(57)【要約】【課題】  廃ガス処理処置及び廃ガス処理方法を提供する。【解決手段】  廃ガス処理装置は、半導体（またはＬＣＤ）製造設備から吐出される廃ガスを湿式処理方式により処理する廃ガス前処理装置を構成して、廃ガス処理装置の寿命を延長させ、最終的に処理されたガスに含まれた湿気を除去する湿気除装置を構成して、排気ダクトに結露が発生することを防止する。また、廃ガスを燃焼させる加熱チャンバの内部に遮蔽ユニットを構成して、加熱チャンバの内部がフッ素系のガスにより腐食することを防止し、加熱チャンバの下部を冷却する冷却構造を改善させて、粉体が凝集されることを解消させるように構成され、加熱チャンバに供給される廃ガスの供給構造を改善して、加熱チャンバの内部に廃ガスが滞留する時間を長くする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃ガス処理装置の前段に配置され、廃ガスを湿式前処理するための装置において、
廃ガス前処理用反応剤を微細噴霧気化させるための微細液滴発生器と、
廃ガスを前記微細噴霧気化した反応剤と反応させるための空間を構成するように、外筒と内筒とからなる反応部と、を含み、
前記反応部には、
前記廃ガスが流入される廃ガス引込口と、
前記微細噴霧気化した反応剤が流入される微細液滴反応剤引込口と、
前記廃ガスと前記微細噴霧気化した反応剤との反応により湿式前処理された廃ガスを排出するための排出口と、
前記微細噴霧気化した反応剤と前記廃ガスとの反応により生成される汚染物質を流出するための排水口と、が設けられることを特徴とする廃ガス湿式前処理装置。
【請求項２】
前記外筒は、円筒形部と円錐形部とからなることを特徴とする請求項１に記載の廃ガス湿式前処理装置。
【請求項３】
前記外筒は、円筒形であることを特徴とする請求項１に記載の廃ガス湿式前処理装置。
【請求項４】
前記排出口に排出された前記湿式前処理された廃ガスの湿度を低減させるために、前記排出口と前記廃ガス処理装置との間に設けられる湿度低減部と、
前記湿度低減部の外壁に設けられる保温器と、をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の廃ガス湿式前処理装置。
【請求項５】
前記湿度低減部は、加圧された低湿ガスを前記湿度低減部内に噴射させるためのガス加圧器を含むことを特徴とする請求項４に記載の廃ガス湿式前処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の湿式前処理装置を複数個備えることを特徴とするマルチ湿式前処理装置。
【請求項７】
前記排出口に排出された前記湿式前処理された廃ガスの湿度を低減させるために、前記排出口と前記廃ガス処理装置との間に設けられる湿度低減部と、
前記湿度低減部の外壁に設けられる保温器と、をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のマルチ湿式前処理装置。
【請求項８】
前記排水口により排出された前記汚染物質を排水タンクに排出させる前に、予め蓄積させるための前排水タンクと、
前記マルチ湿式前処理装置の稼動中に前記前排水タンクが前記反応剤によって満たされるようにするための水位維持器と、
前記前排水タンクの内に加圧されたガスを噴射させるための前排水タンク用ガス加圧器と、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のマルチ湿式前処理装置。
【請求項９】
前記湿度低減部は、加圧された低湿ガスを前記湿度低減部の内に噴射させるためのガス加圧器を含むことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のマルチ湿式前処理装置。
【請求項１０】
廃ガス処理装置の前段で廃ガスを湿式前処理するための方法において、
廃ガスを反応部に流入させる段階と、
微細噴霧気化した反応剤を前記反応部に流入させる段階と、
前記廃ガスと前記微細噴霧気化した反応剤とを、サイクロン（cyclone）効果を利用して反応部で互いに反応させる段階と、
前記湿式前処理された廃ガスを排出口に排出させる段階と、
前記汚染物質を排水口に流出させる段階と、を含むことを特徴とする廃ガス湿式前処理方法。
【請求項１１】
前記微細噴霧気化した反応剤は、一般中性水、水道水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの希釈液及び電解水のうち少なくとも一つから製造されることを特徴とする請求項１０に記載の廃ガス湿式前処理方法。
【請求項１２】
前記微細噴霧気化した反応剤を前記反応部に流入させる段階は、略１００乃至３００ｃｃ／ｍｉｎの流量範囲を有する一般中性水を、略５乃至２０ＬＰＭの流量範囲の噴射用窒素ガスを使用して微細噴霧気化させる段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の廃ガス湿式前処理方法。
【請求項１３】
前記排水口に流出させる段階の前に、
前記排出口に排出された湿式前処理された廃ガスの湿度を低減させる段階と、
前記湿度低減された湿式前処理された廃ガスを加熱する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の廃ガス湿式前処理方法。
【請求項１４】
前記加熱段階は、略５０℃乃至２００℃の範囲に維持される保温器で前記湿度低減された湿式前処理された廃ガスを加熱する段階を含むことを特徴とする請求項１３に記載の廃ガス湿式前処理方法。
【請求項１５】
水溶性ガス溶媒を供給して、半導体製造設備から供給される廃ガスに含まれた水溶性ガスを除去する前処理ユニットと、
前記前処理ユニットで未処理された廃ガスを、所定の温度に加熱して酸化させる乾式処理ユニットと、
前記乾式処理ユニットで処理されない未反応の廃ガスを溶解させると共に、微細粉体を捕集する湿式前処理ユニットと、
前記湿式前処理ユニットで未処理された廃ガス及び微細粉体を供給し、所定の溶媒を噴射して廃ガスを溶解させ、微細粉体を集塵フィルタにより集塵させる湿式処理ユニットと、
前記前処理ユニット、前記湿式前処理ユニット、前記湿式処理ユニットで処理された粉体が混合した溶媒を収去するドレインユニットと、
を含むことを特徴とする廃ガス処理処置。
【請求項１６】
半導体製造設備から供給される廃ガスが通過する経路上に水溶性ガス溶媒を供給して、廃ガスに含まれた水溶性ガスを除去する前処理段階と、
前記前処理段階で未処理された廃ガスを供給し、所定の温度に加熱して粉体を生成する乾式処理段階と、
その内部に充填物を充填させると共に、その一側が水溶性溶媒に浸るように設けられた多孔性円筒管を回転させることによって、前記乾式処理段階で未処理された微細粉体を捕集すると共に、水溶性ガスを溶解させる湿式前処理段階と、
前記湿式前処理段階で未処理された廃ガス及び微細粉体を供給し、溶媒を噴射させて廃ガスを溶解させると共に、微細粉体を集塵する湿式処理段階と、
を含むことを特徴とする廃ガス処理方法。
【請求項１７】
廃ガスを加熱して、化学的性質を変化させる加熱チャンバと、
前記加熱チャンバに連通され、前記加熱チャンバから生成される精製ガスを冷却して、前記精製ガスに含まれた液体成分を捕集して結露させる冷却ユニットと、を含むことを特徴とする廃ガス処理処置。
【請求項１８】
廃ガスと不活性ガス及び空気とが混合した混合気体を加熱して、化学的性質を変化させる加熱チャンバと、
前記加熱チャンバに連通され、加熱チャンバで発生した粉塵を水処理して精製させる湿式処理ユニットと、
前記湿式処理ユニットから生成される精製ガスを冷却して、前記精製ガスに含まれた液体成分を捕集して結露させる冷却ユニットと、を含むことを特徴とする廃ガス処理処置。
【請求項１９】
前記冷却ユニットは、前記精製ガスが通過する配管を外側で囲むように設けられる冷却パイプを含むことを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の廃ガス処理処置。
【請求項２０】
前記冷却パイプは、冷却タンクに直接連結され、冷却水が循環することを特徴とする請求１９に記載の廃ガス処理処置。
【請求項２１】
前記冷却パイプは、冷却器に連結され、冷却タンクに直接連結された他の冷却パイプと熱交換により冷却水が循環することを特徴とする請求項１９に記載の廃ガス処理処置。
【請求項２２】
前記冷却ユニットは、前記精製ガスが通過する配管の内側に設けられる冷却パイプを含むことを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の廃ガス処理処置。
【請求項２３】
前記冷却パイプは、冷却タンクに直接連結され、冷却水が循環することを特徴とする請求２２に記載の廃ガス処理処置。
【請求項２４】
前記冷却パイプは、冷却器に連結され、冷却タンクに直接連結された他の冷却パイプと熱交換により冷却水が循環することを特徴とする請求項２２に記載の廃ガス処理処置。
【請求項２５】
前記冷却ユニットは、チラーに連結され、冷却水が前記チラーと冷却ユニットとの間で循環することを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の廃ガス処理処置。
【請求項２６】
廃ガス、不活性ガス及び空気が混合した混合気体を加熱して、化学的性質を変化させる加熱チャンバと、
前記加熱チャンバに連通され、加熱チャンバで発生した粉塵を水処理して精製させる湿式処理ユニットと、
前記湿式処理ユニットから排出される精製ガスの流速を緩衝させることによって、精製ガスに含まれた液体成分を分離し、前記精製ガスを冷却して、前記精製ガスに含まれた液体成分を捕集して結露させる液分離／冷却ユニットと、
を含むことを特徴とする廃ガス処理処置。
【請求項２７】
前記液分離／冷却ユニットは、
前記精製ガスが側面から引き込まれ、上部に排出されるサイクロン型液分離器と、
前記液分離器の内部に設けられ、内側チューブと、前記内側チューブと同軸に配列され、前記内側チューブとの間に密閉された空間を形成する外側チューブと、からなり、冷却水が前記密閉された空間を通じて循環する冷却モジュールと、
を含むことを特徴とする請求２６に記載の廃ガス処理処置。
【請求項２８】
前記液分離／冷却ユニットは、
前記精製ガスが側面から引き込まれ、上部に排出されるサイクロン型液分離器と、
前記液分離器の胴体の外側の全面に一定の間隔になるようにカバーが形成されて密閉空間を構成し、冷却水が前記密閉空間を通じて循環する冷却モジュールと、を含むことを特徴とする請求項２６に記載の廃ガス処理処置。
【請求項２９】
前記液分離／冷却ユニットは、
前記精製ガスが側面から引き込まれ、上部に排出されるサイクロン型液分離器と、
前記液分離器の内部に設けられ、内側チューブと、前記内側チューブと同軸に配列され、前記内側チューブとの間に密閉された空間を形成する外側チューブと、からなり、冷却水が前記密閉された空間を通じて循環する第１の冷却モジュールと、
前記液分離器の胴体の外側の全面に一定の間隔になるようにカバーが形成されて密閉空間を構成し、冷却水が前記密閉空間を通じて循環する第２の冷却モジュールと、
を含むことを特徴とする請求項２６に記載の廃ガス処理処置。
【請求項３０】
前記液分離／冷却ユニットは、
前記精製ガスが側面から引き込まれ、上部に排出されるサイクロン型液分離器と、
胴体、前記胴体に圧縮空気を供給する圧縮空気供給管、ホットエアを排出するホットエア排出管、及び冷却空気を排出する冷却空気排出管からなるボルテックスチューブ（Vortex tube）と、
一端が前記ボルテックスチューブの冷却空気排出管に連通され、他端が開放されるように、前記液分離器の内部に設けられる冷却コイルと、を含むことを特徴とする請求項２６に記載の廃ガス処理処置。
【請求項３１】
前記液分離器／冷却ユニットは、多段で設けられ、トラップを介在して連通されることによって、実質的に通過距離を増加させることを特徴とする請求項２６に記載の廃ガス処理処置。
【請求項３２】
廃ガス、不活性ガス及び空気が混合した混合気体を加熱して、化学的性質を変化させる加熱チャンバと、
前記加熱チャンバに連通され、加熱チャンバで発生した粉塵を水処理して精製させ、一定のサイズ以下の水粒子を霧形態で噴射する霧ノズルを適用した湿式処理ユニットと、
前記湿式処理ユニットから生成される精製ガスを冷却して、前記精製ガスに含まれた液体成分を捕集して結露させる冷却ユニットと、を含む廃ガス処理処置。
【請求項３３】
所定の処理空間を形成する加熱チャンバと、
前記加熱チャンバの上側に設けられ、その側方向に複数の廃ガス供給口が具備されたマニホールドと、
前記マニホールドの上側に設けられると共に、前記加熱チャンバの内部に垂直に設けられる複数の棒ヒータと、を含むことを特徴とする加熱チャンバが改善された廃ガス乾式処理装置。
【請求項３４】
前記マニホールドの上側に設けられると共に、前記加熱チャンバの内部に垂直に設けられる測温センサが追加して構成されることを特徴とする請求項３３に記載の加熱チャンバが改善された廃ガス乾式処理装置。
【請求項３５】
前記棒ヒータまたは前記測温センサは、その外部が腐食防止ユニットにより保護されることを特徴とする請求項３３または請求項３４に記載の加熱チャンバが改善された廃ガス乾式処理装置。
【請求項３６】
前記腐食防止ユニットは、
前記棒ヒータと所定の間隔を維持し、前記棒ヒータの外部を囲むように設けられるチューブと、
前記チューブの上側に連結され、マニホールドの上側に結合するガス供給孔が具備された連結キャップと、
前記チューブの内部に供給される腐食防止ガスと、で構成されることを特徴とする請求項３５に記載の加熱チャンバが改善された廃ガス乾式処理装置。
【請求項３７】
前記チューブは、多孔質で製作されることを特徴とする請求項３６に記載の加熱チャンバが改善された廃ガス処理処置。
【請求項３８】
前記チューブは、セラミックスまたは金属で製作されることを特徴とする請求項３６に記載の加熱チャンバが改善された廃ガス処理処置。
【請求項３９】
