(57)【要約】【課題】湿式スクラバーを含むガス除害システムにおいて、取水及び排出される水の量を削減しつつ、被処理ガス中の有害成分の除去を確実に行なう。【解決手段】ガス除害システムは、被処理ガスが供給されて洗浄処理を行ない処理ガスを排出する洗浄室を少なくとも備える除害装置と、処理ガスと洗浄水とが供給されて処理ガスを洗浄水によって洗浄するバックアップ用のスクラバーと、を備える。さらに、バックアップ用のスクラバーに洗浄水を供給する第１の洗浄水配管と、バックアップ用のスクラバーからの洗浄排水を除害装置の洗浄室における洗浄水として供給する第２の洗浄水配管と、第２の洗浄水配管から分岐して洗浄排水を第１の洗浄水配管に循環させる循環配管とが設けられ、洗浄室から有害成分を含む水が排出される。除害装置は、洗浄室の前段に、被処理ガスの酸化分解を行なう反応室を備えてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理ガスから有害成分を除去するガス除害システムであって、
前記被処理ガスが供給されて処理ガスを排出する除害装置と、
前記処理ガスと洗浄水とが供給されて前記処理ガスを前記洗浄水によって洗浄するバックアップ用のスクラバーと、
を備え、
前記除害装置は、前記被処理ガスに対して洗浄処理を行なって前記処理ガスとして排出する洗浄室を有し、
さらに、
前記バックアップ用のスクラバーに前記洗浄水を供給する第１の洗浄水配管と、
前記バックアップ用のスクラバーからの洗浄排水を前記洗浄室に対して前記洗浄室における洗浄水として供給する第２の洗浄水配管と、
前記第２の洗浄水配管から分岐して前記洗浄排水を前記第１の洗浄水配管に循環させる第１の循環配管と、
を備え、
前記洗浄室から前記有害成分を含む水が排出される、ガス除害システム。
【請求項２】
被処理ガスから有害成分を除去するガス除害システムであって、
前記被処理ガスが供給されて処理ガスを排出する除害装置と、
前記処理ガスと洗浄水とが供給されて前記処理ガスを前記洗浄水によって洗浄するバックアップ用のスクラバーと、
を備え、
前記除害装置は、前記被処理ガスの酸化分解を行なう反応室と、酸化分解された被処理ガスに対して洗浄処理を行なって前記処理ガスとして排出する洗浄室と、を有し、
さらに、
前記バックアップ用のスクラバーに前記洗浄水を供給する第１の洗浄水配管と、
前記バックアップ用のスクラバーからの洗浄排水を前記洗浄室に対して前記洗浄室における洗浄水として供給する第２の洗浄水配管と、
前記第２の洗浄水配管から分岐して前記洗浄排水を前記第１の洗浄水配管に循環させる第１の循環配管と、
を備え、
前記洗浄室から前記有害成分を含む水が排出される、ガス除害システム。
【請求項３】
前記洗浄室から排出される前記処理ガスにおける前記有害成分の濃度に応じ、外部から前記第１の洗浄水配管に供給される前記洗浄水の流量と前記第１の循環配管での流量とを制御する、請求項１または２に記載のガス除害システム。
【請求項４】
さらに、前記洗浄室から排出される前記水の一部を前記第２の洗浄水配管に循環させる第２の循環配管を備える、請求項１または２に記載のガス除害システム。
【請求項５】
前記洗浄室から排出される前記処理ガスにおける前記有害成分の濃度に応じ、外部から前記第１の洗浄水配管に供給される前記洗浄水の流量と前記第１の循環配管での流量と前記第２の循環配管での流量とを制御する、請求項４に記載のガス除害システム。
【請求項６】
前記除害装置と前記バックアップ用のスクラバーとが一体のものとして構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガス除害システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理ガス中に含まれる有害成分を除去するガス除害システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程などの各種のプロセスからは、有害成分を含むガス、例えばフッ素化合物を含むガスやケイ素化合物を含むガスが発生する。これらのガスは、通常、除害装置によって無害化したのちに処理ガスとして外部に排出されることが多い。除害装置は、例えば、燃焼や触媒を用いた熱分解、あるいはマイクロ波プラズマによる処理を被処理ガスに対して行なう反応部と、反応部で処理されたガスが供給される湿式スクラバー（水スクラバー）とから構成されている。有害成分を含む被処理ガスは反応部において酸化分解され、酸化分解後の無機成分は湿式スクラバーなどで水中にトラップされ、その結果、無害化されたガスが処理ガスとして系外に排出される。
