(57)【要約】【課題】処理槽内に充填された処理剤を効率よく交換することができるガス処理装置およびガス処理装置の処理剤交換方法を提供する。【解決手段】ガス処理装置１０ａは、処理剤８０を充填する処理槽１１を備える。処理槽１１は、被処理ガスを処理槽１１に流入させるガス入口１５と、処理槽１１内のガスを処理槽１１から流出させるガス出口１６と、処理剤８０を処理槽１１に導入する処理剤導入口１７と、交換が必要となった処理剤８０を処理槽１１から排出する処理剤排出口１８と、導入された処理剤８０の高さ表面を均す充填促進機構２１ａとを有する。ガス処理装置１０ａは、さらに、処理剤導入口１７に設置され、被処理ガスを処理する処理剤８０の導入時に処理剤導入口１７を開閉する第１の開閉装置７１と、処理剤排出口１８に設置され、交換が必要となった処理剤８０の排出時に処理剤排出口１８を開閉する第２の開閉装置７２とを備える。【選択図】図１
2010162464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理剤を充填した処理槽に被処理ガスを流入させることにより、前記被処理ガスを処理するガス処理装置であって；
前記処理剤を充填する処理槽を備え；
前記処理槽は、前記被処理ガスを前記処理槽に流入させるガス入口と、
前記被処理ガスが処理された後の前記処理槽内のガスを前記処理槽から流出させるガス出口と、
前記被処理ガスを処理する処理剤を前記処理槽に導入する処理剤導入口と、
前記被処理ガスを処理し交換が必要となった処理剤を前記処理槽から排出する処理剤排出口と、
前記被処理ガスを処理する処理剤を導入する際に、前記導入された処理剤の高さ表面を均す充填促進機構とを有し、
前記ガス処理装置は、さらに、
前記処理剤導入口に設置され、前記被処理ガスを処理する処理剤の導入時に前記処理剤導入口を開閉する第１の開閉装置と；
前記処理剤排出口に設置され、前記交換が必要となった処理剤の排出時に前記処理剤排出口を開閉する第２の開閉装置とを備える；
ガス処理装置。
【請求項２】
前記被処理ガスを処理する処理剤を蓄え、前記蓄えた処理剤を前記処理槽に供給する供給口を有する処理剤供給槽であって、前記供給口が前記第１の開閉装置と接続された処理剤供給槽と；
前記処理剤供給槽に蓄えられた処理剤を気体圧送により前記処理槽に送る、気体を圧縮するコンプレッサーとを備える；
請求項１に記載のガス処理装置。
【請求項３】
前記被処理ガスを処理する処理剤の導入時に、前記コンプレッサーと前記第１の開閉装置の開閉を制御し、前記被処理ガスを処理する処理剤を前記処理槽に導入するコントローラーを備える；
請求項２に記載のガス処理装置。
【請求項４】
処理剤を充填した処理槽に被処理ガスを流入させることにより、被処理ガスを処理するガス処理装置の処理剤交換方法であって；
前記ガス処理装置本体から前記処理槽を離間させることなく、被処理ガスを処理し交換が必要となった処理剤を前記処理槽から排出する工程と；
前記ガス処理装置本体から前記処理槽を離間させることなく、気体圧送により前記被処理ガスを処理する処理剤を前記処理槽に導入する工程と；
前記導入された処理剤の高さ表面を均す工程とを備える；
ガス処理装置の処理剤交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理剤を充填した処理槽に被処理ガスを通過させることにより被処理ガスを処理するガス処理装置において、処理剤を容易に交換可能なガス処理装置、およびガス処理装置の処理剤交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶パネル、太陽電池等の製造過程で排出されるガス（排ガス）には一部の有害ガスや地球温暖化係数の高いガスが含まれ、これらのガスは何らかの方法で除去または無害化する処理を施し、その後廃棄または回収する。このような被処理ガスを処理する方法には、燃焼反応により分解除去する方法、触媒を用いて化学反応により分解除去する方法、吸着剤により吸着除去する方法等がある。
上記方法の中で、排ガス処理装置の処理槽に処理剤を充填し被処理ガスを通過させ、被処理ガスと処理剤を接触させることにより被処理ガスを処理する形態では、充填された処理剤を定期的に交換する必要がある。
【０００３】
例えば特許文献１では、被処理ガスであるＣｌ２、ＨＣＬ、ＳｉＣｌ４、ＡｌＣｌ３、ＢＣｌ３、Ｈ３ＢＯ３、Ｆ２、ＨＦ、ＳｉＦ４、ＡｌＦ３、ＨＢｒ、Ｂｒ２、ＢＦ３、ＢＢｒ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)４（略してＴＥＯＳ）、ＮＨ３、ＮＯ２、ＮＯ、等を、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剤（処理剤）を用いて、吸着除去することが記載されている。こうした処理剤は、処理時間の経過と共に処理能力を失い破過（処理能力の終点）に至り、破過に至った処理剤は交換される。