前記チューブは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）で製作されることを特徴とする請求項３６または請求項３８に記載の加熱チャンバが改善された廃ガス処理処置。
【請求項４０】
前記腐食防止ガスは、Ｎ２、Ｏ２、Ａｉｒ、Ａｒ、Ｈｅのうちいずれか一つ、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項３６に記載の加熱チャンバが改善された廃ガス乾式処理装置。
【請求項４１】
前記加熱チャンバの内部には、保護壁が追加的に構成され、
前記加熱チャンバと保護壁との間には、腐食防止ガスが供給されることを特徴とする請求項３３に記載の廃ガス乾式処理装置。
【請求項４２】
前記腐食防止ガスは、Ｎ２、Ｏ２、Ａｉｒ、Ａｒ、Ｈｅのうちいずれか一つ、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項４１に記載の廃ガス乾式処理装置。
【請求項４３】
前記加熱チャンバの内部には、保護壁が追加的に構成され、
前記保護壁の外部には、冷却流体が流れるように冷却管が巻き取られ、
前記加熱チャンバと保護壁との間には、断熱材が挿入されることを特徴とする請求項３３に記載の加熱チャンバが改善された廃ガス処理処置。
【請求項４４】
前記マニホールドの上側には、廃ガス供給口を通じて供給される廃ガスの流速が相対的に低下する廃ガス供給口の上側に周期的にガスを供給するパルシングユニッが追加的に構成されることを特徴とする請求項３３に記載の加熱チャンバが改善された廃ガス処理処置。
【請求項４５】
半導体工程設備から排出される廃ガスを処理するために、廃ガスを収容する所定の空間を形成するように、その上・下端側に開放口が具備される加熱チャンバと、
前記廃ガスを所定の温度に加熱して、廃ガスの処理条件を形成するヒータと、
前記加熱チャンバの内部に設けられ、前記廃ガス及びヒータの高温の熱による反応によって前記加熱チャンバが腐食することを防止する遮蔽ユニットと、を含むことを特徴とする廃ガス処理装置。
【請求項４６】
前記遮蔽ユニットは、前記加熱チャンバの内部に所定の間隔を置いて設けられる内部チャンバと、
前記加熱チャンバと内部チャンバとの間に流れる腐食防止ガスと、を含むことを特徴とする請求項４５に記載の廃ガス処理装置。
【請求項４７】
前記腐食防止ガスは、腐食性のないＮ２、Ｏ２、Ａｉｒ、Ａｒ、Ｈ２、Ｈｅのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項４６に記載の廃ガス処理装置。
【請求項４８】
前記内部チャンバは、一端側がフランジ部材を媒介に加熱チャンバの一端と同一線上に位置するように結合し、
前記フランジ部には、前記内部チャンバと加熱チャンバとの間に腐食防止ガスを供給するガス流入孔が具備され、前記ガス流入孔を通じて供給された腐食防止ガスが前記加熱チャンバの下端側の開放口を通じて吐出されるように構成されることを特徴とする請求項４６に記載の廃ガス処理装置。
【請求項４９】
前記内部チャンバは、一端側がフランジ部材を媒介に加熱チャンバの一端と同一線上に位置するように結合し、
前記内部チャンバの他端には、前記加熱チャンバ及び内部チャンバの流路を遮蔽するように仕切り部材が具備され、
前記フランジ部材には、前記加熱チャンバと内部チャンバとの間に供給ガスを供給し、吐出させるガス流入／流出孔が形成され、
前記ガス流出孔には、前記加熱チャンバと内部チャンバとの間に供給されるガスの圧力を測定し、所定の圧力になると、流路を開放する圧力ゲージ及びバルブユニットが具備されることを特徴とする請求項４６に記載の廃ガス処理装置。
【請求項５０】
廃ガスを高温の雰囲気で加熱して酸化させて、粉体状態に相変化させる乾式処理ユニットと、
前記乾式処理ユニットの下部に連結されると共に、冷却水を収容して充満状態に至ると、その内部に流れ溢れるようにする冷却水収容溝を有するフランジが具備された中空の管からなる冷却ユニットと、
前記冷却水が流れ溢れる上部に所定の温度に予熱されたガスを供給するガス供給ユニットと、を含むことを特徴とする冷却構造が改善された廃ガス処理処置。
【請求項５１】
前記ガス供給ユニットは、前記乾式処理ユニットの内部に設けられ、ガスが前記廃ガス排出方向と同一の方向に流れるように流路を形成するガス供給チューブよりなることを特徴とする請求項５０に記載の冷却構造が改善された廃ガス処理処置。
【請求項５２】
前記ガス供給ユニットは、中空状態をなし、上面にガスが収容されるガス収容溝が具備され、前記ガス収容溝に連通されると共に、その側方向からガスが供給されるようにガス供給孔が具備されたガス供給板で構成されることを特徴とする請求項５０に記載の冷却構造が改善した廃ガス処理処置。
【請求項５３】
前記ガスは、Ｎ２、Ｏ２、Ａｉｒ、Ａｒ、Ｈｅのうちいずれか一つ、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項５０に記載の冷却構造が改善された廃ガス処理処置。
【請求項５４】
前記冷却水収容溝の上部側には、前記冷却水収容溝から流れ溢れる冷却水が前記乾式処理ユニット側に飛散することを防止するカバー部材が設けられることを特徴とする請求項５０に記載の冷却構造が改善された廃ガス処理処置。
【請求項５５】
前記冷却水収容溝には、冷却水吐出口が前記冷却水収容溝の円周方向に向くように形成された少なくとも一つの冷却水供給口が設けられ、前記冷却水供給口には、冷却水供給管が連結されることを特徴とする請求項５０に記載の冷却構造が改善された廃ガス処理処置。
【請求項５６】
前記冷却水供給口は、その外部直径が前記冷却水収容溝の幅よりも小さく形成されることを特徴とする請求項５５に記載の冷却構造が改善された廃ガス処理処置。
【請求項５７】
前記冷却水供給口が複数個設けられる場合に、冷却水吐出口の方向が同一の方向になるように設けられることを特徴とする請求項５５に記載の冷却構造が改善された廃ガス処理処置。
【請求項５８】
前記冷却水収容溝の底部または前記冷却水供給管には、冷却水を脈動させるパルシングユニットが具備されることを特徴とする請求項５５に記載の冷却構造が改善された廃ガス処理処置。
【請求項５９】
前記冷却ユニットの管は、その下端に行くほど直径が小さくなる形態に傾くように形成さることを特徴とする請求項５０に記載の冷却構造が改善された廃ガス処理処置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体またはＬＣＤ製造工程時に排出される廃ガスをより効果的に処理するための廃ガス処理処置及び廃ガス処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を製造するために、多様な種類の製造設備と製造工程が必要であり、半導体素子を製造するための工程のうち、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、プラズマエッチング、エピタキシャル蒸着、スパッタリング工程などでは工程特性上、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＦ４、Ｓｉ４Ｆ６、ＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ）、ＮＨ３、ＡｓＨ３、４ＰＨ３、Ｂ２Ｈ６、ＧｅＨ４、ＷＦ６、ＴＥＯＳ、ＴＥＢ、ＴＥＰＯ、ＴＭＢ、ＴＭＰ、ＴＤＭＡＴ、ＮＦ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８などの各種有毒性、腐食性、引火性ガスを使用することが一般的である。
【０００３】
したがって、半導体素子の製造工程に使用された有毒性ガスを何らの純化過程なしに大気中に放出する場合、大気を汚染し、人体及び生態系に深刻な影響を及ぼすので、従来の半導体素子の製造ラインでは、一定の場所に廃ガス処理処置を設け、この廃ガス処理処置を利用して半導体素子の製造工程で発生した有毒性ガスを一定の基準値以下に浄化して大気に排出している。
【０００４】
上述の目的に多く使用される廃ガス浄化処理方式には大きく次の三種類がある。第１は、主に水溶性成分を含有している廃ガスを水に溶解して処理する湿式方法であり、第２は、廃ガスに含有されている可燃性成分を高温で分解、反応または燃焼させて処理する燃焼方法であり、第３は、廃ガスの中に含有されていながら燃焼されないか、または水に溶けない成分を吸着剤に物理的または化学的に吸着させて除去する吸着方法である。しかし、実際に広く使用される廃ガス処理装置は、上記の三種類の方式のうち一つを選択して使用することよりは、安定性及び経済性などを考慮して燃焼方法と湿式方法または吸着方法とを混合した方式が主に採択されている。特に、効率的な廃ガスの浄化処理のために、湿式方法と燃焼方法とを混合した廃ガス処理装置（以下、燃焼−湿式廃ガス処理装置という）が普遍的に多用されている。
【０００５】
燃焼−湿式廃ガス処理装置では、燃焼チャンバに流入された廃ガスの中に含有されている可燃性物質を燃焼させて、これを直接酸化させ、燃焼処理された廃ガスに水を噴射して、燃焼過程で生成されたシリコン酸化物のようなパウダを分離させると同時に水溶性成分をも除去する方式により廃ガスを浄化処理する。しかし、燃焼−湿式廃ガス処理装置でも、他の方式の廃ガス処理装置と同様に、パウダクロギング（powder clogging）及び腐食問題が存在する。すなわち、ＣＶＤチャンバから排出される廃ガスがそのまま廃ガス処理装置に流入されれば、廃ガスに含まれている微細なパウダが燃焼チャンバや配管またはダクトなどの内壁に漸次に付着することによって、パウダクロギング現象が発生し、これは、廃ガス処理装置において、頻繁な補修の原因になる。また、廃ガス内に含まれているＦやＦ２のような腐食性ガスは、水分によって配管またはダクトなどの内壁に容易に固着し、配管などを腐食させるので、廃ガス処理装置の寿命を短縮させるようになる。一般的に、廃ガス処理装置の補修周期または寿命の短縮は、半導体またはＬＣＤの製造コストの上昇と直接的な関連がある。したがって、このような問題点を補完するために、廃ガス処理装置に廃ガスが流入する前に、廃ガスに含有されている腐食性ガスや微細なパウダを予め除去する役目を果たす湿式前処理装置を廃ガス処理装置の先端に設ける概念が導入された。
【０００６】
湿式前処理装置を採用した廃ガス処理装置に関する従来の技術としては、特許文献１及び特許文献２がある。特許文献１は、半導体製造時に排出される廃ガス処理システムに関する発明であって、廃ガスに含有されている微細粒子や酸性ガスなどが酸化チャンバに流入する前に予め除去するための目的で設けられる湿式前処理ユニットについて開示している。ここで、湿式前処理ユニットは、湿式スプレータワー（wet spray tower）方式を使用し、この方式は、通常、噴霧気体、気泡などを排出ガスの粒子に付着させて粒子相互間の凝集を促進させることによって、粒子を分離・除去する方式である。より詳細に説明すると、この方式は、湿式前処理ユニットの上部に設けられた微細粉末ノズルにより水を微細噴霧形態で作って、下方向に噴射すると同時に、廃ガスが湿式前処理ユニットの下部に設けられた引込口を通じて湿式前処理ユニットに流入され、上方向に移動するようにし、その過程で水粒子と廃ガスとが互いに接触することによって、廃ガスの中の微細粒子や酸性ガスなどを除去する方式である。この方式は、設置及び維持・管理費用が安価であり、維持・補修が容易であり、圧力損失が小さいという長所があるが、水粒子の噴射方向と廃ガスの移動方向とが互いに反対であるので、水粒子と廃ガスとの接触時間が短くなり、廃ガス処理効率が低下するという短所がある。
【０００７】
特許文献２は、半導体製造装置から発生する排気ガスの有害物質を除去する装置に関する発明であって、加熱ユニットの前に、湿式スクラビング（wet scrubbing）により半導体製造装置から発生する排気ガスに含まれている水溶性成分、加水分解され得る成分及び粉塵のうち少なくともいずれか一つを除去するための目的で設けられる湿式前処理ユニットについて開示している。特に、特許文献２では、スプレータワー方式とベンチュリ方式とを混合した形態の湿式前処理ユニットについて開示している。ここで、ベンチュリ（venturi）方式とは、通常、排気ガスが通過する断面を狭く（ベンチュリ首部）して流速を速くした後、洗浄水を高速に噴射して粒子を除去する方式である。ベンチュリ首部に流入された排気ガスは、スプレーノズルにより噴射された高圧の水粒子により洗浄され、噴射された水粒子がベンチュリ首部を高速に通過するように圧縮され、水粒子と排気ガスとの流れ方向が互いに順方向であるので、排気ガスと水粒子との間の効率的な接触が形成される。このような接触により、排気ガスの中の水溶性成分、加水分解され得る成分及び粉塵などが加水分解または溶解などの過程を経て除去される。この方式は、スプレータワー方式にベンチュリ方式を混合したものであるので、排気ガスの処理効率が非常に高いという長所があるが、ベンチュリ首部での水粒子及び排気ガスの高速流れにより圧力降下が発生する短所がある。湿式前処理ユニット内での急激な圧力降下は、後続ユニットである酸化チャンバで熱分解された排気ガスがチャンバ外部に排出されることを妨害する問題点を引き起こす。実際に特許文献２では、このような問題点を解決するために、排気ファン（exhaust fan）を利用して熱分解されたガスをチャンバの外部に容易に排出するようにしているが、このように排気ファンを設けると、ガススクラバに新しい構成要素が追加されるので、ガススクラバの製造コストが増加するようになる。
【０００８】
一方、従来の燃焼装置の場合に、燃焼空間を形成する加熱チャンバにより所定の燃焼工程を実施した後には、加熱チャンバの内部をクリーニングするようになり、この時、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３などのようなフッ素系のガスを使用して実施するようになる。
【０００９】
しかし、このような場合に、前記チャンバの内部に供給される工程ガス、例えば化学気相蒸着設備のクリーニングガスとして使用されるフッ素系のガスがヒータの加熱条件と反応してチャンバを腐食させる問題点がある。