【０００３】
特許文献１は、水素を含有する排ガスを２段の湿式スクラバーに通し、湿式スクラバーによって処理された排ガスを燃焼炉において燃焼させるようにした除害装置を開示している。特許文献２は、排ガスを分解するための反応器の後段に２段の湿式スクラバーを設けた除害装置を開示している。特許文献３は、並流・湿式スクラバーを前段に向流・湿式スクラバーを後段に設けた排気除害システムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７９０５１号公報
【特許文献２】特表２０１０−５３７８１１号公報
【特許文献３】特開平６−６３３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
湿式スクラバーは、有害成分を確実にトラップするために多量の水を使用するので、取水量や排水量の増加を招く。トラップ用の水すなわち洗浄水を湿式スクラバー内で循環使用することもあるが、循環使用した場合には洗浄水に有害成分が含まれることとなり、洗浄水における有害成分の濃度によっては有害成分の再揮散が発生するおそれがある。水の使用量を減らすために洗浄水の循環割合を大きくした場合には、それに応じて再揮散の可能性も高くなる。また特許文献１−３には、湿式スクラバーを２段直列に設けることによって有害成分の除去率を高めることが記載されているが、洗浄水の使用量を削減するための具体的な構成については記載されていない。
【０００６】
本発明の目的は、取水及び排出する水の量を削減しつつ、被処理ガス中の有害成分の除去を確実に行なうことができるガス除害システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガス除害システムは、被処理ガスから有害成分を除去するガス除害システムであって、被処理ガスが供給されて処理ガスを排出する除害装置と、処理ガスと洗浄水とが供給されて処理ガスを洗浄水によって洗浄するバックアップ用のスクラバーと、を備え、除害装置は、被処理ガスに対して洗浄処理を行なって処理ガスとして排出する洗浄室を有し、さらに、バックアップ用のスクラバーに洗浄水を供給する第１の洗浄水配管と、バックアップ用のスクラバーからの洗浄排水を洗浄室に対して洗浄室における洗浄水として供給する第２の洗浄水配管と、第２の洗浄水配管から分岐して洗浄排水を第１の洗浄水配管に循環させる第１の循環配管と、を備え、洗浄室から有害成分を含む水が排出される。
【０００８】
本発明の別のガス除害システムは、被処理ガスから有害成分を除去するガス除害システムであって、被処理ガスが供給されて処理ガスを排出する除害装置と、処理ガスと洗浄水とが供給されて処理ガスを洗浄水によって洗浄するバックアップ用のスクラバーと、を備え、除害装置は、被処理ガスの酸化分解を行なう反応室と、酸化分解された被処理ガスに対して洗浄処理を行なって処理ガスとして排出する洗浄室と、を有し、さらに、バックアップ用のスクラバーに洗浄水を供給する第１の洗浄水配管と、バックアップ用のスクラバーからの洗浄排水を洗浄室に対して洗浄室における洗浄水として供給する第２の洗浄水配管と、第２の洗浄水配管から分岐して洗浄排水を第１の洗浄水配管に循環させる第１の循環配管と、を備え、洗浄室から有害成分を含む水が排出される。
【０００９】
本発明のガス除害システムにおいて、除害装置の洗浄室は湿式スクラバーとして機能するものであるが、この洗浄室で除去できなかった有害成分は、バックアップ用のスクラバーで除去することができる。当然のことながら、除害装置の洗浄室に供給されるガス（被処理ガス）よりもバックアップ用のスクラバーに供給されるガス（処理ガス）の方が有害成分濃度が低いから、バックアップ用のスクラバーでは、有害成分濃度の低い洗浄水を循環使用して処理ガス中の有害成分を確実に除去することができる。除害装置の洗浄室では、そこでの有害成分の除去率が多少低くてもよいことから、有害成分濃度の比較的高い洗浄水を使用すればよいことになる。バックアップ用のスクラバーに使用する洗浄水は、結局は除害装置の洗浄室において再使用されることなるので水量の負荷とはならず、本発明によれば、洗浄水の使用量を削減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、取水及び排出する水の量を削減しつつ、被処理ガス中の有害成分の除去を確実に行なうことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の一形態のガス除害システムの構成を示す図である。
