(57)【要約】【課題】排ガス処理に際し、吸気管の内壁に固着する固形物の成長を適切に抑制することのできる、排ガス処理装置を提供すること。【解決手段】排ガス処理装置Ｘ１は、開放下端１１ａおよび当該開放下端１１ａより上位に位置する排ガス導入口１１ｂを有する吸気管１１と、吸気管１１における開放下端１１ａの下方に設けられており且つ吸気管１１内に負圧が生じるように回転駆動することが可能な、回転インペラ１２と、吸気管１１の内部において、開放下端１１ａより上位であり且つ排ガス導入口１１ｂより下位に設けられている、回転体１３と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放下端および当該開放下端より上位に位置する排ガス導入口を有する吸気管と、
前記吸気管における前記開放下端の下方に設けられており、前記吸気管内に負圧が生じるように回転駆動することが可能な、回転インペラと、
前記吸気管の内部において、前記開放下端より上位であり且つ前記排ガス導入口より下位に設けられている、回転体と、を備えることを特徴とする、排ガス処理装置。
【請求項２】
吸収液中に配設される回転インペラと、当該回転インペラに対向する開放下端および当該開放下端より上位に位置する排ガス導入口を有する吸気管と、を備え、前記回転インペラが回転駆動することにより、前記吸気管内に負圧が生じて前記排ガス導入口を介して当該吸気管内に排ガスが吸引され、且つ、吸引された排ガスが微細気泡として前記吸収液中に分散される、排ガス処理装置であって、
前記吸気管の内部における、前記開放下端より上位であり且つ前記排ガス導入口より下位に、回転体を備えることを特徴とする、排ガス処理装置。
【請求項３】
前記回転体および前記回転インペラは同軸回転するように設けられている、請求項１または２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
更に、前記回転体および前記回転インペラを回転駆動するための駆動部を前記回転インペラの下方に備える、請求項３に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
更に、前記回転体および前記回転インペラを回転駆動するための駆動部を前記吸気管の上方に備える、請求項３に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記回転インペラが固定されている第１回転軸と、当該第１回転軸を介して前記回転インペラを駆動するための第１駆動部と、前記回転体が固定されている第２回転軸と、当該第２回転軸を介して前記回転体を駆動するための第２駆動部と、を更に備え、前記第１駆動部は前記回転インペラの下方に設けられており、前記第２駆動部は前記吸気管の上方に設けられている、請求項１または２に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記回転体は、複数の回転翼を有する、請求項１から６のいずれか１つに記載の排ガス処理装置。
【請求項８】
前記回転翼は、ワイヤフレーム構造を有する、請求項７に記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の排ガス処理装置を使用して、前記回転インペラを回転駆動することにより排ガス処理を行いつつ、前記回転体を回転駆動することにより、前記吸気管の内壁に生じる固形物の少なくとも一部を除去することを特徴とする、排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置からの排ガスに含まれる有害成分の除去などに適用することのできる排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の半導体製造産業では、シリコンウエハに対するドライエッチング工程やチャンバクリーニング工程などにおいて、エッチングガスとして、ＣＦ４，ＣＨＦ３，Ｃ２Ｆ６，ＳＦ６，Ｃｌ２，ＢＣｌ３，ＨＣｌ，ＨＢｒ，ＣｌＦ３などの各種ガスが使用されている。そして、これらエッチングガスが使用される工程において半導体製造装置から排出されるガスには、未反応エッチングガスや、エッチング処理にて生ずる反応生成物（ＨＦ，ＳｉＦ４，ＳｉＣｌ４など）が含まれている。
これら排ガス成分は有害である場合が多いため、半導体製造装置からの排ガスについては、大気中に放出する前に有害成分を除去しなければならない。
【０００３】
半導体製造装置からの排ガスに含まれる有害成分を除去するための排ガス処理装置としては、例えば「ロータリアトマイザ」と呼称される微細気泡発生装置が知られている。この微細気泡発生装置では、所定の吸収液（水や水性薬液）中で排ガスを微細に気泡化することにより排ガスを吸収液に効率よく接触させ、その結果、排ガス中の有害成分が当該吸収液にて吸収または加水分解される。
【０００４】