処理剤の交換は、まず処理槽を排ガス処理装置から取り外し、取り外された処理槽を処理剤交換工場まで運搬した後、使用済みの処理剤を新しいものと交換することにより行なう。その後、処理剤の交換が終了した処理槽の出荷試験を行い、処理槽は再び排ガス処理装置に設置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８５２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の処理剤交換方法では、定期交換ごとに人を介入させる必要があるため人手がかかる。また、処理槽を処理剤交換工場まで輸送するため、輸送処理の手間とともに時間も要する。さらに、処理剤の交換のたびに出荷試験を行わなければならない。また、処理剤交換中のガス処理装置に用いられる予備処理槽の設置、管理等も必要になる。
そこで本発明は、ガス処理装置本体から処理槽を離間させることなく処理剤を交換することのできる、ガス処理装置およびガス処理装置の処理剤交換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係るガス処理装置は、例えば図１に示すように、処理剤８０を充填した処理槽１１に被処理ガスを流入させることにより、被処理ガスを処理するガス処理装置１０ａであって、処理剤８０を充填する処理槽１１を備え、処理槽１１は、被処理ガスを処理槽１１に流入させるガス入口１５と、被処理ガスが処理された後の処理槽１１内のガスを処理槽１１から流出させるガス出口１６と、被処理ガスを処理する処理剤８０を処理槽１１に導入する処理剤導入口１７と、被処理ガスを処理し交換が必要となった処理剤８０を処理槽１１から排出する処理剤排出口１８と、被処理ガスを処理する処理剤８０を導入する際に、導入された処理剤８０の高さ表面を均す充填促進機構２１ａとを有し、ガス処理装置１０ａは、さらに、処理剤導入口１７に設置され、被処理ガスを処理する処理剤８０の導入時に処理剤導入口１７を開閉する第１の開閉装置７１と、処理剤排出口１８に設置され、交換が必要となった処理剤８０の排出時に処理剤排出口１８を開閉する第２の開閉装置７２とを備える。
なお、「被処理ガス」とは、ガス処理装置の処理槽に充填された処理剤の、処理対象となるガスをいう。例えば、排ガス中に含まれ、排ガス処理装置の処理槽に充填された処理剤の、処理対象となるガスをいう。
【０００７】
このように構成すると、ガス処理装置本体から処理槽を離間させることなく、処理槽から交換が必要になった処理剤を取り出すことができ、また未使用の（または破過前の処理可能な）処理剤を新たに処理槽へ供給することができる。さらに、充填促進機構により処理剤の充填率を高めることができる。処理剤の充填率は、ガス処理装置の処理能力（処理できる被処理ガスの量および処理を継続できる時間）に影響する。よって、充填率はより高いことが求められる。
【０００８】
本発明の第２の態様に係るガス処理装置は、例えば図６に示すように、上記本発明の第１の態様において、被処理ガスを処理する処理剤８０を蓄え、蓄えた処理剤８０を処理槽１１に供給する供給口３２を有する処理剤供給槽３１であって、供給口３２が第１の開閉装置７１と接続された処理剤供給槽３１と、処理剤供給槽３１に蓄えられた処理剤８０を気体圧送により処理槽１１に送る、気体を圧縮するコンプレッサー４１とを備える。なお、本発明の第２の態様に係るガス処理装置では、図６に示すように、さらにホッパー５１を備えても良い。
【０００９】
このように構成すると、処理剤の交換時に、コンプレッサーにより圧縮された気体により、自動的に処理剤を処理槽内へ導入することができる。
【００１０】
本発明の第３の態様に係るガス処理装置は、例えば図６に示すように、上記本発明の第２の態様において、被処理ガスを処理する処理剤８０の導入時に、コンプレッサー４１と第１の開閉装置７１の開閉を制御し、被処理ガスを処理する処理剤８０を処理槽１１に導入するコントローラー９１を備える。
【００１１】
このように構成すると、コントローラーにより、コンプレッサーの稼動停止および、第１の開閉装置の開閉が制御され、自動的に処理槽内に処理剤を導入することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様に係るガス処理装置の処理剤交換方法は、例えば図７に示すように、処理剤８０を充填した処理槽１１に被処理ガスを流入させることにより、被処理ガスを処理するガス処理装置１０ｃ（図６参照）の処理剤交換方法であって、ガス処理装置本体から処理槽を離間させることなく、被処理ガスを処理し交換が必要となった処理剤８０を処理槽１１から排出する工程（ＳＴ０６）と、ガス処理装置本体から処理槽を離間させることなく、気体圧送により被処理ガスを処理する処理剤８０を処理槽１１に導入する工程（ＳＴ０７〜ＳＴ０９）と、導入された処理剤８０の高さ表面を均す工程（ＳＴ０８）とを備える。
