JPH11114360A - 排ガス処理装置 - Google Patents

排ガス処理装置

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JPH11114360A
JPH11114360A JP9277070A JP27707097A JPH11114360A JP H11114360 A JPH11114360 A JP H11114360A JP 9277070 A JP9277070 A JP 9277070A JP 27707097 A JP27707097 A JP 27707097A JP H11114360 A JPH11114360 A JP H11114360A
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JP
Japan
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gas
exhaust gas
reactor
special
adsorbent
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JP9277070A
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Inventor
Masato Koyashiki
正人 小屋敷
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Treating Waste Gases (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リアクタ内の吸着体を有効利用して、リアク
タの寿命を延長することができる排ガス処理装置を提供
する。 【解決手段】 排ガス処理装置30のリアクタ31を3
個の吸着筒部32、33、34と、吸着筒部32、3
3、34の間に設けた気体撹拌部35、36で構成し、
気体撹拌部35、36にはN2 ガスを導入する配管3
7、38と、気体撹拌部35、36の排ガスを検知する
ガス検知器41、42に接続する配管43、44とを設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は排ガス処理装置に関
し、さらに詳しくは、半導体装置を製造する製造装置等
で使用される特殊ガスを処理する、乾式排ガス除去器を
有する排ガス処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造においては、成膜装置
としての各種CVD装置や、加工装置としての各種プラ
ズマエッチング装置等が使用され、これら装置で使用さ
れるSiH4 やSiH2 Cl2 等のシラン系ガス、PH
3 ガス、B2 6 等の特殊ガスを含む反応ガスは、それ
らがほとんど毒性や自然性を有するため、反応処理後の
排ガスは、そのまま大気に放出することができず、大気
に放出する前に、無害化処理がなされている。この排ガ
スの無害化処理法には、大別すると、酸化剤等の吸収液
を用いて無害化する湿式と、活性炭、合成ゼオライト、
金属酸化物、アルカリ金属等の吸着材を用いる乾式の2
種類の方法があり、排ガスの無害化処理を行う装置、即
ち排ガス処理装置は上記の無害化処理法を用いたもので
ある。湿式の排ガス処理装置は、大量の排ガスを処理す
るのに適しているが、除害効果が低く、一方、乾式の排
ガス処理装置は、除害効果は高いが、大量の排ガス処理
には不適で、処理吸着材の寿命が短いという、それぞれ
に一長一短いあり、目的に応じて使用されている。
【0003】ここでは、従来例のポリシリコン膜やSi
3 4 膜等の成膜装置としてのCVD装置に取り付けら
れる、乾式法による排ガス処理装置の例を、この図4を
参照して従来例を説明する。まず、排ガス処理装置1
は、図4に示すように、CVD装置の反応チャンバよ
り、排気配管6を通して送られてくる排ガス中の特殊ガ
スを空気(エアー)と反応させて酸化させて粒状にする
エアー混合器2と、エアー混合器2を通過した排ガス中
