(57)【要約】【課題】温暖化効果ガスを含む排ガスを、効率的に熱処理する。【解決手段】排ガスを、排ガス導入部１２から加熱処理部１４へと導入する。排ガスは、加熱処理部１４の円筒管２０にて、その基端部から末端部へ向けて一方向に通過する過程において、電磁誘導加熱手段２２により加熱される円筒管２０からの輻射熱を主に受けて、熱分解処理される。この際、整流手段２４により排ガスが旋回流となって円筒管２０を通過することから、排ガスの加熱時間が十分に確保される。その結果として、排ガス導入部１２から導入される排ガス量が急激に増加するような場合であっても、必要な分解能力が確保される。更に、排ガスが加熱処理されて生成される粉体及びガスは、水処理部１６において冷却され、かつ、加水分解され、更に、最終処理部１８においてガス中に残存するミストが除去される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス導入部と、排ガスを加熱する加熱処理部と、排ガスが加熱処理されて生成される粉体及びガスを冷却、加水分解、気液分離及び粉体分離の何れか又は全てを行う水処理部と、ガス中に残存するミストを除去する最終処理部とを備え、
前記加熱処理部には、前記排ガス導入部によって導入された排ガスが、その基端部から末端部へ向けて一方向に通過する円筒管と、該円筒管を加熱する電磁誘導加熱手段と、該円筒管内部の排ガスに旋回流を作り出す整流手段とが設けられていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記円筒管内部の排ガスに旋回流を作り出す整流手段は、前記円筒管の内壁に設けられた螺旋状の案内板であることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記誘導加熱手段は円筒状の電磁コイルであり、前記円筒管の外壁に隣接して設置され、かつ、円筒状のコイルケースによって密閉されていることを特徴とする請求項１又は２記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記加熱処理部には、前記コイルケースの外周部を覆う円筒状ハウジングが設けられ、該円筒状ハウジングと前記コイルケースとの間に環状空間が形成され、かつ、該環状空間と、前記円筒管の内壁により形成された円筒状空間とが、前記加熱処理部の末端部にて合流されており、
前記排ガス導入部は、少なくとも、前記円筒管の内壁により形成された円筒状空間の基端部と、前記環状空間の基端部とに連通する分岐管を備え、かつ、該分岐管の一方若しくは双方に対し、選択的に排ガスを供給する切替え手段を備えることを特徴とする請求項３記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記環状空間内部の排ガスに旋回流を作り出す整流手段を備えることを特徴とする請求項４記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記環状空間内部の排ガスに旋回流を作り出す整流手段は、前記円筒状ハウジングの内壁に設けられた螺旋状の案内板であることを特徴とする請求項５記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記円筒管は上下方向に延設されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の排ガス処理装置。
【請求項８】
前記水処理部には、前記加熱処理部の末端部に面する無蓋円環状の冷却水環流プールと、冷却水の循環タンクと、前記冷却水環流プールの内周壁に連続して下方へと延び、前記冷却水の循環タンクに連通する垂直円管と、該垂直円管内に冷却水を噴射するシャワーヘッドと、該シャワーヘッド及び前記冷却水環流プールに冷却水を供給する、冷却水供給手段とを備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
前記冷却水供給手段は、前記循環タンク内に貯留された水を冷却水の供給源として用いることを特徴とする請求項８記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
前記循環タンクの内部には、前記垂直円管から流入するガスに冷却水を噴射するシャワーヘッドを備えることを特徴とする請求項８又は９記載の排ガス処理装置。
【請求項１１】
前記循環タンクには、スラッジ回収堰が設けられていることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程において排出される毒性ガス・ＰＦＣ等の温暖化効果ガスを含む排ガスを熱処理して無害化及び分解処理することが可能な、排ガス処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化に対する対応の一環として、電子デバイス製造業界においても、半導体製造工程にて排出される毒性ガス・ＰＦＣ等の温暖化効果ガスの無害化及び分解処理は、もはや避けて通ることができない課題となっており、近年、排ガス処理を行うための様々な装置が開発されている。
