JP2005074372A - 吸着カートリッジおよびカートリッジユニット並びにこれらを用いた有害排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 取扱いが簡単であり、安全で且つ大風量の有害排ガスを長時間確実に除害できる排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】 固形吸着剤24をケーシング22に充填して吸着カートリッジ12を構成するようにしているので、固形吸着剤24の取扱いが容易であるとともに、固形吸着剤24が周囲に飛散するなどの問題を防止できる。また、吸着カートリッジ12の内部に邪魔板30を垂設しているので、吸着カートリッジ12をその通気孔26が水平方向を向くように置いたとしても、吸着カートリッジ12内に導入された有害排ガスは必ず固形吸着剤24に接触できる。このため、吸着カートリッジ12をカートリッジユニット14内にて通気孔26が水平方向を向くようにして並列に且つ吸着カートリッジ12同士の隣接面間を気密状とすることで大風量の有害排ガスを長時間確実に除害することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば半導体，液晶等の電子回路素子の製造工程などにおいて派生する排ガスの処理装置に関するものであり、特に大風量、低濃度のハロゲン系および酸性排ガスの処理に好適な吸着カートリッジとこの吸着カートリッジを用いた有害排ガス処理装置に関する。

半導体製造プロセス、特にＣＶＤ（化学的気相成長法）プロセスでは、ＳｉＨ₄のようなデポジットガスによるデポジット終了後、ＣＶＤチャンバをクリーニングするため、Ｃ₂Ｆ₆，ＣＦ₄およびＣＨＦ₃のようなパーフルオロカーボン（以下、「ＰＦＣ」という。）、ＮＦ₃のような炭素を含まないフッ素化合物などのクリーニングガスが使用されている。

これらクリーニングガスのうち、ＰＦＣは人体への毒性は不明であるが、化合物そのものが安定であり、大気中に放出された場合、長期間滞留して地球温暖化を促進することが知られている。一方、炭素を含まないフッ素化合物、とりわけＮＦ₃は、曝露限界値が１０ｐｐｍ以下に制限されているように人体に対して有害である。したがって、ＣＶＤチャンバのクリーニングに使用したこれらクリーニングガスの排ガスは、熱酸化分解など様々な処理方式によって除害された後、大気中へと排出されている。

このような排ガス処理装置として、入口スクラバで有害排ガスに含まれる粉塵などを除去した後、電熱ヒータを備えた排ガス処理塔で当該排ガスを酸化分解し、分解したガスを湿式の出口スクラバで気液接触によって除害する有害排ガス処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この有害排ガス処理装置を用いれば、高濃度の有害成分を含む流量の多い排ガスを確実に除害できるが、イニシャルコストが高いので、有害成分の濃度が比較的低い排ガスの処理に使用したのでは、経済的でないという問題があった。

また、電熱ヒータの加熱にエネルギーが必要であるとともに、湿式のスクラバで使用する水には有害成分が蓄積するため、この水を高度に排水処理する必要があり、ランニングコストが高くなるという問題もあった。

一方、固形吸着剤が収容された処理塔に有害排ガスを通し、排ガス中の有害成分を固形吸着剤で吸着する乾式吸着処理が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

この乾式吸着処理では、排水処理などの必要はなくなるが、使用済みの固形吸着剤を回収したり処理塔内に新たな固形吸着剤を投入する際に、作業者が固形吸着剤の粉塵を吸い込んだり、固形吸着剤や粉塵が飛散して処理塔周辺を汚してしまう等の問題があった。

この乾式吸着処理の問題を解決する技術として、固形吸着剤を充填したカセットを使用する技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。このように固形吸着剤をカセットに収納すれば乾式吸着処理における固形吸着剤の飛散や粉塵の吸い込みなどの問題を解決することができる。しかしながらこの場合、開口部が垂直方向を向くようにカセットを縦置きにして積み上げ、これを直列につないで有害排ガスを除害するという方法をとっていたため、流量の多い所謂大風量の有害排ガスを処理するのが困難であり、また、カセットを縦置きにして積み上げるようにしているので、このカセットを筺体などに収納している場合には、使用済みのカセットを新しいものに取替える際に作業者がカセットを垂直方向に持ち上げたり下ろしたりしなければならない。このため、有害排ガスの処理量を増やすべく、ある程度大型のカセット例えばその重量が２０ｋｇ程度のものを使用する必要があり、作業員の人力のみでカセットの取替えを行なうのが困難になるという問題があった。
特開２００２−１８８８１０号公報（第３−６頁、第１図） 特開平７−１８５２５６号公報（第２−４頁、第１図） 特開２００３−１２６６４４号号公報（第２−６頁、第３図）