に含まれる粉末粒子を除去するフィルタ3と、フィルタ
3を通過した排ガス中の特殊ガスを、多孔質固体の粒状
の吸着体、又は酸化剤等を添着又は含浸させた多孔質固
体の粒状の吸着体に吸着させて除去する乾式排ガス除去
器(リアクタ)4と、リアクタ4を通過して除害された
排ガスを排気する排気ファン5等で概略構成されてい
る。上述したエアー混合器2、フィルタ3、リアクタ4
および排気ファン5は排気配管7、8、9により接続さ
れている。また、排気ファン5には除害された排ガスを
屋外に導く排気配管10が接続されている。
【0004】上述したエアー混合器2では、CVD装置
で用いられる特殊ガスを含む反応ガスで、未反応のまま
反応チャンバより排出される特殊ガス、例えばシラン系
ガスと、配管11を通して導入するエアーとを反応さ
せ、SiO2 等の粉末粒子を形成する。この排ガス中の
シラン系ガスを反応させ、SiO2 等の粉末粒子に変換
することで、エアー混合器2から排出される排ガス中の
シラン系ガス濃度は大幅に低下する。上述したSiO2
等の粉末粒子を含む、エアー混合器2から排出される排
ガスは、フィルタ3においてSiO2 等の粉末粒子が除
去される。フィルタ3を通過してリアクタ4に送られる
排ガスは、シラン系ガス濃度が大幅に低下し、フィルタ
リング可能な粒径以上の粒子が含まれていない排ガスと
なるため、リアクタ4部でのシラン系ガス除去処理量が
少なくて済み、又排ガス中にフィルタリング可能な粒径
以上の粒子が含まれていない状態なので、リアクタ4の
微粒子による目詰りが起き難くなる等により、リアクタ
4の使用可能期間、即ちリアクタ4の寿命が長くなる。
【0005】リアクタ4に導入された排ガスは、このリ
アクタ4内の多孔質固体の吸着体で吸着して除去され、
除害された排ガスがリアクタ4より排出され、この排出
された除害ガスは、排気ファン5により、排気配管10
を通って大気中に放出される。なお、リアクタ4と排気
ファン5との間の排気配管9には、配管13を介してガ
ス検知器12が設けられていて、リアクタ4から排出さ
れる排ガス中の特殊ガス濃度が所定濃度以下の除害ガス
となることを常時監視できる状態になっている。
【0006】上述した排ガス処理装置1のリアクタ4部
の詳細構造は、図5に示すように、円筒部20内に設け
られた2枚のパンチング板21、22と、パンチング板
21とパンチング板22との間に充填された、特殊ガス
を吸着させる多孔質固体の吸着体23と、排ガスの導入
側の接続フランジ部24および除害ガスを排出する側の
接続フランジ部25とで概略構成されている。リアクタ
4部に送られてくる排ガスは、円筒部20と、接続フラ
ンジ部24と、パンチング板21とで囲まれた空洞部2
6に入り、パンチング板21の小孔を通り、吸着体23
の充填された円筒部20内を、吸着体23の間隙を通っ
て上方に向かって流れてゆく。排ガスがこの吸着体23
の間隙を通って円筒部20内を上方に流れてゆく時に、
排ガス中の特殊ガスは吸着体23に吸着されてゆく。
【0007】しかしながら、上述した排ガスの円筒部2
0内の上方への流れは、吸着体23の充填された円筒部
20内で均一な流れとなって上方に向かうのでなく、粒
状の吸着体23の間隙が大きくて、排ガスの流れ易い部
分、例えば円筒部20内壁と吸着体23が接する部分等
では、排ガスの流量が大きくなり、この排ガスの経路付
近は特殊ガスの吸着量が多くなる。一般に吸着体23の
吸着量は、排ガス中の特殊ガス濃度が多いほど吸着量が
多いので、排ガスの導入側の吸着体23に特殊ガスが多
く吸着する。従って、吸着体23の充填された円筒部2
0内には、排ガスの導入側より排ガスの排出側に向かっ
て吸着量が減少する分布が形成され、吸着体23の吸着
量の同一となる面、即ち同一吸着量分布面は、排ガス流
量の面内分布に関係し、リアクタ4による排ガス処理の
時間経過と共に凹凸が激しくなる同一吸着量分布面とな
り、例えば図5の破線で示すようになる。なお、図5に
示す矢印の大きい場所は、排ガス流量の大きい場所を示
している。
【0008】一方、吸着体23の特殊ガスの吸着量には
限界があり、吸着が飽和してしまった吸着体23の層の
