JP4018858B2 - パーフルオロ化合物分離回収方法およびそれに用いるパーフルオロ化合物分離回収装置 - Google Patents
パーフルオロ化合物分離回収方法およびそれに用いるパーフルオロ化合物分離回収装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーフルオロ化合物が希釈された希釈混合ガスから、膜を利用して、パーフルオロ化合物を分離および回収するパーフルオロ化合物分離回収方法およびそれに用いるパーフルオロ化合物分離回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体の製造工程では、エッチングやチャンバーの洗浄等にＣＦ4 ，Ｃ2 Ｆ6 ，Ｃ3 Ｆ8 ，Ｃ4 Ｆ8 ，Ｃ4 Ｆ10，ＣＨＦ3 ，ＳＦ6 ，ＮＦ3 等のパーフルオロ化合物（以下、単に「ＰＦＣ」という）ガスが、大量のＮ2 ガス等により希釈されて使用されている。また、電気機械の分野では、絶縁ガスとしてＳＦ6 が同様に使用されている。
【０００３】
しかしながら、使用後の排気ガス（希釈混合ガス）には、未反応（未分解）のＰＦＣガスが含まれており、それが大気中に放出されると、地球のオゾン層を破壊する等の環境問題が起こる。
【０００４】
そこで、従来から、排気ガス中のＰＦＣガスを回収することが行なわれている。この回収は、図８に示すＰＦＣ分離回収装置により行なわれる。このＰＦＣ分離回収装置は、排気ガスが処理される順番に、前処理ユニット１，ブロワー２，第１タンク３，圧縮機４，第２タンク５，熱交換器６，ＰＦＣ分離ユニット５１，およびＰＦＣ回収ユニット２８が、直列に接続されている。
【０００５】
より詳しく説明すると、上記ＰＦＣ分離ユニット５１では、第１膜７，第２膜８，および第３膜９が直列に配列されている。そして、各膜７，８，９は，ＰＦＣガスよりもＮ2 ガス等の希釈ガスをより多く透過させる性質を有しており、各膜７，８，９の材料としては、ポリスルホン、ポリエールイミド、ポリプロピレン、酢酸セルロース、ポリメチルペンタン、２，２−ビストリフルオロメチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキシソールを基にした無定形コポリマー、ポリビニルトリメチルシラン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド、またはエチルセルロースポリマー等があげられる。また、各膜７，８，９は、上記材料を用いて、中空繊維，渦巻き，巻き付け，または平坦シートの形状に形成されている。
【０００６】
そして、各膜７，８，９は、それぞれ膜の前および後の空間が透過側と非透過側とになっており、第１膜７の透過側は、ニードル弁５２を介して大気と連通していて透過ガスを大気中に放出するようになっており、第１膜７の非透過側は、第２膜８に接続されている。また、第２膜８の透過側は、第１タンク３に戻るように接続されており、第２膜８の非透過側は、第３膜９に接続されている。さらに、第３膜９の透過側は、第１タンク３に戻るように接続されており、第３膜９の非透過側は、第１コントロール弁１０を介してＰＦＣ回収ユニット２８に接続されている。
【０００７】
さらに、上記第１コントロール弁１０とＰＦＣ回収ユニット２８との間から第３非透過ガス流の一部を取り込んでＰＦＣガスの濃度を測定する濃度分析計５３が設けられている。また、この濃度分析計５３の出力値に対応して上記第１コントロール弁１０の開度を制御できるように制御装置５３ａが設けられている。すなわち、上記第３非透過ガス流の一部を濃度分析計５３に取り込み、そのＰＦＣガスの濃度が所定値よりも低いと判断された場合には、上記制御装置５３ａで第１コントロール弁１０の開度を小さくすることにより、第３透過ガス流を多くする。その結果、非透過側へ流れつつあった希釈ガスが透過側へ流れ、回収濃度（回収されたＰＦＣガスの濃度）が向上する。このように、第３非透過ガス流の流量を制御することにより、高濃度のＰＦＣガスを回収することができるようにしている。そして、濃度分析計５３に取り込んだ第３非透過ガス流の一部は、濃度測定ののち第１タンク３に戻るように接続されている。
【０００８】
なお、上記ＰＦＣ回収ユニット２８は、第３タンク１１，昇圧ポンプ１２，および回収容器１３が直列に配列されている。
【０００９】
そして、ＰＦＣガスの分離回収は、上記ＰＦＣ分離回収装置を用い，つぎのようにして行なわれる。すなわち、まず、排気ガスを前処理ユニット１に通し、圧縮機４や各膜７，８，９に悪影響を及ぼす酸系分やパーティクル分等を湿式または乾式スクラバーおよびフィルター等により取り除く。つづいて、その処理したガス流をブロワー２により第１タンク３に収容する。ついで、第１タンク３からのガス流を圧縮機４により高圧にして第２タンク５に収容する。つぎに、その第２タンク５に収容した排気ガスを熱交換器６により高温にしたのち第１膜７に接触させることにより、希釈ガスに富む第１透過ガス流とＰＦＣガスに富む第１非透過ガス流とに分離する。ついで、その第１透過ガス流をニードル弁５２の開閉により大気中に放出するとともに、上記第１非透過ガス流を、第２膜８に接触させることにより、さらに希釈ガスに富む第２透過ガス流とさらにＰＦＣガスに富む第２非透過ガス流とに分離する。つづいて、その第２透過ガス流を第１タンク３に戻すとともに、上記第２非透過ガス流を、第３膜９に接触させることにより、希釈ガスが高濃度な第３透過ガス流と、ＰＦＣガスが高濃度な第３非透過ガス流とに分離する。つぎに、その第３透過ガス流を第１タンク３に戻すとともに、上記第３非透過ガス流を第１コントロール弁１０に通して第３タンク１１に収容する。つづいて、第３タンク１１からのガス流を昇圧ポンプ１２により回収容器１３に収容する。このようにして、ＰＦＣガスを分離して回収することができる。
【００１０】
ところで、上記ＰＦＣ分離回収方法では、それ自体の安定稼働のため、ブロワー２の上流側ならびに圧縮機４の上流側（第１タンク３）および下流側（第２タンク５）の圧力（内圧）を一定に制御している。
【００１１】
すなわち、排気ガスをＰＦＣ分離回収装置に流入させる前の部分（前処理ユニット１の上流側）に、その部分を流れる排気ガスの圧力を示す第１圧力センサー１４を設けている。また、上記ブロワー２に、それ自体の作動状態を制御するインバーター２ａを設けるとともに、このインバーター２ａに、第１圧力センサー１４の出力値に対応してそれ自体に信号を送る制御装置１４ａを設けている。そして、上記インバーター２ａは、第１圧力センサー１４の出力値が所定の一定値を目指すように、ブロワー２を作動させるようになっている。このようにすることにより、ブロワー２の上流側の圧力を一定に制御している。また、上記第１圧力センサー１４が示す値は、排気ガスを吸引する強さを示すものであり、この値を一定に制御することにより、排気ガスの流れを詰まらせることなく安定させスムーズにすることができる。
【００１２】
また、第１タンク３は、上述したように、ブロワー２，第２膜８の透過側，第３膜９の透過側，および濃度分析計５３からガス流が流入して圧縮機４に流出するようになっているが、これらに加えて、外気を取り込む第１ライン１５および第２タンク５から戻る第２ライン１６を設けるとともに、第１タンク３の内圧を示す第２圧力センサー１７を設けている。さらに、上記第１ライン１５には、第２コントロール弁１８を設けており、この第２コントロール弁１８には、上記第２圧力センサー１７の出力値に対応してそれ自体の開度を制御できる制御装置１７ａを設けている。また、第２タンク５には、それ自体の内圧を示す第３圧力センサー１９を設けている。さらに、上記第２ライン１６には、第３コントロール弁２０を設けており、この第３コントロール弁２０には、上記第３圧力センサー１９の出力値に対応してそれ自体の開度を制御できる制御装置１９ａを設けている。そして、上記第１ライン１５の第２コントロール弁１８を制御することにより、第１タンク３の内圧を一定に制御し、第２ライン１６の第３コントロール弁２０を制御することにより、第２タンク５の内圧を一定に制御している。すなわち、ブロワー２から第１タンク３に流入するガス量が減少した場合には、上記第２コントロール弁１８を徐々に開けて足りない分のガス量を外気で補うことにより、第１タンク３の内圧を一定に制御している。この制御は、第１タンク３の内圧（第２圧力センサー１７の設定圧力）を負圧に制御することにより実現する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、第１コントロール弁１０の制御に高価な濃度分析計５３が必要となる。しかも、回収率（排気ガス量に対する回収されたＰＦＣガス量の割合）が所定値以上になるように、回収濃度を極限まで上げる微妙な濃度調整を行なう必要があるため、非常に高精度で高価な濃度分析計５３が必要となる。しかも、上記濃度分析計５３による濃度検出には時間を要することから、その出力は、必然的に断続的となり、排気ガスの状態（排気ガスの排気タイミング，排気ガスの排風量，排気ガス中のＰＦＣガスの濃度，排気ガス中のＰＦＣガスの種類等）の時々刻々の変動に対応することが困難である。したがって、所定の回収濃度を目指す制御を行なったとしても、回収濃度を安定にすることが実質的に不可能となっている（図４の点線参照）。
【００１４】
また、上記従来技術では、第１タンク３の内圧を一定にする制御を、外気を取り込むことにより行なっているため、つぎのような欠点▲１▼〜▲４▼がある。▲１▼外気を取り込むと排気ガスが希釈されることから、ＰＦＣの回収効率が悪くなる。▲２▼外気を取り込むことにより第１タンク３の負圧の程度が小さくなる（大気圧に近づく）と、第１タンク３の内圧の制御範囲が小さくなり、排気ガスの流量変動等に対応することが困難となる。その結果、第１タンク３の内圧を一定にする制御が困難となる。▲３▼ブロワー２の上流側の圧力（第１圧力センサー１４の出力値）は、第１タンク３の内圧（第２圧力センサー１７の出力値）が一定である場合に限って、インバーター２ａを利用するブロワー２の制御により、正確な目標値に制御することができる。しかしながら、上記のように、排気ガスの状態の変動により、第１タンク３の内圧を一定にすることが困難であるため、ブロワー２の上流側の圧力（第１圧力センサー１４の出力値）を正確な目標値に制御することが困難となる。▲４▼第１タンク３の内圧の制御範囲を大きくするためには、外気を取り込んでも第１タンク３の負圧の程度が小さくならないように、その負圧の程度を予め大きくする必要がある。このように第１タンク３の負圧の程度が大きいと、第１タンク３からのガス流を高圧にする圧縮機４の負荷が大きくなる。したがって、圧縮機４のランニングコストが増加する。