それゆえ、本発明の主たる課題は、取扱いが簡単であり、安全で且つ大風量の有害排ガスを除害できる経済的な吸着カートリッジおよびこの吸着カートリッジを用いた有害排ガス処理装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、「箱状で互いに対面する一対の垂直面に通気孔(26)が穿設されたケーシング(22)と、ケーシング(22)内に充填され、排ガス中の有害成分を吸着する固形吸着剤(24)とを備え、通気孔(26)が水平方向を向くようにして有害排ガス処理装置(10)に装填される吸着カートリッジ(12)であって、ケーシング(22)には、ケーシング(22)の内部上面全幅から垂下され且つその先端部分がケーシングの全幅に亘ってケーシング(22)内に充填した固形吸着剤(24)に埋設される邪魔板(30)が設けられる」ことを特徴とするものである。

本発明の吸着カートリッジ(12)は、通気孔(26)が水平方向を向くようにして有害排ガス処理装置(10)に装填されるので、吸着カートリッジ(12)を使用すれば後に詳述するように有害排ガス処理装置(10)に対する吸着カートリッジ(12)の出し入れ・積み下ろしが作業者にとって楽になるだけでなく、大風量の排ガス処理も可能となる。

しかしながら、この吸着カートリッジ(12)は、通気孔(26)が水平方向を向くようにして使用するので、ケーシング(22)に固形吸着剤(24)を注意深く充填したとしても、重力によりケーシング(22)の天井とその上部との間には固形吸着剤(24)が存在しない空間(K)が生じ、排ガスが固形吸着剤(24)内を通過せず、前記空間(K)を通過するショートパスを生じる危険性がある。

この吸着カートリッジ(12)には、ケーシング(22)の内部上面全幅から垂下され且つその先端部分がケーシングの全幅に亘ってケーシング(22)内に充填した固形吸着剤(24)に埋設される邪魔板(30)が設けられているので、ケーシング(22)内の空間(K)を通流するガスは、邪魔板(30)の先端を潜り抜けるために吸着カートリッジ(12)内に充填された固形吸着剤(24)を通過せざるを得ず、換言すればショートパスが発生せず、吸着カートリッジ(12)内に導入された有害排ガスを完全に固形吸着剤(24)に接触させることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の吸着カートリッジ(12)において、「ケーシングの少なくとも一つの面が開閉可能に形成されている」ことを特徴とするもので、これにより、ケーシング(22)内に充填した固形吸着剤(24)がその機能を発揮しなくなった際には、内部の固形吸着剤(24)を新しいものに取替えることによって、ケーシング(22)を繰り返し再利用することができる。

請求項３記載の発明は、「筺体からなり、その側面に設けた開閉部(14b)から請求項１又は２に記載の吸着カートリッジ(12)を並列にて１段或いは多段に装填し且つ吸着カートリッジ(12)同士の隣接面間を気密状とすることによって、その内部空間が吸着カートリッジ(12)の内部空間を介して連通する二つの空間(S1)(S2)に仕切られ、一方の内部空間(S1)に処理前の有害排ガスが導入され、他方の内部空間(S2)から処理後の被処理排ガスが排出されてなる」ことを特徴とするカートリッジユニット(14)である。

請求項１又は２に記載の吸着カートリッジ(12)を用いる本発明のカートリッジユニット(14)では、あとで詳しく述べるようにその側面に設けた開閉部(14b)から吸着カートリッジ(12)を出し入れ、並列配置してこれらを積み上げ・積み下ろしするようにしているので、吸着カートリッジ(12)を垂直方向に持ち上げる頻度を減らすことができ、吸着カートリッジ(12)取替え時に作業者の負担を軽減することができる。

また、カートリッジユニット(14)内では、吸着カートリッジ(12)を並列にて１段或いは多段に装填し且つ吸着カートリッジ(12)同士の隣接面間を気密状とすることによって、該カートリッジユニット(14)の内部空間を吸着カートリッジ(12)の内部空間を介して連通する二つの空間(S1)(S2)に仕切るようにしている。ここで、「二つの空間(S1)(S2)」とは、二つの異なった機能を有する内部空間のことであり、具体的には、「有害排ガスを受け入れる空間(S1)」と「被処理排ガスを受け入れる空間(S2)」とである。このため、このカートリッジユニット(14)の一方の内部空間(S1)、つまり「有害排ガスを受け入れる空間」に導入された有害排ガスは、並列にて１段或いは多段に装填した吸着カートリッジ(12)同士の隣接面間をショートパスすることなく、その全量が吸着カートリッジ(12)の内部を通流することとなる。

また、吸着カートリッジ(12)内を通流する有害排ガスは、上述したように、その全量が吸着カートリッジ(12)内部に充填された固形吸着剤(24)と接触することによって確実に除害される。そして、固形吸着剤(24)によって除害された被処理排ガスは、カートリッジユニット(14)の他方の内部空間(S2)、つまり「被処理排ガスを受け入れる空間」に達し、この空間からカートリッジユニット(14)の外へと排出される。