従来の微細気泡発生装置は、液槽内の吸収液中に配設される回転インペラ、および、回転インペラ上にて起立して配設される吸気管を備える。吸気管は、吸収液中にて回転インペラに対向する開放下端を有し、上端付近には排ガス導入管が接続されている。回転インペラを駆動するための駆動部は、例えば吸気管の上方に配設され、吸気管の内部を貫通してその下端が回転インペラに連結されている回転軸を介して、回転インペラを回転駆動する。回転インペラは、吸気管内に負圧が生ずるように回転する。このような、いわゆる上部駆動式の微細気泡発生装置については、例えば下記の特許文献１および特許文献２に記載されている。
【０００５】
このような構成を有する微細気泡発生装置による排ガス処理においては、回転インペラが高速回転することにより吸気管内に所望の負圧が発生される。この負圧により、半導体製造装置からの排ガスが、排ガス導入管を介して吸気管内に吸引される。吸引された排ガスは、吸気管の開放下端から吸収液中に供給される。
排ガスは、具体的には、吸気管の開放下端から、回転インペラの回転により吸収液中に生ずる渦流に従って放射旋回状に、微細気泡として吸収液中に分散される。このようにして吸収液中で排ガスを微細に気泡化することにより、吸収液に対して排ガスを効率よく接触させることができる。その結果、排ガス中の有害成分は当該吸収液にて効率的に吸収または加水分解されることとなる。
【０００６】
このような排ガス処理が施される排ガスには、水分の存在下で固体を生ずる成分が含まれている場合がある。例えばＳｉＦ４は、水分の存在下において下記の反応式（１）に従ってＳｉＯ２（固体）を生成する。また、ＢＣｌ３は、水分の存在下において下記の反応式（２）に従ってＢ２Ｏ３（固体）を生成する。
【０００７】
【化１】
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【０００８】
微細気泡発生装置の稼動時には、吸気管の開放下端（吸引ガス出口）は激しい渦流状の吸収液と常に接触する。そのため、装置稼動時には、吸収液の一部は、吸収液中における吸気管の開放下端から巻き上がり、或は跳ね上って、吸気管の内壁に付着する。吸収液が付着した吸気管の内壁には、例えば上記反応式（１），（２）に従って生成したＳｉＯ２およびＢ２Ｏ３などが、固形物として固着することとなる。固形物の固着量が増えてくると、吸気管内での排ガスの流通が妨げられ、遂には吸気管が閉塞されてしまう場合がある。
【０００９】
上述した従来の上部駆動式微細気泡発生装置では、吸気管の上方に配設されている駆動部と吸気管の下方にて液中に配設されている回転インペラとを連結する回転軸が吸気管の中を貫通しているため、吸気管内に吸引された排ガスの通路は、吸気管内にて回転軸周囲に限られ、比較的狭い。したがって、特に従来の上部駆動式微細気泡発生装置においては、水分と反応して固体が生成し易い成分が排ガス中に存在すると、排ガスの通路が閉塞されるという問題は生じ易い。
【００１０】
微細気泡発生装置の吸気管内に生ずる固形物を除去するための技術については、例えば下記の特許文献３に記載されている。特許文献３に記載されている微細気泡発生装置は、円形の外周部を有して吸気管内を上下に移動可能な固形物掻き落とし部材を具備する。この固形物掻き落とし部材は、装置による排ガス処理時において吸気管内を上下動して、吸気管内壁に固着した固形物を掻き落とすように構成されている。
【００１１】
しかしながら、このような固形物掻き落とし部材による固形物除去方法では、吸気管の内壁から掻き取られた固形物が掻き落とし部材に付着して、固形物を吸収液へと掻き落とせない場合がある。また、吸気管内に付着した固形物が堅固であると、掻き落とし作業の過程において、固形物掻き落とし部材が当該堅固な固形物堆積部で掛止されてしまい、その結果、固形物除去の作業を適切に実行することができない場合がある。これらの場合、微細気泡発生装置を長時間稼動すると、吸気管内で固形物が不当に成長し、吸気管内の排ガス通路が閉塞されるという問題は生じ得る。
【００１２】
【特許文献１】
特開昭６１−３５８３２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５６５１号公報
【特許文献３】
特開２００１−２５９３５９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、排ガス処理に際し、吸気管の内壁に固着する固形物（ＳｉＯ２やＢ２Ｏ３など）の成長を適切に抑制することのできる排ガス処理装置、および、当該装置を用いた排ガス処理方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると排ガス処理装置が提供される。この装置は、開放下端および当該開放下端より上位に位置する排ガス導入口を有する吸気管と、吸気管における開放下端の下方に設けられており、吸気管内に負圧が生じるように回転駆動することが可能な、回転インペラと、吸気管の内部において、開放下端より上位であり且つ排ガス導入口より下位に設けられている、回転体と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