【００１０】
また、従来には、前記燃焼装置の場合に、燃焼空間を形成する加熱チャンバの高温の雰囲気で加熱されたガスを冷却する冷却器が設けられて使用されており、その冷却器で冷却水が供給される部分と高温の雰囲気を形成する加熱チャンバの内部境界部との間に急激な温度差が発生するか、水蒸気が逆流して粉体が凝集するか、または冷却水の飛散または粉体の凝集による渦流が発生して粉体の凝集が促進される問題がある。
【００１１】
また、従来の燃焼装置の場合に、加熱チャンバに供給される廃ガス、空気が前記加熱チャンバの上側から下側に速く進行して、加熱チャンバの内部に留まる時間が少なくなるので、十分な熱処理条件を満足させることができず、その処理効率が不十分な問題点がある。
【００１２】
上述のような従来の廃ガス処理処置は、最終排出されるガスに多量の水分が含まれているので、この状態で排気ダクトに引き込まれると、結露が発生して排気ダクトが腐食する問題点がある。
【特許文献１】米国特許第５，９５５，０３７号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６４９，９８５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、本発明の第１の目的は、廃ガスを廃ガス処理装置（燃焼、湿式、吸着方法及びこれを混用したすべての廃ガス処理装置）に供給する前に、湿式前処理過程が実施されるようにする廃ガス処理処置を提供することにある。
【００１４】
本発明の第２の目的は、最終排出されるガスに含有されている水分を最小化させる廃ガス処理処置を提供することにある。
【００１５】
本発明の第３の目的は、加熱チャンバがフッ素系のガスにより腐食することを防止する廃ガス処理処置を提供することにある。
【００１６】
本発明の第４の目的は、加熱チャンバに供給される廃ガスまたは空気などの供給構造を改善して、廃ガスが加熱チャンバに滞留する時間を増大させ、その処理効率を向上させる廃ガス処理処置を提供することにある。
【００１７】
本発明の第５の目的は、加熱チャンバの冷却構造を改善して、廃ガスの流れを円滑にする廃ガス処理処置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述の目的を達成するために、本発明の第１観点によると、廃ガス処理装置の前段に配置され、廃ガスを湿式前処理するための装置において、廃ガス前処理用反応剤を微細噴霧気化させるための微細液滴発生器と、廃ガスを前記微細噴霧気化した反応剤と反応させる空間を構成し、外筒と内筒とからなる反応部と、を含み、前記反応部には、前記廃ガスが流入される廃ガス引込口と、前記微細噴霧気化した反応剤が流入される微細液滴反応剤引込口と、前記廃ガスと前記微細噴霧気化した反応剤との反応によって湿式前処理された廃ガスを排出するための排出口と、前記微細噴霧気化した反応剤と前記廃ガスとの反応によって生成される汚染物質を流出するための排水口と、が設けられることを特徴とする廃ガス湿式前処理装置が提供される。
【００１９】
本発明の第２観点によると、廃ガス処理装置の前段で廃ガスを湿式前処理するための方法において、廃ガスを反応部に流入させる段階と、微細噴霧気化した反応剤を前記反応部に流入させる段階と、サイクロン（ｃｙｃｌｏｎｅ）効果を利用して、前記廃ガスと前記微細噴霧気化した反応剤とを反応部で互いに反応させる段階と、前記湿式前処理された廃ガスを排出口に排出させる段階と、前記汚染物質を排水口に流出させる段階と、を含むことを特徴とする廃ガス湿式前処理方法が提供される。
【００２０】
本発明の第３観点によると、水溶性ガス溶媒を供給して、半導体製造設備から供給される廃ガスに含まれた水溶性ガスを除去する前処理ユニットと、前記前処理ユニットで未処理された廃ガスを所定の温度に加熱して酸化させる乾式処理ユニットと、前記乾式処理ユニットで処理されない未反応の廃ガスを溶解させると共に、微細粉体を捕集する湿式前処理ユニットと、前記湿式前処理ユニットで未処理された廃ガス及び微細粉体を供給し、所定の溶媒を噴射して廃ガスを溶解させ、微細粉体は集塵フィルタにより集塵させる湿式処理ユニットと、前記前処理ユニット、湿式前処理ユニット、湿式処理ユニットで処理された粉体が混合した溶媒を収去するドレインユニットと、を含むことを特徴とする廃ガス処理処置が提供される。
【００２１】
本発明の第４観点によると、半導体製造設備から供給される廃ガスが通過する経路上に水溶性ガス溶媒を供給して、廃ガスに含まれた水溶性ガスを除去する前処理段階と、前記前処理段階で未処理された廃ガスを供給し、所定の温度に加熱して粉体を生成する乾式処理段階と、その内部に充填物を充填させると共に、その一側が水溶性溶媒に浸るように設けられた多孔性円筒管を回転させることによって、前記乾式処理段階で未処理された微細粉体を捕集すると共に、水溶性ガスを溶解させる湿式前処理段階と、前記湿式前処理段階で未処理された廃ガス及び微細粉体を供給し、溶媒を噴射させて廃ガスを溶解させると共に、微細粉体を集塵する湿式処理段階と、を含むことを特徴とする廃ガス処理方法が提供される。
【００２２】
本発明の第５観点によると、廃ガスを加熱して化学的性質を変化させる加熱チャンバと、前記加熱チャンバに連通され、前記加熱チャンバから生成される精製ガスを冷却して、前記精製ガスに含まれた液体成分を捕集して結露させる冷却ユニットと、を含む廃ガス処理処置が提供される。
【００２３】
本発明の第６観点によると、半導体工程設備から排出される廃ガスを処理するために、廃ガスを収容する所定の空間を形成するように、その上・下端側に開放口が具備された加熱チャンバと、前記廃ガスを所定の温度に加熱する処理条件を形成するヒータと、前記加熱チャンバの内部に設けられ、前記廃ガス及びヒータの高温の熱による反応によって前記加熱チャンバが腐食することを防止する遮蔽ユニットと、を含むことを特徴とする廃ガス処理処置が提供される。
【００２４】
本発明の第７観点によると、廃ガス、不活性ガス及び空気が混合した混合気体を加熱して、化学的性質を変化させる加熱チャンバと、前記加熱チャンバに連通され、加熱チャンバで発生した粉塵を水処理して精製させる湿式処理ユニットと、前記湿式処理ユニットから排出される精製ガスの流速を緩衝させることによって、精製ガスに含まれた液体成分を分離し、前記精製ガスを冷却して、前記精製ガスに含まれた液体成分を捕集して結露させる液分離／冷却ユニットと、を含む廃ガス処理処置が提供される。
【００２５】
本発明の第８観点によると、廃ガスと不活性ガス及び空気が混合した混合気体を加熱して、化学的性質を変化させる加熱チャンバと、前記加熱チャンバに連通され、加熱チャンバで発生した粉塵を水処理して精製し、一定のサイズ以下の水粒子を霧形態に噴射する霧ノズルを適用した湿式処理ユニットと、前記湿式処理ユニットから生成される精製ガスを冷却して、前記精製ガスに含まれた液体成分を捕集して結露させる冷却ユニットと、を含む廃ガス処理処置が提供される。
【００２６】
本発明の第９観点によると、所定の処理空間を形成する加熱チャンバと、前記加熱チャンバの上側に設けられ、その側方向に複数の廃ガス供給口が具備されたマニホールドと、 前記マニホールドの上側に設けられると共に、前記加熱チャンバの内部に垂直に設けられる複数の棒ヒータと、を含むことを特徴とする加熱チャンバが改善された廃ガス乾式処理装置が提供される。
【００２７】
本発明の第１０観点によると、半導体工程設備から排出される廃ガスを処理するために、廃ガスを収容する所定の空間を構成するように、その上・下端側に開放口が具備された加熱チャンバと、前記廃ガスを所定の温度に加熱して廃ガスの処理条件を形成するヒータと、前記加熱チャンバの内部に設けられ、前記廃ガス及びヒータの高温の熱による反応により前記加熱チャンバが腐食することを防止する遮蔽ユニットと、を含むことを特徴とする廃ガス処理処置が提供される。
【００２８】
本発明の第１１観点によると、廃ガスを高温の雰囲気で加熱して酸化させて、粉体状態に相変化させる乾式処理ユニットと、前記乾式処理ユニットの下部に連結されると共に、冷却水を収容させて充満状態に至ると、その内部に流れ溢れるようにする冷却水収容溝を有するフランジが具備された中空の管からなる冷却ユニットと、前記冷却水が流れ溢れる上部に所定の温度に予熱されたガスを供給するガス供給ユニットと、を含むことを特徴とする冷却構造が改善された廃ガス処理処置が提供される。
【発明の効果】
【００２９】
上述のように構成された本発明は、廃ガスをより効果的に処理する利点がある。
【００３０】
このように本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で、様々な変形が可能であることは勿論である。よって、本発明の範囲は、説明された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲ばかりでなく、この特許請求の範囲と均等なものにより決められるべきものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図１乃至図２８を参照して本発明による廃ガス処理装置の構成及び作用について説明する。
【００３２】
［第１実施例］
図１は、本発明による廃ガス処理処置の湿式前処理装置の一例を示す図である。
【００３３】
図２は、本発明による廃ガス処理処置の湿式前処理装置の他の例を示す図である。
【００３４】
図３は、本発明による廃ガス処理処置の湿式前処理装置のさらに他の例を示す図である。
【００３５】
図４は、前記湿式前処理装置によりアンモニアガスの除去効率が８０％まで達成され得ることを示すグラフである。
【００３６】
図１に示したように、本発明の廃ガス処理用の湿式前処理装置１０は、廃ガスが流入される廃ガス引込口１１、廃ガス処理用反応剤が流入される反応剤引込口１２、サイクロン方式を利用して廃ガスを湿式前処理するように設計された反応部２０、湿式前処理された廃ガスが排出される排出口２１、及び汚染物質が流出される排水口３１などで構成されている。
【００３７】
本発明において、湿式前処理装置の反応部２０は、流体の旋回流によって発生する遠心力を利用して、気体の中に含まれている固体粒子などが分離されるようにするサイクロン方式を採用した。このようなサイクロン方式により、半導体またはＬＣＤ製造工程時に排出された廃ガスが湿式前処理装置の内部を旋回する時に、反応剤を噴射させて廃ガスの中の水溶性物質や微細なパウダなどを除去することができる。反応部２０は、内筒１９及び外筒１０ａで構成され、外筒１０ａは、円筒形部の外筒１７と、円筒形部の外筒１７の下端から下側に延長する円錐形部の外筒１８とで構成される。このような構成によると、円筒形部の外筒１７と円錐形部の外筒１８とが接する部位から外筒１０ａの下端方向に外筒１０ａの半径が徐々に小さくなり、これによって、外筒１０ａの全体外観は、瓶をひっくり返したような形状になる。円筒形部の外筒１７の上端には、外筒−内筒連結部１７ａが設けられ、円錐形部の外筒１８の下端には、排水口３１が設けられる。円筒形部の外筒１７と円錐形部の外筒１８とで構成される外筒１０ａの全体長さは、廃ガスと反応剤との接触可能性を増大させるという観点から、長いほど良いが、普遍的に知られたサイクロンの最適寸法に従うことが望ましい。
【００３８】
内筒１９の全体外観は、一般的な漏斗形状よりなり、その構造は、内筒１９の上端から下端方向に一定の半径が維持されてから、漸次に減少する首部を形成し、首部から下端までは再び一定の半径を有するように設計されている。内筒１９の上端には、排出口２１が設けられ、内筒１９の首部のすぐ下側には、内筒−外筒連結部１９ａが設けられる。内筒１９の下端は、円筒形部の外筒１７の下端付近まで延長するようにし、これは、後述する微細噴射ノズル１５による反応剤の噴射幅が反応部２０の上下方向に非常に広くて、最終的に前処理された廃ガスが排出口２１に排出される前に、反応剤と再び接触しないようにする必要があるからである。外筒−内筒連結部１７ａと内筒−外筒連結部１９ａとが互いに締結されることによって、内筒１９と、円筒形部の外筒１７及び円錐型部の外筒１８で構成された外筒１０ａとが連結される。外筒１０ａと内筒１９とは、パウダクルロギングなどによる湿式前処理装置の補修時を考慮して締結し、クランプ（Ｃｌａｍｐ）などを使用して締結することが望ましい。参照で、図１で、反応部２０内に挿入される内筒１９の一部分は、破線で表示し、各構成要素の締結部分は、図面の簡略化のために詳細に示さない。
【００３９】
円筒形部の外筒１７の外壁には、ＣＶＤ主チャンバから排出される廃ガスが流入される廃ガス引込口１１が設けられる。廃ガスは、その流入方向が円筒形部の外筒１７の法線方向に垂直となるように廃ガス引込口が設けられる。すなわち、円筒形部の外筒１７の外壁に対して接線方向に廃ガスが流入される。円筒形部の外筒１７の外壁には、反応剤引込口１２が設けられ、廃ガスと同様に、反応剤が円筒形部の外筒１７の外壁に対して接線方向に流入されるようにする。さらに、廃ガス流入方向と反応剤流入方向とが互いに順方向になるように、廃ガス流入口１１と反応剤流入口１２とが設けられる。このような構造によって、円筒形部の外筒１７の外壁に接線方向に流入される廃ガスと反応剤とが互いに順方向をなしながら、円筒形部の外筒１７及び円錐形部の外筒１８内で回転下降することによって、サイクロン効果を極大化することできる。反応剤引込口１２は、廃ガス引込口１１よりも上方に設けられ、これは、反応剤の流入が、流入された廃ガスの上方で行われるようにして、廃ガスの浄化処理効率をより向上させるためである。
【００４０】
反応剤引込口１２には、廃ガス処理効率を増加させるために、反応剤を微細噴霧気化させる微細噴射ノズル１５が装着される。微細噴射ノズル１５には、直接加圧方式で二つの注入口が連結されている。これらは、各々ガス注入口１３と反応剤注入口１４とであって、各注入口の前方には、ガス注入口用バルブ１３ａと反応剤注入口用バルブ１４ａとが装着される。微細噴射ノズル１５の先端は、反応剤引込口１２を貫通するようになっており、微細噴霧気化した反応剤１６が反応部２０内に流入されて廃ガスと反応するようになる。