【００１３】
このように構成すると、被処理ガスを処理し処理剤の交換が必要となった場合に、ガス処理装置本体から処理槽を離間させることなく、処理槽内に充填された処理剤を交換することができる処理剤交換方法となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のガス処理装置およびガス処理装置の処理剤交換方法では、ガス処理装置本体から処理槽を離間させることなく、使用済みの処理剤の回収、および新しい処理剤の供給ができる。したがって、定期交換ごとに人を介入させ煩わせることなく、効率よく被処理ガスの処理を行なうことができる。また、処理槽を処理剤交換工場まで輸送する手間と時間を節約することができ、処理剤交換時の出荷試験を行なう必要もない。さらに、処理槽をガス処理装置から取り外し設置するまでの間に、被処理ガスを処理する予備処理槽の設置や管理等も不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るガス処理装置の模式的縦断面図である。
【図２】ガス処理装置の処理槽が有する底面の形状を例示する図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るガス処理装置の模式的断面図であり、（ａ）は充填促進機構２１ｂを有した場合のＢＢ断面図であり、（ｂ）は（ａ）のガス処理装置のＡＡ断面図である。
【図４】充填促進機構２１ｃを示す図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、充填促進機構としての震盪機を例示する図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るガス処理装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るガス処理装置の処理剤交換方法を示すフロー図である。
【図８】Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を調製するために使用する焼成装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一または相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。また、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るガス処理装置１０ａの模式的縦断面図である。図１を参照してガス処理装置１０ａの構成について説明する。図１に示すように、ガス処理装置１０ａは、処理剤８０を充填し被処理ガスを流入させる円筒状の処理槽１１を備える。処理槽１１は、上部に被処理ガスを流入させるガス入口１５と、下部に被処理ガスが処理された後の処理槽１１内のガスを流出させるガス出口１６とを有する。さらに、ガス入口１５とは別に、処理剤８０を導入する処理剤導入口１７と、ガス出口１６とは別に、処理剤８０を排出する処理剤排出口１８を有する。また、処理槽１１内に充填する処理剤８０の充填率が低いと、ガス処理装置１０ａの処理効率が低くなるため、処理槽１１内に処理剤８０を導入する際に、処理剤８０の高さを均す充填促進機構を有する。なお、図１では充填促進機構として充填促進機構２１ａを有した場合を例示している。充填促進機構２１ａは、２本の軸２２と、軸２２に上部から支えられた平板状円盤２３を有する。充填促進機構２１ａは、複数回に分けて処理剤８０が処理槽１１内に導入されるたびに、平板状円盤２３が上下動し、処理剤８０の高さ表面を均す。
また、ガス処理装置１０ａは、処理剤導入口１７に設置され処理剤８０の導入時に処理剤導入口１７を開閉する第１の開閉装置としてのバルブ７１と、処理剤排出口１８に設置され、交換が必要となった処理剤８０の排出時に処理剤排出口１８を開閉する第２の開閉装置としてのバルブ７２とを備える。
さらに、ガス処理装置１０ａは、処理槽１１内に被処理ガスを流入させる減圧機器６１（例えばブロワまたはエジェクタ）を備える。また円筒状の処理槽１１の外周に、処理槽内の処理温度を調節するためのヒーター１９ａを備える。処理槽１１を円筒状とすると、平板状円盤２３を有する充填促進機構２１ａにより、処理槽１１内に充填された処理剤８０の高さを均しやすくなる。しかし、処理槽１１は処理剤８０を充填し被処理ガスを流入させることができればよく、必ずしも円筒状でなくてもよい。さらに、処理槽１１内の上部を加温するために、処理槽１１の上面から内部へ向かって挿入される棒状のヒーター１９ｂを備える。
