JP2003340242A - ガス処理装置と方法 - Google Patents
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス処理装置、およびガス処理方法に関し、
ガス処理の新規な技術を提供する。 【解決手段】 ガス処理装置は、電気的絶縁体で形成さ
れ、内部にガス流路を画定する第１パイプと、少なくと
も一部発泡金属で形成され、前記第１パイプ内に配置さ
れた内部電極と、前記第１パイプ外で前記内部電極の少
なくとも発泡金属部に対向するように配置された第１外
部電極と、前記第１パイプ内のガス流路内に担持された
光触媒と、を有する。発泡金属層の採用により,ガスの
流れとプラズマ発光とを内部電極を通過して導くことが
できる。光触媒により,分解反応が促進される。
ガス処理の新規な技術を提供する。 【解決手段】 ガス処理装置は、電気的絶縁体で形成さ
れ、内部にガス流路を画定する第１パイプと、少なくと
も一部発泡金属で形成され、前記第１パイプ内に配置さ
れた内部電極と、前記第１パイプ外で前記内部電極の少
なくとも発泡金属部に対向するように配置された第１外
部電極と、前記第１パイプ内のガス流路内に担持された
光触媒と、を有する。発泡金属層の採用により,ガスの
流れとプラズマ発光とを内部電極を通過して導くことが
できる。光触媒により,分解反応が促進される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明はガス処理装置、お
よびガス処理方法に関し、特に、制限的ではないが、環
境に影響を与えるガスを含む廃棄ガスを処理するのに適
したガス処理装置およびガス処理方法に関する。
よびガス処理方法に関し、特に、制限的ではないが、環
境に影響を与えるガスを含む廃棄ガスを処理するのに適
したガス処理装置およびガス処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】 本発明者および共同研究者は、常温、
常圧（大気圧）でプラズマを発生させ、触媒作用の下に
処理対象ガスの化学反応を生じさせるプラズマ促進触媒
技術（plasma-assisted catalytic technology, ＰＡＣ
Ｔ）を開発してきた（ＵＳＰ５,４７４,７４７（特公平
８−２２３６７）、ＵＳＰ６、０２７、６１７他）。
常圧（大気圧）でプラズマを発生させ、触媒作用の下に
処理対象ガスの化学反応を生じさせるプラズマ促進触媒
技術（plasma-assisted catalytic technology, ＰＡＣ
Ｔ）を開発してきた（ＵＳＰ５,４７４,７４７（特公平
８−２２３６７）、ＵＳＰ６、０２７、６１７他）。
【０００３】半導体装置製造などの産業分野において
は,プロセス中に各種ガスが用いられ,使用後のガスは廃
棄されている。廃棄するガスが有害である場合は、無害
化した後廃棄することが望まれる。さらに直接ないし短
期的には有害でなくても長期的に蓄積されると、地球温
暖化等の環境への影響を生じ、廃棄量を減少することが
望まれるＣＯ2、フルオロカーボン等のガスもある。
は,プロセス中に各種ガスが用いられ,使用後のガスは廃
棄されている。廃棄するガスが有害である場合は、無害
化した後廃棄することが望まれる。さらに直接ないし短
期的には有害でなくても長期的に蓄積されると、地球温
暖化等の環境への影響を生じ、廃棄量を減少することが
望まれるＣＯ2、フルオロカーボン等のガスもある。
【０００４】半導体装置製造において、エッチングにフ
ルオロカーボンが用いられる。ＣＦ 4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8
等のフルオロカーボンは高い地球温暖化係数（ＧＷＰ
値：Ｇｌｏｂａｌ Ｗａｒｍｉｎｇ Ｐｏｔｅｎｔｉａ
ｌ）を有することが知られている。窒素希釈などにより
直接人体に害を与えない濃度としても、大気中に蓄積さ
れると地球規模で環境に与える影響は大きい。
ルオロカーボンが用いられる。ＣＦ 4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8
等のフルオロカーボンは高い地球温暖化係数（ＧＷＰ
値：Ｇｌｏｂａｌ Ｗａｒｍｉｎｇ Ｐｏｔｅｎｔｉａ
ｌ）を有することが知られている。窒素希釈などにより
直接人体に害を与えない濃度としても、大気中に蓄積さ
れると地球規模で環境に与える影響は大きい。
【０００５】従来、ＣＦ4をＯ2、Ｈ2Ｏ存在下、減圧下
でプラズマ処理し、ＣＯ2とＨＦに変換する技術や、Ｃ
Ｆ4をＣａ（ＯＨ）2存在下、大気圧下でプラズマ処理
し、ＣＯ 2、ＨＦ、ＣａＦ2に変換する技術などが提案さ
れている。
でプラズマ処理し、ＣＯ2とＨＦに変換する技術や、Ｃ
Ｆ4をＣａ（ＯＨ）2存在下、大気圧下でプラズマ処理
し、ＣＯ 2、ＨＦ、ＣａＦ2に変換する技術などが提案さ
れている。
【０００６】これらの技術も未だ完成されたものとは言
えない。より簡便に、高い変換効率でフルオロカーボン
を環境に対しても無害化することが望まれている。
えない。より簡便に、高い変換効率でフルオロカーボン
を環境に対しても無害化することが望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ガス
処理の新規な技術を提供することである。本発明の他の
目的は、変換効率の高い新規なガス処理技術を提供する
ことである。
処理の新規な技術を提供することである。本発明の他の
