JP2014082460A - ガスの処理装置、ガスの処理カートリッジ及びガスの処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた処理能力を有するガスの処理装置を提供する。
【解決手段】ガスの処理装置１は、導入口１１と、排出口１２と、処理室１３とを備える。導入口１１から、被処理ガスが導入される。排出口１２から、処理済みのガスが排出される。処理室１３は、導入口１１と排出口１２とに接続されている。処理室１３には、被処理ガスを処理する処理剤が配されている。処理室１３は、上流側部分１３ａと、下流側部分１３ｂと、中間部１３ｃとを有する。下流側部分１３ｂは、上流側部分１３ａよりも排出口１２側に位置している。下流側部分１３ｂには、処理剤が配されている。中間部１３ｃは、上流側部分１３ａと下流側部分１３ｂとを接続している。中間部１３ｃにおける流路面積が上流側部分１３ａ及び下流側部分１３ｂにおける流路面積よりも大きい。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体、液晶製造プロセスにおいて排出されるドライエッチング排気ガスなどのガスの処理装置、ガスの処理カートリッジ及びガスの処理方法に関するものである。

近年、排気ガスによる環境負荷を低減するために、排気ガスに対する規制が厳しくなってきている。これに伴い、排気ガスの処理方法が種々提案されている（例えば、特許文献１等を参照。）。

特開平８−１８６０６６号公報

ガスの処理装置の処理能力を向上したいという要望がある。

本発明の主な課題は、優れた処理能力を有するガスの処理装置を提供することにある。

本発明に係るガスの処理装置は、導入口と、排出口と、処理室とを備える。導入口から、被処理ガスが導入される。排出口から、処理済みのガスが排出される。処理室は、導入口と排出口とに接続されている。処理室には、被処理ガスを処理する処理剤が配されている。処理室は、上流側部分と、下流側部分と、中間部とを有する。下流側部分は、上流側部分よりも排出口側に位置している。下流側部分には、処理剤が配されている。中間部は、上流側部分と下流側部分とを接続している。中間部における流路面積が上流側部分及び下流側部分のそれぞれにおける流路面積よりも大きい。

本発明に係るガスの処理カートリッジは、導入口と、排出口と、処理室とを備える。導入口から、被処理ガスが導入される。排出口から、処理済みのガスが排出される。処理室は、導入口と排出口とに接続されている。処理室には、被処理ガスを処理する処理剤が配されている。処理室は、上流側部分と、下流側部分と、中間部とを有する。下流側部分は、上流側部分よりも排出口側に位置している。下流側部分には、処理剤が配されている。中間部は、上流側部分と下流側部分とを接続している。中間部における流路面積が上流側部分及び下流側部分のそれぞれにおける流路面積よりも大きい。

本発明に係るガスの処理方法では、上記ガスの処理装置を用いてガスを処理する。

本発明によれば、優れた処理能力を有するガスの処理装置を提供する。

第１の実施形態に係るガスの処理装置の模式的側面図である。 第１の実施形態に係るガスの処理装置の模式的側面図である。 第２の実施形態に係るガスの処理装置の模式的側面図である。

（第１の実施形態）
図１及び図２に示されるガスの処理装置１は、例えば、人体や環境等に有毒な成分を含むガスを処理し、無害化するための装置である。処理装置１は、粉体を含まない被処理ガスに加え、粉体を含む被処理ガスも好適に処理し得る。従って、処理装置１は、例えば、アルミニウム膜等のドライエッチング装置から排出される、三塩化ホウ素などのハロゲン化合物を含むガスを処理するために好適に用いられる。

ガスの処理装置１への被処理ガスの供給量は、例えば、１Ｌ／分〜２０００Ｌ／分であることが好ましく、５Ｌ／分〜１０００Ｌ／分であることがより好ましい。ガスの処理装置１に供給される被処理ガスの温度は、１５０℃以下であることが好ましく、１００℃以下であることがより好ましい。

処理装置１は、筐体と、筐体内に収容されたガスの処理カートリッジ１０を備えている。この処理カートリッジ１０によりガスの処理が行われる。処理カートリッジ１０は、導入口１１と、排出口１２と、処理室１３とを有する。導入口１１及び排出口１２は、それぞれ、処理室１３に接続されている。処理対象である被処理ガスは、導入口１１から処理室１３に導入される。被処理ガスは、処理室１３において処理される。処理済みのガスは、排出口１２を経由して処理室１３から排出される。本実施形態では、導入口１１が処理室１３の下方に設けられている。排出口１２は、処理室１３の上方に設けられている。もっとも、本発明は、この構成に限定されない。処理室の上方に導入口を設け、下方に排出口を設けてもよい。