なお、ガス処理装置１０ａの形成材料は特に制限されず、ニッケル系合金などこの種のガス処理装置に通常用いられる材料を適宜用いることができる。
【００１８】
図１に示すように、処理槽１１はその底面が２重構造になっており、第１の底面１３と第２の底面１４を有する。２重構造の底面のうち、上段に位置する第１の底面１３は、処理剤８０を排出する処理剤排出口１８を有する。処理剤排出口１８は、底面の下段に位置する第２の底面１４を貫通し、充填された処理剤８０を処理槽１１の外部へ排出する。第１の底面１３は、処理剤８０を排出しやすいように第１の底面１３の中央に位置する処理剤排出口１８に向かって下方に傾斜する。または、処理剤排出口１８は第１の底面１３の任意の位置に配置させてもよい。すなわち、第１の底面１３は、処理槽１１の内壁１２から処理剤排出口１８に向かって下降する傾斜形状であればよい。  
図２は、ガス処理装置１０ａの処理槽１１が有する、第１の底面１３の他の形状を例示する図である。図２に示すように、処理剤排出口１８は、処理槽１１の内壁１２に接触する位置に配置させてもよい。この場合も、処理剤排出口１８に向かって第１の底面１３を下方に傾斜させる。すなわち、充填された処理剤８０が処理剤排出口１８から流出しやすいように、処理剤排出口１８が第１の底面１３に対して最も低い位置になるように、第１の底面１３を常に処理剤排出口１８に向かって下方に傾斜させる形状とするとよい。
【００１９】
さらに、第１の底面１３には、処理剤８０を充填できかつ被処理ガスが処理された後の処理槽１１内のガスを通過させることができるように、ガス通過孔が形成された多孔性のメッシュ部材が用いられる。なお、多孔性のメッシュ部材が処理剤に含まれる粉状物により目詰まりを起こす、または被処理ガスの処理中に粉状物が多孔性のメッシュ部材を通り抜けて流出する等を防止するため、処理槽１１の底部に処理剤８０の下層として処理剤よりも大径のアルミナボール（例えば３／８インチアルミナボール）やアルミナシリンダーリングを充填することが好ましい。
【００２０】
図１に示すように第２の底面１４は、処理剤排出口１８を貫通させる。また、図１では、処理槽１１内のガスは、第１の底面１３を通過後、内壁１２に配置されたガス出口１６から流出するが、ガス出口１６は第２の底面１４に配置させてもよい。さらに、図１では、ガス入口１５とは別に処理剤導入口１７を設けているが、ガス入口と処理剤導入口を共通にし入口を一箇所としてもよい。同様に、ガス出口１６と処理剤排出口１８を共通にし出口を一箇所としてもよい。
【００２１】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るガス処理装置１０ｂの模式的断面図であり、（ａ）は充填促進機構として充填促進機構２１ｂを有した場合のＢＢ断面図であり、（ｂ）は（ａ）のガス処理装置１０ｂのＡＡ断面図である。また、ガス処理装置１０ｂでは、ガス処理装置１０ａと異なり、ガス入口１５の位置が円筒状の処理槽１１の中心からずらした位置に配置されている。
【００２２】
図３（ａ）に示すように充填促進機構２１ｂは、中心回転軸２４と、旋回翼２６を有する。旋回翼２６は、処理槽１１の直径に沿った直線上の板状の部材で、その中央部分を中心回転軸２４により上方向から支えられる。なお、旋回翼２６は、処理槽１１の内壁１２が形成する円周に均等に配置されるように複数枚設置してもよい。例えば、２枚の旋回翼２６が中心回転軸２４の位置でクロスし、上方向からみると十字となるように構成してもよい。なお、旋回翼２６は、充填された処理剤８０の高さを均すことができればよく、形状や枚数を適宜変更してもよい。例えば、旋回翼２６が凹形状の上下を逆にした形状であってもよく、少なくともこの形状では、処理剤８０に接触し処理剤８０を均す部分が処理剤導入口１７の内径以上の横幅を有し、処理剤導入口１７の下方を均すことができる位置に配置されることが好ましい。ただし、この形状の旋回翼２６を複数枚有する場合には、旋回翼２６のうち１枚は、左右どちらかの処理剤８０に接触する部分が、処理槽１１の内壁１２から中心回転軸２４の中心まで（内壁１２が形成する円の半径）の横幅を有することが好ましい。
このような形状の充填促進機構２１ｂを、未使用の（または破過前の処理可能な）処理剤８０の導入時に、中心回転軸２４を中心に旋回翼２６を回転させることにより、旋回翼２６が充填された処理剤８０の高さを均すため、処理剤の充填率を高く維持することができる。なお、旋回翼２６の回転方向は、右回りまたは左回りのどちらでもよい。