目的は、変換効率の高い新規なガス処理技術を提供する
ことである。
【０００８】本発明のさらに他の目的は、目的に合わせ
ＰＡＣＴをさらに改善することである。
ＰＡＣＴをさらに改善することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の１観点によれ
ば、電気的絶縁体で形成され、内部にガス流路を画定す
る第１パイプと、少なくとも一部発泡金属で形成され、
前記第１パイプ内に配置された内部電極と、前記発泡金
属に対向するように前記第１パイプ外側表面上に配置さ
れた第１外部電極と、前記第１パイプ内のガス流路内に
担持された光触媒と、を有するガス処理装置が提供され
る。
ば、電気的絶縁体で形成され、内部にガス流路を画定す
る第１パイプと、少なくとも一部発泡金属で形成され、
前記第１パイプ内に配置された内部電極と、前記発泡金
属に対向するように前記第１パイプ外側表面上に配置さ
れた第１外部電極と、前記第１パイプ内のガス流路内に
担持された光触媒と、を有するガス処理装置が提供され
る。
【００１０】光触媒は、内部電極の内側、外側の少なく
とも一方に収容することが好ましい。内部電極の内側に
第２パイプを配置し、第１パイプと第２パイプとの間に
流路を画定してもよい。
とも一方に収容することが好ましい。内部電極の内側に
第２パイプを配置し、第１パイプと第２パイプとの間に
流路を画定してもよい。
【００１１】本発明の他の観点によれば、電気的絶縁体
で形成され、内部にガス流路を画定するパイプと、少な
くとも一部発泡金属で形成され、前記パイプ内に配置さ
れた内部電極と、前記内部発泡金属に対向するように前
記パイプ外側表面上に配置された外部電極と、前記パイ
プ内のガス流路内に担持された光触媒と、を有するガス
処理装置に処理対象のガスを常圧、常温で、少なくとも
一部前記発泡金属を介して流す工程と、前記内部電極と
前記外部電極との間に交流電圧を印加し、パイプの内側
のガスに大気圧プラズマを発生させる工程と、前記大気
圧プラズマによる発光を前記光触媒に照射し、触媒作用
による化学反応を生じさせる工程と、を含むガス処理方
法が提供される。
で形成され、内部にガス流路を画定するパイプと、少な
くとも一部発泡金属で形成され、前記パイプ内に配置さ
れた内部電極と、前記内部発泡金属に対向するように前
記パイプ外側表面上に配置された外部電極と、前記パイ
プ内のガス流路内に担持された光触媒と、を有するガス
処理装置に処理対象のガスを常圧、常温で、少なくとも
一部前記発泡金属を介して流す工程と、前記内部電極と
前記外部電極との間に交流電圧を印加し、パイプの内側
のガスに大気圧プラズマを発生させる工程と、前記大気
圧プラズマによる発光を前記光触媒に照射し、触媒作用
による化学反応を生じさせる工程と、を含むガス処理方
法が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１（Ａ）は,本発明の実施例に
よるガス処理装置を概略的に示す断面図である。石英菅
１１は、ガス流路を画定する反応容器である。石英以外
の絶縁材料、たとえばセラミクスを用いることもでき
る。化学的安定性、洗浄の容易性等を考慮して材料を選
択するのが望ましい。
よるガス処理装置を概略的に示す断面図である。石英菅
１１は、ガス流路を画定する反応容器である。石英以外
の絶縁材料、たとえばセラミクスを用いることもでき
る。化学的安定性、洗浄の容易性等を考慮して材料を選
択するのが望ましい。
【００１３】石英管１１内部には、内部電極１２ｈが配
置されている。内部電極１２ｈは、中央部１２ｐと、引
出部１２ｓとを含む。中央部１２ｐはパイプ状に巻いた
発泡（有孔）金属膜で形成され、通気性、光透過性を有
する。引出部１２ｓは、気密性を有するパイプで形成さ
れている。石英管１１の外部には、内部電極の中央部１
２ｐと対向するように良導電性金属の外部電極１３が配
置されている。外部電極１３は、好ましくは石英管１１
に密着して巻回されている。
置されている。内部電極１２ｈは、中央部１２ｐと、引
出部１２ｓとを含む。中央部１２ｐはパイプ状に巻いた
発泡（有孔）金属膜で形成され、通気性、光透過性を有
する。引出部１２ｓは、気密性を有するパイプで形成さ
れている。石英管１１の外部には、内部電極の中央部１
２ｐと対向するように良導電性金属の外部電極１３が配
置されている。外部電極１３は、好ましくは石英管１１
に密着して巻回されている。
【００１４】発泡金属膜１２ｐのパイプ内には、光触媒
１４が収納されている。内部電極１２ｈの内部空間にお
いて、光触媒１４の両端には、メッシュ等の光触媒抑え
１５が配置されている。発泡金属の中央部１２ｐの内側
空間の途中にはガス流を堰き止める流れ止め部材１６が
配置されている。
１４が収納されている。内部電極１２ｈの内部空間にお
いて、光触媒１４の両端には、メッシュ等の光触媒抑え
１５が配置されている。発泡金属の中央部１２ｐの内側
空間の途中にはガス流を堰き止める流れ止め部材１６が
配置されている。
【００１５】図１（Ｂ）は、光触媒１４の構成例を示
す。光触媒１４は、シリカゲル（酸化シリコン）と酸化
チタンとの混合物で構成された球状体である。酸化チタ
ン、特にアナターゼ相の酸化チタンは、光触媒効果を有
することが知られている。球状体中央部１４ｃは酸化シ
リコンリッチな組成であり、球状体外側部分１４ｓは酸
化チタンリッチな組成である。光触媒１４は可視光、近
紫外線に対して透明である。光触媒の粒径は、たとえば
４５μｍ〜３ｍｍの範囲で選択することができる。例え