【００４１】
反応部２０の内筒１９上端に設けられた排出口２１の上方に湿度低減部２３が設けられる。反応部２０の内筒１９と湿度低減部２３とは、排出口２１と、湿度低減部２３の下端に設けられた湿度低減部の引込口２２とを締結することによって連結される。排出口２１と湿度低減部の引込口２２とも上述の外筒１０ａと内筒１９とでのようにクランプなどを使用して締結することが望ましい。湿度低減部２３は、排出口２１と廃ガス処理装置とを連結する円筒形の配管であり、湿度低減部２３の外壁の全体には、保温器２４が装着され、外壁の全体を均一に加熱する。湿度低減部２３には、加圧されたガスが湿度低減部２３の外壁を貫通して湿度低減部内に流入されるようにするガス加圧器２５が装着される。ここで、ガス加圧器２５は、加圧されたガスが湿度低減部２３内に流入されて廃ガス処理装置の引込口に到逹することができる位置に設けることが望ましい。ガス加圧器２５には、加圧器用ガス注入口２６と、これに連動されるバルブ２６ａとが装着されている。参照で、本明細書では、図面の簡略化のために、廃ガス処理装置引込口、廃ガス処理装置及び排水タンクは図示を省略した。
【００４２】
さらに、本発明の廃ガス処理用湿式前処理装置１０において、腐食性のある廃ガスと接触する部分及び配管などは、腐食防止のためにポリマでコーティングすることが望ましく、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）のようなフッ素樹脂物質でコーティングすることがさらに望ましい。
【００４３】
この実施の形態による本発明の湿式前処理装置１０を利用した廃ガスの湿式前処理方法について説明する。
【００４４】
まず、半導体またはＬＣＤなどの製造時に発生する廃ガスが廃ガス引込口１１を通じて本発明の湿式前処理装置１０に流入され、円筒形部の外筒１７の外壁の接線方向に流入される。一方、廃ガス引込口１１に流入された廃ガスと反応するための反応剤が、円筒形部の外筒１７の外壁に設けられた反応剤引込口１２を通じて湿式前処理装置１０に流入され、これも円筒形部の外筒１７の外壁に対して接線方向に流入される。上述のように、本発明では、反応剤の流れが廃ガス流れと順方向になるように反応剤が流入される。本発明の廃ガス処理用湿式前処理装置で使用される反応剤は、一般中性水、水道水（city water）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）または水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）などの化学物質の希釈液及び電解水（electrolyzed water）などを含むことができる。また、反応剤は、液体注入口１４を通じて後述の微細噴射ノズル１５に注入され、この時、一般中性水の場合には、略１００乃至３００ｃｃ／ｍｉｎの範囲が望ましいが、略２００乃至３００ｃｃ／ｍｉｎの範囲がさらに望ましい。このように、本発明の湿式前処理装置１０において、反応剤に使用される一般中性水の望ましい流量が最大３００ｃｃ／ｍｉｎ程度に過ぎないので、廃ガス処理効率を高めることができ、かつ廃水の排出を最小化することができる。したがって、本発明の湿式前処理装置は、環境親和的であり、反応剤の使用量を大きく減らすことができ、半導体またはＬＣＤの製造コストを低下させることができる。以下、反応剤として一般中性水を使用した場合を例にして本発明を説明する。
【００４５】
本発明の湿式前処理装置１０では、上述のように、廃ガスの処理効率を高めるために、微細噴霧気化器として直接加圧方式の微細噴射ノズル１５を使用した。廃ガスと反応する反応剤は、微細噴射ノズル１５で微細噴霧気体１６に作られ、反応剤引込口１２を通じて反応部２０内に噴射される。実際に、一般中性水を反応剤として使用した場合に、微細分子ノズル１５によって、一般中性水は、主としてサイズが５０μｍ以下の微細な噴霧気体として噴射され、この数値は、粒子のサイズが５００μｍ程度である既存の方法の場合と比較すると、１０倍程度そのサイズが小さくなるものである。湿式前処理装置での廃ガスの処理効率は、廃ガスと反応剤との間の接触面積及び反応剤の温度によって主に決められるので、反応剤が微細液滴として噴射されて廃ガスと反応すると、次のような理由で廃ガスの処理効率が向上する。第一に、微細噴霧気化した反応剤は、その総表面積が増加し、その分、廃ガスとの接触可能性及び接触面積が増加する。第二に、微細噴射ノズルにより反応剤が微細噴霧気化する過程は、偽断熱膨脹（pseudo-adiabatic expansion）過程と見られる。したがって、反応剤が微細噴霧気化する過程で、反応剤の温度が減少し、廃ガスの中で処理しようとする水溶性物質の反応剤に対する溶解度が増加するであろう。一般的に、液相に対するガスの溶解度は、温度が低いほど増加するからである。
【００４６】
窒素ガスは、ガス注入口１３を通じて微細噴射ノズル１５に注入され、この時、窒素ガスの流量は、略５乃至２０ＬＰＭの範囲が望ましいが、略１０乃至２０ＬＰＭの範囲がさらに望ましい。
【００４７】
各注入口の前方に装着されたガス注入口用バルブ１３ａと液体注入口用バルブ１４ａとにより反応剤及び窒素ガスの流量を調節することによって、反応剤が微細噴射ノズル１５で提供される加圧によって窒素ガスと混合されて微細液滴１６となり、反応剤引込口１２を通じて反応部２０内に円形霧形態に噴射される。
【００４８】
上述のように、本発明の湿式前処理装置１０は、サイクロン方式を利用して廃ガスを湿式前処理する。反応剤引込口１２を通じて流入された反応剤は、廃ガスと同様に、円筒形部の外筒１７と円錐形部の外筒１８との内壁に沿って回転下降し、この時、円錐形部の外筒１８で回転速度が増加し、最大の分離効果が得られ、円錐形部の外筒１８末端で廃ガスの中の微細なパウダは、遠心力及び重力により分離・捕集される。また、廃ガスの中の水溶性ガスは、反応剤により溶解され、反応剤に含まれた状態で遠心力と重力とによって円錐形部１８の末端で分離・捕集される。このように廃ガス及び反応剤が共に円筒形部の外筒１７と円錐形部の外筒１８との内壁に沿って回転下降しながら、互いに反応するので、廃ガスと反応剤とが互いに接触することができる時間が増大し、且つ反応剤の流れと廃ガスの流れとが順方向を維持するようにして、サイクロン効果が極大化されるようにした。
【００４９】
サイクロン方式を採用した本発明の湿式前処理装置１０は、従来の技術であるスプレータワー方式（米国特許第５，９５５，０３７号明細書）やベンチュリ方式（米国特許第５，６４９，９８５号明細書）を採用した湿式前処理装置と比較すると、次のような長所がある。本発明のサイクロン方式は、スプレータワー方式と比較して、廃ガスの処理効率が顕著に高い。米国特許第５，９５５，０３７号明細書に開示されているスプレータワー方式の湿式前処理装置では、廃ガスの流れに対する反応剤の流れが順方向でないことから、廃ガスと水粒子との接触時間がサイクロン方式に比べて短く、廃ガスの処理効率が一層低くなる。また、米国特許第５，６４９，９８５号明細書に開示されているベンチュリ方式の湿式前処理装置では、廃ガスの流れに対する反応剤の流れが順方向であり、反応剤がベンチュリ首部を通過する時に、高速に圧縮される点を考慮すれば、本発明と比較して廃ガスの処理効率は高いとは言えるが、この方式は、圧力降下が非常に大きいという短所がある。通常、ベンチュリ方式は、スプレータワー方式よりも圧力降下が１０倍程度大きいと知られている。一方、本発明の湿式前処理装置は、サイクロン方式を採用していて、圧力降下がベンチュリ方式よりも少なく発生するので、米国特許第５，６４９，９８５号明細書でのように圧力降下問題を解決するために排気ファンを付加的に設ける必要もない。
【００５０】
分離・捕集された微細なパウダ及び水溶性ガスが溶解されている反応剤のような汚染物質及びスラッジ（sludgy）沈殿物などは、排水口３１を通じて排水タンク（reservoir、図示せず）に貯蔵される。これと異なって、微細なパウダ及び水溶性ガスが除去された、反応部２０で湿式前処理された廃ガスは、反応部２０の中心で上昇旋回流を形成して、内筒１９に沿って排出口２１を通じて廃ガス処理装置に移動するようになる。
【００５１】
排出口２１に排出された湿式前処理されたガスは、保温器２４が装着された湿度低減部２３を通過して廃ガス処理装置引込口を通じて廃ガス処理装置に流入される。この時、湿式前処理された廃ガスには、多量の微細噴霧気化した反応剤及び水蒸気が含まれている。したがって、湿度低減部２３の設置目的は、多量の微細液滴または水蒸気を含むガスが排出口２１を通じて直接廃ガス処理装置に流入したときに、廃ガス処理装置内の加熱ユニットなどが腐食して、廃ガス装置の全体的な寿命が短縮することを防止することである。先ず、前処理された廃ガスの湿度が湿度低減部２３で低減される原理は、重力を利用したものである。すなわち、排出口２１に排出される多量の液滴を含んだ廃ガスは、それ自体の重力によって湿度低減部２３を通過せずに、再び円錐形部の外筒１８の末端に捕集されて排水口３１に流出される。湿度が低減するさらに他の一つの理由は、気体の低湿化である。このためには、湿度低減部２３に設けられたガス加圧器２５により低湿ガスを湿度低減部２３に噴射することによって、前処理された廃ガスの湿度を低減させる。低湿ガスは、加圧器用ガス注入口２６を通じて湿度低減部２３内に注入され、注入される低湿ガスの流量は、バルブ２６ａによって調節される。この時、低湿ガスには、窒素または洗浄された乾空気などを使用することができるが、加熱された窒素を使用することがさらに望ましい。
【００５２】
湿度低減部２３に設けられたガス加圧器２５は、上述の目的以外のさらに他の目的のために使用することができる。湿式前処理された廃ガスが廃ガス処理装置に流入される時に、廃ガス処理装置の引込口で廃ガス処理装置内に存在し得る酸素ガスと反応してパウダが生成されることによって、パウダクロギング現象が発生する可能性がある。したがって、ガス加圧器２５で加圧されたガスが廃ガス処理装置の引込口側に噴射されてパウダを予め除去することができたら、廃ガス処理装置の引込口でのパウダクロギング現象の発生を抑制することができる。このような二つの目的を同時に達成するためには、湿度低減部２４内のガス加圧器２５は、加圧されたガスが廃ガス処理装置の引込口側に噴射されるように設けられることが望ましい。この時、加圧されるガスには、湿度低減用低湿ガスと同様に、窒素または洗浄された乾空気などを使用することができるが、加熱された窒素を使用することがさらに望ましい。
【００５３】
保温器２４は、前処理された廃ガスが廃ガス処理装置に移動するうちに配管などに蒸着されることを抑制するために設けられる。前処理された廃ガスは、湿度が高くて、相対的に温度が低い配管などに蒸着され、パウダクロギングの原因になり得るからである。保温器２４は、略５０℃乃至２００℃の温度範囲に維持することが望ましいが、略１００℃乃至１５０℃の温度範囲に維持することがさらに望ましい。
【００５４】
図２は、他の例による湿式前処理装置３０の構成図を示すものであり、図１の湿式前処理装置１０と比較してサイクロン効果を起こす反応部２０の構造にだけ差異があり、それ以外の構成要素は同一である。図１の湿式前処理装置１０の反応部２０の外筒１０ａは、円筒形部の外筒１７と円錐形部の外筒１８とで構成されるのに対し、図２の湿式前処理装置３０の反応部２０の外筒１０ａは、円筒形部の外筒１７のみで構成される。外筒１０ａが円筒形部の外筒１７のみからなる反応部２０では、湿式前処理装置１０でのように円錐形部で廃ガスの回転速度が増加し、汚染物質を最大に分離する効果を得ることができない。したがって、図２の湿式前処理装置３０は、サイクロン効果が低減して、廃ガスの前処理効率が低下する短所はあるが、湿式前処理装置の製造コストを節減することができる。最大の廃ガス処理効率を得るために、サイクロンの最適寸法を考慮して円筒形部の外筒及び円錐形部の外筒を製作するコストは、円筒形部の外筒を製作するコストよりも一層高いからである。つまり、湿式前処理装置の製造コストの節減は、半導体またはＬＣＤの製造コストを低下させることができるという長所がある。
【００５５】
図３は、さらに他の実施の形態による廃ガス処理用マルチ湿式前処理装置４０の構成図を示すものであり、ここで、マルチとは、廃ガス処理用湿式前処理装置１０が二つ以上で構成されたものを意味する。図３には、マルチ湿式前処理装置の一例として、３個の湿式前処理装置１０で構成されたものを示し、各々の湿式前処理装置１０は、全て同一である。図３では、図面の簡略化のために、主要構成部分に対する図面符号は、一つの湿式前処理装置に対してのみ表示し、微細噴射ノズル１５に連結されるガス注入口１３、反応剤注入口１４及びこれに連動されるバルブ１３ａ及び１４ａの表示は省略した。また、各湿式前処理装置１０の外筒１０ａは、図２の湿式前処理装置３０でのように、円筒形部の外筒１７のみをその構成要素にしても良く、この場合には、上述の説明と同様に、マルチ湿式前処理装置の製造コストを低下させることができる。
【００５６】
図３を参照すると、本発明の廃ガス処理用マルチ湿式前処理装置４０には、排水タンクの前に円筒形のタンクである前排水タンク（pre-reservoir、３２）が装着される。排水口３１は、連結管３９の上端に設けられた連結管注入口３９ａと締結されることによって、各湿式前処理装置１０が前排水タンク３２に連結される。前排水タンク３２の一方の上端には、後述のように、前排水タンク３２に貯蔵される一般中性水の水位を一定のレベルに維持するための水位維持器３３が装着され、これは、一般的な配管で構成される。水位維持器３３は、その装着位置が重要であり、必ず前排水タンク３２の上端よりもさらに上方に装着されることが望ましい。水位維持器３３の配管の望ましい形態は、図３に示したように、前排水タンク３２の一方の上端から排水口３１と前排水タンク３２との間に位置した水位維持線３４まで上方に延長し、さらに前排水タンク３２と水平に延長し、前排水タンク３２を囲みながら、下方に延長して排水タンクに入る形態である。前排水タンク３２の下端には、排水用配管４１が連結されており、排水用配管４１は、バルブ３７を介して延長し、水位維持器３３の下方に延長された配管と管形に連結される。このような前排水タンク３２と排水タンクとをつなぐ配管は、パウダクロギングを防止するために、できれば直線にすることが望ましい。前排水タンク３２の両側には、前排水タンク３２を左右に密封するポート３８が装着され、ポート３８が装着される一方に、ポート３８と前排水タンク３２とを貫通する前排水タンク用加圧器３６が設けられる。