【００２３】
充填促進機構２１ｂは、上下に移動させることができ、処理剤充填時には充填された処理剤８０の高さにあわせて上下動させる。例えば、処理剤８０を充填する際、数回（５回程度）に分けて処理槽１１内に導入するようにし、処理槽１１の容積と導入する処理剤８０の一回分の量から、一回分が充填された時の処理槽１１内における高さを把握しておき、その高さにあわせて予め充填促進機構２１ｂの高さ位置を決めておく。この場合、旋回翼２６の下端が、一回分が充填された時の処理槽１１内における処理剤８０の高さ表面に触れる程度の高さ位置にすることが好ましい。適切な高さに配置された充填促進機構２１ｂは、処理剤８０の導入中、中心回転軸２４が回転することにより旋回翼２６を回転させ、旋回翼２６で充填された処理剤８０の高さを均す。
【００２４】
図４は、充填促進機構の他の例（充填促進機構２１ｃ）を示す図である。充填促進機構２１ｃは、中心回転軸２７と、中心回転軸２７に上部から支えられた板状の旋回翼２８を有する。図４に示すように、充填促進機構２１ｃの形状は、回転の中心となる中心回転軸２７から円筒状の処理槽１１の内周に向かって、旋回翼２８が伸びる形状となっている。なお、旋回翼２８の側面や底面に凹凸をつけると、処理剤８０を均すときに生ずる抵抗が減り回転力を少なくできるため好ましい。このように、充填促進機構２１ａ〜２１ｃは、充填された処理剤の高さ表面を均すことができる形状であればよい。
【００２５】
図５は、充填促進機構２１ｄとしての震盪機を例示する図である。図５（ａ）に示すように、充填促進機構として薄板状の震盪機２９ａを用いてもよい。この場合は、充填された処理剤８０に震盪機２９ａの先端を差し込み、震盪機２９ａを震動させ処理剤８０全体に震動を与えることにより、処理剤８０の高さを均す。または、図５（ｂ）に示すように、均された後の処理剤の高さ表面に平行な面を有する平板状の震盪機２９ｂにより高さを均してもよい。震盪機２９ｂの処理剤の高さ表面に平行な面を、充填された処理剤に接触させ、震盪機２９ｂを振動させることにより処理剤８０の高さを均す。
【００２６】
充填促進機構２１ａ〜２１ｄは、シリンダーで上下動させ、被処理ガス処理時（ガス処理装置１０ａ、１０ｂの運転時）には、処理槽１１内上方に待避させ、固定ピンで上下方向を固定することにより所定位置に固定される。
なお被処理ガスの処理時（ガス処理装置１０ａ、１０ｂの運転時）に処理槽１１内が加熱された場合、処理槽１１内上方に退避した充填促進機構２１ａ〜２１ｄが蓄熱するため、処理槽１１内に流入した被処理ガスを予熱する役割を果たし、被処理ガスへの加熱を促進させる。また、充填される処理剤によっては、処理槽１１内の温度を高温（例えば６００℃以上）にする必要があり、さらに、処理槽１１内には腐食性ガスが流入することもある。そのため、充填促進機構２１ａ〜２１ｄの材質は、耐熱・耐腐食性に優れたニッケル基合金が好ましい。特にニッケル−クロム−モリブデン合金が用いられることが好ましい。
【００２７】
本発明の第１および第２の実施の形態に係るガス処理装置１０ａ、１０ｂに用いる処理剤８０は、平均直径が約φ２〜６ｍｍの流動性のある粒状物であることが好ましい。流動性を有するため砂状に扱うことができ、処理剤８０の導入、排出を速やかに行なうことができる。なお、処理剤８０の形状が円柱状の場合は、長さが３〜５ｍｍの小円柱状であれば平均直径がφ１〜２ｍｍであってもよい。
【００２８】
ガス処理装置１０ａ、１０ｂに用いる処理剤８０の一例として、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を説明する。Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物とは、本出願人によりすでに出願された発明（特願２００８−０７１３３６）であり、ＰＦＣガスを分解しフッ素を回収するのに適した処理剤である。なお、ＰＦＣとは、パーフルオロ化合物を意味し、「パーフルオロ化合物」とはＣＦ４もしくはＣ２Ｆ６などのパーフルオロカーボン類、ＣＨＦ３もしくはＣＨ２Ｆ２などのハイドロフルオロカーボン類、六弗化硫黄（ＳＦ６）、または三弗化窒素（ＮＦ３）のいずれかの化合物をいう。
【００２９】
Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、図８に示す焼成装置を用いて、平均粒子径（メディアン径）５５μｍ以上１６０μｍ以下のＡｌ(ＯＨ)３と、Ｃａ(ＯＨ)２とのモル比が３：７〜５：５である混合物を４３０℃以上８９０℃以下の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成して得られる。または、平均粒子径（メディアン径）６０μｍ以上１６０μｍ以下のＡｌ(ＯＨ)３と、Ｃａ(ＯＨ)２とのモル比が３：７〜５：５である混合物を４３０℃以上８９０℃以下の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成することにより得られる。なお、焼成温度は、ＰＦＣガスを処理する処理温度と同程度かそれより低くすることが好ましい。
【００３０】
Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、ＰＦＣガスを分解し、ＰＦＣガス中に含まれるフッ素（Ｆ）をフッ化カルシウム（ＣａＦ２）として回収することができる。また、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、直径１．５〜１．８ｍｍ、高さ３〜５ｍｍの小円柱状をした流動性のある粗い粉体状のものであり、処理槽１１への導入、排出に適した大きさ、形状を有し、砂状に扱うことができる。
Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を用いてＰＦＣガスを分解処理する場合には、処理槽１１内の温度は５５０℃〜８５０℃の温度が好ましく、より好ましくは６００〜８００℃の範囲であり、約６５０℃〜７５０℃が最も好ましい。よって、ＰＦＣガス処理時には処理槽１１内の温度は６５０℃以上に加熱されているため、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物の交換時は、まず処理槽１１内の処理剤を冷却する必要がある。
【００３１】
Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物により処理することのできるフッ素含有化合物としては、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３などのパーフルオロ化合物等を挙げることができる。このようなパーフルオロ化合物（ＰＦＣ）を含むガスとしては、半導体工業で半導体製造装置の内面等をドライクリーニングする工程や、各種成膜をエッチングする工程で排出される排ガスなどを挙げることができる。
【００３２】
また、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、ＰＦＣガスに加えて、酸化性ガス、酸性ガスなども分解処理することができる。半導体製造工程から排出される排ガス中には、ＰＦＣばかりでなく、他にＦ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２等の酸化性ガス、ＨＦ、ＳｉＦ４、ＣＯＦ２、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＢｒ４等の酸性ガスなどが含まれる場合がある。Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物によれば、これらの酸化性ガスや酸性ガスも、ＰＦＣ等のフッ素含有化合物と共に分解処理することができる。
【００３３】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るガス処理装置１０ｃの構成を示す概略図である。図６に示すように、本発明の第３の実施の形態に係るガス処理装置１０ｃは、ガス処理装置１０ａまたは１０ｂにさらに処理剤８０の交換のために処理剤を保存する処理剤供給槽３１と、コンプレッサー４１を備える。コンプレッサー４１は、処理剤供給槽３１に圧縮空気を吹き込み、処理剤と空気を混合させ、処理剤供給槽３１と処理剤移送先との内圧差によって、処理剤８０を移送する。
なお、使用する処理剤によっては、空気中の湿気によりその処理能力が低下するものがある。その場合、コンプレッサー４１から吹き込まれる圧縮空気には、乾燥空気を用いることが好ましい。
【００３４】
図６に示すように、ガス処理装置１０ｃでは処理剤供給槽３１と処理槽１１の間にホッパー５１を設け、処理剤８０を処理剤供給槽３１からまずホッパー５１に移送し、次にホッパー５１から処理槽１１へ移送してもよい。このようにすると、処理剤８０を数回に分けて処理槽１１に充填する場合、定量を処理槽１１へ移送しやすくなる。
または、ホッパー５１を設けずに、処理剤８０を処理剤供給槽３１から直接処理槽１１内へ移送してもよい。
さらに、処理槽１１への処理剤８０の導入は、数回に分けることなく連続的に行なってもよい。
【００３５】