ば直径２ｍｍの光触媒を内部電極内１２ｈに担持する。
す。光触媒１４は、シリカゲル（酸化シリコン）と酸化
チタンとの混合物で構成された球状体である。酸化チタ
ン、特にアナターゼ相の酸化チタンは、光触媒効果を有
することが知られている。球状体中央部１４ｃは酸化シ
リコンリッチな組成であり、球状体外側部分１４ｓは酸
化チタンリッチな組成である。光触媒１４は可視光、近
紫外線に対して透明である。光触媒の粒径は、たとえば
４５μｍ〜３ｍｍの範囲で選択することができる。例え
ば直径２ｍｍの光触媒を内部電極内１２ｈに担持する。
【００１６】本光触媒は前述のＨ2Ｏ存在下の時に水分
吸着（吸蔵）作用も共存し得る。この水分がＰＦＣ分解
の促進（具体的には、ＨＦの生成に寄与）効果ともなり
得る。
吸着（吸蔵）作用も共存し得る。この水分がＰＦＣ分解
の促進（具体的には、ＨＦの生成に寄与）効果ともなり
得る。
【００１７】光触媒の球状体には、多数の細孔が形成さ
れ、細孔表面には酸化チタンリッチな組成が現れてい
る。従って、酸化チタンの露出面積はきわめて大きい。
このような光触媒は、たとえば新東Ｖセラックス株式会
社（豊川市）から入手することができる。
れ、細孔表面には酸化チタンリッチな組成が現れてい
る。従って、酸化チタンの露出面積はきわめて大きい。
このような光触媒は、たとえば新東Ｖセラックス株式会
社（豊川市）から入手することができる。
【００１８】図１（Ｃ）は、内部電極の中央部１２ｐを
形成する発泡金属の概略平面図である。発泡金属層２９
は、多数の開口部（貫通孔）を有し、ガスや光が発泡金
属層を通過することができる。例えば、開口率は９０％
以上である。
形成する発泡金属の概略平面図である。発泡金属層２９
は、多数の開口部（貫通孔）を有し、ガスや光が発泡金
属層を通過することができる。例えば、開口率は９０％
以上である。
【００１９】素材は、たとえばＮｉ，Ｎｉ−Ｃｕ合金、
Ｃｕ，ステンレススチール（ＳＵＳ３１６Ｌ）等であ
る。その他、触媒作用が高いＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金
属や、Ｆｅ等を用いることもできる。合金を含むＣｕ、
Ｆｅや．ステンレススチール等の芯材の表面をＡｕ，Ｐ
ｔ，Ｐｄ，Ｎｉ等の化学的に活性な触媒作用を有する金
属で覆った構成を用いてもよい。
Ｃｕ，ステンレススチール（ＳＵＳ３１６Ｌ）等であ
る。その他、触媒作用が高いＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金
属や、Ｆｅ等を用いることもできる。合金を含むＣｕ、
Ｆｅや．ステンレススチール等の芯材の表面をＡｕ，Ｐ
ｔ，Ｐｄ，Ｎｉ等の化学的に活性な触媒作用を有する金
属で覆った構成を用いてもよい。
【００２０】図１（Ｄ）は、内部電極の中央部１２ｐと
内部電極の引出部１２ｓとの接続例を示す。パイプ状の
内部電極引出し部１２ｓの外周上に発泡金属層２９が巻
き付けられ、内部電極の中央部１２ｐを構成する。発泡
金属層の巻回回数は例えば３であるが、任意に増減する
ことができる。
内部電極の引出部１２ｓとの接続例を示す。パイプ状の
内部電極引出し部１２ｓの外周上に発泡金属層２９が巻
き付けられ、内部電極の中央部１２ｐを構成する。発泡
金属層の巻回回数は例えば３であるが、任意に増減する
ことができる。
【００２１】図１（Ａ）において、内部電極１２ｈの両
端は、石英管１１の外部に延在し、ガス供給系、ガス排
出系に接続される。図中左側に示すように、石英管１１
端部には、外表面に雄ねじを形成した環状シール２１が
嵌め込まれ、内表面に雌ねじを形成したピンチ２２によ
って気密に締め込まれる。環状シール２１の貫通孔には
内部電極の引出部１２ｓが通っている。内部電極の引出
部１２ｓと環状シール２１との間にも上述同様の気密構
造が形成されている。石英管１１の他端にも同様のシー
ル構造が設けられている。
端は、石英管１１の外部に延在し、ガス供給系、ガス排
出系に接続される。図中左側に示すように、石英管１１
端部には、外表面に雄ねじを形成した環状シール２１が
嵌め込まれ、内表面に雌ねじを形成したピンチ２２によ
って気密に締め込まれる。環状シール２１の貫通孔には
内部電極の引出部１２ｓが通っている。内部電極の引出
部１２ｓと環状シール２１との間にも上述同様の気密構
造が形成されている。石英管１１の他端にも同様のシー
ル構造が設けられている。
【００２２】このような構成により,気密なガス流路が
画定される。内部電極１２ｈと石英管１１内壁との間に
は、たとえば約１ｍｍ程度の所定の間隙が形成される。
この間隙は、プラズマ発生可能な空間１７を画定する。
画定される。内部電極１２ｈと石英管１１内壁との間に
は、たとえば約１ｍｍ程度の所定の間隙が形成される。
この間隙は、プラズマ発生可能な空間１７を画定する。
【００２３】内部電極１２ｈ左側のガス導入部２４から
導入される処理対象ガスは、光触媒１４と接触した後、
流れ止め部材１６に遮られ、発泡金属の内部電極の中央
部１２ｐを通過して内部電極１２ｈと石英管１１との間
の空間１７に導出される。空間１７を流れるガスは、他
端のシールに遮られ、発泡金属の内部電極中央部１２ｐ
を通過し、内部電極１２ｈの内部空間で構成されるガス
排出部２５から排出される。すなわち、ガスは、内部電
極内の空間１８から内部電極外の空間１７に流れ、次に
内部電極内の空間１９へと流れる。
導入される処理対象ガスは、光触媒１４と接触した後、
流れ止め部材１６に遮られ、発泡金属の内部電極の中央