微細気泡発生装置として構成されている排ガス処理装置の回転インペラは、吸収液（水または水性薬液）の液面下で、例えば数千ｒｐｍほどの高速で回転する。そのため、吸収液の一部は、液中にて開口している吸気管の開放下端から巻き上がり、或は跳ね上り、吸気管における開放下端近傍の内壁に付着する。内壁に付着した水分と排ガス中の一部の成分とが反応して生成した固形物（ＳｉＯ２やＢ２Ｏ３など）は、吸気管の内壁に固着する。この固形物は、固形物表面への水分の付着および固体の生成を経て、吸気管断面の中心方向へと更に成長する傾向にある。本発明の第１の側面に係る排ガス処理装置によると、吸気管の内部における開放下端から上位であり且つ排ガス導入口より下位に設けられた回転体が排ガス処理時に回転駆動することにより、排ガス処理に際する固形物の成長は抑制される。回転体が吸気管内で回転駆動することにより、固形物における少なくとも成長端およびその近傍が掻き取られるのである。掻き取られた固形物が回転体に接触しても、固形物自体に遠心力が作用するため、固形物は回転体には付着しにくい。その結果、掻き取られた固形物は適切に吸収液へと落下する。また、回転体は連続回転による回転力を利用して固形物の掻き取り作業を行うため、固形物が堅固である場合であっても、回転体は固形物堆積部に掛止されにくい。
【００１６】
このように、本発明の第１の側面に係る排ガス処理装置によると、排ガス処理に際し、吸気管の内壁に固着する固形物（ＳｉＯ２やＢ２Ｏ３など）の成長を適切に抑制することができるのである。また、本排ガス処理装置は、排ガス処理と固形物掻き取り作業とを並行して行うことができる。このような排ガス処理装置によると、長時間の連続稼動を良好に実行することが可能である。
【００１７】
本発明の第２の側面によると他の排ガス処理装置が提供される。この装置は、吸収液中に配設される回転インペラと、当該回転インペラに対向する開放下端および当該開放下端より上位に位置する排ガス導入口を有する吸気管と、を備え、回転インペラが回転駆動することにより、吸気管内に負圧が生じて排ガス導入口を介して当該吸気管内に排ガスが吸引され、且つ、吸引された排ガスが微細気泡として吸収液中に分散されるように構成されている。本装置は、更に、吸気管の内部における、開放下端より上位であり且つ排ガス導入口より下位に、回転体を備える。
【００１８】
本発明の第２の側面に係る排ガス処理装置は、本発明の第１の側面に係る排ガス処理装置の構成を有する。したがって、本発明の第２の側面によっても、第１の側面に関して上述した効果が奏される。
【００１９】
本発明の第１および第２の側面において、回転体は、吸気管内での排ガスの流通を不当には妨げない構造を有して吸気管内に設置されている。また、吸気管の延び方向（上下方向）について、回転体は、吸気管内において固形物が付着する範囲にわたるように設けられている。一方、吸気管の横断面方向について、回転体における回転軸心から掃引最外端部までの長さは、吸気管の内径よりも短い。
回転体の掃引最外端部が吸気管内壁に近いほど、回転体による固形物の掻き取り除去の効果は高い。しかしながら、掃引最外端部が吸気管内壁に近いほど、回転する回転体において軸ぶれが生ずる場合に回転体が吸気管内壁に接触する可能性が高くなるので、掃引最外端部と吸気管内壁との離隔距離は５ｍｍ以上確保するのが好ましい。これらの観点からは、掃引最外端部と吸気管内壁との離隔距離は５〜１５ｍｍの範囲が特に好ましい。
【００２０】
本発明の第１および第２の側面における好ましい実施の形態では、回転体および回転インペラは同軸回転するように設けられている。同軸回転とは、同一の軸心まわりに同一の速度で回転する動作をいうものとする。例えば、回転体および回転インペラが、共通の回転軸に固定されている場合や、一体的に回転する異なる回転軸に固定されている場合に、本構成を実施することができる。このような構成によると、回転インペラを駆動するための駆動部を、回転体を回転駆動するための駆動部としても利用することができ、本排ガス処理装置を効率的に稼動させることが可能となる。
【００２１】
回転体と回転インペラが同軸回転する上述の構成を採用する場合、これらを回転駆動するための駆動部は、好ましくは回転インペラの下方に設けられている。
このような下部駆動式を採用すると、回転体および回転インペラと、駆動部と、を連結する回転軸を、吸気管内を貫通しないように設けることができるので、吸気管内の排ガス通路を広く確保することが可能となる。
【００２２】
回転体と回転インペラが同軸回転する上述の構成を採用する場合、これらを回転駆動するための駆動部は、吸気管の上方に設けてもよい。本排ガス処理装置は、このような上部駆動式として構成することもできる。
【００２３】
本発明の第１および第２の側面における他の好ましい実施の形態では、本排ガス処理装置は、回転インペラが固定されている第１回転軸と、当該第１回転軸を介して回転インペラを駆動するための第１駆動部と、回転体が固定されている第２回転軸と、当該第２回転軸を介して回転体を駆動するための第２駆動部と、を更に備え、第１駆動部は回転インペラの下方に設けられており、第２駆動部は吸気管の上方に設けられている。このような構成によると、回転インペラとは独立に回転体を駆動することができる。したがって、排ガス処理に適した回転速度で回転インペラを駆動するとともに、固形物掻き取り作業に適した回転速度で回転体を駆動することが可能となる。