処理室１３には、処理剤が配されている。具体的には、処理室１３には、処理剤を含む処理粒子１４が配されている。処理剤は、被処理ガスを処理するための薬剤である。具体的には、処理剤は、被処理ガスに含まれる有害物質の濃度を低減させる。

処理室１３に流入した被処理ガスは、処理粒子１４に含まれる処理剤によって処理される。その結果、有害物質などの特定の物質の濃度が低減された処理済みガスが生成される。処理済みガスは、排出口１２を経由して処理カートリッジ１０の外部に排出される。

処理剤は、例えば、被処理ガス中に含まれる、濃度を低減させようとする物質を吸着する吸着剤であってもよいし、濃度を低減させようとする物質と反応する反応剤、濃度を限定させようとする物質を反応させる触媒等であってもよい。処理剤は、吸着剤、反応剤及び触媒のうちの少なくとも２つを含んでいてもよい。処理剤は、被処理ガスの種類に応じて適宜選択することができる。吸着剤の具体例としては、例えば、ゼオライト、活性炭、活性白土、酸化鉄、水酸化カルシウム活性炭、添着活性炭（酸化銅及び酸化亜鉛の少なくとも一方が担持された活性炭）等が挙げられる。反応剤の具体例としては、例えば、酸化鉄、酸化マンガン等が挙げられる。好ましく用いられる酸化鉄の具体例としては、例えば、酸化鉄（ＩＩ）（ＦｅＯ）、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ_２Ｏ_３）等が挙げられる。好ましく用いられる酸化マンガンの具体例としては、例えば、一酸化マンガン（ＭｎＯ）、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）、四酸化三マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）、七酸化二マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_７）等が挙げられる。触媒の具体例として、例えば、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ）等が挙げられる。

処理室１３は、上流側部分１３ａと、下流側部分１３ｂと、中間部１３ｃとを有する。上流側部分１３ａと下流側部分１３ｂとのそれぞれには、処理剤を含む処理粒子１４が配されている。具体的には、上流側部分１３ａには処理粒子１４ａが充填されている。下流側部分１３ｂには、処理粒子１４ｂが充填されている。中間部１３ｃには、処理剤が実質的に配されていない。中間部１３ｃは、中空である。

下流側部分１３ｂは、上流側部分１３ａよりも排出口１２側に配されている。中間部１３ｃは、上流側部分１３ａと下流側部分１３ｂとを接続している。上流側部分１３ａと導入口１１との間には、中空の導入室１８が設けられている。導入室１８と上流側部分１３ａとは、第１の仕切り板１５により仕切られている。第１の仕切り板１５には、複数の貫通孔１５ａが設けられている。具体的には、第１の仕切り板１５は、パンチングメタルにより構成されている。貫通孔１５ａによって導入室１８と上流側部分１３ａとが接続されている。貫通孔１５ａの直径は、上流側部分１３ａに配された処理粒子１４ａの粒子径よりも小さい。このため、貫通孔１５ａを経由して処理粒子１４ａが導入室１８に移動することが抑制されている。

中空の中間部１３ｃと、処理粒子１４ａが充填された上流側部分１３ａとは、第２の仕切り板１６によって仕切られている。第２の仕切り板１６には、複数の貫通孔１６ａが設けられている。具体的には、第２の仕切り板１６は、パンチングメタルにより構成されている。貫通孔１６ａによって上流側部分１３ａと中間部１３ｃとが接続されている。貫通孔１６ａの直径は、上流側部分１３ａに配された処理粒子１４ａの粒子径よりも小さい。このため、貫通孔１６ａを経由して処理粒子１４ａが中間部１３ｃに移動することが抑制されている。

中間部１３ｃと下流側部分１３ｂとは、第３の仕切り板１７によって仕切られている。第３の仕切り板１７には、複数の貫通孔１７ａが設けられている。具体的には、第３の仕切り板１７は、パンチングメタルにより構成されている。貫通孔１７ａによって中間部１３ｃと下流側部分１３ｂとが接続されている。貫通孔１７ａの直径は、下流側部分１３ｂに配された処理粒子１４ｂの粒子径よりも小さい。このため、貫通孔１７ａを経由して処理粒子１４ｂが中間部１３ｃに移動することが抑制されている。