部１２ｐを通過して内部電極１２ｈと石英管１１との間
の空間１７に導出される。空間１７を流れるガスは、他
端のシールに遮られ、発泡金属の内部電極中央部１２ｐ
を通過し、内部電極１２ｈの内部空間で構成されるガス
排出部２５から排出される。すなわち、ガスは、内部電
極内の空間１８から内部電極外の空間１７に流れ、次に
内部電極内の空間１９へと流れる。
【００２４】内部電極１２ｈと外部電極１３との間に電
源２３から交流電圧、例えば１ｋＶｐ−ｐ等のｋＶオー
ダの電圧、１ｋＨｚ等のｋＨｚオーダの周波数の交流電
圧、を印加する。電圧印加に応じて、空間１７のガスに
グロー放電,グロー放電とアーク放電等が生じ,大気圧プ
ラズマが発生する。プラズマは、発光を伴う。発光した
光は内部電極１２ｈの開口を通って内部電極内の空間１
８、１９にも入る。光触媒１４も光を透過するので、光
触媒１４に広く光が照射される。処理対象ガスが、窒素
を含む場合、窒素のセカンドポジティブバンド（波長３
３７ｎｍ）の発光が生じ、光触媒１４を活性化する。
源２３から交流電圧、例えば１ｋＶｐ−ｐ等のｋＶオー
ダの電圧、１ｋＨｚ等のｋＨｚオーダの周波数の交流電
圧、を印加する。電圧印加に応じて、空間１７のガスに
グロー放電,グロー放電とアーク放電等が生じ,大気圧プ
ラズマが発生する。プラズマは、発光を伴う。発光した
光は内部電極１２ｈの開口を通って内部電極内の空間１
８、１９にも入る。光触媒１４も光を透過するので、光
触媒１４に広く光が照射される。処理対象ガスが、窒素
を含む場合、窒素のセカンドポジティブバンド（波長３
３７ｎｍ）の発光が生じ、光触媒１４を活性化する。
【００２５】図２（Ａ）は、窒素ガスの発光スペクトル
を示す。窒素のセカンドポジティブバンドの発光が認め
られる。図２（Ｂ）は、ＣＦ4とＮ2との混合ガスの発光
スペクトルを示す。図２（Ａ）と較べ、スペクトルの強
度分布は変化しているが、窒素のセカンドポジティブバ
ンドの発光が明瞭に認められる。フルオロカーボンと混
合した窒素ガスからも窒素のセカンドポジティブバンド
の発光が得られることが判る。
を示す。窒素のセカンドポジティブバンドの発光が認め
られる。図２（Ｂ）は、ＣＦ4とＮ2との混合ガスの発光
スペクトルを示す。図２（Ａ）と較べ、スペクトルの強
度分布は変化しているが、窒素のセカンドポジティブバ
ンドの発光が明瞭に認められる。フルオロカーボンと混
合した窒素ガスからも窒素のセカンドポジティブバンド
の発光が得られることが判る。
【００２６】図２（Ｃ）は、Ｃ4Ｆ8ガスを窒素ガスで約
０．１％に希釈し,図１（Ａ）に示す実施例のガス処理
装置で処理した結果を示す。７００秒強の放電により６
０％を大きく越える分解効率でＣ4Ｆ8が分解されたこと
が判る。なお,光触媒を用いなかった場合に得られた分
解効率は,高々約４０％弱であった。光触媒がＣ4Ｆ8の
分解を促進したことが判る。ガス処理の条件を詰めるこ
とによりさらに分解効率を向上できるであろう。９０％
以上の分解効率を得ることが望まれる。
０．１％に希釈し,図１（Ａ）に示す実施例のガス処理
装置で処理した結果を示す。７００秒強の放電により６
０％を大きく越える分解効率でＣ4Ｆ8が分解されたこと
が判る。なお,光触媒を用いなかった場合に得られた分
解効率は,高々約４０％弱であった。光触媒がＣ4Ｆ8の
分解を促進したことが判る。ガス処理の条件を詰めるこ
とによりさらに分解効率を向上できるであろう。９０％
以上の分解効率を得ることが望まれる。
【００２７】なお、Ｃ4Ｆ8ガスに対して高い分解効率が
得られたが,他のフルオロカーボンに対しても高い分解
効率が得られることが期待される。このガス処理は大気
圧下,常温で行え,簡便にかつエネルギ消費量を抑えて実
施することができる。
得られたが,他のフルオロカーボンに対しても高い分解
効率が得られることが期待される。このガス処理は大気
圧下,常温で行え,簡便にかつエネルギ消費量を抑えて実
施することができる。
【００２８】なお,発泡金属層も触媒作用を有するもの
を用いたが,発泡金属層は触媒作用を有さず,光触媒のみ
が触媒作用を有するものとすることも可能であろう。ま
た,発泡金属層の触媒作用と光触媒の触媒作用が相乗的
に働くようにすることも可能であろう。
を用いたが,発泡金属層は触媒作用を有さず,光触媒のみ
が触媒作用を有するものとすることも可能であろう。ま
た,発泡金属層の触媒作用と光触媒の触媒作用が相乗的
に働くようにすることも可能であろう。
【００２９】電極間に、正極性と負極性が交互に交代
し,両極性（交番）パルス列を構成するパルス電圧を印
加してもよい。パルス高を途中で変化させてもよい。例
えば,前半で高く,後半で低いパルス高を用いることも可
能であろう。
し,両極性（交番）パルス列を構成するパルス電圧を印
加してもよい。パルス高を途中で変化させてもよい。例
えば,前半で高く,後半で低いパルス高を用いることも可
能であろう。
【００３０】図１（Ｅ）に示すように、光触媒を発泡金
属の内部電極１２ｈと石英管１１との間に担持すること
も可能である。この場合,プラズマ発生空間に直接光触
媒が収容されるので,光触媒の機能をより積極的に発揮
させることが可能となろう。さらに、内部電極１２ｈの
内側空間と外側空間との両方に光触媒を配置することも
可能である。
属の内部電極１２ｈと石英管１１との間に担持すること
も可能である。この場合,プラズマ発生空間に直接光触
媒が収容されるので,光触媒の機能をより積極的に発揮
させることが可能となろう。さらに、内部電極１２ｈの