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、排気ガスの状態の変動に敏感に対応して回収濃度を安定させることができるとともに、分離回収装置のコストを低減することができるパーフルオロ化合物分離回収方法およびそれに用いるパーフルオロ化合物分離回収装置の提供をその目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、パーフルオロ化合物ガスと希釈ガスとからなる希釈混合ガスを高圧にしたのち、パーフルオロ化合物ガスよりも希釈ガスの透過率の高い膜に接触させることによりパーフルオロ化合物ガスを分離して回収するパーフルオロ化合物分離回収方法であって、高圧にしたのちの希釈混合ガスを上記膜に接触させることにより希釈ガスに富む透過ガス流とパーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガス流とに分離する工程と、上記非透過ガス流を上記膜と同様の機能をもつ他の膜に接触させることにより他の透過ガス流と他の非透過ガス流とに再度分離する工程と、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する工程と、その圧力または流量を一定にするように上記他の非透過ガス流の流量を制御する工程と、上記他の非透過ガス流を回収する工程とを備えているパーフルオロ化合物分離回収方法を第１の要旨とし、パーフルオロ化合物ガスと希釈ガスとからなる希釈混合ガスを高圧にする手段と、高圧にしたのちの希釈混合ガスを希釈ガスに富む透過ガス流とパーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガス流とに分離する膜を備えたパーフルオロ化合物分離回収装置であって、上記非透過ガス流を他の透過ガス流と他の非透過ガス流とに分離する他の膜と、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する手段と、上記他の非透過ガス流の流量を制御する手段と、上記他の非透過ガス流を回収する手段とを備えているパーフルオロ化合物分離回収装置を第２要旨とする。
【００１７】
本発明者らは、パーフルオロ化合物分離回収方法およびそれに用いるパーフルオロ化合物分離回収装置について鋭意研究を重ねた。その結果、前記他の透過ガス（最初の膜で分離されたＰＦＣガスに富む非透過ガス流を再度他の膜で分離して得られた希釈ガスに富むガス）の圧力または流量を一定にすると、処理対象となる希釈混合ガス中のＰＦＣガス濃度にばらつきがあっても、処理後得られるＰＦＣガス濃度のばらつきが殆どないことを見いだし本発明に到達した。
【００１８】
すなわち、本発明のパーフルオロ化合物分離回収方法では、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する工程と、その圧力または流量を一定にするように上記他の非透過ガス流の流量を制御する工程とを備えているため、希釈混合ガス中のＰＦＣガス濃度の変動があっても処理後得られるＰＦＣガス濃度を略一定に保つことができる。
【００１９】
また、本発明のパーフルオロ化合物分離回収方法において、上記透過ガス流の適宜な量を上記高圧になる前の希釈混合ガスに戻すことによりその高圧になる前の希釈混合ガスの圧力を所定の一定値に制御する工程を設け、この工程における上記制御を外気を取り込まずに行なう場合には、希釈混合ガスが外気で希釈されないため、ＰＦＣの回収効率がよくなる。また、上記のように、高圧にされる前の希釈混合ガスの圧力を一定に制御する際に、外気を取り込まないため、高圧にされる前の希釈混合ガスの圧力の制御範囲が小さくなることがない。したがって、希釈混合ガスの状態が変動していても、簡単にその変動に対応することができる。しかも、上記のように、外気を取り込まないことから、希釈混合ガスを高圧にする際の負荷を小さくすることができる。
【００２０】
また、本発明のパーフルオロ化合物分離回収装置では、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する手段を備えているため、高価な濃度分析計が不要となり、コストを低減することができる。さらに、圧力または流量は、連続的に検出できるため、排気ガスの状態の時々刻々の変動に対応することでき、処理後得られるＰＦＣガス濃度を略一定に保つことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００２２】
図１は、本発明のパーフルオロ化合物分離回収方法およびそれに用いるパーフルオロ化合物分離回収装置の一実施の形態を示している。この実施の形態では、図８に示す従来技術と異なる部分について主に説明し、同様の部分には同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００２３】
すなわち、このパーフルオロ化合物（ＰＦＣ）分離回収装置は、図８に示す従来技術における第１膜７の透過側のニードル弁５２に代えて第４コントロール弁２１を設けるとともに、その第４コントロール弁２１の上流側から分岐させて第１タンク３に戻る第３ライン２２を設けている。そして、この第３ライン２２に、ニードル弁２３を設け、上記第４コントロール弁２１に、第２圧力センサー１７の出力値に対応してそれ自体の開度を制御できる制御装置１７ｂを設けている。さらに、この実施の形態のＰＦＣ分離回収装置は、図８に示す従来技術における濃度分析計５３に代えて第４圧力センサー２４を第３膜９の透過側に設けている。そして、第４圧力センサー２４の出力値が常に安定して所定の一定値を示すように第１コントロール弁１０の開度をフィードバック制御する制御装置２４ａを設けている。また、第３膜９の非透過側には、第１コントロール弁１０との間に、順番に第１減圧弁２５および第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６が直列に配列されている。それ以外の部分は、図８に示す従来のＰＦＣ分離回収装置と同様である。
【００２４】
そして、図１に示すＰＦＣ分離回収装置では、第３透過ガス流の圧力（第４圧力センサー２４の出力値）と回収率および回収濃度との関係は図２に示すようになる。図２では、ＰＦＣガスとしてＣ2 Ｆ6 およびＣＦ4 がそれぞれ異なる濃度で含有された排気ガスを用いている。ここで、図２において、回収率および回収濃度がともに９５％以上を目標にする場合について説明する。
【００２５】
排気ガス中のＰＦＣガスの濃度が高濃度の場合には、回収率（Ａカーブ）は、第３透過ガス流の圧力がどの値であれ９５％以上であり、回収濃度（ａカーブ）は、第３透過ガス流の圧力が１．４１ｋＰａ以下の範囲で９５％以上である。
【００２６】
排気ガス中のＰＦＣガスの濃度が中濃度の場合には、回収率（Ｂカーブ）は、第３透過ガス流の圧力が０．９５ｋＰａ以上の範囲で９５％以上であり、回収濃度（ｂカーブ）は、第３透過ガス流の圧力が１．４３ｋＰａ以下の範囲で９５％以上である。
【００２７】
排気ガス中のＰＦＣガスの濃度が低濃度の場合には、回収率（Ｃカーブ）は、第３透過ガス流の圧力が１．３９ｋＰａ以上の範囲で９５％以上であり、回収濃度（ｃカーブ）は、第３透過ガス流の圧力が１．４９ｋＰａ以下の範囲で９５％以上である。
【００２８】
したがって、上記回収率および回収濃度がともに９５％以上となるのは、第３透過ガス流の圧力が１．３９〜１．４１ｋＰａの範囲である。このことから、第３透過ガス流の圧力が常に約１．４０ｋＰａを維持するようにコントロールバルブを制御すると、回収率および回収濃度をともに９５％以上とすることができる。
【００２９】
また、上記実施の形態では、高回収率または高回収濃度のいずれを優先させるかを判断して制御することができる。すなわち、図２において、Ａ，ａ，Ｂ，ｂ，Ｃ，ｃカーブがそれぞれ個別に回収率および回収濃度をともに９５％以上とするには、第３透過ガス流の圧力の範囲は、０．９５〜１．４９ｋＰａとなる。そこで、この範囲内の１．４０ｋＰａを常に維持するように（図中の１点鎖線参照）コントロールバルブを制御すると、排気ガス中のＰＦＣガス濃度が高濃度の場合（Ａ，ａカーブ）には、回収濃度は低い（点Ｐ1 ）が、回収率は高く（点Ｐ2 ）なる。また、排気ガス中のＰＦＣガス濃度が低濃度の場合（Ｃ，ｃカーブ）には、回収率は低い（点Ｐ3 ）が、回収濃度は高く（点Ｐ4 ）なる。
【００３０】
さらに、排気ガス中のＰＦＣガスの構成が変化した場合（図３参照）でも、図２と同様の関係を示し、第３透過ガス流の圧力が常に上記１．４０ｋＰａを維持するように（図中の１点鎖線参照）コントロールバルブを制御すると、排気ガス中のＰＦＣガス濃度が高濃度の場合（Ａ’，ａ’カーブ）には、回収濃度は低い（点Ｐ5 ）が、回収率は高く（点Ｐ6 ）なる。また、排気ガス中のＰＦＣガス濃度が低濃度の場合（Ｃ’，ｃ’カーブ）には、回収率は低い（点Ｐ7 ）が、回収濃度は高く（点Ｐ8 ）なる。そして、その構成独自の結果範囲（回収率が９５．３〜９７．８％、回収濃度が９１．３〜９７．８％）を示す。
【００３１】
一般に、膜を利用したＰＦＣ分離回収方法では、回収率を高めようと制御すると、回収濃度が下がり、逆に、回収濃度を高めようと制御すると、回収率が下がる。また、上記従来技術では、ＰＦＣガスの回収濃度を制御しているものの、回収率を制御しておらず、ＰＦＣ分離回収装置に流入する排気ガスの上記状態を具体的に判断できるようにもなっていない。このため、回収濃度を高める制御のみを行なっていると、たとえ回収率が下がる状態に排気ガスが変化したとしても、そのように判断することができず、そのまま上記制御が続けられるという問題があった。また、ＰＦＣガスには、回収率と回収濃度とがともに高い値を期待できる種類とそれらが全般的に低い種類とがあるため、上記従来技術のように所定の回収濃度を目指す制御を行なっていても、排気ガス中のＰＦＣガスの構成（種類）が、ある時点で、高い回収率を得られる構成から低い回収率しか得られない構成に変化すれば、回収率を満足させることができない。
【００３２】
しかしながら、上記実施の形態のように、第３透過ガス流の圧力（第４圧力センサー２４の出力値）を一定にすると、排気ガスの状態が変動しても、高回収率または高回収濃度のいずれを優先させるかを判断して、優先させていない方も最低基準以上になるようにすることができる。
【００３３】
ところで、上記実施の形態においても、ブロワー２の上流側ならびに圧縮機４の上流側（第１タンク３）および下流側（第２タンク５）の圧力を一定に制御しているが、図８に示す従来技術とは、圧縮機４の上流側（第１タンク３）の圧力（内圧）の制御が異なる。すなわち、第１タンク３は、上述したように、ブロワー２，第１ライン１５（外気），第２ライン１６（第２タンク５），第３ライン２２（第１膜７の透過側から分岐したライン），第２膜８の透過側，および第３膜９の透過側（第４圧力センサー２４）からガス流が流入して圧縮機４に流出するようになっている。そして、上記第１膜７の透過側の第４コントロール弁２１を制御するとともに第３ライン２２のニードル弁２３の開度を調整することにより、第１タンク３の内圧を一定に制御している。すなわち、ブロワー２から第１タンク３に流入するガス量が減少した場合には、第１ライン１５から外気を取り込まずに、上記第４コントロール弁２１の開度を制御するとともに第３ライン２２のニードル弁２３の開度を調整して、第１透過ガス流の一部を第３ライン２２から取り込むことにより、足りない分のガス量を補い、第１タンク３の圧力を一定に制御している。しかしながら、上記のようにしても足りない分のガス量を補うことができないような場合には、第１ライン１５の第２コントロール弁１８を用い、外気を取り入れる。すなわち、第２コントロール弁１８の用途は、図８に示す従来技術と異なり、通常運転時は用いず、緊急用として用いる。