【００２４】
本発明の第１および第２の側面において、好ましくは、回転体は、複数の回転翼を有する。複数の回転翼は、回転体の回転軸に対して放射状に配設される。回転翼は、羽根状のもの、または、ワイヤにより外郭が形作られているワイヤフレーム構造のものが好ましい。特に羽根状の回転翼を採用する場合、回転体自身が排ガスの導入を妨げてしまうことを回避するという観点からは、その枚数は少ない方が好ましい。一方、ワイヤフレーム構造の回転翼は、軽量であるため、回転体の駆動力を低減するうえで好適である。また、ワイヤーフレーム構造の回転翼には、吸気管内壁から掻き取られた固形物は、より付着しにくい。
【００２５】
本発明の第３の側面によると排ガス処理方法が提供される。この方法は、上述した何れかの構成を有する排ガス処理装置を使用して、回転インペラを回転駆動することにより排ガス処理を行いつつ、回転体を回転駆動することにより、吸気管の内壁に生じる固形物の少なくとも一部を除去することを特徴とする。
【００２６】
このような方法によると、半導体製造装置からの排ガスに含まれる有害成分を除去するための排ガス処理を、排ガス処理装置の吸気管内壁における固形物の成長を適切に抑制しつつ、良好に継続することができる。したがって、本方法によると、排ガス処理装置の運転を長時間継続しても、固形物除去のためには排ガス処理を中断する必要はない。また、本方法を採用することにより、排ガスの発生源である半導体製造装置などの運転を長時間連続的に行うことが可能となり、半導体製造装置などを安定操業することが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る排ガス処理装置Ｘ１の概略構成図である。排ガス処理装置Ｘ１は、吸収液槽Ｔ１と、気液分離槽Ｔ２と、吸気管１１と、回転インペラ１２と、回転スクレーパ１３と、駆動部１４と、軸封装置１５とを具備し、例えば半導体製造装置から排出される排ガスＡに含まれる有害成分を除去するための、微細気泡発生装置として構成されたものである。
【００２８】
吸収液槽Ｔ１は吸収液Ｌを受容するためのものである。吸収液Ｌは、処理目的の排ガスＡに応じて種類が選択され、例えば、水や、水を含有する所定の薬液である。薬液としては、所定のｐＨに調節されたアルカリ水溶液や酸性水溶液が採用される場合がある。吸収液槽Ｔ１への吸収液Ｌの供給は、供給口Ｔ１ａを介して行われる。
【００２９】
気液分離槽Ｔ２は、排ガス処理装置Ｘ１から排出される液体およびガスが一時的に貯留ないし通過する部位であり、吸収液槽Ｔ１と連通している。気液分離槽Ｔ２には、液体排出管１９Ａおよびガス排出管１９Ｂが接続されている。
【００３０】
吸気管１１は、円筒形状を有して図中上下方向に起立するように配設されており、吸収液Ｌ中にて下方に開口する開放下端１１ａ、および、吸収液槽Ｔ１の外部に位置する排ガス導入口１１ｂを有する。排ガス導入口１１ｂには、排ガス導入管１９Ｃが接続されている。また、吸気管１１は、吸収液槽Ｔ１の底から所定の高さに開放下端１１ａが位置するように、当該吸収液槽Ｔ１に固定されている。吸気管１１の内径Ｄ１は例えば４０〜１００ｍｍであり、吸収液槽Ｔ１の底からの開放下端１１ａの高さＤ２は例えば２００〜３００ｍｍである。
【００３１】
回転インペラ１２は、回転駆動することにより吸気管１１内に所望の負圧を発生させるためのものであり、吸収液Ｌ中にて吸気管１１の開放下端１１ａに対向するように配設されている。回転インペラ１２および開放下端１１ａの間の離隔距離Ｄ３は、例えば３〜３０ｍｍである。
【００３２】
回転インペラ１２は、例えば、上端または上下両端が閉じた円筒形状を有する本体部１２ａと、当該本体部１２ａの上面側にて本体部１２ａの回転軸心に対して放射状に設けられた複数の主翼１２ｂと、本体部１２ａの側面にて本体部１２ａの回転軸心に対して放射状に設けられた複数の副翼１２ｃとを備える。本発明では、このような回転インペラ１２に代えて、上下両端が開口する円筒形状を有する本体部と、当該本体部の内部に本体部の回転軸心に対して放射状に設けられた複数の翼と、を備える回転インペラを採用してもよい。
【００３３】
このような回転インペラ１２は回転軸１６に対して固定され、当該回転軸１６は軸封装置１５を介して回転軸１７と連結されている。軸封装置１５は、吸収液槽Ｔ１からの液漏れを防ぎつつ回転軸１６，１７の回転動を実現するためのものであり、公知の構成を有して吸収液槽Ｔ１の底部に嵌設されている。
【００３４】
回転スクレーパ１３は、吸気管１１の内壁に固着する固形物を、回転駆動することにより掻き取るためのものであり、本発明における回転体を構成する。本実施形態では、回転スクレーパ１３は、回転インペラ１２と同軸回転するように設けられている。
【００３５】