内側空間と外側空間との両方に光触媒を配置することも
可能である。
【００３１】図３は,本発明の他の実施例によるガス処
理装置の構成を概略的に示す断面図である。図１（Ａ）
の構成と同様の部材には同様の符号を付す。本実施例の
場合,石英管１１の内側にさらに他の石英管３１が配置
され,外側の石英管１１と共に,断面が環状のガス流路を
画定する。すなわち,本実施例においては２重管１１，
３１が,その間にガス流路を画定する。
理装置の構成を概略的に示す断面図である。図１（Ａ）
の構成と同様の部材には同様の符号を付す。本実施例の
場合,石英管１１の内側にさらに他の石英管３１が配置
され,外側の石英管１１と共に,断面が環状のガス流路を
画定する。すなわち,本実施例においては２重管１１，
３１が,その間にガス流路を画定する。
【００３２】石英管１１、３１の中間に発泡金属の内部
電極１２が配置されている。外側の石英管１１の外側表
面上には第１外部電極１３が配置され,内側の石英管３
１の内側表面上には、第２外部電極３３が配置されてい
る。内部電極１２の外側と内側に放電空間５４，５５が
形成されることになる。放電空間５４、５５には、光触
媒１４が収容されている。たとえば、第１外部電極１１
と第２外部電極３１を接地し,内部電極１２に交流電圧
を印加することにより、内部電極１２の内側および外側
空間に大気圧プラズマを発生させることができる。
電極１２が配置されている。外側の石英管１１の外側表
面上には第１外部電極１３が配置され,内側の石英管３
１の内側表面上には、第２外部電極３３が配置されてい
る。内部電極１２の外側と内側に放電空間５４，５５が
形成されることになる。放電空間５４、５５には、光触
媒１４が収容されている。たとえば、第１外部電極１１
と第２外部電極３１を接地し,内部電極１２に交流電圧
を印加することにより、内部電極１２の内側および外側
空間に大気圧プラズマを発生させることができる。
【００３３】図中下方には,ガス導入用パイプ部材４１
が配置されている。ガス導入用パイプ部材４１は、ガス
流路５１を画定する導入パイプ４１ａ、フランジ４１
ｂ、ガス噴出用パイプ部材４１ｃ,内側石英管保持用部
材４１ｄを含む。ガス噴出用パイプ部材４１ｃの外側に
は外側パイプ部材４３が配置されている。フランジ４１
ｃと外側パイプ部材４３の間は、テフロン（登録商標）
などの絶縁材料で形成された中継部材４２で気密に結合
されている。ガス導入用パイプ部材４１と外側パイプ部
材４３との間にガス流路５２が画定される。
が配置されている。ガス導入用パイプ部材４１は、ガス
流路５１を画定する導入パイプ４１ａ、フランジ４１
ｂ、ガス噴出用パイプ部材４１ｃ,内側石英管保持用部
材４１ｄを含む。ガス噴出用パイプ部材４１ｃの外側に
は外側パイプ部材４３が配置されている。フランジ４１
ｃと外側パイプ部材４３の間は、テフロン（登録商標）
などの絶縁材料で形成された中継部材４２で気密に結合
されている。ガス導入用パイプ部材４１と外側パイプ部
材４３との間にガス流路５２が画定される。
【００３４】内側石英管保持用部材４１ｄは、内側石英
管３１を気密に保持する。外側パイプ部材４３は,内側
に内部電極１２を保持すると共に外側に外側石英管１３
を気密に保持する。内側石英管保持用部材４１ｄと外側
パイプ部材４３との間にガス流路５３が画定される。な
お、図の構成においては、ガス流路５３中にも発泡金属
層１２ｘが配置されている。
管３１を気密に保持する。外側パイプ部材４３は,内側
に内部電極１２を保持すると共に外側に外側石英管１３
を気密に保持する。内側石英管保持用部材４１ｄと外側
パイプ部材４３との間にガス流路５３が画定される。な
お、図の構成においては、ガス流路５３中にも発泡金属
層１２ｘが配置されている。
【００３５】図中上部には、ガス排出用パイプ部材４６
が配置されている。ガス排出用パイプ部材４６は、ガス
流路５７を画定するガス排出パイプ４６ａ、フランジ４
６ｂ、ガス回収用パイプ部材４６ｃ、フランジ部材４６
ｄを含む。フランジ部材４６ｄは、内側石英管３１を気
密に保持する。ガス回収用パイプ部材４６ｃの外側に
は,外側パイプ部材４８が配置され、フランジ４６ｄ、
ガス回収用パイプ部材４６ｃとの間にガス流路５６を画
定する。
が配置されている。ガス排出用パイプ部材４６は、ガス
流路５７を画定するガス排出パイプ４６ａ、フランジ４
６ｂ、ガス回収用パイプ部材４６ｃ、フランジ部材４６
ｄを含む。フランジ部材４６ｄは、内側石英管３１を気
密に保持する。ガス回収用パイプ部材４６ｃの外側に
は,外側パイプ部材４８が配置され、フランジ４６ｄ、
ガス回収用パイプ部材４６ｃとの間にガス流路５６を画
定する。
【００３６】外側パイプ部材４８は,内側に発泡金属の
内部電極１２を保持すると共に,外側に外側石英管１１
を気密に保持する。外側パイプ部材４８は、テフロン等
の絶縁性結合部材４７を介して、フランジ４６ｂに気密
に結合されている。
内部電極１２を保持すると共に,外側に外側石英管１１
を気密に保持する。外側パイプ部材４８は、テフロン等
の絶縁性結合部材４７を介して、フランジ４６ｂに気密
に結合されている。
【００３７】ガス導入路２４から導入された処理対象ガ
スは、ガス流路５１、５２、５３を介して,内側石英管
３１と内部電極１２との間の内側空間５４に接続され
る。内側空間５４は,内部電極１２を介して外側空間５
５と連通している。
スは、ガス流路５１、５２、５３を介して,内側石英管
３１と内部電極１２との間の内側空間５４に接続され