さて、かかる排ガスの処理装置は、加熱分解処理によるものが一般的であり、排ガスの加熱手段として、電気ヒータ方式が採用されている。電気ヒータは、プロパンガスや酸素などを必要とする燃焼式に比較して、設置に関わる設備が電気と冷却水などで済み、コストや運用上の安全面で有利であることにより、従来から広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２―５８９６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電気ヒータ方式の排ガスの処理においても、以下のような欠点が指摘されている。すなわち、電気ヒータ方式の排ガス処理装置では、半導体製造工程において排出されるガス量の変化に対する、温度補正対応が遅いために、排ガス量が急激に増加するような場合には、分解能力の低下は避けられない。そこで、分解されたガスによる腐食・断線による装置停止を回避するために、装置へと導入する排ガス量を制限したり、排ガス処理装置を、プロセスガス（半導体の成膜工程等で使用されるガス）用と、クリーニングガス（半導体生産装置のチャンバー等の清掃に使用されるガス）用とで、別々の装置を設置する等、排ガス処理装置を複数設置することによる、絶対的処理能力の増大が必要となる。
【０００５】
ところが、装置へ導入する排ガス量を制限することは、半導体の生産効率の低下を招く虞がある。一方、排ガス処理装置を複数設置することは、コスト及び設置スペースの制約上、困難なことが多い。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気ヒータ方式の排ガス処理装置でありながら、排ガス量の変化に対する温度補正対応能力に優れ、温暖化効果ガスを含む排ガスを、効率的に熱処理して無害化及び分解処理する排ガス処理装置を提供することにある。そして、地球温暖化の防止に貢献することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００７】
（１）排ガス導入部と、排ガスを加熱する加熱処理部と、排ガスが加熱処理されて生成される粉体及びガスを冷却、加水分解、気液分離及び粉体分離の何れか又は全てを行う水処理部と、ガス中に残存するミストを除去する最終処理部とを備え、前記加熱処理部には、前記排ガス導入部によって導入された排ガスが、その基端部から末端部へ向けて一方向に通過する円筒管と、該円筒管を加熱する電磁誘導加熱手段と、該円筒管内部の排ガスに旋回流を作り出す整流手段とが設けられている排ガス処理装置。（請求項１）。
【０００８】
本項に記載の排ガス処理装置は、排ガス導入部から排ガスを加熱処理部へと導入する。そして、排ガスは、加熱処理部の円筒管にて、その基端部から末端部へ向けて一方向に通過する過程において、電磁誘導加熱手段により加熱される円筒管からの輻射熱を主に受けて、熱分解処理される。加熱手段が電磁誘導によるものであることから、必要に応じて行われる昇温時間が短時間で済むこととなる。加えて、整流手段により排ガスが旋回流となって円筒管を通過することから、加熱処理部の基端部から末端部へ向けて、排ガスが一方向に通過するものであるにもかかわらず、排ガスの加熱時間（加熱に供する距離）が十分に確保される。よって、排ガス導入部から導入される排ガス量が急激に増加するような場合であっても、必要な分解能力が確保される。
更に、加熱処理部にて排ガスが加熱処理されて生成される粉体及びガスは、水処理部において冷却、加水分解、気液分離及び粉体分離の何れか又は全てが行われ、更に、最終処理部においてガス中に残存するミストが除去されることで、排ガスは無害化及び分解処理される。
【０００９】
（２）前記円筒管内部の排ガスに旋回流を作り出す整流手段は、前記円筒管の内壁に設けられた螺旋状の案内板である排ガス処理装置（請求項２）。
本項に記載の排ガス処理装置は、整流手段として、円筒管の内壁に螺旋状の案内板が設けられることにより、加熱処理部の円筒管において、その基端部から末端部へ向けて排ガスが一方向に通過する過程において、排ガスが螺旋状の案内板に倣って流れ、排ガスに旋回流が形成される。よって、排ガスの加熱時間が十分に確保され、排ガス導入部から導入される排ガス量が急激に増加するような場合であっても、必要な分解能力が確保される。
【００１０】
（３）前記誘導加熱手段は円筒状の電磁コイルであり、前記円筒管の外壁に隣接して設置され、かつ、円筒状のコイルケースによって密閉されている排ガス処理装置（請求項３）。
本項に記載の排ガス処理装置は、誘導加熱手段として、円筒状の電磁コイルが円筒管の外壁に隣接して設置されることで、加熱処理部の円筒管は電磁コイルからの磁力線の影響を直接的に受けて円筒管（金属製）の中に渦電流が流れ、必要な温度へと短時間で昇温する。従って、円筒管内を流れる排ガスは、主として円筒管からの輻射熱を受けて、処理温度へと急速に加熱される。又、電磁コイルが円筒管の外壁に位置し、なおかつ、円筒状のコイルケースによって密閉されていることにより、電磁コイルが排ガスに直接触れることがなく、排ガス中の腐食成分によって誘導加熱手段が腐食することがなく、長期にわたって安定的に誘導加熱手段の性能を保持することができる。
【００１１】