なお、貫通孔１５ａ、１６ａ、１７ａの直径は、それぞれ、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができる。

ところで、処理装置の被処理ガスの処理可能量は、設けられた処理剤の量が多いほど多くなる。このため、通常は、処理室の全体に処理剤を充填することが好ましいと考えられる。しかしながら、本発明者らは、鋭意研究の結果、処理室の全体に処理剤を充填した場合、被処理ガスは、処理剤が充填された処理室全体を均一に流れず、処理室の一部のみを流れる傾向にあることを見出した。被処理ガスが処理室の一部のみを通過した場合、被処理ガスが通過した部分に位置していた処理剤のみがガスの処理に貢献し、それ以外の部分に位置していた処理剤は、ガスの処理に貢献しない。

処理装置１では、中間部１３ｃが中空である。このため、中間部１３ｃにおける流路面積が、上流側部分１３ａ及び下流側部分１３ｂのそれぞれにおける流路面積よりも大きい。よって、上流側部分１３ａを通過したガスは、中間部１３ｃで一旦滞留する。従って、下流側部分１３ｂ全体に被処理ガスが高い均一性で供給される。よって、処理剤の利用効率が高い。従って、優れた処理能力を実現することができる。

より優れた処理能力を実現する観点からは、中間部１３ｃにおける流路面積が、上流側部分１３ａ及び下流側部分１３ｂのそれぞれにおける流路面積の０．０２倍以上であることが好ましく、０．０４倍以上であることがより好ましい。中間部１３ｃにおける流路面積は、上流側部分１３ａ及び下流側部分１３ｂのそれぞれにおける流路面積の０．２倍以下であることが好ましい。

より優れた処理能力を実現する観点からは、ガスの流れる方向において（図２における上向き方向において）、上流側部分１３ａの寸法（厚み）が、下流側部分１３ｂの寸法（厚み）よりも小さいことが好ましく、下流側部分１３ｂの寸法の０．５倍以下であることがより好ましく、０．１倍以下であることがさらに好ましい。

さらに優れた処理能力を実現する観点からは、貫通孔１６ａを有する仕切り板１６を設けることが好ましい。仕切り板１６を設けることにより、仕切り板１６が設けられた領域と中間部１３ｃとの境界において被処理ガスの流速の低下率がより大きくなる。従って、被処理ガスが中間部１３ｃにおいてさらに滞留しやすくなるためである。

なお、中間部１３ｃは、被処理ガスを一旦滞留できるものであればよい。このため、中間部１３ｃが中空である必要は必ずしもない。中間部１３ｃにおける流路面積が、上流側部分１３ａ及び下流側部分１３ｂのそれぞれにおける流路面積よりも大きい限りにおいて、中間部１３ｃに部材が配されていてもよい。例えば、中間部１３ｃに処理粒子１４が配されていてもよい。その場合、中間部１３ｃに配された処理粒子１４の平均粒子径は、上流側部分１３ａに配された処理粒子１４ａの平均粒子径よりも大きいことが好ましく、上流側部分１３ａに配された処理粒子１４ａの平均粒子径の２倍以上であることがより好ましく、１０倍以上であることがさらに好ましい。また、中間部１３ｃに、発泡材のような連続気泡を有する多孔質体が設けられていてもよい。

上流側部分１３ａは、中間部１３ｃに被処理ガスを一旦滞留させる機能を有していればよく、被処理ガスの処理能力を有している必要は必ずしもない。従って、上流側部分１３ａには、処理剤を含まない粒子が充填されていてもよい。もっとも、処理装置１に含まれる処理剤の量を多くすることにより処理能力を高める観点からは、上流側部分１３ａに処理剤が含まれていることが好ましい。

ところで、被処理ガスが粉体を含む場合、被処理ガスに含まれる粉体によって処理室１３において目詰まりが生じる虞がある。処理装置１では、上流側部分１３ａが設けられているため、下流側部分１３ｂに粉体が到達することが抑制されている。このため、被処理ガスが主として処理される下流側部分１３ｂにおいて目詰まりが生じることが抑制されている。目詰まりの発生をより効果的に抑制する観点からは、上流側部分１３ａに充填された処理粒子１４ａの平均粒子径が、下流側部分１３ｂに充填された処理粒子１４ｂの平均粒子径よりも大きいことが好ましく、下流側部分１３ｂに充填された処理粒子１４ｂの平均粒子径の２倍〜４０倍であることがより好ましく、４倍〜２０倍であることがさらに好ましい。