る。内側空間５４は,内部電極１２を介して外側空間５
５と連通している。
【００３８】内側空間５４,外側空間５５の両方に光触
媒を収容する代りに、どちらか一方に光触媒１４を収容
してもよい。内側空間５４,外側空間５５は,共にプラズ
マ発生空間となるので,光触媒１４は,その場の発光を直
接受けると共に,他の空間の発光を内部電極１２の発泡
金属膜の開口を介して受ける。
媒を収容する代りに、どちらか一方に光触媒１４を収容
してもよい。内側空間５４,外側空間５５は,共にプラズ
マ発生空間となるので,光触媒１４は,その場の発光を直
接受けると共に,他の空間の発光を内部電極１２の発泡
金属膜の開口を介して受ける。
【００３９】なお、内側空間５４の途中に,図１の構成
同様のガス流止め部材を配置してもよい。また,外側空
間５５とガス流路５６を結ぶ流路を形成してもよい。内
部電極１２の内側および外側にプラズマ発生空間５４，
５５を画定する構成であれば,種々の構成を採用でき
る。
同様のガス流止め部材を配置してもよい。また,外側空
間５５とガス流路５６を結ぶ流路を形成してもよい。内
部電極１２の内側および外側にプラズマ発生空間５４，
５５を画定する構成であれば,種々の構成を採用でき
る。
【００４０】上述の実施例に対して、種々の変更,改良,
組合せが可能なことは当業者に自明であろう。たとえ
ば、ガス流路は、種々に設計できる。１段のガス処理装
置を説明したが複数段のガス処理装置を構成してもよ
い。複数種類の光触媒を使用することも可能である。
組合せが可能なことは当業者に自明であろう。たとえ
ば、ガス流路は、種々に設計できる。１段のガス処理装
置を説明したが複数段のガス処理装置を構成してもよ
い。複数種類の光触媒を使用することも可能である。
【００４１】図４は、処理対象ガスに対し、複数段処理
を行なう実施例を示す。石英管１１の内部には、内部電
極１２−１、１２−２、１２−３、１２−４、…を含む
内部電極が配置され、石英管１１の外側には、内部電極
に対応して外部電極１３−１，１３−２，１３−３、１
３−４…が配置されている。内部電極１２の内側空間内
には、光触媒１４が収容されている。
を行なう実施例を示す。石英管１１の内部には、内部電
極１２−１、１２−２、１２−３、１２−４、…を含む
内部電極が配置され、石英管１１の外側には、内部電極
に対応して外部電極１３−１，１３−２，１３−３、１
３−４…が配置されている。内部電極１２の内側空間内
には、光触媒１４が収容されている。
【００４２】図示の実施例においては、各内部電極１２
−１、１２−２、１２−３、１２−４、…は、それぞれ
導電性の結合部材１６−１、１６−２、１６−３で結合
されている。これらの結合部材の内、奇数番目の結合部
材１６−１、１６−３、…は中実の結合部材であり、内
部電極１２内のガス流路を遮断するように配置されてい
る。偶数番目の結合部材１６−２、１６−４、…は、内
部電極１２と石英管１１との間に配置され、内部電極１
２と石英管１１内面との間の流路を遮断している。
−１、１２−２、１２−３、１２−４、…は、それぞれ
導電性の結合部材１６−１、１６−２、１６−３で結合
されている。これらの結合部材の内、奇数番目の結合部
材１６−１、１６−３、…は中実の結合部材であり、内
部電極１２内のガス流路を遮断するように配置されてい
る。偶数番目の結合部材１６−２、１６−４、…は、内
部電極１２と石英管１１との間に配置され、内部電極１
２と石英管１１内面との間の流路を遮断している。
【００４３】内部電極１２−１、１２−２、１２−３…
は、導電性結合部材１６−１、１６−２、１６−３…に
より電気的に結合されており、共通に接地電位に接続さ
れている。外部電極１３−１、１３−２、１３−３、…
は、それぞれ独立の高電圧高周波電源２３−１、２３−
２、２３−３、…に接続され、所定の駆動電圧を印加さ
れる。
は、導電性結合部材１６−１、１６−２、１６−３…に
より電気的に結合されており、共通に接地電位に接続さ
れている。外部電極１３−１、１３−２、１３−３、…
は、それぞれ独立の高電圧高周波電源２３−１、２３−
２、２３−３、…に接続され、所定の駆動電圧を印加さ
れる。
【００４４】このように、反応管内をガス流方向に複数
段の反応段に分割することにより、分解反応をより効率
的に行なうことが可能となろう。また、分解のみに限ら
ず、分解と合成等の反応を行なわせることも可能であろ
う。
段の反応段に分割することにより、分解反応をより効率
的に行なうことが可能となろう。また、分解のみに限ら
ず、分解と合成等の反応を行なわせることも可能であろ
う。
【００４５】図５（Ａ）は、半導体エッチング装置に上
記実施例によるガス処理装置を結合したシステムを示す
概略図である。半導体エッチング装置３１の下流側に
は、ターボポンプ３２が結合され、ターボポンプ３２の
下流側にはドライポンプ３３が接続されている。ドライ
ポンプ３３には、Ｎ2が導入され、排出ガスはエッチン
グ装置３１の排出ガスとＮ2を含むガスとなる。この排
出ガスに対し、ガス処理装置３５が接続されている。ガ
ス処理装置３５は、さらに特定元素回収手段３６を介
し、バルブＶを経てガス排出口２５に接続されている。
記実施例によるガス処理装置を結合したシステムを示す
概略図である。半導体エッチング装置３１の下流側に
は、ターボポンプ３２が結合され、ターボポンプ３２の
下流側にはドライポンプ３３が接続されている。ドライ
ポンプ３３には、Ｎ2が導入され、排出ガスはエッチン