（４）前記加熱処理部には、前記コイルケースの外周部を覆う円筒状ハウジングが設けられ、該円筒状ハウジングと前記コイルケースとの間に環状空間が形成され、かつ、該環状空間と、前記円筒管の内壁により形成された円筒状空間とが、前記加熱処理部の末端部にて合流されており、前記排ガス導入部は、少なくとも、前記円筒管の内壁により形成された円筒状空間の基端部と、前記環状空間の基端部とに連通する分岐管を備え、かつ、該分岐管の一方若しくは双方に対し、選択的に排ガスを供給する切替え手段を備える排ガス処理装置（請求項４）。
【００１２】
本項に記載の排ガス処理装置は、環状空間と円筒管の内壁により形成された円筒状空間とが、加熱処理部の末端部にて合流されており、ガス導入部によって環状空間に導入された排ガスについても、環状空間の基端部から末端部へ向けて一方向に通過する。この際、環状空間を通過する排ガスについても、主にコイルケースからの輻射熱を受けて熱分解処理される。そして、排ガス導入部の切替え手段により、必要に応じ分岐管の一方若しくは双方に対し、選択的に排ガスを供給することで、円筒管の内壁により形成された円筒状空間と、円筒状ハウジングとコイルケースとの間に形成された環状空間との一方又は双方で、排ガスの熱処理を行うものである。
例えば、通常は円筒管の内壁により形成された円筒状空間にのみ排ガスを導入して熱分解処理を行い、生成物の堆積等によって円筒状空間の排ガスの流通量が減少したような場合には、環状空間にも排ガスを導入して平行して熱処理を行うことで、処理能力の低下を防ぐものである。又、排ガス量が急激に増加するような場合には、円筒状空間及び環状空間の双方に排ガスを導入することで、迅速に処理能力を高めるものである。
【００１３】
（５）前記環状空間内部の排ガスに旋回流を作り出す整流手段を備える排ガス処理装置（請求項５）。
本項に記載の排ガス処理装置は、環状空間部においても、排ガスが旋回流となって流れることで、排ガスの加熱時間が十分に確保され、排ガス導入部から導入される排ガス量が急激に増加するような場合であっても、必要な分解能力が確保される。
【００１４】
（６）前記環状空間内部の排ガスに旋回流を作り出す整流手段は、前記円筒状ハウジングの内壁に設けられた螺旋状の案内板である排ガス処理装置（請求項６）。
本項に記載の排ガス処理装置は、円筒状ハウジングの内壁に設けられた螺旋状の案内板によって、環状空間内部の排ガスに旋回流を作り出す整流手段が構成されていることから、加熱処理部の環状空間において、その基端部から末端部へ向けて排ガスが一方向に通過する際に、排ガスが螺旋状の案内板に倣って流れることで、排ガスに旋回流が形成される。よって、排ガスの加熱時間が十分に確保され、排ガス導入部から導入される排ガス量が急激に増加するような場合であっても、必要な分解能力が確保される。
【００１５】
（７）前記円筒管は上下方向に延設されている排ガス処理装置（請求項７）。
本項に記載の排ガス処理装置は、円筒管は上下方向に延設されていることにより、加熱処理工程における、排ガス導入部から、加熱処理部、更に水処理部へと至る、排ガスや、排ガスが加熱処理されて生成される粉体及びガスは、円筒管（および環状空間）内を通過する過程において、円滑に加熱処理されるものとなる。
【００１６】
（８）前記排ガス導入部には、前記加熱処理部以降の各部を迂回するバイパス管が設けられている排ガス処理装置。
本項に記載の排ガス処理装置は、加熱処理部以降の各部位において、何らかの不具合が生じて加熱処理が続行できないような事態において、バイパス管を介して排ガスを迂回することにより、本装置が排ガスにより損傷を受けることを回避するものである。
（９）前記排ガス導入部には、前記加熱処理部への新水の導入手段が設けられている排ガス処理装置。
本項に記載の排ガス処理装置は、加熱処理部への新水の導入手段によって、加熱処理部に新水が導入されることで、加熱処理部にて分解された排ガスが、加熱処理部の温度低下領域（下端部）で、温暖化ガスに再結合することを防止し、水溶性のガスへの反応を促進させるものである。
【００１７】
（１０）前記水処理部には、前記加熱処理部の末端部に面する無蓋円環状の冷却水環流プールと、冷却水の循環タンクと、前記冷却水環流プールの内周壁に連続して下方へと延び、前記冷却水の循環タンクに連通する垂直円管と、前記冷却水環流プールに冷却水を供給する、冷却水供給手段とを備える排ガス処理装置。
本項に記載の排ガス処理装置は、冷却水供給手段から冷却水が無蓋円環状の冷却水環流プールへと供給され、冷却水は環流プールからオーバーフローして、冷却水は垂直円管を伝って循環タンクへと垂下する。この際に、冷却水は冷却水環流プールから旋回状態でオーバーフローすることで、垂直円管が均等な濡れ壁状態に保持されることから、排ガスが加熱処理部にて加熱処理されて生成される粉体及びガスが、垂直円管に付着、堆積することを防ぐことができる。
【００１８】
（１１）上記（１０）項において、前記垂直円管内に冷却水を噴射するシャワーヘッドと、該シャワーヘッドに冷却水を供給する、冷却水供給手段とを備える排ガス処理装置（請求項８）