さらに、図６に示すように、本発明の第３の実施の形態に係るガス処理装置１０ｃは、複数台のガス処理装置１０ａまたは１０ｂを備えてもよい。複数台のガス処理装置１０ａまたは１０ｂを備えている場合、ホッパー５１に複数回に分けたうちの１回分の処理剤８０が移送されるたびに、複数台のガス処理装置１０ａまたは１０ｂに順次移送できる。このようにすると、複数台のガス処理装置について一斉に処理剤の交換をすることができる。
また、ガス処理装置１０ａまたは１０ｂを複数台備えると、例えばガス処理装置１０ａの処理剤８０の交換時に、他のガス処理装置により被処理ガスの処理を継続することができ、処理剤の交換により被処理ガスの処理効率を低下させることなく、被処理ガスを処理することができる。
【００３６】
図７は、本発明の第３の実施の形態に係るガス処理装置１０ｃの処理剤交換方法を示すフロー図である。図６および図７を用いて、処理剤８０にＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を用いた場合の交換方法を説明する。さらに、処理槽１１が備える充填促進機構には、充填促進機構２１ｂ（ガス処理装置１０ｂ）を用いた場合として説明する。被処理ガス処理時（ガス処理装置１０ｂ運転時）（ＳＴ０１）は、図６に示すバルブ７３、７４を開き、その他のバルブ７１、７２、７５〜７８は閉じた状態である。また、減圧機器６１を稼動させ、被処理ガスを処理槽１１内へ流入させる。
【００３７】
処理剤８０の破過が検知されたら（ＳＴ０２）、処理剤８０の寿命と判断し、減圧機器６１を停止しバルブ７３を閉じた状態とし、処理槽１１への被処理ガスの流入を停止する（ＳＴ０３）。このときバルブ７４は開いた状態のままとする。
破過の検知は、例えば、処理槽１１から排出されたガスであり、被処理ガスの処理効率を判断する指標となるガスの濃度で検知する。例えば、指標となるガスがＴＬＶ−ＴＷＡ（時間荷重平均限界値）を超えた場合に破過したと判断する。また、指標となるガスは、処理槽１１から処理されずに排出された被処理ガスであってもよく、または、被処理ガスとは異なる処理剤の処理能力が衰えてくるにつれて排出量が増加するガスであってもよい。Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を用いてＰＦＣガスを分解処理する場合の指標となるガスには、例えばＣＦ４やＣＯを用いることができる。
または、破過の検知は検知ガスの濃度を検知するガス検知器に限らず、その他の手段を用いて判断しても良い。例えば、検知ガスの色を検知させる方法や、分解処理にともなう分解処理剤の重量の変化を利用した重量計測手段等を用いてもよい。
【００３８】
バルブ７４が開いた状態でバルブ７１とバルブ７６を開け、コンプレッサー４１を稼動させ、処理剤導入口１７（図１参照）を経由して処理槽１１内へ冷却用空気（常温）を所定時間流す（ＳＴ０４）。冷却用空気は、ガス出口１６（図１参照）から流出させる。このとき、減圧機器６１を稼動させ、コンプレッサー４１から送られる冷却用空気を吸引すると、冷却用空気を効率よく処理槽１１内に流すことができる。なお、処理槽１１内の処理剤８０は、６５０℃以上に加熱されているため約４００℃まで冷却する（ＳＴ０４〜ＳＴ０５）。配管７９上に熱交換機（不図示）を設置し、冷却用空気を常温よりさらに冷却して送風してもよい。なお、処理剤８０の冷却は、冷却用空気をガス入口１５（図１参照）を介して処理槽１１へ流入させることにより行なってもよい。このようにすると、コンプレッサー４１を用いずに、処理剤８０を冷却することができる。
なお、被処理ガスの処理時に加熱が不要な処理剤の交換方法では、上記冷却する工程（ＳＴ０４〜ＳＴ０５）は省略される。
【００３９】
処理剤８０の冷却後（ＳＴ０５：Ｙ）、バルブ７１、７６が開いた状態で、バルブ７４を閉じバルブ７２を開いた状態とする。減圧機器６１を停止し、コンプレッサー４１を用いて使用済み処理剤をすべて排出させる（ＳＴ０６）。なお、処理剤８０は、砂状に扱えるため処理剤排出口１８（図１参照）から流出するが、さらに真空ポンプ６２により吸引したり、スクリューポンプ６３を設置して移送したりすると、処理剤８０の排出をスムーズに行なうことができ好ましい。
さらに、処理剤排出時に、例えば震盪機２９ａ（図５（ａ）参照）を処理剤８０内に深く挿入し、処理剤８０に振動を与えながら排出を行なうと、より効率よく処理剤の排出を行なうことができる。
【００４０】
処理剤８０は、数回（例えば５等分）に分けて処理槽１１内に導入される。そのため、処理剤８０の排出後、バルブ７１、７２、７６を閉じ、バルブ７５、７７、７８を開いた状態とする。真空ポンプ６２またはスクリューポンプ６３を停止し、コンプレッサー４１を用いて、処理剤供給槽３１からホッパー５１に一回分の処理剤８０を輸送する（ＳＴ０７）。
【００４１】