【００５７】
本発明のマルチ湿式前処理装置４０を利用して廃ガスを前処理する理由は、半導体またはＬＣＤ製造設備のメインチャンバがたいていマルチチャンバで構成されているからである。半導体またはＬＣＤ製造時に必要とされる多様な物質を連続して蒸着するためには、複数個のＣＶＤチャンバが連結されたマルチチャンバの使用が不可避である。マルチチャンバを構成する各々のチャンバでは、互いに異なる物質が蒸着されるので、使用する反応ガスも異なる。したがって、各々のチャンバから排出される各種廃ガスを全部一箇所に集めて処理する場合に発生する可能性がある廃ガス間の予想しない反応による爆発の危険性またはパウダクロギング現象の発生可能性を減らすために、各チャンバ毎に対応する湿式前処理装置が必要である。つまり、マルチ湿式前処理装置において湿式前処理装置の数は、メインチャンバの数に従って決められる。
【００５８】
以下、本発明のマルチ湿式前処理装置４０による廃ガスの湿式前処理方法について説明する。各ＣＶＤチャンバから排出される排気ガスが各ＣＶＤチャンバ毎に装着されている湿式前処理装置により前処理され、排出口２１に排出された前処理された廃ガスが湿度低減部２３を通過して廃ガス処理装置に流入される過程は、図１で説明した過程と同様である。したがって、湿式前処理の結果物である汚染物質を排水口３１に流出した後の処理過程を説明する。
【００５９】
前排水タンク３２の設置目的は、湿式前処理装置から流出されるパウダを効率的に除去することにある。図１、図２の湿式前処理装置１０及び３０でのように、前排水タンク３２がない場合に、排水口３１から排水タンクまでの配管が直線で構成されていないなどの理由によって、排水口３１に排出されるパウダ形態の汚染物質が排水タンクまで移動することが困難であり、効果的に除去することができないので、パウダクロギング現象が発生する結果をもたらす可能性がある。したがって、排水タンクの前に前排水タンク３２を設けて、湿式前処理装置から流出されるパウダを効果的に除去すると、上述の問題点を解決することができる。前排水タンク３２でパウダが除去される過程は次の通りである。前排水タンク３２には、排水口３１に流出される汚染物質と反応剤である一般中性水とが主に貯蔵され、汚染物質の中のパウダ３５は、一般中性水との密度差により前排水タンク３２の底部に積もるようになる。マルチ湿式前処理装置４０の継続的な稼動により、一定量のパウダ３５が積もるようになれば、前排水タンク３２の所定の位置に設けられた前排水タンク用加圧器３６で加圧されたガスを前排水タンク３２の内側に噴射して、パウダ３５が一般中性水内で均一に混合されるようにする。前排水タンク用加圧器３６で加圧されるガスとしては、窒素または洗浄された乾空気を使用し、ガスの代わりに一般中性水を使用することもできる。
【００６０】
前排水タンク用加圧器３６に連動するバルブ３７を開放すれば、パウダ３５が一般中性水と一緒に前排水タンク３２から排水用配管４１を通じて排水タンクに移動する。パウダ３５が一般中性水に均一に混合されて排水タンクに移動するので、前排水タンク３２を設けない場合よりもパウダ３５をさらに効率的に除去することができる。周期的なガスの噴射及びバルブ３７の開放により、前排水タンク３２内のパウダ３５を除去すれば、本発明のマルチ湿式前処理装置４０の維持・補修が非常に容易になる。前排水タンク３２内に蓄積されるパウダ３５は、周期的にポート３８を開放して除去することもできる。
【００６１】
前排水タンク３２に貯蔵される一般中性水の水位は、図３に示された水位維持線３４に対応するように維持することが望ましい。マルチ湿式前処理装置４０の排水口３１に流出された一般中性水は、前排水タンク３２内に貯蔵されて、その水位が徐々に高くなり、水位維持線３４以上に水位が高くなれば、水位維持線３４を超過する量だけの一般中性水は、水位維持器３３により排水タンクに移動して、前排水タンク３２は常に一定の水位を維持するようになる。本発明のマルチ湿式前処理装置４０の稼動中には、前排水タンク３２が常に満水状態を維持することが望ましい。その理由は、前排水タンク３２が一般中性水によって満水されていなければ、各湿式前処理装置を通過した廃ガスが前排水タンク３２内で互いに接して、予想しない反応による爆発の危険性またはパウダクロギング現象が発生する可能性があるからであり、一般中性水により、前排水タンク３２内で廃ガスが互いに接することができる空間を基本的に封鎖するためである。
【００６２】
上述のような湿式前処理装置は次のような効果を有する。
【００６３】
第一、半導体またはＬＣＤ製造時に排出される廃ガスが廃ガス処理装置に流入される前に、湿式前処理装置で予め処理することによって、次のような効果を得ることができる。湿式前処理装置を採用することによって、廃ガスの中に含まれている水溶性ガスの量を略８０％まで減らすことができ、約２０％だけが廃ガス処理装置に流入される。例えば、ＣＶＤチャンバから流入されるＦ２ガスまたはアンモニアガス量の約８０％が湿式前処理装置で浄化処理される。これにより、廃ガス処理装置へのＦ２ガスの流入や窒素化合物の形成が大きく抑制され、廃ガス処理装置の廃ガス処理負担が低減され、腐食現象及び有害物質排出が抑制される効果を得ることができる。
【００６４】
図４は、本発明の効果を示す一つの例であり、湿式前処理装置でアンモニアを処理した結果を示すグラフである。このグラフは、初期アンモニア濃度が５，７９４ｐｐｍＶ、微細噴射ノズルに注入される窒素の量が１９ＬＰＭの場合に、湿式前処理装置を通過した後のアンモニアの濃度及びこれに対応するアンモニア除去効率を、微細噴射ノズルに注入される一般中性水の流量に従って示したものである。アンモニア除去効率は、一般中性水の流量速度に大きく影響を受けないが、流量速度が３００ｃｃ／ｍｉｎになれば、湿式前処理装置でのアンモニア除去効率が約８０％程度になることを確認することができる。また、湿式前処理装置を採用すれば、微細パウダも水溶性物質のように予め除去されるので、廃ガス処理装置の一般的な問題であるパウダクロギング現象の発生も顕著に抑制される効果を有する。
【００６５】
第二、湿式前処理装置を採用すれば、湿式前処理装置を採用しない場合よりも廃ガス処理装置の廃ガス処理負担が大きく低減する。図４の結果に基づくと、廃ガス処理装置の動作時間を同一にした時に、廃ガス処理負担を約８０％程度低減することができる。したがって、廃ガス処理装置の各構成要素の寿命が延長することによって、交替周期をふやすことができ、Ａ／Ｓ費用が節減される効果を得ることができる。また、廃ガス処理装置の全体的な運用時間の増大をもたらし、半導体またはＬＣＤの製造コストを低下させる効果を得ることができる。
【００６６】
第三、本発明の湿式前処理装置は、半導体またはＬＣＤ製造時に排出される腐食性ガス、特に、Ｆ系ガスを予め除去する効果を有する。したがって、半導体またはＬＣＤ製造工程で主ＣＶＤチャンバの洗浄時に使用される多量のＮＦ３ガスを効率的に処理するに優れた効果を奏する。これにより、今後の主ＣＶＤチャンバの洗浄ガスとして、その使用量が大きく増加すると予想されるＮＦ３ガスを処理するための廃ガス処理装置には、本発明の湿式前処理装置を必ず採用しなければならないだろうと予想される。
【００６７】
［第２実施例］
図５は、上述の図３のマルチ廃ガス処理用マルチ湿式前処理装置４０が適用された湿式−燃焼廃ガス処理装置の構成を示す図である。
【００６８】
図示したように、廃ガス処理装置は、湿式前処理ユニット４０と、乾式処理ユニット７０と、第１湿式処理ユニット８０と、第２湿式処理ユニット９０と、冷却ユニット１００と、湿気除去ユニット１１０と、排気ユニット１２０と、ドレインユニット１３０とで構成される。
【００６９】
前記前処理ユニット４０は、半導体製造設備（図示せず）から排出される廃ガスを通過させると共に、前記廃ガス供給方向に順方向に水溶性ガス溶媒を供給して、前記廃ガスに含まれた水溶性ガスを溶解させる役目を果たすものであって、前記乾式処理ユニット７０の各部品（後述する）を腐食させる要素を予め除去するための用途として使用される。
【００７０】
さらに詳細に説明すると、半導体製造設備から排出される廃ガスが供給される廃ガス供給口６１ａ及び水溶性ガス溶媒が供給される水溶性ガス溶媒供給口６１ｂが形成されると共に、その上側に前記水溶性ガス溶媒を用いて未処理された廃ガスを吐出させる廃ガス吐出口６１ｃが形成され、下側には廃ガスを溶解させた溶媒を吐出させる溶媒吐出口６１ｄが形成された前処理管６１で構成される。
【００７１】
前記前処理管６１は、複数個で設けられ、複数の半導体製造設備から排出される廃ガスを通過させるように構成され、前記溶媒吐出口６１ｄには、水溶性ガスが溶解された溶媒を１次収容する溶媒貯蔵筒３２が連結される。
【００７２】
前記水溶性ガス溶媒は、一般ノズルや噴霧器などを利用して噴射されるか、またはスチーム状態で供給され、電気分解水（例えば、酸性水またはアルカリ水）やケミカル（ＣａＯＨ、ＮａＯＨなど）が使用される。
【００７３】
前記乾式処理ユニット７０は、前記溶媒吐出口６１ｄを通じて吐出される廃ガスを供給する廃ガス供給管７１が連結されるように、廃ガス供給口７２ａが具備されたマニホールド７２と、前記マニホールド７２の下端に連結され、廃ガスを所定の温度に加熱する加熱チャンバ７３とからなる。
【００７４】
前記加熱チャンバ７３は、公知されたように、アウタチューブ及びインナーチューブの形態を有し、前記アウタチューブの外部に、電気的に加熱されるヒータが設けられたものである。
【００７５】
前記第１湿式前処理ユニット８０は、前記加熱チャンバ７３で生成された粉体を捕集すると共に、水溶性ガスを除去して、排気ダクトが腐食、または閉塞されることを防止するためのものであり、その内部が側壁８１ａにより複数の空間８１ｂ、８１Ｃに区画形成されると共に、ガス流出／流入口８１ｄ、８１ｅが具備されたチャンバ８１と、前記空間８１ｂにモータ８２によって回転可能に形成された回転体８３と、前記空間８１ｃに設けられた噴射ユニット８４と、前記チャンバ８１の内部に前記回転体８３を所定の深さに浸す高さに収容される溶媒８６とで構成される。
【００７６】
前記側壁８１ａの下部には、前記溶媒８６が流通するように貫通孔８１ａ′が形成される。
【００７７】
前記回転体８３は、多孔性を有する二重の円筒管８５ａからなり、その内部は中空状態になっている。
【００７８】
また、前記円筒管８５ａの間には充填物８５ｂが充填され、前記充填物８５ｂは、一例として、テフロン（登録商標）素材で製造された網部材または水処理を向上させることができる充填物であり、ガス溶解度を高め、捕集率を良くするように構成される。
【００７９】
前記第２湿式処理ユニット９０は、前記第１湿式処理ユニット８０のガス流出口８１ｅに連結された複数の導管９１と、前記導管９１のポート９１ａを通じて連結された溶解用溶媒供給管９２と、前記溶媒供給管９２に結合され、溶媒を噴射する噴射ノズル９３とで構成される。
【００８０】
前記冷却ユニット１００は、前記乾式処理ユニット７０及び第１湿式処理ユニット８０を連結する役目を果たすと共に、前記乾式処理ユニット７０で排出される高温のガス及び粉体の温度を低下させるためのものであって、冷却水供給管１０１に連結される冷却水を流入させる冷却水供給ポート１０２が具備された連結管１０３からなり、前記冷却水供給ポート１０２を通じて前記連結管１０３の内部に冷却水を流すことによって、前記乾式処理ユニット７０で排出される高温の粉体及び廃ガスを冷却するように構成される。
【００８１】
前記湿気除去ユニット１１０は、前記第２湿式処理ユニット９０と排気ユニット１２０との間に設けられるものであって、前記湿式処理ユニット９０で処理された精製ガスに含まれた湿気を除去する役目を果たす。
【００８２】
前記ドレインユニット１３０は、前記前処理ユニット４０と第１湿式処理ユニット８０及び第２湿式処理ユニット９０で処理された粉体が混合した溶媒及び前記第２湿式処理ユニット９０で除去された湿気を収去するものであって、ドレイン配管１３１、１３２、１３４を媒介に、各々前記前処理ユニット４０の溶媒貯蔵筒３２、第１湿式前処理ユニット８０のチャンバ８１、及び湿気除去ユニット１１０に連結されるドレインチャンバ１３５で構成され、前記ドレインチャンバ１３５の一側には、ドレインポンプ１３６が設けられ、前記ドレインチャンバ１３５の内部に収容された溶媒を排出させるように構成される。
【００８３】
未説明符号１３７は、前記冷却ユニット１００の冷却水供給管１０１に連結され、前記ドレインチャンバ１３５に収容された溶媒をポンピングして冷却水をリサイクルするようにする冷却水供給ポンプを示す。
【００８４】
前記冷却水供給管１０１は、図示したように、ドレインチャンバ１３５に連結され、ドレインチャンバ１３５に収容された溶媒を流通するようにし、また、図示しない原水供給器に連結され、使用しない冷却水を供給することができる。
【００８５】
前記ドレイン配管１３３には、図示しない自動バルブが設けられ、前記チャンバ８１の内部に所定量の溶媒が満たされれば、自動排出することによって、チャンバ８１の内部に溶媒が所定の水位を維持するように構成され、前記ドレイン配管１３２は、整備時に開放されて、前記チャンバ８１の内部に収容された溶媒を排出する役目を果たす。
【００８６】
次は、上述のように構成された本発明の一実施の形態による廃ガス乾湿式処理処置の動作原理及び処理方法について説明する。
【００８７】