グ装置３１の排出ガスとＮ2を含むガスとなる。この排
出ガスに対し、ガス処理装置３５が接続されている。ガ
ス処理装置３５は、さらに特定元素回収手段３６を介
し、バルブＶを経てガス排出口２５に接続されている。
【００４６】例えば、ＣＦ4ガスがエッチング装置３１
内でエッチングに使用される。エッチングの使用ガス
は、排出され、ターボポンプ３２、ドライポンプ３３を
介し、ガス処理装置３５に導入される。ここで、上述の
実施例に従い、ＣＦ4ガス等のフルオロカーボンとＮ2を
含むガス中のＣＦ4ガス等のフルオロカーボンは、分解
される。特定元素回収手段３６は、任意の構成手段であ
り、例えば析出可能なガス種（Ｃ、Ｓｉ、…）等を回収
し、再利用に供する。特定元素回収手段３６を通過した
ガスは、バルブＶを介して、排出される。
内でエッチングに使用される。エッチングの使用ガス
は、排出され、ターボポンプ３２、ドライポンプ３３を
介し、ガス処理装置３５に導入される。ここで、上述の
実施例に従い、ＣＦ4ガス等のフルオロカーボンとＮ2を
含むガス中のＣＦ4ガス等のフルオロカーボンは、分解
される。特定元素回収手段３６は、任意の構成手段であ
り、例えば析出可能なガス種（Ｃ、Ｓｉ、…）等を回収
し、再利用に供する。特定元素回収手段３６を通過した
ガスは、バルブＶを介して、排出される。
【００４７】図５（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるガス処
理装置３５の構成例を概略的に示す斜視図である。ガス
導入口２４から導入されたガスは、複数段並列のガス処
理系に分岐され、各処理段３５ｉにより、それぞれ上述
の分解処理を受け、ガス排出口２５から排出される。こ
のように、複数本の処理系を並列に接続することによ
り、多量のガスを同時に処理することが可能となる。
理装置３５の構成例を概略的に示す斜視図である。ガス
導入口２４から導入されたガスは、複数段並列のガス処
理系に分岐され、各処理段３５ｉにより、それぞれ上述
の分解処理を受け、ガス排出口２５から排出される。こ
のように、複数本の処理系を並列に接続することによ
り、多量のガスを同時に処理することが可能となる。
【００４８】以上、実施例に沿って本発明を説明した
が、本発明はこれらに制限されるものではない。例え
ば、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業
者に自明であろう。
が、本発明はこれらに制限されるものではない。例え
ば、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業
者に自明であろう。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光触媒を利用して処理対象ガスを処理することにより、
所望の処理をより確実、より効率的に行なわせることが
できる。
光触媒を利用して処理対象ガスを処理することにより、
所望の処理をより確実、より効率的に行なわせることが
できる。
【図１】 本発明の実施例によるガス処理装置を概略的
に示す断面図である。
に示す断面図である。
【図２】 図１に示すガス処理装置を用いた場合の窒素
ガスの発光スペクトルを示すグラフである。
ガスの発光スペクトルを示すグラフである。
【図３】 本発明の他の実施例によるガス処理装置の概
略を示す断面図である。
略を示す断面図である。
【図４】 本発明の実施例によるガス処理装置の変形例
の概略を示す断面図である。
の概略を示す断面図である。
【図５】 本発明の実施例によるガス利用装置の概略を
示すブロック図及びガス処理装置部分の概略を示す斜視
図である。
示すブロック図及びガス処理装置部分の概略を示す斜視
図である。
１１ 石英管
１２ 内部電極
１３ 外部電極
１４ 光触媒
１５ 光触媒抑え
１６ 流れ止め部材
１７ 空間
２１ ピンチ
２４ ガス導入部
２５ ガス排出部
２９ 発泡金属膜
３１ 他の石英管
３３ 第２外部電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中村 守孝
神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番
１号 富士通株式会社内
(72)発明者 江上 明宏
東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル
バ株式会社内
Ｆターム(参考） 4D048 AA11 AA21 AB03 BA07X
BA13X BA30Y BA31Y BA34Y
BA38Y BA39X BA41X BB05
BB09 BB12 BB18 CC38 CC41
CC57 CC63 EA01 EA03
4G069 AA03 AA11 BA04A BA04B
BA17 BA18 BA48A BB02A
BC33A BC68A BC72A BC75A
CA02 CA10 CA19 EA06 EB08
EB11 EB12Y EE10
4G075 AA03 AA37 AA62 BA05 BD14
CA47 CA54 EC21 FA14 FB02
FB04
5F004 AA16 BC02 DA01 DA25
Claims (5)
- 【請求項１】 電気的絶縁体で形成され、内部にガス流
路を画定する第１パイプと、 少なくとも一部発泡金属で形成され、前記第１パイプ内
に配置された内部電極と、 前記発泡金属に対向するように前記第１パイプ外側表面
上に配置された第１外部電極と、 前記第１パイプ内のガス流路内に担持された光触媒と、