本項に記載の排ガス処理装置は、垂直円管を流れる高温のガス及び粉体を、シャワーヘッドから噴射される冷却水によって冷却すると共に、未反応ガスについて加水分解、気液分離し、粉体については冷却水により捕獲して、粉体分離する。しかも、シャワーヘッドから供給され、未反応ガスや粉体を捕獲した冷却水は、垂直円管を伝ってオーバーフローする冷却水と合流することによって、飛散することなく冷却水の循環タンクへと送られることとなる。更に、垂直円管に噴射される水も旋回水流となり、垂直円管を流れる高温のガス及び粉体を効率的に冷却すると共に、未反応ガスを効率的に加水分解し、粉体を効率的に除去する。
【００１９】
（１２）前記冷却水供給手段は、前記循環タンク内に貯留された水を冷却水の供給源として用いる排ガス処理装置（請求項９）。
本項に記載の排ガス処理装置は、冷却水の循環タンク内に貯留された水、即ち、循環水を冷却水として再利用するものである。なお、冷却水供給手段は、必要に応じ、新水配管から新水の供給を受けるための新水導入管路（新水分岐管）も備えるものである。
【００２０】
（１３）前記循環タンクの内部には、前記垂直円管から流入するガスに冷却水を噴射するシャワーヘッドを備える排ガス処理装置（請求項１０）。
本項に記載の排ガス処理装置は、冷却水の循環タンクの内部において、垂直円管から流入するガスに対し、シャワーヘッドから冷却水を噴射することにより、垂直円管から流入するガスに残存する未反応ガスや粉体を更に洗浄し、循環タンク内部においても気液分離及び粉体分離を行うものである。
【００２１】
（１４）前記循環タンクには、スラッジ回収堰が設けられている排ガス処理装置（請求項１１）。
本項に記載の排ガス処理装置は、冷却水の循環タンクに設けられたスラッジ回収堰によって、冷却水に含まれる粉体が重力分離される。そして、スラッジ回収堰をオーバーフローした冷却水は、冷却水供給手段により、冷却水として再利用される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明はこのように構成したので、電気ヒータ方式の排ガス処理装置でありながら、排ガス量の変化に対する温度補正対応能力に優れ、温暖化効果ガスを含む排ガスを、効率的に熱処理して無害化及び分解処理する排ガス処理装置を提供することができる。よって、地球温暖化の防止に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係る排ガス処理装置１０は、図１に示されるように、排ガス導入部１２と、加熱処理部１４と、水処理部１６と、最終処理部１８と備えるものであり、幅及び奥行きが１ｍ程度、高さが２ｍ程度の大きさを有している。
本発明の実施の形態において、排ガス導入部１２は、半導体製造工程において排出される毒性ガス・ＰＦＣ等の温暖化効果ガスを含む排ガスの流通管路を備えるものである。又、加熱処理部１２は、排ガスを加熱するものである。又、水処理部１６は、排ガスが加熱処理されて生成される粉体及びガスを冷却、加水分解、気液分離及び粉体分離の何れか又は全てを行うものである。更に、最終処理部１８は、ガス中に残存するミストを除去するものである。
【００２４】
図２には、図１に示される排ガス処理装置１０の内部構造が示されている。ここで、加熱処理部１４には、ガス導入部１２によって導入された排ガスが、その基端部から末端部へ向けて一方向に通過する円筒管２０と、円筒管２０を加熱する電磁誘導加熱手段２２と、円筒管内部の排ガスに旋回流を作り出す整流手段２４とが設けられている。なお、円筒管２０及び後述するコイルケース２６は、耐熱性・耐食性に優れた特殊鋼で形成されている。そして、円筒管２０は、後述のように発熱体として機能するものである。
又、誘導加熱手段２２は円筒状の電磁コイル２２ａにより構成され、絶縁碍子２２ｂを介して、円筒管２０の外壁に隣接して設置されている。更に、誘導加熱手段２２は、円筒状のコイルケース２６によって密閉されている。又、整流手段２４は、円筒管２０の内壁に設けられた螺旋状の案内板である。
【００２５】
又、加熱処理部１４には、コイルケース２６の外周部を覆う円筒状ハウジング２８が設けられ、円筒状ハウジング２８とコイルケース２６との間に環状空間ＳＢが形成されている。そして、環状空間ＳＢと、円筒管２０の内壁により形成された円筒状空間ＳＡとが、加熱処理部１４の末端部にて合流されている。なお、環状空間ＳＢにも、その内部の排ガスに旋回流を作り出すための整流手段３０が設けられている。この整流手段３０は、円筒状ハウジング２８の内壁に設けられた螺旋状の案内板である。
なお、円筒管２０は上下方向に延設されており、当然に、電磁誘導加熱手段２２、コイルケース２６、円筒状ハウジング２８についても、上下方向に延設されている。
【００２６】
排ガス導入部１２は、少なくとも、円筒管２０の内壁により形成された円筒状空間ＳＡの基端部（上端）に設けられた通常導入口２０ａと、環状空間ＳＢの基端部（上端近傍）に設けられた予備導入口２８ａとに連通する分岐管３２ａ、３２ｂを備えている。又、各分岐管３２ａ、３２ｂの一方若しくは双方に対し、選択的に排ガスを供給する切替え手段として、予備導入用の自動バルブ３４を備えている。又、排ガス導入部１２には、加熱処理部１４以降の各部を迂回するバイパス管３２ｃが設けられ、バイパス管３２ｃには、バイパス用の自動バルブ３４ｂが設けられている。
【００２７】