先ず、図示しない半導体製造設備から廃ガスが廃ガス供給口６１ａを通じて前処理管６１の内部に流入される間、前記前処理管６１の一側に形成された水溶性ガス溶媒供給口６１ｂを通じて水溶性ガス溶媒が前記廃ガス供給方向と同一の方向で供給され、廃ガスに含まれた水溶性ガスを溶解させる。
【００８８】
水溶性ガスが溶解された溶媒は、溶媒貯蔵筒３２に流入されて満たされ、未処理されたガスは、廃ガス吐出口６１ｃを通じて乾式処理ユニット７０を構成するマニホールド７２の廃ガス供給口７２ａに供給される。
【００８９】
供給された廃ガスは、加熱チャンバ７３の内部で徐々に加熱されて所定の温度に到逹することによって酸化条件が形成され、廃ガスと空気とは化学反応して微粒子形態の粉体を生成する。
【００９０】
この時、前記乾式処理ユニット７０の内部には、前記加熱チャンバ７３の内部に被着された図示しない粉体除去ユニットによりスクラッチが生じ、前記加熱チャンバ７３の内壁から分離される。
【００９１】
上述のように、乾式処理ユニット７０で生成された高温の粉体及び未処理された廃ガスは、冷却ユニット１００を構成する連結管１０３を通過しながら、前記連結管１０３の内部に供給される冷却水によって冷却され、粉体スラリ状態に排出される。
【００９２】
前記粉体スラリは、前記乾式処理ユニット７０及び冷却ユニット１００により反応しない未反応の廃ガス及び粉体を含む状態で前記湿式前処理ユニット８０のチャンバ８１空間８１ｂに供給され、その未反応の廃ガス及び粉体は、前記空間８１ｂ内部で回転する回転体８３により再び捕集され、溶解される過程を経る。
【００９３】
すなわち、前記回転体８３は、チャンバ８１に収容された溶媒８６に所定の深さに浸された状態で設けられ、回転動作が連続して実行されることによって、回転体８３は常に溶媒に濡れている状態を維持しており、そのような状態で廃ガス及び粉体は前記回転体８３と接触するようになり、粉体は前記回転体８３に捕集され、廃ガスは容易に溶解され得るようになる。
【００９４】
前記回転体８３により未処理された廃ガス及び微細粉体は、空間８１ｃに流入されて、噴射ユニット８４により噴射された溶媒によって溶解過程を経る。
【００９５】
その後、前記噴射ユニット８４で未処理された廃ガス及び微細粉体は、再び第２湿式処理ユニット９０を構成する導管９１に流通し、前記導管９１に設けられた噴射ノズル９３から噴射される溶媒により廃ガスは溶解され、微細粉体は、前記導管９１の内部に設けられたフィルタ部材（図示しない）により集塵される。
【００９６】
上述のように、第２湿式処理ユニット９０により最終処理されたガスは、湿気除去ユニット１１０により湿気が除去された後に、排気ユニット１２０により排気ダクトに排出される。
【００９７】
一方、前記溶媒貯蔵筒３２、チャンバ８１に貯蔵された溶媒は、配管１３１、１３３を通じてドレインチャンバ１３５に排出され、前記ドレインチャンバ１３５に収容された溶媒は、図示しない水位感知ユニットにより水位が感知されれば、ドレインポンプ１３６が動作し、ドレインチャンバ１３５の外部に排出される。
【００９８】
上述のような構成によって、廃ガスが乾湿式処理ユニットに流入される前に、水溶性ガス溶媒を供給して、廃ガスに含まれた水溶性ガスを溶解させる前処理ユニットを構成するによって、乾湿式処理ユニットが腐食するか、または摩耗して寿命が短縮される問題点を解消すると共に、湿式前処理ユニットを構成して、湿式処理効果を向上させることができ、排気ダクトの閉塞や腐食問題を解消することができる。
【００９９】
［第３実施例］
図６は、本発明により排出ガスに含まれた液体成分を除去するための廃ガス処理処置の一例を示す構成図である。
【０１００】
図７は、本発明により排出ガスに含まれた液体成分を除去するための廃ガス処理処置の他の例を示す構成図である。
【０１０１】
図８は、本発明に適用される冷却ユニットの一実施の形態を示す図である。
【０１０２】
図９乃至図１１は、冷却ユニットの他の実施の形態を示す図である。
【０１０３】
図１２は、本発明に適用される液分離／冷却ユニットの一実施の形態を示す図である。
【０１０４】
図１３、図１４は、本発明に適用される液分離／冷却ユニットの他の実施の形態である。
【０１０５】
図１５は、多段で設けられた液分離／冷却ユニットを示す構成図である。
【０１０６】
図６に示したように、加熱チャンバ２２０は、半導体製造工程、例えば、イオンミリング工程などで発生する水素やアルゴンなどの可燃性廃ガスを加熱して、化学的性質を変化させる。
【０１０７】
本発明による冷却ユニット２１０は、加熱チャンバ２２０に連通され、加熱チャンバ２２０から生成される精製ガスを冷却して、精製ガスに含まれた液体成分を捕集して結露させる。
【０１０８】
加熱チャンバ２２０で一部発生した液体成分と冷却ユニット２１０で結露された液体成分とは、ドレインタンク２３０に集水される。
【０１０９】
このように、液体成分が捕集されて除去された精製ガスが排出されることによって、排気ダクト及び排気管で結露が発生しないので、排気ダクトや排気管が腐食しないようにすることができる。
【０１１０】
図７は、本発明の他の実施の形態による廃ガス処理処置を示す構成図である。
【０１１１】
加熱チャンバ２２０で廃ガスと不活性ガス及び空気が混合した混合気体を加熱して、化学的性質を変化させることで、有毒性及び可燃性などを除去する。
【０１１２】
酸化、エッチング、蒸着及びフォト工程などの製造工程で発生する廃ガスを加熱すると、粉塵などが発生するので、加熱チャンバ２２０に連通された湿式処理ユニット２４０で水処理して粉塵などを除去する。
【０１１３】
水噴霧が集塵効率及び廃ガス処理に非常に重要な役目を果たすので、廃ガスの水処理のためには、廃ガスとの接触面積を大きくすることが必要である。本発明では、直接加圧方式の霧ノズルを湿式処理ユニットに適用して、直径５０ミクロン（μｍ）以下の水粒子を生成することによって、接触面積を大きくして、使用量を大きく減らすことができ、例えば、分当たり百ｃｃ程度に廃水の排出を最小化することができる。
【０１１４】
冷却ユニット２１０は、湿式処理ユニット２４０に連通され、湿式処理ユニット２４０から生成される精製ガスを冷却して、精製ガスに含まれた液体成分を捕集して結露させる。
【０１１５】
加熱チャンバ２２０で一部発生した液体成分と湿式処理ユニット２４０で粉塵と混合した液体成分と冷却ユニット２１０で結露された液体成分とは、ドレインタンク２３０に集水される。
【０１１６】
以下、本発明に適用される冷却ユニットについて具体的に説明する。
【０１１７】
図８を参照すると、冷却ユニット２１０は、加熱チャンバ２２０や湿式処理ユニット２４０に連通された配管を、外側で囲むように設けられた冷却パイプ２１２を含む。
【０１１８】
冷却パイプ２１２内には、冷却水が循環し、冷却水の供給のために、冷却パイプ２１２は、適切な冷却水供給装置に連結されるか、またはチラー（ｃｈｉｌｌｅｒ）などに連結され得る。
【０１１９】
また、図９に示したように、冷却パイプ２１２を熱交換器２１５に連結して、冷却タンク（図示せず）に直接連結された他の冷却パイプ２１６と熱交換により冷却水が循環することができる。
【０１２０】
図１０を参照すると、冷却ユニット２１０は、加熱チャンバ２２０や湿式処理ユニット２４０に連通された配管の内側に設けられた冷却パイプ２１２を含む。
【０１２１】
このような方式においても、上述のように、冷却パイプ２１２は、冷却タンクと直接連結され、冷却水が循環するようにしたり、図１１に示したように、冷却パイプ２１２を熱交換器２１５に連結して、冷却タンク（図示しない）と直接連結された他の冷却パイプ２１６と熱交換により冷却水が循環するようにしたりすることができる。
【０１２２】
本発明のさらに他の実施の形態による廃ガス処理処置は、湿式処理ユニット２４０から排出される精製ガスの流速を緩衝させることによって、精製ガスに含まれた液体成分を分離し、精製ガスを冷却させて、精製ガスに含まれた液体成分を捕集して結露させる液分離／冷却ユニット３００を含む。
【０１２３】
図１２を参照すると、一実施の形態による液分離／冷却ユニット３００は、精製ガスが側面から引き込まれ、上部に排出されるサイクロン型の液分離器３１０を含み、液分離器３１０の内部に設けられ、内側チューブ３４０と、内側チューブと同軸に配列されて内側チューブとの間に密閉された空間３３０を形成する外側チューブ３２０とからなり、冷却水が密閉された空間３３０を通じて循環する冷却モジュールを含む。
【０１２４】
液分離器３１０は、流入されるガスの流速を減速させる程度に大きい断面積及び容量を有するバッファで構成されることが望ましく、より効果的にガスを精製するために、サイクロン効果を得ることができるように、偏心した入口を有するように構成されることが望ましい。
【０１２５】
サイクロン効果を得、かつ流入されるガスの流速を減速させてガスに含まれた液体成分を除去するために、円錐形のドレイン部分３１６と円筒形の胴体とが一体になった形状を有するように構成され、胴体の側壁には、加熱チャンバ２２０または湿式処理ユニット２４０と結合され、ガスが流入される流入口３１２が形成され、上部には、内側チューブ３４０内側と連通されるように排出口３１４が形成される。
【０１２６】
図１３を参照すると、他の実施の形態による液分離／冷却ユニット３００は、精製ガスが側面から引き込まれ、上部に排出されるサイクロン型の液分離器３１０と、液分離器３１０の胴体の外側の全面に一定の間隔になるようにカバー３５０とが形成され、その間に密閉空間３５５を構成し、冷却水が密閉空間３５５を通じて循環する冷却モジュールを含む。
【０１２７】
したがって、液分離器３１０の内側の全面が冷却水により冷却されるので、冷却面積を増加させて、より効果的に精製ガス内の液体成分を捕集して結露させることができる。
【０１２８】
一方、図１２乃至図１３による各々の実施の形態を組み合わせて、その間に冷却水が循環する二重管構造の第１冷却モジュールと、液分離器の胴体の外側の全面に一定の間隔になるようにカバーを形成して密閉空間を構成し、冷却水がこの密閉空間を通じて循環する第２冷却モジュールとを併用して構成することができる。
【０１２９】
図１４を参照すると、さらに他の実施の形態による他の液分離／冷却ユニットが示されている。
【０１３０】
この実施の形態によると、サイクロン型の液分離器３１０において、精製ガスは、側面から引き込まれ、上部に排出され、冷却ユニットは、胴体２５１、胴体に圧縮空気を供給する圧縮空気供給管２５３、ホットエアを排出するホットエア排出管２５５及び冷却空気を排出する冷却空気排出管２５６からなるヴォルテックスチューブ（ｖｏｒｔｅｘ  ｔｕｂｅ；２５０）と、一端がヴォルテックスチューブの冷却空気排出管２５６に連通され、他端が開放されるように、液分離器３１０の内部に設けられる冷却コイル２４０とを含む。
【０１３１】
図１５を参照すると、液分離器／冷却ユニットは、多段で設けられ、Ｕ−トラップのようなトラップ２６０を介在して連通されることによって、実質的に通過距離を増加させる。このように通過距離を増加させることによって、排気ダクトに排出される前にさらに多くの液体成分を捕集することができる利点がある。
【０１３２】
以下、上述のような構造の本発明の廃ガス処理処置の動作を説明する。
【０１３３】
先ず、廃ガスは、不活性ガス及び空気と混合して加熱チャンバ２２０に供給、または廃ガス自体だけ加熱チャンバ２２０に供給することができ、これは、製造工程に従って生成される廃ガスの種類と特性が異なるからである。廃ガスは、不活性ガス及び空気とマニホールで予め混合した後に、加熱チャンバに提供することができる。加熱チャンバ２２０は、引き込まれた廃ガスを加熱して化学的性向を変換させる。
【０１３４】
加熱チャンバ２２０から排出されるガスは、廃ガスの種類に従ってパウダのような粉塵を含むことができ、または含まないこともでき、粉塵を含む場合には、湿式処理ユニット２４０を経由して冷却ユニット２１０に連結される。
【０１３５】
このような過程を経て精製されたガスは、冷却ユニット２１０で冷却され、その結果、精製されたガス内に含まれた水分などの液体成分が捕集されて結露する。結露した液体成分は、ドレインタンク２３０に集水される。
【０１３６】
このように、排気ガスに含まれた水分などの液体成分を除去することによって、配管や排気ダクトなどの腐食を防止することができるようになる。
【０１３７】
一方、本発明の他の実施の形態によると、精製されたガスは、液分離／冷却ユニット３００に流入され、廃ガスに含まれた重い質量の液体成分は、瞬間的な流速の減少によって下部にドレインされる。また、液分離器３１０に構成された多様な冷却ユニットにより精製されたガスは冷却され、内部に含まれた液体成分が捕集されて液分離器３１０の内部に結露される。
【０１３８】
また、Ｕ−トラップなどを利用して、精製されたガスの通過距離を実質的に増加させることによって、水分の捕集効果を増大させることができる。
【０１３９】
これによって、排気ダクトに排出される排気ガスには水分がほとんど含まれていないので、排気ダクト及び配管などにおいて、腐食が発生しないようにする。
【０１４０】
以上、本発明の望ましい実施の形態を中心に説明したが、当業者なら様々な変形が可能である。
【０１４１】
このような構成によると、加熱チャンバまたは湿式処理ユニットの後段に冷却ユニットを設け、加熱チャンバや湿式処理ユニットから排出される排気ガスに含まれた水分などの液体成分を除去することによって、配管や排気ダクトなどの腐食を防止することができる利点がある。
【０１４２】
また、加熱チャンバで発生する粉塵を湿式処理ユニットで精製する場合に、霧ノズルによる微細水粒子を噴霧することによって、集塵効率を向上させることができ、これによって、発生する廃水の量を減らすことができる利点がある。
【０１４３】
さらに、多段で設けられる冷却ユニットにより精製された排気ガス内に含まれた水分などの液体成分を効果的に捕集することによって、最終的に排出される排気ガスには水分などがほとんど含まれないようにすることができる効果がある。
【０１４４】
［第４実施例］
図１６は、本発明による廃ガス乾式処理装置の構成を示す図である。