【００３４】
ここで、上記第３ライン２２のニードル弁２３の機能について説明すると、このニードル弁２３は、第３ライン２２のガス流に抵抗を発生させて第４コントロール弁２１が制御できる流量を調整する役割をする。すなわち、例えば、第１タンク３の内圧を大気圧に制御するとともに、ニードル弁２３の開度を１００％にした場合において、第４コントロール弁２１の下流部（放出先）が負圧の状態では、第４コントロール弁２１の開度を１００％とすると、第１透過ガス流の略全量を放出することができる。しかしながら、第４コントロール弁２１の下流部（放出先）が正圧や大気圧の状態では、第４コントロール弁２１の開度を１００％にしても、第１透過ガス流の全量を放出することができず、第１タンク３（第３ライン２２）へ自然に流れる。そこで、この状態（第４コントロール弁２１の下流部が正圧や大気圧であり、第４コントロール弁２１の開度が１００％である状態）で、ニードル弁２３の開度を０％にすると、第１タンク３の内圧にかかわらず、ニードル弁２３は、第１透過ガス流の略全量を放出するように作用する。すなわち、ニードル弁２３の開度を絞って第３ライン２２のガス流への抵抗を大きくするほど、第４コントロール弁２１が制御することができる流量の範囲が広くなる。このように、ニードル弁２３の開度を調整することにより、第４コントロール弁２１の下流部の圧力状態に応じて、第４コントロール弁２１の流量制御範囲を変化させる。そして、第４コントロール弁２１の開度を制御することにより、放出したり第１タンク３に戻したりする第１透過ガス流の流量を上記流量制御範囲内で制御している。
【００３５】
また、ＰＦＣ分離ユニット２７では、第３膜９で分離された第３透過ガス流を第４圧力センサー２４に通して第１タンク３に戻すとともに、第３非透過ガス流を第１減圧弁２５，第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６，および第１コントロール弁１０の順番に通して第３タンク１１に収容する。
【００３６】
ここで、上記第１減圧弁２５，第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６，第１コントロール弁１０，および第３タンク１１の機能について説明する。
【００３７】
上記第１減圧弁２５は、第１コントロール弁１０の流量制御性能を向上させるため、第１コントロール弁１０にかかる圧力を低い値にすることを目的としている。
【００３８】
上記第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６は、下流に接続されている第１コントロール弁１０がいかなる開度状態であろうとも、その第１コントロール弁１０の入口圧力を常に一定値に調圧して、第１コントロール弁１０の流量制御性能を瞬時に最大限に発揮させることを目的としている。この第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６は、下流側の圧力を常に監視し、設定した圧力と現在の圧力との差を認識し、上記設定した圧力へ復旧するようそれ自体のスプリングの押し具合を調整して一定の設定圧力を維持できる機能がある。上記第１減圧弁２５とともに直列に接続している目的は、第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６自体の調圧性能を限りなく発揮できるように、それ自体の上流側と下流側との差圧を小さくするためである。
【００３９】
上記第１コントロール弁１０は、第３透過ガス流の量と第３非透過ガス流の量の割合を調整する役割をし、この調整が回収率と回収濃度とを決定する。すなわち、第１コントロール弁１０が閉まる方向に動作すると、非透過側への抵抗が大きくなり、回収されつつあったＰＦＣガスが透過側へ流れる。その結果、回収率が低下する。しかしながら、非透過側へ流れつつあった希釈ガスも透過側へ流れるため、回収濃度は向上する。逆に、第１コントロール弁１０が開く方向に動作すると、非透過側への抵抗が小さくなり、透過側へ流れつつあったＰＦＣガスが非透過側へ流れる。その結果、回収率が向上する。しかしながら、透過側へ流れつつあった希釈ガスも非透過側へ流れるため、回収濃度は低下する。
【００４０】
上記第３タンク１１は、第１コントロール弁１０の流量制御性能を充分に発揮させることを目的としている。すなわち、もし、第３タンク１１が設けられずに、第１コントロール弁１０を通った第３非透過ガス流が直接昇圧ポンプ１２に接続されているとすると、第１コントロール弁１０で調整した第３非透過ガス流の量とは異なる量（昇圧ポンプ１２の処理能力の量）を昇圧ポンプ１２は処理するため、第１コントロール弁１０の下流側の圧力が変動する。ところが、第１コントロール弁１０の流量制御性能は、それ自体の上流側と下流側との差圧に左右される。したがって、第３タンク１１を設けることにより、第１コントロール弁１０の下流側の圧力を一定に保つようにしている。
【００４１】
つぎに、ＰＦＣ分離回収装置に流入してくる排気ガス中のＰＦＣガス濃度（ここでは、非透過性質度合い）を確認する方法について説明する。
【００４２】
第１膜７，第２膜８，第３膜９を透過できる透過ガス流の絶対量は、各膜７，８，９がおかれている温度，圧力，流入してくる排気ガス中の非透過ガス濃度（この場合には、数種のＰＦＣガスの全体排気ガスに対する濃度や混合構成内容等）に影響を与える。
【００４３】
そこで、上記第１コントロール弁１０の開度を一定にしている（第１コントロール弁１０でのガス流のながれ易さを一定にしている）場合、分離したいＰＦＣガス量が希釈ガスに対して大きい濃度でＰＦＣ分離回収装置に流入すればするほど（小さい濃度で流入するときと比較して）、各膜７，８，９の中に滞在するＰＦＣガスの絶対量が多い。このことから、ＰＦＣガス濃度が濃い状態の排気ガスがＰＦＣ分離回収装置に流入している場合は、自ずと、第１〜第３透過ガス流の流量は少なくなる。しかも、第１膜７から第３膜９へかけて順番にそれぞれの第１〜第３透過ガス流の流量が（流入してくる排気ガス中のＰＦＣガス濃度が一定のときでも）減少する比率は大きくなり、第３透過ガス流ではこの現象が顕著に表れる。言い換えると、第３透過ガス流の圧力は減少する。逆に、ＰＦＣガス濃度が薄い状態の排気ガスがＰＦＣ分離回収装置に流入している場合は、上記と反対のことが言え、第３透過ガス流の圧力は上昇する。
【００４４】
このようにして、第３透過ガス流の圧力（第４圧力センサー２４の出力値）は、ＰＦＣ分離回収装置に流入してくる排気ガス中のＰＦＣガス濃度（非透過性質度合い）を判断するパラメーターとして利用することができる。したがって、第３透過ガス流の圧力が排気ガス中のＰＦＣガス濃度（非透過性質度合い）とどのような関係であるかを事前に調査すれば、それぞれの相関関係がわかる。
【００４５】
つぎに、排気ガス中のＰＦＣガス濃度（非透過性質度合い）状況を判断するだけでなく、第３透過ガス流の圧力を強制的に一定に制御〔排気ガス中のＰＦＣガス濃度（非透過性質度合い）が低濃度のときでありながらも、それが高濃度のときと同じ圧力に調整〕した場合とする。そのときは、第３膜９の中に滞在するＰＦＣガスの存在率も一定に制御されているといえる。
【００４６】
したがって、第３透過ガス流の圧力は、第３膜９の中に滞在するＰＦＣガスの存在率を示していることと等しく、第３透過ガス流の圧力を一定に制御することは、第３膜９がもつＰＦＣガスの回収性能を決定することを意味するといえる。
【００４７】
排気ガス中のＰＦＣガスを濃縮して回収する工程において重要なのは、排気ガス中のＰＦＣガスが、回収率と回収濃度とがともに高い値を期待できる物質であるか否かであり、その具体的な物質名や濃度や混合割合の数値ではない。ＰＦＣガスを効率よく（回収率と回収濃度とがともに高く）回収できるか否かは、見かけ上一種のＰＦＣガスが第３膜９を透過する際にどれだけ透過しづらいかを示す非透過性が判断できれば充分である。
【００４８】
つぎに、実施例について従来例および比較例と併せて説明する。
【００４９】
【実施例１】
上記実施の形態によりＰＦＣガスを回収した際の回収濃度を図４に実線で示した。その結果、回収濃度は安定して高い値を示した。
【００５０】
【従来例】
上記従来技術によりＰＦＣガスを回収した際の回収濃度を図４に点線で示した。その結果、回収濃度は不安定であり、非常に低い値を示すことがある。
【００５１】
図４から、実施例１では、排気ガスの状態の変動に容易に対応することができるが、従来例では、その対応が困難であることがわかる。
【００５２】
【実施例２】
上記実施の形態において、ＰＦＣ分離回収装置に流入する排気ガスの流量を変動させた場合における、ブロワー２の上流側の圧力（第１圧力センサー１４の出力値）ならびに圧縮機４の上流側（第１タンク３）の内圧（第２圧力センサー１７の出力値）および圧縮機４の下流側（第２タンク５）の内圧（第３圧力センサー１９の出力値）を図５に示すとともに、第２圧力センサー１７の設定値を−０．５０ｋＰａから大気圧近辺に変更した場合における第１〜第３圧力センサー１９の出力値を図５に示した。
【００５３】
図５から、排気ガスの流量が変動しても、第１タンク３の内圧（第２圧力センサー１７の出力値）は、常に設定値を持続して略一定値を示していることがわかる。また、第２圧力センサー１７の設定値を変更しても、変更後の設定値を一定に持続することがわかる。このように、第１タンク３の内圧が一定に持続されるため、ブロワー２の上流側の圧力も圧縮機４の下流側の圧力も、影響を受けることなく一定に持続することができる。
【００５４】
【実施例３】
上記実施の形態において、ＰＦＣ分離回収装置に流入する排気ガスの流量を変動させるとともに、長時間にわたって実験した場合における、第１〜第４圧力センサー１４，１７，１９，２４の出力値を図６に示した。
【００５５】
図６から、第４圧力センサー２４の出力値（第３透過ガス流の圧力）も一定に持続することができることがわかる。したがって、第３透過ガス流に第４圧力センサー２４を設けてその下流を第１タンク３に接続させた、上記実施の形態におけるＰＦＣ分離回収方法が可能となる。
【００５６】
【比較例】
上記実施の形態において、第２圧力センサー１７による圧力一定制御をすることなく、ＰＦＣ分離回収装置に流入する排気ガスの流量を変動させた場合における、第１〜第３圧力センサー１４，１７，１９の出力値を図７に示した。
【００５７】
図７から、第１圧力センサー１４の出力値（ブロワー２の上流側の圧力）は、第２圧力センサー１７の出力値（第１タンク３の内圧）の影響を受けて同様の波形になっていることがわかる。このように、微圧制御となるブロワー２の上流側の圧力は、他の影響に非常に左右され易いことがわかる。また、第３圧力センサー１９による制御圧力は、第２圧力センサー１７による制御圧力に対して３桁違うため、あまり影響を受けていないように見える。