回転スクレーパ１３は、本実施形態では、図２に表れているように２枚の羽根状の回転翼１３ａからなる。２枚の回転翼１３ａは、回転軸１８に対して対称的に設けられている。回転軸１８は、回転インペラ１２の回転中心上に取り付けられている。本発明では、このような回転スクレーパ１３に代えて、３枚以上の羽根状回転翼を有する回転スクレーパを採用してもよい。その場合、当該複数の回転翼１３ａは、回転軸１８に対して放射状に設けられる。或は、図３に示すような回転スクレーパ１３’を採用してもよい。回転スクレーパ１３’は、回転軸１８に対して対称的に設けられた２枚の回転翼１３ａ’を有する。回転翼１３ａ’は、各々、ワイヤにより外郭が形作られて中空であるワイヤーフレーム構造を有する。
【００３６】
回転スクレーパ１３および回転軸１８は、例えば、ステンレス鋼や強化プラスチックなどからなる。回転インペラ１２と同軸で高速回転するため、回転スクレーパ１３および回転軸１８は、強固な材質よりなるのが好ましい。回転スクレーパ１３や回転軸１８の構成材料としてステンレス鋼等の金属材料を採用する場合には、回転スクレーパ１３および回転軸１８の耐食性を確保すべく、金属素地をポリテトラフルオロエチレン等でコーティングするのが好ましい。
【００３７】
駆動部１４は、回転インペラ１２および回転スクレーパ１３を回転駆動するためのものであり、吸収液槽Ｔ１の下方に配設されている。駆動部１４は、回転軸１６，１７を介して回転インペラ１２に機械的に連結され、且つ、更に回転軸１８を介して回転スクレーパ１３に機械的に連結されている。駆動部１４は、例えばモータや歯車類から構成されている。
【００３８】
排ガス処理装置Ｘ１の稼動時においては、吸収液槽Ｔ１が所定量の吸収液Ｌを受容している状態において、駆動部１４が作動して、回転インペラ１２とともに回転スクレーパ１３が高速回転する。回転速度は、例えば１０００〜３０００ｒｐｍである。回転インペラ１２の高速回転により、吸気管１１の内部には負圧が生じる。この負圧が駆動力となり、図外の半導体製造装置から排出された排ガスＡは、排ガス導入管１９Ｃを流通して排ガス導入口１１ｂから吸気管１１内に吸引される。吸引された排ガスＡは、吸気管１１の開放下端１１ａから吸収液Ｌ中に供給される。具体的には、排ガスＡは、吸気管１１の開放下端１１ａから、回転インペラ１２の回転により吸収液Ｌ中に生ずる渦流に従って放射旋回状に、微細気泡として吸収液Ｌ中に分散される。このようにして吸収液Ｌ中で排ガスＡを微細に気泡化することにより、吸収液Ｌに対して排ガスＡを効率よく接触させることができる。その結果、排ガスＡ中の一部の成分は吸収液Ｌにて効率的に吸収または加水分解されることとなる。そのため、吸収液槽Ｔ１に受容されている吸収液Ｌには、排ガスＡに由来する化学物質が溶解または分散している。
【００３９】
吸収液槽Ｔ１には、新しい吸収液Ｌが一定の供給速度で供給口Ｔ１ａから補充される。これにより、吸収液槽Ｔ１に貯留されている吸収液Ｌは、一定の流入速度で気液分離槽Ｔ２にオーバーフローする。また、吸収液Ｌにて吸収や加水分解されずに気体状態を維持する排ガス成分など（ガスＡ’）も、吸収液Ｌから脱した後に気液分離槽Ｔ２へと流入する。気液分離槽Ｔ２に流入した吸収液ＬおよびガスＡ’は、各々、液体排出管１９Ａおよびガス排出管１９Ｂを介して装置外に排出される。吸収液Ｌは、例えば廃液処理装置に送られて所定の処理を経る。ガスＡ’は、例えば大気中に放出される。
【００４０】
排ガス処理装置Ｘ１によるこのような排ガス処理においては、回転インペラ１２が吸収液Ｌの液面下で高速回転するため、吸収液Ｌの一部は、液中にて開口している吸気管１１の開放下端１１ａから巻き上がり、或は跳ね上り、吸気管１１における開放下端１１ａ近傍の内壁に付着する。内壁に付着した水分と排ガスＡ中の一部の成分とが反応して生成する固形物（ＳｉＯ２やＢ２Ｏ３など）は、吸気管１１の内壁に固着する。この固形物は、固形物表面への水分の付着および固体の生成を経て、吸気管断面の中心方向へと更に成長する傾向にあるが、吸気管１１の内部で回転スクレーパ１３が回転駆動することにより、固形物の不当な成長は抑制される。回転スクレーパ１３が吸気管１１内で回転駆動することにより、固形物における少なくとも成長端およびその近傍が掻き取られるからである。
【００４１】
装置駆動時において、掻き取られた固形物が回転スクレーパ１３に接触しても、固形物自体に遠心力が作用するため、当該固形物は回転スクレーパ１３には付着しにくい。その結果、掻き取られた固形物は適切に吸収液Ｌへと落下する。また、回転スクレーパ１３は連続回転による回転力を利用して固形物の掻き取り作業を行うため、固形物が堅固である場合であっても、回転スクレーパ１３は固形物堆積部に掛止されにくい。
【００４２】
加えて、排ガス処理装置Ｘ１では、排ガス処理時において、吸気管１１の開放下端１１ａの近傍にて回転スクレーパ１３が高速回転しているので、回転インペラ１２の高速回転駆動により跳ね上げられる吸収液Ｌが回転スクレーパ１３を超えて吸気管１１の内壁に付着することは充分に抑制される。
【００４３】
このように、排ガス処理装置Ｘ１によると、排ガス処理に際し、吸気管１１の内壁に固着する固形物（ＳｉＯ２やＢ２Ｏ３など）の成長を適切に抑制することができる。また、排ガス処理装置Ｘ１は、排ガス処理と固形物掻き取り作業を並行して行うことができる。このような排ガス処理装置Ｘ１によると、長時間の連続稼動を良好に実行することが可能である。
