JP2014237116A - ガスの処理装置及びガスの処理カートリッジ - 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、容器２１と、処理剤２８とを備える。容器２１は、導入口２２と、排出口２３と、処理室２６とを有する。導入口２２からは、被処理ガスが導入される。排出口２３からは、処理済みのガスが排出される。処理室２６は、導入口２２と排出口２３とに接続されている。処理剤２８は、処理室２６に配されている。処理剤２８は、吸着剤を含む。容器２１は、区画壁３１，３２を有する。区画壁３１，３２は、ガスの流れる方向が相互に異なる複数の処理部４１，４２に処理室２６を区画している。【選択図】図１

Description

本発明は、ガスの処理装置及びガスの処理カートリッジに関する。

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では、半導体装置においてエッチングが行われたときに排出される排気ガスを処理する方法が提案されている。具体的には、排気ガスを、充填塔内に充填された除害剤及び吸着剤としての活性炭を通過させることにより処理する方法が提案されている。

特開平６−３１９９４７号公報

特許文献１に記載されているように、吸着剤を用いたガスの処理装置では、導入される排気ガスの状態によっては、十分に高い処理能力が得られない場合がある。例えば、吸着剤を用いたガスの処理装置では、導入される排気ガスの温度が高い場合には、十分に高い処理能力が得られない場合がある。

本発明の主な目的は、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、容器と、処理剤とを備える。容器は、導入口と、排出口と、処理室とを有する。導入口からは、被処理ガスが導入される。排出口からは、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。処理剤は、処理室に配されている。処理剤は、吸着剤を含む。容器は、区画壁を有する。区画壁は、ガスの流れる方向が相互に異なる複数の処理部に処理室を区画している。

本発明に係るガスの処理カートリッジは、容器と、処理剤とを備える。容器は、導入口と、排出口と、処理室とを有する。導入口からは、被処理ガスが導入される。排出口からは、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。処理剤は、処理室に配されている。処理剤は、吸着剤を含む。容器は、区画壁を有する。区画壁は、ガスの流れる方向が相互に異なる複数の処理部に処理室を区画している。

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ことができる。

第１の実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩにおけるガスの処理カートリッジの略図的断面図である。 第１の実施形態におけるガスの流れを説明するためのガスの処理装置の模式的断面図である。 第２の実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。 第２の実施形態におけるガスの流れを説明するためのガスの処理装置の模式的断面図である。 第３の実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。 第４の実施形態に係るガスの処理カートリッジの略図的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。図１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、より具体的には、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。

図１に示されるように、処理装置１は、筐体１０を備えている。筐体１０内には、処理カートリッジ２０が配されている。この処理カートリッジ２０によりガスの処理が行われる。

処理カートリッジ２０は、容器２１を有する。容器２１は、導入口２２と、排出口２３と、内部空間２４とを有する。導入口２２及び排出口２３は、それぞれ、内部空間２４に接続されている。処理対象である被処理ガスは、導入口２２から内部空間２４に導入される。被処理ガスは、内部空間２４において処理される。処理済みのガスは、排出口２３を経由して内部空間２４から排出される。本実施形態では、導入口２２は、容器２１の下部に設けられている。排出口２３は、容器２１の上部に設けられている。もっとも、本発明は、この構成に限定されない。容器の上部に導入口が設けられており、下部に排出口が設けられていてもよい。

内部空間２４内には、区画壁２５が配されている。この区画壁２５によって内部空間２４が区画壁２５の下側に位置する空間と、上側に位置する空間とに区画されている。

内部空間２４の区画壁２５よりも下側に位置する空間は、トラップ室２７を構成している。トラップ室２７は、内部空間２４の下部に設けられている。トラップ室２７は、導入口２２に直接接続されている。このトラップ室２７には、被処理ガスを処理するための処理剤は配されていない。トラップ室２７は、中空である。このトラップ室２７において、被処理ガス内の粉体等の固体が収集される。