【００５８】
このように、上記実施の形態によれば、第３膜９の透過側に第４圧力センサー２４を設け、第３膜９の非透過側に第１コントロール弁１０を設け、第４圧力センサー２４の出力値が常に安定して所定の一定値を示すように、第１コントロール弁１０の開度を制御装置２４ａによりフィードバック制御しているため、高回収率または高回収濃度のいずれを優先させるかを判断して制御することができる。しかも、優先させていない方も最低基準以上になるように制御することができる。したがって、回収される第３非透過ガス流に含有している希釈ガスが少なくなる。その結果、回収する際に用いる昇圧ポンプ１２の作動の省エネルギー化を図ることができるとともに、回収容器１３の数を減らすことができる。
【００５９】
また、第３膜９の透過側に第４圧力センサー２４を設け、この第４圧力センサー２４の出力値が常に安定して所定の一定値を示すように制御しているため、高価な濃度分析計５３が不要となる。その結果、上記実施の形態および実施例１〜３では、コストを低減することができる。さらに、第４圧力センサー２４は、連続的に出力するため、排気ガスの状態の変動に容易に対応することができる。したがって、制御精度が向上し、回収濃度が安定したものとなる（図４の実線参照）。
【００６０】
一方、第１タンク３の内圧を一定に制御する際には、第１ライン１５から外気を取り込まずに、上記第４コントロール弁２１の開度を制御するとともに第３ライン２２のニードル弁２３の開度を調整して、第１透過ガス流の一部を第３ライン２２から取り込んでいる。したがって、排気ガスが希釈されないため、ＰＦＣの回収効率がよくなる。
【００６１】
また、上記のように、第１タンク３の内圧を一定に制御する際に、図８に示す従来技術と異なり、外気を取り込まないため、第１タンク３の内圧の制御範囲が小さくなることがない。したがって、排気ガスの状態が変動していても、簡単にその変動に対応することができ、第１タンク３の内圧を一定に制御することができる。しかも、上記のように、外気を取り込まず、第１タンク３の内圧の制御範囲が小さくなることがないため、第１タンク３の負圧の程度を大きくする必要がない。したがって、第１タンク３からのガス流を高圧にする圧縮機４の負荷を小さくすることができ、圧縮機４のランニングコストを低減することができる。そして、第１タンク３および第２タンク５は、圧力が一定となるように、バッファーの役目をすることができる。
【００６２】
また、上記のように、排気ガスの状態が変動していても、簡単にその変動に対応して、第１タンク３の内圧を一定に制御することができるため、第３透過ガス流に第４圧力センサー２４を設けてその下流を第１タンク３に接続させたＰＦＣ分離回収方法では、排気ガスの状態が変動していても、第４圧力センサー２４が正確な所定の一定値を示すように制御することができる。
【００６３】
さらに、上記のように、排気ガスの状態が変動していても、第１タンク３の内圧を一定に制御することができるため、ブロワー２の上流側の圧力（第１圧力センサー１４の出力値）は、インバーター２ａを利用するブロワー２の制御により、正確な目標値に制御することができる。
【００６４】
しかも、上記のように、排気ガスの状態が変動していても、第１タンク３の内圧を一定に制御することができるため、透過側と非透過側とに分離する膜の数を増やし、それらの透過側を第１タンク３に戻して循環させる工程を増やしても、それに対応することができる。このように循環させる透過側のガス流の数を増やすことは、ＰＦＣガスの回収効率を向上させることになる。
【００６５】
なお、上記実施の形態では、第３膜９の透過側に第４圧力センサー２４を設けたが、第２膜８の透過側に設けてもよいし、膜の数を増やして第４膜（図示せず）以降の透過側に設けてもよい。そして、最も好ましいのは、最後の膜の透過側に設けることである。また、上記第４圧力センサー２４に代えて、ＰＦＣガス濃度に影響を受けない流量センサーを用い、第３膜９の透過側の流量を検出し、その流量を一定にするように制御してもよい。
【００６６】
また、上記実施の形態では、第４コントロール弁２１から放出されるガスを回収することにより、ＰＦＣガスを殆ど含まない希釈ガス（Ｎ2 ガス等）を排気ガスから回収することもできる。また、上記実施の形態において、第４コントロール弁２１と第３ライン２２のニードル弁２３との配置は、逆でもよい。さらに、ニードル弁２３に代えてコントロール弁を設け、このコントロール弁と上記第４コントロール弁２１とを制御するようにして制御精度を向上させてもよい。
【００６７】
また、上記実施の形態では、３つの膜を用い、第３膜９の非透過側に３つの弁を用いたが、これらの数は特に限定されるものではない。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のパーフルオロ化合物分離回収方法は、パーフルオロ化合物ガスと希釈ガスとからなる希釈混合ガスを高圧にしたのち、パーフルオロ化合物ガスよりも希釈ガスの透過率の高い膜に接触させることによりパーフルオロ化合物ガスを分離して回収するパーフルオロ化合物分離回収方法であって、高圧にしたのちの希釈混合ガスを上記膜に接触させることにより希釈ガスに富む透過ガス流とパーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガス流とに分離する工程と、上記非透過ガス流を上記膜と同様の機能をもつ他の膜に接触させることにより他の透過ガス流と他の非透過ガス流とに再度分離する工程と、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する工程と、その圧力または流量を一定にするように上記他の非透過ガス流の流量を制御する工程とを備えている。このため、希釈混合ガス中のＰＦＣガス濃度の変動があっても処理後得られるＰＦＣガス濃度を略一定に保つことができる。
【００６９】
また、本発明のパーフルオロ化合物分離回収方法において、上記透過ガス流の適宜な量を上記高圧になる前の希釈混合ガスに戻すことによりその高圧になる前の希釈混合ガスの圧力を所定の一定値に制御する工程を設け、この工程における上記制御を外気を取り込まずに行なう場合には、希釈混合ガスが外気で希釈されないため、ＰＦＣの回収効率がよくなる。また、上記のように、高圧にされる前の希釈混合ガスの圧力を一定に制御する際に、外気を取り込まないため、高圧にされる前の希釈混合ガスの圧力の制御範囲が小さくなることがない。したがって、希釈混合ガスの状態が変動していても、簡単にその変動に対応することができる。しかも、上記のように、外気を取り込まないことから、希釈混合ガスを高圧にする際の負荷を小さくすることができる。
【００７０】
また、本発明のパーフルオロ化合物分離回収装置は、パーフルオロ化合物ガスと希釈ガスとからなる希釈混合ガスを高圧にする手段と、高圧にしたのちの希釈混合ガスを希釈ガスに富む透過ガス流とパーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガス流とに分離する膜を備えたパーフルオロ化合物分離回収装置であって、上記非透過ガス流を他の透過ガス流と他の非透過ガス流とに分離する他の膜と、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する手段と、上記他の非透過ガス流の流量を制御する手段とを備えている。このため、高価な濃度分析計が不要となり、コストを低減することができる。さらに、圧力または流量は、連続的に検出できるため、排気ガスの状態の時々刻々の変動に対応することでき、処理後得られるＰＦＣガス濃度を略一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】上記ＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置において、第３透過ガス流の圧力と回収率および回収濃度との関係を示すグラフである。
【図３】上記第３透過ガス流の圧力と回収率および回収濃度との関係において、排気ガス中のＰＦＣガスの構成が変化した場合の上記関係を示すグラフである。
【図４】上記ＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置によりＰＦＣガスを回収した際の回収濃度ならびに従来技術によりＰＦＣガスを回収した際の回収濃度を示すグラフである。
【図５】上記ＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置において、排気ガスの流量を変動させた場合の第１〜第３圧力センサーの出力値を示すグラフである。
【図６】上記ＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置において、排気ガスの流量を変動させるとともに長時間にわたって実験した場合の第１〜第４圧力センサーの出力値を示すグラフである。
【図７】上記ＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置において、第２圧力センサーによる圧力一定制御をすることなく排気ガスの流量を変動させた場合の第１〜第３圧力センサーの出力値を示すグラフである。
【図８】従来のＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置を示す説明図である。
【符号の説明】
３ 第１タンク
７ 第１膜
９ 第３膜
１０ 第１コントロール弁
２１ 第４コントロール弁
２２ 第３ライン
２３ ニードル弁
２４ 第４圧力センサー
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーフルオロ化合物が希釈された希釈混合ガスから、膜を利用して、パーフルオロ化合物を分離および回収するパーフルオロ化合物分離回収方法およびそれに用いるパーフルオロ化合物分離回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体の製造工程では、エッチングやチャンバーの洗浄等にＣＦ4 ，Ｃ2 Ｆ6 ，Ｃ3 Ｆ8 ，Ｃ4 Ｆ8 ，Ｃ4 Ｆ10，ＣＨＦ3 ，ＳＦ6 ，ＮＦ3 等のパーフルオロ化合物（以下、単に「ＰＦＣ」という）ガスが、大量のＮ2 ガス等により希釈されて使用されている。また、電気機械の分野では、絶縁ガスとしてＳＦ6 が同様に使用されている。
【０００３】
しかしながら、使用後の排気ガス（希釈混合ガス）には、未反応（未分解）のＰＦＣガスが含まれており、それが大気中に放出されると、地球のオゾン層を破壊する等の環境問題が起こる。
【０００４】
そこで、従来から、排気ガス中のＰＦＣガスを回収することが行なわれている。この回収は、図８に示すＰＦＣ分離回収装置により行なわれる。このＰＦＣ分離回収装置は、排気ガスが処理される順番に、前処理ユニット１，ブロワー２，第１タンク３，圧縮機４，第２タンク５，熱交換器６，ＰＦＣ分離ユニット５１，およびＰＦＣ回収ユニット２８が、直列に接続されている。
