂを交換する際、或いはフッ化水素吸着筒４０Ａ又は４０Ｂの何れか一方をフッ化水素の吸着に使用し、他の一方をバックアップ用とする場合の熱処理済排ガスＴの通流経路を示したものである。【００６０】
なお、図示しないが、各バルブＶ１、Ｖ２，Ｖ６及びＶ７を開操作し、各バルブＶ３，Ｖ４及びＶ５を閉操作することによって、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを並列に接続することもできる。このように、フッ化水素吸着筒４０Ａ及び４０Ｂを並列に接続すれば、フッ素回収装置１８に導入された熱処理済排ガスＴは、第１のフッ化水素吸着筒４０Ａと第２のフッ化水素吸着筒４０Ｂとに分かれてフッ化水素の吸着処理がされるので、処理すべき熱処理済排ガスＴの量が多い場合に対応することができる。【００６１】
また、各バルブＶ１〜Ｖ７を電磁弁で構成すると共に、該バルブＶ１〜Ｖ７を所定のプログラム(例えば、上述のようなバルブの開閉状態をプログラミングしたもの)で電気制御するようにしてもよい。こうすることにより、各バルブＶ１〜Ｖ７の誤作動を防止できると共に、排ガス処理装置１０のオペレーターの作業負担を著しく軽減することができる。【００６２】
排気ファン２０は、フッ素回収装置１８の排出側に取り付けられた熱処理済排ガス放出配管６４に接続されており、この排気ファン２０が稼働することにより、排ガス処理装置１０の内部における排気ファン２０よりも上流側が常に大気圧よりも低い圧力(＝負圧)に保たれている。このため、排ガスＦや排ガスＦ中の粉塵あるいはフッ素化合物等が誤って排ガス除害装置１０から外部へ漏れ出すことがない。【００６３】
なお、本実施例の排ガス処理装置１０では、集塵装置１６のケーシング２８の内面や仕切り部材３０、熱処理済排ガス導出配管２４や粉塵除去排ガス通流配管３４等の内面には、熱処理済排ガスＴに含まれるフッ化水素などの腐食性成分による腐蝕から各部を守るため、塩化ビニル，ポリエチレン，不飽和ポリエステル樹脂およびフッ素樹脂などによる耐蝕性のライニングやコーティングが施されている。【００６４】
以上のように構成された排ガス処理装置１０を用いてシラン系ガス、フッ素系ガス及び水素を含む混合排ガスＥを処理する際には、「排ガス加熱分解工程」、「シリカ回収工程」及び「フッ素回収工程」がこの順に実行される。【００６５】
「排ガス加熱分解工程」は、図示しない半導体製造装置から排出されたシラン系ガス及びフッ素系ガスを含有する排ガスＥを排ガス加熱装置１２で加熱分解する工程である。  具体的には、半導体製造装置から排出された排ガスＥが排ガス導入配管２２を経由して排ガス加熱装置１２の排ガス処理空間１２ａに供給される。【００６６】
ここで、排ガス処理空間１２ａに供給される排ガスＥには、シラン系ガス及びフッ素系ガスが同時に混入している場合(例えば、複数台の半導体製造装置から排出される排ガスを集合させて処理するような場合)と、半導体製造装置の動作に従ってシラン系ガス及びフッ素系ガスが逐次混入する場合(例えば、１台の半導体製造装置から排出される排ガスを連続的に処理するような場合)とがあるが、本発明の排ガス処理装置１０では何れの場合であっても何ら変わることなく除害処理が可能である。【００６７】
また、排ガス処理空間１２ａには、排ガスＥの供給と同時に、酸素や水分或いは水素などの分解助剤が必要に応じて添加される。【００６８】
そして、排ガス処理空間１２ａ内に供給された排ガスＥは、８００℃前後の高温に曝されることによって加熱分解し、熱処理済排ガスＴとなる。この際、排ガス処理空間１２ａ内では、上記式（１），（２-1）及び（２-2）で例示するような反応が起こり、シラン系ガスからシリカの粉塵と水が、フッ素系ガスからフッ化水素(ＨＦ)と水がそれぞれ副生し、これら分解副生物が熱処理済排ガスＴ中に存在する事となる。【００６９】
なお、排ガス処理空間１２ａ内における排ガスＥの加熱分解温度は、半導体製造装置で使用されるガス種によって適宜設定すべきものであり、熱源１２ｂが電熱ヒーターの場合には概ね６００℃〜１３００℃の範囲で設定でき、熱源１２ｂが大気圧プラズマの場合には概ね１３００℃以上に設定することができる。【００７０】
「シリカ回収工程」は、熱処理済排ガスＴを水の気化温度以上で且つバグフィルターの耐熱温度以下の温度に冷却し、「排ガス加熱分解工程」で副生したシラン系ガス由来のシリカの粉塵をバグフィルター３２で捕捉する工程である。具体的には、排気ファン２０の吸引力によって排ガス加熱装置１２より排出された熱処理済排ガスＴは、熱処理済排ガス導出配管２４を通過する際、冷却装置１４によってバグフィルター３２を通過する際の温度が水の気化温度以上で且つバグフィルターの耐熱温度以下の温度となるように冷却され、集塵装置１６へと送られる。【００７１】