このように、カートリッジユニット(14)内では、吸着カートリッジ(12)を水平にして並列にて１段或いは多段に装填し且つ吸着カートリッジ(12)同士の隣接面間を気密状としているので、大風量の有害排ガスを長時間確実に除害することができる。

請求項４に記載した発明は、「請求項３に記載のカートリッジユニット(14X)(14Y)が複数台並列に接続されるとともに、各カートリッジユニット(14X)(14Y)に接続された有害排ガスの流入配管(16X)(16Y)ならびに被処理排ガスの排出配管(18X)(18Y)にはそれぞれ切替弁(38X)(40X)(38Y)(40Y)が取り付けられ、有害排ガスを通流させるカートリッジユニット(14X)(14Y)を切替えるようにした」ことを特徴とする有害排ガス処理装置(10)で、これにより、除害処理を実行していない側のカートリッジユニット(14X)(14Y)の内部に装填されている吸着カートリッジ(12)を、有害排ガス処理装置(10)を停止させることなく連続運転したまま、安全に取替えることができる。

請求項１に記載の発明によれば、排水処理の必要がない固形吸着剤をケーシングに充填しているので、固形吸着剤が周囲に飛散するなどといった問題がなく、固形吸着剤の交換を短時間で行なえるとともに、作業者が固形吸着剤やその粉塵を吸い込むことを防止し、固形吸着剤を安全に取扱うことができる。また、ケーシングの内部上面全幅から垂下され且つその先端部分がケーシングの全幅に亘ってケーシング内に充填した固形吸着剤(24)に埋設される邪魔板が設けられているので、ケーシング内を通流する有害排ガスが該ケーシングの上部に生じる空間をショートパスすることがなく、有害排ガスを確実に固形吸着剤に接触させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、ケーシングの少なくとも一つの面が開閉可能に形成されているので、内部の固形吸着剤を新しいものに取替えることによって、ケーシングを繰り返し再利用することができる。

請求項３に記載の発明によれば、吸着カートリッジをカートリッジユニットの側面に設けた開閉部から出し入れするようにしているので、吸着カートリッジを垂直方向に持ち上げる頻度を減らすことができ、吸着カートリッジ取替え時に作業者の負担を軽減することができる。また、カートリッジユニット内では、吸着カートリッジが並列にて１段或いは多段に装填し且つ吸着カートリッジ同士の隣接面間を気密状としているので、大風量の有害排ガスの全量が吸着カートリッジの内部に充填された固形吸着剤と接触でき、有害排ガス中の有害成分を長時間確実に除害することができる。

請求項４に記載の発明によれば、カートリッジユニットを複数台並列に接続するとともに有害排ガスを通流させるカートリッジユニットを切替えるようにしているので、排ガス処理装置を連続運転したまま、安全に吸着カートリッジを取替えることができる。

したがって、取扱いが簡単であり、安全で且つ大風量の有害排ガスを除害できる経済的な吸着カートリッジおよびこの吸着カートリッジを用いた有害排ガス処理装置を提供することができる。

以下、本発明を図示実施例に従って説明する。本発明における一実施例の有害排ガス処理装置(10)は、有害排ガスに含まれる有害成分を乾式吸着法によって除害するものであり、図１に示すように、大略、吸着カートリッジ(12)、カートリッジユニット(14)、流入配管(16)、流出配管(18)および排気ファン(20)などで構成されている。

吸着カートリッジ(12)は、その内部に有害排ガスを通流させて有害排ガス中の有害成分を除害するためのものであり、ケーシング(22)と固形吸着剤(24)とで構成されている(図２，図３参照)。ここで、吸着カートリッジ(12)の大きさ、特にその重量は、作業員が一人で安全に持ち運べるような重量(具体的には２０ｋｇ以下)とするのが好ましい。

ケーシング(22)は、互いに対面する一対の垂直面に通気孔(26)が設けられた金属製の筺体であり、具体的には、互いに対面する一対の垂直面に開口(22d)が設けられた箱状のケーシング本体(22a)と、パンチングメタルや網など通気孔(26)を有する板状のもので、前記開口(22d)全面を覆うように取着された穿孔プレート(22b)(22c)とで構成されている。ここで、ケーシング本体(22a)の開口(22d)に取着される穿孔プレート(22b)(22c)のうち少なくとも一方(本実施例では穿孔プレート(22b))は、リベット(28)やビスなどの固定手段によって着脱可能に取着されている。

また、このケーシング本体(22a)の内部上面には、ケーシング本体(22a)の全幅に亘って１又は複数(本実施例では２枚)の邪魔板(30)が垂設されている。

さらに、有害排ガス導入口となる開口側に取付けられた穿孔プレート(22b)の表面には把手(32)が取付けられており、この把手(32)には、把手(32)を回動させた際、穿孔プレート(22b)に突き当たり、把手(32)が水平状態より大きく回動しないようにする回動阻止片(32a)が設けられている。