内部空間２４の区画壁２５よりも上側に位置する空間は、処理室２６を構成している。区画壁２５には、トラップ室２７と処理室２６とを接続している少なくとも一つの貫通孔２５ａが設けられている。この貫通孔２５ａを経由して被処理ガスがトラップ室２７から処理室２６に移動する。

処理室２６には、処理剤２８が配されている。処理剤２８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２８は、被処理ガスに含まれる有害物質の濃度を低減させる。

処理剤２８は、吸着剤を含む。吸着剤は、被処理ガスに含まれている、濃度を低減させようとする物質を吸着する薬剤である。吸着剤は、例えば、ゼオライト、活性炭、活性白土等であってもよい。処理剤２８は、吸着剤に加えて、濃度を低減させようとする物質と反応する反応剤、濃度を低減させようとする物質の反応に寄与する触媒等をさらに含んでいてもよい。

処理室２６に流入した被処理ガスは、処理剤２８により処理される。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２３を経由して、処理カートリッジ２０の外部に排出される。

ところで、三塩化ホウ素などが被処理ガスに含まれる場合、被処理ガスの温度が低くなると、ホウ酸などの固形物が生じる場合がある。このため、処理装置までの配管中で被処理ガスの温度が低下すると、生じた固形物により配管が閉塞する虞がある。従って、高温の被処理ガスを処理装置に導入したいという要望がある。温度が低下した際に固形物が生じないガスであっても、高温のまま処理装置に導入することが要望される場合もある。

本発明者らは、鋭意研究した結果、例えば特許文献１に記載の処理装置に高温の被処理ガスを導入した場合、処理装置の処理能力が低下することを見出した。この原因は、定かではないが、高温の被処理ガスが導入されることにより吸着剤の温度が上昇し、吸着剤の処理能力が低下したためであると考えられる。

そこで、処理装置１では、容器２１に区画壁３１，３２が設けられている。これら区画壁３１，３２によって、ガスの流れる方向が相互に異なる複数の処理部４１，４２に区画されている。このため、処理室２６内におけるガスの流路が長い。よって、ガスは、処理室２６内で冷却され、処理室２６の下流側部分におけるガスの温度が低くなる。従って、処理室２６の下流側部分に配された吸着剤の吸着能の低下を抑制できる。その結果、高温の被処理ガスが導入される場合であっても、処理装置１は、優れた処理能力を示す。

具体的には、処理装置１では、区画壁３１は、底壁部３１ａと、側壁部３１ｂとを有する。底壁部３１ａは、円板状である。底壁部３１ａは区画壁２５の上方に位置している。底壁部３１ａは、区画壁２５と間隔をおいて対向している。側壁部３１ｂは、円筒状である。側壁部３１ｂは、底壁部３１ａから上方に向かって延びている。側壁部３１ｂは、容器２１の上側壁部２１ｂから離間している。側壁部３１ｂは、容器２１の外壁２１ａと間隔をおいて対向している。区画壁３１と、外壁２１ａ及び区画壁２５との間に第１の処理部４１が区画形成されている。従って、第１の処理部４１は、外壁２１ａに沿って設けられている。

区画壁３１の内側には、区画壁３２が配されている。区画壁３２は、底壁部３２ａと、側壁部３２ｂとを有する。底壁部３２ａは、底壁部３１ａの上方に配されている。底壁部３２ａは、円板状である。底壁部３２ａは、底壁部３１ａと間隔をおいて対向している。側壁部３２ｂは、円筒状である。側壁部３２ｂは、底壁部３２ａから上方に向かって延びている。側壁部３２ｂは、容器の上側壁部２１ｂに至っている。側壁部３２ｂは、側壁部３１ｂと間隔をおいて対向している。区画壁３２と区画壁３１との間に流路５０が区画形成されている。流路５０は、処理室２６の側壁部３１ｂの上方に位置する空間を介して第１の処理部４１に接続されている。流路５０には、処理剤２８は配されていない。流路５０は、中空である。