又、必要に応じ、円筒状空間ＳＡ及び環状空間ＳＢにおける排ガスの旋回流の形成を促す整流手段として、円筒状空間ＳＡ及び環状空間ＳＢにドライエアを導入するためのドライエア配管３５ａ、３５ｂが設けられている。なお、ドライエア配管３５ａ、３５ｂから噴射されるドライエアの噴射方向を、円筒状空間ＳＡ及び環状空間ＳＢ内での排ガスの旋回流の形成に適した方向へと、調整することとしても良い。
なお、符号３６で示される部分は、排ガス導入部１２に対し、半導体製造工程において排出されるプロセスガスとクリーニングガスとを交互に供給するための、吸気配管である。
【００２８】
又、水処理部１６には、加熱処理部１４の末端部に面する無蓋円環状の冷却水環流プール３８と、冷却水の循環タンク４０と、冷却水環流プール３８の内周壁に連続して下方へと延び、冷却水の循環タンク４０に連通する垂直円管４２とを備えている。又、垂直円管４２内に冷却水を噴射するシャワーヘッド４４と、シャワーヘッド４４及び冷却水環流プール３８に冷却水を供給する、冷却水供給手段４６とを備えている。
【００２９】
冷却水の循環タンク４０には、垂直円管４２の直下の一定範囲を他の部分と区分けするスラッジ回収堰４０ａが設けられている。そして、冷却水供給手段４６のポンプ４８及び取水口４８ａが、スラッジ回収堰４０ａを越えた部分に設けられており、ポンプ４８には、冷却水環流プール３８及びシャワーヘッド４４に冷却水を供給する循環水配管５０が接続されている。従って、冷却水供給手段４６は、循環タンク４０内に貯留された水を冷却水の供給源として用いるものである。更に、循環タンク４０の内部には、垂直円管４２から流入するガスに冷却水を噴射するシャワーヘッド５２が設けられており、このシャワーヘッド５２についても、冷却水供給手段４６の循環水配管５０から、循環水の供給を受けるものである。
【００３０】
なお、循環タンク４０には、循環水のオーバーフロー用配管４０ｂ、緊急排水用配管４０ｃが設けられ、各配管が、オーバーフローバルブ８０、緊急排水用自動バルブ８２を介して、循環水の排水配管４１に接続されている。冷却水の循環タンク４０の内部に符号８４で示される部分は、循環タンク４０内部の循環水の水位を測る水位計である。又、循環タンク４０には、循環タンク内部にドライエアを吹き込んで循環タンク４０内に溜まったスラッジを攪拌の後、吸引回収するための、スラッジ回収用配管３５ｃが設けられている。
【００３１】
更に、最終処理部１８は、循環タンク４０の垂直円管４２の直下から、スラッジ回収堰４０ａ及びシャワーヘッド５２を越えた位置に、上方へと延設された上下段の筒体５４、５６を具備しており、更に、ブロア５８を介して、排気配管６０へと接続されている。下段の筒体５４には、耐腐食性を有する通気性の充填物６２が充填され、その上方に、新水配管６４から新水分岐管７０ａを介して新水の供給を受けるシャワーヘッド６６が、下方へと向けて設けられている。一方、上段の筒体５６の内部には、気液分離板６８が設けられている。
【００３２】
なお、新水配管６４の新水は、新水分岐管７０ｂを介して、加熱処理部１４の円筒管２０の内壁により形成された円筒状空間ＳＡにドライエアを導入するためのドライエア配管３５ａへと供給されることで、後述する熱処理反応の促進に寄与するものとなる。従って、新水分岐管７０ｂには、必要に応じ小型ポンプ７２が設置され、小型ポンプ７２の運転により、新水の供給量が適宜調整されることとしても良い。
【００３３】
又、新水配管６４の新水は、新水分岐管７０ｃを介して、円筒管２０の上蓋２０ｂの上蓋冷却部（熱交換器）２０ｃ、及び、円筒状ハウジング２８の冷却部（熱交換器）２８ｂへと導かれ、加熱処理部１４の冷却に用いられる。更に、新水配管６４の新水は、新水分岐管７０ｄを介して、冷却水循環プール３８にも供給され、加熱処理部１４及び水処理部１６の緊急冷却に用いられる。新水配管６４の近傍に符号７４で示される部分は、新水遮断用自動バルブであり、新水分岐管７０ｄ中に符号７６で示される部分は、上述の緊急冷却を行う際に開放される緊急冷却用自動バルブであり、何れも、制御コンピュータ１００によって開閉制御される。又、符号７８は、新水の流量計である。
【００３４】
又、排ガス処理装置１０には、各部の圧力を検出する圧力センサポートが設けられている。具体的には、円筒管２０に、排ガス導入部１２から加熱処理部１４への排ガスの導入圧力を検知するための圧力センサポート２０ｄが設けられている。又、水処理部１６の循環タンク４０に、循環タンク４０の内部圧力を検知するための圧力センサポート４０ｄが設けられている。更には、最終処理部１８の上段の筒体５６に、最終処理部１８の内部圧力を検知するための圧力センサポート５６ａが設けられている。
【００３５】
又、排ガス処理装置１０には、各部の温度を検出する熱電対が設けられている。具体的には、加熱処理部１４の温度を測定する熱電対８６と、冷却水の循環タンク４０内の、ガス温度を測定する熱電対８８及び循環水の温度を測定する熱電対９０とが設けられている。
更に、排ガス処理装置１０には、各部の点検を容易に行うために、複数の点検口が設けられている。具体的には、円筒管２０に、加熱処理部１４の基端部の点検口２０ｅが、円筒状ハウジング２８には加熱処理部の末端部の点検口２８ｃが、冷却水の循環タンク４０には、タンク内部の点検用の点検口４０ｅが、各々設けられている。