なお、この把手(32)は、これを起こして水平状態にした際、回動阻止片(32a)が上側つまり邪魔板(30)の垂設側を向くように取付ける。回動阻止片(32a)がこのような向きとなるように把手(32)を取付けることで、この回動阻止片(32a)が目印となり、吸着カートリッジ(12)をその通気孔(26)が水平方向を向くようにして後述するカートリッジユニット(14)に装填する際、天地を間違えることなく正しい向きで装填することができる。

固形吸着剤(24)は、排ガス中の有害成分を物理的もしくは化学的に吸着して保持するためのものであり、活性炭、金属酸化物、合成ゼオライト、アルカリ金属等の吸着成分からなる粒状物である。本実施例では、ハロゲン系および酸性排ガスの除害を行なうため、この固形吸着剤(24)として、活性炭の表面全体に消石灰(Ｃａ(ＯＨ)₂)をコーティングしてペレット状にした物もしくは粒状活性炭と粒状消石灰とを混合した物を使用している。

そして、以上のように構成された吸着カートリッジ(12)において、本実施例では、ケーシング(22)内部の有害排ガス導入口側(つまり穿孔プレート(22b)側)に、不織布などで構成された比表面積が大きく且つ圧力損失が少ない粉塵捕捉用のフィルター(34)が当該導入口全面を覆うようにして取付けられ、且つ固形吸着剤(24)がフィルター(34)と排出側の穿孔プレート(22c)との間にてケーシング本体(22a)内に充填される。このとき、固形吸着剤(24)を注意して充填してもケーシング本体(22a)内全体に密に充填できるものでなく、吸着カートリッジ(12)を水平に置いた時、どうしてもケーシング本体(22a)の天井と固形吸着剤(24)との間に隙間(K)が発生し、排ガス通り抜けるショートパスとなるので、邪魔板(30)の先端部分が充填された固形吸着剤(24)の全幅に亘って埋設されるように固形吸着剤(24)を充填する。

カートリッジユニット(14)は、金属製の筺体からなる本体(14a)を有し、この本体(14a)内部に、上述した吸着カートリッジ(12)を装填するとともに、この吸着カートリッジ(12)内に有害排ガスを導入することによって有害排ガスを除害する処理槽である(図１参照)。

このカートリッジユニット(14)の本体(14a)側面には吸着カートリッジ(12)を出し入れするための開閉部(14b)が設けられている。

また、カートリッジユニット(14)の本体(14a)内部には、吸着カートリッジ(12)の開口(22d)を塞がない格子状もしくは網状などの部材で形成され、吸着カートリッジ(12)の穿孔プレート(22c)が取着された垂直面に当接することによって、並列にて多列多段に装填された吸着カートリッジ(12)を本体(14a)内の所定位置に固定する係止部(14c)が設けられている。

さらに、カートリッジユニット(14)の内部空間には、並列にて多列多段に積み重ねた吸着カートリッジ(12)同士の隣接面間および吸着カートリッジ(12)とカートリッジユニット(14)の本体(14a)との隣接面間からガスが漏れるのを防止するため、吸着カートリッジ(12)の開口(22d)に対応した開口が設けられ且つ積み重ねた吸着カートリッジ(12)同士の隣接面間および吸着カートリッジ(12)とカートリッジユニット(14)の本体(14a)との隣接面間を埋める格子状のパッキン(36)が備えられており、図示しないジャッキボルトなどの押付手段によってこのパッキン(36)が吸着カートリッジ(12)の有害排ガス導入口側垂直面(穿孔プレート(22b)が取付けられた垂直面)に向けて押付けられている。

このように、カートリッジユニット(14)の内部空間は、吸着カートリッジ(12)を並列にて多列多段に装填し且つ吸着カートリッジ(12)同士の隣接面間を気密状とすることによって、吸着カートリッジ(12)の内部空間を介して連通する二つの空間(S1)(S2)に仕切られている。これらの空間のうち、吸着カートリッジ(12)の有害排ガス導入側の穿孔プレート(22b)が面する一方の内部空間(S1)は有害排ガスを受け入れる空間であり、吸着カートリッジ(12)の被処理排ガス排出側の穿孔プレート(22c)が面する他方の内部空間(S2)は被処理排ガスを受け入れる空間である。

なお、本実施例の排ガス処理装置(10)では、図１に示すように、２台のカートリッジユニット(14X)(14Y)を並列に接続している。

流入配管(16)は、一端が図示しない排ガス発生源に接続されるとともに、他端がカートリッジユニット(14)の上面に接続され、吸着カートリッジ(12)によって仕切られたカートリッジユニット(14)の内部空間のうち吸着カートリッジ(12)の導入口に面する空間に有害排ガスを導入する配管である。