【０１４５】
図１７は、前記図１６の縦断面図である。
【０１４６】
図１８は、本発明による廃ガス乾式処理装置の他の加熱チャンバの構成を示す図である。
【０１４７】
図１６、図１７に示したように、本発明の一実施の形態による廃ガス乾式処理装置は、所定の処理空間を形成する加熱チャンバ５１１と、前記加熱チャンバ５１１の上側に設けられると共に、その側部に廃ガス供給口５１３ａが具備されたマニホールド５１３とで構成される。
【０１４８】
前記マニホールド５１３の上側には、前記加熱チャンバ５１１の内部に垂直になるように多数の棒ヒータ５１５が設けられ、その中央部には前記加熱チャンバ５１１の温度を感知する測温センサ５１７が設けられる。
【０１４９】
前記棒ヒータ５１５及び測温センサ５１７は、腐食防止ユニット５２０により腐食することが防止されるように構成される。
【０１５０】
前記腐食防止ユニット５２０は、前記棒ヒータ５１５及び測温センサ５１７を外部で囲むチューブ５２１と、前記チューブ５２１を固定してマニホールド５１３の上部に固定させる連結キャップ５２３と、前記チューブ５２１の内部に流れる腐食防止ガス５２５とで構成される。
【０１５１】
前記連結キャップ５２３は、上・下部キャップ５２３ａ、５２３ｃで構成され、前記下部キャップ５２３ｃの内部には、前記棒ヒータ５１５及び測温センサ５１７を固定する固定具５１８が挿着され、前記上部キャップ５２３ａには、前記棒ヒータ５１５及び測温センサ５１７を電気的に連結させる接続端子５１５ａ、５１７ａが引き出されると共に、腐食防止ガス５２５が供給されるガス供給孔５２３ａ′が形成される。
【０１５２】
前記固定具５１８には、前記ガス供給孔５２３ａ′を通じて供給される腐食防止ガス５２５がチューブ５２１の内部に流入されるように通孔５１８ａが形成される。
【０１５３】
前記腐食防止ガス５２５は、不活性ガスとして、Ｎ２、Ｏ２、Ａｉｒ、Ａｒ、Ｈ２、Ｈｅなどが使用される。
【０１５４】
前記チューブ５２１は、耐熱性及び内腐食性の高いセラミックス（例えば、アルミナ（Ａl２Ｏ３））またはシリコンカカーバイトＳｉＣまたは金属で多孔性を有するように製作され、前記チューブ５２１の内部を流れる腐食防止ガス５２５がチューブ５２１の外部に流通する。
【０１５５】
前記加熱チャンバ５１１の内壁側には、所定の間隔を置いて保護壁５３１が追加に構成され、前記加熱チャンバ５１１と保護壁５３１との間にも腐食防止ガス５２５が供給され、加熱チャンバ５１１が腐食することを防止するように構成される。
【０１５６】
前記保護壁５３１は、図示したように、その下端が加熱チャンバ５１１の底面に密着されて、流路が閉塞された状態でも再現が可能であり、またはその下端に所定のギャップを置いて開放された状態にして、腐食防止ガス５２５が加熱チャンバ５１１の内部に流れるように構成することもできる。
【０１５７】
前記腐食防止ガス５２５は、予熱された状態で供給されるようにして、棒ヒータ５１５の発熱量を妨げないようにすることが望ましい。
【０１５８】
一方、前記廃ガス供給口５１３ａを通じて廃ガスが供給されるにあたって、前記マニホールド５１３の上部側には、供給される廃ガスの流速が小さくなることに応じて、粉体が付着しやすい状態になり、粉体層が厚くなって廃ガス供給管を閉塞する危険性がある。
【０１５９】
これを解消するために、パルシングガスを周期的に供給して、粉体層が生ずるとか厚くなることを防止するパルシングユニット５４０を、前記廃ガス供給口５１３ａが具備された上側部に追加に構成する。
【０１６０】
前記パルシングユニット５４０は、前記廃ガス供給口５１３ａが配置された上側に連結されたパルシング管５４１であって、Ｎ２またはＡｉｒのようなパルシングガスがそのパルシング管５４１を通じて周期的に供給され、電気的に動作するソレノイドバルブなどで供給周期を調節する。
【０１６１】
また、前記パルシング管５４１の形態は、前記廃ガス供給口５１３ａと同様に、パルシングガスを接線方向に供給させる形態にすることが望ましい。
【０１６２】
次に、図１８は、前記加熱チャンバ５１１の他の例を示す図であり、図示したように、加熱チャンバ５１１の内部に、図１７に示したような保護壁５３１を追加に構成し、その保護壁５３１の外部に冷却流体、例えばＮ２、Ａｉｒなどを流して、加熱チャンバ５１１の過熱を防止する冷却管５３２が巻き取られ、その加熱チャンバ５１１と保護壁５３１との間には、断熱材５３３を介設して、熱が外部に伝達されることを防止することによって、内部温度上昇を図るように構成する。
【０１６３】
上述の構成において、前記冷却管５３２に沿って加熱されたガスは、前記腐食防止ガス５２５に代わって使用することができる。
【０１６４】
次は、上述のように構成された廃ガス乾式処理装置の動作原理について説明する。
【０１６５】
先ず、マニホールド５１３の廃ガス供給口５１３ａを通じて半導体製造設備（図示せず）から排出される廃ガスが加熱チャンバ５１１の内部に流入される。
【０１６６】
この時、前記廃ガス供給口５１３ａは、マニホールド５１３の側面に形成され、廃ガスを旋回するように誘導する方向に形成されることによって、加熱チャンバ５１１の内部に流入された廃ガスは、図１７に示したように、旋回しながら排出される。
【０１６７】
そのように廃ガスが旋回することによって、加熱チャンバ５１１に廃ガスの滞留する時間が長くなるようになる。
【０１６８】
一方、上述のように、供給された廃ガスは、加熱チャンバ５１１の内部に滞留する間、棒ヒータ５１５の加熱動作により加熱され、固体相に相変化されて、廃ガス処理装置の内部に捕集される。
【０１６９】
上述のように、廃ガスが乾式処理される間、フッ素（flourine）系のガスが棒ヒータ５１５の加熱された条件で反応するようになり、前記棒ヒータ５１５または加熱チャンバ５１１を腐食させる危険性がある。
【０１７０】
これは、前記棒ヒータ５１５の外部に設けられたチューブ５２１と、前記チューブ５２１の内部に供給される腐食防止ガス５２５とにより遮断することができる。
【０１７１】
前記腐食防止ガス５２５は、所定の温度に予熱されたもので、棒ヒータ５１５の発熱量に阻害されない状態で供給することが望ましい。
【０１７２】
上述のように、チューブ５２１の内部に腐食防止ガス５２５が供給されることによって、棒ヒータ５１５は、チューブ５２１により１次に遮蔽された状態で所定の流速で供給される腐食防止ガス５２５により２次に遮蔽される効果を得る。
【０１７３】
また、前記チューブ５２１は、多孔質で製作され、前記腐食防止ガス５２５がチューブ５２１の外部に放出される。この時、棒ヒータ５１５と接触して高温状態になり、加熱チャンバ５１１の温度を高める。
【０１７４】
すなわち、チューブ５２１の内部に供給される腐食防止ガス５２５は、遮蔽の役目を果たすと同時に、熱伝逹媒体として使用されることによって、棒ヒータ５１５を保護し、かつ熱効率を妨げない状態で作用するようになる。
【０１７５】
測温センサ５１７も、上述の原理により腐食が防止される。
【０１７６】
一方、加熱チャンバ５１１の内壁も腐食の危険性に直面する可能性があるが、これも、加熱チャンバ５１１と保護壁５３１との間に流れる腐食防止ガス５２５により解決される。
【０１７７】
保護壁５３１は、一次的に加熱チャンバ５１１が腐食性ガスと反応することを遮蔽する役目を果たし、継続的な使用により保護壁５３１が腐食し、孔が生じるようになっても、前記保護壁５３１と加熱チャンバ５１１との間に流れる腐食防止ガス５２５の流れまたは圧力により廃ガスが前記加熱チャンバ５１１に直接接することを防止するようになる。
【０１７８】
次に、上述のような原理により、棒ヒータ５１５が電気的に動作されて加熱される間、保護壁５３１の外部に巻き取られた冷却管５３２を通じて流れる冷却流体により加熱チャンバ５１１が過度に過熱されることを解消する。
【０１７９】
また、棒ヒータ５１５から発熱された熱は、前記加熱チャンバ５１１と保護壁５３１との間に挿入された断熱材５３３により断熱されて、熱損失を減らすことによって、保護壁５３１の内部の温度上昇時間を短縮させる。
【０１８０】
上述のような構成によって、廃ガスが加熱チャンバの側方向に供給されるようにして、廃ガスが旋回しながら、加熱チャンバの内部に供給されるようにすることによって、廃ガス滞留時間を増やして、その処理効果を向上させる利点がある。
【０１８１】
また、加熱チャンバと加熱チャンバの内部に設けられたヒータ及び測温センサなどを保護する腐食防止ユニットを採用して、設備の老朽化を阻止することによって、設備エラー減少に従う廃ガス処理収率を高める利点がある。
【０１８２】
［第５実施例］
図１９は、本発明による加熱チャンバ腐食防止装置が具備された廃ガス処理処置の構造を示す図である。
【０１８３】
図２０は、加熱チャンバ腐食防止装置が具備された廃ガス処理処置の他の例の構造を示す図である。
【０１８４】
図２１は、上述の図１９の構成において、腐食が発生する場合を考慮して内部チャンバに仮想孔を形成し、その廃ガスＣＦ４の濃度を測定するための構成を示す図である。
【０１８５】
図２２は、上述の図２１の構成により供給される窒素Ｎ２の流量に従う加熱チャンバと内部チャンバとの間の任意の位置でＣＦ４の濃度変化を測定した値に対するグラフである。
【０１８６】
前記廃ガス処理装置は、図１９に示したように、半導体工程設備から排出される廃ガス（例えば、化学気相蒸着設備のチャンバクリーニングを実施するフッ素系のガス：ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３など）を処理するために、廃ガスを収容する所定の空間を形成すると共に、その上・下端側が開放された開放口４１１ａ、４１１ｂを有する加熱チャンバ４１１と、前記加熱チャンバ４１１の外周に設けられ、所定の温度に加熱されて前記廃ガスの処理条件を形成するヒータ４１３とで構成される。
【０１８７】
前記加熱チャンバ４１１の上側には、上述の廃ガス、空気などを前記加熱チャンバ４１１の内部に供給するマニホールド（図示せず）が結合し、前記加熱チャンバ４１１の下側では、前記加熱チャンバ４１１の内部で廃ガスが所定温度に加熱されて反応して、混合気体が固体相に相変化されて捕集される。
【０１８８】
前記加熱チャンバ４１１の内部には、廃ガスが空気と高温の条件で反応する作用により前記加熱チャンバ４１１が腐食することを防止するために遮蔽ユニット４２０が設けられる。
【０１８９】
前記遮蔽ユニット４２０は、前記加熱チャンバ４１１と所定の間隔を置いて設けられる内部チャンバ４２１と、前記加熱チャンバ４１１と内部チャンバ４２１との間に流れる腐食防止ガス４２３とで構成される。
【０１９０】
前記腐食防止ガス４２３は、腐食性のないガス、例えば、Ｎ２、Ｏ２、Ａｉｒ、Ａｒ、Ｈ２、Ｈｅなどを使用することが望ましい。
【０１９１】
前記内部チャンバ４２１は、前記加熱チャンバ４１１の内部に形成され、その中央部が貫通されるように形成されたフランジ部材４２５を媒介に前記加熱チャンバ４１１の一端とその一端とが同一線上で結合する。
【０１９２】
前記フランジ部材４２５の一側には、前記内部チャンバ４２１と加熱チャンバ４１１との間に腐食防止ガス４２３を供給するガス流入孔４２５ａが具備され、前記ガス流入孔４２５ａを通じて供給される腐食防止ガス４２３は、前記加熱チャンバ４１１の下端側に具備された開放口４１１ｂを通じて流出される。
【０１９３】
上述のように構成することによって、廃ガス（例えば、化学気相蒸着または拡散設備のクリーニング工程時に使用されるＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３などのようなフッ素系のガス）と、ヒータ４１３の処理条件により反応する作用によって加熱チャンバ４１１が腐食することを遮蔽ユニット４２０により優先的に防止するようになる。
【０１９４】
すなわち、内部チャンバ４２１は、一次的に加熱チャンバ４１１がガスと反応することを遮蔽する役目を果たし、継続的な使用により内部チャンバ４２１が腐食して孔が生じても、前記内部チャンバ４２１と加熱チャンバ４１１との間に流れる腐食防止ガス４２３の流れまたは圧力により廃ガスが前記加熱チャンバ４１１に直接接することを防止する。
【０１９５】
次に、廃ガスが続いて流れ込むと、前記腐食防止ガス４２３による希釈効果によって、その濃度が従来に比べて大きく減るようになることによって、加熱チャンバ４１１に致命的な腐食が生じることを防止することができるようになる。
【０１９６】
上述のような構成によると、加熱チャンバ４１１が腐食するまでの時間を従来に比較して顕著に増やすことでき、予防整備周期をより長くすることができ、加熱チャンバ４１１の交替費用を減らすことができ、またヒータ４１３の寿命を延長させることができる。
【０１９７】
図２０は、前記遮蔽ユニット４２０構成の他の例を示す図であり、図１９の構成と同一の部分に対しては同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１９８】
図１９と異なる点は、前記フランジ部材４２５と結合した内部チャンバ４２１の他端側に仕切り部材４２７を設けたことである。
【０１９９】
前記仕切り部材４２７により、腐食防止ガス４２３は、前記加熱チャンバ４１１と内部チャンバ４２１との間でだけ留まり、その供給及び吐出は、フランジ部材４２５に具備されたガス流出／流入孔４２５ａ、４２５ｂにより可能となる。
【０２００】
前記ガス流出孔４２５ｂが形成された側には、前記加熱チャンバ４１１と内部チャンバ４２１との間に流れる腐食防止ガス４２３の圧力を測定する圧力ゲージ４３１が設けられ、その一側には、流路を開閉させるバルブユニット４３３が設けられ、前記圧力ゲージ４３１により前記加熱チャンバ４１１と内部チャンバ４２１との間に供給される腐食防止ガス４２３の圧力を測定して、ヒータ４１３の高い加熱温度によって温度膨脹が発生する場合に、そのバルブユニット４３３を開いて流路を開放して、前記加熱チャンバ４１１と内部チャンバ４２１との間に流れる腐食防止ガス４２３を流出させて、一定圧を維持する構造である。
【０２０１】