そして、この集塵装置１６では、上記温度範囲にてガス状態である水分やフッ化水素はバグフィルター３２を通過し、粉体であるシリカのみが当該バグフィルター３２によって捕捉され処理済み排ガスＴ中から除去及び回収される。このため、熱処理済排ガスＴ中からシリカの粉塵を比較的高い純度で回収することができ、その後の廃棄処理をスムーズに行なえるばかりでなく、このシリカの粉塵を有価物として活用することもできる。つまり、回収したシリカの粉塵をケイ素源として再生利用することができる。【００７２】
「フッ素回収工程」は、「排ガス加熱分解工程」で副生したフッ素系ガス由来のフッ化水素をフッ素回収装置１８で捕集する工程である。具体的には、排気ファン２０の吸引力によって集塵装置１６より排出された熱処理済排ガスＴは、粉塵除去排ガス通流配管３４を通過した後、フッ素回収装置１８に投入される。【００７３】
そして、このフッ素回収装置１８では、フッ化水素吸着筒４０に充填された消石灰からなる固形吸着剤４６によって熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素が吸着され、該熱処理済排ガスＴ中からフッ化水素が除去及び回収される。なお、これにより、処理対象ガスＴ、延いては排ガスＥの除害処理が完了する。ここで、熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素と固形吸着剤４６の消石灰との間では下式（３）のような反応が起こり、フッ化水素を吸着した消石灰が蛍石へと変化する。
２ＨＦ ＋ Ｃａ(ＯＨ)2   → ＣａＦ2[蛍石] ＋ ２Ｈ2Ｏ  … 式（３）【００７４】
このため、熱処理済排ガスＴから回収したフッ化水素を安全に取り扱うことができるようになるのに加え、この蛍石にはシリカの粉塵が殆んど混入していないことから、有価物として活用することもできる。つまり、フッ化水素を回収して得た蛍石をフッ素源として再生利用することができる。【００７５】
なお、上述の実施例では、集塵装置１６としてバグフィルター３２を用いた濾過式集塵機を使用する場合を示したが、これに代えて電気集塵機やサイクロン集塵機など他の集塵機を用いることも可能である。これら他の集塵機を使用することにより、集塵装置１６に導入する熱処理済排ガスＴの上限温度の規制を緩和させることができる。しかしながら、電気集塵機であれば定常運転の際に別途電力が必要であり且つ設備が大型化する点やサイクロン集塵機であればきめ細かな差圧管理(捕集効率の維持管理)が必要になると云った点などについては考慮が必要となる。【００７６】
次に、図８に示す第２実施例の排ガス処理装置１０について説明する。図８は、第２実施例の排ガス処理装置１０の要部(具体的には、フッ素回収装置１８)を示す概略図である。この図が示すように第２実施例の排ガス処理装置１０では、フッ素回収装置１８が、フッ化水素濃縮器７０と、必要に応じて設けられるフッ化水素吸着筒４０とで構成されている。なお、これら以外の部分は前記第１実施例と同じであるので、上記第１実施例の説明を援用して本実施例の説明に代える。【００７７】
フッ化水素濃縮器７０は、熱処理済排ガスＴを露点以下(具体的には概ね６０℃以下)の温度に冷却することによって生じた結露水にフッ化水素を吸着させて回収する装置で、ケーシング７２と、急冷手段としてのスプレー装置７４とを有する。【００７８】
ケーシング７２は、ステンレスなどの金属材料（勿論、耐熱性および耐食性を有する材料であれば、他の材料であってもよい。）で形成され、内部空間７２ａを有する密閉筒状の部材であり、その内部空間７２ａの下部が、スプレー装置７４にて循環させる水Ｗ２を貯留すると共に、熱処理済排ガスＴを冷却した際に生じる結露水を回収する回収槽７６となっている。そして、ケーシング７２の側面における回収槽７６の直上位置には、粉塵除去排ガス通流配管３４の下流側端部が接続されており、ケーシング７２の天井面には熱処理済排ガス放出配管６４の上流側端部が接続されている。又、ケーシングの内部空間７２ａには、後述するスプレー装置７４によって噴射される冷却水と熱処理済排ガスＴとの気液接触を効率よく行なうため、フィラメント状充填物７８(例えば、テラレット(登録商標)など)が取り付けられている。【００７９】
スプレー装置７４は、回収槽７６に貯留されている水Ｗ２を揚水するためのポンプ８０と、このポンプ８０によって揚水された水Ｗ２をケーシング７２の内部空間７２ａ上部に移送する水移送配管８２と、水移送配管８２の途中に取り付けられ、該配管８２内を通流する水Ｗ２を冷却する冷却装置８４と、水移送配管８２の先端に取り付けられたスプレーノズル８６とで構成されている。更に、水移送配管８０の途中には、必要に応じてスプレー装置７４に新水Ｗ３を供給するための給水装置８８が取り付けられている。【００８０】