【００４４】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る排ガス処理装置Ｘ２の概略構成図である。排ガス処理装置Ｘ２は、吸収液槽Ｔ１と、気液分離槽Ｔ２と、吸気管２１と、回転インペラ１２と、回転スクレーパ１３と、駆動部１４，２４と、軸封装置１５，２５とを具備し、例えば半導体製造装置から排出される排ガスＡに含まれる有害成分を除去するための、微細気泡発生装置として構成されたものである。
排ガス処理装置Ｘ２は、排ガス処理装置Ｘ１と同様の吸収液槽Ｔ１、気液分離槽Ｔ２、回転インペラ１２、回転スクレーパ１３、駆動部１４、軸封装置１５を具備する。
【００４５】
吸気管２１は、円筒形状を有して図中上下方向に起立するように配設されており、吸収液Ｌ中にて下方に開口する開放下端２１ａ、および、吸収液槽Ｔ１の外部に位置する排ガス導入口２１ｂを有する。排ガス導入口２１ｂには、排ガス導入管１９Ｃが接続されている。吸気管２１の内径Ｄ１’は例えば４０〜１００ｍｍであり、吸収液槽Ｔ１の底からの開放下端２１ａの高さＤ２’は例えば２００〜３００ｍｍである。
【００４６】
本実施形態の回転スクレーパ１３は、回転軸２８に対して対称的に設けられた２枚の羽根状の回転翼１３ａからなる。回転スクレーパ１３の回転翼形態については、第１の実施形態に関して上述したような他の構成を採用してもよい。回転軸２８は、軸封装置２５を介して回転軸２９に連結されている。軸封装置２５は、吸気管２１からのガス漏れを防ぎつつ回転軸２８，２９の回転動を実現するためのものであり、公知の構成を有して吸気管２１の上端部に嵌設されている。回転スクレーパ１３および回転軸２８の構成材料については、第１の実施形態において上述した回転スクレーパ１３および回転軸１８の構成材料と同様である。
【００４７】
駆動部２４は、本実施形態における回転スクレーパ１３を回転駆動するためのものであり、吸気管２１の上方に配設されている。駆動部２４は、回転軸２８，２９を介して回転スクレーパ１３に機械的に連結されている。駆動部２４は、例えばモータや歯車類から構成されている。
【００４８】
排ガス処理装置Ｘ２によると、回転スクレーパ１３による固形物掻き取り作業以外は排ガス処理装置Ｘ１と同様に、半導体製造装置からの排ガスＡに対する排ガス処理が行われる。
【００４９】
排ガス処理装置Ｘ２による排ガス処理においては、吸気管２１の内部で回転スクレーパ１３が回転駆動することにより、吸気管２１内での固形物の不当な成長は抑制される。排ガス処理装置Ｘ２によると、回転スクレーパ１３の回転駆動を回転インペラ１２の回転駆動と独立に制御することができる。したがって、排ガス処理に適した回転速度で回転インペラ１２を駆動するとともに、固形物掻き取り作業に適した回転速度で回転スクレーパ１３を駆動することが可能となる。
【００５０】
また、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、掻き取られた固形物は、回転する回転スクレーパ１３に接触しても付着しにくく、且つ、吸気管２１の内壁に固着する固形物が堅固である場合であっても、回転する回転スクレーパ１３は固形物堆積部に掛止されにくい。
【００５１】
加えて、排ガス処理装置Ｘ２では、排ガス処理時において、吸気管２１の開放下端２１ａの近傍にて回転スクレーパ１３が回転しているので、回転インペラ１２の高速回転駆動により跳ね上げられる吸収液Ｌが回転スクレーパ１３を超えて吸気管２１の内壁に付着することを適切に抑制することができる。排ガス処理装置Ｘ２では、回転軸２８が吸気管２１を貫通しているために吸気管２１内の排ガス通路は排ガス処理装置Ｘ１よりも狭くなる傾向にあるが、吸収液Ｌが回転スクレーパ１３を超えて吸気管２１の内壁に付着してしまうことが抑制されるので、回転スクレーパ１３の上方にて吸気管２１が固形物により閉塞されてしまうという問題は、回避することができる。
【００５２】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る排ガス処理装置Ｘ３の概略構成図である。排ガス処理装置Ｘ３は、吸収液槽Ｔ１と、気液分離槽Ｔ２と、吸気管２１と、回転インペラ１２と、回転スクレーパ１３と、駆動部２４と、軸封装置２５とを具備し、例えば半導体製造装置から排出される排ガスＡに含まれる有害成分を除去するための、微細気泡発生装置として構成されたものである。排ガス処理装置Ｘ３は、駆動部１４と、軸封装置１５と、これらを連結する回転軸１７と、回転インペラ１２および軸封装置１５を連結する回転軸１６とを備えず、且つ、回転軸２８に代えて回転軸３８を備える以外は、排ガス処理装置Ｘ２と同様の構成を有する。
【００５３】
本実施形態の回転スクレーパ１３は、回転軸３８に対して対称的に設けられた２枚の羽根状の回転翼１３ａからなる。回転スクレーパ１３の回転翼形態については、第１の実施形態に関して上述したような他の構成を採用してもよい。回転軸３８は、吸気管２１の上部に嵌設された軸封装置２５を介して回転軸２９に連結されており、吸気管２１の開放下端２１ａを超えて下方に延びている。回転スクレーパ１３および回転軸３８の構成材料については、第１の実施形態において上述した回転スクレーパ１３および回転軸１８の構成材料と同様である。