充填促進機構２１ｂ（図３参照）の高さを調節する（ＳＴ０８）。充填促進機構２１ｂの高さは、処理槽１１の容積と導入される処理剤８０の１回分の量から、処理槽１１に充填された状態での処理剤８０の高さを予め求めておき、その高さに応じて、充填促進機構２１ｂの旋回翼２６の下端が処理剤８０の高さ表面に触れる程度に調節する。その後、充填促進機構２１ｂを回転させる（ＳＴ０８）。
【００４２】
バルブ７５、７７、７８を閉じ、バルブ７１、７４、７６を開けた状態にし、コンプレッサー４１からホッパー５１に圧縮空気を送風し、空気圧送によりホッパー５１から処理槽１１内へ一回分の処理剤８０を導入する（ＳＴ０９）。２〜５回目の処理剤８０についても同様に、処理剤８０を処理槽１１内に充填する（ＳＴ０７〜ＳＴ１０）。
このように、充填促進機構２１ｂを回転させながら処理剤８０を導入することにより、充填率を高めつつ処理剤８０を処理槽１１内に充填することができる。なお、処理剤８０を処理槽１１へ導入する際、同時に減圧機器６１を稼動させ、ホッパー５１から処理槽１１への空気の流れをつくると、より効率よく処理剤８０の充填を行なうことができる。
【００４３】
所定量の処理剤８０の充填が終了したら（ＳＴ１０：Ｙ）、バルブ７４は開いた状態で、バルブ７１、７６を閉じ、充填促進機構２１ｂを処理槽１１の上方空間に移動させ固定する（ＳＴ１１）。ヒーター１９ａ、１９ｂ（図１参照）により処理槽１１内を加熱し、所定の温度になったらバルブ７３を開き減圧機器６１を用いて処理槽１１内へ被処理ガスを流入させ、ＰＦＣガスの分解処理を再開する（ＳＴ１２）。
【００４４】
図６に示すように、本発明の第３の実施の形態に係るガス処理装置１０ｃは、さらにコントローラー９１を備えており、上記の破過の検知、コンプレッサー４１、減圧機器６１、真空ポンプ６２またはスクリューポンプ６３、ヒーター１９ａ、１９ｂの稼動停止、充填促進機構２１ａ〜２１ｄの上下動等の稼動停止、バルブ７１〜７８の開閉、処理槽１１内の温度管理等を自動で行なうことができる。
【００４５】
上記のとおり、ガス処理装置１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは処理槽１１を備え、処理槽１１には処理剤が充填される。このように、本発明の実施の形態に係るガス処理装置は、処理槽１１に被処理ガスを流入させることにより、被処理ガスと処理剤を接触させ処理するものをいう。したがって、処理槽内に充填される処理剤は、処理対象となる被処理ガスにより異なり、被処理ガスを分解し処理するものや、物理的または化学的吸着により被処理ガスを吸着除去するものも含まれる。また、用いる処理剤によっては、処理槽内を加熱する必要のないものもあり、その場合本発明の実施の形態に係るガス処理装置では、ヒーターや冷却用空気の供給は不要となる。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態については、半導体の製造過程で排出される被処理ガスを処理するものとして説明したが、半導体の製造過程に限定されるものではなく、さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で実施の形態に種々の変更が加えられることは明白である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  ガス処理装置
１１    処理槽      
１２    内壁
１３    第１の底面      
１４    第２の底面      
１５    ガス入口      
１６    ガス出口      
１７    処理剤導入口      
１８    処理剤排出口      
１９ａ、１９ｂ  ヒーター      
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  充填促進機構
２２    軸
２３    平板状円盤
２４    中心回転軸
２６    旋回翼
２７    中心回転軸
２８    旋回翼
２９ａ、２９ｂ  震盪機
３１    処理剤供給槽
３２    供給口
４１    コンプレッサー
５１    ホッパー
６１    減圧機器
６２    真空ポンプ
６３    スクリューポンプ
７１    第１の開閉装置、バルブ
７２    第２の開閉装置、バルブ
７３、７４、７５、７６、７７、７８  バルブ
７９    配管
８０    処理剤      
９１    コントローラー      
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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