【０００５】
より詳しく説明すると、上記ＰＦＣ分離ユニット５１では、第１膜７，第２膜８，および第３膜９が直列に配列されている。そして、各膜７，８，９は，ＰＦＣガスよりもＮ2 ガス等の希釈ガスをより多く透過させる性質を有しており、各膜７，８，９の材料としては、ポリスルホン、ポリエールイミド、ポリプロピレン、酢酸セルロース、ポリメチルペンタン、２，２−ビストリフルオロメチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキシソールを基にした無定形コポリマー、ポリビニルトリメチルシラン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド、またはエチルセルロースポリマー等があげられる。また、各膜７，８，９は、上記材料を用いて、中空繊維，渦巻き，巻き付け，または平坦シートの形状に形成されている。
【０００６】
そして、各膜７，８，９は、それぞれ膜の前および後の空間が透過側と非透過側とになっており、第１膜７の透過側は、ニードル弁５２を介して大気と連通していて透過ガスを大気中に放出するようになっており、第１膜７の非透過側は、第２膜８に接続されている。また、第２膜８の透過側は、第１タンク３に戻るように接続されており、第２膜８の非透過側は、第３膜９に接続されている。さらに、第３膜９の透過側は、第１タンク３に戻るように接続されており、第３膜９の非透過側は、第１コントロール弁１０を介してＰＦＣ回収ユニット２８に接続されている。
【０００７】
さらに、上記第１コントロール弁１０とＰＦＣ回収ユニット２８との間から第３非透過ガス流の一部を取り込んでＰＦＣガスの濃度を測定する濃度分析計５３が設けられている。また、この濃度分析計５３の出力値に対応して上記第１コントロール弁１０の開度を制御できるように制御装置５３ａが設けられている。すなわち、上記第３非透過ガス流の一部を濃度分析計５３に取り込み、そのＰＦＣガスの濃度が所定値よりも低いと判断された場合には、上記制御装置５３ａで第１コントロール弁１０の開度を小さくすることにより、第３透過ガス流を多くする。その結果、非透過側へ流れつつあった希釈ガスが透過側へ流れ、回収濃度（回収されたＰＦＣガスの濃度）が向上する。このように、第３非透過ガス流の流量を制御することにより、高濃度のＰＦＣガスを回収することができるようにしている。そして、濃度分析計５３に取り込んだ第３非透過ガス流の一部は、濃度測定ののち第１タンク３に戻るように接続されている。
【０００８】
なお、上記ＰＦＣ回収ユニット２８は、第３タンク１１，昇圧ポンプ１２，および回収容器１３が直列に配列されている。
【０００９】
そして、ＰＦＣガスの分離回収は、上記ＰＦＣ分離回収装置を用い，つぎのようにして行なわれる。すなわち、まず、排気ガスを前処理ユニット１に通し、圧縮機４や各膜７，８，９に悪影響を及ぼす酸系分やパーティクル分等を湿式または乾式スクラバーおよびフィルター等により取り除く。つづいて、その処理したガス流をブロワー２により第１タンク３に収容する。ついで、第１タンク３からのガス流を圧縮機４により高圧にして第２タンク５に収容する。つぎに、その第２タンク５に収容した排気ガスを熱交換器６により高温にしたのち第１膜７に接触させることにより、希釈ガスに富む第１透過ガス流とＰＦＣガスに富む第１非透過ガス流とに分離する。ついで、その第１透過ガス流をニードル弁５２の開閉により大気中に放出するとともに、上記第１非透過ガス流を、第２膜８に接触させることにより、さらに希釈ガスに富む第２透過ガス流とさらにＰＦＣガスに富む第２非透過ガス流とに分離する。つづいて、その第２透過ガス流を第１タンク３に戻すとともに、上記第２非透過ガス流を、第３膜９に接触させることにより、希釈ガスが高濃度な第３透過ガス流と、ＰＦＣガスが高濃度な第３非透過ガス流とに分離する。つぎに、その第３透過ガス流を第１タンク３に戻すとともに、上記第３非透過ガス流を第１コントロール弁１０に通して第３タンク１１に収容する。つづいて、第３タンク１１からのガス流を昇圧ポンプ１２により回収容器１３に収容する。このようにして、ＰＦＣガスを分離して回収することができる。
【００１０】
ところで、上記ＰＦＣ分離回収方法では、それ自体の安定稼働のため、ブロワー２の上流側ならびに圧縮機４の上流側（第１タンク３）および下流側（第２タンク５）の圧力（内圧）を一定に制御している。
【００１１】
すなわち、排気ガスをＰＦＣ分離回収装置に流入させる前の部分（前処理ユニット１の上流側）に、その部分を流れる排気ガスの圧力を示す第１圧力センサー１４を設けている。また、上記ブロワー２に、それ自体の作動状態を制御するインバーター２ａを設けるとともに、このインバーター２ａに、第１圧力センサー１４の出力値に対応してそれ自体に信号を送る制御装置１４ａを設けている。そして、上記インバーター２ａは、第１圧力センサー１４の出力値が所定の一定値を目指すように、ブロワー２を作動させるようになっている。このようにすることにより、ブロワー２の上流側の圧力を一定に制御している。また、上記第１圧力センサー１４が示す値は、排気ガスを吸引する強さを示すものであり、この値を一定に制御することにより、排気ガスの流れを詰まらせることなく安定させスムーズにすることができる。
【００１２】
また、第１タンク３は、上述したように、ブロワー２，第２膜８の透過側，第３膜９の透過側，および濃度分析計５３からガス流が流入して圧縮機４に流出するようになっているが、これらに加えて、外気を取り込む第１ライン１５および第２タンク５から戻る第２ライン１６を設けるとともに、第１タンク３の内圧を示す第２圧力センサー１７を設けている。さらに、上記第１ライン１５には、第２コントロール弁１８を設けており、この第２コントロール弁１８には、上記第２圧力センサー１７の出力値に対応してそれ自体の開度を制御できる制御装置１７ａを設けている。また、第２タンク５には、それ自体の内圧を示す第３圧力センサー１９を設けている。さらに、上記第２ライン１６には、第３コントロール弁２０を設けており、この第３コントロール弁２０には、上記第３圧力センサー１９の出力値に対応してそれ自体の開度を制御できる制御装置１９ａを設けている。そして、上記第１ライン１５の第２コントロール弁１８を制御することにより、第１タンク３の内圧を一定に制御し、第２ライン１６の第３コントロール弁２０を制御することにより、第２タンク５の内圧を一定に制御している。すなわち、ブロワー２から第１タンク３に流入するガス量が減少した場合には、上記第２コントロール弁１８を徐々に開けて足りない分のガス量を外気で補うことにより、第１タンク３の内圧を一定に制御している。この制御は、第１タンク３の内圧（第２圧力センサー１７の設定圧力）を負圧に制御することにより実現する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、第１コントロール弁１０の制御に高価な濃度分析計５３が必要となる。しかも、回収率（排気ガス量に対する回収されたＰＦＣガス量の割合）が所定値以上になるように、回収濃度を極限まで上げる微妙な濃度調整を行なう必要があるため、非常に高精度で高価な濃度分析計５３が必要となる。しかも、上記濃度分析計５３による濃度検出には時間を要することから、その出力は、必然的に断続的となり、排気ガスの状態（排気ガスの排気タイミング，排気ガスの排風量，排気ガス中のＰＦＣガスの濃度，排気ガス中のＰＦＣガスの種類等）の時々刻々の変動に対応することが困難である。したがって、所定の回収濃度を目指す制御を行なったとしても、回収濃度を安定にすることが実質的に不可能となっている（図４の点線参照）。
【００１４】
また、上記従来技術では、第１タンク３の内圧を一定にする制御を、外気を取り込むことにより行なっているため、つぎのような欠点▲１▼〜▲４▼がある。▲１▼外気を取り込むと排気ガスが希釈されることから、ＰＦＣの回収効率が悪くなる。▲２▼外気を取り込むことにより第１タンク３の負圧の程度が小さくなる（大気圧に近づく）と、第１タンク３の内圧の制御範囲が小さくなり、排気ガスの流量変動等に対応することが困難となる。その結果、第１タンク３の内圧を一定にする制御が困難となる。▲３▼ブロワー２の上流側の圧力（第１圧力センサー１４の出力値）は、第１タンク３の内圧（第２圧力センサー１７の出力値）が一定である場合に限って、インバーター２ａを利用するブロワー２の制御により、正確な目標値に制御することができる。しかしながら、上記のように、排気ガスの状態の変動により、第１タンク３の内圧を一定にすることが困難であるため、ブロワー２の上流側の圧力（第１圧力センサー１４の出力値）を正確な目標値に制御することが困難となる。▲４▼第１タンク３の内圧の制御範囲を大きくするためには、外気を取り込んでも第１タンク３の負圧の程度が小さくならないように、その負圧の程度を予め大きくする必要がある。このように第１タンク３の負圧の程度が大きいと、第１タンク３からのガス流を高圧にする圧縮機４の負荷が大きくなる。したがって、圧縮機４のランニングコストが増加する。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、排気ガスの状態の変動に敏感に対応して回収濃度を安定させることができるとともに、分離回収装置のコストを低減することができるパーフルオロ化合物分離回収方法およびそれに用いるパーフルオロ化合物分離回収装置の提供をその目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、パーフルオロ化合物ガスと希釈ガスとからなる希釈混合ガスを高圧にしたのち、パーフルオロ化合物ガスよりも希釈ガスの透過率の高い膜に接触させることによりパーフルオロ化合物ガスを分離して回収するパーフルオロ化合物分離回収方法であって、高圧にしたのちの希釈混合ガスを上記膜に接触させることにより希釈ガスに富む透過ガス流とパーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガス流とに分離する工程と、上記非透過ガス流を上記膜と同様の機能をもつ他の膜に接触させることにより他の透過ガス流と他の非透過ガス流とに再度分離する工程と、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する工程と、その圧力または流量を一定にするように上記他の非透過ガス流の流量を制御する工程と、上記他の非透過ガス流を回収する工程とを備えているパーフルオロ化合物分離回収方法を第１の要旨とし、パーフルオロ化合物ガスと希釈ガスとからなる希釈混合ガスを高圧にする手段と、高圧にしたのちの希釈混合ガスを希釈ガスに富む透過ガス流とパーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガス流とに分離する膜を備えたパーフルオロ化合物分離回収装置であって、上記非透過ガス流を他の透過ガス流と他の非透過ガス流とに分離する他の膜と、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する手段と、上記他の非透過ガス流の流量を制御する手段と、上記他の非透過ガス流を回収する手段とを備えているパーフルオロ化合物分離回収装置を第２要旨とする。