上面位置も、図5の破線のような分布を持って、排ガス
処理時間と共に上方に移動してゆく。この吸着が飽和し
てしまった吸着体23の層の上面位置が、ある位置より
上方にくると、リアクタ4上部より排出される排ガス中
の特殊ガス濃度は、所定濃度以上となり、除害ガスと見
なせなくなる。これがリアクタ4の使用限度、即ちリア
クタ4の破過状態であり、新たなリアクタと交換しなけ
ればならない。即ち、上述した排ガス処理装置1におい
ては、吸着体23の同一吸着量分布面が平面的な分布と
ならず、図5の破線のような分布となるために、円筒部
20内に充填された吸着体23全体が有効に利用されな
い状態でリアクタ4の破過が起こるため、リアクタ4の
寿命が短くなるという問題がある。また、リアクタ4の
寿命を長くするためには、円筒部20を長くし、排ガス
の通過する吸着体23の充填領域を長くすればよいが、
余り長くすると、リアクタ4部におけるガス流に対する
抵抗が大きくなり、CVD装置の必要な排気流量の確保
が出来なくなるため、単に円筒部20を長くすることは
できない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の排ガス処理
装置における乾式排ガス除去器(リアクタ)は、リアク
タの円筒部面内の排ガス流量分布の不均一により、円筒
部内に充填された吸着体全体を有効に利用できず、リア
クタの寿命を長くすることが困難であるという問題があ
った。本発明は、上記事情を考慮してなされたものであ
り、その目的は、リアクタ内の吸着体を有効利用して、
リアクタの寿命を延長することができる排ガス処理装置
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の排ガス処理装置
は、上述の課題を解決するために提案するものであり、
排ガス中の特殊ガスを吸着して除害する乾式排ガス除去
器を有する排ガス処理装置において、特殊ガスを吸着す
る吸着体の充填された複数の吸着筒部と、複数の前記吸
着筒部間に設けた気体撹拌部とを具備した乾式排ガス除
去器を有することを特徴とするものである。
【0011】本発明によれば、上述した如く排ガス処理
装置を構成することにより、乾式排ガス除去器を通過す
る排ガスの、乾式排ガス除去器の途中における排ガス中
の特殊ガス濃度の面内分布をほぼ一定にする領域を持た
せることで、乾式排ガス除去器に充填された吸着体の有
効利用が可能となる。従って乾式排ガス除去器が破過す
るまでの期間、所謂乾式排ガス除去器の寿命を長くする
ことができ、この排ガス処理装置を使用する半導体製造
装置の稼働率を向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術
の説明で参照した図4、図5中の構成部分と同様の構成
部分には、同一の参照符号を付すものとする。
【0013】本実施の形態例はポリシリコン膜やSi3
4 膜等の成膜装置としてのCVD装置に接続する排ガ
ス処理装置に本発明を適用した例であり、これを図1〜
図3を参照して説明する。まず、本実施の形態例の排ガ
ス処理装置30は、図1に示すように、CVD装置の反
応チャンバより、排気配管6を通して送られてくる排ガ
ス中の特殊ガスを空気(エアー)と酸化反応させて粒状
にするエアー混合器2と、エアー混合器2を通過した排
ガス中に含まれる粉末粒子を除去するフィルタ3と、本
発明の特徴部である、フィルタ3を通過した排ガス中の
特殊ガスを、多孔質固体の粒状の吸着体、又は酸化剤等
を添着又は含浸させた多孔質固体の粒状の吸着体等に吸
着させて除去する排ガス除去器(リアクタ)31と、リ
アクタ31を通過して除害された排ガスを排気する排気
ファン5等で概略構成されている。上述したエアー混合
器2、フィルタ3、リアクタ4および排気ファン5は排
気配管7、8、9により接続されている。また、排気フ
ァン5には除害された排ガスを屋外に導く排気配管10
が接続されている。
【0014】上述した本発明の特徴部であるリアクタ3
1は、図1に示すように、粒状の吸着体を充填した複数
の吸着筒部、例えば3個の吸着筒部32、33、34
と、複数の吸着筒部間に設けた気体撹拌部、例えば複数