この流入配管(16)は、カートリッジユニット(14)に接続する直前で分枝するとともに、分枝した流入配管(16X)および(16Y)のそれぞれが２台のカートリッジユニット(14X)および(14Y)の所定位置に接続されている。また、分枝した流入配管(16X)および(16Y)のそれぞれには切替弁(38X)および(38Y)が取付けられている。

排出配管(18)は、一端がカートリッジユニット(14)の上面に接続され、吸着カートリッジ(12)の内部を通過して除害処理された被処理排ガスをカートリッジユニット(14)の内部から排出するための配管である。

この排出配管(18)も上述した流入配管(16)と同様に、カートリッジユニット(14)に接続する直前で分枝するとともに、分枝した排出配管(18X)および(18Y)のそれぞれが２台のカートリッジユニット(14X)および(14Y)の所定位置に接続されている。また、分枝した排出配管(18X)および(18Y)のそれぞれには切替弁(40X)および(40Y)が取付けられている。

排気ファン(20)は、カートリッジユニット(14)内を所定の負圧に保つことによって、カートリッジユニット(14)内に有害排ガスを導入するとともに、カートリッジユニット(14)内で除害処理された被処理排ガスを吸引して大気中へと排出する送風機である。

以上のように構成された排ガス処理装置(10)には、次のような構成の制御手段が取付けられている。すなわち、排気ファン(20)の吐出口側に位置する排出配管(18)には管路(P1)を介して濃度制御装置(42)が取付けられており、この濃度制御装置(42)は配線(L1)および(L2)を介して切替弁(38X)(40X)および切替弁(38Y)(40Y)に接続されている。

また、流入配管(16)には管路(P2)を介して圧力制御装置(44)が取付けられており、この圧力制御装置(44)はインバータ(46)を備えた配線(L3)を介して排気ファン(20)に接続されている。

なお、本実施例の排ガス処理装置(10)における有害排ガスと接触する部分、すなわち、排出配管(18)および排気ファン(20)を除く排ガス通流部分には、有害排ガスに含まれるフッ酸などの腐食性成分による腐蝕から各部を守るため、塩化ビニル，ポリエチレン，不飽和ポリエステル樹脂およびフッ素樹脂などによる耐蝕性のライニングやコーティングが施されている。

次に、本実施例の有害排ガス処理装置(10)の作用について説明するのに先立ち、始めに、吸着カートリッジ(12)の組み立て方法について説明する。

ケーシング(22)に固形吸着剤(24)を充填して吸着カートリッジ(12)を組み立てる際には、まず、被処理排ガスの排出口となる開口(22d)を設けた垂直面に、(把手(32)が設けられていない)穿孔プレート(22c)を耐熱性の接着剤や溶接などで着脱不能に固定する。

続いて、(上述したように)吸着カートリッジ(12)を水平に置いた際、邪魔板(30)の先端部分が全幅に亘って固形吸着剤(24)に埋設されるように、ケーシング(22)内に固形吸着剤(24)を充填し、ケーシング(22)の内部が固形吸着剤(24)で満たされた後、有害排ガス導入口となる開口(22d)全面を覆うように粉塵捕捉用のフィルター(34)を取付ける。

そして、ケーシング本体(22a)の有害排ガスの導入口となる開口(22d)を設けた垂直面に、把手(32)が設けられた穿孔プレート(22b)をリベット(28)などの着脱可能な固定手段で固定する。この際、把手(32)を水平状態にしたとき回動阻止片(30a)が上側つまり邪魔板(30)側を向くように取付ける。こうすることで回動阻止片(30a)が目印となり、吸着カートリッジ(12)をカートリッジユニット(14)に装填する際、天地を間違えることなく正しい向きで装填することができる。

以上のようにして組み立てられた吸着カートリッジ(12)をカートリッジユニット(14)の本体(14a)内に装填する際には、まず、カートリッジユニット(14)の開閉部(14b)からカートリッジユニット(14)の本体(14a)内に吸着カートリッジ(12)を運び込み、通気孔(26)が水平方向を向くように、また、把手(32)を水平状態にしたとき回動阻止片(30a)が上側を向くようにして(つまり吸着カートリッジ(12)の邪魔板(30)が上から垂下するような向きで)多列多段に積み重ねる。なお、このとき各吸着カートリッジ(12)の穿孔プレート(22b)および(22c)がそれぞれ面一となるように配置する。このように、カートリッジユニット(14)の側面に設けられた開閉部(14b)から吸着カートリッジ(12)を出し入れするとともに、並列配置してこれらを積み上げ・積み下ろしするようにしているので、吸着カートリッジ(12)を垂直方向に持ち上げる頻度を減らすことができ、吸着カートリッジ(12)取替え時に作業者の負担を軽減することができる。