【図２】別の実施形態のガス除害システムの構成を示す図である。
【図３】さらに別の実施形態のガス除害システムの構成を示す図である。
【図４】さらに別の実施形態のガス除害システムの構成を示す図である。
【図５】さらに別の実施形態のガス除害システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の一形態のガス除害システムを示している。このガス除害システムは、半導体製造工程などで発生して有害成分を含むガスを被処理ガスとして、被処理ガスから有害成分を除去して処理ガスとして排出するものである。図において、実線で描かれた配管は液体のための配管を示し、破線で描かれた配管は気体のための配管を示している。
【００１３】
図１に示すガス除害システムは、大別すると、除害装置１０とバックアップ用のスクラバー２０とによって構成されている。除害装置１０とバックアップ用のスクラバー２０とは別個に設けられている。除害装置１０は、被処理ガスが供給されて被処理ガスの酸化分解を行なう反応室１１と、湿式スクラバーとして機能する洗浄室１２と、を備え、両者が隔壁１３によって隔てられた構造を有する。隔壁１３には、反応室１１内で酸化分解された被処理ガスを洗浄室１２に送るために、貫通孔１４が形成されている。反応室１１には、被処理ガスを反応室１１に供給するための配管３１が接続している。ここでは、燃焼によって被処理ガス中の有害成分を酸化分解させるので、配管３１には空気も供給されて被処理ガスと混合されるようになっている。もっとも被処理ガスの酸化分解は、燃焼以外の手段によって行なわれてもよい。例えば、触媒などを用いる熱分解によって酸化分解を行なってもよいし、反応室１１内にマイクロ波プラズマを生起させてプラズマにより被処理ガスの酸化分解を行なってもよい。被処理ガスにおける酸素分圧によっては、配管３１において空気を被処理ガスに混入させなくてもよい。
【００１４】
洗浄室１２には、酸化分解後の被処理ガスに対して洗浄水を噴霧する噴霧器１５が設けられている。被処理ガスは、噴霧器１５から噴霧される洗浄水によって洗浄（スクラビング）され、処理ガスとして洗浄室１２の上部から排出される。被処理ガス中の有害成分は、洗浄水によってトラップされる。洗浄室１２の下部には、有害成分がトラップされた水を一時的に貯える貯水部１６が形成されている。洗浄室１２には、気液接触を促進するための充填物を設置してもよい。貯水部１６は、隔壁１３の下端と除害装置１０の底面との間の隙間を介して反応室１１にも広がっており、燃焼で生じた粉塵類が貯水部１６に落下するようにもなっている。貯水部１６には、トラップされた有害成分を含む水（濃縮水）をオーバーフローで外部に排出するための排水配管５１が接続されている。
【００１５】
バックアップ用のスクラバー２０は、配管３２を介して除害装置１０の洗浄室１２から処理ガスが供給される洗浄室２１を備え、洗浄室２１には処理ガスに対して洗浄水を噴霧する噴霧器２２が設けられている。除害装置１０からの処理ガスは、噴霧器２２から噴霧される洗浄水によってさらに洗浄され、洗浄室１２の上部から配管３３を介して外部に排出される。洗浄室１２の下部は、有害成分がトラップされた水を一時的に貯える貯水部２３が形成されている。スクラバー２０の洗浄室２１にも、気液接触を促進するための充填物を設置してもよい。外部からスクラバー２０に洗浄水を供給するために、第１の洗浄水配管である配管４１が設けられており、配管４１の末端は噴霧器２２に接続している。配管４１には、弁４２が設けられている。弁４２は流量調整弁であることが好ましい。貯水部２３には、スクラバー２０の洗浄排水を排出する配管４６が接続し、配管４６にはポンプ４３が設けられている。配管４６は、洗浄排水を洗浄水として循環使用するための循環配管４５と、洗浄排水を除害装置１０の洗浄室１２に設けられた噴霧器１５に供給する配管４７とに分岐している。循環配管４５は、弁４２の出口側の位置で配管４１に接続している。循環配管４５には、弁４９が設けられている。循環配管４５は第１の循環配管であり、配管４６及び配管４７によって、第２の洗浄水配管が構成されている。配管４７には弁４８が設けられている。
【００１６】