の吸着筒部が3個の吸着筒部32、33、34の場合
は、これら吸着筒部32、33、34間の2個の気体撹
拌部35、36とで構成されている。気体撹拌部35、
36には、不活性ガス、例えばN2 ガスを導入して排ガ
スを撹拌するための配管37、38が設けられており、
この配管37、38の気体撹拌部35、36に近い部分
には逆止弁39、40が設けられている。なお、気体撹
拌部35、36へのN2 ガスの導入口を複数個設けて、
排ガスを撹拌する構成としてもよい。また、この気体撹
拌部35、36には、気体撹拌部35、36内の排ガス
中の特殊ガス濃度を検知するガス検知器41、42に接
続する配管43、44が設けられている。
【0015】気体撹拌部35、36近傍の詳細構造、例
えば図1のP部の詳細構造は、図2に示すように、吸着
筒部32、33の吸着体23を充填した円筒部32a、
33aの内径と略等しい内径を持つ気体撹拌部35が、
吸着筒部32と吸着筒部33間に配置され、2個のOリ
ング45、46と、複数個の留め具47、48、49、
50とにより機密性を保持した状態で、しかも脱着可能
な状態で接続されている。気体撹拌部35、36には、
2 ガスが配管37を通って導入される。このN2 ガス
の導入で、吸着筒部32のパンチング板32bより、吸
着筒部33のパンチング板33bまでの空間にある排ガ
スが撹拌され、この空間内で排ガス中の特殊ガス濃度が
均一化される。従ってリアクタの排ガスの導入側にある
吸着筒部32内の排ガスの流れの容易さで発生する排ガ
ス流量の面内分布を持ち、この排ガス流量の面内分布に
関係する排ガス中の特殊ガス濃度の面内分布を持つ排ガ
スがパンチング板32bより排出されても、気体撹拌部
35へのN2 ガス導入で、吸着筒部33へ向かう排ガス
の、パンチング板33b部における排ガス中の特殊ガス
濃度の面内分布はほぼ均一となる。
【0016】なお、吸着筒部32、33、34の形状は
同一形状で、吸着筒部32、33、34の吸着体の充填
された部分の断面積が従来例の排ガス流量の確保された
リアクタ4の断面積と略同じである場合は、吸着筒部3
2、33、34の長さは略従来例のリアクタ4の長さの
約1/3程度にすることで、本発明の排ガス処理装置に
おける排ガス流量も従来のリアクタ4と同程度の排ガス
流量が確保できるものにする。これら吸着筒部32、3
3、34の交換用の吸着筒部は、例えば図3に示すよう
に、吸着筒部の両端に、Oリングと複数の留め具にて、
シール板を密着させた状態で保管および運搬されるもの
とする。
【0017】吸着筒部32、33、34に充填する吸着
体としては、複数の除害する特殊ガス、例えば有機ガ
ス、シラン系ガス、ハロゲンガス等に対応させた複数の
吸着体、例えば活性炭、活性炭に過マンガン酸カリや酸
化銅等の酸化剤を添着させた吸着体および炭酸ナトリウ
ム等のアルカリ剤等を混在させたものとする。なお、吸
着筒部32、33、34に充填する吸着体は、各種吸着
体を混在させた状態の吸着体とせず、各々の吸着筒部3
2、33、34ごとに、主に吸着する特殊ガスの吸着体
のみを充填してもよい。
【0018】上述した複数の吸着体を混在させた吸着筒
部32、33、34を用いるリアクタ31おいては、気
体撹拌部35、36に接続するガス検知器41、42を
検知ガスの切り替え可能なものとする。なお、リアクタ
31の上部に接続したガス検知器12も、検知ガスの切
り替えが可能なものとする。各々の吸着筒部32、3
3、34ごとに、主に吸着する特殊ガスの吸着体を変え
たリアクタ31の場合は、気体撹拌部35、36に接続
するガス検知器41、42は、吸着筒部32、33で吸
着する特殊ガスのみが検知できればよい。なおこの場合
においても、リアクタ31の上部に接続したガス検知器
12は、検知ガスの切り替えが可能なものとする。
【0019】次に、上述した排ガス処理装置30の動作
に関して述べる。まず、CVD装置からの排ガスは、排
気配管6を通りエアー混合器2に送られ、エアー混合器
2内で排ガス中の特殊ガスと配管11より送られてくる
エアーとが反応して、微粒子の酸化物が生成され、特殊
ガスの濃度が低減される。その後上記微粒子を含む排ガ