第２の処理部４２は、区画壁３２の内側に設けられている。このため、第１の処理部４１は、第２の処理部４２よりも容器２１の外壁２１ａ側に設けられている。第２の処理部４２は、中空である流路５０により、第１の処理部４１から隔離されている。

第２の処理部４２は、底壁部３２ａに設けられた貫通孔３２ａ１によって流路５０と接続されている。また、第２の処理部４２は、排出口２３に接続されている。第２の処理部４２には、処理剤２８が充填されている。

図３は、第１の実施形態におけるガスの流れを説明するためのガスの処理装置の模式的断面図である。図３に示されるように、まず、導入口２２から導入された被処理ガスは、トラップ室２７に流入する。トラップ室２７は、処理室２６よりも大きな流路面積を有する。このトラップ室２７において、被処理ガスに含まれていた粉体等の固形物や、被処理ガスがトラップ室２７等において冷却されることにより生じた固形物が収集される。従って、固形物を含む被処理ガスが処理室２６に流入することにより目詰まりが発生することを抑制することができる。但し、本発明において、トラップ室２７は必ずしも必須ではない。例えば、トラップ室を設けずに、導入口を処理室に直接接続してもよい。その場合、処理カートリッジに、固形物を収集するトラップを別途接続してもよい。

被処理ガスは、貫通孔２５ａを経由して、トラップ室２７から、第１の処理部４１に流入する。第１の処理部４１には、処理剤２８が充填されている。このため、第１の処理部４１においても、被処理ガスの処理が行われる。但し、高温の被処理ガスが導入口２２から導入された場合は、第１の処理部４１における被処理ガスの温度が高い。よって、第１の処理部４１においては、処理剤２８に含まれる吸着剤の吸着能が比較的低い。

被処理ガスは、第１の処理部４１から流路５０に流入する。被処理ガスは、流路５０から、貫通孔３２ａ１を経由して、第２の処理部４２に流入する。第２の処理部４２には、処理剤２８が充填されている。このため、第２の処理部４２においても、被処理ガスの処理が行われる。第２の処理部４２に流入した被処理ガスは、第１の処理部４１を通過する際に冷却されている。このため、第２の処理部４２には、比較的低温の被処理ガスが流入する。よって、第２の処理部４２においては、処理剤２８に含まれる吸着剤の吸着能が比較的高い。

本実施形態では、第１の処理部４１が第２の処理部４２よりも容器２１の外壁２１ａ側に配されている。このため、第１の処理部４１は、外気により冷却されやすい。よって、被処理ガスは、第１の処理部４１を通過する際に冷却されやすい。従って、第２の処理部４２に流入する被処理ガスの温度がより低い。よって、より優れた処理能力が実現される。

第２の処理部４２に流入する被処理ガスの温度をさらに低くすることにより、さらに優れた処理能力を実現する観点からは、第１の処理部４１が外壁２１ａに沿って配されていることが好ましい。外壁２１ａの熱伝導率が、区画壁３１，３２の熱伝導率よりも高いことが好ましい。また、第１の処理部４１の流路面積が、第２の処理部４２の流路面積よりも小さいことが好ましい。この場合、容器２１の半径方向に沿った第１の処理部４１の厚みを小さくすることができる。従って、第１の処理部４１を流れる被処理ガスがさらに冷却されやすくなるためである。第１の処理部４１の流路面積は、第２の処理部４２の流路面積の０．１倍〜２．４倍であることが好ましく、０．３倍〜１．３倍であることがより好ましい。容器２１の半径に対する、容器２１の半径方向に沿った第１の処理部４１の厚み（（容器２１の半径方向に沿った第１の処理部４１の厚み）／（容器２１の半径））は、０．０５〜０．４６であることが好ましく、０．１０〜０．３５であることがより好ましい。