本実施形態のガス除害システムでは、被処理ガスは、まず除害装置１０の反応室１１において酸化分解され、その後、隔壁１３の貫通孔１４を経て洗浄室１２に供給される。湿式スクラバーとして機能する洗浄室１２において、酸化分解後の無機成分が洗浄水にトラップされ、洗浄後の被処理ガスは、処理ガスとして、配管３２を介してバックアップ用のスクラバー２０に送られる。除害装置１０の洗浄室１２において除去できなかった有害成分は、バックアップ用のスクラバー２０において除去されることになる。バックアップ用のスクラバー２０を設けていることから、除害装置１０の洗浄室１２での有害成分の除去率は多少低くても構わない。そのため、洗浄室１２の噴霧器１５から噴霧される洗浄水としては、有害成分をある程度まで含んでいるものを使用でき、かつ、洗浄水の噴霧流量も最小限にすることができる。噴霧器１５からの噴霧流量は、処理ガス中に飛沫や水蒸気として移行する水分や気相から凝縮する水分を無視すれば、除害装置１０から排水配管５１を介して外部に排出される濃縮水（有害成分を含む水）の流量と等しいから、本実施形態によれば、廃棄物処理の対象となる濃縮水も発生量を削減することができる。
【００１７】
バックアップ用のスクラバー２０では、有害成分濃度が低減されている処理ガスを対象として、有害成分濃度をさらに減少させる。そのため、外部から配管４１を介して供給される、有害成分を基本的には含まない洗浄水を使用するとともに、循環配管４５を介して洗浄水を循環使用することによって噴霧器２２から噴霧流量を最大化し、処理ガスからの有害成分の除去を確実なものとする。循環使用することによって洗浄水中の有害成分濃度が高くなるが、循環する洗浄水の一部は、上述したように配管４７を介して除害装置１０の噴霧器１５に供給される。これにより、バックアップ用のスクラバー２０において循環する洗浄水における有害成分濃度は一定値以下に保たれるとともに、ある程度の濃度まで有害成分を含む洗浄水が除害装置１０の洗浄室１２において使用されることになる。
【００１８】
弁４２、弁４８及び弁４９を操作することにより、外部から供給される洗浄水の流量、配管４７を介して除害装置１０の洗浄室１２に供給される洗浄水の量、及び循環配管４５を流れる循環水の量をそれぞれ調整することができる。配管３３を介して外部に排出される処理ガスにおける有害成分濃度を基準値以下としながら、外部から供給される洗浄水の流量（これは外部に排出される濃縮水の流量に対応する）を最小とするために、配管３２もしくは配管３３を流れる処理ガス中の有害成分濃度を計測し、この計測値に基づいて、弁４２を流れる洗浄水の流量すなわち外部から供給される洗浄水の流量と、循環配管４５での循環水の流量とを制御することができる。すなわち、配管３２もしくは配管３３を流れる処理ガス中の有害成分濃度が高い場合には、まずは弁４９を操作し循環水の流量を大きくすることで、バックアップ用のスクラバー２０におけるスクラビングを確実に行う。それでも処理ガス中の有害成分濃度が低下しない場合には、弁４２を操作し外部から供給される洗浄水の流量を増やすことで除害装置１０でのスクラビングを改善する。また、外部から供給される洗浄水の流量を増やすことで除害装置１０やバックアップ用のスクラバー２０を循環する洗浄水の有害物質濃度を低減することができ、ひいては有害物質の再揮散を抑制することができる。逆に有害成分濃度が低い場合には、弁４２を操作し外部から供給される洗浄水の流量を減らすことで、取水及び排出する水の量を削減することができる。配管３２での有害成分濃度の計測値に基づく制御では、計測値そのものに応じて制御を行なってもよいし、この計測値と被処理ガス中の有害成分濃度とによって求められる除害装置１０での有害成分の除去率に応じて制御を行なってもよい。
【００１９】
このようにして図１に示すガス除害システムでは、処理ガスにおける有害成分濃度を基準値以下に保ったまま、使用する洗浄水の量を削減することができる。
【００２０】
図２は、本発明の別の実施形態のガス除害システムを示している。図１に示すガス除害システムでは、除害装置１０の洗浄室１２については洗浄水の循環使用を行なっていないが、この洗浄室１２は湿式スクラバーとして構成されているから、洗浄室１２においても洗浄水を循環して使用できる。図２に示すガス除害システムは、除害装置１０の洗浄室１２においても洗浄水を循環使用するために、図１に示すガス除害システムにおいて、除害装置１０に、貯留部１６に貯留されている洗浄水を循環するための循環配管５６を設けたものである。循環配管５６にはその入口方向から順にポンプ５７及び弁５８が設けられている。
【００２１】