【００３６】
続いて、本発明の実施の形態に係る排ガス処理装置１０により、排ガス処理を行う手順を説明する。
まず、排ガス導入部１２から加熱処理部１４の通常導入口２０ａに導入される排ガス（プロセスガス）は、円筒管２０の内壁により形成された円筒状空間ＳＡを、基端部（上端部）から末端部（下端部）へ向けて旋回しながら一方向へと通過し（本実施の形態では、２回転程度旋回する。）、この際、電磁誘導加熱手段２２によって加熱された円筒管２０から熱を受けて、その結合エネルギーが分断され、分解される。円筒管２０の温度は熱電対８６により測定され、本装置の制御コンピュータ１００により、電磁誘導加熱手段２２に対する供給電力が制御され、概ね１０００℃程度に制御される。
【００３７】
加熱処理部１４の円筒状空間ＳＡの末端部付近では、温度が低下し、分解された排ガスは、付近に存在する酸素等と再結合する。この反応を、代表的なプロセスガスであるＳｉＨ４（モノシラン）を例に挙げて説明すると、
ＳｉＨ４→Ｓｉ＋４Ｈ
Ｓｉ＋Ｏ２→ＳｉＯ２
４Ｈ→２Ｈ２
４Ｈ＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ
この再結合により、加熱処理部１４の円筒管２０の末端部付近にはＳｉＯ２の粉体（通称「シラン粉」）が堆積する。
【００３８】
しかしながら、排ガス導入部１２には、吸気配管３６から、半導体製造工程において排出されるプロセスガスとクリーニングガスとが交互に供給されることにより、一定時間プロセスガスの熱処理を行った時点で、排ガス導入部１２から加熱処理部１４の通常導入口２０ａに導入された排ガスは、クリーニングガスへと切替わる。すると、クリーニングガスも、円筒管２０の内壁により形成された円筒状空間ＳＡを、基端部（上端部）から末端部（下端部）へ向けて旋回しながら一方向へと通過し、この際、電磁誘導加熱手段２２によって加熱された円筒管２０から熱を受けて、その結合エネルギーが分断され、分解される。クリーニングガスが分解されることで、フッ素等のハロゲンガスが豊富に存在する状態となると、ＳｉＯ２の粉体が分解され、別の化学反応が引き起こされる。この反応を、代表的なクリーニングガスであるＮＦ３（三フッ化窒素）を例に挙げて説明すると、
ＳｉＨ４→Ｓｉ＋４Ｈ
ＮＦ３→Ｎ＋３Ｆ
ＳｉＯ２＋３Ｆ→ＳｉＦ４＋Ｏ２
Ｓｉ＋２Ｎ＋６Ｆ＋８Ｈ→ＳｉＦ６（ＮＨ４）２
これらの化学反応により、ＳｉＯ２の粉体が分解され、加熱処理部１４の末端部におけるＳｉＯ２の堆積量を減少させることができる。なお、これらの一連の反応は、熱分解された分子の結合エネルギーと電気陰性度によって、一般に説明されるものである。
【００３９】
なお、前述の如く、加熱処理部１４の円筒管２０の内壁により形成された円筒状空間ＳＡに、ドライエアと共に新水が導入されることで、加熱処理部１４にて分解された排ガスが、加熱処理部１４の温度低下領域（下端部）で、温暖化ガスであるＣＦ４（四フッ化メタン）等に再結合することを防止し、水溶性のＨＦ（フッ化水素）への反応を促進させることができる。
【００４０】
又、加熱処理部１４の内部圧力は、圧力センサポート２０ｄによる圧力検知によって、制御コンピュータ１００により常時監視されており、設定された圧力値（異常圧力値）に達すると、自動バルブ３４が開放され、加熱処理部１４には、予備導入口２８ａからも排ガスが導入される。そして、円筒状ハウジング２８とコイルケース２６との間に形成された環状空間ＳＢを、基端部（上端部）から末端部（下端部）へ向けて旋回しながら（本実施の形態では、２回転程度旋回する。）一方向へと通過する。そしてこの際、電磁誘導加熱手段２２によって加熱されたコイルケース２６から熱を受けて、排ガスの結合エネルギーが分断され、分解される。なお、円筒管２０が１０００℃程度に加熱された場合、環状空間ＳＢを流れる排ガスは概ね８００℃程度に加熱される。そして、加熱処理部１４の末端部にて、円筒状空間ＳＡにより熱処理されたガスと合流し、水処理部１６へと至る。
【００４１】
水処理部１６では、シャワーヘッド４４から冷却水が噴射されていることから、加熱処理部１４にて排ガスが加熱処理されて生成される粉体及びガスは冷却され、加水分解される。又、無蓋円環状の冷却水環流プール３８内の水は旋回しながらオーバーフローして、静かに、冷却水環流プール３８の内周壁に連続して下方へと延びる垂直円管４２を流れ落ちる。よって、垂直円管４２が濡れ壁状態に維持されることから、垂直円管４２に粉体が付着することなく、冷却水の循環タンク４０へと落下する。更に、シャワーヘッド４４から垂直円管４２に噴射される水も旋回水流となり、垂直円管４２を流れる高温のガス及び粉体を５０℃程度まで効率的に冷却すると共に、未反応ガスを効率的に加水分解し、粉体を効率的に除去する。
【００４２】
そして、冷却水の循環タンク４０に落下した冷却水及びガスは、冷却水の循環タンク４０内で気液分離される。又、粉体を多く含む冷却水は、循環タンク４０内に設置されたスラッジ回収堰４０ａにより重力分離され、粉体は循環タンク４０の底に堆積する。一方、スラッジ回収堰４０ａからオーバーフローした冷却水は、冷却水供給手段４６によって、循環水として再利用される。更に、循環タンク４０内で気液分離されたガスは、シャワーヘッド５２から噴射される循環水によって洗浄された後、最終処理部１８へと送られる。