【００１７】
本発明者らは、パーフルオロ化合物分離回収方法およびそれに用いるパーフルオロ化合物分離回収装置について鋭意研究を重ねた。その結果、前記他の透過ガス（最初の膜で分離されたＰＦＣガスに富む非透過ガス流を再度他の膜で分離して得られた希釈ガスに富むガス）の圧力または流量を一定にすると、処理対象となる希釈混合ガス中のＰＦＣガス濃度にばらつきがあっても、処理後得られるＰＦＣガス濃度のばらつきが殆どないことを見いだし本発明に到達した。
【００１８】
すなわち、本発明のパーフルオロ化合物分離回収方法では、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する工程と、その圧力または流量を一定にするように上記他の非透過ガス流の流量を制御する工程とを備えているため、希釈混合ガス中のＰＦＣガス濃度の変動があっても処理後得られるＰＦＣガス濃度を略一定に保つことができる。
【００１９】
また、本発明のパーフルオロ化合物分離回収方法において、上記透過ガス流の適宜な量を上記高圧になる前の希釈混合ガスに戻すことによりその高圧になる前の希釈混合ガスの圧力を所定の一定値に制御する工程を設け、この工程における上記制御を外気を取り込まずに行なう場合には、希釈混合ガスが外気で希釈されないため、ＰＦＣの回収効率がよくなる。また、上記のように、高圧にされる前の希釈混合ガスの圧力を一定に制御する際に、外気を取り込まないため、高圧にされる前の希釈混合ガスの圧力の制御範囲が小さくなることがない。したがって、希釈混合ガスの状態が変動していても、簡単にその変動に対応することができる。しかも、上記のように、外気を取り込まないことから、希釈混合ガスを高圧にする際の負荷を小さくすることができる。
【００２０】
また、本発明のパーフルオロ化合物分離回収装置では、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する手段を備えているため、高価な濃度分析計が不要となり、コストを低減することができる。さらに、圧力または流量は、連続的に検出できるため、排気ガスの状態の時々刻々の変動に対応することでき、処理後得られるＰＦＣガス濃度を略一定に保つことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００２２】
図１は、本発明のパーフルオロ化合物分離回収方法およびそれに用いるパーフルオロ化合物分離回収装置の一実施の形態を示している。この実施の形態では、図８に示す従来技術と異なる部分について主に説明し、同様の部分には同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００２３】
すなわち、このパーフルオロ化合物（ＰＦＣ）分離回収装置は、図８に示す従来技術における第１膜７の透過側のニードル弁５２に代えて第４コントロール弁２１を設けるとともに、その第４コントロール弁２１の上流側から分岐させて第１タンク３に戻る第３ライン２２を設けている。そして、この第３ライン２２に、ニードル弁２３を設け、上記第４コントロール弁２１に、第２圧力センサー１７の出力値に対応してそれ自体の開度を制御できる制御装置１７ｂを設けている。さらに、この実施の形態のＰＦＣ分離回収装置は、図８に示す従来技術における濃度分析計５３に代えて第４圧力センサー２４を第３膜９の透過側に設けている。そして、第４圧力センサー２４の出力値が常に安定して所定の一定値を示すように第１コントロール弁１０の開度をフィードバック制御する制御装置２４ａを設けている。また、第３膜９の非透過側には、第１コントロール弁１０との間に、順番に第１減圧弁２５および第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６が直列に配列されている。それ以外の部分は、図８に示す従来のＰＦＣ分離回収装置と同様である。
【００２４】
そして、図１に示すＰＦＣ分離回収装置では、第３透過ガス流の圧力（第４圧力センサー２４の出力値）と回収率および回収濃度との関係は図２に示すようになる。図２では、ＰＦＣガスとしてＣ2 Ｆ6 およびＣＦ4 がそれぞれ異なる濃度で含有された排気ガスを用いている。ここで、図２において、回収率および回収濃度がともに９５％以上を目標にする場合について説明する。
【００２５】
排気ガス中のＰＦＣガスの濃度が高濃度の場合には、回収率（Ａカーブ）は、第３透過ガス流の圧力がどの値であれ９５％以上であり、回収濃度（ａカーブ）は、第３透過ガス流の圧力が１．４１ｋＰａ以下の範囲で９５％以上である。
【００２６】
排気ガス中のＰＦＣガスの濃度が中濃度の場合には、回収率（Ｂカーブ）は、第３透過ガス流の圧力が０．９５ｋＰａ以上の範囲で９５％以上であり、回収濃度（ｂカーブ）は、第３透過ガス流の圧力が１．４３ｋＰａ以下の範囲で９５％以上である。
【００２７】
排気ガス中のＰＦＣガスの濃度が低濃度の場合には、回収率（Ｃカーブ）は、第３透過ガス流の圧力が１．３９ｋＰａ以上の範囲で９５％以上であり、回収濃度（ｃカーブ）は、第３透過ガス流の圧力が１．４９ｋＰａ以下の範囲で９５％以上である。
【００２８】
したがって、上記回収率および回収濃度がともに９５％以上となるのは、第３透過ガス流の圧力が１．３９〜１．４１ｋＰａの範囲である。このことから、第３透過ガス流の圧力が常に約１．４０ｋＰａを維持するようにコントロールバルブを制御すると、回収率および回収濃度をともに９５％以上とすることができる。
【００２９】
また、上記実施の形態では、高回収率または高回収濃度のいずれを優先させるかを判断して制御することができる。すなわち、図２において、Ａ，ａ，Ｂ，ｂ，Ｃ，ｃカーブがそれぞれ個別に回収率および回収濃度をともに９５％以上とするには、第３透過ガス流の圧力の範囲は、０．９５〜１．４９ｋＰａとなる。そこで、この範囲内の１．４０ｋＰａを常に維持するように（図中の１点鎖線参照）コントロールバルブを制御すると、排気ガス中のＰＦＣガス濃度が高濃度の場合（Ａ，ａカーブ）には、回収濃度は低い（点Ｐ1 ）が、回収率は高く（点Ｐ2 ）なる。また、排気ガス中のＰＦＣガス濃度が低濃度の場合（Ｃ，ｃカーブ）には、回収率は低い（点Ｐ3 ）が、回収濃度は高く（点Ｐ4 ）なる。
【００３０】
さらに、排気ガス中のＰＦＣガスの構成が変化した場合（図３参照）でも、図２と同様の関係を示し、第３透過ガス流の圧力が常に上記１．４０ｋＰａを維持するように（図中の１点鎖線参照）コントロールバルブを制御すると、排気ガス中のＰＦＣガス濃度が高濃度の場合（Ａ’，ａ’カーブ）には、回収濃度は低い（点Ｐ5 ）が、回収率は高く（点Ｐ6 ）なる。また、排気ガス中のＰＦＣガス濃度が低濃度の場合（Ｃ’，ｃ’カーブ）には、回収率は低い（点Ｐ7 ）が、回収濃度は高く（点Ｐ8 ）なる。そして、その構成独自の結果範囲（回収率が９５．３〜９７．８％、回収濃度が９１．３〜９７．８％）を示す。
【００３１】
一般に、膜を利用したＰＦＣ分離回収方法では、回収率を高めようと制御すると、回収濃度が下がり、逆に、回収濃度を高めようと制御すると、回収率が下がる。また、上記従来技術では、ＰＦＣガスの回収濃度を制御しているものの、回収率を制御しておらず、ＰＦＣ分離回収装置に流入する排気ガスの上記状態を具体的に判断できるようにもなっていない。このため、回収濃度を高める制御のみを行なっていると、たとえ回収率が下がる状態に排気ガスが変化したとしても、そのように判断することができず、そのまま上記制御が続けられるという問題があった。また、ＰＦＣガスには、回収率と回収濃度とがともに高い値を期待できる種類とそれらが全般的に低い種類とがあるため、上記従来技術のように所定の回収濃度を目指す制御を行なっていても、排気ガス中のＰＦＣガスの構成（種類）が、ある時点で、高い回収率を得られる構成から低い回収率しか得られない構成に変化すれば、回収率を満足させることができない。
【００３２】
しかしながら、上記実施の形態のように、第３透過ガス流の圧力（第４圧力センサー２４の出力値）を一定にすると、排気ガスの状態が変動しても、高回収率または高回収濃度のいずれを優先させるかを判断して、優先させていない方も最低基準以上になるようにすることができる。
【００３３】
ところで、上記実施の形態においても、ブロワー２の上流側ならびに圧縮機４の上流側（第１タンク３）および下流側（第２タンク５）の圧力を一定に制御しているが、図８に示す従来技術とは、圧縮機４の上流側（第１タンク３）の圧力（内圧）の制御が異なる。すなわち、第１タンク３は、上述したように、ブロワー２，第１ライン１５（外気），第２ライン１６（第２タンク５），第３ライン２２（第１膜７の透過側から分岐したライン），第２膜８の透過側，および第３膜９の透過側（第４圧力センサー２４）からガス流が流入して圧縮機４に流出するようになっている。そして、上記第１膜７の透過側の第４コントロール弁２１を制御するとともに第３ライン２２のニードル弁２３の開度を調整することにより、第１タンク３の内圧を一定に制御している。すなわち、ブロワー２から第１タンク３に流入するガス量が減少した場合には、第１ライン１５から外気を取り込まずに、上記第４コントロール弁２１の開度を制御するとともに第３ライン２２のニードル弁２３の開度を調整して、第１透過ガス流の一部を第３ライン２２から取り込むことにより、足りない分のガス量を補い、第１タンク３の圧力を一定に制御している。しかしながら、上記のようにしても足りない分のガス量を補うことができないような場合には、第１ライン１５の第２コントロール弁１８を用い、外気を取り入れる。すなわち、第２コントロール弁１８の用途は、図８に示す従来技術と異なり、通常運転時は用いず、緊急用として用いる。
【００３４】
ここで、上記第３ライン２２のニードル弁２３の機能について説明すると、このニードル弁２３は、第３ライン２２のガス流に抵抗を発生させて第４コントロール弁２１が制御できる流量を調整する役割をする。すなわち、例えば、第１タンク３の内圧を大気圧に制御するとともに、ニードル弁２３の開度を１００％にした場合において、第４コントロール弁２１の下流部（放出先）が負圧の状態では、第４コントロール弁２１の開度を１００％とすると、第１透過ガス流の略全量を放出することができる。しかしながら、第４コントロール弁２１の下流部（放出先）が正圧や大気圧の状態では、第４コントロール弁２１の開度を１００％にしても、第１透過ガス流の全量を放出することができず、第１タンク３（第３ライン２２）へ自然に流れる。そこで、この状態（第４コントロール弁２１の下流部が正圧や大気圧であり、第４コントロール弁２１の開度が１００％である状態）で、ニードル弁２３の開度を０％にすると、第１タンク３の内圧にかかわらず、ニードル弁２３は、第１透過ガス流の略全量を放出するように作用する。すなわち、ニードル弁２３の開度を絞って第３ライン２２のガス流への抵抗を大きくするほど、第４コントロール弁２１が制御することができる流量の範囲が広くなる。このように、ニードル弁２３の開度を調整することにより、第４コントロール弁２１の下流部の圧力状態に応じて、第４コントロール弁２１の流量制御範囲を変化させる。そして、第４コントロール弁２１の開度を制御することにより、放出したり第１タンク３に戻したりする第１透過ガス流の流量を上記流量制御範囲内で制御している。