３つ以上の処理部が設けられている場合は、最も導入口側（上流側）に位置する処理部が容器の外壁側、さらには、外壁に沿って設けられていることが好ましい。

ところで、最も導入口２２側に位置している第１の処理部４１には、高温の被処理ガスが導入される。このため、処理装置１の稼働時において、第１の処理部４１が高温になる。第１の処理部４１の導入口２２側の部分は、特に高温になる。具体的には、本実施形態では、第１の処理部４１のトラップ室２７と隣接している部分は、特に高温になる。このため、第２の処理部４２の、第１の処理部４１の導入口２２側の部分と隣接している部分も高温になり、当該部分の処理能力が低下する虞がある。

処理装置１では、第１の処理部４１の導入口２２側の部分と、第２の処理部４２との間に流路５０が配されている。流路５０は、中空層である。このため、流路５０の熱伝導率は、処理剤が充填された部分の熱伝導率よりも低い。よって、流路５０により、第１の処理部４１の導入口２２側の部分から、第２の処理部４２への熱伝導が抑制されている。従って、第２の処理部４２の処理能力が高い。その結果、さらに優れた処理能力が実現されている。

本実施形態では、流路５０は、第１の処理部４１と第２の処理部４２との間全体にわたって設けられている。このため、第１の処理部４１と第２の処理部４２とは、中空である流路５０により隔離されている。よって、第１の処理部４１から第２の処理部４２への熱伝導がさらに効果的に抑制されている。従って、さらに優れた処理能力が実現されている。

処理剤２８が、吸着剤に加えて、被処理ガスの成分と反応する反応剤、及び被処理ガスの成分を反応させる触媒の少なくとも一方を含む場合は、少なくとも第１の処理部４１に配された処理剤２８が、反応剤及び触媒の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。反応剤や触媒は、一般的に高温であるほど反応性または活性が高いためである。第１の処理部４１における処理剤２８中の反応剤及び触媒の濃度は、第２の処理部４２における処理剤２８中の反応剤及び触媒の濃度よりも高いことが好ましい。第１の処理部４１に位置する処理剤２８に反応剤及び触媒の少なくとも一方が含まれており、第２の処理部４２に位置する処理剤２８は、反応剤及び触媒を実質的に含まず、吸着剤により実質的に構成されていることが好ましい。

なお、本実施形態では、処理室に処理部が２つ設けられている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。本発明において、処理室は、３つ以上の処理部を含んでいてもよい。処理室に含まれる処理部の数は、１〜５であることが好ましく、２〜４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４は、第２の実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。図５は、第２の実施形態におけるガスの流れを説明するためのガスの処理装置の模式的断面図である。

本実施形態に係るガスの処理装置１ａでは、第１の実施形態に係るガスの処理装置１とは異なり、流路５０が設けられていない。図５に示されるように、第１の処理部４１を通過したガスは、第２の処理部４２に流入し、第２の処理部４２内を下方に向かって流れる。第２の処理部４２を通過したガスは、貫通孔３２ａ１を経由して中空層５１に流入する。中空層５１に流入したガスは、第１及び第２の処理部４１，４２を通過したガスであるため、処理済みのガスである。処理室２６には、中空層５１と排出口２３とを接続している排出経路５２が設けられている。中空層５１に流入した処理済みのガスは、排出経路５２を経由して、排出口２３から処理装置１外へと排出される。

処理装置１ａでは、中空層５１が第１の処理部４１の導入口２２側の部分と、第２の処理部４２との間に位置している。このため、中空層５１によって第１の処理部４１から第２の処理部４２への熱伝達が抑制されている。よって、第２の処理部４２の温度が上昇しにくい。従って、優れた処理能力が実現されている。しかも、中空層５１に流入するガスは、第１及び第２の処理部４１，４２を通過しながら冷却された低温のガスである。従って、この低温のガスが流入する中空層５１の遮熱能力は高い。よって、より優れた処理能力が実現されている。本実施形態のように、処理済みのガスが第１の処理部４１と第２の処理部４２との間に位置する中空層５１に流入することによって、処理装置の処理能力をさらに改善することができる。