【００４３】
なお、冷却水の循環タンク４０内の、ガス及び循環水の温度は熱電対８８、９０で測定されて、制御コンピュータ１００に常時監視されている。又、循環タンク４０内の圧力も、圧力センサポート４０ｄによる圧力検知によって、制御コンピュータ１００により常時監視されている。更に、循環タンク４０内部の循環水の水位も、水位計８４にて検知され、制御コンピュータ１００により常時監視されている。そして、必要に応じ、制御コンピュータ１００により緊急排水用自動バルブ８２が開放される。
【００４４】
水処理部１６において冷却され、固液分離されたガスは、最終処理部１８の下段の筒体５４に設けられた耐腐食性を有する通気性の充填物６２を通過して上昇し、シャワーヘッド６６から噴射される新水によって、微量に含まれる未反応ガス及び粉体は、更に、加水分解・除去され、無害化及び分解処理される。又、ここで洗浄された未反応ガス及び粉体は、耐腐食性を有する通気性の充填物６２に捕らえられ、又は、通気性の充填物６２を通過して冷却水の循環タンク４０へと戻る。そして、洗浄されたガスは、上段の筒体５６に設けられた気液分離板６８で水滴が除去され、ブロア５８を経て、排気配管６０から工場に設置されたスクラバーへと排出される。
【００４５】
さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。まず、排ガス処理装置１０は、排ガス導入部１２の排ガスの流通管路（分岐配管）３２ａ、３２ｂによって、半導体製造工程において排出される排ガスを、加熱処理部１４へと導入する。そして、加熱処理部１４の円筒管２０にて、その基端部から末端部へ向けて一方向に通過する過程において、電磁誘導加熱手段２２により加熱される円筒管２０からの輻射熱を主に受けて、排ガスは熱分解処理される。ここで、加熱手段２２が電磁誘導によるものであることから、必要に応じて行われる昇温時間が短時間で済むこととなる。加えて、整流手段２４により排ガスが旋回流となって円筒管２０を通過することから、加熱処理部１４の基端部から末端部へ向けて、排ガスが一方向に通過するものであるにもかかわらず、排ガスの加熱時間（加熱に供する距離）が十分に確保される。その結果として、排ガス導入部１２から導入される排ガス量が急激に増加するような場合であっても、必要な分解能力が確保される。
更に、加熱処理部１４にて排ガスが加熱処理されて生成される粉体及びガスは、水処理部１６において冷却され、かつ、加水分解、気液分離及び粉体分離され、更に、最終処理１８部においてガス中に残存するミストが除去されることで、排ガスは無害化及び分解処理される。
【００４６】
又、排ガス処理装置１０は、整流手段２４として、円筒管２０の内壁に螺旋状の案内板２４が設けられている。よって、加熱処理部１４の円筒管２０において、その基端部から末端部へ向けて排ガスが一方向に通過する過程において、排ガスが螺旋状の案内板２４に倣って流れ、排ガスに旋回流が形成される。よって、排ガスの加熱時間が十分に確保され、排ガス導入部１２から導入される排ガス量が急激に増加するような場合であっても、必要な分解能力が確保される。
【００４７】
又、排ガス処理装置１０は、誘導加熱手段２２として、円筒状の電磁コイル２２ａが円筒管２０の外壁に隣接して設置されている。よって、加熱処理部１４の円筒管２０は、電磁コイル２２ａからの磁力線の影響を直接的に受けて、円筒管２０の中に渦電流が流れ、必要な温度へと短時間で昇温するものとなる。従って、円筒管２０内を流れる排ガスは、主として円筒管２０からの輻射熱を受けて、処理温度へと急速に加熱される。又、電磁コイル２２ａが円筒管２０の外壁に位置し、なおかつ、円筒状のコイルケース２６によって密閉されていることにより、電磁コイル２２ａが排ガスに直接触れることがない。よって、排ガス中の腐食成分によって誘導加熱手段２２が腐食することがなく、長期にわたって安定的に誘導加熱手段２２の性能を保持することができる。
【００４８】
又、排ガス処理装置１０は、環状空間ＳＢと円筒管２０の内壁により形成された円筒状空間ＳＡとが、加熱処理部１４の末端部にて合流されており、ガス導入部１２によって環状空間ＳＢに導入された排ガスについても、環状空間ＳＢの基端部から末端部へ向けて一方向に通過する。この際、環状空間ＳＢを通過する排ガスについても、主にコイルケース２６からの輻射熱を受けて熱分解処理される。そして、排ガス導入部１２の自動バルブ３４を切替えることにより、必要に応じ分岐管３２ａ、３２ｂの一方若しくは双方に対し、選択的に排ガスを供給することで、円筒管２０の内壁により形成された円筒状空間ＳＡと、円筒状ハウジング２８とコイルケース２６との間に形成された環状空間ＳＢとの一方又は双方で、排ガスの熱処理を行うことができる。
【００４９】
例えば、通常は円筒管２０の内壁により形成された円筒状空間ＳＡにのみ排ガスを導入して熱分解処理を行い、生成物の堆積等によって円筒状空間ＳＡの排ガスの流通量が減少したような場合（このとき、加熱処理部１４の圧力上昇が生じる。）には、環状空間ＳＢにも排ガスを導入して平行して熱処理を行うことで、処理能力の低下を防ぐものである。又、排ガス量が急激に増加するような場合にも、円筒状空間ＳＡ及び環状空間ＳＢの双方に排ガスを導入することで、迅速に処理能力を高めることができる。