【００３５】
また、ＰＦＣ分離ユニット２７では、第３膜９で分離された第３透過ガス流を第４圧力センサー２４に通して第１タンク３に戻すとともに、第３非透過ガス流を第１減圧弁２５，第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６，および第１コントロール弁１０の順番に通して第３タンク１１に収容する。
【００３６】
ここで、上記第１減圧弁２５，第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６，第１コントロール弁１０，および第３タンク１１の機能について説明する。
【００３７】
上記第１減圧弁２５は、第１コントロール弁１０の流量制御性能を向上させるため、第１コントロール弁１０にかかる圧力を低い値にすることを目的としている。
【００３８】
上記第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６は、下流に接続されている第１コントロール弁１０がいかなる開度状態であろうとも、その第１コントロール弁１０の入口圧力を常に一定値に調圧して、第１コントロール弁１０の流量制御性能を瞬時に最大限に発揮させることを目的としている。この第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６は、下流側の圧力を常に監視し、設定した圧力と現在の圧力との差を認識し、上記設定した圧力へ復旧するようそれ自体のスプリングの押し具合を調整して一定の設定圧力を維持できる機能がある。上記第１減圧弁２５とともに直列に接続している目的は、第２オートプレッシャーコントロール式減圧弁２６自体の調圧性能を限りなく発揮できるように、それ自体の上流側と下流側との差圧を小さくするためである。
【００３９】
上記第１コントロール弁１０は、第３透過ガス流の量と第３非透過ガス流の量の割合を調整する役割をし、この調整が回収率と回収濃度とを決定する。すなわち、第１コントロール弁１０が閉まる方向に動作すると、非透過側への抵抗が大きくなり、回収されつつあったＰＦＣガスが透過側へ流れる。その結果、回収率が低下する。しかしながら、非透過側へ流れつつあった希釈ガスも透過側へ流れるため、回収濃度は向上する。逆に、第１コントロール弁１０が開く方向に動作すると、非透過側への抵抗が小さくなり、透過側へ流れつつあったＰＦＣガスが非透過側へ流れる。その結果、回収率が向上する。しかしながら、透過側へ流れつつあった希釈ガスも非透過側へ流れるため、回収濃度は低下する。
【００４０】
上記第３タンク１１は、第１コントロール弁１０の流量制御性能を充分に発揮させることを目的としている。すなわち、もし、第３タンク１１が設けられずに、第１コントロール弁１０を通った第３非透過ガス流が直接昇圧ポンプ１２に接続されているとすると、第１コントロール弁１０で調整した第３非透過ガス流の量とは異なる量（昇圧ポンプ１２の処理能力の量）を昇圧ポンプ１２は処理するため、第１コントロール弁１０の下流側の圧力が変動する。ところが、第１コントロール弁１０の流量制御性能は、それ自体の上流側と下流側との差圧に左右される。したがって、第３タンク１１を設けることにより、第１コントロール弁１０の下流側の圧力を一定に保つようにしている。
【００４１】
つぎに、ＰＦＣ分離回収装置に流入してくる排気ガス中のＰＦＣガス濃度（ここでは、非透過性質度合い）を確認する方法について説明する。
【００４２】
第１膜７，第２膜８，第３膜９を透過できる透過ガス流の絶対量は、各膜７，８，９がおかれている温度，圧力，流入してくる排気ガス中の非透過ガス濃度（この場合には、数種のＰＦＣガスの全体排気ガスに対する濃度や混合構成内容等）に影響を与える。
【００４３】
そこで、上記第１コントロール弁１０の開度を一定にしている（第１コントロール弁１０でのガス流のながれ易さを一定にしている）場合、分離したいＰＦＣガス量が希釈ガスに対して大きい濃度でＰＦＣ分離回収装置に流入すればするほど（小さい濃度で流入するときと比較して）、各膜７，８，９の中に滞在するＰＦＣガスの絶対量が多い。このことから、ＰＦＣガス濃度が濃い状態の排気ガスがＰＦＣ分離回収装置に流入している場合は、自ずと、第１〜第３透過ガス流の流量は少なくなる。しかも、第１膜７から第３膜９へかけて順番にそれぞれの第１〜第３透過ガス流の流量が（流入してくる排気ガス中のＰＦＣガス濃度が一定のときでも）減少する比率は大きくなり、第３透過ガス流ではこの現象が顕著に表れる。言い換えると、第３透過ガス流の圧力は減少する。逆に、ＰＦＣガス濃度が薄い状態の排気ガスがＰＦＣ分離回収装置に流入している場合は、上記と反対のことが言え、第３透過ガス流の圧力は上昇する。
【００４４】
このようにして、第３透過ガス流の圧力（第４圧力センサー２４の出力値）は、ＰＦＣ分離回収装置に流入してくる排気ガス中のＰＦＣガス濃度（非透過性質度合い）を判断するパラメーターとして利用することができる。したがって、第３透過ガス流の圧力が排気ガス中のＰＦＣガス濃度（非透過性質度合い）とどのような関係であるかを事前に調査すれば、それぞれの相関関係がわかる。
【００４５】
つぎに、排気ガス中のＰＦＣガス濃度（非透過性質度合い）状況を判断するだけでなく、第３透過ガス流の圧力を強制的に一定に制御〔排気ガス中のＰＦＣガス濃度（非透過性質度合い）が低濃度のときでありながらも、それが高濃度のときと同じ圧力に調整〕した場合とする。そのときは、第３膜９の中に滞在するＰＦＣガスの存在率も一定に制御されているといえる。
【００４６】
したがって、第３透過ガス流の圧力は、第３膜９の中に滞在するＰＦＣガスの存在率を示していることと等しく、第３透過ガス流の圧力を一定に制御することは、第３膜９がもつＰＦＣガスの回収性能を決定することを意味するといえる。
【００４７】
排気ガス中のＰＦＣガスを濃縮して回収する工程において重要なのは、排気ガス中のＰＦＣガスが、回収率と回収濃度とがともに高い値を期待できる物質であるか否かであり、その具体的な物質名や濃度や混合割合の数値ではない。ＰＦＣガスを効率よく（回収率と回収濃度とがともに高く）回収できるか否かは、見かけ上一種のＰＦＣガスが第３膜９を透過する際にどれだけ透過しづらいかを示す非透過性が判断できれば充分である。
【００４８】
つぎに、実施例について従来例および比較例と併せて説明する。
【００４９】
【実施例１】
上記実施の形態によりＰＦＣガスを回収した際の回収濃度を図４に実線で示した。その結果、回収濃度は安定して高い値を示した。
【００５０】
【従来例】
上記従来技術によりＰＦＣガスを回収した際の回収濃度を図４に点線で示した。その結果、回収濃度は不安定であり、非常に低い値を示すことがある。
【００５１】
図４から、実施例１では、排気ガスの状態の変動に容易に対応することができるが、従来例では、その対応が困難であることがわかる。
【００５２】
【実施例２】
上記実施の形態において、ＰＦＣ分離回収装置に流入する排気ガスの流量を変動させた場合における、ブロワー２の上流側の圧力（第１圧力センサー１４の出力値）ならびに圧縮機４の上流側（第１タンク３）の内圧（第２圧力センサー１７の出力値）および圧縮機４の下流側（第２タンク５）の内圧（第３圧力センサー１９の出力値）を図５に示すとともに、第２圧力センサー１７の設定値を−０．５０ｋＰａから大気圧近辺に変更した場合における第１〜第３圧力センサー１９の出力値を図５に示した。
【００５３】
図５から、排気ガスの流量が変動しても、第１タンク３の内圧（第２圧力センサー１７の出力値）は、常に設定値を持続して略一定値を示していることがわかる。また、第２圧力センサー１７の設定値を変更しても、変更後の設定値を一定に持続することがわかる。このように、第１タンク３の内圧が一定に持続されるため、ブロワー２の上流側の圧力も圧縮機４の下流側の圧力も、影響を受けることなく一定に持続することができる。
【００５４】
【実施例３】
上記実施の形態において、ＰＦＣ分離回収装置に流入する排気ガスの流量を変動させるとともに、長時間にわたって実験した場合における、第１〜第４圧力センサー１４，１７，１９，２４の出力値を図６に示した。
【００５５】
図６から、第４圧力センサー２４の出力値（第３透過ガス流の圧力）も一定に持続することができることがわかる。したがって、第３透過ガス流に第４圧力センサー２４を設けてその下流を第１タンク３に接続させた、上記実施の形態におけるＰＦＣ分離回収方法が可能となる。
【００５６】
【比較例】
上記実施の形態において、第２圧力センサー１７による圧力一定制御をすることなく、ＰＦＣ分離回収装置に流入する排気ガスの流量を変動させた場合における、第１〜第３圧力センサー１４，１７，１９の出力値を図７に示した。
【００５７】
図７から、第１圧力センサー１４の出力値（ブロワー２の上流側の圧力）は、第２圧力センサー１７の出力値（第１タンク３の内圧）の影響を受けて同様の波形になっていることがわかる。このように、微圧制御となるブロワー２の上流側の圧力は、他の影響に非常に左右され易いことがわかる。また、第３圧力センサー１９による制御圧力は、第２圧力センサー１７による制御圧力に対して３桁違うため、あまり影響を受けていないように見える。
【００５８】
このように、上記実施の形態によれば、第３膜９の透過側に第４圧力センサー２４を設け、第３膜９の非透過側に第１コントロール弁１０を設け、第４圧力センサー２４の出力値が常に安定して所定の一定値を示すように、第１コントロール弁１０の開度を制御装置２４ａによりフィードバック制御しているため、高回収率または高回収濃度のいずれを優先させるかを判断して制御することができる。しかも、優先させていない方も最低基準以上になるように制御することができる。したがって、回収される第３非透過ガス流に含有している希釈ガスが少なくなる。その結果、回収する際に用いる昇圧ポンプ１２の作動の省エネルギー化を図ることができるとともに、回収容器１３の数を減らすことができる。
【００５９】
また、第３膜９の透過側に第４圧力センサー２４を設け、この第４圧力センサー２４の出力値が常に安定して所定の一定値を示すように制御しているため、高価な濃度分析計５３が不要となる。その結果、上記実施の形態および実施例１〜３では、コストを低減することができる。さらに、第４圧力センサー２４は、連続的に出力するため、排気ガスの状態の変動に容易に対応することができる。したがって、制御精度が向上し、回収濃度が安定したものとなる（図４の実線参照）。
【００６０】
一方、第１タンク３の内圧を一定に制御する際には、第１ライン１５から外気を取り込まずに、上記第４コントロール弁２１の開度を制御するとともに第３ライン２２のニードル弁２３の開度を調整して、第１透過ガス流の一部を第３ライン２２から取り込んでいる。したがって、排気ガスが希釈されないため、ＰＦＣの回収効率がよくなる。