を有するガス処理装置。 - 【請求項２】 前記内部電極が筒状電極であり、前記光
触媒が該筒状電極内に担持されている請求項１記載のガ
ス処理装置。 - 【請求項３】 さらに、前記内部電極の内側に配置さ
れ、電気的絶縁体で形成され、前記第１パイプと共にガ
ス流路を画定する第２パイプと、 前記発泡金属に対向するように前記第２パイプの内側表
面上に配置された第２外部電極と、を有する請求項１記
載のガス処理装置。 - 【請求項４】 前記光触媒が前記内部電極の内側、外側
の少なくとも一方に配置されている請求項３記載のガス
処理装置。 - 【請求項５】 電気的絶縁体で形成され、内部にガス流
路を画定するパイプと、少なくとも一部発泡金属で形成
され、前記パイプ内に配置された内部電極と、前記発泡
金属に対向するように前記パイプ外側表面上に配置され
た外部電極と、前記パイプ内のガス流路内に担持された
光触媒と、を有するガス処理装置に処理対象のガスを常
圧、常温で、少なくとも一部前記発泡金属を介して流す
工程と、 前記内部電極と前記外部電極との間に交流電圧を印加
し、パイプの内側のガスに大気圧プラズマを発生させる
工程と、 前記大気圧プラズマによる発光を前記光触媒に照射し、
触媒作用による化学反応を生じさせる工程と、を含むガ
ス処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150807A JP2003340242A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | ガス処理装置と方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150807A JP2003340242A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | ガス処理装置と方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003340242A true JP2003340242A (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=29768571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002150807A Withdrawn JP2003340242A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | ガス処理装置と方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003340242A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006130483A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-25 | Impact World Kk | 資源循環型施設 |
| JP2007098311A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Daihatsu Motor Co Ltd | プラズマ反応器用電極 |
| JP2015505721A (ja) * | 2011-12-01 | 2015-02-26 | ベーウェールＢｅｅｗａｉｒ | 排出物をマイクロビーズの床において低温プラズマおよび光触媒作用により処理するための方法 |
| JP2015213171A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-26 | コリア・インスティテュート・オブ・マシナリー・アンド・マテリアルズＫｏｒｅａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ＆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ | 汚染物質除去用プラズマ反応器 |
| JP2019179622A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | アマノ株式会社 | 放電電極および集塵機 |
-
2002
- 2002-05-24 JP JP2002150807A patent/JP2003340242A/ja not_active Withdrawn
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| US9472381B2 (en) | 2014-04-30 | 2016-10-18 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Plasma reactor for abatement of hazardous material |
| JP2019179622A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | アマノ株式会社 | 放電電極および集塵機 |
| JP6994420B2 (ja) | 2018-03-30 | 2022-01-14 | アマノ株式会社 | 放電電極および集塵機 |
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