続いて、カートリッジユニット(14)の本体(14a)内に装填した吸着カートリッジ(12)の穿孔プレート(22b)側に、図示しないジャッキボルトなどの押付手段を用いてパッキン(36)を押し当てる。これにより、カートリッジユニット(14)の内部空間が、吸着カートリッジ(12)の内部空間を介して連通する２つの空間(S1)(S2)に仕切られるとともに、並列に積み重ねた吸着カートリッジ(12)同士の隣接面間からガスが漏れるのを防止することができ、カートリッジユニット(14)内に導入された有害排ガスの全量を吸着カートリッジ(12)内に導入させることができるようになる。

そして、開閉部(14b)を閉じ、カートリッジユニット(14)本体(14a)の気密性を確保することによって有害排ガス処理装置(10)の運転準備が完了する。

本発明の有害排ガス処理装置(10)を用いて有害排ガス中の有害成分を除害する際には、まず、排ガス処理装置の電源(図示せず)をオンにした後、切替弁(38X)(40X)を開、切替弁(38Y)(40Y)を閉とするように各切替弁を操作し、排気ファン(20)を運転する。すると、流入配管(16)およびこれが分枝した配管(16X)を通ってカートリッジユニット(14X)の一方の内部空間(S1)に有害排ガスが導入される。

続いて、カートリッジユニット(14X)の一方の内部空間(S1)に導入された有害排ガスは、吸着カートリッジ(12)の穿孔プレート(22b)に設けられた通気孔(26)を通過して、フィルター(34)に達する。ここでフィルター(34)により、有害排ガス中の粉塵やミストが捕捉される。

続いて、フィルター(34)を通過した有害排ガスは、固形吸着剤(24)と接触することによって有害成分が吸着・除害される。具体的には、固形吸着剤(24)を構成する活性炭が有害成分を物理的に吸着するとともに、消石灰が酸性の有害成分を化学的に中和する。例えば、酸性の有害成分がフッ酸である場合には、このフッ酸と消石灰とが化学反応を起こし、固形吸着剤(24)の表面に、自然界にも存在する安全且つ無害なフッ化カルシウムが析出するとともに水が生成される。このような場合、除害能力がなくなり使用済みとなった固形吸着剤(24)は、有害成分が無害化されているので、何ら後処理を行なうことなく一般の廃棄物と同様に焼却や埋め立て処理することができる。

本実施例の排ガス処理装置(10)では、吸着カートリッジ(12)を通気孔(26)が水平方向を向くようにしてカートリッジユニット(14)の内部空間に並列に積み重ねている。このため、吸着カートリッジ(12)のケーシング(22)内に固形吸着剤(24)を充填しても、固形吸着剤(24)は重力によって下方に集まるので、吸着カートリッジ(12)内部の上側には固形吸着剤(24)が存在しない隙間(K)が生じる。しかしながら、吸着カートリッジ(12)の内部には邪魔板(30)が垂設され、この邪魔板(30)の先端部分が充填された固形吸着剤(24)の全幅に亘って埋設されているので、排ガスは邪魔板(30)の先端を潜り抜けるために吸着カートリッジ(12)内に充填された固形吸着剤(24)を通過せざるを得ず、換言すればショートパスが発生せず、吸着カートリッジ(12)内に導入された有害排ガスを完全に固形吸着剤(24)に接触させることができる(図３参照)。

また、カートリッジユニット(14)は、その内部に吸着カートリッジ(12)を並列にて多列多段に装填するとともに、吸着カートリッジ(12)同士の隣接面間を気密状とすることによって、吸着カートリッジ(12)の内部空間を介して連通する二つの空間(S1)(S2)に仕切られているので、大風量の有害排ガスを長時間確実に除害することができる。

そして、吸着カートリッジ(12)内で除害され有害排ガス(被処理排ガス)は、穿孔プレート(22c)の通気孔(26)からカートリッジユニットの他方の内部空間(S2)へと移動し、排出配管(18X)(18)および排気ファン(20)を通って大気中へと排出される。

このような状態で有害排ガス処理装置(10)を連続運転すると、カートリッジユニット(14X)に装填した吸着カートリッジ(12)の吸着力(具体的には固形吸着剤(24)の吸着能力)が徐々に飽和状態に近づき、管路(P1)を介して濃度制御装置(42)で測定される被処理排ガス中の有害成分の濃度が上昇するようになる。

そして、濃度制御装置(42)で測定される被処理排ガス中の有害成分の濃度が一定値を超える、すなわちカートリッジユニット(14X)に装填した吸着カートリッジ(12)の吸着力が飽和状態に達すると、濃度制御装置(42)から配線(L1)および(L2)を介して切替弁(38X)(40X)を閉、切替弁(38Y)(40Y)を開とする所定の切替信号が各切替弁に与えられ、これらの切替弁が切替えられる。すると、カートリッジユニット(14X)への有害排ガスの供給がストップし、有害排ガスはカートリッジユニット(14Y)へと送られるようになる。