フッ化水素吸着筒４０は、上述した実施例１のものと同様のものであり、ステンレスなどの金属材料からなる筒状のケーシングと、主として消石灰で構成され、該ケーシング内に充填された固形吸着剤とを有する。【００８１】
次に、本実施例のフッ素回収装置１８の作用について説明する。まず始めに、集塵装置１６を通過し、粉塵除去排ガス通流配管３４を経由してフッ化水素濃縮器７０のケーシング７２内に導入された熱処理済排ガスＴは、スプレーノズル８６から噴射される冷却水Ｗ２によって露点以下の温度に急冷される。その結果、熱処理済排ガスＴ中にてガス状態で存在していた水蒸気が凝結して微小水滴が発生する。この微小水滴は比表面積が極めて大きいことから、熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素と効果的に気液接触しフッ酸が生成する。又、スプレーノズル８６から噴射された冷却水Ｗ２とフッ化水素との間でも気液接触が生じフッ酸が生成される。そして、生成したフッ酸を回収槽７６に回収することにより、熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素と水の多くが当該熱処理済排ガスＴ中から除去される。又同時に、回収槽７６には高純度で且つ高濃度のフッ酸が蓄積する。【００８２】
ここで、上述したように太陽電池パネルの生産に用いられるＣＶＤ装置では、大量のシラン系ガス，フッ素系ガスに加えて、大量の水素も使用されるので、当該ＣＶＤ装置から排出される排ガスＥを加熱分解した際には、大量のシリカの粉塵やフッ化水素に加えて大量の水が副生するようになる。しかしながら、本実施例のフッ化水素濃縮器７０を用いれば、大量のフッ化水素と同時に熱処理済排ガスＴ中に含まれる大量の水もフッ酸として回収することができる。なお、このような場合、給水装置８８による新水Ｗ３の供給を行なわなくてもよい場合がある。【００８３】
一方、排ガスＥ中に水素を含まないか或いは水素濃度が低い場合には、排ガスＥの加熱分解によって副生する水の量が極めて少なくなるので、気液接触によるフッ化水素の吸収・除去を促進させるため、給水装置８８による新水Ｗ３の供給が必要となる。【００８４】
そして、フッ化水素濃縮器７０を通過した熱処理済排ガスＴは、熱処理済排ガス放出配管６４を経由してフッ化水素吸着筒４０に導入され、このフッ化水素吸着筒４０内で熱処理済排ガスＴ中に僅かの残留するフッ化水素が消石灰によって吸着される。このため、最終的に大気中へと排出される熱処理済排ガスＴのクリーン度をより一層向上させることができる。【００８５】
ここで、本実施例のように、フッ化水素濃縮器７０とフッ化水素吸着筒４０とを併用してフッ素回収装置１８を構成すれば、フッ化水素濃縮器７０及びフッ化水素吸着筒４０の弱点を相互に補完することができる。すなわち、フッ化水素濃縮器７０のみで熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素を完全に除去しようとした場合、スプレーノズル８６による冷却水Ｗ２の噴射を多段化したり冷却水温度の低温化を図る必要があり、フッ化水素濃縮器７０が大型で且つ複雑なものとなる。しかしながら、後段にフッ化水素吸着筒４０を設けることによって、フッ化水素濃縮器７０として図８に示すようなシンプル且つ小型のものを使用することができる。【００８６】
一方、フッ化水素吸着筒４０のみで熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素を完全に除去しようとした場合、ケーシング内部に充填した固形吸着剤を頻繁に交換しなければならないが、前段にフッ化水素濃縮器７０を設置することにより、固形吸着剤の交換頻度を著しく低減させることができる。【００８７】
なお、除害対象である排ガスＥの種類によっては、フッ素回収装置１８をフッ化水素濃縮器７０のみで構成した場合であっても、熱処理済排ガスＴ中のフッ化水素を十分に除去することができる場合があり、このような場合にはフッ化水素吸着筒４０を設けなくてもよい。【００８８】
また、上述の例では、フッ化水素濃縮器７０の急冷手段としてスプレー装置７４を用いる場合を示したが、熱処理済排ガスＴ中に、当該排ガスＴ中に含まれるフッ化水素の全てと反応できる量以上の水が含まれている場合には、このスプレー装置７４に替えて、熱交換型冷却装置などの他の急冷手段を用いるようにしてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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