【００６１】
また、上記のように、第１タンク３の内圧を一定に制御する際に、図８に示す従来技術と異なり、外気を取り込まないため、第１タンク３の内圧の制御範囲が小さくなることがない。したがって、排気ガスの状態が変動していても、簡単にその変動に対応することができ、第１タンク３の内圧を一定に制御することができる。しかも、上記のように、外気を取り込まず、第１タンク３の内圧の制御範囲が小さくなることがないため、第１タンク３の負圧の程度を大きくする必要がない。したがって、第１タンク３からのガス流を高圧にする圧縮機４の負荷を小さくすることができ、圧縮機４のランニングコストを低減することができる。そして、第１タンク３および第２タンク５は、圧力が一定となるように、バッファーの役目をすることができる。
【００６２】
また、上記のように、排気ガスの状態が変動していても、簡単にその変動に対応して、第１タンク３の内圧を一定に制御することができるため、第３透過ガス流に第４圧力センサー２４を設けてその下流を第１タンク３に接続させたＰＦＣ分離回収方法では、排気ガスの状態が変動していても、第４圧力センサー２４が正確な所定の一定値を示すように制御することができる。
【００６３】
さらに、上記のように、排気ガスの状態が変動していても、第１タンク３の内圧を一定に制御することができるため、ブロワー２の上流側の圧力（第１圧力センサー１４の出力値）は、インバーター２ａを利用するブロワー２の制御により、正確な目標値に制御することができる。
【００６４】
しかも、上記のように、排気ガスの状態が変動していても、第１タンク３の内圧を一定に制御することができるため、透過側と非透過側とに分離する膜の数を増やし、それらの透過側を第１タンク３に戻して循環させる工程を増やしても、それに対応することができる。このように循環させる透過側のガス流の数を増やすことは、ＰＦＣガスの回収効率を向上させることになる。
【００６５】
なお、上記実施の形態では、第３膜９の透過側に第４圧力センサー２４を設けたが、第２膜８の透過側に設けてもよいし、膜の数を増やして第４膜（図示せず）以降の透過側に設けてもよい。そして、最も好ましいのは、最後の膜の透過側に設けることである。また、上記第４圧力センサー２４に代えて、ＰＦＣガス濃度に影響を受けない流量センサーを用い、第３膜９の透過側の流量を検出し、その流量を一定にするように制御してもよい。
【００６６】
また、上記実施の形態では、第４コントロール弁２１から放出されるガスを回収することにより、ＰＦＣガスを殆ど含まない希釈ガス（Ｎ2 ガス等）を排気ガスから回収することもできる。また、上記実施の形態において、第４コントロール弁２１と第３ライン２２のニードル弁２３との配置は、逆でもよい。さらに、ニードル弁２３に代えてコントロール弁を設け、このコントロール弁と上記第４コントロール弁２１とを制御するようにして制御精度を向上させてもよい。
【００６７】
また、上記実施の形態では、３つの膜を用い、第３膜９の非透過側に３つの弁を用いたが、これらの数は特に限定されるものではない。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のパーフルオロ化合物分離回収方法は、パーフルオロ化合物ガスと希釈ガスとからなる希釈混合ガスを高圧にしたのち、パーフルオロ化合物ガスよりも希釈ガスの透過率の高い膜に接触させることによりパーフルオロ化合物ガスを分離して回収するパーフルオロ化合物分離回収方法であって、高圧にしたのちの希釈混合ガスを上記膜に接触させることにより希釈ガスに富む透過ガス流とパーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガス流とに分離する工程と、上記非透過ガス流を上記膜と同様の機能をもつ他の膜に接触させることにより他の透過ガス流と他の非透過ガス流とに再度分離する工程と、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する工程と、その圧力または流量を一定にするように上記他の非透過ガス流の流量を制御する工程とを備えている。このため、希釈混合ガス中のＰＦＣガス濃度の変動があっても処理後得られるＰＦＣガス濃度を略一定に保つことができる。
【００６９】
また、本発明のパーフルオロ化合物分離回収方法において、上記透過ガス流の適宜な量を上記高圧になる前の希釈混合ガスに戻すことによりその高圧になる前の希釈混合ガスの圧力を所定の一定値に制御する工程を設け、この工程における上記制御を外気を取り込まずに行なう場合には、希釈混合ガスが外気で希釈されないため、ＰＦＣの回収効率がよくなる。また、上記のように、高圧にされる前の希釈混合ガスの圧力を一定に制御する際に、外気を取り込まないため、高圧にされる前の希釈混合ガスの圧力の制御範囲が小さくなることがない。したがって、希釈混合ガスの状態が変動していても、簡単にその変動に対応することができる。しかも、上記のように、外気を取り込まないことから、希釈混合ガスを高圧にする際の負荷を小さくすることができる。
【００７０】
また、本発明のパーフルオロ化合物分離回収装置は、パーフルオロ化合物ガスと希釈ガスとからなる希釈混合ガスを高圧にする手段と、高圧にしたのちの希釈混合ガスを希釈ガスに富む透過ガス流とパーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガス流とに分離する膜を備えたパーフルオロ化合物分離回収装置であって、上記非透過ガス流を他の透過ガス流と他の非透過ガス流とに分離する他の膜と、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する手段と、上記他の非透過ガス流の流量を制御する手段とを備えている。このため、高価な濃度分析計が不要となり、コストを低減することができる。さらに、圧力または流量は、連続的に検出できるため、排気ガスの状態の時々刻々の変動に対応することでき、処理後得られるＰＦＣガス濃度を略一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】上記ＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置において、第３透過ガス流の圧力と回収率および回収濃度との関係を示すグラフである。
【図３】上記第３透過ガス流の圧力と回収率および回収濃度との関係において、排気ガス中のＰＦＣガスの構成が変化した場合の上記関係を示すグラフである。
【図４】上記ＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置によりＰＦＣガスを回収した際の回収濃度ならびに従来技術によりＰＦＣガスを回収した際の回収濃度を示すグラフである。
【図５】上記ＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置において、排気ガスの流量を変動させた場合の第１〜第３圧力センサーの出力値を示すグラフである。
【図６】上記ＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置において、排気ガスの流量を変動させるとともに長時間にわたって実験した場合の第１〜第４圧力センサーの出力値を示すグラフである。
【図７】上記ＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置において、第２圧力センサーによる圧力一定制御をすることなく排気ガスの流量を変動させた場合の第１〜第３圧力センサーの出力値を示すグラフである。
【図８】従来のＰＦＣ分離回収方法およびそれに用いるＰＦＣ分離回収装置を示す説明図である。
【符号の説明】
３ 第１タンク
７ 第１膜
９ 第３膜
１０ 第１コントロール弁
２１ 第４コントロール弁
２２ 第３ライン
２３ ニードル弁
２４ 第４圧力センサー
Claims (6)
- パーフルオロ化合物ガスと希釈ガスとからなる希釈混合ガスを高圧にしたのち、パーフルオロ化合物ガスよりも希釈ガスの透過率の高い膜に接触させることによりパーフルオロ化合物ガスを分離して回収するパーフルオロ化合物分離回収方法であって、高圧にしたのちの希釈混合ガスを上記膜に接触させることにより希釈ガスに富む透過ガス流とパーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガス流とに分離する工程と、上記非透過ガス流を上記膜と同様の機能をもつ他の膜に接触させることにより他の透過ガス流と他の非透過ガス流とに再度分離する工程と、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する工程と、その圧力または流量を一定にするように上記他の非透過ガス流の流量を制御する工程と、上記他の非透過ガス流を回収する工程とを備えていることを特徴とするパーフルオロ化合物分離回収方法。
- 上記透過ガス流の適宜な量を上記高圧になる前の希釈混合ガスに戻すことによりその高圧になる前の希釈混合ガスの圧力を所定の一定値に制御する工程を設け、この工程における上記制御を外気を取り込まずに行なう請求項１記載のパーフルオロ化合物分離回収方法。
- 上記他の膜を直列に１つ以上接続させ、最後の他の膜以外の各膜で分離した他の非透過ガス流を順次つぎの他の膜に接触させ、上記他の膜で分離した他の透過ガス流のいずれかの圧力または流量を検出し、その圧力または流量を一定にするように上記他の膜で分離した他の非透過ガス流の流量を制御し、上記最後の膜で分離した最後の他の非透過ガス流を回収する請求項１または２記載のパーフルオロ化合物分離回収方法。
- パーフルオロ化合物ガスと希釈ガスとからなる希釈混合ガスを高圧にする手段と、高圧にしたのちの希釈混合ガスを希釈ガスに富む透過ガス流とパーフルオロ化合物ガスに富む非透過ガス流とに分離する膜を備えたパーフルオロ化合物分離回収装置であって、上記非透過ガス流を他の透過ガス流と他の非透過ガス流とに分離する他の膜と、上記他の透過ガス流の圧力または流量を検出する手段と、上記他の非透過ガス流の流量を制御する手段と、上記他の非透過ガス流を回収する手段とを備えていることを特徴とするパーフルオロ化合物分離回収装置。
- 上記透過ガス流の適宜な量を上記高圧になる前の希釈混合ガスに戻す手段と、その高圧になる前の希釈混合ガスの圧力を所定の一定値に制御する手段を備えている請求項４記載のパーフルオロ化合物分離回収装置。
- 上記他の膜を直列に１つ以上接続させ、最後の他の膜以外の各膜で分離した他の非透過ガス流を順次つぎの他の膜に接触させ、上記他の膜で分離した他の透過ガス流のいずれかの圧力または流量を検出する手段と、上記他の膜で分離した他の非透過ガス流の流量を制御する手段と、上記最後の膜で分離した最後の他の非透過ガス流を回収する手段とを備えている請求項４または５記載のパーフルオロ化合物分離回収装置。
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