有害排ガスの供給が止まったカートリッジユニット(14X)では、次のようにして吸着カートリッジ(12)の取替えを行なう。まず、カートリッジユニット(14X)の開閉部(14b)を開けて、内部に装填した使用済みの吸着カートリッジ(12)のパッキン(36)への押付を解除した後、カートリッジユニット(14X)内から使用済みの吸着カートリッジ(12)を取り出す。続いて、上述したように、把手(32)を水平に位置決めした際に回動阻止片(30a)が上側を向くようにして新しい吸着カートリッジ(12)をカートリッジユニット(14X)内に並列に積み重ねて装填する。そして、ジャッキボルトなどの図示しない押付手段を操作して新しい吸着カートリッジ(12)にパッキン(36)を押付けた後、開閉部(14b)を閉じてカートリッジユニット(14X)の気密性を確保する。これにより吸着カートリッジ(12)の取替えが完了する。

このように、本実施例の排ガス処理装置(10)では、カートリッジユニット(14Y)を運転した状態で、カートリッジユニット(14X)の使用済み吸着カートリッジ(12)を新しいものと取替えることができる。つまり、有害排ガス処理装置(10)を連続運転したまま使用済みの吸着カートリッジ(12)を安全に新しいものと取替えることができる。

そして、カートリッジユニット(14X)から取り出した使用済み吸着カートリッジ(12)のケーシング(22)は、把手(32)が取付けられている穿孔プレート(22b)のリベット(28)を外し、中身の固形吸着剤(24)を取り替えることによって繰り返し再利用することができる。

なお、上述の実施例では、吸着カートリッジ(12)のケーシング(22)として、ケーシング本体(22a)の一方の開口(22d)に穿孔プレート(22c)を着脱不能に固定するとともに、他方の開口(22d)に穿孔プレート(22b)を着脱可能に固定する例を示したが、穿孔プレート(22b)および(22c)をともに着脱可能に固定するようにしても良いし、穿孔プレート(22b)および(22c)をともに着脱不能に固定し且つ本体(22a)の他の側面が開閉できるようにしてもよい。つまり、ケーシング(22)の本体(22a)の少なくとも一つの面が開閉可能に形成され、ケーシング(22)内に充填した固形吸着剤(24)がその機能を発揮しなくなった際には内部の固形吸着剤(24)を新しいものに取替えることができ、ケーシング(22)を繰り返し再利用することができるものであればその構造はいかなるものであってもよい。

また、吸着カートリッジ(12)内にフィルター(34)を取付ける例を示したが、固形吸着剤(24)の寿命とフィルター(34)の寿命とが大きく異なる場合には、フィルター(34)を吸着カートリッジ(12)内に装着せず、吸着カートリッジ(12)の有害排ガス導入口を設けた垂直面の外側に取付けるようにしてもよい。

また、上述の実施例では、カートリッジユニット(14)内に吸着カートリッジ(12)を多列多段に装填する例を示したが、例えば、処理すべき有害排ガスの量に応じて、カートリッジユニット(14)内に装填する吸着カートリッジ(12)は一段であってもよい。つまり、吸着カートリッジ(12)を並列に装填し且つ吸着カートリッジ(12)同士の隣接面間を気密状とすることによって、カートリッジユニット(14)の内部空間が吸着カートリッジ(12)の内部空間を介して連通する二つの空間(S1)(S2)に仕切られるようにできるのであれば、カートリッジユニット(14)内に装填する吸着カートリッジ(12)の数は特に限定されるものではない。

また、カートリッジユニット(14)内の水平方向に対して一列の吸着カートリッジ(12)を装填し、カートリッジユニット(14)の内部空間を２つの空間(S1)(S2)に区切る例を示したが、水平方向に対して二列の吸着カートリッジ(12)を装填し、カートリッジユニット(14)の内部空間を３つの空間に区切るとともに、対面する吸着カートリッジ(12)に挟まれた１つの空間に排出配管(18)を接続し、残りの２つの空間に導入配管(16)を接続するようにしてもよい。つまり、カートリッジユニット(14)内に吸着カートリッジ(12)を並列に装填することによって、二つの異なった機能を有する空間、具体的には「有害排ガスを受け入れる空間(S1)」と「被処理排ガスを受け入れる空間(S1)」とを設けるようにすればよい。なお、二列の吸着カートリッジ(12)を装填し、カートリッジユニット(14)の内部空間を３つの空間に区切るようにした場合には、カートリッジユニット(14)内に装填する吸着カートリッジ(12)の個数を増やすことができるので、より大風量の有害排ガスを長時間除害することができるようになる。