容器２１の長手方向に沿った中空層５１の厚みは、容器２１の長手方向に沿った処理室２６の長さの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。中空層５１が厚いほど断熱効果が高まる。但し、容器２１の長手方向に沿った中空層５１が厚すぎると、処理室２６に占める処理剤２８の体積が小さくなりすぎる場合がある。従って、容器２１の長手方向に沿った中空層５１の厚みは、容器２１の長手方向に沿った処理室２６の長さの０．１倍以下であることが好ましく、０．０４倍以下であることがより好ましい。

排出経路５２の流路面積は、第２の処理部４２の流路面積よりも小さいことが好ましく、第２の処理部４２の流路面積の０．３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。

(第３の実施形態)
図６は、第３の実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。図６に示される処理装置１ｂでは、外壁２１ａの外表面に突部２１ａ１が設けられている。このため、外壁２１ａの外表面の表面積が大きい。よって、外壁２１ａを経由して放熱されやすい。従って、処理室２６の温度が低い。その結果、さらに優れた処理能力を実現させることができる。

本実施形態では、容器２１を包囲する管状の複数の突部２１ａ１が、容器２１の軸方向に沿って等間隔に設けられている。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図７に示されるように、容器２１の軸方向に沿って延びる複数の突部が、周方向に沿って設けられていてもよい。

１、１ａ、１ｂ…処理装置
１０…筐体
２０…処理カートリッジ
２１…容器
２１ａ…外壁
２１ａ１…突部
２１ｂ…上側壁部
２２…導入口
２３…排出口
２４…内部空間
２５…区画壁
２５ａ…貫通孔
２６…処理室
２７…トラップ室
２８…処理剤
３１，３２…区画壁
３１ａ、３２ａ…底壁部
３２ａ１…貫通孔
３１ｂ、３２ｂ…側壁部
４１…第１の処理部
４２…第２の処理部
５０…流路
５１…中空層
５２…排出経路

Claims (11)

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た処理室とを有する容器と、
   前記処理室に配されており、吸着剤を含む処理剤と、
   を備え、
   前記容器は、ガスの流れる方向が相互に異なる複数の処理部に前記処理室を区画する区画壁を有する、ガスの処理装置。
2. 前記処理室は、第１の処理部と、前記第１の処理部よりも前記排出口側に設けられた第２の処理部とを有し、
   前記第１の処理部が前記第２の処理部よりも前記容器の外壁側に配されている、請求項１に記載のガスの処理装置。
3. 前記第１の処理部は、前記容器の外壁に沿って設けられている、請求項２に記載のガスの処理装置。
4. 前記容器の外壁の熱伝導率が、前記区画壁の熱伝導率以上である、請求項３に記載のガスの処理装置。
5. 前記外壁は、外表面に突部を有する、請求項３または４に記載のガスの処理装置。
6. 前記第１の処理部の流路面積が、前記第２の処理部の流路面積の流路面積よりも小さい、請求項２〜５のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
7. 前記複数の処理部のうち、前記第１の処理部が最も前記導入口側に位置している、請求項２〜６のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
8. 前記第１及び第２の処理部には前記処理剤が充填されている、請求項２〜７のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
9. 前記容器は、前記処理室よりも前記導入口側に配されており、前記処理室よりも大きな流路面積を有するトラップ室をさらに有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
10. 前記トラップ室には前処理剤が配されていない、請求項９に記載のガスの処理装置。
11. 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た処理室とを有する容器と、
    前記処理室に配されており、吸着剤を含む処理剤と、
    を備え、
    前記容器は、ガスの流れる方向が相互に異なる複数の処理部に前記処理室を区画する区画壁を有する、ガスの処理カートリッジ。
    

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