スは、排気配管7を通りフィルタ3に送られ、ここでエ
アー混合器2で生成された微粒子の酸化物や、CVD装
置の反応チャンバ内より排ガスに含まれて送られてきた
粒子等がフィルタリングされる。フィルタ3より排出さ
れる排ガスは、特殊ガスの濃度が低減され、フィルタリ
ング可能な粒径以上の粒子の含まれていない排ガスとな
って、排気配管8を通りリアクタ31へ送られる。
【0020】リアクタ31に導入された排ガスは、吸着
筒部32内に充填された吸着体の間隙を通りながら上方
の気体撹拌部35に送らる。排ガスが吸着筒部32内の
吸着体の間隙を通る際に、排ガス中の特殊ガスが吸着体
に吸着され、排ガス中の特殊ガスの濃度は上方に進むに
従って低下してゆく。但し吸着筒部32内の断面におけ
る排ガスの流量分布は、従来例のリアクタ4の説明で述
べた如く、排ガスの流れ易さに応じた流量分布となり、
この排ガスの流量分布に対応した状態の排ガス中の特殊
ガス濃度分布を持つ排ガスが、吸着筒部32上面より気
体撹拌部35に流れてくる。気体撹拌部35に入った、
特殊ガス濃度分布を持つ排ガスは、配管37より導入さ
れるN2 ガスによって撹拌され、気体撹拌部35内にお
いてはほぼ均一な特殊ガス濃度分布を持つ排ガスとな
る。
【0021】気体撹拌部35内でほぼ均一な特殊ガス濃
度分布を持つ排ガスは、吸着筒部33に送られ、ここで
又排ガス中の特殊ガスが吸着体に吸着されながら上方へ
と送られて行く。吸着筒部33より排出され、気体撹拌
部36に入った排ガスは、ここで又配管38より送られ
たN2 ガスによって撹拌され、気体撹拌部36内におい
てはほぼ均一な特殊ガス濃度分布を持つ排ガスとなる。
このほぼ均一な特殊ガス濃度分布となった排ガスが、更
に吸着筒部34に送られ、ここで又排ガス中の特殊ガス
が吸着体に吸着されながら上方に向かい、吸着筒部34
より排出される時は特殊ガス濃度が所定濃度以下となっ
た除害ガスとなって、排気ファン5より排気配管10を
通って大気中に放出される。
【0022】上述した排ガス処理装置30は、従来のリ
アクタ4の円筒部20の大きさを長さ方向に略3等分し
た程度の3個の吸着筒部32、33、34と、吸着筒部
32、33、34の間に設けた2個の気体撹拌部35、
36とでリアクタ31を構成しているので、CVD装置
での必要な排ガス流量を確保でき、しかもリアクタ31
に導入された排ガスが、2個の気体撹拌部35、36で
ほぼ均一な特殊ガスの濃度分布となって上方に位置する
吸着筒部33や吸着筒部34に向かうため、吸着筒部3
3や吸着筒部34内の吸着体の同一吸着量分布面の変化
の時間依存は、吸着筒部32の同一吸着量分布面の時間
依存と同様で、平面的な分布より凹凸状の分布面へと変
化し、リアクタ31の破過時点における同一吸着量分布
面の凹凸の深さは、従来のリアクタ4の破過時点での同
一吸着量分布面の凹凸の深さより浅い状態、即ち吸着体
全体の特殊ガスの吸着量が多い状態となる。従ってリア
クタ31の使用限度、即ちリアクタ31の破過までの期
間が長くなり、リアクタ31の寿命を長くすることがで
きる。
【0023】また、上述した排ガス処理装置30におい
ては、気体撹拌部35、36にガス検知器41、42を
設けたことで、吸着筒部32、33の特殊ガスの吸着能
力を監視できる。従って、例えば吸着筒部32の吸着体
の吸着量が限界にきて吸着能力が大きく低下した段階を
知り、吸着筒部32のみを新たな吸着筒部に交換して、
再度排ガス処理装置30を稼働させることで、吸着筒部
の使用数、即ち吸着体量の節約をすることもできる。な
お、この新たな吸着筒部の交換に際して、吸着筒部33
を最下部に設置し、その上部の吸着筒部には吸着筒部3
4を設置し、新たな吸着筒部を最上部に設置してもよ
い。なお又、主に除害する特殊ガスごとに異なる吸着体
を各々の吸着筒部32、33、34に充填した場合に
は、気体撹拌部35、36に接続するガス検知器41、
42を設けたことで、各々の吸着筒部32、33、34
の破過を監視でき、破過した吸着筒部のみを交換するこ
とができる。
【0024】以上、本発明を実施の形態例により説明し