図１に示すシステムでは、排水量を削減するためには、除害装置１０の洗浄水の噴霧量を低減する必要があるが、被処理ガスの量や有害成分の種類、濃度などによっては洗浄水の絶対量が不足し、スクラビングが充分行えない可能性もある。一方、図２に示すガス除害システムでは、除害装置１０側でも洗浄水の循環使用を行なっていることから、図１に示すシステムに比べて除害装置１０での洗浄水の噴霧水量を任意に設定することができ、除害装置１０に充分な噴霧水量を供給することが可能となる。その際、図１のシステムと同様、噴霧水の有害物濃度が高いために有害成分の再揮散が発生しやすくなるが、除害装置１０の後段にバックアップ用のスクラバー２０が設けられていることから、スクラバー２０から配管３３を介して外部に排出される処理ガスにおける有害成分濃度を基準値以下とすることができる。
【００２２】
図１に示すシステムと同様に図２に示すガス除害システムにおいても、弁４２、弁４８及び弁４９を操作することによって、外部から供給される洗浄水の流量、配管４７を介して除害装置１０の洗浄室１２に供給される洗浄水の流量及び循環配管４５を流れる循環水の流量をそれぞれ調整することができる。したがって、配管３３を介して外部に排出される処理ガスにおける有害成分濃度を基準値以下としながら、外部から供給される洗浄水の流量を最小とするために、配管３２もしくは配管３３を流れる処理ガス中の有害成分濃度を計測し、この計測値に基づいて、弁４２を流れる洗浄水の流量すなわち外部から供給される洗浄水の流量と、循環配管４５を流れる流量と、循環配管５６を流れる流量とを制御することができる。すなわち、配管３２もしくは配管３３を流れる処理ガス中の有害成分濃度が高い場合には、まずは弁４９及び弁５８を操作し、バックアップ用のスクラバー２０及び除害装置１０における循環水の流量を大きくすることで、それぞれでのスクラビングを確実に行う。それでも処理ガス中の有害成分濃度が低下しない場合には、弁４２を操作し外部から供給される洗浄水の流量を増やすことで、除害装置１０やバックアップ用のスクラバー２０を循環する洗浄水の有害物質濃度を低減することができ、ひいては有害物質の再揮散を抑制することができる。逆に有害成分濃度が低い場合には、弁４２を操作し外部から供給される洗浄水の流量を減らすことで、取水及び排出する水の量を削減することができる。
【００２３】
以上説明した各実施形態では、除害装置１０とバックアップ用のスクラバー２０とを分離して設けるものとして説明を行なってきた。しかしながら、除害装置１０とスクラバー２０とを一体のものとして設けることができる。除害装置１０においては反応室１１と洗浄室１２とが貯水部１６を共有することから、反応室１１と洗浄室１２とは水平方向に並んでいることになる。図３に示したガス除害システムは、図１に示すシステムにおいて、洗浄室１２の横となる位置にバックアップ用のスクラバー２０を配置して除害装置１０にスクラバー２０を組み込み、除害装置１０とスクラバー２０とを一体化させたものである。図４に示したガス除害システムは、図１に示すシステムにおいて、洗浄室１２の上となる位置にバックアップ用のスクラバー２０を配置して除害装置１０にスクラバー２０を組み込み、除害装置１０とスクラバー２０とを一体化させたものである。図４に示すシステムでは、除害装置１０の反応室１１の高さが除害装置１０の洗浄室１２と高さとバックアップ用のスクラバー２０の高さとの和と一致するように、図１に示すシステムに比べ、反応室１１を垂直方向に拡大している。
【００２４】
以上の説明では、除害装置１０には、被処理ガスが供給されて被処理ガスの酸化分解を行なう反応室１１が設けられるものとした。しかしながら本発明は、除害装置１０に反応室１１を設けない構成とすることも可能である。図５は、図１に示すものと同様のガス除害システムであるが、除害装置１０には反応室１１が設けられていない点で図１に示すものとは異なるガス除害システムを示している。図５に示したガス除害システムでは、反応室が設けられていないので、被処理ガスは、直接、洗浄室１２に導入され、洗浄室１２において、噴霧器１５から噴霧される洗浄水によって洗浄処理されることになる。図５に示すガス除害システムは、洗浄水の流れる経路などに関しては図１に示すシステムと同等であるので、有害成分を確実にトラップしつつ取水及び排出する水の量を削減することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０    除害装置
１１    反応室
１２，２１    洗浄室
１５，２２    噴霧器
２０    スクラバー
４３    ポンプ
【図１】
2019130461.tif 000003
【図２】
2019130461.tif 000004
【図３】
2019130461.tif 000005
【図４】
2019130461.tif 000006
【図５】
2019130461.tif 000007