【００５４】
本実施形態の回転インペラ１２は、回転軸３８に固定されている。回転インペラ１２および回転スクレーパ１３は、本実施形態では共通の回転軸３８に固定されているので、同軸回転する。
【００５５】
排ガス処理装置Ｘ３によると、回転インペラ１２および回転スクレーパ１３が単一の駆動部２４により回転駆動されるので、半導体製造装置からの排ガスＡに対する排ガス処理および固形物掻き取り作業は、排ガス処理装置Ｘ１に関して上述したのと同様にして、行うことができる。開放下端２１ａ近傍の吸気管２１内壁に対する固形物掻き取り作業は、回転スクレーパ１３により良好に行われる。
【００５６】
加えて、排ガス処理装置Ｘ３では、排ガス処理時において、吸気管２１の開放下端２１ａの近傍にて回転スクレーパ１３が高速回転しているので、回転インペラ１２の高速回転駆動により跳ね上げられる吸収液Ｌが回転スクレーパ１３を超えて吸気管２１の内壁に付着することは充分に抑制される。排ガス処理装置Ｘ３では、回転軸３８が吸気管２１を貫通しているために吸気管２１内の排ガス通路は排ガス処理装置Ｘ１よりも狭くなる傾向にあるが、吸収液Ｌが回転スクレーパ１３を超えて吸気管２１の内壁に付着してしまうことが抑制されるので、回転スクレーパ１３の上方にて吸気管２１が固形物により閉塞されてしまうという問題は、回避することができる。
【００５７】
【実施例】
次に、本発明の実施例について比較例とともに説明する。
【００５８】
【実施例１】
〔排ガス処理装置の構成〕
図１に示す概略構成を有する本実施例の排ガス処理装置Ｘ１（微細気泡発生装置）を用意した。本実施例の排ガス処理装置Ｘ１においては、吸気管１１（全長９６０ｍｍ，内径〔Ｄ１〕６０ｍｍ，塩化ビニル製〔透明〕）における開放下端１１ａの、吸収液槽Ｔ１（内径４００ｍｍ）の底からの高さＤ２を２２５ｍｍとした。吸収液槽Ｔ１には、底から液面までの高さが７８５ｍｍとなるように吸収液Ｌとしての水を入れた。そのため、吸気管１１の開放下端１１ａは、水面からの深さ５６０ｍｍに位置することとなった。回転インペラ１２としては、本体部１２ａの直径が１２０ｍｍであり、且つ、ポリテトラフルオロエチレン製の主翼１２ｂおよび副翼１２ｃを有するものを採用した。当該回転インペラ１２と開放下端１１ａとの離隔距離Ｄ３は４ｍｍとした。固形物掻き取り用の回転スクレーパ１３としては、板厚２ｍｍの２枚の羽根状回転翼が回転軸１８に対して対称的に設けられたものを使用した。この回転スクレーパ１３の縦方向の全長は２００ｍｍであり、横方向の全長（回転軸１８の直径を含む）は５０ｍｍである。また、回転スクレーパ１３は、その最下端が開放下端１１ａの上方１０ｍｍに位置するように設けた。回転スクレーパ１３および回転軸１８は、ポリテトラフルオロエチレンでコーティングされたステンレス鋼よりなる。
【００５９】
〔排ガス処理〕
本実施例の排ガス処理装置Ｘ１を使用して、所定の混合ガスに対して模擬的な排ガス処理を行った。使用した混合ガスは、半導体製造装置から排出される排ガスの組成を想定して、各種ガス（濃度既知）を混合して実験室的に調製されたものである。具体的には、当該混合ガスは、２．５（ＳＬＭ）のＢＣｌ３、１．０（ＳＬＭ）のＣｌ２、および１００（ＳＬＭ）のＮ２を混合して調製した。ＳＬＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｌｉｔｅｒ  ｐｅｒ  Ｍｉｎｕｔｅ）は、室温かつ１気圧におけるガス流量の単位（リットル／分）である。
【００６０】
排ガス処理においては、回転インペラ１２を約１５００ｒｐｍで回転駆動した。この高速回転により生じる負圧を利用して、排ガス導入管１９Ｃを介して混合ガスを吸気管１１に導入した。吸引された混合ガスは、吸気管１１の開放下端１１ａ（吸引ガス出口）から、激しい渦流状の水流に従って放射旋回状に、微細気泡として水中に分散された。回転インペラ１２の回転駆動とともに回転スクレーパ１３は回転駆動（約１５００ｒｐｍ）され、吸気管１１における開放下端１１ａの近傍の固形物掻き取り作業が、排ガス処理と並行して連続的に行われた。排ガス処理中は、吸収液Ｌとしての水を５リットル／分の供給速度で吸収液槽Ｔ１に補給し続けた。
【００６１】
このような排ガス処理を行う排ガス処理装置Ｘ１を９６時間連続運転し、その後、吸気管１１内の固形物の付着状態を目視により観察した。その結果、９６時間連続運転後には、吸気管１１内壁と回転スクレーパ１３の最外端部との間（約５ｍｍ）において内壁に固形物は付着しているものの、混合ガスの処理を行うのに支障をきたすような固形物の付着や成長は認められなかった。
【００６２】
【比較例】
掻き取り用の回転スクレーパ１３を具備していない以外は実施例１と同一の構成を有する排ガス処理装置を用意した。本比較例の排ガス処理装置を使用して、実施例１と同様にして排ガス処理を行ったところ、約５時間の連続運転で、開放下端１１ａの上方１００〜１５０ｍｍ付近にて吸気管１１内壁に固形物の付着が顕著となり、吸気管１１は略閉塞されてしまった。