たが、本発明はこの実施の形態例に何ら限定されるもの
ではない。例えば、本発明の実施の形態例では、CVD
装置に接続する排ガス処理装置として説明したが、プラ
ズマエッチング装置に接続する排ガス処理装置であって
もよい。また、本発明の実施の形態例では、吸着筒部に
充填する多孔質固体の粒状の吸着体を活性炭や活性炭に
過マンガン酸カリや酸化銅等の酸化剤を添着させた吸着
体等で説明したが、合成ゼオライト、活性アルミナ、シ
リカゲル等の多孔質固体の粒状の吸着体であってもよ
い。更に、本発明の実施の形態例では、3個の吸着筒部
と3個の吸着筒部の間に設置した2個の気体撹拌部とで
構成するリアクタで説明したが、2個又は、4個以上の
吸着筒部とその複数の吸着筒部の間に設置した気体撹拌
部でリアクタを構成してもよい。更にまた、本発明の実
施の形態例では、各々の気体撹拌部に接続するガス検知
器を設けた状態のリアクタで説明したが、各々の吸着筒
部に充填する吸着体を、除害する複数の特殊ガスに対応
した複数の吸着体を混在させたものとした場合には、各
々の気体撹拌部に接続するガス検知器を設けなくともよ
い。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の排ガス処理装置は、特殊ガスを吸着する吸着体の充填
された複数の吸着筒部と複数の上記吸着筒部間に設けた
気体撹拌部とを有してリアクタを構成させることによ
り、半導体製造装置の排ガス流量を確保した状態で、リ
アクタの寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排ガス処理装置の概略図である。
【図2】図1のP部の詳細構造図である。
【図3】本発明の排ガス処理装置における吸着筒部の保
管や運搬時における、吸着筒部の概略断面図である。
【図4】従来の排ガス処理装置の概略図である。
【図5】従来の排ガス処理装置のリアクタの作用を説明
するための、リアクタの概略断面図である。
【符号の説明】
1,30…排ガス処理装置、2…エアー混合器、3…フ
ィルタ、4,31…リアクタ、5…排気ファン、6,
7,8,9,10…排気配管、11,13,37,3
8,43,44…配管、12,41,42…ガス検知
器、23…吸着体、24,25…接続フランジ部、26
…空洞部、32,33,34…吸着筒部、35,36…
気体撹拌部、39,40…逆止弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/3065

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排ガス中の特殊ガスを吸着して除害する
    乾式排ガス除去器を有する排ガス処理装置において、 特殊ガスを吸着する吸着体の充填された複数の吸着筒部
    と、 複数の前記吸着筒部間に設けた気体撹拌部とを具備した
    乾式排ガス除去器を有することを特徴とする排ガス処理
    装置。
  2. 【請求項2】 複数の前記吸着筒部は、除害する複数の
    特殊ガスに対応する複数の吸着体の混在した吸着体を充
    填したものであることを特徴とする、請求項1に記載の
    排ガス処理装置。
  3. 【請求項3】 複数の前記吸着筒部は、除害する複数の
    特殊ガスに対応して、各々の前記吸着筒部に主に除害す
    る特殊ガスごとの吸着体を充填したものであることを特
    徴とする、請求項1に記載の排ガス処理装置。
  4. 【請求項4】 前記気体撹拌部は、不活性ガスの導入に
    より排ガスを撹拌させる構成であることを特徴とする、
    請求項1に記載の排ガス処理装置。
  5. 【請求項5】 前記気体撹拌部に特殊ガス濃度を検知す
    るガス検知器を設けたことを特徴とする、請求項1に記
    載の排ガス処理装置。
JP9277070A 1997-10-09 1997-10-09 排ガス処理装置 Pending JPH11114360A (ja)

Priority Applications (1)

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