上述の構成においては、腐食が発生して、内部チャンバ４２１または加熱チャンバ４１１に孔が生ずる場合に、前記加熱チャンバ４１１と内部チャンバ４２１との間に供給される腐食防止ガス４２３の圧力が低下することを、圧力ゲージ４３１により確認することによって、その腐食状態を容易に認識することができる利点がある。
【０２０２】
図２１は、図１９の構成において、腐食が発生する場合を考慮して内部チャンバ４２１に仮想孔４２１ａを形成し、その廃ガスの濃度を測定するための構成例を示す図である。
【０２０３】
図示したように、前記加熱チャンバの長さＨを７００ｍｍ、前記内部チャンバ４２１の外周面と前記加熱チャンバ４１１の内周面との距離ｔを２ｍｍにし、前記加熱チャンバ４１１及び内部チャンバ４２１は、円筒形状にした。
【０２０４】
また、前記仮想孔４２１ａは、従来の腐食が最も発生しやすい位置を選定したもので、その直径ｄのサイズを各々異ならせて形成（例えば、２０ｍｍまたは４０ｍｍなど）し、ＣＦ４濃度の測定位置は、前記仮想孔４２１ａの中心から所定距離（Ｌ：４０ｍｍ）離れた位置にする。
【０２０５】
図２２は、前記図２１の構成により供給される窒素Ｎ２の流量による加熱チャンバ４１１と内部チャンバ４２１との間の任意の位置（Ａ地点：前記仮想孔４２１ａ位置のちょっと下の位置）でＣＦ４濃度変化を測定した値に対するグラフである。
【０２０６】
前記図２２で、横軸は、窒素供給量［ＳＬＭ（Standard Liter per Minute）］の数値を示し、縦軸は、ＣＦ４の濃度値［ｐｐｍＶ］を示し、△表示線は、前記仮想孔４２１ａのサイズをその直径４０ｍｍにしたものであり、□表示線は、その仮想孔４２１ａのサイズを２０ｍｍにして測定した値を示したものである。
【０２０７】
前記グラフから明らかなように、供給される窒素Ｎ２量に比例してＣＦ４の濃度が顕著に低下することを確認することができ、仮想孔４２１ａのサイズが２０ｍｍの場合に、窒素量が７［Ｌ／ｍｉｎ］で、その濃度値が０になることが分かり、仮想孔４２１ａのサイズが４０ｍｍである場合に、窒素量が１０［Ｌ／ｍｉｎ］で、その濃度値が０になることが分かる。
【０２０８】
上述の結果値に対する条件は、ＣＦ４を０．５［ＳＬＭ］、空気を２００［ＳＬＭ］に供給し、ヒータ４１３の加熱温度を７００℃にセッティングした状態で測定した値である。
【０２０９】
前記ＣＦ４の濃度値は、ＦＴＩＲ（Fourier Transform Infra-Red） Spectroscopy測定によりその測定が可能である。
【０２１０】
上述のように、加熱チャンバの内部に遮蔽ユニットを具備させて、廃ガスによって加熱チャンバが容易に腐食することを防止することによって、装置の寿命を延長し、予防整備周期を増やすことができるようになる。
【０２１１】
また、加熱チャンバの交替費用を顕著に減らすことができると共に、前記加熱チャンバの腐食によるヒータの腐食をも防止し、ヒータの寿命を延長させる利点がある。
【０２１２】
［第６実施例］
図２３は、本発明の一実施の形態による廃ガス処理装置の一部を示す図である。
【０２１３】
図２４は、前記図２３のＢ−Ｂ′に沿って切断した断面図である。
【０２１４】
図２５Ａは、前記図２４の冷却水収容溝にパルシングユニットが構成された状態を示す図である。
【０２１５】
図２５Ｂは、前記図２４の冷却水供給管にパルシングユニットが構成された状態を示す図である。
【０２１６】
図２６は、前記図２３のガス供給ユニットが他の形態で構成された例を示す図である。
【０２１７】
図２７は、冷却ユニットの管が所定の角度に傾くように形成された例を示す図である。
【０２１８】
上述の図面に示したように、本発明による廃ガス処理装置は、乾式処理ユニット９００と冷却ユニット８００とで構成される。
【０２１９】
前記乾式処理ユニット９００は、アウタチューブ９１０と、インナチューブ９３０と、ヒータ９５０とで構成される。
【０２２０】
前記冷却ユニット８００は、前記乾式処理ユニット９００の下部に連結されると共に、冷却水を収容させて充満状態に至ると、その内部に満ち溢れるようにする冷却水収容溝８１１を有するフランジ８１３が具備された中空の管８１０からなる。
【０２２１】
前記冷却水収容溝８１１には、前記冷却水収容溝８１１の円周方向に冷却水吐出孔８２１が形成された少なくとも一つの冷却水供給口８２０が設けられ、前記冷却水供給口８２０は、その外径ｄが前記冷却水収容溝８１１の幅Ｄよりも小さく形成され、全体流路が連通するようにする。
【０２２２】
前記冷却水供給口８２０が複数個設けられる場合に、その冷却水吐出孔８２１の方向はもちろん同一の方向になるように設置されなければならない。
【０２２３】
前記冷却水供給口８２０には、冷却水が供給される冷却水供給管８２２が連結される。
【０２２４】
上述のように、冷却水を円周方向に供給させることは、冷却水が旋回しながら、満ち溢れるようにして、流速差の発生を基本的に封鎖して、粉体が局所的に凝集することを解消させるためである。
【０２２５】
次に、前記冷却水の旋回効果を図るために、図２４乃至図２５Ｂに示したように、パルシングユニット８５０を追加に構成する。
【０２２６】
前記パルシングユニット８５０は、周期的に動作して供給される冷却水を脈動させる役目を果たすものであって、前記冷却水供給口８２０を通じて排出されるように構成されるか、または前記冷却水供給口８２０と別に構成することができる。
【０２２７】
図２４及び図２５Ａは、前記冷却水供給口８２０と別に構成される例を示す図であり、図示したように、前記パルシングユニット８５０は、冷却水収容溝８１１の底部に設けられるパルシング流体供給口８５１と、前記パルシング流体供給口８５１に連結されるパルシング管８５２と、前記パルシング管８５２の流路を周期的に開閉させるソレノイドバルブ８５３とで構成される。
【０２２８】
前記パルシング流体供給口８５１は、冷却水供給口８２０と類似な形態で、パルシング流体吐出孔８５１ａが冷却水収容溝８１１の円周方向に形成され、前記冷却水供給口８２０の冷却水吐出孔８２１の方向と同一の方向となる。
【０２２９】
次に、図２５Ｂは、前記パルシングユニット８５０が冷却水供給管８２２に連結された状態を示す図であり、図示したように、パルシング管８５２が前記冷却水供給管８２２に連結され、冷却水供給口８２０を通じて吐出されるように構成される。
【０２３０】
この時、別のパルシング流体供給口８５１は具備しなくても良い。
【０２３１】
上述の内容において、パルシングユニット８５０が冷却水供給口８２０と離隔されるか、または前記冷却水供給口８２０に連結される状態で説明したが、その配置関係を二つの形態を組み合わせて使用することもできる。
【０２３２】
図２５Ａ及び図２５Ｂで、未説明符号８５４、８５５は、冷却水及びガスの逆流を防止するチェックバルブを示す。
【０２３３】
次に、前記冷却ユニット８００及び乾式処理ユニット９００が結合した近所に急激な温度差が発生して粉体が凝集することを解消するために、前記冷却水が流れ溢れる上部側には、所定の温度に予熱されたガスを供給するガス供給ユニット７００を設ける。
【０２３４】
前記ガス供給ユニット７００は、図２３、図２７に示したように、前記インナチューブ９３０の内部に所定の間隔を置いて設けられ、予熱されたガスを垂直方向に供給するガス供給チューブ７１０で構成する。
【０２３５】
前記ガス供給チューブ７１０は、インナチューブ９３０の下端部に粉体が凝集することを解消すると共に、インナチューブ９３０が一次的にガスと反応することを遮蔽する役目を果たし、継続的な使用によりインナチューブ９３０が腐食して孔が生じても、前記ガス供給チューブ７１０とインナチューブ９３０との間に流れるガスの圧力により廃ガスが前記インナチューブ９３０に接することを防止する役目も果たす。
【０２３６】
また、廃ガスが続いて流れ込むようになっても、前記ガスによる希釈効果によりインナチューブ９３０に致命的な腐食が生じることを防止することができる。
【０２３７】
次に、図２６は、前記ガス供給ユニット７００の他の例を示す図であり、図示したように、冷却水が流れ溢れる上部側にガスを前記粉体が排出される方向の直交方向に供給するように構成することができる。
【０２３８】
その構成は、中空の状態をなし、上面にガスが収容されるガス収容溝７３１が具備されると共に、前記ガス収容溝７３１と連通されるガス供給孔７３３が構成されたガス供給板７３０からなる。
【０２３９】
前記ガス供給孔７３３は、ガスを旋回させる方向に供給するように、ガス供給板７３０の側部から貫通形成されてなされ、前記ガス供給孔７３３から供給されたガスは、前記ガス収容溝７３１に充満された状態に至ると、冷却水の吐出原理と同一の原理により旋回し、その内部に流れ溢れる。
【０２４０】
前記供給されるガスは、予熱されたガスで、窒素ガスＮ２が最も望ましい。
【０２４１】
次に、前記冷却水が流れ溢れる上部側には、図２３乃至図２６に示したように、カバー部材１０００を設けて冷却水が上側に飛散されず、管８１０に沿って流れるようにする。
【０２４２】
前記カバー部材１０００は、前記冷却ユニット８００と乾式処理ユニット９００との間に介設されるリング形態の板１０１０からなり、その内部は、所定の角度に傾くように傾斜部１０１１が形成され、冷却水収容溝８１１から流れ溢れる冷却水をカバーして冷却水を下方向に流れるようにする。
【０２４３】
この時、前記カバー部材１０００は、充満状態を形成する冷却水収容溝８１１の内壁よりも低く設けられなければならない。
【０２４４】
図２７は、前記冷却ユニット８００を構成する管８１０を下方向に行くほど、直径のサイズが小さくなる形態で、傾くように形成することによって、粉体及び廃ガスが傾いた面に沿って円滑に流れることができ、旋回効果が大きくなるように構成したものである。
【０２４５】
上述のような構成により、低温度雰囲気を有する冷却ユニットと、高温度雰囲気を有する乾式処理ユニットとの結合部の近所で急激な温度差が発生するか、または水蒸気が逆流して粉体が凝集する問題を、所定の温度に予熱されたガスを供給することによって解消させる。
【０２４６】
また、冷却水が飛散するか、または粉体の凝集による渦流が発生して、結合部の近所に粉体の凝集が促進されることを、カバー部材を設けて解消させる。
【０２４７】
また、冷却水を旋回させて供給することによって、流速差及び流速分布の不均一な発生を解消させて、流速が低い部分に粉体が凝集する現象を解消させる。
【図面の簡単な説明】
【０２４８】
【図１】本発明による廃ガス処理処置の湿式前処理装置の例を示す図である。
【図２】本発明による廃ガス処理処置の湿式前処理装置の例を示す図である。
【図３】本発明による廃ガス処理処置の湿式前処理装置の例を示す図である。
【図４】前記湿式前処理装置によりアンモニアガスの除去効率が８０％まで達成されることができることを示すグラフである。
【図５】前記図３のマルチ廃ガス処理用マルチ湿式前処理装置４０が適用された湿式−燃焼廃ガス処理装置の構成を示す図である。
【図６】本発明により排出ガスに含まれた液体成分を除去するための廃ガス処理処置の例を示す構成図である。
【図７】本発明により排出ガスに含まれた液体成分を除去するための廃ガス処理処置の例を示す構成図である。
【図８】本発明に適用される冷却ユニットの例を示す図である。
【図９】本発明に適用される冷却ユニットの例を示す図である。
【図１０】本発明に適用される冷却ユニットの例を示す図である。
【図１１】本発明に適用される冷却ユニットの例を示す図である。
【図１２】本発明に適用される液分離／冷却ユニットの実施形態を示す図である。
【図１３】本発明に適用される液分離／冷却ユニットの実施形態を示す図である。
【図１４】本発明に適用される液分離／冷却ユニットの実施形態を示す図である。
【図１５】多段で設置された液分離／冷却ユニットを示す構成図である。
【図１６】本発明による廃ガス乾式処理装置の構成を示す図である。
【図１７】前記図１６の縦断面図である。
【図１８】本発明による廃ガス乾式処理装置の他の加熱チャンバの構成を示す図である。
【図１９】本発明による加熱チャンバ腐食防止装置が具備された廃ガス処理処置の構造を示す図である。
【図２０】本発明による加熱チャンバ腐食防止装置が具備された廃ガス処理処置の構造を示す図である。
【図２１】前記図１９の構成において、腐食が発生するようになった場合を考慮して内部チャンバに仮想孔を形成し、その廃ガスＣＦ４の濃度を測定するための構成を示す図である。
【図２２】前記図２１の構成により供給される窒素Ｎ２流量による加熱チャンバと内部チャンバとの間の任意の位置でＣＦ４濃度変化を測定した値に対するグラフである。
【図２３】本発明の一実施の形態による廃ガス処理装置（加熱チャンバ）の一部を示す図である。
【図２４】前記図２３のＢ−Ｂ′に沿って切断した断面図である。
【図２５Ａ】前記図２４の冷却水収容溝にプルシングユニットが構成された状態を示す図である。
【図２５Ｂ】前記図２４の冷却水供給管にパルシングユニットが構成された状態を示す図である。
【図２６】前記図２３のガス供給ユニットが他の形態で構成された例を示す図である。
【図２７】冷却ユニットの管が所定の角度に傾くように形成された例を示す図である。
【符号の説明】
【０２４９】
１０    湿式前処理装置
１０ａ    外筒
１１    廃ガス引込口
１２    反応剤引込口
１３    ガス注入口
１３ａ    ガス注入口用バルブ
１４    反応剤注入口
１４ａ    反応剤注入口用バルブ
１５    噴射ノズル
１６    反応剤
１７    外筒
１７ａ    外筒−内筒連結部
１８    外筒
１９    内筒
１９ａ    外筒−内筒連結部
２０    反応部
２１    排出口
２２    湿度低減部の引込口
２３    湿度低減部
２４    保温器
２５    ガス加圧器
２６ａ    バルブ
３１    排水口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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