【００６３】
【実施例２】
〔排ガス処理装置の構成〕
掻き取り用の回転スクレーパの形態以外は実施例１と同一の構成を有する排ガス処理装置Ｘ１を用意した。本実施例における回転スクレーパ１３’は、図３に示すようなワイヤーフレーム構造を有する。具体的には、回転スクレーパ１３’は、ポリテトラフルオロエチレンでコーティングされた直径３ｍｍのステンレスワイヤにより外郭が形作られたものであり、その縦方向の全長は２００ｍｍであり、横方向の全長（回転軸１８の直径を含む）は５０ｍｍである。また、回転スクレーパ１３’は、その最下端が開放下端１１ａの上方１０ｍｍに位置するように設けた。
【００６４】
〔排ガス処理〕
本実施例の排ガス処理装置Ｘ１を使用して、実施例１と同様にして排ガス処理を行い、９６時間連続運転した。９６時間連続運転後には、吸気管１１内壁と回転スクレーパ１３’の最外端との間（約５ｍｍ）において内壁に固形物は付着しているものの、混合ガスの処理を行うのに支障をきたすような固形物の付着や成長は認められなかった。
【００６５】
【実施例３】
〔排ガス処理装置の構成〕
図４に示す概略構成を有する本実施例の排ガス処理装置Ｘ２（微細気泡発生装置）を用意した。本実施例の排ガス処理装置Ｘ２においては、吸気管２１（全長９６０ｍｍ，内径〔Ｄ１’〕６０ｍｍ，塩化ビニル製〔透明〕）における開放下端２１ａの、吸収液槽Ｔ１（内径４００ｍｍ）の底からの高さＤ２’を２２５ｍｍとした。吸収液槽Ｔ１には、底から液面までの高さが７８５ｍｍとなるように吸収液Ｌとしての水を入れた。回転軸２８に固定される回転スクレーパ１３としては、実施例１と同様のものを採用し、その配設位置も実施例１と同様とした。
【００６６】
〔排ガス処理〕
本実施例の排ガス処理装置Ｘ２を使用して、実施例１と同様にして排ガス処理を行い、９６時間連続運転した。９６時間連続運転後には、吸気管２１内壁と回転スクレーパ１３の最外端との間（約５ｍｍ）において内壁に固形物は付着しているものの、混合ガスの処理を行うのに支障をきたすような固形物の付着や成長は認められなかった。
【００６７】
【実施例４】
〔排ガス処理装置の構成〕
図５に示す概略構成を有する本実施例の排ガス処理装置Ｘ３（微細気泡発生装置）を用意した。本実施例の排ガス処理装置Ｘ３においては、吸気管２１（全長９６０ｍｍ，内径〔Ｄ１’〕６０ｍｍ，塩化ビニル製〔透明〕）における開放下端２１ａの、吸収液槽Ｔ１（内径４００ｍｍ）の底からの高さＤ２’を２２５ｍｍとした。吸収液槽Ｔ１には、底から液面までの高さが７８５ｍｍとなるように吸収液Ｌとしての水を入れた。回転軸３８に固定される回転スクレーパ１３としては、実施例１と同様のものを採用し、その配設位置も実施例１と同様とした。
【００６８】
〔排ガス処理〕
本実施例の排ガス処理装置Ｘ３を使用して、実施例１と同様にして排ガス処理を行い、９６時間連続運転した。９６時間連続運転後には、吸気管２１内壁と回転スクレーパ１３の最外端との間（約５ｍｍ）において内壁に固形物は付着しているものの、混合ガスの処理を行うのに支障をきたすような固形物の付着や成長は認められなかった。
【００６９】
【発明の効果】
本発明に係る排ガス処理装置によると、排ガス処理に際し、吸気管の内壁に固着する固形物（ＳｉＯ２やＢ２Ｏ３など）の成長を適切に抑制することができる。
また、本排ガス処理装置は、排ガス処理と固形物掻き取り作業を並行して行うことができる。このような排ガス処理装置は、長時間の連続稼動を実行するうえで好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る排ガス処理装置の概略構成図である。
【図２】回転スクレーパが２枚羽根構造を有する場合の、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った拡大断面図である。
【図３】ワイヤフレーム構造を有する回転スクレーパを表す。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る排ガス処理装置の概略構成図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る排ガス処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３      排ガス処理装置
１１，２１      吸気管
１１ａ，２１ａ      開放下端
１１ｂ，２１ｂ      排ガス導入口
１２      回転インペラ
１３      回転スクレーパ
１３ａ      回転翼
１４，２４      駆動部
１５，２５      軸封装置
１６，１７，１８，２８，２９，３８      回転軸
１９Ｃ      排ガス導入管
Ｌ      吸収液
Ａ      排ガス
【図１】
2004330123.tif 000004
【図２】
2004330123.tif 000005
【図３】
2004330123.tif 000006
【図４】
2004330123.tif 000007
【図５】
2004330123.tif 000008