具体的には、処理粒子１４ａの平均粒子径は、１ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましく、２ｍｍ〜１０ｍｍであることがより好ましい。処理粒子１４ｂの平均粒子径は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、１ｍｍ〜５ｍｍであることがより好ましい。

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係るガスの処理装置１ａの模式的側面図である。

上記第１の実施形態に係るガスの処理装置１では、処理室１３が直線状に設けられている。具体的には、上流側部分１３ａと中間部１３ｃと下流側部分１３ｂとが直線状に配列されている。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図３に示されるガスの処理装置１ａのように、上流側部分１３ａ、中間部１３ｃ及び下流側部分１３ｂが非直線状に設けられていてもよい。処理装置１ａでは、上流側部分１３ａにおけるガスの流れる方向と、下流側部分１３ｂにおけるガスの流れる方向とが相互に異なっている。具体的には、処理装置１ａでは、上流側部分１３ａにおけるガスの流れる方向と、下流側部分１３ｂにおけるガスの流れる方向とが逆となっている（１８０°異なっている。）。このような場合であっても、下流側部分１３ｂに高い均一性で被処理ガスを供給することができる。従って、優れた処理能力を実現することができる。

（その他の変形例）
ガスの処理装置において、処理室は、処理剤が配された部分を３つ以上有していてもよい。その場合、最も被処理ガスの導入側に位置する部分における処理粒子の平均粒子径が、その部分の下流側に隣接して設けられた部分における処理粒子の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。

１：処理装置
１０：処理カートリッジ
１１：導入口
１２：排出口
１３：処理室
１３ａ：上流側部分
１３ｂ：下流側部分
１３ｃ：中間部
１４、１４ａ、１４ｂ：処理粒子
１５：第１の仕切り板
１６：第２の仕切り板
１７：第３の仕切り板
１５ａ、１６ａ、１７ａ：貫通孔
１８：導入室

Claims (10)

1. 被処理ガスが導入される導入口と、処理済みのガスが排出される排出口と、前記導入口と前記排出口とに接続されており、前記被処理ガスを処理する処理剤が配された処理室とを備え、
   前記処理室は、
   上流側部分と、
   前記上流側部分よりも前記排出口側に位置しており、前記処理剤が配された下流側部分と、
   前記上流側部分と前記下流側部分とを接続している中間部と、
   を有し、
   前記中間部における流路面積が前記上流側部分及び下流側部分のそれぞれにおける流路面積よりも大きい、ガスの処理装置。
2. 前記中間部が中空である、請求項１に記載のガスの処理装置。
3. 前記上流側部分に前記処理剤が充填されている、請求項１または２に記載のガスの処理装置。
4. ガスの流れる方向において、前記上流側部分の寸法が、前記下流側部分の寸法よりも小さい、請求項３に記載のガスの処理装置。
5. 前記上流側部分及び下流側部分のそれぞれには、前記処理剤を含む処理粒子が充填されており、
   前記上流側部分における前記処理粒子の平均粒子径が、前記下流側部分における処理粒子の平均粒子径よりも大きい、請求項３または４に記載のガスの処理装置。
6. 前記上流側部分と前記中間部との間に配されており、前記上流側部分と前記中間部とを接続する貫通孔が設けられた仕切り板をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
7. 前記被処理ガスが粉体を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
8. 前記上流側部分におけるガスの流れる方向と前記下流側部分におけるガスの流れる方向とが相互に異なる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
9. 被処理ガスが導入される導入口と、処理済みのガスが排出される排出口と、前記導入口と前記排出口とに接続されており、前記被処理ガスを処理する処理剤が配された処理室とを備え、
   前記処理室は、
   上流側部分と、
   前記上流側部分よりも前記排出口側に位置しており、前記処理剤が配された下流側部分と、
   前記上流側部分と前記下流側部分とを接続している中間部と、
   を有し、
   前記中間部における流路面積が前記上流側部分及び下流側部分のそれぞれにおける流路面積よりも大きい、ガスの処理カートリッジ。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のガスの処理装置を用いてガスを処理する、ガスの処理方法。

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