また、２台のカートリッジユニット(14X)(14Y)を並列に接続する例を示したが、カートリッジユニット(14)は１台であってもよいし、３台以上を並列に接続するものであってもよい。

また、上述の実施例では、被処理排ガス中の有害成分の濃度に基づいて有害排ガスを通流させるカートリッジユニット(14X)(14Y)の切替えを行なう例を示したが、カートリッジユニット(14)に装填する吸着カートリッジ(12)の量やその除害能力および有害排ガスの風量などを基に、カートリッジユニット(14)１台の除害可能時間つまり運転時間を算出し、この運転時間によって有害排ガスを通流させるカートリッジユニット(14X)(14Y)を切替えるようにしてもよい。

さらに、流入配管(16)および排出配管(18)をカートリッジユニット(14)の上面に接続する場合を示したが、カートリッジユニット(14)の側面に開閉部(14b)が設けられ、この開閉部(14b)から吸着カートリッジ(12)を水平移動させることができるのであれば、流入配管(16)および排出配管(18)の接続位置はいずれの位置であってもよく、例えばカートリッジユニット(14)の下面に接続するようにしてもよい。

そして、２台のカートリッジユニット(14X)(14Y)，排気ファン(20)、切替弁(38X)(40X) (38Y)(40Y)および制御手段などを一体化された一つのユニットとして構成するようにしてもよい。

本発明の排ガス処理装置は、固形吸着剤(24)を様々な種類のものに変えることにより、固形吸着剤の種類に応じた様々な有害排ガスの除害を行なうことができる。例えば、固形吸着剤(24)として上述した活性炭の表面全体に消石灰(Ｃａ(ＯＨ)₂)をコーティングしてペレット状にした物もしくは粒状活性炭と粒状消石灰とを混合した物を用いることにより、ハロゲン系および酸性ガスを含む排ガスを除害することができ、半導体製造工場のみならず化学工場など、ハロゲン系および酸性ガスが排出されている様々な現場で使用することができる。

本発明の一実施例の排ガス処理装置を示す概略図である。 本発明の一実施例の吸着カートリッジ(ケーシング)を示す部分断面斜視図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図(固形吸着剤充填時)である。 本発明の一実施例のカートリッジユニットを示す要部拡大断面図である。

符号の説明

(10)・・・排ガス処理装置
(12)・・・吸着カートリッジ
(14)・・・カートリッジユニット
(14a)・・・(カートリッジユニット)の本体
(14b)・・・開閉部
(16)・・・流入配管
(18)・・・排出配管
(20)・・・排気ファン
(22)・・・ケーシング
(22b),(22c)・・・穿孔プレート
(24)・・・固形吸着剤
(26)・・・通気孔
(28)・・・リベット
(30)・・・邪魔板
(32)・・・把手パッキン
(32a)・・・回動阻止片
(34)・・・フィルター
(36)・・・パッキン
(38X)(38Y)・・・(流入配管側の)切替弁
(40X)(40Y)・・・(排出配管側の)切替弁
(42)・・・濃度制御装置
(44)・・・圧力制御装置
(46)・・・インバータ
(S1)・・・一方の内部空間(有害排ガスを受け入れる空間)
(S2)・・・他方の内部空間(被処理排ガスを受け入れる空間)
(P1),(P7)・・・管路
(L1)〜(L3)・・・配線

Claims (4)

1. 箱状で互いに対面する一対の垂直面に通気孔が穿設されたケーシングと、
   前記ケーシング内に充填され、排ガス中の有害成分を吸着する固形吸着剤とを備え、前記通気孔が水平方向を向くようにして有害排ガス処理装置に装填される吸着カートリッジであって、
   前記ケーシングには、ケーシングの内部上面全幅から垂下され且つその先端部分がケーシングの全幅に亘って前記ケーシング内に充填した固形吸着剤に埋設される邪魔板が設けられることを特徴とする吸着カートリッジ。
2. 前記ケーシングの少なくとも一つの面が開閉可能に形成されている請求項１に記載の吸着カートリッジ。
3. 筺体からなり、その側面に設けた開閉部から請求項１又は２に記載の吸着カートリッジを並列にて１段或いは多段に装填し且つ前記吸着カートリッジ同士の隣接面間を気密状とすることによって、その内部空間が前記吸着カートリッジの内部空間を介して連通する二つの空間に仕切られ、一方の内部空間に処理前の有害排ガスが導入され、他方の内部空間から処理後の被処理排ガスが排出されてなることを特徴とするカートリッジユニット。
4. 請求項３に記載のカートリッジユニットが複数台並列に接続されるとともに、各カートリッジユニットに接続された有害排ガスの流入配管ならびに被処理排ガスの排出配管には、それぞれ切替弁が取り付けられ、有害排ガスを通流させるカートリッジユニットを切替えるようにしたことを特徴とする有害排ガス処理装置。

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