【００５０】
しかも、排ガス処理装置１０は、環状空間部ＳＢにおいても、排ガスが旋回流となって流れることで、排ガスの加熱時間が十分に確保され、排ガス導入部１２から導入される排ガス量が急激に増加するような場合であっても、必要な分解能力が確保される。
具体的には、円筒状ハウジング２０の内壁に設けられた螺旋状の案内板３０によって、環状空間ＳＢ内部の排ガスに旋回流を作り出す整流手段が構成されていることから、加熱処理部１４の環状空間ＳＢにおいて、その基端部から末端部へ向けて排ガスが一方向に通過する際に、排ガスが螺旋状の案内板３０に倣って流れ、排ガスに旋回流が形成される。よって、環状空間ＳＢにおいても、排ガスの加熱時間が十分に確保され、排ガス導入部１２から導入される排ガス量が急激に増加するような場合であっても、必要な分解能力が確保される。
【００５１】
なお、本発明の実施の形態に係る排ガス処理装置１０は、円筒管２０が上下方向に延設されていることにより、加熱処理工程における、排ガス導入部１２から、加熱処理部１４、更に水処理部１６へと至る排ガスや、排ガスが加熱処理されて生成される粉体及びガスは、円筒管ＳＡおよび環状空間ＳＢ内を通過する過程において、円滑に加熱処理されるものとなる。
【００５２】
又、排ガス処理装置１０は、半導体製造工程において排出されるプロセスガスとクリーニングガスとが、吸気配管３６から排ガス導入部１２を経由し、加熱処理部１４に対し交互に供給される。そして、プロセスガスの熱処理において生成され、加熱処理部１４の下部に付着するＳｉＯ２等の堆積物は、クリーニングガスの熱処理において生成されるフッ素等のハロゲンガスで再分解されることで、減量される。すなわち、頻繁に排ガスの処理を停止して機械的に堆積物の除去を行う必要もなく、排ガスの処理作業を長期にわたり連続して行うことが可能となる。
【００５３】
又、排ガス処理装置１０は、冷却水供給手段４６から冷却水が無蓋円環状の冷却水環流プール３８へと供給され、冷却水環流プール３８から冷却水はオーバーフローして、垂直円管４２を伝って循環タンク４０へと垂下する。この際に、冷却水は冷却水環流プール３８から旋回状態でオーバーフローすることで、垂直円管４２が均等な濡れ壁状態に保持される。よって、排ガスが加熱処理部１４にて加熱処理されて生成される粉体及びガスが、垂直円管４２に付着、堆積することを防ぐことができる。そして、垂直円管４２を流れる高温のガス及び粉体を、シャワーヘッド４４から噴射される冷却水によって冷却すると共に、未反応ガスについて加水分解、気液分離し、粉体については冷却水により捕獲して、粉体分離する。しかも、シャワーヘッド４４から供給され、未反応ガスや粉体を捕獲した冷却水は、垂直円管４２を伝ってオーバーフローする冷却水と合流することによって、飛散することなく冷却水の循環タンク４０へと送られることとなる。更に、垂直円管４２に噴射される水も旋回水流となり、垂直円管４２を流れる高温のガス及び粉体を効率的に冷却すると共に、未反応ガスを効率的に加水分解し、粉体を効率的に除去することができる。
【００５４】
又、排ガス処理装置１０は、冷却水の循環タンク４０内に貯留された水、即ち、循環水を冷却水として再利用するものである。具体的には、冷却水の循環タンク４０に設けられたスラッジ回収堰４０ａによって、冷却水に含まれる粉体が重力分離され、スラッジ回収堰４０ａをオーバーフローした冷却水は、冷却水供給手段４６により、冷却水として再利用される。なお、冷却水供給手段４６は、新水配管６４から新水の供給を受けるための新水導入管路（新水分岐管）７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄも備えており、適宜、通常の加熱分解処理工程にも用いることが可能である。
又、冷却水の循環タンク４０の内部において、垂直円管４２から流入するガスに対し、シャワーヘッド５２から冷却水を噴射することにより、垂直円管４２から流入するガスに残存する未反応ガスや粉体を更に洗浄し、循環タンク４０内部においても気液分離及び粉体分離を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態に係る排ガス処理装置の外観図である。
【図２】図１に示される排ガス処理装置の内部構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０：排ガス処理装置、１２：排ガス導入部、１４：加熱処理部、１６：水処理部、１８：最終処理部、２０：円筒管、２２：電磁誘導加熱手段、２２ａ：円筒状の電磁コイル、２４：整流手段、２６：コイルケース、２８：円筒状ハウジング、３０：整流手段、３２ａ、３２ｂ：分岐配管、３４：自動バルブ、３８：冷却水環流プール、４０：冷却水の循環タンク、４０ａ：スラッジ回収堰、４２：垂直円管、  ４４、５２：シャワーヘッド、４６：冷却水供給手段、ＳＡ：円筒状空間、ＳＢ：環状空間
【図１】
2009008333.tif 000003
【図２】
2009008333.tif 000004